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1、动物细胞工程【考纲要求】1. 动物的细胞培养与体细胞克隆 ( ) 。2. 细胞融合与单克隆抗体 ( ) 。【复习要求】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。【基础知识】一 .动物细胞培养和动物体细胞核移植技术1. 动物细胞培养（ 1）概念： 来源 :学&科& 网动物细胞培养就是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，让这些细胞生长和繁殖。（ 2）动物细胞培养的流程：取动物组织块 （动物胚胎或幼龄动物的器官或组织） 剪碎 用处理分散成单个细胞 制成细胞悬液 转入培养瓶中进
2、行培养 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培养。（ 3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（ 4）动物细胞培养需要满足以下条件的环境：培养液应进行无菌处理通常还要在培养液中添加一定量的抗生素。此外，应防止培养过程中的污染，定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。合成培养基成分：通常需加入血清、血浆等天然成分温度：哺乳动物多是左右； pH ：。气体环境：95% 空气 5%
3、CO 2作用 : O2 是细胞代谢所必需的CO2 维持培养液的。（ 5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞2. 动物体细胞核移植技术和克隆动物（ 1）哺乳动物核移植可以分为哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（ 2）选用去核卵( 母 ) 细胞做受体细胞的原因：卵(母 )细胞比较，容易操作；卵(母 )细胞含有促使细胞核全能性表达的物质和条件。（ 3）体细胞核移植的大致过程是：1治疗性克隆的过程：（ 4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；保护濒危物种，增大存活数量；生产珍贵的医
4、用蛋白；作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。（ 5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。二 . 动物细胞融合和单克隆抗体1. 动物细胞融合（ 1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（ 2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同， 诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，物理方法：，化学方法：，生物方法：。（ 3）动物细胞融合的意义：，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。2. 单克隆抗体的制备（ 1）抗体
5、：一个B 淋巴细胞分泌。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（ 2）单克隆抗体的制备过程：2（ 3）杂交瘤细胞的特点：。（ 4） 2种培养方法及提取单克隆抗体的场所A体外培养提取。B体内小鼠腹腔中培养小鼠中提取（ 5）单克隆抗体的优点：。（ 6）单克隆抗体的作用： 作为诊断试剂： 准确识别各种抗原物质的细微差异， 并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹 ”，也有少量用于治疗其它疾病。【探究过程】知识探究一：动物细胞培养结合右图动物细胞培养的示意图，判断下列说法是否正确：（ 1）实验的材料使用幼龄动
6、物还是老龄动物的组织对实验无影响。（ 2）过程加入的酶是胰蛋白酶或胶原蛋白酶，也可以是胃蛋白酶。（ 3）过程细胞培养一般会出现贴壁生长和接触抑制两种现象。（ 4）动物细胞培养的原理是细胞的全能性，培养结果是得到个体。（ 5）过程操作时不需要再次使用酶。（ 6）一般将动物组织消化后的初次培养称为传代培养。（ 7）传代培养的细胞一定会发生细胞核型的变化变为癌细胞。（ 8）与植物组织培养过程相似，该过程也需要处于无菌、无毒环境。（ 9）与植物组织培养过程相比，该过程添加的C 源有葡萄糖。（ 10）动物细胞培养使用的培养基中也需要加入琼脂使其凝固。3（ 11）由于人们对移植了细胞所需的营养物质，因此培
7、养基中不需要血清、血浆等成分。（ 12）动物细胞培养过程的CO2 的作用是维持培养液的PH 。（ 13）利用该技术可以检测有毒物质，也可以进行生理、病理等研究。特别提醒： (1) 植物组织培养需要生长素和细胞分裂素，生长素可诱导愈伤组织生根，细胞分裂素可促进愈伤组织生芽。(2) 动物细胞的传代培养过程中，细胞可能癌变。(3) 两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。(4) 植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。例题：（多选）下列有关动、植物细胞培养的叙述中，错误的是（）A 要对
