专题17 动物细胞工程 (7大题型)-【题型冲关】备战2025年高考生物一轮复习题型全覆盖(浙江专用)
2024-08-16
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内容正文:
专题17 动物细胞工程
考点一 动物细胞工程
【题型1】动物细胞培养技术
【题型2】细胞核移植技术
【题型3】动物细胞克隆技术
【题型4】动物细胞融合技术
【题型5】单克隆抗体技术
【题型6】胚胎工程
【题型7】动物细胞工程综合应用
考点一 动物细胞工程
01 动物细胞培养技术
【例1】成纤维细胞培养包括原代培养和传代培养。下列叙述正确的是( )
A.可用胰蛋白酶消化细胞中的胶原纤维,获得成纤维细胞悬液
B.原代培养的成纤维细胞具有贴壁生长和接触抑制等特点
C.培养液中需添加青霉素等抗生素,提供无毒的细胞生长环境
D.成纤维细胞一次传代培养所需时间约等于一个细胞周期的时间
【变式1-1】动物细胞培养基的成分对动物细胞培养的成功至关重要,下列叙述正确的是( )
A.为避免培养过程中病毒的侵染,应在培养基中添加抗生素
B.为提供细胞生长和增殖所需的能量,应在培养基中添加血清
C.为维持培养过程中pH的稳定,应在培养基中添加缓冲物质
D.为维持培养细胞的悬浮生长状态,应在培养基中添加胰蛋白酶
【变式1-2】Vero细胞是从非洲绿猴的肾脏上皮细胞中分离培养出来,可无限增殖且能悬浮培养,因不能合成抗病毒蛋白干扰素,因而广泛应用在病毒性疫苗生产上,下列叙述错误的是( )
A.培养Vero细胞时需要提供5%二氧化碳和95%空气
B.vero细胞是发生了转化的细胞,经过培养后可形成连续细胞系
C.Vero细胞无需胰蛋白酶等处理可传代培养
D.生产病毒性疫苗时,可将病毒接种到Vero细胞,培养后提取病毒可直接成为疫苗
02 细胞核移植技术
【例2】克隆猴中中和华华的制备流程大致如下:取母猴A的卵细胞,去核作为受体→诱导猴B的胚胎成纤维细胞与受体细胞进行细胞融合→胚激活并注射去甲基化酶的mRNA→胚胎体外培养并胚胎移植。下列关于克隆猴诞生过程的叙述错误的是( )
A.去核过程需用到精密的显微操作仪器
B.核移植时需用到高效率的细胞融合法
C.推测正常受精卵中会发生去甲基化过程
D.中中和华华的质基因完全由母猴A提供
【变式2-1】由于胚胎发育率低,导致非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。我国科学家经过反复实验,成功培育出了体细胞克隆猴(2n=54),流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.体细胞克隆猴的线粒体DNA不完全来自于提供卵母细胞的母猴
B.灭活的仙台病毒不具有感染能力和抗原结构
C.重构胚中组蛋白的甲基化水平降低、乙酰化水平提高可能会提高胚胎发育率
D.重构胚细胞中含有2个染色体组,54条染色体
【变式2-2】我国科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出大熊猫的早期胚胎。下列叙述错误的是( )
A.选用兔子的卵母细胞是因为比大熊猫的卵母细胞实验成功率高
B.上述事例说明异种生物的细胞质也能调控细胞核基因的表达
C.重组胚胎一般培养到囊胚期,就要将其植入到代孕动物的子宫中
D.若选用胚胎细胞核移植,成功率将明显高于体细胞核移植
03 动物细胞克隆技术
【例3】2021年南京农业大学养猪研究所、淮安研究所与江苏省畜牧总站联合利用混合体细胞克隆技术进行不同性别的苏淮猪和二花脸猪的混合移植,共得到14头克隆苏淮猪,此次克隆意味着通过体细胞保存可实现猪遗传资源保护和利用以及优秀种猪的扩群。下列说法正确的是( )
A.克隆技术属于无性繁殖范畴,是因为其遗传物质只来源于一个亲本
B.治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要应用到动物细胞培养和核移植技术
C.将供体核注入受体卵细胞是基因重组的过程
D.为提前获知克隆苏淮猪的性别,需取其囊胚期滋养层细胞做性别鉴定
【变式3-1】利用克隆技术产生特定的细胞、组织,可以用来修复受损的器官以达到治疗疾病的目的,如图是有关流程。有关说法错误的是( )
A.可采用显微操作法去除细胞X的核,再用物理或化学方法激活重构胚
B.胚胎干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力
C.培养胚胎干细胞的培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
D.上述移植过程理论上可以避免免疫排斥反应
【变式3-2】科学家利用黑鼠成纤维细胞获得多能干细胞(iPS),并利用该细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如图所示,图中①~⑨表示过程。下列相关叙述正确的是( )
A.过程①需在含 95% O2加5%CO2混合气体环境中培养体细胞
B.过程②中诱导因子的作用是促使黑鼠成纤维细胞分化成iPS细胞
C.过程③采用的是显微注射法,过程⑧之前需用激素制剂处理白鼠
D.由于克隆鼠与黑鼠供体所含的遗传物质相同,故两者性状完全相同
04 动物细胞融合技术
【例4】关于植物体细胞杂交技术和动物细胞融合技术,下列叙述正确的是( )
A.都突破了有性杂交的局限,使种间基因交流成为可能
B.融合后的细胞均为杂种细胞,遗传物质增加
C.技术原理都涉及细胞膜流动性、细胞全能性
D.细胞融合都可采用聚乙二醇促融或灭活病毒诱导
【变式4-1】利用细胞融合技术可以制备单克隆抗体,下列关于该过程的叙述正确的是( )
A.杂交瘤细胞能无限增殖,无需进行传代培养
B.利用抗原抗体反应即可筛选出杂交瘤细胞
C.外界抗原多次刺激动物可以提高动物体内杂交瘤细胞的数量
D.体外培养杂交瘤细胞需提供CO₂以维持培养液的pH
【变式4-2】为研制抗病毒X的单克隆抗体,某科研小组以小鼠作为实验材料设计了以下实验流程。
下列叙述正确的是( )
A.“细胞1”取自小鼠的骨髓
B.“细胞2”在特定条件下没有增殖力
C.“细胞3”中只有一种杂交瘤细胞
D.“细胞4”是经过选择培养基多次筛选得到的
05 单克隆抗体技术
【例5】CD47是一种跨膜糖蛋白,能抑制巨噬细胞的免疫清除作用。肺癌、结肠癌等多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6~5倍。下图1为抗CD47的单克隆抗体的制备流程,图2为图1过程②的具体操作。下列相关叙述错误的是( )
A.过程①中筛选出的杂交瘤细胞都具有产生抗体和无限增殖能力
B.用多孔玻璃板培养和筛选杂交瘤细胞时,每个孔中尽量只接种1个细胞
