2024届苏教版高考生物一轮复习动物细胞工程学案

这是一份2024届苏教版高考生物一轮复习动物细胞工程学案，共16页。学案主要包含了易错辨析，填空默写等内容，欢迎下载使用。
第4课时　动物细胞工程课标要求　1.阐明动物细胞核移植和动物细胞培养及应用。2.阐明动物细胞融合、单克隆抗体制备及干细胞应用技术。考点一　动物细胞核移植技术及其应用1．动物细胞核移植技术(1)概念分析①供体：动物一个细胞的细胞核。②受体：去除细胞核的成熟卵母细胞。③结果：重新组合的细胞发育成新的胚胎，继而发育成动物新个体。④原理：动物体细胞核具有全能性。(2)哺乳动物核移植类型：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。2．体细胞核移植的过程思考讨论(1)动物核移植技术的理论基础(原理)是什么？克隆动物属于有性生殖还是无性繁殖？提示　动物细胞核的全能性。克隆动物属于无性繁殖。(2)为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？提示　由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。(3)受体细胞为什么选用卵母细胞？提示　体积大，易操作；去核时易于同时吸走第一极体；含有激发细胞核全能性的物质。(4)为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？提示　保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。(5)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？提示　为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。(6)克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？提示　不是；克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞。此外，生物性状还受环境因素的影响。3．应用动物体细胞核移植技术应用非常广泛，对促进畜牧业的发展、培育优良畜种、生产实验动物和转基因动物、拯救濒危动物、保护动物资源都具有一定的应用价值。考向　动物体细胞核移植技术和克隆动物1．2018年1月国际顶尖学术期刊《Cell》杂志报道，我国科学家以一只雌性猕猴胎儿成纤维细胞为核供体成功克隆两只猕猴，成为全球首例体细胞克隆灵长类动物。下列相关叙述错误的是(　　)A．这项技术证明高度分化的动物体细胞具有全能性B．研究中需要使用成熟卵母细胞作为核移植的受体C．培育出的两只雌性猕猴的基因组成几乎完全相同D．克隆猕猴的成功为大量培育灵长类遗传病模型动物提供了可能答案　A解析　因为克隆的两只猕猴是以一只雌性猕猴胎儿成纤维细胞为核供体发育而来的，该过程经过了细胞核移植，只能说明分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，A项错误。2．(多选)“中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猕猴，它们也是国际上首例利用体细胞克隆技术获得的非人灵长类动物。如图表示培育“中中”和“华华”的流程。下列相关叙述正确的是(　　)A．图示过程中利用的技术有核移植和干细胞移植技术等B．这两只克隆猕猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎C．融合细胞的培养过程需要无菌、无毒的环境和营养等条件D．利用A猴的胚胎干细胞核移植获得克隆猕猴的难度要小些答案　CD解析　图示过程包括核移植、动物细胞培养、胚胎移植等技术，没有干细胞移植技术，A错误；这两只克隆猕猴是通过体细胞核移植、胚胎移植产生的，没有用到受精卵，B错误。考点二　动物细胞培养及干细胞技术1．动物细胞培养(1)动物细胞的培养过程(2)动物细胞培养需要严格的环境条件，包括温度、pH、合适的气体和营养物质(葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、微量元素)等，此外通常还需加入血清等一些天然成分。深度思考(1)为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？提示　血清中含有多种未知的促细胞生长因子等营养物质，这是细胞生长和增殖所必需的。(2)培养前为什么分散成单个细胞？提示　①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖；②利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。(3)将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理？胃蛋白酶可以吗？提示　胰蛋白酶可以将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞。胃蛋白酶的最适pH为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.1～7.3，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以不可以用胃蛋白酶。(4)定期更换培养基的目的是什么？提示　以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。(5)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？提示　幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。(6)如何区分原代培养和传代培养？提示　关键看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶，分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养为原代培养；而用胰蛋白酶处理将贴壁生长的细胞从瓶壁脱离下来，分瓶后的培养为传代培养。 归纳总结　动物细胞培养和植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性培养前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质液体固体培养基成分葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、促生长因子、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果细胞培养产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂 2.干细胞技术(1)干细胞①概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中同时具有自我更新和分化能力的细胞。②分类：单能干细胞、多能干细胞、全能干细胞。(2)应用干细胞技术应用于疾病治疗、新药研制和开发。考向一　动物细胞培养3．为了初步检测药物X和Y的抗癌活性，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞，使其贴壁生长，实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，培养过程及结果如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)A．细胞培养液中通常需要加入血清B．可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数C．对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水D．根据实验结果，可以初步判断药物X的抗癌效果较好答案　C解析　实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，故对照组中应加入等体积的二甲基亚砜(溶剂)，C错误；分析实验结果可知，添加药物X的实验组肝癌细胞数目最少，可以初步判断药物X的抗癌效果较好，D正确。4．(2023·江苏淮安高三模拟)对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下列说法错误的是(　　)A．在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B．动物细胞培养应在含5%CO2的CO2培养箱中进行，CO2的作用维持培养液的pHC．为了防止动物细胞培养过程中受污染，可向培养液中加入适量的干扰素D．