第三节 动物细胞工程一、动物细胞培养与体细胞克隆1.概念与操作流程2.条件(1)无菌、无毒：_无菌处理，添加_，定期更换培养液以清除代谢产物。(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入_。(3)适宜的温度和pH：温度为_ (哺乳动物)，pH为_。(4)气体环境：含_的空气加_的混合气体。3.应用生物制品的生产、检测_、医学研究。对培养液和所有培养用具抗生素动物血清37左右7.27.495%5%CO2有毒物质【点拨】(1)胰蛋白酶作用对象主要是细胞间质，以得到单个的细胞。另外不能用胃蛋白酶替代的原因主要是胃蛋白酶的最适pH与细胞培养液的pH相差太大。(2)细胞培养液中添加动物血清的目的是弥补缺少的营养，因为对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，用血清来模拟体内的细胞生活环境。4.细胞核移植与动物体细胞克隆(1)克隆：指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的_的_群体。(2)体细胞克隆：将供体体细胞的_与受体去核卵细胞的_进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术。其关键是_。(3)细胞核移植：利用_技术等将某种动物细胞的_移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟_内的技术。生物个体无性繁殖细胞核细胞质细胞核移植技术显微操作胞核细卵细胞(4)克隆动物过程：(5)克隆技术的意义：在克服动物_杂交繁殖障碍、创造_等方面具有重要的科学意义和潜在的_。体细胞融合的细胞种间新物种经济价值二、细胞融合和单克隆抗体1.细胞融合(1)含义：在一定的条件下将_或_细胞融合为一个细胞的过程。a._：如电场法(2)融合方法 b.化学法：如_法c.生物法：如_法(3)应用：制备_。物理法聚乙二醇仙台病毒单克隆抗体2个多个2.单克隆抗体技术(1)制备过程：脾脏杂交瘤细胞同种细胞杂交细胞单克隆(2)单克隆抗体的优点：_强，纯度高，_高，产量大，容易标准化生产等。(3)单克隆抗体的应用：用于治疗肿瘤；治疗免疫系统紊乱引起的疾病；用于器官移植。特异性灵敏度【点拨】(1)植物细胞融合获得的杂种细胞可形成杂种植株，而动物细胞融合获得的杂交细胞不会发育成个体。(2)制备单克隆抗体时，需进行两次筛选，第一次是为了选出杂交瘤细胞，第二次是为了获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较植物组织培养动物细胞培养核移植过 程外植体愈伤组织根、芽或胚状体试管苗脱分化再分化动物组织块细胞悬液原代培养(细胞贴壁生长)胰蛋白酶处理， 分瓶继续培养传代培养少数细胞获得 不死性(癌细胞)剪碎、胰蛋 白酶处理放入培养瓶接触抑制1050代供体 受体体细胞核 卵母细胞重组细胞早期胚胎个体导入 去核胚胎移植植物组织培养动物细胞培养核移植结 果关 键 环 节与外植体完全相同的个体相同分化程度的细 胞群与供体基本相同的 个体细胞的脱分化、再分化、 分化细胞分化、细胞癌变核融合、细胞分化【高考警示钟】1.植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。2.区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。3.植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。【典例训练1】(2012靖江模拟)人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大，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。如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)在基因工程中，我们称为目的基因，请举出获取目的基因的主要方法：_(至少答两种)。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_，将导入的常用方法是_。(3)图中一般经过_处理可以得到，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)用细胞进行培养发育成胚胎时，一般不超过_代，原因是_，此培养过程与植物细胞培养所用的培养基有何不同？_。【解题指南】1.考查实质：动物细胞核移植过程、基因工程操作过程。2.解题关键：(1)明确过程是将目的基因导入受体细胞，的形成过程为核移植；(2)明确细胞培养在10代以内，细胞核型不会发生变化。【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)获取目的基因的方法主要有PCR扩增技术、人工合成法和从基因文库中提取法，获取的目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(3)动物组织分散成单个细胞常用胰蛋白酶处理，对卵母细胞的去核处理一般选择在M时期。(4)动物细胞培养时，一般不超过10代，超过10代后细胞的核型可能会发生变化。答案：(1)核移植技术、动物细胞培养(2)基因文库中提取、PCR技术扩增、人工化学合成(两种即可) 复制区、复制原点、标记基因 显微注射法 (3)胰蛋白酶 M(或减数第二次分裂中)(4)10 10代以内的细胞，细胞核型不发生变化此培养基中加入动物血清、血浆等【变式备选】(2012淮安模拟)某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有几处错误( )A0B1C2D3植物细胞工程动物细胞工程 技术手段植物组织培养，植物体细胞杂 交动物细胞培养和融合 单 克隆抗体的制备等 特殊处理酶解法去除细胞壁胃蛋白酶处理制细胞悬浮 液融合方法物理方法、化学方法、生物方 法物理方法、化学方法、生 物方法 典型应用无病毒植物的培育、人工种子 、种子植物杂交等单克隆抗体的制备等培养基 区别所用的糖必须为纤维素所用的糖为葡萄糖且动物 血清不可缺少【解析】选D。动物的组织块剪碎后只能用胰蛋白酶处理，而不能用胃蛋白酶处理；植物的原生质体的促融方法可用物理法或化学法，而不用生物法；植物组织培养的培养基中所用的糖是蔗糖，有时也加葡萄糖和果糖。动物细胞融合与单克隆抗体1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较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过程细胞A、B原生质体A、B融合的原生质体杂种细胞杂种植株细胞A、B杂交细胞多个相同 杂交细胞去壁融合植物组织培养有丝分裂融合植物体细胞杂交动物细胞融合相关酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶融合方法物理法:电场诱导法；化学法:聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞意义克服了远源杂交的不亲和性,获得杂种植株突破了有性杂交方法的局限,使远源杂交成为可能2.单克隆抗体制备的关键环节(1)取相应B淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得单克隆抗体。(2)细胞融合后需经二次筛选：第一次：在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。第二次：经选择性培养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，经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。【高考警示钟】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，而胰蛋白酶等作用于细胞间质。2.灭活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。3.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。【典例训练2】有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于受一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是_。(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_，这种育种方法的优点是_。(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞特点是_。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_的特点。生产上一般不能通过直接培养B淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是_。(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来：_。【解题指南】1.考查实质：植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。2.解题关键：(1)hr是a、b产生配子中相同的配子，另外两种配子分别是Hr、hR。(2)两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。(3)骨髓瘤细胞特点、B淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之间的关系。(4)单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分组成。【解析】(1)a的花粉基因型为Hr和hr，b的花粉基因型为hR和hr，只有HhRr的基因组合方式没有隐性纯合基因，所以杂种细胞HhRr能在光照强度大于800 lx时生长。(2)植物体细胞杂交形成植株，是植物细胞全能性的表现，克服了自然条件下物种之间的生殖隔离。(3)在单克隆抗体产生过程中细胞d是杂交瘤细胞，具备了融合前两种细胞的优点，能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的细胞d产生的抗体品质优良。B淋巴细胞能产生特定抗体，但不能无限增殖，无法得到大量的抗体。(4)只能注射特定抗原后才能得到特定的B淋巴细胞，再与骨髓瘤细胞融合，经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体。答案：(1)给予大于800 lx的光照(2)植物细胞的全能性克服了远源杂交不亲和的障碍(3)既能无限增殖，又能产生特定抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一B淋巴细胞不能无限增殖(4) 【互动探究】(1)若a、b表示两种植物体细胞，则融合前需进行什么操作？提示：利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。分析：细胞融合是利用