2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第2章 细胞工程第1课时　动物细胞培养含答案

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第2章细胞工程第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养课程内容标准核心素养对接1.阐明动物细胞培养的条件和过程。2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。1.科学思维——归纳动物细胞培养的条件，构建动物细胞培养过程的图示模型。2.社会责任——关注干细胞的研究进展及其在生物医学工程中的应用。知识点1动物细胞培养的条件和过程1.动物细胞工程常用技术(1)常用技术：动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等。(2)基础：动物细胞培养。2.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，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。(2)条件(3)过程[提醒]正常细胞在培养瓶的瓶壁上形成的是单层细胞；癌变细胞没有接触抑制现象，可以在培养瓶壁上形成多层细胞。知识点2干细胞培养及其应用1.种类及存在部位2.应用(1)可以用于治疗人类的某些顽症：如神经干细胞在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)方面有重要的应用价值。(2)诱导多能干细胞(iPS细胞)：诱导过程无须破坏胚胎，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。(1)在进行细胞培养时，通常采用培养皿或打开培养瓶盖的方式以获取新陈代谢所必需的O2(×)(2)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(×)(3)在25℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养(×)(4)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(×)(5)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶(×)(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)干细胞能分化成各种类型的细胞(×)(8)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(×)eq\x(教材P45“图2－12”拓展)1.完善有关动物细胞培养示意图：eq\x(教材P46“相关信息”拓展)2.阅读教材回答下列问题。(1)科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，尝试说出几种获取iPS细胞的方法。提示科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。(2)为什么iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？提示①iPS细胞诱导过程不破坏胚胎，因此不涉及伦理问题；②iPS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。探究点一动物细胞培养的条件和过程1.补充动物细胞培养过程图，并回答问题：(1)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？提示幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。(2)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么？提示蛋白质。2.在治疗大面积烧伤病人时，通常取患者自身皮肤的成纤维细胞或皮肤干细胞，在体外培养获得大量的自体健康皮肤，再移植给患者进行恢复性治疗。如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。(1)①过程中不能(填“能”或“不能”)使用胃蛋白酶，理由是多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，在此条件下，胃蛋白酶失去活性。(2)过程③和过程④中会出现接触抑制现象，该现象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。(3)动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，二者除了都需要增殖外，植物组织培养不同于动物细胞培养的是还要进行脱分化和再分化。(4)请分析图示过程选用皮肤成纤维细胞或干细胞的原因。提示细胞分裂能力强，易于培养。1.动物细胞培养过程中“两次”使用胰蛋白酶的作用(1)第一次：用胰蛋白酶处理动物组织，目的是把组织分散为单个细胞后进行培养，即原代培养。(2)第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶处理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进行培养，即传代培养。2.原代培养与传代培养(1)原代培养：细胞悬液第一次在培养瓶中培养，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：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常被称为传代培养。10代以内的细胞可保持正常的二倍体核型。细胞传至10～50代左右时，会出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全停止。当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。动物细胞培养和植物组织培养的比较[例1]下列有关动物细胞培养时所提供的物质及其作用的描述不正确的是()选项提供物质作用A抗生素防止培养过程中被病毒感染B血清补充培养基中缺乏的物质C氧气满足细胞代谢的需要D二氧化碳维护培养液的酸碱度答案A解析抗生素具有杀菌作用，但不能杀灭病毒，不能防止培养过程中被病毒感染，A错误。[例2]如图为猪输卵管上皮细胞培养过程示意图。下列有关叙述正确的是()A.甲→乙和丙→丁过程需要用胃蛋白酶处理B.丙为原代培养，丁为传代培养，二者都需要在添加血清的合成培养基中进行C.丙过程会出现细胞贴壁生长和接触抑制现象，而丁过程不会出现此现象D.为避免培养过程中的杂菌污染，丙、丁过程中培养瓶盖必须旋紧不漏气答案B解析甲→乙和丙→丁过程需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，A错误；丙为原代培养，丁为传代培养，二者都需在添加血清的合成培养基中进行，B正确；丙过程和丁过程均会出现细胞贴壁生长和接触抑制现象，C错误；为避免培养过程中的杂菌污染，保证其气体需要，丙、丁过程中需松动培养瓶盖，将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中培养，D错误。探究点二干细胞培养及其应用科研人员利用人类诱导多能干细胞(iPS细胞)同时培育出肝脏、胆管和胰脏3种迷你器官。该项研究成功研发了多器官系统再生技术，是解析人体内复杂器官形成发育的有效方法。(1)利用iPS细胞同时培育出构成肝脏、胆管和胰脏的多种细胞群，这是细胞进行分化的结果。(2)利用iPS细胞诱导形成器官用于器官移植的优点是免疫排斥反应很小，成功率高。(3)如图是胚胎干细胞的分离途径示意图，据图分析胚胎干细胞的应用有什么局限性？提示胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制它在医学上的应用。三种干细胞的比较[例3]如图是胚胎干细胞潜能示意图，相关叙述错误的是()A.由细胞形态判断，4种细胞中细胞②最可能连续分裂B.胚胎干细胞能分化为各种细胞的实质是遗传物质相同C.分化得到的各种细胞，功能不同的主要差异是特定蛋白不同D.定向诱导胚胎干细胞分化形成组织或器官，进行自体移植可避免免疫排斥答案B解析胚胎干细胞能分化为各种细胞的实质是基因的选择性表达。[例4]下列关于ES细胞和iPS细胞及其应用的说法，正确的是()A.ES细胞存在于早期胚胎中，具有分化成成年动物体内各种功能细胞，不能形成生物个体B.ES细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织C.iPS细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织D.iPS细胞是人工诱导产生的，也可诱导分化成为各种组织细胞答案D解析ES细胞存在于早期胚胎中，具有分化成成年动物体内各种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官甚至生物个体的潜能，A、B错误；iPS细胞是分化的体细胞在体外经人工诱导培养形成的多能干细胞，在特定条件下可诱导分化成各种组织细胞，C错误，D正确。