1、第3课 动物细胞工程 考点一 动物细胞培养与核移植技术 【核心知识突破】1.动物细胞培养：(1)地位：其他动物细胞工程技术的基础。(2)过程：(3)培养条件。无菌、无毒的环境：a.对培养液和所有培养用具进行_处理；b.添加_，以防_；c.定期更换_，以清除代谢产物，防止_ _对细胞自身造成危害。无菌 抗生素 培养过程中的污染 培养液 细胞代 谢产物积累 营养：除正常的有机和无机营养外，需加入_ _等一些天然成分。适宜的温度和pH：温度为_(哺乳动物)，pH为_。气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后 者的作用是_。血清、血浆 36.50.5 7.27.4 维持培养液的pH(4)应
2、用：生物制品的生产、检测_、医学研 究。有毒物质 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物：(1)原理：_。(2)核移植分类：_移植和体细胞核移植。动物细胞核具有全能性 胚胎细胞核(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)：(4)结果：获得与供体_基本相同的个体。遗传物质(5)应用。加速家畜_进程，促进优良畜群繁育。保护_。生产医用蛋白。作为异种移植的供体。用于组织器官的移植。遗传改良 濒危物种(6)存在问题：_、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。成功率低 3.【教材易漏知识】选修3P44“寻根问底”胰蛋白酶处理动物组织时对细胞的消化情况：(1)短时间内不会消化细胞：细胞表面具有糖蛋白，对细
3、胞具有一定的保护作用。(2)长时间后细胞会被消化：细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。【微点警示】动物细胞培养和核移植的三个易错点(1)在分散细胞时，需用胰蛋白酶分散细胞，不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8，胰蛋白酶作用的适宜pH为7.27.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4。(2)取供体动物的体细胞培养，不选用10代以后的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。(3)克隆动物不是完全复制，而是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基
4、因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自两个亲本。【秒判正误】1.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋 白酶处理。()分析：胃蛋白酶的最适pH为强酸性，强酸性环境对肝 细胞有伤害，应用胰蛋白酶处理。2.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。()分析：动物细胞培养时加入5%的CO2的作用是维持培养 液一定的pH。3.胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植。()分析：胚胎细胞分化程度低，核移植的难度小于体细 胞核移植。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。()分析：保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细 胞。5.动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞
5、。()分析：动物细胞核移植的受体细胞应为处于减数第二 次分裂中期的卵母细胞。6.克隆动物的性状与供体动物完全相同。()分析：克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞，与供核细胞不完全相同。【命题案例研析】【典例】(2016全国卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相
6、同，从遗传物质的角度分析其原因是_ _。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。【审答技巧】(1)审题技巧：题干信息解读。流程分析：图示过程涉及核移植、早期胚胎培养和胚胎移植三项技术。题干文字分析：第(3)小题克隆动物与供体动物性状不完全相同的原因，除考虑细胞核基因遗传外，还要考虑细胞质基因遗传。(2)满分答题：应准确、完整。第(1)小题A的性染色体组成不能只考虑XX或XY，应同时考虑。第(3)小题作答时，不仅考虑细胞核基因遗传，还要考虑细胞质基因遗传。【解析】(1)流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性，故性染色体组成有XX或XY两种可能。过程表示
7、去核过程，通常做法是将培养至M期的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时，需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。(2)传代培养的细胞一般传至10代后就不易培养下去了，在传到1050代左右时，细胞增殖就会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的核型(遗传物质)会发生变化。故选择细胞时一般选用10代以内的细胞，以保证正常的二倍体核型(遗传物质)。(3)动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，克隆动物的细胞核基因全部来自供体，而细胞质基因则来自卵母细胞，所以克隆动物与供体动物的性状会有所差异。(4)克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的体细胞的细胞核仍具有
8、全能性。答案：(1)XX或XY 显微操作 胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性【高考长句应答特训】(1)卵母细胞在题中的“适当时期”时，染色体形态和行为具有怎样的特点？提示：无同源染色体，着丝点排列在赤道板上。(2)重组细胞在培养时，应选用固体培养基还是液体培养基？为什么？提示：应选择液体培养基。液体培养基中培养细胞与培养液接触更充分，有利于营养物质的充分利用。【考点题组诊断】角度一 动物细胞培养 1.(2019六安模拟)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表
9、面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞是_层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，用到的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得_，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是_ _。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用有丝分裂_期的细胞在显微镜下进行观察。(5)在细胞培养过程中，通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中_的活性降低