C.出现阳性反应的原因是抗原与抗体发生了特异性的结合
D.注射抗CD47的单抗可以增强巨噬细胞对多种肿瘤细胞的清除作用
【变式5-1】科学家构建抗体偶联药物(ADC)对肿瘤细胞进行选择性杀伤,ADC通常由单克隆抗体、连接子和细胞毒性药物三部分组成,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.未与单克隆抗体偶联的细胞毒性药物没有选择杀伤肿瘤细胞的功能
B.连接子主要作用是连接药物和抗体,要在内环境中保持稳定,避免过早释放毒素
C.制备杂交瘤细胞获取单抗时,产生特定抗体的淋巴细胞需要先进行扩大培养
D.制备杂交瘤细胞获取单抗时,通过抗原抗体杂交技术筛选所需的杂交瘤细胞
【变式5-2】呼吸道合胞病毒(RSV)是一种RNA病毒,可引起下呼吸道急性感染。NS1 是RSV的特异蛋白,在病毒免疫逃逸中起关键作用。现欲制备抗NS1 单克隆抗体(流程如图),以深入研究 NSl 蛋白的功能和调控机制。下列叙述正确的是( )
A.过程①将各种B淋巴细胞分别与骨髓瘤细胞混合
B.经过程②可筛选得到杂交瘤细胞株
C.过程③采用抗原-抗体杂交技术分离杂交瘤细胞
D.借助荧光标记的抗NS1的单克隆抗体可对NS1进行定位
06 胚胎工程
【例6】单倍体胚胎干细胞兼具胚胎干细胞和精子的特性,可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中;下图为单倍体胚胎干细胞的获得过程,下列相关叙述错误的是( )
A.在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术
B.单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的
C.获能的精子与成熟卵母细胞在体外共同培养即可完成受精过程
D.将上图中的胚胎移植到经过同期发情处理的代孕母体体内,通过代孕母体妊娠产仔
【变式6-1】2018年1月25日,我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA结合体细胞核移植技术,培育出第一批灵长类动物——食蟹猴,流程如图所示:①~⑥表示相应过程或生物工程技术,该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下列叙述错误的是( )
A.过程①的培养中通常加入抗生素并定期更换培养液
B.过程②是模拟体内环境,使MⅡ中期卵母细胞与获能的精子完成受精作用
C.过程③采用显微注射技术,使成纤维细胞与去核的MⅡ中期卵母细胞融合
D.过程⑥中Kd4d的mRNA的表达产物可以调节胚胎发育,提高胚胎成型率
【变式6-2】精子载体法是一种新型的制备转基因动物的方法,该方法以精子作为载体, 使精子携带外源基因进入卵细胞受精。如图为该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述正确的是( )
A.①过程需将成熟的精子放入适宜浓度的ATP 溶液中获能处理
B.②采用体外受精技术,受精完成的标志是雌雄原核融合
C.可对早期原肠胚进行酶解,提高转基因鼠的产生效率
D.④过程植入胚胎前需要对代孕母鼠注射促性腺激素
07 动物细胞工程综合应用
【例7】CD87是一种癌细胞膜上的受体蛋白,与癌细胞的转移和增殖有关。研发针对CD87的抗体类药物能提高癌症的治愈率。
(1)单克隆抗体制备过程如图1所示:
细胞①表示小鼠的 细胞,使用HAT培养基筛选获取杂交瘤细胞的原理是 ;获取杂交瘤细胞后,需在全营养培养基中培养一段时间,目的是 。采用 法获取单细胞,并培养形成克隆。通过筛选的杂交瘤细胞可通过注入小鼠腹腔或在培养液中进行扩大培养并不断产生单克隆抗体。
(2)双特异性抗体是指同时具有两种抗原结合位点的人造抗体,研究人员利用基因工程和发酵工程技术制备具有CD3和CD87结合位点的双特异性抗体(见图2)。
备注:CD3是T细胞表面特异性抗原,在所有T细胞膜上均有表达。该抗原被激活后,能极大促进T细胞的免疫效力
①设计目的基因序列:通过查阅基因数据库,获得CD3和CD87蛋白对应的碱基序列和氨基酸序列,为使两种抗体蛋白能结合形成有功能的抗体,利用计算机辅助设计技术,设计改造蛋白质的 ,推测其可能的氨基酸序列和碱基序列。
②获取目的基因:利用 获取目的基因后,通过PCR扩增,采用的引物如图3所示。
③构建重组质粒:选用含LacO位点的质粒作为载体。LacO位点常与阻遏蛋白结合,阻止RNA聚合酶的移动,环境中的乳糖能解除阻遏蛋白的作用。将目的基因与质粒连接,形成图4所示的重组质粒。LacO位点的作用是 。
④重组质粒的导入和检测:将重组质粒与经低温、低浓度CaCl2处理的大肠杆菌共培养一段时间,将菌种接种在含四环素的培养基中培养一段时间,获得的大肠杆菌需鉴定是否含有重组质粒,原因是 。提取大肠杆菌总DNA后,根据表中4种限制酶的识别序列,采用 酶进行酶切,电泳后若存在1150bp左右长度的条带,则说明导入了重组质粒。
酶
识别序列
EcorI
5’-G^AATTC-3’
BgIII
5’-A^GATCT-3’
BamHI
5’-G^GATCC-3’
XhoI
5’-C^TCGAG-3’
备注:“^”表示酶切位点
⑤双特异性抗体的生产:将筛选出的大肠杆菌扩大培养后,接种在发酵罐中进行大规模发酵。生产过程中需要持续检测的指标是 (写出3个)。
(3)相对于单克隆抗体,图示双特异性抗体在治疗癌症时的效果更好,推测原因是 。
【变式7-1】据第三次全国大熊猫野外种群调查,全世界野生大熊猫不足1600只,因此。如何保护和繁殖大熊猫是亟待解决的问题,现设计如下繁殖过程。请回答下列问题:
Ⅰ.核移植过程:
(1)获取的精子需要 后才能参与受精,囊胚中的滋养层细胞将来发育成 。
(2)核移植时对MII期卵母细胞去核其实是去除 复合物。图中获得试管熊猫的过程属于 生殖(填“无性”或“有性”)。
Ⅱ.胚胎移植过程:
(3)胚胎移植时应选 期的胚胎进行移植。代孕受体对移入子宫的早期胚胎基本不会发生 ,这是胚胎在受体内存活的生理基础之一、胚胎移植的实质是 。
(4)图中激素处理可使供体 ,从而可培育更多的早期胚胎。代孕受体在移植前需要经过 处理,以便早期胚胎成功植入或着床。
(5)为了繁殖更多后代,可以通过 技术,产生同卵多仔。下列关于该技术的叙述中,错误的是 。
A.增加胚胎数量,快速繁殖 B.同卵多仔的表现型一定相同
C.该技术涉及显微操作技术 D.可以采用相关酶处理卵裂球
【变式7-2】CTLA-4、PD-1是存在于 T细胞表面的受体蛋白。CTLA-4可阻断 T细胞的抗原呈递,从而抑制细胞毒性T细胞增殖。PD-1 与正常细胞表面的PD-L1一旦结合,T细胞即可“认清”对方,不触发免疫反应,而癌细胞会过量表达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。科研人员通过动物细胞融合技术制备抗CTLA-4单克隆抗体的过程如图所示。回答下列问题:
