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(新高考)高考生物一轮复习课件第十单元第6课动物细胞工程(含解析)
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这是一份(新高考)高考生物一轮复习课件第十单元第6课动物细胞工程(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，动物细胞培养，动物细胞融合，细胞增殖，培养液，抗生素，代谢产物，5±05℃，2～74，胚胎细胞等内容，欢迎下载使用。
【概念导图】 一图知全局
【概念梳理】 闭书测基础一、动物细胞培养和核移植技术1.动物细胞工程常用的技术手段：_____________、动物细胞核移植、_____________、生产单克隆抗体等，其中_____________技术是其他动物细胞工程技术的基础。
2.动物细胞培养：(1)原理：_________。(2)过程：
(3)培养条件：①无菌、无毒的环境：对_______和所有培养用具进行无菌处理；添加_______；定期更换培养液以便清除_________。②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入___________等一些天然成分。③温度和pH：适宜的温度为_____________；适宜的pH为_________。
④气体环境 (4)应用：生产细胞产品，如干扰素、疫苗、单克隆抗体；检测并判断某种物质毒性的大小；临床医学研究。
3.动物体细胞核移植技术和克隆动物：(1)原理：_______________________。(2)核移植分类：_________核移植和体细胞核移植。(3)过程：
动物体细胞核具有全能性
(4)应用：①加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育。②保护_________。③生产医用蛋白。④作为异种移植的供体。⑤用于组织器官的移植。(5)存在问题：_________、克隆动物存在健康问题、克隆动物食品的安全性问题等。
二、动物细胞融合与单克隆抗体1.动物细胞融合：(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。(2)条件：①物理法：离心、振动、电激等诱导因素②化学法：需要用聚乙二醇(PEG)③生物法：___________
(3)原理：_______________。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为_________。(5)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制备___________开辟了新途径。
2.单克隆抗体：(1)制备原理：一种B淋巴细胞产生一种抗体，B淋巴细胞在体外_____(填“能”或“不能”)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。(2)制备过程：
(3)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。(4)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和_________。
【概念辨析】 全面清障碍1.判断下列细胞培养和核移植技术叙述的正误：(1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。( )分析：胃蛋白酶的最适pH为强酸性，强酸性环境对肝细胞有伤害，应用胰蛋白酶处理。(2)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。( )分析：动物细胞培养时加入5%的CO2的作用是维持培养液一定的pH。
(3)胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植。( )分析：胚胎细胞分化程度低，核移植的难度小于体细胞核移植。(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( )分析：保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。(5)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。( )分析：动物细胞核移植的受体细胞应为处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。(6)克隆动物的性状与供核动物完全相同。( )分析：克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞，与供核细胞不完全相同。
2.判断动物细胞融合与单克隆抗体叙述的正误：(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理相同。( )分析：二者都依赖于细胞膜的流动性。(2)单克隆抗体可直接作为“生物导弹”用于疾病治疗。( )分析：“生物导弹”是单克隆抗体和药物结合的产物。(3)杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件。( )(4)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合( )
【概念活用】 教材命题源1.教材选修3P44“侧栏思考题”改编：动物细胞培养时能否用胃蛋白酶分散细胞？为什么？提示：不可以。胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用，而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害。
2.教材选修3 P53：1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人工作的基础上，继续探索和尝试，并且充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案(图2-24)。他们想到，如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？提示：每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可快速大量增殖，却不能产生抗体。若将两种细胞融合在一起，则既能产生特异性抗体又能快速增殖。
考点一 动物细胞培养和核移植技术【典例精研引领】 (2021·和平模拟)我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物——食蟹猴，作为研究癌症等人类疾病的动物模型。如图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程：
(1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是 ____________________。 (2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应定期更换培养液，其目的是 _____________________________________________。 (3)据图分析，过程③是利用________法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。
(4)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养注入去甲基化酶(Kd4d)mRNA的融合细胞得到B组实验数据。图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是_______________、_______________。
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】(1)全能性大小与分化程度有关，分化程度越高，全能性越低，体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程①表示动物细胞培养，随着培养的进行，代谢产物积累，应该定期更换培养液，防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)题图中过程③表示利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)据图分析，B组的囊胚形成率、内细胞团形成率都明显高于A组，说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又既能提高囊胚中内细胞团的形成率。
答案：(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难(2)防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害 (3)显微注射(4)提高融合细胞发育成囊胚的成功率 提高囊胚中内细胞团的形成率
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)哺乳动物核移植的种类有哪些，难易程度有何关系？(生命观念：结构与功能观)提示：哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。因为胚胎细胞较体细胞分化程度低，更容易体现细胞核的全能性。(2)哺乳动物核移植为什么选用去核卵(母)细胞？(生命观念：结构与功能观)提示：卵(母)细胞比较大，容易操作，含有促使体细胞细胞核表现全能性的物质和营养。
【知能素养提升】1.植物组织培养与动物细胞培养的比较：(科学思维：比较与分类)
2.原代培养和传代培养：(科学思维：分析与综合)(1)原代培养可有两种表述：①细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；②第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养，统称为原代培养。两种表述没有本质区别。(2)传代培养同样有两种表述：①细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；②传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。
3.细胞株和细胞系：(科学思维：分析与综合)(1)细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。(2)细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。
