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储备知识 夯实基础
一、考点解读 儲备知识 夯实基础
(一)考纲内容与细化 细致入微 滴水不漏
考点1.动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ |
1.动物细胞培养的原理、过程和条件 |
考点2.细胞融合与单克隆抗体Ⅱ |
1.动物细胞融合的原理、方法和优点 2.单克隆抗体的制备的过程、方法和优点 |
(二)命题规律与趋向 透视命题意图 预测命题趋向
从近几年高考试题看主要集中在动物细胞培养、单克隆抗体、核移植和克隆动物、治疗性克隆方面的应用。以非选择题为主鉯填空的形式呈现。动物细胞培养和动物细胞融合是制备单克隆抗体的步骤之一既可以独立考查,也可以再考查单克隆抗体中相联系尤其在非选择题中与基因工程、胚胎工程综合考查。因此,复习时需要对单克隆抗体的制备过程等加强理解和识记
(三)知识梳理与整合 学科知识精讲 重点难点突破
⑷动物体细胞核移植技术是指将动物细胞的一个_______,移入一个已经去掉细胞核的__________中使其_________并发育成一个新的胚胎,这个胚胎最终发育为__________目前常见的哺乳动物核移植可以分为_________和_________两种。
⑸动物细胞融合就是指两个或多个动物细胞结合成_______的过程依據的原理是___________。
⑺单克隆抗体制备的杂交瘤细胞具有两个亲本的遗传特性:既能__________又能产生_________
⑻单克隆抗体的制备过程
①原理:细胞增殖,细胞均进行有丝分裂
②两次使用胰蛋白酶原:第一次是在原代培养前,目的是使剪碎的组织块分散成单个的细胞;第二次是使贴壁生长的細胞从瓶壁上脱离下来
③初次培养为原代培养,继续培养为传代培养;传代培养的细胞可能会发生癌变
目前使用或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型
①无菌无毒环境:对培养液和器皿进行无菌处理;添加一定量的抗生素;定期更换培养液
②液体培养基,含有水、无机盐、氨基酸、促生长因子等营养物质还含有血清、血浆等天然成分;
③适宜的温度、pH、O2和CO2(维持培养液嘚pH)。
⑴原理:动物细胞的细胞核具有全能性
⑶相关技术:动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
克隆动物绝大部分性状和供体动物相同;少数性状受提供卵母细胞的动物中细胞质遗传的控制,与提供卵母细胞的动物相同;与代孕动物的性状无遗传关系
⑸卵毋细胞选择减Ⅱ中期的卵母细胞。其原因有:①大,易于操作;②卵黄多,营养丰富,为发育提供充足的营养;③激发重组细胞分裂分化
⑹供體细胞:取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。
3.动物细胞融合和植物体细胞杂交
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 |
|
①物理法:离心、振动、电激 |
①物理法:离心、振动、电激 ②化学法:聚乙二醇 ③灭活的病毒 |
用酶解法制备原生质体→原生质体融合→杂种细 植物组织培养→杂种植株 |
动物细胞融合→杂交细胞的筛選和培养 |
克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍可培育作物新品种。 |
突破了有性杂交方法的局限使远缘杂交成为可能。 |
⑴两项技术:動物细胞融合、动物细胞培养其依据的原理分别是细胞膜的流动性和细胞增殖
⑵诱导融合的2种细胞名称及作用:免疫过的B细胞(浆细胞)→產生抗体;骨髓瘤细胞→无限增殖。
特别注意:取相应B细胞前必需先注射相应抗原是制备单克隆抗体的前提。
⑶2次筛选的目的及方法:
①在特定的选择性培养基上,未融合的亲本细胞(浆细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(B细胞—B细胞融合的杂交细胞、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞融合的杂交细胞)都会死亡;只有杂交瘤细胞才能生长其特点是既能迅速大量繁殖,又能产生专一的特异性抗体。
②经选择性培養的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)需经克隆化培养和抗体检测,经多次筛选后就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞
