高中生物第3章动物细胞工程第1课时动物细胞培养技术与单克隆抗体技术学案北师大版.docx

1、高中生物第3章动物细胞工程第1课时动物细胞培养技术与单克隆抗体技术学案北师大版第1课时动物细胞培养技术与单克隆抗体技术目标导读1.结合教材P5355图文，掌握哺乳动物细胞培养条件和流程。2.分析教材P55图314，理解动物细胞融合技术。3.单克隆抗体的制备过程。重难点击1.动物细胞培养条件和流程。2.单克隆抗体的制备过程。1970年，有两位科学家做了人鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜的流动性。思考该如何实现人鼠细胞的融合，动物细胞融合后还有什么用途呢？植物体细胞杂交可得到杂种植株，动物细胞融合后能像电影上一样形成杂种动物个体吗？一、哺乳动物细胞培养技术1.动物细胞培养条件(1)培养基状态和成分：

2、液体培养基，成分主要包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。特别提醒动物细胞进行培养时通常要添加动物血清的原因有两点：一是补充合成培养基中不足的营养物质；二是为动物细胞提供与内环境相似的生活环境。(2)气体环境：需要足够的氧气和一定的二氧化碳。二氧化碳具有调节培养液pH的作用。(3)温度和pH：培养温度要与动物体内温度保持一致；培养基的适宜pH为7.27.4。2.动物细胞培养流程(1)取材：取动物的胚胎或幼龄动物的组织或器官剪碎，加入适量胰蛋白酶或胶原纤维酶使细胞分散。(2)原代培养：经过滤、离心后将动物细胞接种到无菌的培养液中，在适宜的条件下进行静止或慢速转动培养，称为原代培养。贴壁

3、生长：悬液的细胞贴附在培养瓶的表面，开始有丝分裂，其数目以指数增长的方式增多。接触抑制：当细胞铺满培养瓶的整个表面后，就形成致密的单层细胞层，此时细胞分裂停止，不再继续生长。(3)传代培养：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，让细胞增殖，即为传代培养。细胞生长到10代左右时，出现生长停滞，大部分细胞衰老死亡。极少部分细胞可以传到4050代，遗传物质没有(填“有”或“没有”)发生改变。有些细胞(如肿瘤细胞)遗传物质发生了改变，可以无限制的传代下去。结合动物细胞培养的过程分析下列问题：1.为什么要取动物的胚胎或幼龄动物的组织或器官细胞进行细胞培养？答案这类细胞具有较强的分裂能

4、力，容易培养。2.培养过程中两次使用胰蛋白酶，目的有何不同？答案第一次是将组织分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。3.能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？答案胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。4.动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？答案离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。1.下列说法正确的是()A.动物细胞培养和动物组织培养无任何联系B.在细胞培养中，有原代培养和传代培养之分C.原代培养比传代培养进行得晚D.在对动物成纤维细胞培养时，需用纤维素

5、酶将细胞分散开答案B解析动物细胞培养和动物组织培养之间相互依存；原代培养和传代培养都属于细胞培养，且传代培养较晚；纤维素酶是分解纤维素的，而动物细胞之间的连接物质的成分主要为蛋白质，应用胰蛋白酶使细胞分散开。2.下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较中，叙述错误的是()A.所用的培养基的成分基本相同B.植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞培养的结果是培育成很多细胞C.植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无病毒的植株，动物细胞培养的目的是为了获得细胞产物或杂交细胞D.植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞的增殖答案A解析动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、促

6、生长因子、无机盐、微量元素等，另外还有动物血清等。植物组织培养所用的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、有机营养成分、植物激素，但没有动物血清。题后归纳动物细胞培养与植物组织培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养生物学原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体液体培养基成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、水、动物血清等培养条件无菌、适宜的温度和pH取材植物器官、组织或细胞动物胚胎、幼龄动物的组织或器官过程脱分化、再分化原代培养、传代培养培养结果植株或组织细胞或细胞产物二、动物细胞融合与单克隆抗体技术1.细胞融合(1)概念：

7、在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成为一个细胞的技术。(2)融合方法物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电流刺激等。生物方法：灭活的病毒。2.单克隆抗体(1)定义：由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子。(2)制备过程取小鼠体内的B淋巴细胞和营养缺陷型的骨髓瘤细胞。用聚乙二醇诱导两种细胞融合。利用选择性培养液筛选出杂交瘤细胞。在新的培养液中大量繁殖。注射到小鼠体内培养或者在培养液中悬浮培养获得单克隆抗体。(3)功能诊断试剂：快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。“生物导弹”：单克隆抗体携带抗癌药物，专一地杀死肿瘤细胞。完善单克隆抗体制备过程，思考下列问题

