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第47讲 动物细胞工程
高三生物总复习课件-选择性必修3 生物技术与工程
考点一 动物细胞培养
1．动物细胞培养
基础·精细梳理
原理：细胞增殖
(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。
(2)培养条件
一般用液体培养基
(3)培养过程
考点一 动物细胞培养
基础·精细梳理
名师解读
(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。
①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。
②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。
(2)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。　　　
1．进行动物传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，可以用胃蛋白酶替代胰蛋白酶吗？说明原因。
提示　不可以，胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失活。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中失活，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于传代培养时分散细胞。
考点一 动物细胞培养
情境推理·探究
动物细胞培养和植物组织培养的比较
考点一 动物细胞培养
重点难点·透析
1．(2023·山东德州期末)如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是(　　)
A．甲过程可选取动物个体的任何组织细胞
B．乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞
C．丙过程所用培养液中需添加动物血清
D．丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
【考向1】结合动物细胞培养，考查生命观念
考点一 动物细胞培养
典例·精心深研
2.(多选)(2022·山东淄博一模)Vero细胞系来源于非洲绿猴肾上皮细胞，具有无限分裂和贴壁生长的特性。将新冠病毒接种到Vero细胞后，经Vero细胞培养、新冠病毒灭活及提纯，可制成新冠病毒灭活疫苗。下列叙述错误的是(　　)
A.Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基”
B.向Vero细胞培养液中加入适量干扰素可防止杂菌污染
C.分瓶前需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的Vero细胞
D.每传代1次，培养瓶中的Vero细胞分裂1次
【考向1】结合动物细胞培养，考查生命观念
考点一 动物细胞培养
典例·精心深研
(1)概念
干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，与组织、器官的发育、再生和修复密切相关。
(2)来源
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官。
(3)分类
2．干细胞培养及其应用
考点一 动物细胞培养
基础·精细梳理
2．若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPS细胞，再使它转化为需要的细胞，用这些细胞给病人治病，不会产生免疫排斥反应，尝试解释其中的原因。
提示　iPS细胞来源于病人自身的体细胞。
3．利用iPS细胞治疗镰状细胞贫血的过程是首先制备患者的iPS细胞，再将其诱导形成造血干细胞，最终输给患者使其产生健康的血细胞。判断该过程是否能治疗镰状细胞贫血？并阐述理由。
提示　不能。因为患者体细胞的相应基因是突变的，制成iPS细胞仍然是突变的，分化成的细胞也是突变的，因此无法通过该方法治疗。
考点一 动物细胞培养
情境推理·探究
3．(2023·重庆巴蜀中学质检)胚胎干细胞必须从胚胎中获取，但这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的一种细胞，称
为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。因为
诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可
来源于病人自身的体细胞，因此iPS细胞
的应用前景优于胚胎干细胞。如图为iPS
细胞的获得及用其培育不同种细胞的示
意图(c Myc、Klf4、Sox2和Oct3/4等基
因与细胞的脱分化有关)。回答下列问题：
【考向2】围绕干细胞的培养及其应用，考查社会责任
考点一 动物细胞培养
典例·精心深研
(1)在对成纤维细胞进行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为__________，______(填“能”或“不能”)用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是____________________________________________________
_____________________________________。
(2)在培养iPS细胞的过程中，培养基中应含有细胞所需的各种营养物质，并定期更换培养液。定期更换培养液的目的是___________________________________
_______________________________。
(3)过程③④为iPS细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是________________________的结果。若iPS细胞来源于病人自身体细胞的诱导，再将其分化出的细胞移入患者体内的优势是_______________________________。
(4)如果诱导iPS细胞定向分化为原始生殖细胞，该技术可能的应用是
________________________________。
考点一 动物细胞培养
典例·精心深研
蛋白质
不能
多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中变性失活
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
基因与环境共同作用
避免了免疫排斥问题
解决不育问题
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
基础·精细梳理
1．动物细胞融合技术
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
基础·精细梳理
2．单克隆抗体及其应用
原理：细胞膜的流动性和细胞增殖
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
基础·精细梳理
2．单克隆抗体及其应用
原理：细胞膜的流动性和细胞增殖
名师解读
①用特定抗原对小鼠进行免疫的原因：
B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。
②杂交细胞：
在诱导因素的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细胞有三种，AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂交细胞，所以需要用选择培养基进行筛选。
③两次筛选的目的：
第一次是在诱导融合之后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。第二次是对上述杂交瘤细胞进行筛选，利用96孔板培养，采用专一抗体检测的方法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞。　　　
1．制备的单克隆抗体在临床上不能直接用于人体，还需要对抗体进行人源化，即对鼠源单克隆抗体进行改造，使其大部分氨基酸序列为人源序列所替代，该过程的意义是_______________________________。
提示　鼠源单克隆抗体对人而言可能是异种抗原，经人源化后能保留抗体的特异性，降低其异源性
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
情境推理·探究
2．dMAb技术是一种通过DNA编码产生单克隆抗体的技术，比传统的单克隆抗体制备方法有更多的发展潜力。下图是dMAb技术在埃博拉病毒感染疾病的临床研究中的操作流程。
与传统利用杂交瘤细胞产生单克隆抗体的
技术相比，dMAb技术在抗体的制备上有
何优势？(请列举两点)
提示　抗体的产生在生物体内进行，不需
要进行细胞体外培养；产生抗体的细胞种类不局限于免疫细胞(浆细胞)；可制备成DNA“疫苗”，便于存储和运输；抗体直接由DNA编码产生，省去抗原刺激免疫细胞、细胞融合和筛选的步骤。
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
情境推理·探究
3．请根据以下信息，设计一方法(不考虑机械方法)，从培养液中筛选出杂交瘤细胞，并写出其依据的原理。已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。小鼠骨髓瘤细胞中尽管只有D途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加入聚乙二醇促融，获得杂种细胞。
