第40讲 动物细胞工程（讲义）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考）

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高考一轮生物复习策略1、落实考点。一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后，要找出重点和疑点；通过结合复习资料，筛选出难点和考点，有针对地重点复习。2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。　4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。第40讲 动物细胞工程目录TOC \o "1-3" \h \u  HYPERLINK \l "_Toc25665" 01考情透视·目标导航  PAGEREF _Toc25665 \h 2 HYPERLINK \l "_Toc29761" 02知识导图·思维领航  PAGEREF _Toc29761 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc32390" 03考点突破·考法探究  PAGEREF _Toc32390 \h 4 HYPERLINK \l "_Toc24020" 考点一 动物细胞培养  PAGEREF _Toc24020 \h 4 HYPERLINK \l "_Toc32453" 知识点1 动物细胞培养  PAGEREF _Toc32453 \h 4 HYPERLINK \l "_Toc29652" 知识点2　动物细胞培养和植物组织培养的比较  PAGEREF _Toc29652 \h 7 HYPERLINK \l "_Toc4021" 知识点3 干细胞培养及其应用  PAGEREF _Toc4021 \h 7 HYPERLINK \l "_Toc729" 考向1 结合动物细胞培养，考查社会观念  PAGEREF _Toc729 \h 10 HYPERLINK \l "_Toc27973" 考向2 结合干细胞培养及其应用，考查生命观念、社会责任  PAGEREF _Toc27973 \h 10 HYPERLINK \l "_Toc23018" 考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体  PAGEREF _Toc23018 \h 12 HYPERLINK \l "_Toc27117" 知识点1 动物细胞融合技术  PAGEREF _Toc27117 \h 12 HYPERLINK \l "_Toc27396" 知识点2 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较  PAGEREF _Toc27396 \h 12 HYPERLINK \l "_Toc31629" 知识点3 单克隆抗体的制备  PAGEREF _Toc31629 \h 13 HYPERLINK \l "_Toc22770" 考向1 围绕动物细胞融合技术与单克隆抗体，考查科学思维  PAGEREF _Toc22770 \h 16 HYPERLINK \l "_Toc29809" 考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物  PAGEREF _Toc29809 \h 18 HYPERLINK \l "_Toc9432" 知识点1 动物细胞核移植技术的概念和类型  PAGEREF _Toc9432 \h 18 HYPERLINK \l "_Toc28968" 知识点2 体细胞核移植的过程  PAGEREF _Toc28968 \h 19 HYPERLINK \l "_Toc283" 知识点3 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题  PAGEREF _Toc283 \h 21 HYPERLINK \l "_Toc2635" 知识点4 细胞工程的各种技术手段及其原理总结  PAGEREF _Toc2635 \h 22 HYPERLINK \l "_Toc15504" 考向1 结合动物体细胞核移植技术，考查实践能力  PAGEREF _Toc15504 \h 22 HYPERLINK \l "_Toc4469" 04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题）  PAGEREF _Toc4469 \h 24 HYPERLINK \l "_Toc4117" 05长句分析·规范作答  PAGEREF _Toc4117 \h 27 HYPERLINK \l "_Toc6902" 一、教材知识链接  PAGEREF _Toc6902 \h 27 HYPERLINK \l "_Toc10755" 二、教材深挖拓展  PAGEREF _Toc10755 \h 27 HYPERLINK \l "_Toc25086" 三、长句规范作答  PAGEREF _Toc25086 \h 27考点一 动物细胞培养知识点1 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，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖（不能得到完整的个体）的技术。2.营养(条件)培养基的构成：合成培养基+血清等天然成分①合成培养基：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。②血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。注意：一般使用液体培养基，也称为培养液。(1)无菌、无毒的环境：①无菌：对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；在无菌环境下进行操作。