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1、2.2动物细胞工程考考纲纲要求要求三年考情三年考情1.1.动动物的物的细细胞培养与体胞培养与体细细胞胞克隆克隆2.2.细细胞融合与胞融合与单单克隆抗体克隆抗体 20122012山山东东,2012,2012安徽安徽,20122012福建福建,2011,2011江江苏苏,20112011安徽安徽,2010,2010山山东东,20102010江江苏苏,2010,2010福建福建一、一、动动物物细细胞培养胞培养动动物物细细胞工程技胞工程技术术的基的基础础1.1.动动物物细细胞的培养胞的培养过过程程2.2.培养条件培养条件(1)(1)无菌、无毒的无菌、无毒的环环境境:对对_和所有培养用具和所有培养用具进
2、进行无菌行无菌处处理理,添加添加_,_,定期更定期更换换培养液以清除培养液以清除_。(2)(2)营营养养:除正常的有机和无机除正常的有机和无机营营养外养外,加入加入_等一些等一些天然成分。天然成分。(3)(3)适宜的温度和适宜的温度和pH:pH:温度温度为为_(_(哺乳哺乳动动物物),pH),pH为为_。(4)(4)气体气体环环境境:含含95%95%空气加空气加_的混合气体的混合气体,其中后者的作用其中后者的作用是是_。3.3.应应用用生物制品的生生物制品的生产产、检测检测_、医学研究。、医学研究。培养液培养液抗生素抗生素代代谢产谢产物物血清、血血清、血浆浆36.536.50.50.57.27
3、.27.47.45%CO5%CO2 2维维持培养液的持培养液的pHpH有毒物有毒物质质二、二、动动物体物体细细胞核移植技胞核移植技术术和克隆和克隆动动物物1.1.动动物体物体细细胞核移植技胞核移植技术术的的过过程程胚胎移植胚胎移植细细胞培养胞培养去核去核重重组细组细胞胞供体供体2.2.原理原理:_:_3.3.结结果果:_:_4.4.应应用用(1)(1)加速家畜加速家畜_进进程程,促促进优进优良畜群繁育。良畜群繁育。(2)(2)保保护护_。(3)(3)生生产产医用蛋白。医用蛋白。(4)(4)作作为为异种移植的异种移植的_。(5)(5)用于用于组织组织器官的器官的_。动动物体物体细细胞核具有全能性
4、胞核具有全能性产产生新个体生新个体遗传遗传改良改良濒濒危物种危物种供体供体移植移植三、三、动动物物细细胞融合与胞融合与单单克隆抗体克隆抗体1.1.动动物物细细胞融合胞融合(1)(1)原理原理:_:_。(2)(2)融合方法融合方法:聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)、_、电电激等。激等。(3)(3)意意义义:突破了突破了_的局限的局限,使使_成成为为可能可能,也也为为制造制造_开辟了新途径。开辟了新途径。细细胞膜的流胞膜的流动动性性灭灭活的病毒活的病毒有性有性杂杂交方法交方法远缘杂远缘杂交交单单克隆抗体克隆抗体2.2.单单克隆抗体克隆抗体(1)(1)制制备过备过程程:能能产产生所需生所需杂杂交
5、瘤交瘤细细胞胞抗体抗体(2)(2)优优点点:特异性特异性强强、_,_,可大量制可大量制备备。(3)(3)用途用途:作作为为_;_;用于治用于治疗疗疾病和疾病和_。灵敏度高灵敏度高诊诊断断试剂试剂运运载药载药物物1.1.培养保留接触抑制的培养保留接触抑制的细细胞在培养瓶壁上可形成多胞在培养瓶壁上可形成多层细层细胞。胞。()()【分析分析】由于接触抑制由于接触抑制,动物细胞培养时只能形成单层细胞。动物细胞培养时只能形成单层细胞。2.2.二倍体二倍体细细胞的胞的传传代培养次数通常是无限的。代培养次数通常是无限的。()()【分析分析】二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的二倍体细胞的传代培养次数通常是有
6、限的,只有少数只有少数细胞遗传物质发生改变细胞遗传物质发生改变,才能无限增殖。才能无限增殖。3.3.动动物物细细胞培养技胞培养技术术可用于可用于转转基因基因动动物的培育。物的培育。()()【分析分析】目的基因导入受体细胞后需通过动物细胞培养技术获目的基因导入受体细胞后需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎得早期胚胎,才能进一步培育成转基因动物。才能进一步培育成转基因动物。4.4.哺乳哺乳动动物物细细胞体外培养胞体外培养时时乳腺癌乳腺癌细细胞易于乳腺胞易于乳腺细细胞胞;胚胎胚胎细细胞易于脂肪胞易于脂肪细细胞。胞。()()【分析分析】哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细哺乳动物的乳腺细胞和脂肪
