1、第五十课时动物细胞工程1动物的细胞培养与体细胞克隆2细胞融合与单克隆抗体考点一 动物细胞培养【回扣教材】1动物细胞培养概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的_，将它分散成_，然后放在适宜的_中，让这些细胞_。组织单个细胞培养基生长和增殖2动物细胞培养的流程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)剪碎用_ 处 理 分 散 成 _ 制 成_转入培养瓶中进行_培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续_培养。3细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就_，称为_。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面_时，细胞就会_，这种现象称为_。胰蛋白酶或胶原蛋白酶单个
2、细胞细胞悬液原代传代贴附在瓶壁上细胞贴壁相互接触停止分裂增殖细胞的接触抑制4动物细胞培养需要满足以下条件_：培养液应进行_处理。通常还要在培养液中添加一定量的_，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止_。_：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入_等天然成分。_：哺乳动物多是_，与体温相近；多数细胞生存的适宜 pH 为_。_：95%_5%_。O2 是_ 所 必 需 的，CO2 的 主 要 作 用 是_。无菌、无毒的环境无菌抗生素代谢产物积累对细胞自身造成危害营养血清、血浆温度和pH36.50.57.27.4气体环境空气CO2细胞代谢维持培养液的pH【
3、知识拓展】特别注意以下几点：1动物细胞培养基成分：特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分。2动物细胞培养和植物组织培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。3植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。4动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点：一是用不同类型的培养基培养，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二是培养基的成分不同，动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培
4、养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。第三是植物组织培养后一般可得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞不能表达其全能性，因而得到的是同一种细胞的群体。【典例精析】【例 1】关于动物细胞培养的错误叙述是()A用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液D动物细胞培养只能传 50 代左右，所培育的细胞都会衰老死亡D【解析】用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织，因为胚胎或幼龄动物的器官或组织分裂能力旺盛，
5、A 正确；动物细胞培养时，先用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞，B 正确；细胞存在接触抑制，因此在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液进行传代培养，C 正确；动物细胞培养传到 50 代左右不能再继续传代，部分细胞遗传物质改变，具有癌变细胞的特点，可以在培养条件下无限制的传代下去，D 错误。考点二 动物体细胞核移植技术【回扣教材】1动物核移植是将动物的一个细胞的_，移入一个已经去掉细胞核的_中，使其重组并发育成一个新的_，这个新的胚胎最终发育为_。用核移植的方法得到的动物称为_。2动物细胞核移植可以分为_核移植(比较容易)和_核移植(比较难)。动物体细胞核 移 植 选 用 去
6、 核 卵(母)细 胞 的 原 因：卵(母)细 胞_；卵(母)细 胞_。细胞核卵母细胞胚胎动物个体克隆动物胚胎细胞体细胞比较大，容易操作细胞质多，营养丰富3体细胞核移植的大致过程是 高产奶牛（供体）去核卵母细胞 重组细胞（胚胎）代孕母体子宫 幼体（与供体中遗传物质基本相同）4动物体细胞核移植技术的应用前景：在畜牧生产方面可用来培育_；保护濒危物种；在医药卫生方面：作为生物反应器，生产_；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的_、_和_可以作为异体移植的供体。良种动物医用蛋白细胞组织器官【知识拓展】动物体细胞移植的特点：动物体细胞移植依据的原理是细胞核的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然细胞
7、核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性。卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发展成为一个新的个体。动物体细胞核移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的 DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。【典例精析】【例 2】(2
