第52讲 动物细胞工程-备战2025年高考生物一轮复习精品课件（新高考通用）

这是一份第52讲 动物细胞工程-备战2025年高考生物一轮复习精品课件（新高考通用），共52页。PPT课件主要包含了动物细胞培养，③培养对象，胚胎或幼龄动物的细胞，①概念，②原理，④地位，细胞分裂增殖，⑤目的，动物细胞培养基础，动物细胞核移植等内容，欢迎下载使用。
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
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。
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体
(1)动物细胞培养概述
哺乳动物细胞培养的温度多以_ ________为宜；
除糖类、氨基酸、无机盐和维生素等细胞所需的营养物质外,通常还需加入血清等一些天然成分
①对______和____________进行_____处理；②在________下进行操作；③还需要______________。
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
多数动物细胞生存的适宜pH为________
维持细胞正常的形态和功能
提供细胞代谢所必需的O2
蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等促进细胞代谢和生长的物质
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。
将动物组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
[易错提醒]　动物细胞培养一般用液体培养基，植物组织培养一般用固体培养基。
能悬浮在培养液中生长增值的细胞
需要贴壁于某些基质表面才能生长的细胞
贴壁细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上生长增殖
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。
原代培养过程中贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶细胞培养
[易错提醒]　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和是否分瓶；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；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。
2.动物细胞培养与植物组织培养
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
有机营养成分无机营养成分植物激素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清
①培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
体积较小，细胞核大，核仁明显。
3.干细胞培养及其应用
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
治疗小鼠的镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等
体细胞(如成纤维细胞等)
肿瘤细胞培养是研究抗癌药物检测的重要手段，研究人员从红花桑寄生叶中提取一种物质——Nispex,并对其抗肿瘤效果进行了研究。回答下列问题：
肿瘤细胞培养时，需在配制的合成培养基中添加什么天然成分?
培养一般需在含95%空气和5%CO2的气体环境中进行，其中CO2的作用是 。除了合适的气体环境外，培养动物细胞还需要满足的条件是 。
适宜的温度和渗透压条件
培养普通动物细胞过程中，常出现细胞贴壁现象，而肿瘤细胞培养时表现出贴壁能力下降，原因是?
细胞膜上的糖蛋白较少，细胞之间的黏着性较低
(1)将动物细胞置于含有95%O2和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养(　)(2)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（ ）(3)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（ ）(4)动物细胞在培养过程中都具有细胞贴壁的现象(　　)(5)贴壁细胞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(　)(6)胚胎干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞(　)(7)iPS细胞类似于胚胎干细胞，又称为诱导多能干细胞(　　)(8)神经干细胞可用于治疗帕金森病和阿尔茨海默病等(　　)
考向1　动物细胞培养1．(2022·湖北选择考)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
2．(2024·山东青岛高三联考)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理C．丙过程是原代培养D．丁过程直接将丙过程得到的细胞分瓶培养
考向2　干细胞的培养及应用3．(2024·广东广州高三一模)诱导多能干细胞(iPS细胞)是通过基因转染技术将某些诱导基因导入动物或人的体细胞，使体细胞直接重构成为胚胎干细胞(ES细胞)细胞样的多潜能细胞。下图表示科学家利用小鼠皮肤细胞培养出多种细胞的过程，下列叙述错误的是(　　)
A.iPS细胞在细胞形态、生长特性等方面与ES细胞相似B．过程①中细胞内发生了基因重组C．过程②中细胞内某些基因处于关闭状态D．获得iPS细胞需要使用卵细胞或者胚胎细胞
4．(2024·汕头一模)通过大量实验，在多种候选基因中筛选出Sx2、Klf4、Oct4、c -Myc(简称SKOM)4种基因。将这些基因导入高度分化的体细胞，可使其重编程，形成类似胚胎干细胞(ES细胞)的一种细胞类型，称为iPS细胞。下列说法正确的是(　　)A．不同类型的干细胞分裂和分化潜能基本相同B．胚胎干细胞因需要从胚胎中获取涉及伦理问题而限制了其应用C．诱导产生iPS细胞的过程中需用到基因工程技术和核移植技术D．iPS细胞和ES细胞具有相同的基因组成且都能体现出细胞的全能性
使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
细胞膜具有一定的流动性
(4)诱导融合的常用方法：
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
