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1、第3课动物细胞工程 考点一动物细胞培养和核移植技术考点一动物细胞培养和核移植技术 【必备知识速填必备知识速填】1.1.动物细胞培养动物细胞培养动物细胞工程技术的基础动物细胞工程技术的基础(1)(1)原理原理:_:_。(2)(2)过程过程: :细胞增殖细胞增殖(3)(3)培养条件培养条件: :无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境: :对对_和所有培养用具进行无菌处理和所有培养用具进行无菌处理; ;添加添加_;_;定期更换培养液以便清除定期更换培养液以便清除_。营养营养: :除正常的有机和无机营养外除正常的有机和无机营养外, ,还需加入还需加入_等一些天然成分。等一些天然成分。温度和温度和pH:pH:
2、适宜温度为适宜温度为_(_(哺乳动物哺乳动物),pH),pH为为_。气体环境气体环境:95%:95%空气加空气加_(_(维持培养液的维持培养液的pH)pH)。(4)(4)应用应用: :生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。培养液培养液抗生素抗生素代谢产物代谢产物血清、血浆血清、血浆36.536.50.5 0.5 7.27.27.47.45%CO5%CO2 22.2.动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物: :(1)(1)原理原理:_:_。(2)(2)动物体细胞核移植技术的过程动物体细胞核移植技术的过程: : 动物体细胞核具有全能性
3、动物体细胞核具有全能性(3)(3)应用应用: :加速家畜加速家畜_进程进程, ,促进优良畜群繁育。促进优良畜群繁育。保护保护_。生产医用蛋白。生产医用蛋白。作为异种移植的供体。作为异种移植的供体。用于组织器官的移植。用于组织器官的移植。(4)(4)存在问题存在问题:_:_、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。遗传改良遗传改良濒危物种濒危物种成功率低成功率低【秒判正误秒判正误】1.1.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织, ,再用胃蛋白酶处理。再用胃蛋白酶处理。( )( )分析分析: :胃蛋白酶的最适胃蛋白
4、酶的最适pHpH为强酸性为强酸性, ,强酸性环境对肝细胞有伤害强酸性环境对肝细胞有伤害, ,应用胰蛋白应用胰蛋白酶处理。酶处理。2.2.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%5%的的COCO2 2刺激细胞呼吸。刺激细胞呼吸。( )( )分析分析: :动物细胞培养时加入动物细胞培养时加入5%5%的的COCO2 2的作用是维持培养液一定的的作用是维持培养液一定的pHpH。3.3.胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植。胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植。( )( )分析分析: :胚胎细胞分化程度低胚胎细胞分化程度低, ,核移植的难度小于体细胞核移植。核移植的难度小
5、于体细胞核移植。4.4.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( )( )分析分析: :保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。5.5.动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。( )( )分析分析: :动物细胞核移植的受体细胞应为处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。动物细胞核移植的受体细胞应为处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。6.6.克隆动物的性状与供核动物完全相同。克隆动物的性状与供核动物完全相同。( )( )分析分析: :克隆动物细胞质中的遗传物质
6、来自卵母细胞克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞, ,与供核细胞不完全相同。与供核细胞不完全相同。【重点难点讲透重点难点讲透】1.1.细胞悬液制取的原因和方法细胞悬液制取的原因和方法: :成块的组织中细胞与细胞靠在一起成块的组织中细胞与细胞靠在一起, ,彼此限制了细胞的生长和增殖。从健康动彼此限制了细胞的生长和增殖。从健康动物体取出组织块物体取出组织块, ,剪碎剪碎, ,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一定时间用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一定时间, ,组织就会分散组织就会分散成单个细胞成单个细胞, ,再用培养液将分散的细胞稀释。再用培养液将分散的细胞稀释。2.2.传代培养传代培养1010代以内、代以
