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第57讲　动物细胞工程
(时间:30分钟　满分:36分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(动物细胞培养|2024·泉州模拟)关于动物细胞培养的叙述,错误的是(　　)
[A] 培养液中通常需要添加血清等天然成分
[B] 传代培养前可用胃蛋白酶或胶原酶使细胞分散
[C] 分瓶培养时需用培养液稀释调整到合适的细胞密度
[D] 培养过程中通过定期更换培养液以保证无毒环境
2.(动物体细胞核移植技术|2024·榆林模拟)中国科学家利用猕猴的胚胎成纤维细胞,通过动物体细胞核移植技术克隆出了两只具有相同核基因的长尾猕猴“中中”和“华华”。下列对体细胞克隆猴的叙述,正确的是(　　)
[A] 体细胞核移植前,常用显微操作法去除由核膜包被的卵母细胞的细胞核
[B] 体细胞克隆技术得到的猕猴的性状与提供胚胎成纤维细胞的个体的性状完全相同
[C] 利用猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度高于胚胎细胞
[D] 体细胞克隆技术依据的原理是动物细胞具有全能性
3.(动物细胞培养|2024·梅州二模)如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图,下列叙述错误的是(　　)
[A] 步骤①的操作需要在无菌环境中进行
[B] 步骤②应向锥形瓶中加入无菌水制成细胞悬液
[C] 步骤③到④的分瓶操作前常有离心处理
[D] 培养液中添加适量抗生素以提高培养成功率
4.(动植物细胞融合|2024·北京二模)我国科研人员在太空中进行细胞电融合实验,获得两种烟草品种叶肉细胞的杂交细胞,又成功完成小鼠淋巴细胞和人骨髓瘤细胞杂交实验。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 两个电融合实验中,融合前都需用一定浓度的特定酶预处理实验材料
[B] 细胞经电融合处理后,需进一步筛选,以淘汰未融合细胞和多核细胞
[C] 电融合处理后的烟草细胞经组织培养,可获得具双亲优良性状的植株
[D] 经电融合获得的人、鼠杂交瘤细胞,培养过程中体现了细胞的全能性
5.(干细胞培养|2025·菏泽期中)在成体的器官中,干细胞可以通过不断分裂来修复组织,干细胞通过两种方式生长,一种是对称分裂,形成两个相同的干细胞,另一种是非对称分裂,非对称分裂中一个子细胞保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来,另外一个子细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞。下列叙述正确的是(　　)
[A] 由细胞分化而成的细胞必会一直保持分化后的状态,直至死亡
[B] 某哺乳动物个体内成熟的红细胞和造血干细胞的核基因相同
[C] 干细胞及干细胞分化而成的体细胞具有全能性
[D] 干细胞及其分化而成的体细胞的遗传信息表达情况不完全相同
6.(动物体细胞核移植技术|2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是(　　)
[A] 从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
[B] 从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
[C] 代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
[D] 胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
能力提升练
选择题:7~9题,每题4分。
7.(单克隆抗体的应用|2024·合肥模拟)抗体—药物偶联物(ADC)是具有较大发展前景的抗癌药物之一,它通过将药物与单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。下列说法错误的是(　　)
[A] 分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞具有快速、大量增殖的能力
[B] ADC中的抗体在治疗中起到了对肿瘤细胞的选择性杀伤作用
[C] 抑制癌细胞增殖的药物也可与单克隆抗体结合构建ADC
[D] ADC具有靶点清楚、毒副作用小等一系列优点
8.(新情境·微囊法与动物细胞培养|2024·吉安模拟)微囊法是一种动物细胞培养法,其方法是将一定数量的动物细胞封闭在半透膜的微囊中,然后再将这种包含有细胞的微囊悬浮于培养液中培养。培养液中的水和营养物质可透过半透膜进入微囊供应给细胞,细胞的代谢物也可透过半透膜被排出,而细胞分泌的大分子物质则被阻留而积累于囊内。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 微囊法培养能保护细胞少受损伤,有利于大规模培养动物细胞
[B] 微囊法培养动物细胞,有利于获得高度纯化的大分子细胞产物
[C] 微囊悬浮培养能防止培养过程中出现细胞贴壁生长和接触抑制现象
[D] 培养时要向培养液通入95%的空气和5%的CO2组成的混合气体
9.(单克隆抗体的制备及应用|2024·邯郸三模)某研究团队拓宽了ADC药物的概念,将团队自主研发的抗CD24单抗与NO供体巧妙地结合起来获得抗体—一氧化氮偶联物(ANC)。该ANC进入肿瘤细胞后发生反应释放出高浓度的NO分子,从而实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。某抗CD24单抗产生过程如图所示,下列有关说法错误的是(　　)
[A] 诱导融合时,病毒表面的糖蛋白和酶能使细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布
[B] 筛选2中包含利用CD24进行的多次筛选
[C] 可利用含有95%氧气和5%CO2的动物细胞培养液或注入小鼠腹腔培养丙
[D] 利用图中的单克隆抗体制备的ANC可能会使人体产生免疫排斥反应
10.(12分)(新考法·诱导多能干细胞的实验探究|2024·重庆模拟)P基因缺失可诱发多种神经发育障碍疾病,研究者利用人诱导多能干细胞(hiPSC)制备的人脑类器官进行相关实验。
(1)研究者获得P基因敲除的人诱导多能干细胞(PKO),并将野生型人诱导多能干细胞(WT)和PKO培养在气体环境为　　　　　　　　　　　　　的培养箱中。hiPSC贴壁生长至相互接触时会出现　　　　现象,用　　　　酶处理进行传代。经过诱导分化形成的神经祖细胞,产生多层不同的神经细胞,最终形成人脑类器官。
(2)实验发现PKO形成的人脑类器官分层少,研究者推测PKO所得的神经祖细胞随着培养时间的延长分裂次数减少导致分层少,并进行实验验证。
BrdU是碱基类似物,可在间期掺入DNA中。分别将等量的WT、PKO形成的神经祖细胞在含BrdU的培养基中培养略长于一个细胞周期的时间。处于细胞周期的细胞表达Ki67蛋白,退出细胞周期的细胞中Ki67蛋白迅速降解。检测WT、PKO形成的神经祖细胞被BrdU标记数目,两组无显著差异,说明培养初期两组神经祖细胞增殖能力　　　　　　　;检测并计算a=,若结果为　　　　　　　　,则支持推测。
(3)与利用动物模型进行实验相比,hiPSC诱导形成的人脑类器官作为神经系统研究模型的优势是　 。
第57讲　动物细胞工程
1.B　培养液中通常需加入血清等天然成分,为动物细胞增殖过程提供必需的营养物质;传代培养前可用胰蛋白酶或胶原酶使细胞分散,不能用胃蛋白酶;细胞密度过大或接触抑制会阻碍细胞增殖,分瓶培养时需用培养液稀释调整到合适的细胞密度,有利于细胞增殖;细胞培养液应定期更换,以便清除代谢废物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
2.C　体细胞核移植前,常用显微操作法去核,实际是去除MⅡ期卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物;由于细胞核来自胚胎成纤维细胞,所以体细胞克隆技术得到的猕猴的大多数性状与提供胚胎成纤维细胞的个体的性状相同,但不是完全相同(细胞质基因、环境条件对性状也有影响);猕猴胚胎成纤维细胞属于体细胞,分化程度高,表现全能性十分困难,而胚胎细胞分化程度低,所以利用猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度高于胚胎细胞;体细胞克隆技术依据的原理是动物细胞的细胞核具有全能性。
3.B　步骤①为将组织块剪碎,需要在无菌环境中进行操作;无菌水会使动物细胞涨破,步骤②应向锥形瓶中加入培养液制成细胞悬液;由于动物细胞培养时常出现接触抑制现象,步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理,使细胞分散,再离心收集,然后分瓶培养;向培养液中加入适量抗生素有利于防止杂菌污染,从而提高成功率。
4.D　因植物细胞外面的细胞壁阻碍了细胞间的杂交,因此在诱导两个品种烟草的叶肉细胞融合之前,先要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁;动物细胞虽然没有细胞壁,但人骨髓瘤细胞在培养过程中出现贴壁生长,在诱导小鼠淋巴细胞和人骨髓瘤细胞电融合前,也需用一定浓度的特定酶预处理实验材料,以制备细胞悬液;融合的目的是获得两两融合的异种杂交细胞,因此需进一步筛选,以淘汰未融合细胞和多核细胞;电融合处理后的烟草细胞的遗传物质来自双亲且具有全能性,所以能发育为具有双亲优良性状的植株;经电融合获得的人、鼠杂交瘤细胞,培养过程中体现了细胞膜的流动性,没有体现细胞的全能性。
5.D　由胚胎干细胞分化而来的成体干细胞还可以进一步分化为特定的细胞或组织;哺乳动物个体内成熟的红细胞无细胞核,没有核基因;胚胎干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,具有全能性,而成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有全能性,高度分化的体细胞不具有全能性;细胞分化的实质是基因的选择性表达,干细胞及其分化而成的体细胞的遗传信息表达情况不完全相同。
6.D　培养动物细胞时,需要在合成培养基中加入血清等一些天然成分;从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期;代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质;在该体细胞核移植技术中,供体牛为提供体细胞的地方牛种,胚胎移植前不需要对其作同期发情处理。
7.B　杂交瘤细胞是由经特定抗原免疫的B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合而成,所得到的融合细胞可大量增殖,产生足够数量的特定抗体;ADC中的抗体在治疗中起到了靶向运输作用,药物起到了杀伤作用,两者结合形成的偶联物实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤作用;能对癌细胞的生长、增殖和代谢等活动起抑制作用的药物,都可与单克隆抗体结合构建ADC,高效发挥抗癌作用;ADC能够同时发挥抗体特异性识别作用和药物对癌细胞的杀伤作用,因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。