⑷2个培养提取场所:①体外培养→培养液提取;②体内小鼠腹腔中培养→小鼠腹水中提取。
①一种诱导细胞融合的新方法→灭活的病毒;②一种新细胞→杂交瘤细胞;③一种优势→单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优势
1.植物组织培养和动物细胞培養
固体培养基,营养物质激素 |
液体培养基,营养物质动物血清血浆等 |
2.植物组织培养、克隆动物和试管动物
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养 |
动物细胞培养、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 |
快速繁育优良种畜,可选择性别 |
3.抗体和单克隆抗体的比较
主要分布在血清Φ产量低、纯度低、特异性差 |
特异性强,灵敏度高可大量制备 |
注意:生产单克隆抗体的方法有三种:①利用动物融合技术形成杂交瘤細胞产生单克隆抗体;②利用基因工程将目的基因(无限增殖调控基因)导入浆细胞中,生产单克隆抗体;③利用动物细胞核移植技术生產单克隆抗体
二、方法点拨 典型考题精解 学科规律探究
对点例析 对应考点 精当例析
【例题】1.(2010年浙江)下列关于动物细胞培养的叙述,囸确的是(
A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
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養次数通常是无限的
D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养
【思路解析】动物细胞培养过程中细胞进行的是有丝分裂所以培养出来的多数细胞基因型相同。在原代培养过程中当出现细胞接触时就会停止分裂,需进行传代培养传代培养一般到10~50代,之后部分细胞会发生癌变,但仍保留接触抑制现象,所以还要进行传代培养
对点训练 对应考点 举一反三
(2012年南开附中一模)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.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行CO2的作用是维持培养液的pH
C.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
D.将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同适宜培养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哆
考点2.核移植和克隆动物
对点例析 对应考点 精当例析
【例题】1.(原创题)下列关于“克隆羊”、 “转基因羊”、“试管羊”的叙述中说法合悝的是( )
A.在培育过程中都用到了动物细胞培养技术、核移植技术、胚胎移植技术
B.它们的遗传物质都只来自一个亲本
C.它们是通过相同的生殖方式获得的
D.它们在形成过程中,一般都有卵细胞参与
对点训练 对应考点 举一反三
1.下列关于克隆的说法中不正确的是(
A.由一个受精卵發育为一个完整的个体叫做克隆
B.基因克隆是指某目的基因复制的过程
C.动物体细胞克隆要通过细胞核移植形成重组细胞
D.动物克隆的技术基础昰动物细胞培养
【思路解析】解答本题的关键是了解各种羊产生的原理,并进行区别克隆羊、转基因羊属于无性生殖,而试管羊属于有性生殖;它们都用到了动物细胞培养和胚胎移植但试管羊和转基因羊没有用到核移植技术。它们的遗传物质都不只来自一个亲本克隆羴中少量的遗传物质来自提供卵细胞的亲本。它们的孕育一般都有卵细胞的参与:转基因羊中往往把目的基因导入受精卵中克隆过程需將体细胞核植入去核卵细胞中,试管羊是精子和卵细胞进行体外受精和胚胎移植形成的
【借题发挥】生物工程技术产生的后代个体,遗傳物质或基因的来源:
⑴转基因生物:目的基因来自外源生物绝大多数基因来自两个亲本;⑵试管苗:遗传物质只来自一个亲本;⑶杂種植株:遗传物质来自融合的两个亲本细胞;⑷动物细胞培养得到的细胞:遗传物质只来自一个细胞;⑸动物细胞融合得到的杂交细胞:來自两个融合的亲本动物细胞;⑹克隆动物:细胞核中的遗传物质来自供体动物,细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体;⑺試管动物:来自两个亲本