【热点考向演练】考向一 通过分析细胞培养，考查生命观念的结构与功能观1.(2021年湖北适应性测试)某实验小组从甲兔的皮肤细胞提取细胞核，注入乙兔去核的卵母细胞中，体外培养一段时间后，植入丙兔的子宫，最终丙兔顺利产下丁兔。下列叙述错误的是( )A.丁兔的性状与甲兔相同B.该生殖方式属于无性繁殖C.丁兔的遗传物质与丙兔无关D.与丁兔的DNA指纹相似度最高的是甲兔
【解析】选A。本题依托实验相关知识考查核移植相关内容。由题意信息可知：细胞核来自甲兔，故丁兔的性状主要与甲兔相同，因还有细胞质基因控制的性状，故A错误，D正确；不通过两性配子结合而来的生殖方式均为无性繁殖，B正确；丁兔的基因不来自丙兔，故丁兔的遗传物质与丙兔无关，C正确。
2.(2021·烟台模拟)科学家通过基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制，产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞，用于治疗缺血性血管病变。下列相关叙述错误的是( )
A.资料中科学家进行的基因编辑技术属于蛋白质工程的范畴B.诱导胚胎干细胞分化获取遗传增强的人类血管细胞时，培养基中需加入分化诱导因子如牛磺酸等C.胚胎干细胞培养需要无菌无毒的环境，采取的措施主要有消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定期更换培养液等D.培养胚胎干细胞时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，需95%的氧气和5%的二氧化碳的混合气体环境
【解析】选D。资料中科学家进行的基因编辑的目的是为了改造蛋白质，因此基因编辑技术属于蛋白质工程的范畴，A正确；根据胚胎干细胞的特性可知，诱导胚胎干细胞分化获取遗传增强的人类血管细胞时，需在培养基中加入分化诱导因子如牛磺酸等，从而实现胚胎干细胞的定向分化，B正确；分析可知，通常采取消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定期更换培养液等措施来满足胚胎干细胞培养所需要的无菌、无毒的环境，C正确；培养胚胎干细胞时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，需95%的空气和5%的二氧化碳的混合气体环境，D错误。
3.(2021·湖南模拟)人乳牙牙髓干细胞是最新研究出的用于治疗由于摔倒而造成未成熟恒牙被阻碍血液供应和牙根发育导致的“死”牙。来自中国第四军医大学的研究人员和美国宾夕法尼亚大学的研究人员指出从遭受这类损伤儿童的健康乳牙中提取出的干细胞，可在实验室培养条件下增殖，所形成的细胞被植入受损的恒牙中能够治疗“死”牙。与传统治疗相比，患者更多的体征表明他们具有更健康的牙根发育和更厚的牙本质(即牙釉质下方的牙齿的坚硬部分)，而且他们的血流量也增加了。
(1)动物细胞培养过程中，细胞悬液中分散的细胞很快就会贴壁生长而导致相互接触停止生长，这种现象称为细胞的_______________，人们常将动物组织消化后的初次培养称为_______________。 (2)人乳牙牙髓干细胞在培养过程中对培养条件要求非常严格，首先要保证被培养的细胞处在___________的环境，其次要求体外培养条件与体内基本一致，因此培养液中除要加入糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等外，通常还加入___________等一些天然成分，细胞培养所需气体除氧气外还需要少量______，其目的是_______________。 (3)除动物细胞培养作为动物细胞工程技术的基础外，动物细胞工程技术还包括_______________________________(至少答两点)。
【解析】(1)动物细胞培养过程中，细胞悬液中分散的细胞很快就会贴壁生长而导致相互接触停止生长，这种现象称为细胞的接触抑制，人们常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。(2)在动物细胞培养过程中对培养条件要求非常严格，首先要保证被培养的细胞处在无菌、无毒的环境，其次培养液中通常还加入血清、血浆等一些天然成分，细胞培养所需气体有氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是维持培养液的pH。(3)除动物细胞培养作为动物细胞工程技术的基础外，动物细胞工程技术还包括动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体。
答案：(1)接触抑制 原代培养(2)无菌、无毒 血浆、血清 CO2 维持培养液的pH(3)动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体
考向二 结合核移植和克隆动物操作流程，考查生命观念的结构与功能观4.(2021·孝感模拟)如图表示核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述错误的是( )A.用于核移植的供体细胞①一般都选用传代10代以内的细胞B.图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性C.采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数第二次分裂中期D.动物细胞培养过程中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH
【解析】选B。用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，A正确；供体细胞核移入去核卵母细胞中，能发育成克隆动物，这只能说明分化动物细胞的细胞核具有全能性，B错误；采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数第二次分裂中期，才能使融合细胞更容易表达其全能性，C正确；动物细胞培养过程中需要在95%空气+5%CO2环境中培养，其中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH，D正确。
5.如图为科学家培育克隆猴的基本步骤，下列相关叙述错误的是( )A.所需猴卵母细胞需发育至减数第二次分裂的中期B.对A猴卵母细胞去核是为保证克隆猴的核遗传物质都来自B猴C.必须将重组细胞培养至桑椹胚或原肠胚时才能移植入代孕受体D.A猴的卵母细胞质中含有促进B猴体细胞核全能性表达的物质
【解析】选C。该技术中所需卵母细胞需培养至减数第二次分裂的中期，A正确；去除A猴卵母细胞的细胞核，目的是排除A猴核遗传物质的干扰，保证克隆猴的核遗传物质都来自B猴，B正确；应选用桑椹胚或囊胚期的早期胚胎进行核移植，C错误；卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，故体细胞的细胞核需移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，D正确。
6.(2021·长沙模拟)如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为______。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用______的方法。②代表的过程是___________________________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中______的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数。 (3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是 ___________________________________________________。 (4)在胚胎移植前，首先要对______进行选择和处理，胚胎移植后，要对受体进行是否______的检查。
【解析】(1)由题意知，该动物体的性染色体组成为XX或XY，过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用显微操作去核法，②代表的过程是胚胎移植。(2)动物细胞培养时，多次传代后，供体细胞遗传物质稳定性会降低，故选材时必须注意传代次数。(3)克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度来说，是因为卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)胚胎移植前，首先要对供体、受体进行选择和处理，胚胎移植后，要对受体进行是否妊娠的检查。
答案：(1)XX或XY 显微操作 胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)供体、受体 妊娠
【拓展延伸】解决“四个”克隆动物操作过程中疑难问题(1)核移植时应选MⅡ中期卵母细胞的原因：①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于提供卵母细胞的亲本，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。
(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。
【加固训练·拔高】1.如图为动物细胞培养的基本过程示意图。
请回答：(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞______，易于培养。培养时先要剪碎，然后用______分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为______。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了______，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为______代以内的细胞，以保持细胞正常的______核型。
(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的______。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是_____________。(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知，培养______细胞一定需要添加血清。
【解析】(1)动物细胞培养的过程：取动物组织块(或动物胚胎或幼龄动物的器官)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数存活，这是因为存活的细胞发生了突变，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。
(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是维持培养液的pH。 (4)据题图可知，培养癌细胞有无血清影响不大，而培养正常细胞时，有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数，故培养正常细胞必须要添加血清。