思维导图晨读必背1.一般来说，动物细胞培养需要满足以下几个条件：①营养条件(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，还需要加入动物血清等天然成分)；②无菌、无毒的环境；③适宜的温度、pH和渗透压；④适宜的气体环境等。2.动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制现象。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，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。随堂检测1.某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列叙述正确的是()A.制备肝细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理肝组织块B.恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸C.为了保证细胞培养所需的无毒环境，需大量添加各种抗生素D.培养的肝肿瘤细胞可用于筛选抗癌药物答案D解析在利用肝组织块制备肝细胞悬液时，常用胰蛋白酶处理，不能使用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于肝细胞生存，A错误；恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以维持培养液的pH，B错误；抗生素是用来杀菌的，不能去除有毒物质，C错误；培养的肝肿瘤细胞可用于筛选抗癌药物，D正确。2.动物细胞培养和植物组织培养是细胞工程的基本技术，下列关于这两项技术的叙述，正确的是()A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基相同，且都要求做到无菌、无毒B.烟草细胞和肾脏上皮细胞离体培养都能产生新个体C.动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于生产脱毒苗D.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用胰蛋白酶处理，有利于细胞分散答案C解析动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同，前者是液体培养基，后者是固体培养基，且培养基的成分也有区别，A错误；肾脏上皮细胞离体培养不能产生新个体，B错误；动物细胞培养可用于检测有毒物质等，茎尖细胞几乎不含病毒或者含病毒很少，所以茎尖培养可用于生产脱毒苗，C正确；动物细胞培养要用到胰蛋白酶，而植物组织培养过程不需要，D错误。3.成人体内的小肠干细胞可以分化为吸收细胞、杯状细胞、内分泌细胞和潘氏细胞等类型的细胞，说明小肠干细胞属于()①成体干细胞②胚胎干细胞③多能干细胞④全能干细胞A.①③ B.①④C.②③ D.②④答案A解析成人体内的小肠(已分化的组织)干细胞属于成体干细胞，①正确；小肠干细胞可以分化为吸收细胞、杯状细胞、内分泌细胞和潘氏细胞等类型的细胞，说明小肠干细胞是多能干细胞，③正确。4.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培养过程中细胞不会发生突变答案C解析步骤①操作需要在无菌环境中进行，A错误；步骤②中用胰蛋白酶溶解细胞间物质使细胞分离，B错误；步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理，使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，C正确；细胞传代培养过程中细胞可能会发生突变，D错误。eq\a\vs4\al\co1(课后·分层训练)(时间：30分钟)知识点1动物细胞培养的条件和过程1.一般来说，动物细胞体外培养需要满足的条件有()①无毒的环境②无菌的环境③培养液中需加血清④温度与动物体温相近⑤需要O2⑥加CO2维持培养液的pHA.①②③④⑤⑥ B.①②③④C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑥答案A解析动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒；在细胞培养液中需添加血清等一些天然成分；培养温度一般与动物体温相近；动物细胞培养还需要O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2可维持培养液的pH。2.在动物细胞培养过程中，下列措施与控制无菌、无毒环境无关的是()A.对培养液进行湿热灭菌处理B.对培养皿、培养瓶等进行干热灭菌处理C.向培养液中添加动物血清D.定期更换培养液答案C解析在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，需要对培养液和培养用具进行灭菌处理，定期更换培养液，清除代谢物，防止代谢物积累对细胞造成毒害。由于人们对细胞所需营养物质尚未全部研究清楚，因此向培养液中添加动物血清等天然成分，以满足细胞的营养需求。3.如图为动物细胞培养的基本过程，以下叙述错误的是()A.a中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强B.将组织用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理，制成b瓶中的细胞悬液C.c、d瓶中的培养液为无菌、无毒的环境D.培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的主要作用是维持培养液的pH答案B解析a中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，A正确；将组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，制成b瓶中的细胞悬液，不能用胃蛋白酶处理，B错误；c、d瓶中的培养液为无菌、无毒的环境，C正确；培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的主要作用是维持培养液的pH，D正确。4.下列有关动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是()A.动物细胞培养和植物组织培养都需要无菌条件B.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶C.动物细胞培养可获得大量细胞，茎尖组织培养可获得脱毒植株D.动物细胞培养和植物组织培养的理论基础不同答案B解析动物细胞培养和植物组织培养都需要无菌、无毒条件，以防止杂菌污染，保证动植物细胞正常生长和增殖，A正确；动物细胞培养需要用胰蛋白酶处理使细胞分散，但植物组织培养过程不需要胰蛋白酶处理，B错误；动物细胞培养通过细胞增殖获得大量细胞，植物的茎尖几乎不含病毒，经植物组织培养可获得脱毒植株，C正确；动物细胞培养的理论基础是细胞增殖，但植物组织培养的理论基础是植物细胞一般具有全能性，D正确。知识点2干细胞培养及其应用5.脐带血有着很重要的作用，被称作“生命银行”。“今天你存脐带血，来日可救你一命。”下列对此说法的理解不正确的是()A.脐带血保存的关键在于保存里面的干细胞B.脐带血干细胞能治疗所有的疾病C.如果用脐带血治疗疾病，一定需用到动物细胞培养技术D.自体干细胞移植通常不会发生免疫排斥反应答案B解析保存脐带血的关键是保存脐带血中的干细胞，因为干细胞更易体现细胞的全能性，A正确；脐带血中的干细胞不能治疗所有的疾病，如传染性疾病等，B错误；用脐带血治疗疾病涉及细胞工程，一定需用到动物细胞培养技术，C正确；自体干细胞移植通常不会发生免疫排斥反应，D正确。6.近日，南京农业大学的科研人员用动物干细胞研发出我国第一块肌肉干细胞培养肉，该团队使用第六代猪肌肉干细胞，经过约20天培养得到重达5克的培养肉。下列叙述错误的是()A.胚胎和成体中都有干细胞的存在B.培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞C.培养肉往往使用添加了糖、氨基酸等多种营养物质的培养液D.猪肉干细胞分化成猪肉细胞时，遗传信息将发生改变答案D解析早期胚胎和成体中都有干细胞的存在，A正确；培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞，B正确；培养肉的培养液中需要添加糖、氨基酸等多种营养物质，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞内遗传物质不发生改变，D错误。7.将三组生理状态相同的哺乳动物胚胎干细胞分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定细胞吸收某一无机盐离子的量。培养条件及实验结果如表所示，下列分析错误的是()培养瓶中气体温度/℃离子相对吸收量/%95%空气、5%CO2的混合气体20100氮气201595%空气、5%CO2的混合气体535A.胚胎干细胞吸收该离子需要膜上载体蛋白的协助B.氮气环境中胚胎干细胞吸收该离子需要消耗ATPC.