浙科版高考生物一轮复习第9单元生物技术与工程第32讲第1课时动物细胞的培养、核移植及细胞融合技术课件

这是一份浙科版高考生物一轮复习第9单元生物技术与工程第32讲第1课时动物细胞的培养、核移植及细胞融合技术课件，共60页。PPT课件主要包含了动物体细胞培养，提示动物血清，提示甲，考点二动物细胞融合，动物细胞融合，灭活的病毒，克隆化培养，灵敏度高，B淋巴，骨髓瘤等内容，欢迎下载使用。
考点一　动物体细胞培养、核移植
特别提醒(1)将动物组织分散成单个细胞的原因和方法①原因:若直接培养组织块,只有处于周边的少量细胞可以生存和繁殖,大部分中间细胞因不能获得穿透能力有限的营养物质而代谢不良。为了获取大量生长良好的细胞,必须先把组织细胞分散开,使细胞解离出来。②方法:先将组织块剪碎,再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等消化处理一段时间,使组织松散,细胞分开。
(2)进行动物细胞培养时,不能使用胃蛋白酶处理,因为胃蛋白酶的最适pH为2.0左右,而动物细胞培养液的pH为7.2~7.4,在此环境下,胃蛋白酶无活性。另外,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理的时间要控制好,时间不能太长,否则酶会破坏细胞膜上的蛋白质,导致细胞膜受损,细胞的生命活动受到影响。(3)当体外培养的细胞数量增长到一定程度后,由于发生接触抑制或培养空间的限制及营养物质的消耗枯竭,生长会逐渐减慢,甚至停止并死亡。(4)一般来说,原代培养的贴壁细胞达到生长基质的80%表面面积后可进行传代培养,若传代过晚,可影响下一代细胞的功能状态。(5)贴壁生长的细胞需经酶消化制成细胞悬液后才能传代。
2.动物体细胞核移植
特别提醒克隆羊获得成功的部分原因分析重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA,但基因的转录并未开始;同时,供体核DNA开始丢失来源于乳腺细胞的调节蛋白;在重组卵细胞开始第三次分裂时,原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了,因此核DNA被重新编排,胚细胞开始表达自己的基因,进而调控在代孕母体子宫中的进一步发育。因此,采用电脉冲细胞融合技术,选择分裂3次时的细胞进行移植,并在核移植前对乳腺细胞进行营养限制性培养,有利于细胞核的一系列变化和细胞融合后基因表达的分子开关的启动。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)在原代培养和传代培养细胞过程中,都会用到胰蛋白酶使组织分散成单个细胞。(　　)(2)1997年,罗斯林研究所成功克隆出绵羊“多莉”。“多莉”的遗传物质来自三个不同的亲本。(　　)提示 “多莉”的遗传物质来自两个不同的亲本。(3)动植物细胞培养过程中都会发生细胞增殖,都需要在无菌条件下进行,并且培养过程都存在贴壁生长和接触抑制的现象。(　　)提示 植物细胞培养不存在贴壁生长和细胞接触抑制的现象。
(4)动物细胞培养中需要经常转换培养基,原因之一是活细胞产生的一些代谢产物对细胞自身有毒害作用,需要定时“转管”加以清除。(　　)(5)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,其原因之一是实验材料取自小鼠胚胎的脑组织。(　　)提示 可能原因一是为了防止污染将培养瓶瓶口密封,二是血清经过高温处理后加入培养基,三是所使用的培养基呈弱酸性等。
2.结合选择性必修3第73页“小资料”思考:中国科研团队通过体细胞核移植成功克隆猕猴“中中”和“华华”,打破了体细胞克隆非人灵长类动物的理想不可能实现的观点。实验流程如下图所示:
(1)由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全弄清楚,因此在培养细胞时需在培养基中加入哪种物质?
(2)克隆猴“中中”和“华华”核基因组理论上与哪只猴一致?
(3)体细胞核移植时,将甲的细胞核移植到乙的去核卵母细胞中,选择卵母细胞的原因是什么?图中④表示什么技术?
