高中生物练习：单克隆抗体的制备与胚胎工程

第5课时单克隆抗体的制备与胚胎工程

【课标要求】1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个匈物细

胞结合形成一个细胞的过程。2.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。3.简述干细

胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。4.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。5.

简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技大。

考点一细胞融合与制备单克隆抗体

■梳理归纳夯实必备知识

1.细胞融合

概

念

细

胞

诱

导

融

因

素

合

应

：：

2.单克隆抗体的制备过程

(I)多克隆抗体与单克隆抗体

「

多

获取

克

隆方法

抗

体不足

概念

单

克

隆

抗

体制备

丽

(2)制备过程

经培养的骨抗原

髓瘤细胞I

小鼠

I

竹跪痛细胞B淋巴细胞

单克隆抗体单克隆抗体

(3)优点：纯度高，可大量制备,在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。

3.单克隆抗体的应用

⑴作为特异性的探针,研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。

(2)可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。如利用脊髓灰质炎病毒的单克隆抗体做诊断试剂,

在10分钟内就可以确诊患病儿童是否感染脊髓灰质炎病毒。

(3)将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上,单克隆抗体就会像“生物导

弹”一样携带抗癌药物幽地聚集到肿瘤细胞，专一地杀死肿瘤细胞.

-教材隐性知识----------------------------------------------------------------------

(1)给小鼠注射特定抗原的目的是什么？

提示目的是能从该小鼠的脾脏中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。

(2)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现几种细胞？其中融合的细胞有几

种？(只考虑两两融合)

提示共有5种细胞；其中融合的细胞有3种。

■考向突破强化关键能力

考向细胞融合技术与单克隆抗体

1.下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程。下列叙述错误的是()

E注小淋巴拓白田

甲豆取fB细胞怛乙国七丙主”丁震

骨髓瘤细胞上培养内体检测J泌鼠隆

A.甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原

B.乙需通过人工诱导细胞融合才能获得

C.融合得到的细胞乙均能无限增殖

D.需对丙进行抗体检测，多次筛选后才可获得丁

答案C

2.（2022•宁波市余姚模拟）利用单克隆抗体可以快速诊断病毒感染，避免延误治疗，制备单克

隆抗体的基本方法如F：

（1）首先将相同抗原两次或多次注射给小鼠，使其发生免疫反应，目的是为了获得

（2）在化学试剂的诱导下，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的细胞膜会发生一定

程度的,细胞就可以实现相互粘连而融合在一起；由于细胞融合的随机性，并且有

部分细胞未发生融合，可用筛选出杂交瘤细胞，该过程用到了

___________________和细刖融合技术。

（3）对筛选出的杂交瘤细胞进行多次抗体检测和,就可以获得足够数量的能分

泌所需抗体的细胞，多次抗体检验是由于部分融合细胞在培养过程中会丧失产生抗体的能力，

对杂交瘤细胞染色体组型分析，发现融合细胞容易发生，从而导致细胞不能产

生抗体。

（4）将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内培养，与体外培养相比，其优点是

____________________________________________________________________________（至少答

两点）。

答案（1）更多产生相应抗体的B淋巴细胞（2）聚乙二醇损伤HAT培养基动物细胞培

养技术（3）克降培养染色体丢失（4）抗体产量高、无需提供无菌环境、操作简便

考点二受精作用与早期胚胎发育过程

■梳理归纳夯实必备知识

1.受精作用

号-I精子与卵细胞结合形成爱蝇而疏

精卵_精子和卵细胞利用其表面的把

接触「异性识别蛋白进行精卵识别

精子_精子的头部通过与卵的细胞膜融

入卵|~~合进入卵细胞

I精核与卵核相遇,精核的核膜溶

「解,体积变大，形成雄原核

工:一卵子完成减数第二次分裂，释放

L了第二板体后，卵细胞核核膜溶

解,体枳变大,形成雌原核

雄原核与雌原核彼此的染色体

名手L会合在一起，最终形成新核。受

「形成一精卵的染色体数口恢复到体细

胞的水平

输卵管

(I)人体刚排出的卵子实际上是次级卵母细胞。

(2)当观察到两个极体时,说明卵子已受精。

(3)精子的头部进入卵细胞后,卵子完成减数第二次分裂,

2.早期胚胎发育过程

2细胞4细胞8细妈

受精卵丽i桑套胚

A—.

