2025版高考生物一轮总复习选择性必修3第10单元生物技术与工程第4讲动物细胞工程课件

这是一份2025版高考生物一轮总复习选择性必修3第10单元生物技术与工程第4讲动物细胞工程课件，共60页。PPT课件主要包含了考情研读·备考定位，考点一动物细胞培养，特定的细胞，或组织，早期胚胎，干细胞，精准命题，大量增殖，特定抗体，2制备过程等内容，欢迎下载使用。
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．动物细胞培养的条件
2．动物细胞培养的过程
3．干细胞培养及其应用
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)体外培养的动物细胞一类能悬浮在培养液中生长增殖，另一类需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。( 　　)(2)进行动物细胞培养时常用胃蛋白酶分散成单个细胞。( 　　)(3)幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更容易进行动物细胞培养。( 　　)(4)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。( 　　)
延|伸|探|究1．动物细胞培养时，要将动物组织分散成单个细胞的原因是什么？提示：①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢物的及时排出；③防止细胞与细胞靠在一起限制彼此的生长和增殖。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，限制了在医学上的应用。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。
剖析难点 · 考点突破
重|难|精|讲1．细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。②细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。③打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
考向一　结合动物细胞培养，考查生命观念　下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是( 　　)A．动物细胞培养所需的营养物质与植物细胞培养不同B．传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞C．癌细胞在培养瓶中培养会出现接触抑制现象D．动物细胞培养时需要添加抗生素以防止杂菌污染
解析： 动物细胞培养需要血清、血浆等，植物细胞培养需要蔗糖等，A项正确；传代培养时需要用胰蛋白酶等处理贴壁生长的细胞，不然会因为接触抑制而无法继续分裂，B项正确；癌细胞膜表面的糖蛋白减少，细胞间信息交流受到限制，在培养瓶中培养不会出现接触抑制现象，C项错误；动物细胞培养时需添加一定量抗生素以防止杂菌污染，D正确。
(1)原代培养和传代培养①原代培养：动物组织经处理后的初次培养。②传代培养：原代培养过程中，贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，让细胞继续增殖。(2)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
〔变式训练1〕　(2024·山西运城高三模拟)对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下列说法错误的是( 　　)A．在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B．动物细胞培养应在含5%CO2的CO2培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pHC．为了防止动物细胞培养过程中受污染，可向培养液中加入适量的干扰素D．在合成培养基中，通常需加入血清等一些天然成分
解析： 在利用肝组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，以分解组织细胞间的蛋白质，得到单个细胞，A正确；动物细胞培养应在含5%CO2的CO2培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH，B正确；为防止动物细胞培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素，C错误；使用合成培养基培养动物细胞时，通常要加入血清等一些天然成分，以利于动物细胞生长，D正确。
考向二　围绕干细胞培养及其应用，考查社会责任　(2024·江苏南京高三模拟)某学术期刊发表论文称，利用人类多能干细胞培养的皮肤类器官在培养4～5个月后，形成了多层皮肤组织，包含毛囊、皮脂腺和神经元回路，是迄今最逼真的人皮肤类器官。下列相关叙述正确的是( 　　)A．多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中，遗传物质通常会发生改变B．多能干细胞培养形成多层皮肤组织，说明动物的体细胞具有全能性C．给烧伤病人移植自身多能干细胞培养成的皮肤类器官可减弱免疫排斥反应D．该项研究结果表明多能干细胞可以分化成为人体内所需的各种组织和器官
解析： 多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中，遗传物质并未发生改变，只是发生了基因的选择性表达，A错误；多能干细胞培养形成多层皮肤组织，未分化成各种细胞或发育成完整个体，不能体现动物体细胞的全能性，B错误；研究结果表明，多能干细胞能形成多层皮肤组织，包含毛囊、皮脂腺和神经元回路，但不能说明其能分化成各种组织和器官，D错误。
〔变式训练2〕　某大学的教授将4个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似干细胞功能的诱导多能干细胞(iPS细胞)。如图为该技术在人体细胞中的实验示意图，据图分析下列说法正确的是( 　　)A．iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传物质，关键基因在肌肉细胞中能复制、转录和翻译B．过程①②③是基因选择性表达的结果，图示过程体现了iPS细胞具有全能性C．用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应D．4个关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境，使iPS细胞功能趋向专门化
解析： 肌肉细胞中无关键基因，因此与iPS细胞的遗传物质不同；图示过程中没有分化成各种细胞或发育成完整个体，因此没有体现出细胞的全能性；用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应；由图可知，4个关键基因的表达使肌肉细胞发生了“脱分化”，使iPS细胞功能趋向多能化。
考点二　动物细胞融合技术与单克隆抗体
知|识|巩|固1．动物细胞融合技术
