专题二动物细胞工程动物细胞培养和核移植技术.doc

2.2 动物细胞工程(课内探究学案) 第一课时【学习目标】 1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用。2、比较动物细胞培养与植物组织培养区别。3、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。【学习重点】1、动物细胞培养的过程、条件。2、用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。【学习难点】用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。【自主学习】一、动物细胞工程常用的技术手段1、动物细胞工程常用的技术手段有哪几种？2、_是动物细胞工程技术的基础。二、动物细胞培养1、动物细胞培养的概念（1）动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，它分散成_，后放在_中，让这些细胞_和_。（2）动物细胞培养的原理是：_。2、动物细胞培养的过程（1）基本概念什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？什么是原代培养？什么是传代培养？说明：分瓶之前，称原代培养；出现接触抑制用胰蛋白酶处理，再分瓶培养为传代培养。幼龄动物组织或胚胎单个细胞细胞悬液细胞贴壁生长细胞悬液细胞株或细胞系原代培养传代培养剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶（2）过程【思考探究】为什么选用幼龄的动物组织或胚胎？如何使组织分散为单个细胞？这说明细胞间的物质是什么？能不能用胃蛋白酶？制成细胞悬液的主要目的是什么？培养细胞的培养瓶或培养皿应具备什么条件？贴满瓶壁的细胞要如何处理才能继续培养？目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的，为什么？1050代，50代以后细胞有什么变化？【例1】下列有关动物细胞培养的叙述中正确的是 （ ）A、动物细胞培育的目的是获得大量的细胞分泌蛋白B、动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散C、细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中D、培养至50代后的传代细胞称为细胞株3、动物细胞培养的条件无菌、无毒的环境 采取什么措施保证无菌、无毒的环境？营养什么是合成培养基？培养动物细胞时为什么要加入血清、血浆？温度和PH适宜的温度一般为_；适宜的PH一般为_。气体环境细胞培养所需气体主要为O2和CO2，它们分别有什么作用？【例2】一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件（）无毒的环境无菌的环境合成培养基需加血浆温度与动物体温相近需要O2，不需要CO2CO2能调培养液pHA. B. C. D.4、动物细胞培养技术的应用生产生物制品：疫苗、干扰素、单克隆抗体等；作为基因工程中的受体细胞；检测有毒物质及毒性；科研方面：筛选抗癌药物、治疗和预防疾病等。5、动物细胞培养与植物组织培养的区别植物组织培养动物细胞培养理论基础(原理)细胞的全能性细胞增殖培养基的物理性质固体液体（合成培养基）培养基的成分水、矿质元素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等过程结果新的植株或组织新的细胞株或细胞系用途 植株快速繁殖脱毒植株的培育 人工种子生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育生产蛋白质制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；检测有毒物质；研究药理病理；移植治疗相同点都需人工条件下的无菌操作，需要适宜的温度、PH、O2等特别注意以下几点：1.动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分。2.两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。3.植物组织培养最终产生新个体，体现全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现全能性。【例3】动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于（ ） A.培养基不同； B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行； C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能； D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株。三、动物体细胞核移植技术和克隆动物【自主学习】1、动物核移植（1）通过动物细胞培养能产生一个个体吗?为什么？_。（2）动物核移植是将动物的一个细胞的_移入一个_卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的_。这个新的_最终发育为动物个体。核移植移到的动物称_。（3）动物核移植可以分为_和_。_难度更高。（4）动物核移植的原理是_。2、体细胞核移植的过程供体细胞（供核）细胞培养体细胞卵巢卵母细胞（M中期：供质）去核无核卵母细胞注入细胞融合重组细胞构建重组胚胎胚胎移植代孕母牛生出与供体奶牛遗传物质基本相同的个体【思考】为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核？