内容正文:
动物细胞工程
必备知识•精读教材
1.动物细胞培养的地位
动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、
等。
2.动物细胞培养的条件
动物细胞融合
血清
培养液
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关键能力•练透考法
36.5±0.5
7.2~7.4
维持培养液的pH
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关键能力•练透考法
3.动物细胞培养
(1)生长特点
①细胞贴壁:将细胞悬液放入培养瓶内,置于适宜环境中培养,悬液中分散的细胞很快就 上,称为细胞贴壁。
②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面 时,细胞
的现象称为细胞的接触抑制。
贴附在瓶壁
相互接触
停止分裂增殖
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(2)过程
胰蛋白
胶原蛋白
单个细胞
细胞悬液
原代
悬浮
贴壁
分裂受阻或停止
传代培养
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4.干细胞的培养及其应用
(1)概念:干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,与组织、器官的发育、再生和修复密切相关。
(2)三种干细胞比较
骨髓
任何一种类型
成体
神经干细胞
特定的细胞
或组织
胚胎干细胞
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易错排查
(1)营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制。(2023·海南卷)( )
(2)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,其原因不可能是血清经过高温处理后加入培养基。(2022·湖北卷)( )
(3)培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳。(2022·江苏卷)( )
×
×
√
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关键能力•练透考法
关键能力•练透考法
1.(2025·广东卷)将人眼睑成纤维细胞传代培养后,再培养形成支架,在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞,培养一段时间后分离获得上皮细胞片层,可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及( )
A.制备细胞悬液
B.置于5% CO2等适宜条件下培养
C.离心收集细胞
D.用胰蛋白酶消化支架后分离片层
D
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解析 动物细胞培养时,为增大细胞与培养液的接触面积,需要制备细胞悬液,A项不符合题意。动物细胞需要置于5% CO2等适宜条件下培养,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH,B项不符合题意。在成纤维细胞传代培养过程中,需要通过离心收集细胞,C项不符合题意。不能用胰蛋白酶消化支架,避免将上皮细胞片层分散成单个细胞,D项符合题意。
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2.(2025·重庆模拟)科学家将多种转录因子基因转入已分化的体细胞,实现了细胞的重编程,成功培育出了一种与胚胎干细胞相似的细胞——诱导多能干细胞(iPS)。随后,他们逐步减少导入的基因数量,最终确定仅使用四种转录因子基因:c-Myc、Oct3/4、Sox2和Klf4就能够将成纤维细胞转化为iPS细胞,根据信息,
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下列说法错误的是( )
A.将患者细胞转化为iPS细胞,再培养成视网膜细胞并移植到其体内,可以避免免疫排斥
B.在研究过程中,科学家采用了减法原理来控制变量
C.培养基中必须添加血清,因为它含有生长因子、氨基酸、生长素等多种成分
D.在体外培养iPS细胞时,定期更换培养液可以清除细胞代谢物
C
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解析 由于iPS细胞培养成的视网膜细胞根本上来源于患者,细胞表面分子标签一致,可以避免免疫排斥,A项正确。在研究过程中“逐步减少导入的基因数量”,可以判断采用了减法原理来控制变量,B项正确。由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,因此在使用合成培养基时,培养基除了添加葡萄糖、氨基酸等必要的营养成分外,通常需要加入血清等一些天然成分,生长素为植物激素,C项错误。在进行动物细胞培养时,定期更换培养液可以清除细胞代谢物,D项正确。
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考点二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
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1.动物细胞融合技术
PEG融合
电融合
流动性
有性杂交
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2.单克隆抗体
(1)原理:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,B淋巴细胞在体外______ 无限增殖;骨髓瘤细胞能 ;B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到
细胞,既能无限增殖,又能产生特异性抗体。
不能
无限增殖
杂交瘤
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(2)制备过程
B淋巴细胞
选择培养基
杂交瘤细胞
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关键能力•练透考法
(3)优点
①能准确地识别 的细微差异。
②与特定 发生特异性结合。
③可以大量制备。
(4)应用
①作为诊断试剂,可与特定抗原发生特异性结合,并且可大量制备。
②用于治疗疾病和 ,形成抗体—药物偶联物(ADC),实现对肿瘤细胞的 杀伤。
抗原
抗原
运载药物
选择性
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易错排查
(1)研究者制备单克隆抗体过程要筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞。(2023·北京卷)( )
(2)将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞。(2021·江苏卷)( )
(3)用特定的病毒免疫小鼠可制备单克隆抗体。(2021·辽宁卷)( )
×
×
√
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1.(多选)(2025·黑吉辽蒙卷)下图是制备抗白细胞介素-6(IL-6)单克隆抗体的示意图。下列叙述错误的是( )
A.步骤①给小鼠注射IL-6后,应从脾中分离筛选T淋巴细胞
B.步骤②在脾组织中加入胃蛋白酶,制成单细胞悬液
C.步骤③加入灭活病毒或PEG诱导细胞融合,体现了细胞膜的流动性
D.步骤④经过克隆化培养和抗体检测筛选出了杂交瘤细胞
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ABD
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解析 步骤①给小鼠注射IL-6后,应从脾中分离筛选B淋巴细胞,A项错误。步骤②在脾组织中加入胰蛋白酶或胶原蛋白酶,制成单细胞悬液,B项错误。步骤③加入灭活病毒或PEG诱导细胞融合,体现了细胞膜的流动性,C项正确。步骤④用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,步骤⑤经过克隆化培养和抗体检测筛选出了能产生特定抗体的杂交瘤细胞,D项错误。
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2.(2026·四川模拟)近期,一种新型抗IL-17A单克隆抗体被用于治疗银屑病,该抗体可高特异性结合白细胞介素-17A(IL-17A),阻断其与受体的相互作用,从而抑制炎症反应。下列有关IL-17A单克隆抗体制备过程的叙述,错误的是( )
A.用IL-17A多次免疫小鼠,以获得数量较多的相应B淋巴细胞
B.在等渗溶液中用聚乙二醇(PEG)诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
C.融合后,可通过荧光标记的IL-17A进行抗原—抗体检测筛选杂交瘤细胞
D.杂交瘤细胞在体外培养时需添加血清并维持95%O2和5%CO2的气体环境