7、细胞都是高度分化的细胞胞,体外培养难度大。乳腺癌细胞能够无限增殖体外培养难度大。乳腺癌细胞能够无限增殖,容易进行体外容易进行体外培养培养;胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力,容易进行体外培养。容易进行体外培养。5.5.动动物物细细胞核移植的受体胞核移植的受体细细胞是卵胞是卵细细胞。胞。()()【分析分析】动物细胞核移植的受体细胞是去核的卵母细胞。动物细胞核移植的受体细胞是去核的卵母细胞。6.6.克隆克隆动动物的性状与供体物的性状与供体动动物完全相同。物完全相同。()()【分析分析】克隆动物的性状主要由提供细胞核的供体动物决定克隆动物的性状主要由提供细胞核的供体动物决定
8、,但由细胞质基因决定的性状则由受体细胞决定。但由细胞质基因决定的性状则由受体细胞决定。考点一考点一 植物植物组织组织培养、培养、动动物物细细胞培养和胞培养和细细胞核移植比胞核移植比较较 项项目目植物植物组织组织培养培养动动物物细细胞培养胞培养细细胞核移植胞核移植结结果果与外植体相同与外植体相同的个体的个体相同分化程度相同分化程度的的细细胞群胞群获获得克隆得克隆动动物物关关键键环节环节细细胞的脱分化胞的脱分化和再分化和再分化细细胞增殖和癌胞增殖和癌变变细细胞核融合、胞核融合、细细胞分化胞分化项项目目植物植物组织组织培养培养动动物物细细胞培养胞培养细细胞核移植胞核移植应应用用植株快速繁植株快速繁殖
9、殖脱毒作物的脱毒作物的培养培养人工种子人工种子工厂化生工厂化生产产转转基因植物基因植物的培养的培养生生产产生物制生物制品品基因工程基因工程检测检测有毒物有毒物质质加速良种繁育加速良种繁育保保护濒护濒危物种危物种生生产产医用蛋白医用蛋白提供克隆器官、提供克隆器官、组织组织等等【高考警示高考警示】(1)(1)植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程,但植物细胞可以先分裂再分化但植物细胞可以先分裂再分化,而动物细胞不分化只分裂。而动物细胞不分化只分裂。(2)(2)克隆动物的起点是经过核移植后形成的重组细胞克隆动物的起点是经过核移植后形成的重
10、组细胞,其遗传物其遗传物质主要来自供体质主要来自供体,因此形成的个体性状主要同供体因此形成的个体性状主要同供体,但也有部分但也有部分性状同受体。性状同受体。【典例典例1 1】科学家通科学家通过转过转基因技基因技术获术获得了含有人生得了含有人生长长激素基因激素基因的奶牛的奶牛,如果要加速如果要加速转转基因奶牛的繁育基因奶牛的繁育,可以可以对对此此转转基因奶牛基因奶牛进进行克隆行克隆(如如图图所示所示)。请结请结合合图图示回答下列示回答下列问题问题:(1)(1)在在进进行行细细胞培养胞培养时时,要要对对取自取自转转基因奶牛的基因奶牛的组织细组织细胞胞进进行分行分散散处处理理,形成形成单单个个细细胞
11、胞,这这个个过过程中需要利用程中需要利用_酶酶处处理。理。(2)(2)用于核移植的供体用于核移植的供体细细胞胞,一般都一般都选选用用传传代代1010代以内的代以内的细细胞胞,原原因是因是 。(3)(3)在在进进行原代培养行原代培养时时,细细胞增殖的方式是胞增殖的方式是,此外此外,细细胞胞增殖增殖还还表表现现出出和接触抑制等特点。和接触抑制等特点。(4)(4)将将进进行培养的供体行培养的供体细细胞注入去核的卵母胞注入去核的卵母细细胞中胞中,去除卵母去除卵母细细胞胞细细胞核的目的是胞核的目的是。(5)(5)将重将重组细组细胞在培养液中培养成的重胞在培养液中培养成的重组组胚胎移入受体母牛后胚胎移入受
12、体母牛后,该该母牛就会生出与供体奶牛母牛就会生出与供体奶牛遗传遗传物物质质相同的牛相同的牛犊犊,但也不是但也不是100%100%地复制地复制,原因最可能是原因最可能是。(6)(6)上述上述动动物物细细胞工程中涉及的技胞工程中涉及的技术术有有。转转基因基因奶牛的克隆成功奶牛的克隆成功,说说明了明了动动物的物的具有全能性。具有全能性。【解析解析】(1)(1)实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。开来。(2)(2)传代传代1010代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强,遗传物质没有遗传物质没有发生改变发生改变,适于作为核移
13、植的供体细胞。适于作为核移植的供体细胞。(3)(3)在进行原代培养时在进行原代培养时,细胞以有丝分裂的方式进行增殖细胞以有丝分裂的方式进行增殖,同时同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。物质几乎全部来自供体细胞。(5)(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果,同同时时,生物的性状还受环境因素的影响生物的性状还受环境因素的影响,因此因此,克隆动物不可能是克隆动物不可能是