胚胎干细胞吸收该离子的速率取决于该离子的浓度差D.一定温度范围内，胚胎干细胞对该离子的吸收量随温度的升高而增加答案C解析由表可知，在相同温度下，混有大量空气的培养瓶中离子相对吸收量较大，含有氮气的培养瓶中离子相对吸收量很少，说明胚胎干细胞吸收该离子与O2参与的有氧呼吸有关，即吸收方式为主动运输，因此也需要载体蛋白协助，A、B正确；胚胎干细胞吸收该离子的速率取决于细胞膜上载体蛋白的数量和能量，C错误；由表可知，一定温度范围内，随着温度升高，呼吸酶活性增强，胚胎干细胞对该离子的吸收量增加，D正确。8.下图为肾脏上皮细胞培养过程示意图。下列叙述不正确的是()A.甲→乙过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B.丙过程指细胞在添加血清的合成培养基中进行原代培养C.丙和丁过程均会出现细胞贴壁和接触抑制现象D.丁过程是传代培养的细胞，该过程体现了动物细胞的全能性答案D解析甲→乙是组织细胞的分离，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解细胞间蛋白质，制备细胞悬液，A正确；丙过程还未分瓶，属于原代培养，合成培养基中需要添加血清，B正确；在动物细胞培养过程中的原代培养(丙)和传代培养(丁)会出现细胞贴壁和接触抑制的现象，C正确；丁过程已经分瓶培养，属于传代培养，丁过程并没有体现动物细胞的全能性，D错误。9.2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症(渐冻症)。有研究表明该病是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。最新研究发现，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是()A.诱导iPS细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质却不完全相同B.诱导iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多C.将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到良好的治疗作用D.植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可在一定程度上改善“渐冻症”答案A解析细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此诱导iPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，但RNA不完全相同，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，这会导致细胞种类增多，B正确；若将控制合成运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，在一定程度上也许会使“渐冻症”病情改善，D正确。10.如图为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养的过程图，下列叙述不正确的是()A.可用胶原蛋白酶或胰蛋白酶分散组织块中的细胞B.MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化C.加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞D.细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象答案C解析将动物组织分散成单个细胞，可以用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理，A正确；在胚胎干细胞培养液中加入MEF细胞后，胚胎干细胞不分化，但未加的一组易分化，对比分析可以推导，MEF细胞可能产生某种物质会抑制胚胎干细胞的分化，B正确；加入培养液中的MEF细胞最好是来自原代培养的细胞，C错误；在动物细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象，D正确。11.回答下列与动物细胞培养有关的问题：(1)动物细胞的体外培养需要满足营养物质的供应，适宜的温度、pH和渗透压，________的环境以及气体环境。细胞培养所需气体主要有________。(2)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的是________层细胞。(3)随着传代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________现象；但极少数细胞突变后可以无限增殖，细胞之间的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的含量________。(4)动物细胞培养和植物组织培养过程中，动植物细胞都要进行分裂增殖，不同的是植物细胞还要进行________。答案(1)无菌、无毒O2和CO2(2)相互接触接触抑制单(3)衰老甚至死亡降低减少(4)脱分化和再分化解析(1)动物细胞的体外培养条件包括营养物质的供应，适宜的温度、pH和渗透压，无菌、无毒的环境以及气体环境。细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所需，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(2)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，该现象为细胞的接触抑制。此时，瓶壁上形成单层细胞。(3)随着传代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象；但极少数细胞突变后可以无限增殖。细胞之间的黏着性降低，细胞膜表面蛋白质的含量减少。(4)动物细胞培养和植物组织培养过程中，动植物细胞都要进行分裂增殖，不同的是植物细胞还要进行脱分化和再分化。12.图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图，图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。回答下列问题：(1)图1中培养MEF细胞的适宜温度约为________℃。当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂，这种现象称为细胞的________。(2)ES细胞存在于________中，具有分化为成年动物体内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________的潜能。(3)在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是__________________________________________________。答案(1)(36.5±0.5)接触抑制(2)早期胚胎个体(3)抑制ES细胞分化解析(1)哺乳动物细胞培养的温度约为(36.5±0.5)℃；当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)ES细胞存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内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)在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可知加入MEF细胞后ES细胞可以只增殖不分化，故可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。13.肺脏是人体的呼吸器官，对气体交换和抵御病原体入侵至关重要。肺脏一旦受损，人体正常生命活动也将受到影响。中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌、季红斌研究团队和广州生物医药与健康研究院彭广敦研究团队合作证实在人体中存在一种参与肺脏再生的肺多能干细胞，它可以“按需分化”，完成肺脏内部的“跨界维修”。请回答下列问题：(1)在人体内，肺多能干细胞“按需分化”是人体细胞中基因________________的结果。(2)在体外培养肺多能干细胞时，除提供无菌、无毒、营养齐全等的条件，还需要_________________________________________________________________作为气体环境。此外还需定期更换培养液，其目的是_________________________________________________________________。(3)肺多能干细胞能在体外培养成功，在医学上的意义是____________________________________________(答出一点即可)。答案(1)选择性表达(2)95%的空气和5%的CO2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(3)修复损伤的肺细胞、治疗肺部疾病、再生肺第2课时动物细胞融合技术与单克隆抗体课程内容标准核心素养对接1.