7、内、1010代至代至5050代左右、代左右、5050代后的细胞的特点代后的细胞的特点: :1010代以内细胞二倍体核型正常代以内细胞二倍体核型正常, ,适合用于体细胞核移植的供体细胞适合用于体细胞核移植的供体细胞;10;10代至代至5050代左右增殖逐渐缓慢代左右增殖逐渐缓慢, ,部分细胞的细胞核型可能会发生变化部分细胞的细胞核型可能会发生变化;50;50代后少部分细代后少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限胞会克服细胞寿命的自然极限, ,获得不死性获得不死性, ,这些细胞发生突变这些细胞发生突变, ,正在朝着等同正在朝着等同于癌细胞的方向发展。于癌细胞的方向发展。【教材命题源教材命题源】教材原文
8、教材原文: :选修选修3 3_P48P48图图2-212-21_体细胞核移植过程流程图。体细胞核移植过程流程图。 命题角度命题角度: :角度角度1.1.整个过程用到哪些技术手段整个过程用到哪些技术手段? ?提示提示: :动物细胞培养、核移植、胚胎移植。动物细胞培养、核移植、胚胎移植。角度角度2.2.为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核? ?提示提示: :为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。角度角度3.3.用于核移植的供体细胞一般都选用传代用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以内的细胞。为什么代以内的
9、细胞。为什么? ?提示提示: :1010代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型, ,未发生基因突变。未发生基因突变。【典例示范典例示范】(2016(2016全国卷全国卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物( (二倍体二倍体) )的流程。的流程。回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)图中图中A A表示正常细胞核表示正常细胞核, ,染色体数为染色体数为2 2n n, ,则其性染色体的组成可为则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核。过程表示去除细胞核, ,该过程一般要在卵母细胞培养至适当该过程一般要在卵
10、母细胞培养至适当时期再进行时期再进行, ,去核时常采用去核时常采用_的方法。代表的过程是的方法。代表的过程是_。(2)(2)经过多次传代后经过多次传代后, ,供体细胞中供体细胞中_的稳定性会降低。因此的稳定性会降低。因此, ,选材时必选材时必须关注传代次数。须关注传代次数。(3)(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同, ,从遗传物质的角度分析其从遗传物质的角度分析其原因是原因是_。(4)(4)与克隆羊与克隆羊“多莉多莉( (利利)”)”培育成功一样培育成功一样, ,其他克隆动物的成功获得也证明其他克隆动物的成功获得也证明_。【解析解析】(1)(1
11、)流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性, ,故性染色故性染色体组成有体组成有XXXX或或XYXY两种可能。两种可能。过程表示去核过程过程表示去核过程, ,通常做法是将培养至通常做法是将培养至M M期期的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时胚时, ,需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。(2)(2)传代培养的细胞一般传至传代培养的细胞一般传至1010代后就不易培养下去了代后就不易培养下去了, ,在传到在传到
12、10105050代左右代左右时时, ,细胞增殖就会逐渐缓慢细胞增殖就会逐渐缓慢, ,以至于完全停止以至于完全停止, ,这时部分细胞的核型这时部分细胞的核型( (遗传物质遗传物质) )会发生变化。故选择细胞时一般选用会发生变化。故选择细胞时一般选用1010代以内的细胞代以内的细胞, ,以保证正常的二倍体核以保证正常的二倍体核型型( (遗传物质遗传物质) )。(3)(3)动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果, ,克隆动物的克隆动物的细胞核基因全部来自供体细胞核基因全部来自供体, ,而细胞质基因则来自卵母细胞而细胞质基因则来自卵母细