受体细胞为_时期的细胞，此时期的细胞为次级卵母细胞，与第一极体同时存在，去核要同时去除第一极体。注入受体细胞的是_。动物体细胞核移植过程用到的具体技术有_、动物细胞融合、早期胚胎培养、胚胎移植。该过程有细胞融合体现了：生物膜的_特点。动物体细胞核移植技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现的是_的全能性而非动物细胞的全能性。说明：克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。【例4】一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能（ ）A、有选择地繁殖某一性别的家畜 B、繁殖家畜中的优秀个体C、用于保存物种 D、改变物种的基因型【例5】从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙去掉核的卵细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，出生小羊的大多数性状（ ）A、难以预测 B、像甲 C、像乙 D、像丙3、体细胞核移植技术的应用前景在畜牧业中，加速优良种畜改良进程；保护濒危物种；作为生物反应器生产医用蛋白；转基因克隆动物作为异种移植供体；人核移植胚胎干细胞诱导分化后提供组织、器官用于移植；研究胚胎发育及衰老过程；做疾病模型。4、体细胞核移植技术存在的问题成功率非常低；绝大多数克隆动物存在健康缺陷等。【随堂练习】1、在进行动物细胞培养时，通常选用的培养材料是（ ）A、衰老退化的动物组织细胞 B、成熟动物个体的体细胞C、动物的受精卵细胞 D、动物胚胎或幼龄动物个体的细胞2、下列关于动物细胞培养的叙述中，错误的是（ ）A、用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B、将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C、在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液D、动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会衰老死亡3、在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是（）A、使动物组织分散为单个细胞进行培养 B、去掉细胞壁成为原生质体C、去掉细胞膜暴露出原生质体便于细胞融合 D、促进蛋白质水解为多肽4、离体的植物组织或细胞在适当培养条件下发育成完整的植株，离体动物体细胞却没有发育成动物的成熟个体，原因是（）A、动物细胞内没有成套的遗传物质B、动物细胞的全能性随分化程度提高而受到限制，分化潜能变弱C、动物细胞的细胞核太小 D、动物细胞的全能性低于植物细胞5、世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如图所示，请据图回答：（1）写出图中a、b所指的细胞工程名称： a ；b （2）实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵母细胞的原因是 （3）“多利”面部的毛色是 。请根据遗传学原理说明判断依据： （4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞核也具有 。（5）请试举一例，说明克隆绵羊培育成功的实际意义。【答案】【例题】1-5 BDADB【随堂练习】DDAB答案：细胞核核移植 胚胎移植 卵母细胞体积大，易操作成熟促进因子的活性最高细胞质已成熟，支持胚胎的全程发育 白色 “多利”的全部细胞核来自白面绵羊全能性 保存濒危物种 医学上克隆器官繁育优良品种2.2 动物细胞工程(课内探究学案) 第二课时【学习目标】 1、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。2、列表比较动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同。【学习内容】一、动物细胞融合1、什么是细胞融合？何为杂交细胞？2、动物细胞融合的原理是什么？3、诱导细胞融合的方法有哪些？4、动物细胞融合最主要的应用是 。二、单克隆抗体1、生产抗体的传统方法（1）生产抗体的传统方法是什么？（2）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种 。从 中分离出的抗体，产量低、纯度低、 。其化学本质是 。2、单克隆抗体的制备过程：【思考探究】杂交瘤细胞有什么特点？单克隆抗体有什么优点？两次筛选分别筛选出 单克隆抗体制备过程中用到的技术手段有 。单抗的制备有两个关键步骤一是融合 二是用特定的选择培养基筛选出能产生特定抗体的细胞群试归纳出单克隆抗体的概念？3、单克隆抗体的应用作为诊断试剂用于治疗疾病和运载药物：如 生物导弹三、相关技术比较1、植物体细胞杂交和单克隆抗体制备植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)理论基础(原理)细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原，免疫处理正常小鼠促融(1)物理法：离心、振动、电刺激等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)(1)物化法：与植物细胞融合相同(2)生物法：灭活的仙台病毒过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体的融合(物、化法)动物细胞的融合(物、化、生法)第三步杂种细胞的筛选和培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株的诱导与鉴定单克隆抗体的提纯用途意义(1)克服远缘杂交的不亲和障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围(2)克服有性杂交的母系遗传、获得细胞质基因的杂合子、研究细胞质遗传(1)制备单克隆抗体(2)诊断、治疗、预防疾病，例如：单抗诊断盒、“生物导弹”治疗癌症2、植物体细胞杂交和动物细胞融合的拓展分析(1)植物细胞A、B的体细胞是二倍体，体细胞中的染色体数是2n，则杂种细胞C就是4n，称为异源四倍体。