1、第第 6 课时课时 动物的克隆动物的克隆() 学习目标 1.简述动物的细胞融合技术及应用。2.描述动物细胞全能性的表现程度，说出动 物难以克隆的原因。 3.简述动物细胞核移植的概念和程序。 4.列举动物细胞培养与动物细胞核 移植的应用和发展前景。 一、动物的细胞融合技术及其应用 1.细胞融合与细胞杂交 (1)细胞融合 含义：指两个或多个细胞融合成一个细胞的现象。 促融方法：灭活的仙台病毒、聚乙二醇介导、电融合技术等，其中电融合技术是效率很高 的新型细胞融合技术。 (2)细胞杂交 概念：基因型不同的细胞间的融合。 应用：细胞杂交中染色体容易丢失，利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋
2、白质)减少的对应关系可进行基因定位。 2.单克隆抗体的制备 (1)过程 (2)杂交瘤细胞的特点：无限增殖，产生单克隆抗体。 (3)单克隆抗体的优点：其识别抗原部位的专一性，比一般抗血清优越得多，原因是一般抗血 清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物。 (4)单克隆抗体的应用： 单抗可作为特异探针， 研究相应抗原蛋白的结构、 细胞学分布及其功能。 特别提醒 单克隆抗体与血清抗体比较 项目 分泌细胞 特点 生产 单克隆抗体 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高 产量高，易纯化分离 血清抗体 各 B 淋巴细胞 特异性差、灵敏度低 产量低，分离困难 例 1 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和 B 淋巴
3、细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选 出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活增殖的细胞是( ) B 淋巴细胞 小鼠骨髓瘤细胞 B 淋巴细胞自身融合细胞 小鼠骨髓瘤细胞自身融 合细胞 杂交瘤细胞 A. B. C. D. 答案 A 解析 单克隆抗体的制备过程中，骨髓瘤细胞和 B 淋巴细胞融合时，有以下三种情况：未发 生融合的细胞(B 淋巴细胞、小鼠骨髓瘤细胞)；自身融合的细胞(B 淋巴细胞自身融合、小鼠 骨髓瘤细胞自身融合)； 骨髓瘤细胞与单个 B 淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。 杂交瘤细胞是制备 单克隆抗体必需的，因此要将其筛选出来。 例 2 (2019 衢州高二检测)如图为制备单克隆抗体的流程。请据图
4、回答下列问题： (1)诱导动物细胞融合的基本原理是_。 (2)诱导动物细胞融合的方法和诱导植物原生质体融合的方法类似，两者常用的化学诱导剂是 _，两者的主要区别是可用_来诱导动物细胞融合。 (3)过程要获得所需要的 X 细胞， 至少需要通过 2 次筛选和克隆培养， 其中第一次筛选的目 的是获得_。图中 X 细胞具有_的特点。 (4)从图中可以看出，单克隆抗体的制备过程运用了动物细胞融合、_等动物 细胞工程技术。 答案 (1)细胞膜的流动性 (2)聚乙二醇(PEG) 灭活的仙台病毒 (3)杂交瘤细胞 既能无 限增殖，又能产生特异性抗体 (4)动物细胞培养 解析 (1)诱导细胞融合的基本原理是细胞
5、膜的流动性。 (2)诱导动物细胞融合的方法和诱导植物原生质体融合的方法类似，两者常用的化学诱导剂是 聚乙二醇，两者的主要区别是可用灭活的仙台病毒来诱导动物细胞融合。 (3)融合后的细胞经过筛选才能获得所需要的目的细胞：第一次筛选是在选择培养基上培养， 非杂交瘤细胞和未融合的细胞不能在此培养基上生长，杂交瘤细胞能在此培养基上生长。杂 交瘤细胞具有既能无限增殖，又能产生特异性抗体的特点。 (4)从图中可以看出，单克隆抗体的制备过程运用了动物细胞融合、动物细胞培养等动物细胞 工程技术。 归纳总结 有关细胞融合与制备单克隆抗体的 5 个关键点 (1)细胞融合完成的标志：细胞核融合成一个核。 (2)杂交
6、瘤细胞的特点：兼有两个亲本细胞的特性，即在体外培养条件下能不断增殖，同时能 产生具有某种特异性的抗体。 (3)获取单克隆抗体的场所：若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取；若在小 鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。 (4)制备单克隆抗体的过程中两次筛选的目的不同。 第一次筛选：由于细胞融合是随机的，因此细胞混合物中融合细胞将以多种形式出现，因 此必须从中筛选出既能分泌抗体同时又能大量增殖的杂交瘤细胞。 第二次筛选：从杂交瘤细胞群中选出能产生专一抗体的特异性杂交瘤细胞。 (5)B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞诱导融合后不只产生一种细胞。融合后可能存在五种细胞，即未 融合的B 淋巴细胞、未
7、融合的骨髓瘤细胞、BB 融合细胞、瘤瘤融合细胞、B瘤融合细胞。 二、动物的克隆繁殖 1.不同的动物细胞及全能性的表现程度 (1)受精卵：具有使后代细胞形成完整个体的潜能。 (2)二分裂球：具有全能性，每一个细胞都可以发育为完整的个体，可形成同卵孪生个体。 (3)多能细胞：具有分化为多种组织细胞的潜能。 (4)单能细胞：只能分化为一种细胞。 (5)已分化的细胞：不再分化为其他细胞，甚至终生不再分裂。 2.动物难以克隆的根本原因：来自动物的体细胞均已发生了分化，基因组中基因的活动很不 完全，不能像受精卵那样发挥细胞的全能性，以此为起点进行动物克隆，难度很大。 3.动物体细胞克隆 原理和主要技术：利
