学年高中生物 第二章 克隆技术 第三节 动物.docx

1、学年高中生物 第二章 克隆技术 第三节 动物第三节动物的克隆1简述动物细胞、组织培养。(重点)2.描述细胞系及细胞株的含义。3简述动物的克隆培养法。4.掌握动物细胞核移植的概念和核移植的程序。(难点)一、动物细胞的培养和克隆形成1动物细胞培养(1)将动物体内的一部分组织取出，经过机械消化或胰酶消化，使其分散成单个的细胞，然后，在人工控制的培养条件下，使这些细胞得以生存并保持生长、分裂乃至接触抑制和有规律的衰老、死亡等生命活动现象。(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)剪碎用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入特殊培养液中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰

2、蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。2动物组织培养动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。由于细胞的运动、变化和培养物的组织成分发生变化，长期的培养结果最终成了简单的细胞培养。综合细胞培养和组织培养的含义和规律，两者在一定程度上可以看作是同义语，因此可将它们统称为组织培养(组培)。3细胞系与细胞株细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。1动物细胞培养中，出现遗传物质改变的细胞被称为什么？提示：细胞系。4克隆培养法(1)概念：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。(2)细胞克隆的最基本要求：必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。(3)提高

3、细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、添加血清、以滋养细胞支持生长、激素刺激、使用CO2培养箱、调节pH等。二、细胞的融合技术及其应用1细胞融合与细胞杂交(1)细胞融合概念：是指将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的现象。原理：细胞膜的流动性。诱导融合的方法a物理方法和化学方法：电激法、聚乙二醇等。b生物方法：灭活的病毒(如仙台病毒)。(2)细胞杂交概念：基因型不同的细胞间的融合就是细胞杂交。过程应用：由于细胞杂交中染色体容易丢失，利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系可以进行基因定位。2单克隆抗体的制备(1)过程(如图)多种杂种细胞能产生专一抗体的且可无限增殖的

4、细胞群。(2)(3)应用在疾病诊断、治疗与预防方面与常规抗体相比具有特异性强、灵敏度高的特点。单抗可作为特异探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能。三、动物的克隆繁殖1动物细胞全能性的表现程度(1)受精卵及其第一次卵裂所得的2个子细胞，都可发育成完整个体。(2)有的细胞只具有分化出多种组织细胞的潜能，这样的细胞叫做多能细胞。例如多能造血干细胞，可分化为红细胞、白细胞和血小板等。(3)有的只能分化为一种细胞，如单能造血干细胞。(4)有的已经分化，不再分化为其他细胞，甚至终生不再分裂，如高度分化的神经细胞。(5)低等动物细胞的全能性一般比较容易体现。2动物难以克隆的根本原因动物细胞的细胞

5、分化使得细胞发生了基因的差异表达，有的开放，有的关闭，细胞中合成了专一的蛋白质。基因组中基因的活动很不完全，不能像受精卵那样发挥细胞的全能性。3动物细胞核移植的概念和程序(1)概念：所谓核移植，就是利用一个细胞的细胞核(供体核)来取代另一细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”。(2)程序(以克隆羊多莉为例)首先，将未受精卵细胞的细胞核吸出。然后，将供体细胞细胞核取出与去核的卵细胞融合，形成重组细胞，促使其发育为早期胚胎，到一定程度时，植入母体子宫中，发育成个体。2克隆出来的动物个体和亲本完全一样吗？提示：不完全一样。要受核基因、质基因和外界环境的影响。动物细胞的培养1动物细胞培养过程中的几个重

6、要概念(1)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。当细胞癌变后，就失去接触抑制的特点，而无限增殖。(2)原代培养：原代培养有两种表述：细胞悬浮液第一次在瓶中培养，没有分瓶之前的细胞培养；第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。(3)传代培养：传代培养同样有两种表述：细胞悬浮液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。(4)细胞系：原代培养物经首次传代成功即称为细胞系，因此细胞系可泛指一般可

7、传代的细胞。其中能够连续传代的细胞叫做连续细胞系，不能连续培养的称为有限细胞系。(5)细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株。细胞株一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。细胞株是具有特殊性质的细胞系，可以连续多代传代的细胞株称为连续细胞株，可传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。2动物细胞培养过程图解动物细胞培养的几个注意点(1)动物细胞培养的原理是细胞的增殖，其目的是获得细胞株或细胞系，其他动物细胞工程技术均建立在此基础之上。(2)原代培养的材料一般取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，因为这些器官或组织上的细

