备考2024届高考生物一轮复习讲义第十一章生物技术与工程课时4动物细胞工程考点1’物细胞培养和干细胞的应用

这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第十一章生物技术与工程课时4动物细胞工程考点1’物细胞培养和干细胞的应用，共6页。

考点1 动物细胞培养和干细胞的应用
1.动物细胞培养
（1）动物细胞培养的原理、条件和过程
辨析细胞贴壁和接触抑制
（1）细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在培养瓶的瓶壁上生长的现象；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。
（2）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。
（3）应对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）动物细胞培养和植物组织培养
2.干细胞的类型及其应用
（1）干细胞的类型
（2）干细胞的应用
基础自测
1.动物细胞培养选用的培养材料大多为动物的受精卵。（× ）
2.多数动物细胞培养过程中，其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。（× ）
3.幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更容易进行动物细胞培养。（ √ ）
4.动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。（× ）
5.培养动物细胞的第一代（即第一次细胞增殖）被称为原代培养。（× ）
6.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。（× ）
7.在一定条件下，胚胎干细胞能分化成成年动物体内任何一种类型的细胞。（ √ ）
8.干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。（ √ ）
情境应用
自身皮肤移植是治疗创伤、烧伤及其他因素所致皮肤缺损的常用方法。这种治疗方式，需要先取患者自身细胞，经体外培养获得自体健康皮肤，再移植到创面上。培养自身细胞时，需要进行原代培养和传代培养，进行传代培养的原因是什么？
提示 贴壁细胞在生长增殖时会发生接触抑制现象，因此需要进行传代培养。
深度思考
1.在动物细胞培养过程中，合成培养基中加入血清的原因是什么？用胰蛋白酶处理组织块使其分散成单个细胞的目的是什么？
提示 加入血清的原因是血清中含有多种未知的促细胞生长因子以及其他活性物质，可以补充合成培养基中缺乏的物质。用胰蛋白酶处理组织块使其分散成单个细胞，可以使细胞与培养液充分接触，保证细胞所需的营养供应，以及细胞内代谢物及时排出。
2.传代培养时为什么不选用胃蛋白酶分散细胞？
提示 多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，此环境下胃蛋白酶失去活性。
3.为什么说iPS细胞的应用前景要优于ES细胞？
提示 ES细胞必须从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了其在医学上的应用。iPS细胞的诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可以来自病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
4.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。
提示 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。
研透高考 明确方向
命题点1 动物细胞培养的应用
1.[2022湖北]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（A ）
A.实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
B.为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C.血清经过高温处理后加入培养基
D.所使用的培养基呈弱酸性
解析 小鼠胚胎的脑组织中含有丰富的神经元，这些神经元增殖能力强，在体外培养的条件下一般不会生长缓慢，A符合题意；将培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞进行有氧呼吸，从而造成供能不足，可能会使原代神经元生长缓慢甚至死亡，B不符合题意；血清经过高温处理后，其活性成分会因变性而失去原有功能，因此，将血清经过高温处理后加入培养基，可能会使原代神经元生长缓慢，C不符合题意；小鼠内环境呈弱碱性，若使用呈弱酸性的培养基培养小鼠原代神经元，可能会导致原代神经元生长缓慢，D不符合题意。
2.[2021浙江1月改编]如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是（C ）
A.步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B.步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C.步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D.步骤④培养过程中遗传物质不会发生改变
解析 为避免杂菌污染，步骤①的切取组织操作需要在无菌、无毒的环境条件下进行，A错误。步骤②需要用胰蛋白酶处理，使细胞分离，B错误。步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理贴壁细胞，使细胞分离，以便分瓶进行传代培养，C正确。步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞的遗传物质会发生改变，D错误。
命题点2 干细胞的培养和应用分析
3.[2023海南]某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是（A ）
