高考生物一轮复习 现代生物科技专题 第3课 动物细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

第3课动物细胞工程 考点一动物细胞培养和核移植技术 必备知识回顾 1 动物细胞培养 动物细胞工程技术的基础 1 原理 细胞增殖 2 过程 胰蛋白酶 细胞悬液 原代培养 胰蛋白酶 传代培养 3 培养条件 无菌 无毒的环境 a 对培养液和所有培养用具进行 处理 b 添加 以防 c 定期更换 以清除代谢产物 防止 对细胞自身造成危害 无菌 抗生素 培养过程中的污染 培养液 细胞代谢 产物积累 营养 除正常的有机和无机营养外 需加入 等一些天然成分 适宜的温度和ph 温度为 哺乳动物 ph为 气体环境 含95 空气加5 co2的混合气体 其中后者的作用是 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 维持培养液的ph 4 应用 生物制品的生产 检测 医学研究 有毒物质 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 原理 2 动物体细胞核移植技术的过程 动物体细胞核具有全能性 细胞培养 重组细胞 去核 供体 3 结果 获得与供体 基本相同的个体 4 应用 加速家畜 进程 促进优良畜群繁育 保护 生产医用蛋白 遗传物质 遗传改良 濒危物种 作为异种移植的供体 用于组织器官的移植 5 存在问题 克隆动物存在健康问题 动物食品的安全性问题等 成功率低 特别提醒 动物细胞培养和核移植时注意的五个问题 1 在分散细胞时 需用胰蛋白酶分散细胞 不能用胃蛋白酶 因为胃蛋白酶作用的适宜ph约为1 8 胰蛋白酶作用的适宜ph为7 2 7 8 而多数动物细胞培养的适宜ph为7 2 7 4 2 取供体动物的体细胞培养 一般选用10代以内的细胞 因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 保证了供体细胞正常的遗传基础 3 克隆动物是由重组的细胞经培养而来的 该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞 细胞核基因来源于提供细胞核的亲本 其遗传物质来自两个亲本 4 克隆动物绝大部分性状与供体动物相同 少数性状与提供卵母细胞的动物相同 与代孕动物的性状无遗传关系 5 从生殖方式的角度看 动物体细胞核移植技术 克隆 属无性生殖 重组细胞相当于受精卵 需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持 核心素养提升 典例示范 2016 全国卷 下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物 二倍体 的流程 回答下列问题 1 图中a表示正常细胞核 染色体数为2n 则其性染色体的组成可为 过程 表示去除细胞核 该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行 去核时常采用 的方法 代表的过程是 2 经过多次传代后 供体细胞中 的稳定性会降低 因此 选材时必须关注传代次数 3 若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同 从遗传物质的角度分析其原因是 4 与克隆羊 多莉 利 培育成功一样 其他克隆动物的成功获得也证明了 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维 具体表现在两个角度 解析 1 流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性 故性染色体组成有xx或xy两种可能 过程表示去核过程 通常做法是将培养至m 期的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核 重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时 需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育 2 传代培养的细胞一般传至10代后就不易培养下去了 在传到10 50代左右时 细胞增殖就会逐渐缓慢 以至于完全停止 这时部分细胞的核型 遗传物质 会发生变化 故选择细胞时一般选用10代以内的细胞 以保证正常的二倍体核型 遗传物质 3 动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果 克隆动物的细胞核基因全部来自供体 而细胞质基因则来自卵母细胞 所以克隆动物与供体动物的性状会有所差异 4 克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的体细胞的细胞核仍具有全能性 答案 1 xx或xy显微操作胚胎移植 2 遗传物质 3 卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 4 动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 母题变式 变式1生物体染色体的组成供体 二倍体 含有16条染色体 若为雌性则其染色体的形态应有 种 若为雄性则其染色体的形态应有 种 8 9 变式2遗传物质的来源重组细胞的核遗传物质来源于供体体细胞 而重组细胞的遗传物质来源于供体体细胞和 细胞的细胞质 去核的卵母 高考角度全练 角度一动物细胞培养过程1 2018 武汉模拟 如图为动物细胞培养的基本过程示意图 