8、胞生命力旺盛，分裂能力强。(3)原代培养中用胰酶分散细胞是因为细胞之间有很多胶原纤维，但由于细胞膜的主要成分之一也是蛋白质，因此处理时间不可太长。把组织细胞分散开制成悬浮液，有利于营养物质的吸收和代谢废物的排出。如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。下列判断错误的是()AB点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养B接触抑制现象主要发生在AB段和DE段C分瓶后的每个培养瓶中的细胞群称为一个克隆DE点后的细胞大多数具有异倍体核型，可连续传代解析人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养，B点之后细胞继续生长，

9、可见B点之后进行了传代培养，A正确；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，即会发生接触抑制现象，在AB段和DE段细胞几乎生长停滞，可能发生了接触抑制，B正确；细胞克隆的最基本要求是必须保证分离出来的是一个细胞而不是多个细胞，C错误；已获无限繁殖能力能持续生存的细胞系，称连续细胞系或无限细胞系，无限细胞系大多已发生异倍化，具异倍体核型，D正确。答案C思维升华(1)把动物组织块分散成单个细胞所用的胰蛋白酶能否换成胃蛋白酶？提示：不能。因为胃蛋白酶的最适pH呈酸性，环境不适合。(2)为什么细胞系或细胞株中有些细胞可无限传代？这些细胞为癌细胞吗？提示：这些细胞往往具有异倍体核型，使

10、其能够无限传代。能够无限传代的细胞有的仍保留接触抑制现象，一般不是癌细胞。植物组织培养和动物细胞培养的比较项目原理培养基结果培养目的植物组织培养细胞的全能性固体；营养物质，激素培育成植株快速繁殖动物细胞培养细胞的增殖液体；营养物质，动物血清等培育成细胞系或细胞株获得细胞的产物或细胞下列关于动物细胞和组织培养的叙述，错误的是()A动物细胞和组织培养是动物克隆技术的基础B用于培养的细胞最好取自健康动物体内的组织细胞C动物组织经过机械消化也能分散成单个细胞D动物细胞、组织通过培养最终在体外能发育成一个新个体解析：选D。动物细胞的全能性随分化程度的提高而受到限制，分化潜能变弱。动物细胞和组织在体外不能

11、发育为成熟的动物个体。动物细胞融合和单克隆抗体1动物细胞融合(1)动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的现象。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，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合等。(3)动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，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单克隆抗体及其制备过程与原理(1)单克隆抗体的概念由单个杂交瘤细胞进行无性繁殖，形成细胞群(称为克隆)，由这样的细胞群产生的化学性质单一、特异

12、性强的抗体称为单克隆抗体。(2)制备单克隆抗体的基本方法(3)制备过程中要经过两次筛选第一次筛选：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，两两融合有三种情况，B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞。第二次筛选：在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。(4)单克隆抗体的应用单抗作为探针，研究相应抗原蛋白的结构，细胞学分布及其功能等。关于应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤如下，其中对单克隆抗体制备的相关叙述不正确的是()将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞从患骨髓

13、瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔中培养筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞从腹水中提取抗体A实验顺序应当是B过程中产生多个杂交瘤细胞的过程也属于克隆C过程中获得的细胞均可无限增殖D到过程中通常要经过两次筛选解析诱导动物细胞融合后，B淋巴细胞自身融合的细胞不能无限增殖。答案C思维升华(1)融合后的细胞，在培养时通过什么方式进行繁殖？细胞中染色体数目与淋巴细胞相比有何不同？提示：有丝分裂。融合后细胞内染色体数目加倍。(2)筛选过程中对细胞克隆培养时，在特定培养基上使每个孔一个细胞的目的是什么？提示：使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的(或

14、单一细胞培养以保证抗体的纯度)。浆细胞、骨髓瘤细胞和杂交瘤细胞的比较细胞类型来源特点浆细胞由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来能产生单一抗体，但不能无限增殖骨髓瘤细胞从骨髓肿瘤中提取能无限增殖，但不能产生抗体杂交瘤细胞浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成既能产生抗体，又能无限增殖将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同B经形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体C过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞D抗体的靶向作用使过程具有高度特异性答案：B动物体细胞核移植技术和克隆动物1概念：动物核移