答案：(1)分裂能力强 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原代培养(2)突变 10 二倍体(3)抗生素 维持培养液的pH (4)正常
2.(2021·广东模拟)某科研小组一直致力于良种家畜的培育工作，日前从国外引进优质肉牛，通过克隆技术快速繁殖。请回答：(1)获得克隆动物的方式属于______生殖。研制克隆动物的生物学原理是_________________。
(2)利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程图如下，对供体细胞进行培养时，要用_____________处理健康动物的组织，使细胞分散成单个细胞。诱导重组细胞分裂常用的化学物质有_________________。图中①②所涉及的实验技术名称是①_______________，②___________________。
(3)最终得到的克隆动物是否与优质肉牛遗传物质完全一样______(填“是”或“否”)，理由是____________________________________。(4)请提出体细胞核移植技术的另一个应用前景_________________________。
【解析】(1)获得克隆动物的方式属于无性生殖；研制克隆动物的生物学原理是已分化动物体细胞的细胞核有全能性。(2)利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程图如下，对供体细胞进行培养时，要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理健康动物的组织，使细胞分散成单个细胞；诱导重组细胞分裂常用的化学物质有钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂；图中①②所涉及的实验技术名称是①显微操作去核法，②胚胎移植技术。
(3)最终得到的克隆动物与优质肉牛遗传物质不完全一样，因为克隆动物的细胞核遗传物质来自核供体动物优质肉牛，细胞质遗传物质来自卵母细胞供体动物。(4)体细胞核移植技术应用前景有保护濒危动物；转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织、器官可以作为异种移植的供体。
答案：(1)无性 动物体细胞的细胞核有全能性(2)胰蛋白酶、胶原蛋白酶 钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂 显微操作去核法 胚胎移植技术(3)否 克隆动物的细胞核遗传物质来自核供体动物优质肉牛，细胞质遗传物质来自卵母细胞供体动物(4)保护濒危动物；转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织、器官可以作为异种移植的供体
考点二 动物细胞融合与单克隆抗体【典例精研引领】(2020·全国Ⅰ卷)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_________________。 (2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤： ____ 。 (3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_____________，使用该培养基进行细胞培养的结果是_________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是________________________。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有 ____________________________ (答出2点即可)。
【解析】本题主要考查动物细胞培养、动物细胞融合与单克隆抗体的制备。(1)实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液时可以取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液即可。(3)图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原—抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原与抗体反应具有特异性。
(4)获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，生产单克隆抗体的过程有体外培养和体内培养两条途径。体外培养是指在体外培养液中进行培养，从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是指将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖，从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
答案：(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液(3)选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)上题实验中所用的骨髓瘤细胞是不是癌细胞？与癌细胞相比不同点是什么？(科学思维：比较与分类)提示：不是。这里的骨髓瘤细胞是良性瘤细胞，不扩散、不转移。(2)在获取杂交瘤细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？(科学思维：分析与综合)提示：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长。
(3)单克隆抗体制备的过程中为什么进行第二次筛选？(科学探究：提出问题能力)提示：在单克隆抗体制备过程中，除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。
【知能素养提升】植物体细胞杂交与动物细胞融合：(科学思维：比较与分类)
【热点考向演练】考向一 结合动物细胞融合，考查生命观念的结构与功能观1.(2021·北大附中模拟)如图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT-)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法进行增殖。下列叙述不正确的是( )A.免疫B细胞是从多次间歇注射某种抗原的动物脾脏中筛选获得B.可用灭活的仙台病毒或聚乙二醇(PEG)诱导动物细胞融合C.动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性D.HAT培养液中融合的细胞具有无限增殖并产生单一抗体的能力
【解析】选D。多次注射抗原可获得免疫B细胞，免疫B细胞是从多次间歇注射某种抗原的动物脾脏中筛选获得，A正确；可用灭活的仙台病毒(生物因素)或聚乙二醇(PEG)(化学因素)诱导动物细胞融合，B正确；动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，可使两细胞融合在一起，C正确；HAT培养液中融合的细胞具有无限增殖并产生抗体的能力，还需进行抗体筛选才能选出能产生单抗的杂交瘤细胞，D错误。
2.(2020·海南高考)将人细胞与小鼠细胞融合得到的人-鼠杂种细胞进行长期培养，杂种细胞随机丢失一部分人的染色体后，染色体数目会保持稳定。选取三种杂种细胞，对编码人的芳烃羟化酶(AHH)和磷酸甘油酸激酶(PGK)的基因进行染色体定位研究，结果如表(“+”表示有，“-”表示无)。
下列有关叙述错误的是( )A.聚乙二醇可诱导人细胞与小鼠细胞融合B.培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素C.编码AHH的基因在11号染色体上D.编码PGK的基因在X染色体上
【解析】选C。聚乙二醇是诱导动物细胞融合的常用化学试剂，A正确；培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素以防止杂菌污染，B正确；由表中信息可知，编码AHH的基因在2号染色体上，编码PGK的基因在X染色体上，C错误，D正确。
3.(2021·哈尔滨模拟)如图表示细胞工程的流程图(a、b表示过程)，请据图回答下列问题：(1)若图示为动物细胞融合的过程，则a特有的诱导剂是_______________。以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径，通过把能产生抗体的____________细胞与能在体外大量增殖的______________细胞进行融合，得到既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。
(2)若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙融合之前，需要用_________________(填相关酶)制备________。这项工程的意义是______________________________。 (3)由甲、乙融合得到丙细胞的基本原理是_________________。
【解析】(1)若a是诱导动物细胞融合，则特有的诱导剂是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过程中，利用已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，该细胞既可以迅速大量增殖，又可以产生专一的抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中，需要对甲、乙细胞先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，然后再诱导甲、乙的原生质体融合。该技术可以克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围。(3)甲、乙细胞融合形成丙细胞，利用了细胞膜的流动性。
答案：(1)灭活的病毒 B淋巴(浆) 骨髓瘤(2)纤维素酶和果胶酶 原生质体 克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围 (3)细胞膜的流动性
考向二 围绕单克隆抗体制备，考查制定实施方案的能力4.(2021·德州模拟)抗PD-L1单克隆抗体能与癌细胞膜表面的PD-L1特异性结合，因而具有治疗某些癌症的作用。如图是制备抗PD-L1单克隆抗体的示意图，下列叙述错误的是( )
A.在分离B淋巴细胞前，需要对小鼠注射PD-L1进行免疫B.多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞C.图中细胞集落a～d既能大量繁殖，又能产生抗体D.图中细胞集落a可用于扩大化培养生产抗PD-L1单克隆抗体