13、胞, ,所以克隆动物与供所以克隆动物与供体动物的性状会有所差异。体动物的性状会有所差异。(4)(4)克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的体细胞的细胞核仍具有全能性。克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的体细胞的细胞核仍具有全能性。答案答案: :(1)XX(1)XX或或XYXY显微操作胚胎移植显微操作胚胎移植(2)(2)遗传物质遗传物质(3)(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)(4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性【素养新命题素养新命题】体细胞核移植技术能否说明动物细胞的
14、全能性体细胞核移植技术能否说明动物细胞的全能性?(?(科学思维科学思维: :批判性思维批判性思维) )提示提示: :不能不能, ,因为目前的克隆技术并不能利用单独的分化的体细胞培养出个体因为目前的克隆技术并不能利用单独的分化的体细胞培养出个体, ,必须将体细胞核移植到去核的卵母细胞中必须将体细胞核移植到去核的卵母细胞中, ,由卵母细胞提供胚胎发育时所需的由卵母细胞提供胚胎发育时所需的营养物质等营养物质等, ,所以不能说明动物细胞的全能性。所以不能说明动物细胞的全能性。【热考角度通关热考角度通关】角度一角度一 动物细胞培养动物细胞培养1.(20201.(2020长庆模拟长庆模拟) )回答下列有关
15、动物细胞培养的问题回答下列有关动物细胞培养的问题: :(1)(1)在动物细胞培养过程中在动物细胞培养过程中, ,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时时, ,细胞细胞会停止分裂增殖会停止分裂增殖, ,这种现象称为细胞的这种现象称为细胞的_。此时。此时, ,瓶壁上形成的细胞是瓶壁上形成的细胞是_层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来, ,需要用酶处理需要用酶处理, ,用到的酶是用到的酶是_。(2)(2)随着细胞传代次数的增多随着细胞传代次数的增多, ,绝大部分细胞分裂停止绝大部分细胞分裂停止, ,进而出现进而出现_现象现象; ;但极少数细胞可以
16、连续增殖但极少数细胞可以连续增殖, ,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得_,_,该种细胞的黏着性该种细胞的黏着性_,_,细胞膜表面蛋白质细胞膜表面蛋白质( (糖蛋白糖蛋白) )的量的量_。(3)(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时现用某种大分子染料对细胞进行染色时, ,观察到死细胞被染色观察到死细胞被染色, ,而活细胞不而活细胞不被染色被染色, ,原因是原因是_。(4)(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目, ,最好选用有丝分裂最好选用有丝分裂_期的细胞在显微镜下进行观察。期的细胞在显微镜下进行观察。(5
17、)(5)在细胞培养过程中在细胞培养过程中, ,通常在通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下条件下保存细胞。因为在这种条件下, ,细胞中细胞中_的活性降低的活性降低, ,细胞细胞_速率降低。速率降低。(6)(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后给患者移植经细胞培养形成的皮肤后, ,发生了排斥现象发生了排斥现象, ,这是因为机体把移这是因为机体把移植的皮肤当作植的皮肤当作_进行攻击。进行攻击。【解析解析】(1)(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时, ,细胞就会停止分裂增殖的现象。细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述特性基于上述特性, ,瓶壁上形成的细胞是单层
18、排列的。需要用胰蛋白酶将贴壁的细胞从瓶瓶壁上形成的细胞是单层排列的。需要用胰蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。壁上分离下来。(2)(2)随着细胞传代次数的增多随着细胞传代次数的增多, ,绝大部分细胞分裂停止绝大部分细胞分裂停止, ,进而出现衰老进而出现衰老甚至死亡现象甚至死亡现象, ,但极少数细胞可以连续增殖但极少数细胞可以连续增殖, ,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少变成不死性细胞。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少, ,其黏着性降低。其黏着性降低。(3)(3)活细胞的活细胞的细胞膜具有选择透过性细胞膜具有选择透
