高中生物 第二章 克隆技术 第6课时 动物的克隆(Ⅱ) 浙科版选修3

第6课时动物的克隆()第二章克隆技术选修3现代生物技术专题知识内容要求考情解读动物的克隆a1.简述动物的细胞融合技术及应用。2.描述动物细胞全能性的表现程度，说出动物难以克隆的原因。3.简述动物细胞核移植的概念和程序。4.列举动物细胞培养与动物细胞核移植的应用和发展前景。一、动物的细胞融合技术及其应用二、动物的克隆繁殖达标检测内容索引一、动物的细胞融合一、动物的细胞融合技术及其应用技术及其应用1.细胞融合与细胞杂交细胞融合与细胞杂交(1)细胞融合含义：指 融合成一个细胞的现象。促融方法：灭活的 、 介导、电融合技术等，其中 是效率很高的新型细胞融合技术。(2)细胞杂交概念： 的细胞间的融合。应用：细胞杂交中 容易丢失，利用杂交细胞检测特定_ 与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系可进行 。新知导学两个或多个细胞仙台病毒聚乙二醇电融合技术基因型不同染色体染色体丢失基因定位2.单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备(1)过程B淋巴细胞骨髓瘤细胞产生特定抗体的杂交细胞提取抗体(2)杂交瘤细胞的特点： ，产生 。(3)单克隆抗体的优点：其识别抗原部位的专一性，比一般抗血清_ ，原因是一般抗血清中的抗体是_ 。(4)单克隆抗体的应用：单抗可作为 ，研究相应抗原蛋白的 、 及其 。无限增殖单克隆抗体优越得多一群识别不同抗原部位的抗体混合物特异探针结构细胞学分布功能血清抗体与单克隆抗体比较血清抗体与单克隆抗体比较助学巧记助学巧记项目分泌细胞特点生产单克隆抗体杂交瘤细胞特异性强、灵敏度高产量高，易纯化分离血清抗体各B淋巴细胞特异性差、灵敏度低产量低，分离困难概念指两个或多个动物细胞融合成一个细胞的现象，其中基因型不同的细胞间的融合就是_原理_探究探究1理性思维理性思维下列是A细胞与B细胞融合杂交的过程图解。思考回答相关问题：互动探究细胞杂交细胞膜的流动性诱导融合的方法物理、化学方法：聚乙二醇、电刺激等；生物方法：_过程描述膜融合质融合核融合融合成功的标志杂交细胞进行_重组细胞的特点杂交细胞具有两个细胞的遗传信息，能表现两个亲本的性状应用检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系进行 ；制备_灭活的病毒有丝分裂基因的定位单克隆抗体探究探究2图示解读图示解读下列是制备单抗的基本方法步骤。请完善右图并思考回答相关问题：1.制备单克隆抗体的关键思路是：(1)克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群；(2)将_与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。骨髓瘤杂交细胞杂交瘤细胞体外培养B淋巴细胞2.用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因是什么？答案答案答案(1)每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同；(2)B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖。3.杂交瘤技术制备单克隆抗体的最大优点：可以从特异抗原成分比例极少的抗原混合物中获得 。4.制备单克隆抗体过程中的几种细胞的特点：(1)免疫的B淋巴细胞：能产生 ，但不能无限增殖。(2)骨髓瘤细胞：能 ，但不能产生抗体。(3)杂交瘤细胞：既能产生 ，又能在培养条件下进行 。单抗单一抗体无限增殖特定的抗体无限增殖5.单克隆抗体制备过程中有两次筛选，其目的分别是什么？答案答案答案第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，筛选出只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交细胞。第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。6.获取单克隆抗体的场所：若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从 中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从 中提取。培养液腹水例例1(2017浙江选考联考)TOP2A蛋白在多种肿瘤细胞中大量表达，成为抗肿瘤的研究靶点，某科研单位制作了TOP2A蛋白的单克隆抗体。请回答：(1)利用基因工程制备TOP2A蛋白：TOP2A蛋白基因和质粒用_处理并连接成重组质粒，然后导入经_处理的大肠杆菌，并将大肠杆菌接种到含氨苄青霉素的LB液体培养基中培养，经离心得到菌体，破碎提纯得到TOP2A蛋白。答案解析限制性核酸内切酶和DNA连接酶CaCl2解析解析在基因工程中常用限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理并连接目的基因和质粒。为提高重组质粒导入大肠杆菌的概率，常用CaCl2处理大肠杆菌，以增大大肠杆菌细胞壁的通透性。(2)TOP2A蛋白单克隆抗体的制备：将TOP2A蛋白反复多次注射到小鼠体内，使其发生_，取经过免疫的小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞在_(填物质名称)介导下发生细胞融合，形成杂交瘤细胞。并将各杂交瘤细胞单独分装培养，经筛选、_后，获得能产生单一抗体的_(A.连续细胞系B.有限细胞系 C.连续细胞株D.有限细胞株)。免疫反应聚乙二醇克隆培养C解析解析在杂交瘤细胞制备过程中，常用聚乙二醇作介导物质，选择发生免疫的B细胞和可无限传代的骨髓瘤细胞融合，筛选后获得能产生某一特定抗体的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞能够无限增殖，且筛选后已分离纯化，因此杂交瘤细胞单独分装培养，经筛选、克隆培养后，获得的是能产生单一抗体的连续细胞株。答案解析(1)若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞,则B细胞是取自_的细胞，C过程化学诱导试剂常用_。例例2(2016瑞安期中节选)科学家从病死的家禽和候鸟体内分离到了H5N1禽流感病毒，用以生产可以预防和治疗禽流感的抗体，如图为单克隆抗体制备过程示意图，图中AG分别表示生物技术或细胞名称，请回答有关问题：感染H5N1病毒的动物或人聚乙二醇答案解析解析解析单克隆抗体制备时将经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自感染H5N1禽流感病毒的动物或人的细胞。