【解析】选B。本实验的目的是获得抗PD-L1单克隆抗体，所以在分离B淋巴细胞前，需要对小鼠注射PD-L1进行免疫，A正确；多孔玻璃板中的细胞有三种融合细胞，即B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞、B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合细胞，鼠瘤细胞和鼠瘤细胞的融合细胞，B错误；图中a～d是经过筛选的杂交瘤细胞，所以既能大量繁殖，又能产生抗体，C正确；图中细胞集落a与PD-L1抗原反应呈阳性，说明能够产生抗体，可以用于扩大化培养生产抗PD-L1单克隆抗体，D正确。
5.(2021·连云港模拟)二抗是抗体(一抗)的抗体，其主要作用是检测抗体的存在，放大一抗的信号。人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，下列有关说法正确的是( )A.①过程常用灭活的病毒，④过程后要进行胚胎移植B.②过程筛选出的杂交瘤细胞都能产生抗HCG抗体C.③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原进行检测D.④过程需要添加抗生素等物质，以防止病毒污染
【解析】选C。①过程常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，④过程后不需要胚胎移植，A错误；②过程中筛选出的杂交瘤细胞不一定能产生抗HCG抗体，还要进一步检测，B错误；③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原，用二抗对其进行检测，C正确；过程④为动物细胞培养，培养液中需要添加抗生素等物质，以防止杂菌污染，D错误。
6.(2020·银川联考)疫苗和抗体已被广泛应用于预防与诊疗传染性疾病的过程，已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原。疫苗的生产和抗体的制备流程如图所示，请回答下列问题：
(1)过程①代表的是______，过程③在构建A基因重组载体时，应在目的基因前后插入___________，从而能被受体细胞的___________所识别，以便于其催化转录过程。 (2)在给小鼠皮下注射A蛋白时，要重复注射几次的目的是通过二次免疫，增加小鼠体内的______数目。 (3)在将X细胞进行扩大培养前，至少需要经过_____次筛选，选岀的X细胞具备___________________的特点。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的______来制备疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较，或用图中的___________________与分离出的病毒进行特异性结合检测。
【解析】(1)根据分析可知，过程①表示逆转录过程；过程③表示基因表达载体的构建过程，该过程中应在目的基因前插入启动子，目的基因后插入终止子；启动子能被受体细胞的RNA聚合酶所识别，以便于其催化转录过程。(2)在给小鼠皮下注射A蛋白时，要重复注射几次的目的是通过二次免疫，增加小鼠体内的浆细胞数目。
(3)在将X进行扩大培养前，至少需要经过2次筛选，第一次筛选是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是筛选出能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞；杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的A蛋白所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较，或采用抗原-抗体杂交法，即用图中的抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。
答案：(1)逆转录 启动子和终止子 RNA聚合酶(2)浆细胞 (3)2 既能无限增殖，又能产生特异性抗体(4)A蛋白 抗A蛋白的单克隆抗体
【知识总结】制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的
【加固训练·拔高】(2021·哈尔滨模拟)新冠病毒结构如图所示(棘突、脂质膜、包膜成分都含有蛋白质，它分别是由病毒RNA的基因S、M、E指导合成)。新冠病毒基因组长度为29.8 kb，为单股正链RNA(正链RNA能与核糖体结合，具有mRNA的功能)，结构不稳定，容易产生基因突变，给疫苗研制带来困难。根据相关知识回答下列问题：
(1)新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合，可能作为病毒的疫苗。如果利用基因工程研制新冠病毒疫苗，第一步是得到基因S(DNA)，以用于后续操作，获取大量S基因过程为①提取病毒的_____，②____________，③通过______技术扩增得到大量基因S。(2)制备出来的“产品”必须具备没有传染性和致病性、______________才能作为疫苗来使用。
(3)检测新冠肺炎的一般策略是检测疑似病例是否携带新冠病毒。新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，如果检测核酸，一般的方法是_________________。如果检测其特异性蛋白，方法是____________。
【解析】(1)新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合，棘突上有S蛋白，因此S蛋白可能作为病毒的疫苗。如果要研制新冠病毒疫苗，第一步需要获得目的基因，即要得到基因S(DNA)。要获取大量S基因，①要提取病毒的RNA，②逆转录成对应DNA，③通过PCR技术扩增得到大量基因S。
(2)作为疫苗需要具备无传染性和致病性，而且能引起机体产生特异性免疫反应，从而达到预防病毒的目的，因此制备出来的“产品”需要具备上述特点。(3)新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，通常用DNA分子杂交技术或分子杂交技术或探针法来检测核酸。可用抗原—抗体杂交检测患者体内是否有其特异性蛋白。
答案：(1)RNA 逆转录成对应DNA PCR(2)能引起对新冠病毒的特异性免疫(或能引起机体特异性免疫等) (3)DNA分子杂交技术(或分子杂交技术或探针法) 抗原—抗体杂交
【命题新情境】请根据以下资料分析回答：
新冠肺炎是指由冠状病毒SARS-CV-2引起的一种急性呼吸道传染病，具有发病急、传播快、病死率高的特征。其病原体结构如图所示。病毒颗粒的最外面包裹着囊膜，该囊膜是由蛋白质、多糖和脂质构成的类脂双层膜，脂质和膜蛋白主要来自宿主的细胞膜。核壳蛋白N和RNA构成SARS-CV-2的基本结构核衣壳。SARS-CV-2主要通过刺突蛋白S识别人呼吸道和肺部细胞膜上的血管紧张素转换酶2(ACE2)受体，实现对特定细胞的侵染，ACE2参与催化血管紧张素的形成，血管紧张素是调节血压，维持血浆渗透压、pH等稳态所必需的激素。人体感染SARS-CV-2后，不会立即发病，一般是在2～7天的潜伏期后才出现肺炎的症状，使诊断和预防更加困难。
【命题新角度】1.据图可知新冠病毒的基因是_______________。 2.血管紧张素通过______运输到靶器官、靶细胞；血浆渗透压的大小主要与______等无机盐离子及蛋白质的含量有关。 3.若要生产抗SARS-CV-2的单克隆抗体，据图分析可知至少可以有______种抗SARS-CV-2的单克隆抗体。其中的抗S蛋白单克隆抗体______(填“能”或“不能”)用于新冠肺炎的治疗，原因是 ________________________。
4.研究发现，SARS病毒的S蛋白是SARS重组疫苗研究的重要候选抗原。现已知SARS的S蛋白基因序列，经______方法得到4条基因片段：f1、f2、f3和f4，再通过___________________酶处理可得到控制S蛋白合成的全长DNA序列f1+f2+f3+f4，即为目的基因。再将之与载体连接形成______、导入受体细胞以及筛选、检测等过程即可完成重组疫苗的制备。 5.科研人员利用重组的SARS-CV-2的N蛋白片段和S蛋白片段的融合蛋白作抗原免疫小鼠，制备抗SARS-CV-2的融合蛋白单克隆抗体。取免疫小鼠的______细胞与骨髓瘤细胞，通过_____次筛选获得_________________，再扩大培养，分离提纯获得抗融合蛋白单克隆抗体。
【解析】1.据图可知新冠病毒的遗传物质是RNA，所以新冠病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段。2.血管紧张素通过体液运输到靶器官、靶细胞；血浆渗透压的大小主要与钠离子和氯离子(或Na+和Cl-)等无机盐离子及蛋白质的含量有关。
3.若要生产抗SARS-CV-2的单克隆抗体，据新冠病毒图中可知其至少含有4种蛋白质，所以至少可以有4种抗SARS-CV-2的单克隆抗体，其中的抗S蛋白单克隆抗体不能用于新冠肺炎的治疗，原因是抗S蛋白单克隆抗体能与血管紧张素转换酶2(ACE2)特异性结合，影响血压、血浆渗透压、pH等稳态的调节。4.研究发现，SARS病毒的S蛋白是SARS重组疫苗研究的重要候选抗原。现已知SARS的S蛋白基因序列，经化学合成(人工合成)方法得到4条基因片段：f1、f2、f3和f4，再通过限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理可得到控制S蛋白合成的全长DNA序列f1+f2+f3+f4，即为目的基因。再将之与载体连接形成重组DNA(重组质粒) 、导入受体细胞以及筛选、检测等过程即可完成重组疫苗的制备。
5.科研人员利用重组的SARS-CV-2的N蛋白片段和S蛋白片段的融合蛋白作抗原免疫小鼠，制备抗SARS-CV-2的融合蛋白单克隆抗体。取免疫小鼠的效应B淋巴(浆)细胞与骨髓瘤细胞，通过两次筛选获得既能无限增殖，又能产生抗融合蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞，再扩大培养，分离提纯获得抗融合蛋白单克隆抗体。
答案：1.具有遗传效应的RNA片段2.体液 钠离子和氯离子(或Na+和Cl-)3.4 不能 抗S蛋白单克隆抗体能与血管紧张素转换酶2(ACE2)特异性结合，影响血压、血浆渗透压、pH等稳态的调节4.化学合成(人工合成) 限制性核酸内切酶和DNA连接 重组DNA(重组质粒)5.效应B淋巴(浆) 两 既能无限增殖，又能产生抗融合蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞
【拓展视野】单克隆抗体的大量制备单克隆抗体的大量制备主要采用的两种培养方法：(1)体内诱生法：取BALB/c小鼠，首先腹腔注射0.5 mL液体石蜡或降植烷进行预处理。1～2周后，腹腔内接种杂交瘤细胞。杂交瘤细胞在小鼠腹腔内增殖，并产生和分泌单克隆抗体。约1～2周，可见小鼠腹部膨大。用注射器抽取腹水，即可获得大量单克隆抗体。