8、用细胞核的全能性进行核移植，将动物的一个细胞核移入一个已经去掉 细胞核的卵细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体 (克隆动物)。 4.克隆动植物的应用 (1)为遗传疾病的治疗、优良品种的培育等提供了重要途径。 (2)对物种的优化、濒危动物的保存和对转基因动物的扩群有重要意义。 (3)丰富了人们的物质生活，可降低畜牧业的成本，缩短育种年限，提高生产效率。 归纳总结 1.细胞核移植的原理 动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的 全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆 动物，说明动物体
9、细胞的细胞核具有全能性。 2.供体和受体的选择 (1)供体：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。 (2)受体：卵细胞。其原因是： 卵细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 卵细胞体积大，便于操作。 卵细胞内卵黄多，营养物质丰富。 3.克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体， 因此， 克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自于卵细胞，因此，克隆动物的性状与卵细胞供体部分相同。 (3)代孕
10、母体没有为克隆动物提供遗传物质， 因此， 克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。 例 3 (2018 宁波调研)下列有关克隆的叙述，错误的是( ) A.动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整 B.细胞克隆可用于从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系 C.“多莉”绵羊的性状与供核绵羊不完全相同 D.动物细胞培养需要用胰蛋白酶把组织分散成单个细胞 答案 A 解析 动物难以克隆的根本原因是动物细胞的全能性受到抑制，全能性降低，A 错误；细胞 克隆的主要用途之一， 就是从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系， B 正确； “多 莉”绵羊的细胞核基因来自供核绵羊，而细胞质基因来自提供细
11、胞质个体，所以其性状与供 核绵羊不完全相同，C 正确；动物细胞培养需要用胰蛋白酶把组织分散成单个细胞，D 正确。 易混易错 利用酶解法获得的组织单细胞悬液中含有不同类型的细胞， 进行细胞克隆时， 需 要保证分离出来的细胞是一个而不是多个，即必须确保所建成的克隆来源于单个细胞。 例 4 (2018 全国，38)2018 年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非 人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题： (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。 通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填“减 半”“加倍”或“
12、不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动 物的难度_(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是_。 (3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常， 所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目_(填“相同”或“不同”)，性染色体 组合_(填“相同”或“不同”)。 答案 (1)将动物的一个细胞核， 移入一个已去掉细胞核的卵细胞中 不变 (2)小于 胚胎细 胞分化程度低，恢复全能性相对容易 (3)相同 不同 解析 (1)核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵细胞中，形成重组细 胞。重组细胞
13、形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因 为染色体在细胞核中， 所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。 (2)由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢 复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 (3)哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同 的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染 色体的数目相同，性染色体组合不同。 动物的 细胞融 合技术 及其应 用 细胞融合与 细胞杂交 原理：细胞膜的流动性 诱