8、培养基和培养细胞(或组织 )进行严格的无菌处理B培养基中均需加入细胞分裂素等激素以调节细胞分裂和分化C 连续培养多代的细胞，遗传信息一定会发生改变D 低温条件下连续培养的细胞染色体数目均会加倍知识探究二：动物体细胞核移植与克隆动物1原理：。结果：。2供核细胞：一般选优良动物的传代培养10 代以内的细胞。3受体细胞：。优点：体积大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；含有激发重组细胞分裂分化的物质。4核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本 )，即克隆动物遗传物质来自2 个亲本。在发育过程中可能发生
9、基因突变、染色体变异导致性状改变。外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。5. 比较克隆与组织培养、试管婴儿克隆组织培养试管婴儿生殖方式遗 传物 质来源性别决定用途源:Z+xx+k.Com4知识探究三：动物细胞融合和单克隆抗体下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。（ 1）技术是单克隆抗体技术的基础。（ 2）根据培养基的用途分类，图中培养基属于培养基。（ 3）图中能产生特异性抗体的淋巴细胞具体是细胞， 是由动物体中的细胞分化、发育而来。（4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用。（ 5）从图中可以看出以上过程经过次筛选，第一次的目的是；第二次的目的是。（ 6）选出的杂交瘤
10、细胞具备特点（ 7）单克隆抗体与常规的血清抗体相比。最大的优越性是。（ 8）生物导弹：在此过程中单克隆抗体起作用，真正发挥作用的是与单克隆抗体结合的。（ 9）从以上过程可以看出植物体细胞杂交的结果是形成，而动物细胞融合的结果是形成。 注：单克隆抗体的用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病；运载药物。单克隆抗体的原理：一个效应B 细胞只能产生一种特定的抗体；细胞膜具有流动性；癌细胞能无限增殖。例题：下列有关利用动物细胞工程生产单克隆抗体的叙述，错误的是（）A 单克隆抗体制备使用的主要生物材料是骨髓瘤细胞和浆细胞B 单克隆抗体制备的原理之一是一个浆细胞可以产生多种特异性抗体C 筛选分泌所需抗体的杂交瘤细
11、胞运用了抗原抗体特异性反应原理D 单克隆抗体具有纯度高、产量大、灵敏度高等优点5【习题巩固】1. 动物细胞培养与植物组织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，而植物细胞不能2. 在克隆羊培育过程中，将雄羊的体细胞核移入雌羊的卵细胞中。产生该克隆羊的方式及该克隆羊发育成熟后所分泌的性激素依次是()A无性生殖、雄性激素B 无性生殖、雌性激素C有性生殖、雄性激素D 有性生殖、雌性激素3. 根据单克隆抗体制备流程示意图判断以下选项中正确的是()A单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细胞膜的流动性、细胞的全能性等
12、B根据培养基的物理性质分类，图中HAT培养基属于选择培养基C在制备单克隆抗体的过程中有两次选择，第一次是选择杂交瘤细胞，第二次是选择能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞D老鼠骨髓瘤细胞染色体数是 40，效应 B 细胞的染色体数为 46，融合后形成的杂交瘤细胞 DNA分子数为 864. 近年来，我国死于狂犬病的人数有上升之势。狂犬病病毒的核酸是RNA，机体感染病毒后产生的特异性lgG 抗体，能消除狂犬病病毒，这是接触狂犬病病毒后及时注射疫苗和特异性抗体的重要依据。我国利用地鼠的肾细胞培养狂犬病疫苗，已取得良好效果。请根据上述材料，回答下列问题：(1) 狂犬病病毒的毒力可发生变异。从自然感染动物体内分离
13、的病毒株称为野毒株，其致病力强。将野毒株在家兔脑内连续传50 代后，变成固定毒株。固定毒株对人及动物致病力弱，不引起狂犬病。巴斯德首先利用固定毒株制成减毒活疫苗，预防狂犬病。制成减毒活疫苗需要用_ 培养。(2) 特异性抗体获取的方法可用单克隆抗体制备法。 在制备单克隆抗体的过程中，应用的动物细胞工程的技术是_ 。(3) 下图是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：图中A 过程从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是_细胞，该细胞能够产生_ 。从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射特定的物质是。6图中 B 过程是细胞融合，该过程需要用灭活的_、聚乙二醇或电激等诱导。特异性抗体获取的方法也可以采用向