②无毒：定期更换培养液。问题1：定期更换培养液的目的是什么？提示：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。问题2：如何防止培养过程中的微生物污染？提示：在细胞培养液中添加一定量的抗生素。(2)温度、PH、渗透压：①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 36.5±0.5℃ 为宜；②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 7.2-7.4 ；③适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的 维持细胞正常的形态和功能 。(3)气体环境：①气体组成：②培养装置：3.动物细胞培养的过程：（1）选材： 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 ；原因是 细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养 。（2）使用胰蛋白酶分散细胞说明细胞间的物质主要是 蛋白质 。用胰蛋白酶处理 会 （会/不会）把所培养的细胞消化掉？原因是 蛋白质是细胞膜的主要成分之一 ；故必须控制好胰蛋白酶的 用量和处理时间 。悬浮部分：离心法收集。贴壁部分：先胰蛋白酶，再离心法收集。4.动物细胞培养的类型：第1类：悬浮生长细胞5.细胞贴壁和接触抑制：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。→形成一个单层6.原代培养和传代培养的鉴定：问题3：两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？7.区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象第一次：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。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。知识点2　动物细胞培养和植物组织培养的比较知识点3 干细胞培养及其应用1.干细胞概念和分布：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。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。2.干细胞类型和特点(1)胚胎干细胞：①分布：早期胚胎中②特点：具有分化为成年动物体内的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个体的潜能。③实例：注意：需要分化诱导因子诱导。④局限性：必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。(2)成体干细胞：①分布：成体组织或器官内（发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例）。②特点：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。③实例：a.造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）、b.神经干细胞（神经系统中）、C.精原干细胞（睾丸中）。④运用实例：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。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）。⑤面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险。⑥运用展望：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。(3)诱导多能干细胞：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①诱导及流程取成纤维细胞→转入相关因子→细胞转化为iPS细胞→诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞→移植回病人体内。①获取方法：将特定基因或特定蛋白导入细胞；用小分子化合物诱导形成。②优点：诱导过程无须破坏胚胎；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。③运用：可治疗镰状细胞贫血症；在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。【易错辨析】1．动物细胞培养过程中需将动物细胞放于含95%氧气和5%CO2的CO2培养箱中培养。(选择性必修3 P44正文)(　×　)提示：含95%空气2．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。(选择性必修3 P44正文)(　√　)3．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。(选择性必修3 P46正文)(　√　)4．iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。(选择性必修3 P46正文)(　√　)考向1 结合动物细胞培养，考查社会观念例1．如图为实验小鼠皮肤组织进行细胞培养的过程，下列叙述正确的是(　　)A.动物细胞培养体现了动物细胞的全能性B.乙过程对皮肤组织可用胃蛋白酶处理C.丙过程为原代培养，遗传物质一定不变D.