8、015 天津卷)2015 年 2 月 3 日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是()A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术C【解析】A 项，受精卵的细胞质几乎全部来自于捐献者的卵母细胞，故避免了母亲的线粒体遗传病基因遗传给后代。B 项，红绿色盲为细胞核基因遗传病，捐献者仅提供了卵母细胞的细胞质，故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿。C 项，受精卵的细胞
9、质几乎全部来自于捐献者，但细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。D 项，三亲婴儿的培育是体外受精，所以需要在体外培养至早期胚胎阶段再进行胚胎移植。考点三 动物细胞融合与单克隆抗体【回扣教材】1动物细胞融合(1)动物细胞融合也称_，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来_细胞遗传信息的单核细胞，称为_。(2)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类似，常用的诱导因素有_等。细胞杂交两个或多个杂交细胞、电激聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(3)动物细胞融合的意义：突破了有性杂交方法的局限，克服了_，成为研究细胞遗
10、传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。2单克隆抗体(1)单克隆抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种_。要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群，其产生的抗体就是单克隆抗体。传统方法从血清中分离出的抗体_。(2)杂交瘤细胞的特点：既能大量_，又能产生_。(3)单克隆抗体的优点：_。不同生物远缘杂交的障碍特异性抗体特异性差产量低、纯度低、繁殖专一的抗体能大量制备特异性强，灵敏度高，并(4)单克隆抗体的应用：作为诊断试剂，具备_的优点；用于治疗疾病和运载药物，如用于癌症的治疗。单抗药物可单独使用，也可与_、药物结合使用，制成“生物导弹”。准确、高效、简易、快速同位素、毒素【知识
11、拓展】植物体细胞杂交和动物细胞融合的拓展分析(1)植物 A、B 是二倍体，体细胞中的染色体数是2n，则杂种细胞 C 就是 4n，称为异源四倍体。(2)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，其遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传规律，因为生物在进行有性生殖时才遵循孟德尔的遗传规律，而植物体细胞杂交的过程不属于有性生殖。(3)动物细胞融合后获得的杂种细胞，目前还没有办法让其发育成一个个体，它不同于“克隆”，也不同于植物体细胞杂交。(4)两者在融合过程中都会发生多种融合方式，如AA、BB、AB，因此要进行筛选。(5)两者都要用到细胞融合和细胞培养两个技术手段。(6)动物细胞培养中用选择性培养基
12、先后选择出杂交瘤细胞和能产生特定抗体的细胞群。(7)植物体细胞杂交的终点不是杂种细胞，而是杂种植株，所以其原理有两个：一是细胞的全能性；二是细胞膜的流动性。动物细胞融合是形成杂交瘤细胞，不是形成新个体，所以其原理只有一个，即体现细胞膜的流动性。【典例精析】【例 3】用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是()A将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的 B淋巴细胞B用纤维素酶处理 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞C用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的 B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合D筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体B【解析】制备单克隆抗体首先需要获得
13、已免疫的B 淋巴细胞，因此需将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的浆细胞，A 正确；纤维素酶只能水解纤维素，用于植物原生质体的融合，动物细胞融合过程中一般利用胰蛋白酶，B 错误；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，C 正确；筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体，D 正确。课时练习五十一、选择题(每小题只有一个正确选项)1动物细胞培养的特点是()细胞贴壁 有丝分裂 分散生长 接触抑制 减数分裂 传代培养时，少数细胞可能获得不死性ABCDA【解析】动物细胞培养时，悬液中分散的细胞很快就贴附在甁壁上，称为细胞贴壁，正确；动物细胞增殖的过程中，
14、细胞通过有丝分裂方式增殖，正确；动物细胞培养时不会分散生长，错误；当细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，即接触抑制，正确；动物细胞培养过程中，细胞的增殖方式是有丝分裂，不是减数分裂，错误；传代培养到一定时候，有的细胞会发生突变，获得不死性，正确。2科学家们用磷脂制成双分子层的微球体，里面包裹着抗癌药物，外面带上单克隆抗体，制成“生物导弹”。下列有关叙述不正确的是()A单克隆抗体的化学本质多数是蛋白质，少数是RNAB单克隆抗体的制备应用了动物细胞融合和动物细胞培养技术C被“生物导弹“消灭的癌细胞是抗原D“生物导弹”治疗癌症，疗效高，毒副作用小A【解析】抗体为浆细胞产生，本质为