(1)为了在小鼠体内获得能产生特定抗体的B淋巴细胞,需要先给小鼠注射的抗原是 。图中过程①诱导细胞融合常用的方法有 、 和灭活病毒诱导法等。
(2)单克隆抗体制备过程中,需要用特定的选择培养基进行第一次筛选,在该培养基上,未融合的细胞和 的细胞都会死亡,筛选得到的细胞具有的特点是 。将第一次筛选获得的细胞进行克隆化培养和 ,经过多次筛选,就可以获得产生单克隆抗体的细胞。
(3)抗体都是由两条H链和两条L链组成的4条肽链对称结构(如图)。
研究人员将产生抗CTLA-4 抗体的杂交瘤细胞与产生抗 PD-1抗体的杂交瘤细胞融合,融合后的细胞除了产生图中的三种抗体外,还可产生多种类型的抗体,原因是 。图中所示的双特异性抗体对癌细胞的杀伤较抗CTLA-4单克隆抗体效果更好,原因是 。
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专题17 动物细胞工程
考点一 动物细胞工程
【题型1】动物细胞培养技术
【题型2】细胞核移植技术
【题型3】动物细胞克隆技术
【题型4】动物细胞融合技术
【题型5】单克隆抗体技术
【题型6】胚胎工程
【题型7】动物细胞工程综合应用
考点一 动物细胞工程
01 动物细胞培养技术
【例1】成纤维细胞培养包括原代培养和传代培养。下列叙述正确的是( )
A.可用胰蛋白酶消化细胞中的胶原纤维,获得成纤维细胞悬液
B.原代培养的成纤维细胞具有贴壁生长和接触抑制等特点
C.培养液中需添加青霉素等抗生素,提供无毒的细胞生长环境
D.成纤维细胞一次传代培养所需时间约等于一个细胞周期的时间
【答案】B
【分析】动物细胞培养的过程:取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中(原代培养)→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞,制成细胞悬液→转入培养液(传代培养)→放入二氧化碳培养箱培养。
【详解】A、胰蛋白酶能消化细胞间的胶原纤维和其他成分,获得成纤维细胞悬液,A错误;
B、动物细胞培养中,细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点,即原代培养的成纤维细胞具有贴壁生长和接触抑制等特点,B正确;
C、青霉素等抗生素能够杀死细菌,培养液中需添加青霉素等抗生素,提供无菌的细胞生长环境,定期更换培养液,提供无毒的细胞生长环境,C错误;
D、传代培养的实质就是分离后再次培养,细胞进行一次传代培养所需时间大于一个细胞周期的时间,D错误。
故选B。
【变式1-1】动物细胞培养基的成分对动物细胞培养的成功至关重要,下列叙述正确的是( )
A.为避免培养过程中病毒的侵染,应在培养基中添加抗生素
B.为提供细胞生长和增殖所需的能量,应在培养基中添加血清
C.为维持培养过程中pH的稳定,应在培养基中添加缓冲物质
D.为维持培养细胞的悬浮生长状态,应在培养基中添加胰蛋白酶
【答案】C
【分析】动物细胞培养条件:
(1)无菌、无毒的环境:①消毒、灭菌;②添加一定量的抗生素;③定期更换培养液,以清除代谢废物。
(2)营养物质:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然物质。
(3)温度和pH:哺乳动物多以36.5℃为宜,最适pH为7.2-7.4。
(4)气体环境:95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的pH)。
【详解】A、培养基成分对动物细胞培养至关重要,抗生素是防止细菌污染,对病毒无效,A错误;
B、血清为动物细胞提供多种生长因子,但能量应由葡萄糖等碳源提供,B错误;
C、缓冲物质和CO2浓度一起维持培养基的pH,故为维持培养过程中pH的稳定,应在培养基中添加缓冲物质,C正确;
D、一般通过摇床震荡液体悬浮培养使培养细胞处于悬浮生长状态,胰蛋白酶用于贴壁培养的动物细胞分瓶,D错误。
故选C。
【变式1-2】Vero细胞是从非洲绿猴的肾脏上皮细胞中分离培养出来,可无限增殖且能悬浮培养,因不能合成抗病毒蛋白干扰素,因而广泛应用在病毒性疫苗生产上,下列叙述错误的是( )
A.培养Vero细胞时需要提供5%二氧化碳和95%空气
B.vero细胞是发生了转化的细胞,经过培养后可形成连续细胞系
C.Vero细胞无需胰蛋白酶等处理可传代培养
D.生产病毒性疫苗时,可将病毒接种到Vero细胞,培养后提取病毒可直接成为疫苗
【答案】D
【分析】动物细胞培养条件:(1)无菌、无毒的环境:①消毒、灭菌;②添加一定量的抗生素;③定期更换培养液,以清除代谢废物。(2)营养物质:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然物质。(3)温度和pH:36.5℃±0.5℃;适宜的pH:7.2~7.4。(4)气体环境:95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO2(维持培养液的pH)。
【详解】A、动物细胞培养的过程中需要控制培养箱中的气体条件为95%空气+5%CO2,其中CO2起到维持培养液的pH的作用,A正确;
B、vero细胞能连续培养,一定发生了转化,获得了不死性,B正确;
C、Vero细胞炫富培养,无需胰蛋白酶处理可传达培养,C正确;
D、生产病毒性疫苗时,可将病毒接种到Vero细胞,培养后提取病毒进行灭活或减毒处理方可成为疫苗,D错误。
故选D。
02 细胞核移植技术
【例2】克隆猴中中和华华的制备流程大致如下:取母猴A的卵细胞,去核作为受体→诱导猴B的胚胎成纤维细胞与受体细胞进行细胞融合→胚激活并注射去甲基化酶的mRNA→胚胎体外培养并胚胎移植。下列关于克隆猴诞生过程的叙述错误的是( )
A.去核过程需用到精密的显微操作仪器
B.核移植时需用到高效率的细胞融合法
C.推测正常受精卵中会发生去甲基化过程
D.中中和华华的质基因完全由母猴A提供
【答案】D
【分析】1、动物核移植是指将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体;
2、培育“中中”和“华华”两只克隆猕猴所用到的技术手段有核移植、胚胎移植等技术手段。
【详解】A、去核过程是通过显微操作去核,需要精密的显微操作仪器来完成,A正确;
B、核移植时先将纤维细胞注入去核的卵子细胞,通过电融合法等使两细胞融合,需用到高效率的细胞融合法,B正确;
C、由题意可知,胚激活时注射去甲基化酶的mRNA,可推测正常受精卵中会发生去甲基化过程,C正确;