举例说出动物细胞融合技术的概念、原理及应用。2.阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。3.认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。1.科学思维——归纳动物细胞融合技术的原理及方法，构建单克隆抗体制备的过程模型。2.社会责任——认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。知识点1动物细胞融合技术知识点2单克隆抗体及其应用1.传统抗体的获得2.单克隆抗体及其应用(1)制备原理(2)制备过程(3)单克隆抗体的优点能准确地识别抗原的细微差别，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。(4)单克隆抗体的应用①作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。②用于治疗疾病和运载药物。(1)灭活的病毒能促进动物细胞融合，也能促进植物细胞融合(×)(2)动物细胞融合的结果是形成单核的杂交细胞，植物体细胞杂交的结果是得到杂种植株(√)(3)动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(×)(4)单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同(×)(5)将抗原注入小鼠体内，是为了获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(√)(6)单克隆抗体诊断试剂提高了诊断的准确性、灵敏性(√)eq\x(\a\al(教材P48～49“图2－16”拓展))观察制备单克隆抗体过程的示意图，将①～⑥名称序号填写在下图对应的横线上。①体内培养单克隆抗体②体外培养单克隆抗体③注射特定抗原④抗体检测呈阳性⑤诱导融合⑥用特定的选择培养基进行筛选探究点一动物细胞融合技术植物体细胞杂交技术，可以跨越植物种属间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。科学家经过长期的探索，也实现了用不同种动物的体细胞进行杂交。参考图示，回答问题。用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图(1)动物细胞融合的结构基础是什么？融合处理后的细胞是否可以直接用于培养？为什么？提示细胞膜具有流动性。不可以，因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要筛选。(2)动物细胞之间或动物与人细胞之间都可以进行融合，产生的融合细胞有多少种？(只考虑两两融合)提示3种。植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较[例1]下列关于动物细胞融合的相关说法，错误的是()A.动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程B.融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞C.灭活的病毒中“灭活”是指用物理或化学手段破坏它的抗原结构D.细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能答案C解析动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，A正确；融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞，B正确；动物细胞融合过程中通常用灭活的病毒作为诱导剂，这里的“灭活”是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但并不破坏其抗原结构，类似于疫苗的处理，C错误；细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能，D正确。[例2]下列有关植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较，叙述正确的是()A.两者应用的原理都完全相同B.两者都可用电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法诱导细胞融合C.两者融合完成的标志都是形成融合细胞核D.两者的目的都是用于大量生产分泌蛋白答案B解析植物体细胞杂交的原理是细胞膜具有流动性和植物细胞一般具有全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性和细胞增殖；电融合法或聚乙二醇(PEG)融合法既可诱导动物细胞融合，也可诱导植物原生质体融合；植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，动物细胞融合完成的标志是形成融合细胞核；植物体细胞杂交的目的是产生杂种植株，动物细胞融合可用于大量生产分泌蛋白等。探究点二单克隆抗体及其应用“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，由单克隆抗体与药物结合而成，单克隆抗体的制备过程如图所示。(1)补充完整上述单克隆抗体制备过程：①骨髓瘤；②杂交瘤细胞；③产生所需抗体。(2)若只考虑细胞两两融合，A过程会获得3种类型的细胞。经特定选择培养基筛选后，未融合的亲本细胞和融合的具有同种细胞核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。(3)注射到小鼠体内进行培养的细胞具有的特点是既能大量增殖又能产生特定抗体。(4)图示过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体，理由是__________________________________________________________________。提示小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，存在着排异反应(5)“生物导弹”中单克隆抗体的作用是________。提示将药物定向带到靶细胞所在位置。两次筛选的比较[例3]下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，选项中对单克隆抗体制备的相关叙述不正确的是()①将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞②从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞③利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合④将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养⑤筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞⑥从腹水中提取抗体A.实验顺序应当是①②③⑤④⑥B.④过程中产生的多个杂交瘤细胞也称为克隆化培养C.③过程获得的细胞均可无限增殖D.③到⑤的过程中通常要经过两次筛选答案C解析单克隆抗体的制备过程为①②③⑤④⑥，其中③到⑤过程通常要经过两次筛选，即先筛选出杂交瘤细胞，再筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，A、D正确；④过程是将杂交瘤细胞注入小鼠体内培养，杂交瘤细胞无限增殖，也称为克隆化培养，B正确；③过程获得的细胞不都能无限增殖，如B淋巴细胞自身融合的细胞不能无限增殖，因此还需要用选择培养基进行筛选，C错误。[例4]抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列表述正确的是()ADC的作用机制示意图A.ADC可通过主动运输进入肿瘤细胞B.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，所以不会产生新的蛋白质答案C解析ADC可通过胞吞的方式进入肿瘤细胞，A错误；据图分析可知，抗体进入细胞后被溶酶体裂解，释放的药物导致细胞凋亡，B错误；单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞膜上的特异性受体结合，C正确；肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，细胞凋亡过程中基因进行选择性表达，因此会产生新的蛋白质，D错误。思维导图晨读必背1.诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。2.杂交瘤细胞既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体。3.制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。4.对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。