14、导方法：灭活的仙台 病毒、聚乙二醇介导、 电融合技术等 意义 单克隆抗 体的制备 原理 制备流程 单抗的优点 动物的克隆繁殖 动物细胞全能性的表现程度 动物难以克隆的根本原因 核移植与克隆动物 过程 应用 发展前景 1.判断正误： (1)细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤( ) (2)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性( ) (3)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体( ) (4)细胞克隆可以来源于多个细胞( ) (5)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交细胞既能产生特殊的抗体又能在细胞培养条件下无 限增殖( ) (6)核移植后的重组细胞最初分裂时复制了 DNA，也进行了基因表
15、达( ) (7)单抗的制备运用了动物细胞培养技术和动物细胞融合技术( ) (8)将雄羊的体细胞核移入雌羊的卵细胞中，产生的克隆羊发育成熟后分泌雌激素( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 2.下列关于动物细胞融合的说法，不正确的是( ) A.细胞融合和细胞培养是细胞工程的主要技术手段 B.细胞融合可以发生在相同基因型或不同基因型细胞之间 C.常用于诱导动物细胞融合的手段：聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激、紫外线照射 D.细胞融合被誉为免疫学中的一次革命，主要是其促进了单抗技术的发展 答案 C 解析 动物细胞工程的主要技术手段有动物细胞培养和动物细胞融合，A 正
16、确；细胞融合可 以在基因型相同或不同的细胞间进行，B 正确；常用于诱导动物细胞融合的手段：聚乙二醇、 灭活的仙台病毒、电刺激等，紫外线照射不可以诱导动物细胞融合，C 错误；细胞融合技术 促进了单抗技术的发展，被誉为免疫学中的一次革命，D 正确。 3.(2019 海宁高二检测)下列有关动物细胞全能性的叙述中，错误的是( ) A.低等动物细胞全能性一般比较容易体现 B.受精卵第一次卵裂产生的细胞具有全能性 C.造血干细胞在体外培养可培育成一个生物体 D.癌细胞仍可能转化成为正常细胞，因为它保留了基因组的完整性 答案 C 解析 造血干细胞分化潜能变窄，只能分化为多种血细胞或某种血细胞。 4.下图为克
17、隆羊“多莉”的培育过程示意图： 下列相关表述错误的是( ) A.克隆羊“多莉”的主要性状与甲羊一致，因为其细胞核基因来自甲羊 B.克隆羊“多莉”的培育过程中采用的生物技术有细胞核移植和胚胎移植 C.乙羊的去核卵细胞为重组细胞的基因表达提供了细胞内的环境条件 D.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性 答案 D 解析 生物的性状主要由细胞核中的遗传物质控制，克隆羊的主要性状与提供细胞核的个体 基本一致，A 正确；甲羊的体细胞核移植到去核的卵细胞中形成重组细胞后，在体外适宜条 件下培养至早期胚胎再移植到第三只羊的子宫内完成妊娠、分娩等过程，用到了细胞核移植 技术和胚胎移植技术，B 正确；选择去核卵
18、细胞是因为其细胞质中含有使体细胞核表达全能 性的物质，C 正确；此实验只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，D 错误。 5.单纯疱疹病毒型(HSV1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗 HSV1 的单 克隆抗体可快速检测 HSV1。回答下列问题： (1)在制备抗 HSV1 的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的 HSV1 蛋白，一段 时间后，若小鼠血清中抗_的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了_ 反应， 再从小鼠的_中获取 B 淋巴细胞。 将该 B 淋巴细胞与小鼠的_细胞融合， 再经过筛选、 检测， 最终可获得所需的杂交瘤细胞， 该细胞具有的特点是_。 (2)若要大量制备
19、抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增 殖，再从_中提取、纯化获得。 (3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种 HSV1 蛋白，其原因是该抗体具有 _和_等特性。 答案 (1)HSV1蛋白 体液免疫 脾脏 骨髓瘤 无限增殖且产生专一抗体 (2)腹腔 腹 水 (3)纯度高 特异性强 解析 (1)给小鼠注射 HSV1 后，小鼠体内发生体液免疫，小鼠血清中产生抗 HSV1 蛋白 的抗体。B 淋巴细胞是从小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃体、胸腺等)获取。杂交瘤细 胞由 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来，具有两个亲本细胞的特性；既能无限增殖，又能产 生特异性抗体。(2)若想获得大量单克隆抗体，通常有两种方法：一是将杂交瘤细胞在动物细 胞培养液中培养，然后从动物细胞培养液中筛选分离出单克隆抗体；二是将杂交瘤细胞注射 到小鼠的腹腔中使其增殖， 然后从小鼠的腹水中提取纯化获得。 (3)单克隆抗体具有特异性强、 纯度高的特点。