8、：1.为什么要对小鼠注射抗原？答案以获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(浆细胞)。2.制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？答案每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可大量快速增殖，却不能产生抗体。若将这两种细胞融合在一起，既能分泌大量特异性抗体又能快速增殖。3.B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经聚乙二醇处理后，培养液中存在哪几种细胞？答案未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、BB融合细胞、瘤瘤融合细胞、B瘤融合细胞。3.用动物细胞工程获得单克隆抗体，下列实验步骤错误的是()A.将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞B.用纤维素酶处理B

9、淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞C.用聚乙二醇作诱导剂，使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合D.筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体答案B解析单克隆抗体的制备过程是：将一种抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞，然后将B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞同时培养，在聚乙二醇的诱导下，促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。从中选出能产生抗体的细胞群，即可得到单克隆抗体。因为动物细胞无细胞壁，所以在细胞融合过程中不需要使用纤维素酶处理。4.下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是()A.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方

10、法也完全相同B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能C.利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为试管婴儿的诞生开辟了新途径D.目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现答案B解析动物细胞融合可用灭活的病毒诱导，而植物原生质体是不能的；杂交瘤技术是细胞工程技术，而试管婴儿则是胚胎工程内容；生物性状的体现是基因型与环境共同作用的结果，“超级植物”具有两个亲本的遗传物质，但性状不一定能全部表达。题后归纳动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细

11、胞的全能性细胞膜的流动性过程细胞A、B 去壁原生质体A、B 融合融合的原生质体杂种细胞 植物组织培养杂种植株细胞A、B 融合杂交细胞 有丝分裂多个相同杂交细胞相关酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原纤维酶融合方法物理法：离心、电流刺激、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结果杂种植株杂交细胞用途或意义克服了远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株培育杂交细胞或大量获得细胞产物1.进行动物细胞培养时，最好选用的培养材料是()A.衰老退化的动物组织细胞B.成熟动物个体的体细胞C.动物的卵细胞D.健康动物胚胎或幼龄动物个体的体细胞答案D解析在进行动物细胞培养时，用的是健康动

12、物的胚胎或幼龄动物的组织或器官，这类细胞有旺盛的分裂能力。2.下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是()A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的组织或器官B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成细胞悬液D.动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会全部衰老死亡答案D3.关于单克隆抗体的生产和应用，错误的是()A.对小动物注射特定抗原以获取所需的B淋巴细胞B.融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养发生遗传物质改变后才能进行传代培养C.特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否受某种抗原的感染D.治疗癌症的“生物导弹”原理之一

13、是利用单克隆抗体的特异性识别癌细胞答案B4.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B淋巴细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体C.将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞不一定为杂交瘤细胞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不能诊断出SARS病毒感染者答案C5.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

14、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)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。答案(1)相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶(或胶原纤维酶)(2)衰老甚至死亡不死性降低减少(3)低温酶新陈代谢基础过关1.20世纪30年代，科学家们发现肺结核、天花、水痘和麻疹等疾病患者的病理组织中存在多核细胞，这些多核

15、细胞最可能的来源是()A.细胞进行无丝分裂形成的B.细胞进行有丝分裂时，染色体复制后没有分开形成两个子细胞C.有丝分裂时，细胞核进行了分裂，而细胞质没有进行分裂D.细胞在体内病毒的作用下发生了融合答案D解析选项C、D都可形成多核细胞，但结合题干信息，此种现象与感染病毒有关，故选项D最有可能。2.在动物细胞培养过程中，属于原代培养的是()A.用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程B.从机体取得细胞后立即进行培养的过程C.出现接触抑制现象后取下的细胞的培养过程D.哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程答案B解析原代培养是指从动物机体组织取得细胞后的立即培养，直到细胞出现接触抑制为止。因为细胞的接触抑制

16、，细胞停止分裂增殖，并逐渐走向衰亡，所以要想继续细胞培养，必须将细胞取下分装后才能进行，分装后的细胞培养是传代培养。3.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件()无毒的环境无菌的环境合成培养基需加血清温度与动物的体温相近需要O2，也需要CO2 适宜的pHA. B.C. D.答案A解析动物细胞培养一般需要无菌、无毒的环境；一定的营养；一般与动物相近的体温和适宜的pH以及气体环境等。4.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体。与骨髓瘤细胞融合的是()A.经过免疫的B淋巴细胞B.不经过免疫的T淋巴细胞C.经过免疫的T淋巴细胞D.不经过免疫的B淋巴细胞答案