8.C　根据题意可知,微囊法能使动物细胞在固定的环境中增殖,减少因更换培养液等操作对细胞的损伤,有利于大规模培养动物细胞;微囊法培养动物细胞,能将细胞分泌的大分子物质阻留而积累于囊内,因此有利于获得高度纯化的生物大分子;动物细胞培养过程中出现细胞贴壁生长和接触抑制现象与细胞种类有关,微囊悬浮培养并不等于细胞悬浮培养;动物细胞培养适宜的气体环境为95%的空气和5%的CO2组成的混合气体。
9.C　可以用灭活病毒诱导动物细胞融合,病毒表面的糖蛋白和一些酶能与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝聚,细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合;筛选2目的是从乙(多种杂交瘤细胞)中获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,因此利用抗原CD24可以检测、筛选到分泌抗CD24抗体的杂交瘤细胞;动物细胞培养需要的气体环境是95%空气和5%CO2的混合气体,而不是95%氧气和5%CO2;图中的单克隆抗体由小鼠基因指导合成,对于人体来说可能属于抗原,因此由其制备的ANC可能会使人体产生免疫排斥反应。
10.【答案】 (每空2分)
(1)含有95%空气和5%CO2的混合气体　接触抑制　胰蛋白
(2)相同　PKO(3)具备人类遗传背景,能够模拟人脑特征
【解析】 (1)动物细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养;动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,这种现象称为细胞贴壁,贴壁细胞在生长增殖时会发生接触抑制现象,此时细胞通常会停止分裂增殖,贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后收集细胞进行传代培养。(2)由题意可知,BrdU会在分裂间期DNA复制时掺入DNA中,将等量的WT、PKO形成的神经祖细胞在含BrdU的培养基中培养略长于一个细胞周期的时间后,细胞会被BrdU标记,且可以连续分裂的细胞会表达Ki67蛋白,不再连续分裂的细胞内不含Ki67蛋白,若检测WT、PKO形成的神经祖细胞被BrdU标记数目,两组无显著差异,即有相同数量的细胞进行了有丝分裂,说明培养初期两组神经祖细胞增殖能力相同;BrdU标记且表达Ki67蛋白的细胞可以进行连续分裂,检测并计算a=BrdU标记且表达Ki67蛋白的细胞数目/BrdU标记的细胞总数,该验证实验中PKO形成的神经祖细胞分裂次数会随培养时间延长而减少相当于已知条件,所以当培养略长于一个细胞周期的时间后,PKO形成的神经祖细胞中的部分细胞会脱离细胞周期(Ki67蛋白降解),而WT形成的神经祖细胞依然有细胞周期。故两种细胞 a值的关系为PKO[课标要求]
1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中,并使重组细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的过程。
3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。
5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
考点一　动物细胞培养与干细胞
1.动物细胞培养的概念理解
概念 从动物体中取出相关的组织,将它分散成　　　　　　,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞　　　　　　　　的技术。
原理 细胞增殖
地位 动物细胞培养是动物细胞工程的基础
2.分析动物细胞培养的条件
(1)营养。
(2)无菌、无毒的环境。
(3)温度、pH和渗透压。
(4)气体环境。
3.图解动物细胞培养的过程
(1)细胞贴壁:体外培养的大多数动物细胞往往　　　　在培养瓶的瓶壁上。
(2)接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面　　　　　　时,细胞通常会　　　　　　。
[思考] 如何区分原代培养和传代培养
4.干细胞培养及其应用
种类 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 　　　　　 骨髓、脐带血和外周血 体细胞(如成纤维细胞等)
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 　　　　的潜能 分化成　　　　　　　 能诱导分化成类似　　　　　 　　　的细胞
应用 体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等 造血干细胞用于治疗白血病;神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P44正文拓展)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。(　　)
(2)(选择性必修3 P44正文)动物细胞在培养过程中都具有细胞贴壁的现象。(　　)
(3)(选择性必修3 P45图212)取自小鼠的肝组织需先用胰蛋白酶将其分散,再进行原代培养。(　　)
(4)(选择性必修3 P45正文)动物细胞培养时,对于贴壁细胞需用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。(　　)
(5)(选择性必修3 P46正文)干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。(　　)
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P44正文拓展)用胰蛋白酶、胶原酶等处理时,会不会把细胞消化掉 为什么不用胃蛋白酶
(2)(选择性必修3 P46正文)为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞
比较植物组织培养与动物细胞培养
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖
培养基类型 固体培养基 液体培养基
取材 植物幼嫩部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
结果 新的组织或植株个体 新的细胞系或细胞株,不形成个体
应用 植株快速繁殖;脱毒植株的培育;制备人工种子;生产药物、杀虫剂等;转基因植物的培育 蛋白质生物制品的生产;皮肤移植材料的培育;检测有毒物质;生理、病理、药理学研究
相同点 ①两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称克隆; ②均需无菌操作,需要适宜的温度、pH等条件
能力1　分析动物细胞培养的条件及过程,培养理解能力
1.(2024·黑吉辽卷,14)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养,在传代后的不同时间点检测细胞数目,结果如图。下列叙述正确的是(　　)
[A] 传代培养时,培养皿需密封防止污染
[B] 选取①的细胞进行传代培养比②更合理
[C] 直接用离心法收集细胞进行传代培养
[D] 细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关
能力2　围绕新情境中干细胞的培养及应用,考查分析能力
2.(2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家使用小分子化合物处理小鼠体细胞,成功获得诱导多能干细胞(iPS细胞),降低了通过导入原癌基因cMyc等基因制备iPS细胞的潜在成瘤风险。下列叙述正确的是(　　)
[A] iPS细胞的潜在成瘤风险来自cMyc基因抑制了细胞的分裂分化
[B] 单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,体内不再携带致病基因
[C] 人工制备的iPS细胞同时具备多向分化潜能和自我更新能力
[D] 使用非亲缘iPS细胞能解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥
考点二　动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.动物细胞融合技术
2.单克隆抗体的制备和应用
(1)制备原理:每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,B淋巴细胞在体外　　 　　无限增殖;骨髓瘤细胞能　　　　　　;B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的　　　　　 　,既能　　　　　　　 　,又能产生　　　　　　。
(2)制备过程。
[思考] 为什么要向小鼠体内注射特定的抗原蛋白
3.单克隆抗体的特点与应用
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P48正文)动物细胞融合过程中既有细胞膜的融合也有核的融合。(　　)
(2)(选择性必修3 P48~49图216)制备单克隆抗体过程中,第一次筛选时能在特定选择培养基上生长的是融合细胞。(　　)
(3)(选择性必修3 P49正文)二倍体动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。(　　)
(4)(选择性必修3 P48~49图216)制备单克隆抗体时,用选择培养基筛选出的杂交瘤细胞还需进一步筛选。(　　)
(5)(选择性必修3 P50思考·讨论)用以治疗癌症的ADC是以单克隆抗体作抗癌药物定向杀死癌细胞的。(　　)
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P48相关信息)灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么
(2)(选择性必修3 P48~49图216拓展)制备单克隆抗体时,不直接用经过免疫的B淋巴细胞来获得单克隆抗体的原因是什么
　植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
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、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
融合前 处理 去除细胞壁 使细胞分散开
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶、胶原酶
诱导 方法 物理法:离心法、电融合法;化学法:聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等 电融合法、PEG融合法和灭活的病毒诱导法等