提示 卵母细胞的细胞质中含有能使细胞核表现出全能性的营养和物质。胚胎移植。
3.长句训练。(1)动物细胞培养时,常选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因是  　。 提示 细胞分化程度低,增殖能力很强,更易于培养(2)克隆动物几乎是供核动物的复制品,但并不是100%的复制,因为  　,另外性状的表现也与环境条件有关。提示 克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核,但其细胞核外还有少量的DNA来自受体细胞(去核卵母细胞)
考向一　动物细胞培养[典例1](2024浙江1月选考改编)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
解析 因为动物细胞培养过程中会贴壁生长,分装培养时加消化液的目的是使细胞和瓶壁分离,A项正确;②加培养液是便于形成细胞悬液,B项错误;分装时要调整合适的细胞密度,便于后续的细胞培养,C项正确;动物细胞培养需要在无菌、无毒条件下进行,D项正确。
总结归纳(1)原代培养与传代培养
(2)细胞系和细胞株
[对点练]1.(2023浙江绍兴一模)ver细胞是一种从非洲绿猴肾上皮细胞中分离出来的非整倍体细胞,经常作为培养病毒的细胞宿主。下列有关ver细胞培养的叙述,错误的是(　　)A.培养箱中的CO2和培养基中的NaHCO3共同将培养基pH调至6.5~6.8B.在培养基中常加入合适的抗生素来抑制杂菌繁殖C.ver细胞在鸡胚浸出液等天然培养基中培养不利于标准化生产D.体外培养的ver细胞活性可能与体内细胞存在差异
解析 培养动物细胞需要将培养基pH调至7.2~7.4,A项错误。在培养基中加入抗生素以抑制某些细菌和真菌的生长,从而防止污染,B项正确。天然培养基主要来自动物体液或动物组织分离提取液,如血清、淋巴液、鸡胚浸出液等。组织培养技术建立早期,体外培养细胞都是利用天然培养基。但是由于天然培养基制作过程复杂、批间差异大,不利于标准化生产,因此逐渐被合成培养基所替代,C项正确。体外培养的环境毕竟是人为营造的,和真实的体内环境有所差异,故体外培养的ver细胞活性可能与体内细胞存在差异,D项正确。
2.(2023浙江金华十校调研)2019年11月18日上午,中国诞生了第一块“人造肉”,即“动物细胞培养肉”,有助于解决肉类紧缺与安全问题。下列叙述错误的是(　　)A.“人造肉”制造过程需保障无毒、无菌环境B.“人造肉”制造过程需以封闭式培养的方式进行C.制造“人造肉”时,选择干细胞为材料更容易成功D.为模拟体内细胞粘附环境可用相对表面积较大的支架依附生长
解析 “人造肉”制造过程属于动物细胞培养,培养过程中需要保持无菌、无毒的环境,A项正确;“人造肉”制造过程属于动物细胞培养,需在培养箱中进行,并提供一定的气体环境,B项错误;制造“人造肉”时,选择干细胞为材料更容易成功,因为干细胞分化程度低,增殖能力强,C项正确;动物细胞培养过程中会出现细胞贴壁,为模拟体内细胞粘附环境可用相对表面积较大的支架依附生长,防止细胞出现接触抑制,D项正确。
考向二　核移植[典例2]将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中,形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪,而单独培养的蝌蚪肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)A.肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制B.“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性C.“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化D.细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能, “合子”第一次分裂后形成的细胞仍具有全能性,B项错误。
易错提示(1)克隆动物的亲本有三个,即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体:①克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体,因此,克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。②克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞,因此,克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。③代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质,因此,克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。