(2)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，其遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传规律，因为生物在进行有性生殖时才遵循孟德尔的遗传规律，而植物体细胞杂交的过程不属于有性生殖。(3)动物细胞融合后获得的杂种细胞，目前还没有办法让其发育成一个个体，它不同于“克隆”，也不同于植物体细胞杂交。(4)两者在融合过程中都会发生多种融合方式，如AA、BB、AB，因此要进行筛选。(5)两者都要用到细胞融合和细胞培养两个技术手段。(6)动物细胞培养中用选择性培养基先后选择出杂交瘤细胞和能产生抗体的细胞群。(7)植物体细胞杂交的终点不是杂种细胞，而是杂种植株，所以其原理有两个：一是细胞的全能性；二是细胞膜的流动性。动物细胞融合是形成杂交瘤细胞，不是形成新个体，所以其原理只有一个，即体现细胞的流动性。【课堂随练】1、动物细胞融合和植物原生质体融合比较，在动物细胞融合中有特殊性的是（ ）A、融合的原理 B、融合的优点 C、融合的诱导手段 D、融合的过程2、科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是（ ）A、经过免疫的B淋巴细胞 B、不经过免疫的T淋巴细胞C、经过免疫的T淋巴细胞 D、不经过免疫的B淋巴细胞3、单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞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、4、下图是单克隆抗体制备过程示意图，其中1过程注射的物质和A细胞的名称为（ ）A、抗体、T淋巴细胞 B、抗原、T淋巴细胞C、抗体、B淋巴细胞 D、抗原、效应B淋巴细胞5、单克隆抗体和血清抗体相比，其优越性在于（ ）A、单克隆抗体能够制成“生物导弹” B、单克隆抗体能够在体外制备C、单克隆抗体比血清抗体的特异性强、免疫活性高D、单克隆抗体制备过程简单6、“生物导弹”是指（ ）A、单克隆抗体 B、带有特定药物的单克隆抗体C、杂交细胞 D、B淋巴细胞7、图是某种淋巴细胞，膜外颗粒状物质为抗体。据图回答：（1）这是 细胞，它是由 _ 分化而来的。（2）抗体从开始合成到分泌出细胞，经过的细胞结构顺序是（填标号） _ 。抗体的分泌说明细胞的各种生物膜在结构上具有 _ ，并以 的形式转变。（3）在分泌抗体时要消耗由 提供的能量。（4）抗体的化学本质是 ，它能与 发生特异性结合，发挥免疫效应，该过程属于 免疫。（5）若该抗体是单克隆抗体，则该细胞名称为 _ 。在制备单克隆抗体的过程中，要应用的动物细胞工程的技术手段是 。8、英国科学家米尔斯坦和科勒在前人工作的基础上，利用小鼠的骨髓瘤细胞与某种B淋巴细胞，产生杂交瘤细胞，通过杂交瘤细胞增殖产生了单克隆抗体。现在我们能不能利用此题原理生产人的胰岛素呢？黑人妇女海拉的宫颈癌细胞分离建立了“海拉细胞系”至今已有半个世纪，仍然在世界上许多实验室广泛地传代使用。能否利用“海拉细胞系”提供的细胞和胰岛B细胞产生“杂交瘤细胞”，经“杂交瘤细胞”产生胰岛素呢？理论上应该是可行的，现在假如可行的话，请按照细胞工程的原理回答下列有关问题。（1）首先是获取胰岛B细胞：从胰腺中取得了胰岛的部分细胞，要使分离，应当使用 酶。（2）要将胰岛A细胞和胰岛B细胞分开最好是利用 培养基。（3）获取了胰岛B细胞后，要使它与“海拉细胞系”融合最好用 _ 诱导。（4）要确定“杂交瘤细胞”是否成功，首先应先看能否 ；其次是看其能否产生 。答案：题号123456答案CAADCB7、效应B细胞 B淋巴细胞或记忆细胞 一定的连续性 2 囊泡 6 线粒体 球蛋白 抗原 体液 杂交瘤细胞 动物细胞融合8、胰蛋白 选择性 灭活的病毒 大量增殖 胰岛素2.2 动物细胞工程(课后拓展练习) 1、(2010苏州模拟)下列关于细胞工程的叙述，不正确的是 ()A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.动植物细胞培养都需要经过脱分化处理2、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.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞的呼吸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3、由于乙肝病毒不能用动物细胞培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗。自1979年乙肝病毒基因组的DNA测序完成后，已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。如图所示是应用生物工程技术生产乙肝疫苗的示意图，下列相关叙述中不正确的是（ ）A.生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的B.于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因C.在过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D.