(2)体外培养法：将杂交瘤细胞置于培养瓶中进行培养。在培养过程中，杂交瘤细胞产生并分泌单克隆抗体，收集培养上清液，离心去除细胞及其碎片，即可获得所需要的单克隆抗体。但这种方法产生的抗体量有限。各种新型培养技术和装置不断出现，大大提高了抗体的生产量。
【概念导图】 一图知全局
【概念梳理】 闭书测基础一、动物细胞培养和核移植技术1.动物细胞工程常用的技术手段：_____________、动物细胞核移植、_____________、生产单克隆抗体等，其中_____________技术是其他动物细胞工程技术的基础。
2.动物细胞培养：(1)原理：_________。(2)过程：
(3)培养条件：①无菌、无毒的环境：对_______和所有培养用具进行无菌处理；添加_______；定期更换培养液以便清除_________。②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入___________等一些天然成分。③温度和pH：适宜的温度为_____________；适宜的pH为_________。
④气体环境 (4)应用：生产细胞产品，如干扰素、疫苗、单克隆抗体；检测并判断某种物质毒性的大小；临床医学研究。
3.动物体细胞核移植技术和克隆动物：(1)原理：_______________________。(2)核移植分类：_________核移植和体细胞核移植。(3)过程：
动物体细胞核具有全能性
(4)应用：①加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育。②保护_________。③生产医用蛋白。④作为异种移植的供体。⑤用于组织器官的移植。(5)存在问题：_________、克隆动物存在健康问题、克隆动物食品的安全性问题等。
二、动物细胞融合与单克隆抗体1.动物细胞融合：(1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。(2)条件：①物理法：离心、振动、电激等诱导因素②化学法：需要用聚乙二醇(PEG)③生物法：___________
(3)原理：_______________。(4)结果：形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为_________。(5)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制备___________开辟了新途径。
2.单克隆抗体：(1)制备原理：一种B淋巴细胞产生一种抗体，B淋巴细胞在体外_____(填“能”或“不能”)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。(2)制备过程：
(3)优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。(4)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和_________。
【概念辨析】 全面清障碍1.判断下列细胞培养和核移植技术叙述的正误：(1)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。( )分析：胃蛋白酶的最适pH为强酸性，强酸性环境对肝细胞有伤害，应用胰蛋白酶处理。(2)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。( )分析：动物细胞培养时加入5%的CO2的作用是维持培养液一定的pH。
(3)胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植。( )分析：胚胎细胞分化程度低，核移植的难度小于体细胞核移植。(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( )分析：保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。(5)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。( )分析：动物细胞核移植的受体细胞应为处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。(6)克隆动物的性状与供核动物完全相同。( )分析：克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞，与供核细胞不完全相同。
2.判断动物细胞融合与单克隆抗体叙述的正误：(1)植物原生质体融合与动物细胞融合原理相同。( )分析：二者都依赖于细胞膜的流动性。(2)单克隆抗体可直接作为“生物导弹”用于疾病治疗。( )分析：“生物导弹”是单克隆抗体和药物结合的产物。(3)杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件。( )(4)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合( )
【概念活用】 教材命题源1.教材选修3P44“侧栏思考题”改编：动物细胞培养时能否用胃蛋白酶分散细胞？为什么？提示：不可以。胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用，而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害。
2.教材选修3 P53：1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人工作的基础上，继续探索和尝试，并且充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案(图2-24)。他们想到，如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？提示：每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可快速大量增殖，却不能产生抗体。若将两种细胞融合在一起，则既能产生特异性抗体又能快速增殖。
考点一 动物细胞培养和核移植技术【典例精研引领】 (2021·和平模拟)我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物——食蟹猴，作为研究癌症等人类疾病的动物模型。如图为体细胞核移植技术培育食蟹猴的操作过程：
(1)2001年，美国科学家已经培育出胚胎细胞核移植猴。获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，原因是 ____________________。 (2)进行过程①时，为提供成纤维细胞培养所需的无毒环境，应定期更换培养液，其目的是 _____________________________________________。 (3)据图分析，过程③是利用________法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。
(4)上述实验的突破之处是使用了去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，在确定其作用时，研究人员用正常培养液培养融合细胞得到A组实验数据，用正常培养液培养注入去甲基化酶(Kd4d)mRNA的融合细胞得到B组实验数据。图中X为融合细胞发育成的胚胎数、Y为囊胚数、Z为内细胞团数。分析实验数据可知，Kd4d的mRNA的作用是_______________、_______________。
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】(1)全能性大小与分化程度有关，分化程度越高，全能性越低，体细胞分化程度高，恢复其全能性较难，所以获得食蟹猴的体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植。(2)过程①表示动物细胞培养，随着培养的进行，代谢产物积累，应该定期更换培养液，防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害。(3)题图中过程③表示利用显微注射法将成纤维细胞注入猴去核的MⅡ中期卵母细胞的卵细胞膜与透明带之间。(4)据图分析，B组的囊胚形成率、内细胞团形成率都明显高于A组，说明Kd4d的mRNA既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率，又既能提高囊胚中内细胞团的形成率。
答案：(1)体细胞分化程度高，恢复其全能性较难(2)防止成纤维细胞代谢产物的积累对细胞自身造成危害 (3)显微注射(4)提高融合细胞发育成囊胚的成功率 提高囊胚中内细胞团的形成率
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)哺乳动物核移植的种类有哪些，难易程度有何关系？(生命观念：结构与功能观)提示：哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。因为胚胎细胞较体细胞分化程度低，更容易体现细胞核的全能性。(2)哺乳动物核移植为什么选用去核卵(母)细胞？(生命观念：结构与功能观)提示：卵(母)细胞比较大，容易操作，含有促使体细胞细胞核表现全能性的物质和营养。
【知能素养提升】1.植物组织培养与动物细胞培养的比较：(科学思维：比较与分类)
2.原代培养和传代培养：(科学思维：分析与综合)(1)原代培养可有两种表述：①细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；②第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养，统称为原代培养。两种表述没有本质区别。(2)传代培养同样有两种表述：①细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；②传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。
3.细胞株和细胞系：(科学思维：分析与综合)(1)细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传50代左右，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。(2)细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。
【热点考向演练】考向一 通过分析细胞培养，考查生命观念的结构与功能观1.(2021年湖北适应性测试)某实验小组从甲兔的皮肤细胞提取细胞核，注入乙兔去核的卵母细胞中，体外培养一段时间后，植入丙兔的子宫，最终丙兔顺利产下丁兔。下列叙述错误的是( )A.丁兔的性状与甲兔相同B.该生殖方式属于无性繁殖C.丁兔的遗传物质与丙兔无关D.与丁兔的DNA指纹相似度最高的是甲兔
【解析】选A。本题依托实验相关知识考查核移植相关内容。由题意信息可知：细胞核来自甲兔，故丁兔的性状主要与甲兔相同，因还有细胞质基因控制的性状，故A错误，D正确；不通过两性配子结合而来的生殖方式均为无性繁殖，B正确；丁兔的基因不来自丙兔，故丁兔的遗传物质与丙兔无关，C正确。
