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第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物
课时作业
(时间:30分钟　分值:53分)
第1~7题每题3分,第8~9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　体细胞核移植的过程
1.下列有关体细胞核移植过程的叙述,错误的是(　　)
[A]在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期
[B]需要去除卵母细胞的核遗传物质
[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进程
[D]动物胚胎细胞核移植的难度高于体细胞核移植
【答案】 D
【解析】 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;需要去除卵母细胞的核遗传物质,以确保克隆动物的核遗传物质全部来自供体细胞;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进程;体细胞比胚胎细胞分化程度高,动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
2.下列说法不属于克隆的是(　　)
[A]利用DNA半保留复制原理在体外复制DNA
[B]利用核移植技术培育出克隆动物
[C]利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
[D]胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
【答案】 C
【解析】 利用DNA半保留复制原理在体外复制DNA属于分子水平的克隆;利用核移植技术培育出克隆动物,属于个体水平的克隆;利用植物体细胞杂交技术培育出的杂种植株核遗传物质发生改变,不属于克隆;胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗,属于个体水平的克隆。
3.(2025·曲靖检测)下列关于植物组织培养技术和动物细胞核移植技术的说法,错误的是(　　)
[A]两项技术均说明细胞具有全能性
[B]两项技术均可用于濒危物种的保护
[C]植物细胞全能性表达需要离体、一定的营养物质、植物激素等条件
[D]去核的受体卵母细胞中可能含有促进供体细胞核表达全能性的物质和条件
【答案】 A
【解析】 动物细胞核移植技术说明动物细胞核有全能性。
4.下图表示核移植与克隆动物的相关图解。下列叙述错误的是(　　)
[A]目前核移植技术中的去核方法除显微操作法,还有梯度离心等方法
[B]图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性
[C]采集的卵母细胞培养到的②时期表示MⅡ期
[D]动物细胞培养过程中添加5%CO2的主要目的是维持培养液的pH
【答案】 B
【解析】 目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法,也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法;图示过程只能说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有发育的全能性;采集的卵母细胞培养到MⅡ期才可以用于核移植。
5.将蝌蚪体细胞中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,而单独培养体细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)
[A]“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
[B]细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
[C]“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分裂和细胞分化
[D]体细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
【答案】 A
【解析】 “合子”相当于重构胚,第一次分裂后形成的细胞属于胚胎干细胞,具有全能性。
知识点2　体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
6.动物细胞核移植技术可以用来研究胚胎发育过程中细胞核和细胞质的功能及二者之间的相互关系,也可以用来探讨遗传、发育和细胞分化等方面的一些问题。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]将该技术用于优良动物的克隆,可使某种性状的个体数量增加
[B]通过体细胞核移植技术获得克隆动物的成功率已经非常高
[C]克隆遗传背景相同的动物,可通过它们之间的对比来分析致病基因
[D]克隆特定疾病模型的动物,利于研究致病机理以及开发合适的药物
【答案】 B
【解析】 尽管通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物,但该技术的成功率仍然非常低,各个技术环节也有待进一步改进。
7.我国科学家采集了一只睡眠紊乱最明显的BMAL1(生物节律基因)敲除猴的体细胞,通过体细胞核移植技术,获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
[B]5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
[C]可用灭活的病毒激活重构胚,使其进行有丝分裂
[D]该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
【答案】 C
【解析】 动物细胞核移植获得克隆动物所依据的原理是动物细胞核具有全能性;5只克隆猕猴是通过体细胞核移植技术获得的,其细胞核基因型与核供体细胞完全一致;灭活的病毒能促进动物细胞融合,通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程;体细胞核移植时供核的供体受年龄影响小,且体细胞数量多,所以该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足。
综合提升练
8.下图所示为帕金森病和青少年型糖尿病的胚胎干细胞移植治疗方案。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]图中①需通过显微操作将细胞核注入去核的卵母细胞中
[B]图中的胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的
[C]③指找到免疫匹配的患者进行移植
[D]胚胎干细胞经过②发育为神经细胞和胰岛B细胞,从根本上说是基因选择性表达
导致的
【答案】 C
【解析】 由于供体核来自患者体细胞,因此③指进行自体移植,可以避免免疫排斥反应。
9.我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠,部分流程如下图所示,其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶,TSA为组蛋白去乙酰化酶抑制剂。下列有关叙述错误的是(　　)
[A]体外培养小鼠成纤维细胞和卵母细胞时需要加入动物血清
[B]步骤①使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达
[C]步骤②的实质是去除了卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物
[D]组蛋白去甲基化和去乙酰化有利于重构胚的胚胎发育
【答案】 D
【解析】 动物细胞培养时,通常需要在培养基中加入动物血清,以提供细胞生长所需的一些未知营养物质等;步骤①是将小鼠成纤维细胞诱导为iPS细胞,iPS细胞是诱导多能干细胞,该过程使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达,使其分裂、分化能力提高;步骤②是对卵母细胞去核的过程,其实质是去除了卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物;由题图可知,加入Kdm4d的mRNA和TSA是为了促进重构胚的分裂与发育,TSA为组蛋白去乙酰化酶抑制剂,会抑制组蛋白去乙酰化酶的活性,从而抑制组蛋白的去乙酰化,即促进了组蛋白的乙酰化,即提高组蛋白乙酰化水平有利于重构胚的胚胎发育。
10.(8分)首例完全自主培育的克隆猫“大蒜”的诞生标志着我国在克隆领域又迈进了一大步。下图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图,请回答下列有关问题。
(1)进行过程①和②时,需要为培养细胞提供无菌、无毒的环境,写出其具体操作:

　(答3点)。
(2)核移植前需将采集到的卵母细胞培养至　　　　期。克隆动物常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带(位于细胞膜外的一层结构)下注射法。前者是将供体细胞核吸出并注入去核卵母细胞质内;后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内。“大蒜”的培育采用的是后者,这样做的优势是　
　。
(3)通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除它体积大、易操作,营养物质丰富,还因为它的细胞质中可能含有　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理;在培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液(3分)
(2)MⅡ(1分)　避免取核过程对细胞核造成损伤,降低对去核卵母细胞的损伤
(3)促进(或激活)细胞核全能性表达的物质和条件
【解析】 (2)使用透明带下注射法时,供体细胞不被破坏,供体核完整,同时避免将核注入去核卵母细胞的细胞质中时对卵母细胞的再次破坏。
11.(12分)华南虎是原产中国的老虎品种,已多年没有野生华南虎出现的报告。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究,下图是其培育过程。请据图回答下列问题。
(1)克隆华南虎的遗传性状与虎　　　　(填字母)基本一致。
(2)A、B、C 3只虎没有提供遗传物质的是　　　 　。
(3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律 　　　　　。为什么 　
　。
(4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合,以获得新物种“虎—牛”,你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望 　　　　　。原因是　

　。
【答案】 (每空2分)
(1)A　(2)虎C　(3)不遵循　克隆属于无性繁殖,而孟德尔的遗传定律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用　(4)不能　高度分化的动物细胞全能性受到限制,虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体
【解析】 (1)由克隆华南虎的过程可知,华南虎A提供细胞核,普通虎B提供细胞质,所以克隆虎D的遗传性状与供核的华南虎A基本一致。(2)虎C只提供胚胎发育的场所及营养,没有提供遗传物质给虎D。(3)核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合,属于无性繁殖,没有减数分裂过程(涉及减数分裂的卵母细胞的核遗传物质被去除),不遵循孟德尔遗传定律。(4)高度分化的动物细胞全能性受到限制,因此无论是高度分化的动物体细胞,还是不同种动物体细胞融合后的杂交细胞,经细胞培养只会发生细胞增殖,无法形成个体,动物体细胞的全能性无法体现。第2节　动物细胞工程
第1课时　动物细胞培养
课时作业
(时间:30分钟　分值:56分)
第1~6题每题3分,第7~8题每题6分,共计30分。
基础对点练
知识点1　动物细胞培养的条件和过程
1.下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的(　　)
[A]无菌、无毒的环境
[B]充足的营养物质
[C]适宜的温度和pH
[D]95%的空气和5%的氧气
【答案】 D
【解析】 动物细胞培养需要一定的气体环境:95%的空气和5%的CO2。
2.(2025·新乡检测)Vero细胞是非洲绿猴肾细胞,易于培养,生物安全性高,对多种病毒的感染敏感,是很多病毒培养的理想基质。培养 Vero细胞能广泛地用于人和动物疫苗的生产,下列有关叙述错误的是(　　)
[A]贴壁生长的细胞需用胰蛋白酶处理后再进行离心收集
[B]培养正常的 Vero细胞时,在培养瓶上可形成多层细胞
[C]定期更换培养基能及时去除代谢物并提供营养物质
[D]培养动物细胞的气体环境中CO2的作用是维持培养液的pH
【答案】 B
【解析】 贴壁生长的细胞需用胰蛋白酶处理成为单个细胞后,再进行离心收集;正常的 Vero细胞贴壁生长时会出现接触抑制现象,不会形成多层细胞;代谢物积累会导致细胞生长受阻,定期更换培养基能及时去除代谢物并提供营养物质;培养动物细胞的气体环境中CO2的作用是维持培养液的pH。
3.(2022·湖北卷)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究,结果发现其培养的原代神经元生长缓慢,其原因不可能的是(　　)
[A]实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
[B]为了防止污染将培养瓶瓶口密封
[C]血清经过高温处理后加入培养基
[D]所使用的培养基呈弱酸性
【答案】 A
【解析】 小鼠胚胎脑组织中含有丰富的原代神经元,细胞增殖能力强,不会造成生长缓慢;培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧,影响细胞有氧呼吸,造成供能不足,可能使细胞生长缓慢;血清经过高温处理后,其中活性成分变性,失去原有功能,可能使细胞生长缓慢;使用的培养基呈弱酸性,不适宜原代神经元生长,可能造成细胞生长缓慢。
4.(2025·广州检测)通过体外动物细胞培养制造出的细胞培养肉是一种人造肉,具有营养可控、结构仿真、口感真实的特点。其主要生产流程如下图,图中的微载体是一种固体的细胞生长基质,其表面能使细胞贴附。下列叙述正确的是(　　)
[A]①过程可用机械的方法或用胰蛋白酶、胃蛋白酶等处理的方法获得细胞悬液
[B]③过程中加入微载体为细胞提供更大附着面积,使细胞间不出现接触抑制,产量增加
[C]③④过程需使用经灭菌处理的培养液,培养细胞时既要提供O2也要提供CO2
[D]肌肉干细胞属于成体干细胞,能够分化成特定的细胞或组织,具有全能性
【答案】 C
【解析】 ①过程为制备细胞悬液的过程,可用机械的方法或用胰蛋白酶处理的方法获得细胞悬液,胃蛋白酶催化时所需的酸性环境对细胞有害;③过程中加入微载体为细胞提供了更大的附着面积,但细胞间仍会出现接触抑制;③④过程需使用经灭菌处理的培养液,培养细胞时提供95%空气+5%CO2;肌肉干细胞属于成体干细胞,能够分化成特定的细胞或组织,但不具有发育成各种细胞或完整个体的能力,不具有全能性。
知识点2　干细胞培养及其应用
5.下列有关人体干细胞的叙述,错误的是(　　)
[A]干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等,前者存在于早期胚胎中
[B]iPS细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织
[C]将干细胞用于临床上的疾病治疗可能存在导致肿瘤发生的风险
[D]来源于病人自身的体细胞的iPS细胞,能够避免免疫排斥问题
【答案】 B
【解析】 iPS细胞全称为诱导多能干细胞,是由体细胞诱导而成的干细胞,具有和胚胎干细胞类似的发育全能性,具有分化成多种组织或器官的潜能。
6.iPS细胞即诱导多能干细胞,可通过转入相关因子来制备。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来,后来发现已分化的T细胞、B细胞也能被诱导成该类细胞。下列说法不正确的是(　　)
[A]导入的物质可以是DNA、蛋白质,还可以用小分子物质来诱导
[B]干细胞的体外培养需要在无菌的CO2培养箱中进行
[C]胚胎干细胞和iPS细胞的优点是分裂能力强,分化程度低
[D]干细胞具有全能性,能分化成成年动物体内的任意一种类型的细胞
【答案】 D
【解析】 干细胞不一定都具有全能性,如成体干细胞具有组织特异性,只能分化为特定的细胞或组织,而不具有发育成完整个体的能力。
综合提升练
7.(2025·南充月考)Transwell实验可模拟肿瘤细胞侵袭过程,装置如下图。上室中为无血清培养液,下室中为血清培养液,上下层培养液以一层具有一定孔径(小于肿瘤细胞直径)的聚碳酸酯膜分隔开,膜孔用基质胶覆盖。在上室中加入肿瘤细胞,放入培养箱中培养,通过下室中的细胞数量反映肿瘤细胞的侵袭能力。下列叙述错误的是(　　)
[A]需将装置置于含95%的空气和5%的CO2的气体环境中培养
[B]血清培养液中可能含有某些因子,促使肿瘤细胞向下室移动
[C]肿瘤细胞需分解基质胶并通过变形运动才能穿过聚碳酸酯膜
[D]进入下室的肿瘤细胞数量越多,说明肿瘤细胞分裂能力越强
【答案】 D
【解析】 上室含无血清培养液,下室含血清培养液,加入上室的肿瘤细胞一段时间后出现在下室中,说明血清培养液中可能含有某些因子促使肿瘤细胞向营养高的下室移动;由于聚碳酸酯膜上孔径小于肿瘤细胞直径,且这些孔上覆盖基质胶,加入上室的肿瘤细胞一段时间后出现在下室,说明肿瘤细胞能分解基质胶并通过变形运动穿过聚碳酸酯膜;由题意可知,可通过下室的细胞数量反映肿瘤细胞的侵袭能力,若进入下室的肿瘤细胞数量越多,说明肿瘤细胞的侵袭能力越强,但不能说明肿瘤细胞的分裂能力越强。
8.(2025·厦门月考)三维细胞培养(3D细胞培养)是通过人工模拟细胞间质微环境,允许动物细胞在三维空间中生长和相互作用的技术。与传统的细胞培养相比,3D细胞培养更接近体内细胞的实际生长环境。下列说法正确的是(　　)
[A]传统细胞培养时,细胞并不都需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
[B]用胰蛋白酶处理传统培养的贴壁细胞,断裂其胞间连丝使之游离便于传代
[C]3D细胞培养前需要对动物组织进行灭菌处理,培养时需定期更换培养液
[D]利用3D细胞培养研究干细胞分化过程时,通常需要进行分瓶处理
【答案】 A
【解析】 传统细胞培养时,体外培养的动物细胞可分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖,另一类细胞需要贴附于某些基质表面生长增殖;胞间连丝是植物细胞间的结构,动物细胞不存在胞间连丝;细胞培养过程需要营造无菌、无毒的环境,包括定期更换培养液等,但不能对动物组织进行灭菌处理;分化时,细胞结构和功能发生稳定改变,细胞数量通常不会增加,故利用3D细胞培养研究细胞分化时,模拟的是体内环境,通常不需要分瓶处理。
9.(12分)下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线,图中A、B、C、D、E是曲线上的点,其中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图回答下列问题。
(1)通常将动物组织消化后的初次培养称为　　　　　　,在图中是　　 　(填字母)段。
(2)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为　　　培养基。通常在该培养基中还需要加入适量血清等一些天然成分,血清在培养基中的作用是　 。
(3)进行动物细胞培养时,选用液体培养基的pH的范围是　　　　,若将组织块剪碎,加入胰蛋白酶,可使其分散成单个细胞,能用胃蛋白酶吗 请说明理由:　
　。
【答案】 (每空2分)
(1)原代培养　OB
(2)合成　补充合成培养基中缺失的成分
(3)7.2~7.4　不能。胃蛋白酶发挥作用的适宜pH较低(约为1.5),在pH 7.2~7.4的环境下,酶会变性,不能发挥作用
【解析】 (1)人们通常将动物组织处理后的初次培养称为原代培养,在图中是OB段。
(2)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。通常还需要在合成培养基中加入适量血清等一些天然成分,血清的作用是补充合成培养基中缺失的成分,有利于细胞的正常生长与增殖。
(3)进行动物细胞培养时,选用液体培养基的pH为7.2~7.4,若将组织块剪碎,加入胰蛋白酶,可使其分散成许多单个细胞,由于胃蛋白酶发挥作用的适宜pH约为1.5,在pH为7.2~7.4的环境下,酶会变性失活,若改用胃蛋白酶则不能发挥作用。
10.(14分)科研人员为探究雷帕霉素(一种抗肿瘤药物)对小鼠S180肉瘤细胞增殖的影响。请完善实验思路,并分析回答有关问题。
实验材料、用具:小鼠S180肉瘤细胞,动物细胞培养液,用生理盐水配制的浓度分别为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液,生理盐水,CO2培养箱,细胞培养板,细胞增殖测定仪(说明:该仪器使用方法不做要求)等。
(1)实验思路:
①取若干个洁净并符合实验条件的细胞培养板均分为　　　　组并编号,分别加入等量的小鼠S180肉瘤细胞和　　　　　　　　　　。
②给实验组各组细胞培养板分别加入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,对照组加入　 。
③将各组细胞培养板放在　　　　　　　　　中培养,并保持环境条件相同且适宜。
④每隔24 h测定各组细胞增殖情况并记录,每组共测定3次。
(2)实验结果与分析:
不同浓度雷帕霉素对小鼠S180肉瘤细胞增殖抑制率的影响
项目 细胞增殖抑制率/%
24 h 48 h 72 h
对照组 0 0 0
雷帕霉素低剂量组 14.36 19.97 25.48
雷帕霉素中剂量组 26.49 30.18 36.39
雷帕霉素高剂量组 32.57 49.75 60.72
注:细胞增殖抑制率均通过与对照组进行比较而获得,对照组的细胞增殖抑制率均为0。
结合上表信息,可得出的实验结论为
　　　　　　　　　 　　　。
(3)请根据上述表格信息绘制相应的坐标柱形图(注:对照组数据无须在图中呈现)。
【答案】 (每空2分)
(1)①4　动物细胞培养液　②适量且等量的浓度为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液　等量的生理盐水　③CO2培养箱　(2)与对照组比较,雷帕霉素低、中、高剂量组作用于小鼠S180肉瘤细胞后,细胞增殖抑制率均显著升高,且与作用时间呈正相关;同一作用时间,细胞增殖抑制率随浓度的增加而升高
(3)
或
【解析】 (1)设计实验时,加入3种不同浓度雷帕霉素溶液的为实验组,加入生理盐水的为对照组,实验过程应控制无关变量相同且适宜,故给实验组各组细胞培养板分别加入适量且等量的浓度为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液,对照组加入等量的生理盐水。
