2024届 一轮复习 人教版 动物细胞工程 学案（单选版）

第38课动物细胞工程►学业质量水平要求◄1．结合具体实例，说出动物细胞工程的技术原理。(生命观念、科学思维)2．针对生产生活中的实际问题，从动物细胞工程出发，尝试提出解决方案并进行设计。(生命观念、科学探究)考点一动物细胞培养1．动物细胞培养及其条件(1)动物细胞培养：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。(2)动物细胞培养的条件①营养：除糖类、氨基酸、无机盐、维生素之外，通常还需加入血清等一些天然成分。②无菌、无毒环境培养液和培养用具进行灭菌处理及在无菌环境下操作③温度、pH和渗透压适宜的温度：36.5±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4；渗透压也是需要考虑的一个重要环境参数。④气体环境95%2．动物细胞培养的过程(1)过程(2)体外培养的动物细胞类型①一类细胞能够悬浮于培养液中生长增殖。②另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长繁殖，而且还会发生接触抑制现象，从而使细胞停止分裂增殖。(3)生长特点①细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。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称为细胞的接触抑制。(4)原代培养和传代培养①原代培养：通常指分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。②传代培养：指分瓶之后的细胞培养。3．干细胞培养及其应用(1)分布：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。(2)类型：胚胎干细胞和成体干细胞等。(3)胚胎干细胞：简称ES细胞，存在于早期胚胎中，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。(4)成体干细胞①分布：成体组织或器官内。②类型：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。③特性：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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。(5)应用①有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用。②胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。③诱导多能干细胞a．概念：通过体外诱导成纤维细胞，所获得的类似胚胎干细胞的一种细胞，简称iPS细胞。b．优点：不涉及伦理问题；理论上可以避免免疫排斥反应。1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 (√)2．体外培养动物细胞，只需给予充足的营养即可。 (×)3．在进行细胞培养时，需置于含有95%O2和5%CO2的混合气体环境中。 (×)4．进行传代培养的动物细胞均可直接用离心法收集。 (×)5．已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。 (√)【教材细节命题】1．(选择性必修3P44旁栏思考)进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶行吗？胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。而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。2．(选择性必修3P44正文)细胞在培养过程中分裂受阻的原因是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。动物细胞培养与植物组织培养的比较比较项目动物细胞培养植物组织培养生物学原理细胞增殖细胞全能性培养基性质液体固体培养结果子代细胞新的植株应用是动物细胞工程的基础①快速繁殖；②培育作物新品种；③细胞产物的工厂化生产；④作物脱毒培养条件无菌、适宜的温度和pH、营养等取材新鲜的动物组织离体的植物器官、组织或细胞培养对象分散的单个细胞离体的植物器官、组织或细胞过程原代培养、传代培养脱分化、再分化细胞分裂、生长、分化特点①贴壁生长；②接触抑制①脱分化形成愈伤组织；②再分化形成根、芽等考向1|动物细胞培养的过程分析1．下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是()A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化C解析：动物细胞培养过程中需要无菌操作，故步骤①的操作需要在无菌环境中进行，A错误；动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理动物组织，分散成单个细胞，制成细胞悬液，B错误；传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之分散成单个细胞，再分瓶培养，C正确；步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞可能发生细胞转化，核型改变，D错误。2．(2022·江苏卷)航天员叶光富和王亚平在天宫课堂上展示了培养的心肌细胞跳动的视频。下列相关叙述正确的是()A．培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌B．培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳C．心肌细胞在培养容器中通过有丝分裂不断增殖D．心肌细胞在神经细胞发出的神经冲动的支配下跳动B解析：培养心肌细胞的器具要先进行高压蒸汽灭菌，但是试剂并不都需要灭菌，如动物血清不能进行高压蒸汽灭菌，否则会使其中的成分失活，A错误；培养心肌细胞的时候既需要氧气(有助于进行有氧呼吸)也需要二氧化碳(有助于维持培养液的pH)，B正确；心肌细胞高度分化，不能进行有丝分裂，C错误；心肌细胞节律性收缩，受植物性神经的支配，是不随意的，在神经细胞释放的神经递质的支配下跳动，D错误。考向2|干细胞培养及其应用的分析3．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在他以后生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为他治病，关于这个实例说法正确的是()A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物C解析：用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治疗，只要诱导细胞分化成该组织、器官即可，不需激发其所有全能性，A错误；脐带血中含有大量未成熟的造血干细胞，将脐带血细胞移植，对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病的治疗具有疗效，B错误；脐带血移植属自体移植，基本不会发生免疫排斥反应，不需要长期给他使用免疫抑制药物，D错误。考点二动物细胞融合技术与单克隆抗体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)结果：形成杂交细胞，且具有原来两个或多个细胞的遗传信息。(3)诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。(4)意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。(5)应用①是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。②杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径。2．单克隆抗体及其应用(1)单克隆抗体的制备①制备原理a．B淋巴细胞特点：每个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。b．骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。c．杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生特定抗体。