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第34讲
细胞工程
第二课时
2
1
3
植物细胞工程
动物细胞培养
考点梳理
动物细胞融合技术和单克隆抗体
知识梳理
DNA的复制相关计算
神经调节和体液调节的关系
4
动物体细胞核移植技术与克隆动物
动物细胞培养
考点2
1. 动物细胞培养
（1）概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的
培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
（2）取材：一般动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
（细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养）
（3）原理：细胞增殖（有丝分裂）
（4）地位：动物细胞工程常用的技术手段有
动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植等。
其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2. 动物细胞培养条件（一般使用液体培养基）
（1）营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质，
此外通常还需血清等一些天然成分。
动物血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。
（2）无菌、无毒环境
（3）温度、pH和渗透压
（4）气体环境
合成培养基：将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。
动物细胞培养常用培养液。
2. 动物细胞培养条件（一般使用液体培养基）
（1）营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质，
此外通常还需血清等一些天然成分。
动物血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。
（2）无菌、无毒环境
① 无菌：a. 培养液和培养用具进行灭菌处理
b. 在无菌环境下操作
c. 加抗生素
② 无毒：定期更换培养液，清除代谢物
（3）温度、pH和渗透压：温度——36.5±0.5℃；pH——7.2~7.4
（4）气体环境：95%空气+5%CO2的CO2培养箱
① O2：细胞代谢所必需
② CO2：维持培养液的pH值
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
（放入CO2培养箱中培养）
分瓶
进行传代培养
动物胚胎、幼龄动物的组织
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶
处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮
在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些
基质表面才能生长增殖
直接用离心法收集
重新用胰蛋白酶等处理，
使之分散成单个细胞，
然后再用离心法收集
3. 动物细胞培养的过程
（1）过程
a. 悬浮生长类
b. 贴壁生长类
① 细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。
② 细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，
细胞停止分裂增殖的现象。
③ 原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物细胞经处理后的初次培养。
④ 传代培养：分瓶之后的细胞培养。
3. 动物细胞培养的过程
（2）相关概念
植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
离体
用机械法或胰蛋白酶、
胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
固体
液体(又称培养液)
水、矿质元素、蔗糖、
维生素、植物激素、琼脂等
糖类、氨基酸、无机盐、维生素
等营养物质及一些天然成分如血清
植物激素
血清
动物细胞培养和植物组织培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
特殊环境条件
结果
是否体现细胞全能性
过程
相同点 再分化需光
气体环境
一般获得新的植株
获得大量相同的细胞
是
否
① 培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
② 均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
移栽成活
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
动物细胞培养和植物组织培养的比较
1. 关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是 (　　)
A．动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同
B．动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶
C．烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖
D．动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒
B
精题精练
2. 小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞、制备流程如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
D
精题精练
4. 干细胞的培养及其应用
（1）干细胞
① 概念：动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。
在一定条件下可以分化成其他类型细胞的细胞。
② 分布：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
③ 种类
a. 胚胎干细胞（简称ES细胞）：分布于早期胚胎中
特点：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. 成体干细胞：存在于成体组织或器官内
特点：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
例子：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等
（2）干细胞在医学上的应用
① 造血干细胞移植，治疗白血病及造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
② 神经干细胞，治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病。
③ 诱导多能干细胞（iPS细胞）
通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，
称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。
4. 干细胞的培养及其应用
b. iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，
理论上可以避免免疫排斥反应。
a. 诱导过程无须破坏胚胎
动物细胞融合技术
和单克隆抗体
考点3
（1）概念：动物细胞融合也称细胞杂交。
是指两个或多个动物细胞结合成一个细胞的技术。
（2）结果：形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（3）原理（结构基础）：细胞膜的流动性
（4）诱导方法：
① 化学法：PEG（聚乙二醇）融合法
② 物理法：电融合法
③ 生物法：灭活病毒诱导法，动物细胞融合所特有的融合方式。
（5）意义