14、供体奶牛供体奶牛100%100%的复制品。的复制品。(6)(6)该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术植等技术,说明了高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有说明了高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性。全能性。答案答案:(1)(1)胰蛋白胰蛋白(2)(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强该种细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变且遗传物质没有发生改变(3)(3)有丝分裂贴壁生长有丝分裂贴壁生长(4)(4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(5)(5)生
15、物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;生物生物的性状还受环境因素的影响的性状还受环境因素的影响(6)(6)核移植、细胞培养、胚胎移植技术核移植、细胞培养、胚胎移植技术体细胞的细胞核体细胞的细胞核【变变式式训练训练】不同不同类类型的型的细细胞表达不同的基因胞表达不同的基因组组合。那么不同合。那么不同类类型的型的动动物物细细胞都具有全套基因胞都具有全套基因吗吗?科学家科学家进进行了如行了如图图所示的所示的克隆研究。克隆研究。代表有关代表有关过过程程,a,ah h代表有关代表有关结结构或个体。构或个体。(1)a(1)a细细胞的名称是胞的名称是。过过程程取
16、出的取出的细细胞胞f f是是,该该细细胞胞经过经过过过程分化成何种程分化成何种h h细细胞取决于培养基中加入的胞取决于培养基中加入的 。(2)(2)对对b b的操作方法通常是的操作方法通常是。若。若g g是能是能产产生人生生人生长长激素的羊激素的羊,则则培育培育g g时时,应应将人的生将人的生长长激素基因激素基因导导入入,为为了了尽快尽快获获得大量的生得大量的生长长激素激素,但但让让g g进进行有性生殖会行有性生殖会丢丢失目的基因失目的基因,你将通你将通过过技技术术来来实现实现。(3)(3)如果如果图图中的中的细细胞均是人体胞均是人体细细胞胞,则获则获得的得的h h细细胞或器官可用于胞或器官可
17、用于供体本人供体本人组织组织器官的移植器官的移植,其其优优点是点是 。(4)(4)上述上述过过程中用到的生物技程中用到的生物技术术有有 (列列举举两两项项)。【解析解析】本题主要考查体细胞核移植技术的过程和应用前景。本题主要考查体细胞核移植技术的过程和应用前景。(1)(1)图中图中a a细胞是去核卵母细胞。过程细胞是去核卵母细胞。过程取出的细胞取出的细胞f f是胚胎干是胚胎干细胞细胞(内细胞团内细胞团),),胚胎干细胞具有分化的全能性胚胎干细胞具有分化的全能性,但经过但经过过程过程分化成何种分化成何种h h细胞取决于培养基中加入的不同的分化诱导因子。细胞取决于培养基中加入的不同的分化诱导因子。
18、(2)(2)将供体细胞核注入去核的卵母细胞将供体细胞核注入去核的卵母细胞,通常进行显微操作。若通常进行显微操作。若g g是能产生人生长激素的羊是能产生人生长激素的羊,则培育则培育g g时时,应将人的生长激素基因应将人的生长激素基因导入移植的供体细胞导入移植的供体细胞(核核)中。为了克服有性生殖会丢失目的基中。为了克服有性生殖会丢失目的基因的缺点因的缺点,可通过核移植技术来实现可通过核移植技术来实现,即将即将g g羊的体细胞核或胚羊的体细胞核或胚胎细胞核移入去核的卵母细胞胎细胞核移入去核的卵母细胞,经过图示过程经过图示过程,再形成转入人生再形成转入人生长激素基因的克隆羊。长激素基因的克隆羊。(3
19、)(3)如果图中的细胞均是人体细胞如果图中的细胞均是人体细胞,则获得的则获得的h h细胞或器官可用细胞或器官可用于病人组织器官的移植于病人组织器官的移植,由于是自身细胞克隆培养形成的器官由于是自身细胞克隆培养形成的器官,不会发生免疫排斥反应。不会发生免疫排斥反应。(4)(4)上述过程中用到的生物技术有动物细胞培养、核移植、胚上述过程中用到的生物技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植、干细胞的诱导分化等。胎移植、干细胞的诱导分化等。答案答案:(1)(1)(去核去核)卵母细胞胚胎干细胞卵母细胞胚胎干细胞不同的分化诱导因子不同的分化诱导因子(2)(2)显微注射法移植的供体细胞显微注射法移植的供体细胞(