②制备过程(2)单克隆抗体的应用①作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要作用。②用于运载药物和治疗疾病。1．动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。 (×)2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有灭活的病毒。 (√)3．单克隆抗体的制备可从未经免疫的小鼠体内提取B淋巴细胞。 (×)4．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。 (×)【教材细节命题】1．(选择性必修3P48相关信息)病毒灭活的含义是灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。2．(选择性必修3P49图2-16拓展)B淋巴细胞、骨髓瘤细胞和杂交瘤细胞各有何特点？免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖。骨髓瘤细胞：能无限增殖，不能产生抗体。杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在培养条件下进行无限增殖。3．(选择性必修3P50思考·讨论拓展)抗体—药物偶联物中真正起治疗作用的物质是相关药物。是单克隆抗体吗？为什么？不是，单克隆抗体所起的作用是将药物定向带到靶细胞所在位置，借助其导向作用，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。1．植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性和植物细胞的全能性细胞膜的流动性步骤酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种体细胞，再经过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诱导方法物理法：电融合法、离心法等；化学法：PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等结果形成杂种植株形成杂种细胞2．单克隆抗体制备的两次筛选项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需经过选择性培养筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞考向1|动物细胞融合分析1．下图为动物细胞融合示意图，相关叙述错误的是()A．图中C为灭活的病毒，此外还可用物理或化学方法诱导细胞融合B．图中过程①发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的选择透过性C．图中过程②表示有丝分裂D．动物细胞融合技术可用于制备单克隆抗体B解析：图中C为灭活的病毒，此外还可用物理或化学方法诱导细胞融合，A正确；图中过程①发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的流动性，B错误；图中过程②表示有丝分裂，C正确；利用动物细胞融合技术可获得杂交瘤细胞，进而制备单克隆抗体，D正确。2．(2022·江苏卷改编)下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程，在人—鼠杂交细胞中人的染色体会以随机方式丢失，通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性，只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述错误的是()A．加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合B．细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人—人、人—鼠、鼠—鼠融合细胞C．芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上D．胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上B解析：动物细胞融合过程中，可以利用灭活的仙台病毒或聚乙二醇作诱导剂促进细胞融合，A正确；细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体，故不会是鼠—鼠融合细胞，B错误；Ⅰ保留X、11号染色体，Ⅱ保留2、11号染色体，Ⅲ保留X、11、17号染色体，只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性，所以支配芳烃羟化酶合成的基因位于2号染色体上，支配胸苷激酶合成的基因位于17号染色体上，支配磷酸甘油酸激酶合成的基因位于X号染色体上，支配乳酸脱氢酶合成的基因位于11号染色体上，C、D正确。【易错提醒】(1)灭活的病毒能使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。(2)就目前常用的细胞融合方法来看，不管是用物理方法、化学方法，还是生物方法，其融合率都未达到100%。若仅用两个细胞融合，其效率太低，不一定能得到融合细胞。而且，即使两个细胞已发生融合，也并不一定是研究者期望得到的细胞类型。考向2|单克隆抗体的制备过程、特点及其应用的分析3．(2021·山东卷)一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内，可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗，也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是()A．注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大B．单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合C．利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗D．p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况D解析：单抗的制作需要筛选，而多抗不需要筛选，抗原纯度越高，产生的多抗纯度越高，因此抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响小，A错误；单抗制备过程中通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，B错误；非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72上有多种抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，所以向小鼠体内注入p72后，可以刺激小鼠产生多种抗p72的单抗，C错误；p72部分结构改变只改变了部分抗原决定簇，因此由这部分抗原决定簇产生的抗体失效，但由其他抗原决定簇刺激机体产生的抗体有效，所以多抗仍有效，D正确。4．(2023·山东聊城模拟)下图是一种“抗体—药物偶联物”(ADC)的作用原理示意图，没有与肿瘤细胞结合的“抗体—药物偶联物”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药，可抑制DNA和RNA的合成，对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是()A．单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的B．活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和转录过程C．在治疗中，应先注射非活化磷酸阿霉素再注射“抗体—药物偶联物”D．单克隆抗体能与特定抗原发生特异性结合，能减轻阿霉素对正常细胞的伤害C解析：单克隆抗体是由骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合形成的杂交瘤细胞合成和分泌的，A正确；活化阿霉素抑制DNA和RNA的合成，DNA合成要经过DNA的复制，RNA的合成要经过DNA的转录，B正确；根据题图中信息可知，阿霉素的活化需要抗体—药物偶联物携带的碱性磷酸酶，所以在治疗中，应先注射抗体—药物偶联物再注射非活化磷酸阿霉素，但不能间隔时间太长，因为没有与肿瘤细胞结合的“抗体—药物偶联物”一段时间后会被机体清除，C错误；单克隆抗体具有“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，且可大量制备”的特点，根据“能与特定抗原发生特异性结合”这一特点，在该过程中是针对肿瘤细胞的，所以能减轻阿霉素对正常细胞的伤害，D正确。