(2)由题表可知,与对照组相比,实验组各组均对小鼠S180肉瘤细胞增殖体现出了抑制作用,且随着雷帕霉素浓度的增加和时间的延长,抑制效果越明显。
(3)根据题表数据,可分别以时间为横轴、细胞增殖抑制率为纵轴,或以组别为横轴、细胞增殖抑制率为纵轴绘制相应柱形图。第2节　动物细胞工程
第1课时　动物细胞培养
[学习目标]　1.运用结构与功能观分析并归纳概括动物细胞培养的条件。2.基于事实和证据,采用归纳与概括等方法,以模型构建的形式表示动物细胞培养过程。3.通过对干细胞特性的理解,认可能用干细胞解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥反应的生活实际问题。
一、动物细胞培养的条件
1.动物细胞工程
(1)常用技术:动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等。
(2)基础:动物细胞培养。
2.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)培养条件。
提醒　合成培养基中加血清的原因:血清中含有多种未知的促生长因子及其他活性物质,可以补充合成培养基中缺乏的物质。
二、动物细胞培养的过程
1.体外培养的动物细胞类型
(1)悬浮生长类:能够悬浮在培养液中生长增殖。
(2)贴壁生长类:需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。
2.培养过程
(1)过程图解。
提醒　使用胰蛋白酶时,要控制好作用时间,因为胰蛋白酶不仅能消化细胞间的蛋白质,长时间作用还会分解细胞膜蛋白等,对细胞造成损伤。
(2)相关概念。
①细胞贴壁:悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖的现象。
③原代培养:指动物组织经处理后的初次培养。
④传代培养:分瓶后的细胞培养。
三、干细胞培养及其应用
1.干细胞
(1)特点:在一定条件下,可以分化成其他类型的细胞。
(2)分布:存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
(3)种类。
(4)应用。
①造血干细胞:治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、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(如帕金森病、阿尔茨海默病等)。
2.诱导多能干细胞(iPS细胞)
(1)概念: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。
(2)获取方法:借助载体将特定基因导入细胞;直接将特定蛋白导入细胞;用小分子化合物等诱导形成iPS细胞。
(3)诱导多能干细胞优点:
①诱导过程无须破坏胚胎;
②iPS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。
判断正误
(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性。(　　)
【答案】 ×
【提示】 动物细胞培养未体现动物细胞的全能性,其原理是细胞增殖。
(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上可形成多层细胞。(　　)
【答案】 ×
【提示】 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上可形成单层细胞。
(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集,贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集。(　　)
【答案】 √
(4)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。(　　)
【答案】 ×
【提示】 应该用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
(5)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的所有组织和器官,甚至个体的潜能。(　　)
【答案】 ×
【提示】 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,不具有发育成完整个体的能力。
(6)干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。(　　)
【答案】 √
任务一　分析动物细胞培养的条件和过程
　　动物细胞培养是指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。下面是动物细胞培养的流程示意图,请回答相关问题。
(1)图中①为胰蛋白酶或胶原蛋白酶,②为原代培养,③为CO2培养箱,④为胰蛋白酶等,⑤为传代培养。
(2)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。不可以(填“可以”或“不可以”)使用胃蛋白酶,原因是多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)在此环境中没有活性。
(3)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较,哪些细胞更易于培养 为什么
【提示】 幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易于培养,原因是这些细胞分裂能力强。
(4)培养瓶中的细胞培养为什么要进行传代培养
【提示】 随着原代培养的进行,细胞密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏以及贴壁生长会出现接触抑制,细胞会逐渐停止分裂增殖,因此要传代培养。
(5)“细胞增殖到互相接触的时候,糖蛋白识别了这种信息,就会使细胞停止分裂增殖,出现接触抑制的现象”。试结合上述解释,举例说明哪种细胞可能无接触抑制现象,并阐述原因。
【提示】 癌细胞;癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少。
核心归纳
1.动物细胞培养的相关处理
(1)动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶,第一次使用的目的是使组织细胞分散开;贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,分散成单个细胞,便于分瓶后继续培养。
(2)在进行传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集,贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,再用离心法收集。
2.动物细胞培养和植物组织培养的比较
典型例题
1.(2025·成都月考)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]所需培养基为合成培养基,使用时通常需要加入一些天然成分
[B]传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集,无须再用酶处理
[C]细胞培养时需置于含有95% O2和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中
[D]培养细胞1是原代培养,往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂受阻
【答案】 C
【解析】 细胞培养时需置于含有95% 空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中。
2.(2025·德州检测)下列关于动物细胞培养和植物细胞培养的叙述,正确的是(　　)
[A]动物细胞培养的原理是细胞增殖,植物细胞培养的原理是植物细胞的全能性
[B]植物细胞培养的主要目的是获得植物在生长和生存过程中必需的次生代谢物
[C]将获取的动物组织处理后,在培养瓶中进行的初次培养为原代培养
[D]动物细胞培养需在培养基中添加血清等天然成分,之后进行高压蒸汽灭菌
【答案】 C
【解析】 植物细胞培养的原理是细胞增殖,植物组织培养的原理是植物细胞的全能性;植物细胞培养的主要目的是通过大规模的细胞培养,以获得人类所需的次生代谢物,但次生代谢物不是植物生长、生存所必需的;血清不能进行高压蒸汽灭菌,会破坏原有的活性成分。
任务二　探讨干细胞培养及其应用
　　资料:科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞,下图为iPS细胞的培养和利用过程,请结合资料分析讨论下列问题。
(1)干细胞可以用于治疗某些顽症的原理是干细胞可以被诱导分化形成其他类型的组织细胞,经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
(2)为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞
【提示】 ES细胞必须从胚胎中获取,涉及伦理问题,因而限制了它在医学上的应用;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。
典型例题
3.(2025·惠州月考)下列关于人体造血干细胞的叙述,错误的是(　　)
[A]造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度更高
[B]造血干细胞属于成体干细胞,但不具有组织特异性
[C]造血干细胞可不断增殖,适当捐献造血干细胞不影响人体健康
[D]造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
【答案】 B
【解析】 造血干细胞属于成体干细胞,具有组织特异性,只能分化为特定的细胞或组织,胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞,所以造血干细胞的分化程度更高;骨髓中的造血干细胞可不断增殖,所以适当捐献造血干细胞不会造成造血干细胞缺失,不影响人体健康;造血干细胞移植可以一定程度上恢复白血病患者的造血系统、免疫系统功能,是治疗白血病的有效手段。
4.(2025·南充检测)某科学家发现利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达,可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述不正确的是(　　)
[A]iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎,还可以避免免疫排斥
[B]导入的4个关键基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力
[C]①②③利用iPS细胞获得各种器官组织时应加入分化诱导因子
[D]研究发现iPS细胞的增殖难以控制,即iPS细胞具有衰老细胞的特征
【答案】 D
【解析】 iPS细胞的诱导过程不使用胚胎细胞,只需对体细胞进行操作及适当的培养即可,无须破坏胚胎,由于该过程诱导的是自身细胞,还可以避免免疫排斥;根据题意,导入的基因能促使已分化的体细胞成为诱导多能干细胞(iPS细胞),已分化体细胞无分裂能力或分裂能力较弱,而干细胞是一类有分裂能力的细胞,故导入的基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力;iPS细胞可分化为多种细胞,加入分化诱导因子才能获得相应的组织或器官;细胞增殖难以控制,体现的是癌细胞的特征。
随堂检测反馈
1.(2025·淮北检测)一般来说,下列关于动物细胞培养需要满足的条件及相关叙述,正确的是(　　)
①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2,不需要CO2　⑥CO2能调节培养液pH
[A]①②③④⑤⑥ [B]①②③④
[C]①③④⑤⑥ [D]①②③④⑥
【答案】 D
【解析】 动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,①②正确;用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,还需加入血清等天然成分,③正确;动物细胞培养需要适宜的温度和pH,其中温度与动物体温相近,④正确;动物细胞培养需要一定的气体环境:95%的空气和5%的CO2,⑤错误;CO2能调节培养液pH,⑥正确。
2.(2024·浙江1月选考)某动物细胞培养过程中,细胞贴壁生长至接触抑制时,需分装培养,实验操作过程如图。
下列叙述错误的是(　　)
[A]①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离
[B]②加培养液的目的是促进细胞增殖
[C]③分装时需调整到合适的细胞密度
[D]整个过程需要在无菌、无毒条件下进行
【答案】 B
【解析】 ①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离,进而分散开来;②加培养液的目的是洗去消化液,稀释细胞;③分装时需调整到合适的细胞密度,因为若密度过大细胞之间仍存在接触抑制;动物细胞培养需要无菌、无毒环境,因此整个过程需要在无菌、无毒条件下进行。
3.(2024·黑吉辽卷)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
【答案】 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,需要先用胰蛋白酶等处理,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。
4.(2025·广州检测)下图为诱导多能干细胞(iPS细胞)用于治疗糖尿病的示意图,下列相关叙述错误的是(　　)
[A]干细胞存在于多种组织和器官中,包括胚胎干细胞和成体干细胞等
[B]诱导iPS细胞分化的实质是动物细胞核具有发育的全能性
[C]除图中的成纤维细胞,已分化的T细胞和B细胞等也能被诱导为iPS细胞
[D]将分化得到的胰岛细胞移植回病人体内治疗,理论上可避免免疫排斥反应
【答案】 B
【解析】 诱导iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达。
5.图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图,图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。回答下列问题。
(1)图1中培养MEF细胞的适宜温度约为　　 ℃。当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的　　 　　。
(2)ES细胞存在于　　　 　中,具有分化为成年动物体内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。
(3)在培养液中单独培养ES细胞时,ES细胞容易发生分化,结合图2可推知MEF细胞的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)36.5±0.5　接触抑制
(2)早期胚胎　个体
(3)抑制ES细胞分化
【解析】 (3)在培养液中单独培养ES细胞时,ES细胞容易发生分化,结合题图2可知,加入MEF细胞后,ES细胞可以只增殖不分化,故可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。
　　人体某基因缺陷会导致肝脏无法进行正常的氨基酸代谢,引起严重的稳态失调。科研人员将干细胞诱导为肝细胞用于研究该病的治疗方法,过程如下图。回答下列问题。
(1)细胞培养是过程A、B能够正常进行的基础。培养时需提供营养物质、无菌无毒的环境、气体环境、适宜的温度、pH和渗透压等条件。培养过程中,需用酶处理贴壁细胞,使之分散成单个细胞,用离心法收集后制成细胞悬液再分瓶培养,称为传代培养。
(2)过程A中,经诱导得到的肝细胞是异常(填“正常”或“异常”)的细胞,可用于药物安全性与有效性检测。过程B得到的肝细胞可用于移植回病人体内进行治疗。
(3)肝细胞可由ES细胞和iPS细胞诱导分化而来。ES细胞必须从胚胎中获取,与将ES细胞诱导得到肝细胞的方式相比,通过iPS细胞诱导的方式应用前景更具优势,原因是后者无须破坏胚胎,避免免疫排斥反应(答出1点即可)。
课时作业
(时间:30分钟　分值:56分)
第1~6题每题3分,第7~8题每题6分,共计30分。
基础对点练
知识点1　动物细胞培养的条件和过程
1.下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的(　　)
[A]无菌、无毒的环境
[B]充足的营养物质
[C]适宜的温度和pH
[D]95%的空气和5%的氧气
【答案】 D
【解析】 动物细胞培养需要一定的气体环境:95%的空气和5%的CO2。
2.(2025·新乡检测)Vero细胞是非洲绿猴肾细胞,易于培养,生物安全性高,对多种病毒的感染敏感,是很多病毒培养的理想基质。培养 Vero细胞能广泛地用于人和动物疫苗的生产,下列有关叙述错误的是(　　)
[A]贴壁生长的细胞需用胰蛋白酶处理后再进行离心收集
[B]培养正常的 Vero细胞时,在培养瓶上可形成多层细胞
[C]定期更换培养基能及时去除代谢物并提供营养物质
[D]培养动物细胞的气体环境中CO2的作用是维持培养液的pH
【答案】 B
【解析】 贴壁生长的细胞需用胰蛋白酶处理成为单个细胞后,再进行离心收集;正常的 Vero细胞贴壁生长时会出现接触抑制现象,不会形成多层细胞;代谢物积累会导致细胞生长受阻,定期更换培养基能及时去除代谢物并提供营养物质;培养动物细胞的气体环境中CO2的作用是维持培养液的pH。
3.(2022·湖北卷)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究,结果发现其培养的原代神经元生长缓慢,其原因不可能的是(　　)
[A]实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
[B]为了防止污染将培养瓶瓶口密封
[C]血清经过高温处理后加入培养基
[D]所使用的培养基呈弱酸性
【答案】 A
【解析】 小鼠胚胎脑组织中含有丰富的原代神经元,细胞增殖能力强,不会造成生长缓慢;培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧,影响细胞有氧呼吸,造成供能不足,可能使细胞生长缓慢;血清经过高温处理后,其中活性成分变性,失去原有功能,可能使细胞生长缓慢;使用的培养基呈弱酸性,不适宜原代神经元生长,可能造成细胞生长缓慢。
4.(2025·广州检测)通过体外动物细胞培养制造出的细胞培养肉是一种人造肉,具有营养可控、结构仿真、口感真实的特点。其主要生产流程如下图,图中的微载体是一种固体的细胞生长基质,其表面能使细胞贴附。下列叙述正确的是(　　)
[A]①过程可用机械的方法或用胰蛋白酶、胃蛋白酶等处理的方法获得细胞悬液
[B]③过程中加入微载体为细胞提供更大附着面积,使细胞间不出现接触抑制,产量增加
[C]③④过程需使用经灭菌处理的培养液,培养细胞时既要提供O2也要提供CO2
[D]肌肉干细胞属于成体干细胞,能够分化成特定的细胞或组织,具有全能性
【答案】 C
【解析】 ①过程为制备细胞悬液的过程,可用机械的方法或用胰蛋白酶处理的方法获得细胞悬液,胃蛋白酶催化时所需的酸性环境对细胞有害;③过程中加入微载体为细胞提供了更大的附着面积,但细胞间仍会出现接触抑制;③④过程需使用经灭菌处理的培养液,培养细胞时提供95%空气+5%CO2;肌肉干细胞属于成体干细胞,能够分化成特定的细胞或组织,但不具有发育成各种细胞或完整个体的能力,不具有全能性。
知识点2　干细胞培养及其应用
5.下列有关人体干细胞的叙述,错误的是(　　)
[A]干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等,前者存在于早期胚胎中
[B]iPS细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织
[C]将干细胞用于临床上的疾病治疗可能存在导致肿瘤发生的风险
[D]来源于病人自身的体细胞的iPS细胞,能够避免免疫排斥问题
【答案】 B
【解析】 iPS细胞全称为诱导多能干细胞,是由体细胞诱导而成的干细胞,具有和胚胎干细胞类似的发育全能性,具有分化成多种组织或器官的潜能。
6.iPS细胞即诱导多能干细胞,可通过转入相关因子来制备。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来,后来发现已分化的T细胞、B细胞也能被诱导成该类细胞。下列说法不正确的是(　　)
[A]导入的物质可以是DNA、蛋白质,还可以用小分子物质来诱导
[B]干细胞的体外培养需要在无菌的CO2培养箱中进行
[C]胚胎干细胞和iPS细胞的优点是分裂能力强,分化程度低
[D]干细胞具有全能性,能分化成成年动物体内的任意一种类型的细胞
【答案】 D
【解析】 干细胞不一定都具有全能性,如成体干细胞具有组织特异性,只能分化为特定的细胞或组织,而不具有发育成完整个体的能力。
综合提升练
7.(2025·南充月考)Transwell实验可模拟肿瘤细胞侵袭过程,装置如下图。上室中为无血清培养液,下室中为血清培养液,上下层培养液以一层具有一定孔径(小于肿瘤细胞直径)的聚碳酸酯膜分隔开,膜孔用基质胶覆盖。在上室中加入肿瘤细胞,放入培养箱中培养,通过下室中的细胞数量反映肿瘤细胞的侵袭能力。下列叙述错误的是(　　)
[A]需将装置置于含95%的空气和5%的CO2的气体环境中培养
[B]血清培养液中可能含有某些因子,促使肿瘤细胞向下室移动
[C]肿瘤细胞需分解基质胶并通过变形运动才能穿过聚碳酸酯膜
[D]进入下室的肿瘤细胞数量越多,说明肿瘤细胞分裂能力越强
【答案】 D
【解析】 上室含无血清培养液,下室含血清培养液,加入上室的肿瘤细胞一段时间后出现在下室中,说明血清培养液中可能含有某些因子促使肿瘤细胞向营养高的下室移动;由于聚碳酸酯膜上孔径小于肿瘤细胞直径,且这些孔上覆盖基质胶,加入上室的肿瘤细胞一段时间后出现在下室,说明肿瘤细胞能分解基质胶并通过变形运动穿过聚碳酸酯膜;由题意可知,可通过下室的细胞数量反映肿瘤细胞的侵袭能力,若进入下室的肿瘤细胞数量越多,说明肿瘤细胞的侵袭能力越强,但不能说明肿瘤细胞的分裂能力越强。
8.(2025·厦门月考)三维细胞培养(3D细胞培养)是通过人工模拟细胞间质微环境,允许动物细胞在三维空间中生长和相互作用的技术。与传统的细胞培养相比,3D细胞培养更接近体内细胞的实际生长环境。下列说法正确的是(　　)
[A]传统细胞培养时,细胞并不都需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
[B]用胰蛋白酶处理传统培养的贴壁细胞,断裂其胞间连丝使之游离便于传代
[C]3D细胞培养前需要对动物组织进行灭菌处理,培养时需定期更换培养液
[D]利用3D细胞培养研究干细胞分化过程时,通常需要进行分瓶处理
【答案】 A
