《世纪金榜》高考一轮生物复习选修.ppt

2 2动物细胞工程 知识梳理 一 动物细胞培养1 原理 细胞增殖 2 操作流程 胰蛋白酶 细胞悬液 原代培养 胰蛋白酶 3 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒的环境 杀菌消毒 培养过程加一定量的 杀菌 定期更换培养液 清除代谢产物 2 充足的营养供给 微量元素 无机盐 糖 氨基酸 促生长因子 等 3 适宜的温度 4 适宜的pH 培养液和培养用具 抗生素 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 95 5 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物1 原理 动物细胞核的 2 供体和受体 1 供体细胞 一般选优良动物的传代 以内的细胞 2 受体细胞 去核的 全能性 10代 减数第二次分裂中期的卵母细胞 3 过程 细胞培养 重组细胞 去核 供体 三 动物细胞融合和单克隆抗体1 动物细胞融合 1 原理 2 融合方法 电激等 3 意义 突破了 的局限 克服了不同生物 的障碍 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育的重要手段 细胞膜的流动性 聚乙二醇 PEG 灭活的病毒 有性杂交方法 远缘 杂交 2 单克隆抗体的制备 杂交瘤细胞 单克隆抗体 盲点判断 1 与植物细胞一样 动物细胞也可培养成一个动物体 2 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 3 动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育 4 克隆动物的性状与供体动物完全相同 5 2010 浙江高考T4B 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 6 2010 广东高考T24B 技术 或仪器 与应用匹配正确的是杂交瘤技术 制备单克隆抗体 盲点判断点拨 1 动物细胞的细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 重组并发育成胚胎 才能发育为一个动物体 2 二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的 只有少数细胞遗传物质发生改变 才能无限增殖 3 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 才能进一步培育成转基因动物 4 克隆动物的性状主要由提供细胞核的供体动物决定 但由细胞质基因决定的性状则由受体细胞决定 5 克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而得到的 所以细胞的基因型相同 多数不会发生改变 6 杂交瘤技术是指将小鼠的具有无限增殖能力的骨髓瘤细胞与特定B淋巴细胞结合 产生大量的单克隆抗体的技术 网络概览 考点一植物组织培养 动物细胞培养和核移植的比较 1 区别 2 联系 三项技术都利用到细胞的培养 涉及有丝分裂 植物组织培养和核移植获得新个体本质上都属无性繁殖 3 相关概念 1 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 2 接触抑制 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖的现象 3 原代培养 动物组织通过酶或机械方法分散成单个细胞后进行的初次培养 4 传代培养 用胰蛋白酶等处理后进行的分瓶扩大培养 高考警示 植物组织培养 动物细胞培养 1 植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程 但植物细胞可以先分裂再分化 而动物细胞只分裂不分化 2 植物组织培养可以培养成新个体 动物细胞培养只能培养出一团细胞 不能培养成一个新个体 通关题组 1 动物细胞培养的过程 2014 亳州模拟 下列关于动物细胞工程的叙述 正确的是 A PEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞 经动物细胞培养能得到优良动物个体B 使用冷冻保存的正常细胞通常为10代以内 以保持细胞正常的二倍体核型C 在高倍显微镜下观察发生基因突变的细胞比例可推知某化学药品的毒性D 用胰蛋白酶处理动物组织后 可用无菌水稀释制成细胞悬浮液 解题指南 解答本题需关注以下两点 1 动物细胞培养的结果是获得细胞群 2 区别原代培养和传代培养 解析 选B PEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞 经动物细胞培养能得到细胞群 为保持细胞正常的二倍体核型 使用冷冻保存的正常细胞通常为10代以内 细胞的基因突变不能在高倍显微镜下观察到 用胰蛋白酶处理动物组织后 要用特制的培养液稀释制成细胞悬浮液 2 动物细胞培养与核移植过程 不同类型的细胞表达不同的基因组合 那么不同类型的动物细胞都具有全套基因吗 科学家进行了如图所示的克隆研究 代表有关过程 a h代表有关结构或个体 1 a细胞的名称是 过程 取出的细胞f是 该细胞经过 