丁过程中某些细胞可能会无限增殖【答案】　D【解析】　动物细胞培养没有体现动物细胞的全能性，A错误；乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，B错误；丙过程属于原代培养，此过程的细胞大部分能保持正常的二倍体核型，有些细胞的遗传物质也可能发生改变，C错误；丁过程属于传代培养，此过程少数细胞会发生突变，朝着癌细胞方向发展，可能会无限增殖，D正确。【变式训练】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【答案】　C【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；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2 结合干细胞培养及其应用，考查生命观念、社会责任例2．科研人员利用如图所示的流程，将小鼠多能干细胞(PSC)诱导成为精子，并使其成功与卵细胞受精，得到正常后代，这项研究给男性无精症导致的不孕不育带来了福音。下列分析不合理的是(　　)A.PSC诱导形成精子的过程中，会发生细胞染色体数目的变化B.步骤④只能加入一个分化出的精子，以避免多个精子和卵细胞融合C.步骤⑤受精卵在体外培养时需提供95%空气和5% CO2的混合气体环境D.上述流程利用了动物细胞培养、体外受精和胚胎移植等生物技术【答案】　B【解析】　小鼠多能干细胞(PSC)诱导成为精子，并成功与卵细胞受精，得到正常后代(染色体数目与体细胞相同)，诱导形成精子的过程中，会发生减数分裂，会发生细胞染色体数目的减半，A正确；为保证受精的成功，步骤④可加入多个分化出的精子，卵细胞受精后会发生相应的变化避免多精入卵，B错误；动物细胞培养需要一定的气体环境，将其置于95%空气和5%的CO2环境中，C正确；题述流程利用了动物细胞培养、体外受精和胚胎移植等生物技术，D正确。【变式训练】妊娠与子宫内膜基质细胞的功能密切相关。某研究小组通过如图所示的实验流程获得子宫内膜基质细胞，以期用于妊娠相关疾病的研究。(1)手术获得的皮肤组织需在低温下运至实验室，低温对细胞中各种蛋白质的作用为_________________________________________________________________。(2)过程①中，诱导形成iPS细胞时，需提高成纤维细胞中4个基因的表达量，可采用________________技术将这些基因导入该细胞。这4个基因的主要作用为：M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老。若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的基因是________基因过量表达。(3)培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险。可用紫外线进行消毒的是________。A.培养基 B.培养瓶 C.细胞培养室 D.CO2培养箱(4)过程②中，iPS细胞经历的生命历程为________。PCR技术可用于检测子宫内膜基质细胞的mRNA水平。mRNA经过________才能作为PCR扩增的模板。【答案】　(1)抑制酶的活性(降低蛋白质或酶的活性)，防止蛋白质变性(2)转基因　M　(3)CD(4)增殖分化　逆转录/反转录【解析】　(1)低温可以抑制酶的活性，防止蛋白质变性，使细胞中的蛋白质维持正常的生理功能。(2)将外源基因导入细胞内，通常需要转基因技术。即过程①中，诱导形成iPS细胞时，需提高成纤维细胞中4个基因的表达量，可采用转基因技术将这些基因导入该细胞。M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老。肿瘤细胞(癌细胞)具有无限增殖的能力，因此若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的原因是M基因过量表达造成的。(3)培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险。可用紫外线对细胞培养室和CO2培养箱进行消毒处理，而对培养基和培养瓶需要进行灭菌处理，因此A、B错误，C、D正确。(4)由图可知，过程②中，iPS细胞经过细胞的增殖分化，形成了体腔上皮。PCR扩增的模板为DNA，因此若想利用PCR技术检测子宫内膜基质细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过逆(反)转录过程形成DNA，才可作为PCR的模板。考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体知识点1 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：细胞膜具有一定的流动性。3.诱导方法：(1)物理法：电融合法(2)化学法：聚乙二醇（PEG)(3)生物法：灭活病毒诱导法【教材隐性知识】源于选择性必修3 P48“相关信息”： 灭活病毒（失去感染能力，保留抗原结构）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。4.结果：形成具有原来两个或多个细胞的遗传信息的杂交细胞。5.意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。6.运用：第一：至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。第二：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。第三：为制造单克隆抗体开辟了新途径。知识点2 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较知识点3 单克隆抗体的制备1.传统抗体制备方法及缺陷（1）方法（2）缺点：产量低、 纯度 低、 特异性 差。2.