D
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解析 用IL-17A多次免疫小鼠可刺激其体内B淋巴细胞增殖分化,产生更多能分泌抗IL-17A抗体的B淋巴细胞,A项正确。聚乙二醇(PEG)是诱导动物细胞融合的常用促融剂,且在等渗溶液中操作可维持细胞正常形态,避免破裂,B项正确。抗原—抗体检测需用特定抗原(如荧光标记的IL-17A)筛选能分泌目标抗体的杂交瘤细胞,C项正确。杂交瘤细胞体外培养的气体环境应为95%空气和5%CO2,而非95%O2,D项错误。
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考点三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
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1.动物体细胞核移植技术
(1)概念
将动物一个细胞的 移入去核的 中,使这个重新组合的细胞发育成 ,继而发育为 的技术。
(2)原理
,即动物细胞核中具有该种动物全套的遗传信息。
细胞核
卵母细胞
新胚胎
动物个体
细胞核的全能性
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(3)类型
(4)涉及技术
动物细胞培养技术、 、核移植技术、____________ 等。其中,核移植是核心技术。
动物胚胎细胞分化程度低
动物细胞融合技术
胚胎移植技术
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(5)过程
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10代以内的
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2.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
遗传改良
生物反应器
转基因克隆动物
胚胎干细胞
非常低
健康
遗传和生理缺陷
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关键能力•练透考法
1.(2025·黑吉辽蒙卷)研究显示,约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期,且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是( )
A.体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚
B.移植前胚胎发育率低,可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态
C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低,可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化
D.为提高胚胎成活率,可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植
C
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解析 去核的MⅡ期卵母细胞存在的一些物质能够促进体细胞核去分化而恢复全能性,进一步发育为完整胚胎,若植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态,会导致核移植胚胎不能成功发育,A、B两项正确。孵化是指囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,C项错误。动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,因此,为提高胚胎成活率,可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植,D项正确。
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2.(2025·山东卷)利用动物体细胞核移植技术培育转基因牛的过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.对牛乙注射促性腺激素是为了收集更多的卵母细胞
B.卵母细胞去核应在其减数分裂Ⅰ中期进行
C.培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液
D.可用PCR技术鉴定犊牛丁是否为转基因牛
B
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解析 对牛乙注射促性腺激素进行超数排卵处理,是为了收集更多的卵母细胞,A项正确。卵母细胞应在体外培养到减数分裂Ⅱ中期再进行去核,B项错误。培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液,以便清除代谢废物,防止对培养的细胞造成危害,C项正确。可用PCR技术检测犊牛丁的细胞中是否含有目的基因以及目的基因是否进行了转录,从而鉴定犊牛丁是否为转基因牛,D项正确。
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高考真题•演练
1.(2025·安徽卷)细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列关于动物细胞工程的叙述,正确的是( )
A.从动物体内取出组织,用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞
B.将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞,可将其诱导形成iPS细胞
C.将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞
D.采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚,因这两个时期的细胞未发生分化
B
解析 动物细胞培养包括原代培养和传代培养,通常将分瓶前的细胞培养称作原代培养,即动物组织经胰蛋白酶处理后的培养,A项错误。iPS细胞即诱导多能干细胞,将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞,可将其诱导形成iPS细胞,B项正确。在单克隆抗体的制备过程中,诱导融合是随机和不完全的,可形成骨髓瘤与骨髓瘤融合细胞、B细胞与B细胞融合细胞、杂交瘤细胞,杂交瘤细胞也不一定能分泌所需抗体,需要进行筛选,C项错误。采用胚胎分割技术克隆动物常选用发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。由桑葚胚发育为囊胚的过程中,细胞开始分化,逐步发育为内细胞团和滋养层细胞,D项错误。
2.(2025·河北卷)生物工程在社会生产中的应用日益广泛,下列相关技术和方法错误的是( )
A.利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持
B.在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养
C.利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
D.对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备
B
解析 植物组织培养可保持母本的优良性状,可用于兰花的快速繁殖,A项正确。胚胎干细胞的培养需要一定浓度CO2,以维持培养液的pH,B项错误。动物细胞融合常用灭活病毒诱导,可使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备单克隆抗体,C项正确。对供体母牛注射促性腺激素可促进卵泡发育,使供体母牛超数排卵,用于胚胎制备,D项正确。
3.(2024·黑吉辽卷改编)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养,在传代后的不同时间点检测细胞数目,结果如下图。下列叙述正确的是( )
A.传代培养时,培养皿需密封防止污染
B.选取①的细胞进行传代培养比②更合理
C.直接用离心法收集细胞进行传代培养
D.细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关
D
解析 动物细胞培养需要的条件有无菌、无毒的环境、营养物质、适宜的温度和pH、95%空气和5% CO2的混合气体环境,因此不能将培养皿密封,A项错误。选取②的细胞进行传代培养比①更合理,②时细胞增长开始变得缓慢,B项错误。在进行传代培养时,贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,再用离心法收集,C项错误。细胞增长进入平台期,可能是与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关,D项正确。
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