PAGE6-動物細胞工程(15分鐘50分)1.(12分)(2024·中原名校質量考評)英國科學家格雷戈里·溫特以及美國科學家喬治·史密斯因在肽類和抗體的噬菌體展示技術等領域的巨大成就而獲2024年諾貝爾化學獎。該技術是將編碼多肽或蛋白質的基因插入噬菌體外殼蛋白基因,然后讓該噬菌體感染宿主細胞,成熟的噬菌體從宿主中釋放出來,成熟噬菌體表面就會出現對應的多肽或蛋白質。請回答下列問題:(1)若利用噬菌體展示技術獲得人抗體,應首先從人的________(填“B”“T”或“體”)細胞中獲得mRNA,通過____________________________,再合成目的基因(人抗體基因)。然后通過PCR技術擴增目的基因,此過程中,須要的物質除模板鏈、四種脫氧核苷酸外,還須要__

__。

(2)如圖所示為利用細胞雜交技術制備單克隆抗體的過程,A細胞為小鼠黑色素瘤細胞,B細胞為小鼠巨噬細胞(免疫細胞的一種),C為融合細胞或雜交細胞。從A、B細胞到C細胞的過程中,所形成的C有________種(僅考慮兩兩融合),用特定的選擇性培育基篩選后得到的D細胞應當是____________,D細胞還需進行________________________________,就可獲得能夠分泌所需抗體的細胞。

(3)利用噬菌體展示技術生產單克隆抗體與利用細胞雜交技術生產單克隆抗體的過程相比,噬菌體展示省去了______________________(步驟),使制備更簡潔易行。

【解析】(1)抗體基因在B細胞中表達,在T細胞、體細胞中均不表達,因此只能從B細胞中獲得人的抗體基因的mRNA。通過逆轉錄過程獲得cDNA片段,再合成目的基因。采納PCR技術擴增目的基因的過程中,須要的物質除模板鏈、四種脫氧核苷酸外,還須要引物和熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)圖中從A、B細胞到C細胞的過程中,所形成的C有AA型、BB型、AB型3種(僅考慮兩兩融合),用特定的選擇性培育基篩選后得到的D細胞應當是融合的雜交瘤細胞,D細胞還需進行克隆化培育和專一抗體檢測,就可獲得能夠分泌所需抗體的細胞。(3)由于噬菌體可以侵染宿主細胞,將重組DNA分子注入宿主細胞中,因此利用噬菌體展示技術獲得單克隆抗體無須進行動物細胞融合,使制備更簡潔易行。答案:(1)B逆轉錄過程獲得cDNA片段引物和熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)(2)3雜交瘤細胞克隆化培育和專一抗體檢測(3)動物細胞融合2.(14分)(2024·大同模擬)如圖是利用現代生物工程技術治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請據圖回答:(1)②所示的生物技術名稱是______________。重組細胞A培育過程中所用培育液除一些無機鹽和有機鹽類外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等成分以及____________________等物質,并且用肯定的方法激活其完成細胞分裂和發育進程。該過程通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的緣由除了它體積大、易操作、養分物質豐富外,還因為它含有____________________的物質。

(2)圖中③所示的結構名稱是____________。若實現重組細胞B定向誘導分化,須要在培育基中加入________________________。

(3)④所示的生物技術名稱是______________,若想得到大量健康的胰島B細胞基因,可利用________技術。

(4)圖示方法與一般的異體移植相比最大的優點是________________。

【解析】(1)①是從體細胞分別出來的細胞核,與去核的卵母細胞進行②核移植。動物細胞培育時,培育液的成分包括無機鹽、有機鹽類、維生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等物質。該過程通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的緣由除了它體積大、易操作、養分物質豐富外,還因為它含有促進細胞核全能性表達的物質。(2)胚胎干細胞可通過定向誘導分化形成相應的組織細胞,所以③是從早期胚胎中分別的干細胞(內細胞團)。要實現重組細胞B定向誘導分化,須要在培育基中加入分化誘導因子。(3)④是將目的基因導入受體細胞,屬于基因工程技術。若想得到大量健康的胰島B細胞基因,可利用PCR技術。(4)由于細胞核來自患者自身的體細胞,所以與異體移植相比最大的優點是不發生免疫排斥反應。答案:(1)核移植技術血清促進細胞核全能性表達(2)內細胞團(胚胎干細胞)分化誘導因子(3)基因工程(轉基因技術、DNA重組技術)PCR(4)沒有免疫排斥反應【易錯警示】關注動物細胞培育與核移植中四個問題(1)動物細胞培育和植物組織培育都存在細胞的培育過程,但植物細胞可以先分裂再分化,而動物細胞不分化只分裂。(2)區分原代培育和傳代培育的關鍵為是否分瓶培養。貼壁生長到肯定程度須要用胰蛋白酶處理,然后再分瓶培育,原代培育結束,起先了傳代培育。(3)經植物組織培育成的植株與供應外植體的植株完全相同,而動物細胞核移植形成的個體與供體大部分性狀相同,也有少部分性狀與供應去核卵母細胞的個體相同。(4)核移植過程中供體理論上是供應細胞核,但操作過程中可以把整個細胞注入去核的卵母細胞中,緣由是體細胞體積相對較小,取核難度較大,另外細胞膜對核融合的障礙性較小。3.(10分)(2024·哈爾濱模擬)如圖為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖。據圖回答下列問題:(1)圖中向小鼠注射抗原后,所獲得的免疫抗血清事實上是含有______________________的混合物,這種方法制備的抗體不僅產量低,而且純度低。