15、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细胞中，使其重组并发育成新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。2种类 由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。3动物克隆的一般过程下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传

16、代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。(4)与克隆羊“多莉”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。解析(1)核移植过程中，供体的体细胞中性染色体组成可为XX或XY；去核时常采用显微操作的方法；图示过程表示胚胎移植。(2)细胞培养过程中，经过多次传代培养，细胞中遗传物质的稳定性会降低。(3)由于卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，所以克隆动物与供体性状不完全相同。(4)克隆动物的成功获得证明了已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。答案(1)XX或XY显微操作胚胎

17、移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性 (1)在核移植时，一般不选择生殖细胞作为供核细胞，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质减半。(2)克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，而不是完全相同，因为：克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵细胞。生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。 右图为哺乳动物(羊)的生殖过程，下列叙述不正确的是()A个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞B个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同C产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的De细胞为完成减数分裂的卵细胞解析：选D。在

18、核移植过程中，去核受体细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，而不是完成减数分裂的卵细胞。随堂检测1下列关于动物细胞培养的说法，正确的是()A连续细胞系不具有异倍体核型B动物组织细胞间的胶原纤维可用纤维素酶水解C原代培养细胞、有限细胞系比无限细胞系、肿瘤细胞更容易克隆D提高动物细胞克隆形成率需要以滋养细胞支持生长及激素刺激等条件解析：选D。连续细胞系大多数具有异倍体核型；动物组织细胞间的胶原纤维的主要成分是胶原蛋白，可以用胰蛋白酶水解，不能用纤维素酶水解；在进行细胞克隆时，原代细胞、有限细胞系通常不如无限细胞系、肿瘤细胞容易克隆。2某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种

19、动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法不正确的是 ()A在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理B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抗生素C细胞培养应在含一定CO2浓度的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pHD将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同适宜条件下培养，一段时间后，会观察到甲细胞数量比乙细胞数量多 解析：选A。胃蛋白酶适宜的pH环境为强酸性；抗生素可以杀菌，在培养液中加入适量的抗生素可以防止细菌污染；肿瘤细胞具有无限增殖能力，且其分裂速度也快于正常细胞。3实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙

20、述错误的是 ()A甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 C丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 D丁过程得到的细胞具有异质性 解析：选C。分析图示技术流程，结合动物细胞培养的基础知识作答。甲过程表示从实验小鼠身上取皮肤组织小块，该过程需要对小鼠进行消毒，故A项正确。乙过程表示将皮肤组织分散为单个细胞，可用胰蛋白酶进行酶解消化，故B项正确。丙过程表示由组织细胞培养到细胞系的过程，小鼠细胞是二倍体细胞，其细胞系大多数为有限细胞系，能继续培养下去具有异倍体核型的连续细胞系很少，故C项错误。丁过程表示通过选择或纯化从细胞系中获得具有特殊性质的细胞株的过程，细胞株具有异质性，故

21、D项正确。4下列对动物核移植技术的描述，不正确的是()A动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞的B体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核C细胞核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞D通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供体100%的复制解析：选D。早期胚胎细胞作细胞核的供体细胞时妊娠成功率最高，体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的；在核移植前一般要先用显微操作法去除卵母细胞的细胞核，获得卵母细胞的细胞质；核移植时作供核一方的一般是传代10代以内的细胞，原因是此种细胞能保持正常的二倍体核型，遗传物质不发生改变；通过细胞核移植方法获得的重组细胞，细胞核遗传物质来自供体

22、核，细胞质遗传物质来自受体的细胞质，所以用核移植的方法得到的动物不是对供体动物100%的复制。5如图表示抗人体胃癌细胞的单克隆抗体的制备过程，下列有关叙述错误的是()A图中甲可能是人体胃癌细胞的特异性抗原B可利用PEG、活的病毒或电激等方法诱导细胞融合C丙、丁分别表示杂交瘤细胞和能分泌抗胃癌抗体的杂交瘤细胞D丁的大规模培养可以在培养基中进行，也可以在小鼠腹腔内进行解析：选B。甲注射小鼠，产生能分泌特异性抗体的B淋巴细胞，则甲属于抗原，A正确；可利用PEG、灭活的病毒或电激等方法诱导细胞融合，B错误；丙、丁分别表示杂交瘤细胞和能分泌抗胃癌抗体的杂交瘤细胞，C正确；丁的大规模培养可以在培养基中进行