15、蛋白质，而酶为活细胞产生的具有催化作用的有机物，多数为蛋白质，少数为 RNA。3一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件()无毒的环境 无菌的环境 合成培养基需加血浆 温度与动物体温相近 需要 O2，不需要CO2 CO2 能调培养液 pHABCDD【解析】动物细胞培养需要无毒环境，故正确；动物细胞培养需要无菌环境，故正确；用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。故正确；动物细胞培养需要适宜的温度和 pH，其中温度要与动物体温相近，故正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，95%空气和5%的 CO2，故错误；5%的 CO2 能调
16、培养液 pH，故正确。4某实验室做了下图所示的实验研究，下列相关叙述错误的是()A与纤维母细胞相比，过程形成的诱导干细胞的全能性表现能力较高B过程是诱导干细胞基因选择性表达的结果C过程中细胞的融合具有随机性D过程制备的单克隆抗体能高效治疗多种疾病D【解析】纤维母细胞通过诱导基因形成的诱导干细胞全能性较高，A 正确。诱导干细胞分化形成各种细胞，是基因选择性表达过程，B 正确。X 和 Y 细胞融合是随机的，可以形成 3 种融合细胞：XX、XY、YY，C 正确。抗体基因专一性，单克隆抗体只能高效治疗一种疾病，D 错误。5运用动物细胞工程技术制备单克隆抗体的正确操作步骤是()筛选杂交瘤细胞 制备特异性
17、抗原 免疫动物 培养免疫细胞和骨髓瘤细胞 筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞 大量培养杂交瘤细胞 诱导细胞融合 单克隆抗体的大量制备ABCDB【解析】制备单克隆抗体的正确操作步骤是制备特异性抗原免疫动物培养免疫细胞和骨髓瘤细胞诱导细胞融合筛选杂交瘤细胞筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞大量培养杂交瘤细胞单克隆抗体的大量制备，B 项正确，A、C、D 三项均错误。6名为“我的皮肤”的生物活性绷带自从在英国诞生后，给皮肤烧伤病人带来了福音。该活性绷带的原理是先采集一些细胞样本，再让其在特殊的膜片上增殖。57 天后，将膜片敷在患者的伤口上，膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口，并促进新生皮肤层生长，达到加速伤口愈合
18、的目的。下列有关叙述中，不正确的是()A“我的皮肤”的获得技术属于动物细胞工程B人的皮肤烧伤后会因人体第二道防线的破坏而导致免疫力下降C种植在膜片上的细胞样本最好选自患者本人D膜片能否把细胞顺利“释放”到伤口，加速患者自身皮肤愈合与细胞膜上的 HLA 有关B【解析】皮肤和黏膜构成人的第一道防线，因此，当人的皮肤烧伤后会因人体第一道防线的破坏而导致免疫力下降，B 项错误。7生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下较易成功“复生”野驴的方法是()A将野驴的体细胞取出，利用组织培养、培育成新个体B将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养技术，经脱分化、
19、再分化，培育成新个体C取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体D将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体C【解析】用体细胞进行动物克隆，目前只能通过核移植技术实现，该技术要将体细胞核转移到去核卵细胞中，形成重组细胞，再经动物细胞培养和胚胎移植，最终培育成新个体。8将人细胞与小鼠细胞进行细胞融合，得到人鼠杂种细胞，进行有丝分裂时人的染色体被排斥，被丢失。丢失的染色体是随机的，这样就可以得到一系列稳定的细胞株。每个细胞株中含有人的不同的染色体，因此可利用群体细胞株来进行基因定位。下面是各细胞株中染色体和基因的分布情况(表示“存在”，表示“不存在”)。下列说法中正确的一项
20、是()细胞株ABCDE 染色体 1染色体 2染色体 3基因 1基因 2基因 3DA.将人细胞与小鼠细胞进行细胞融合时，必须用灭活的仙台病毒作为诱导剂B得到的人鼠杂种细胞，要用动物细胞培养的方法加以培养，培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、维生素和动物血清等，一般不含无机盐C人鼠杂种细胞进行有丝分裂得到的一系列稳定的细胞株，是在培养过程中存活 50 代以后的细胞D可断定基因 1 位于 2 号染色体上，基因 2 位于1 号染色体上，基因 3 位于 2 号染色体上【解析】动物细胞融合时，可以用物理方法(离心、振动、电刺激)、化学方法(聚乙二醇)、生物方法(灭活的仙台病毒)。动物细胞培养基所需的营养物质有葡
21、萄糖、氨基酸、生长因子、无机盐、微量元素等。细胞株是在 10 代50 代之间起传代作用的细胞，故选 D。9动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息可以获得的不正确结论是()A正常细胞与癌细胞的增殖速率相同B有无血清对正常细胞培养的影响不同C培养基中补充血清有助于正常细胞的培养D培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大A【解析】由图知正常细胞与癌细胞的增殖速率不相同，补充血清对正常细胞的增殖有促进作用，而对癌细胞的培养影响不大。10分化中的两栖类细胞核中，RNA 的合成非常旺盛，但移植到去核卵细胞后，RNA 的
22、合成立即停止。下列对这一实验现象的分析中，合理的解释是()A移植的核基因结构改变了B卵细胞内含有阻抑基因表达的物质C卵细胞内缺少合成 RNA 聚合酶的细胞器D实验中丢失了 RNA 合成的模板B11下列关于单克隆抗体的说法，不正确的是()A单克隆抗体的最主要优点就是特异性强，灵敏度高，能够大量制备B单克隆抗体在植物病害的诊断和病原鉴定中发挥着重要的作用C单克隆抗体能准确的识别各种抗原物质的细微差别，并跟一定抗原发生特异性结合D单克隆抗体最广泛的应用是作为“生物导弹”治疗癌症D【解析】单克隆抗体的作用：作为诊断试剂：(最广泛的用途)具有准确、高效、简易、快速的优点；用于治疗疾病和运载药物：主要用于
