1、课时分层作业 四十二 动物细胞工程(30分钟100分)1.(10分)某美国科学家已经在实验室中成功培养出人造器官膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题：(1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用_处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于_培养。(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的“支架”上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满“支架”，膀胱上皮在内，肌肉在外，形成“新膀胱”。细胞数目大量增加，其增殖方式是_；由这些细胞
2、再形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过_。(3)医生将“新膀胱”移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的“重组”_(填“是”或“不是”)基因重组；“新膀胱”移植后，_(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。(4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的_中，利用体细胞_技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。【解析】(1)分析可知，动物细胞培养之前要用胰蛋白酶处理。(2)动物细胞培养涉及的分裂方式是细胞有丝分裂。这些细胞再形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。(3)新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的“重组”不属
3、于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此“新膀胱”移植后，不会引起免疫排斥反应。(4)除题述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。答案：(1)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)原代(2)有丝分裂细胞分化(3)不是不会(4)卵母细胞核移植2.(12分)(2018合肥模拟)如图所示为用两栖动物未受精卵所做的实验图解，据图回答下列问题：世(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的_，重新组合的细胞相当于蛙的_，经过_和_形成组织和器官。本实验结果说明_具有全能性。(2)图中A过程采用的技术手段称为_技术
4、。通过图示过程产生新个体的生殖方式是_。(3)选择未受精卵细胞作为受体细胞的理由是_。【解析】(1)重组的细胞经细胞分裂和分化发育为完整的个体，因此重组细胞相当于受精卵，含有发育所需的全部遗传信息。(2)图中获取重组细胞的过程采用了核移植技术。该过程是由重组细胞直接发育成新个体，属于无性繁殖。(3)由于卵细胞大易于操作，而且卵细胞中含有促使细胞核全能性表达的物质，因此选择未受精卵细胞作为受体细胞。答案：(1)全部基因(全部遗传物质)受精卵细胞分裂分化动物细胞核(2)核移植无性繁殖(3)卵细胞大易于操作，而且卵细胞中含有促使细胞核全能性表达的物质【加固训练】人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量
5、很大，通常从血液中提取。但由于艾滋病病毒等的威胁与日俱增，使人们对血液制品的使用顾虑重重。如果应用现代生物科学技术，将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全、高效地满足人类需求。下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据图示回答：(1)以上过程涉及的现代生物技术中，属于细胞工程的有_。(2)在进入之前要构建基因表达载体，这是基因工程的核心，除目的基因外，基因表达载体还必须含有_。(3)图中一般选择培养10代以内的细胞，原因是_，从到的过程中一般利用未受精的卵母细胞去核后作为受体细胞，对卵母细胞的去核处理一般选择在_期进行。(4)培养细胞与植物组织培养所用
6、的培养基在物理性质上有何不同？有什么意义？_。【解析】(1)图中形成的过程为核移植，由重组细胞发育成的过程需经动物细胞培养。(2)基因表达载体除含有目的基因外，还应含有启动子、终止子和标记基因。(3)培养10代以内的细胞可以保持正常的核型，对卵母细胞的去核处理一般选择在M中期。(4)动物细胞培养时，培养基为液体培养基，可以使培养细胞与营养物质充分接触，利于营养物质的吸收、利用。答案：(1)核移植技术、动物细胞培养(2)启动子、终止子、标记基因(3)培养10代以内的细胞可以保持正常的二倍体核型M(或减数第二次分裂)中(4)前者为液体培养基，后者为固体培养基，前者可以使培养细胞与营养物质充分接触，
7、利于营养物质的吸收、利用【知识总结】核移植时应选M中期卵母细胞的原因(1)此类细胞体积大，易于操作；(2)卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；(3)卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。3.(12分)(2018广州模拟)如图为利用生物技术制备单克隆抗体的实验探究。请回答问题：(1)图中过程导入的诱导基因的作用是_。(2)图中过程属于_，其实质是_。(3)图中过程属于_技术，该过程的实现通常采用_作为诱导剂。(4)丙细胞产生的单克隆抗体的特点是_。【解析】(1)从题图中可以看出，导入诱导基因的作用是诱导小鼠成纤维母细胞形成干细胞。(2)分析题图，经过过程，干细胞转化为造血干
8、细胞、脂肪细胞、骨细胞等多种细胞，因此属于细胞分化过程，其实质是基因的选择性表达。(3)过程为动物细胞融合过程，该过程常用的诱导剂是灭活的病毒、聚乙二醇等。(4)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点。答案：(1)诱导小鼠成纤维母细胞形成干细胞(2)细胞分化基因的选择性表达(3)细胞融合灭活的病毒(或聚乙二醇)(4)特异性强、灵敏度高、可大量制备【加固训练】人乳头状瘤病毒(HPV)与宫颈癌的发生密切相关，抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生，以下是以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程，请据图回答：(1)将特定的抗原注入小鼠，目的是_。(2)不能