【解析】 传统细胞培养时,体外培养的动物细胞可分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖,另一类细胞需要贴附于某些基质表面生长增殖;胞间连丝是植物细胞间的结构,动物细胞不存在胞间连丝;细胞培养过程需要营造无菌、无毒的环境,包括定期更换培养液等,但不能对动物组织进行灭菌处理;分化时,细胞结构和功能发生稳定改变,细胞数量通常不会增加,故利用3D细胞培养研究细胞分化时,模拟的是体内环境,通常不需要分瓶处理。
9.(12分)下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线,图中A、B、C、D、E是曲线上的点,其中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图回答下列问题。
(1)通常将动物组织消化后的初次培养称为　　　　　　,在图中是　　 　(填字母)段。
(2)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为　　　培养基。通常在该培养基中还需要加入适量血清等一些天然成分,血清在培养基中的作用是　 。
(3)进行动物细胞培养时,选用液体培养基的pH的范围是　　　　,若将组织块剪碎,加入胰蛋白酶,可使其分散成单个细胞,能用胃蛋白酶吗 请说明理由:　
　。
【答案】 (每空2分)
(1)原代培养　OB
(2)合成　补充合成培养基中缺失的成分
(3)7.2~7.4　不能。胃蛋白酶发挥作用的适宜pH较低(约为1.5),在pH 7.2~7.4的环境下,酶会变性,不能发挥作用
【解析】 (1)人们通常将动物组织处理后的初次培养称为原代培养,在图中是OB段。
(2)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。通常还需要在合成培养基中加入适量血清等一些天然成分,血清的作用是补充合成培养基中缺失的成分,有利于细胞的正常生长与增殖。
(3)进行动物细胞培养时,选用液体培养基的pH为7.2~7.4,若将组织块剪碎,加入胰蛋白酶,可使其分散成许多单个细胞,由于胃蛋白酶发挥作用的适宜pH约为1.5,在pH为7.2~7.4的环境下,酶会变性失活,若改用胃蛋白酶则不能发挥作用。
10.(14分)科研人员为探究雷帕霉素(一种抗肿瘤药物)对小鼠S180肉瘤细胞增殖的影响。请完善实验思路,并分析回答有关问题。
实验材料、用具:小鼠S180肉瘤细胞,动物细胞培养液,用生理盐水配制的浓度分别为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液,生理盐水,CO2培养箱,细胞培养板,细胞增殖测定仪(说明:该仪器使用方法不做要求)等。
(1)实验思路:
①取若干个洁净并符合实验条件的细胞培养板均分为　　　　组并编号,分别加入等量的小鼠S180肉瘤细胞和　　　　　　　　　　。
②给实验组各组细胞培养板分别加入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,对照组加入　 。
③将各组细胞培养板放在　　　　　　　　　中培养,并保持环境条件相同且适宜。
④每隔24 h测定各组细胞增殖情况并记录,每组共测定3次。
(2)实验结果与分析:
不同浓度雷帕霉素对小鼠S180肉瘤细胞增殖抑制率的影响
项目 细胞增殖抑制率/%
24 h 48 h 72 h
对照组 0 0 0
雷帕霉素低剂量组 14.36 19.97 25.48
雷帕霉素中剂量组 26.49 30.18 36.39
雷帕霉素高剂量组 32.57 49.75 60.72
注:细胞增殖抑制率均通过与对照组进行比较而获得,对照组的细胞增殖抑制率均为0。
结合上表信息,可得出的实验结论为
　　　　　　　　　 　　　。
(3)请根据上述表格信息绘制相应的坐标柱形图(注:对照组数据无须在图中呈现)。
【答案】 (每空2分)
(1)①4　动物细胞培养液　②适量且等量的浓度为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液　等量的生理盐水　③CO2培养箱　(2)与对照组比较,雷帕霉素低、中、高剂量组作用于小鼠S180肉瘤细胞后,细胞增殖抑制率均显著升高,且与作用时间呈正相关;同一作用时间,细胞增殖抑制率随浓度的增加而升高
(3)
或
【解析】 (1)设计实验时,加入3种不同浓度雷帕霉素溶液的为实验组,加入生理盐水的为对照组,实验过程应控制无关变量相同且适宜,故给实验组各组细胞培养板分别加入适量且等量的浓度为20、50、100 nmol·L-1的雷帕霉素溶液,对照组加入等量的生理盐水。
(2)由题表可知,与对照组相比,实验组各组均对小鼠S180肉瘤细胞增殖体现出了抑制作用,且随着雷帕霉素浓度的增加和时间的延长,抑制效果越明显。
(3)根据题表数据,可分别以时间为横轴、细胞增殖抑制率为纵轴,或以组别为横轴、细胞增殖抑制率为纵轴绘制相应柱形图。第2课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体
[学习目标]　1.基于动物细胞能够融合的事实,阐明动物细胞融合的概念及需要的条件。2.运用归纳和概括等方法,以文字、图示的形式构建单克隆抗体制备过程模型图。3.结合生活实践,了解单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。
一、动物细胞融合技术
1.概念:使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2.原理:细胞膜的流动性。
3.诱导融合的方法
4.意义:细胞融合技术突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。
5.应用
(1)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。
(2)用于制造单克隆抗体。
二、单克隆抗体及其应用
1.传统抗体制备方法及缺陷
(1)制备方法:向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后从动物血清中分离所需抗体。
(2)缺陷:产量低、纯度低,而且特异性差。
2.单克隆抗体的制备
(1)制备原理。
①B淋巴细胞特点:每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
②骨髓瘤细胞特点:能在体外大量增殖。
③杂交瘤细胞特点:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞,既能大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体。
(2)制备过程。
3.单克隆抗体的应用
(1)广泛用作诊断试剂。
①原理:单克隆抗体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,并且可以大量制备。
②实例:利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
(2)运载药物:如ADC(抗体—药物偶联物)。
(3)直接用于治疗疾病。
判断正误
(1)与植物原生质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒。(　　)
【答案】 ×
【提示】 与植物原生质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素是灭活的病毒。
(2)用特定的抗原对小鼠进行免疫后,从小鼠脾中只能得到一种B淋巴细胞。(　　)
【答案】 ×
【提示】 小鼠生长过程中可接触多种抗原,故用特定抗原免疫后的小鼠脾中存在多种B淋巴细胞。
(3)单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(　　)
【答案】 ×
【提示】 单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。
(4)单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(　　)
【答案】 ×
【提示】 第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,而第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
(5)抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞,可在体外条件下大规模培养,也可注射到小鼠腹腔内进行培养。(　　)
【答案】 √
(6)抗体—药物偶联物(ADC)通常由抗体、接头、药物(如细胞毒素)三部分组成。(　　)
【答案】 √
任务一　对比分析动物细胞融合与植物体细胞杂交
科学家在培养动物细胞时加入失去活性的仙台病毒,发现能使两个动物细胞融合。研究表明,很多不同种的动物细胞都能进行融合,形成杂交细胞,如人—猴、人—鼠、鼠—兔、鼠—熊等。下图是灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图,参考图示,回答下列问题。
(1)为什么灭活的病毒能作为诱导因素,而不灭活的病毒不能作为诱导因素
【提示】 ①灭活的病毒能使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。把两个动物细胞放在一起,用灭活的病毒处理后,先是细胞膜融合,然后细胞质融合,最后细胞核融合,进而形成杂交细胞。②不灭活的病毒会感染细胞,因而不能用于诱导细胞融合。
(2)动物细胞融合与植物体细胞杂交都可采用的促融方法有电融合法、聚乙二醇(PEG)融合法,动物细胞融合特有的融合方法是灭活病毒诱导法。
(3)融合处理后的细胞是否可以直接用于培养 为什么
【提示】 不可以,还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合,不能保证所有细胞都发生融合,而且形成的融合细胞也有多种,因此需要筛选。
(4)动物细胞融合和植物体细胞杂交的原理分别是什么 最终结果有什么不同
【提示】 动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性;动物细胞融合最终得到的是杂交细胞,而植物体细胞杂交最终得到的是杂种植株。
核心归纳
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
步骤 酶解法去掉细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种细胞,再经过植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合
诱导 方法 物理法:电融合法、离心法等; 化学法:PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等
结果 形成杂种植株 形成杂交细胞
典型例题
1.下列有关动物细胞融合的叙述,错误的是(　　)
[A]指两个或多个细胞融合成一个细胞的现象
[B]可以在基因型相同或不同的细胞间进行
[C]常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法、电融合法、紫外线照射等
[D]其原理是细胞膜具有一定的流动性
【答案】 C
【解析】 动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息;细胞融合技术的优点是突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能,可以在基因型相同或不同的细胞间进行;常用的诱导动物细胞融合的方法有电融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、灭活病毒诱导法等,紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法;细胞膜具有一定的流动性,所以通过一定的手段使动物细胞相互靠近凝聚,细胞膜打开,引发动物细胞融合。
2.(2025·茂名检测)下列有关植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较,叙述正确的是(　　)
[A]两者应用的原理都完全相同
[B]两者都可用电融合法或PEG融合法诱导细胞融合
[C]两者融合完成的标志都是形成融合细胞核
[D]两者的目的都是用于大量生产分泌蛋白
【答案】 B
【解析】 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性,动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法既可诱导动物细胞融合,也可诱导植物原生质体融合;植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁,动物细胞融合完成的标志是形成融合细胞核;植物体细胞杂交的目的是产生杂种植株,动物细胞融合可用于大量生产分泌蛋白等。
任务二　分析单克隆抗体的制备过程及其应用
　　下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱),请据图分析并回答下列问题。
(1)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。
【提示】
(2)给小鼠注射特定抗原的目的是从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。
(3)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后,培养基中共出现几种细胞 理论上融合的细胞有几种 体系中出现多种类型细胞的原因是什么 (若细胞融合,只考虑两两融合)
【提示】 培养基中共出现5种细胞。理论上融合的细胞有3种。细胞融合是随机的(存在同种细胞融合和不同种细胞融合),且融合率达不到100%(存在未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)。
(4)单克隆抗体制备过程中,第一次和第二次筛选的目的分别是什么 各筛选的方法是什么
【提示】 第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞,方法是用特定的选择培养基进行筛选。第二次筛选的目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,方法是抗体检测,利用的原理是抗原—抗体的特异性结合。
(5)研究表明,细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基蝶呤阻断。免疫的B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但它不能分裂增殖,其本身也不能在体外长期存活。鼠骨髓瘤细胞中只有D途径,没有S途径,但它能不断分裂增殖,如果它的D途径被阻断的话,它会因不能合成DNA而死亡。请据此提出筛选杂交瘤细胞的方法。
【提示】 向培养液中加入氨基蝶呤,收集增殖的细胞。加入氨基蝶呤后,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B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞可以利用B淋巴细胞的S途径合成DNA而增殖。
(6)抗体—药物偶联物(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在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点,请分析其原因是什么
【提示】 ADC中的单克隆抗体能将细胞毒素定向带到肿瘤细胞所在位置,在原位杀死肿瘤细胞,不损伤正常细胞。
核心归纳
1.单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
2.腹腔培养与体外培养的比较
项目 腹腔培养 体外培养
优点 易于控制培养条件,成本较低 可大规模培养、大量生产
缺点 规模小,产量少 需要人为控制培养条件,成本相对较高
典型例题
3.HCG是女性怀孕后滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下列有关叙述正确的是(　　)
[A]体外培养单个B淋巴细胞也可以获得大量抗HCG单克隆抗体
[B]多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞
[C]过程③产生的细胞集落a~d既能大量增殖,又能产生抗体
[D]图中细胞集落c可用于扩大化培养生产抗HCG单克隆抗体
【答案】 C
【解析】 体外培养的单个B淋巴细胞无法无限增殖,无法获得大量特定抗体;由于多孔玻璃板中不是每个孔中的细胞都能增殖形成细胞集落,说明多孔玻璃板中也有未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞;图中a~d是经过筛选的杂交瘤细胞,所以既能大量增殖,又能产生抗体;过程④是进行抗体检测,a能够产生阳性反应,故可用于大规模培养,生产抗HCG单克隆抗体。
4.(2025·朔州期末)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某同学以小鼠为材料设计了下图所示的实验流程。下列叙述错误的是(　　)
[A]给小鼠注射病毒A的目的是诱导小鼠产生能分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
[B]筛选1需要使用特定的选择培养基,只有融合的杂交瘤细胞才能在其上生长
[C]图中筛选2含多次筛选,其依据的基本原理是抗原与抗体的结合具有特异性
[D]将抗体检测呈阴性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内可获得大量的单克隆抗体
【答案】 D
【解析】 给小鼠注射病毒A的目的是诱导小鼠产生能分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞;筛选1需要使用特定的选择培养基,只有融合的杂交瘤细胞(“B—瘤”细胞)才能在其上生长;图中筛选2(抗体检测)含多次筛选,其依据的基本原理是抗原与抗体的结合具有特异性;应将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内,从小鼠的腹水中可获得大量的单克隆抗体。
随堂检测反馈
1.下图为细胞融合的示意图,下列叙述正确的是(　　)
[A]若a细胞和b细胞是植物细胞,需先脱分化再诱导融合
[B]a细胞和b细胞之间的融合常需要促融处理后才能实现
[C]c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
[D]动物细胞融合与传统的有性杂交相比,其优越性在于能定向地改造生物的性状
【答案】 B
【解析】 a、b如果为植物细胞,则需要除去细胞壁,但不需要脱分化;两细胞融合需要用物理或化学等方法使其融合,其融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性;融合后的杂种(交)细胞中的基因仍是选择性表达,不会表达全部的基因;与传统的有性杂交相比,动物细胞融合的优越性是使远缘杂交成为可能,此外,细胞融合技术可以设计不同的细胞融合,但生物的性状不一定按照人们的设计表现出来。
2.下列关于单克隆抗体制备的说法,正确的是(　　)
[A]将特定抗原注射到小鼠体内,可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
[B]经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可获得单克隆抗体
[C]诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,发生融合的细胞均为杂交瘤细胞
[D]筛选出杂交瘤细胞后,需利用特定抗原再次筛选出能分泌所需抗体的细胞
【答案】 D
【解析】 动物血清中的抗体数量相对较少、纯度低、特异性差,制备单克隆抗体过程中,可在杂交瘤细胞的培养液中或小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体;免疫过的B淋巴细胞高度分化,不能增殖,无法获得单克隆抗体;发生融合的细胞可能有三种(仅考虑两两融合),即B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞(杂交瘤细胞)、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞;制备单克隆抗体时,需筛选两次,第一次得到杂交瘤细胞,第二次得到既能大量增殖又能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
3.一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内,可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗,也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是(　　)
[A]注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大
[B]单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合
[C]利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗
[D]p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况
【答案】 D
【解析】 抗原的纯度低会刺激机体产生其他种抗体,使得多抗的纯度明显下降,因此注入小鼠体内的抗原纯度对多抗纯度的影响大;单抗制备过程中通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合;由题干可知,非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72具有多个不同的抗原决定簇,可以针对不同的抗原决定簇制备多种单抗;p72部分结构改变只改变了部分抗原决定簇,因此由这部分抗原决定簇产生的抗体失效,但由于还存在由其他抗原决定簇刺激机体产生的抗体,所以多抗仍有效。
4.下图为单克隆抗体制备过程的示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]每个脾B淋巴细胞可产生多种抗体
[B]细胞融合可使用灭活病毒,灭活病毒的抗原结构依然存在
[C]细胞筛选和细胞融合时所用的培养液在成分上相同
[D]克隆化培养过程中杂交瘤细胞会出现接触抑制的现象
【答案】 B
【解析】 脾B淋巴细胞只能产生针对相应抗原的抗体,每个脾B淋巴细胞只能产生一种抗体;灭活病毒诱导细胞融合的原理是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,故灭活病毒的抗原结构依然存在;细胞筛选时,为获得杂交瘤细胞需要在选择培养基上筛选,细胞融合时所用的培养液需要加入诱导剂,两者在成分上有差异;杂交瘤细胞具有无限增殖的特点,无接触抑制现象,因此该细胞克隆化培养过程中不会出现接触抑制。