23、，也可以在小鼠腹腔内进行，D正确。6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，而活细胞不被染色，原因是_。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最

24、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：(1)动物细胞培养过程中具有贴壁生长和接触抑制的特点，若要传代培养应先用胰蛋白酶处理，使其从瓶壁上分离下来。(2)在传代培养过程中，随着传代次数的增多，绝大多数细胞停止分裂，进而出现衰老甚至死亡，极少数细胞遗传物质发生改变，克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这种细胞黏着性降低，细胞膜表面的糖蛋白减少。(3)活细胞的细胞膜具有选择透性，而死

25、细胞的细胞膜则没有这种特性，所以大分子染料可以对死细胞染色而不能对活细胞染色。(4)若要观察染色体的数目，最好选择细胞分裂中期的细胞。因为分裂中期染色体螺旋程度最高，形态固定，数目清晰。(5)低温可以抑制酶的活性，从而降低细胞的新陈代谢速率。(6)皮肤移植后发生排斥反应，是因为机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击。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(3)活细胞的膜具有选择透性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或死细胞的膜丧失了选择透性，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)抗原课时作业

26、一、选择题1动物细胞培养过程的顺序是()原代培养传代培养胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液A BC D解析：选D。动物细胞培养是通过胰蛋白酶处理动物的组织制成细胞悬浮液，再通过原代培养和传代培养得到细胞系或细胞株。2在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是()A使动物组织分散成为单个细胞进行培养B去掉细胞壁成为原生质体C去掉细胞膜暴露出原生质体便于细胞融合D促进蛋白质水解为多肽解析：选A。在动物细胞培养前，先用胰蛋白酶使细胞相互分散开，以增加与培养液的接触面积，便于培养。3将源自同品系小鼠的癌细胞和正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留成纤维细胞的某些染色体就可表现为正常表型，但若这

27、些染色体丢失则会重新恶变为癌细胞。下列叙述不正确的是()A杂种细胞的后代保留的成纤维细胞的某些染色体上有抑制细胞恶性增殖的基因B利用灭活病毒可以诱导动物细胞融合C杂种细胞重新恶变后将失去接触抑制现象D染色体数目的变异会抑制细胞的癌变答案：D4如图是单克隆抗体制备过程示意图，其中过程注射的物质和A细胞的名称分别是()A抗体、T淋巴细胞 B抗原、T淋巴细胞C抗体、B淋巴细胞 D抗原、B淋巴细胞答案：D5关于下面制备单克隆抗体过程示意图的叙述，不正确的是()A表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的B中的筛选是通过抗原抗体反应进行的C促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导D是可以无限增殖

28、的杂交瘤细胞产生的细胞解析：选A。单克隆抗体是B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞产生的，B淋巴细胞也可以从血浆中提取。细胞融合时，使用的化学方法是用聚乙二醇诱导；中的筛选是通过抗原抗体反应进行的，如果有反应说明表达了抗体；融合细胞具有双亲的特点，既能无限增殖又能产生单一抗体。6下列与动物细胞培养有关的表述中，不正确的是()A动物细胞培养用到的酶是胰蛋白酶B将细胞从一个培养瓶转移到另一个培养瓶称为传代培养C细胞克隆的最基本要求是必须保证分离出来的细胞是一个D放入CO2培养箱中培养动物细胞主要目的是为了满足细胞对CO2的需求解析：选D。二氧化碳培养箱是通过在培养箱内模拟形成一个类似细胞或组织在生物体内的生长环境，如稳定的温度(37 )、稳定的CO2水平(5%)、恒定的酸碱度(pH：7.27.4)等，来对细胞或组织进行体外培养的一种装置，其中的CO2起到维持pH在适宜的范围内的作用。7下列有关克隆技术的叙述，错误的是()A在培养液中加入NaCl，不能筛选出耐盐突变体B长期植物组织培养过程中，培养物全能性下降的可能原