请回答 1 容器a中放置的一般是幼龄动物的器官或组织 原因是其细胞 易于培养 培养时先要剪碎 然后用 分散细胞 制成b瓶中的细胞悬液 将细胞悬液转入c瓶中进行的初次培养称为 2 细胞正常培养了一段时间后 发现细胞绝大部分死亡 只有极少数细胞存活 这是因为存活的细胞发生了 可无限增殖 目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为 代以内的细胞 以保持细胞正常的 核型 3 c d瓶中的培养液为保证无菌 无毒的环境 需要添加一定量的 培养过程中还需要提供o2和co2等气体环境 co2的作用主要是 4 动物细胞体外培养时 通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质 如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果 据图可知 培养 细胞一定要添加血清 解析 1 动物细胞培养的过程 取动物组织块 或动物胚胎或幼龄动物的器官 剪碎 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞 制成细胞悬液 转入培养瓶中进行原代培养 贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养 4 据图可知 培养癌细胞时有无血清影响不大 而培养正常细胞时 有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数 故培养正常细胞必须要添加血清 答案 1 分裂能力强胰蛋白酶 或胶原蛋白酶 原代培养 2 基因突变10二倍体 3 抗生素维持培养液的ph 4 正常 角度二细胞核移植技术2 2018 潍坊模拟 下面是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病 基因缺陷导致胰岛b细胞不能正常合成胰岛素 的过程设计图解 请据图回答下列问题 1 图中 所示的结构分别是 2 图中 所示的生物工程技术分别是 此外图示过程还应用的工程技术有 只需写一种 3 过程 通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大 易操作外 还因为 4 过程 通常用 作受体细胞的原因是这些细胞没有分化 具有 可以定向诱导分化成各类细胞 组织和器官 5 过程 的完成需要用到的基因操作工具有 6 图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是 解析 1 图中 依次为细胞核 内细胞团 核移植技术 转基因技术 2 图中涉及的技术包括核移植技术 早期胚胎培养 动物细胞培养 转基因技术 胚胎干细胞移植等 3 用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大 易操作外 还因为其营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质 4 囊胚的内细胞团细胞和受精卵一样具有全能性 常用作基因工程的受体细胞 5 基因工程需要用到的工具包括限制酶 dna连接酶和载体 6 图示方法是用患者的体细胞进行克隆 然后导入健康基因 与异体移植相比 一般不会发生免疫排斥反应 答案 1 细胞核内细胞团 2 核移植技术转基因技术细胞培养 早期胚胎培养 胚胎干细胞移植 显微操作技术等 3 营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质 4 全能性 5 限制酶 dna连接酶和载体 6 一般不会发生免疫排斥反应 加固训练 1 动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理 病理过程及其机制意义重大 下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图 请回答下列问题 1 肝脏切成小薄片 这有利于肝脏细胞 2 培养液中的葡萄糖和氨基酸的主要作用分别是 3 气室中充入o2的主要作用是 4 培养液中添加抗生素 能否抑制病毒的侵染 5 有机物x有毒性 可诱发染色体断裂 利用上图所示装置和提供的下列材料用具 探究肝脏小块对有机物x是否具有解毒作用 材料用具 肝脏小块 外周血淋巴细胞 淋巴细胞培养液 植物凝集素 刺激淋巴细胞分裂 显微镜 载玻片 盖玻片 玻璃皿 滴管 吉姆萨染液 使染色体着色 有机物x溶液等 实验过程 在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞 取4等份 备用 利用甲 乙 丙 丁4组上图所示装置 按下表步骤操作 表示已完成的步骤 上表中还需进行的操作是 培养一段时间后 取4组装置中的等量培养液 分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养 一段时间后取淋巴细胞分别染色 制片 在显微镜下观察 并对比分析 若丙组淋巴细胞出现异常 而甲组的淋巴细胞正常 则说明 解析 本题考查动物细胞培养的相关知识 1 把肝脏切成小薄片 有利于肝脏细胞的呼吸代谢 即吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 2 培养液中葡萄糖的主要作用是作为细胞的能源物质 氨基酸的主要作用是参与细胞中蛋白质的合成 3 气室中充入o2的主要作用是满足细胞有氧呼吸的需要 4 抗生素能抑制细菌生长 但不能抑制病毒侵染 5 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块作为对照实验 