5.单克隆抗体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。随堂检测1.下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述，正确的是()A.动物细胞经PEG诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体B.动物细胞融合最主要的目的是制备单克隆抗体C.杂交瘤细胞实质上就是癌变的B淋巴细胞D.单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同答案B解析由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂种细胞不能培育成动物个体，A错误；动物细胞融合在多个方面都有应用，但最重要的应用是制备单克隆抗体，B正确；杂交瘤细胞是由骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合形成的，不是B淋巴细胞癌变的结果，C错误；单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质相同，都是蛋白质，D错误。2.对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是()A.均可使用PEG、电融合或灭活病毒的方法诱导细胞融合B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离C.两者都需要用到纤维素酶和果胶酶D.在适宜的条件下，均可发育成完整个体答案B解析灭活的病毒是动物细胞融合特有的诱导方法，A错误；动物细胞融合和植物体细胞杂交技术都可以打破生殖隔离，B正确；植物体细胞杂交技术需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，动物细胞融合不需要，C错误；目前，动物细胞融合形成的杂交细胞不能发育成完整个体，D错误。3.人绒毛膜促性腺激素(HCG)是怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，通过制备抗HCG单克隆抗体测试人体尿液中的HCG，可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备示意图，相关叙述正确的是()A.①过程常用灭活的病毒，不可用聚乙二醇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单克隆抗体为抗体进行检测D.④过程需要添加抗生素等物质，以防止病毒污染答案C解析动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导处理，也可以用聚乙二醇诱导融合，A错误；②过程筛选出的杂交瘤细胞不一定全部能产生抗HCG抗体，还需要进行专一抗体检测，B错误；③过程以抗HCG单克隆抗体为抗体，再加入特定的HCG为抗原，利用抗原—抗体杂交的原理进行检测，C正确；④过程需要添加抗生素等物质，目的是防止杂菌污染，而不是防止病毒污染，D错误。4.新型冠状病毒(如图Ⅰ)和SARS病毒都会引起人类肺炎。如图Ⅱ是SARS－CoV的S蛋白单克隆抗体的制备过程。回答下列问题：(1)与新冠肺炎康复者捐献的血浆中的抗体相比，抗S蛋白的单克隆抗体的优点是_______________________________________________________________。制备疫苗最重要的目的是对新冠病毒引起的肺炎进行免疫________(填“治疗”或“预防”)。(2)在制备SARS­CoV的S蛋白单克隆抗体的过程中，A细胞还需经过________和________才能获得大量产生所需抗体的细胞。(3)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。小鼠的淋巴细胞有上述两种途径，但一般不分裂增殖，小鼠的骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。根据该原理，在含甲的混合培养液中添加氨基嘌呤________(填“能”或“不能”)筛选出A，原因是__________________________________________________________________。(4)SARS­CoV的S蛋白单克隆抗体________(填“能”或“不能”)对新型冠状病毒发挥作用，理由是_________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)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，并且可以大量制备预防(2)克隆化培养抗体检测(3)能杂交瘤细胞D途径被氨基嘌呤阻断后不能合成DNA，但可通过S途径合成DNA，不断分裂增殖(4)不能新型冠状病毒与SARS病毒的抗原不同，SARS­CoV的S蛋白单克隆抗体只能与SARS­CoV的S蛋白发生特异性结合解析(1)与新冠肺炎康复者捐献的血浆中的抗体相比，抗S蛋白的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，并且可以大量制备的优点。制备新冠疫苗最重要的目的是对新冠病毒引起的肺炎进行免疫预防。(2)在制备SARS­CoV的S蛋白特异性单克隆抗体的过程中，通过筛选获得的杂交瘤细胞A还需经过克隆化培养和专一抗体检测才能获得大量产生所需抗体的细胞。(3)在含甲的混合培养液中添加氨基嘌呤后，已免疫的B淋巴细胞及其彼此融合的细胞能利用S途径进行DNA合成，但是无法进行分裂增殖，骨髓瘤细胞的D合成途径被阻断，所以骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，只有骨髓瘤细胞与已免疫的B淋巴细胞融合形成的杂交细胞能利用S途径合成DNA并进行分裂增殖从而存活下来，所以在含甲的混合培养液中添加氨基嘌呤能筛选出杂交瘤细胞A。(4)抗体具有特异性，故相应的SARS­CoV的S蛋白单克隆抗体只会对SARS病毒起作用，不能对新型冠状病毒发挥作用。eq\a\vs4\al\co1(课后·分层训练)(时间：30分钟)知识点1动物细胞融合技术1.与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导方法分别是()A.细胞膜具有流动性、离心法B.细胞膜具有流动性、灭活病毒诱导法C.细胞的增殖、电融合法D.细胞的增殖、灭活病毒诱导法答案B解析植物体细胞杂交具有原理是细胞膜具有流动性、植物细胞一般具有全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性；动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，其中灭活病毒诱导法是其特有的方法，而PEG融合法和电融合法也可用于诱导植物体细胞杂交。2.关于动物细胞融合的说法不正确的是()A.常用于诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法、紫外线照射法和灭活病毒诱导法等B.动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞C.动物细胞融合反映了动物细胞的细胞膜具有一定的流动性D.细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能答案A解析常用于诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，不包括紫外线照射法，A错误；动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞，B正确；动物细胞融合依据的原理是细胞膜具有流动性，C正确；细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，D正确。3.细胞融合技术应用广泛，如图为细胞融合过程，下列叙述错误的是()A.借助单克隆抗体的导向作用能将药物定向带到癌细胞所在位置B.培养液渗透压略大于细胞质，有助于植物细胞酶解法去壁C.“番茄—马铃薯”的培育说明了不同物种之间的杂交育种可以成功D.基因型为AaBB与aaBb植株的花粉去壁后两两融合得到6种基因型细胞答案C解析根据抗原—抗体特异性结合可知，借助单克隆抗体的导向作用能将药物定向带到癌细胞所在位置，A正确；培养液渗透压略大于细胞质，有助于植物细胞酶解法去壁，防止原生质体在低渗溶液中吸水涨破，B正确；“番茄—马铃薯”的培育是利用植物体细胞杂交技术，克服了由于生殖隔离而导致的远缘杂交不亲和障碍，C错误；基因型为AaBB与aaBb的植株的花粉去壁后两两融合得到AABB、AaBB、aaBB、AaBb、aabb、aaBb等6种基因型的细胞，D正确。知识点2单克隆抗体及其应用4.新冠肺炎康复者捐献的血浆中含有抗体，可用于重症患者的治疗。研究者提出也可利用康复者血液中的浆细胞制备单克隆抗体，比血浆注射疗法更为有效。其依据在于()A.单克隆抗体特异性高B.浆细胞可无限增殖C.细胞融合技术更安全D.血浆中的抗体种类更多答案A解析单克隆抗体特异性高，故利用康复者血液中的浆细胞制备单克隆抗体，比血浆注射疗法更为有效，A正确。5.