2．单克隆抗体的制备(1)制备原理①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌___种特异性抗体。②骨髓瘤细胞特点：能在体外____________。③杂交瘤细胞的特点：既能____________，又能产生足够数量的____________。
(3)优点：能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以____________。
3．单克隆抗体的应用(1)作为____________：在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。(2)运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将____________与能特异性识别肿瘤抗原的_______________结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由______________________________三部分组成。(3)治疗疾病。
抗体、接头和药物(如细胞毒素)
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合。( 　　)(2)多种B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合筛选后，还需经克隆化培养和抗体检测，才能获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。( 　　)(3)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。( 　　)
延|伸|探|究1．动物细胞融合过程中为什么未灭活的病毒不能作诱导剂？提示：未灭活的病毒会感染细胞，因而不能诱导细胞融合。2．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：用于获得杂交瘤细胞的B淋巴细胞为浆细胞，是高度分化的动物细胞，培养时很难恢复分裂能力，不能进行无限增殖，难以获得足够数量的单克隆抗体。
重|难|精|讲1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
2.单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
拓展延伸：第一次筛选获得杂交瘤细胞的方法：①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。②人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。在培养基中加入氨基嘌呤，B淋巴细胞及同型融合细胞不能增殖，骨髓瘤细胞及同型融合细胞DNA合成的D途径被氨基嘌呤阻断也不能增殖，只有杂交瘤细胞能无限增殖。
考向一　围绕动物细胞融合，考查理解能力　关于动物细胞融合的说法，不正确的是( 　　)A．动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个细胞结合形成一个细胞的过程B．细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞C．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D．常用的诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法和紫外线照射等
解析：常用的诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法。
〔变式训练1〕　(2022·江苏卷改编)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：分析题干信息：Ⅰ保留X、11号染色体，Ⅱ保留2、11号染色体，具有芳烃羟化酶活性，Ⅲ保留X、11、17号染色体具有胸苷激酶活性，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，所以控制芳烃羟化酶合成的基因位于2号染色体上，控制胸苷激酶合成的基因位于17号染色体上；控制磷酸甘油酸激酶合成的基因位于X号染色体上；控制乳酸脱氢酶合成的基因位于11号染色体上。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作诱导剂促进细胞融合，A正确；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，B错误；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，C、D正确。
考向二　结合单克隆抗体制备过程，考查科学探究能力　 如图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程。下列叙述错误的是( 　　)A．反复给小鼠注射甲的目的是让小鼠体内产生更多的抗体B．人工诱导细胞融合获得乙的常用方法是用灭活的病毒C．丁细胞既能无限增殖又能产生抗甲抗原的抗体D．制备的单克隆抗体可以早期诊断人体胃癌的发生情况
解析：甲为抗原，反复给小鼠注射甲的目的是对小鼠进行免疫，以便产生更多的能分泌相应抗体的浆(B淋巴)细胞；人工诱导动物细胞融合的常用方法是用灭活的病毒诱导，还可以用聚乙二醇融合法、电融合法；丁细胞为既能无限增殖又能产生抗甲抗原的特异性抗体；单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以在早期检测出人体胃癌的发生情况。
〔变式训练2〕　(2022·山东卷)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是( 　　)A．双抗可同时与2种抗原结合B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
解析：根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确；由于双抗是在两种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成的，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原—抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。
考点三　动物体细胞核移植技术和克隆动物
知|识|巩|固1．动物细胞核移植技术(1)概念分析①供体：动物一个细胞的_________。②受体：去掉细胞核的____________。③结果：重新组合的细胞发育成_________，继而发育成动物个体。④原理：_________________________。(2)哺乳动物核移植类型：______细胞核移植和体细胞核移植。
动物体细胞核具有全能性
2．动物体细胞核移植技术(1)原理：动物体细胞核具有全能性。(2)过程
(3)结果：产生新个体。提醒：选用去核卵母细胞的原因：卵母细胞比较大，容易操作；卵母细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质。
