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考点47 动物细胞工程
一、动物细胞培养
1. 概念：从动物体中
相关的
，将它
，然后在
下，让这些细胞
和
的技术。
2. 原理：
3. 地位：
4. 培养条件
（1）营养
①已知成分：将细胞所需的
（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其
和
严
格配制而成的培养基，称为
。
②未知成分：使用合成培养基时，通常需加入
等一些天然成分。
③物理性质：培养动物细胞一般使用
，也称为
。
（2）无菌、无毒的环境
①对培养液和所有培养用具进行
处理；②在
下进行操作；③还需要
，
以便清除代谢产物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
（3）温度、pH 和渗透压
①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以
为宜。
②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH 为
。
③适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的
。
（4）气体环境
①组成：动物细胞培养所需气体主要有
和
。
②气体作用：a.O2：
；b.CO2：
。
5. 过程
1
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①原代培养：将
的细胞培养，即动物组织经处理后的
称为原代培养。
②传代培养：原代培养的细胞生长、增殖一定时间后，由于空间不足或密度过大导致营养枯竭，影响细胞
的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行
扩大培养，称为传代培养；
③细胞贴壁：
体外培养的细胞需要
才能生长增殖，这类细胞往往贴附在
培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁；
④接触抑制：当贴壁细胞生长到
时，细胞通常会
。
6. 干细胞培养及其应用
（1）分布：干细胞存在于
、
和
等多种组织和器官中。
（2）分类：干细胞包括
和
等
①胚胎干细胞（简称
）
a.分布：存在于
中
b.特点：具有分化为成年动物体内的
一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个
体的潜能。
②成体干细胞
a.分布：存在于
中
b.类别：包括骨髓中的
、神经系统中的
、睾丸中的
等。
c.特点：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体
的能力。
（3）干细胞的应用
①原理：干细胞有着
能力及
潜能的干细胞，与组织、器官的
等
密切相关。
②应用：
a.造血干细胞：治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
b.神经干细胞：治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）。
c.诱导多能干细胞（iPS 细胞）：可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领
2
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域。
二、动物细胞融合
1. 概念：使
或
动物细胞结合形成
细胞的技术。
2. 结果：形成的
具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
3. 原理：
。
4. 诱导融合的常用方法：
、
和
。
5. 融合实质及完成的标志：
。
6. 意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
7. 应用
①细胞融合技术已经成为研究培育生物新品种、细胞遗传、细胞免疫和肿瘤等的重要手段。
②利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
三、单克隆抗体及其应用
1. 基本原理
（1）一个B 淋巴细胞只分泌一种
。
（2）细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性。
（3）筛选杂交瘤细胞，体外培养大量增殖，以获得所需抗体。
2. 制备过程
3. 突出优点： ，可大量制备。
4. 实际应用：
（1）作为 ；①多种疾病的诊断②病原体的鉴定③其他类型诊断。
3
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（2）用于治疗疾病和 ：与药物结合，制成
，杀伤癌细胞；ADC 通
常由
、
和
三部分组成。
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1. 概念：将动物一个细胞的
移入
中，使这个重新组合的细胞发育成
，
继而发育成动物个体的技术。
2. 原理：
。
3. 哺乳动物核移植分类
（1）胚胎细胞核移植：动物胚胎细胞分化程度
，表现全能性
。
（2）体细胞核移植：动物体细胞分化程度
，表现全能性
。
4. 非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因
（1）供体细胞的
在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率
低。
（2）对非人灵长类动物