单克隆抗体的制备①注射特定的抗原：产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞。②第一次筛选目的：筛选获得杂交瘤细胞（用特定的选择培养基筛选）。③杂交瘤细胞：既能迅速大量增殖，又能产生抗体（教材 P49）。④第二次筛选目的：筛选得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞（将不同种杂交细胞分开）。⑤单克隆抗体获取：从小鼠腹水中获取或从培养液中获取。3.单克隆抗体的制备小结（1）该过程中应用到的技术 动物细胞融合、动物细胞培养 。（2）原理 细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖 。（3）注射特定抗原的目的 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞 。（4）诱导融合的方法 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 。 动物细胞特有的诱导融合方法为 灭活病毒诱导法 。（5）第一次筛选的目的 筛选获得杂交瘤细胞 。 第一次如何筛选 用特定的选择培养基进行筛选 。 筛选原理 在选择培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 。（6）杂交瘤细胞的特点 既能迅速大量增殖，又能产生抗体 。（7）第二次筛选的目的 获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 。 如何筛选 进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选） 。 选择抗体检测呈 阳 性的杂交瘤细胞，即 分泌的抗体能与特定的抗原结合 。（8）抗体检测原理 抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的鉴定） 。（9）如何获取大量所需杂交瘤细胞 在体外条件下大规模培养（接种于培养液中）或注射到小鼠腹腔内增殖 。（10）如何获取单克隆抗体①体外培养 从细胞培养液中获取 。②小鼠腹腔内培养 从小鼠腹水中获取 。（11）单克隆抗体的优点 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，并且可以大量制备 。4.单克隆抗体的运用(1)作为诊断试剂——最广泛的应用抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体：比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。诊断优点：具有准确、高效、简易、快速特点。(2)用于治疗疾病和运载药物(主要用于癌症治疗)如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹”优点：位置准确、疗效高、副作用。单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC作用：实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。脂质体给药：高效、低毒、靶向抗肿瘤药物载体：阿霉素脂质体和顺铂脂质体已在国外上市。考向1 围绕动物细胞融合技术与单克隆抗体，考查科学思维例1．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【答案】　D【解析】　单克隆抗体的制备过程主要运用的细胞工程技术包括动物细胞培养和动物细胞融合，原理依次是细胞增殖、细胞膜的流动性，D错误。【变式训练】1.下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述错误的是(　　)A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原B.利用PEG融合法、灭活病毒诱导法和电融合法等方法可诱导细胞融合获得乙C.用特定的选择培养基对乙进行筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长D.丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁【答案】　C【解析】　用特定的选择培养基对乙进行筛选，融合的具有同种核的细胞和未融合的细胞均不能生长，只有杂交瘤细胞能生长，C错误。【变式训练】2.单克隆抗体以其特异性强、灵敏度高、纯度高、可大量制备等优点，自产生以来迅速得到广泛利用。下列关于单克隆抗体制备和应用的叙述正确的是(　　)A.在体外培养B细胞和骨髓瘤细胞时需要置于含有95%O2和5%CO2的混合气体的环境中B.制备单克隆抗体过程中需要对细胞进行至少两次的筛选，第一次筛选过程中能在特定选择培养基上生长的是融合细胞C.制备鼠—鼠杂交瘤细胞单克隆抗体时，最后一般从细胞培养液或小鼠脾脏中获取单克隆抗体D.利用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物，通过抗体的靶向作用和药物的杀伤作用，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤【答案】　D【解析】　在体外培养B细胞和骨髓瘤细胞时，需要置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的环境中，A错误；制备单克隆抗体过程中需要对细胞进行至少两次的筛选，第一次筛选过程中在特定选择培养基上进行筛选，该培养基上未融合的细胞和同种融合的细胞(B细胞－B细胞型和骨髓瘤—骨髓瘤细胞型)都死亡，只有杂交瘤细胞(B细胞－骨髓瘤细胞型)能存活，B错误；制备鼠—鼠杂交瘤细胞单克隆抗体时，进行体外大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠腹水中即可获得大量的单克隆抗体，C错误；利用单克隆抗体制备的抗体—药物偶联物，抗体能够起到导向作用，药物能够杀伤肿瘤细胞，故通过抗体的靶向作用和药物的杀伤作用，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤，D正确。