高中生物 2.2.2动物细胞工程配套课件 新人教版选修3.ppt

2 2动物细胞工程 一 动物细胞培养1 概念与操作流程 取动物相关组织块 分散成单个细胞 放人适宜培养基 让细胞生长和增殖 2 条件 1 无菌 无毒 对 无菌处理 添加 定期更换培养液以清除代谢产物 2 营养 除正常的有机和无机营养外 加入 3 适宜的温度和ph 温度为 哺乳动物 ph为 4 气体环境 含 的空气加 的混合气体 3 应用生物制品的生产 检测 医学研究 培养液和所有培养用具 抗生素 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 95 5 co2 有毒物质 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物1 动物核移植概念是将动物的一个细胞的 移入一个 中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新胚胎最终发育为 细胞核 去核的卵母细胞 动物 个体 2 过程 供体体细胞 细胞培养 供体细胞核 重组细胞 卵巢卵母细胞 去核 无核卵母细胞 胚胎 代孕母体 生出与供体遗传物质 基本相同的个体 3 应用 1 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 2 保护 3 生产医用蛋白 4 作为异种移植的 5 用于组织器官的 点拨 核移植过程中供体理论上是提供细胞核 但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去 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 濒危物种 供体 移植 三 动物细胞融合与单克隆抗体1 动物细胞融合 1 概念 指两个或多个动物细胞结合形成 的过程 2 融合方法 电激等 3 意义 突破了 的局限 使 成为可能 也为制造 开辟了新途径 一个细胞 聚乙二醇 peg 灭活的病毒 有性杂交方法 远缘杂交 单克隆抗体 2 单克隆抗体 1 制备 抗原小鼠多种杂交细胞杂交瘤细胞产生专一抗体的杂交瘤细胞单克隆抗体 2 优点 特异性强 可大量制备 3 用途 作为 用于治疗疾病和 b淋巴细胞 骨髓瘤细胞 培养 筛选 体内 体外培养 灵敏度高 诊断试剂 运载药物 点拨 1 植物细胞融合获得的杂交细胞可形成杂种植株 而动物细胞融合获得的杂交细胞不会发育成个体 2 制备单克隆抗体时 需进行两次筛选 第一次是为了选出杂交瘤细胞 第二次是为了获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 植物组织培养 动物细胞培养和核移植的比较 外植体 愈伤组织 根 芽或胚状体 试管苗 动物组织块 细胞悬液 原代培养 细胞贴壁生长 胰蛋白酶处理 分瓶继续培养 传代培养 少数细胞获得不死性 癌细胞 供体受体 体细胞核卵母细胞 重组细胞 早期胚胎 个体 与外植体完全相同的个体 相同分化程度的细胞群 与供体基本相同的个体 细胞的脱分化 再分化 分化 细胞分化 细胞癌变 核融合 细胞分化 高考警示钟 1 植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程 但植物细胞可以先分裂再分化 而动物细胞不分化只分裂 2 区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养 贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理 然后再分瓶培养 原代培养结束 开始了传代培养 3 植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同 而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同 也有部分性状与受体相同 典例训练1 人的血清白蛋白 has 在临床上需求量很大 通常从血液中提取 但由于艾滋病病毒等的威胁与日俱增 使人们对血液制品的使用顾虑重重 如果应用现代生物科学技术 将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中 那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全 高效地满足人类需求 如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解 根据图示回答 1 以上过程涉及的现代生物技术中 属于细胞工程的有 2 在基因工程中 我们称 为目的基因 请举出获取目的基因的主要方法 至少答两种 在 进入 之前要构建基因表达载体 这是基因工程的核心 除目的基因外 基因表达载体还必须含有 将 导入 的常用方法是 3 图中 一般经过 处理可以得到 从 到 的过程中一般利用未受精的卵母细胞去核后作为受体细胞 对卵母细胞的去核处理一般选择在 期进行 4 用 细胞进行培养发育成胚胎时 一般不超过 代 原因是 此培养过程与植物细胞培养所用的培养基有何不同 5 将 送入 的最佳时期是 期 解题指南 1 考查实质动物细胞核移植过程 基因工程操作过程 2 解题关键 1 明确 过程是将目的基因导入受体细胞 的形成过程为核移植 2 明确细胞培养在10代以内 细胞核型不会发生变化 解析 1 图中形成 的过程为核移植 由重组细胞发育成 的过程需经动物细胞培养 2 获取目的基因的方法主要有pcr扩增技术 人工合成法和从基因文库中提取法 获取的目的基因导入动物细胞常用显微注射法 3 动物组织分散成单个细胞常用胰蛋白酶处理 对卵母细胞的去核处理一般选择在m 时期 4 动物细胞培养时 一般不超过10代 超过10代后细胞的核型可能会发生变化 5 胚胎移植的最佳时期是桑椹胚或囊胚期 答案 1 核移植技术 动物细胞培养 2 基因文库中提取 pcr技术扩增 人工化学合成 两种即可 启动子 终止子 标记基因显微注射法 3 胰蛋白酶或胶原蛋白酶m 或减数第二次分裂中 4 1010代以内的细胞 细胞核型不发生变化此培养基中加入动物血清 血浆等 5 桑椹胚或囊胚 变式备选 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 为了尽快获得大量的生长激素 但让g进行有性生殖会丢失目的基因 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 解析 本题主要考查体细胞核移植技术的过程和应用前景 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 内细胞团 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 通常进行显微操作 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细胞或器官可用于病人组织器官的移植 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 显微注射法移植的供体细胞 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 列举两项即可 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 细胞a b 原生质体a b 融合的原生质体 杂种细胞 杂种植株 细胞a b 杂交细胞 多个相同杂交细胞 细胞膜的流动性 细胞的全能性 细胞膜的流动性 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 物理法 离心 电激 振动 化学法 聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导 杂种植株 杂交细胞 克服了远缘杂交的不亲和性 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 