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高二生物选修3 专题2细胞工程动物细胞工程一、知识与技能目标1、掌握动物细胞培养的过程和条件、动物体细胞核移植的过程，并了解它们的前景及存在的问题。
2、知道动物细胞融合的概念、方法及单克隆抗体的制备与应用，并正确理解动物细胞融合的原理。
二、过程与方法目标1、运用细胞的基础知识，深刻理解这两项技术的原理，并理解这些技术的新进展。
2、结合免疫原理、融合原理以及动物细胞培养，全面理解单克隆抗体的制备过程，利用动物细胞培养技术对杂交瘤细胞进行体外培养和体内培养可生产出专一性强，灵敏性高的抗体。
三、情感与价值观目标1、收集相关报道，在同学中开展应用前景及存在问题的讨论，来加强对科技的认识，形成正确的价值观念。
2、通过对动物细胞培养技术发展史及单克隆抗体具体应用的学习，体验现代生物科技日新月异的发展及与现代医学的联系，坚定自己投入到自然科学发展中的信心。
四、教学过程1、动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的，将它分散成,然后放在中，让这些细胞。
2、动物细胞培养的过程可表示为_____ _________________________________________________ __ ___________________________ 。
其中原代培养是指，传代培养是指。
3、动物细胞培养所需的条件有。
4、动物核移植是将动物的一个细胞的移入一个卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的。
这个新的最终发育为动物个体。
核移植移到的动物称。
5、核移植动物的应用前景有。
五、例题分析：例1、动物细胞工程技术的基础是（）A、动物细胞融合B、胚胎移植C、动物细胞培养D、核移植例2、下列有关动物细胞培养的叙述中正确的是（）A、动物细胞培育的目的是获得大量的细胞分泌蛋白B、动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散C、细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中D、培养至50代后的传代细胞称为细胞株例3、表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，产生这一结果最可能的原因是（）A、试管动物培养B、胚胎移植子C、胚胎分割移植D、受精卵移植例4、世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如图所示，请据图回答：（1）写出图中a、b所指的细胞工程名称：a ；b（2）实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵母细胞的原因是（3）“多利”面部的毛色是。
专题二细胞工程（一）植物细胞工程概念：在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
1.理论基础（原理）：细胞全能性全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞2.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞的全能性，即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能。
（2）过程：（3）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
（4）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术（1）概念：将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，培育成新的植物体的技术。
细胞融合的生物学原理：细胞膜的流动性。
（2）过程：（3）诱导融合的方法：①物理法：离心、振动、电刺激等。
②化学法：一般用乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体融合。
③融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。
（4）植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。
杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征。
原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
（5）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4.植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径：微型繁殖(快速繁殖)、作物脱毒、人工种子(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用、细胞产物的工厂化生产。
（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：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。
选修三第二讲细胞工程（克隆技术）二动物细胞工程[课时作业]一、选择题1．(2010·苏州模拟)下列关于细胞工程的叙述，不．正确的是() A．电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B．去除植物细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C．小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D．动植物细胞培养都需要经过脱分化处理解析：植物细胞培养需要经过脱分化处理，而动物细胞培养不需要，电刺激可诱导植物原生质体或动物细胞融合。
用纤维素酶、果胶酶可去除植物细胞壁，用胰蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。