9、通过直接培养产生特异性抗体的效应B细胞来获得大量抗体，原因是_。(3)对于抗体检测呈_性的杂交克隆应尽早进行克隆化，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到310个/mL，每孔加入细胞稀释液_(填“0.1”“1”或“10”)mL，使每个孔内不多于1个细胞，达到单克隆培养的目的。(4)由上述过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体，理由是_。(5)科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。除本题描述的一种制备单克隆抗体技术外，请再简要写出一种制备单克隆抗体的思路：_。【解析】(1)将特定的抗原注入小鼠
10、，目的是刺激小鼠产生能产生特定抗体的效应B细胞。(2)效应B细胞高度分化，直接进行培养时不会通过分裂产生大量效应B细胞。(3)抗体检验呈阳性，说明该杂交瘤细胞可产生所需抗体；为保证每个小孔不多于1个细胞，根据浓度可推断加入细胞稀释液的量：设加入细胞稀释液的最大量是X，则10个/mLX=1个，X=0.1 mL。(4)小鼠的抗体与人的抗体不同，故在人体内可引起免疫排斥反应，所以题图所示过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体。(5)根据所给信息可知，还可通过转基因技术或核移植技术获得既能大量增殖、又能产生特定抗体的杂交细胞。答案：(1)刺激小鼠产生能分泌特定抗体的效应B细胞(2)效应B细胞高度分化，
11、直接进行培养时不会通过连续分裂产生大量效应B细胞(3)阳0.1(4)小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，存在免疫排斥反应(5)通过基因工程向浆细胞中导入prG；利用核移植技术将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中(答对其一即可)4.(12分)某研究小组进行药物实验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为正常肝细胞，乙细胞为肝肿瘤细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)在两种细胞培养过程中，当甲细胞贴满瓶壁时，会出现_
12、现象，若甲细胞传代培养1050代左右，发现增殖逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的_可能会发生变化。药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞与乙细胞相比，可以传代的次数更多的是_细胞。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用_处理。(3)理论上，乙细胞可与某种B淋巴细胞融合成_细胞，从而制备_，使患者获得特异性免疫。【解析】(1)由题干分析可知，将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量少，因为甲细胞会出现接触抑制现象。(2)在两种细胞培养过程中，当甲细胞贴满瓶壁时，会出现接触抑制现象，若甲细胞传代培养1050
13、代左右，发现增殖逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的遗传物质(核型)可能会发生变化。甲细胞与乙细胞相比，可以传代的次数更多的是乙细胞。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理。(3)理论上，乙细胞可与某种B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，从而制备单克隆抗体，使患者获得特异性免疫。答案：(1)少(2)接触抑制遗传物质(核型)乙胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(3)杂交瘤单克隆抗体5.(12分)(2018衡水联考)埃博拉病毒(EBOV)是一种能引起人类和灵长类动物发生埃博拉出血热(EBHF)的烈性病毒，利用相应的生物学技术制备出抗EBOV的单克隆抗体，可快速检测EBOV。请回答下
14、列问题：(1)方法一：给小鼠注射纯化的EBOV蛋白，一段时间后，从小鼠的_中获取浆细胞，将获得的浆细胞与小鼠的_细胞融合，再经过至少_次筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞。(2)方法二：科学家从细胞中分离出无限增殖基因(prG)，可将prG基因导入能产生抗EBOV抗体的小鼠浆细胞中，导入prG基因的浆细胞具有_的特点。(3)以上两种方法获得的杂交瘤细胞或带有prG基因的浆细胞，可在_的环境、含有所需营养、具有适宜的_和一定的气体环境等条件下进行体外培养，以便源源不断地产生抗EBOV的单克隆抗体。(4)方法二中，若用PCR扩增方法获取目的基因，则需要用到_酶，该方法能够成功获取目的基因的前提
15、是_，以便合成引物。【解析】(1)给小鼠注射抗原一段时间后，可从小鼠的脾脏中获得浆细胞，浆细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)将能无限增殖的prG基因导入浆细胞，由于prG基因具有调控细胞无限增殖的功能，因此得到的浆细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)以上两种方法获得的杂交瘤细胞或带有prG基因的浆细胞，可在无菌、无毒、含有所需营养、具有适宜的温度和pH、一定的气体环境等条件下进行体外培养，以便源源不断地产生抗EBOV的单克隆抗体。(4)体外扩增prG基因可采用PCR技术，其中需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。该方法能够成
16、功获取目的基因的前提是已知目的基因的一段序列，以便合成引物。答案：(1)脾脏骨髓瘤两(2)既能无限增殖，又能产生抗EBOV的(特异性或专一性或所需的)抗体(3)无菌、无毒温度和pH(4)耐高温的DNA聚合(或Taq)要有一段已知目的基因的核苷酸序列【易错提醒】血清抗体与单克隆抗体的辨析名称产生特点血清抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强，灵敏度高，能大量制备6.(12分)已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，该疫苗生产和抗体制备的部分流程如图。请回答：(1)为获得A基因表达载体，需用同种_酶对A基因和运载体进