有机物x有毒性 可诱发染色体断裂 所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否发生变化 甲组添加肝脏小块 淋巴细胞染色体正常 丙组没有添加肝脏小块 出现染色体异常 说明肝脏小块对有机物x具有解毒作用 答案 1 吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 2 作为细胞的能源物质参与细胞中蛋白质的合成 3 满足细胞有氧呼吸的需要 4 不能 5 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块 染色体形态和数量肝脏小块对有机物x具有解毒作用 2 2018 济南模拟 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 瓶壁上形成的细胞是 层的 要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来 需要用酶处理 可用的酶是 2 随着细胞传代次数的增多 绝大部分细胞分裂停止 进而出现 现象 但极少数细胞可以连续增殖 其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 细胞 该种细胞的黏着性 细胞膜表面糖蛋白的量 3 现用某种大分子染料对细胞进行染色时 观察到死细胞被染色 而活细胞不被染色 原因是 4 检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目 最好选用分裂 期的细胞在显微镜下进行观察 5 在细胞培养过程中 通常在 条件下保存细胞 因为在这种条件下 细胞中 的活性降低 细胞 的速率降低 6 给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后 发生了排斥现象 这是因为机体把移植的皮肤组织当作 进行攻击 解析 1 在动物细胞培养过程中 细胞会表现出接触抑制现象 此时瓶壁上是单层细胞 用胰蛋白酶可以使贴壁细胞从瓶壁上分离下来 2 随着细胞传代培养代数的增多 绝大部分细胞分裂停止 进而出现衰老甚至死亡的现象 但有些细胞会因遗传物质改变而获得不死性 等同于癌细胞 细胞表面糖蛋白减少 细胞之间的黏着性降低 3 由于活细胞的细胞膜具有选择透过性 大分子染料不能进入活细胞内 而死细胞的细胞膜丧失选择透过性 大分子染料能够进入死细胞内而使其着色 4 由于中期染色体形态固定 数目清晰 因此检测有毒物质是否能改变细胞染色体数目 最好选用分裂中期的细胞在显微镜下进行观察 5 由于在冷冻 超低温或液氮环境下 细胞中酶的活性降低 细胞新陈代谢的速率降低 因此通常在此条件下保存细胞 6 皮肤移植后 机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击 发生排斥现象 答案 1 相互接触接触抑制单 或一 胰蛋白酶 2 衰老甚至死亡不死性降低减少 3 活细胞的细胞膜具有选择透过性 大分子染料不能进入活细胞内 或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性 大分子染料能够进入死细胞内而使其着色 4 中 5 冷冻 或超低温 液氮 酶新陈代谢 6 抗原 延伸探究 1 要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来 能否使用胃蛋白酶 为什么 提示 不能 胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用 而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害 2 细胞培养过程中的极少数细胞遗传物质发生改变 变成 不死 的细胞 与正常细胞相比 这些 不死 的细胞具有什么特点 提示 失去贴壁生长 接触抑制的特点 易错提醒 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同第一次用胰蛋白酶处理是使剪碎的组织分散成单个细胞 第二次用胰蛋白酶处理是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来 考点二动物细胞融合与单克隆抗体的制备 必备知识回顾 1 动物细胞融合 1 含义 在一定的条件下将 动物细胞结合形成一个细胞的过程 两个或多个 2 诱导动物细胞融合的方法 物理法 离心 振动 电激等 化学法 生物法 聚乙二醇 灭活的病毒 2 单克隆抗体制备 1 单克隆抗体制备过程 杂交瘤细胞 能产生待定 抗体的杂交瘤细胞 专一抗体 培养液 小鼠腹水 2 单克隆抗体的优点 灵敏度高 可大量制备 3 单克隆抗体的应用 作为 制成 生物导弹 用于治疗疾病和 特异性强 诊断试剂 运载药物 特别提醒 单克隆抗体制备过程的关键分析 1 对动物免疫的原因 b淋巴细胞要经过免疫过程 即接触抗原 增殖分化为有特异性免疫功能的b淋巴细胞 才能产生相应的抗体 所以与骨髓瘤细胞融合的b淋巴细胞实际上是浆细胞 2 杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质 不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力 还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力 可以克服单纯b淋巴细胞不能无限增殖的缺点 而大量生产单克隆抗体 核心素养提升 典例示范 