D、中中和华华是由猴B的胚胎成纤维细胞与受体细胞(猴A的卵细胞,去核)进行细胞融合后培养得到的胚胎发育而形成的,因此中中和华华的质基因由母猴A和猴B共同提供的,D错误。
故选D。
【变式2-1】由于胚胎发育率低,导致非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。我国科学家经过反复实验,成功培育出了体细胞克隆猴(2n=54),流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.体细胞克隆猴的线粒体DNA不完全来自于提供卵母细胞的母猴
B.灭活的仙台病毒不具有感染能力和抗原结构
C.重构胚中组蛋白的甲基化水平降低、乙酰化水平提高可能会提高胚胎发育率
D.重构胚细胞中含有2个染色体组,54条染色体
【答案】B
【分析】将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育成动物个体,用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
【详解】A、据图可知,体细胞克隆猴是由去核卵母细胞和成纤维细胞融合而成,故体细胞克隆猴的线粒体DNA来自提供母细胞的母猴和成纤维细胞,A正确;
B、灭活的仙台病毒可以诱导动物细胞融合,故灭活的病毒失去感染能力,具有抗原结构,B错误;
C、据图可知,需要先将重构胚中组蛋白mRNA去甲基化、组蛋白加入脱乙酰酶抑制剂,在移入代孕母猴体内,故推测重构胚中组蛋白的甲基化水平降低、乙酰化水平升高可能会提高胚胎发育率,C正确;
D、重构胚细胞中的染色体来自胎猴,则含有2个染色体组,54条染色体,D正确。
故选B。
【变式2-2】我国科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出大熊猫的早期胚胎。下列叙述错误的是( )
A.选用兔子的卵母细胞是因为比大熊猫的卵母细胞实验成功率高
B.上述事例说明异种生物的细胞质也能调控细胞核基因的表达
C.重组胚胎一般培养到囊胚期,就要将其植入到代孕动物的子宫中
D.若选用胚胎细胞核移植,成功率将明显高于体细胞核移植
【答案】A
【分析】动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。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明显高于胚胎细胞核移植。
【详解】A、将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,而不是大熊猫的卵母细胞中,是因为兔子的卵母细胞更容易大量获得,A错误;
B、用大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出大熊猫的早期胚胎,说明异种生物的细胞质也能调控细胞核基因的表达,B正确;
C、目前还不具备在体外将哺乳动物的受精卵培养为完整个体的技术,一般是在体外借助特殊培养液将哺乳动物的受精卵培养到一定阶段,如囊胚期,然后再植入到代孕动物的子宫中,C正确;
D、胚胎细胞的分化程度低,表现全能性相对容易,故用胚胎细胞核移植的成功率要远高于体细胞核移植,D正确。
故选A。
03 动物细胞克隆技术
【例3】2021年南京农业大学养猪研究所、淮安研究所与江苏省畜牧总站联合利用混合体细胞克隆技术进行不同性别的苏淮猪和二花脸猪的混合移植,共得到14头克隆苏淮猪,此次克隆意味着通过体细胞保存可实现猪遗传资源保护和利用以及优秀种猪的扩群。下列说法正确的是( )
A.克隆技术属于无性繁殖范畴,是因为其遗传物质只来源于一个亲本
B.治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要应用到动物细胞培养和核移植技术
C.将供体核注入受体卵细胞是基因重组的过程
D.为提前获知克隆苏淮猪的性别,需取其囊胚期滋养层细胞做性别鉴定
【答案】B
【分析】核移植技术指的是将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育成动物个体;用核移植的方法得到的动物称为克隆动物,原理是动物细胞核的全能性;动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
【详解】A、根据题干,克隆技术中没有精卵细胞的融合,因此克隆技术属于无性繁殖范畴,A错误;
B克隆是无性生殖的一种,治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要应用到动物细胞培养和核移植,B正确;
C、将供体核注入受体卵细胞是核移植的过程,是形成重组细胞的过程,不是基因重组的过程,C错误;
D、由于克隆猪是无性繁殖,因此克隆猪的性状由提供细胞核的供体决定,因此,克隆苏淮猪的性别与提高细胞核的供体猪一致,D错误。
故选B。
【变式3-1】利用克隆技术产生特定的细胞、组织,可以用来修复受损的器官以达到治疗疾病的目的,如图是有关流程。有关说法错误的是( )
A.可采用显微操作法去除细胞X的核,再用物理或化学方法激活重构胚
B.胚胎干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力
C.培养胚胎干细胞的培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
D.上述移植过程理论上可以避免免疫排斥反应
【答案】B
【分析】动物细胞核移植技术概念:将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。
【详解】A、卵母细胞去核的方法:显微操作(去核)法。除此之外,还有梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。激活重构胚的方法物理方法或化学方法,A正确;
B、胚胎干细胞(简称ES细胞)具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能,B错误;
C、培养胚胎干细胞的培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清,C正确;
D、图中形成的细胞来源于病人的细胞,用于移植,理论上可以避免免疫排斥反应,D正确。
故选B。
【变式3-2】科学家利用黑鼠成纤维细胞获得多能干细胞(iPS),并利用该细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如图所示,图中①~⑨表示过程。下列相关叙述正确的是( )
