2.2 动物细胞工程一、动物细胞培养一、动物细胞培养1.1.概念与操作流程概念与操作流程2.2.条件条件(1)(1)无菌、无毒：对无菌、无毒：对_无菌处理，添加无菌处理，添加_，定期更换培养液以清除代谢产物。，定期更换培养液以清除代谢产物。(2)(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入营养：除正常的有机和无机营养外，加入_。(3)(3)适宜的温度和适宜的温度和pHpH：温度为：温度为 _(_(哺乳动物哺乳动物) )，pHpH为为_。(4)(4)气体环境：含气体环境：含_的空气加的空气加_的混合气体。的混合气体。3.3.应用应用生物制品的生产、检测生物制品的生产、检测_、医学研究。、医学研究。培养液和所有培养用具培养液和所有培养用具抗生素抗生素血清、血浆血清、血浆36.536.50.50.57.27.27.47.495%95%5%CO5%CO2 2有毒物质有毒物质二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.1.动物核移植概念动物核移植概念是将动物的一个细胞的是将动物的一个细胞的_移入一个移入一个_中，中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新胚胎最终发育为使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新胚胎最终发育为_。细胞核细胞核去核的卵母细胞去核的卵母细胞动物个体动物个体2.2.过程过程供体体细胞供体体细胞细胞培养细胞培养供体细胞核供体细胞核重组细胞重组细胞卵巢卵卵巢卵 母细胞母细胞去核去核无核卵母细胞无核卵母细胞胚胎胚胎代孕母体代孕母体生出与供体遗传物质生出与供体遗传物质基本相同的个体基本相同的个体注注 人人减减中期中期发育发育胚胎移植胚胎移植细胞细胞 融合融合 3.3.应用应用(1)(1)加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)(2)保护保护_。(3)(3)生产医用蛋白。生产医用蛋白。(4)(4)作为异种移植的作为异种移植的_。(5)(5)用于组织器官的用于组织器官的_。濒危物种濒危物种供体供体移植移植三、动物细胞融合与单克隆抗体三、动物细胞融合与单克隆抗体1.1.动物细胞融合动物细胞融合(1)(1)概念：指两个或多个动物细胞结合形成概念：指两个或多个动物细胞结合形成_的过程。的过程。(2)(2)融合方法：融合方法：_、_、电激等。、电激等。(3)(3)意义：突破了意义：突破了_的局限的局限, ,使使_成为可成为可能，也为制造能，也为制造_开辟了新途径。开辟了新途径。一个细胞一个细胞聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)灭活的病毒灭活的病毒有性杂交方法有性杂交方法远缘杂交远缘杂交单克隆抗体单克隆抗体2.2.单克隆抗体单克隆抗体(1)(1)制备：制备：(2)(2)优点：特异性强、优点：特异性强、_，可大量制备。，可大量制备。(3)(3)用途：作为用途：作为_；用于治疗疾病和；用于治疗疾病和_。 B B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞培养、筛选培养、筛选灵敏度高灵敏度高诊断试剂诊断试剂运载药物运载药物植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养动物细胞培养动物细胞培养核移植核移植核移植核移植结结结结果果果果关关关关键键键键环环环环节节节节与外植体完全相同的个体与外植体完全相同的个体相同分化程度的细相同分化程度的细胞群胞群与供体基本相同的与供体基本相同的个体个体细胞的脱分化、再分化、细胞的脱分化、再分化、分化分化细胞分化、细胞癌变细胞分化、细胞癌变核融合、细胞分化核融合、细胞分化【高考警示钟高考警示钟】1.1.植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。2.2.区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。结束，开始了传代培养。3.3.植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。状与受体相同。【典例训练典例训练1 1】某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞准备对某种动物的肝肿瘤细胞( (甲甲) )和正常肝细胞和正常肝细胞( (乙乙) )进行动物进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是细胞培养。下列有关说法正确的是( )( )A.A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理B.B.细胞培养应在细胞培养应在COCO2 2培养箱中进行，培养箱中进行，COCO2 2的作用是作为细胞代谢原的作用是作为细胞代谢原料料C.C.将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同适宜条件下培养，一将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同适宜条件下培养，一段时间后，会观察到甲细胞数量比乙细胞数量少段时间后，会观察到甲细胞数量比乙细胞数量少D.D.乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象【解题指南解题指南】1.1.考查实质考查实质(1)(1)动物细胞培养的条件和特点；动物细胞培养的条件和特点；(2)(2)细胞系的类型。细胞系的类型。2.2.解题关键：明确肝肿瘤细胞能无限增殖，无接触抑制现象，解题关键：明确肝肿瘤细胞能无限增殖，无接触抑制现象，正常肝细胞有接触抑制现象，不能无限增殖。正常肝细胞有接触抑制现象，不能无限增殖。【解析解析】选选D D。胃蛋白酶的最适。胃蛋白酶的最适pHpH为为2 2左右，这一环境下细胞往左右，这一环境下细胞往往会受到破坏；培养液中往会受到破坏；培养液中COCO2 2的作用是调节培养液的的作用是调节培养液的pHpH；将数量；将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同且适宜条件下培养，一段时间相等的甲、乙细胞分别置于相同且适宜条件下培养，一段时间后，甲细胞数量比乙细胞数量多；正常肝细胞在原代培养过程后，甲细胞数量比乙细胞数量多；正常肝细胞在原代培养过程中会出现接触抑制现象，停止增殖。中会出现接触抑制现象，停止增殖。动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合与单克隆抗体1.1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合动物细胞融合动物细胞融合原理原理原理原理过过过过程程程程细胞细胞A A、B B原生质体原生质体A A、B B融合的原生质体融合的原生质体杂种细胞杂种细胞杂种植株杂种植株去壁去壁融合融合植物组织培养植物组织培养细胞细胞A A、B B杂交细胞杂交细胞多个相同杂交细胞多个相同杂交细胞融合融合有丝分裂有丝分裂细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性细胞膜的流动性植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合动物细胞融合动物细胞融合相相相相关关关关酶酶酶酶融合方融合方融合方融合方法法法法结果结果结果结果意义意义意义意义纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶物理法物理法: :离心、电激、振动离心、电激、振动; ;化学法化学法: :聚乙二醇等试剂诱导聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外还可以除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导用灭活的病毒诱导杂种植株杂种植株杂交细胞杂交细胞克服了远缘杂交的不亲和性克服了远缘杂交的不亲和性, ,获得杂种植株获得杂种植株突破了有性杂交方法的局限突破了有性杂交方法的局限, ,使使远缘杂交成为可能远缘杂交成为可能2.2.单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备(1)(1)取相应取相应B B淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得单淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得单克隆抗体。克隆抗体。(2)(2)细胞融合后需经二次筛选：细胞融合后需经二次筛选：第一次：在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞第一次：在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(B(B淋淋巴细胞和骨髓瘤细胞巴细胞和骨髓瘤细胞) )和融合的具有同种核的细胞和融合的具有同种核的细胞(BB(BB融合细胞、融合细胞、瘤瘤融合细胞瘤瘤融合细胞) )都会死亡，只有融合的杂种细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞( (杂交瘤细胞杂交瘤细胞) )才才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。单一的特异性抗体。第二次：经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗第二次：经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞体的细胞( (很多种杂交瘤细胞很多种杂交瘤细胞) )，需经克隆化培养和抗体检测，需经克隆化培养和抗体检测，经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。【典例训练典例训练2 2】有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：(1)(1)若若a a、b b分别是基因型为分别是基因型为HhrrHhrr、hhRrhhRr两个烟草品种的花粉，且两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于受一对隐性纯合这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于受一对隐性纯合基因基因( (rrrr或或hhhh) )的作用，在光照强度大于的作用，在光照强度大于800 lx800 lx时都不能生长。