5.(2025·邢台期末)为降低治疗人乳腺癌药物的副作用,科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上,构建抗体—药物偶联物(ADC),过程如图所示,其中步骤④是将获得的单克隆抗体和治疗人乳腺癌的药物结合形成ADC。下列分析错误的是(　　)
[A]制备单克隆抗体的过程运用了动物细胞融合技术等
[B]步骤①可采用PEG或灭活的病毒进行诱导
[C]步骤②需要用特定的选择培养基进行筛选
[D]经步骤③克隆化培养的细胞需要用相应抗体进行检测
【答案】 D
【解析】 制备单克隆抗体的过程中需要诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,运用了动物细胞融合技术;步骤①诱导动物细胞融合可以用PEG或灭活的病毒进行诱导;步骤②利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞;经步骤③克隆化培养的细胞需要用相应抗原进行检测。
　　双特异性抗体是指一个抗体分子可以与两个不同抗原或同一抗原的两个不同抗原表位相结合,目前最常利用杂交瘤杂交法来制备。长春花所含的长春碱具有良好的抗肿瘤作用。下图1是科研人员通过免疫的B淋巴细胞和杂交瘤细胞杂交技术生产能同时识别癌胚抗原和长春碱的双特异性单克隆抗体的部分过程。图2是某双特异性抗体作用图。请分析回答下列问题。
图1
图2
(1)对图1中③筛选出的杂交瘤细胞,还需进行克隆化培养和抗体检测,才能筛选出足够量的既能无限增殖又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
(2)图1方框内至少需要经过两次筛选,才能获取单克隆杂交—杂交瘤细胞。单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外培养时,需要满足的条件是充足的营养,无菌、无毒的环境,适宜的温度、pH和渗透压以及适宜的气体环境等。
(3)临床试验发现,从小鼠腹水中提取抗体具有外源性,直接注入人体治疗效果大大降低。因此鼠源性的双特异性单克隆抗体在注射到人体前需要进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,目的是降低免疫排斥反应。
(4)与直接使用长春碱相比,将长春碱与双特异性单克隆抗体结合后给药,对人体的副作用更小,原因是双特异性单克隆抗体能将抗癌药物定向带到肿瘤细胞所在位置,在原位杀死肿瘤细胞。
课时作业
(时间:30分钟　分值:51分)
第1~7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　动物细胞融合技术
1.(2025·济南月考)下列关于动物细胞融合的说法,错误的是(　　)
[A]动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程
[B]动物细胞融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个动物细胞的遗传信息
[C]动物细胞融合后形成的细胞往往会进行一次减数分裂
[D]细胞融合技术突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能
【答案】 C
【解析】 动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个动物细胞的遗传信息,如骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞融合,形成杂交瘤细胞,杂交瘤细胞含有骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞的遗传信息;融合的动物细胞进行的是有丝分裂;细胞融合技术突破了有性杂交的局限,克服了远缘杂交不亲和的障碍,使远缘杂交成为可能。
2.(2025·扬州期末)下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述,正确的是(　　)
[A]都涉及细胞膜的流动性
[B]诱导细胞融合的方法完全相同
[C]融合前都需用纤维素酶和果胶酶处理细胞
[D]都突破了有性杂交的局限,最终形成新个体
【答案】 A
【解析】 无论是动物细胞融合还是植物体细胞杂交,都需要细胞膜发生融合,而细胞膜融合依赖于细胞膜的流动性;诱导动物细胞融合和植物原生质体融合的方法有电融合法、PEG融合法,此外灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合的特有方法;只有植物细胞在融合前需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,而动物细胞没有细胞壁,因此不需要用这些酶处理;动物细胞融合的结果一般不形成新个体(如单克隆抗体制备),而植物体细胞杂交的目的是形成杂种植株。
3.(2025·洛阳检测)下列关于动物细胞融合的叙述,错误的是(　　)
[A]单克隆抗体制备的过程中需要进行动物细胞融合
[B]动物细胞融合的原理与植物组织培养的原理不同
[C]两个单倍体细胞融合后,形成的细胞中含有2个染色体组
[D]若将两种细胞放置于培养基中进行两两细胞融合,共有3种融合类型
【答案】 C
【解析】 单克隆抗体的制备需要将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,从而形成杂交瘤细胞,所以需要进行动物细胞融合;动物细胞融合利用的原理是细胞膜的流动性,植物组织培养利用的原理是植物细胞具有全能性,二者原理不同;如果单倍体细胞含2个或多个染色体组,那么融合后的细胞含有多个染色体组,而不是2个染色体组;若将两种细胞(假设为A型、B型)放置于培养基中进行两两细胞融合,会出现AA型、BB型、AB型三种类型。
知识点2　单克隆抗体及其应用
4.(2025·深圳检测)科学家提出将一种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后,筛选出既能迅速大量增殖、又能产生特定抗体的融合细胞,经培养可大量生产单克隆抗体。下列叙述错误的是(　　)
[A]每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,是制备单克隆抗体的依据之一
[B]注射特定抗原对机体进行免疫,目的是获得能产生特定抗体的B淋巴细胞
[C]诱导细胞融合后用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,将其直接培养来生产单克隆抗体
[D]用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物,在临床上具有靶点精准、毒副作用小的优点
【答案】 C
【解析】 由于一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,因此将经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选后,可形成能产生所需抗体的细胞群,这是制备单克隆抗体的依据之一;注射特定抗原对机体进行免疫,目的是获得能产生特定抗体的B淋巴细胞,以保证与骨髓瘤细胞融合后可获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞;诱导细胞融合后用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,这些细胞产生的抗体可能不是所需的,还需要进行克隆化培养和抗体检测,选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞,然后再将其培养来生产单克隆抗体;由于抗体和抗原的结合具有特异性,因此用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物,可选择性作用于与抗体结合的细胞,在临床上具有靶点精准、毒副作用小的优点。
5.(2025·南阳联考)羊乳价格比牛乳价格高,为防范市场上以牛乳冒充羊乳销售的行为,研究人员以羊乳asl—酪蛋白为抗原,制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]利用抗asl—酪蛋白的单克隆抗体可以检测羊乳中是否掺杂了牛乳
[B]经高温破坏抗原结构的灭活病毒可诱导B细胞与骨髓瘤细胞融合
[C]将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔可大量生产单克隆抗体
[D]杂交瘤细胞在小鼠腹腔内增殖需要提供95%空气+5%CO2的混合气体
【答案】 C
【解析】 抗asl—酪蛋白的单克隆抗体是以羊乳asl—酪蛋白为抗原制得的,不能检测羊乳中是否掺杂了牛乳;诱导动物细胞融合可用灭活的病毒,灭活的病毒的抗原结构未被破坏,其表面的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚并发生融合,破坏抗原结构的灭活病毒不能诱导B细胞与骨髓瘤细胞融合;将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔可以大量生产单克隆抗体;题述过程是利用小鼠自身的生理机制来满足杂交瘤细胞对氧气和二氧化碳的需求,因此不需要人为地额外提供气体条件。
6.(2025·铜仁检测)人绒毛膜促性腺激素是人类受孕后最早出现的妊娠特异性物质,利用细胞融合技术可制备出抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体。下列叙述错误的是(　　)
[A]第一次筛选时,通过选择培养基去除未融合的亲本细胞和同种核融合细胞
[B]第二次筛选时,要先对杂交瘤细胞进行克隆化培养,之后再进行抗体检测
[C]在获取B淋巴细胞前,需要用抗人绒毛膜促性腺激素抗体对小鼠进行免疫
[D]人类在妊娠初期,可以利用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体进行临床诊断
【答案】 C
【解析】 第一次筛选时,在特定的选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交细胞才能生长;第二次筛选时,先进行克隆化培养使杂交瘤细胞产生足够多的抗体,再进行抗体检测,经多次筛选,筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞;用人绒毛膜促性腺激素对小鼠进行免疫,获得能产生相应抗体的B淋巴细胞;单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特性,而人绒毛膜促性腺激素是人类受孕后最早出现的妊娠特异性物质,因此人类妊娠初期可以利用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做出诊断。
7.核苷酸合成有两个途径,物质A可以阻断其中的全合成途径(如图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶,制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。下列关于筛选原理的叙述,正确的是(　　)
[A]免疫B细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培养基上不能增殖
[B]杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径,所以能在HAT培养基上大量增殖
[C]骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖
[D]HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的目标抗体
【答案】 C
【解析】 免疫B细胞是高度分化的细胞,本身不具备增殖能力;杂交瘤细胞只能通过补救合成途径在HAT培养基上大量增殖;因全合成途径被物质A阻断,又因缺乏转化酶,补救合成途径无法进行,因此骨髓瘤细胞及其相互融合细胞不能在HAT培养基上增殖;HAT培养基上只能筛选出杂交瘤细胞,并不能筛选出产生高纯度的目标抗体的杂交瘤细胞。
综合提升练
8.(2025·上饶检测)抗体—细胞毒素偶联物(TDM1)由曲妥珠抗体、细胞毒素DM1偶联形成,是治疗乳腺癌的靶向药物,其作用机制如图。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]为了获得曲妥珠抗体,可选择HER2作为抗原刺激小鼠
[B]TDM1的连接物应在内环境和细胞内都保持稳定
[C]曲妥珠抗体与HER2结合后,通过胞吞方式进入癌细胞
[D]利用荧光标记的曲妥珠抗体可用于定位肿瘤的位置
【答案】 B
【解析】 分析题图可知,曲妥珠抗体靶向作用的原理是其可与HER2特异性结合,因此要获得曲妥珠抗体,应选择HER2作为抗原刺激小鼠;结合图示可知,连接物在内环境中要保持稳定,但在乳腺癌细胞内要能被分解或断开,从而使TDM1发挥作用,而不伤害其他细胞;曲妥珠抗体与HER2结合后,以胞吞的方式进入癌细胞;曲妥珠抗体可与乳腺癌细胞表面的HER2特异性结合,所以利用荧光标记的曲妥珠抗体可用于定位肿瘤的位置。
9.(10分)(2025·上饶检测)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某研究小组以外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体,主要流程如图所示。回答下列问题。
(1)图中用蛋白A免疫小鼠的目的是
　。
图中诱导融合利用的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经诱导融合后,在融合体系中会出现未融合的亲本细胞以及多种融合的细胞,其原因是　
　。
(2)从功能上看,图中杂交瘤细胞筛选所用的培养基与以尿素为唯一氮源的培养基均属于
　　　　　　　。对筛选得到的杂交瘤细胞进行　　　　　　　　　　　　　　,可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(3)抗蛋白A的单克隆抗体的用途可以是
　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)获得能产生抗蛋白A抗体的B淋巴细胞　细胞膜具有一定的流动性(1分)　细胞融合是随机的,具有多种可能性,且融合率达不到100%
(2)选择培养基(1分)　克隆化培养和抗体检测
(3)作为检测感染病毒A的诊断试剂、治疗感染病毒A引起的疾病
【解析】 (1)用蛋白A免疫小鼠,是因为蛋白A作为抗原,能刺激小鼠的免疫系统,使小鼠体内的B淋巴细胞增殖分化,产生能分泌抗蛋白A抗体的B淋巴细胞,从而获得能产生特异性抗体的B淋巴细胞。诱导融合利用的原理是细胞膜具有一定的流动性。在诱导剂的作用下,B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的细胞膜相互融合,实现细胞的融合。在动物细胞融合过程中会出现未融合的亲本细胞以及多种融合的细胞,原因是细胞融合是随机的,细胞之间的融合具有多种可能性,可能是B淋巴细胞—B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞融合,也可能是B淋巴细胞—骨髓瘤细胞融合(仅考虑两个细胞间的融合),此外还有未融合的亲本细胞存在。
(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点,抗蛋白A的单克隆抗体能与病毒A表面的蛋白A特异性结合,从而检测出病毒A的存在,还可以注射到患者体内,用于有关疾病的免疫治疗。
10.(14分)(2025·菏泽期末)人体心肌细胞中的肌钙蛋白由三种结构不同的亚基组成,即肌钙蛋白T(cTnT)、肌钙蛋白I(cTnI)和肌钙蛋白C(cTnC),其中cTnI在血液中含量上升是心肌损伤的特异性指标。为制备抗cTnI的单克隆抗体,科研人员完成了以下过程。请据图分析并回答下列问题。
(1)动物细胞培养时,培养基除了添加葡萄糖、氨基酸等必要的营养成分外,往往还需加入一定量的　　　　　　,以满足动物细胞培养的营养需要。动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是　 。
(2)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的　　　。为了防止有害代谢物的积累,可采用　　　　　　的方法,以便清除代谢物。
(3)每隔2周用cTnI作为抗原注射小鼠1次,共注射3次,其目的是
　。
最后一次免疫后第3天,取脾脏内部分组织制成细胞悬液与骨髓瘤细胞诱导融合。
(4)甲、乙、丙中,只含杂交瘤细胞的是　　　 　,②过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上,进行抗体阳性检测,之后稀释、培养、再检测,并多次重复上述操作,其目的是筛选获得　 　。
(5)酶联免疫吸附双抗体夹心法是医学上常用的检测抗原的方法,具体原理如图所示:
据图分析,固相抗体和酶标抗体均能与抗原结合,这是由于不同抗体能与同一抗原表面的不同部位结合。该检测方法中,酶标抗体的作用是　　　　　　　　　 　　　　　　　,可通过测定　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　来判断待测抗原量。
(6)单克隆抗体的制备技术是在动物细胞融合技术上发展起来的,与常规的血清抗体相比,单克隆抗体最大的优点在于
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)动物血清　维持培养液的pH
(2)抗生素　定期更换培养液
(3)加强免疫,刺激小鼠机体产生更多相应的B淋巴细胞(2分)
(4)乙和丙　足够数量的能分泌抗cTnI抗体的杂交瘤细胞
(5)与待测抗原结合,并催化特定底物生成产物(2分)　酶催化特定底物反应(酶促反应)的产物量(2分)
(6)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,并且可以大量制备(2分)
【解析】 (2)抗生素能抑制细菌的增殖,因此为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素。细胞培养过程中,为防止有害代谢物的积累,需要定期更换培
养液。
(4)由图可知,杂交瘤细胞需要对甲筛选后得到,因此乙和丙应该是筛选得到的杂交瘤细胞,其中①代表用特定的选择培养基进行筛选,②过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上,进行克隆化培养和抗体阳性检测,之后稀释、培养、再检测,并多次重复上述操作,就能获得足够数量的能分泌抗cTnI抗体的杂交瘤细胞。
(5)分析图中过程,两种抗体与检测的抗原均能结合,但结合部位是不同的,而酶标抗体可以与待测抗原结合,并催化特定底物分解,所以通过检测其分解产物的多少(反映了被固定的抗原的多少)就可确定抗原的含量。第2课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体
课时作业
(时间:30分钟　分值:51分)
第1~7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　动物细胞融合技术
1.(2025·济南月考)下列关于动物细胞融合的说法,错误的是(　　)
[A]动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程
[B]动物细胞融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个动物细胞的遗传信息
[C]动物细胞融合后形成的细胞往往会进行一次减数分裂
[D]细胞融合技术突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能
【答案】 C
【解析】 动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个动物细胞的遗传信息,如骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞融合,形成杂交瘤细胞,杂交瘤细胞含有骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞的遗传信息;融合的动物细胞进行的是有丝分裂;细胞融合技术突破了有性杂交的局限,克服了远缘杂交不亲和的障碍,使远缘杂交成为可能。
2.(2025·扬州期末)下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述,正确的是(　　)
[A]都涉及细胞膜的流动性
[B]诱导细胞融合的方法完全相同
[C]融合前都需用纤维素酶和果胶酶处理细胞
[D]都突破了有性杂交的局限,最终形成新个体
【答案】 A
【解析】 无论是动物细胞融合还是植物体细胞杂交,都需要细胞膜发生融合,而细胞膜融合依赖于细胞膜的流动性;诱导动物细胞融合和植物原生质体融合的方法有电融合法、PEG融合法,此外灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合的特有方法;只有植物细胞在融合前需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,而动物细胞没有细胞壁,因此不需要用这些酶处理;动物细胞融合的结果一般不形成新个体(如单克隆抗体制备),而植物体细胞杂交的目的是形成杂种植株。
3.(2025·洛阳检测)下列关于动物细胞融合的叙述,错误的是(　　)
[A]单克隆抗体制备的过程中需要进行动物细胞融合
[B]动物细胞融合的原理与植物组织培养的原理不同
[C]两个单倍体细胞融合后,形成的细胞中含有2个染色体组
[D]若将两种细胞放置于培养基中进行两两细胞融合,共有3种融合类型
【答案】 C
【解析】 单克隆抗体的制备需要将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,从而形成杂交瘤细胞,所以需要进行动物细胞融合;动物细胞融合利用的原理是细胞膜的流动性,植物组织培养利用的原理是植物细胞具有全能性,二者原理不同;如果单倍体细胞含2个或多个染色体组,那么融合后的细胞含有多个染色体组,而不是2个染色体组;若将两种细胞(假设为A型、B型)放置于培养基中进行两两细胞融合,会出现AA型、BB型、AB型三种类型。
知识点2　单克隆抗体及其应用
4.(2025·深圳检测)科学家提出将一种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后,筛选出既能迅速大量增殖、又能产生特定抗体的融合细胞,经培养可大量生产单克隆抗体。下列叙述错误的是(　　)
[A]每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,是制备单克隆抗体的依据之一
[B]注射特定抗原对机体进行免疫,目的是获得能产生特定抗体的B淋巴细胞
[C]诱导细胞融合后用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,将其直接培养来生产单克隆抗体
[D]用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物,在临床上具有靶点精准、毒副作用小的优点
【答案】 C