过程分化成何种h细胞取决于培养基中加入的 2 对b的操作方法通常是 若g是能产生人生长激素的羊 则培育g时 应将人生长激素基因导入 让g进行有性生殖会丢失目的基因 为了尽快获得大量的生长激素 你将通过技术来实现 3 如果图中的细胞均是人体细胞 则获得的h细胞或器官可用于供体本人组织器官的移植 其优点是 4 上述过程中用到的生物技术有 列举两项 解题指南 解答本题需注意以下三点 1 认真识图 分清a图是去核卵母细胞 小黑点代表细胞核 2 明确胚胎干细胞在不同的分化诱导因子的作用下 会向不同的方向分化 3 识记将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术 解析 1 图中a细胞是去核卵母细胞 过程 取出的细胞f是胚胎干细胞 胚胎干细胞具有分化的全能性 但经过 过程分化成何种h细胞取决于培养基中加入的不同的分化诱导因子 2 将供体细胞核注入去核的卵母细胞 通常用显微注射技术 若g是能产生人生长激素的羊 则培育g时 应将人的生长激素基因导入移植的供体细胞核中 为了克服有性生殖会丢失目的基因的缺点 可通过核移植技术来实现 即将g羊的体细胞核或胚胎细胞核移入去核的卵母细胞 经过图示过程 再形成转入人生长激素基因的克隆羊 3 如果图中的细胞均是人体细胞 则获得的h细胞或器官可用于供体本人组织器官的移植 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 4 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 答案 1 去核 卵母细胞胚胎干细胞不同的分化诱导因子 2 显微注射技术移植的供体细胞核克隆 或核移植 3 不会发生免疫排斥反应 4 动物细胞培养 核移植 胚胎移植 干细胞的诱导分化等 互动探究 1 从d中取出细胞进行培养时 一般不超过几代 为什么 提示 10代 10代以内的细胞其细胞核型不会发生变化 2 此培养过程与植物细胞培养所用的培养基的形态有何不同 提示 此培养过程所用培养基一般是液体培养基 并加入动物血清 解题金手指 1 防止丢失基因的方法 把目的基因整合到一对同源染色体上 若目的基因仅位于一条染色体上 在有性生殖中由于存在减数分裂 目的基因随同源染色体的分开而分离 配子中可能不存在目的基因 若目的基因在一对同源染色体上 可保证配子中有目的基因 无性生殖 由于无性生殖不存在减数分裂 所以不会出现目的基因丢失的情况 如克隆 植物组织培养 2 核移植的供体的判断方法 核移植的供体 理论上是细胞核 但操作过程中可以把整个细胞注入去核的卵母细胞中 原因是体细胞体积相对较小 取核难度较大 另外细胞膜对核融合的障碍性较小 加固训练 1 下列哪一项属于克隆 A 将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中B 将抗药菌的某基因导入草履虫的细胞内C 将鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B细胞融合成杂交瘤细胞D 将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 解析 选D A项叙述的是基因工程中DNA 基因 的重组过程 此过程中 没有涉及DNA分子的复制 B项中是将目的基因导入受体细胞的过程 C项中 描述的是细胞融合的过程 也没有细胞增殖过程 D项中 某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 有细胞增殖 即属于细胞水平上的克隆 2 如图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解 请据图回答下列问题 1 图中 所示的结构名称是 2 图中 所示的生物技术名称分别是 3 过程 通常用 作为受体细胞的原因是 4 图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是 该种基因治疗所属类型是 解析 1 是从供体 患者 体细胞分离出的细胞核 2 表示核移植技术 表示转基因技术 3 早期胚胎中的细胞分化程度低 全能性高 可诱导分化成各种组织器官 4 图示培育出的细胞 胰岛B细胞 核遗传物质来自患者本人 所以移植后不发生免疫排斥反应 图中所示基因治疗是体外转基因 故所属类型为体外基因治疗 答案 1 细胞核 2 核移植技术转基因技术 或基因工程 DNA重组技术 基因拼接技术 3 这些细胞分化程度极低 具有全能性 可以定向地诱导分化为各类细胞 4 没有免疫排斥反应体外基因治疗 考点二动物细胞融合与单克隆抗体1 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 2 单克隆抗体的制备过程 高考警示 单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的不同 1 第一次筛选是选出杂交瘤细胞 筛选对象 未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞 B淋巴细胞和B淋巴细胞融合的细胞 骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞融合的细胞 