23、治疗癌症，可制成“生物导弹”；选 D。12右图为某哺乳动物的生殖过程图，正确的叙述是()A个体 2 为克隆动物，c 为高度分化的体细胞B个体 2 的遗传性状与提供 b细胞的母羊完全不同C产生动物个体 2 的生殖方式为有性生殖De 细胞为已完成减数分裂的卵细胞A【解析】通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞。B 项未考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”；动物的克隆实际上是无性生殖过程；e 细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂。二、非选择题13细胞是最基本的生命层次，细胞培养为医学、生理学研究开辟了一条崭新的途径。请回答下列有关问题：(1)动物
24、细胞培养时，贴满瓶壁的细胞停止分裂增殖，这种现象称为细胞的，贴满瓶壁的细胞需要用处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为。(2)在获能液中受精的受精卵，在体外发育成早期胚胎，应将受精卵移入培养液中培养，哺乳动物胚胎的培养液成分，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及等物质。接触抑制胰蛋白酶传代培养发育血清(3)哺乳动物的胚胎干细胞(ES 细胞)是研究体外细胞分化的理想材料。ES 细胞在上，或在添加的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入，就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。饲养层细胞抑制因子分化诱导因子14下图是单克隆抗体制备
25、流程阶段示意图，据图完成下列问题：(1)技术是单克隆抗体技术的基础。(2)根据培养基的用途分类，图中 HAT 培养基属于培养基。(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是。动物细胞培养选择特异性强，灵敏度高(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用。(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的特点，又具备淋巴细胞的特点。(6)淋巴细胞是由动物体中的细胞分化、发育而来。(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是。灭活的病毒在体外大量增殖分泌特异性抗体骨髓造血干主动运输【解析】综合考查单克隆抗体的制备原理、操作步骤与应用，并联系细胞结构部分的细胞分
26、化、膜的运输功能。抗体是由 B 淋巴细胞分泌的，每一种淋巴细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体，需要将某一种淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，B 淋巴细胞不能无限增殖，而癌细胞(骨髓瘤细胞)可以在体外无限增殖，科学家将这两种细胞通过灭活的病毒诱导融合，在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞，再将杂交瘤细胞分开培养，从中选育出产生高特异性抗体的细胞进行体外大规模培养，从而获得大量的单克隆抗体。单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。淋巴细胞都是由动物骨髓中的造血干细胞分化发育来的。杂交瘤细胞培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，是通
27、过主动运输进入细胞内的。15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。人淋巴细胞中有这两种DNA 的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有 S 途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。请回答：(1)试管中除融合的杂种细胞外，还有种融合细胞。(2)设计一种方法(不考虑机械方法)，从培养液中分离出杂种细胞，并说明原理。方法：。原理：。2培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用
28、淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖(3)将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培养，获得 A、B、C 三细胞株。各细胞株内含有的人染色体如下表(“”有，“”无)，测定各细胞株中人体所具有的五种酶的活性。结果是：B 株有 a 酶活性；A、B、C 株均有 b 酶活性；A、B 株有 c 酶活性；C 株有 d酶活性；A、B、C 株均无 e 酶活性。若人基因的作用不受鼠基因影响，则支配 a、b、c、d 和 e 酶合成的基因依次位于人的第、和号染色体上。细胞株人染色体编号 12345678 A 株 B 株 C 株 61278【解析】(1)试管中除融合的杂种细胞外，还有人人细胞、鼠鼠细胞 2 种。(2)杂种细胞
29、的筛选，可以用机械方法，也可用生理学、遗传学方法。根据题目要求，可在培养液中加氨基嘌呤，加入氨基嘌呤后，使 D 合成途径阻断，仅有 D 合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的 S途径合成 DNA 而增殖。(3)根据 A、B、C 株均有 b 酶活性，再据图可知支配 b 酶合成的基因位于 1 号染色体上；根据 A、B、C 株均无 e 酶活性，再据图可知支配 e 酶合成的基因位于 8 号染色体上；同理可推知，支配 a 酶合成的基因位于 6 号染色体上，支配 c 酶合成的基因位于 2 号染色体上，支配 d 酶合成的基因位于 7 号染色体上。