2 单克隆抗体的制备 1 取相应b淋巴细胞前必须先注射相应抗原 否则不能获得单克隆抗体 2 细胞融合后需经二次筛选 第一次 在特定的选择性培养基上 未融合的亲本细胞 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞 和融合的具有同种核的细胞 bb融合细胞 瘤瘤融合细胞 都会死亡 只有融合的杂种细胞 杂交瘤细胞 才能生长 这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖 又能产生单一的特异性抗体 第二次 经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞 很多种杂交瘤细胞 需经克隆化培养和抗体检测 经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 高考警示钟 1 植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同 纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁 而胰蛋白酶等作用于细胞间质 2 灭活的病毒保持了其抗原性 但毒性消失 3 植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性 但动物杂交细胞的全能性不能表达 典例训练2 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的融合 单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合 可见细胞的融合技术有着广泛的应用 下列为细胞融合的简略过程 据图回答相关问题 1 若a b分别是基因型为hhrr hhrr两个烟草品种的花粉 且这两对基因分别位于两对同源染色体上 由于受一对隐性纯合基因 rr或hh 的作用 在光照强度大于800lx时都不能生长 要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为hhrr的杂种细胞 较为简便的筛选方法是 2 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 3 若a b分别为骨髓瘤细胞和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b淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是 4 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 解题指南 1 考查实质植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备 2 解题关键 1 hr是a b产生配子中相同的配子 另外两种配子分别是hr hr 2 两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株 3 瘤细胞特点 b淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之间的关系 4 单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分组成 解析 1 a的花粉基因型为hr和hr b的花粉基因型为hr和hr 只有hhrr的基因组合方式没有隐性纯合基因 所以杂种细胞hhrr能在光照强度大于800lx时生长 2 植物体细胞杂交形成植株 是植物细胞全能性的表现 克服了自然条件下物种之间的生殖隔离 3 在单克隆抗体产生过程中细胞d是杂交瘤细胞 具备了融合前两种细胞的优点 能无限增殖且产生特定抗体 而且反复筛选的细胞d产生的抗体品质优良 b淋巴细胞能产生特定抗体 但不能无限增殖 无法得到大量的抗体 4 只能注射特定抗原后才能得到特定的b淋巴细胞 再与瘤细胞融合 经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体 答案 1 给予大于800lx的光照 2 植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍 3 既能无限增殖 又能产生特定抗体特异性强 灵敏度高 化学性质单一b淋巴细胞不能无限增殖 4 互动探究 1 若a b表示两种植物体细胞 则融合前需进行什么操作 提示 利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 分析 细胞融合是利用细胞膜的流动性 细胞壁如果存在无法进行融合 2 植物体细胞杂交与单克隆抗体产生过程中 a b融合的方法相同吗 提示 植物细胞可用物理法如电激等 化学法如用peg诱导 动物细胞除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导 1 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 如图表示形成鼠 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 形成杂交瘤细胞 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 最主要的优点在于它的 且可大量制备 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 并可大量制备 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 2 如图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 1 图中 所示的结构分别是 过程常用的方法是 2 图中 所示的生物工程技术分别是 利用 技术快速扩增健康胰岛b细胞基因的过程中 目的基因受热形成单链并与引物结合 在酶的作用下延伸形成dna 该酶的特点是 该技术的原理是 3 过程 通常用 做受体细胞的原因是 4 图示治病的方法叫做 与一般的异体移植相比最大的优点是 解析 1 是细胞核 是细胞核移植技术得到的胚胎干细胞 是将目的基因导入受体细胞 2 是细胞核移植 是动物细胞培养得到早期胚胎 pcr技术可快速扩增dna 该技术需要耐高温的dna聚合酶催化 3 转基因动物培养常用受精卵或早期全能胚胎干细胞作受体细胞 4 该图为治疗性克隆 自身细胞细胞核移植后得到的克隆器官不会发生免疫排斥反应 答案 1 细胞核内细胞团 或胚胎干细胞 显微注射法 2 核移植技术早期胚胎培养技术pcr耐高温dna双链复制 3 这些细胞还未分化 具有全能性 可以定向诱导分化成各类细胞 组织 器官 4 体外基因治疗没有免疫排斥反应 3 2012 莆田模拟 如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合 获得部分杂种细胞的过程 注 杂种细胞中人类的染色体会随机丢失 各种杂种细胞保留人类染色体的种类和数量是不同的 请回答下列问题 1 图中诱导动物细胞融合常用的诱导因素有 至少写出两种 再用特定的 培养基进行筛选 得到杂种细胞 2 培养杂种细胞时 根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养基 此外经常会在培养基中加入 培养过程中细胞需置于含co2的混合气体的培养箱中培养 co2的主要作用是维持培养液的 3 若只考虑人的成纤维细胞与鼠细胞两两融合形成的杂种细胞 假如每种杂种细胞只保留了人的1条染色体 从染色体组成的角度考虑 杂种细胞可能有 种 解析 1 诱导动物细胞融合的方法包括物理方法 如电激 化学方法 如聚乙二醇 生物方法 如灭活的病毒 通过选择性培养基将杂种细胞筛选出来 2 动物细胞培养液一般包括糖类 氨基酸 促生