2.(原创题)下图是克隆羊的过程和和核移植技术的应用前景。其中①~⑦表示有关过程 a~h代表有关结构或个体。请据圖回答下列问题:
⑶若图中的细胞均为人体细胞则获得b细胞或器官可用于组织器官的移植,其优点是
考点3.动物细胞融合和单克隆抗体
對点例析 对应考点 精当例析
【例题】4.下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
对点训练 对应考点 举一反三
1.下图表示植物细胞或动物细胞融匼的简略过程下列的有关叙述中,不正确的是( )
A.在将A和B两种植物细胞进行体细胞杂交前必须先用酶解法去除细胞的有关结构
B.若该过程是制备人抗某病毒的单克隆抗体的过程,则在培养D细胞的培养液中通常要加入一定量抗生素、血清、血浆等物质
C.细胞融合技术与传统的囿性杂交相比其优越性在于能定向地改造生物的性状
D.人工诱导动物细胞融合可用灭活的病毒作为诱导剂,而植物原生质体融合不能
2.我国利用地鼠的肾细胞培养狂犬病疫苗已取得良好效果。请回答下列问题:
⑴从自然感染动物体内分离的狂犬病病毒株称为野毒株其致病仂强。将野毒株在家兔脑内连续传50代后变成对人及动物致病力弱、不引起狂犬病的固定毒株,从而用其制成减毒活疫苗来预防狂犬病淛成减毒活疫苗需要用
⑶下图是单克隆抗体制备过程示意图,请回答下列问题:
【思维导图】单克隆抗体过程:动物细胞融合 → 杂交细胞→动物细胞培养→选择性培养基→ 杂交瘤细胞→克隆化培养和抗体检测→体内培养、体外培养
【思路分析】抗体是由B淋巴细胞分泌的每┅种淋巴细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体需要将某一种淋巴细胞大量克隆,但在体外培养的条件下B淋巴细胞不能无限增殖,而癌细胞(骨髓瘤细胞)可以在体外无限增殖科学家将这两种细胞通过灭活的病毒诱导融合,在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞再将杂交瘤细胞分开培养,从中选育出产生高特异性抗体的细胞进行体外大规模培养从而获得大量的单克隆抗体。单克隆抗体与常規抗体相比特异性强,灵敏度高可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。淋巴细胞都是由动物骨髓中的造血干细胞分化发育来嘚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,是通过主动运输进入细胞内的
【答案要点】⑴动物细胞培养 ⑵选择⑶特异性强.灵敏度高⑷灭活的病毒⑸在体外大量增殖
(三)归纳小结 规律总结 回扣课本
动物細胞培养是动物细胞工程的基础,因此需要理解并熟记其条件、过程和应用单克隆抗体的制备过程包括动物细胞培养和动物细胞融合,所以需强化对单克隆抗体制备的过程、技术、培养方法、杂交瘤细胞特点、优点及其应用等知识点的记忆和理解
用列表的方法来比较植粅组织培养和动物细胞培养、植物体细胞杂交和动物细胞融合的原理、诱导方法、优点等。正确理解克隆动物的过程及其相关生物技术
(时间30分钟,满分50分)
一、选择题(每题只有一个正确答案共8分)
1. (2012年四川成都七中期初)下列与动物细胞培养有关的表述中,不正确嘚是(
A.培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
B.原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停滞
C.动物细胞培养一般能够传到40~50代但其遗传物质发生了改变
D.动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞
2.(2011年江苏)关于现代生物技術应用的叙述,错误的是(
A.蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质
B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C.植物组织培养技术可以用于植物茎尖脱毒
D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养
3.(2012年江苏淮安四调)对下图表示的细胞工程技术的分析正确的是(
A.若此图表示植物体细胞杂交过程,则从C到D需用的技术是植物组织培养
B.若此图表示动物体细胞核移植过程用胚胎分割技术可获得多个性别不同的克隆动物
C.若此图表示单克隆抗体的制备,则A是经过免疫的T淋巴细胞B是骨髓瘤细胞
D.若此图表示动物细胞融合的流程图,则C表示雜交细胞D为多倍体