2.(2021·烟台模拟)科学家通过基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制，产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞，用于治疗缺血性血管病变。下列相关叙述错误的是( )
A.资料中科学家进行的基因编辑技术属于蛋白质工程的范畴B.诱导胚胎干细胞分化获取遗传增强的人类血管细胞时，培养基中需加入分化诱导因子如牛磺酸等C.胚胎干细胞培养需要无菌无毒的环境，采取的措施主要有消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定期更换培养液等D.培养胚胎干细胞时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，需95%的氧气和5%的二氧化碳的混合气体环境
【解析】选D。资料中科学家进行的基因编辑的目的是为了改造蛋白质，因此基因编辑技术属于蛋白质工程的范畴，A正确；根据胚胎干细胞的特性可知，诱导胚胎干细胞分化获取遗传增强的人类血管细胞时，需在培养基中加入分化诱导因子如牛磺酸等，从而实现胚胎干细胞的定向分化，B正确；分析可知，通常采取消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定期更换培养液等措施来满足胚胎干细胞培养所需要的无菌、无毒的环境，C正确；培养胚胎干细胞时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，需95%的空气和5%的二氧化碳的混合气体环境，D错误。
3.(2021·湖南模拟)人乳牙牙髓干细胞是最新研究出的用于治疗由于摔倒而造成未成熟恒牙被阻碍血液供应和牙根发育导致的“死”牙。来自中国第四军医大学的研究人员和美国宾夕法尼亚大学的研究人员指出从遭受这类损伤儿童的健康乳牙中提取出的干细胞，可在实验室培养条件下增殖，所形成的细胞被植入受损的恒牙中能够治疗“死”牙。与传统治疗相比，患者更多的体征表明他们具有更健康的牙根发育和更厚的牙本质(即牙釉质下方的牙齿的坚硬部分)，而且他们的血流量也增加了。
(1)动物细胞培养过程中，细胞悬液中分散的细胞很快就会贴壁生长而导致相互接触停止生长，这种现象称为细胞的_______________，人们常将动物组织消化后的初次培养称为_______________。 (2)人乳牙牙髓干细胞在培养过程中对培养条件要求非常严格，首先要保证被培养的细胞处在___________的环境，其次要求体外培养条件与体内基本一致，因此培养液中除要加入糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等外，通常还加入___________等一些天然成分，细胞培养所需气体除氧气外还需要少量______，其目的是_______________。 (3)除动物细胞培养作为动物细胞工程技术的基础外，动物细胞工程技术还包括_______________________________(至少答两点)。
【解析】(1)动物细胞培养过程中，细胞悬液中分散的细胞很快就会贴壁生长而导致相互接触停止生长，这种现象称为细胞的接触抑制，人们常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。(2)在动物细胞培养过程中对培养条件要求非常严格，首先要保证被培养的细胞处在无菌、无毒的环境，其次培养液中通常还加入血清、血浆等一些天然成分，细胞培养所需气体有氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是维持培养液的pH。(3)除动物细胞培养作为动物细胞工程技术的基础外，动物细胞工程技术还包括动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体。
答案：(1)接触抑制 原代培养(2)无菌、无毒 血浆、血清 CO2 维持培养液的pH(3)动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体
考向二 结合核移植和克隆动物操作流程，考查生命观念的结构与功能观4.(2021·孝感模拟)如图表示核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述错误的是( )A.用于核移植的供体细胞①一般都选用传代10代以内的细胞B.图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性C.采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数第二次分裂中期D.动物细胞培养过程中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH
【解析】选B。用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，A正确；供体细胞核移入去核卵母细胞中，能发育成克隆动物，这只能说明分化动物细胞的细胞核具有全能性，B错误；采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数第二次分裂中期，才能使融合细胞更容易表达其全能性，C正确；动物细胞培养过程中需要在95%空气+5%CO2环境中培养，其中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH，D正确。
5.如图为科学家培育克隆猴的基本步骤，下列相关叙述错误的是( )A.所需猴卵母细胞需发育至减数第二次分裂的中期B.对A猴卵母细胞去核是为保证克隆猴的核遗传物质都来自B猴C.必须将重组细胞培养至桑椹胚或原肠胚时才能移植入代孕受体D.A猴的卵母细胞质中含有促进B猴体细胞核全能性表达的物质
【解析】选C。该技术中所需卵母细胞需培养至减数第二次分裂的中期，A正确；去除A猴卵母细胞的细胞核，目的是排除A猴核遗传物质的干扰，保证克隆猴的核遗传物质都来自B猴，B正确；应选用桑椹胚或囊胚期的早期胚胎进行核移植，C错误；卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，故体细胞的细胞核需移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，D正确。
6.(2021·长沙模拟)如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为______。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用______的方法。②代表的过程是___________________________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中______的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数。 (3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是 ___________________________________________________。 (4)在胚胎移植前，首先要对______进行选择和处理，胚胎移植后，要对受体进行是否______的检查。
【解析】(1)由题意知，该动物体的性染色体组成为XX或XY，过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用显微操作去核法，②代表的过程是胚胎移植。(2)动物细胞培养时，多次传代后，供体细胞遗传物质稳定性会降低，故选材时必须注意传代次数。(3)克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度来说，是因为卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)胚胎移植前，首先要对供体、受体进行选择和处理，胚胎移植后，要对受体进行是否妊娠的检查。
答案：(1)XX或XY 显微操作 胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)供体、受体 妊娠
【拓展延伸】解决“四个”克隆动物操作过程中疑难问题(1)核移植时应选MⅡ中期卵母细胞的原因：①此类细胞体积大，易于操作；②卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养；③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于提供卵母细胞的亲本，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自2个亲本。
(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。
【加固训练·拔高】1.如图为动物细胞培养的基本过程示意图。
请回答：(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞______，易于培养。培养时先要剪碎，然后用______分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为______。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了______，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为______代以内的细胞，以保持细胞正常的______核型。
(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的______。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是_____________。(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知，培养______细胞一定需要添加血清。
【解析】(1)动物细胞培养的过程：取动物组织块(或动物胚胎或幼龄动物的器官)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数存活，这是因为存活的细胞发生了突变，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。
(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是维持培养液的pH。 (4)据题图可知，培养癌细胞有无血清影响不大，而培养正常细胞时，有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数，故培养正常细胞必须要添加血清。