20、核核)克隆克隆(或核移植或核移植)(3)(3)不会发生免疫排斥反应不会发生免疫排斥反应(4)(4)动物细胞培养、核移植、胚胎移植、干细胞的诱导分化等动物细胞培养、核移植、胚胎移植、干细胞的诱导分化等(列举两项即可列举两项即可)考点二考点二 动动物物细细胞融合与胞融合与单单克隆抗体克隆抗体 1.1.植物体植物体细细胞胞杂杂交与交与动动物物细细胞融合的比胞融合的比较较比比较项较项目目植物体植物体细细胞胞杂杂交交动动物物细细胞融合胞融合原理原理细细胞膜的流胞膜的流动动性、性、细细胞的全能性胞的全能性细细胞膜的流胞膜的流动动性、性、细细胞胞的增殖的增殖融合前融合前处处理理先除去先除去细细胞壁胞壁先使先
21、使细细胞分散开胞分散开使用使用的的酶酶纤维纤维素素酶酶和果胶和果胶酶酶胰蛋白胰蛋白酶酶比比较较项项目目植物体植物体细细胞胞杂杂交交动动物物细细胞融合胞融合诱导诱导手段手段物理法物理法:离心、离心、电电激、振激、振动动化学法化学法:聚乙二醇等聚乙二醇等试剂试剂诱导诱导除物理法和化学法外除物理法和化学法外,也也可用可用灭灭活的病毒活的病毒诱导诱导结结果果杂杂种植株种植株杂杂交交细细胞胞应应用用培育植物新品种培育植物新品种主要用于制主要用于制备备单单克隆抗体克隆抗体意意义义突破突破远缘杂远缘杂交不交不亲亲和的障碍和的障碍,打破了生殖隔离打破了生殖隔离,扩扩展展了了杂杂交的交的亲亲本本组组合合相同点相
22、同点原生原生质质体融合原理相同体融合原理相同;原生原生质质体融合的方法相似体融合的方法相似2.2.单单克隆抗体的制克隆抗体的制备备(1)(1)取相取相应应B B淋巴淋巴细细胞前必胞前必须须先注射相先注射相应应抗原蛋白抗原蛋白,否否则则不能不能获获得得单单克隆抗体。克隆抗体。(2)(2)细细胞融合后需胞融合后需经经二次二次筛选筛选:第一次第一次:在特定的在特定的选择选择性培养基上性培养基上,未融合的未融合的亲亲本本细细胞胞(B(B淋巴淋巴细细胞和骨髓瘤胞和骨髓瘤细细胞胞)和融合的具有同种核的和融合的具有同种核的细细胞胞(BB(BB融合融合细细胞、胞、瘤瘤融合瘤瘤融合细细胞胞)都会死亡都会死亡,只
23、有融合的只有融合的杂杂交交细细胞胞(杂杂交瘤交瘤细细胞胞)才能才能生生长长。这这种种杂杂交交细细胞的特点是既能迅速大量繁殖胞的特点是既能迅速大量繁殖,又能又能产产生生单单一一的特异性抗体。的特异性抗体。第二次第二次:经选择经选择性培养的性培养的杂杂交瘤交瘤细细胞并非都是能分泌所需抗体胞并非都是能分泌所需抗体的的细细胞胞(很多种很多种杂杂交瘤交瘤细细胞胞),),需需经经克隆化培养和抗体克隆化培养和抗体检测检测,经筛选经筛选后才可后才可获获得足得足够够数量的能分泌所需抗体的数量的能分泌所需抗体的细细胞。胞。【高考警示高考警示】(1)(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用植物体细胞杂交与动物细
24、胞融合中酶的作用对象不同对象不同,纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁,而胰蛋白酶等作用而胰蛋白酶等作用于细胞间的蛋白质。于细胞间的蛋白质。(2)(2)灭活的病毒保持了其抗原性灭活的病毒保持了其抗原性,但毒性消失。但毒性消失。(3)(3)植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性,但动物杂交细但动物杂交细胞的全能性不能表达。胞的全能性不能表达。【典例典例2 2】科学家已分离出科学家已分离出H1N1H1N1病毒病毒(一种一种RNARNA病毒病毒)。某制。某制药药厂厂根据下面流程根据下面流程图图生生产预产预防和治防和治疗疗甲流的抗体甲流的抗体,
25、请请据据图图回答有关回答有关问问题题:(1)(1)若若A A细细胞是小鼠骨髓瘤胞是小鼠骨髓瘤细细胞胞,则则B B细细胞是取自感染病毒的人体胞是取自感染病毒的人体内的内的细细胞胞,促促进进d d过过程的常用程的常用诱导剂诱导剂是是。(2)(2)假假设仅设仅考考虑虑某两个某两个细细胞的融合胞的融合,则则可形成可形成种种类类型的型的C C细细胞胞,因此需用培养基因此需用培养基筛选筛选出出_(填特点填特点)的的D D细细胞用于培养。胞用于培养。D D细细胞的名称是胞的名称是。(3)(3)理理论论上上,注射了注射了该该抗体的人群不能抗体的人群不能长长期期对对甲流免疫甲流免疫,试试分析原分析原因因:。(4
