第41講動物細胞工程1.簡述動物細胞的培養過程、條件及其應用；2.簡述克隆動物的概念含義和基本原理3.簡述體細胞核移植技術和動物克隆技術，以及應用前景4.簡述細胞融合的方法過程和單克隆抗體的制備過程應用考點要求考題統計考情分析動物細胞培養2023，湖南、遼寧，選擇2023，湖南，填空2022，福建、遼寧江蘇、湖北，選擇本專題知識難度較高、基礎性強。考查學生對動物細胞工程的整體性的認識,或結合一些情景信息或表格信息設置題目，考查學生的應變能力、獲取信息和綜合分析能力。動物細胞融合技術與單克隆抗體2023，北京，選擇2022，福建、浙江，填空2022，江蘇、山東，填空動物體細胞核移植技術和克隆動物2021，江蘇、浙江，選擇2021，湖南，填空考點一動物細胞培養與基因工程相比，細胞工程是細胞或細胞器水平上的生物技術，后者是分子水平上的生物技術1.動物細胞培養的條件答案：血清培養液和培養用具7.27.4維持培養液pH血清、血漿可補充細胞生長和增殖所需的未知營養物質無菌、無毒的環境：即對培養液和所有培養用具進行滅菌（填“滅菌”“消毒”）處理,培養過程加一定量的抗生素殺菌,但要注意選擇抗生素的種類和劑量；此外還應定期更換培養液,清除代謝產物，這樣做的目的是防止細胞代謝產物的積累對細胞自身造成危害。通常采用培養皿或松蓋培養瓶，將其置于含95%的空氣和5%CO2的混合氣體的培養箱中進行培養,2.動物細胞培養的過程①在培養基中加入一定量的抗生素，從培養基功能的角度分類屬于選擇培養基，用于動物細胞培養的培養基中沒有加入凝固劑（如瓊脂），從物理性質分類屬于液體培養基，從化學成分分類屬于合成培養基②選材：動物胚胎或幼齡動物的組織、器官；原因是細胞分化程度低，分裂能力強，容易培養。③使用胰蛋白酶分散細胞說明細胞間的物質主要是蛋白質。用胰蛋白酶處理會（會/不會）把所培養的細胞消化掉？原因是蛋白質是細胞膜的主要成分之一；故必須控制好胰蛋白酶的用量和處理時間。④培養前要將組織細胞分散成單個細胞的目的是：利于營養物質吸收及便于代謝廢物排出，利于細胞生長和繁殖。⑤細胞貼壁和接觸抑制A.細胞貼壁是指體外培養的細胞貼附在瓶壁生長的現象；接觸抑制是指當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖的現象。B.細胞貼壁生長對培養瓶的要求：培養瓶或培養皿的內表面光滑、無毒、易于貼附。C.打破接觸抑制現象的方法是將貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續培養，讓細胞繼續增殖。【點撥】將癌細胞進行培養時不會（會/不會）出現細胞的接觸抑制現象.⑥原代培養和傳代培養辨析:A.含義不同:?動物組織消化后的初次培養稱為原代培養。?當貼壁細胞分裂生長到貼滿瓶壁時用胰蛋白酶等處理,分瓶繼續培養的過程稱為傳代培養。B.細胞增殖特點不同:?原代培養:細胞分裂旺盛。?傳代培養:正常細胞的傳代培養的次數一般是有限的，一般傳至10代后就不易傳下去，一般來說細胞在傳至1050代左右，增殖會逐漸緩慢，甚至停止。但有些細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性細胞。目前使用的（如用于核移植的供體細胞）或冷凍保存的正常細胞通常選用傳代代以內的細胞，這樣做的目的是持細胞正常的二倍體核型。3.動物細胞培養和植物組織培養的比較4.干細胞培養及其應用①胚胎干細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？其應用有什么限制因素？答案通過胚胎干細胞體外誘導分化，可以培育出人造組織器官，從而解決供體器官不足問題，另一方面，由于是自身細胞經誘導分化形成的，所以無免疫排斥反應。胚胎干細胞必須從胚胎中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了應用。②為什么科學家認為iPS細胞的應用前景優于胚胎干細胞？答案iPS細胞的誘導過程無需破壞胚胎，而且iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應。③科學家已嘗試采用多種方法來制備iPS細胞，嘗試說出幾種獲取iPS細胞的方法。答案借助載體將特定基因導入細胞中，直接將特定蛋白導入細胞中或者用小分子化合物等來誘導形成iPS細胞。iPS細胞最初是由成纖維細胞轉化而來的，后來發現已分化的T細胞、B細胞等也能被誘導為iPS細胞。【總結歸納】關于動物細胞培養的4點提醒1.重組新冠病毒疫苗是將新冠病毒S蛋白受體結合區(RBD)基因通過基因工程技術,重組到中國倉鼠卵巢(CHO)細胞內,在體外培養并大量表達出RBD二聚體的方法。下列說法正確的是()A.CHO細胞作為新冠病毒的宿主細胞,提供病毒所需的營養物質B.在體外條件下大規模培養重組CHO細胞,需要用液體培養基C.