【变式训练】3.抗体—药物偶联物(ADC)通过采用特定技术将具有生物活性的小分子药物连接到能特异性识别肿瘤细胞的单克隆抗体上，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC的结构及其发挥作用的机理如图所示，下列有关说法错误的是(　　)A．单克隆抗体制备过程中通常将免疫后得到的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合B．用96孔板培养和多次筛选杂交瘤细胞后，在体外大规模培养可获得单克隆抗体C．ADC通过抗体与细胞膜上的受体特异性结合，以主动运输的方式进入肿瘤细胞D．ADC在肿瘤细胞里被溶酶体裂解，释放药物，使肿瘤细胞死亡【答案】　C【解析】　利用动物细胞融合技术将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体，A正确；单克隆抗体制备过程中至少经过两次筛选，一次是用特定的选择培养基进行筛选，获得杂交瘤细胞，杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和抗体检测，即用96孔板培养和多次筛选杂交瘤细胞后，可获得既能无限增殖，又能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，B正确；ADC通过胞吞的方式进入肿瘤细胞，溶酶体使其裂解，释放药物，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，C错误，D正确。考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物知识点1 动物细胞核移植技术的概念和类型1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，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。注意：选择卵母细胞做受体的原因：体积大，易操作，营养物质丰富，含有激发细胞核全能性表达的物质。2.原理：动物细胞核的全能性。3.生殖方式：无性生殖。4.类型及特点：(1)胚胎细胞核移植：相对容易（因为分化程度低，全能性容易表现）。(2)体细胞核移植：相对困难（因为分化程度高，全能性较难表现）。问题1：为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？提示：原因一：供体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，这导致了胚胎发育率低。原因二：非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。知识点2 体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例） 重构胚激活方法：①物理方法；②化学方法。问题2：为何选用MⅡ卵母细胞?提示：①其细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，易操作；③卵母细胞营养物质丰富。问题3：卵母细胞为什么要“去核”？提示：保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞。问题4：将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？提示：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。问题5：激活重构胚目的是？提示：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)激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。问题6：动物体细胞核移植技术证明了？（原理）提示：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。问题7：体细胞核移植方法生产的克隆动物，并不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，为什么？提示：不是对核供体动物进行100%的复制。体细胞核移植用到的技术：细胞核移植、动物细胞培养、细胞融合、早期胚胎培养、胚胎移植。1.采集的卵母细胞应培养至 MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期） 。2.选择MⅡ期卵母细胞的原因① 含有促进细胞核表现全能性的物质 。② 细胞体积大，易于操作 。③ 卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富 。3.卵母细胞去核的方法 显微操作（去核）法 。4.“去核”去的是什么？ 纺锤体-染色体复合物 。5.去核的原因 使核移植得到的胚胎或动物核内遗传物质全部来自有重要利用价值的动物 。6.供体细胞注入卵母细胞的优点 对卵母细胞损伤较小 。注意：实质是直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内。7.诱导融合的方法 电融合法 。8.融合的结果 供体核进入卵母细胞，形成重构胚 。9.重构胚概念 人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力 。10.激活重构胚的方法①物理方法 电刺激 。②化学方法 Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂 。11.