在合成培养基中，通常需加入血清等一些天然成分答案　C解析　在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，以分解组织细胞间的蛋白质，得到单个细胞，A正确；为防止动物细胞培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素，C错误；使用合成培养基培养动物细胞时，通常要加入血清等一些天然成分，以利于动物细胞生长，D正确。考向二　干细胞技术5．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是(　　)A．a过程可表示干细胞的自我更新B．b、c过程表示干细胞具有分化能力C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D．a、b、c过程中遗传物质发生了定向改变答案　D解析　a过程可表示干细胞的自我更新，干细胞通过细胞分裂产生新的干细胞，A正确；b、c过程表示干细胞具有分化能力，可以分化出特定功能的细胞，B正确；a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同，即发生了基因的选择性表达，C正确；a、b、c过程中遗传物质未发生改变，D错误。6．(多选)(2023·江苏海安高三检测)有研究表明“渐冻症”是由突变的基因导致运动神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。也有最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述正确的是(　　)A．iPS细胞分化成的多种细胞中所有核酸相同，蛋白质却不完全相同B．iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多C．若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则可以起到良好的治疗作用D．植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使“渐冻症”病情改善答案　BCD解析　细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此iPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，RNA和蛋白质不完全相同，A错误；细胞分化的结果是形成形态、结构和生理功能不同的细胞，使细胞的种类增多，B正确；若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则无法合成该毒蛋白，所以可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，诱导分化成前驱细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使“渐冻症”病情改善，D正确。考点三　动物细胞融合技术和单克隆抗体1．动物细胞融合技术(1)概念：在一定的条件下将两个或多个动物细胞通过物理、化学或生物方法结合形成一个细胞的技术。(2)条件：常用的促融方法有生物方法(如病毒诱导融合法)、化学方法(如聚乙二醇诱导融合法)、物理方法(如电场诱导融合法)。(3)原理：细胞质膜的流动性。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂种细胞。2．单克隆抗体的制备(1)制备原理①浆细胞特点：浆细胞只分泌一种特定抗体。②骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。③杂交细胞的特点：既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。(2)制备过程①图中给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是什么？提示　刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的浆细胞。②若仅考虑细胞的两两融合，在获取杂交细胞的过程中，淘汰的细胞有几种类型？为什么？提示　有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞两种类型。出现不同类型是因为细胞融合不是100%的，且是随机的。③应用制备单克隆抗体靶向制剂是单克隆抗体在临床上实际应用的一方面；由于单克隆抗体可以高度特异性地识别抗原，在疾病诊断上也有一定的临床价值。考向　动物细胞融合和单克隆抗体7．在利用细胞融合技术生产单克隆抗体的过程中，不需要考虑(　　)A．B淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的免疫排斥B．注射特定抗原蛋白，对实验小鼠进行免疫C．向细胞培养液中加入促融剂的种类和处理时间D．选择特定试剂筛选能产生特定抗体的杂交细胞答案　A解析　制备单克隆抗体过程中，要对实验小鼠注射特定的抗原，抗原进入机体后刺激机体产生特异性免疫反应从而产生相应的B淋巴细胞，B不符合题意；向细胞培养液中加入促融剂的种类和处理时间会影响细胞的融合，C不符合题意；选择特定试剂筛选能产生特定抗体的杂交细胞需要考虑，否则会影响单克隆抗体的产量或得到单克隆抗体的特异性差，D不符合题意。8．下图表示利用经抗原免疫后的B淋巴细胞与小鼠的骨髓瘤细胞进行杂交，制备单克隆抗体的过程，请据图回答下列问题：(1)在单克隆抗体的制备过程中，应用了细胞工程中的__________和__________两大技术。(2)将特定的抗原注入小鼠，需在一定时间内间隔注射3次，其目的是________________。(3)培养杂交细胞的培养基中需加入动物血清，原因是____________________________，植物组织培养的培养基与该培养基在物理性质方面相比，需要添加____________，杂交细胞体外培养过程中，为避免细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，常采取的措施是________________________________。(4)对筛选出来的杂交细胞应尽早进行克隆化，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到3～10个细胞/mL，每孔加入细胞稀释液______(填“0.1”或“10”)mL，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。(5)单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原(如癌变细胞等)并与之结合，而不攻击正常细胞，故可制成“生物导弹”，这是利用了________________________________________。答案　(1)动物细胞融合　动物细胞培养　(2)加强免疫刺激小鼠产生更多的淋巴细胞　(3)补充细胞生长所需的未知营养物质　琼脂　定期更换培养液　(4)0.1　(5)抗原与抗体能高度特异性结合解析　(4)由于稀释后密度是3～10个细胞/mL，要使每个孔内不多于一个细胞，则每孔应该加入细胞稀释液为0.1 mL，这样可以达到单克隆培养的目的。(5)由于抗体能够与抗原特异性结合，因此将单克隆抗体制成“生物导弹”，可以保证将药物定向带到癌变部位，达到定向治疗的目的，同时也不攻击正常细胞。1．(多选)(2022·江苏，19)下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程，在人－鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失，通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性，只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述正确的有(　　)A．加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合B．细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人－人、人－鼠、鼠－鼠融合细胞C．芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上D．胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上答案　ACD解析　动物细胞融合过程中，可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇作诱导剂促进细胞融合，A正确；细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体，故不会是鼠－鼠融合细胞，B错误；根据题意和题图分析可知，芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上，胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上，C、D正确。