2016届高三生物第一轮复习-专题2-2动物细胞工程课件-新人教版选修3

2016届高三生物第一轮复习(fùxí)-专题2-2动物细胞工程课件-新人教版选修3第一页，共60页。考纲考情三年16考高考指数：★★★★★1.动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ2.细胞融合与单克隆抗体Ⅱ三年考题2014年(3考)：新课标全国卷ⅠT40，浙江T3，福建T332013年(6考)：山东T35，江苏T13，福建T33，浙江T6，海南T31，重庆T22012年(7考)：山东T35，江苏T9、T22，广东T2，福建T32，浙江T31，安徽T31第二页，共60页。考情播报1.考查内容：主要是动物细胞培养、细胞融合和单克隆抗体的制备及应用。2.考查方式：单独考查动物细胞融合和动物细胞培养技术；常结合制备单克隆抗体过程考查原理的应用，还可与基因工程和胚胎工程综合考查。3.考查题型：以非选择题为主，属中档题。第三页，共60页。【知识梳理】一、动物细胞培养1.操作(cāozuò)流程：组织单个细胞的悬浮液_____培养_____培养原代传代(chuándài)第四页，共60页。2.培养条件：(1)无菌、无毒的环境：对_______和所有培养用具进行无菌处理，添加_______，定期更换培养液以_____________。(2)营养：除正常的有机和无机营养外，参加___________等一些天然成分。(3)适宜的温度和pH：温度为____________(哺乳动物)，pH为_________。(4)气体环境：含95%空气加_____的混合气体，其中后者的作用是_______________。3.应用：生物制品(shēnɡwùzhìpǐn)的生产，检测_________，医学研究。培养液抗生素去除(qùchú)代谢产物血清(xuèqīng)、血浆36.5±0.5℃5%CO2维持培养液的pH有毒物质第五页，共60页。二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.动物核移植：将动物一个细胞的_______移入一个已经去掉细胞核的_________中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个(zhège)新的胚胎最终发育为_________。细胞核卵母细胞动物(dòngwù)个体第六页，共60页。2.过程：3.原理(yuánlǐ)：动物体细胞核具有_______。4.结果：获得与供体_________根本相同的个体。5.克隆动物：用核移植方法得到的动物。全能性供体细胞培养遗传物质去核重组(zhònɡzǔ)细胞胚胎(pēitāi)移植供体第七页，共60页。三、动物细胞融合：_______________。2.融合方法：聚乙二醇(PEG)、___________、电激等。3.意义：突破了_____________的局限(júxiàn)，使_________成为可能，也为制造___________开辟了新途径。细胞膜的流动性灭活的病毒(bìngdú)有性杂交(yǒuxìngzájiāo)方法远缘杂交单克隆抗体第八页，共60页。四、单克隆抗体(kàngtǐ)1.制备过程：杂交瘤细胞(xìbāo)能分泌(fēnmì)所需抗体第九页，共60页。2.优点：特异性强、_________，并可大量制备。3.用途：作为_________，用于治疗(zhìliáo)疾病和_________。灵敏度高诊断(zhěnduàn)试剂运载(yùnzài)药物第十页，共60页。【速记卡片】1.动物细胞培养过程：(1)分散细胞方法：组织块剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(2)生长(shēngzhǎng)特点：贴壁生长(shēngzhǎng)、接触抑制。(3)分瓶。(4)原代培养：动物组织消化后的初次培养。(5)传代培养：分瓶继续培养。第十一页，共60页。2.动物细胞培养的条件：(1)无菌、无毒的环境。(2)营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清(xuèqīng)、血浆等。(3)温度和pH：与动物体温相近，pH为7.2～7.4。(4)气体环境：CO2的主要作用是维持培养液的pH。3.动物细胞融合：(1)原理：细胞膜的流动性。(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。第十二页，共60页。4.单克隆抗体制备：(1)涉及的三种细胞作用不同。B淋巴细胞：能分泌单一抗体，但不能无限(wúxiàn)增殖。骨髓瘤细胞：能大量增殖，但不能产生抗体。杂交瘤细胞：既能产生单一抗体，又能大量增殖。(2)两次筛选的目的不同。第一次筛选是得到杂交瘤细胞。第二次筛选是得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。第十三页，共60页。考点一植物(zhíwù)组织培养、动物细胞培养和细胞核移植1.三者比较：项目植物组织培养动物细胞培养动物体细胞核移植原理植物细胞的全能性细胞增殖动物细胞核的全能性关键环节细胞的脱分化和再分化细胞增殖和癌变细胞核融合、细胞分化第十四页，共60页。项目植物组织培养动物细胞培养动物体细胞核移植结果与外植体相同的个体相同分化程度的细胞群获得克隆动物应用①植株快速繁殖②脱毒作物苗的培养③人工种子④细胞产物工厂化生产⑤转基因植物的培育①生产生物制品②医学研究③检测有毒物质①加速良种繁育②保护濒危物种③生产医用蛋白④作为异种移植的供体⑤用于组织器官的移植第十五页，共60页。2.动物细胞核移植的疑难解析：(1)卵母细胞选择时期及原因：MⅡ中期的卵母细胞，此时具备受精能力，细胞质中合成与分裂、分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化，形成重组胚胎。(2)选卵细胞作为受体细胞的原因。①卵细胞大，易于操作。②卵黄多，营养(yíngyǎng)丰富，为发育提供充足的营养(yíngyǎng)。③能激发重组细胞分裂分化。第十六页，共60页。(3)供体细胞：取供体动物的体细胞培养，一般选用(xuǎnyòng)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根底。(4)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因：动物体细胞的全能性受到限制。(5)该过程用到的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。第十七页，共60页。【高考警示】动物细胞培养和核移植技术的理解误区(1)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。(2)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本可能不同。①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，与植物组织培养不同(来自一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自两个亲本。②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致(dǎozhì)性状改变。