高考生物一轮精品复习 2.2 动物细胞工程学案 新人教版选修3.doc

2.2 动物细胞工程【高考新动向】1、动物细胞培养和体细胞克隆2、动物细胞融合和单克隆抗体【考纲全景透析】一、动物细胞培养与体细胞克隆1、动物细胞培养（1）概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。（2）原理：细胞增殖（3）过程：（4）条件：无菌无毒的环境；营养；适宜的ph和温度；气体环境（5）应用：生物制品的生产、转基因动物的培养、检测有毒物质、医学研究。2、核移植技术和克隆动物项目细胞核的移植概念利用一个细胞的细胞核（供体核）来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”原理动物体细胞核具有全能性类型胚胎细胞核移植和体细胞核移植过程结果获得与供体遗传物质基本相同的个体意义有利于遗传疾病的治疗，优良品种的培育对物种的优化、濒危动物的保护和转基因动物的扩群有重要意义降低畜牧业的成本，缩短育种年限，提高生产效率存在问题成功率低，绝大多数克隆动物存在健康问题，对克隆动物食品的安全性问题也存在争议二、动物细胞融合与单克隆抗体制备1、动物细胞融合（1）概念：也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的是杂交细胞（2）原理：细胞膜的流动性、细胞增殖（3）诱导融合的因素：聚乙二醇（peg）、灭活的病毒、电激等。（4）意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。（5）应用：通过杂交瘤技术，制备单克隆抗体4、单克隆抗体：（1）概念：单一的b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经培养筛选后产生的专一抗体。（2）过程（3）主要优点：特异性强、灵敏度高，并可大量制备。（4）用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。【热点难点全析】一、动物细胞融合与植物体细胞杂交的不同比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一二、动物细胞融合与单克隆抗体1、动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的增殖融合方法去除细胞壁后诱导原生质体融合使细胞分散后诱导细胞融合使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白没诱导手段物理法：离心、电激、震动化学法：聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法，也可用灭活得病毒诱导结果杂种植株杂交细胞意义克服了远缘杂交成不亲和性，获得杂种植株突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能【高考零距离】1、（2012山东高考）毛角蛋白型中间丝(kif)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转kif基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。(1)过程中最常用的运载工具是,所需要的酶是限制酶和。(2)在过程中,用处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中,将成纤维细胞置于5% co2的气体环境中,co2的作用是。(3)在过程中,用处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是。在胚胎移植前,通过技术可获得较多胚胎。【解析】(1)过程为基因工程的步骤之一,最常用的运载工具为质粒,在此过程中所需的酶是限制酶和dna连接酶。(2)过程为动物细胞工程中的动物细胞培养,要用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞;co2的作用是维持培养液的ph。(3)过程为动物细胞工程中的核移植技术,用促性腺激素处理可以获得更多的卵细胞;成熟卵细胞在核移植前需要进行去核处理。(4)重组细胞要进行早期胚胎培养,发育到桑椹胚或囊胚才能移植;通过胚胎分割技术可以获得较多的胚胎。【答案】(1)质粒dna连接酶 (2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的ph(3)促性腺激素(或促滤泡素,孕马血清)去核 (4)(早期)胚胎培养胚胎分割2、（2011广东高考）华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有()转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植a. b. c. d.【解析】试管动物技术利用了体外受精和胚胎移植，未涉及转基因、核移植以及体细胞克隆技术。【答案】d3、（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育【解析】因为动物体细胞核移植技术可用于克隆动物，动物细胞融合可用于制备单克隆抗体，由此分析b选项是错误的。【答案】b4、（2010福建高考）生物现代生物科技专题(10分)红细胞生成素(epo)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病由于天然ep0来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhepo）期间要生产流程如右图（1）图中所指的是 技术。（2）图中所指的物质是 ，所指的物质是 。（3）培养重组cho 细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞严物积累对细胞自身造成危害，应定期更换 。（4）检测 rhepo外活性需用抗rhepo单克隆抗体。分泌单克隆抗体的 细胞，可由rhepo免疫过的小鼠b淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成【解析】本题主要以人红细胞生成素生产为材料来考查基因工程和细胞工程中动物细胞培养技术、制备单克隆抗体技术。获取目的基因的方法有四种（从基因文库中获取、用pcr扩增技术、用反转录法、用化学合成法）由图以核dna为模板获得目的基因的方法可知为pcr技术。进行反转录的模板是mrna。