如图为单克隆抗体的制备流程示意图。下列叙述正确的是()A.甲是从已免疫的小鼠脾脏中获得的T淋巴细胞B.①表示将骨髓瘤细胞去核后进行细胞融合C.乙为融合细胞，同时具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性D.②表示筛选能产生特异性抗体的细胞答案D解析甲是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A错误；①表示将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞进行细胞融合，B错误；乙为融合细胞，经筛选后得到的细胞才具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性，C错误；②表示筛选能产生特异性抗体的细胞，然后进行大规模培养，D正确。6.下列有关单克隆抗体制备及其应用的叙述，错误的是()A.制备单克隆抗体运用的技术有动物细胞培养和动物细胞融合B.需要用选择培养基筛选杂交瘤细胞C.需要从杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的细胞D.利用“ADC”治疗癌症就是利用了单克隆抗体清除癌细胞的特性答案D解析制备单克隆抗体需要运用细胞培养技术培养B淋巴细胞、骨髓瘤细胞和杂交瘤细胞等，需要运用细胞融合技术将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，A正确；由于B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时，有未融合的细胞，也有同种融合的细胞，这些不符合筛选要求的细胞都需要通过选择培养基淘汰，B正确；筛选到的杂交瘤细胞必须是既能大量增殖，还能产生特定抗体的细胞，C正确；“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，D错误。7.科学家以COVID－19(新冠病毒)的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述，正确的是()A.利用该单克隆抗体可以诊断是否感染COVID－19B.体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对COVID－19的单克隆抗体C.将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体答案A解析单克隆抗体的应用之一就是用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用，A正确；B淋巴细胞不能增殖，因此无法直接培养获得单克隆抗体，B错误；等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导后融合的细胞，可能是B淋巴细胞与B淋巴细胞融合形成的杂交细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞，C错误；将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出抗体，这是早期制备抗体的方法，该过程中制备的抗体并非单克隆抗体，D错误。8.下图表示用仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是()A.细胞a和细胞b必须为同种细胞才能融合B.细胞c同时有细胞a和细胞b的遗传物质C.该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性D.植物细胞的融合过程与动物细胞完全相同答案B解析不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；如题图所示，细胞a和细胞b融合成一个细胞，细胞c同时有细胞a和细胞b的遗传物质，B正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C错误；植物细胞的融合通常要先去除细胞壁，其细胞融合的过程与动物细胞不完全相同，D错误。9.如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是()A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的细胞毒性T细胞B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成C.③同时具有B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞答案D解析①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A错误；胰蛋白酶可使组织细胞分散为单个细胞，B错误；③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞，才同时具有B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可大量增殖)的特性，C错误。10.下图所示为几项生物工程技术综合实验研究的流程图。下列相关叙述错误的是()A.整个流程运用的生物技术有动物细胞培养以及动物细胞融合等B.过程①是诱导干细胞中的基因选择性表达的结果C.过程②得到的Z细胞还需要进行克隆化培养和抗体检测及多次筛选D.过程②中需要纤维素酶处理答案D解析过程①③涉及动物细胞培养，过程②涉及动物细胞融合，A正确；过程①为诱导干细胞增殖分化为各类细胞，细胞分化的实质是基因的选择性表达，B正确；X细胞相当于能大量增殖的骨髓瘤细胞，Y细胞是能产生抗H1N1病毒抗体的B淋巴细胞，则二者融合后的Z细胞相当于杂交瘤细胞，需要对其进行克隆化培养和抗体检测及多次筛选，C正确；过程②中利用PEG融合法、电融合法或灭活病毒诱导法来诱导细胞融合，D错误。11.下图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。请回答下列问题：(1)人的红细胞膜表面具有识别作用的凝集原，其化学本质是________；从免疫学角度看，这种凝集原是________。(2)图中细胞1是小鼠体内注入人A型血红细胞后获得的________细胞，这种细胞具有________________的特点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞2是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能________，但不会产生抗体。(3)为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞3，这种细胞称为________________。(4)过程①的主要目的是__________________________________________________________________________________________________________。通过过程②或③的培养方法能产生大量________抗体。答案(1)糖蛋白抗原(2)B淋巴(或免疫后的B淋巴)产生单一的抗A抗体(或产生单一的特异性抗体)大量增殖(3)杂交瘤细胞(4)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞抗A单克隆解析(1)人红细胞膜表面的凝集原具有特异性，化学本质是糖蛋白，从免疫学角度看，它是抗原。(2)(3)免疫后的B淋巴细胞能分泌特异性抗体，小鼠骨髓瘤细胞则可在体外培养条件下大量增殖，在选择培养基中，只有免疫后的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞(细胞3)才同时具备分泌抗体的功能和保持细胞能大量增殖两种特征。(4)过程①的主要目的是筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞，过程②或③分别是体内培养和体外培养，以产生大量抗A单克隆抗体。12.为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是___________________________________________________________________。(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于________，使用该培养基进行细胞培养的结果是___________________________________________________________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有_____________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。