以上方法处理重构胚的目的 激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程 。12.实验结论 证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 。【教材隐性知识】源于选择性必修3 P54“相关信息”：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　　。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的　　DNA变性　　　。通过　显微操作　去除卵母细胞的核，再用　微型吸管　可一并吸出细胞核和第一极体。 可用物理或化学方法（如　电脉冲　　、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其 完成细胞分裂和发育 的过程。知识点3 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景(1)畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)医疗卫生：器官移植，利用生物反应器进行药物生产。(3)科学研究：研究生物的发育、衰老、疾病致病机理等。(4)其它领域：该技术有望增加濒危物种的存货数量。2.存在的问题(1)成功率低：胚胎移植—动物幼体产出概率＜10％。(2)克隆动物存在健康问题许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。易出现早衰（多利羊猜想）。(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议知识点4 细胞工程的各种技术手段及其原理总结考向1 结合动物体细胞核移植技术，考查实践能力例1．科研人员用电融合的方法诱导母羊的乳腺上皮细胞与另一只羊的去核卵母细胞融合，然后将重构胚移植到代孕母羊的体内，最终培育出了克隆羊多莉。下表是科学家获得的部分实验数据，下列相关叙述，不合理的是(　　)A.两组羔羊性状主要与核供体母羊相同B.②组比①组成功率高，可能因为胚胎细胞分化程度低C.本实验涉及细胞培养、核移植和胚胎分割技术D.克隆技术应用于人类，可能存在一定的伦理风险【答案】　C【解析】　由于遗传物质主要在细胞核内，所以两组羔羊性状主要与核供体母羊相同，A正确；动物胚胎细胞分化程度低、易恢复全能性，故②组比①组成功率高，B正确；本实验涉及细胞核移植、动物细胞培养，不涉及胚胎分割技术，C错误；我国禁止对人类克隆的原因是克隆人一旦成功，将严重威胁着人类社会的稳定，打破原有的人际关系，可能引发一系列社会伦理、道德和法律问题，D正确。【变式训练】1. 如图为体细胞克隆猴“中中”和“华华”的培育流程，为建立人类疾病的动物模型、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，体现细胞膜的选择透过性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核全能性表达的物质C.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.与模型小鼠相比，模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物【答案】　D【解析】　过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，未体现细胞膜的选择透过性，A错误；在培养基中加入一定量动物血清的作用是模拟内环境和补充未知的缺少的营养物质，激发成纤维细胞核的全能性表达的物质是卵母细胞细胞质中的物质，B错误；进行同期发情处理，目的是为胚胎移入受体提供相同的生理环境，C错误；猴子与人类的亲缘关系比小鼠近，与模型小鼠相比，模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物，D正确。 【变式训练】2.某杂志报道，我国科学家以一只雌性猕猴胎儿成纤维细胞为核供体成功克隆两只猕猴，成为全球首例体细胞克隆灵长类动物。下列相关叙述错误的是(　　)A．这项技术证明高度分化的动物体细胞具有全能性B．研究中需要使用成熟卵母细胞作为核移植的受体C．培育出的两只雌性猕猴的基因组成几乎完全相同D．克隆猕猴的成功为大量培育灵长类遗传病模型动物提供了可能【答案】　A【解析】　因为克隆的两只猕猴是以一只雌性猕猴胎儿成纤维细胞为核供体发育而来的，该过程经过了细胞核移植，只能说明分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误。【变式训练】3.“中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猕猴，它们也是国际上首例利用体细胞克隆技术获得的非人灵长类动物。如图表示培育“中中”和“华华”的流程。下列相关叙述正确的是(　　)A．图示过程中利用的技术有核移植和干细胞移植技术等B．这两只克隆猕猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎C．融合细胞的培养过程需要无菌、无毒的环境和营养等条件D．利用A猴的胚胎干细胞核移植获得克隆猕猴的难度要更大【答案】　C【解析】　图示过程包括核移植、动物细胞培养、胚胎移植等技术，没有干细胞移植技术，A错误；这两只克隆猕猴是通过体细胞核移植、胚胎移植产生的，没有用到受精卵，B错误。1．（2024·江苏·高考真题）我国科学家利用人的体细胞制备多能干细胞，再用小分子TH34成功诱导衍生成胰岛B细胞。下列相关叙述错误的是（    ）A．基因选择性表达被诱导改变后，可使体细胞去分化成多能干细胞B．在小分子TH34诱导下，多能干细胞发生基因突变，获得胰岛素基因C．衍生的胰岛B细胞在葡萄糖的诱导下能表达胰岛素，才可用于移植治疗糖尿病D．