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第47讲 动物细胞工程
考点要求 考题统计 考情分析
动物细胞培养 2023，湖南、辽宁，选择 2023，湖南，填空 2022，福建、辽宁江苏、湖北，选择 本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关动物细胞工程的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
动物细胞融合技术与单克隆抗体 2023，北京，选择 2022，福建、浙江，填空 2022，江苏、山东，填空 动物体细胞核移植技术和克隆动物 2021，江苏、浙江，选择 2021，湖南，填空 1.动物细胞培养的条件
血清
培养液和培养用具
7.2～7.4
维持培养液的pH
血清、血浆可补充细胞生长和增殖所需的未知营养物质
无菌、无毒的环境：即对培养液和所有培养用具进行 （填“灭菌”“消毒”）处理,培养过程加一定量的______杀菌,但要注意选择抗生素的 ；此外还应定期更换培养液,清除代谢产物，这样做的目的是 。
抗生素
灭菌
防止细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害
种类和剂量
通常采用 ，将其置于含 的混合气体的培养箱中进行培养,
培养皿或松盖培养瓶
95%的空气和5%CO2
考点一.动物细胞培养
③使用胰蛋白酶分散细胞说明细胞间的物质主要是 。用胰蛋白酶处理 （会/不会）把所培养的细胞消化掉？原因是 ；故必须控制好胰蛋白酶的 。
2.动物细胞培养的过程
胰蛋白
胶原蛋白
单个细胞
细胞悬液
原代
悬浮
贴壁
分裂受阻或停止
传代培养
①在培养基中加入一定量的抗生素，从培养基功能的角度分类属于 培养基，用于动物细胞培养的培养基中没有加入凝固剂（如琼脂），从物理性质分类属于 培养基，从化学成分分类属于 培养基
选择
液体
合成
②选材： ；
原因是 。
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养
蛋白质
会
蛋白质是细胞膜的主要成分之一
用量和处理时间
④培养前要将组织细胞分散成单个细胞的目的是： 。
利于营养物质吸收及便于代谢废物排出，利于细胞生长和繁殖.
⑤细胞贴壁和接触抑制
A.细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。
B.细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
C.打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
【点拨】将癌细胞进行培养时 （会/不会）出现细胞的接触抑制现象.
不会
2.动物细胞培养的过程
⑥原代培养和传代培养辨析:
A.含义不同:
动物组织消化后的初次培养称为 。
当贴壁细胞分裂生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶等处理,分瓶继续培养的过程称为 。
B.细胞增殖特点不同:
原代培养:细胞分裂旺盛。
传代培养:正常细胞的传代培养的次数一般是有限的，一般传至10代后就不易传下去，一般来说细胞在传至10-50代左右，增殖会逐渐缓慢，甚至停止。但有些细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得 。目前使用的（如用于核移植的供体细胞）或冷冻保存的正常细胞通常选用传代 代以内的细胞，这样做的目的是 。
原代培养
传代培养
不死性细胞
10
保持细胞正常的二倍体核型
2.动物细胞培养的过程
项目 动物细胞培养 植物组织培养
理论基础 _________ _________________
培养前 处理 无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞 无菌、离体
取材 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 植物幼嫩的部位或花药等
培养基性质 _____ _____
培养基 成分 ___________________________________________ ______________________________________________
细胞增殖
植物细胞的全能性
3.动物细胞培养和植物组织培养的比较
液体
固体
糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等
水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等
项目 动物细胞培养 植物组织培养
结果 _____________________________________ _____________
应用 人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产 快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等
相同点 ①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂 细胞培养产生大量细胞，不形成新个体
可产生新个体
3.动物细胞培养和植物组织培养的比较
4.干细胞培养及其应用
4.干细胞培养及其应用
①胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？其应用有什么限制因素？
答案　通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。
②为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？
答案　iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且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。
4.干细胞培养及其应用
③科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，尝试说出几种获取iPS细胞的方法。
答案　借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
4.干细胞培养及其应用
关于动物细胞培养的4点提醒
1.重组新冠病毒疫苗是将新冠病毒S蛋白受体结合区(RBD)基因通过基因工程技术,重组到中国仓鼠卵巢(CHO)细胞内,在体外培养并大量表达出RBD二聚体的方法。下列说法正确的是(　　)
A.CHO细胞作为新冠病毒的宿主细胞,提供病毒所需的营养物质
B.在体外条件下大规模培养重组CHO 细胞,需要用液体培养基
C.体外培养重组CHO细胞时需添加适量的干扰素防止杂菌污染
D.CHO 细胞能够表达出 RBD 二聚体,说明新冠病毒与仓鼠的遗传物质相同
答案:B
P463T2.(不定项)(2023·河北衡水金卷)研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞培育出的肾元祖细胞导入囊胚，然后移植到去除生肾区既存的肾元祖细胞的母猪体内，培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并实际应用于移植医疗(如图所示)。下列说法正确的是(　　)
AB