③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。第十八页，共60页。【考题回访】1.(2015·银川模拟)答复以下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外表______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(xíngchéng)的细胞层数是。要使贴壁的细胞从瓶壁上别离下来，需要用酶处理，常用的酶是。第十九页，共60页。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大局部细胞分裂停止，进而出现(chūxiàn)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，这种细胞的黏着性，细胞膜外表蛋白质(糖蛋白)的量。(3)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，而活细胞不染色，原因是___________________________________________________________________________________________。第二十页，共60页。(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂到期的细胞用显微镜进行(jìnxíng)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，细胞新陈代谢的速率降低。(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤当作进行(jìnxíng)攻击。第二十一页，共60页。【解题指南】解答(jiědá)此题需明确三个方面：(1)细胞贴壁生长与接触抑制。(2)胰蛋白酶和糖蛋白的作用。(3)器官移植与排斥反响。第二十二页，共60页。【解析】(1)在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上别离下来。(2)随着(suízhe)细胞传代培养代数的增多，绝大局部细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞，这种细胞细胞膜外表糖蛋白减少，细胞黏着性降低。(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，而死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色。第二十三页，共60页。(4)由于细胞分裂中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用(xuǎnyòng)分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。(5)由于在冷冻、超低温或液氮条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击，会发生排斥现象。第二十四页，共60页。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过性，大分子染料(rǎnliào)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过性，大分子染料(rǎnliào)能够进入死细胞内而着色)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶(6)抗原第二十五页，共60页。2.(2015·安徽名校联考)如下(rúxià)图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解，请据图答复以下问题：第二十六页，共60页。(1)图中①、②所示的结构分别(fēnbié)是、。(2)图中③、④所示的生物工程技术分别(fēnbié)是、，此外图示过程还应用的工程技术有_______(只需写一种)。(3)过程③通常用去核卵母细胞做受体细胞的原因除了它体积大、易操作外，还因为。第二十七页，共60页。(4)过程④通常用②作受体细胞的原因是这些细胞没有分化，具有，可以定向诱导分化成各类细胞、组织(zǔzhī)和器官。(5)过程④的完成需要用到的基因操作工具有。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是。第二十八页，共60页。【解析】图中①～④依次为细胞核、内细胞团、核移植技术、转基因技术。图中涉及的技术包括核移植技术、早期(zǎoqī)胚胎培养(动物细胞培养)、转基因技术、胚胎干细胞移植等。第二十九页，共60页。答案：(1)细胞核内细胞团(2)核移植技术(jìshù)转基因技术(jìshù)细胞培养(早期胚胎培养、胚胎干细胞移植、显微操作技术(jìshù)等)(3)营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质(4)全能性(5)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体(6)没有排斥反响第三十页，共60页。【加固训练】现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛那么(nàme)为B细胞核、B细胞质。(1)如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是：从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养，然后再从培养细胞中取出注入B品种牛的卵母细胞，经过某种刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为，将该胚胎移入代孕母牛的中，通过培育可到达目的。第三十一页，共60页。(2)克隆牛的产生说明具有全能性。克隆牛的性状主要表现品种(pǐnzhǒng)牛的特征。由A、B两品种(pǐnzhǒng)牛杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自个亲本，细胞质来自性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成(填“相同〞或“不同〞)。第三十二页，共60页。【解析】(1)依据题意可知，要获得(huòdé)由A细胞核和B细胞质组成的重组细胞，就要提取A细胞核然后与去掉细胞核的B细胞质进行重组，得到重组细胞，进一步培养得到重组胚胎，再进行胚胎移植，移植到代孕母牛的子宫里进行培育。(2)克隆动物利用的是动物细胞细胞核的全能性，得到的新个体的性状主要由细胞核决定，与供核母牛的性状根本一致，杂交牛是由精子和卵细胞融合得到受精卵，细胞核来自两个亲本，由于精子含有很少的细胞质，受精卵的细胞质主要来自卵细胞，所以杂交牛和克隆牛的遗传物质是不同的。第三十三页，共60页。答案：(1)细胞核去核重组(zhònɡzǔ)胚胎子宫(2)动物体细胞核A两雌不同第三十四页，共60页。考点(kǎodiǎn)二动物细胞融合、单克隆抗体1.