26、)(4)不同种不同种动动物的体物的体细细胞融合胞融合,相比相比诱变诱变育种和育种和杂杂交育种方法交育种方法,具具有有等突出的特点。等突出的特点。(5)(5)请说请说明明单单克隆抗体的主要作用克隆抗体的主要作用:。【解析解析】(1)(1)由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲流的单由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲流的单克隆抗体克隆抗体,所以所以B B细胞只能是取自感染细胞只能是取自感染H1N1H1N1病毒的动物或人体内病毒的动物或人体内的的B B淋巴细胞淋巴细胞,经诱导剂聚乙二醇经诱导剂聚乙二醇(PEG)(PEG)或灭活的病毒等诱导融或灭活的病毒等诱导融合合,得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和
27、治疗甲流的单克隆得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和治疗甲流的单克隆抗体。抗体。(2)(2)仅考虑两个细胞的融合仅考虑两个细胞的融合,则可形成则可形成A A细胞细胞A A细胞、细胞、B B细胞细胞B B细胞、细胞、A A细胞细胞B B细胞细胞3 3种类型的种类型的C C细胞细胞,为了从中筛选出为了从中筛选出A A细胞细胞B B细胞细胞,必须用特定的选择培养基进行筛选必须用特定的选择培养基进行筛选,筛选出的筛选出的D D细胞细胞(杂杂交瘤细胞交瘤细胞)既能无限增殖又能产生特异性抗体。既能无限增殖又能产生特异性抗体。(3)(3)因为单链因为单链RNARNA容易发生变异容易发生变异,一旦变异后体内的记
28、忆细胞和一旦变异后体内的记忆细胞和抗体就不能对其发挥作用。抗体就不能对其发挥作用。(4)(4)不同种动物的体细胞融合不同种动物的体细胞融合,相比诱变育种和杂交育种方法相比诱变育种和杂交育种方法,具有目的性强具有目的性强,克服远缘杂交不亲和性克服远缘杂交不亲和性(能有效地打破物种的生能有效地打破物种的生殖隔离界限殖隔离界限)等突出特点。等突出特点。(5)(5)单克隆抗体可用于诊断疾病、药物导向治疗等方面。单克隆抗体可用于诊断疾病、药物导向治疗等方面。答案答案:(1)B(1)B淋巴淋巴聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)(灭活的病毒灭活的病毒)(2)3(2)3既能无限增殖又能产生特异性抗体既能无限
29、增殖又能产生特异性抗体杂交瘤细胞杂交瘤细胞(杂交细胞杂交细胞)(3)(3)引起甲流的病毒不断发生变异引起甲流的病毒不断发生变异(意思相同即可意思相同即可)(4)(4)目的性强目的性强,克服远缘杂交不亲和性克服远缘杂交不亲和性(能有效地打破物种的生能有效地打破物种的生殖隔离界限殖隔离界限)()(意思相同即可意思相同即可)(5)(5)作为诊断试剂作为诊断试剂;用于治疗疾病和运载药物用于治疗疾病和运载药物(意思相同即可意思相同即可)【互互动动探究探究】(1)(1)若若图图中中ABAB细细胞是植物胞是植物细细胞胞,则则融合前需要融合前需要进进行什么行什么处处理理?提示提示:利用纤维素酶和果胶酶去掉细胞
30、壁。因为细胞融合利用利用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁。因为细胞融合利用了细胞膜具有流动性的原理了细胞膜具有流动性的原理,细胞壁是细胞融合的障碍。细胞壁是细胞融合的障碍。(2)(2)体外培养和体内培养最后如何才能提取到体外培养和体内培养最后如何才能提取到单单克隆抗体克隆抗体?提示提示:体外培养时从细胞培养液中提取体外培养时从细胞培养液中提取,体内培养则从小鼠腹水体内培养则从小鼠腹水中提取。中提取。1.(20131.(2013南昌模南昌模拟拟)回答下列与回答下列与细细胞工程有关的胞工程有关的问题问题:(1)(1)细细胞工程是指胞工程是指应应用用和分子生物学的原理和方法和分子生物学的原理和方法,通通过
31、细过细胞水平或胞水平或水平上的操作水平上的操作,按照人的意愿来改按照人的意愿来改变变细细胞内的胞内的遗传遗传物物质质或或获获得得细细胞胞产产品的一品的一门综门综合科学技合科学技术术。(2)(2)植物体的根、茎、叶植物体的根、茎、叶细细胞一般都具有全能性胞一般都具有全能性,在一定的在一定的营营养养和激素等条件下和激素等条件下,可以可以形成愈形成愈伤组织伤组织。将愈。将愈伤组织转伤组织转接到接到的培养基上的培养基上,就可以就可以诱导诱导其再分化生成胚状体其再分化生成胚状体或或丛丛芽芽,进进而而发发育成完整的小植株。育成完整的小植株。(3)(3)动动物物细细胞工程中胞工程中技技术术是其他是其他动动物