體外培養重組CHO細胞時需添加適量的干擾素防止雜菌污染D.CHO細胞能夠表達出RBD二聚體,說明新冠病毒與倉鼠的遺傳物質相同答案:B解析:CHO細胞不是新冠病毒的宿主細胞,中國倉鼠卵巢(CHO)細胞是基因工程的受體細胞,A項錯誤;在體外條件下大規模培養重組CHO細胞,需要用液體培養基,因為液體培養液有利于被培養的細胞獲取營養物質,B項正確;體外培養重組CHO細胞時需添加適量的抗生素,其目的是防止雜菌污染,C項錯誤;CHO細胞能夠表達出RBD二聚體,說明新冠病毒與倉鼠應用的是同一套密碼子,不能說明新冠病毒與倉鼠的遺傳物質相同,D項錯誤。考點二動物細胞融合技術與單克隆抗體1.動物細胞融合技術答案：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等細胞膜的流動性植物體細胞雜交、動物細胞融合的比較2.單克隆抗體的制備A.抗體的概念：抗體是機體受抗原刺激后產生的、并能與之發生特異性結合的具有免疫功能的蛋白質。B.抗體是由漿細胞合成和分泌的，每種這種細胞能產生一種（一種/多種）抗體。C.動物免疫反應中產生的抗體有多（一/多）種D.傳統制備抗體的方法：向動物體內反復注射某種抗原，使之產生抗體，然后從動物血清中分離所需要的抗體；其缺點是：產量低，純度低，特異性差。E.為獲得單一的抗體，不能（能/不能）選用特定的漿細胞直接去培養；理由是漿細胞已經高度分化，不能再分裂。①制備原理A.BA.B淋巴細胞特點：一種B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。B.骨髓瘤細胞特點：能在體外大量增殖。C.雜交瘤細胞的特點：既能大量增殖，又能產生足夠數量的特定抗體。②制備過程A.圖中給小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是什么？刺激機體發生免疫應答，從而產生特定的B淋巴細胞。B.若僅考慮細胞的兩兩融合，在獲取雜交瘤細胞的過程中，篩選淘汰的細胞有幾種類型？為什么？有未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞(B－B融合細胞、瘤－瘤融合細胞)兩種類型。出現不同類型是因為細胞融合不是100%的，且是隨機的。答案：B淋巴細胞選擇雜交瘤細胞C.單克隆抗體制備過程中兩次篩選的方法及目的D.第一次篩選獲得雜交瘤細胞的方法：①細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。②人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但不能分裂增殖。③鼠骨髓瘤細胞中只有D途徑，沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。在培養基中加入氨基嘌呤，B淋巴細胞及同型融合細胞不能增殖，骨髓瘤細胞及同型融合細胞(氨基嘌呤阻斷)不能增殖，只有雜交瘤細胞能無限增殖。③單克隆抗體的應用A.作為診斷試劑：在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發揮重要的作用。B.運載藥物：抗體—藥物偶聯物(ADC)通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合，實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物(如細胞毒素)三部分組成。?ADC的抗體和藥物各具有什么作用？ADC的抗體和藥物具有的作用分別是導向和治療。B.運載藥物：?除了細胞毒素，還有哪些物質理論上可以作為ADC偶聯的藥物？放射性同位素和化學藥物等。?ADC在臨床應用上的作用機理是什么？其作用機理是通過單克隆抗體的靶向作用特異性地識別腫瘤細胞表面抗原，然后利用細胞本身具備的內吞作用使化學藥物進入腫瘤細胞體內發生藥力，從而達到殺死腫瘤細胞的目的。C.治療疾病。【教材拾遺】(選擇性必修3P50“思考·討論”)抗體—藥物偶聯物(antibodydrugconjugate,ADC)通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合,實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物(如細胞毒素)三部分組成,它的作用機制如下圖所示。3.豬繁殖與呼吸綜合征是一種嚴重威脅養豬業發展的傳染病,由PRRSV病毒引起。我國科學家制備出PRRSV病毒GP3蛋白的單克隆抗體可對該病進行診斷和治療,過程如下圖所示。下列敘述不正確的是()A.用純化的GP3蛋白反復注射到小鼠體內,以獲得相應的B淋巴細胞B.過程①可以用PEG誘導融合,融合原理是細胞膜具有一定的流動性C.用特定的選擇培養基對細胞乙進行篩選,融合細胞都能正常生長D.丙和丁只含雜交瘤細胞,第2次篩選前需對細胞丙進行克隆培養答案:C解析:用特定的選擇培養基對細胞乙進行篩選,B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合產生的雜交瘤細胞可以生長,其他細胞(未融合的和同種融合的細胞)不能生長,C項錯誤。