C过程为动物细胞融合，利用的诱导方法有物理法(电刺激)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)。(2)仅考虑某细胞两两融合，可能形成3种类型的D细胞，需经两次筛选，选出_(填特点)的E细胞用于培养。既能无限增殖又能产生特异性抗体解析解析假设仅考虑某两个细胞的融合，则可能形成杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞、B淋巴细胞自身融合细胞3种类型的D细胞，因此需用选择性培养基筛选出既能无限增殖又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞用于培养。答案解析解析解析在动物细胞培养过程中培养液中必须通入O2和CO2，通入CO2的目的是维持培养液的pH。随着细胞分裂次数的增多，就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制，需要用胰蛋白酶等处理使细胞从瓶壁上分离下来。(3)在动物细胞培养过程中培养液中必须通入O2和CO2，通入CO2的目的是_。随着细胞分裂次数的增多，就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。维持培养液的pH接触抑制答案解析二、动物的克隆繁殖二、动物的克隆繁殖1.不同的动物细胞及全能性的表现程度不同的动物细胞及全能性的表现程度(1)受精卵：具有使后代细胞形成 的潜能。(2)二分裂球：具有 ，每一个细胞都可以发育为完整的个体，可形成 个体。(3)多能细胞：具有分化为 的潜能。(4)单能细胞：只能分化为 。(5)已分化的细胞： 为其他细胞，甚至终生不再分裂。新知导学完整个体全能性同卵孪生多种组织细胞一种细胞不再分化2.动物难以克隆的根本原因：动物难以克隆的根本原因：来自动物的体细胞均已发生了分化，基因组中基因的活动 ，不能像受精卵那样发挥细胞的全能性，以此为起点进行动物克隆，难度很大。很不完全3.动物体细胞克隆动物体细胞克隆原理和主要技术：利用 的全能性进行 ，将动物的一个细胞核移入一个已经去掉细胞核的 中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体(克隆动物)。4.克隆动植物的应用克隆动植物的应用(1)为 的治疗、优良品种的培育等提供了重要途径。(2)对物种的优化、 的保存和转基因动物的扩群有重要意义。(3)丰富了人们的物质生活，可降低畜牧业的成本，缩短 ，提高生产效率。细胞核核移植卵细胞遗传疾病濒危动物育种年限克隆植物体细胞与克隆动物体细胞相比较而言，哪个较容易获得成功呢？为什么？答案答案克隆植物体细胞较容易成功。植物体细胞具有全能性，在一定条件下能表现出来；而动物体细胞全能性降低，但是细胞核内含有全套遗传物质，仍然具有全能性。思考思考答案探究探究理性思维理性思维完成绵羊“多莉”克隆流程图：1.体细胞羊的克隆成功证明：(1)高度分化的细胞经过一定技术处理，可以回复到类似 时期的功能。(2)在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控_发育的作用。互动探究细胞核核移植早期子宫受精卵细胞核2.为什么选择卵细胞作为受体细胞？受体细胞去核的原因是什么？答案答案一方面，卵细胞大，易于操作，且卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面，卵细胞此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂、分化并形成重组胚胎的物质。受体细胞去核的原因是保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。答案3.为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？答案答案(1)克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自于受体卵细胞。(2)性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。(3)在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。答案4.动物体细胞核移植属于哪种生殖方式？为什么？答案答案无性生殖。因为动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。答案例例3(2017台州中学调研)下列有关克隆的叙述，错误的是 A.动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整B.细胞克隆可用于从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系C.“多莉”绵羊的性状与供核绵羊不完全相同D.动物细胞培养需要用胰蛋白酶把组织分散成单个细胞答案解析解析解析动物难以克隆的根本原因是动物细胞的全能性受到抑制，全能性降低，A错误；细胞克隆的主要用途之一，就是从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系，B正确；“多莉”绵羊的细胞核基因来自供核绵羊，而细胞质基因来自提供细胞质个体，所以其性状与供核绵羊不完全相同，C正确；动物细胞培养需要用胰蛋白酶把组织分散成单个细胞，D正确。利用酶解法获得的组织单细胞悬液中含有不同类型的细胞，进行细胞克隆时，需要保证分离出来的细胞是一个而不是多个，即必须确保所建成的克隆来源于单个细胞。易混易错易混易错下列各项有关表述错误的是 A.克隆羊“多莉”的主要性状与甲羊一致，因为其细胞核基因来自甲羊B.克隆羊“多莉”的培育过程中采用的生物技术有细胞核移植和胚胎移植C.乙羊的去核卵细胞为重组细胞的基因表达提供了细胞内的环境条件D.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性例例4下图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图：答案解析解析解析生物的性状主要由细胞核中的遗传物质控制，克隆羊的主要性状与提供细胞核的个体基本一致，A正确；甲羊的体细胞核移植到去核的卵细胞中形成重组细胞后，在体外适宜条件下培养至早期胚胎再移植到第三只羊的子宫内完成妊娠、分娩等过程，用到了细胞核移植技术和胚胎移植技术，B正确；选择去核卵细胞是因为其细胞质中含有使体细胞核表达全能性的物质，C正确；此实验只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，D错误。