结果 形成杂种植株 形成杂交细胞
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
相同点 基本原理相同:均与细胞膜的流动性有关;融合的方法相似:均可电融合、PEG融合等
能力3　围绕单克隆抗体的制备过程,考查综合运用能力
3.(2024·江西卷,16改编)某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定基,每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体)。为了建立一种灵敏、高效检测S蛋白的方法,研究人员采用杂交瘤技术制备了抗S单克隆抗体(如图)。下列说法正确的是(　　)
[A] 利用胃蛋白酶处理,可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞
[B] 制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B是相同的单克隆抗体
[C] 用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养,但不能冻存
[D] 单克隆抗体A和单克隆抗体B都能够特异性识别S蛋白
4.(2023·湖北卷,22节选)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体,以期快速检测该病毒,其主要技术路线如图所示。回答下列问题。
(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前,已免疫的脾细胞(含浆细胞)　　　　　　(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量;添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合,该过程中PEG对细胞膜的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中,常使用特定的选择培养基(如HAT培养基),该培养基对
　　　　　　　　　　 　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　生长具有抑制作用。
(3)单克隆抗体筛选中,将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交,其目的是
　。
能力4　围绕单克隆抗体的制备及应用,考查获取信息能力
5.(2024·重庆模拟)科学家通过动物细胞融合技术,将两株不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB。双杂交瘤细胞能够悬浮在培养基中生长繁殖,产生的双特异性抗体AB,如图所示。下列叙述正确的是(　　)
[A] 将杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,用选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
[B] 双杂交瘤细胞同时识别α、β抗原后,才可产生双特异性抗体
[C] 对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,需使用胰蛋白酶处理
[D] 双特异性抗体与单克隆抗体相比可以更精准实现靶向药对肿瘤细胞的杀伤作用
考点三　动物体细胞核移植和克隆动物
1.动物细胞核移植技术
2.体细胞核移植的过程
[思考] 为什么选用MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞
3.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
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、组织或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、组织或器官,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,许多克隆动物表现出　　　　　　　　
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P52正文)通过克隆技术形成重组细胞并发育成一个新个体,体现了动物细胞的全能性。(　　)
(2)(选择性必修3 P52相关信息)核移植中MⅡ期卵母细胞“去核”其实是去除纺锤体—染色体复合物。(　　)
(3)(选择性必修3 P53图218)核移植过程中供体理论上是提供细胞核,但操作过程中可以把整个细胞注入去核的卵母细胞中。(　　)
(4)(选择性必修3 P53相关信息)重构胚是指人工重新构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力。(　　)
(5)(选择性必修3 P54正文)核移植技术培育动物可在保持优良性状的同时提高遗传的多样性。(　　)
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P53图218拓展)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
(2)(选择性必修3 P54思考·讨论拓展)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
能力5　关注核移植技术的应用,落实社会责任
6.(2024·四川乐山模拟)如图是某克隆羊培育过程模式图,下列叙述错误的是(　　)
[A] 该克隆羊的遗传物质来自甲羊和乙羊,基因型为aa
[B] 需将从甲羊卵巢采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期
[C] 使用电刺激等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育
[D] 将重构胚移植到丙羊子宫的过程为细胞核移植过程
7.(2024·安徽合肥三模)我国科学家培养克隆猴过程中,为了调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,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处理了它。培育克隆猴的流程如图所示,下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 除体细胞外,也可利用胚胎细胞做供体培育克隆猴
[B] 细胞融合前用灭活的病毒进行短暂处理,可诱导细胞融合
[C] 降低重构胚中组蛋白的甲基化和乙酰化水平,有利于胚胎发育
[D] 利用显微操作法和梯度离心法均可使卵母细胞去核
考向一　从社会责任角度,考查核移植和克隆动物
1.(2024·重庆卷,10)自然条件下,甲、乙两种鱼均通过体外受精繁殖后代,甲属于国家保护的稀有物种,乙的种群数量多且繁殖速度较甲快。我国科学家通过下图所示流程进行相关研究,以期用于濒危鱼类的保护。下列叙述正确的是(　　)
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
[A] 诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性
[B] 移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传信息
[C] 该实验中,子一代的遗传物质来源于物种甲
[D] 通过该实验可以获得甲的克隆
考向二　从科学思维角度,考查动物细胞融合和单克隆抗体
2.(2023·北京卷,12)甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH,有关制备过程的叙述不正确的是(　　)
[A] 需要使用动物细胞培养技术
[B] 需要制备用PTH免疫的小鼠
[C] 利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞
[D] 筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞
3.(2022·江苏卷,19改编)下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程,在人—鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失,通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性,只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述错误的有(　　)
[A] 加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合
[B] 细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人—人、人—鼠、鼠—鼠融合细胞
[C] 芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上
[D] 胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上
考向三　从科学探究和社会责任角度,考查动物细胞培养和干细胞的应用
4.(2023·辽宁卷,7)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
5.(2023·海南卷,7)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
6.(2023·江苏卷,17改编)我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”,研究流程如图所示。下列相关叙述正确的有(　　)
[A] 猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同,但具有相同的基因组
[B] 囊胚细胞②③都由细胞①分裂、分化形成,但表达的基因都不同
[C] 移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行
[D] 移植后胚胎的发育受母体激素影响,但不影响母体激素分泌
第57讲　动物细胞工程
考点一　动物细胞培养与干细胞
必备知识·梳理
1.单个细胞　生长和增殖
2.(1)血清　(2)培养液和所有培养用具　培养液
(3)36.5±0.5 ℃　7.2~7.4　(4)培养液的pH
3.胰蛋白酶　胶原酶　贴壁　接触抑制　离心　胰蛋白酶　离心　(1)贴附　(2)相互接触　停止分裂增殖
[思考] 根据胰蛋白酶处理对象和是否分瓶进行判断。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。
4.早期胚胎　个体　特定的细胞或组织　胚胎干细胞
深挖教材
1.(1)×　肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2是维持培养液的pH。