考點三動物體細胞核移植技術和克隆動物1.動物細胞核移植技術①概念分析A.供體：動物一個細胞的細胞核。B.受體：去掉細胞核的卵母細胞。C.結果：重新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體。D.原理：動物體細胞核具有全能性。②哺乳動物核移植類型：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。答案：MⅡ去核卵母①動物核移植技術的理論基礎(原理)是什么？克隆動物屬于有性生殖還是無性繁殖？動物細胞核的全能性。克隆動物屬于無性繁殖。②為什么體細胞核移植較胚胎細胞核移植更困難？由于動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易；而動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難。因此動物體細胞核移植的難度就明顯高于胚胎細胞核移植。③受體細胞為什么選用卵母細胞？體積大，易操作；去核時易于同時吸走第一極體；含有激發細胞核全能性的物質。④為什么不是取供體細胞核進行核移植操作，而是將供體細胞整個注入去核卵母細胞中？保證供核不被破壞，使克隆動物更像供體動物，操作也方便。⑤在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？為使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體細胞的核遺傳物質去掉或將其破壞。⑥從多莉的產生過程可以看出多莉有三個親本，探究多莉的性狀表現與三個親本的關系并分析原因。A.大多數性狀與母羊A(體細胞核供體)相同，因基因型與母羊A完全一樣。B.少數性狀與母羊B(卵母細胞細胞質供體)相同，因細胞質中的基因來自母羊B，受質基因控制的性狀與母羊B相同。C.性狀與母羊C(代孕母體)無關，因母羊C沒有為新個體提供遺傳物質。【教材拾遺】教材隱性知識：源于選擇性必修3P54“相關信息”：目前動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是顯微操作法。也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學物質處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。通過顯微操作去除卵母細胞的核，再用微型吸管可一并吸出細胞核和第一極體。可用物理或化學方法（如電脈沖、鈣離子載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等）激活受體細胞，使其完成細胞分裂和發育的過程【總結歸納】3.在體細胞克隆猴培育過程中,為調節相關基因的表達,提高胚胎的發育率和妊娠率,研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構胚,同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑(TSA)處理,具體培育流程如下圖所示。下列說法正確的是()A.去核時使用的差速離心、紫外線長時間照射和化學物質處理等方法都沒有穿透卵母細胞的透明帶B.卵母細胞在去核環節實際操作中被去除的不是核膜包被的細胞核,而是紡錘體—染色體復合物C.組蛋白甲基化和乙酰化的表觀遺傳修飾都不利于重構胚的分裂和發育D.為得到遺傳背景相同的克隆猴用于科研,可用機械方法將早期胚胎隨機切割成2份或4份后再進行胚胎移植答案:B解析:目前核移植技術中普遍使用的去核方法是密度梯度離心,紫外光短時間照射、化學物質處理,A項錯誤;將卵母細胞培養到MⅡ期后進行去核操作,此時細胞核退化,出現的是紡錘體和染色體復合物,去核事實上是去除卵母細胞的紡錘體—染色體復合物,B項正確;科學家將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重構胚,同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑處理重構胚,這樣可降低組蛋白的甲基化水平,提高組蛋白的乙酰化水平,從而改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達,C項錯誤;為得到遺傳背景相同的克隆猴用于科研,可用機械方法將早期胚胎均勻切割成2份或4份后再進行胚胎移植,D項錯誤。1．（2023·遼寧·統考高考真題）大量懸浮培養產流感病毒的單克隆細胞，可用于流感疫苗的生產。下列敘述錯誤的是（