由题意可知重组cho细胞适用于生产重组人红细胞生成素(rhepo），所以重组cho细胞能过表达出重组人红细胞生成素(rhepo）或者红细胞生成素。培养动物细胞是用液体培养基即培养液，细胞从培养液中吸收营养，并同时向培养液中排放代谢废物，当代谢废物积累时会危害细胞，因此要不断更新培养液。制备单克隆抗体是让淋巴b细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，然后由杂交瘤细胞来分泌抗体。【答案】（1）pcr （2）mrna rhepo （3）培养液 （4）杂交瘤5、（2010浙江高考）下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(d)a. 培养保留接触抵制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞b. 克隆培养法培养过程上多数细胞的基因型会发生改变c. 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的d. 恶性细胞系的细胞可进行付代培养【解析】本题主要考查细胞工程的有关知识，动物细胞培养可以分为原代培养，原代培养到一定程度后要进行传代,因为细胞有接触抑制现象,当细胞接触时就会停止分裂(在细胞培养过程中进行的为有丝分裂,所以培养出来的多数细胞基因型相同),但是细胞在培养过程中,传代次数也是有限的,一般为50次就会死亡,留下来的细胞就是发生了癌变的细胞,遗传物质发生改变,具有不死性,但是仍保留接触抑制现象,所以还是要传代培养,这个也就是人体中癌细胞会转移的原因,所以答案为d.【答案】d【考点提升训练】一、选择题1、下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()a动物细胞培养的目的是获得大量的分泌蛋白b通过动物细胞培养获得细胞株或细胞系，证明了动物细胞也是有全能性的c动物细胞培养一般不需要脱分化过程d胚胎干细胞培养时，加滋养层细胞是为了促进干细胞分化【解析】脱分化是植物细胞工程中的一个重要过程，动物细胞培养过程一般没有脱分化过程。【答案】c2、以h1n1病毒核衣壳蛋白为抗原，采用细胞工程制备单克隆抗体，下列叙述正确的是()a用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清为单克隆抗体b体外培养单个浆细胞可以获得大量针对h1n1病毒的单克隆抗体c将等量浆细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞d利用该单克隆抗体与h1n1病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可以诊断该病毒感染体【解析】单克隆抗体是相应的杂交瘤细胞产生的，单个浆细胞的培养不能获得单克隆抗体，用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，血清中的抗体不是单一抗体，还含有体内已存在的其他抗原的抗体；等量浆细胞和骨髓瘤细胞混合，可以形成三种杂交细胞，但只有浆细胞和骨髓瘤细胞融合而成的细胞称为杂交瘤细胞。【答案】d3、(2012合肥高三第一次检测)与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有()人工授精胚胎移植细胞培养核移植a bcd【解析】“多利”羊等克隆哺乳动物是用核移植的方法得到的，而动物细胞核移植技术包括：细胞培养、核移植、胚胎培养和移植。【答案】c4、英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞(乳腺细胞)成功地培育出一只小母羊，取名为“多利”，这种方法被称之为“克隆”。以下四项中与此方法在本质上最相近的是()a将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终孕育成两只一样的兔b将人的抗病毒基因嫁接到烟草的dna分子上，培育出了具有抗病毒能力的烟草新品种c将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞d将人的精、卵在体外受精，待受精卵发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”【答案】a5、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诱导，才能促使b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞【解析】诱导b淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞的融合有三种方法：灭活病毒、物理方法、化学方法。【答案】d6、单克隆抗体产生于()a促融剂作用下形成的杂交瘤细胞b单个杂交瘤细胞增殖形成的细胞群cb淋巴细胞分化形成的浆细胞d胚胎干细胞定向诱导形成的淋巴细胞【解析】单克隆抗体是由单个杂交瘤细胞增殖形成的细胞群产生的。【答案】b7、下列有关制备单克隆抗体的叙述，不正确的是()a对小动物注射多种抗原b用动物细胞核移植技术构建杂交瘤细胞c用选择性培养基筛选杂交瘤细胞d利用抗原抗体反应对杂交瘤细胞进行阳性检测【解析】应该对小动物注射特定抗原，这样才能产生特定的浆细胞。构建杂交瘤细胞利用的是动物细胞融合技术。【答案】ab8、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【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】c9、下图是科学家新研发的制备单克隆抗体的过程，相关叙述错误的是()a该过程涉及基因工程和动物细胞融合技术b经酶a处理后的与质粒具有相同的黏性末端c若供体dna提供了prg基因(无限增殖调控基因)，则该过程中的是已免疫的b细胞d通过检测和筛选得到的细胞既能无限增殖又能分泌特异性抗体【解析】该过程涉及基因工程，但没有涉及动物细胞融合技术。