(2)通过核移植技术获得的克隆动物与供核动物的性状不完全相同的原因有以下几点:①克隆动物的大部分DNA来自供体细胞的细胞核,但其细胞质中的DNA来自受体细胞(去核卵母细胞)。②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同,克隆动物的性状也不可能与供核动物完全相同。③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变,产生供核动物没有的性状。
[对点练]3.2019年7月,某研究团队成功用亲代猫的腿部皮肤细胞培育了克隆猫“大蒜”。它与亲代猫除在花纹上的几处细微差异外几乎完全相同。下列说法错误的是(　　)A.该培育过程必定用到了胚胎移植技术B.卵细胞去核前需要进行营养限制性培养C.“大蒜”与亲代猫的细微差异可能是受细胞质基因的影响D.不直接用皮肤细胞进行克隆是由于该细胞的全能性受到限制
解析 该培育过程必定用到了细胞核移植技术和胚胎移植技术,A项正确;核移植操作前需对供体细胞进行营养限制性培养,以利于细胞核的一系列变化和基因表达分子的开关的启动,B项错误;“大蒜”与亲代猫的细微差异可能是受细胞质基因的影响,两者的核基因相同,C项正确;不直接用皮肤细胞进行克隆是由于动物体细胞的全能性受到限制,D项正确。
4.如图表示核移植与克隆动物的相关图解,有关叙述不正确的是(　　)A.图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性B.用于核移植的供体细胞①一般都选用传代10代以内的细胞C.采集的卵母细胞培养到的②期表示减数第二次分裂中期D.选用去核卵母细胞的主要原因是其细胞质可使体细胞细胞核的全能性表达
解析 供体细胞核移入去核卵母细胞中,能发育成克隆动物,这说明已分化的动物细胞的细胞核具有全能性,A项错误;用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞,原因是10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型,B项正确;采集的卵母细胞培养到的②期表示减数第二次分裂中期,C项正确;在目前现有技术条件下,还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体,而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体,因为卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核的全能性得到表达,D项正确。
考向三　植物组织培养与动物细胞培养异同[典例3](2023浙江杭州二模)细胞培养是动物和植物细胞工程的基础,但两者有所不同。下列叙述错误的是(　　)A.两者培养基的成分有所不同,但易获得某种优良个体B.为了获得单细胞悬液,所用的材料和操作有所不同C.为了获得杂交细胞,所需要提供的诱导因素有所不同D.动物细胞的传代培养比植物组织继代培养更易获得细胞株
解析 植物细胞工程中使用的培养基需添加蔗糖和植物激素,动物细胞工程中使用的培养基需添加动物血清,所以两者培养基成分有所不同,但动物细胞培养更易得到细胞或细胞产物,而不是优良个体,A项错误;植物细胞工程常先用较高渗透压溶液处理细胞,再用纤维素酶和果胶酶混合液处理细胞,消化除去细胞壁,以得到单个原生质体,动物细胞工程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等将动物组织分散成单个细胞,B项正确;人工诱导原生质体融合的技术手段有电刺激、离心、聚乙二醇、振荡等,诱导动物细胞融合的技术手段有聚乙二醇处理、电流刺激或病毒诱导等,C项正确;动物传代培养一般使用液体培养基,细胞与营养物质接触更充分,所以更易获得细胞株,D项正确。
总结归纳植物组织培养和动物细胞培养的比较
[对点练]5.(2023浙南名校联考)下列关于动物克隆与植物克隆的表述,正确的是(　　)A.动物克隆实验中重组卵细胞首次分裂时基因开始转录与复制B.动物细胞培养时可用饲养细胞支持细胞生长C.动物细胞培养和植物组织培养的目的一致,都是为了获得某种优良个体D.植物组织培养过程中通常用MS培养基,其除蔗糖外不含其他有机成分
解析 克隆时重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA,但基因的转录并未开始,A项错误;动物细胞的克隆化培养需要饲养细胞提供营养支持生长,B项正确;动物细胞培养的目的是获得细胞或者组织器官,植物组织培养的目的是获得某种个体,C项错误;植物组织培养过程中通常用MS培养基,其除蔗糖外,还可能含有有机氮源,D项错误。