进行操作的技术尚不完善。
5. 体细胞核移植的过程
去核方法：显微操作法（普遍使用）。也可以使用梯度离心、紫外线短时间照射、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DNA 变性。
MⅡ中期的核是纺锤体-染色体复合物。
6. 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
应用前景
畜牧生产
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
保护濒危动物
有望
的存活数量。
医药卫生
转基因克隆动物可以作为
，生产珍贵的医用蛋白。
治疗人类疾病
①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；
②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细
胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以
排斥反应。
科研
①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；
②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；
③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮
助；
4
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存在的问题
①成功率非常低；
②各个技术环节有待进一步改进；
③绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷。
考法1 动物细胞培养与动物体细胞核移植
1. 动物细胞培养过程中有关操作的分析
（1）培养动物肝脏细胞时切成小薄片的原因：有利于肝脏细胞充分吸收氧气和营养物质、排出代谢废
物。
（2）动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程
度低，增殖能力强，更易于培养。
（3）在动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶的作用：第1 次是将剪碎的组织分散成单个细胞；第2 次是
将贴壁细胞分散开来，进行传代培养。
（4）核移植时选用去核卵（母）细胞的原因：卵（母）细胞比较大，易操作；卵（母）细胞的细胞质
多，营养丰富，含有促进细胞核全能性表达的物质。
（5）正常动物细胞培养的特点：悬浮生长（少数）、贴壁生长和接触抑制。
2. 动物细胞培养与动物体细胞核移植的比较
动物细胞培养
动物体细胞核移植
原理
细胞增殖
动物细胞核的全能性
过程
结果
相同分化程度的细胞群
细胞核基因控制的性状与供体相同，细胞质基因控制的性状
与提供卵母细胞的母牛相同
关键
环节
细胞增殖（分裂）、细胞癌变
细胞分化
应用
①生产生物制品；②用于基因工
程；③检测有毒物质
①加速良种繁育；②保护濒危物种；③生产医用蛋白；④提
供克隆器官、组织等
【典例1】
（2023 春•石家庄期末）实验人员对动物细胞培养过程中的动物细胞增殖情况进行统计，其变化
曲线如图所示，图中B、D 两点表示经筛选后继续培养。下列叙述错误的（ ）
5
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A．O 点时可将动物胚胎组织用机械的方法处理，细胞分散制成悬液
B．细胞悬液进行原代培养，其增殖情况如OA 段所示
C．出现AB 和CD 段的原因是所有细胞贴壁生长并发生接触抑制现象
D．D 点时的细胞用蛋白酶处理、筛选、分瓶可继续传代培养
【典例2】
（2023 春•承德期末）科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得诱导多能干细胞（iPS 细胞），
iPS 细胞可分化为各种组织细胞，目前运用iPS 细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究，取得了
新的进展。下列叙述错误的是（ ）
A．iPS 细胞和神经干细胞的分化潜能是有差别的
B．iPS 细胞需要培养在含有95%O2和5%CO2的培养箱中
C．成纤维细胞和用小分子化合物诱导形成的iPS 细胞所携带的遗传信息相同
D．取自身细胞形成的iPS 细胞来治疗心血管疾病可避免免疫排斥反应
【典例3】
（2023 春•南阳月考）2017 年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。
其培育过程可选用如图技术路线。据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．“三亲婴儿”的出生属于有性生殖
B．“三亲婴儿”同时拥有父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
C．使用该技术母亲细胞质中的致病基因不会传递给后代
D．该技术可避免母亲的色盲基因传递给后代
【典例4】
（2023 春•东莞市校级月考）我国中科院的研究团队利用细胞工程和基因编辑技术，成功培育出
世界上首例只有双母亲来源的孤雌小鼠和双父亲来源的孤雄小鼠，实现了哺乳动物的同性繁殖。实验流程
如图所示，请回答下列问题：
6
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（1）卵细胞转化成phFSC 相当于植物组织培养中的
过程，该过程
（填“存在”或“不
存在”）基因的选择性表达。