时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRrHhRr的杂种细胞，的杂种细胞，较为简便的筛选方法是较为简便的筛选方法是_。(2)(2)若若a a、b b表示两种植物体细胞，则由表示两种植物体细胞，则由d d细胞形成杂种植株的原细胞形成杂种植株的原理是理是_，这种育种方法的优，这种育种方法的优点是点是_。(3)(3)若若a a、b b分别为骨髓瘤细胞和分别为骨髓瘤细胞和B B淋巴细胞，则淋巴细胞，则d d细胞特点是细胞特点是_。由由d d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_的特点。生产上一般不能通过直接培养的特点。生产上一般不能通过直接培养B B淋淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是_。(4)(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。【解题指南解题指南】1.1.考查实质：植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。考查实质：植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。2.2.解题关键：解题关键：(1)hr(1)hr是是a a、b b产生配子中相同的配子，另外两种配子分别是产生配子中相同的配子，另外两种配子分别是HrHr、hRhR。(2)(2)两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。(3)(3)瘤细胞特点、瘤细胞特点、B B淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之间的关系。间的关系。(4)(4)单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两部分组成。组成。【解析解析】(1)a(1)a的花粉基因型为的花粉基因型为HrHr和和hrhr，b b的花粉基因型为的花粉基因型为hRhR和和hrhr，只有只有HhRrHhRr的基因组合方式没有隐性纯合基因，所以杂种细胞的基因组合方式没有隐性纯合基因，所以杂种细胞HhRrHhRr能能在光照强度大于在光照强度大于800 lx800 lx时生长。时生长。(2)(2)植物体细胞杂交形成植株，是植物细胞全能性的表现，克服了植物体细胞杂交形成植株，是植物细胞全能性的表现，克服了自然条件下物种之间的生殖隔离。自然条件下物种之间的生殖隔离。(3)(3)在单克隆抗体产生过程中细胞在单克隆抗体产生过程中细胞d d是杂交瘤细胞，具备了融合前两是杂交瘤细胞，具备了融合前两种细胞的优点，能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的细胞种细胞的优点，能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的细胞d d产生的抗体品质优良。产生的抗体品质优良。B B淋巴细胞能产生特定抗体，但不能无限增淋巴细胞能产生特定抗体，但不能无限增殖，无法得到大量的抗体。殖，无法得到大量的抗体。(4)(4)只能注射特定抗原后才能得到特定的只能注射特定抗原后才能得到特定的B B淋巴细胞，再与瘤细胞融淋巴细胞，再与瘤细胞融合，经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体。合，经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体。答案答案: :(1)(1)给予大于给予大于800 lx800 lx的光照的光照(2)(2)植物细胞的全能性植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍(3)(3)既能无限增殖，又能产生特定抗体既能无限增殖，又能产生特定抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一特异性强、灵敏度高、化学性质单一B B淋巴细胞不能无限增殖淋巴细胞不能无限增殖(4) (4) 1.1.动物细胞培养过程的顺序是动物细胞培养过程的顺序是( )( )原代培养原代培养 传代培养传代培养用胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液用胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选D D。动物细胞培养时先用胰蛋白酶处理组织，形成分。动物细胞培养时先用胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液，原代培养后进行细胞的传代培养得到细胞株或细散的悬浮液，原代培养后进行细胞的传代培养得到细胞株或细胞系。胞系。2.(20122.(2012佛山模拟佛山模拟) )下列不属于细胞工程基本技术的是下列不属于细胞工程基本技术的是( )( )A.A.细胞培养技术细胞培养技术B.B.细胞融合技术细胞融合技术C.C.细胞核移植技术细胞核移植技术D.D.转基因技术转基因技术【解析解析】选选D D。D D项属于基因工程。细胞工程是指应用细胞生物学项属于基因工程。