19、过性, ,大分子染料不能通过大分子染料不能通过, ,所以活细胞不被染色所以活细胞不被染色; ;死细胞的细胞膜死细胞的细胞膜失去了选择透过性失去了选择透过性, ,大分子染料可以通过大分子染料可以通过, ,所以死细胞能被大分子染料染色。所以死细胞能被大分子染料染色。(4)(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上, ,染色体形态固定、数目清晰染色体形态固定、数目清晰, ,是是观察染色体数目的最佳时期。观察染色体数目的最佳时期。(5)(5)在细胞培养过程中在细胞培养过程中, ,通常在冷冻通常在冷冻( (或超低温、液氮或超低温、液氮) )条件下保存细胞。
20、因为在这种条件下条件下保存细胞。因为在这种条件下, ,细胞中酶的活性降低细胞中酶的活性降低, ,细胞新陈代谢的速率降细胞新陈代谢的速率降低。低。(6)(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击机体把移植的皮肤当作抗原攻击, ,会发生排斥现象。会发生排斥现象。答案答案: :(1)(1)相互接触接触抑制单相互接触接触抑制单( (或一或一) )胰蛋白酶胰蛋白酶(2)(2)衰老甚至死亡不死性降低减少衰老甚至死亡不死性降低减少(3)(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性活细胞的细胞膜具有选择透过性, ,大分子染料不能进入活细胞内大分子染料不能进入活细胞内( (或死细胞或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性的细胞膜丧失了选
21、择透过性, ,大分子染料能够进入死细胞内而着色大分子染料能够进入死细胞内而着色) )(4)(4)中中(5)(5)冷冻冷冻( (或超低温、液氮或超低温、液氮) )酶新陈代谢酶新陈代谢(6)(6)抗原抗原 科学思维科学思维归纳与演绎归纳与演绎(1)(1)动物细胞培养常选用动物胚胎或幼龄动物的器官、组织为材料动物细胞培养常选用动物胚胎或幼龄动物的器官、组织为材料, ,是因为这是因为这些部位的细胞分裂能力强些部位的细胞分裂能力强; ;培养前将组织细胞分散成单个细胞是为了扩大细胞培养前将组织细胞分散成单个细胞是为了扩大细胞与培养液的接与培养液的接触面积触面积, ,有利于细胞吸收营养。有利于细胞吸收营养。
22、(2)(2)两次用到胰蛋白酶两次用到胰蛋白酶, ,作用不同作用不同: :第一次是用胰蛋白酶将剪碎的组织分散成单第一次是用胰蛋白酶将剪碎的组织分散成单个细胞个细胞; ;第二次处理是使贴壁的细胞从瓶壁上脱落。第二次处理是使贴壁的细胞从瓶壁上脱落。(3)(3)要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来, ,不能使用胃蛋白酶不能使用胃蛋白酶, ,原因是原因是: :胃蛋白酶的胃蛋白酶的最适最适pHpH是酸性是酸性, ,而较强的酸性会伤害贴壁细胞。而较强的酸性会伤害贴壁细胞。(4)(4)传代培养至传代培养至5050代后绝大部分细胞停止分裂代后绝大部分细胞停止分裂, ,有极少数细胞获得了不死性
23、有极少数细胞获得了不死性, ,这这些细胞具有以下特点些细胞具有以下特点: :遗传物质发生变化遗传物质发生变化, ,细胞向着等同于癌细胞的方向发展细胞向着等同于癌细胞的方向发展, ,能无限增殖能无限增殖; ;细胞膜表面糖蛋白减少细胞膜表面糖蛋白减少, ,其黏着性降低其黏着性降低; ;失去接触抑制失去接触抑制; ;不贴壁生不贴壁生长等。长等。角度二角度二 核移植和克隆动物核移植和克隆动物2.2.世界卫生组织定义克隆为世界卫生组织定义克隆为“遗传同一机体或细胞系遗传同一机体或细胞系( (株株) )的无性繁殖的无性繁殖”。相。相对于植物克隆对于植物克隆, ,动物尤其是高等动物的克隆比较困难动物尤其是高
24、等动物的克隆比较困难, ,下图表示哺乳动物克隆下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤的几种方法的主要步骤, ,据图回答下列问题。据图回答下列问题。(1)(1)方法方法2 2获得的小牛的遗传物质来源于获得的小牛的遗传物质来源于_,_,方法方法3 3中得到的胚、中得到的胚、发育成的小牛的遗传物质是否完全相同发育成的小牛的遗传物质是否完全相同?_?_。(2)(2)细胞细胞B B取自囊胚的取自囊胚的_细胞细胞, ,具有全能性具有全能性; ;细胞细胞C C应取自供体应取自供体3 3的的_细胞。细胞。(3)(3)细胞细胞A A、B B、C C在进行在进行D D过程之前需要进行细胞体外培养过程之前需要进行
25、细胞体外培养, ,培养时需要满足的培养时需要满足的条件是条件是_。(4)(4)克隆也可以理解为复制、拷贝克隆也可以理解为复制、拷贝, ,结合世界卫生组织的定义结合世界卫生组织的定义, ,你认为还有哪些你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆现代生物技术也属于克隆?_?_。(5)(5)你是否支持进行胚胎干细胞的研究你是否支持进行胚胎干细胞的研究, ,为什么为什么?_?_。【解析解析】(1)(1)方法方法2 2提取的细胞来自正常的受精作用形成的胚胎提取的细胞来自正常的受精作用形成的胚胎, ,受精卵的遗传受精卵的遗传物质来自父母双方。方法物质来自父母双方。方法3 3中采用了胚胎分割技术中采用了胚胎分割技