A.过程①需在含 95% O2加5%CO2混合气体环境中培养体细胞
B.过程②中诱导因子的作用是促使黑鼠成纤维细胞分化成iPS细胞
C.过程③采用的是显微注射法,过程⑧之前需用激素制剂处理白鼠
D.由于克隆鼠与黑鼠供体所含的遗传物质相同,故两者性状完全相同
【答案】C
【分析】动物细胞培养条件:
(1)无菌无毒环境:对培养液和所有培养用具进行无菌处理;在细胞培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液,防止细胞代谢产物积累对自身造成危害。
(2)营养:成分:所需营养物质与体内基本相同,例如需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分。
(3)温度和pH值:哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜,多数细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。
(4)气体环境:通常采用培养皿或松盖培养瓶,将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。O2是细胞代谢所必需的;CO2主要作用是维持培养液的pH。
【详解】A、iPS细胞需置于含有95%空气和5%CO2混合气体的CO2培养箱中培养,A错误;
B、根据流程图,过程②是诱导成纤维细胞转变为iPS细胞的过程。然而,诱导因子实际上是促使成纤维细胞去分化(或重编程)为多能干细胞,而不是促使其分化,B错误;
C、过程③采用的是显微注射法,过程⑧之前需用激素制剂处理白鼠,过程③是将iPS细胞注入囊胚的过程,这通常通过显微注射法实现。过程⑧是代孕白鼠怀孕并生下克隆鼠的过程,这之前通常需要用激素制剂处理白鼠,以同步其发情周期,提高受孕率,C正确;
D、由于克隆鼠与黑鼠供体所含的遗传物质相同,故两者性状完全相同虽然克隆鼠与黑鼠供体在遗传物质上是相同的,但性状的表现还受到环境因素的影响。此外,克隆过程中可能发生的表观遗传变化也可能导致两者在性状上不完全相同,D错误。
故选C。
04 动物细胞融合技术
【例4】关于植物体细胞杂交技术和动物细胞融合技术,下列叙述正确的是( )
A.都突破了有性杂交的局限,使种间基因交流成为可能
B.融合后的细胞均为杂种细胞,遗传物质增加
C.技术原理都涉及细胞膜流动性、细胞全能性
D.细胞融合都可采用聚乙二醇促融或灭活病毒诱导
【答案】A
【分析】植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞,进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
【详解】A、植物体细胞杂交技术和动物细胞融合技术都突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能,A正确;
B、植物体细胞杂交技术和动物细胞融合技术融合后的细胞不一定都是杂种细胞,也可能是同种细胞的融合,B错误;
C、植物体细胞杂交技术涉及的原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性,但动物细胞融合技术不涉及细胞全能性,C错误;
D、灭活病毒诱导法是动物细胞融合技术的特有方法,D错误。
故选A。
【变式4-1】利用细胞融合技术可以制备单克隆抗体,下列关于该过程的叙述正确的是( )
A.杂交瘤细胞能无限增殖,无需进行传代培养
B.利用抗原抗体反应即可筛选出杂交瘤细胞
C.外界抗原多次刺激动物可以提高动物体内杂交瘤细胞的数量
D.体外培养杂交瘤细胞需提供CO₂以维持培养液的pH
【答案】D
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、体外培养杂交瘤细胞,为了定时清除细胞代谢废物,降低培养液中细胞浓度以及补充营养物质,需要进行传代培养,A错误;
B、利用选择培养基筛选杂交瘤细胞,利用细胞的克隆化培养和抗原抗体检测,可筛选出既能大量增殖,又能产生特定抗体的杂交瘤细胞,B错误;
C、外界抗原多次刺激动物可以提高动物体内已免疫的B淋巴细胞的数量,C错误;
D、动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的 pH,D正确。
故选D。
【变式4-2】为研制抗病毒X的单克隆抗体,某科研小组以小鼠作为实验材料设计了以下实验流程。
下列叙述正确的是( )
A.“细胞1”取自小鼠的骨髓
B.“细胞2”在特定条件下没有增殖力
C.“细胞3”中只有一种杂交瘤细胞
D.“细胞4”是经过选择培养基多次筛选得到的
【答案】B
【分析】单克隆抗体的制备过程:
(1)制备产生特异性抗体的B淋巴细胞:向免疫小鼠体内注射特定的抗原,然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞。
(2)获得杂交瘤细胞。①将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合;②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体。
【详解】A、“细胞1”取自小鼠的脾脏,代表的是B淋巴细胞,A错误;
B、“细胞2”为骨髓瘤细胞,其在特定条件下没有增殖力,因而根据该原理可将杂交瘤细胞筛选出来,B正确;
C、由于B淋巴细胞不止一种,因而“细胞3”中不只有一种杂交瘤细胞,C错误;
D、“细胞4”为能产生特定抗体的杂交瘤细胞,其经过选择培养基筛选出杂交瘤细胞,而后在通过克隆化培养和抗体检测将其筛选出来,D错误。
故选B。
05 单克隆抗体技术
【例5】CD47是一种跨膜糖蛋白,能抑制巨噬细胞的免疫清除作用。肺癌、结肠癌等多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6~5倍。下图1为抗CD47的单克隆抗体的制备流程,图2为图1过程②的具体操作。下列相关叙述错误的是( )
A.过程①中筛选出的杂交瘤细胞都具有产生抗体和无限增殖能力
B.用多孔玻璃板培养和筛选杂交瘤细胞时,每个孔中尽量只接种1个细胞
C.出现阳性反应的原因是抗原与抗体发生了特异性的结合
D.注射抗CD47的单抗可以增强巨噬细胞对多种肿瘤细胞的清除作用
【答案】A
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】 A、过程①中筛选出的杂交瘤细胞并非都具有产生抗体和无限增殖能力,还需要进一步筛选,A错误;
B、过程②为筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞,具体做法是:将杂交瘤细胞多倍稀释,接种在多孔的细胞玻璃板上,使每孔细胞不超过一个,通过培养让其增殖,B正确;