32、物细细胞工程技胞工程技术术的的基基础础。目前使用的或冷。目前使用的或冷冻冻保存的正常保存的正常细细胞通常胞通常为为代以代以内内,以保持以保持细细胞正常的二倍体核型。在培养胞正常的二倍体核型。在培养动动物物细细胞胞时时,从健康从健康动动物体内取出物体内取出组织块组织块剪碎后剪碎后,用胰蛋白用胰蛋白酶酶处处理的原因是理的原因是:。(4)(4)动动物物细细胞核移植是将胞核移植是将动动物的一个体物的一个体细细胞的胞的细细胞核胞核,移入一个移入一个中中,使其重使其重组组并并发发育成一个新的胚育成一个新的胚胎胎,这这个新的胚胎最个新的胚胎最终发终发育成育成动动物个体。用核移植的方法得到的物个体。用核移植的
33、方法得到的动动物称物称为为动动物。物。动动物体物体细细胞核移植的胞核移植的难难度明度明显显高于胚高于胚胎胎细细胞核移植的原因是胞核移植的原因是动动物体物体细细胞胞。【解析解析】(1)(1)细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人的意愿按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。(2)(2)植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性,在一定的营养在一定
34、的营养和激素等条件下和激素等条件下,可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上到含有不同激素成分的培养基上,就可以诱导其再分化生成胚就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽状体或丛芽,进而发育成完整的小植株。进而发育成完整的小植株。(3)(3)动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。目前动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为使用的或冷冻保存的正常细胞通常为1010代以内代以内,以保持细胞正以保持细胞正常的二倍体核型。在培养动物细胞时常的二倍体核型。在培养动物细胞时,从健康动物体内取出组从健
35、康动物体内取出组织块剪碎后织块剪碎后,用胰蛋白酶处理的原因是为了使组织分散成单个用胰蛋白酶处理的原因是为了使组织分散成单个细胞。细胞。(4)(4)动物细胞核移植是将动物的一个体细胞的细胞核动物细胞核移植是将动物的一个体细胞的细胞核,移入一个移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚使其重组并发育成一个新的胚胎胎,这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。由于动物体细胞分化程度高的动物称为克隆动物。由于动物体细胞分化程度高,恢复其全恢复其全能性困难能性困难,因此动物体细胞核
36、移植的难度明显高于胚胎细胞核因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。移植。答案答案:(1)(1)细胞生物学细胞器细胞生物学细胞器(2)(2)脱分化含有不同激素成分脱分化含有不同激素成分(3)(3)动物细胞培养动物细胞培养1010为了使组织分散成单个细胞为了使组织分散成单个细胞(4)(4)已经去掉细胞核的卵母细胞克隆已经去掉细胞核的卵母细胞克隆分化程度高分化程度高,恢复其全能性困难恢复其全能性困难2.(20132.(2013咸阳模咸阳模拟拟)科学家从某些能无限增殖的科学家从某些能无限增殖的细细胞的胞的细细胞胞质质中分离出无限增殖的中分离出无限增殖的调调控基因控基因(prCprC),),
37、该该基因能激基因能激发许发许多多动动物物细细胞分裂胞分裂,这为单这为单克隆抗体的制克隆抗体的制备备提供了更提供了更为为广广阔阔的前景。的前景。请请回答回答以下以下问题问题。(1)(1)利用利用细细胞融合技胞融合技术术制制备单备单克隆抗体克隆抗体,促促进动进动物物细细胞融合常用胞融合常用的的诱导剂诱导剂是是 。(2)(2)利用利用细细胞融合技胞融合技术术制制备单备单克隆抗体克隆抗体时时有两次有两次筛选筛选,第第1 1次次筛选筛选的目的是的目的是,第第2 2次次筛选筛选的目的是的目的是。(3)(3)有人提出有人提出,可以直接通可以直接通过过基因工程基因工程导导入入该调该调控基因来制控基因来制备单备
38、单克隆抗体克隆抗体,其思路如其思路如图图所示。所示。请请回答下列回答下列问题问题。酶酶A A是指是指,酶酶B B是指是指。对对已已导导入重入重组质组质粒的粒的进进行行“检测检测”的目的是的目的是;题题目中目中所指的所指的细细胞是胞是,所指的所指的细细胞具有的特点是胞具有的特点是。(4)(4)也有人提出用也有人提出用细细胞核移植技胞核移植技术术构建重构建重组细组细胞来生胞来生产单产单克隆抗克隆抗体体,试试用相关的用相关的图图示及文字在下示及文字在下图图中表示中表示该过该过程程:【解析解析】(1)(1)诱导动物细胞融合的方法有三种诱导动物细胞融合的方法有三种,其中用灭活的病其中用灭活的病毒是常用的