答案(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液(3)选择培养基只有杂交瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养解析(1)实验前给小鼠甲注射病毒A，其目的是刺激机体发生免疫反应，从而产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液的主要实验步骤：从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，然后用培养液将分散的细胞稀释制成单细胞悬液。(3)图中筛选1采用特定的选择培养基，在该培养基上，未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生存。图中筛选2含多次筛选，利用抗原与抗体特异性结合的原理，就可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物课程内容标准核心素养对接1.概述动物细胞核移植技术的含义及类型。2.简述动物体细胞核移植的基本过程。3.说出体细胞核移植技术的应用前景。1.科学思维——归纳动物细胞核移植的原理、操作过程。2.社会责任——基于实例分析，认同动物细胞核移植的应用前景及存在的问题。知识点1体细胞核移植的过程1.动物细胞核移植技术2.体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例)知识点2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)畜牧生产方面：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①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。③以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的细胞、组织、器官后，移植给患者可避免发生免疫排斥反应。(3)使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程(4)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。(5)克隆特定疾病模型的动物，能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。(6)保护濒危物种方面：有望增加濒危物种的存活数量。2.存在问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。(2)绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。(3)相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与其他学科更深层次的理论研究相结合。(1)克隆动物的性状与供体动物完全相同(×)(2)哺乳动物的核移植分为生殖细胞核移植和体细胞核移植(×)(3)采集的卵母细胞在体外培养至MⅠ中期后，进行显微操作去核(×)(4)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(√)(5)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植(√)(6)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞(×)(7)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(√)eq\x(教材P53“图2－18”拓展)1.观察体细胞核移植流程图，回答下列问题。(1)图中A采集到的细胞应在体外培养到MⅡ期。(2)图中C和D代表的操作过程分别是通过显微操作去核、将供体细胞注入去核的卵母细胞。(3)图中分别代表体细胞培养和形成重构胚的过程是B、E(填字母)。eq\x(教材P54“相关信息”)2.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。eq\x(教材P52“相关信息”拓展)3.细胞核移植的受体是“去核”的卵母细胞，为什么“去核”要加上引号？提示减数分裂Ⅱ中期细胞核解体，该时期无细胞核，“去核”的实质是去除卵母细胞的纺锤体—染色体复合物。探究点体细胞核移植的过程2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生，这是我国科学家历经五年取得的重大突破。这两只克隆猴名字叫“中中”“华华”，寓意为“中华”。克隆猴的诞生标志着我国的克隆技术走在了世界前列，如图表示克隆猴的培育流程。(1)通过上述方式产生克隆猴属于无性(填“有性”或“无性”)繁殖。(2)重组细胞中的体细胞核能够表现出全能性，是因为卵母细胞中含有大量的营养物质，并含有诱导(激发)体细胞核表现全能性的物质。(3)克隆猴的成功培育在人类医学实践中具有重要意义，由于猴与人在进化上亲缘关系很近，因而比模型小鼠更适合作为研究人类疾病的模型动物。由于同一个体的体细胞克隆出的后代遗传物质(性状)基本相同，因而用于药物对照实验能够更准确地评估药效。(4)克隆猴的遗传物质是对猴B的100%复制吗？并分析原因。提示不是。克隆过程中细胞核来自供体，因此克隆猴的核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制，而其细胞质中的遗传物质来自猴A。(5)克隆猴的诞生是否证明了动物细胞具有全能性？原因是什么？提示否。用体细胞核移植技术得到的克隆动物，仅仅说明动物体细胞的细胞核具有全能性，而不是动物细胞具有全能性。1.细胞核移植的原理动物体细胞核移植的原理是动物细胞核具有全能性，而不是动物细胞具有全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。2.供体和受体的选择(1)供体：一般选用原代培养的细胞，保证了供体细胞正常的遗传基础。(2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞，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。3.克隆动物的遗传特点克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。(1)克隆动物的细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。(2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞细胞质供体部分相同。(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。[例1]动物克隆繁殖的基本过程如图所示。下列叙述正确的是()A.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性B.甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚C.子代动物与提供甲细胞的动物性状完全相同D.动物难以进行体细胞克隆的原因之一是分化后的体细胞的细胞核的基因组成缺乏完整性答案B解析此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，A错误；细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，所以甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚，B正确；子代动物的细胞核遗传物质来自甲细胞，而细胞质遗传物质来自卵母细胞，且子代动物的表型还受环境因素的影响，因此子代动物与提供甲细胞的动物性状不完全相同，C错误；动物的体细胞均由受精卵发育而来，因此体细胞的细胞核中的基因组成是完整的，D错误。[例2]核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞，下列有关说法错误的是()A.MⅡ期卵母细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质B.MⅡ期卵母细胞体积比较大，操作起来相对容易C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中D.MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响答案D解析通常用处于MⅡ期去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大，易操作、营养物质丰富外，还因为它的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，A、B正确；将进行培养的供体细胞(体细胞)注入去核的卵母细胞中，C正确；克隆动物的细胞核中遗传物质来自供体核，细胞质中的遗传物质主要来自MⅡ期卵母细胞，因此卵母细胞对克隆动物的性状也会产生影响，D错误。[例3]研究人员采用体细胞克隆技术培育克隆羊，其操作流程如图所示。下列叙述正确的是()A.X不能直接发育为个体的原因是细胞中的遗传物质不能表达B.重构胚要进行分裂和发育需经振荡或用灭活的病毒、PEG等激活C.早期胚胎在丙体内能正常孕育是因为胚胎可与母体建立正常的生理和组织联系D.