答案：(1)分裂能力强 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原代培养(2)突变 10 二倍体(3)抗生素 维持培养液的pH (4)正常
2.(2021·广东模拟)某科研小组一直致力于良种家畜的培育工作，日前从国外引进优质肉牛，通过克隆技术快速繁殖。请回答：(1)获得克隆动物的方式属于______生殖。研制克隆动物的生物学原理是_________________。
(2)利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程图如下，对供体细胞进行培养时，要用_____________处理健康动物的组织，使细胞分散成单个细胞。诱导重组细胞分裂常用的化学物质有_________________。图中①②所涉及的实验技术名称是①_______________，②___________________。
(3)最终得到的克隆动物是否与优质肉牛遗传物质完全一样______(填“是”或“否”)，理由是____________________________________。(4)请提出体细胞核移植技术的另一个应用前景_________________________。
【解析】(1)获得克隆动物的方式属于无性生殖；研制克隆动物的生物学原理是已分化动物体细胞的细胞核有全能性。(2)利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程图如下，对供体细胞进行培养时，要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理健康动物的组织，使细胞分散成单个细胞；诱导重组细胞分裂常用的化学物质有钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂；图中①②所涉及的实验技术名称是①显微操作去核法，②胚胎移植技术。
(3)最终得到的克隆动物与优质肉牛遗传物质不完全一样，因为克隆动物的细胞核遗传物质来自核供体动物优质肉牛，细胞质遗传物质来自卵母细胞供体动物。(4)体细胞核移植技术应用前景有保护濒危动物；转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织、器官可以作为异种移植的供体。
答案：(1)无性 动物体细胞的细胞核有全能性(2)胰蛋白酶、胶原蛋白酶 钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂 显微操作去核法 胚胎移植技术(3)否 克隆动物的细胞核遗传物质来自核供体动物优质肉牛，细胞质遗传物质来自卵母细胞供体动物(4)保护濒危动物；转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织、器官可以作为异种移植的供体
考点二 动物细胞融合与单克隆抗体【典例精研引领】(2020·全国Ⅰ卷)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_________________。 (2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤： ____ 。 (3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_____________，使用该培养基进行细胞培养的结果是_________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是________________________。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有 ____________________________ (答出2点即可)。
【解析】本题主要考查动物细胞培养、动物细胞融合与单克隆抗体的制备。(1)实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液时可以取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液即可。(3)图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原—抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原与抗体反应具有特异性。
(4)获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，生产单克隆抗体的过程有体外培养和体内培养两条途径。体外培养是指在体外培养液中进行培养，从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是指将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖，从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
答案：(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液(3)选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
【母题变式延伸】核心素养新命题(1)上题实验中所用的骨髓瘤细胞是不是癌细胞？与癌细胞相比不同点是什么？(科学思维：比较与分类)提示：不是。这里的骨髓瘤细胞是良性瘤细胞，不扩散、不转移。(2)在获取杂交瘤细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？(科学思维：分析与综合)提示：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长。
(3)单克隆抗体制备的过程中为什么进行第二次筛选？(科学探究：提出问题能力)提示：在单克隆抗体制备过程中，除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。
【知能素养提升】植物体细胞杂交与动物细胞融合：(科学思维：比较与分类)
【热点考向演练】考向一 结合动物细胞融合，考查生命观念的结构与功能观1.(2021·北大附中模拟)如图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT-)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法进行增殖。下列叙述不正确的是( )A.免疫B细胞是从多次间歇注射某种抗原的动物脾脏中筛选获得B.可用灭活的仙台病毒或聚乙二醇(PEG)诱导动物细胞融合C.动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性D.HAT培养液中融合的细胞具有无限增殖并产生单一抗体的能力
【解析】选D。多次注射抗原可获得免疫B细胞，免疫B细胞是从多次间歇注射某种抗原的动物脾脏中筛选获得，A正确；可用灭活的仙台病毒(生物因素)或聚乙二醇(PEG)(化学因素)诱导动物细胞融合，B正确；动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，可使两细胞融合在一起，C正确；HAT培养液中融合的细胞具有无限增殖并产生抗体的能力，还需进行抗体筛选才能选出能产生单抗的杂交瘤细胞，D错误。
2.(2020·海南高考)将人细胞与小鼠细胞融合得到的人-鼠杂种细胞进行长期培养，杂种细胞随机丢失一部分人的染色体后，染色体数目会保持稳定。选取三种杂种细胞，对编码人的芳烃羟化酶(AHH)和磷酸甘油酸激酶(PGK)的基因进行染色体定位研究，结果如表(“+”表示有，“-”表示无)。
下列有关叙述错误的是( )A.聚乙二醇可诱导人细胞与小鼠细胞融合B.培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素C.编码AHH的基因在11号染色体上D.编码PGK的基因在X染色体上
【解析】选C。聚乙二醇是诱导动物细胞融合的常用化学试剂，A正确；培养杂种细胞时，通常需在培养液中添加一定量的抗生素以防止杂菌污染，B正确；由表中信息可知，编码AHH的基因在2号染色体上，编码PGK的基因在X染色体上，C错误，D正确。
3.(2021·哈尔滨模拟)如图表示细胞工程的流程图(a、b表示过程)，请据图回答下列问题：(1)若图示为动物细胞融合的过程，则a特有的诱导剂是_______________。以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径，通过把能产生抗体的____________细胞与能在体外大量增殖的______________细胞进行融合，得到既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。
(2)若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙融合之前，需要用_________________(填相关酶)制备________。这项工程的意义是______________________________。 (3)由甲、乙融合得到丙细胞的基本原理是_________________。
【解析】(1)若a是诱导动物细胞融合，则特有的诱导剂是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过程中，利用已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，该细胞既可以迅速大量增殖，又可以产生专一的抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中，需要对甲、乙细胞先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，然后再诱导甲、乙的原生质体融合。该技术可以克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围。(3)甲、乙细胞融合形成丙细胞，利用了细胞膜的流动性。
答案：(1)灭活的病毒 B淋巴(浆) 骨髓瘤(2)纤维素酶和果胶酶 原生质体 克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本组合的范围 (3)细胞膜的流动性
考向二 围绕单克隆抗体制备，考查制定实施方案的能力4.(2021·德州模拟)抗PD-L1单克隆抗体能与癌细胞膜表面的PD-L1特异性结合，因而具有治疗某些癌症的作用。如图是制备抗PD-L1单克隆抗体的示意图，下列叙述错误的是( )
A.在分离B淋巴细胞前，需要对小鼠注射PD-L1进行免疫B.多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞C.图中细胞集落a～d既能大量繁殖，又能产生抗体D.图中细胞集落a可用于扩大化培养生产抗PD-L1单克隆抗体
