动物细胞工程 【知识精讲+备课精研+高效课堂】高考生物一轮复习精讲课件

【新教材•选择性必修三】2023-78【动物细胞工程】【教学过程】TeachingProcess1.概念图3.教学总结、综合2.课堂教

学内容4.课堂练习巩固典型习题规律总结动物细胞工程动物细胞工程的应用概念图原理和方法细胞生物学和___________操作水平

水平或_______水平目的按照人的意愿来___________________________或获得细胞产品分类

细胞工程和

细胞工程细胞

细胞器改变细胞内的遗传物质细胞工程分子生物学植物

动物与基因工程相比，细胞工程是

水平上的生物技术，后者是

水平上的生物技术细胞或细胞器分子（1）动物细胞培养的条件血清培养液和培养用具7.2～7.4维持培养液的pH一.动物细胞工程1.动物细胞培养血清、血浆可补充细胞生长和增殖所需的未知营养物质无菌、无毒的环境：即对培养液和所有培养用具进行

（填“灭菌”“消毒”）处理,培养过程加一定量的______杀菌,但要注意选择抗生素的

；此外还应定期更换培养液,清除代谢产物，这样做的目的是

。抗生素灭菌防止细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害种类和剂量通常采用

，将其置于含

的混合气体的培养箱中进行培养,培养皿或松盖培养瓶95%的空气和5%CO2③使用胰蛋白酶分散细胞说明细胞间的物质主要是

。用胰蛋白酶处理

（会/不会）把所培养的细胞消化掉？原因是

；故必须控制好胰蛋白酶的

。（2）动物细胞培养的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一.动物细胞工程1.动物细胞培养①在培养基中加入一定量的抗生素，从培养基功能的角度分类属于

培养基，用于动物细胞培养的培养基中没有加入凝固剂（如琼脂），从物理性质分类属于

培养基，从化学成分分类属于

培养基选择液体合成②选材：

；原因是

。动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养蛋白质会蛋白质是细胞膜的主要成分之一用量和处理时间④培养前要将组织细胞分散成单个细胞的目的是：

。

利于营养物质吸收及便于代谢废物排出，利于细胞生长和繁殖.⑤细胞贴壁和接触抑制A.细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。B.细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。C.打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。（2）动物细胞培养的过程一.动物细胞工程1.动物细胞培养【点拨】将癌细胞进行培养时

（会/不会）出现细胞的接触抑制现象.

不会⑥原代培养和传代培养辨析:A.含义不同:➊动物组织消化后的初次培养称为

。➋当贴壁细胞分裂生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶等处理,分瓶继续培养的过程称为

。B.细胞增殖特点不同:➊原代培养:细胞分裂旺盛。➋传代培养:正常细胞的传代培养的次数一般是有限的，一般传至10代后就不易传下去，一般来说细胞在传至10-50代左右，增殖会逐渐缓慢，甚至停止。但有些细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得

。目前使用的（如用于核移植的供体细胞）或冷冻保存的正常细胞通常选用传代

代以内的细胞，这样做的目的是

。原代培养传代培养不死性细胞10保持细胞正常的二倍体核型（2）动物细胞培养的过程一.动物细胞工程1.动物细胞培养项目动物细胞培养植物组织培养理论基础__________________________培养前处理无菌；用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质__________培养基成分_________________________________________________________________________________________细胞增殖植物细胞的全能性(3)动物细胞培养和植物组织培养的比较一.动物细胞工程1.动物细胞培养液体固体糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等项目动物细胞培养植物组织培养结果__________________________________________________应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂细胞培养产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体(3)动物细胞培养和植物组织培养的比较一.动物细胞工程1.动物细胞培养(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)特点能分化成任何一种细胞、组织或器官，甚至成为____分化成__________________能诱导分化成类似

的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个体特定的细胞或组织胚胎干细胞一.动物细胞工程1.动物细胞培养①胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？其应用有什么限制因素？答案

通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题，另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。②为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？答案

iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。(4)干细胞培养及其应用一.动物细胞工程1.动物细胞培养③科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，尝试说出几种获取iPS细胞的方法。答案