26、术, ,而来自同一个胚胎的后代而来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质具有相同的遗传物质, ,因此方法因此方法3 3中中和和发育成的小牛的遗传物质相同。发育成的小牛的遗传物质相同。(2)(2)囊胚期时囊胚期时, ,聚集在一端、个体较大的细胞称为内细胞团聚集在一端、个体较大的细胞称为内细胞团; ;内细胞团的细胞具内细胞团的细胞具有很高的全能性。因为有很高的全能性。因为M M期的卵母细胞中含有促进供体核表达全能性的物质期的卵母细胞中含有促进供体核表达全能性的物质, ,且活性很高且活性很高, ,因此最好选用因此最好选用M M期卵母细胞。期卵母细胞。(3)(3)细胞细胞A A、B B、C C在进行在进
27、行D D过程之前需要进行细胞体外培养过程之前需要进行细胞体外培养, ,培养时需要满足的培养时需要满足的条件条件: :无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pHpH及气体环境。及气体环境。(4)(4)根据世界卫生组织对克隆的定义可知根据世界卫生组织对克隆的定义可知:PCR:PCR、单克隆抗体、植物组织培养等、单克隆抗体、植物组织培养等均属于克隆。均属于克隆。(5)(5)支持支持, ,因为胚胎干细胞的研究可以用于治疗人类的某些顽疾因为胚胎干细胞的研究可以用于治疗人类的某些顽疾; ;可培育各种组可培育各种组织器官织器官, ,用于器官移植用于器官移植, ,解决
28、供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题等解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题等; ;反反对对, ,胚胎干细胞取自胚胎胚胎干细胞取自胚胎, ,胚胎也是生命胚胎也是生命, ,另外可能被用于克隆人的研究另外可能被用于克隆人的研究, ,引起引起伦理问题。伦理问题。答案答案: :(1)(1)供体供体1 1和供体和供体2 2完全相同完全相同(2)(2)内细胞团内细胞团M M期卵母期卵母(3)(3)无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和无菌无毒的环境、充足的营养、适宜的温度和pHpH及气体环境及气体环境(4)(4)单克隆抗体、植物组织培养、单克隆抗体、植物组织培养、PCRPCR等等( (答出两点即可
29、答出两点即可) )(5)(5)支持支持, ,胚胎干细胞的研究胚胎干细胞的研究, ,有利于治疗人类某些顽疾有利于治疗人类某些顽疾( (治疗性克隆治疗性克隆),),以及揭以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等示细胞分化和细胞凋亡的机理等; ;或反对或反对, ,胚胎干细胞取自胚胎胚胎干细胞取自胚胎, ,胚胎也是生命胚胎也是生命, ,另外可能被用于克隆人的研究另外可能被用于克隆人的研究, ,引起伦理问题引起伦理问题( (合理即可合理即可) )【加固训练加固训练】如图为动物细胞培养的基本过程示意图。如图为动物细胞培养的基本过程示意图。请回答请回答: :(1)(1)容器容器A A中放置的一般是幼龄动物的器官或
30、组织中放置的一般是幼龄动物的器官或组织, ,原因是其细胞原因是其细胞_,_,易于培养。培养时先要剪碎易于培养。培养时先要剪碎, ,然后用然后用_分散细胞分散细胞, ,制成制成B B瓶中的细胞悬液。瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入将细胞悬液转入C C瓶中进行的初次培养称为瓶中进行的初次培养称为_。(2)(2)细胞正常培养了一段时间后细胞正常培养了一段时间后, ,发现细胞绝大部分死亡发现细胞绝大部分死亡, ,只有极少数细胞存活只有极少数细胞存活, ,这是因为存活的细胞发生了这是因为存活的细胞发生了_,_,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为正常细胞通常为
31、_代以内的细胞代以内的细胞, ,以保持细胞正常的以保持细胞正常的_核型。核型。(3)C(3)C、D D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境, ,需要添加一定量的需要添加一定量的_。培养过程中还需要提供培养过程中还需要提供O O2 2和和COCO2 2等气体环境等气体环境,CO,CO2 2的作用主要是的作用主要是_。(4)(4)动物细胞体外培养时动物细胞体外培养时, ,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知, ,