胚胎发育

的起点

-外胚哀层承养层

囊胚腔

内细胞团滋养层原肠腔内胚层

囊胚原肠胚

内细胞团：发育为胎儿的各种组织；出现了W

滋界层细胞：发育为绒毛膜和胚盘个胚层和

等；囊胚腔：空腔或由卵黄填充I原肠腔

⑴卵裂的速度主要取决于受精卵中卵黄物质的含量与分向。一般情况下，卵黄含量应(填

“高”或“低”）的一级分裂慢。哺乳动物卵裂期的场所：母体的输卵管中。

（2）细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核

DNA含量保持相对稳定。

■考向突破强化关键能力

考向受精作用与早期胚胎发育

1.如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是（）

A.图中①将发育为绒毛膜、胚盘等结构

B.图中②可发育成胎儿的各种组织

C.高等哺乳动物细胞分化开始于桑其胚期，终止于生命结束

D.①细胞的形态结构不同于内细胞团，是细胞分化的结果

答案C

解析高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生合结束，C错误。

2.下图为某二倍体哺乳利物卵子及早期胚胎的形成过程示意图。下列叙述错误的是（）

R

促性腺激札一精子

卵

期

一

胚

裂

胎

।口次分裂in次分裂N

A.下丘脑、垂体参与该哺乳动物次级卵母细胞的形成

B.受精作用促进次级卵母细胞完成减数第二次分裂

C.多数哺乳动物伴随细胞IV的形成只产生两个极体

D.排卵期在相关雌激素的作用下完成细胞I-细胞II

答案D

解析下丘脑和垂体分别合成与分泌的促性腺激素释放激素、促性腺激素调节性腺分泌性激

素，参与哺乳动物次级卵母细胞的形成，A正确；排卵期在相关雌激素的作用下完成细胞II

（初级卵母细胞）一细胞IH（次级卵母细胞），D错误。

考点三体外受精、胚胎移植和胚胎分割

■梳理归纳夯实必备知识

1.体外受精

⑴概念

哺乳动物的精子和卵子在住处人工控制的环境中完成受精过程的技术。

(2)利用体外受精获得试管动物的过程

使用促性腺

激索进行超

数排卵

［集精子)获能处理:历施」［手术采卵

采集

，非手术

K______________________________________yI方公

.采卵

人工体_在体外合适的环境下

外受精一共同培养一段时间

培养液的成分：无机盐、

早期胚有机物、维生索、激素、

胎培养会基酸、核甘酸，以及

血清等物质

一般培养至桑共胚或

胚胎移植)-

囊胚进行移植

(3)应用

显著提高公畜的配种效率等。

2.胚胎移植

(1)定义：将雌性动物的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生

理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为个体的技术。

⑵过程

供体母牛受体母牛

—进行同期—

促性腺激素一「发情处理一

超数排卵

供体公牛可发情

受精卵移植一

(早期胚胎)

妊娠检查

后代

3.胚胎分割

借助显微操作技术将早期胚胎切割成儿

定义一等份,再移植到代孕动物子宫中发育，

产生同卵多仔后代的技术

.便欣L发育良好的早期胚胎(期域

I选择「囊胚期以前的胚胎)

刀孑不同发声附垓的旭胞，分小।

的乌林垛作不史金相同

厚匕盛有培养液的培养皿中

在显微镜下用切割针或切

步骤分割操作割刀把胚胎分割开,或者

方法采用酶处理等方式将早期

胚胎中的细胞分散开

而a分割的胚胎或细胞宜接移植给

的；;一受体，或在体外培养到囊胚阶

传ill

—段，再移植到受体内

t提醒♦有关胚胎分割的三点提醒

(1)分割要均等。分割囊胚的内细胞团时,一定要均等，若分割不均，会导致含内细胞团多的

部分正常发育，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育。

(2)分割份数不能过多。分割的份数越多，每一份的细胞教会越少，越难做到均等分割，而且

作为囊胚期的内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，

移植后的恢电和发育的难度越大，移植成功率越低。

(3)同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖

细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。

■考向突破强化关键能力

考向体外受精、胚胎移植和胚胎分割

1.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，被称为“钻石级肉用绵羊”。科研工作者通过胚

胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示。下列相关叙述正确的是()