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较：比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的增殖融合前处理除去细胞壁使细胞分散开使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶第三十五页，共60页。比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合诱导手段物理法：离心、电激、振动化学法：聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合相同点原生质体融合原理相同，原生质体融合的方法相似第三十六页，共60页。2.单克隆抗体(kàngtǐ)的制备：第三十七页，共60页。【高考警示】植物体细胞杂交和动物细胞融合过程中所选酶和结果的辨析(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶作用于细胞间的蛋白质。(2)植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。(3)取相应B淋巴细胞前必须先注射(zhùshè)相应抗原，否那么不能获得单克隆抗体。第三十八页，共60页。【考题(kǎotí)回访】1.(2014·新课标全国卷Ⅰ)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响的血清最大稀释倍数)，结果如下图。假设要制备杂交瘤细胞，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60条)按一定比例参加试管中，再参加聚乙二醇诱导细胞融合，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。第三十九页，共60页。第四十页，共60页。答复以下问题：(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(kàngtǐ)效价需达到16000以上，那么小鼠最少需要经过次免疫后才能有符合要求的。到达要求后的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。第四十一页，共60页。(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淋巴细胞经屡次(lǚcì)传代培养后都不能存活，原因是。第四十二页，共60页。【解题指南】(1)题干关键词：“效价〞“杂交瘤细胞〞“传代培养〞。(2)隐含信息：柱形图中效价越高，能检测出抗原抗体反响的血清最大稀释(xīshì)倍数越大，说明免疫后小鼠的B淋巴细胞产生抗体的能力越强。(3)关键知识：制备单克隆抗体的技术流程和动物细胞体外培养的过程。第四十三页，共60页。【解析(jiěxī)】此题考查制备单克隆抗体的相关知识。(1)据图中数据分析，第四次注射后Y、Z小鼠的血清抗体效价均到达16000以上，免疫后小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克隆抗体。(2)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起融合时，可能发生B淋巴细胞之间的融合，骨髓瘤细胞之间的融合和B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，故体系中会出现多种类型的细胞。第四十四页，共60页。(3)杂交瘤细胞形成后，小鼠的B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。染色体可达100条，有丝分裂后期染色体数目(shùmù)最多为200条。(4)未融合的B淋巴细胞经屡次传代培养后，仍然不是能恶性增殖的细胞，分裂次数是有限的。第四十五页，共60页。答案：(1)四YY小鼠的抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合(rónghé)形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合(rónghé)形成的细胞细胞融合(rónghé)是随机的，没有特异性且融合(rónghé)率达不到100%(3)1200(4)不能无限增殖第四十六页，共60页。2.(2015·潍坊模拟(mónǐ))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HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析答复以下问题。第四十七页，共60页。(1)制备单克隆抗体过程中要用到和技术(jìshù)。(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于，使小鼠产生分泌相应的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的免疫。第四十八页，共60页。(3)在细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要(zhǔyào)途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基嘌呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的具有筛选杂交瘤细胞的作用。②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是。(4)此过程生产的单克隆抗体可以与__________________________特异性结合，从而诊断早孕。第四十九页，共60页。【解题指南】解答此题的关键：(1)明确单克隆抗体的制备过程。(2)熟知在培养基中能够生长增殖的细胞是具有(jùyǒu)DNA复制途径的细胞。第五十页，共60页。【解析】(1)制备单克隆抗体过程中要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)给小鼠注射HCG，使小鼠进行体液免疫，产生能分泌抗体的B淋巴细胞。(3)骨髓瘤细胞的DNA合成只有一条途径，在培养基中参加氨基嘌呤，阻断了骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合体的增殖。杂交瘤细胞有两条合成DNA的途径，因此在选择培养基上杂交瘤细胞能生存并无限增殖。B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单一抗体。(4)此单克隆抗体是针对(zhēnduì)人绒毛膜促性腺激素(HCG)作抗原产生的，可以与人绒毛膜促性腺激素(HCG)特异性结合。第五十一页，共60页。答案(dáàn)：(1)动物细胞培养动物细胞融合(2)抗原抗体体液(3)①氨基嘌呤②能无限增殖并分泌特异性抗体(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)第五十二页，共60页。【延伸探究】题中(3)经过氨基嘌呤处理后，能够(nénggòu)存活的细胞类型有哪些？提示：由于骨髓瘤细胞没有DNA合成的辅助途径，而氨基嘌呤阻断主要途径，所以经处理后，能够(nénggòu)存活的细胞是B淋巴细胞和B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的细胞。