借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。(4)干细胞培养及其应用一.动物细胞工程1.动物细胞培养例1.胚胎干细胞必须从胚胎中获取，但这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，因此iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。如图为iPS细胞的获得及用其培育不同种细胞的示意图(c－Myc、Klf4、Sox2和Oct3/4等基因与细胞的脱分化有关)。回答下列问题：一.动物细胞工程(1)在对成纤维细胞进行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为_______，_____(填“能”或“不能”)用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是________________________________________________________________。蛋白质不能多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中失活变性一.动物细胞工程(2)在培养iPS细胞的过程中，培养基中应含有细胞所需的各种营养物质，并定期更换培养液。定期更换培养液的目的是__________________________________________________。清除代谢物﹐防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害一.动物细胞工程(3)过程③④为iPS细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是_______________的结果。若iPS细胞来源于病人自身体细胞的诱导，再将其分化出的细胞移入患者体内的优势是___________________。基因选择性表达(4)如果诱导iPS细胞定向分化为原始生殖细胞，该技术可能的应用是_____________。解决不育问题避免了免疫排斥问题一.动物细胞工程（1）动物细胞融合技术PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等细胞膜的流动性一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体灭活的病毒物理或化学手段丧失感染性（不感染细胞）不破坏抗原结构（诱导细胞融合）动物细胞融合过程植物体细胞杂交过程去壁融合植物组织培养（1）动物细胞融合技术一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体项目植物体细胞杂交技术动物细胞融合技术原理融合前的处理诱导融合的方法结果细胞膜的流动性、

植物细胞的全能性细胞膜的流动性物理：离心,振动,电激化学：PEG、高Ca2＋—高pH融合法物理：电激、离心等化学：PEG生物：灭活的病毒获得杂种植株获得杂交细胞用纤维素酶和果胶酶进行去壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较（1）动物细胞融合技术一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体项目植物体细胞杂交技术动物细胞融合技术应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合相似点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相似植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较（1）动物细胞融合技术一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体A.抗体的概念：抗体是机体受

刺激后产生的、并能与之发生特异性结合的具有免疫功能的

。B.抗体是由

细胞合成和分泌的，每种这种细胞能产生

（一种/多种）抗体。C.动物免疫反应中产生的抗体有

（一/多）种D.传统制备抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使之产生抗体，然后从动物

中分离所需要的抗体；其缺点是：

。E.为获得单一的抗体，

（能/不能）选用特定的浆细胞直接去培养；理由是

。抗原蛋白质浆多血清产量低，纯度低，特异性差不能浆细胞已经高度分化，不能再分裂一种复习：（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体①制备原理A.B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌

种特异性抗体。B.骨髓瘤细胞特点：能在体外

。C.杂交瘤细胞的特点：既能

，又能产生足够数量的

。一大量增殖大量增殖特定抗体（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体②制备过程B淋巴细胞选择杂交瘤细胞（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程A.图中给小鼠注射特定的抗原蛋白，其目的是什么？刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的B淋巴细胞。B.若仅考虑细胞的两两融合，在获取杂交瘤细胞的过程中，筛选淘汰的细胞有几种类型？为什么？有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(B－B融合细胞、瘤－瘤融合细胞)两种类型。出现不同类型是因为细胞融合不是100%的，且是随机的。C.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刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞②制备过程（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程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：未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞(“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②制备过程（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程D.第一次筛选获得杂交瘤细胞的方法：①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。②人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。在培养基中加入氨基嘌呤，B淋巴细胞及同型融合细胞不能增殖，骨髓瘤细胞及同型融合细胞(氨基嘌呤阻断)不能增殖，只有杂交瘤细胞能无限增殖。②制备过程（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程③单克隆抗体的应用A.作为

：在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。B.运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将

与能特异性识别肿瘤抗原的

结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由

三部分组成。➊ADC的抗体和药物各具有什么作用？诊断试剂细胞毒素单克隆抗体抗体、接头和药物(如细胞毒素)ADC的抗体和药物具有的作用分别是导向和治疗。（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体B.运载药物：➋除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？放射性同位素和化学药物等。➌ADC在临床应用上的作用机理是什么？其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。C.治疗疾病。（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体（2）单克隆抗体的制备一.动物细胞工程2.动物细胞融合技术和单克隆抗体例2.核苷酸合成有两个途径，物质A可以阻断其中的全合成途径(如下图)。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶，制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”来筛选特定的杂交瘤细胞。关于筛选原理的叙述，正确的是()A.免疫B细胞及其互相融合细胞因全合成途径被A阻断而在HAT培养基上不能增殖B.骨髓瘤细胞及其互相融合细胞因无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖C.杂交瘤细胞因为可以进行上述两个途径所以能在HAT培养基上大量增殖D.HAT培养基上筛选出的所有杂交瘤细胞既能大量增殖又能产生高纯度目标抗体B一.动物细胞工程例3.(2022·黑龙江黑河市高三一模)人乳头瘤病毒(HPV)是一种DNA病毒，可诱发细胞癌变。抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程如下图所示。下列叙述错误的是（

