第九单元 第4课时 动物细胞培养与克隆动物（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（浙科版 浙江、桂（梧州））

第4课时　动物细胞培养与克隆动物 课标要求　1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜环境下让细胞生长和增殖的过程。2.动物细胞培养是动物细胞工程的基础。3.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育成动物个体的过程。 考点一　动物细胞培养——动物细胞工程的基础 1．动物细胞培养的条件和原理 2．动物细胞培养的过程(以贴壁细胞为例) 3．细胞系、细胞株和细胞克隆 (1)细胞系：原代培养物经首次传代成功后即成细胞系。能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系或无限细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。 (2)细胞株：从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株。可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，可传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。 (3)细胞克隆：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术，必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。 4．动物细胞培养的价值 (1)研究价值：可用于生理、病理、药理等方面的研究，例如，有毒物质的检测等。 (2)应用价值：用于烧伤患者的皮肤移植和损伤组织器官的修复；获得动物疫苗、干扰素、单克隆抗体等生物制品。 (1)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？用胃蛋白酶可以吗？为什么？ 提示　说明细胞间的物质主要是蛋白质；不可以用胃蛋白酶。多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为2左右)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。 (2)动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？ 提示　分散后的单个细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。 1．下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是(　　) A．恶性肿瘤细胞系具有不死性和失去接触抑制等特性 B．利用液体培养基和CO2培养箱，模拟动物体内的生长环境 C．动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 D．细胞株没有差异性，在连续传代过程中遗传性状始终保持稳定 答案　D 解析　细胞株连续传代，部分细胞遗传物质也会改变。 2．下列有关动物细胞培养及细胞工程的叙述，正确的是(　　) A．培养动物细胞的培养基通常为固体培养基 B．动物成熟体细胞的细胞核仍然具有脱分化和使其后代细胞再分化以实现全能性的能力 C．培养骨髓瘤细胞时要定期使细胞从培养瓶壁上脱离，以解除接触抑制 D．细胞传代培养过程中，一定会用到胰蛋白酶处理 答案　B 解析　培养动物细胞的培养基通常为液体培养基，A错误；骨髓瘤细胞无接触抑制，C错误；动物细胞传代培养过程中，接触抑制类的细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，但是悬浮培养的细胞不需要用到胰蛋白酶，D错误。 考点二　动物体细胞核移植技术和克隆动物 1．动物细胞核移植 (1)概念：将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育成动物个体的过程。利用该技术培育出的动物称为克隆动物。 (2)分类：包括胚胎细胞核移植(如囊胚期细胞核)和体细胞核移植(如肠上皮细胞核)，其中胚胎细胞核移植较易成功。 (3)原理：动物细胞核的全能性。 (4)过程(以绵羊“多莉”克隆过程为例) (5)结论 ①高度分化的细胞经过一定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能，表现出全能性。 ②在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核发育的作用。 2．动物细胞核移植的应用价值和存在问题 (1)应用价值 ①研究胚胎细胞的分化问题。 ②在药物生产、优良种畜的培育和繁殖、拯救濒危动物、治疗性克隆及异种动物间核移植的可能性等方面。 (2)存在问题：成功率低、某些克隆动物早衰等问题。 (1)克隆动物遗传物质来源：核基因全部来自提供细胞核的动物，细胞质基因主要来自卵细胞。 (2)动物体细胞核移植常选用去核卵(母)细胞，原因是什么？去核的原因是什么？ 提示　卵母细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。去核是为了保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。 3．(2023·宁波效实中学高三模拟)2018年中科院神经科学研究所攻克了克隆灵长类动物这一世界难题，首次成功以体细胞克隆出了两只猕猴——“中中”和“华华”，流程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．采集的卵母细胞应该培养到减数第二次分裂中期 B．过程①操作一般不晚于囊胚期 C．与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目增加 D．克隆猴的成功说明动物体细胞的细胞核具有全能性 答案　C 解析　克隆猴由重组细胞发育而来，重组细胞中的染色体全部来自核供体细胞，故克隆猴体细胞的染色体数与核供体细胞一样多，C错误。 4．核移植技术除了研究生物学的基本问题外，在药物生产、优良种畜的培育和繁殖、拯救濒危动物以及治疗性克隆等方面均具有重要的实际应用价值。下列关于动物细胞核移植技术应用的叙述，错误的是(　　) A．细胞核移植技术可用于优良种畜的培育 B．细胞核移植技术可用于人的生殖性克隆 C．核移植技术与干细胞诱导技术结合，可用于修补人体损伤的器官 D．核移植技术可用于转基因动物的克隆，以保持转基因动物的性状 答案　B 解析　利用细胞核移植技术可用于人的治疗性克隆，禁止用于生殖性克隆，B错误。 1．(2022·湖北)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 答案　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，不会导致细胞生长缓慢，A符合题意；培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞的需氧呼吸，造成供能不足，可能导致细胞生长缓慢，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，可能导致细胞生长缓慢，C不符合题意；小鼠的内环境为弱碱性，若所使用的培养基呈弱酸性，会导致细胞的生存环境恶劣，可能导致细胞生长缓慢，D不符合题意。 2．(2021·浙江1月选考，18)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 答案　C 解析　步骤①的操作需要在无菌环境下进行，A错误；在制备动物细胞悬浮液中要经过胰蛋白酶或胶原蛋白酶消化，使组织块分散成单个细胞，B错误，C正确；在传代培养过程中，可能转化为连续细胞系，D错误。 3．(2021·浙江6月选考，11)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”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．肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制 B．“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性 C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化 D．细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因 答案　B 解析　动物细胞经过多次分裂后，细胞质的成分已经发生改变，原本能激发细胞全能性的物质已经消失，故肠细胞不能表达全能性是受到了细胞内物质的限制，A正确；“合子”第一次分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误；“合子”发育成正常蝌蚪的过程中，需要通过细胞分裂增加细胞的数量，通过细胞分化增加细胞的种类，C正确；虽然细胞经过多次分裂失去了激发全能性的物质，但细胞核仍含有该物种的全套基因，故动物细胞核具有全能性，D正确。 4．(2021·辽宁，13)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 答案　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阶段后进行移植，D错误。 课时精练 一、选择题 1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础。