3．体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)动物体细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。( 　　)(2)减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。( 　　)(3)重构胚的激活可用Ca2＋载体、蛋白酶合成抑制剂等方法。( 　　)(4)重构胚是天然形成的胚胎，具有发育成完整个体的能力。( 　　)
延|伸|探|究1．为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？提示：由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。2．受体细胞为什么选用卵母细胞？提示：体积大，易操作；去核时易于同时吸走第一极体；含有激发细胞核全能性的物质。
3．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：为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。
考向　结合动物核移植技术与克隆动物，考查社会责任　(2024·辽宁模拟预测)如图表示我国体细胞克隆猴的培育过程，下列说法正确的是( 　　)A．克隆小猴的遗传物质全部来自提供体细胞的胎猴B．灭活的仙台病毒短暂处理是为了诱导细胞融合C．代孕母猴应使用一定的激素进行同期发情和超数排卵处理D．克隆猴培育应用了体外受精、胚胎移植和胚胎分割技术
解析：克隆小猴的细胞核由胎猴提供，细胞质由提供卵母细胞的母猴提供，因此遗传物质大部分来自于提供体细胞的胎猴，A错误；在实际操作中将胎猴的体细胞注入去核卵母细胞时需要灭活的仙台病毒诱导两类细胞融合，B正确；代孕母猴作为胚胎的“受体”仅需使用激素进行同期发情处理，不需要超数排卵，C错误；克隆猴培育过程属于无性繁殖，没有应用体外受精技术，也没有应用胚胎分割技术，D错误。
〔变式训练〕　(2021·辽宁卷)如图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是( 　　)A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定B．过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理D．过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
解析：后代丁的细胞核遗传物质来自甲牛，细胞质遗传物质来自乙牛，则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定，A错误；动物细胞培养中需要提供95%空气(保证细胞的有氧呼吸)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体，B正确；过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理，C错误；过程③将激活后的重组细胞培养至桑葚胚或囊胚后移植，D错误。
素养提升 · 强化思维
真|题|再|现1．(2023·北京卷)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
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，A正确；该操作的目的是制备单克隆抗体用于快速检测PTH，故应用PTH刺激小鼠，使其产生相应的B细胞，B正确；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，C正确；由于一种B淋巴细胞经分化形成浆细胞后通常只能产生一种抗体，故筛选出的单个杂交瘤细胞无法分泌多种抗体，D错误。故选D。
2．(2023·湖北卷)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_________________________________________________________。
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。(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__________________________________________________。
融合的具有同种核的细胞
通过抗体检测呈阳性来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(4)构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是___。
解析：(1)浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不需要通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可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，抗体检测呈阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。
(4)DNA连接酶能连接DNA片段，催化合成磷酸二酯键，即将一条脱氧核苷酸5′端的磷酸基团与另一条脱氧核苷酸链的3′端的—OH相连，④符合题意。故选④。
3．(2021·湖南卷)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是__________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的____________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是________________________________________________________。
限制性内切核酸酶(限制酶)
清除代谢产物，防止细胞代谢产
物积累对细胞自身造成危害
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是____________________________________________________________________________________________。(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的___淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路______________________________________________________________。
动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难
A的肝细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交
解析：(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)。限制性内切核酸酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。