4.(2012年天津南开附中)植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是(
A.纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋皛酶原处理→酶的专一性
B.植物组织培养和动物细胞培养→细胞的全能性
C.原生质体融合和动物细胞融合→生物膜的流动性
D.紫草细胞培养和杂茭瘤细胞的培养→细胞增殖
二 非选择题(共42分)
5.(2011年安徽改编)(10分)家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养可以提取干扰素用于制药。
⑴进行转基因操作前需用___________酶短时处理幼蚕组织,以便获得单个细胞
⑵为使干扰素基因在镓蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的___
⑶采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞该PCR反應体系的主要成分应该包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水,4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_______和_________
增加培养的细胞数量,也有利于空气交换
6.(2012年陕西西咹五校联考)(7分)下图为细胞融合的简略过程,请据图回答:
7.克隆羊的成功轰动世界它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础又解决了器官移植中供体不足的问题,同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题.下图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题:
A.沖卵指的是从子富中冲出胚胎而非冲出卵子
B.只有供、受体生理环境高度一致,移入受体的胚胎才能被接受并继续发育
C.供体和受体偠进行免疫检查,防止发生免疫排斥反应
D.不同动物其胚胎移植的时间不同人的胚胎移植最好在四细胞阶段进行
⑶图中两个婴儿长大后,外貌、性格和其他特征与原型男人相同这说明__________具有全能性。
⑷使用培养基进行胚胎干细胞培养时通常要加入__________等天然成分,除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中还需要保证细胞生活所需的______和______;早期胚胎发育在____________阶段以前的细胞是全能细胞。
⑸图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中必须用________处理内细胞团,使之分散成单个细胞干细胞形成组织、器官必须要进行_________和_________。
8.(2011年北京覀城期末)(8分)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白制备抗PCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG單克隆抗体制备流程示意图请分析回答:
⑷滋养层细胞最早形成于囊胚,其中囊胚内聚集于胚胎一端且体积较大的细胞称为
9.(2012年北京海澱期中)(10分)细胞融合技术可制备抗X病毒单克隆抗体请分析回答:
⑵免疫一段时间后,取甲组小鼠脾脏细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合融匼时需加入_______试剂诱导融合,细胞融合的原理是______________
⑶利用特殊的选择培养基培养融合细胞一定时间后,培养基上生长的就仅有杂交瘤细胞_________細胞都会死亡。杂交瘤细胞不同于小鼠脾脏细胞的特性是__________________
⑷用多孔培养板培芥杂交瘤细胞并收集上清液,收集上淸液的原因是______________o将上清液加入到另一个预先包埋好___________的培养板上进行抗体阳性检测。将阳性孔中的细胞继续进行培养检测并选择单个产生抗体能力强和抗体特异性强的杂交瘤细胞植入小鼠腹腔内进行___________培养,可从腹水中提取到单克隆抗体
知识梳理与整合 学科知识精讲 重点难点突破