6.下表为动物细胞培养技术与植物组织培养技术的比较,错误的是(　　)
A.原理　　B.培养基区别C.结果D.培养目的
解析 植物组织培养过程中,利用了细胞的全能性的原理,而动物细胞培养利用了细胞增殖的原理,A项错误。
2.单克隆抗体的制备
特别提醒(1)用特定抗原对小鼠进行免疫的原因:诱导小鼠产生能分泌抗体的B淋巴细胞。(2)获取小鼠经免疫的B淋巴细胞的部位:脾脏。(3)诱导融合的方法:动物细胞融合特有的诱导方法为用灭活的病毒处理,其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同。(4)诱导融合的结果:融合因子诱导后,出现未融合细胞、瘤细胞-瘤细胞融合细胞、B淋巴细胞-B淋巴细胞融合细胞、瘤细胞-B淋巴细胞融合细胞(即杂交瘤细胞)及细胞的多聚体等多种情况。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)不同种生物细胞间进行诱导融合,会丢失某些染色体片段,可进行基因定位研究,如通过人-鼠杂交细胞丢失人的染色体进行基因定位。(　　)(2)人体感染新冠病毒后,机体会产生多种特异性抗体。我国科学家从康复者的浆细胞中克隆出针对病毒表面抗原的抗体基因相关序列,构建表达载体并在相应系统中表达,可制备出全人源单克隆抗体。该单克隆抗体可直接用于新冠病毒的核酸检测。(　　)提示 单克隆抗体的化学本质为蛋白质,不能与新冠病毒的核酸特异性结合,故不能用于新冠病毒的核酸检测。
(3)只考虑两两融合的情况下,B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后,培养基中共出现3种细胞,其中融合的细胞有1种。(　　)提示 共出现5种细胞,其中融合的细胞有3种。(4)动物细胞融合和植物原生质体融合都能打破有性生殖对亲本的限制,实现远缘杂交。(　　)
2.结合选择性必修3第82页“课外读”思考:骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT-),在HAT选择培养基中不能正常合成DNA,无法生长。B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合产生的融合细胞有B淋巴细胞自身融合细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞、杂交瘤细胞,据题干信息在HAT培养基上能生长的是哪种细胞?不能生长的是哪种细胞?
提示 杂交瘤细胞。B淋巴细胞自身融合细胞和骨髓瘤细胞自身融合细胞。
3.长句训练。诱导融合的常用方法有PEG融合法、电脉冲诱导法和灭活病毒诱导法。其中,灭活病毒诱导法是动物细胞融合特有的诱导融合方法。“灭活病毒”中灭活的具体含义是　　 　。 
提示 用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏它们的抗原结构
考向一　单克隆抗体　[典例1](2023浙江绍兴一模)鼠源单克隆抗体制备的基本过程如下图所示。下列关于鼠源单克隆抗体制备的叙述,错误的是(　　)A.小鼠通常需要多次注射同种抗原蛋白,以提高相应B细胞数量B.在HAT培养基上能生长的细胞不一定能产生所需的抗体C.克隆化培养过程中筛选抗体检验阳性的细胞以进行大规模培养D.可将杂交瘤细胞注入小鼠血液中实现单克隆抗体的大规模生产
解析 小鼠通常需要多次注射同种抗原蛋白,反复的抗原刺激能多次刺激记忆B细胞,促使其增殖、分化为浆细胞,浆细胞产生抗体,A项正确;在HAT培养基上能生长的细胞既能无限增殖,又能产生抗体,由于从小鼠脾脏中提取的B细胞有多种,此时在HAT培养基上能生长的细胞不一定能产生所需的抗体,B项正确;克隆化培养过程中,进行专一抗体检测,从而筛选出抗体检验阳性的细胞以进行大规模培养,C项正确;可将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔中,从小鼠腹水中提取单克隆抗体,实现单克隆抗体的大规模生产,D项错误。
总结归纳(1)两次筛选比较
(2)血清抗体与单克隆抗体的区别
[对点练]1.(2023浙江温州第三次适应性考试)甲流病毒是一种RNA包膜病毒,其表面的血凝素抗原(HA)可识别宿主细胞的特定受体。利用杂交瘤技术制备的抗HA单克隆抗体可用于甲流病毒的诊断。下列关于此技术流程及其应用的叙述,错误的是(　　)A.制备单克隆抗体时可多次对小鼠注射抗原HAB.制备单克隆抗体时需进行细胞融合和细胞培养C.细胞融合后可用选择培养基筛选出杂交瘤细胞D.抗HA单克隆抗体可用于甲流病毒的核酸检测