【解析】选B。本实验的目的是获得抗PD-L1单克隆抗体，所以在分离B淋巴细胞前，需要对小鼠注射PD-L1进行免疫，A正确；多孔玻璃板中的细胞有三种融合细胞，即B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞、B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合细胞，鼠瘤细胞和鼠瘤细胞的融合细胞，B错误；图中a～d是经过筛选的杂交瘤细胞，所以既能大量繁殖，又能产生抗体，C正确；图中细胞集落a与PD-L1抗原反应呈阳性，说明能够产生抗体，可以用于扩大化培养生产抗PD-L1单克隆抗体，D正确。
5.(2021·连云港模拟)二抗是抗体(一抗)的抗体，其主要作用是检测抗体的存在，放大一抗的信号。人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，下列有关说法正确的是( )A.①过程常用灭活的病毒，④过程后要进行胚胎移植B.②过程筛选出的杂交瘤细胞都能产生抗HCG抗体C.③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原进行检测D.④过程需要添加抗生素等物质，以防止病毒污染
【解析】选C。①过程常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，④过程后不需要胚胎移植，A错误；②过程中筛选出的杂交瘤细胞不一定能产生抗HCG抗体，还要进一步检测，B错误；③过程以抗HCG单克隆抗体为抗原，用二抗对其进行检测，C正确；过程④为动物细胞培养，培养液中需要添加抗生素等物质，以防止杂菌污染，D错误。
6.(2020·银川联考)疫苗和抗体已被广泛应用于预防与诊疗传染性疾病的过程，已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原。疫苗的生产和抗体的制备流程如图所示，请回答下列问题：
(1)过程①代表的是______，过程③在构建A基因重组载体时，应在目的基因前后插入___________，从而能被受体细胞的___________所识别，以便于其催化转录过程。 (2)在给小鼠皮下注射A蛋白时，要重复注射几次的目的是通过二次免疫，增加小鼠体内的______数目。 (3)在将X细胞进行扩大培养前，至少需要经过_____次筛选，选岀的X细胞具备___________________的特点。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的______来制备疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较，或用图中的___________________与分离出的病毒进行特异性结合检测。
【解析】(1)根据分析可知，过程①表示逆转录过程；过程③表示基因表达载体的构建过程，该过程中应在目的基因前插入启动子，目的基因后插入终止子；启动子能被受体细胞的RNA聚合酶所识别，以便于其催化转录过程。(2)在给小鼠皮下注射A蛋白时，要重复注射几次的目的是通过二次免疫，增加小鼠体内的浆细胞数目。
(3)在将X进行扩大培养前，至少需要经过2次筛选，第一次筛选是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是筛选出能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞；杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的A蛋白所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较，或采用抗原-抗体杂交法，即用图中的抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。
答案：(1)逆转录 启动子和终止子 RNA聚合酶(2)浆细胞 (3)2 既能无限增殖，又能产生特异性抗体(4)A蛋白 抗A蛋白的单克隆抗体
【知识总结】制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的
【加固训练·拔高】(2021·哈尔滨模拟)新冠病毒结构如图所示(棘突、脂质膜、包膜成分都含有蛋白质，它分别是由病毒RNA的基因S、M、E指导合成)。新冠病毒基因组长度为29.8 kb，为单股正链RNA(正链RNA能与核糖体结合，具有mRNA的功能)，结构不稳定，容易产生基因突变，给疫苗研制带来困难。根据相关知识回答下列问题：
(1)新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合，可能作为病毒的疫苗。如果利用基因工程研制新冠病毒疫苗，第一步是得到基因S(DNA)，以用于后续操作，获取大量S基因过程为①提取病毒的_____，②____________，③通过______技术扩增得到大量基因S。(2)制备出来的“产品”必须具备没有传染性和致病性、______________才能作为疫苗来使用。
(3)检测新冠肺炎的一般策略是检测疑似病例是否携带新冠病毒。新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，如果检测核酸，一般的方法是_________________。如果检测其特异性蛋白，方法是____________。
【解析】(1)新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合，棘突上有S蛋白，因此S蛋白可能作为病毒的疫苗。如果要研制新冠病毒疫苗，第一步需要获得目的基因，即要得到基因S(DNA)。要获取大量S基因，①要提取病毒的RNA，②逆转录成对应DNA，③通过PCR技术扩增得到大量基因S。
(2)作为疫苗需要具备无传染性和致病性，而且能引起机体产生特异性免疫反应，从而达到预防病毒的目的，因此制备出来的“产品”需要具备上述特点。(3)新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，通常用DNA分子杂交技术或分子杂交技术或探针法来检测核酸。可用抗原—抗体杂交检测患者体内是否有其特异性蛋白。
答案：(1)RNA 逆转录成对应DNA PCR(2)能引起对新冠病毒的特异性免疫(或能引起机体特异性免疫等) (3)DNA分子杂交技术(或分子杂交技术或探针法) 抗原—抗体杂交
【命题新情境】请根据以下资料分析回答：
新冠肺炎是指由冠状病毒SARS-CV-2引起的一种急性呼吸道传染病，具有发病急、传播快、病死率高的特征。其病原体结构如图所示。病毒颗粒的最外面包裹着囊膜，该囊膜是由蛋白质、多糖和脂质构成的类脂双层膜，脂质和膜蛋白主要来自宿主的细胞膜。核壳蛋白N和RNA构成SARS-CV-2的基本结构核衣壳。SARS-CV-2主要通过刺突蛋白S识别人呼吸道和肺部细胞膜上的血管紧张素转换酶2(ACE2)受体，实现对特定细胞的侵染，ACE2参与催化血管紧张素的形成，血管紧张素是调节血压，维持血浆渗透压、pH等稳态所必需的激素。人体感染SARS-CV-2后，不会立即发病，一般是在2～7天的潜伏期后才出现肺炎的症状，使诊断和预防更加困难。
【命题新角度】1.据图可知新冠病毒的基因是_______________。 2.血管紧张素通过______运输到靶器官、靶细胞；血浆渗透压的大小主要与______等无机盐离子及蛋白质的含量有关。 3.若要生产抗SARS-CV-2的单克隆抗体，据图分析可知至少可以有______种抗SARS-CV-2的单克隆抗体。其中的抗S蛋白单克隆抗体______(填“能”或“不能”)用于新冠肺炎的治疗，原因是 ________________________。
4.研究发现，SARS病毒的S蛋白是SARS重组疫苗研究的重要候选抗原。现已知SARS的S蛋白基因序列，经______方法得到4条基因片段：f1、f2、f3和f4，再通过___________________酶处理可得到控制S蛋白合成的全长DNA序列f1+f2+f3+f4，即为目的基因。再将之与载体连接形成______、导入受体细胞以及筛选、检测等过程即可完成重组疫苗的制备。 5.科研人员利用重组的SARS-CV-2的N蛋白片段和S蛋白片段的融合蛋白作抗原免疫小鼠，制备抗SARS-CV-2的融合蛋白单克隆抗体。取免疫小鼠的______细胞与骨髓瘤细胞，通过_____次筛选获得_________________，再扩大培养，分离提纯获得抗融合蛋白单克隆抗体。
【解析】1.据图可知新冠病毒的遗传物质是RNA，所以新冠病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段。2.血管紧张素通过体液运输到靶器官、靶细胞；血浆渗透压的大小主要与钠离子和氯离子(或Na+和Cl-)等无机盐离子及蛋白质的含量有关。
3.若要生产抗SARS-CV-2的单克隆抗体，据新冠病毒图中可知其至少含有4种蛋白质，所以至少可以有4种抗SARS-CV-2的单克隆抗体，其中的抗S蛋白单克隆抗体不能用于新冠肺炎的治疗，原因是抗S蛋白单克隆抗体能与血管紧张素转换酶2(ACE2)特异性结合，影响血压、血浆渗透压、pH等稳态的调节。4.研究发现，SARS病毒的S蛋白是SARS重组疫苗研究的重要候选抗原。现已知SARS的S蛋白基因序列，经化学合成(人工合成)方法得到4条基因片段：f1、f2、f3和f4，再通过限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理可得到控制S蛋白合成的全长DNA序列f1+f2+f3+f4，即为目的基因。再将之与载体连接形成重组DNA(重组质粒) 、导入受体细胞以及筛选、检测等过程即可完成重组疫苗的制备。
5.科研人员利用重组的SARS-CV-2的N蛋白片段和S蛋白片段的融合蛋白作抗原免疫小鼠，制备抗SARS-CV-2的融合蛋白单克隆抗体。取免疫小鼠的效应B淋巴(浆)细胞与骨髓瘤细胞，通过两次筛选获得既能无限增殖，又能产生抗融合蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞，再扩大培养，分离提纯获得抗融合蛋白单克隆抗体。
答案：1.具有遗传效应的RNA片段2.体液 钠离子和氯离子(或Na+和Cl-)3.4 不能 抗S蛋白单克隆抗体能与血管紧张素转换酶2(ACE2)特异性结合，影响血压、血浆渗透压、pH等稳态的调节4.化学合成(人工合成) 限制性核酸内切酶和DNA连接 重组DNA(重组质粒)5.效应B淋巴(浆) 两 既能无限增殖，又能产生抗融合蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞
【拓展视野】单克隆抗体的大量制备单克隆抗体的大量制备主要采用的两种培养方法：(1)体内诱生法：取BALB/c小鼠，首先腹腔注射0.5 mL液体石蜡或降植烷进行预处理。1～2周后，腹腔内接种杂交瘤细胞。杂交瘤细胞在小鼠腹腔内增殖，并产生和分泌单克隆抗体。约1～2周，可见小鼠腹部膨大。用注射器抽取腹水，即可获得大量单克隆抗体。
(2)体外培养法：将杂交瘤细胞置于培养瓶中进行培养。在培养过程中，杂交瘤细胞产生并分泌单克隆抗体，收集培养上清液，离心去除细胞及其碎片，即可获得所需要的单克隆抗体。但这种方法产生的抗体量有限。各种新型培养技术和装置不断出现，大大提高了抗体的生产量。
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