（2）要培育孤雄小鼠需要将精子和具卵细胞细胞核特点的ahESC 同时注入去核的卵母细胞形成重构胚，
在对卵母细胞进行去核时，除了显微操作外还可以采用
（至少答出两种）等方法处理，得到的重构胚通常需要发育到
阶段才能进行胚胎
移植。
（3）不考虑致死情况，得到的孤雄小鼠性染色体组成为
。利用胚胎分割的方法对
乙进行处理得到了多只孤雄小鼠，利用这些孤雄小鼠作为实验材料进行用于医学研究的优点是
。
【变式1】（2023•湖北模拟）体外培养动物细胞时常需要提供一个类似该细胞在生物体内的环境条件，培
养方式可分为悬浮培养和贴壁培养。下列叙述正确的是（ ）
A．悬浮培养一般使用液体培养基
B．贴壁培养一般使用固体培养基
C．悬浮培养会发生接触抑制现象
D．血液中淋巴细胞适合贴壁培养
【变式2】（2023 春•宛城区校级月考）有研究表明“渐冻症”是由突变的基因导致运动神经元合成了某种
毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。也有最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞（iPS 细
胞）制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是（ ）
A．iPS 细胞分化成的多种细胞中所有核酸相同，蛋白质却不完全相同
B．iPS 细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C．若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则可以起到良好的治疗作用
D．植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使“渐冻症”病情改善
【变式3】（2023 春•万州区期末）如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述错误的是（ ）
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A．步骤②的细胞悬液中除必需的营养物质外，还需添加少量血清
B．步骤①的操作需要在无菌环境中进行
C．步骤③到④分瓶操作时所有细胞都需用胰蛋白酶处理
D．步骤③④需放入二氧化碳培养箱培养且④培养过程中可能会发生细胞转化
24．（2022•河北二模）克隆的英文“clone”源于希腊语的“klon”（嫩枝）。生物的无性繁殖方式统称为克
隆，这门生物技术叫克隆技术。克隆技术在增加动物数量以及优良家畜的繁殖过程中被广泛应用。回答
下列问题：
（1）用核移植的方法可以获取克隆动物，哺乳动物核移植可以分为
和体细胞核
移植；体细胞核移植的难度明显高于前者的原因是
。
（2）动物细胞核移植过程中，通常采用卵（母）细胞作为受体细胞，原因可能是
。核移植前需将卵母细胞培养至MⅡ中期，并去核，
去核的目的是
。
（3）克隆技术可用于动物器官移植，能解决
等问题；胚胎分割
（填“属于”或“不属于”）克隆，应选取
阶段的胚胎进行分割，要保证将均等分割。
考法2 动物细胞融合技术与单克隆抗体的制备
1. 血清抗体与单克隆抗体的比较
产生
特点
血清抗体
由浆细胞分泌
一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体
由杂交瘤细胞分泌
特异性强、灵敏度高，能大量制备
2. 比较制备单克隆抗体过程中的两次筛选
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后得到多种杂交细胞，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
筛选方法
用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同
种核融合后形成的细胞（“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
用多孔培养板培养，在每个孔只有一个杂交
瘤细胞的情况下进行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
取相应B 淋巴细胞前必须先注射相应抗原，否则不能获得想要的单克隆抗体。
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诱导融合的两种细胞名称及作用：免疫过的B 淋巴细胞（浆细胞）的作用是产生抗体，骨髓瘤细胞能无限增殖。
每一个B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
单克隆抗体的获取：将杂交瘤细胞在体外或小鼠腹腔中培养，从细胞培养液或小鼠腹水中可获得大量的单克隆抗体。
3. 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
植物体细胞杂交
（以培育番茄-马铃薯植株为例）
动物细胞融合
（以单克隆抗体的制备为例）
原理（理论基
础）
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性、细胞增殖
融合前处理
酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶
酶）
注射特定抗原，免疫处理正常小鼠
促融方法
①物理法：电融合法、离心法等；
②化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+-高pH 融合法
①物理、化学法：电融合法、PEG 融合法；
②生物法：灭活病毒诱导法
过程
意义和用途