(2)圖中選用B細胞和骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞,說明細胞膜具有________。

(3)圖中兩次篩選的目的不同,其中篩選①的目的是篩選出____________,篩選②的目的是篩選出__________________________________。

(4)科學工作者正在探討的用于治療癌癥的“生物導彈”就是__,

請指出一種用“生物導彈”治療癌癥的方法較一般化療的優點

__。

【解析】(1)據圖可知,向小鼠注射包含多種抗原確定簇的抗原后,所獲得的免疫抗血清事實上是含有Ab1、Ab2、Ab3、Ab4的混合物,這種方法制備的多克隆抗體不僅產量低而且純度低。(2)B細胞和骨髓瘤細胞融合體現了細胞膜的結構特性——流淌性。(3)圖中兩次篩選的目的不同,其中篩選①的目的是篩選出雜交瘤細胞,篩選②的目的是篩選出能產生所需抗體的雜交瘤細胞。(4)科學工作者正在探討的用于治療癌癥的“生物導彈”,注入體內,借助單克隆抗體的導向作用,將抗癌藥物定向帶到癌細胞所在位置,在原位殺死癌細胞。用“生物導彈”治療癌癥和一般化療相比優點是不損傷正常細胞,且用藥劑量少,毒副作用小。答案:(1)Ab1、Ab2、Ab3、Ab4(2)流淌性(3)雜交瘤細胞能產生所需抗體的雜交瘤細胞(4)單克隆抗體上連接抗癌藥物不損傷正常細胞,且用藥劑量少,毒副作用小4.(14分)如圖表示動物細胞培育程序圖,請據圖回答下列問題:①取動物組織塊↓____②____↓③處理組織分散成單個細胞↓④制成________↓⑤轉入培育液中進行培育↓⑥處理貼壁細胞分散成單個細胞,制成________↓⑦轉入培育液中進行培育(1)過程②表示____________。

(2)過程____________用胰蛋白酶處理組織塊或貼壁細胞使其分散成單個細胞,這樣做的目的是__

__。

(3)過程⑤進行的細胞培育是____________,細胞適于____________生長增殖。

(4)過程⑦進行的細胞培育是____________,一般傳至10代后就不易傳下去了,傳至10～50代左右時,增殖會漸漸緩慢,以至于完全停止,部分細胞的____________會發生變更。接著培育時,少部分細胞發生了__________,朝著等同于____________的方向發展。

(5)⑤和⑦過程都要放在____________中培育。

【解析】(1)動物細胞培育時,先將組織剪碎。(2)依據動物細胞培育的操作流程并結合圖示可知,須要用胰蛋白酶使動物細胞分散成單個細胞,過程是③和⑥,其目的是解除由于接觸對細胞生長和增殖的抑制。(3)懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁,以后,細胞進行有絲分裂,數目不斷增多,當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增殖,這種現象稱為細胞的接觸抑制,人們通常將動物組織消化后的初次培育稱為原代培育。(4)貼滿瓶壁的細胞須要重新用胰蛋白酶等處理,然后分別接著培育,讓細胞接著增殖,這樣的過程稱為傳代培育;一般傳至10代后就不易傳下去了,傳至10～50代接著培育時,增殖會漸漸緩慢,以至于完全停止,部分細胞的細胞核型會發生變更;接著培育時,少部分細胞發生了突變,朝著等同于癌細胞的方向發展。(5)動物細胞培育的⑤和⑦過程都要放在恒溫的二氧化碳培育箱中培育。答案:(1)剪碎組織(2)③和⑥解除由于接觸對細胞生長和增殖的抑制(3)原代培育貼壁(4)傳代培育細胞核型突變癌細胞(5)二氧化碳培育箱【加固訓練】狂犬病病毒的核酸是RNA,G蛋白和N蛋白是狂犬病病毒的主要抗原,它們刺激人體后可誘導人體產生相應的抗體和細胞免疫反應。如圖表示用生物工程制備抗狂犬病病毒單克隆抗體的過程。請回答下列問題:(1)制備該單克隆抗體的技術屬于生物技術的細胞工程。圖中細胞1是小鼠體內注入____________后而獲得的________細胞,細胞2為__________細胞。細胞1具有產生______________的功能,細胞2的突出特點是__________________。誘導細胞1和2融合的方法許多,常用的誘導因素有聚乙二醇、______________、電激等。

(2)若細胞1基因型為HH,細胞2基因型為SS,在兩兩融合后的眾多細胞中,基因的組合類型可能有________________________________________________(填基因型)。

(3)動物培育基的配方通常含有糖、氨基酸、無機鹽、微量元素等,與植物細胞培育基有所不同的是,還含有__________________。

【解析】(1)首先應給小鼠注射特定抗原(滅活的狂犬病病毒或G蛋白或N蛋白),使小鼠產生相應的免疫反應,然后從小鼠的脾臟中取得已免疫的B淋巴細胞或漿細胞(細胞1),該細胞能夠產生特異性抗體。用聚乙二醇、電激、滅活的病毒(或仙臺病毒)等方法誘導B細胞(細胞1)和骨髓瘤細胞(細胞2)融合。(2)若細胞1基因型為HH,細胞2基因型為SS,在兩兩融合后細胞有三種狀況:①B細胞(細胞1)自身融合的細胞,基因型為HHH