① 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
② 成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，
为制备单克隆抗体开辟了新途径。
1. 动物细胞融合技术
植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点
比较项目 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 ↓去壁 原生质体A、B ↓融合 融合的原生质体 ↓再生壁 杂种细胞 ↓植物组织培养 杂种植株 细胞A、B
↓融合
杂交细胞
↓有丝分裂
多个相同杂交细胞
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导融合方法 物理法：电融合法、离心法； 化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、 高Ca2＋—高pH融合法 电融合法
PEG融合法
灭活病毒诱导法等
结果 杂种植株 杂交细胞
意义 克服了远缘杂交的不亲和性， 获得杂种植株 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点
2. 单克隆抗体及其应用
（1）概念：由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，
这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
（2）单克隆抗体制备的过程：
注射特定的抗原
培养骨髓瘤细胞
从脾中提取
B淋巴细胞
多种
骨髓瘤细胞
诱导融合
将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
能产生抗体，
但不能大量增殖
不能产生抗体，但能大量增殖
PEG融合法、
电融合法、
灭活病毒诱导法
多种
杂交细胞
未融合
的细胞
B-骨、
骨-骨、
B-B、
第一次筛选：
用特定的选择培养基
杂交瘤细胞：
（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）
第二次筛选：
克隆化培养、抗体检测
（可进行多次）
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
2. 单克隆抗体及其应用
（1）概念：由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，
这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
（2）单克隆抗体制备的过程：
（3）单克隆抗体的优点：能准确地识别抗原的细微差异，
与特定抗原发生特异性结合，
且可大量制备。
（4）单克隆抗体的应用。
① 作为诊断试剂：“早早孕诊断试剂盒”。
② 运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)。
③ 用于治疗疾病：单克隆抗体药物。
灵敏度高、
特异性强、
可大量制备
下图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶
(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述不
正确的是(　　)
A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合
B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长
C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产
D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础
B
精题精练
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，
该处理的目的是 ______________________________________________________。
（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：
_______________________________________________________________________。
诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液
精题精练
回答下列问题：
（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。
图中筛选1所采用的培养基属于____________，使用该培养基进行细胞培养的结果
是 __________________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理
是 ________________________________。
选择培养基
只有杂交瘤细胞能够生存
抗原与抗体的反应具有特异性
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
精题精练
回答下列问题：
（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法
有 _____________________________________________________________________
(答出2点即可)。
将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
精题精练
动物体细胞核移植技术
与克隆动物
考点4
（1）概念：
（2）原理：
（3）类型：
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，
称为动物体细胞核移植技术
1. 动物体细胞核移植技术
用动物体细胞核移植技术得到的动物称为克隆动物。
动物细胞核的全能性
① 胚胎细胞核移植：
胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易
② 体细胞核移植：
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
电融合法使两细胞融合
动物细胞培养
重构胚
早期胚胎
代孕母体
卵母细胞
在体外培养到MⅡ期
去核的卵母细胞
供体细胞
供体体细胞
生出与供体遗传物质基本相同的个体
显微操作去核
用物理或化学方法激活重构胚，
使其完成细胞分裂和发育过程
动物细胞核移植
动物细胞融合
胚胎移植
（4）过程
注入
受体细胞为什么选用卵母细胞？
卵细胞
次级卵母细胞
第一极体
MⅡ期：
减数分裂Ⅱ中期
思考：
① 卵母细胞体积大，易操作
② 含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件（主要）
　
在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(　　)
A．卵原细胞　　　　　 B．初级卵母细胞
C．次级卵母细胞 D．卵细胞
C
精题精练
（5）动物细胞核移植技术的应用前景及存在问题
① 应用前景
a. 畜牧业
b. 保护濒危物种
c. 医药卫生领域
d. 研究克隆动物
② 存在问题
a. 体细胞核移植技术的成功率非常低
b. 核移植的理论研究较为滞后
c. 大多数克隆动物存在健康问题
动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点
结果 获得细胞群 获得克隆动物
比较项目 动物细胞培养 动物体细胞核移植
应用 ①生产生物制品 ②用于基因工程 ③检测有毒物质 ①加速家畜遗传改良进程，
促进优良畜群繁育
②保护濒危物种
③生产医用蛋白
④提供克隆器官、组织等
2. 克隆动物
克隆动物的性状分析：动物细胞核移植技术，体现了动物细胞核的全能性。
克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
谢谢
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