选修三 第二讲 细胞工程(克隆技术) 二 动物细胞工程

技术内容项目植物组织培养动物细胞培养培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等)，属于固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体培养基取材较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织原理细胞的全能性细胞的增殖技术内容项目植物组织培养动物细胞培养培养过程培养结果可以获得植株，也以获得大量细胞只能获得大量细胞，不能得到生物个体技术内容项目植物组织培养动物细胞培养应用①植物快速繁殖与脱毒植物培养②生产细胞产品③制造人工种子④用于转基因植物的培育①生产蛋白质生物制品②培养皮肤移植的材料③检测有毒物质④用于生理、病理、药理学的研究相同点①都需人工条件下的无菌操作②都是合成培养基③都需适宜的温度、pH等条件①两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。②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。1．(2010·无锡模拟)在生物工程中一般都要用到酶，下列酶中属于动物细胞工程最常用的工具酶的是()A．限制酶B．DNA连接酶C．果胶酶D．胰蛋白酶解析：基因工程用到的是限制酶和DNA连接酶；植物体细胞杂交技术用到的是纤维素酶和果胶酶；动物细胞工程用到的是胰蛋白酶，它的作用是使动物组织中的细胞相互分散成为单个的细胞，便于在液体培养基中培养。答案：D2.动物细胞培养与植物细胞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。而植物细胞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所用培养基是不相同的。答案：A植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)理论基础(原理)细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应促融①物理法：离心、振动、电刺激等；②化学法：聚乙二醇(PEG)①物化法：与植物细胞融合相同；②生物法：灭活的病毒植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合(物、化法)动物细胞融合第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯植物体细胞杂交动物细胞融合(单克隆抗体制备)意义和用途①克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围；②突破有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传①制备单克隆抗体；②诊断、治疗和预防疾病，例如：a.肿瘤定位诊断，放射性抗体→肿瘤；b.生物导弹治疗，抗体－抗癌药物→肿瘤3．(200·海口质检)科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答：(1)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞，主要原因是__________________________________。(2)将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得淋巴细胞，其中至少1个淋巴细胞能产生抗该抗原的抗体。(3)在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有____________________、____________________的特性。(4)单克隆抗体制备过程运用了________和________的动物细胞工程技术手段。(5)动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基有所不同的是，还含有________。(6)在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞分离散开，以利于细胞融合，可用________处理离体组织细胞使之分散开。(7)鼠源杂交瘤抗体与普通血清抗体相比较，具有__________________________的特点。(8)改造鼠源杂交瘤技术，生产鼠—人嵌合抗体，属于____________(生物工程)的范畴。图示过程是根据预期的____________________，设计__________________，最终必须对________进行操作。(9)经过改造的鼠－人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是________________________________。解析：(1)由于浆细胞没有无限增殖的能力，因此不能通过培养浆细胞生产单克隆抗体。(2)(3)单克隆抗体制备时，需要先把抗原注入小鼠的体内，刺激其产生浆细胞，然后从小鼠的脾脏中把浆细胞分离出来，与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞；杂交瘤细胞具有无限增殖的特性，也具有合成抗体的能力。(4)单克隆抗体制备过程中使用了细胞融合、细胞培养等技术。(5)动物细胞培养液中，必须有动物血清。(6)用胰蛋白酶可以把动物组织分散成单个细胞。(7)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特性。(8)从图中看可以认为改造了鼠源杂交瘤抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于蛋白质工程的范畴。(9)鼠—人嵌合抗体的优点是副作用小。答案：(1)浆细胞不能无限增殖(2)抗原(3)在体外大量繁殖产生特异性抗体(4)动物细胞融合动物细胞培养(5)动物血清(6)胰蛋白酶(7)特异性强、灵敏度高(8)蛋白质嵌合抗体功能嵌合抗体的结构基因(9)对人体的不良反应(或过敏反应等副作用)减少用动、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CO2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[解析]植物组织培养用固体培养基不需用CO2培养箱，植物组织培养可得到完整的植物个体，体现了细胞的全能性，动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，未体现细胞的全能性；植物组织培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。[答案]C人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：请回答：(1)过程①代表的是__________。(2)过程②构建A基因表达载体时，必须使用________和________两种工具酶。(3)过程③采用的实验技术是__________，获得的X是____________。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的_________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行_______比较；或用图中的__________进行特异性结合检测。[解析]由RNA得到DNA的过程为逆转录；基因工程中常用的是限制酶和DNA连接酶；通过细胞融合得到杂交瘤细胞，才能具备两个细胞的特点。[答案](1)逆(反)转录(2)限制性核酸内切酶(限制酶)DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒)(3)细胞融合杂交瘤细胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体(1)动物细胞融合和植物体细胞杂交，均需对杂种细胞进行筛选，但筛选的方法不同，前者可用免疫法，后者可用机械方法、生理学或遗传学方法。(2)各项技术在使用中一般要借助于其他某种技术的协助，如动物细胞融合、单克隆抗体的制备、胚胎移植、核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程技术的基础。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：①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。②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_______________________________________________________________________。③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。④一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](1)肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞通过滤纸从培养液中吸收营养物质，同时有利于与外界进行气体交换和自身的代谢废物的排出。(2)组织培养时5%CO2有维持培养液pH的功能。(3)抗生素的种类和剂量对使用的效果很重要。(4)②由题可知甲组为该组实验的实验组，丙为无肝脏的对照组，那么乙或丁应为无有机物X的对照组。④显微镜下可观察到染色体的形态和数目。如果淋巴细胞出现异常，说明用来培养淋巴细胞的培养液中存在有机物X。丙组未加肝脏，而甲组加了肝脏，若甲组细胞正常，丙组细胞出现异常，则可说明肝脏对有机物X有解毒功能。[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[随堂高考]1．(2008·上海高考)制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括()①细胞培养②细胞融合③胚胎移植④细胞核移植A．①②B．①③C．②③D．③④解析：制备单克隆抗体时，首先采用细胞融合技术得到杂交瘤细胞，再采用动物细胞培养技术获得能产生所需抗体的细胞群。答案：A2.(2007·天津高考)利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是()A.用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体B.体外培养单个效应B(浆)细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体C.将等量效应B(浆)细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞D.利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者解析：经过特定抗原刺激后产生的效应B(浆)细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合后，产生杂交瘤细胞，杂交瘤细胞所产生的特异性抗体叫做单克隆抗体。在细胞融合过程中，可产生三种类型的杂交细胞，要进行筛选；利用抗原—抗体反应可用来诊断出病毒感染者，是一种常用的诊断方法。答案：D3．(2007·江苏高考)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。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息可以获得的正确结论有(多选)()A．正常细胞与癌细胞的增殖速率相同B．有无血清对正常细胞培养的影响不同C．培养基中补充血清有助于正常细胞的培养D．培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大解析：从图中可以看出，随着培养时间的延长，癌细胞的数量比正常细胞显著增多，因此正常细胞与癌细胞的增殖速率不相