提示　为了筛选出杂交瘤细胞，除去其他细胞，可向培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞，因为加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
情境推理·探究
1．(2022·山东卷，15)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是(　　)
A．双抗可同时与2种抗原结合
B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
【考向】结合单克隆抗体的制备及应用，考查科学探究能力
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
典例·精心深研
2．(2023·中原名校联盟)S蛋白是新冠病毒表面的一种抗原蛋白，能引起机体的特异性免疫反应。下图是国产腺病毒载体疫苗的生产流程，该疫苗可以有效预防新冠病毒感染。回答下列问题：
【考向】结合单克隆抗体的制备及应用，考查科学探究能力
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
典例·精心深研
(1)构建重组腺病毒载体基因组需要用到的酶是_____________________________。培养扩增细胞时，细胞常出现贴壁生长现象，分瓶前应____________________
_________________________________________________________。
(2)腺病毒疫苗进入人体后，S蛋白基因利用人体细胞的蛋白质表达系统指导S蛋白的合成，其过程是_______________________________(用文字和箭头表示)。
(3)新冠抗体是人体产生的能直接攻击新冠病毒的蛋白质，直接给患者注射抗体能起到很好的治疗效果。一般可以通过________________、细胞培养和蛋白质提取技术制备单克隆抗体。若要制备针对新冠病毒的单克隆抗体，需要用________多次注射小鼠，之后再从小鼠脾脏中分离出_____________________，与小鼠骨髓瘤细胞共同制备杂交瘤细胞。要得到满足生产需要的杂交瘤细胞至少需要筛选________次。
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
典例·精心深研
限制酶和DNA连接酶
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散细胞，并加入新培养液配成细胞悬液
(动物)细胞融合
S蛋白
已免疫的B淋巴细胞
2
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
基础·精细梳理
1．动物细胞核移植技术
名师解读
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。
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
基础·精细梳理
2.体细胞核移植的过程
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
基础·精细梳理
2.体细胞核移植的过程
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
基础·精细梳理
3．体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．若通过核移植等技术获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_________________________。
提示　卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。
2．科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，成功改造了猕猴基因组中与某病症(Z症)相关的SHANK3基因，获得了Z症猕猴。由此技术获得的Z症猕猴，可通过体细胞核移植技术得到克隆Z症猕猴，请写出基本程序(用流程图表示)。
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
情境推理·探究
3．2018年，中国科学家成功培育全球首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。克隆猴的成功为阿尔茨海默症、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤等疾病机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。与以往用普通猴子做实验相比，克隆猴作为实验动物模型的两大优势在哪里？
提示　一是体细胞克隆猴遗传背景相同，避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量；
二是体细胞克隆猴制备时间缩短，基因编辑等可在体外培养的细胞进行。
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
情境推理·探究
1．(2023·山东潍坊期末)研究人员采用体细胞克隆技术培育克隆羊，其操作流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．X不能直接发育为个体的原因是细胞中的
遗传物质不能表达
B．重组细胞要进行分裂和发育需经振荡或用
灭活的病毒、PEG等激活
C．早期胚胎在丙体内能正常孕育是因为胚胎可与母体建立正常的生理和组织联系
D．经培育得到的丁羊，其细胞内的遗传物质与甲完全相同
【考向】结合动物核移植技术与克隆动物，考查社会责任
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
典例·精心深研
1．(2020·天津卷，1)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
重温真题 经典再现
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2．(2021·辽宁卷，13)下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是(　　)
A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
B．过程①需要提供95%空气和5% CO2的混合气体
C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D．过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
重温真题 经典再现
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3．(2021·江苏卷，11)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是(　　)
A．细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质
B．早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体
C．猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴
D．将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞
重温真题 经典再现
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4．(2020·全国卷Ⅰ，38)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________________________________________________________________________。
重温真题 经典再现
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诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
(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：___________
__________________________________________________________________________。
(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__________________________________。
(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)。
重温真题 经典再现
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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
选择培养基
只有杂交瘤细胞能够生存
抗原与抗体的结合具有特异性
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

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