(2)×　体外培养的动物细胞可以分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖,不具有细胞贴壁的现象;另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,大多数细胞属于这种类型。
(3)√　(4)√　(5)√
2.(1)用胰蛋白酶、胶原酶长时间处理,也会把细胞膜蛋白消化掉,所以要注意控制作用时间。胃蛋白酶的最适pH约为1.5,而动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,此条件下,胃蛋白酶会变性失活。
(2)因为ES细胞必须从胚胎中获取,涉及伦理问题,限制了其在医学上的应用。iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎,而且iPS细胞可以来自病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应,所以iPS细胞的应用前景要优于ES细胞。
关键能力·提升
能力1
1.D　传代培养时需要营造无菌、无毒以及95%空气+5%CO2的气体环境,而非密封;选取②的细胞进行传代培养比①更合理,②时细胞较多,营养物质减少,细胞增长开始变得缓慢;对于贴壁生长的细胞进行传代培养时,先需要用胰蛋白酶等处理,使之分散为单个细胞,然后再用离心法收集;细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关。
能力2
2.C　iPS细胞的潜在成瘤风险来自cMyc基因促进了细胞的分裂;单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,体内其他组织、器官的细胞中依然含有致病基因;人工制备的iPS细胞同时具备多向分化潜能和自我更新能力;非亲缘iPS细胞与移植受体的HLA差异较大,因此使用非亲缘iPS细胞无法解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥。
考点二　动物细胞融合技术与单克隆抗体
必备知识·梳理
1.PEG融合法　电融合法　流动性　有性杂交
2.(1)不能　无限增殖　杂交瘤细胞　迅速大量增殖　专一的抗体　(2)杂交瘤细胞　能分泌所需抗体　细胞培养液　腹水
[思考] 刺激机体发生免疫应答,从而得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
3.诊断试剂　药物
深挖教材
1.(1)√
(2)×　制备单克隆抗体的第一次筛选过程是在特定选择培养基上进行筛选,该培养基上未融合的及同种融合的细胞都死亡,只有杂交瘤细胞能存活。
(3)×　两个二倍体动物细胞融合形成的杂交细胞具有四个染色体组,是四倍体细胞。
(4)√
(5)×　ADC借助单克隆抗体的导向作用将特定药物运到癌细胞,利用这些药物杀死癌细胞。
2.(1)病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(2)经过免疫的B淋巴细胞是高度分化的动物细胞,培养时不能进行增殖,难以获得大量的单克隆抗体。
关键能力·提升
能力3
3.D　胃蛋白酶起催化作用的最适pH在1.5左右而细胞培养液的pH在7.2～7.4,因此不能用胃蛋白酶处理,通常用胶原酶处理,可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞;由于蛋白S含有多个不同的抗原决定基,每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体,单克隆抗体A和单克隆抗体B可能来自不同的杂交瘤细胞,因此制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B不一定是相同的单克隆抗体;用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养,也可以冷冻保存;单克隆抗体A和单克隆抗体B都来自筛选出的杂交瘤细胞,因此都能够特异性识别S蛋白。
4.【答案】 (1)不需要　改变膜结构,使细胞接触处的磷脂分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合
(2)未融合的亲本细胞　融合的具有同种核的细胞
(3)筛选出能分泌与该病毒外壳蛋白A特异性结合的抗体的杂交瘤细胞
【解析】 (1)浆细胞是高度分化的细胞,不能增殖,所以不能通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可改变膜结构,使细胞接触处的磷脂分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中,用特定的选择培养基进行筛选,在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
(3)单克隆抗体筛选中,将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交,是运用了抗原—抗体杂交技术,筛选出能分泌与该病毒外壳蛋白A特异性结合的抗体的杂交瘤细胞。
能力4
5.D　单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞是选择培养基筛选出来的,而双杂交瘤细胞本身就是由两个杂交瘤细胞融合而成,利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB;杂交瘤细胞是由已免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合,无须再接触抗原就能产生抗体;杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,细胞之间并未接触,若要传代培养,细胞培养液直接离心,去除上清液培养基,加入新鲜培养基分瓶即可,不用胰蛋白酶处理;双特异性抗体能同时结合两种抗原,当这两种抗原来自同一种肿瘤细胞时,该双特异性抗体比单克隆抗体对肿瘤细胞的选择性更强。
考点三　动物体细胞核移植和克隆动物
必备知识·梳理
1.细胞核　卵母细胞　新胚胎　动物体细胞核具有全能性　胚胎
2.供体细胞　MⅡ　去核　电融合　重构胚　供体
[思考] ①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②卵母细胞体积大,便于操作。
③卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。
3.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
深挖教材
1.(1)×　动物体细胞核移植的原理是动物体细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。
(2)√　(3)√　(4)√
(5)×　核移植技术属于无性繁殖,能保持遗传特性,但不能提高遗传的多样性。
2.(1)保证供核不被破坏,使克隆动物更像供体动物,操作也简单方便。
(2)保证克隆动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
关键能力·提升
能力5
6.D　该克隆羊的细胞质遗传物质来自甲羊,细胞核遗传物质来自乙羊,基因型和乙羊相同即aa;在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期,才能进行核移植;使用电刺激等方法可以激活重构胚使其完成细胞分裂和发育;将重构胚移植到丙羊子宫的过程为胚胎移植过程。
7.C　哺乳动物核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,因此体细胞与胚胎细胞都可以作为核移植的供体;灭活的病毒具有促进细胞融合的作用,因此用灭活的仙台病毒短暂处理的作用是诱导细胞融合;组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)能降低组蛋白甲基化水平,组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA能提高组蛋白乙酰化水平,为提高胚胎发育率,注入Kdm4d的mRNA和TSA,因此降低重构胚中组蛋白的甲基化水平、提高组蛋白乙酰化水平有利于胚胎发育;常用显微操作法对卵母细胞去核,用梯度离心的方法去核时可以不破坏透明带。
研练真题·感悟高考
考向一
1.C　胚胎干细胞具有发育的全能性,iPGCs是诱导型原始生殖细胞,具有成为卵原细胞或精原细胞的潜能,诱导后的iPGCs不具有胚胎干细胞的特性;移植的iPGCs分化形成卵原细胞或精原细胞后,通过减数分裂形成配子,在减数分裂过程中基因会发生重组,最终产生的配子的遗传信息不一定相同;由题图可知,将物种甲的囊胚期的iPGCs移植到阻止PGCs形成的乙鱼的胚胎中,培育出的乙鱼的生殖腺中的细胞由甲鱼的iPGCs增殖分化而来,该乙鱼再与物种甲杂交,配子均是由物种甲的生殖腺细胞产生,故子一代的遗传物质来源于物种甲;克隆属于无性繁殖,该实验过程中涉及有性生殖。
考向二
2.D　单克隆抗体制备过程中需要对骨髓瘤细胞等进行培养,即需要使用动物细胞培养技术;制备用于快速检测PTH的单克隆抗体,应用PTH刺激小鼠,使其产生相应的B淋巴细胞;抗原与抗体的结合具有特异性,可利用抗原-抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞;由于一个B淋巴细胞只能分泌一种抗体,故单个杂交瘤细胞只能分泌一种抗体。
3.B　动物细胞融合过程中,可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇促进细胞融合;细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体,故不会是鼠—鼠融合细胞;根据分析可知,芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上,胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上。
考向三
4.D　悬浮培养单克隆细胞,可以保证足够的气体交换,通过振荡或转动装置使细胞始终分散悬浮于培养液内,可有效避免接触抑制;由于细胞的生长是比较复杂的过程,血清中含有一些必需的因子,用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清;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;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。
5.A　营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制;XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体,因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异;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,即细胞的功能发生了特化,因而发生了细胞分化;若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可用该法,即获得有功能的卵母细胞,进而用于繁育,实现濒危物种的保护。