39、方法。毒是常用的方法。(2)(2)在单克隆抗体制备过程中在单克隆抗体制备过程中,融合的细胞共有融合的细胞共有3 3种类型种类型,第第1 1次次筛选的目的是选出杂交瘤细胞筛选的目的是选出杂交瘤细胞,但是杂交瘤细胞不一定产生所但是杂交瘤细胞不一定产生所需抗体需抗体,所以还必须进行第所以还必须进行第2 2次筛选。次筛选。(3)(3)基因工程中用到的酶是限制性核酸内切酶和基因工程中用到的酶是限制性核酸内切酶和DNADNA连接酶连接酶,将将重组质粒成功导入后重组质粒成功导入后,进行检测的目的是看目的基因是否表达。进行检测的目的是看目的基因是否表达。题目中的题目中的所指的细胞是浆细胞所指的细胞是浆细胞,因
40、为只有浆细胞才会产生抗因为只有浆细胞才会产生抗体体,所指的细胞是导入目的基因的浆细胞所指的细胞是导入目的基因的浆细胞,由于目的基因控制由于目的基因控制细胞无限增殖细胞无限增殖,所以可用转基因技术来生产单克隆抗体。所以可用转基因技术来生产单克隆抗体。(4)(4)由题干可知由题干可知,从无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖的从无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖的调控基因调控基因(prCprC),),应采用核移植技术应采用核移植技术,将无限增殖细胞的细胞核将无限增殖细胞的细胞核除去除去,留下细胞质留下细胞质,让其与浆细胞的细胞核融合让其与浆细胞的细胞核融合,则可产生单克则可产生单克隆抗体。隆抗体。
41、答案答案:(1)(1)灭活的病毒灭活的病毒(2)(2)筛选出杂交瘤细胞筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞筛选出杂交瘤细胞筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞(3)(3)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶检测目的基因在受体细胞中是否进行了表达检测目的基因在受体细胞中是否进行了表达(或检测受体细或检测受体细胞是否显示出目的基因控制的性状胞是否显示出目的基因控制的性状)浆细胞既能无限增殖浆细胞既能无限增殖又能产生特定抗体又能产生特定抗体(4)(4)如图如图:3.3.有性生殖的生物有性生殖的生物产产生后代需生后代需进进行受精作用行受精作用,植物体植物体细细胞胞杂杂交要交要进进行原生行原
42、生质质体的融合体的融合,单单克隆抗体的制克隆抗体的制备备需需进进行行动动物物细细胞融合胞融合,可可见细见细胞的融合技胞的融合技术术有着广泛的有着广泛的应应用。下列用。下列为细为细胞融合的胞融合的简简略略过过程程,据据图图回答相关回答相关问题问题:(1)(1)若若a a、b b分分别别是基因型是基因型为为HhrrHhrr、hhRrhhRr两个烟草品种的花粉两个烟草品种的花粉,且且这这两两对对基因分基因分别别位于两位于两对对同源染色体上。由于受一同源染色体上。由于受一对隐对隐性性纯纯合合基因基因(rrrr或或hhhh)的作用的作用,在光照在光照强强度大于度大于800 lx800 lx时时都不能生都
43、不能生长长。要。要想从融合想从融合细细胞的培养液中分离出基因型胞的培养液中分离出基因型为为HhRrHhRr的的杂杂种种细细胞胞,较为较为简简便的便的筛选筛选方法是方法是。(2)(2)若若a a、b b表示两种植物体表示两种植物体细细胞胞,则则由由d d细细胞形成胞形成杂杂种植株的原理种植株的原理是是,这这种育种方法的种育种方法的优优点是点是 。(3)(3)若若a a、b b分分别为别为骨髓瘤骨髓瘤细细胞和胞和B B淋巴淋巴细细胞胞,则则d d细细胞的特点是胞的特点是_。由由d d细细胞胞产产生的抗体与普通血清抗体相比生的抗体与普通血清抗体相比较较,具有具有的特的特点。生点。生产产上一般不能通上
44、一般不能通过过直接培养直接培养B B淋巴淋巴细细胞的方法生胞的方法生产单产单克克隆抗体的主要原因是隆抗体的主要原因是。(4)(4)下列各下列各图图表示表示单单克隆抗体制克隆抗体制备过备过程的各程的各阶阶段段图图解解,请请用箭用箭头头把代表各把代表各图图解的字母按解的字母按单单克隆抗体制克隆抗体制备过备过程的程的顺顺序序连连接起来。接起来。【解题指南解题指南】(1)(1)考查实质考查实质:植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。(2)(2)解题关键解题关键:hrhr是是a a、b b产生的配子中相同的配子产生的配子中相同的配子,另外两种配子分别是另外两种配子分别是Hr
