高考生物一轮复习第十单元第46课动物细胞工程课件

第46课动物细胞工程第十单元生物技术与工程·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。2.建立动物细胞培养与单克隆抗体制备的基本流程模型；阐明动物细胞融合和植物体细胞杂交的异同。3.探究动物细胞工程的应用；结合高产奶牛的克隆过程，掌握动物细胞核移植技术。考点一动物细胞培养1．动物细胞培养的概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞____________的技术。单个细胞生长和增殖2．动物细胞培养的条件营养①无机物：无机盐等；②有机物：糖类、氨基酸、维生素、______等无菌、无毒环境①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；②在无菌环境下进行操作；③定期更换________，以便清除代谢物温度、pH和渗透压①温度：哺乳动物细胞多以________________为宜；②pH：多数动物细胞生存的适宜pH为__________气体环境血清培养液(36.5±0.5)℃7.2～7.495%空气和5%CO23.动物细胞培养的过程(1)体外培养的动物细胞的类型①能够______________中生长增殖；②需要____________________才能生长繁殖，而且还会发生__________现象，从而使细胞停止分裂增殖。悬浮在培养液贴附于某些基质表面接触抑制(2)过程胰蛋白酶胶原蛋白酶细胞悬液原代培养4．干细胞培养及其应用种类胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源__________骨髓、脐带血等体细胞(如成纤维细胞等)特点具有分化为成年动物体内的_____________________________________________________________甚至个体的潜能具有组织特异性，只能分化成____________________，不具有发育成完整个体的能力能诱导分化成类似_____________的一种细胞应用分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等造血干细胞用于治疗白血病，神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等早期胚胎任何一种类型的特定的细胞胚胎干细胞或组织细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官5.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的增殖细胞的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1．使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要加入血清等天然成分。(

)2．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养。(

)3．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。(

)4．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。(

)5．干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，在医学上有广泛应用。(

)6．已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。(

)√√××√√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，不能用胃蛋白酶的原因是______________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P44正文)细胞在培养过程中悬浮培养的细胞会因______________________________________________________等因素而分裂受阻。3．(选择性必修3P46正文)iPS细胞的应用前景优于ES细胞的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5左右，而动物细胞培养的适ES细胞必须宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制其在医学上的应用。iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎，而且可以来自病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应，所以iPS细胞的应用前景要优于ES细胞考向1|

动物细胞培养分析1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，科研人员将数量相等的动物肝脏肿瘤细胞和肝脏正常细胞分别置于相同培养液中培养。下列叙述正确的是(

)A．动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，细胞只分裂一次B．细胞培养液中通常含有维生素、激素、糖等多种能源物质C．定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成危害D．培养过程中两种细胞都会出现接触抑制现象√C

解析：原代培养是指动物组织经处理后的初次培养，细胞可以分裂多次，A错误。维生素既不是细胞的结构物质，也不能提供能量，只是对细胞的生长和代谢起调节作用；激素是信息分子，对细胞的生长只具有调节作用，也不是能源物质，B错误。动物细胞培养过程中，细胞会产生代谢产物，包括有害物质，故定期更换培养液可以防止有害代谢产物的积累对细胞造成危害，C正确。肝脏肿瘤细胞培养过程中不会出现接触抑制的现象，D错误。2．(2024·山东济南模拟)Transwell实验可模拟肿瘤细胞侵袭过程。取用无血清培养液制成的待测细胞悬液加入膜上铺有基质胶的上室中，下室为有血清培养液，上下层培养液以一层具有一定孔径的聚碳酸酯膜分隔开，放入培养箱中培养，通过计数下室的细胞量即可反映细胞的侵袭能力，如右图所示。下列说法错误的是(

)A．进入下室的肿瘤细胞数量越多，说明肿瘤细胞的分裂能力越强B．可用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理使动物细胞分散开C．肿瘤细胞可分泌水解酶将基质胶中的成分分解后进入下室D．血清培养液中含有某些因子促使肿瘤细胞向营养高的下室移动√A

解析：由题意可知，通过计数下室的细胞量即可反映细胞的侵袭能力，若进入下室的肿瘤细胞数量越多，说明肿瘤细胞的侵袭能力越强，但不能说明肿瘤细胞的分裂能力越强，A错误；获得动物组织块后，可用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理使动物细胞分散开，制成细胞悬液，B正确；一开始将肿瘤细胞加入膜上铺有基质胶的上室中，一段时间后在下室发现肿瘤细胞，说明肿瘤细胞可分泌水解酶将基质胶中的成分分解后进入下室，C正确；上室含无血清培养液，下室含有血清培养液，加入上室的肿瘤细胞一段时间后出现在下室中，说明血清培养液中含有某些因子促使肿瘤细胞向营养高的下室移动，D正确。植物组织培养与动物细胞培养的易错认识(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化过程，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养不能获得新个体，没有体现细胞的全能性。(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂。考向2|