【答案】a10、用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是()a将抗原注入小鼠体内，获得能产生所需抗体的细胞b用纤维素酶处理b淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞c用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的b淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合d筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生抗体的b淋巴细胞群，培养后提取单克隆抗体【解析】将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的b淋巴细胞，把小鼠骨髓瘤细胞与能产生抗体的b淋巴细胞在聚乙二醇或灭活的仙台病毒的诱导下融合，融合后的杂交瘤细胞具有两个亲本细胞的特性，可以分泌化学性质单一、特异性强的抗体，即单克隆抗体。【答案】b11、在动物细胞培养过程中，下列处理不恰当的是()a培养液和培养用具要进行无菌处理b提供种类齐全的营养物质c提供纯氧以保证细胞的呼吸作用d保证提供适宜的温度和ph【解析】动物细胞培养的条件是无毒、无菌的环境，营养，温度和ph以及气体环境适宜。气体环境所需的主要气体除氧气外还有二氧化碳，其中二氧化碳的主要作用是维持培养液的ph。【答案】c12、(2012南京二模)下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗x抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是 ()从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞将x抗原注入小鼠体内，获得能产生抗x抗体的b淋巴细胞将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养筛选出能产生抗x抗体的杂交瘤细胞利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞从小鼠腹水中提取抗体利用促细胞融合因子促使细胞融合a实验顺序应该是b过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆c过程获得的细胞均可无限增殖d利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选【解析】在细胞融合过程中，如果只考虑两两细胞的融合，有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合，杂交瘤细胞和杂交瘤细胞的融合，b淋巴细胞和b淋巴细胞的融合，其中b淋巴细胞和b淋巴细胞的融合不能无限增殖。【答案】c13、下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()a培养中的人效应t细胞能产生单克隆抗体b培养中的人b细胞能够无限地增殖c人的成熟红细胞经过培养能形成组织d用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞【解析】本题考查单克隆抗体的制备原理和动物细胞培养原理、方法方面的知识。单克隆抗体是由不能无限增殖但能分泌专一性抗体的浆细胞与不能分泌抗体但能无限增殖的骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞所产生。人的成熟红细胞无细胞核，不可能分裂形成组织。胰蛋白酶可水解动物组织内的细胞间质，使其分散成单个细胞。【答案】d14、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co2 co2能调节培养液pha bc d【解析】动物细胞体外培养要求其环境无菌、无毒，培养液中要添加一定量的抗生素；合成培养基中需加入动物血清、血浆等天然成分；适宜的温度、ph分别为36.50.5、7.27.4；o2是细胞代谢所必需的，co2可维持培养液的ph。【答案】d15、从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙的去核卵母细胞中，诱导融合后的细胞通过卵裂形成早期胚胎，再植入到另一母羊丙的子宫内，一段时间后，生出的小羊大多数性状是（ ）a既像甲又像乙 b像甲c像乙 d像丙【解析】本题只要理解细胞核是生命系统的控制中心，这也是克隆的细胞学基础。本题考查动物克隆的原理。生物的性状遗传可分为细胞核遗传和细胞质遗传，遗传物质dna主要分布于细胞核内，故生物性状主要由细胞核控制的，细胞核是生物性状的控制中心。故克隆动物的性状主要与供核母体相像，即是母羊甲。【答案】b二、非选择题16、科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接，实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造，生产出对人体的不良反应减少、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)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取b淋巴细胞，在诱导剂的作用下与_融合，形成_细胞，并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较，最主要的优点在于_，可大量制备。(2)与植物原生质体的融合相比，动物细胞融合在诱导融合方法方面的主要区别是还常用_诱导融合。(3)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞，主要原因是_。(4)科学家通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠人嵌合抗体基因，然后导入到鼠淋巴细胞中，这个过程中用到的工具酶有_、_，改造抗体属于_工程的范畴。【解析】(1)b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体，单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高。(2)动物细胞融合可用灭活的病毒诱导。(3)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞，因为浆细胞是高度分化的细胞，不能无限增殖。(4)基因的拼接用到限制酶和dna连接酶。改造抗体是通过改造基因实现的，属于蛋白质工程。【答案】(1)骨髓瘤细胞杂交瘤特异性强、灵敏度高(2)灭活的病毒(3)浆细胞不能无限增殖(4)限制酶dna连接酶蛋白质17、回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