第34讲 动物细胞工程-备战2025年高考生物一轮复习精优课件

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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______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________
等渗培养液（维持细胞正常的形态和功能）
提供细胞代谢所必需的O2
培养液：（合成培养基）＋血清
二、动物细胞培养的过程
用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
①细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类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，细胞停止分裂增殖的现象（单层细胞）。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。
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
常考1.培养前为什么分散成单个细胞？ 2.原代和传代”两次”使用胰蛋白酶①将剪碎的组织分散成单个细胞②将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，避免接触抑制，同时分散细胞
①使培养的细胞与培养液充分接触，保证细胞所需要的O2与营养供应；②保证细胞内有害代谢物的及时排出
使用胰蛋白酶时，要控制好时间。胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白，对细胞造成损伤。
5.需分瓶进行传代培养的原因？
3.用胃蛋白酶可以吗？为什么？
不可以；多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2，在此环境中会失活。
4.贴壁培养的细胞具有什么特点？
①细胞密度过大②有害代谢物积累③营养物质缺乏④接触抑制（贴壁细胞）
[典例] 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B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析：1) 原代培养和传代培养的分界点是哪个？B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。2) AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？发生了接触抑制。3) E点后细胞核型发生了改变，这样的细胞有什么特点E点后的细胞发生了癌变，能无限增殖。
传代培养①10-50代：缓慢，部分核型改变②50代以后：不死性，核型改变
思考讨论：植物组织培养和动物细胞培养的比较
细胞增殖（不能体现细胞全能性）
①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
外植体 ↓脱分化愈伤组织 　 ↓再分化芽、根或胚状体 ↓生长发育植物体
动物的组织　　　　　 ↓ 机械法或胰蛋白酶或胶原蛋白酶 单个细胞 ↓细胞悬液↓原代培养↓传代培养
三、干细胞培养及其应用
存在导致肿瘤的风险（干细胞具有分裂分化能力，会增加生物体内细胞的分裂能力）
② 除此之外，为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。
思考与讨论① 胚胎干细胞在器官移植方面有什么优势？通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
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?
肿瘤细胞膜上的糖蛋白较少，细胞之间的黏着性较低
1.动物细胞培养选用的培养材料大多为动物的受精卵。( )
3.动物细胞培养要定期更换培养液,其目的是便于清除代谢物,防止代谢物积累对细胞自身造成伤害。( )
4.动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。( )
5.培养动物细胞的第一代（即第一次细胞增殖）被称为原代培养。( )
6.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( )
7.胚胎干细胞能分化成为成年动物体内任何一种类型的细胞。( )
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒B.乙过程需要用胰蛋白酶等处理皮肤组织，使细胞分散开C.丙过程表示原代培养，该过程中会出现接触抑制现象D.丁过程表示传代培养，此过程中的细胞分瓶后能无限增殖
1.(2023·东北师大附中)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(　　)
2.(2023·山东德州期末)如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是(　　)
A.甲过程可选取动物个体的任何组织细胞B.乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞C.丙过程所用培养液中需添加动物血清D.丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
3.(2022·福州模拟)下列有关胚胎干细胞的叙述，正确的是(　 　)A．胚胎干细胞具有发育的全能性，体外培养可发育成新个体B．胚胎干细胞虽然可以在体外被诱导分化成不同类型的组织细胞，但是无法为细胞分化和细胞凋亡的机理研究提供有效手段C．胚胎干细胞可以在饲养层细胞上维持不分化的状态D．通过胚胎干细胞核移植，可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品
考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
简称“单抗”，指对单一B淋巴细胞进行克隆，形成细胞群，这一细胞群只分泌一种特异性抗体，称为单克隆抗体。
使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
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。
细胞膜具有一定的流动性
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
4. 诱导融合的常用方法：
①细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
②利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
诱导动物细胞融合特有的方法
1.“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？
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。
2.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？
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。
细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性
用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞
电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法
PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
主要用于制造单克隆抗体
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
7. 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
考向1 动物细胞融合技术
【典例1】(2022·枣庄模拟)关于动物细胞融合的说法，不正确的是( )。
[解析] 紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法，D不正确。
【训练1】下图为动物细胞融合技术过程图，相关叙述不正确的是( )。
[解析] 图中①过程发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的流动性，B不正确。
②缺点：产量低、_____低、_________差。
将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
①不产生抗体的B细胞②产生不同抗体的B1、B2、B3...细胞
目的：使其发生______免疫过程。获得能产生相应抗体的B淋巴细胞
融合体系中有多少种类型的细胞？
未融合的细胞B淋巴细胞相互融合的细胞骨髓瘤细胞相互融合的细胞杂交瘤细胞