32、培养培养_细细胞一定需要添加血清。胞一定需要添加血清。【解析解析】(1)(1)动物细胞培养的过程动物细胞培养的过程: :取动物组织块取动物组织块( (或动物胚胎或幼龄动物的器或动物胚胎或幼龄动物的器官官)剪碎剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。处理分散成单个细胞继续传代培养。(2)(2)细胞正常培养了一段时间后细胞正常培养了一段时间后, ,发现细胞绝大部分死亡发现细
33、胞绝大部分死亡, ,只有极少数存活只有极少数存活, ,这这是因为存活的细胞发生了突变是因为存活的细胞发生了突变, ,可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为胞通常为1010代以内的细胞代以内的细胞, ,以保持细胞正常的二倍体核型。以保持细胞正常的二倍体核型。(3)C(3)C、D D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境, ,需要添加一定量的抗生素。需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供培养过程中还需要提供O O2 2和和COCO2 2等气体环境等气体环境,CO,CO2 2的作用主要是维持培养液的的作用主要是维持
34、培养液的pHpH。(4)(4)据题图可知据题图可知, ,培养癌细胞有无血清影响不大培养癌细胞有无血清影响不大, ,而培养正常细胞时而培养正常细胞时, ,有血清时有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数的细胞数远大于无血清时的细胞数, ,故培养正常细胞必须要添加血清。故培养正常细胞必须要添加血清。答案答案: :(1)(1)分裂能力强胰蛋白酶分裂能力强胰蛋白酶( (或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶) )原代培养原代培养(2)(2)突变突变1010二倍体二倍体(3)(3)抗生素维持培养液的抗生素维持培养液的pHpH(4)(4)正常正常考点二动物细胞融合与单克隆抗体考点二动物细胞融合与单克隆抗体 【必备知识速填
35、必备知识速填】1.1.动物细胞融合动物细胞融合: :(1)(1)概念概念: :两个或多个动物细胞结合形成两个或多个动物细胞结合形成_个细胞的过程个细胞的过程, ,也称细胞杂交。也称细胞杂交。(2)(2)条件条件: :需要用聚乙二醇需要用聚乙二醇(PEG)(PEG)、_或电激等诱导因素。或电激等诱导因素。(3)(3)原理原理:_:_。(4)(4)结果结果: :形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞, ,称为称为_。(5)(5)意义意义: :突破了有性杂交方法的局限突破了有性杂交方法的局限, ,使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗使远缘杂交成为可能。
36、成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段, ,为制备为制备_开辟开辟了新途径。了新途径。一一灭活的病毒灭活的病毒细胞膜的流动性细胞膜的流动性杂交细胞杂交细胞单克隆抗体单克隆抗体2.2.单克隆抗体单克隆抗体: :(1)(1)制备原理制备原理: :一种浆细胞产生一种抗体一种浆细胞产生一种抗体, ,浆细胞在体外浆细胞在体外_(_(填填“能能”或或“不不能能”) )无限增殖无限增殖; ;骨髓瘤细胞能骨髓瘤细胞能_;_;浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到_细胞细胞, ,既能无限增殖既能无限增殖, ,又能产生特异性抗体。又
37、能产生特异性抗体。(2)(2)制备过程制备过程: :不能不能无限增殖无限增殖杂交瘤杂交瘤(3)(3)优点优点: :特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高, ,可大量制备。可大量制备。(4)(4)用途用途: :作为诊断试剂作为诊断试剂; ;用于治疗疾病和用于治疗疾病和_。运载药物运载药物【秒判正误秒判正误】1.1.植物原生质体融合与动物细胞融合原理相同。植物原生质体融合与动物细胞融合原理相同。( )( )分析分析: :二者都依赖于细胞膜的流动性。二者都依赖于细胞膜的流动性。2.B2.B淋巴细胞均能产生单一抗体。淋巴细胞均能产生单一抗体。( )( )分析分析: :只有浆细胞才能产生单一抗体。只有浆细
38、胞才能产生单一抗体。3.3.单克隆抗体可直接作为单克隆抗体可直接作为“生物导弹生物导弹”用于疾病治疗。用于疾病治疗。 ( )( )分析分析: :“生物导弹生物导弹”是单克隆抗体和药物结合的产物。是单克隆抗体和药物结合的产物。4.4.杂交瘤细胞进行体内培养杂交瘤细胞进行体内培养, ,更容易控制培养条件。更容易控制培养条件。( )( )分析分析: :小鼠体内有相对稳定的内环境小鼠体内有相对稳定的内环境, ,培养条件容易控制。培养条件容易控制。【重点难点讲透重点难点讲透】1.1.动物细胞融合与植物体细胞杂交动物细胞融合与植物体细胞杂交: :动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交原理原理