2014 全国卷 某研究者用抗原 a 分别免疫3只同种小鼠 x y和z 每只小鼠免疫5次 每次免疫1周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如图所示 若要制备杂交瘤 细胞 需取免疫后小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的b淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的x y z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备b淋巴细胞的是 小鼠 理由是 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有 个细胞核 染色体数目最多是 条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究 具体表现在两个角度 解析 本题考查制备单克隆抗体的相关知识 1 据图中数据分析 第四次注射后y z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 免疫后小鼠y的血清抗体效价最高 最适用于制备单克隆抗体 2 b淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起时 可能发生b淋巴细胞之间的融合 骨髓瘤细胞之间的融合及b淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 小鼠的b淋巴细胞核与骨髓瘤细胞核会融合形成1个细胞核 1个细胞核中染色体数目最多可达100条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能恶性增殖的细胞 分裂次数是有限的 答案 1 四yy小鼠的抗体效价最高 2 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的 没有特异性且融合率达不到100 3 1100 4 不能无限增殖 母题变式 变式1动物细胞融合在将小鼠的b淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合时 若只考虑细胞的两两融合 则细胞融合后有哪些类型 提示 小鼠的b淋巴细胞和小鼠的b淋巴细胞的融合细胞 小鼠骨髓瘤细胞和小鼠骨髓瘤细胞的融合细胞 小鼠的b淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞的融合细胞 变式2单克隆抗体的制备单克隆抗体制备过程中最终筛选得到的杂交瘤细胞具有 的特点 无限增殖和产生特定抗体 高考角度全练 1 如图为动物细胞融合示意图 请据图回答下列问题 1 图中仙台病毒的作用是 2 若仅考虑两两融合 则a细胞和b细胞融合后共有 三种类型 3 由杂种细胞形成无性系1 2 3的方法 可以称为 4 此项技术最重要的应用是 解析 1 诱导细胞融合需要有促融剂 如聚乙二醇 仙台病毒等 2 若仅考虑两两融合 则a细胞和b细胞融合后共有a a a b b b三种类型 3 无性繁殖可以称之为克隆 4 细胞融合技术最重要的应用是制备单克隆抗体 答案 1 促进细胞融合 作为促融剂 2 a a a b b b 3 克隆 4 制备单克隆抗体 2 2018 长春模拟 如图是单克隆抗体制备流程阶段示意图 请根据示意图回答下列问题 1 单克隆抗体制备是 技术中最重要的用途 将特定的抗原注入小鼠体内 其目的是使小鼠产生 细胞 2 单克隆抗体的化学本质是 合成与分泌单克隆抗体涉及的细胞器是 3 骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞混合在一起 细胞融合完成后 在培养基中有 种两两融合的细胞 融合的方法除了电激外 还可以用化学诱导剂 或灭活的 处理 解析 1 单克隆抗体制备是动物细胞融合技术中最重要的用途 将特定的抗原注入小鼠体内 其目的是使小鼠产生浆细胞 2 单克隆抗体的化学本质是蛋白质 属于分泌蛋白 合成与分泌单克隆抗体涉及的细胞器有核糖体 内质网 高尔基体 线粒体 3 骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞混合在一起 细胞融合完成 后 在培养基中有三种两两融合的细胞 分别是瘤 瘤细胞 b b细胞 瘤 b细胞 动物细胞融合的方法除了电激外 还可以用化学诱导剂聚乙二醇 peg 或灭活的病毒处理 答案 1 动物细胞融合浆 2 球蛋白 或蛋白质 核糖体内质网高尔基体线粒体 3 三聚乙二醇病毒 3 2018 武汉模拟 如图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验研究 据图回答相关问题 1 x y z细胞的名称分别是 2 过程类似于植物组织培养技术中的 过程 与纤维母细胞相比 诱导干细胞的全能性较 3 过程中需用到的化学诱导剂是 4 处需要筛选 其目的是 5 用含32p标记的脱氧核苷酸的培养基培养z细胞 细胞质中能测到32p的细胞器是 解析 1 x y z细胞的名称分别是骨髓瘤细胞 抗原刺激过的b淋巴细胞 或浆细胞 杂交瘤细胞 2 过程是将甲小鼠的纤维母细胞诱导成诱导干细胞 相当于植物组织培养技术中的脱分化过程 与纤维母细胞相比 诱导干细胞的全能性较高 3 诱导动物细胞融合 需用到的化学诱导剂是聚乙二醇 4 将 z细胞进行选择培养 才能筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 5 脱