下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是(　　) A．液体培养基中的动物血清需过滤除菌 B．定期更换培养液可以防止细胞代谢产生有毒物质危害细胞 C．在二氧化碳培养箱中进行原代培养和传代培养 D．动物细胞培养体现了动物细胞核的全能性 答案　D 解析　动物细胞培养得到的是多个动物细胞，该过程没有得到完整的动物个体，不能体现动物细胞核的全能性，D错误。 2．如图为利用实验小鼠皮肤组织进行细胞培养的过程，下列叙述正确的是(　　) A．动物细胞培养体现了动物细胞的全能性 B．乙过程可用胃蛋白酶消化皮肤组织 C．丙过程为原代培养，遗传物质一定不变 D．丁过程中某些细胞可能会无限增殖 答案　D 解析　乙过程可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理皮肤组织，B错误；丙过程属于原代培养，此过程的细胞大部分能保持正常的二倍体核型，但有些细胞的遗传物质也可能发生改变，C错误；丁过程属于传代培养，此过程少数细胞会发生突变，朝着癌细胞方向发展，可能会无限增殖，D正确。 3．如图为动物细胞培养过程中细胞的增殖曲线。下列叙述错误的是(　　) A．图中a点进行的是细胞的原代培养 B．b点无需使用胰蛋白酶处理细胞 C．b点到c点过程中进行了多次传代培养 D．cd段细胞系可能成为无限细胞系 答案　B 解析　分析题图可知，在b点时进行了分瓶培养，需使用胰蛋白酶处理贴壁细胞后才能传代，因此a点时为原代培养，A正确，B错误；bc段增殖代数较多，显然进行了多次传代培养，C正确；由图可知，d点后细胞可无限增殖，故cd段细胞可能成为无限细胞系，D正确。 4．(2024·宁波镇海中学高三模拟)动物细胞培养是动物细胞工程的基础，动物细胞培养的基本过程如图甲所示。细胞系(原代培养物经首次传代成功后所繁殖的细胞群体)的形成过程如图乙所示。下列叙述正确的是(　　) A．a中培养的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分化程度低 B．在细胞系的形成过程中，传代期细胞传代培养一次，细胞增加一倍 C．原代培养前需将组织用胰蛋白酶等处理，制成细胞悬液 D．为保证无菌、无毒的环境，c、d培养过程必须采用封闭式培养 答案　C 解析　a中培养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错误；分析图乙可知，传代期细胞传代培养一次，细胞数并没有成倍数增加，B错误；原代培养前需要用胰蛋白酶和胶原蛋白酶等处理，将组织分散成单个细胞，制成细胞悬液，C正确；为保证无菌、无毒的环境，需要对培养液和培养用具进行灭菌处理及在无菌条件下操作、定期更换培养液等，c、d培养过程需要在培养箱中进行，提供一定的气体环境，可采用开放式培养的方式，D错误。 5．治疗大面积烧伤，常常从患者身上获取少量皮肤样本，并将皮肤细胞在体外培养，逐渐形成的“皮肤”组织用于移植，覆盖在伤口上，实现愈合。下列叙述错误的是(　　) A．从患者身上获取皮肤样本的优点是移植后不会产生排斥反应 B．往CO2恒温培养箱中通入5%的CO2是为了调节pH相对稳定 C．为了防止污染，实现无菌培养，可以在培养基中加入抗生素 D．培养过程往往在固体培养基上进行，以便于分离出“皮肤”组织 答案　D 解析　因培养的皮肤样本来源于患者自身，移植后不会发生排斥反应，A正确；动物细胞培养常用液体培养基，为了调节pH相对稳定，常往CO2恒温培养箱中通入5%的CO2，B正确，D错误；抗生素能抑制细菌生长，可以防止培养液被污染，C正确。 6．(2024·绍兴新昌中学高三质检)vero细胞是一种从非洲绿猴肾上皮细胞中分离出来的非整倍体细胞，经常作为培养病毒的细胞宿主。下列有关vero细胞培养的叙述，错误的是(　　) A．培养箱中的CO2和培养基中的NaHCO3共同将培养基pH调至6.5～6.8 B．在培养基中常加入合适的抗生素来抑制杂菌繁殖 C．vero细胞在鸡胚浸出液等天然培养基中培养不利于标准化生产 D．体外培养的vero细胞活性可能与体内细胞存在差异 答案　A 解析　培养动物细胞需要将培养基pH调至7.2～7.4，A错误；在培养基中加入抗生素以抑制某些细菌和真菌的生长，从而预防污染，B正确；天然培养基主要来自动物体液或动物组织分离提取液，如血清、淋巴液、鸡胚浸出液等，但是由于天然培养基制作过程复杂、批间差异大，不利于标准化生产，合成培养基便于对各种成分进行人工控制和标准化，C正确；体外培养的环境毕竟是人为营造的，和真实的体内环境会有差异，故体外培养的vero细胞活性可能与体内细胞存在差异，D正确。 7．我国科学家利用基因编辑技术获得一只彻底敲除Bmal1基因(控制生物节律的核心基因之一)的猕猴甲，发现其出现睡眠紊乱的症状。将该猕猴的体细胞核植入去核的卵母细胞中得到重组细胞，然后培育重组细胞得到了五只具有睡眠紊乱症状的克隆猴。