【解析】 由于一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,因此将经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选后,可形成能产生所需抗体的细胞群,这是制备单克隆抗体的依据之一;注射特定抗原对机体进行免疫,目的是获得能产生特定抗体的B淋巴细胞,以保证与骨髓瘤细胞融合后可获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞;诱导细胞融合后用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,这些细胞产生的抗体可能不是所需的,还需要进行克隆化培养和抗体检测,选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞,然后再将其培养来生产单克隆抗体;由于抗体和抗原的结合具有特异性,因此用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物,可选择性作用于与抗体结合的细胞,在临床上具有靶点精准、毒副作用小的优点。
5.(2025·南阳联考)羊乳价格比牛乳价格高,为防范市场上以牛乳冒充羊乳销售的行为,研究人员以羊乳asl—酪蛋白为抗原,制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]利用抗asl—酪蛋白的单克隆抗体可以检测羊乳中是否掺杂了牛乳
[B]经高温破坏抗原结构的灭活病毒可诱导B细胞与骨髓瘤细胞融合
[C]将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔可大量生产单克隆抗体
[D]杂交瘤细胞在小鼠腹腔内增殖需要提供95%空气+5%CO2的混合气体
【答案】 C
【解析】 抗asl—酪蛋白的单克隆抗体是以羊乳asl—酪蛋白为抗原制得的,不能检测羊乳中是否掺杂了牛乳;诱导动物细胞融合可用灭活的病毒,灭活的病毒的抗原结构未被破坏,其表面的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚并发生融合,破坏抗原结构的灭活病毒不能诱导B细胞与骨髓瘤细胞融合;将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔可以大量生产单克隆抗体;题述过程是利用小鼠自身的生理机制来满足杂交瘤细胞对氧气和二氧化碳的需求,因此不需要人为地额外提供气体条件。
6.(2025·铜仁检测)人绒毛膜促性腺激素是人类受孕后最早出现的妊娠特异性物质,利用细胞融合技术可制备出抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体。下列叙述错误的是(　　)
[A]第一次筛选时,通过选择培养基去除未融合的亲本细胞和同种核融合细胞
[B]第二次筛选时,要先对杂交瘤细胞进行克隆化培养,之后再进行抗体检测
[C]在获取B淋巴细胞前,需要用抗人绒毛膜促性腺激素抗体对小鼠进行免疫
[D]人类在妊娠初期,可以利用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体进行临床诊断
【答案】 C
【解析】 第一次筛选时,在特定的选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交细胞才能生长;第二次筛选时,先进行克隆化培养使杂交瘤细胞产生足够多的抗体,再进行抗体检测,经多次筛选,筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞;用人绒毛膜促性腺激素对小鼠进行免疫,获得能产生相应抗体的B淋巴细胞;单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特性,而人绒毛膜促性腺激素是人类受孕后最早出现的妊娠特异性物质,因此人类妊娠初期可以利用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做出诊断。
7.核苷酸合成有两个途径,物质A可以阻断其中的全合成途径(如图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶,制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。下列关于筛选原理的叙述,正确的是(　　)
[A]免疫B细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培养基上不能增殖
[B]杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径,所以能在HAT培养基上大量增殖
[C]骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖
[D]HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度的目标抗体
【答案】 C
【解析】 免疫B细胞是高度分化的细胞,本身不具备增殖能力;杂交瘤细胞只能通过补救合成途径在HAT培养基上大量增殖;因全合成途径被物质A阻断,又因缺乏转化酶,补救合成途径无法进行,因此骨髓瘤细胞及其相互融合细胞不能在HAT培养基上增殖;HAT培养基上只能筛选出杂交瘤细胞,并不能筛选出产生高纯度的目标抗体的杂交瘤细胞。
综合提升练
8.(2025·上饶检测)抗体—细胞毒素偶联物(TDM1)由曲妥珠抗体、细胞毒素DM1偶联形成,是治疗乳腺癌的靶向药物,其作用机制如图。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]为了获得曲妥珠抗体,可选择HER2作为抗原刺激小鼠
[B]TDM1的连接物应在内环境和细胞内都保持稳定
[C]曲妥珠抗体与HER2结合后,通过胞吞方式进入癌细胞
[D]利用荧光标记的曲妥珠抗体可用于定位肿瘤的位置
【答案】 B
【解析】 分析题图可知,曲妥珠抗体靶向作用的原理是其可与HER2特异性结合,因此要获得曲妥珠抗体,应选择HER2作为抗原刺激小鼠;结合图示可知,连接物在内环境中要保持稳定,但在乳腺癌细胞内要能被分解或断开,从而使TDM1发挥作用,而不伤害其他细胞;曲妥珠抗体与HER2结合后,以胞吞的方式进入癌细胞;曲妥珠抗体可与乳腺癌细胞表面的HER2特异性结合,所以利用荧光标记的曲妥珠抗体可用于定位肿瘤的位置。
9.(10分)(2025·上饶检测)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某研究小组以外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体,主要流程如图所示。回答下列问题。
(1)图中用蛋白A免疫小鼠的目的是
　。
图中诱导融合利用的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经诱导融合后,在融合体系中会出现未融合的亲本细胞以及多种融合的细胞,其原因是　
　。
(2)从功能上看,图中杂交瘤细胞筛选所用的培养基与以尿素为唯一氮源的培养基均属于
　　　　　　　。对筛选得到的杂交瘤细胞进行　　　　　　　　　　　　　　,可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(3)抗蛋白A的单克隆抗体的用途可以是
　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)获得能产生抗蛋白A抗体的B淋巴细胞　细胞膜具有一定的流动性(1分)　细胞融合是随机的,具有多种可能性,且融合率达不到100%
(2)选择培养基(1分)　克隆化培养和抗体检测
(3)作为检测感染病毒A的诊断试剂、治疗感染病毒A引起的疾病
【解析】 (1)用蛋白A免疫小鼠,是因为蛋白A作为抗原,能刺激小鼠的免疫系统,使小鼠体内的B淋巴细胞增殖分化,产生能分泌抗蛋白A抗体的B淋巴细胞,从而获得能产生特异性抗体的B淋巴细胞。诱导融合利用的原理是细胞膜具有一定的流动性。在诱导剂的作用下,B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的细胞膜相互融合,实现细胞的融合。在动物细胞融合过程中会出现未融合的亲本细胞以及多种融合的细胞,原因是细胞融合是随机的,细胞之间的融合具有多种可能性,可能是B淋巴细胞—B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞融合,也可能是B淋巴细胞—骨髓瘤细胞融合(仅考虑两个细胞间的融合),此外还有未融合的亲本细胞存在。
(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点,抗蛋白A的单克隆抗体能与病毒A表面的蛋白A特异性结合,从而检测出病毒A的存在,还可以注射到患者体内,用于有关疾病的免疫治疗。
10.(14分)(2025·菏泽期末)人体心肌细胞中的肌钙蛋白由三种结构不同的亚基组成,即肌钙蛋白T(cTnT)、肌钙蛋白I(cTnI)和肌钙蛋白C(cTnC),其中cTnI在血液中含量上升是心肌损伤的特异性指标。为制备抗cTnI的单克隆抗体,科研人员完成了以下过程。请据图分析并回答下列问题。
(1)动物细胞培养时,培养基除了添加葡萄糖、氨基酸等必要的营养成分外,往往还需加入一定量的　　　　　　,以满足动物细胞培养的营养需要。动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是　 。
(2)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的　　　。为了防止有害代谢物的积累,可采用　　　　　　的方法,以便清除代谢物。
(3)每隔2周用cTnI作为抗原注射小鼠1次,共注射3次,其目的是
　。
最后一次免疫后第3天,取脾脏内部分组织制成细胞悬液与骨髓瘤细胞诱导融合。
(4)甲、乙、丙中,只含杂交瘤细胞的是　　　 　,②过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上,进行抗体阳性检测,之后稀释、培养、再检测,并多次重复上述操作,其目的是筛选获得　 　。
(5)酶联免疫吸附双抗体夹心法是医学上常用的检测抗原的方法,具体原理如图所示:
据图分析,固相抗体和酶标抗体均能与抗原结合,这是由于不同抗体能与同一抗原表面的不同部位结合。该检测方法中,酶标抗体的作用是　　　　　　　　　 　　　　　　　,可通过测定　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　来判断待测抗原量。
(6)单克隆抗体的制备技术是在动物细胞融合技术上发展起来的,与常规的血清抗体相比,单克隆抗体最大的优点在于
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)动物血清　维持培养液的pH
(2)抗生素　定期更换培养液
(3)加强免疫,刺激小鼠机体产生更多相应的B淋巴细胞(2分)
(4)乙和丙　足够数量的能分泌抗cTnI抗体的杂交瘤细胞
(5)与待测抗原结合,并催化特定底物生成产物(2分)　酶催化特定底物反应(酶促反应)的产物量(2分)
(6)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,并且可以大量制备(2分)
【解析】 (2)抗生素能抑制细菌的增殖,因此为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素。细胞培养过程中,为防止有害代谢物的积累,需要定期更换培
养液。
(4)由图可知,杂交瘤细胞需要对甲筛选后得到,因此乙和丙应该是筛选得到的杂交瘤细胞,其中①代表用特定的选择培养基进行筛选,②过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上,进行克隆化培养和抗体阳性检测,之后稀释、培养、再检测,并多次重复上述操作,就能获得足够数量的能分泌抗cTnI抗体的杂交瘤细胞。
(5)分析图中过程,两种抗体与检测的抗原均能结合,但结合部位是不同的,而酶标抗体可以与待测抗原结合,并催化特定底物分解,所以通过检测其分解产物的多少(反映了被固定的抗原的多少)就可确定抗原的含量。第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物
[学习目标]　1.基于对高产奶牛体细胞核移植技术过程的理解,构建核移植流程模型图。2.了解体细胞核移植技术已取得的进展,理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
一、动物细胞核移植技术
1.概念: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。
2.分类
种类 难度 原因
胚胎细胞核移植 低 分化程度低,全能性容易表现
体细胞核移植 高 分化程度高,全能性难表现
3.非人灵长类动物的体细胞核移植困难的原因
(1)供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态。
(2)对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
二、体细胞核移植的过程
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.体细胞核移植技术的应用前景
(1)畜牧生产方面:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。
(2)医药卫生领域。
①转基因克隆动物作为生物反应器,生产珍贵的医用蛋白。
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。
③诱导人核移植胚胎干细胞分化形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者可避免发生免疫排斥反应。
(3)科学研究。
①了解胚胎发育及衰老过程。
②用克隆动物做疾病模型,使人们更好地研究疾病的致病机制和开发相应的药物。
(4)保护濒危物种方面:有望增加濒危物种的存活数量。
2.体细胞核移植技术存在的问题
判断正误
(1)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(　　)
【答案】 √
(2)体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。(　　)
【答案】 √
(3)减数分裂Ⅱ中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。(　　)
【答案】 √
(4)应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质完全相同。(　　)
【答案】 ×
【提示】 由于去核卵母细胞的细胞质中也含有部分遗传物质,如线粒体DNA,故应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质不完全相同。
(5)克隆特定疾病模型的动物,可用于疾病的研究和药物开发。(　　)
【答案】 √
(6)重构胚具有发育成完整个体的能力。(　　)
【答案】 √
任务一　分析体细胞核移植的原理和过程
　　多莉是科学家培育出的第一只用体细胞克隆的哺乳动物,下图为克隆羊多莉的生产过程,思考并回答下列问题。
(1)在将体细胞的细胞核移植到卵母细胞之前,必须先对卵母细胞进行去核操作,目的是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。目前普遍使用的去核方法是显微操作法,也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核。
(2)为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞
【提示】 MⅡ期卵母细胞体积大、容易显微操作,细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
(3)多莉的遗传物质是对母羊B的100%复制吗 并分析原因。
【提示】 不是。克隆过程中细胞核来自供体,因此克隆羊多莉的核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制,而其细胞质中的遗传物质来自母羊A。
(4)动物细胞核移植属于有性生殖还是无性繁殖 并分析原因。
【提示】 无性繁殖;动物细胞核移植最终得到的个体的细胞核中的遗传物质完全来自同一个个体,不是精卵结合得到的,因此属于无性繁殖。
核心归纳
动物体细胞核移植的原理和过程分析
(1)原理:动物细胞核的全能性。
(2)供体细胞:有重要利用价值的动物的体细胞。
(3)受体细胞:MⅡ期卵母细胞。
①选择原因:a.体积大,易操作;b.MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
②去核原因:保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。
(4)克隆动物遗传物质来源。
①核内遗传物质:全部来自供体细胞。
②细胞质中的遗传物质:一部分来自核供体细胞,另一部分来自受体卵母细胞。
典型例题
1.(2025·厦门月考)某品种奶牛年产奶量远超其他奶牛的年平均水平。某人选取该高产奶牛的耳朵细胞,利用核移植技术获得了高产奶牛,流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]过程①直接将取自卵巢的卵母细胞进行去核
[B]核移植时供体细胞不用去核,可将其整个注入去核的卵母细胞
[C]步骤④过程可采用Ca2+载体激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
[D]事实上即使是克隆技术也无法克隆出一模一样的动物
【答案】 A
【解析】 过程①取自卵巢的卵母细胞需培养至MⅡ期才可进行去核操作;因为供体细胞(体细胞)太小,提取细胞核较困难,而其细胞质中遗传物质少,对后代的影响小,可将整个体细胞注入去核的卵母细胞,简化了操作程序;通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程;子代小牛d的性状受细胞核基因(来自高产奶牛b)和细胞质基因(来自普通奶牛a)共同控制,也受环境条件影响,故其性状不会与高产奶牛b完全相同。
2.(2025·昭通检测)大熊猫是我国的国宝,尽管采取了许多保护措施,但由于其繁殖能力及幼仔成活率均较低,数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]体细胞核移植过程中只能通过显微操作方法去除细胞核
[B]体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ期的卵母细胞
[C]用体细胞核移植技术获得的大熊猫性别是可预测的
[D]用体细胞核移植技术克隆出大熊猫,体现了动物细胞核具有全能性
【答案】 A
【解析】 体细胞核移植过程中普遍采用的是显微操作方法去除细胞核,也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核;体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ期的卵母细胞,该细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质;克隆大熊猫的染色体都来自供体细胞,其性别与供体是一致的;用体细胞核移植技术克隆大熊猫,体现了动物细胞的细胞核具有全能性,不能体现细胞具有全能性。
任务二　分析体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
　　克隆羊多莉因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁,而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为,克隆动物的端粒比较短,基因表达不正常,早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为,克隆动物的遗传物质是正常的,目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的。
(1)体细胞核移植技术在研究和应用上存在什么问题
【提示】 在研究方面,核移植的理论研究较为滞后,克隆技术成功率低,克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。在应用上,生产克隆动物费用昂贵,距大规模应用还有一定距离。
(2)动物细胞核移植技术在器官移植方面有何应用前景
【提示】 ①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体治疗人类疾病;②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞,经过诱导分化,能形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者时,可以避免免疫排斥反应。
典型例题
3.根据体细胞核移植技术的特点进行推断,体细胞核移植技术可以用来(　　)
①有效提高濒危动物的遗传多样性　②提高某些良种家畜自然繁殖率　③解决人体器官移植供体来源短缺的问题　④为科学研究提供实验动物　⑤构建转基因克隆动物,作为生物反应器,大规模生产珍贵医用蛋白
[A]①②③④⑤ [B]①②③④
[C]②③④⑤ [D]③④⑤
【答案】 D
【解析】 利用体细胞核移植技术,只能增加动物的个体数量,不能提高遗传多样性,①错误;核移植技术属于无性繁殖,不能提高良种家畜自然繁殖率,自然繁殖率是生物的基因决定的,②错误。
4.研究人员将患有线粒体疾病女性的受精卵中的细胞核移植到健康女性捐献的去核卵母细胞中,最终产下了健康的婴儿。下列叙述错误的是(　　)
[A]此项技术的基础是动物细胞培养
[B]此项技术利用的核供体细胞与克隆羊“多莉”所利用的分化程度不同
[C]产下健康婴儿的关键是健康女性捐献的卵母细胞中含有正常线粒体
[D]婴儿体细胞中核遗传物质部分来自捐献卵母细胞的女性
【答案】 D
【解析】 此项技术为动物细胞核移植技术,其基础是动物细胞培养;此项技术利用的核供体细胞为受精卵,而克隆羊“多莉”利用的是高度分化的乳腺细胞,二者分化程度不同;已知提供受精卵的女性患有线粒体疾病,而重组后的受精卵得到了来自供体卵母细胞的正常线粒体,因此发育成健康的婴儿;该婴儿体细胞中的核遗传物质由形成受精卵的夫妇提供,与捐献卵母细胞的女性无关。
随堂检测反馈
1.下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述,错误的是(　　)
[A]该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
[B]采用去核的卵母细胞作为受体细胞
[C]可通过显微操作法对卵母细胞去核
[D]克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制
【答案】 D
【解析】 克隆动物绝大部分遗传物质来自供核动物,但细胞质内有来自受体卵母细胞细胞质的遗传物质,其次生物的性状还受环境的影响,因此,克隆动物并不是对提供体细胞的动物进行了完全复制。