用于生产疫苗的目的基因为编码表面抗原蛋白的基因4、单克隆抗体(单抗)实质上是单个效应B细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。下列有关叙述中，错误的是 ()A.单抗作为生物导弹能定向到达癌细胞所在部位B.单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术C.在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选D.只有用物理或化学方法的诱导，才能促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交细胞5、下列关于细胞工程的叙述中，正确的是 ()A.植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去掉细胞膜，制备原生质体B.植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体C.植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织D.单克隆抗体制备过程，采用不经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞6、(2010济宁质检)用a表示骨髓瘤细胞，b表示效应B细胞，则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为 ()A.a、aa、ab、bb、ba、aa、abab培养B.a、aa、ab、bb、bab、bb、bab培养C.a、aa、ab、bb、bab产生特定抗体的ab培养D.a、aa、ab、bb、baa能无限增殖的aa培养7、以下四种细胞工程技术中培育出的新个体，只有一个亲本遗传性状的方法是 ()A.植物组织培养 B.细胞融合 C.动物胚胎移植 D.细胞核移植8、基因型为Aa与基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的仙台病毒处理后，不可能获得下列哪种基因型的细胞 ()A.AAaaB.AaBb C.Aabb D.BBbb9、人CD20 单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物，目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。我国科学家已经培育出世界上第一头转入了CD20抗体基因的转基因牛，可以从它产的牛奶中直接提取CD20抗体。这项技术成熟后，有望使这一特效药的生产成本降至现在的1/10。请回答：(1)单克隆抗体的制备需先将和融合，这一过程的诱导方法与植物体细胞杂交不同的是。(2)动物细胞培养需要在含混合气体的培养箱中进行，培养液中通常需加入等一些天然成分。(3)转基因技术的核心是。该过程用到的工具酶有 和。10、(2010南京调研)有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞融合技术有着广泛的应用。右图为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：(1)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是，这种育种方法的优点是。(2)若a、b分别为骨髓瘤细胞和效应B淋巴细胞，则d细胞特点是。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有的特点。生产上，一般不能通过直接培养效应B细胞来生产单克隆抗体，其主要原因是。(3)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺是。11、右面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是。(2)图甲中过程常在诱导下完成，过程与体外培养相比，其优点是。(3)单克隆抗体能定向攻击癌细胞，主要是利用其。(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗？。原因是。(5)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能。A.有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优良个体C.用于保存物种D.改变动物的核基因(6)在现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是。A.卵细胞大，便于操作B.卵细胞含有的营养物质多C.卵细胞的细胞质可使体细胞核全能性得到表达D.重组细胞才具有全能性答案1、解析：植物细胞培养需要经过脱分化处理，而动物细胞培养不需要，电刺激可诱导植物原生质体或动物细胞融合。用纤维素酶、果胶酶可去除植物细胞壁，用胰蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体。答案：D2、解析：胃蛋白酶最适pH值接近于2，呈酸性，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。CO2的作用是调节细胞培养液的pH值。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，需要传代培养获得细胞株和细胞系；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。答案：C3、B4、解析：诱导B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞的融合有三类方法：生物方法、物理方法和化学方法。答案：D5、解析：制备原生质体应先去掉细胞壁；叶肉细胞经脱分