小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体。
答案：D2．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．细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞的呼吸C．甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象D．仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒解析：胃蛋白酶最适pH值接近于2，呈酸性，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。
CO2的作用是调节细胞培养液的pH值。
由于存在细胞接触抑制现象，在原代培养过程中，会出现停止增殖的现象，需要传代培养获得细胞株和细胞系；病毒在活细胞内才能增殖，不能用培养细胞的培养液进行培养。
答案：C3．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是() A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体B．培养中的人B细胞能够无限地增殖C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞解析：能产生抗体细胞应为浆细胞而不是效应T细胞，瘤细胞才具有无限增殖的特点；人成熟的红细胞，因无细胞核所以进行细胞培养不能形成细胞株。
答案：D4．单克隆抗体(单抗)实质上是单个效应B细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。
教学准备1. 教学目标1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用;2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景;3.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用2. 教学重点/难点1.动物细胞培养的过程和条件2.动物体细胞核移植技术克隆动物的过程3.单克隆抗体制备的过程3. 教学用具4. 标签教学过程【导入】动物细胞培养的定义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,让这些细胞生长和增殖。
【导入】动物细胞培养的过程剪碎酶处理原代培养传代培养【导入】动物细胞培养的条件无菌、无毒的环境营养温度和PH气体环境【导入】动物细胞培养的应用生产生物制品应用于基因工程用于检测有毒物质培养正常或病变的细胞,用于生理、病理和药理等方面的研究【导入】核移植定义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(减数第二次分裂的中期)中,成为一个重组细胞并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育成动物【导入】核移植举例克隆羊多利的培育过程【导入】核移植的原理动物细胞核的全能性【导入】核移植的应用1、促进优良畜群繁育,加速家畜遗传改良进程2、保护濒危物种3、转基因克隆动物可作为生物反应器,生产医用蛋白转基因克隆动物细胞、组织、器官可作为异种生物移植的供体4、人的核移植胚胎干细胞经诱导分化可用于自身的器官移植5、了解胚胎发育及衰老过程、做疾病模型等【导入】动物细胞融合定义动物细胞融合(技术):是指(在一定的条件下)两个或多个细胞融合形成一个单核细胞的过程。
【导入】动物细胞融合的方法物理法化学法生物法【导入】动物细胞融合的原理细胞膜的流动性【导入】单克隆抗体的概念单个细胞克隆产生的化学性质单一、特异性强的抗体【导入】相关常识效应)B细胞:每个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,但不能增殖骨髓瘤细胞:能无限增殖,但不能产生抗体【导入】单克隆抗体制备的过程注射抗原细胞融合筛选出杂交瘤细胞筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞培养【导入】单克隆抗体的应用1、作为诊断试剂——最广泛应用2、用于治疗疾病3、运载药物 (“生物导弹”—单抗+药物)小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。
教学准备1. 教学目标知识目标:1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景能力目标: 运用细胞的基础知识,分析细胞工程的理论基础情感目标: 关注细胞工程研究的发展和应用前景2. 教学重点/难点重点:1.动物细胞培养的过程及条件2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程难点:1.动物细胞培养的过程及条件2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程3. 教学用具4. 标签教学过程【导入】动物细胞培养和核移植技术师:同学们,前面我们一起学习了植物细胞工程的相关知识,请大家来回顾一下其涉及的主要技术手段。
生:有植物组织培养和植物体细胞杂交等。
师;今天我们开始一起来学习动物细胞工程的内容,请大家阅读课本P44引言,介绍动物细胞工程的常用技术手段:动物细胞培养、核移植技术、动物细胞融合、生产单克隆抗体等,其中动物细胞培养技术是基础技术。
【讲授】动物细胞培养和核移植技术师:同学们,那么什么是动物细胞培养呢?生:(情绪高涨)从动物机体中取出相关组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养基中,让这些细胞生长和繁殖。
师:很好!从概念中我们不难看出,该技术实施的原理是什么?生:细胞增殖。
指导学生阅读P44-46内容,思考:1.什么是动物细胞培养?2.怎样将组织块分散成单个细胞?3.培养中出现了什么现象?怎么解除这种现象?4.培养过程分几个阶段?常用于科研的是哪种细胞?5.培养条件有哪些?师生共同归纳过程:取材→分散→配制悬液→原代培养→传代培养。