A.培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂
B.过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团
C.过程③操作之前需对代孕母猪进行超数排卵和同期发情处理
D.该技术培育的人源肾脏不必考虑肾移植个体之间的遗传差异
1.动物细胞融合技术
PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等
细胞膜的流动性
灭活的病毒
物理或
化学手段
丧失感染性
（不感染细胞）
不破坏抗原结构
（诱导细胞融合）
考点二.动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物细胞融合过程
植物体细胞杂交过程
去壁
融合
植物组织培养
1.动物细胞融合技术
项目 植物体细胞杂交技术 动物细胞融合技术
原理
融合前的处理
诱导融合的方法
结果
细胞膜的流动性、
植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
物理：离心,振动,电激
化学：PEG、高Ca2＋—高pH融合法
物理：电激、离心等
化学：PEG
生物：灭活的病毒
获得杂种植株
获得杂交细胞
用纤维素酶和果胶酶进行去壁
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散
植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较
项目 植物体细胞杂交技术 动物细胞融合技术
应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体
意义 突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合 相似点 动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法相似 植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较
A.抗体的概念：抗体是机体受 刺激后产生的、并能与之发生特异性结合的具有免疫功能的 。
B.抗体是由 细胞合成和分泌的，每种这种细胞能产生 抗体。
C.动物免疫反应中产生的抗体有 （一/多）种
D.传统制备抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使之产生抗体，然后从动物 中分离所需要的抗体；其缺点是： 。
E.为获得单一的抗体， （能/不能）选用特定的浆细胞直接去培养；理由是 。
抗原
蛋白质
浆
多
血清
产量低，纯度低，特异性差
不能
浆细胞已经高度分化，不能再分裂
一种
2.单克隆抗体的制备（回顾）
①制备原理
A.B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌　 种特异性抗体。
B.骨髓瘤细胞特点：能在体外　　　　。
C.杂交瘤细胞的特点：既能　　　　，又能产生足够数量的　　　　。
一
大量增殖
大量增殖
特定抗体
2.单克隆抗体的制备
②制备过程
B淋巴细胞
选择
杂交瘤细胞
A.图中给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是什么？
刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的B淋巴细胞。
B.若仅考虑细胞的两两融合，在获取杂交瘤细胞的过程中，筛选淘汰的细胞有几种类型？为什么？
有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(B－B融合细胞、瘤－瘤融合细胞)两种类型。出现不同类型是因为细胞融合不是100%的，且是随机的。
2.单克隆抗体的制备
C.单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 原因 诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
②制备过程
2.单克隆抗体的制备
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞(“B—B”细胞、“瘤—瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B—瘤”细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选 目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
②制备过程
2.单克隆抗体的制备
D.第一次筛选获得杂交瘤细胞的方法：
②制备过程
2.单克隆抗体的制备
P238T5.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。
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。
③单克隆抗体的应用
A.作为　　　　：在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
B.运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将　　　　与能特异性识别肿瘤抗原的　　　　　结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由　　　　　　　　　　　　　　三部分组成。
ADC的抗体和药物各具有什么作用？
诊断试剂
细胞毒素
单克隆抗体
抗体、接头和药物(如细胞毒素)
ADC的抗体和药物具有的作用分别是导向和治疗。
2.单克隆抗体的制备
B.运载药物：
除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
放射性同位素和化学药物等。
ADC在临床应用上的作用机理是什么？
其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。
C.治疗疾病。
2.单克隆抗体的制备
(选择性必修3 P50“思考·讨论”)抗体—药物偶联物(antibody-drug conjugate,ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成,它的作用机制如下图所示。
ADC的作用机制示意图
P463T4.(2023·北京延庆区模拟)抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列表述正确的是(　　)
C
A.ADC可通过主动运输进入肿瘤细胞
B.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡
C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合
D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，所以不会产生新的蛋白质
2.（2022·山东·）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
D
3.猪繁殖与呼吸综合征是一种严重威胁养猪业发展的传染病,由PRRSV病毒引起。我国科学家制备出PRRSV病毒GP3蛋白的单克隆抗体可对该病进行诊断和治疗,过程如下图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A.用纯化的GP3蛋白反复注射到小鼠体内,以获得相应的B淋巴细胞