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的细胞 筛选方法 通过选择培养基淘汰 筛选出B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的细胞 即杂交瘤细胞 2 第二次筛选是选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞 筛选方法 通过细胞培养用相应抗原检测选出 筛选原因 从体内选取的免疫过的B淋巴细胞有很多种 因此形成的杂交瘤细胞也有很多种 所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 通关题组 1 单克隆抗体的特点 2014 安庆模拟 以绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞 再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群 由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体 A 能识别绵羊整个红细胞B 只识别绵羊红细胞表面的特定分子C 能识别绵羊所有体细胞D 只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子 解题指南 解答本题需理解单克隆抗体特异性强的含义 只能针对特定的抗原起作用 解析 选B 单克隆抗体具有特异性强的特点 只能针对特定的抗原 本题中的抗原是绵羊红细胞表面的特定分子 并非整个红细胞 也非其他体细胞 故B选项正确 2 单克隆抗体的制备过程 应用 2014 徐州模拟 科学家已分离出H1N1病毒 一种RNA病毒 某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲型流感的抗体 请据图回答有关问题 1 若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞 则B细胞是取自感染病毒的人体内的细胞 促进d过程的常用诱导剂是 2 假设仅考虑某两个细胞的融合 则可形成种类型的C细胞 因此需用培养基筛选出 填特点 的D细胞用于培养 D细胞的名称是 3 理论上 注射了该抗体的人群不能长期对甲型流感免疫 试分析原因 4 不同种动物的体细胞融合 相比诱变育种和杂交育种方法 具有等突出的特点 5 请说明单克隆抗体的主要用途 解题指南 解答本题需关注以下三点 1 题眼 H1N1病毒 2 解题思路 明确单克隆抗体的制备过程 3 解题关键 熟知RNA的变异性强 解析 1 由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲型流感的单克隆抗体 所以B细胞只能是取自感染H1N1病毒的动物或人体内的B淋巴细胞 经诱导剂聚乙二醇 PEG 或灭活的病毒等诱导融合 得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和治疗甲型流感的单克隆抗体 2 仅考虑两个细胞的融合 则可形成A细胞 A细胞 B细胞 B细胞 A细胞 B细胞3种类型的C细胞 为了从中筛选出A细胞 B细胞 必须用特定的选择培养基进行筛选 筛选出的D细胞 杂交瘤细胞 既能无限增殖又能产生特异性抗体 3 因为单链RNA容易发生变异 一旦变异后体内的记忆细胞和抗体就不能对其发挥作用 4 不同种动物的体细胞融合 相比诱变育种和杂交育种方法 具有目的性强 克服远缘杂交不亲和性 能有效地打破物种的生殖隔离界限 等突出特点 5 单克隆抗体可用于诊断疾病 治疗疾病和运载药物等 答案 1 B淋巴聚乙二醇 PEG 或灭活的病毒 2 3既能无限增殖又能产生特异性抗体杂交瘤细胞 3 引起甲型流感的病毒不断发生变异 意思相同即可 4 目的性强 克服远缘杂交不亲和的障碍 能有效地打破物种的生殖隔离界限 意思相同即可 5 作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物 意思相同即可 互动探究 1 若图中A B细胞是植物细胞 则融合前需要如何处理 提示 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 细胞壁是细胞融合的障碍 2 体外培养和体内培养最后如何才能提取到单克隆抗体 提示 体外培养时从细胞培养液中提取 体内培养则从小鼠腹水中提取 解题金手指 单克隆抗体的应用 生物导弹 中真正发挥治疗作用的物质是相关 药物 单克隆抗体所起的作用是将药物定向带到靶细胞所在位置 借助其导向作用 在原位杀死癌细胞 这样既不损伤正常细胞 又减少了用药剂量 因此 生物导弹 可作为一种疗效高 毒副作用小的新型药物 加固训练 1 对于下面制备单克隆抗体过程示意图 不正确的叙述是 A 表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞 均是从小鼠的脾脏中提取的B 中的筛选是通过抗原 抗体反应进行的C 促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作诱导剂D 可以无限增殖 解析 选A B淋巴细胞也可以从血液中提取 骨髓瘤细胞从骨髓中提取 而不能从脾脏中提取 如果要筛选 可以通过检测抗原 抗体反应 