因为一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，同一种抗原可能激活多种B淋巴细胞。
用特定的选择培养基(HAT培养基）
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
（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）
（小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，因此获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞）
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞即为能产生所需抗体的杂交瘤细胞
用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞（每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞）
（抗原-抗体杂交技术）
单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
能产生所需抗体的杂交瘤细胞
既能分泌所需特异性抗体，又能迅速大量增殖的杂交瘤细胞
6.血清抗体与单克隆抗体
特异性强、灵敏度高、并能大量制备
7. 单克隆抗体的应用
（1）作为_________具有准确、高效、简易、快速的优点。
同位素或荧光标记的单克隆抗体定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
抗HCG单克隆抗体制备的试纸可以验孕、抗原试剂盒检测是否感染新冠。
（2）用于__________和__________
单克隆抗体单独使用，可直接用于治疗疾病
生物导弹：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
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。
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
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。
方法：可向培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞。 依据原理：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。
2022·黑龙江黑河市高三一模 人乳头瘤病毒(HPV)是一种DNA病毒，可诱发细胞癌变。抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 在HAT培养基上存活的杂交瘤细胞既能无限增殖又可以分泌抗体B. 单克隆抗体的特点是灵敏度高、特异性强，可以大量制备C. 可用HPV衣壳蛋白检测筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞D. 单克隆抗体制备过程涉及的生物学原理有细胞增殖和细胞膜的选择透过性
2.（2022·福建·统考高考真题）美西螈具有很强的再生能力。研究表明，美西螈的巨噬细胞在断肢再生的早期起重要作用。为研究巨噬细胞的作用机制，科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体，具体方法如下。回答下列问题：
(3)步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射 和 。
CD14蛋白/CD14抗原
分泌抗CD14抗体的杂交瘤细胞
(4)步骤②所用的SP2/0细胞的生长特点是 。(5)吸取③中的上清液到④的培养孔中，根据抗原—抗体杂交原理，需加入 ____________进行专一抗体检测，检测过程发现有些杂交瘤细胞不能分泌抗CD14抗体，原因是__________________________。(6)步骤⑥从 中提取到大量的抗CD14抗体，用于检测巨噬细胞。
参与形成杂交瘤细胞的B淋巴细胞种类多，有的不能分泌抗CD14抗体
为研究巨噬细胞的作用机制，科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体，具体方法如下。回答下列问题：
考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
一、动物细胞核移植技术
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。
2.原理（理论/技术基础）：
获得该个体的生殖方式属于无性繁殖，其遗传物质与细胞核供体基本相同，称为克隆动物
动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
非人灵长类动物的体细胞核移植更是非常困难，为什么？
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
4. 动物体细胞核移植流程① 选择10代以内供体细胞？该细胞具有优良遗传特性，遗传物质稳定性较高② 受体细胞为什么选MII期的卵母细胞，且核移植之前，必需先去掉受体卵母细胞的核，为什么？a. 卵母细胞大，易操作；细胞质多，营养丰富，含促进核全能性表达的物质b. 去核目的：保证遗传物质最大限度来自有价值的供体细胞操作方法 —— 显微操作去核法。
或梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等使DNA变性
4. 动物体细胞核移植流程③重构胚的形成及激活。
用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程
如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂
④此过程应用了什么技术手段？动物细胞培养 [细胞工程]动物体细胞核移植 [细胞工程]胚胎移植 [胚胎工程]
早期胚胎培养、胚胎移植
1. 克隆动物是供体细胞的完全复制吗？不是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。2. 克隆动物的产生证明了什么？已经分化的动物细胞的细胞核具有全能性3. 该克隆动物的获得过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？不遵循，该过程为无性生殖（克隆）[而且该过程是生殖性克隆]
【正确区分杂种细胞、重组细胞和杂交细胞】①杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去除细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体再生出细胞壁之后形成的细胞。②重组细胞：将体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞。③杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞。
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。( )
3.经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。( )
4.克隆动物的产生体现了动物细胞具有全能性。( )
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.克隆动物技术成功率很高。( )7.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(　　)
2. 2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育"三亲婴儿"的申请。其培育过程可选用如下技术路线。据图分析下列叙述错误的是（ ）
A. 该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作B. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C. 卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给"三亲婴儿"D. "三亲婴儿"同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
练习与应用（课本55页）
1.二抗是抗体（一抗）的抗体，其主要作用是检测抗体的存在，放大一抗的信号。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。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，有关说法正确的是(　 　)
A.①过程常用灭活的病毒，④过程后要进行胚胎移植B.②过程筛选出的杂交瘤细胞都能产生抗HCG抗体C.③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原进行检测D.④过程需要添加抗生素等物质，以防止病毒感染