17、行酶切。除质粒外，_也可作为运载体。将A基因表达载体导入动物细胞的常用方法是_。(2)为获得A基因，还可根据A蛋白的_序列，推测出A蛋白的基因序列，据此可利用化学方法合成A基因。(3)过程采用的技术手段是_，获得的X叫_细胞。单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是_。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的_所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行_比较；或用图中的_进行特异性结合检测。【解析】(1)从图中分析可知，构建基因的表达载体时，首先要将目的基因从DNA上剪切下来，所以要用到限制性核酸内切酶(限制性内切酶、限制酶)，
18、然后用DNA 连接酶将目的基因与外源DNA连接起来。除质粒外，噬菌体(或动植物病毒)也可作为运载体。将A基因表达载体导入动物细胞的常用方法是显微注射法。(2)为获得A基因，还可根据A蛋白的氨基酸序列，推测出A蛋白的基因序列，据此可利用化学方法合成A基因。(3)图中已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞通过动物细胞融合技术融合，然后经过两次筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是特异性强、灵敏度高，能大量制备。(4)通过注射疫苗，可进行传染病免疫预防，所以用A蛋白制作的疫苗，注射到健康人体内，可以进行该传染病的免疫预防。对该传染病疑似患者确诊时，可从该患者体内
19、分离病毒，与已知病毒进行核酸(基因)序列对比，也可用抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合来检测。答案：(1)限制性核酸内切(限制性内切、限制)噬菌体(或“动植物病毒”)显微注射法(2)氨基酸(3)动物细胞融合杂交瘤特异性强、灵敏度高，能大量制备(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体1.(15分)红豆杉又名紫杉，可从其树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇。下面是某同学设计的有关紫杉醇抗肿瘤实验的研究流程，请分析并回答问题：(1)酶X是_酶，其主要作用是_。(2)物质Y是质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)，乙组所起的作用是_。(3)细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如，需要有糖
20、、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入_。细胞培养所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的主要作用是_。(4)为清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，应采取的措施是_。(5)实验结果：若甲组_，说明紫杉醇有抗肿瘤作用。(6)为了解决紫杉醇的药源问题，理论上可用_技术把离体的红豆杉细胞经过脱分化培养成_，从中提取紫杉醇，进行加工生产。【解析】(1)动物细胞培养时，要用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)将组织细胞分散开，从而得到单个细胞。(2)实验设计时，需要遵循对照原则和单一变量原则，该实验的目的是探究紫杉醇对肿瘤细胞的作用，所以单一变量是有无紫杉醇，加入紫杉醇的甲组为实验
21、组，则乙组应加入等量的生理盐水，作为对照组。(3)细胞体外培养所需营养物质有糖(葡萄糖)、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入血清、血浆等天然成分。(4)定期更换培养液可清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(5)若紫杉醇有抗肿瘤作用，则实验结果应是：甲组肿瘤细胞的数目少于乙组。(6)为了解决紫杉醇的药源问题，可采用植物细胞培养技术，即用植物组织培养技术把离体的红豆杉细胞经过脱分化培养成愈伤组织，从中提取紫杉醇，进行加工生产。答案：(1)胰蛋白(胶原蛋白)将瘤细胞分散开(2)作为对照(与紫杉醇形成对照)(3)血清(血浆)维持培养液的pH(4)(定期)更换培养液
22、(5)肿瘤细胞的数目少于乙组(6)植物组织培养愈伤组织2.(15分)如图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图甲和图乙所示的过程中，应该都会用到的动物细胞工程技术是_。(2)图甲中过程常需要借助动物细胞融合技术，其过程中动物细胞融合所特有的方法是使用_诱导细胞融合。(3)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗？_，请说明原因：_。(4)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能_。A.有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优良个体C.用于保存物种D.改变动物的核基因(5)在制备单克隆抗体的过程中，进行了两次筛选，其目的不同，第一次筛选获得_；第二
23、次筛选获得_。【解析】(1)图甲和图乙所示的过程中，都会用到的动物细胞工程技术是动物细胞培养技术。(2)图甲中过程常需要借助动物细胞融合技术，其过程中动物细胞融合所特有的方法是使用灭活的病毒诱导细胞融合。(3)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状并不完全像白面绵羊，因为卵母细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状。(4)图乙过程的克隆技术具有多种用途，比如有选择地繁殖某一性别的家畜、繁殖家畜中的优良个体、用于保存物种，但不能用于改变动物的核基因。(5)在制备单克隆抗体的过程中，进行了两次筛选，其目的不同，第一次筛选获得杂交瘤细胞；第二次筛选获得能产生单一抗体的杂交瘤细胞。答案：(1)动物细胞培养技术(2)灭活的病毒(3)不完全像白面绵羊卵母细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状(4)D(5)杂交瘤细胞能产生单一抗体的杂交瘤细胞【知识总结】克隆动物性状的影响因素(1)克隆动物遗传物质来自两个个体，即提供细胞核的个体和提供卵细胞的个体，所以，性状受两个个体影响，但主要与提供细胞核的个体相似。(2)在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异，导致性状改变。- 10 -