原理：细胞膜的_诱导方法：灭活的病毒、_ 介导、 技术等意义动物细胞的 的表现程度动物难以克隆的根本原因流动性聚乙二醇电融合全能性学习小结学习小结动物的细胞融合技术及其应用细胞融合与细胞杂交单克隆抗体的制备原理制备流程单抗的优点动物的克隆繁殖核移植与克隆动物过程应用发展前景达标检测1.下列关于动物细胞融合的说法不正确的是 A.细胞融合和细胞培养是细胞工程的主要技术手段B.细胞融合可以发生在相同基因型或不同基因型细胞之间C.常用于诱导动物细胞融合的手段：聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激、 紫外线照射D.细胞融合被誉为免疫学中的一次革命，主要是其促进了单抗技术的 发展答案解析1234512345解析解析动物细胞工程的主要技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合，A正确；细胞融合可以在基因型相同或不同的细胞间进行，B正确；常用于诱导动物细胞融合的手段：聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等，紫外线照射不可以诱导动物细胞融合，C错误；细胞融合技术促进了单抗技术的发展，被誉为免疫学中的一次革命，D正确。2.如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是 A.个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞B.个体2的遗传性状与提供b细胞的母羊完全不同C.产生动物个体2的生殖方式为有性生殖D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞答案解析12345解析解析通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；考虑到细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。123453.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活增殖的细胞是 B淋巴细胞小鼠骨髓瘤细胞B淋巴细胞自身融合细胞小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞杂交瘤细胞A. B.C. D.答案解析1234512345解析解析单克隆抗体的制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合时，有以下三种情况：未发生融合的细胞(B淋巴细胞、小鼠骨髓瘤细胞)；自身融合的细胞(B淋巴细胞自身融合、小鼠骨髓瘤细胞自身融合)；骨髓瘤细胞与单个B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞是制备单克隆抗体必需的，因此要将其筛选出来。A.是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应细胞毒性T细胞B.中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成C.同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性D.是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群4.下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是 答案解析1234512345解析解析是已经获得免疫的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶使得组织块分散为单个细胞，B项错误；同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性，C项错误；经筛选后能够获得分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。5.单纯疱疹病毒型(HSV1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV1的单克隆抗体可快速检测HSV1。回答下列问题：(1)在制备抗HSV1的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗_的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了_反应，再从小鼠的_中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的_细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是_。12345答案解析HSV1蛋白体液免疫脾脏骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体12345解析解析给小鼠注射HSV1后，小鼠体内发生体液免疫，小鼠血清中产生抗HSV1蛋白的抗体。B淋巴细胞是从小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃体、胸腺等)获取。杂交瘤细胞由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来，具有两个亲本细胞的特性；既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖，再从_中提取、纯化获得。12345答案解析腹腔腹水解析解析若想获得大量单克隆抗体，通常有两种方法：一是将杂交瘤细胞在动物细胞培养液中培养，然后从动物细胞培养液中筛选分离出单克隆抗体；二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，然后从小鼠的腹水中提取纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV1蛋白，其原因是该抗体具有_和_等特性。12345答案解析纯度高特异性强解析解析单克隆抗体具有：特异性强、纯度高的特点。