如果有反应说明表达了抗体 单克隆抗体是利用B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到的 融合方法有物理方法 电激 化学方法 聚乙二醇 和生物方法 灭活病毒 融合细胞具有双亲特点 既能无限增殖又能产生单一抗体 2 科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造 生产出效果更好的鼠 人嵌合抗体 用于癌症治疗 下图表示形成鼠 人嵌合抗体的过程 请据图回答 1 生产单克隆抗体一般不直接培养B淋巴细胞 主要原因是 2 将注入小鼠体内 从小鼠脾脏中获得B淋巴细胞 其中至少1个B淋巴细胞能产生抗该抗原的抗体 3 改造鼠源杂交瘤抗体技术 生产鼠 人嵌合抗体 属于 生物工程 的范畴 图示过程是根据预期的 设计 最终必须对进行操作 4 经过改造的鼠 人嵌合抗体 与鼠源杂交瘤抗体相比较 突出的优点是 解析 1 在体外培养条件下 B淋巴细胞只能产生抗体 不能增殖 因此不能通过直接培养B淋巴细胞生产单克隆抗体 2 单克隆抗体制备时 需要先把抗原注入小鼠体内 刺激其形成相应的B淋巴细胞 然后从小鼠的脾脏中把B淋巴细胞分离出来 与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞 3 从图中看改造鼠源杂交瘤抗体技术 生产鼠 人嵌合抗体 属于蛋白质工程的范畴 4 因鼠 人嵌合抗体减少了鼠源成分 从而降低了鼠源性抗体引起的不良反应 答案 1 B淋巴细胞不能增殖 2 抗原 3 蛋白质工程嵌合抗体的功能嵌合抗体的结构基因 4 对人体的不良反应 或过敏反应等副作用 减少 资源平台 细胞株与细胞系1 含义 能够传代到40 50代的细胞叫做细胞株 细胞株细胞的遗传物质没有发生改变 当细胞株细胞传到50代以后 有部分细胞的遗传物质发生了改变 能在培养条件下无限制地传代下去 此种细胞叫细胞系 细胞系细胞的遗传物质发生了改变 具有癌变的特点 2 图示 典例1 在动物细胞培养过程中 出现癌变的细胞是 A 细胞系B 细胞株C 原代细胞D 传代细胞 解析 选A 细胞株是一些分裂能力较强的正常细胞 其遗传物质没有发生变化 而细胞系则是一些具有癌变特征的细胞 具有无限增殖的能力 典例2 用于核移植的供体细胞一般都选用 A 受精卵B 传代培养10代以内的细胞C 传代培养50代以后的细胞D 处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞 解析 选B 培养的动物细胞一般当传代至10 50代左右时 部分细胞核型可能会发生变化 其细胞遗传物质可能会发生突变 而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 因此 在体细胞核移植中 为了保证供体细胞正常的遗传基础 通常采用传代10代以内的细胞 1 2013 全国卷 关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述 错误的是 A 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同B 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶C 烟草叶片离体培养能产生新个体 小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖D 动物细胞培养可用于检测有毒物质 茎尖培养可用于植物脱除病毒 解题指南 解答本题应注意两个不同 1 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同 动物细胞培养用液体培养基 需加入动物血清 植物组织培养用固体培养基 2 动物细胞培养和植物组织培养的结果不同 植物组织培养既可获得细胞或细胞产物 也可获得所需个体 动物细胞培养一般不能获得个体 能获得细胞或细胞产物 解析 选B 本题考查动物细胞培养和植物组织培养的条件及有关细胞工程的应用等知识 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同 如动物细胞培养的培养基需加入动物血清 而植物组织培养则不需要 A正确 动物细胞培养需要加入胰蛋白酶 使组织细胞分散开来 而植物组织培养则不需要胰蛋白酶 B错误 植物组织培养可产生新个体 而动物细胞培养一般不能得到个体 而是得到细胞或细胞产物 C正确 把一定浓度的有毒物质加入培养动物细胞的培养基中 然后观察染色体的变异情况可确定该有毒物质的毒性 植物组织培养可培育脱毒植株 D正确 2 2014 马鞍山模拟 下列关于动物克隆的叙述 错误的是 A 动物细胞培养获得的有限细胞株大多数具有异倍体核型B 细胞克隆可以从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系C 提高动物细胞克隆形成率需要以滋养细胞支持生长及激素刺激等条件D 核移植形成的重组细胞在初次分裂时核基因不转录 解析 选A 动物细胞培养获得的有限细胞株是生存期有限的不具有异倍体核型的细胞 细胞克隆可以从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系 提高动物细胞克隆形成率需要以滋养细胞支持生长及激素刺激等条件 