C、出现阳性反应是因为抗原(CD47)与抗体(抗 CD47 的单抗)发生了特异性的结合,C正确;
D、由于肿瘤细胞表面 CD47 能抑制巨噬细胞的免疫清除作用,而抗 CD47 的单抗可阻断其作用,所以注射抗 CD47 的单抗可以增强巨噬细胞对多种肿瘤细胞的清除作用,D正确。
故选A。
【变式5-1】科学家构建抗体偶联药物(ADC)对肿瘤细胞进行选择性杀伤,ADC通常由单克隆抗体、连接子和细胞毒性药物三部分组成,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.未与单克隆抗体偶联的细胞毒性药物没有选择杀伤肿瘤细胞的功能
B.连接子主要作用是连接药物和抗体,要在内环境中保持稳定,避免过早释放毒素
C.制备杂交瘤细胞获取单抗时,产生特定抗体的淋巴细胞需要先进行扩大培养
D.制备杂交瘤细胞获取单抗时,通过抗原抗体杂交技术筛选所需的杂交瘤细胞
【答案】C
【分析】单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原的抗体。通常采用杂交瘤抗体技术来制备,杂交瘤抗体技术是在细胞融合技术的基础上,将具有分泌特异性抗体能力的浆B细胞和具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞,杂交瘤细胞既能产生抗体,又能无限增殖。用具备这种特性的单个杂交瘤细胞培养成细胞群,可制备针对一种抗原的特异性抗体即单克隆抗体。
【详解】A、抗体偶联药物(ADC)能对肿瘤细胞进行选择性杀伤是因为抗体的作用,细胞毒性药物没有选择杀伤肿瘤细胞的功能,A正确;
B、连接子在药物和抗体的结合中扮演着至关重要的角色,具有以下主要作用: 首先,它确保药物能够准确、稳定地与抗体相连,形成一个有效的复合物。这样可以保障在运输和作用过程中,药物不会轻易脱离抗体,从而维持整个体系的完整性和有效性。 其次,要求其在内环境中保持稳定是非常关键的。只有保持稳定,才能使药物在到达特定的作用靶点之前,不会因为连接子的不稳定而提前释放药物或毒素,避免对非目标组织或细胞造成不必要的损害,B正确;
C、产生特定抗体的淋巴细胞不能增殖,C错误;
D、抗原抗体杂交技术具有特异性强、灵敏度高的优点,可以准确地从大量融合细胞中筛选出目标杂交瘤细胞,为后续获得高纯度、高特异性的单克隆抗体奠定基础。D正确。
故选C。
【变式5-2】呼吸道合胞病毒(RSV)是一种RNA病毒,可引起下呼吸道急性感染。NS1 是RSV的特异蛋白,在病毒免疫逃逸中起关键作用。现欲制备抗NS1 单克隆抗体(流程如图),以深入研究 NSl 蛋白的功能和调控机制。下列叙述正确的是( )
A.过程①将各种B淋巴细胞分别与骨髓瘤细胞混合
B.经过程②可筛选得到杂交瘤细胞株
C.过程③采用抗原-抗体杂交技术分离杂交瘤细胞
D.借助荧光标记的抗NS1的单克隆抗体可对NS1进行定位
【答案】D
【分析】单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原的抗体。通常采用杂交瘤技术来制备,杂交瘤抗体技术是在细胞融合技术的基础上,将具有分泌特异性抗体能力的浆B细胞和具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞,杂交瘤细胞既能产生抗体,又能无限增殖。用具备这种特性的单个杂交瘤细胞培养成细胞群,可制备针对一种抗原的特异性抗体即单克隆抗体。
【详解】A、脾脏中的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞直接混合,不需要分别混合,A错误;
B、过程②是细胞系而非细胞株,B错误;
C、需要用多孔细胞板分离杂交瘤细胞,再借助抗原抗体杂交筛选鉴定产生特定抗体的杂交瘤细胞,C错误;
D、单克隆抗体具有特异性,可以对抗原定位,D正确。
故选D。
06 胚胎工程
【例6】单倍体胚胎干细胞兼具胚胎干细胞和精子的特性,可作为载体将转基因片段通过“受精”传递到胚胎中;下图为单倍体胚胎干细胞的获得过程,下列相关叙述错误的是( )
A.在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术
B.单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的
C.获能的精子与成熟卵母细胞在体外共同培养即可完成受精过程
D.将上图中的胚胎移植到经过同期发情处理的代孕母体体内,通过代孕母体妊娠产仔
【答案】C
【分析】胚胎移植的基本程序主要包括:(1)对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体,供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理;(2)配种或人工授精;(3)对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段。直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存;(4)对胚胎进行移植;(5)移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。
【详解】A、在单倍体胚胎干细胞的制备过程中需要用到显微操作技术,如将雌原核去除的过程,A正确;
B、囊胚的内细胞团具有全能性,单倍体胚胎干细胞是从囊胚的内细胞团中分选获得的,B正确;
C、将获能的精子和培养成熟的卵子置于获能溶液或专用的受精溶液中共同培养,一段时间后,可完成受精,C错误;
D、胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序,将上图中的胚胎移植到经过同期发情处理的代孕母体体内,通过代孕母体妊娠产仔,D正确。
故选C。
【变式6-1】2018年1月25日,我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA结合体细胞核移植技术,培育出第一批灵长类动物——食蟹猴,流程如图所示:①~⑥表示相应过程或生物工程技术,该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。下列叙述错误的是( )
A.过程①的培养中通常加入抗生素并定期更换培养液
B.过程②是模拟体内环境,使MⅡ中期卵母细胞与获能的精子完成受精作用
C.过程③采用显微注射技术,使成纤维细胞与去核的MⅡ中期卵母细胞融合
D.过程⑥中Kd4d的mRNA的表达产物可以调节胚胎发育,提高胚胎成型率
【答案】B