10、，细胞_速率降低。【解题指南】解答本题的关键是：(1)明确动物细胞培养过程及各阶段的细胞特点；(2)明确细胞膜的作用、有丝分裂各时期的特点、温度与酶活性的关系。【解析】(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述特性，瓶壁 上形成的细胞是单层排列的。需要用胰蛋白酶将贴壁 的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着细胞传代次数的增 多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡 现象，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会 因遗传物质发生改变而变成不死性细胞。该种细胞 由于细胞表面糖蛋白减少，其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能通过，所以活
11、细胞不被染色；死细胞的细胞膜失去了选择透过性，大分子染料可以通过，所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上，染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中，通常 在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。答案：(1)相互接触 接触抑制 单(或一)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶 新陈代谢
12、 角度二 核移植技术与克隆动物 2.(2018全国卷)2018年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题：世纪金榜导学号(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度_(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是_。(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克
13、隆动物体细胞的常染色体数目_(填“相同”或“不相同”)，性染色体组合_(填“相同”或“不相同”)。【解析】(1)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经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，这个胚胎最后发育为动物个体；通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体，因此克隆猴体细胞的染色体数目和核供体一致。(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植，原因是动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞染色体中的常染色体相同，性染色体前者是XX，后者是XY，因此分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常所得到的两个克隆动物体细胞的
14、常染色体数目相同，性染色体组合不相同。答案：(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中 不变(2)小于 胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易(3)相同 不相同【加固训练】如图所示为用两栖动物未受精卵所做的实验图解，据图回答下列问题：(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的_，重新组合的细胞相当于蛙的_细胞，经过_和_形成组织和器官。本实验结果说明_具有全能性。(2)图中A过程采用的技术手段称为_技术。(3)图中培养过程所用的营养液与植物组织培养基成分的主要不同是_。(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是_ _。【解析】(1)该过程重组的细胞经细胞分裂和分化能发育为完整的个
15、体，因此重组细胞相当于受精卵，含有本物种所有的遗传信息。(2)图中获取重组细胞的过程采用了核移植技术。(3)动物细胞培养过程中为保证顺利增殖，培养液中一般要加入动物血清等。(4)该过程是由重组细胞直接发育成新个体，属于无性生殖。答案：(1)全部基因(全部遗传物质)受精卵 细胞分裂 分化 动物细胞核(2)核移植(3)前者必须含有动物血清等(4)无性生殖 考点二 动物细胞融合与单克隆抗体的制备 【核心知识突破】1.动物细胞融合：(1)概念：_个或_个动物细胞结合形成_个细胞 的过程。两 多 一(2)诱导动物细胞融合的方法：物理法离心、振动、电激等；化学法_；生物法_。聚乙二醇 灭活的病毒(3)原理
16、：_。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单 核细胞，称为_。细胞膜的流动性 杂交细胞(5)意义：突破了_方法的局限，使_成为 可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种 培育等的重要手段，为制造_开辟了新途 径。有性杂交 远缘杂交 单克隆抗体 2.单克隆抗体制备：(1)制备过程：(2)优点：特异性强、_，并可大量制备。(3)用途：作为_；制成“生物导弹”，用于 治疗疾病和_。灵敏度高 诊断试剂 运载药物【微点警示】单克隆抗体制备过程中两次筛选分析 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选 原因 诱导融合后会得到多种杂交细胞，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
17、刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 项目 第一次筛选 第二次筛选 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 项目 第一次筛选 第二次筛选 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【秒判正误】1.植物原生质体融合与动物细胞融合原理相同。()分析：二者都依赖于细胞膜的流动性。2.B淋巴细胞均能产生单一抗体。()分析：只有
18、浆细胞才能产生单一抗体。3.单克隆抗体可直接作为“生物导弹”用于疾病治 疗。()分析：“生物导弹”是单克隆抗体和药物结合的产 物。4.杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件。()分析：小鼠体内有相对稳定的内环境，培养条件容易 控制。5.B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类 型(只考虑两个细胞间融合)。()分析：B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞两两融合后，会 出现B-B型、瘤-瘤型和杂交瘤细胞三种。【命题案例研析】【典例】(2014全国卷改编)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠X、Y和Z(2n=40)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应