39、细胞膜的流动性、细胞增殖细胞膜的流动性、细胞增殖细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的全能性方法方法步骤步骤分散成单个细胞后诱导融合分散成单个细胞后诱导融合筛选培养筛选培养酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合, ,再生细胞再生细胞壁后形成杂种细胞壁后形成杂种细胞, ,经植物组织培养成杂种植株经植物组织培养成杂种植株诱导诱导方法方法物理方法物理方法, ,化学方法化学方法, ,生物方生物方法法物理方法、化学方法物理方法、化学方法结果结果形成杂交细胞形成杂交细胞形成杂种植株形成杂种植株用途或用途或意义意义突破了有性杂交方法的局限突破了有性杂交方法的局限,
40、,使远缘杂交成为可能。制备使远缘杂交成为可能。制备单克隆抗体单克隆抗体克服远缘杂交不亲和的障碍。培育植物新品种克服远缘杂交不亲和的障碍。培育植物新品种2.2.小鼠骨髓瘤细胞与小鼠骨髓瘤细胞与B B淋巴细胞融合后杂交瘤细胞的特点淋巴细胞融合后杂交瘤细胞的特点: :(1)B(1)B淋巴细胞能产生抗体淋巴细胞能产生抗体, ,但不能在体外大量增殖。但不能在体外大量增殖。(2)(2)骨髓瘤细胞能在体外培养条件下无限增殖骨髓瘤细胞能在体外培养条件下无限增殖, ,但不能产生抗体。但不能产生抗体。(3)(3)把两种细胞融合把两种细胞融合, ,产生杂交瘤细胞产生杂交瘤细胞, ,它会兼有两个亲本细胞的特性它会兼有
41、两个亲本细胞的特性在体在体外培养条件下能不断增殖外培养条件下能不断增殖, ,同时能产生出某种特异性的抗体。同时能产生出某种特异性的抗体。(4)(4)两种细胞的同源性越近两种细胞的同源性越近, ,融合形成的杂种细胞越易成活。融合形成的杂种细胞越易成活。3.3.单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法和目的单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法和目的: :第一次筛选一般用第一次筛选一般用HATHAT培养基培养基, ,融合的融合的B-BB-B细胞细胞, ,瘤瘤- -瘤细胞不能在培养基中存活瘤细胞不能在培养基中存活增殖增殖, ,而而B-B-瘤细胞可以继续增殖。因为从小鼠体内提取的瘤细胞可以继续增殖。因为从小鼠体
42、内提取的B B淋巴细胞有很多种淋巴细胞有很多种, ,但分泌特定抗体的但分泌特定抗体的B B淋巴细胞只是其中一种淋巴细胞只是其中一种, ,第二次筛选利用抗原第二次筛选利用抗原- -抗体杂交技抗体杂交技术将能分泌特定抗体的杂交瘤细胞筛选出然后克隆化培养。术将能分泌特定抗体的杂交瘤细胞筛选出然后克隆化培养。【教材命题源教材命题源】教材原文教材原文: :选修选修3 3_P53:P53:英国科学家米尔斯坦英国科学家米尔斯坦(C.Milstein)(C.Milstein)和德国科学家科和德国科学家科勒勒( )( )在前人工作的基础上在前人工作的基础上, ,继续探索和尝试继续探索和尝试, ,并且充分发挥想象
43、力并且充分发挥想象力, ,设设计了一个极富创造性的实验方案计了一个极富创造性的实验方案( (图图2-24)2-24)。他们想到。他们想到, ,如果把一种如果把一种B B淋巴细胞淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合, ,所得到的融合细胞就能大量增殖所得到的融合细胞就能大量增殖, ,产生足够数量的特定抗体。产生足够数量的特定抗体。 命题角度命题角度: :制备单克隆抗体时给小鼠注射特定抗原后制备单克隆抗体时给小鼠注射特定抗原后, ,小鼠体内发生了什么小鼠体内发生了什么生理过程生理过程? ?提示提示: :小鼠产生了体液免疫小鼠产生了体液免疫, ,诱导产生
44、特异性抗体的浆细胞。诱导产生特异性抗体的浆细胞。【典例示范典例示范】类风湿性关节炎类风湿性关节炎(RA)(RA)是一种自身免疫病是一种自身免疫病, ,致残性强。研究表明致残性强。研究表明, ,该病的病理与该病的病理与肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子-(TNF-)-(TNF-)密切相关密切相关, ,而一种人鼠嵌合的抗而一种人鼠嵌合的抗TNF-TNF-单克隆抗体单克隆抗体能有效治疗能有效治疗RARA。如图为该单克隆抗体制备过程示意图。如图为该单克隆抗体制备过程示意图, ,请据图回答下列问题请据图回答下列问题: :(1)(1)单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的单克隆抗体的制备涉及细胞工程中的_、_技技术。术。