在各个箭头上注明处理方法。
注意:原代培养和传代培养原代培养:取材水解后的初次培养;传代培养:原代培养后再处理后的后续培养。
两者先后关系,不能倒置,其原理相同。
后者一般至10代,也有至40-50代,但细胞核型可能会改变,从而癌变。
师:大家想一想,目前使用的或冷冻保存的细胞常常是10代以内,是什么道理?生:以保证细胞正常的二倍体核型。
选修三第二讲细胞工程（克隆技术）二动物细胞工程［课时作业］一、选择题1.（2010-苏州棋拟）下列关于细胞工程的叙述，不正确的是（）■A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨葩瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.动植物细胞培养都需要经过脱分化处理解析：植物细胞培养需要经过脱分化处理，而动物细胞培养不需要，电剌激可诱导植物原生质体或动物细胞融合。
用纤维素酶、果胶酶可去除殖物细胞壁，用胰蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。
小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体。
答案：D2.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.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺澈细胞的呼吸C.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象D.仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒解析：胃蛋白酶最适pH值接近于2 ,呈酸性，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。
CO2的作用是调节细胞培养液的pH值。
由于存在细胞接触抑制现象，在原代培养过程中,会岀现停止增殖的现象，需要传代培养获劇胞株和细胞系；病毒在活细胞内才能増殖，不能用培养细胞的培养液逬行培养。
答案：C3.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D ・利用该单克隆抗体与SARS 病毒核衣売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 三种类型的朶交细胞,要进行筛选；利用抗原一I 亢体反应可用来诊断岀病毒感染者,是 —种常用的诊断方法。
答案：D4. 单克隆抗体（单抗）实质上是单个效应B 细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。
下列有关叙述中，错误的是 （）A. 单抗作为生物导弹能定向到达癌细胞所在部位B. 单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术C. 在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选D. 只有用物理或化学方法的诱导，才能促使B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞解析：诱导B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞的融合有三类方法：生物方法.物理方法和 化学方法。
答案:D5. （2010 ^宁质检）用a 表示骨礎瘤细胞，b 表示效应B 细胞，则细胞融合过程中两次筛选 的目的分别为解析：第一次筛选是选出朶交瘤细胞即ab ,第二次筛选是选岀产生特异性抗体的ab 细 胞。
答案:C6. 以下四种细胞工程技术中培育出的新个体，只有一个亲本遗传性状的方法是（）A.植物组织培养 B.细胞融合 C. 动物胚胎移植 D •细胞核移植解析：植物组织培养的过程是无性生殖的过程，形成的新个体中只有一个亲本的遗传物 bb 、 b ~a 、aa 、ab-^ab 培养aa^ ab> bb 、 bb 、 D ・iu bb. b-^abx bbx b->ab 培养b-ab~产生特定抗体的ab 培养bf aa —能无限增殖的aa 培养答案：A7.下列关于细胞工程的叙述中，正确的是(双选) ()A. 植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去掉细胞膜，制备原生质体B. 植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体C. 植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织D. 单克隆抗体制备过程中，采用经免疫的B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交 瘤细胞解析：制备原生质体应先去掉细胞壁；叶肉细胞经脱分化过程才能形成愈伤组织；制备 单克隆抗体时，采用经过免疫的B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合来获得杂交瘤细胞；植 物体细胞杂交)咅育岀的新品种中一定含有两个物种的遗传物质所以一定不是单倍体。
答案：BD8. 基因型为Aa 与基因型为Bb 的动物体细胞混合，用灭活的仙台病毒处理后，可获得下列哪种基因型的细胞(双选) ()A.aaBb B.AaBb C.Aabb D.BBbb解析：基因型为Aa 与基因型为Bb 的动物体细胞混合，用灭活仙台病毒处理后，会有 三种细胞融合的情况岀现，Aa 和Aa 融合形成的细胞基因型是AAaa , Bb 和Bb 融合 形成的细胞基因型是BBbb , Aa 和Bb 融合形成的细胞基因型是AaBb 。
答案：BD二、非选择题9. 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HAT 培养基属于 ________________ 培养基。
(3) 单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 ________________________ 。