下列相关叙述不正确的是(　　) A．猕猴甲体内各种细胞表达的基因完全相同 B．克隆猴的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡 C．五只克隆猴的获得能够证明动物体细胞核具有全能性 D．通过上述技术可批量制备疾病动物模型用于科学研究 答案　A 解析　重组细胞发育成猕猴甲的过程，需要经过细胞分裂、分化过程，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，所以猕猴甲体内不同细胞中表达的基因不完全相同，A错误；细胞的寿命是有限的，在克隆猴的胚胎发育过程中，衰老细胞的更新需要细胞分裂和细胞凋亡，B正确；五只克隆猴的获得证明已经分化的动物体细胞的细胞核仍具有发育为完整个体的潜能，即细胞核具有全能性，C正确；利用基因编辑技术获得的猕猴甲，因彻底敲除Bmal1基因而出现睡眠紊乱的症状，可用于研究Bmal1基因的功能及睡眠的调节机制，故通过上述技术可批量制备疾病动物模型用于科学研究，D正确。 8．关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是(　　) A．植物组织培养和动物细胞培养的理论基础相同，都利用了细胞的全能性 B．植物克隆和动物克隆的技术基础分别是植物组织培养技术、动物细胞培养技术 C．动物细胞克隆需用动物细胞培养技术，可形成细胞株 D．植物组织培养可以不经过脱分化形成愈伤组织，直接由分生组织经器官发生途径形成新植株 答案　A 解析　植物组织培养利用了细胞的全能性，但动物细胞培养利用的原理是细胞增殖，A错误。 9．动物的克隆包括细胞水平克隆和个体水平克隆。下列相关叙述正确的是(　　) A．细胞克隆必须保证细胞来源于单个细胞 B．必须采用封闭式培养进行细胞克隆 C．克隆动物的产生必须经胚胎移植实现 D．我国不允许针对人的生殖性和治疗性克隆 答案　A 解析　细胞克隆是指把单个细胞从群体中分离出来单独培养，使之重新繁衍成一个新的细胞群体的培养技术，细胞克隆的最基本要求是必须保证分离出来的细胞是单个细胞，A正确；在无菌环境条件下可进行开放式培养进行细胞克隆，培养动物细胞时需要提供适宜的气体环境，B错误；如果克隆的动物是两栖类或鱼类，不需要进行胚胎移植，C错误；我国不允许对人进行生殖性克隆，但允许治疗性克隆，D错误。 10．(2024·台州第一中学高三期末)我国支持治疗性克隆，反对生殖性克隆。如图表示治疗性克隆过程，下列叙述错误的是(　　) A．上述过程利用了核移植和胚胎移植技术 B．①过程可采用电脉冲融合技术 C．②③过程都需在CO2培养箱中培养 D．治疗性克隆可解决器官移植中的排异问题 答案　A 解析　图示为治疗性克隆过程，利用了核移植和细胞培养技术，但没有使用胚胎移植技术，A错误。 11．(2023·绍兴第一中学高三期末)下列有关动植物细胞工程的叙述，错误的是(　　) A．克隆培养法获得的有限细胞株具有多种多样的基因型 B．动物成熟体细胞一般需要通过核移植才能克隆繁殖 C．制备单克隆抗体时，主要利用了动物细胞融合技术、动物细胞培养技术 D．胡萝卜根细胞脱分化形成愈伤组织后全能性表达能力会增大 答案　A 解析　克隆培养法为无性繁殖，细胞增殖方式为有丝分裂，获得的有限细胞株具有相同的基因型，A错误；动物成熟体细胞的全能性已经受到限制，需要通过核移植才能克隆繁殖，B正确。 12．(2023·浙江省诸暨中学高三期末)为了初步检测药物X和Y的抗癌活性，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞，使其贴壁生长，实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，培养过程及结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．细胞培养液中通常需要加入血清 B．可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数 C．对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水 D．根据实验结果，可以初步判断药物X的抗癌效果较好 答案　C 解析　实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜的药物X或Y，故对照组中应加入等体积的二甲基亚砜，C错误。 二、非选择题 13．应用体细胞核移植技术，我国已成功地克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物。如图为高产奶牛的体细胞核移植流程图。据图回答下列问题： (1)从牛卵巢采集的卵母细胞，需在体外培养到MⅡ期用于核移植，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 目前普遍使用的去核方法是________________________________________________。 (2)供体细胞培养时需放置于37 ℃的CO2培养箱中，其中的气体条件是____________________；细胞培养一段时间后常会出现分裂停止的现象，原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了探究蛋白酶抑制剂MG－132在高产奶牛核移植过程中的作用，研究人员在整个核移植过程中添加5 μmol·L－1MG－132，操作结束后再进行激活，实验结果如下表。 MG－132添加 核移植细胞个数 卵裂率 桑葚胚率 囊胚率 不添加 50 35/50 25/35 7/25 添加 50 37/50 29/37 11/29 注：同列数据之间差值<0.05表示差异不显著，>0.05表示差异显著。 分析表中数据，该实验的结论可表述为______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有使细胞核表达全能性的物质　显微操作法　(2)95%空气和5%CO2　细胞密度过大、有害代谢物积累、培养液中营养物质缺乏和细胞发生接触抑制现象　(3)蛋白酶抑制剂MG－132对核移植细胞的卵裂率无显著影响，但可以显著提高核移植细胞的桑葚胚率和囊胚率 解析　(3)分析表格数据可知，与不添加MG－132对比可以看出：蛋白酶抑制剂MG－132对核移植细胞的卵裂率无显著影响，但可以显著提高核移植细胞的桑葚胚率和囊胚率。 14．某研究小组以小鼠肺癌细胞株为对象进行了实验，实验分组处理和实验结果如下表： 组别 处理方式 细胞增殖抑制率% 细胞凋亡率% A 0 4.35 B 阿司匹林药液 42.52 18.32 C 奥希替尼药液 58.11 31.36 D 78.11 53.21 实验材料与药品：实验用小鼠若干只、医用注射器若干支、生理盐水溶液、阿司匹林药液、奥希替尼药液等。(要求与说明：药物的配置方法不作要求；细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的具体测量方法不作要求) (1)上述实验目的是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)A组处理方式为____________，D组处理方式为________________________，实验结果表明联合用药的肺癌细胞凋亡率大于单独给药组，进一步研究表明：阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响，为验证以上结论，应另增设______组实验。 (3)凋亡率可以通过凋亡小体数量体现，通过荧光倒置显微镜观察细胞的形态，发现药效显著，联合用药组镜下凋亡小体显著增多。请预测各组凋亡小体相对值(用柱形图表示)。 (4)分析与讨论 ①为制备肺癌细胞悬液，需要用________________处理小鼠肺癌组织。肺癌细胞在体内容易扩散和转移的直接原因是________________________________________________________。 ②前列腺素是一种较强的免疫抑制剂，能抑制免疫细胞的监管作用，并促进癌细胞的增殖，COX－2是控制前列腺素合成的酶，COX－2表达增多是癌组织前列腺素水平增加的重要原因，且经过阿司匹林处理的肺癌细胞的增殖受到抑制，据此推测阿司匹林的作用机理最有可能是______________________________________________________________。 答案　(1)探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响　(2)生理盐水　阿司匹林和奥希替尼药混合液　2 (3)如图所示 (4)①胰蛋白酶　癌细胞表面粘连蛋白减少，细胞黏着性降低　②通过抑制COX－2酶的活性(或降低COX－2酶的合成量)而抑制前列腺素的合成，进而抑制肺癌细胞的增殖 解析　(1)从A组和B组添加药物的情况可以看出，自变量是药物的种类(阿司匹林和奥希替尼)，因变量是细胞增殖抑制率和细胞凋亡率，因此实验目的为探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响。(2)根据实验目的可以推测A组添加生理盐水(作为对照)、D组添加阿司匹林和奥希替尼药混合液；要证明阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响，实验自变量是药物的添加顺序，所以增设2组实验，一组先用阿司匹林后用奥希替尼药液，另一组先用奥希替尼后用阿司匹林。(3)根据表格中的数据，结合“联合用药组镜下凋亡小体显著增多”，A、B、C、D组凋亡小体数量依次上升，图见答案。(4)②根据题干信息可以推测阿司匹林的作用机理最有可能是通过抑制COX－2酶的活性(或降低COX－2酶的合成量)而抑制前列腺素的合成，进而抑制肺癌细胞的增殖。 谢谢！ 学科网（北京）股份有限公司 $