A.采集的卵细胞与采集的精子在体外条件下需要立即完成受精作用

B.受精完成后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养并定期更换培养液

C.早期胚胎中的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞

D.获得的早期胚胎若暂不移植给受体，则需要放入一4℃的低温环境中保存

答案B

解析采集的卯细胞，要在体外人工培养成熟后，才能与经过获能处理的精子受精，A错误；

受精完成后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查其受精状况和发育能力；为避

免细胞代谢产物对细胞产生不利影响，还需要定期更换培养液，B正确；桑其胚阶段前的每

一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞，桑茎胚进一步发育，细胞开始出现

分化，C错误；获得的早期胚胎若暂不移植给受体，则需要放入一196°C的液盘中保存，D

错误。

2.（2022•台州高三期中）近年来发展起来的胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生

机，如图为经体外受精和坯胎分割移植培育优质奶牛的过程。下列说法正确的是（）

疏

A.体外受精所需的成熟卵细胞可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能

处理

B.受体母牛必须和供体牛属于同一物种，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是

受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应

C.胚胎分割时只能用切割针在显微镜下将胚胎均等分割成若干份

D.进行胚胎分割时，应选择发育到原肠胚时期的胚胎进行操作

答案B

解析卵巢中获取的卵细胞必需在体外进行培养到减数第二次分裂中期，才能与获能粉子受

精得到受精卵，A错误；不同阶段的胚胎进行胚胎分割时，可采用的方法有一定的差别，若

胚胎处于卵裂期可以采用酶解法或机械法，若囊胚则只能运用机械法分割，C错误：进行胚

胎分割时，应选择发育良好、形态正常的囊胚或囊胚期前的胚胎进行操作，D错误。

重温高考真题演练

1.（2020.浙江1月选考，17改编）下列关于利用胚胎工程培育优质奶牛的叙述，正确的是（）

A.从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内

B.在体外完成受精后的受精卵，将其植入子宫即可完成着床

C.随着卵裂的进行，卯裂球细胞的体积变小，早期胚胎的体积和有机物总量显著增加

D.在含有经辐射处理的胚胎成纤维细胞的培养体系中，胚胎干细胞不易发生分化

答案D

2.（经典高考题）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（）

A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B.卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大