B.过程①可以用PEG诱导融合,融合原理是细胞膜具有一定的流动性
C.用特定的选择培养基对细胞乙进行筛选,融合细胞都能正常生长
D.丙和丁只含杂交瘤细胞,第2次筛选前需对细胞丙进行克隆培养
C
4.（2023·辽宁·）大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞，可用于流感疫苗的生产。下列叙述错误的是（ ）
A．悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制
B．用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清
C．当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖
D．培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量
C、病毒借助于细胞进行繁殖，利用了活细胞的物质、能量、酶等，当病毒达到一定数量时细胞的生命活动受到影响，会影响细胞的增殖，C正确；
D、细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量，D错误。
D
P331T2.(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(　　)
B
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
考点三.动物体细胞核移植技术和克隆动物
①概念分析
A.供体：动物一个细胞的　　　。
B.受体：去掉细胞核的　　　　。
C.结果：重新组合的细胞发育成　　　，继而发育成动物个体。
D.原理：　　　　　　　　　　　。
②哺乳动物核移植类型：　　细胞核移植和体细胞核移植。
细胞核
卵母细胞
新胚胎
动物体细胞核具有全能性
胚胎
1.动物细胞核移植技术
2.体细胞核移植的过程
MⅡ
去核卵母
①动物核移植技术的理论基础(原理)是什么？克隆动物属于有性生殖还是无性繁殖？
动物细胞核的全能性。克隆动物属于无性繁殖。
②为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？
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就明显高于胚胎细胞核移植。
④为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
⑤在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。
③受体细胞为什么选用卵母细胞？
体积大，易操作；去核时易于同时吸走第一极体；含有激发细胞核全能性的物质。
2.体细胞核移植的过程
⑥从多莉的产生过程可以看出多莉有三个亲本，探究多莉的性状表现与三个亲本的关系并分析原因。
A.大多数性状与母羊A(体细胞核供体)相同，因基因型与母羊A完全一样。
B.少数性状与母羊B(卵母细胞细胞质供体)相同，因细胞质中的基因来自母羊B，受质基因控制的性状与母羊B相同。
C.性状与母羊C(代孕母体)无关，因母羊C没有为新个体提供遗传物质。
2.体细胞核移植的过程
　　教材隐性知识：
源于选择性必修3 P54“相关信息”：目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是　　　　　。也有人采用梯度离心、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　　　　　。
显微操作法
DNA变性
通过 去除卵母细胞的核，再用 可一并吸出细胞核和第一极体。
可用物理或化学方法（如 、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其 的过程
显微操作
微型吸管
完成细胞分裂和发育
电脉冲
3.体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题
前 景 畜牧业 加速家畜　　　　进程，促进优良畜群繁育
医药 卫生 ①作为　　　　　生产医用蛋白；
②　　　　　　　的细胞、组织和器官可以用于异种移植；
③人核移植　　　　　经过诱导分化形成相应的细胞、组织、器官，可用于器官移植
保护濒 危物种 增加濒危物种的存活数量
问题 ①成功率　　　；②绝大多数克隆动物存在　　问题，表现出___ _____________ 遗传改良
生物反应器
转基因克隆动物
胚胎干细胞
非常低
健康
遗
传和生理缺陷
总结：细胞工程的各种技术手段及其原理总结
5.在体细胞克隆猴培育过程中,为调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)处理,具体培育流程如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.去核时使用的差速离心、紫外线长时间照射和化学物质处理等方法都没有穿透卵母细胞的透明带
B.卵母细胞在去核环节实际操作中被去除的不是核膜包被的细胞核,而是纺锤体—染色体复合物
C.组蛋白甲基化和乙酰化的表观遗传修饰都不利于重构胚的分裂和发育
D.为得到遗传背景相同的克隆猴用于科研,可用机械方法将早期胚胎随机切割成2份或4份后再进行胚胎移植
答案:B
P464T7.(不定项)(2023·东北师大附中检测)有部分人体内缺乏乳糖酶，饮用鲜牛奶后会导致肠胃不适、消化不良。“低乳糖奶牛”的诞生，有望给乳糖不耐受症患者提供“放心奶”。如图是“低乳糖奶牛”的培育过程，相关叙述正确的是(　　)
CD
A.犊牛的性状和黑白花奶牛的性状完全一致
B.去核的卵母细胞可用去核的乳腺细胞代替
C.犊牛的出生体现了动物细胞核的全能性
D.体细胞核移植技术可用于提供人类器官移植所需的供体和保护濒危动物
6.（2021·江苏·）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
D
7.（2021·浙江·）将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是（　　）
A．肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
B．“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D．细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
B
8.（2023·海南·）某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是（ ）
A．营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制
B．获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C．XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D．若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
A

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