【分析】动物细胞核移植是用体细胞作为供体细胞进行的细胞核移植,将供核细胞注射到培养到减数第二次分裂中期的卵母细胞中,用人工的方法将其培养成胚胎,再将胚胎移植到雌性动物子宫内,就可以孕育出新的个体。
【详解】A、过程①表示动物细胞培养,应该定期更换培养液,防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害,通常需加入抗生素,以减少污染的发生,A正确;
B、过程②是模拟体内环境,进行细胞培养,但未发生受精作用,该过程应该是进行卵细胞的去核处理,B错误;
C、过程③是利用显微注射法,将成纤维细胞注射到MⅡ中期卵母细胞,使成纤维细胞与去核的MⅡ中期卵母细胞融合,C正确;
D、过程⑥中Kd4d的mRNA的表达产物可以调节相关基因的表达,进而调节胚胎发育,提高胚胎成型率,D正确。
故选B。
【变式6-2】精子载体法是一种新型的制备转基因动物的方法,该方法以精子作为载体, 使精子携带外源基因进入卵细胞受精。如图为该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述正确的是( )
A.①过程需将成熟的精子放入适宜浓度的ATP 溶液中获能处理
B.②采用体外受精技术,受精完成的标志是雌雄原核融合
C.可对早期原肠胚进行酶解,提高转基因鼠的产生效率
D.④过程植入胚胎前需要对代孕母鼠注射促性腺激素
【答案】B
【分析】分析题图:图示表示培育转基因鼠的基本流程,其中①是筛选获得导入外源基因的精子的过程,②是体外受精过程,③是早期胚胎培养过程,④是胚胎移植过程。
【详解】A、①过程需将成熟的精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能,获能不是获得能量,A错误;
B、②采用体外受精技术,受精完成的标志是雌雄原核融合成为一个细胞核,B正确;
C、酶解应该是桑葚胚进行,且原肠胚不能胚胎分割和移植,C错误;
D、④是胚胎移植过程,移植前要让受体同期发情,注射孕激素,D错误。
故选B。
07 动物细胞工程综合应用
【例7】CD87是一种癌细胞膜上的受体蛋白,与癌细胞的转移和增殖有关。研发针对CD87的抗体类药物能提高癌症的治愈率。
(1)单克隆抗体制备过程如图1所示:
细胞①表示小鼠的 细胞,使用HAT培养基筛选获取杂交瘤细胞的原理是 ;获取杂交瘤细胞后,需在全营养培养基中培养一段时间,目的是 。采用 法获取单细胞,并培养形成克隆。通过筛选的杂交瘤细胞可通过注入小鼠腹腔或在培养液中进行扩大培养并不断产生单克隆抗体。
(2)双特异性抗体是指同时具有两种抗原结合位点的人造抗体,研究人员利用基因工程和发酵工程技术制备具有CD3和CD87结合位点的双特异性抗体(见图2)。
备注:CD3是T细胞表面特异性抗原,在所有T细胞膜上均有表达。该抗原被激活后,能极大促进T细胞的免疫效力
①设计目的基因序列:通过查阅基因数据库,获得CD3和CD87蛋白对应的碱基序列和氨基酸序列,为使两种抗体蛋白能结合形成有功能的抗体,利用计算机辅助设计技术,设计改造蛋白质的 ,推测其可能的氨基酸序列和碱基序列。
②获取目的基因:利用 获取目的基因后,通过PCR扩增,采用的引物如图3所示。
③构建重组质粒:选用含LacO位点的质粒作为载体。LacO位点常与阻遏蛋白结合,阻止RNA聚合酶的移动,环境中的乳糖能解除阻遏蛋白的作用。将目的基因与质粒连接,形成图4所示的重组质粒。LacO位点的作用是 。
④重组质粒的导入和检测:将重组质粒与经低温、低浓度CaCl2处理的大肠杆菌共培养一段时间,将菌种接种在含四环素的培养基中培养一段时间,获得的大肠杆菌需鉴定是否含有重组质粒,原因是 。提取大肠杆菌总DNA后,根据表中4种限制酶的识别序列,采用 酶进行酶切,电泳后若存在1150bp左右长度的条带,则说明导入了重组质粒。
酶
识别序列
EcorI
5’-G^AATTC-3’
BgIII
5’-A^GATCT-3’
BamHI
5’-G^GATCC-3’
XhoI
5’-C^TCGAG-3’
备注:“^”表示酶切位点
⑤双特异性抗体的生产:将筛选出的大肠杆菌扩大培养后,接种在发酵罐中进行大规模发酵。生产过程中需要持续检测的指标是 (写出3个)。
(3)相对于单克隆抗体,图示双特异性抗体在治疗癌症时的效果更好,推测原因是 。
【答案】(1) B淋巴 HAT培养基会抑制单个的骨髓瘤细胞和骨髓瘤-骨髓瘤细胞的增殖,而B淋巴细胞分裂能力弱,只有杂交瘤细胞可以正常增殖 (扩大培养)增加杂交瘤细胞数量 有限稀释
(2) 结构 人工合成法 调控目的基因的转录 含有空质粒和质粒与质粒连接产物的大肠杆菌也能在含四环素的培养基中存活 BamHI和XhoI 温度、pH、营养物质和溶氧量等
(3)该双特异性抗体既能结合癌细胞表面的受体蛋白CD87,又能结合T细胞表面的特异性抗原CD3,且CD3抗原被激活后,能极大促进T细胞的免疫效力,从而实现定向杀伤癌细胞作用
【分析】单克隆抗体的制备过程是:对小动物注射抗原,从该动物的脾脏中获取效应B细胞,将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合,筛选出能产生单一抗体的杂交瘤细胞,克隆化培养杂交瘤细胞(体内培养和体外培养),最后获取单克隆抗体。诱导动物细胞融合的方法有:物理法(离心、振动)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)。
【详解】(1)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合可以形成杂交瘤细胞,故细胞①表示经过免疫的小鼠B淋巴细胞,HAT培养基会抑制单个的骨髓瘤细胞和骨髓瘤-骨髓瘤细胞的增殖,而B淋巴细胞分裂能力弱,只有杂交瘤细胞可以正常增殖,因此该选择培养基只允许杂交瘤细胞正常生长,从而筛选出杂交瘤细胞。获取杂交瘤细胞后,需在全营养培养基中培养一段时间,目的是扩大培养增加杂交瘤细胞数量。再采用有限稀释法可获取单细胞,并培养形成克隆。
(2)①设计目的基因序列:根据蛋白质的预期功能,设计预期蛋白质的结构,推测其可能的氨基酸序列和碱基序列。
②获取目的基因:根据目的基因的碱基序列利用人工合成法获取目的基因后,通过PCR扩增。
③LacO位点常与阻遏蛋白结合,阻止RNA聚合酶的移动,环境中的乳糖能解除阻遏蛋白的作用。由此可见LacO位点的作用是调控目的基因的转录。
④因含有空质粒和质粒与质粒连接产物的大肠杆菌也含有四环素抗性基因,也能在含四环素的培养基中存活,故在含四环素的培养基中培养一段时间获得的大肠杆菌需鉴定是否含有重组质粒。对比引物1和引物2虚线框序列和4种限制酶识别可知,采用BamHI和XhoI酶进行酶切,因目的基因长度为1140bp,电泳后若存在1150bp左右长度的条带,则说明其含有目的基因,即导入了重组质粒。