若衍生的胰岛B细胞中凋亡基因能正常表达，细胞会发生程序性死亡【答案】B【分析】诱导多能干细胞（iPS细胞）：通过特定的因子导入和培养条件，可以从人的皮肤等体细胞出发，诱导其成为具有无限增殖能力并可分化为人体各种组织脏器的多能干细胞。在正常情况下，胰岛B细胞对血糖水平的变化非常敏感，能够根据血糖水平的高低调节胰岛素的分泌。当血糖水平升高时，胰岛B细胞会增加胰岛素的分泌，帮助降低血糖水平；反之，当血糖水平降低时，则减少胰岛素的分泌，以避免低血糖。细胞凋亡指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。【详解】A、被诱导改变后，可使体细胞去分化成多能干细胞 这个说法是正确的。体细胞可以通过特定的因子导入和培养条件，基因的调控和表达模式的改变，使得原本专一功能的体细胞去分化成为多能干细胞，A正确； B、小分子药物通常是通过调节现有的生物通路和基因表达来实现其功能，而胰岛素基因在人体所有细胞中都存在，但只有在胰岛细胞中才会表达‌，所以多能干细胞在诱导分化的过程中不会突然发生基因突变获得胰岛素基因，B错误；C、胰岛B细胞在较高的血糖浓度下分泌胰岛素，降低血糖，所以衍生的胰岛B细胞需在葡萄糖的诱导下成功表达胰岛素，以确保衍生的胰岛B细胞能够正常发挥功能，才可用于移植治疗糖尿病，C正确；D、凋亡基因的正常表达会导致衍生的胰岛B细胞发生程序性死亡，也就是发生细胞凋亡，D正确。故选B。2．（2024·湖北·高考真题）糖尿病是危害人类健康的主要疾病之一。恢复功能性胰岛B细胞总量是治疗糖尿病的重要策略。我国学者研究发现，向患有糖尿病的小鼠注射胰高血糖素受体单克隆抗体（mAb），可以促进胰岛A细胞增殖，诱导少数胰岛A细胞向胰岛B细胞转化，促进功能性胰岛B细胞再生。根据上述实验结果，下列叙述错误的是（    ）A．mAb的制备可能涉及细胞融合技术B．注射mAb可降低胰腺分泌胰高血糖素的量C．mAb和胰高血糖素均能与胰高血糖素受体特异性结合D．胰高血糖素主要通过促进肝糖原分解和非糖物质转化为糖，升高血糖水平【答案】B【分析】血糖调节是神经调节和体液调节共同作用的结果。胰岛素是唯一降血糖的激素，胰高血糖素和肾上腺素是升血糖的激素。血糖平衡调节：由胰岛A细胞分泌胰高血糖素（分布在胰岛外围）提高血糖浓度，促进血糖来源；由胰岛B细胞分泌胰岛素（分布在胰岛内）降低血糖浓度，促进血糖去路，减少血糖来源。【详解】A、单克隆抗体的制备涉及细胞融合技术和动物细胞培养技术，mAb属于单克隆抗体，其制备可能涉及细胞融合技术，A正确；B、单克隆抗体（mAb），可以促进胰岛A细胞增殖；而胰岛A细胞可分泌胰高血糖素，可见注射mAb可提高胰岛A细胞分泌胰高血糖素的量，B错误；C、题干信息，mAb是胰高血糖素受体单克隆抗体，可见Ab和胰高血糖素均能与胰高血糖素受体特异性结合，C正确；D、胰高血糖素主要作用于肝，促进肝糖原分解成葡萄糖进入血液，促进非糖物质转变成糖，使血糖浓度回升到正常水平，D正确。故选B。3．（2023·辽宁·高考真题）大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞，可用于流感疫苗的生产。下列叙述错误的是（    ）A．悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制B．用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清C．当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖D．培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量【答案】D【分析】培养动物细胞使用合成培养基时需要加入血清等一些天然成分，必须保证环境是无菌、无毒的，培养液还需要定期更换。O2是细胞代谢所必需的，CO2主要作用是维持培养液的pH。细胞贴附在培养瓶的瓶壁上称为细胞贴壁，贴壁细胞在生长增殖时会发生接触抑制的现象。【详解】A、悬浮培养单克隆细胞，可以保证足够的气体交换，通过振荡或转动装置使细胞始终处于分散悬浮于培养液内，可有效避免接触抑制，A正确；B、由于细胞的生长是比较复杂的过程，血清中含有一些必须的因子，用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清，B正确；C、病毒借助于细胞进行繁殖，利用了活细胞的物质、能量、酶等，当病毒达到一定数量时细胞的生命活动受到影响，会影响细胞的增殖，C正确；D、细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量，D错误。故选D。4．（2023·海南·高考真题）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【答案】A【分析】动物细胞培养需要满足以下条件：（1）充足的营养供给—微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。（2）适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。（3）无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。（4）气体环境：95%空气+5%CO2．O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。【详解】A、营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A错误；B、XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；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，即细胞的功能发生了特化，因而发生了细胞分化，C正确；D、若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法，即获得有功能的卵母细胞，进而用于繁育，实现濒危物种的保护，D正确。