解析 制备抗HA单克隆抗体时,应将血凝素抗原(HA)多次注入小鼠体内,以激发小鼠产生更多相应的B细胞,A项正确;制备单克隆抗体需要将已免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合,然后对杂交瘤细胞培养,此过程中有动物细胞融合和动物细胞培养,B项正确;细胞融合后可用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,然后用专一抗体阳性检测筛选出能产生专一抗体的杂交瘤细胞,C项正确;抗HA单克隆抗体可用于甲流病毒表面的血凝素抗原HA的检测,不能用于核酸检测,D项错误。
2.(2023浙江宁波十校联考)通过动物细胞融合技术可以制备杂交瘤细胞,对健康的实验小鼠进行腹腔内免疫,一周后取小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合,再用特定的选择性培养基进行筛选。(1)动物细胞融合一般用　　　 　　进行生物诱导。 (2)正常细胞合成DNA有两条途径,a通路和b通路。骨髓瘤细胞是DNA合成b通路的缺陷型细胞株,让B淋巴细胞与其融合,在加入DNA合成a通路阻断剂(氨基蝶呤)的培养液中培养,这种培养会产生以下哪些效果?　　　 A.促进细胞融合B.淘汰B淋巴细胞C.淘汰骨髓瘤细胞D.阻断杂交细胞DNA合成
(3)经选择性培养的杂交瘤细胞,还需要进行　　 　　　和抗体检测,经多次筛选,可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 (4)杂交瘤细胞体外培养过程是否需要添加血清?　　　(填“是”或“否”)。试分析原因:　  　,血清中蛋白和其他大分子物质太复杂会影响单克隆抗体的分离和纯化通过杂交瘤细胞获得的单克隆抗体的最大优点是　　 　　　　　　　。
解析 (1)动物细胞融合一般用灭活的病毒进行生物诱导。(2)该培养对细胞融合没有影响,A项不符合题意;B淋巴细胞的复制次数有限,不能在培养基上长期存活,该培养基能淘汰B淋巴细胞,B项符合题意;骨髓瘤细胞是b通路缺陷型,剩下的a通路被阻断也被抑制,不能合成DNA,故该培养基能淘汰骨髓瘤细胞,C项符合题意;加入DNA合成a通路阻断剂后,杂交细胞还具有b通路,因此不会阻断杂交细胞DNA合成,D项不符合题意。(3)选择出杂交瘤细胞后,还需要进行克隆化培养和抗体检测。(4)血清中蛋白和其他大分子物质太复杂,会影响单克隆抗体的分离和纯化,因此体外培养杂交瘤细胞时不能加入动物血清。杂交瘤技术制备单克隆抗体的最大优点是特异性强、灵敏度高。
考向二　植物体细胞杂交与动物细胞融合的异同[典例2]如图表示细胞工程的流程图(a、b表示操作过程),请据图回答下列问题。(1)若图示为动物细胞融合的过程,则a特有的诱导因素是　　　　　　。制备单克隆抗体过程中,通过把能产生抗体的　　 　细胞与能在体外大量增殖的　　 　细胞进行融合,可得到既能迅速大量繁殖,又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 
(2)若图示为植物体细胞杂交过程,则在甲、乙细胞融合之前,需要用　　　　　　　　　(填相关酶)制备　　　　　。这项工程的意义是　 。 (3)由甲、乙细胞融合得到丙细胞的基本原理是　　　　　　　　　　　。
可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种
解析 (1)若过程a是诱导动物细胞融合,则该过程特有的诱导因素是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过程中,利用已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,该细胞既可以迅速大量增殖,又可以产生特异性抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中,需要对甲、乙细胞先用纤维素酶和果胶酶去壁,然后再诱导甲、乙细胞的原生质体融合。该技术可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种。(3)甲、乙细胞融合形成丙细胞,利用了细胞膜的流动性。
总结归纳植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
[对点练]3.植物原生质体融合和动物细胞融合相比较,正确的是(　　)A.两者诱导融合的方法完全不相同B.用于获得原生质体和使动物组织分散成单个细胞的酶相同C.两者所依据的基本原理不同D.两者都能形成杂种细胞
解析 诱导植物原生质体融合的方法有物理法和化学法,诱导动物细胞融合的方法有物理法、化学法和生物法,A项错误;获得原生质体需要使用纤维素酶和果胶酶,将动物组织分散成单个细胞需要使用胰蛋白酶等,B项错误;两者所依据的基本原理相同,均为细胞膜的流动性,C项错误;两者都能形成杂种细胞,D项正确。