2.科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠,培育过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]细胞A为培育到MⅡ期的卵母细胞
[B]克隆鼠的遗传物质主要来自鼠成纤维细胞
[C]需用PEG激活重构胚使其开始分裂、发育
[D]在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
【答案】 C
【解析】 将供体细胞注入去核卵母细胞后,常通过电融合法使两细胞融合;通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。
3.从母羊甲的体细胞中取出细胞核,移植入母羊乙的去核卵母细胞中,融合后的细胞经培养形成早期胚胎,再植入母羊丙的子宫内。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]生出小羊的性状与甲羊完全相同
[B]一般来说生出的小羊的核基因型与甲羊完全相同
[C]生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定,所以该过程为有性生殖
[D]生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定
【答案】 B
【解析】 核移植获得克隆动物的生殖方式是无性繁殖,生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定,性状主要与甲羊相同,核基因型与甲羊完全相同,丙羊不为小羊提供遗传物质。
4.下列叙述中,不属于动物体细胞核移植技术的应用前景的是(　　)
[A]加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育
[B]转基因动物作为生物反应器,生产许多珍贵的医用蛋白
[C]可以用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性
[D]利用自身细胞核移植培育相应的组织、器官
【答案】 C
【解析】 “用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性”是动物细胞培养技术的应用之一,不是动物体细胞核移植技术的应用。
5.传统医药实验常以小鼠为研究对象,但因其与人类遗传背景相差较远而存在诸多弊端。我国科研团队利用一只雌性猕猴的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”,它们的诞生具有重大意义。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞
[B]这对“姐妹花”是经无性繁殖产生的,依据的原理有动物细胞核的全能性
[C]相比于植物细胞,动物细胞的全能性更容易体现
[D]克隆猴与人类遗传背景更接近,以其为模型研发药物对治疗人类疾病具有一定的参考价值
【答案】 C
【解析】 在MⅡ期的卵母细胞中染色体和纺锤体形成复合物,此时细胞核的核膜、核仁消失,故去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞;核移植技术依据的原理是动物细胞核的全能性,克隆动物是无性繁殖的产物;相比于动物细胞,植物细胞的全能性更容易体现;克隆猴是非人灵长类,与人类亲缘关系非常接近,用其选出的药物用于人类疾病治疗的参考价值更大。
　　我国科学家在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA,通过调控重构胚相关基因表达,解决了体细胞克隆猴胚胎发育率和妊娠率低这一技术难点,首次成功克隆了猕猴(“中中”和“华华”)。克隆猴技术的成功研发对于创新药物的临床试验具有重要意义。下图是我国科学家利用成纤维细胞和卵母细胞成功克隆猕猴的流程图,其中①~⑥表示过程。回答下列问题。
(1)获得猕猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植,原因是体细胞分化程度高,恢复其全能性较难。选择卵母细胞作为核受体的成功率要远远高于其他细胞,分析其原因是卵母细胞含有丰富的营养物质;体积大,便于操作;细胞质中含有某些利于细胞核全能性表达的物质(答出2点)。
(2)将Kdm4d(能去除某组蛋白甲基化位点的甲基)的mRNA注入融合细胞,能提高猕猴的胚胎发育率和妊娠率,机理可能是Kdm4d的mRNA经翻译形成Kdm4d,降低了组蛋白甲基化水平,使重构胚相关基因能正常表达。
(3)在遵循动物研究伦理准则的前提下,克隆猴技术可用于构建动物模型,帮助科学家在临床试验中检测药物的有效性。这是因为这批动物模型核遗传物质一致,性状高度相似,可以减少无关变量对实验结果的影响。
课时作业
(时间:30分钟　分值:53分)
第1~7题每题3分,第8~9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1　体细胞核移植的过程
1.下列有关体细胞核移植过程的叙述,错误的是(　　)
[A]在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期
[B]需要去除卵母细胞的核遗传物质
[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进程
[D]动物胚胎细胞核移植的难度高于体细胞核移植
【答案】 D
【解析】 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;需要去除卵母细胞的核遗传物质,以确保克隆动物的核遗传物质全部来自供体细胞;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进程;体细胞比胚胎细胞分化程度高,动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
2.下列说法不属于克隆的是(　　)
[A]利用DNA半保留复制原理在体外复制DNA
[B]利用核移植技术培育出克隆动物
[C]利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
[D]胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
【答案】 C
【解析】 利用DNA半保留复制原理在体外复制DNA属于分子水平的克隆;利用核移植技术培育出克隆动物,属于个体水平的克隆;利用植物体细胞杂交技术培育出的杂种植株核遗传物质发生改变,不属于克隆;胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗,属于个体水平的克隆。
3.(2025·曲靖检测)下列关于植物组织培养技术和动物细胞核移植技术的说法,错误的是(　　)
[A]两项技术均说明细胞具有全能性
[B]两项技术均可用于濒危物种的保护
[C]植物细胞全能性表达需要离体、一定的营养物质、植物激素等条件
[D]去核的受体卵母细胞中可能含有促进供体细胞核表达全能性的物质和条件
【答案】 A
【解析】 动物细胞核移植技术说明动物细胞核有全能性。
4.下图表示核移植与克隆动物的相关图解。下列叙述错误的是(　　)
[A]目前核移植技术中的去核方法除显微操作法,还有梯度离心等方法
[B]图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性
[C]采集的卵母细胞培养到的②时期表示MⅡ期
[D]动物细胞培养过程中添加5%CO2的主要目的是维持培养液的pH
【答案】 B
【解析】 目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法,也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法;图示过程只能说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有发育的全能性;采集的卵母细胞培养到MⅡ期才可以用于核移植。
5.将蝌蚪体细胞中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,而单独培养体细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)
[A]“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
[B]细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
[C]“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分裂和细胞分化
[D]体细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
【答案】 A
【解析】 “合子”相当于重构胚,第一次分裂后形成的细胞属于胚胎干细胞,具有全能性。
知识点2　体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
6.动物细胞核移植技术可以用来研究胚胎发育过程中细胞核和细胞质的功能及二者之间的相互关系,也可以用来探讨遗传、发育和细胞分化等方面的一些问题。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]将该技术用于优良动物的克隆,可使某种性状的个体数量增加
[B]通过体细胞核移植技术获得克隆动物的成功率已经非常高
[C]克隆遗传背景相同的动物,可通过它们之间的对比来分析致病基因
[D]克隆特定疾病模型的动物,利于研究致病机理以及开发合适的药物
【答案】 B
【解析】 尽管通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物,但该技术的成功率仍然非常低,各个技术环节也有待进一步改进。
7.我国科学家采集了一只睡眠紊乱最明显的BMAL1(生物节律基因)敲除猴的体细胞,通过体细胞核移植技术,获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
[B]5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
[C]可用灭活的病毒激活重构胚,使其进行有丝分裂
[D]该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
【答案】 C
【解析】 动物细胞核移植获得克隆动物所依据的原理是动物细胞核具有全能性;5只克隆猕猴是通过体细胞核移植技术获得的,其细胞核基因型与核供体细胞完全一致;灭活的病毒能促进动物细胞融合,通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程;体细胞核移植时供核的供体受年龄影响小,且体细胞数量多,所以该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足。
综合提升练
8.下图所示为帕金森病和青少年型糖尿病的胚胎干细胞移植治疗方案。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]图中①需通过显微操作将细胞核注入去核的卵母细胞中
[B]图中的胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的
[C]③指找到免疫匹配的患者进行移植
[D]胚胎干细胞经过②发育为神经细胞和胰岛B细胞,从根本上说是基因选择性表达
导致的
【答案】 C
【解析】 由于供体核来自患者体细胞,因此③指进行自体移植,可以避免免疫排斥反应。
9.我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠,部分流程如下图所示,其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶,TSA为组蛋白去乙酰化酶抑制剂。下列有关叙述错误的是(　　)
[A]体外培养小鼠成纤维细胞和卵母细胞时需要加入动物血清
[B]步骤①使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达
[C]步骤②的实质是去除了卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物
[D]组蛋白去甲基化和去乙酰化有利于重构胚的胚胎发育
【答案】 D
【解析】 动物细胞培养时,通常需要在培养基中加入动物血清,以提供细胞生长所需的一些未知营养物质等;步骤①是将小鼠成纤维细胞诱导为iPS细胞,iPS细胞是诱导多能干细胞,该过程使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达,使其分裂、分化能力提高;步骤②是对卵母细胞去核的过程,其实质是去除了卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物;由题图可知,加入Kdm4d的mRNA和TSA是为了促进重构胚的分裂与发育,TSA为组蛋白去乙酰化酶抑制剂,会抑制组蛋白去乙酰化酶的活性,从而抑制组蛋白的去乙酰化,即促进了组蛋白的乙酰化,即提高组蛋白乙酰化水平有利于重构胚的胚胎发育。
10.(8分)首例完全自主培育的克隆猫“大蒜”的诞生标志着我国在克隆领域又迈进了一大步。下图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图,请回答下列有关问题。
(1)进行过程①和②时,需要为培养细胞提供无菌、无毒的环境,写出其具体操作:

　(答3点)。
(2)核移植前需将采集到的卵母细胞培养至　　　　期。克隆动物常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带(位于细胞膜外的一层结构)下注射法。前者是将供体细胞核吸出并注入去核卵母细胞质内;后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内。“大蒜”的培育采用的是后者,这样做的优势是　
　。
(3)通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除它体积大、易操作,营养物质丰富,还因为它的细胞质中可能含有　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理;在培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液(3分)
(2)MⅡ(1分)　避免取核过程对细胞核造成损伤,降低对去核卵母细胞的损伤
(3)促进(或激活)细胞核全能性表达的物质和条件
【解析】 (2)使用透明带下注射法时,供体细胞不被破坏,供体核完整,同时避免将核注入去核卵母细胞的细胞质中时对卵母细胞的再次破坏。
11.(12分)华南虎是原产中国的老虎品种,已多年没有野生华南虎出现的报告。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究,下图是其培育过程。请据图回答下列问题。
(1)克隆华南虎的遗传性状与虎　　　　(填字母)基本一致。
(2)A、B、C 3只虎没有提供遗传物质的是　　　 　。
(3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律 　　　　　。为什么 　
　。
(4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合,以获得新物种“虎—牛”,你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望 　　　　　。原因是　

　。
【答案】 (每空2分)
(1)A　(2)虎C　(3)不遵循　克隆属于无性繁殖,而孟德尔的遗传定律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用　(4)不能　高度分化的动物细胞全能性受到限制,虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体
【解析】 (1)由克隆华南虎的过程可知,华南虎A提供细胞核,普通虎B提供细胞质,所以克隆虎D的遗传性状与供核的华南虎A基本一致。(2)虎C只提供胚胎发育的场所及营养,没有提供遗传物质给虎D。(3)核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合,属于无性繁殖,没有减数分裂过程(涉及减数分裂的卵母细胞的核遗传物质被去除),不遵循孟德尔遗传定律。(4)高度分化的动物细胞全能性受到限制,因此无论是高度分化的动物体细胞,还是不同种动物体细胞融合后的杂交细胞,经细胞培养只会发生细胞增殖,无法形成个体,动物体细胞的全能性无法体现。(共52张PPT)
第2节　动物细胞工程
第1课时　动物细胞培养
1.运用结构与功能观分析并归纳概括动物细胞培养的条件。2.基于事实和证据,采用归纳与概括等方法,以模型构建的形式表示动物细胞培养过程。3.通过对干细胞特性的理解,认可能用干细胞解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥反应的生活实际问题。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、动物细胞培养的条件
1.动物细胞工程
(1)常用技术:动物细胞培养、 和 等。
(2)基础: 。
动物细胞融合
动物细胞核移植
动物细胞培养
2.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 ,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞 的技术。
单个细胞
生长和增殖
(2)培养条件。
糖类
氨基酸
维生素
血清
液体
培养液
培养用具
无菌环境
(36.5±0.5)℃
7.2~7.4
pH
培养皿
松盖培养
瓶
CO2
培养箱
提醒　合成培养基中加血清的原因:血清中含有多种未知的促生长因子及其他活性物质,可以补充合成培养基中缺乏的物质。
二、动物细胞培养的过程
1.体外培养的动物细胞类型
(1)悬浮生长类:能够 在培养液中生长增殖。
(2)贴壁生长类:需要贴附于 才能生长增殖。
悬浮
某些基质表面
2.培养过程
(1)过程图解。
机械的方法
原代
密度
有害代
营养
接触
抑制
传代
谢物
提醒　使用胰蛋白酶时,要控制好作用时间,因为胰蛋白酶不仅能消化细胞间的蛋白质,长时间作用还会分解细胞膜蛋白等,对细胞造成损伤。
(2)相关概念。
①细胞贴壁:悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到 时,细胞通常会 的现象。
③原代培养:指动物组织经处理后的 。
④传代培养: 后的细胞培养。
表面相互接触
停止分裂增殖
初次培养
分瓶
三、干细胞培养及其应用
1.干细胞
(1)特点:在一定条件下,可以分化成 。
(2)分布:存在于 等多种组织和器官中。
其他类型的细胞
早期胚胎、骨髓和脐带血
(3)种类。
早期胚胎
任何一种
成体组织或器官
骨髓、外周血和脐
组织特异
带血
性
(4)应用。
①造血干细胞:治疗 及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的
功能障碍等疾病。
②神经干细胞:治疗 和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)。
白血病
造血系统、免疫系统
神经组织损伤
2.诱导多能干细胞(iPS细胞)
(1)概念:通过 小鼠成纤维细胞,获得了 的一种细胞,称为诱导多能干细胞,简称 细胞。
(2)获取方法:借助载体将 导入细胞;直接将 导入细胞;用 等诱导形成iPS细胞。
体外诱导
类似胚胎干细胞
iPS
特定基因
特定蛋白
小分子化合物
(3)诱导多能干细胞优点:
①诱导过程无须破坏 ;
②iPS细胞可以来源于 ,将它移植回病人体内后,理论上可以避免 。
胚胎
病人自身的体细胞
免疫排斥反应
判断正误
(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性。(　　)
×
【提示】 动物细胞培养未体现动物细胞的全能性,其原理是细胞增殖。
(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上可形成多层细胞。(　　)
×
【提示】 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上可形成单层细胞。
(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集,贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集。(　　)
√
(4)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。(　　)
【提示】 应该用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
×
(5)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的所有组织和器官,甚至个体的潜能。(　　)
×
【提示】 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,不具有发育成完整个体的能力。
(6)干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。
(　　)
√
探究案·互动探究
任务一　分析动物细胞培养的条件和过程
动物细胞培养是指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。下面是动物细胞培养的流程示意图,请回答相关问题。
(1)图中①为 ,②为 ,③为 ,④为 ,⑤为 。
(2)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是
。 (填“可以”或“不可以”)使用胃蛋白酶,原因是
。
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
原代培养
CO2培养箱
胰蛋白酶等
传代培养
蛋白质
多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)在此环境中没有活性
不可以
(3)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较,哪些细胞更易于培养 为什么
【提示】 幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易于培养,原因是这些细胞分裂能力强。
(4)培养瓶中的细胞培养为什么要进行传代培养
【提示】 随着原代培养的进行,细胞密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏以及贴壁生长会出现接触抑制,细胞会逐渐停止分裂增殖,因此要传代培养。
(5)“细胞增殖到互相接触的时候,糖蛋白识别了这种信息,就会使细胞停止分裂增殖,出现接触抑制的现象”。试结合上述解释,举例说明哪种细胞可能无接触抑制现象,并阐述原因。
【提示】 癌细胞;癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少。
「核心归纳」
1.动物细胞培养的相关处理