故选A。一、教材知识链接1．(选择性必修3 P44)细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。2．(选择性必修3 P44)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．(选择性必修3 P44)细胞在培养过程中分裂受阻的原因：悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻；对于贴壁细胞来说，除上述因素外，还会因为接触抑制而停止分裂增殖。4．(选择性必修3 P49)杂交瘤细胞的特点是既能大量繁殖，又能产生足够数量的特定抗体。5．(选择性必修3 P50)单克隆抗体的优点是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。6．(选择性必修3 P54)核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。7．(选择性必修3 P54)通过体细胞核移植技术培育的克隆动物，不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，原因是克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。此外，动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系。二、教材深挖拓展1．(选择性必修3 P44正文拓展)动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？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。2．(选择性必修3 P44正文拓展)动物细胞培养需要控制什么样的气体环境？各自起什么作用？提示：95%空气加5%CO2；O2维持细胞代谢，CO2的主要作用是维持培养液的pH。3．(选择性必修3 P52正文拓展)克隆动物的诞生是否证明了动物细胞具有全能性？提示：用体细胞核移植技术得到克隆动物，仅仅说明动物体细胞的细胞核具有全能性，而不能说明动物细胞具有全能性。三、长句规范作答1.(科学思维)为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？提示：iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，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。2.(科学探究)所谓的“三亲婴儿”中遗传学上的母亲应是哪一个？该技术主要是为了避免什么疾病？提示：“三亲婴儿”中遗传学上的母亲应是提供卵细胞核的个体。该技术主要是为了避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代。考点由高考知核心知识点预测动物细胞工程考点一：动物细胞培养（3年14考，全国卷3年1考）2024·江苏（选择题）、2024·吉林（选择题）2024·浙江（选择题）、2023·辽宁（选择题）2023·海南（选择题）、2023·湖南（解答题）2022·福建（选择题）、2022·湖北（选择题）题型：选择题、解答题内容：本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关动物细胞工程的整体性的认识，或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。考点二：动物细胞融合技术与单克隆抗体（3年18考，全国卷3年1考）2024·江西（选择题）、2024·广东（解答题）2024·宁夏（解答题）、2024·四川（解答题）2024·湖北（选择题）、2023·北京（北京题）2022·福建（选择题）、2022·江苏（选择题）考点三：动物体细胞核移植技术和克隆动物（3年4考，全国卷3年0考）2024·重庆（选择题）课标要求1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。新旧教材对比改：①干细胞的培养及其应用；②传代培养内容精减。项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性培养前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质液体固体培养基成分糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖步骤酶解法去掉 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，形成 杂交细胞 。相关酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶诱导方法物理法：电融合法、离心法；化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法物理法：电融合法；化学法：聚乙二醇(PEG)融合法；生物法：灭活病毒诱导法结果形成杂种植株形成杂交细胞，以生产细胞产品应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义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相同点动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法相似实验组别序号①②核供体细胞6岁母羊的乳腺上皮细胞发育到第9天的早期胚胎细胞融合成功细胞数277385早期发育成功胚胎数2990移植后成功怀孕母羊数/代孕母羊数1/1314/27出生并成活羔羊数1(多莉)4