17、A解析单克隆抗体的产生是利用了细胞工程中的细胞融合技术。小鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，在体外培养的条件下无限繁殖，产生特异性的单一抗体。5.单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面与常规抗体相比，其特点是()A.单克隆抗体特异性强、纯度低、灵敏度高、产量高B.单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度低、产量高C.单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量低D.单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量高答案D解析单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强、灵敏度高、纯度高、产量高。6.用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此叙述不

18、正确的是()A.“瞄准装置”是识别肿瘤的单克隆抗体B.“弹头”具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能C.“弹头”由放射性同位素、化学药物等物质构成D.“生物导弹”的制备利用了细胞工程技术答案B解析“生物导弹”由单克隆抗体和杀伤肿瘤细胞的药物组成，所运用的原理就是单克隆抗体特异性地识别肿瘤细胞并与之结合，从而使其携带的药物直接杀伤肿瘤细胞，所以“瞄准装置”是单克隆抗体，“弹头”是单克隆抗体携带的药物，它不具有选择性。能力提升7.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。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息不能获得的结论是()A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同B

19、.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答案A8.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A.要进行药物测试的实验研究，最好选择传代培养的细胞B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C.二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养答案D解析原代培养的细胞最接近于体内组织或细胞的生长特性，很适合用于药物测试、基因表达等实验研究。培养过程中，仅有极少数细胞的基因型会发生改变。二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了。恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。9.将基因型

20、为Aa和基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的仙台病毒处理后，不可能获得下列哪种基因型的细胞()A.AAaa B.AaBb C.Aabb D.BBbb答案C解析基因型为Aa和基因型为Bb的动物体细胞融合，它们之间可以自由融合，即Aa和Aa、Aa和Bb、Bb和Bb，可产生AAaa、AaBb、BBbb三种基因型的细胞。10.下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是()从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞利用选择性培养液筛选出杂交瘤细胞

21、从小鼠腹水中提取抗体利用促细胞融合因子促使细胞融合A.实验顺序应该是B.过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆C.过程获得的细胞均可无限增殖D.利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选答案C解析在细胞融合过程中，如果只考虑两两细胞的融合，有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合、B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合，并不是所有融合细胞都能无限增殖。11.如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答下列问题：(1)容器A中放置的是动物器官或组织，它一般取自_。(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是_，然后用_酶处理，这是为了使细胞分散开，这样做的目的是_。(3)培

22、养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有_等。(4)为了把B瓶中的细胞分散到C瓶中，用_处理，然后配制成_，再分装。(5)在C瓶中正常培养一段时间后，发现细胞全部死亡。原因是_。答案(1)胚胎或幼龄动物(2)剪碎胰蛋白(或胶原纤维)使细胞与培养液充分接触(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐和动物血清(4)胰蛋白酶(或胶原纤维酶)细胞悬液(5)细胞一般可传到4050代，若没有发生遗传信息改变，继续培养将出现死亡危机12.如图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题：(1)据图可知，_技术是动物细胞工程技术的基础，而_技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。(2)图中过程常用的诱导因素是_，过

23、程常在_培养基中完成。(3)A细胞为_细胞，其特点是_。(4)合成的单克隆抗体最终可以从_和_中提取。答案(1)动物细胞培养细胞融合(2)灭活的病毒(或聚乙二醇)选择性(3)杂交瘤既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体(4)培养液小鼠腹水解析(1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养技术，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)过程中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要有生物法(如用灭活的病毒)、化学法(如用聚乙二醇)、物理法(如电激等)。过程是单克隆抗体技术的筛选过程，是在特定的选择性培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体

24、的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。13.如图为细胞融合过程示意图，请据图回答下列问题：(1)若A、B是植物细胞，将其融合形成的D细胞培养成植株，还要应用_技术。(2)若A、B是动物细胞，则一般取自_或幼龄动物的器官、组织，然后用胰蛋白酶使其分散开来。A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞工程的方法是用_诱导细胞融合。(3)从A、B到C的过程中，可形成_种类型的C细胞(仅考虑两个细胞间的融合)。若该过程用于制备单克隆抗体，应筛选出符合要求的D

25、细胞，方法是用特定的_培养液培养，筛选出的D细胞称为_。常用的培养方法有体外培养和体内培养两种，前者是在_培养基中培养，后者是在_内增殖。答案(1)植物组织培养(2)胚胎灭活的病毒(3)3选择性杂交瘤细胞液体动物的腹腔 真题体验14.(2014新课标，40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞

26、融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_。(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有_，体系中出现多种类型细胞的原因是_。(3)杂交瘤细胞中有_个细胞核，染色体数目最多是_条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_。答案(1)四YY小鼠的血清抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1200(4)B淋巴细胞高度分化，不能恶性增殖；不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次危机解析(1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