）A．懸浮培養單克隆細胞可有效避免接觸抑制B．用于培養單克隆細胞的培養基通常需加血清C．當病毒達到一定數量時會影響細胞的增殖D．培養基pH不會影響單克隆細胞的病毒產量【答案】D【分析】培養動物細胞使用合成培養基時需要加入血清等一些天然成分，必須保證環境是無菌、無毒的，培養液還需要定期更換。O2是細胞代謝所必需的，CO2主要作用是維持培養液的pH。細胞貼附在培養瓶的瓶壁上稱為細胞貼壁，貼壁細胞在生長增殖時會發生接觸抑制的現象。【詳解】A、懸浮培養單克隆細胞，可以保證足夠的氣體交換，通過振蕩或轉動裝置使細胞始終處于分散懸浮于培養液內，可有效避免接觸抑制，A正確；B、由于細胞的生長是比較復雜的過程，血清中含有一些必須的因子，用于培養單克隆細胞的培養基通常需加血清，B正確；C、病毒借助于細胞進行繁殖，利用了活細胞的物質、能量、酶等，當病毒達到一定數量時細胞的生命活動受到影響，會影響細胞的增殖，C正確；D、細胞的正常生命活動需要適宜的pH，培養基pH會影響細胞代謝，進而影響單克隆細胞的病毒產量，D錯誤。故選D。2．（2022·山東·高考真題）如圖所示，將由2種不同的抗原分別制備的單克隆抗體分子，在體外解偶聯后重新偶聯可制備雙特異性抗體，簡稱雙抗。下列說法錯誤的是（

）A．雙抗可同時與2種抗原結合B．利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞C．篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原D．同時注射2種抗原可刺激B細胞分化為產雙抗的漿細胞【答案】D【分析】單克隆抗體的制備過程：先給小鼠注射特定抗原使之發生免疫反應，之后從小鼠脾臟中獲取已經免疫的B淋巴細胞；誘導B細胞和骨髓瘤細胞融合，利用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞；進行抗體檢測，篩選出能產生特定抗體的雜交瘤細胞；進行克隆化培養，即用培養基培養和注入小鼠腹腔中培養；最后從培養液或小鼠腹水中獲取單克隆抗體。【詳解】A、根據抗原和抗體發生特異性結合的原理推測，雙抗可同時與2種抗原結合，A正確；B、根據抗原與抗體能夠發生特異性結合的特性，利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞，從而使藥物發揮相應的作用，B正確；C、在兩種不同的抗原刺激下，B細胞增殖、分化產生不同的漿細胞分泌形成兩種抗體，因此，篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原來進行抗原抗體檢測，從而實現對雙抗的篩選，C正確；D、同時注射2種抗原可刺激B細胞分化形成不同的漿細胞，而不是分化成產雙抗的漿細胞，D錯誤。故選D。3．（2021·江蘇·高考真題）下列關于哺乳動物胚胎工程和細胞工程的敘述，錯誤的是（

）A．細胞培養和早期胚胎培養的培養液中通常需要添加血清等物質B．早期胚胎需移植到經同期發情處理的同種雌性動物體內發育成個體C．猴的核移植細胞通過胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．將骨髓瘤細胞和B淋巴細胞混合，經誘導后融合的細胞即為雜交瘤細胞【答案】D【分析】1、胚胎移植的生理基礎（1）供體與受體相同的生理變化，為供體的胚胎植入受體提供了相同的生理環境；（2）胚胎在早期母體中處于游離狀態，這就為胚胎的收集提供了可能；（3）子宮不對外來胚胎發生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內的存活提供了可能；（4）胚胎遺傳性狀不受受體任何影響。2、漿細胞能夠分泌抗體，但是不具有增殖能力，而骨髓瘤細胞具有無限增殖的能力，因此利用動物細胞融合技術將漿細胞和骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞，利用該細胞制備單克隆抗體。【詳解】A、細胞培養和早期胚胎培養的培養液中通常需添加血清等物質，A正確；B、早期胚胎需移植到經同期發情處理的同種雌性動物體內發育成個體，B正確；C、我國利用核移植技術成功培養出克隆猴“中中”和“華華”，C正確；D、將骨髓瘤細胞和B淋巴細胞混合，經誘導融合后的細胞不都是雜交瘤細胞，還有B細胞自身融合的細胞、骨髓瘤細胞自身融合的細胞等，D錯誤。故選D。4．（2021·浙江·統考高考真題）將蝌蚪腸細胞的細胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”發育成正常的蝌蚪，而單獨培養腸細胞卻不能發育成蝌蚪。下列敘述錯誤的是（）A．腸細胞不能表達全能性是受某些物質的限制B．“合子”第一次分裂后形成的細胞已失去全能性C．“合子”發育成正常蝌蚪的過程中伴隨著細胞分化D．細胞核具有全能性是由于其含有該物種的全套基因【答案】B【分析】細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后,仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性，植物的體細胞具有全能性，動物的體細胞不表現出全能性，但細胞核具有全能性。【詳解】A、動物細胞經過多次分裂后，細胞質的成分已經發生改變，原本能激發細胞全能性的物質已經消失，故腸細胞不