细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质，从或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质，从而获得新型生物或特种细胞产品或产物的一门综合性科学技术。而获得新型生物或特种细胞产品或产物的一门综合性科学技术。3.3.用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )( )A.A.都需用都需用 COCO2 2培养箱培养箱 B.B.都需用液体培养基都需用液体培养基C.C.都要在无菌条件下进行都要在无菌条件下进行 D.D.都可体现细胞的全能性都可体现细胞的全能性【解析解析】选选C C。植物细胞培养用固体培养基，不需用。植物细胞培养用固体培养基，不需用COCO2 2培养箱；培养箱；植物细胞培养可得到完整的植物个体，体现了细胞的全能性，植物细胞培养可得到完整的植物个体，体现了细胞的全能性，动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，未体现细胞的全动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，未体现细胞的全能性；植物细胞培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。能性；植物细胞培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。 4.(4.(双选双选) )下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述，下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述，不正确的是不正确的是( )( )A.A.给小鼠注射抗原，是为了获得能产生单克隆抗体的小鼠给小鼠注射抗原，是为了获得能产生单克隆抗体的小鼠B.BB.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合培养，是为了获得融合细胞淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合培养，是为了获得融合细胞C.C.杂交瘤细胞进行体外培养，是为了获得单克隆抗体杂交瘤细胞进行体外培养，是为了获得单克隆抗体D.D.杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎胚胎【解析解析】选选A A、D D。杂交瘤细胞的培养有体内培养和体外培养，。杂交瘤细胞的培养有体内培养和体外培养，其目的都是获得单克隆抗体，不是获得产生单克隆抗体的胚胎。其目的都是获得单克隆抗体，不是获得产生单克隆抗体的胚胎。给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的B B淋巴细胞。淋巴细胞。5.5.如图表示高等动、植物细胞融合的部分过程，请据图回答：如图表示高等动、植物细胞融合的部分过程，请据图回答：(1)(1)若上图表示植物体细胞杂交的部分过程，欲将丁细胞培育成若上图表示植物体细胞杂交的部分过程，欲将丁细胞培育成植株，可选用植株，可选用_技术，这一技术的两个关键步骤是技术，这一技术的两个关键步骤是_和和_。(2)(2)若上图表示制备单克隆抗体的部分过程，甲细胞为小鼠的骨若上图表示制备单克隆抗体的部分过程，甲细胞为小鼠的骨髓瘤细胞，则乙细胞为髓瘤细胞，则乙细胞为_。在分离乙细胞之前，应对小。在分离乙细胞之前，应对小鼠进行的处理是鼠进行的处理是_。过程过程区别于植物细胞常用的诱导方法是区别于植物细胞常用的诱导方法是_，过程过程可利用可利用_培养基进行筛选，筛选得到的丁细胞还培养基进行筛选，筛选得到的丁细胞还需进行需进行_和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。上述制备过程涉及到的生物技术有的能分泌所需抗体的细胞。上述制备过程涉及到的生物技术有_。【解析解析】(1)(1)将丁细胞培育成植株利用了植物组织培养的方法，将丁细胞培育成植株利用了植物组织培养的方法，包括脱分化和再分化过程，利用了细胞全能性原理。包括脱分化和再分化过程，利用了细胞全能性原理。(2)(2)甲细胞若为骨髓瘤细胞，则乙细胞为甲细胞若为骨髓瘤细胞，则乙细胞为B B淋巴细胞，两者融合淋巴细胞，两者融合后会形成杂交瘤细胞，需要通过选择性培养基将产生特定抗体后会形成杂交瘤细胞，需要通过选择性培养基将产生特定抗体的杂交瘤细胞筛选出来。动物细胞融合除植物细胞融合的物理的杂交瘤细胞筛选出来。动物细胞融合除植物细胞融合的物理法、化学法外，还可以用灭活的病毒来诱导，细胞融合后，产法、化学法外，还可以用灭活的病毒来诱导，细胞融合后，产生的杂种细胞有多种，需经特定的选择性培养基筛选。单克隆生的杂种细胞有多种，需经特定的选择性培养基筛选。单克隆抗体制备过程中主要利用了动物细胞融合技术和动物细胞培养抗体制备过程中主要利用了动物细胞融合技术和动物细胞培养技术。技术。答案：答案：(1)(1)植物组织培养植物组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化(2)B(2)B淋巴细胞淋巴细胞 将抗原注射入小鼠体内将抗原注射入小鼠体内 用灭活的病毒诱导用灭活的病毒诱导 特定的选择性特定的选择性 克隆化培养克隆化培养 动物细胞融合技术、动物细动物细胞融合技术、动物细胞培养技术胞培养技术