A.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
B.获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C.XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
解析 营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞分裂生长到一定程度时会发生接触抑制，A错误；据题干“将小鼠胚胎干细胞……XO胚胎干细胞”可知，获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异，B正确；依据细胞分化的概念可知，XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可以通过一系列处理获得有功能的卵母细胞，用于繁育，D正确。
4.[2024大庆质检]诱导多能干细胞（iPS细胞）在许多方面类似于胚胎干细胞（ES细胞），科学家直接将特定蛋白导入成年体细胞诱导出iPS细胞，如图所示。下列说法正确的是（B ）
A.人工诱导细胞核重编程过程中细胞中的遗传物质会发生改变
B.iPS细胞分化产生多种细胞的实质是基因的选择性表达
C.人体的骨髓造血干细胞属于iPS细胞的一种
D.表皮细胞衰老时，其细胞核体积变小，呼吸速率减慢
解析 人工诱导细胞核重编程过程导致细胞分化，形成iPS细胞，细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞中的遗传物质没有发生改变，因此，人工诱导细胞核重编程过程中细胞中的遗传物质不会发生改变，A错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，iPS细胞分化产生多种细胞的实质是基因的选择性表达，B正确；人体的骨髓造血干细胞不是全能干细胞，其分裂和分化只能形成血细胞、淋巴细胞等，而iPS细胞类似于胚胎干细胞，可以分化出各种细胞，故人体的骨髓造血干细胞不属于iPS细胞的一种，C错误；表皮细胞衰老时，其细胞核体积变大，D错误。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础；
2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程；
3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程；
4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术；
5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值
动物细胞培养和干细胞的应用
2023：辽宁T7、海南T7、湖南T21（4）；
2022：海南T20（1）（3）（4）、湖北T7、江苏T14；
2021：湖南T22（2）、重庆T5、浙江1月T18；
2020：江苏T23
1.生命观念——深入理解动物细胞核移植和克隆技术，理解生命的发生、发展过程。
2.科学思维——分析动物细胞培养的条件、细胞融合和单克隆抗体制备的原理，形成科学思维的习惯。
3.科学探究——通过动物细胞培养操作，培养科学探究能力。
4.社会责任——了解生物工程技术在生产上的应用，认同生物技术对社会发展的影响，承担应有的社会责任
动物细胞融合技术和单克隆抗体
2023：北京T12、湖北T22（1）（2）（3）；
2022：浙江1月T29（二）（3）、辽宁T24Ⅱ、江苏T19、山东T15；
2021：山东T15；
2020：江苏T28（4）、全国ⅠT38；
2019：江苏T23
动物体细胞核移植技术和克隆动物
2023：天津T7；
2021：辽宁T13、湖南T22（3）；
2020：天津T1
命题分析预测
1.高考对本部分的考查常以生产或科研实践为情境，也可以图为载体，主要考查动物细胞培养、动植物细胞融合的异同、单克隆抗体的制备等，既有选择题，也有非选择题。
2.预计2025年高考仍可能延续往年的考查形式及特点，与基因工程、胚胎工程等其他知识相结合进行命题
比较项目
动物细胞培养
植物组织培养
理论基础
细胞增殖
植物细胞的全能性
取材
新鲜的组织
植物的器官、组织或细胞
培养基状态
[10] 液体
固体
培养基成分
糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等
矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等
过程
原代培养、传代培养
脱分化、再分化
细胞分裂、生长、分化特点
贴壁生长、接触抑制
脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽等
结果
[11] 子代细胞
产生新个体
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
类型
胚胎干细胞（ES细胞）
成体干细胞
诱导多能干细胞（iPS细胞）
分布或
来源
[12] 早期胚胎
成体组织或器官中，包括造血干细胞、神经干细胞、精原干细胞等
最初通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得，也可诱导已分化的B细胞、T细胞产生
特点
具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至[13] 个体 的潜能
具有组织特异性，只能分化为
[14] 特定的细胞或组织 ，不具有发育成完整个体的能力
不涉及伦理问题，可以避免免疫排斥反应
分化程度
胚胎干细胞（ES细胞）＜成体干细胞＜诱导多能干细胞（iPS细胞）
类型
应用
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
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
诱导多能干细胞
治疗小鼠的镰状细胞贫血，在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得新进展