经培育得到的丁羊，其细胞内的遗传物质与甲完全相同答案C解析X不能直接发育为个体的原因是动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，A错误；重构胚要进行分裂和发育需用物理或化学方法(如电刺激、Ca2＋载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)激活，B错误；经培育得到的丁羊，其细胞核遗传物质来自甲，而细胞质遗传物质大部分来自乙，因此其细胞内的遗传物质与甲不完全相同，D错误。思维导图晨读必背1.动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核具有全能性，属于无性繁殖。2.哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。3.动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植，动物体细胞分化程度高，表现其全能性十分困难。4.动物体细胞核移植的受体细胞是已经去核的MⅡ期卵母细胞。随堂检测1.在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的()A.卵原细胞 B.初级卵母细胞C.次级卵母细胞 D.卵细胞答案C解析克隆哺乳动物时，一般将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。通常作为核移植受体细胞的是去核的次级卵母细胞，C正确。2.下列有关核移植的说法错误的是()A.通过核移植得到的细胞称为重构胚B.哺乳动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植C.核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖D.动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关答案D解析动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度有关，如分化程度低，表现全能性相对容易。3.如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将激活后的重构胚培养至原肠胚后移植答案B解析图示过程为体细胞核移植过程，取甲牛体细胞，对乙牛处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞去核，然后进行细胞核移植；融合后的重构胚激活后培养得到早期胚胎，再进行胚胎移植，最终得到克隆牛。后代丁的细胞核中的遗传物质来自甲，细胞质中的遗传物质大部分来自于乙，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(其中的O2是细胞代谢所必需的)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体，B正确；过程②常使用显微操作法对卵母细胞进行处理，C错误；过程③将激活后的重构胚培养至囊胚或桑葚胚后移植，D错误。4.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(如图所示)。请结合图示回答下列相关问题：(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用________________酶处理。(2)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是________。(3)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是_____________________________________________________________。(4)将重组细胞在培养液中培养成的重构胚移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是___________________________________________________________________。(5)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有________________。转基因奶牛克隆成功，说明了动物________________具有全能性。答案(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)有丝分裂(3)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响(5)动物细胞核移植、动物细胞培养体细胞的细胞核解析(1)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。(4)生物的性状是由细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(5)该克隆动物的培育过程中涉及动物细胞核移植、动物细胞培养等技术。转基因奶牛克隆成功，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。eq\a\vs4\al\co1(课后·分层训练)(时间：30分钟)知识点1体细胞核移植的过程1.下列有关体细胞核移植过程的叙述，不正确的是()A.在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期B.通过显微操作法去除卵母细胞的细胞核C.使用电刺激等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育D.动物胚胎细胞核移植的难度高于体细胞核移植答案D解析在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期，才能进行核移植，A正确；通过显微操作法可以去除卵母细胞的细胞核，B正确；使用电刺激等方法可以激活重构胚使其完成细胞分裂和发育，C正确；动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植，D错误。2.将绵羊的体细胞核移植到其去核的卵母细胞内形成重构卵，可以培养成胚胎，并最终发育成完整个体，而将体细胞直接培养或体细胞核移植到未去核的卵母细胞内都不能形成胚胎，下列对这些现象的表述不正确的是()A.说明体细胞核具有全能性B.说明特定的细胞质是细胞核表现全能性的必要条件C.说明染色体数量的变异可能使细胞核不能表现全能性D.说明卵母细胞具有全能性答案D解析将绵羊的体细胞核移植到其去核的卵母细胞内形成重构卵，可以培养成胚胎，并最终发育成完整个体，说明体细胞核具有全能性，A正确；必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中才能发育成新个体，说明特定的细胞质是细胞核表现全能性的必要条件，B正确；细胞核移植到未去核的卵母细胞内不能形成胚胎，是因为该重构胚含有3个染色体组，说明染色体数量的变异可能使细胞核不能表现全能性，C正确；题述内容没有出现一个卵母细胞分化成各种细胞或发育成一个个体，不能说明卵母细胞具有全能性，D错误。3.治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义，具体流程如图所示，下列叙述错误的是()A.过程③中最常用的方法是梯度离心B.过程①采用的是动物体细胞核移植技术C.胚胎干细胞能分化成为动物体内的任何一种细胞D.图中获得的组织、器官移植给个体B一般不会发生免疫排斥反应答案A解析过程③为去除卵母细胞的细胞核，普遍使用的是显微操作法，A错误；过程①表示将体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，采用的是动物体细胞核移植技术，B正确；胚胎干细胞是一种全能干细胞，可分化为动物体内的任何一种细胞，C正确；图中形成的组织、器官中的细胞核来自个体B，所以移植给个体B一般不会发生免疫排斥反应，D正确。知识点2体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题4.下列关于体细胞核移植技术应用的叙述，不正确的是()A.转基因克隆动物的组织、器官可作为异种移植的供体B.研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程C.有望用体细胞核移植技术增加濒危动物的存活数量D.用克隆动物作疾病模型可用于治疗人类的各种疾病答案D解析转基因克隆动物的组织、器官可作为异种移植的供体，解决人体器官移植供体来源短缺的问题，A正确；体细胞核移植把体细胞移入去核卵母细胞中，使其重组并能发育为新的胚胎，研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程，B正确；体细胞核移植技术可以用于克隆濒危动物，有望增加濒危动物的存活数量，C正确；用克隆动物作疾病模型可用于疾病的研究，但不能用于治疗人类的各种疾病，D错误。5.中国科学家率先成功应用体细胞克隆技术，获得非人灵长类动物“中中”和“华华”两只克隆猕猴。培育过程如图，相关叙述不正确的是()A.“中中”和“华华”的获得涉及核移植和胚胎培养B.克隆猴体细胞中的遗传物质与核供体的遗传物质完全相同C.“中中”和“华华”