45、Hr、hRhR。两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。骨髓瘤细胞的特点、骨髓瘤细胞的特点、B B淋巴细胞的特点与融合后的细胞具备淋巴细胞的特点与融合后的细胞具备的特点之间的关系。的特点之间的关系。单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分组成。组成。【解析解析】(1)a(1)a的花粉基因型为的花粉基因型为HrHr和和hr,bhr,b的花粉基因型为的花粉基因型为hRhR和和hr,hr,只有只有HhRrHhRr的基因组合方式没有隐性纯合基因的基因组合方式没有隐性纯合基因,所以杂种细胞所以杂种细胞
46、HhRrHhRr能在光照强度大于能在光照强度大于800 lx800 lx时生长。时生长。(2)(2)植物体细胞杂交形成植株植物体细胞杂交形成植株,是植物细胞全能性的表现是植物细胞全能性的表现,克服克服了自然条件下物种之间的生殖隔离。了自然条件下物种之间的生殖隔离。(3)(3)在单克隆抗体产生过程中细胞在单克隆抗体产生过程中细胞d d是杂交瘤细胞是杂交瘤细胞,具备了融合具备了融合前两种细胞的优点前两种细胞的优点,能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的细胞选的细胞d d产生的抗体品质优良。产生的抗体品质优良。B B淋巴细胞不能无限增殖淋巴细胞不能无限增殖,无无
47、法得到大量的抗体。法得到大量的抗体。(4)(4)只能注射特定抗原后才能得到特定的只能注射特定抗原后才能得到特定的B B淋巴细胞淋巴细胞,再与骨髓再与骨髓瘤细胞融合瘤细胞融合,经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体。克隆抗体。答案答案:(1)(1)给予大于给予大于800 lx800 lx的光照的光照(2)(2)植物细胞的全能性植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍(3)(3)既能无限增殖既能无限增殖,又能产生特定抗体又能产生特定抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一特异性强、灵敏度高、化学性质单一B B淋巴细胞不能
48、无限增殖淋巴细胞不能无限增殖(4)(4)4.(4.(能力挑能力挑战题战题)运用运用动动物体物体细细胞胞杂杂交技交技术术可可实现实现基因定位。研基因定位。研究究发现发现:用人体用人体细细胞与小鼠体胞与小鼠体细细胞胞进进行行杂杂交得到的交得到的杂杂种种细细胞含有胞含有双方的染色体。双方的染色体。杂杂种种细细胞在持胞在持续续分裂分裂过过程中程中仅仅保留小鼠的染色保留小鼠的染色体而人的染色体体而人的染色体则则逐逐渐丢渐丢失失,最后只剩一条或几条染色体。如最后只剩一条或几条染色体。如图图是人的缺乏是人的缺乏HGPRTHGPRT酶酶的突的突变细变细胞株胞株(HGPRT-)(HGPRT-)和小鼠的缺乏和小鼠
49、的缺乏TKTK酶酶的的细细胞株胞株(TK-)(TK-)融合后在融合后在HATHAT培养液中培养的培养液中培养的过过程程,结结果表明果表明,最最终终人的染色体在融合人的染色体在融合细细胞中胞中仅仅存有存有3 3号染色体或号染色体或1717号染色体或号染色体或两者都有。已知只有同两者都有。已知只有同时时具有具有HGPRTHGPRT酶酶和和TKTK酶酶的融合的融合细细胞才可胞才可在在HATHAT培养液中培养液中长长期存活与繁殖。期存活与繁殖。(1)(1)体体细细胞胞杂杂交克服了交克服了的障碍的障碍,过过程程常用的生物方法是常用的生物方法是 。(2)(2)过过程程中中,为为了防止了防止细细菌的菌的污污
50、染染,所用培养液所用培养液应该应该添加一定量添加一定量的的,此外此外,还还要定期用要定期用处处理理细细胞胞,使使贴贴壁壁生生长长的的细细胞脱落胞脱落,形成形成细细胞胞悬悬液。液。(3)(3)从培养从培养过过程看程看,HAT,HAT培养液不培养液不仅仅能提供养料能提供养料,还还起起作用。作用。(4)(4)从从图图示示结结果看果看,可以确定人的可以确定人的基因位于基因位于号号染色体上。染色体上。【解析解析】(1)(1)将不同种生物的体细胞进行融合将不同种生物的体细胞进行融合,可以打破生殖隔可以打破生殖隔离离,克服远缘杂交不亲和的障碍。动物体细胞融合过程中可以克服远缘杂交不亲和的障碍。动物体细胞融合