考点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的概念和类型(1)概念①供体：动物一个细胞的细胞核。②受体：去掉细胞核的卵母细胞。③结果：重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体。(2)类型哺乳动物核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。2．体细胞核移植的过程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畜牧生产中：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。②医药卫生领域：转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白。③治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植等。④使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。⑤保护濒危物种方面：增加动物的存活数量。(2)存在问题①体细胞核移植技术的成功率非常低。②研究相对落后。③克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。1．减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。 (√)2．动物细胞核移植技术中利用显微操作法去核没有穿透卵母细胞透明带。 (×)3．动物细胞核移植技术中实际上移入的是整个供体细胞。 (√)4．体细胞核移植流程中重构胚的形成与激活操作方法没有区别。 (×)【教材细节命题】1．(选择性必修3P52正文)在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难的主要原因是一方面是供体细胞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；另一方面是对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。2．(选择性必修3P54思考·讨论)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。1．动物体细胞核移植过程分析(1)原理：动物体细胞的细胞核具有全能性。(2)受体细胞：MⅡ期的卵母细胞。选用该细胞的原因：①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表现的物质。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。(3)将供体细胞注入去核的卵母细胞①细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。②核移植时，一般先用电融合法使供体和受体细胞融合形成重构胚，再用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。(4)涉及的生物技术：动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。2．克隆动物的遗传特点克隆动物的亲本有3个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。(1)体细胞核供体：克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。(2)卵母细胞细胞质供体：克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，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，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。1．(2023·广东东莞模拟)常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带下注射法两种。前者是用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出注入去核卵母细胞质内；后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内，然后促使两个细胞融合，从而具有发育的全能性。我国科学家于2017年底培育出的体细胞克隆猴“中中”和“华华”采用的就是后者。下列有关叙述正确的是()A．供体细胞注入卵母细胞透明带内后，就可自行进入卵母细胞B．“中中”和“华华”的性状由多个亲本共同决定，属于有性生殖C．相比之下，透明带下注射法对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小D．“中中”和“华华”核DNA均来自供体细胞，质DNA均来自去核卵母细胞C解析：供体细胞注入卵母细胞透明带内后，还需要用电融合法诱导才能使供体细胞进入卵母细胞形成重构胚，A错误；体细胞克隆猴“中中”和“华华”的形成属于无性繁殖，B错误；微型注射针将供体细胞的细胞核吸出可能会破坏细胞核，而透明带下注射法是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内，对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小，C正确；“中中”和“华华”是由透明带下注射法形成的，核DNA均来自供体细胞，但质DNA来自去核卵母细胞和供体细胞，D错误。2．(2021·辽宁卷)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常使用显微操作去核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后移植B解析：后代丁的细胞核的遗传物质来自甲，细胞质的遗传物质来自乙，则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定，A错误；动物细胞培养中需要提供95%空气(保证细胞的有氧呼吸)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体，B正确；过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理，C错误；过程③将激活后的重组细胞培养至囊胚或桑葚胚后移植，D错误。【命题动态】针对人们生产或生活的某一需求，考查动物细胞的培养条件及过程，考查单克隆抗体的制备及应用，考查体细胞核移植及克隆动物。难度中档，呈现形式为选择题或非选择题。1．(2022·湖北卷)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A解析：小鼠胚胎脑组织中含有丰富的原代神经元，细胞增殖能力强，不会生长缓慢，A符合题意；培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞有氧呼吸，造成供能不足，可能使细胞生长缓慢，B不符合题意；血清经过高温处理后，其中活性成分变性，失去原有功能，细胞生存环境严重恶化，可能使细胞生长缓慢，C不符合题意；小鼠内环境为弱碱性，所使用的培养基呈弱酸性，使细胞生存环境恶劣，可能造成细胞生长缓慢，D不符合题意。2．(2022·山东卷)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是()A．双抗可同时与2种抗原结合B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞D解析：根据抗原和抗体能够发生特异性结合的特性推测，双抗的两个抗原区可分别结合1种抗原，即双抗可同时与2种抗原结合，A正确；利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确；在2种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞，分泌形成2种单克隆抗体，进而可制备双抗，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时