C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层

答案A

解析同种动物精子、卯细胞表面存在的特异性受体蛋白，决定了只有同种动物的精卵才能

结合，A正确；受精卵随着分裂的进行，其细胞的体积在逐渐变小，B错误；囊胚期的细胞

开始出现分化，其外表的一层细胞即滋养层，只能发育成胚胎的附属结构或胚外结构，不具

有发育的全能性，C错误；囊胚继续分化成的原肠胚具有三个胚层，D错误。

3.（2020・全国I,38）为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以

下实验流程。

制备单细

筛

筛

胞悬液选

选

杂

小1

融2能产生抗病

交

鼠

合

瘤

甲B淋巴细胞毒A的单克

细

细

胞隆抗体的杂

胞

交瘤细胞

回答下列问题：

⑴上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A,该处理的目的是

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：

⑶为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用

的培养基属于,使用该培养基进行细胞培养的结果是°图中

筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是

（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有

____________________________________________________________________________（答出2

点即可）。

答案（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的R淋巴细胞（2）取小鼠甲脾脏的碎,用

胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液（3）选择培养基只有杂交

瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内搜殖；

将杂交瘤细胞在体外培养

课时精练

一、选择题

1.下列有关细胞工程的叙述，正确的是（）

A.PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合

B.用原生质体制备人工和子，要防止细胞破裂

C.骨幅瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体

D.核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体

答案D

解析PEG是促细胞融合剂，但是不能直接诱导植物细胞融合，植物细胞需要先去除细胞壁

形成原生质体才能融合，A错误；制备人工种子，需要用完整植物细胞，借助于植物组织培

养技术来实现，不需用原生质体，B错误；能产生抗体的是B淋巴细胞，骨髓瘤细胞不能产

生抗体，C错误。

2.（2022・台州高三模拟）犬细小病毒（CPV）单克隆抗体（CPV-McAb）可抑制病毒对宿主组胞的

侵染及病毒的复制，进而杀灭幼犬体内病毒。下列相关叙述正确的是（）

A.在CPV-McAb的制备过程中用到了动物细胞培养和动物细胞融合技术

B.给幼犬注射CPV后，CPV抗体检测呈阳性，说明发上了细胞免疫反应

C.经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可直接生产CPV-McAb

D.根据免疫学的知识推测，单克隆抗体（CPV-McAb）也可能抑制新冠病毒的侵染

答案A

解析给幼犬注射CPV后，CPV抗体检测呈阳性，说明发生了体液免疫反应，B错误：经

选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞并不都符合人们需要，还需经过克隆化培养和抗体检测,

筛选出能分泌CPV-McAb的杂交瘤细胞，C错误；根据免疫学的知识推测，抗体只能特异

性地与相应抗原结合，因此CPV-McAb不能抑制新冠病毒的侵染，D错误。

3.据报道，我国科学家成功将小鼠的颗粒细胞（卵泡中卵母细胞周围的细胞）转化为GV卵母

细胞，进而恢复减数分裂并顺利培育出健康后代（如图）。下列有关叙述错误的是（）

GV卵X细胞健康

母细胞幼鼠

A.过程①的实质是基因选择性表达，类似于脱分化过程

B.X细胞在遗传组成上应与当初卵泡中的卵母细胞遗传物质相同

C.过程③中，受精后的X细胞会再释放出一个极体

D.过程③中涉及体外受精、早期胚胎培养及胚胎移植等技术

答案B

解析过程①是将颗粒细胞变成诱导多能干细胞的过程，类似于脱分化过程，实质是基因6勺

选择性表达，A正确：X细胞处于减数第二次分裂，遗传物质减半，在遗传组成上与当初卵

泡中的卵母细胞遗传物质不相同，B错误；过程③中，受精后的X细胞完成减数第二次分裂

会再释放出一个极体，C正确。

4.牛胚胎移植实验的主要流程如图，下列相关叙述正确的是（）

①供体超数排卵一②配种一③胚胎收集一④一⑤胚胎移植一子代小牛

A.①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵原细胞并完成减数分裂

B.③过程用特定的装置，将供体母牛子宫中的胚胎冲洗出来

C.④过程可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚阶段

D.⑤过程成功率的高低主要取决于供、受体生理状况一致性的程度

答案D

解析超数排卵处理需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵细胞，而不是卵原细胞，A

错误：③过程需用特定的麦矍，将供体母牛输卵管中的胚胎冲洗出来，B错误；④过程可移

植的胚胎应发育到桑茎胚或囊胚，C错误；⑤过程为胚胎移植，成功率的高低主要取决于供

体、受体生理状况一致性的程度，D正确。

5.我国科学家利用体细胞诱导产生多能干细胞（iPS细胞），并将其注射到无法发育到成体阶

段的四倍体囊胚中，最终获得克隆鼠，经鉴定证实克隆网确实从iPS细胞发育而来，非可繁

殖后代。实验流程见下图，下列分析正确的是（）

黑鼠

（体细胞供体）读耳阳不

6讨内J

体细胞iPS细胞

处理

灰鼠四倍体重组白鼠克隆鼠

（胚胎供体）囊胚囊胚（代孕

母鼠）

A.克隆鼠的遗传物质来自于黑鼠和灰鼠

B.过程中应在培养液中添加适量的抗生素防止病毒感染

C.本实验使用到体外受精和胚胎分割等技术

D.诱导多能干细胞技术可应用于组织器官移植

答案D

解析据题干分析可知，克隆鼠是由iPS细胞发育而来的，故克隆鼠的遗传物质来自于黑鼠，

A错误；过程中应在培养液中添加适量的抗生素防止细菌感染，B错误；本实脸运用到动物

细胞培养、胚胎移植，没有使用到体外受精和胚胎分割等技术，C错误；诱导多能干细胞技

术可增殖分化形成特定的组织和器官，应用于组织器官移植，减少免疫排斥反应，D正确。

6.牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y单克隆抗体，

筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述错误的是（）

A.H-Y单克隆抗体可由杂交瘤细胞分泌

B.发生抗原一抗体阳性反应的为雄性胚胎

C.利用筛选出的雄性胚胎做胚胎移植

D.用H-Y抗原免疫母牛可获得相应抗体

答案C

解析H-Y单克隆抗体是利用乳腺生物反应器进行生产，应利用筛选出的雌性胚胎做胚胎

移植，C错误。

7.印度沙漠猫是•种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤

如图所示。下列相关叙述正确的是（）

印

对度超数

漠

猫

沙啊，一、［Fra

行

催

进胚胎T■步骤5度沙漠

理

处

情培养I［描幼仔.

精液

A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割

B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞

C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液

D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同

答案B

解析步骤甲、乙分别指受精作用、胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所注射的激素是促性

腺激素，只能作用于性腺，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵，C错

误；受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液成分不同，D

错误V

8.下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（）

A.精子在获能液中于37C、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能

B.分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异

C.小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用

D.注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育

答案B

解析分割的胚胎细胞而相同的遗传物质，但生物的性状还受环境因素的影响，因此发育成

的个体有形态学差异，B错误；注射到囊胚腔中的胚胎二细胞可以分化形成各种组织，因此

可以参与个体器官的发育，D正确。

二、非选择题

9.从西非热带植物果实中提取的甜味蛋白质Brazzein是一种高甜度、低热值的新型非糖甜味

剂。但是由于受到产地种植的限制等，难以实现为azzei”的大量生产。近几年人们引入生物

工程方法获得甜味蛋白。如图是科学家培育能生产甜味曾白质Bszzei〃乳腺生物反应器的过

程，请回答相关问题:

［甜味蛋白质〃基因

①|导入

|⑤

|表达甜味蛋白质Br；zzei，i的嵌合体小取

(1)甜味蛋白质Brazen基因，可采用PCR技术进行大量扩增但前提是___________________。

过程①可采用动物病毒转染法，利用携带目的基因的病毒感染胚胎干细胞，实现对胚胎干细

胞的o

(2)过程③通常从雌性小鼠的中获取囊胚。过程④是将胚胎干细胞显微注射