6.A　由于猴的成纤维细胞和胚胎干细胞是由受精卵分裂、分化而来,虽然功能不同,但基因组相同;囊胚细胞②③都由细胞①分裂、分化形成,表达的基因有部分不同,有部分相同(如呼吸酶基因);动物细胞培养和早期胚胎培养需要在95%空气和5%二氧化碳的环境中进行;胚胎移植后胚胎的发育受母体激素影响,也影响母体激素分泌。(共91张PPT)
第57讲
动物细胞工程
[课标要求]
1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中,并使重组细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的过程。
3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。
5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
动物细胞培养与干细胞
考点一　
1.动物细胞培养的概念理解
单个细胞
概念 从动物体中取出相关的组织,将它分散成 ,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞 的技术。
原理 细胞增殖
地位 动物细胞培养是动物细胞工程的基础
生长和增殖
2.分析动物细胞培养的条件
(1)营养。
血清
(2)无菌、无毒的环境。
培养液和所有培养用具
培养液
36.5±0.5℃
(3)温度、pH和渗透压。
7.2～7.4
(4)气体环境。
培养液的pH
3.图解动物细胞培养的过程
(1)细胞贴壁:体外培养的大多数动物细胞往往 在培养瓶的瓶壁上。
(2)接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面 时,细胞通常会 。
胰蛋白酶
胶原酶
贴壁
接触抑制
离心
胰蛋白酶
离心
贴附
相互接触
停止分裂增殖
[思考] 如何区分原代培养和传代培养
【提示】 根据胰蛋白酶处理对象和是否分瓶进行判断。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。
早期胚胎
4.干细胞培养及其应用
种类 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 骨髓、脐带血和外周血 体细胞(如成纤维细胞等)
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 的潜能 分化成 能诱导分化成类似
的细胞
应用 体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等 造血干细胞用于治疗白血 病;神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等 治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等
个体
特定的细胞或组织
胚胎干细胞
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P44正文拓展)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。(　　)
×
【提示】 肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2是维持培养液的pH。
(2)(选择性必修3 P44正文)动物细胞在培养过程中都具有细胞贴壁的现象。
(　　)
【提示】 体外培养的动物细胞可以分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖,不具有细胞贴壁的现象;另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,大多数细胞属于这种类型。
×
(3)(选择性必修3 P45图2-12)取自小鼠的肝组织需先用胰蛋白酶将其分散,再进行原代培养。(　　)
√
(4)(选择性必修3 P45正文)动物细胞培养时,对于贴壁细胞需用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。(　　)
(5)(选择性必修3 P46正文)干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。(　　)
√
√
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P44正文拓展)用胰蛋白酶、胶原酶等处理时,会不会把细胞消化掉 为什么不用胃蛋白酶
【提示】 用胰蛋白酶、胶原酶长时间处理,也会把细胞膜蛋白消化掉,所以要注意控制作用时间。胃蛋白酶的最适pH约为1.5,而动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4,此条件下,胃蛋白酶会变性失活。
(2)(选择性必修3 P46正文)为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞
【提示】 因为ES细胞必须从胚胎中获取,涉及伦理问题,限制了其在医学上的应用。iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎,而且iPS细胞可以来自病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应,所以iPS细胞的应用前景要优于ES细胞。
比较植物组织培养与动物细胞培养
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖
培养基类型 固体培养基 液体培养基
取材 植物幼嫩部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
结果 新的组织或植株个体 新的细胞系或细胞株,不形成个体
应用 植株快速繁殖;脱毒植株的培育;制备人工种子;生产药物、杀虫剂等;转基因植物的培育 蛋白质生物制品的生产;皮肤移植材料的培育;检测有毒物质;生理、病理、药理学研究
相同点 ①两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称克隆; ②均需无菌操作,需要适宜的温度、pH等条件
能力1　分析动物细胞培养的条件及过程,培养理解能力
1.(2024·黑吉辽卷,14)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养,在传代后的不同时间点检测细胞数目,结果如图。下列叙述正确的是(　　)
[A] 传代培养时,培养皿需密封防止污染
[B] 选取①的细胞进行传代培养比②更合理
[C] 直接用离心法收集细胞进行传代培养
[D] 细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关
D
【解析】 传代培养时需要营造无菌、无毒以及95%空气+5%CO2的气体环境,而非密封;选取②的细胞进行传代培养比①更合理,②时细胞较多,营养物质减少,细胞增长开始变得缓慢;对于贴壁生长的细胞进行传代培养时,先需要用胰蛋白酶等处理,使之分散为单个细胞,然后再用离心法收集;细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关。
能力2　围绕新情境中干细胞的培养及应用,考查分析能力
2.(2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家使用小分子化合物处理小鼠体细胞,成功获得诱导多能干细胞(iPS细胞),降低了通过导入原癌基因c-Myc等基因制备iPS细胞的潜在成瘤风险。下列叙述正确的是(　　)
[A] iPS细胞的潜在成瘤风险来自c-Myc基因抑制了细胞的分裂分化
[B] 单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,体内不再携带致病基因
[C] 人工制备的iPS细胞同时具备多向分化潜能和自我更新能力
[D] 使用非亲缘iPS细胞能解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥
C
【解析】 iPS细胞的潜在成瘤风险来自c-Myc基因促进了细胞的分裂;单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,体内其他组织、器官的细胞中依然含有致病基因;人工制备的iPS细胞同时具备多向分化潜能和自我更新能力;非亲缘iPS细胞与移植受体的HLA差异较大,因此使用非亲缘iPS细胞无法解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥。
考点二　
动物细胞融合技术与
单克隆抗体
1.动物细胞融合技术
PEG融合法
电融合法
流动性
有性杂交
2.单克隆抗体的制备和应用
(1)制备原理:每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,B淋巴细胞在体外
无限增殖;骨髓瘤细胞能 ;B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的 ,既能 ,又能产生 。
不能
无限增殖
杂交瘤细胞
迅速大量增殖
专一的抗体
(2)制备过程。
杂交瘤细胞
能分泌所
需抗体
细胞
培养液
腹水
[思考] 为什么要向小鼠体内注射特定的抗原蛋白
【提示】 刺激机体发生免疫应答,从而得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
3.单克隆抗体的特点与应用
诊断试剂
药物
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P48正文)动物细胞融合过程中既有细胞膜的融合也有核的融合。(　　)
(2)(选择性必修3 P48～49图2-16)制备单克隆抗体过程中,第一次筛选时能在特定选择培养基上生长的是融合细胞。(　　)
√
【提示】 制备单克隆抗体的第一次筛选过程是在特定选择培养基上进行筛选,该培养基上未融合的及同种融合的细胞都死亡,只有杂交瘤细胞能存活。
×
(3)(选择性必修3 P49正文)二倍体动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。(　　)
【提示】 两个二倍体动物细胞融合形成的杂交细胞具有四个染色体组,是四倍体细胞。
×
(4)(选择性必修3 P48～49图2-16)制备单克隆抗体时,用选择培养基筛选出的杂交瘤细胞还需进一步筛选。(　　)
√
(5)(选择性必修3 P50思考·讨论)用以治疗癌症的ADC是以单克隆抗体作抗癌药物定向杀死癌细胞的。(　　)
【提示】 ADC借助单克隆抗体的导向作用将特定药物运到癌细胞,利用这些药物杀死癌细胞。
×
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P48相关信息)灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么