⑷动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用 _______________________________________________ 。
(5) ___________________________________________ 选出的杂交瘤细胞既具备骨柑ta 痢细胞•••(>!' 能在 HAT 培 杂交痫细瞅 、分开Ji杂交痛 am 生长 弼选出能产 生高待斤性 抗体的细胞歸瘤细胞_________________________________________________ 的特点，又具备淋巴细胞的特点。
(6)淋巴细胞是由动物体________ 中的_______ 细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是_____________________ o解析：⑴单克隆抗体是通过细胞融合、动物细胞培养制备的，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
(2)由图示信息可知:图中所用的培养基是选择培养基，目的是筛选出杂交瘤细胞，并将杂交瘤细胞分开,筛选之后逬行扩大培养，从而获得大量抗体。
(3)单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。
(4)动物细胞融合除了使用离心、振动、电刺激等物理方法和聚乙二醇等化学方法诱导外，通常还采用灭活的病毒诱导融合。
(5)抗体是由浆细胞分泌的，每一种浆细胞只能分泌一种特异性抗体，要想得到大量的单一抗体，必须将同一种浆细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，一个浆细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细胞融合，得到既能分泌抗体，又能无限增殖的杂交瘤细胞。
(6)淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，它们是通过主动运输逬入细胞内的。
答案：(1)动物细胞培养(2)选择(3)特异性强，灵敏度高(4)灭活的病毒(5)在体外大量增殖分泌特异性抗体(6)骨髓造血干(7)主动运输(主动吸收)10.人CD20单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物，目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。
我国科学家已经培冇出世界上第一头转入了CD20抗体基因的转基因牛，可以从它产的牛奶中直接提取CD20抗体。
这项技术成熟后，有望使这一特效药的生产成本降至现在的1/10。
请回答：(1)单克隆抗体的制备需先将_______ 和_________ 融合，这一过程的诱导方法与植物体细胞杂交不同的是_____________ o(2)动物细胞培养需要在含________________ 混合气体的培养箱中进行，培养液中通常需加入_______ 等一些天然成分。
⑶转基因技术的核心是______________________________ 。
该过程用到的工具酶有和__________ O解析：单克隆抗体是通过细胞融合技术制备的。
此顷技术需先获得浆（效应B ）细胞，并 使之与瘤细胞融合成杂交瘤细胞，此过程可用灭活的病毒诱导。
在培养时需提供气体坏 m ,其中含5%co 2 ,是为了维持培养液的pH 。
转基因技术的核心是第二步——基因 表达载体的构建。
答案：（1）经过免疫的B 淋巴细胞 骨觸瘤细胞 可用灭活病毒诱导（2）95%空气加 5%CO 2血清、血浆（3）基因表达载体的构建限制性核酸内切酶（限制酶）DNA 连接 酶11. （2010•亦京讥研）有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生 质体融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞融合技术有着广泛的应 用。
下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：（1）若a 、b 表示两种植物体细胞，则由d 细胞形成杂种植株的原理是 ______ ,这种育 种方法的优点是 ___________________________________________________ 。
⑵若a.b 分别为骨譴瘤细胞和效应B 淋巴细胞，则d 细胞特点是 ___________________ o 由d 细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有 _________________ 的特点。
生产上, 一般不能通过宜接培养效应B 细胞来生产单克隆抗体，其主要原因是 ________________________________（3）下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按 单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。
顺序是 _________________________________生殖隔离，实现了远缘杂交。
朶交瘤细胞具备了效应B 细胞产生特异性抗体的特点和 瘤细胞无限增殖的特点,使得单克隆抗体的产生成为现实。
答案:（1）植物细胞的全能性 克服了远缘杂交不亲和的障碍（2）既能无限増殖，又能 产生特定的抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一效应B 细胞不能无限増殖解析：殖物体细胞杂交形成杂种植株的基本 体外站养产生特定 抗体的杂交勵细胞 I ）把产牛•特定抗体 的杂交耀细胞注是细胞的全能性,此技术打破了种间—冇性杂交后代一体细胞杂交槓株——单克隆抗体已兔疫的B 淋巴细屜A 敢克縫抗休 F(3) IWA H\ / \C->G FE °12.科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG),该基因能激发许多动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。