干细胞培养及其应用的分析3．(2024·广东潮州模拟)将诱导多能干细胞(iPS)移植给急性心肌梗死小鼠，检测发现小鼠心肌电生理指标逐渐恢复正常。下列说法合理的是(

)A．该实验中仅需正常小鼠作为对照组B．与高度分化的细胞相比，iPS的分化潜能较弱C．选择病鼠自身细胞获得iPS再移植可避免免疫排斥D．此结果说明可将iPS移植用于治疗人类缺血性心肌病√C

解析：为了说明诱导多能干细胞(iPS)移植给急性心肌梗死小鼠的影响，该实验需要正常小鼠作为对照组，也需要急性心肌梗死小鼠作为对照，A错误；诱导多能干细胞可分化形成多种组织细胞，与高度分化的细胞相比，iPS的分化潜能较强，B错误；诱导多能干细胞(iPS)来源于病鼠自身的体细胞，再移植回病鼠体内可避免免疫排斥反应，C正确；诱导多能干细胞(iPS)可分化为心肌细胞，从而使急性心肌梗死小鼠的心肌电生理指标逐渐恢复正常，缺血性心肌病和急性心肌梗死病因不同，此结果并不能说明iPS移植可用于治疗人类缺血性心肌病，D错误。4．(2024·广东韶关模拟)科学家利用基因编辑技术敲除猪胚胎中肾脏形成所必需的两个基因，从而在胚胎相应位置创造出一个空位并添加人类多能干细胞来填补这个空位，最终培育出拥有人细胞且功能正常的肾脏。下列相关叙述错误的是(

)A．敲除猪胚胎中肾脏形成所必需的两个基因引起的变异属于基因突变B．早期胚胎培养需在CO2培养箱中进行，培养液含有糖类、血清等物质C．为获得更多胚胎，可通过注射促性腺激素促使母猪超数排卵D．该研究的突破，为解决器官移植中供体短缺问题带来了曙光√A

解析：基因突变不改变基因的数量，该技术敲除了两个必需基因，造成的变异不属于基因突变，A错误；进行动物细胞培养时，需置于含有95%空气和5%CO2混合气体的培养箱中培养，B正确；为获得更多胚胎，可通过注射促性腺激素促使母猪超数排卵，C正确；在猪体内培养人源化器官，最终是为了将它用于器官移植，以缓解器官短缺的医疗现状，因此该研究的突破，为解决器官移植中供体短缺问题带来了曙光，D正确。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__________个动物细胞结合形成__________的技术。(2)结果：形成______细胞，且具有原来两个或多个细胞的__________。(3)诱导方法：________融合法、________法和______________法等。(4)意义：突破了__________的局限，使远缘杂交成为可能。(5)应用①是研究细胞遗传、__________、肿瘤和培育____________等的重要手段。②杂交瘤技术为制造____________开辟了新途径。两个或多一个细胞杂交遗传信息PEG电融合灭活病毒诱导有性杂交细胞免疫生物新品种单克隆抗体2．单克隆抗体的制备过程杂交瘤单一抗体体外培养3．单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的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(“B—B”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4.单克隆抗体的特点和应用特点特异性强，灵敏度高，可大量制备应用作为__________，用于疾病诊断和病原体鉴定；作为运载______的载体；用于治疗疾病等诊断试剂药物1．每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体。(

)2．相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理。(

)3．动物细胞融合与植物体细胞杂交的原理都涉及细胞膜的流动性。(

)4．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(

)√√√×1．(选择性必修3P48相关信息)灭活病毒诱导细胞融合的原理是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P48～49图2-16)制备单克隆抗体时，不直接用经过免疫的B淋巴细胞来获得单克隆抗体的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。病毒表面含有的用于获得杂交瘤细胞的B淋巴细胞为浆细胞，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，细胞发生融合是高度分化的动物细胞，培养时很难恢复分裂能力，不能进行无限增殖，难以获得大量的单克隆抗体考向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：题图中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；题图中过程①发生了细胞膜的融合，体现了细胞膜的流动性，B错误；题图中过程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。(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%。仅用两个细胞融合，其效率太低，不一定能得到融合细胞。更重要的是，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。2．(2024·广东东莞期末)科研人员研发出单克隆抗体—肺癌药物偶联物，以减少肺癌药物对正常细胞的伤害，基本流程如下。相关叙述正确的是(

)A．注射的特定抗原是正常肺细胞和肺癌细胞共有的大分子B．抗体—肺癌药物偶联物中a代表肺癌药物，b代表抗体C．经②③最终得到的杂交瘤细胞只能产生针对肺癌细胞的抗体D．抗体—肺癌药物偶联物只能定向运输至肺癌细胞，将其杀伤√C