【提示】 病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(2)(选择性必修3 P48～49图2-16拓展)制备单克隆抗体时,不直接用经过免疫的B淋巴细胞来获得单克隆抗体的原因是什么
【提示】 经过免疫的B淋巴细胞是高度分化的动物细胞,培养时不能进行增殖,难以获得大量的单克隆抗体。
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
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、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
融合前处理 去除细胞壁 使细胞分散开
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶、胶原酶
诱导方法 物理法:离心法、电融合法;化学法:聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等 电融合法、PEG融合法和灭活的病毒诱导法等
结果 形成杂种植株 形成杂交细胞
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
相同点 基本原理相同:均与细胞膜的流动性有关;融合的方法相似:均可电融合、PEG融合等
能力3　围绕单克隆抗体的制备过程,考查综合运用能力
3.(2024·江西卷,16改编)某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定基,每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体)。为了建立一种灵敏、高效检测S蛋白的方法,研究人员采用杂交瘤技术制备了抗-S单克隆抗体(如图)。下列说法正确的是(　　)
[A] 利用胃蛋白酶处理,可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞
[B] 制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B是相同的单克隆抗体
[C] 用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养,但不能冻存
[D] 单克隆抗体A和单克隆抗体B都能够特异性识别S蛋白
D
【解析】 胃蛋白酶起催化作用的最适pH在1.5左右而细胞培养液的pH在7.2～7.4,因此不能用胃蛋白酶处理,通常用胶原酶处理,可分散贴壁生长的骨髓瘤细胞;由于蛋白S含有多个不同的抗原决定基,每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体,单克隆抗体A和单克隆抗体B可能来自不同的杂交瘤细胞,因此制备的单克隆抗体A和单克隆抗体B不一定是相同的单克隆抗体;用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可传代培养,也可以冷冻保存;单克隆抗体A和单克隆抗体B都来自筛选出的杂交瘤细胞,因此都能够特异性识别S蛋白。
4.(2023·湖北卷,22节选)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体,以期快速检测该病毒,其主要技术路线如图所示。回答下列问题。
(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前,已免疫的脾细胞(含浆细胞)　　　　 　　(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量;添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合,该过程中PEG对细胞膜的作用是
　 。
不需要
改变膜结构,使细胞接触处的
磷脂分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合
【解析】 (1)浆细胞是高度分化的细胞,不能增殖,所以不能通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可改变膜结构,使细胞接触处的磷脂分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中,常使用特定的选择培养基(如HAT培养基),该培养基对　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　 　生长具有抑制作用。
未融合的亲本细胞
融合的具有同种核的细胞
【解析】 (2)在杂交瘤细胞筛选过程中,用特定的选择培养基进行筛选,在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
(3)单克隆抗体筛选中,将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交,其目的是
　　　 　　　。
筛选出能分泌与该病毒外壳蛋白A特异性结合的抗体的杂交瘤细胞
【解析】 (3)单克隆抗体筛选中,将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交,是运用了抗原—抗体杂交技术,筛选出能分泌与该病毒外壳蛋白A特异性结合的抗体的杂交瘤细胞。
能力4　围绕单克隆抗体的制备及应用,考查获取信息能力
5.(2024·重庆模拟)科学家通过动物细胞融合技术,将两株不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB。双杂交瘤细胞能够悬浮在培养基中生长繁殖,产生的双特异性抗体AB,如图所示。下列叙述正确的是(　　)
[A] 将杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,用选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
[B] 双杂交瘤细胞同时识别α、β抗原后,才可产生双特异性抗体
[C] 对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,需使用胰蛋白酶处理
[D] 双特异性抗体与单克隆抗体相比可以更精准实现靶向药对肿瘤细胞的杀伤作用
D
【解析】 单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞是选择培养基筛选出来的,而双杂交瘤细胞本身就是由两个杂交瘤细胞融合而成,利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB;杂交瘤细胞是由已免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合,无须再接触抗原就能产生抗体;杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,细胞之间并未接
触,若要传代培养,细胞培养液直接离心,去除上清液培养基,加入新鲜培养基分瓶即可,不用胰蛋白酶处理;双特异性抗体能同时结合两种抗原,当这两种抗原来自同一种肿瘤细胞时,该双特异性抗体比单克隆抗体对肿瘤细胞的选择性更强。
考点三
动物体细胞核移植和
克隆动物
1.动物细胞核移植技术
细胞核
卵母细胞
新胚胎
动物体细胞核具有全能性
胚胎
2.体细胞核移植的过程
供体细胞
电融合
重构胚
MⅡ
去核
供体
[思考] 为什么选用MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞
【提示】 ①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②卵母细胞体积大,便于操作。
③卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。
3.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
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、组织或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、组织或器官,可用于器官移植
保护濒 危物种 增加濒危物种的存活数量
遗传改良
生物反应器
转基因克隆动物
胚胎干细胞
问 题 ①成功率 ;
②绝大多数克隆动物存在 问题,许多克隆动物表现出
非常低
健康
遗传和生理缺陷
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P52正文)通过克隆技术形成重组细胞并发育成一个新个体,体现了动物细胞的全能性。(　　)
【提示】 动物体细胞核移植的原理是动物体细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。
×
(2)(选择性必修3 P52相关信息)核移植中MⅡ期卵母细胞“去核”其实是去除纺锤体—染色体复合物。(　　)
(3)(选择性必修3 P53图2-18)核移植过程中供体理论上是提供细胞核,但操作过程中可以把整个细胞注入去核的卵母细胞中。(　　)
(4)(选择性必修3 P53相关信息)重构胚是指人工重新构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力。(　　)
√
√
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(5)(选择性必修3 P54正文)核移植技术培育动物可在保持优良性状的同时提高遗传的多样性。(　　)
×
【提示】 核移植技术属于无性繁殖,能保持遗传特性,但不能提高遗传的多样性。
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P53图2-18拓展)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
【提示】 保证供核不被破坏,使克隆动物更像供体动物,操作也简单方便。
(2)(选择性必修3 P54思考·讨论拓展)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
【提示】 保证克隆动物的核遗传物质全部来自供体细胞。
能力5　关注核移植技术的应用,落实社会责任
6.(2024·四川乐山模拟)如图是某克隆羊培育过程模式图,下列叙述错误的是
(　　)
[A] 该克隆羊的遗传物质来自甲羊和乙羊,基因型为aa
[B] 需将从甲羊卵巢采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期
[C] 使用电刺激等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育
[D] 将重构胚移植到丙羊子宫的过程为细胞核移植过程
D