45、(2)(2)图中的抗原图中的抗原A A是是_,HAT_,HAT培养基的作用是培养基的作用是_。B B淋巴淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是_。(3)(3)医疗上医疗上, ,把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“_”,_”,借借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。(4)(4)克隆动物是指用克隆动物是指用_方法得到的动物。方法得到的动物。(5)(5)单克隆抗体的特点是单克隆抗体的特点是_、_、_。【解析解析】(1)(1)单克隆抗体的制备涉
46、及动物细胞培养和动物细胞融合技术。单克隆抗体的制备涉及动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)(2)图中刺激免疫动物产生抗图中刺激免疫动物产生抗TNF-TNF-单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子- -(TNF-(TNF-) )。HATHAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限增培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能无限增殖殖, ,又能产生特异性抗体。又能产生特异性抗体。(3)(3)医疗上医疗上, ,把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成“生物导弹生物导弹”, ,借借助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将
47、其杀死。助抗体的定向作用将药物带到病变细胞并将其杀死。(4)(4)克隆动物是指用核移植方法得到的动物。克隆动物是指用核移植方法得到的动物。(5)(5)单克隆抗体的特点是单克隆抗体的特点是: :特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高, ,可大量制备。可大量制备。答案答案: :(1)(1)动物细胞融合动物细胞培养动物细胞融合动物细胞培养(2)(2)肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子- -( (或或TNF-TNF-) )筛选出杂交瘤细胞既能大量增殖筛选出杂交瘤细胞既能大量增殖, ,又能产又能产生特异性抗体生特异性抗体(3)(3)生物导弹生物导弹(4)(4)(动物体细胞动物体细胞) )核移植核移植(5)(5)特异
48、性强灵敏度高可大量制备特异性强灵敏度高可大量制备【素养新命题素养新命题】(1)(1)制备单克隆抗体时制备单克隆抗体时, ,将将B B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起, ,用物理或化学用物理或化学方法促融方法促融, ,最终得到的细胞种类有哪些最终得到的细胞种类有哪些?(?(科学思维科学思维: :比较与分类比较与分类) )提示提示: :未融合的细胞未融合的细胞:B:B淋巴细胞淋巴细胞, ,骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞同种核型融合的细胞同种核型融合的细胞:B-B细胞细胞,瘤瘤-瘤细胞瘤细胞异种核型融合的细胞异种核型融合的细胞:B-瘤细胞瘤细胞(2)(2)利用动物细胞融合技术获得的
49、杂交瘤细胞的特性是什么利用动物细胞融合技术获得的杂交瘤细胞的特性是什么?(?(科学思维科学思维: :创造创造性思维性思维) )提示提示: :动物细胞融合的实质是将两种不同细胞的细胞核融合动物细胞融合的实质是将两种不同细胞的细胞核融合, ,从而使杂种细胞从而使杂种细胞理论上具备两种细胞的全部遗传特性。杂交瘤细胞具备了浆细胞分泌特定抗理论上具备两种细胞的全部遗传特性。杂交瘤细胞具备了浆细胞分泌特定抗体的遗传特性和骨髓瘤细胞无限增殖的特性。体的遗传特性和骨髓瘤细胞无限增殖的特性。【热考角度通关热考角度通关】角度一角度一 动物细胞融合动物细胞融合1.1.药用蛋白人组织纤维溶酶原激活物药用蛋白人组织纤维
50、溶酶原激活物( (htPAhtPA) )可在转可在转htPAhtPA基因奶牛的乳汁中获基因奶牛的乳汁中获得。如图表示利用奶牛乳汁生产人组织纤维溶酶原激活物的培育过程得。如图表示利用奶牛乳汁生产人组织纤维溶酶原激活物的培育过程: :(1)(1)htPAhtPA基因基因cDNAcDNA可通过克隆筛选获得。构建表达载体时可通过克隆筛选获得。构建表达载体时, ,必须将必须将htPAhtPA基因基因cDNAcDNA与牛乳腺蛋白基因的与牛乳腺蛋白基因的_等调控组件重组在一起。等调控组件重组在一起。(2)(2)图中图中“未受精的卵未受精的卵”是指是指_的卵母细胞的卵母细胞, ,而不能用普通的体而不能用普通的