(1)动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶,第一次使用的目的是使组织细胞分散开;贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,分散成单个细胞,便于分瓶后继续培养。
(2)在进行传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集,贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,再用离心法收集。
2.动物细胞培养和植物组织培养的比较
「典型例题」
1.(2025·成都月考)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]所需培养基为合成培养基,使用时通常需要加入一些天然成分
[B]传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集,无须再用酶处理
[C]细胞培养时需置于含有95% O2和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中
[D]培养细胞1是原代培养,往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂受阻
C
【解析】 细胞培养时需置于含有95% 空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中。
2.(2025·德州检测)下列关于动物细胞培养和植物细胞培养的叙述,正确的是(　　)
[A]动物细胞培养的原理是细胞增殖,植物细胞培养的原理是植物细胞的全能性
[B]植物细胞培养的主要目的是获得植物在生长和生存过程中必需的次生代谢物
[C]将获取的动物组织处理后,在培养瓶中进行的初次培养为原代培养
[D]动物细胞培养需在培养基中添加血清等天然成分,之后进行高压蒸汽
灭菌
C
【解析】 植物细胞培养的原理是细胞增殖,植物组织培养的原理是植物细胞的全能性;植物细胞培养的主要目的是通过大规模的细胞培养,以获得人类所需的次生代谢物,但次生代谢物不是植物生长、生存所必需的;血清不能进行高压蒸汽灭菌,会破坏原有的活性成分。
任务二　探讨干细胞培养及其应用
资料:科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞,下图为iPS细胞的培养和利用过程,请结合资料分析讨论下列问题。
(1)干细胞可以用于治疗某些顽症的原理是
。
干细胞可以被诱导分化形成其他
类型的组织细胞,经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能
(2)为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞
【提示】 ES细胞必须从胚胎中获取,涉及伦理问题,因而限制了它在医学上的应用;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。
「典型例题」
3.(2025·惠州月考)下列关于人体造血干细胞的叙述,错误的是(　　)
[A]造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度更高
[B]造血干细胞属于成体干细胞,但不具有组织特异性
[C]造血干细胞可不断增殖,适当捐献造血干细胞不影响人体健康
[D]造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
B
【解析】 造血干细胞属于成体干细胞,具有组织特异性,只能分化为特定的细胞或组织,胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞,所以造血干细胞的分化程度更高;骨髓中的造血干细胞可不断增殖,所以适当捐献造血干细胞不会造成造血干细胞缺失,不影响人体健康;造血干细胞移植可以一定程度上恢复白血病患者的造血系统、免疫系统功能,是治疗白血病的有效手段。
4.(2025·南充检测)某科学家发现利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达,可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述不正确的是(　　)
[A]iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎,还可以避免免疫排斥
[B]导入的4个关键基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力
[C]①②③利用iPS细胞获得各种器官组织时应加入分化诱导因子
[D]研究发现iPS细胞的增殖难以控制,即iPS细胞具有衰老细胞的特征
D
【解析】 iPS细胞的诱导过程不使用胚胎细胞,只需对体细胞进行操作及适当的培养即可,无须破坏胚胎,由于该过程诱导的是自身细胞,还可以避免免疫排斥;根据题意,导入的基因能促使已分化的体细胞成为诱导多能干细胞(iPS细胞),已分化体细胞无分裂能力或分裂能力较弱,而干细胞是一类有分裂能力的细胞,故导入的基因能促使已分化的体细胞恢复分裂能力;iPS细胞可分化为多种细胞,加入分化诱导因子才能获得相应的组织或器官;细胞增殖难以控制,体现的是癌细胞的特征。
思维导图
随堂检测反馈
1.(2025·淮北检测)一般来说,下列关于动物细胞培养需要满足的条件及相关叙述,正确的是(　　)
①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2,不需要CO2　⑥CO2能调节培养液pH
[A]①②③④⑤⑥ [B]①②③④
[C]①③④⑤⑥ [D]①②③④⑥
D
【解析】 动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,①②正确;用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,还需加入血清等天然成分,③正确;动物细胞培养需要适宜的温度和pH,其中温度与动物体温相近,④正确;动物细胞培养需要一定的气体环境:95%的空气和5%的CO2,⑤错误;CO2能调节培养液pH,⑥正确。
2.(2024·浙江1月选考)某动物细胞培养过程中,细胞贴壁生长至接触抑制时,需分装培养,实验操作过程如图。
下列叙述错误的是(　　)
[A]①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离
[B]②加培养液的目的是促进细胞增殖
[C]③分装时需调整到合适的细胞密度
[D]整个过程需要在无菌、无毒条件下进行
B
【解析】 ①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离,进而分散开来;②加培养液的目的是洗去消化液,稀释细胞;③分装时需调整到合适的细胞密度,因为若密度过大细胞之间仍存在接触抑制;动物细胞培养需要无菌、无毒环境,因此整个过程需要在无菌、无毒条件下进行。
3.(2024·黑吉辽卷)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,需要先用胰蛋白酶等处理,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。
4.(2025·广州检测)下图为诱导多能干细胞(iPS细胞)用于治疗糖尿病的示意图,下列相关叙述错误的是(　　)
[A]干细胞存在于多种组织和器官中,包括胚胎干细胞和成体干细胞等
[B]诱导iPS细胞分化的实质是动物细胞核具有发育的全能性
[C]除图中的成纤维细胞,已分化的T细胞和B细胞等也能被诱导为iPS细胞
[D]将分化得到的胰岛细胞移植回病人体内治疗,理论上可避免免疫排斥反应
B
【解析】 诱导iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达。
(1)图1中培养MEF细胞的适宜温度约为　 　℃。当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的　　 　　。
5.图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图,图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。回答下列问题。
36.5±0.5
接触抑制
(2)ES细胞存在于　　 　　中,具有分化为成年动物体内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。
早期胚胎
个体
(3)在培养液中单独培养ES细胞时,ES细胞容易发生分化,结合图2可推知MEF细胞的作用是　　　　　　　　　　　。
抑制ES细胞分化
【解析】 (3)在培养液中单独培养ES细胞时,ES细胞容易发生分化,结合题图2可知,加入MEF细胞后,ES细胞可以只增殖不分化,故可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。
联系实际 迁移应用
人体某基因缺陷会导致肝脏无法进行正常的氨基酸代谢,引起严重的稳态失调。科研人员将干细胞诱导为肝细胞用于研究该病的治疗方法,过程如下图。回答下列问题。
(1)细胞培养是过程A、B能够正常进行的基础。培养时需提供营养物质、无菌无毒的环境、气体环境、 等条件。培养过程中,需用酶处理贴壁细胞,使之分散成单个细胞,用离心法收集后制成细胞悬液再分瓶培养,称为 培养。
(2)过程A中,经诱导得到的肝细胞是 (填“正常”或“异常”)的细胞,可用于药物安全性与有效性检测。过程B得到的肝细胞可用于
。
适宜的温度、pH和渗透压
传代
异常
移植回病人体
内进行治疗
(3)肝细胞可由ES细胞和iPS细胞诱导分化而来。ES细胞必须从胚胎中获取,与将ES细胞诱导得到肝细胞的方式相比,通过iPS细胞诱导的方式应用前景更具优势,原因是 (答出1点即可)。
后者无须破坏胚胎,避免免疫排斥反应(共52张PPT)
第2课时　动物细胞融合
技术与单克隆抗体
1.基于动物细胞能够融合的事实,阐明动物细胞融合的概念及需要的条件。2.运用归纳和概括等方法,以文字、图示的形式构建单克隆抗体制备过程模型图。3.结合生活实践,了解单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、动物细胞融合技术
1.概念:使 动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2.原理: 。
两个或多个
细胞膜的流动性
电融合
灭活病毒诱导
4.意义:细胞融合技术突破了 的局限,使 成为可能。
有性杂交
远缘杂交
5.应用
(1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和 等的重要手段。(2)用于制造 。
培育生物新品种
单克隆抗体
二、单克隆抗体及其应用
1.传统抗体制备方法及缺陷
(1)制备方法:向动物体内反复注射 ,使动物产生抗体,然后从 中分离所需抗体。
(2)缺陷:产量低、 低,而且特异性 。
某种抗原
动物血清
纯度
差
2.单克隆抗体的制备
(1)制备原理。
①B淋巴细胞特点:每一个B淋巴细胞只分泌 。
②骨髓瘤细胞特点:能在体外 。
③杂交瘤细胞特点:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞,既能
,又能产生足够数量的 。
一种特异性抗体
大量增殖
大量增殖
特定抗体
特定的抗原
(2)制备过程。
B淋巴
选择培养基
未融合
同
种核
杂交瘤
克隆化培养
抗体
检测
分泌所需抗
体
3.单克隆抗体的应用
(1)广泛用作 。
①原理:单克隆抗体能准确地识别抗原的 ,与 发生特异性结合,并且可以大量制备。
②实例:利用 或 标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
(2)运载药物:如ADC(抗体—药物偶联物)。
(3)直接用于 。
诊断试剂
细微差异
特定抗原
同位素
荧光
治疗疾病
判断正误
(1)与植物原生质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒。(　　)
×
【提示】 与植物原生质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素是灭活的病毒。
(2)用特定的抗原对小鼠进行免疫后,从小鼠脾中只能得到一种B淋巴细胞。
(　　)
×
【提示】 小鼠生长过程中可接触多种抗原,故用特定抗原免疫后的小鼠脾中存在多种B淋巴细胞。
(3)单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(　　)
【提示】 单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。
×
(4)单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(　　)
×
【提示】 第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,而第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
(5)抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞,可在体外条件下大规模培养,也可注射到小鼠腹腔内进行培养。(　　)
(6)抗体—药物偶联物(ADC)通常由抗体、接头、药物(如细胞毒素)三部分组成。(　　)
√
√
探究案·互动探究
任务一　对比分析动物细胞融合与植物体细胞杂交
科学家在培养动物细胞时加入失去活性的仙台病毒,发现能使两个动物细胞融合。研究表明,很多不同种的动物细胞都能进行融合,形成杂交细胞,如人—猴、人—鼠、鼠—兔、鼠—熊等。下图是灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图,参考图示,回答下列问题。
(1)为什么灭活的病毒能作为诱导因素,而不灭活的病毒不能作为诱导因素
【提示】 ①灭活的病毒能使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。把两个动物细胞放在一起,用灭活的病毒处理后,先是细胞膜融合,然后细胞质融合,最后细胞核融合,进而形成杂交细胞。②不灭活的病毒会感染细胞,因而不能用于诱导细胞融合。
(2)动物细胞融合与植物体细胞杂交都可采用的促融方法有
法,动物细胞融合特有的融合方法是 法。
电融合法、
聚乙二醇(PEG)融合
灭活病毒诱导
(3)融合处理后的细胞是否可以直接用于培养 为什么
【提示】 不可以,还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合,不能保证所有细胞都发生融合,而且形成的融合细胞也有多种,因此需要筛选。
(4)动物细胞融合和植物体细胞杂交的原理分别是什么 最终结果有什么
不同
【提示】 动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性;动物细胞融合最终得到的是杂交细胞,而植物体细胞杂交最终得到的是杂种植株。
「核心归纳」
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
步骤 酶解法去掉细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种细胞,再经过植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合
诱导 方法 物理法:电融合法、离心法等; 化学法:PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等
结果 形成杂种植株 形成杂交细胞
「典型例题」
1.下列有关动物细胞融合的叙述,错误的是(　　)
[A]指两个或多个细胞融合成一个细胞的现象
[B]可以在基因型相同或不同的细胞间进行
[C]常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法、电融合法、紫外线照射等
[D]其原理是细胞膜具有一定的流动性
C
【解析】 动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息;细胞融合技术的优点是突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能,可以在基因型相同或不同的细胞间进行;常用的诱导动物细胞融合的方法有电融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、灭活病毒诱导法等,紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法;细胞膜具有一定的流动性,所以通过一定的手段使动物细胞相互靠近凝聚,细胞膜打开,引发动物细胞融合。
2.(2025·茂名检测)下列有关植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较,叙述正确的是(　　)
[A]两者应用的原理都完全相同
[B]两者都可用电融合法或PEG融合法诱导细胞融合
[C]两者融合完成的标志都是形成融合细胞核
[D]两者的目的都是用于大量生产分泌蛋白
B
【解析】 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性,动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法既可诱导动物细胞融合,也可诱导植物原生质体融合;植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁,动物细胞融合完成的标志是形成融合细胞核;植物体细胞杂交的目的是产生杂种植株,动物细胞融合可用于大量生产分泌蛋白等。
任务二　分析单克隆抗体的制备过程及其应用
下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱),请据图分析并回答下列问题。
(1)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。
【提示】
(2)给小鼠注射特定抗原的目的是
。
从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体
的B淋巴细胞
(3)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后,培养基中共出现几种细胞 理论上融合的细胞有几种 体系中出现多种类型细胞的原因是什么 (若细胞融合,只考虑两两融合)
【提示】 培养基中共出现5种细胞。理论上融合的细胞有3种。细胞融合是随机的(存在同种细胞融合和不同种细胞融合),且融合率达不到100%(存在未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)。
(4)单克隆抗体制备过程中,第一次和第二次筛选的目的分别是什么 各筛选的方法是什么
【提示】 第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞,方法是用特定的选择培养基进行筛选。第二次筛选的目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,方法是抗体检测,利用的原理是抗原—抗体的特异性结合。
(5)研究表明,细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基蝶呤阻断。免疫的B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但它不能分裂增殖,其本身也不能在体外长期存活。鼠骨髓瘤细胞中只有D途径,没有S途径,但它能不断分裂增殖,如果它的D途径被阻断的话,它会因不能合成DNA而死亡。请据此提出筛选杂交瘤细胞的方法。
【提示】 向培养液中加入氨基蝶呤,收集增殖的细胞。加入氨基蝶呤后,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B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞可以利用B淋巴细胞的S途径合成DNA而增殖。
(6)抗体—药物偶联物(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在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点,请分析其原因是什么
【提示】 ADC中的单克隆抗体能将细胞毒素定向带到肿瘤细胞所在位置,在原位杀死肿瘤细胞,不损伤正常细胞。
「核心归纳」
1.单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
2.腹腔培养与体外培养的比较
项目 腹腔培养 体外培养
优点 易于控制培养条件,成本较低 可大规模培养、大量生产
缺点 规模小,产量少 需要人为控制培养条件,成本相对较高
「典型例题」
3.HCG是女性怀孕后滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下列有关叙述正确的是
(　　)
[A]体外培养单个B淋巴细胞也可以获得大量抗
HCG单克隆抗体
[B]多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞
[C]过程③产生的细胞集落a~d既能大量增殖,又能产生抗体
[D]图中细胞集落c可用于扩大化培养生产抗HCG单克隆抗体
C
【解析】 体外培养的单个B淋巴细胞无法无限增殖,无法获得大量特定抗体;由于多孔玻璃板中不是每个孔中的细胞都能增殖形成细胞集落,说明多孔玻璃板中也有未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞;图中a~d是经过筛选的杂交瘤细胞,所以既能大量增殖,又能产生抗体;过程④是进行抗体检测,a能够产生阳性反应,故可用于大规模培养,生产抗HCG单克隆抗体。
4.(2025·朔州期末)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某同学以小鼠为材料设计了下图所示的实验流程。下列叙述错误的是(　　)
[A]给小鼠注射病毒A的目的是诱导小鼠产生能分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
[B]筛选1需要使用特定的选择培养基,只有融合的杂交瘤细胞才能在其上生长
[C]图中筛选2含多次筛选,其依据的基本原理是抗原与抗体的结合具有特异性
[D]将抗体检测呈阴性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内可获得大量的单克隆抗体
D
【解析】 给小鼠注射病毒A的目的是诱导小鼠产生能分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞;筛选1需要使用特定的选择培养基,只有融合的杂交瘤细胞(“B—瘤”细胞)才能在其上生长;图中筛选2(抗体检测)含多次筛选,其依据的基本原理是抗原与抗体的结合具有特异性;应将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内,从小鼠的腹水中可获得大量的单克隆抗体。
思维导图
随堂检测反馈
