2012高三生物总复习教案--第49讲-动物细胞工程

2012高三生物总复习教案第49讲动物细胞工程教学案【考纲要求】细胞工程考纲要求具体内容(4)动物细胞培养(5)动物体细胞核移植技术和克隆动物(6)动物细胞融合(7)单克隆抗体ⅡIⅡⅡ实验内容(2)动物细胞培养技术(3)单克隆抗体的制备过程实验与探究能力【考点分析】知识点试卷类型题型动物细胞工程2007·天津·理综非选择题2007·宁夏·理综非选择题2007·天津·理综选择题2008·宁夏·理综非选择题2008·上海·生物选择题2009·浙江·生物选择题2009·山东·理综非选择题2009·四川·生物非选择题2009·江苏·生物非选择题【考点预测】从近几年高考试题看，植物细胞工程主要围绕植物细胞的全能性、植物体细胞杂交及植物组织培养的流程、条件进行考查；动物细胞工程主要集中在动物细胞培养、单克隆抗体技术、细胞核移植在克隆动物、治疗性克隆方面的应用。今年高考命题中，动物克隆、单克隆抗体的制备、植物体细胞杂交将是高考的热点，在复习中应重点掌握。本专题内容侧重考查克隆技术方面的应用。从近几年新课标改革地区生物试题看注重考查植物细胞的全能性、植物组织培养、动物细胞培养、单克隆抗体等知识点。考查知识点分布主要集中在植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞培养、动物细胞融合、细胞核移植、单克隆抗体制备等，以非选择题为主。总体上来说本单元的考查难度较高，且作为选做题出现。在复习的过程中，要多加强理解和与现代科技的应用等。【知识梳理】1.动物细胞培养2.动物体细胞核移植技术3.克隆技术4.动物细胞融合5.单克隆抗体的制备【重点解析】考点一动物细胞培养1．动物细胞培养液的成分与体内培养的营养物质基本一样，有氨基酸、糖、促生长因子、无机盐、微量元素等。2．动物细胞培养的条件(1)无菌、无毒的环境对培养液和所有培养用具进行无菌处理；在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防止培养过程中的污染；定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害。(2)营养物质液体、合成培养基，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。(3)温度和pH。(4)气体环境主要有0。和CO：。CO。的主要作用是维持培养液的pH。3．动物细胞培养的过程(2)细胞贴壁和接触抑制将细胞悬浮液置于适宜环境条件的培养瓶中培养，悬浮中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。(3)原代培养和传代培养通常将动物组织被胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理以后的细胞的初次培养，称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这种培养即为传代培养。(4)目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。5．动物细胞培养技术的应用可用于生产蛋白质生物制品，检测有毒物质，为烧伤病人植皮，用于科学研究等。考点二动物体细胞核移植和动物克隆1．动物核移植的概念动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎。这个新的胚胎最终发育为动物个体。核移植移形成的动物称克隆动物。2．特点主要是指不同种的细胞的拆合，新个体具备双亲的遗传特性。、4．克隆主要指同种细胞的拆合过程。5．动物体细胞核移植技术的应用在畜牧生产方面培育良种动物，保护濒危特种，生产医用蛋白、器官和器官移植等。考点三动物细胞融合和单克隆抗体1．动物细胞融合(1)概念和原理：又称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞过程，其原理是细胞膜的流动性。(2)动物细胞融合的诱导方法诱导方法和诱导原生质体融合的方法基本相同，如物理法、化学法；但还有一特殊方法是灭活的病毒。(3)优点：动物细胞融合技术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(1)概念：由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。(2)单克隆抗体的优点(特点)：化学性质单一，特异性强，灵敏度高。3、单克隆抗体的制备过程：C．提取单克隆抗体：从培养液或小鼠腹水中提取(4)几个相关问题分析①对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的效应B细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是效应B淋巴细胞。②对杂瘤细胞的选择：经过免疫的效应B细胞和骨髓瘤细胞杂交获得三种细胞：BB细胞、B瘤细胞、瘤瘤细胞，然后用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞，杂交瘤细胞发挥其繁殖快，产生特异性抗体的优点。③杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有B淋巴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。从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，能大量产生单克隆抗体。④杂交瘤细胞的抗体检测及克隆化培养(5)单克隆抗体的应用①诊断疾病：诊断病毒引起的疾病和用癌细胞抗原制备的单克隆抗体定位诊断；②药物导向治疗：运用药物与单克隆抗体连接在一起制成“生物导弹”；③分离和纯化抗原分子。注意：应抓住三个一，即一种诱导细胞融合的新方法——灭活的病毒；一种新细胞——杂交瘤细胞；一种优势——单克隆抗体的特异性强、灵敏度高的抗体。某研究小组进行药物例1试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是。细胞培养应在含5％C02的恒温培养箱中进行，5％C02的作用是(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用消化处理。(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的。(5)已知癌基因x过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测x基因在A、B两组细胞中的或合成水平的差异，确定Y的药效。解析：主要考查了动物细胞培养及其应用等知识点。