解析：“科研人员研发出单克隆抗体—肺癌药物偶联物，以减少肺癌药物对正常细胞的伤害”，据此可推测，该单克隆抗体制备过程中需要注射的特定抗原是肺癌细胞特有的大分子，A错误；抗体—肺癌药物偶联物中b代表肺癌药物，a代表抗体，B错误；经②③两次筛选最终得到的杂交瘤细胞只能产生针对肺癌细胞的抗体，而后对其进行大量体外或体内培养，获得特定的抗体，C正确；抗体—肺癌药物偶联物能运输到全身各处，但只能定向作用于肺癌细胞，将其杀伤，D错误。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融合前处理去掉细胞壁分散成单个细胞诱导方法物理法：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交细胞考向2|

单克隆抗体制备技术分析3．(2024·云南曲靖模拟)单克隆抗体制备的过程中需要使用动物细胞杂交技术，将骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞融合，得到的杂交瘤细胞可以在选择培养液中繁殖并生存。下列叙述错误的是(

)A．未融合的免疫B细胞群在体外长期培养会死亡是因为不能无限增殖B．经选择培养筛选出的杂交瘤细胞需要进行克隆化培养和抗体检测C．抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞可以经体外培养或者小鼠腹腔增殖D．杂交瘤细胞培养所需要的能量可由选择培养液中添加的蔗糖提供√D

解析：未融合的免疫B细胞群不能无限增殖，长期培养会凋亡，A正确；融合后经特定的培养基筛选出的杂交瘤细胞需要进行克隆化培养和抗体检测，才能获得产生特定抗体的杂交瘤细胞，B正确；抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞可以经体外培养或者小鼠腹腔增殖，从培养液中或小鼠腹腔中提取单克隆抗体，C正确；杂交瘤细胞培养所需要的能量来自葡萄糖，动物细胞不能直接利用蔗糖，D错误。4．传统鼠源单抗可被人体免疫系统识别而产生免疫反应，导致单抗的治疗效果下降。科研人员对小鼠的相关基因进行改造，制备了人源化的Her2(人表皮生长因子受体2)单克隆抗体，该单克隆抗体可特异性结合乳腺癌细胞。下列叙述错误的是(

)A．乳腺癌细胞细胞膜表面的Her2的表达量要低于正常细胞B．鼠源化Her2单抗进入人体后可能会诱导人体产生抗单抗抗体C．人源化Her2单抗制备利用了重组DNA技术、动物细胞融合等技术D．荧光标记的人源化Her2单克隆抗体可用于乳腺癌的定位诊断√A

解析：由题干信息“制备了人源化的Her2(人表皮生长因子受体2)单克隆抗体，该单克隆抗体可特异性结合乳腺癌细胞”，可说明乳腺癌细胞细胞膜表面的Her2的表达量要高于正常细胞，A错误；传统鼠源性单抗对人体来说是抗原，可能会引起人体产生相应抗体，使得单抗药物疗效减弱，并且引起严重的不良反应，而人源化单抗能够克服人抗鼠源抗体反应，避免单抗分子被免疫系统当作异源蛋白而被快速清除，提高单抗药物的药效，因此鼠源化Her2单抗进入人体后可能会诱导人体产生抗单抗抗体，B正确；人源化Her2单抗制备利用了重组DNA技术(要对小鼠的相关基因进行改造)、动物细胞融合(骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合)等技术，C正确；荧光标记的人源化Her2单克隆抗体可特异性结合乳腺癌细胞，从而用于乳腺癌的定位诊断，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________。②受体：去掉细胞核的__________。③结果：重新组合的细胞发育成________，继而发育成__________。(2)类型哺乳动物核移植可分为______细胞核移植和体细胞核移植。细胞核卵母细胞新胚胎动物个体胚胎2．体细胞核移植的过程细胞培养供体细胞核去核重构胚供体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__________进程，促进______________。②医药卫生领域：转基因克隆动物作为____________，生产医用蛋白。③治疗人类疾病：转基因克隆动物的细胞、组织和器官作为__________的供体等。④使人类更深入地了解________________过程。⑤保护濒危物种方面：增加濒危物种的__________。(2)存在问题①体细胞核移植技术的________非常低。②相对于技术研究，理论研究相对______。③克隆动物存在健康问题，表现出遗传和______缺陷等。遗传改良优良畜群繁育生物反应器异种移植胚胎发育及衰老存活数量成功率滞后生理1．动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生殖。(

)2．克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性。(

)3．体细胞核移植过程中通常采用MⅡ期的去核卵母细胞作为受体细胞。(

)4．克隆动物的性状与供体动物完全相同。(

)5．“去核”是去除减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)的卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物。(

)√×√×√(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．(2023·广东模拟)将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”能发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(

)A．“合子”发育成正常的蝌蚪，说明肠细胞的细胞核具有全能性B．“合子”细胞通过有丝分裂进行增殖，但不发生细胞分化C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着基因的选择性表达D．细胞核含有该物种的全套基因，但单独培养肠细胞其全能性会受到抑制√B

解析：将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”，“合子”发育成正常的蝌蚪，说明肠细胞的细胞核具有全能性，A正确；“