）一.动物细胞工程A.在HAT培养基上存活的杂交瘤细胞既能

无限增殖又可以分泌抗体B.单克隆抗体的特点是灵敏度高、特异性

强，可以大量制备C.可用HPV衣壳蛋白检测筛选出能产生特

异性抗体的杂交瘤细胞D.单克隆抗体制备过程涉及的生物学原理有细胞增殖和细胞膜的选择透

过性D分娩一.动物细胞工程3.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①概念分析A.供体：动物一个细胞的

。B.受体：去掉细胞核的

。C.结果：重新组合的细胞发育成

，继而发育成动物个体。D.原理：

。②哺乳动物核移植类型：

细胞核移植和体细胞核移植。细胞核卵母细胞新胚胎动物体细胞核具有全能性胚胎一.动物细胞工程3.动物体细胞核移植技术和克隆动物(2)体细胞核移植的过程MⅡ去核卵母一.动物细胞工程3.动物体细胞核移植技术和克隆动物①动物核移植技术的理论基础(原理)是什么？克隆动物属于有性生殖还是无性繁殖？动物细胞核的全能性。克隆动物属于无性繁殖。②为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。④为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。⑤在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。③受体细胞为什么选用卵母细胞？体积大，易操作；去核时易于同时吸走第一极体；含有激发细胞核全能性的物质。(2)体细胞核移植的过程一.动物细胞工程3.动物体细胞核移植技术和克隆动物⑥从多莉的产生过程可以看出多莉有三个亲本，探究多莉的性状表现与三个亲本的关系并分析原因。A.大多数性状与母羊A(体细胞核供体)相同，因基因型与母羊A完全一样。B.少数性状与母羊B(卵母细胞细胞质供体)相同，因细胞质中的基因来自母羊B，受质基因控制的性状与母羊B相同。C.性状与母羊C(代孕母体)无关，因母羊C没有为新个体提供遗传物质。(2)体细胞核移植的过程一.动物细胞工程3.动物体细胞核移植技术和克隆动物教材隐性知识：源于选择性必修3P54“相关信息”：目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是

。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的

。显微操作法DNA变性一.动物细胞工程

通过

去除卵母细胞的核，再用

可一并吸出细胞核和第一极体。

可用物理或化学方法（如

、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其

的过程显微操作微型吸管完成细胞分裂和发育电脉冲（3）体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题前景畜牧业加速家畜

进程，促进优良畜群繁育医药卫生①作为

生产医用蛋白；②

的细胞、组织和器官可以用于异种移植；③人核移植

经过诱导分化形成相应的细胞、组织、器官，可用于器官移植保护濒危物种增加濒危物种的存活数量问题①成功率

；②绝大多数克隆动物存在

问题，表现出________________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一.动物细胞工程3.动物体细胞核移植技术和克隆动物总结：细胞工程的各种技术手段及其原理总结一.动物细胞工程例4.“中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猕猴，它们也是国际上首例利用体细胞克隆技术获得的非人灵长类动物。如图表示培育“中中”和“华华”的流程。下列相关叙述正确的是（

）A.图示过程中利用的技术有核移植和干细胞移植技术等B.这两只克隆猕猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎C.融合细胞的培养过程需要无菌、无毒的环境和营养等条件D.利用A猴的胚胎干细胞核移植获得克隆猕猴的难度更大些C一.动物细胞工程例5.(2021·山东，15)一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内，可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗，也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是()A.注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大B.单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合C.利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗D.p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况D一.动物细胞工程例6.(2021·湖南，22)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：一.动物细胞工程(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的___________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是_____________________________________________________________________________。限制性内切核酸酶(限制酶)磷酸二酯键清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养一.动物细胞工程(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是_____________________________________________________________________________________

_______。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为________________________________(答出两点即可)，功能上具有____________。动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难细胞体积小，细胞核大，核仁明显发育的全能性一.动物细胞工程(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的____淋巴细胞与骨髓瘤细胞进