核移植形成的重组细胞分裂的准备在重组前已完成 在初次分裂时核基因不转录 3 2013 浙江高考 实验小鼠皮肤细胞培养 非克隆培养 的基本过程如图所示 下列叙述错误的是 A 甲过程需要对实验小鼠进行消毒B 乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化C 丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型D 丁过程得到的细胞具有异质性 解题指南 解答本题需注意以下两点 1 明确胰蛋白酶的作用 2 理解 异倍体核型 与 异质性 的含义 解析 选C 本题综合考查了动物细胞培养相关操作过程和识记理解能力 A项中 动物细胞培养需要无毒 无菌的环境 甲过程指从实验小鼠身上取下皮肤组织 该过程需要对小鼠进行消毒处理 故正确 B项中 乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液 可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理 故正确 C项中 丙过程表示原代培养 此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型 故错误 D项中 丁过程表示传代培养 期间部分细胞具有异质性 故正确 加固训练 某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性 准备对某种动物的肝肿瘤细胞 甲 和正常肝细胞 乙 进行动物细胞培养 下列说法正确的是 A 在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时 也可用胃蛋白酶处理B 甲 乙的遗传物质相同C 甲 乙细胞在持续的原代培养过程中 乙会出现停止增殖的现象D 仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒 解析 选C 胃蛋白酶最适pH接近2 呈酸性 而细胞培养液的pH接近中性 所以不能用胃蛋白酶处理 肿瘤细胞的原癌基因和抑癌基因已经发生基因突变 正常肝细胞由于存在细胞接触抑制现象 在原代培养过程中 会出现停止增殖的现象 病毒在活细胞内才能增殖 不能用培养细胞的培养液进行培养 4 2013 重庆高考 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 A 是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞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 解题指南 解答本题的关键是明确图中各序号的含义 是效应B细胞 浆细胞 过程是动物细胞融合 是杂交细胞 过程是筛选杂交瘤细胞 解析 选D 本题考查动物细胞工程中的制备单克隆抗体 是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应B细胞 浆细胞 A项错误 胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞 B项错误 为杂交细胞 若是浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞 才同时具有 效应 B淋巴细胞 可产生抗体 和骨髓瘤细胞 可无限增殖 的特性 C项错误 是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 D项正确 5 2011 江苏高考 关于现代生物技术应用的叙述 错误的是 A 蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B 体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C 植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒D 动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养 解析 选B 克隆动物应用的是核移植技术 制备单克隆抗体应用的是动物细胞融合技术 茎尖分生能力强 病毒极少 甚至无病毒 以茎尖为外植体 通过植物组织培养可获得无病毒植株 导入目的基因的受体细胞 需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎 才能进一步培育成转基因动物 6 2014 淮南模拟 科研人员将抗癌药物连接在单克隆抗体上制成 生物导弹 用于癌症治疗 生物导弹 由两部分组成 一是 瞄准装置 二是 杀伤性弹头 分析下列有关描述 其中不正确的是 A 瞄准装置 由识别肿瘤的单克隆抗体组成B 弹头 由放射性同位素 化学药物和毒素等物质构成C 弹头 中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能D 生物导弹 的制备应用了细胞工程 解析 选C 药物可以杀死细胞 无特异性与选择性 但由于这种药物是结合在特定抗体上 当单克隆抗体与癌细胞特异性结合时 药物就能够杀死癌细胞 故 生物导弹 的选择性功能是由单克隆抗体决定的 与药物无关