(1)甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞，细胞周期短。在相同条件下，培养相同的时间，甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中必须加入动物血清，血清中含有生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等这些合成培养基中缺乏的物质。大多数细胞培养液所需pH在7．2～7．4，而多数培养液靠NaHC03与C02体系进行缓冲．所以CO：的作用是调节pH。(3)甲为肿瘤细胞能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞(正常肝细胞)在培养瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。为得到更多的肝细胞，需要定期用胰蚕白酶使细胞脱离瓶壁，进行传代培养。答案：(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液pH(3)停止多胰蛋白酶(4)抗生素(5)YmRNA蛋白质例2．通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势，培育高产、耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：(1)A是酶，B是，C是具有性状的幼芽。(2)若目的植株丢失1条染色体，不能产生正常配子而高度不育，则可用(试剂)处理幼芽，以获得可育的植株。Ⅱ．植物甲、乙是两种濒危药用植物(二倍体)。请按要求回答问题：(1)以植物甲、乙的茎尖和叶片为材料，通过组织培养获得了再生植株，解决了自然繁殖率低的问题。这表明植物细胞具有。由叶片等材料形成的愈伤组织的形态结构特点是。(2)图①和图②分别是植物甲、乙的萌发花粉粒和未受精胚珠的示意图。在分离珠被细胞的原生质体时，通常使用纤维素酶和果胶酶破除细胞壁，其原理是利用了酶的。如果将图①中的1个精子与图②中的l个细胞或2个融合，可培育出三倍体植株。用适当浓度的秋水仙素处理该三倍体植株的幼苗，可能获得药用成分较高的六倍体植株。秋水仙素的作用机理是。解析：I．植物体细胞杂交的第一个步骤就是用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞去除细胞壁，得到原生质体，然后再诱导原生质体融合，诱导再生细胞壁，得到杂种细胞，然后进行植物组织培养，经过脱分化得到愈伤组织，再经过再分化得到幼苗，最后发育成杂种植株。若植株丢失一条染色体，则减数分裂时联会紊乱无法形成正常的生殖细胞，即表现为不育，若用秋水仙素处理幼苗可以得到染色体加倍的植株，使其可育。Ⅱ．植物组织培养所依据的原理为植物细胞的全能性。愈伤组织的形态结构特点是：排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞。原生质体是植物细胞去除细胞壁以后的有活性的部分，所以获得原生质体的过程利用了酶的专一性，纤维索酶和果胶酶只会破坏植物细胞壁，对内部结构不会有破坏作用。二倍体植物的精子、卵细胞和极核中只有一个染色体组，珠被为体细胞，含有两个染色体组。秋水仙素的作用机理是抑制细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成。答案：I．(1)纤维素酶和果胶融合的原生质体耐盐(2)秋水仙素Ⅱ．(1)全能性排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞(2)专一性珠被极核抑制细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成例3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，进而出现的现象；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，细胞膜表面蛋白质(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，而活细胞不染色，原因是(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到期的细胞用显微镜进行观察。(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：在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶可以使贴壁细胞从瓶壁上分离下来。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，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞。活细胞的膜具选择透过性，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着色。由于中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细胞分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。由于在冷冻超低温液氮下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，故通常在此条件下保存细胞。机体把移植的皮肤组织当作抗原攻击，就会发生排斥现象。答案：(1)相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡不死性降低减少提取①②③病毒RNADNAA基因A基因表达载体受体细胞A蛋白小鼠皮下小鼠骨髓瘤细胞效应B淋巴细胞X抗A蛋白的单克隆抗体(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶新陈代谢(6)抗原【实战训练】（09浙江卷）1．用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是A．都需用2CO培养箱B．都须用液体培养基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性答案：C解析：动、植物成体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行，动物成体的体细胞离体培养用液体培养基，不能体现细胞的全能性，植物成体的体细胞离体培养不一定用液体培养基，能体现细胞的全能性。故C正确。（09山东卷）2.（8分）（生物一现代生物科技专题）人类在预防与诊疗传染性疾病过程中