【解析】 该克隆羊的细胞质遗传物质来自甲羊,细胞核遗传物质来自乙羊,基因型和乙羊相同即aa;在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期,才能进行核移植;使用电刺激等方法可以激活重构胚使其完成细胞分裂和发育;将重构胚移植到丙羊子宫的过程为胚胎移植过程。
7.(2024·安徽合肥三模)我国科学家培养克隆猴过程中,为了调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,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处理了它。培育克隆猴的流程如图所示,下列相关叙述错误的是
(　　)
[A] 除体细胞外,也可利用胚胎细胞做供体培育克隆猴
[B] 细胞融合前用灭活的病毒进行短暂处理,可诱导细胞融合
[C] 降低重构胚中组蛋白的甲基化和乙酰化水平,有利于胚胎发育
[D] 利用显微操作法和梯度离心法均可使卵母细胞去核
C
【解析】 哺乳动物核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,因此体细胞与胚胎细胞都可以作为核移植的供体;灭活的病毒具有促进细胞融合的作用,因此用灭活的仙台病毒短暂处理的作用是诱导细胞融合;组蛋白去甲基化酶(Kdm4d)能降低组蛋白甲基化水平,组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA能提高组蛋白乙酰化水平,为提高胚胎发育率,注入Kdm4d的mRNA和TSA,因此降低重构胚中组蛋白的甲基化水平、提高组蛋白乙酰化水平有利于胚胎发育;常用显微操作法对卵母细胞去核,用梯度离心的方法去核时可以不破坏透明带。
考向一　从社会责任角度,考查核移植和克隆动物
1.(2024·重庆卷,10)自然条件下,甲、乙两种鱼均通过体外受精繁殖后代,甲属于国家保护的稀有物种,乙的种群数量多且繁殖速度较甲快。我国科学家通过下图所示流程进行相关研究,以期用于濒危鱼类的保护。下列叙述正确的是(　　)
[A] 诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性
[B] 移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传信息
[C] 该实验中,子一代的遗传物质来源于物种甲
[D] 通过该实验可以获得甲的克隆
研练真题·感悟高考
C
【解析】 胚胎干细胞具有发育的全能性,iPGCs是诱导型原始生殖细胞,具有成为卵原细胞或精原细胞的潜能,诱导后的iPGCs不具有胚胎干细胞的特性;移植的iPGCs分化形成卵原细胞或精原细胞后,通过减数分裂形成配子,在减数分裂过程中基因会发生重组,最终产生的配子的遗传信息不一定相同;由题图可知,将物种甲的囊胚期的iPGCs移植到阻止PGCs形成的乙鱼的胚胎中,培育出的乙鱼的生殖腺中的细胞由甲鱼的iPGCs增殖分化而来,该乙鱼再与物种甲杂交,配子均是由物种甲的生殖腺细胞产生,故子一代的遗传物质来源于物种甲;克隆属于无性繁殖,该实验过程中涉及有性生殖。
考向二　从科学思维角度,考查动物细胞融合和单克隆抗体
2.(2023·北京卷,12)甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH,有关制备过程的叙述不正确的是
(　　)
[A] 需要使用动物细胞培养技术
[B] 需要制备用PTH免疫的小鼠
[C] 利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞
[D] 筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞
D
【解析】 单克隆抗体制备过程中需要对骨髓瘤细胞等进行培养,即需要使用动物细胞培养技术;制备用于快速检测PTH的单克隆抗体,应用PTH刺激小鼠,使其产生相应的B淋巴细胞;抗原与抗体的结合具有特异性,可利用抗原-抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞;由于一个B淋巴细胞只能分泌一种抗体,故单个杂交瘤细胞只能分泌一种抗体。
3.(2022·江苏卷,19改编)下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程,在人—鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失,通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性,只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述错误的有(　　)
[A] 加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合
[B] 细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人—人、人—鼠、鼠—鼠融合细胞
B
[C] 芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上
[D] 胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上
【解析】 动物细胞融合过程中,可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇促进细胞融合;细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体,故不会是鼠—鼠融合细胞;根据分析可知,芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上,胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上。
考向三　从科学探究和社会责任角度,考查动物细胞培养和干细胞的应用
4.(2023·辽宁卷,7)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
D
【解析】 悬浮培养单克隆细胞,可以保证足够的气体交换,通过振荡或转动装置使细胞始终分散悬浮于培养液内,可有效避免接触抑制;由于细胞的生长是比较复杂的过程,血清中含有一些必需的因子,用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清;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;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。
5.(2023·海南卷,7)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
【解析】 营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制;XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体,因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变
异;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,即细胞的功能发生了特化,因而发生了细胞分化;若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可用该法,即获得有功能的卵母细胞,进而用于繁育,实现濒危物种的保护。
6.(2023·江苏卷,17改编)我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”,研究流程如图所示。下列相关叙述正确的有(　　)
[A] 猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同,但具有相同的基因组
[B] 囊胚细胞②③都由细胞①分裂、分化形成,但表达的基因都不同
[C] 移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行
[D] 移植后胚胎的发育受母体激素影响,但不影响母体激素分泌
A
【解析】 由于猴的成纤维细胞和胚胎干细胞是由受精卵分裂、分化而来,虽然功能不同,但基因组相同;囊胚细胞②③都由细胞①分裂、分化形成,表达的基因有部分不同,有部分相同(如呼吸酶基因);动物细胞培养和早期胚胎培养需要在95%空气和5%二氧化碳的环境中进行;胚胎移植后胚胎的发育受母体激素影响,也影响母体激素分泌。
(时间:30分钟　满分:36分)
基础强化练
选择题:1～6题,每题2分。
1.(动物细胞培养|2024·泉州模拟)关于动物细胞培养的叙述,错误的是(　　)
[A] 培养液中通常需要添加血清等天然成分
[B] 传代培养前可用胃蛋白酶或胶原酶使细胞分散
[C] 分瓶培养时需用培养液稀释调整到合适的细胞密度
[D] 培养过程中通过定期更换培养液以保证无毒环境
B
【解析】 培养液中通常需加入血清等天然成分,为动物细胞增殖过程提供必需的营养物质;传代培养前可用胰蛋白酶或胶原酶使细胞分散,不能用胃蛋白酶;细胞密度过大或接触抑制会阻碍细胞增殖,分瓶培养时需用培养液稀释调整到合适的细胞密度,有利于细胞增殖;细胞培养液应定期更换,以便清除代谢废物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
2.(动物体细胞核移植技术|2024·榆林模拟)中国科学家利用猕猴的胚胎成纤维细胞,通过动物体细胞核移植技术克隆出了两只具有相同核基因的长尾猕猴“中中”和“华华”。下列对体细胞克隆猴的叙述,正确的是(　　)
[A] 体细胞核移植前,常用显微操作法去除由核膜包被的卵母细胞的细胞核
[B] 体细胞克隆技术得到的猕猴的性状与提供胚胎成纤维细胞的个体的性状完全相同
[C] 利用猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度高于胚胎细胞
[D] 体细胞克隆技术依据的原理是动物细胞具有全能性
C
【解析】 体细胞核移植前,常用显微操作法去核,实际是去除MⅡ期卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物;由于细胞核来自胚胎成纤维细胞,所以体细胞克隆技术得到的猕猴的大多数性状与提供胚胎成纤维细胞的个体的性状相同,但不是完全相同(细胞质基因、环境条件对性状也有影响);猕猴胚胎成纤维细胞属于体细胞,分化程度高,表现全能性十分困难,而胚胎细胞分化程度低,所以利用猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度高于胚胎细
胞;体细胞克隆技术依据的原理是动物细胞的细胞核具有全能性。
3.(动物细胞培养|2024·梅州二模)如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图,下列叙述错误的是(　　)
[A] 步骤①的操作需要在无菌环境中进行
[B] 步骤②应向锥形瓶中加入无菌水制成细胞悬液
[C] 步骤③到④的分瓶操作前常有离心处理
[D] 培养液中添加适量抗生素以提高培养成功率
B