(选择性必修3 P48相关信息)(1)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去__________，但并不破坏它们的___________。(2)灭活病毒诱导细胞融合与病毒和细胞所含的__________有关。
[易错提醒]　灭活病毒诱导法是动物细胞融合特有的方法。
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性、细胞的增殖
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
聚乙二醇融合法，电融合法和灭活的病毒诱导法
主要用于制备单克隆抗体
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
一种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；骨髓瘤细胞能在体外__________；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的___________，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
[易错提醒]　血清抗体与单克隆抗体的比较
一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
特异性强、灵敏度高、能大量制备
电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等
BB 、B瘤 、瘤瘤
第1次筛选目的：选出杂交瘤细胞。
第二次筛选目的：在杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来
能产生单一抗体，但不能无限增殖
能无限增殖，但不能产生抗体
B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合而成
既能产生抗体，又能无限增殖
3.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因
(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合细胞和同种细胞融合而成的细胞。
(2)第二次筛选需先在多孔培养板上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。
①能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生 结合(特异性强、灵敏度高)。
4.单克隆抗体的优点和应用
①被广泛用作 试剂,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 ，形成抗体—药物偶联物，实现对肿瘤细胞的 杀伤。③用于 。
(1)单克隆抗体的优点
②可以 制备。
(2)单克隆抗体的应用
(1)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(仅考虑细胞两两融合的情况)(　　)(2)动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(　　)(3)将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行诱导融合，培养液中融合后的细胞即为杂交瘤细胞(　　)(4)单克隆抗体诊断试剂提高了诊断的准确性、灵敏性(　　)(5)相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理（ ）(6)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎（ ）(7)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体（ ）
实验开始时需给实验小鼠多次注射什么物质，目的是？
胰岛素 为了获得更多能够产生特定抗体(抗胰岛素抗体)的B淋巴细胞
杂交瘤细胞的特点是？单克隆抗体突出的优点？
既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体
特异性强、灵敏度高、并能大量制备
Ⅰ型糖尿病的病因是胰岛B细胞损伤,Ⅱ型糖尿病多表现为对胰岛素不敏感，不同类型糖尿病临床治疗方案不同。抗胰岛素抗体可快速检测胰岛素含量，为临床诊断提供依据。图为制备抗胰岛素单克隆抗体的流程。
已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。小鼠骨髓瘤细胞中尽管只有D途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加入聚乙二醇促融，获得杂种细胞。
请根据以上信息，设计一方法(不考虑机械方法)，从培养液中筛选出杂交瘤细胞，并写出其依据的原理。
为了筛选出杂交瘤细胞，除去其他细胞，可向培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞，因为加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人的淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
考向1　动物细胞融合1．(2024·湖北师大附中高三测评)将小鼠细胞与人细胞融合后获得“人—鼠融合细胞”，发现人的染色体会随机丢失，最终只保留一条或几条染色体。下列叙述正确的是(　　)A．小鼠细胞与人细胞融合表明细胞膜具有信息识别的功能B．可利用PCR检测人的基因表达产物C．可通过检测“人—鼠融合细胞”的基因表达产物，初步定位人基因位于几号染色体上D．“人—鼠融合细胞”的获得突破了人和小鼠之间的生殖隔离
考向2　单克隆抗体的制备及应用2．(2024·北京朝阳区高三检测)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下面是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图。有关分析错误的是(　　)A．体外培养单个B淋巴细胞也可以获得大量抗HCG的抗体B．过程③培养后的细胞均能产生特定抗体C．图中细胞集落a可用于大规模培养，生产抗HCG单克隆抗体D．图中能产生单克隆抗体的细胞在培养过程中不会出现接触抑制的现象
3．(2024·广东高三诊断)下图为杂交瘤细胞的制备及初步筛选示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。免疫B细胞(HGPRT＋)能在HAT筛选培养液中正常生长。下列叙述正确的是(　　)
A．从HAT培养液中获得的抗体即为单克隆抗体B．灭活的仙台病毒处理可使细胞膜发生一定程度的损伤，进而促进细胞融合C．细胞膜的选择透过性是细胞融合的基础D．多个B细胞融合形成的多聚细胞在HAT培养液中死亡的原因是不能合成DNA