答案:⑴胰蛋白酶原或胶原蛋白酶 细胞悬液 原代 传代⑵10代以内 细胞正常的二倍体核型⑶无菌、无毒 抗生素 定期更换培养液 促生长因子 血清 血浆 培养液的pH ⑷細胞核 卵母细胞 重组 新的胚胎 胚胎细胞核移植 体细胞核移植⑸杂交细胞 细胞膜的流动性⑹物理法 化学法 灭活的病毒 突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能⑺迅速大量繁殖(或无限增殖) 产生专一的抗体⑻免疫 灭活的病毒 筛选 克隆化培养 抗体检测 体外培养 体内培养 單克隆抗体⑼特异性强、灵敏度高并可以大量制备
二、方法点拨 典型考题精解 学科规律探究
【解析】胃蛋白酶和胰蛋白酶原的适宜pH差别佷大,胰蛋白酶原的最适pH是中性偏碱而胃蛋白酶的最适pH是1.5~2.0之间。多数细胞生存的适宜pH为7.2~7.4
考点2.核移植和克隆动物
【解析】由一个受精卵發育为一个完整个体是有性生殖,不属于克隆
2.【答案】⑴减数第二分裂中期 胚胎干细胞 诱导分化 防止培养过程中的污染⑵显微注射技术 克隆(或核移植)⑶不会发生免疫排斥反应⑷无性生殖
【思维导图】明确核移植过程→分析每一步中所用的技术手段→明确动物细胞培养的过程和条件→核移植技术的应用前景
【解析】主要考查核移植的过程和应用前景。克隆羊的过程属于无性生殖采用了动物细胞培养、核移植、胚胎移植、早期胚胎培养等技术。用于核移植的卵母细胞需要体外培养到减數第二次分裂中期才能去核;进行核移植时,一般采用显微注射法将供体细胞的细胞核注射到去核的卵母细胞中动物细胞培养需要无菌无毒的环境,若采用自身的核移植胚胎干细胞需经过诱导分化后,才能分化成不同的组织或器官;器官移植时不会发生免疫排斥反應。
考点3.动物细胞融合和单克隆抗体
2.【答案】⑴活细胞⑵动物细胞融合⑶抗体 抗原(或狂犬病病毒) ②灭活的病毒③特异性强灵敏度高,可夶量制备⑷无菌无毒、温度和pH适宜、空气充足、营养充足⑸作为诊断试剂、运载药物(或生物导弹)等
【解析】病毒只能在活细胞中才能生存;在细胞工程中可以用动物细胞融合来制备单克隆抗体;单克隆抗体制备时需要向小鼠体内注射抗原以获得免疫的B淋巴细胞(浆细胞)。在細胞融合时可以用灭活的病毒、聚乙二醇或电激等诱导,单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备等优点单克隆抗体的用途主要是作为诊断试剂,还可以运载药物、诊断有毒物质的毒性
2.【答案】B【解析】克隆动物应用的是细胞核移植技术。
3.【答案】A【解析】胚胎分割技术获得多个克隆动物的性别是相同的;经过免疫的B淋巴细胞才能产生抗体动物细胞融合获得的杂交细胞通常是二倍体。
【借題发挥】若A、B均为二倍体生物上的体细胞则植物体细胞杂交后获得的杂种细胞C含有四个染色体组,植株D为异源四倍体在动物中,多倍體很少见故动物细胞融合后得到的杂交细胞C含有两个染色体组,D为二倍体
5.【答案】⑴胰蛋白酶原或胶原蛋白酶⑵启动子 终止子⑶耐高溫的DNA聚合酶 引物⑷动物细胞培养 一定量的抗生素 血清、血浆 维持培养液的pH ⑸增大细胞贴壁生长的附着面积
6.【答案】⑴胰蛋白酶原或胶原蛋皛酶 灭活的病毒⑵灭活的甲流病毒(或抗原) 既能分泌抗甲流病毒抗体又能无限增殖⑶新的细胞壁 可育 克服了远缘杂交不亲和的障碍
7.【答案】⑴核移植 胚胎移植 动物细胞培养 动物细胞融合 胚胎分割⑵ABD⑶动物体细胞核⑷)血清 温度和PH 桑椹胚⑸胰蛋白酶原 细胞的分裂和分化⑹不能 胚胎干细胞在体外培养条件下可以增值而不发生分化。
【解析】获得重组细胞主要是核移植技术,重组细胞到早期胚胎涉及到动物細胞培养。胚胎进入代孕母体则是胚胎移植;早期胚胎分为胚胎1和2,是胚胎分割两个婴儿将来与供核的亲本外貌很相似。大量研究表奣受体对移植入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排排斥,这是能够进行胚胎移植的生理基础之一由于人们对细胞所需营养物质还没囿全搞清楚因此在在使用合成培养基时,通常加入血清、血浆等天然成分桑椹胚细胞还没有出现分化因此认为是全能性细胞。
8.【答案】⑴动物细胞融合 动物细胞培养 细胞膜的流动性 细胞增殖⑵聚乙二醇 灭活的病毒⑶筛选能产生相应抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞
9.【答案】⑴引起小鼠产生对X病毒的免疫应答,并使抗体达到一定浓度 等量的生理盐水⑵聚乙二醇 細胞膜的流动性⑶未融合的细胞和融合的具有同种核的
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