①打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，
培育植物新品种；
②克服有性杂交的母系遗传现象，获得
细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传
①制备单克隆抗体
②诊断、治疗、预防疾病。如“单抗诊断试
剂盒”、抗体-药物偶联物治疗癌症
相同点
利用的原理都有细胞膜的流动性；都能克服远缘杂交不亲和的障碍；
含有两个亲本的遗传物质
动物细胞融合是制备单克隆抗体的基础，制备单克隆抗体是动物细胞融合的应用。
【典例1】
（2023•江汉区校级模拟）如图可用来表示多种生物工程技术的流程，相关叙述错误的是（ ）
A．若表示植物体细胞杂交，整个过程中培养基的渗透压都是重要影响因素
B．若表示试管牛的繁殖流程，则1、2 得到3 的过程可以体内也可以体外
C．若表示单克隆抗体的制备，需多次克隆化培养和抗体检测以达到筛选目的
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D．若表示克隆牛的培育流程，获得1、2 都需要用到细胞培养技术
【典例2】
（2023•威海二模）抗犬细小病毒的单克隆抗体是利用细胞融合技术，将经灭活犬细小病毒免疫过
的小鼠的B 淋巴细胞与瘤细胞融合，筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，将其注射到无特定病原体感染
的小鼠体内，从腹腔中提取的高效特异性抗体。下列说法错误的是（ ）
A．对小鼠注射灭活的犬细小病毒后即可从小鼠脾脏中分离出分泌相应抗体的B 淋巴细胞
B．灭活病毒可使细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，诱导B 淋巴细胞与瘤细胞融合
C．至少需要经过两次筛选才能获得所需的杂交瘤细胞
D．利用该单克隆抗体可以诊断是否感染犬细小病毒
【典例3】
（2023 春•北海期末）2023 年3 月份以来，季节性甲型H1N1 亚型流感病毒感染率呈上升趋势，
此外国内专家预测新冠病毒感染的第二波高峰期也在2023 年6 月底到达，这两种病毒引起的症状极为相似，
为了对症下药，疑似病患可以用相应的两种抗原检测盒检测出自己是感染了甲流还是新冠病毒。如图1 所
示为抗原检测试剂盒的使用方法，可通过肉眼观察到显色结果。请回答下列问题：
（1）抗原检测试剂盒是利用
的原理进行检测，检测的实质是检测样本中是否含有新冠
病毒的
。
（2）抗原检测试剂盒的生产依赖于单克隆抗体的制备。如图2 为制取新冠病毒X 蛋白的单克隆抗体的
部分过程。
①图中a 操作是指向小鼠体内注入
，之后一般从该小鼠的
中提取淋巴
细胞，并在体外让淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。与诱导植物原生质体融合相比，诱导这两种细胞融合的
特有方法是
诱导法。
②诱导融合后至少要经过两次筛选，图中的筛选1 是指利用
将
细胞筛选出来；
筛选2 筛选出来细胞具有
的特点，可直接用于大量培养生产单克隆抗体。
【变式1】（2023 春•茅箭区校级期末）人体心肌细胞中的肌钙蛋白由肌钙蛋白 T（cTnT）、肌钙蛋白I
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（cTnI）和肌钙蛋白 C（cTnC）三种结构不同的亚基组成，其中cTnI 在血液中含量上升是心肌损伤的特
异性指标。为制备抗cTnI 的单克隆抗体，科研人员完成了以下过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．骨髓瘤细胞的恒温培养箱中应加入95% O2和5% CO2的混合气体
B．为了减轻代谢物积累对细胞的伤害，可在培养液中加入一定量的抗生素
C．②过程需利用多孔培养板进行抗体检测，每个孔中要接种多个杂交瘤细胞
D．若要克服鼠源性单抗的异源性反应，可通过蛋白质工程将抗原结合区域外的其他部分替换为人抗体
区段
【变式2】（2023 春•石家庄期末）细胞融合技术有着广泛应用，据下图分析问题。
（1）若a、b 分别是小麦和长穗偃麦的花粉，这两个品种的花粉细胞杂交之前必须先用
去除细胞壁，再用化学法
诱导融合，可产生
种融合细胞（仅考虑两两融合）。
（2）若将d 再生细胞壁后，利用
技术，培育成杂种植株，该技术依据的生物学原理是
。培育d 植株的技术在生产实践中的意义是
。
（3）图1 是新冠病毒抗原检测试剂盒中新型冠状病毒单克隆抗体的制备过程，a 是经新冠病毒S 蛋白处
理过的小鼠
中提取的B 淋巴细胞，与b 骨髓瘤细胞融合成c。d 至少要经过两次筛选，第一次筛
选是将
细胞筛选出来；第二次筛选是将
细胞筛选
出来，进行体内或体外培养，从而获得大量单克隆抗体。
（4）图2 中抗体一药物偶联物（ADC）可以对肿瘤细胞选择性杀伤，其中抗体的作用是
，其优点有
。
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（5）图2 中抗体—药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择
性杀伤，过程如图2 所示。下列表述正确的是
。
A．ADC 可通过胞吞进入肿瘤细胞，该过程利用了膜的结构特点
B．抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡
C．单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合
D．肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，所以不会产生新的蛋白质
12