1.下图为细胞融合的示意图,下列叙述正确的是(　　)
[A]若a细胞和b细胞是植物细胞,需先脱分化再诱导融合
[B]a细胞和b细胞之间的融合常需要促融处理后才能实现
[C]c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
[D]动物细胞融合与传统的有性杂交相比,其优越性在于能定向地改造生物的性状
B
【解析】 a、b如果为植物细胞,则需要除去细胞壁,但不需要脱分化;两细胞融合需要用物理或化学等方法使其融合,其融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性;融合后的杂种(交)细胞中的基因仍是选择性表达,不会表达全部的基因;与传统的有性杂交相比,动物细胞融合的优越性是使远缘杂交成为可能,此外,细胞融合技术可以设计不同的细胞融合,但生物的性状不一定按照人们的设计表现出来。
2.下列关于单克隆抗体制备的说法,正确的是(　　)
[A]将特定抗原注射到小鼠体内,可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
[B]经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可获得单克隆抗体
[C]诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后,发生融合的细胞均为杂交瘤细胞
[D]筛选出杂交瘤细胞后,需利用特定抗原再次筛选出能分泌所需抗体的
细胞
D
【解析】 动物血清中的抗体数量相对较少、纯度低、特异性差,制备单克隆抗体过程中,可在杂交瘤细胞的培养液中或小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体;免疫过的B淋巴细胞高度分化,不能增殖,无法获得单克隆抗体;发生融合的细胞可能有三种(仅考虑两两融合),即B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞(杂交瘤细胞)、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞;制备单克隆抗体时,需筛选两次,第一次得到杂交瘤细胞,第二次得到既能大量增殖又能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
3.一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内,可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗,也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是(　　)
[A]注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大
[B]单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合
[C]利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗
[D]p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况
D
【解析】 抗原的纯度低会刺激机体产生其他种抗体,使得多抗的纯度明显下降,因此注入小鼠体内的抗原纯度对多抗纯度的影响大;单抗制备过程中通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合;由题干可知,非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72具有多个不同的抗原决定簇,可以针对不同的抗原决定簇制备多种单抗;p72部分结构改变只改变了部分抗原决定簇,因此由这部分抗原决定簇产生的抗体失效,但由于还存在由其他抗原决定簇刺激机体产生的抗体,所以多抗仍有效。
4.下图为单克隆抗体制备过程的示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]每个脾B淋巴细胞可产生多种抗体
[B]细胞融合可使用灭活病毒,灭活病毒的抗原结构依然存在
[C]细胞筛选和细胞融合时所用的培养液在成分上相同
[D]克隆化培养过程中杂交瘤细胞会出现接触抑制的现象
B
【解析】 脾B淋巴细胞只能产生针对相应抗原的抗体,每个脾B淋巴细胞只能产生一种抗体;灭活病毒诱导细胞融合的原理是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,故灭活病毒的抗原结构依然存在;细胞筛选时,为获得杂交瘤细胞需要在选择培养基上筛选,细胞融合时所用的培养液需要加入诱导剂,两者在成分上有差异;杂交瘤细胞具有无限增殖的特点,无接触抑制现象,因此该细胞克隆化培养过程中不会出现接触抑制。
5.(2025·邢台期末)为降低治疗人乳腺癌药物的副作用,科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上,构建抗体—药物偶联物(ADC),过程如图所示,其中步骤④是将获得的单克隆抗体和治疗人乳腺癌的药物结合形成ADC。下列分析错误的是(　　)
[A]制备单克隆抗体的过程运用了动物细胞融合技术等
[B]步骤①可采用PEG或灭活的病毒进行诱导
[C]步骤②需要用特定的选择培养基进行筛选
[D]经步骤③克隆化培养的细胞需要用相应抗体进行检测
D
【解析】 制备单克隆抗体的过程中需要诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,运用了动物细胞融合技术;步骤①诱导动物细胞融合可以用PEG或灭活的病毒进行诱导;步骤②利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞;经步骤③克隆化培养的细胞需要用相应抗原进行检测。
联系实际 迁移应用
双特异性抗体是指一个抗体分子可以与两个不同抗原或同一抗原的两个不同抗原表位相结合,目前最常利用杂交瘤杂交法来制备。长春花所含的长春碱具有良好的抗肿瘤作用。下图1是科研人员通过免疫的B淋巴细胞和杂交瘤细胞杂交技术生产能同时识别癌胚抗原和长春碱的双特异性单克隆抗体的部分过程。
图1
图2是某双特异性抗体作用图。请分析回答下列问题。
图2
(1)对图1中③筛选出的杂交瘤细胞,还需进行 和 ,才能筛选出足够量的既能无限增殖又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
克隆化培养
抗体检测
(2)图1方框内至少需要经过 次筛选,才能获取单克隆杂交—杂交瘤细胞。单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外培养时,需要满足的条件是充足的营养,无菌、无毒的环境,适宜的 以及适宜的气体环境等。
(3)临床试验发现,从小鼠腹水中提取抗体具有外源性,直接注入人体治疗效果大大降低。因此鼠源性的双特异性单克隆抗体在注射到人体前需要进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,目的是降低
。
温度、pH和渗透压
免疫排斥反应
两
(4)与直接使用长春碱相比,将长春碱与双特异性单克隆抗体结合后给药,对人体的副作用更小,原因是
。
双特异性单克隆抗体能将抗癌药物定向带到
肿瘤细胞所在位置,在原位杀死肿瘤细胞(共44张PPT)
第3课时　动物体细胞核
移植技术和克隆动物
1.基于对高产奶牛体细胞核移植技术过程的理解,构建核移植流程模型图。2.了解体细胞核移植技术已取得的进展,理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、动物细胞核移植技术
1.概念:将动物一个细胞的 移入去核的 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。
细胞核
卵母细胞
2.分类
种类 难度 原因
细胞核移植 低 分化程度 ,全能性容易表现
体细胞核移植 高 分化程度 ,全能性难表现
胚胎
低
高
3.非人灵长类动物的体细胞核移植困难的原因
(1)供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中 。
(2)对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术 。
不能完全恢复其分化前的功能状态
尚不完善
二、体细胞核移植的过程
M Ⅱ
显微
电融合
物理或化学
遗传物质基本相同
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.体细胞核移植技术的应用前景
(1)畜牧生产方面:加速家畜 进程、促进优良畜群繁育。
(2)医药卫生领域。
①转基因克隆动物作为 ,生产珍贵的 。
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于 。
③诱导人核移植胚胎干细胞分化形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者可避免发生 反应。
遗传改良
生物反应器
医用蛋白
异种移植
免疫排斥
疾病模型
(3)科学研究。
①了解胚胎发育及衰老过程。
②用克隆动物做 ,使人们更好地研究疾病的致病机制和开发相应的药物。
(4)保护濒危物种方面:有望增加濒危物种的存活数量。
2.体细胞核移植技术存在的问题
滞后
过大
失调
判断正误
(1)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(　　)
(2)体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。(　　)
√
(3)减数分裂Ⅱ中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。
(　　)
√
√
(4)应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质完全相同。
(　　)
【提示】 由于去核卵母细胞的细胞质中也含有部分遗传物质,如线粒体DNA,故应用体细胞核移植技术生出的犊牛与供体奶牛遗传物质不完全相同。
×
(5)克隆特定疾病模型的动物,可用于疾病的研究和药物开发。(　　)
(6)重构胚具有发育成完整个体的能力。(　　)
√
√
探究案·互动探究
任务一　分析体细胞核移植的原理和过程
多莉是科学家培育出的第一只用体细胞克隆的哺乳动物,下图为克隆羊多莉的生产过程,思考并回答下列问题。
(1)在将体细胞的细胞核移植到卵母细胞之前,必须先对卵母细胞进行去核操作,目的是
。目前普遍使用的去核方法是 ,也可采用 等方法去核。
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
显微操作法
梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理
(2)为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞
【提示】 MⅡ期卵母细胞体积大、容易显微操作,细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
(3)多莉的遗传物质是对母羊B的100%复制吗 并分析原因。
【提示】 不是。克隆过程中细胞核来自供体,因此克隆羊多莉的核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制,而其细胞质中的遗传物质来自母羊A。
(4)动物细胞核移植属于有性生殖还是无性繁殖 并分析原因。
【提示】 无性繁殖;动物细胞核移植最终得到的个体的细胞核中的遗传物质完全来自同一个个体,不是精卵结合得到的,因此属于无性繁殖。
「核心归纳」
动物体细胞核移植的原理和过程分析
(1)原理:动物细胞核的全能性。
(2)供体细胞:有重要利用价值的动物的体细胞。
(3)受体细胞:MⅡ期卵母细胞。
①选择原因:a.体积大,易操作;b.MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
②去核原因:保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。
(4)克隆动物遗传物质来源。
①核内遗传物质:全部来自供体细胞。
②细胞质中的遗传物质:一部分来自核供体细胞,另一部分来自受体卵母
细胞。
「典型例题」
1.(2025·厦门月考)某品种奶牛年产奶量远超其他奶牛的年平均水平。某人选取该高产奶牛的耳朵细胞,利用核移植技术获得了高产奶牛,流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]过程①直接将取自卵巢的卵母细胞进行去核
[B]核移植时供体细胞不用去核,可将其整个注入去核的卵母细胞
[C]步骤④过程可采用Ca2+载体激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
[D]事实上即使是克隆技术也无法克隆出一模一样的动物
A
【解析】 过程①取自卵巢的卵母细胞需培养至MⅡ期才可进行去核操作;因为供体细胞(体细胞)太小,提取细胞核较困难,而其细胞质中遗传物质少,对后代的影响小,可将整个体细胞注入去核的卵母细胞,简化了操作程序;通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程;子代小牛d的性状受细胞核基因(来自高产奶牛b)和细胞质基因(来自普通奶牛a)共同控制,也受环境条件影响,故其性状不会与高产奶牛b完全相同。
2.(2025·昭通检测)大熊猫是我国的国宝,尽管采取了许多保护措施,但由于其繁殖能力及幼仔成活率均较低,数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]体细胞核移植过程中只能通过显微操作方法去除细胞核
[B]体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ期的卵母细胞
[C]用体细胞核移植技术获得的大熊猫性别是可预测的
[D]用体细胞核移植技术克隆出大熊猫,体现了动物细胞核具有全能性
A
【解析】 体细胞核移植过程中普遍采用的是显微操作方法去除细胞核,也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核;体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ期的卵母细胞,该细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质;克隆大熊猫的染色体都来自供体细胞,其性别与供体是一致的;用体细胞核移植技术克隆大熊猫,体现了动物细胞的细胞核具有全能性,不能体现细胞具有全能性。
任务二　分析体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
克隆羊多莉因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁,而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为,克隆动物的端粒比较短,基因表达不正常,早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为,克隆动物的遗传物质是正常的,目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的。
(1)体细胞核移植技术在研究和应用上存在什么问题
【提示】 在研究方面,核移植的理论研究较为滞后,克隆技术成功率低,克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。在应用上,生产克隆动物费用昂贵,距大规模应用还有一定距离。
(2)动物细胞核移植技术在器官移植方面有何应用前景
【提示】 ①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体治疗人类疾病;②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞,经过诱导分化,能形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者时,可以避免免疫排斥反应。
「典型例题」
3.根据体细胞核移植技术的特点进行推断,体细胞核移植技术可以用来
(　　)
①有效提高濒危动物的遗传多样性　②提高某些良种家畜自然繁殖率　
③解决人体器官移植供体来源短缺的问题　④为科学研究提供实验动物　⑤构建转基因克隆动物,作为生物反应器,大规模生产珍贵医用蛋白
[A]①②③④⑤ [B]①②③④
[C]②③④⑤ [D]③④⑤
D
【解析】 利用体细胞核移植技术,只能增加动物的个体数量,不能提高遗传多样性,①错误;核移植技术属于无性繁殖,不能提高良种家畜自然繁殖率,自然繁殖率是生物的基因决定的,②错误。
4.研究人员将患有线粒体疾病女性的受精卵中的细胞核移植到健康女性捐献的去核卵母细胞中,最终产下了健康的婴儿。下列叙述错误的是(　　)
[A]此项技术的基础是动物细胞培养
[B]此项技术利用的核供体细胞与克隆羊“多莉”所利用的分化程度不同
[C]产下健康婴儿的关键是健康女性捐献的卵母细胞中含有正常线粒体
[D]婴儿体细胞中核遗传物质部分来自捐献卵母细胞的女性
D
【解析】 此项技术为动物细胞核移植技术,其基础是动物细胞培养;此项技术利用的核供体细胞为受精卵,而克隆羊“多莉”利用的是高度分化的乳腺细胞,二者分化程度不同;已知提供受精卵的女性患有线粒体疾病,而重组后的受精卵得到了来自供体卵母细胞的正常线粒体,因此发育成健康的婴儿;该婴儿体细胞中的核遗传物质由形成受精卵的夫妇提供,与捐献卵母细胞的女性无关。
思维导图
随堂检测反馈
1.下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述,错误的是(　　)
[A]该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
[B]采用去核的卵母细胞作为受体细胞
[C]可通过显微操作法对卵母细胞去核
[D]克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制
D
【解析】 克隆动物绝大部分遗传物质来自供核动物,但细胞质内有来自受体卵母细胞细胞质的遗传物质,其次生物的性状还受环境的影响,因此,克隆动物并不是对提供体细胞的动物进行了完全复制。
2.科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠,培育过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
[A]细胞A为培育到MⅡ期的卵母细胞
[B]克隆鼠的遗传物质主要来自鼠成纤维细胞
[C]需用PEG激活重构胚使其开始分裂、发育
[D]在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
C
【解析】 将供体细胞注入去核卵母细胞后,常通过电融合法使两细胞融合;通常用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。
3.从母羊甲的体细胞中取出细胞核,移植入母羊乙的去核卵母细胞中,融合后的细胞经培养形成早期胚胎,再植入母羊丙的子宫内。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]生出小羊的性状与甲羊完全相同
[B]一般来说生出的小羊的核基因型与甲羊完全相同
[C]生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定,所以该过程为有性生殖
[D]生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定
B
【解析】 核移植获得克隆动物的生殖方式是无性繁殖,生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定,性状主要与甲羊相同,核基因型与甲羊完全相同,丙羊不为小羊提供遗传物质。
4.下列叙述中,不属于动物体细胞核移植技术的应用前景的是(　　)
[A]加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育
[B]转基因动物作为生物反应器,生产许多珍贵的医用蛋白
[C]可以用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性
[D]利用自身细胞核移植培育相应的组织、器官
C
【解析】 “用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性”是动物细胞培养技术的应用之一,不是动物体细胞核移植技术的应用。
5.传统医药实验常以小鼠为研究对象,但因其与人类遗传背景相差较远而存在诸多弊端。我国科研团队利用一只雌性猕猴的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”,它们的诞生具有重大意义。下列相关叙述错误的是
(　　)
[A]去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞
[B]这对“姐妹花”是经无性繁殖产生的,依据的原理有动物细胞核的全能性
[C]相比于植物细胞,动物细胞的全能性更容易体现
[D]克隆猴与人类遗传背景更接近,以其为模型研发药物对治疗人类疾病具有一定的参考价值
C
【解析】 在MⅡ期的卵母细胞中染色体和纺锤体形成复合物,此时细胞核的核膜、核仁消失,故去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞;核移植技术依据的原理是动物细胞核的全能性,克隆动物是无性繁殖的产物;相比于动物细胞,植物细胞的全能性更容易体现;克隆猴是非人灵长类,与人类亲缘关系非常接近,用其选出的药物用于人类疾病治疗的参考价值更大。
联系实际 迁移应用
我国科学家在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA,通过调控重构胚相关基因表达,解决了体细胞克隆猴胚胎发育率和妊娠率低这一技术难点,首次成功克隆了猕猴(“中中”和“华华”)。克隆猴技术的成功研发对
于创新药物的临床试验具有重要意义。下图是我国科学
家利用成纤维细胞和卵母细胞成功克隆猕猴的流程图,
其中①~⑥表示过程。回答下列问题。
(1)获得猕猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植,原因是体细胞 ,恢复其全能性较难。选择卵母细胞作为核受体的成功率要远远高于其他细胞,分析其原因是
(答出2点)。
分化程度高
卵母细胞含有丰富的营养物质;体积
大,便于操作;细胞质中含有某些利于细胞核全能性表达的物质
(2)将Kdm4d(能去除某组蛋白甲基化位点的甲基)的mRNA注入融合细胞,能提高猕猴的胚胎发育率和妊娠率,机理可能是
。
(3)在遵循动物研究伦理准则的前提下,克隆猴技术可用于构建动物模型,帮助科学家在临床试验中检测药物的有效性。这是因为这批动物模型
,可以减少无关变量对实验结果的影响。
Kdm4d的mRNA经翻译形成
Kdm4d,降低了组蛋白甲基化水平,使重构胚相关基因能正常表达
核遗传物质一致,性状高度相似

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