⑤为保证筛选出的大肠杆菌在发酵罐中进行大规模发酵,发酵过程中需要持续检测的指标有温度、pH、营养物质和溶氧量等。
(3)相对于单克隆抗体,图示双特异性抗体既能结合癌细胞表面的受体蛋白CD87,又能结合T细胞表面的特异性抗原CD3,该抗原被激活后,能极大促进T细胞的免疫效力,从而实现定向杀伤癌细胞作用,在治疗癌症时取得更好的效果。
【变式7-1】据第三次全国大熊猫野外种群调查,全世界野生大熊猫不足1600只,因此。如何保护和繁殖大熊猫是亟待解决的问题,现设计如下繁殖过程。请回答下列问题:
Ⅰ.核移植过程:
(1)获取的精子需要 后才能参与受精,囊胚中的滋养层细胞将来发育成 。
(2)核移植时对MII期卵母细胞去核其实是去除 复合物。图中获得试管熊猫的过程属于 生殖(填“无性”或“有性”)。
Ⅱ.胚胎移植过程:
(3)胚胎移植时应选 期的胚胎进行移植。代孕受体对移入子宫的早期胚胎基本不会发生 ,这是胚胎在受体内存活的生理基础之一、胚胎移植的实质是 。
(4)图中激素处理可使供体 ,从而可培育更多的早期胚胎。代孕受体在移植前需要经过 处理,以便早期胚胎成功植入或着床。
(5)为了繁殖更多后代,可以通过 技术,产生同卵多仔。下列关于该技术的叙述中,错误的是 。
A.增加胚胎数量,快速繁殖 B.同卵多仔的表现型一定相同
C.该技术涉及显微操作技术 D.可以采用相关酶处理卵裂球
【答案】(1) 获能处理 胎膜和胎盘
(2) 纺锤体-染色体 有性
(3) 桑葚胚或囊胚 免疫排斥反应 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
(4) 超数排卵 同期发情
(5) 胚胎分割(和移植) B
【分析】图示为克隆熊猫和试管熊猫的形成过程,为了得到更多的早期胚胎,可以对供体使用超数排卵处理,使供体排出更多的卵子。通过核移植技术获得重组细胞,经过早期胚胎培养形成早期胚胎,并通过胚胎移植移到代孕母体中,产生克隆熊猫。获得的卵母细胞与获能的精子结合形成受精卵,经过早期胚胎培养后,然后将早期胚胎通过胚胎移植移入代孕母体中,产生试管熊猫。
【详解】(1)获取的精子需要经过获能处理后才能参与受精,囊胚中的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。
(2)核移植时对MII期的卵母细胞去核其实是去除纺锤体-染色体复合物,图中获得试管熊猫的过程经过了精子和卵细胞的结合,所以属于有性生殖。
(3)胚胎移植时通常选取桑葚胚或囊胚期的胚胎进行移植,代孕受体对移入子宫的早期胚胎基本不会发生免疫排斥反应,是胚胎在受体内存活的生理基础之一,胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
(4)图中激素处理供体,会促进其超数排卵,产生更多的卵子,受精后产生更多胚胎;为了给移植胚胎创造良好的孕育条件,应对代孕母畜进行同期发情处理。
(5)为了繁殖更过后代,可以通过胚胎分割技术,产生同卵多仔。
A、胚胎分割能够使一个胚胎分割成几个胚胎,从而增加繁殖量,A正确;
B、虽然这些胚胎来自同一受精卵,遗传物质相同,但环境因素对其性状表现也有一定的影响,故表现型未必完全一致,B错误;
CD、胚胎分割处理的是早期胚胎,体积非常小,需要显微操作,可用切割针或切割刀进行切割,也可采用酶消化的方法,使胚胎数量在原来的基础上明显增加,CD正确。
故选B。
【变式7-2】CTLA-4、PD-1是存在于 T细胞表面的受体蛋白。CTLA-4可阻断 T细胞的抗原呈递,从而抑制细胞毒性T细胞增殖。PD-1 与正常细胞表面的PD-L1一旦结合,T细胞即可“认清”对方,不触发免疫反应,而癌细胞会过量表达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。科研人员通过动物细胞融合技术制备抗CTLA-4单克隆抗体的过程如图所示。回答下列问题:
(1)为了在小鼠体内获得能产生特定抗体的B淋巴细胞,需要先给小鼠注射的抗原是 。图中过程①诱导细胞融合常用的方法有 、 和灭活病毒诱导法等。
(2)单克隆抗体制备过程中,需要用特定的选择培养基进行第一次筛选,在该培养基上,未融合的细胞和 的细胞都会死亡,筛选得到的细胞具有的特点是 。将第一次筛选获得的细胞进行克隆化培养和 ,经过多次筛选,就可以获得产生单克隆抗体的细胞。
(3)抗体都是由两条H链和两条L链组成的4条肽链对称结构(如图)。
研究人员将产生抗CTLA-4 抗体的杂交瘤细胞与产生抗 PD-1抗体的杂交瘤细胞融合,融合后的细胞除了产生图中的三种抗体外,还可产生多种类型的抗体,原因是 。图中所示的双特异性抗体对癌细胞的杀伤较抗CTLA-4单克隆抗体效果更好,原因是 。
【答案】(1) CTLA-4 蛋白 PEG 融合法 电融合法
(2) 融合的具有同种核 既能迅速大量增殖,又能产生抗体 抗体检测
(3) 融合细胞表达出两种L链和两种H链,不同L链和H链可能组合成不同抗体 双特异性抗体既能结合CTLA-4,促进细胞毒性T细胞增殖,又能结合 PD-1,防止癌细胞逃避免疫监视
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞,诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养,最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】(1)为了在小鼠体内获得能产生抗CTLA-4抗体的B淋巴细胞,需要先给小鼠注射的抗原是CTLA-4 蛋白。诱导动物细胞融合常用的方法有PEG 融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
(2)在选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞在选择性培养基都会死亡,有相应的杂交瘤细胞才能生长,筛选得到的细胞是杂交瘤细胞,该细胞既能迅速大量增殖,又能产生抗体。将第一次筛选获得的细胞进行克隆化培养和抗体检测,经过多次筛选,就可以获得产生单克隆抗体的。
(3)因为融合细胞表达出两种L链和两种H链,不同L链和H链可能组合成不同抗体,故将产生抗CTLA-4 抗体的杂交瘤细胞与产生抗 PD-1抗体的杂交瘤细胞融合,融合后的细胞除了产生图中的三种抗体外,还可产生多种类型的抗体。因为双特异性抗体既能结合CTLA-4,促进细胞毒性T细胞增殖,又能结合 PD-1,防止癌细胞逃避免疫监视,故双特异性抗体对癌细胞的杀伤较抗CTLA-4单克隆抗体效果更好。
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