19、的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题。(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_ _。(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有_ _，体系中出现多种类型细胞的原因是_ _。(3)显微镜观察
20、处于有丝分裂中期的杂交瘤细胞，可观察到_个细胞核，_条染色体。(4)杂交瘤细胞并不一定能产生所需要的抗体，原因是_。【审答技巧】(1)审题技巧：图示信息解读。由图可知，随免疫次数增加，血清抗体效价逐渐提高。不同小鼠在相同免疫次数的前提下，免疫效价不同。(2)满分答题：解释清楚“体系中出现多种类型细胞”的原因：“多种类型细胞”不仅包括未融合的细胞和杂交瘤细胞，还包括同种细胞两两融合产生的细胞。明确有丝分裂中期特点：没有细胞核，且着丝点排列在赤道板上。【解析】(1)据题图分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16 000以上，免疫后小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适用于制备单克
21、隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，且诱导之后的细胞融合不具有特异性，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)杂交瘤细胞有丝分裂过程中核膜在前期解体，所以中期没有细胞核，小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞染色体数目均为40条，融合后的杂交瘤细胞在有丝分裂中期含有80条染色体。(4)从小鼠体内获得的B淋巴细胞有多种，所以与骨髓瘤细胞融合后获得的杂交瘤细胞也有多种。答案：(1)4 Y Y小鼠的抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)0 80(
22、4)从小鼠体内获得的B淋巴细胞有多种【高考长句应答特训】(1)随免疫次数增加，小鼠血清抗体效价逐渐升高，为什么？提示：随免疫次数增加，小鼠体内记忆细胞数量增多，再次遇到抗原时，可迅速增殖分化形成浆细胞，进而产生大量抗体。(2)与单克隆抗体相比，血清抗体纯度低，特异性差，为什么？提示：血清中存在多种抗体。【考点题组诊断】1.(金榜原创预测)类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病，致残性强。研究表明，该病的致病机理与肿瘤坏死因子-(TNF-)密切相关，而一种人鼠嵌合的抗TNF-单克隆抗体能有效治疗RA。如图为该单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答下列问题：世纪金榜导学号(1)单克隆抗体的制备涉及细
23、胞工程中的_、_技术。(2)图中抗原A是_，HAT培养基的作用是_。B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞具有的特点是_。(3)医疗上，把单克隆抗体与化学药物或细胞毒素相结合制成的“生物导弹”具有疗效高、毒副作用小的特点，其原因是_。【解析】(1)单克隆抗体的制备涉及动物细胞融合和动 物细胞培养技术。(2)图中刺激免疫动物产生抗TNF-单克隆抗体的抗原是肿瘤坏死因子-(TNF-)。HAT 培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既能 无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)“生物导弹”借助单克隆抗体的定向作用将药物带到病变细胞处并 将其杀死，既不损伤正常细胞，又减少了药物用量。答案：(1)动物细
24、胞融合 动物细胞培养(2)肿瘤坏死因子-(或TNF-)筛选出杂交瘤细胞 既能大量增殖，又能产生特异性抗体(3)借助单克隆抗体的定向作用将药物带到病变细胞处并将其杀死 2.(教材素养新命题选修3P54“小知识”变式)如图为抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体制备流程示意图。(1)人绒毛膜促性腺激素是由 和 两条肽链组成的糖蛋白，链与垂体分泌的促进甲状腺发育的_激素基本相似。图中过程是_。过程的目的是_。过程的目的是获得_。(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养基中添加_。(3)若要大量制备抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖。(4)用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗
25、体做成的“早早孕诊断试剂盒”准确度在90%以上，原因是该抗体具有_特点。【解析】(1)垂体分泌的促进甲状腺发育的激素是促甲 状腺激素，过程是向小鼠体内注射人绒毛膜促性腺 激素，过程表示诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合。单 克隆抗体制备过程中需进行两次筛选：是利用选择 培养基筛选杂交瘤细胞，过程是利用克隆化培养和 抗体检测筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)动 物细胞培养需要提供无菌、无毒的条件，在培养过程 中为防止杂菌感染，应向培养基中添加抗生素。(3)杂交瘤细胞可在小鼠的腹腔中进行体内培养。(4)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点，所以“早早孕诊断试剂盒”准确率高。答案：(1)促甲状腺 向
26、小鼠体内注射人绒毛膜促性腺激素 筛选杂交瘤细胞 能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(2)抗生素(3)腹腔(4)特异性强、灵敏度高【加固训练】(2018武汉模拟)如图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验研究。据图回答相关问题：(1)X、Y、Z细胞的名称分别是_、_、_。(2)过程类似于植物组织培养技术中的_过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较_。(3)过程中需用到的化学诱导剂是_。(4)处需要筛选，其目的是_ _。(5)用含32P标记的脱氧核苷酸的培养基培养Z细胞，细胞质中能测到32P的细胞器是_。【解析】(1)X、Y、Z细胞的名称分别是骨髓瘤细胞、抗原刺激过的B淋巴细胞(或
27、浆细胞)、杂交瘤细胞。(2)过程是将甲小鼠的纤维母细胞诱导成诱导干细 胞，相当于植物组织培养技术中的脱分化过程。与纤 维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较高。(3)诱导动 物细胞融合，需用到的化学诱导剂 是聚乙二醇。(4)将Z细胞进行选择培养，才能筛选出能产生特异性抗体 的杂交瘤细胞。(5)脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，动物细胞的线粒体中含有少量DNA。答案：(1)骨髓瘤细胞 抗原刺激过的B淋巴细胞(或浆细胞)杂交瘤细胞(2)脱分化 高(3)聚乙二醇(4)筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(5)线粒体 答案速填：1血浆或血清 2维持培养液的pH 3胰蛋白 4减中期卵母细胞 5细胞膜的流动性 6聚乙二醇 7灭活病毒 8特异性强，灵敏度高，可大量制备