14、动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。与这种方法制备的抗体相比，单克隆抗体具有_等优点。（ 4）动物细胞体外培养需要满足的环境条件有_ 。（ 5）单克隆抗体技术还有哪些用途？_ 。实验探究：(2009 江苏卷 ) 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) 气室中充入 5% CO2 气体的主要作用是 _ 。(3) 培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长， 但要注意选择抗生素的 _，以保证抗生素对肝脏无害。(4) 有机物 X 有
15、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) 。甲乙丙丁步骤一：加入肝脏培养液步骤二：加入有机物X溶液步骤三：放置肝脏小块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
16、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_ 。7动物细胞工程基础自查一 . 动物细胞培养和动物体细胞核移植技术1. 动物细胞培养（ 2） 取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）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）无菌、无毒的环境： 适宜温度：哺乳动物多是36.5 0.5 ； pH： 7.2 7.4 。 95%空气 5%CO2O2 是细胞代谢所必需的维持
17、培养液的pH。2. 动物体细胞核移植技术和克隆动物二 . 动物细胞融合和单克隆抗体（ 2）常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（ 3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，。2. 单克隆抗体的制备（ 1）抗体：一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（ 3）既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（ 4）特异性强，灵敏度高，并能大量制备。课堂探究一动物细胞培养二动物体细胞核移植与克隆动物1 动物体细胞核具有全能性；产生新个体。3受体细胞：去核的M期卵母细胞。5.克隆组织培养试管婴儿生殖方式无性无性有性遗传物质2 个亲本1 个亲本 来源
18、: 学科网2 个亲本来源性别决定提供核亲本一般没有精子类型用 途优良种畜快速繁育，可选择解决不孕不育快速繁殖无病毒植株性别三动物细胞融合和单克隆抗体8习题巩固：1.【答案】A【解析】动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。而植物组织培养所用的培养基是固体培养基，通常含有水、矿质元素、激素、蔗糖、氨基酸、琼脂等。可见，动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养的培养基是不相同的。2. 【答案】 A【解析】克隆羊的产生属于无性生殖。 由于是雄羊供核， 故此克隆羊的性别为雄羊，所分泌的性激素是雄性激素。3. 【答案】 C【解析】单克隆抗体的制备过程中
19、，杂交瘤细胞不能培育成个体，未体现细胞的全能性， A 错误；培养基根据物理性质可分为固体培养基和液体培养基等，按用途分为选择培养基、鉴别培养基等，B 错误；融合后杂交瘤细胞染色体数是86，DNA数要考虑细胞质中的DNA，多于 86， D错误； C 项描述正确。4. 【答案】 (1) 活细胞(2) 动物细胞融合和动物细胞培养(3) B(或浆 )抗体抗原( 或狂犬病病毒)病毒 ( 或仙台病毒 )特异性强、灵敏度高，并可大量制备(4) 无菌、无毒、温度和pH、气体、营养物质(5) 作为诊断试剂、运载药物( 或“生物导弹” ) 等【解析】病毒是营寄生生活的，所以在体外只能用活细胞来培养；B 细胞受到抗
20、原刺激后可分化成浆细胞，产生相应的抗体。动物细胞培养的用途之一就是制备单克隆抗体，单克隆抗体的特点和应用要熟练、准确地掌握。实验探究【答案】(1) 吸收氧气和营养物质、 排出代谢废物(2) 维持培养液适宜的pH(3)种类和剂量(4) 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【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) 气室中充入5% CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。 (3) 同时也要注意选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长。 (4) 乙组或丁组没有处理，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，丙组没有添加出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物 X 具有解毒作用。9