【解析】 步骤①为将组织块剪碎,需要在无菌环境中进行操作;无菌水会使动物细胞涨破,步骤②应向锥形瓶中加入培养液制成细胞悬液;由于动物细胞培养时常出现接触抑制现象,步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理,使细胞分散,再离心收集,然后分瓶培养;向培养液中加入适量抗生素有利于防止杂菌污染,从而提高成功率。
4.(动植物细胞融合|2024·北京二模)我国科研人员在太空中进行细胞电融合实验,获得两种烟草品种叶肉细胞的杂交细胞,又成功完成小鼠淋巴细胞和人骨髓瘤细胞杂交实验。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 两个电融合实验中,融合前都需用一定浓度的特定酶预处理实验材料
[B] 细胞经电融合处理后,需进一步筛选,以淘汰未融合细胞和多核细胞
[C] 电融合处理后的烟草细胞经组织培养,可获得具双亲优良性状的植株
[D] 经电融合获得的人、鼠杂交瘤细胞,培养过程中体现了细胞的全能性
D
【解析】 因植物细胞外面的细胞壁阻碍了细胞间的杂交,因此在诱导两个品种烟草的叶肉细胞融合之前,先要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁;动物细胞虽然没有细胞壁,但人骨髓瘤细胞在培养过程中出现贴壁生长,在诱导小鼠淋巴细胞和人骨髓瘤细胞电融合前,也需用一定浓度的特定酶预处理实验材料,以制备细胞悬液;融合的目的是获得两两融合的异种杂交细胞,因此需进一步筛选,以淘汰未融合细胞和多核细胞;电融合处理后的烟草细胞的遗传物质来自双亲且具有全能性,所以能发育为具有双亲优良性状的植株;经电融合获得的人、鼠杂交瘤细胞,培养过程中体现了细胞膜的流动性,没有体现细胞的全能性。
5.(干细胞培养|2025·菏泽期中)在成体的器官中,干细胞可以通过不断分裂来修复组织,干细胞通过两种方式生长,一种是对称分裂,形成两个相同的干细胞,另一种是非对称分裂,非对称分裂中一个子细胞保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来,另外一个子细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞。下列叙述正确的是(　　)
[A] 由细胞分化而成的细胞必会一直保持分化后的状态,直至死亡
[B] 某哺乳动物个体内成熟的红细胞和造血干细胞的核基因相同
[C] 干细胞及干细胞分化而成的体细胞具有全能性
[D] 干细胞及其分化而成的体细胞的遗传信息表达情况不完全相同
D
【解析】 由胚胎干细胞分化而来的成体干细胞还可以进一步分化为特定的细胞或组织;哺乳动物个体内成熟的红细胞无细胞核,没有核基因;胚胎干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,具有全能性,而成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有全能性,高度分化的体细胞不具有全能性;细胞分化的实质是基因的选择性表达,干细胞及其分化而成的体细胞的遗传信息表达情况不完全相同。
6.(动物体细胞核移植技术|2025·陕晋青宁高考适应性考试)我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是
(　　)
[A] 从该牛种耳上取的体细胞培养时需在合成培养基中加入血清
[B] 从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
[C] 代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质
[D] 胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
D
【解析】 培养动物细胞时,需要在合成培养基中加入血清等一些天然成分;从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期;代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养,不会影响犊牛的遗传物质;在该体细胞核移植技术中,供体牛为提供体细胞的地方牛种,胚胎移植前不需要对其作同期发情处理。
选择题:7～9题,每题4分。
7.(单克隆抗体的应用|2024·合肥模拟)抗体—药物偶联物(ADC)是具有较大发展前景的抗癌药物之一,它通过将药物与单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。下列说法错误的是(　　)
[A] 分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞具有快速、大量增殖的能力
[B] ADC中的抗体在治疗中起到了对肿瘤细胞的选择性杀伤作用
[C] 抑制癌细胞增殖的药物也可与单克隆抗体结合构建ADC
[D] ADC具有靶点清楚、毒副作用小等一系列优点
B
能力提升练
【解析】 杂交瘤细胞是由经特定抗原免疫的B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合而成,所得到的融合细胞可大量增殖,产生足够数量的特定抗体;ADC中的抗体在治疗中起到了靶向运输作用,药物起到了杀伤作用,两者结合形成的偶联物实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤作用;能对癌细胞的生长、增殖和代谢等活动起抑制作用的药物,都可与单克隆抗体结合构建ADC,高效发挥抗癌作用;ADC能够同时发挥抗体特异性识别作用和药物对癌细胞的杀伤作用,因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。
8.(新情境·微囊法与动物细胞培养|2024·吉安模拟)微囊法是一种动物细胞培养法,其方法是将一定数量的动物细胞封闭在半透膜的微囊中,然后再将这种包含有细胞的微囊悬浮于培养液中培养。培养液中的水和营养物质可透过半透膜进入微囊供应给细胞,细胞的代谢物也可透过半透膜被排出,而细胞分泌的大分子物质则被阻留而积累于囊内。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 微囊法培养能保护细胞少受损伤,有利于大规模培养动物细胞
[B] 微囊法培养动物细胞,有利于获得高度纯化的大分子细胞产物
[C] 微囊悬浮培养能防止培养过程中出现细胞贴壁生长和接触抑制现象
[D] 培养时要向培养液通入95%的空气和5%的CO2组成的混合气体
C
【解析】 根据题意可知,微囊法能使动物细胞在固定的环境中增殖,减少因更换培养液等操作对细胞的损伤,有利于大规模培养动物细胞;微囊法培养动物细胞,能将细胞分泌的大分子物质阻留而积累于囊内,因此有利于获得高度纯化的生物大分子;动物细胞培养过程中出现细胞贴壁生长和接触抑制现象与细胞种类有关,微囊悬浮培养并不等于细胞悬浮培养;动物细胞培养适宜的气体环境为95%的空气和5%的CO2组成的混合气体。
9.(单克隆抗体的制备及应用|2024·邯郸三模)某研究团队拓宽了ADC药物的概念,将团队自主研发的抗CD24单抗与NO供体巧妙地结合起来获得抗体—一氧化氮偶联物(ANC)。该ANC进入肿瘤细胞后发生反应释放出高浓度的NO分子,从而实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。某抗CD24单抗产生过程如图所示,下列有关说法错误的是(　　)
[A] 诱导融合时,病毒表面的糖蛋白和酶能使细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布
[B] 筛选2中包含利用CD24进行的多次筛选
[C] 可利用含有95%氧气和5%CO2的动物细胞培养液或注入小鼠腹腔培养丙
[D] 利用图中的单克隆抗体制备的ANC可能会使人体产生免疫排斥反应
C
【解析】 可以用灭活病毒诱导动物细胞融合,病毒表面的糖蛋白和一些酶能与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝聚,细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合;筛选2目的是从乙(多种杂交瘤细胞)中获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,因此利用抗原CD24可以检测、筛选到分泌抗CD24抗体的杂交瘤细胞;动物细胞培养需要的气体环境是95%空气和5%CO2的混合气体,而不是95%氧气和5%CO2;图中的单克隆抗体由小鼠基因指导合成,对于人体来说可能属于抗原,因此由其制备的ANC可能会使人体产生免疫排斥反应。
10.(12分)(新考法·诱导多能干细胞的实验探究|2024·重庆模拟)P基因缺失可诱发多种神经发育障碍疾病,研究者利用人诱导多能干细胞(hiPSC)制备的人脑类器官进行相关实验。
(1)研究者获得P基因敲除的人诱导多能干细胞(P-KO),并将野生型人诱导多能干细胞(WT)和P-KO培养在气体环境为　　　　　 　　　　　　　　的培养箱中。hiPSC贴壁生长至相互接触时会出现　　　　现象,用　　　　酶处理进行传代。经过诱导分化形成的神经祖细胞,产生多层不同的神经细胞,最终形成人脑类器官。
含有95%空气和5%CO2的混合气体
接触抑制
胰蛋白
【解析】 (1)动物细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养;动物细胞培养时细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,这种现象称为细胞贴壁,贴壁细胞在生长增殖时会发生接触抑制现象,此时细胞通常会停止分裂增殖,贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后收集细胞进行传代培养。
相同
P-KOWT的a值)
【解析】 (2)由题意可知,BrdU会在分裂间期DNA复制时掺入DNA中,将等量的WT、
P-KO形成的神经祖细胞在含BrdU的培养基中培养略长于一个细胞周期的时间后,细胞会被BrdU标记,且可以连续分裂的细胞会表达Ki67蛋白,不再连续分裂的细胞内不含Ki67蛋白,若检测WT、P-KO形成的神经祖细胞被BrdU标记数目,两组无显著差异,即有相同数量的细胞进行了有丝分裂,说明培养初期两组神经祖细胞增殖能力相同;BrdU标记且表达Ki67蛋白的细胞可以进行连续分裂,检测并计算a=BrdU标记且表达Ki67蛋白的细胞数目/BrdU标记的细胞总数,该验证实验中P-KO形成的神经祖细胞分裂次数会随培养时间延长而减少相当于已知条件,所以当培养略长于一个细胞周期的时间后,P-KO形成的神经祖细胞中的部分细胞会脱离细胞周期(Ki67蛋白降解),而WT形成的神经祖细胞依然有细胞周期。故两种细胞 a值的关系为P-KO(3)与利用动物模型进行实验相比,hiPSC诱导形成的人脑类器官作为神经系统研究模型的优势是　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
具备人类遗传背景,能够模拟人脑特征
【解析】(3)与利用动物模型进行实验相比,人脑类器官模型具备人类遗传背景,能够模拟人脑特征,更适于研究人脑功能与疾病。

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