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1.动物细胞核移植技术
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。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
细胞分化程度低，表现全能性容易
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明显高于胚胎细胞核移植
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
2.体细胞核移植的过程
(1)供体：一般选用传代 的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的 ，保证了供体细胞正常的遗传基础。(2)受体：选择 ，其原因是：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。
4.体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题
科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆：
为使核移植的胚胎或动物的遗传物质几乎全部来自有重要价值的动物体，在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞前，必须先进行的操作是？
通过以上过程获得奶牛的方式属于 生殖，所用到的细胞工程技术包括 。
动物细胞培养和动物细胞核移植
(1)通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚(　　)(2)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)克隆一批遗传背景相同的动物,可以通过它们之间的对比来分析致病基因(　)(4)用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的培养细胞(　　)(5)动物细胞核移植技术,体现了动物细胞核的全能性而非细胞的全能性(　　)(6)克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致(　　)(7)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因：①克隆动物线粒体中的DNA来自去核卵母细胞；②性状受环境的影响；③在个体发育过程中有可能发生基因突变。( )(8)克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性（ ）(9)体细胞核移植过程中通常采用MⅡ期的去核卵母细胞作为受体细胞（ ）(10)克隆动物的制备属于有性繁殖（ ）
1．(2024·湖北高三模拟)下图表示体细胞克隆猴“中中”和“华华”的培育流程，为建立动物模型、研究疾病机理带来光明前景。下列叙述正确的是(　　)
A．过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，说明细胞膜的控制作用是相对的B．过程②在培养基中加入的动物血清含有激发成纤维细胞的细胞核全能性表达的物质C．过程③进行同期发情处理，可降低代孕母猴对“中中”“华华”的免疫排斥反应D．去核去除的是纺锤体—染色体复合物
2．(2021·湖南选择考)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，流程如下图所示。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。解析：构建基因表达载体时，切割质粒DNA要用到限制酶，限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
限制酶(或限制性内切核酸酶)　
(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_____________________________________ ___________________________。解析：在进行动物细胞培养的过程中，要定期更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
清除代谢物，防止细胞代谢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________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_______________________________________ (答出两点即可)，功能上具有_____________________________。解析：体细胞核移植技术由于动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，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更低。胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上具有发育的全能性，即可以分化成为动物体内任何一种组织细胞。
动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难
体积小、细胞核大、核仁明显(答出两点即可)　
(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，筛选融合杂交细胞，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。
取该转基因动物的肝组织细胞，提取其蛋白质，加入适量的M蛋白的单克隆抗体，观察有无凝集现象(或有无抗原—抗体特异性结合的现象)，若有则说明M基因没有失活，若无则说明M基因失活
1．(2023·海南等级考)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
2．(2022·北京等级考)将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中，接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。据此分析，下列叙述错误的是(　　)A．获得Mc的生物技术属于核移植B．Mc表皮中有两种基因型的细胞C．注射入的细胞会分化成Mc的多种组织D．将接受注射的囊胚均分为二，可发育成两只幼鼠
3．(2021·辽宁选择考)下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图。有关叙述正确的是(　　) 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移植