2．(2021·浙江1月选考，18改编)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是(　　)A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理D．步骤④培养过程中不会发生癌变答案　C解析　步骤①的操作需要在无菌环境下进行，A错误；在制备动物细胞悬液时用机械的方法或用胰蛋白酶等处理，使组织块分散成单个细胞，B错误，C正确。3．(多选)(2019·江苏，23)如图为杂交细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述正确的是(　　)A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长C．杂交细胞需进一步筛选才能用于生产D．细胞质膜的流动性是细胞融合的基础答案　ACD解析　动物细胞融合可以用灭活的仙台病毒、聚乙二醇(PEG)、电场等进行诱导，A正确；两两融合的细胞包括：免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞、杂交细胞，据题干信息骨髓瘤细胞在HAT筛选培养液中无法生长，因此骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞在HAT培养液中无法生长，而免疫B细胞与免疫B细胞的融合细胞不能无限增殖，故不能生长，杂交细胞可以在HAT培养液中生长，B错误；融合后产生的杂交细胞并不是都能表达产生所需的单克隆抗体，还需要进一步筛选才能用于生产，C正确；动物细胞融合依据的原理是细胞质膜的流动性，D正确。4．(2020·江苏，28)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起感染。图1为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的黏附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠感染的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题：(1)图1中人体内抗原呈递细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被________细胞表面的受体识别后激活该细胞。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子作用下，经过细胞的____________，形成______________细胞。(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的__________；采集血液样本主要用于血清学检查，检测______________________。(4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射____________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得________细胞。因为同一种抗原可能激活____________细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。答案　(1)T　(2)增殖、分化　浆细胞和记忆　(3)核酸　抗新型冠状病毒抗体　(4)刺突蛋白(或S蛋白)　杂交　多种B淋巴解析　(1)病毒可作为引起免疫反应的抗原，其侵入人体后，首先会被抗原呈递细胞吞噬处理，将其特有的抗原暴露，从而被T细胞表面的受体识别并激活T细胞。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在细胞因子的作用下，会增殖、分化形成浆细胞和记忆细胞。(3)判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者时，若采集鼻咽拭子进行病原学检查，则检测的是病毒的核酸；若病人感染了该病毒，则血清中会存在相应的抗体，因此若采集血液样本进行血清学检查，则检测的是抗新型冠状病毒抗体。(4)要研制抗S蛋白单克隆抗体，需先给小鼠注射刺突蛋白(S蛋白)作为抗原，以获得激活的小鼠B淋巴细胞。激活的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时，会出现B—B细胞、瘤—瘤细胞以及杂交细胞(只考虑2个细胞的融合)，所以应先用HAT培养基筛选获得杂交细胞。又因为同一种抗原可能激活多种B淋巴细胞，所以对获得的杂交细胞还需继续进行克隆化培养和专一抗体的阳性检测，以获得能分泌单克隆抗体的细胞株。5．(2020·全国Ⅰ，38)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是______________________。(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：________________________________________________________________________________________。(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于______________，使用该培养基进行细胞培养的结果是______________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是____________________________________________________________________________________________________。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交细胞大量增殖，可采用的方法有__________________________________________________________(答出2点即可)。答案　(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液　(3)选择培养基　只有杂交细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性　(4)将杂交细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养解析　(1)利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的浆细胞。(2)利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交细胞。(4)若要将得到的杂交细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。一、易错辨析1．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理(　×　)2．动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(　√　)3．制备单克隆抗体时，要选用已免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交细胞(　√　)4．灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合(　√　)5．克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性(　×　)6．克隆动物的制备属于有性繁殖(　×　)二、填空默写1．(选择性必修3 P64)动物细胞核移植技术：指把一个动物细胞的细胞核移植到一个已经去除细胞核的成熟卵母细胞中，并使重组细胞发育为一个新的胚胎，继而发育为动物新个体的技术。2．(选择性必修3 P65)动物细胞培养技术：指从动物体内获得相关组织，分散成单个细胞后，模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖的技术。3．(选择性必修3 P66)原代培养：指从供体获取细胞或组织后进行的初次培养。4．(选择性必修3 P66)传代培养：将原代培养的细胞继续转接到新的培养基上继续培养的过程。5．(选择性必修3 P66)动物细胞融合技术指在一定的条件下将两个或多个动物细胞，通过物理、化学、或生物方法，结合形成一个细胞的技术。6．(选择性必修3 P67)单克隆抗体：利用单克隆抗体制备技术产生的化学性质单一、特异性强的抗体。7．(选择性必修3 P69)干细胞：指动物(包括人)胚胎及某些器官中同时具有自我更新和分化能力的细胞。