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第2章
动物细胞工程
第二节
二
动物细胞融合技术与单克隆抗体教学设计
课题
第2章
动物细胞工程第二节
二
动物细胞融合技术与单克隆抗体
单元
第二章
学科
生物
年级
高二
学习目标与核心素养
阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程，认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。1.文化基础：单克隆抗体的制备和过程。2.自主发展：概述单克隆抗体的制备，举例说出诱导动物细胞融合的方法3.社会参与：认同单克隆抗体在临床上具有重要应用价值。
重点
单克隆抗体的制备和过程。
难点
利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
播放单克隆抗体相关视频《防御呼吸道合胞病毒感染，注射单克隆抗体效果好》概述单克隆抗体在医学上的应用，分析单克隆抗体在治疗癌症等方面的应用。
观看视频，了解单克隆抗体在医学上的应用。
情景设置，导入新课，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
提出问题，指导学生阅读教材P48—49页。1.什么是动物细胞融合技术？2.单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用？复习植物细胞融合分析动物细胞融合过程。一、动物细胞融合技术1．概念使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。2．诱导原理和结果(1)诱导原理：细胞膜的流动性。(2)诱导结果：形成杂交细胞。3．诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。4．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。灭活：指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染力，但并不破坏他们的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。展示：荧光标记的人细胞和鼠细胞融合过程过程：动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性，细胞融合的实质是核融合。动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核。6.动物细胞融合技术的应用(1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。(2)用于制备单克隆抗体。7.动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的增殖融合前处理先除去细胞壁先使细胞分散开使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶诱导手段物理法：电融合法、离心法化学法：PEG融合法除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导过程结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义克服了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思考与讨论19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象?提示：病人体内的病毒等诱导多个细胞融合形成了多核细胞。二、单克隆抗体1．制备原理(1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞分泌一种特异性抗体。(2)骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。(3)杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能无限增殖又能产生大量特定抗体。3.过程(1)用特定的抗体对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中的到能产生特定抗体的淋巴细胞(2)培养骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞是一种癌细胞，
有无限增殖的能力。4．单克隆抗体的优点能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。5．单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。(2)用于治疗疾病和运载药物。6.血清抗体与单克隆抗体的比较名称产生特点血清抗体由B淋巴(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8.制备单克隆抗体过程中的两次筛选项目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从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交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9.单克隆抗体制备过程的关键分析(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。思考与讨论1.
ADC的抗体和药物各具有什么作用?提示：抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞:药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。2.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?提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信言号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势?提示：单克隆抗体诊断试剂盒中的单
克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高;生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。单克隆抗体在临床上还有哪些应用?你可以课后搜集资料，然后以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。提示：单克隆抗体
在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤;曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。总结与练习1．下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是( D )A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体C．诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞提示：制备单克隆抗体过程中，可在体外杂交瘤细胞的培养液中，或体内小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B淋巴细胞高度分化，不能增殖，无法分泌单克隆抗体，B错误；发生融合的细胞可能有三种：B淋巴细胞－B淋巴细胞、B淋巴细胞－骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞－骨髓瘤细胞，C错误；制备单克隆抗体时，需筛选两次，第一次得到杂交瘤细胞，第二次得到既能无限增殖又能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，D正确。2．下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，无法生长。下列叙述不正确的是( B )A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础提示：诱导动物细胞融合的方法有电激、聚乙二醇、灭活的病毒(如灭活的仙台病毒)等，A正确；两两融合的细胞包括免疫B细胞与免疫B细胞融合的具有同种核的细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的具有同种核的细胞、免疫B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，骨髓瘤细胞虽然能无限增殖，但缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，免疫B细胞虽然有次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，但不具有无限增殖的本领，所以在HAT筛选培养液中，两两融合的具有同种核的细胞都无法生长，只有杂交瘤细胞才能生长，B错误；因每个免疫B细胞只分泌一种特异性抗体，因此在HAT筛选培养液中筛选出来的众多的杂交瘤细胞所分泌的抗体，不一定都是人类所需要的，还需要进一步把能分泌人类所需要抗体的杂交瘤细胞筛选出来，C正确；动物细胞融合是以细胞膜的流动性为基础的，D正确。
【学习活动一】阅读教材P48—49页。，联系实际，思考以下问题。1.什么是动物细胞融合技术？2.单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用？观看图片，分析动物细胞融合原理，尝试通过图片分析推出动物细胞融合原理。【学习活动二】联系植物细胞杂交，对比动物细胞融合过程，完成相关表格。小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。【学习活动三】学生阅读P49—50，了解单克隆抗体制备及应用过程。思考相关问题。单克隆抗体的概念？单克隆抗体的制备原理？单克隆抗体的制备过程？看图分析单克隆抗体制备过程。【学习活动四】联系血清抗体与单克隆抗体的比较，对比单克隆抗体制备过程，完成相关表格。【学习活动五】联系血清抗体与单克隆抗体的比较，对比单克隆抗体制备过程，完成相关表格。小组讨论，完成相关探究，解决相关问题。根据所学，完成相关练习
培养学生获取收集信息的能力，通过植物细胞融合技术复习，分析动物细胞融合。借助上一节内容植物细胞融合技术，展示图片，提出问题，启发学生思考，帮助学生理解动物细胞融合技术原理。培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中。通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述单克隆制备原理和过程。通过图片观看，分析单克隆抗体制备过程，加深学生对知识的理解。培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。根据单克隆抗体制备过程分析，启发和引导学生完成表格，让学生形成对单克隆抗体制备过程的完整认识。培养学生沟通、交流能力，增强团队合作意识，同时联系实际，解决单克隆抗体相关问题，发展学生分析、推理思维能力。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
板书
二
动物细胞融合技术与单克隆抗体动物细胞融合原理方法应用单克隆抗体原理过程优点应用
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精品试卷·第
2
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（共
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第2节
动物细胞工程
二
动物细胞融合技术与单克隆抗体
人教版
高中生物
阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程，认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。
1.文化基础：单克隆抗体的制备和过程。
2.自主发展：概述单克隆抗体的制备，举例说出诱导动物细胞融合的方法
3.社会参与：认同单克隆抗体在临床上具有重要应用价值。
学习目标
防御呼吸道合胞病毒感染
注射单克隆抗体效果好
阅读P48—49页
单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用？
什么是动物细胞融合技术？
（一）动物细胞融合
1.概念
动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2.诱导原理：__________________________。
3.诱导结果：形成_______________细胞。
4.诱导方法：_____________法、电融合法和___________________法等。
细胞膜的流动性
杂交
PEG融合
灭活病毒诱导
灭活：指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染力，但并不破坏他们的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
(6)过程：动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性，细胞融合的实质是核融合。动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核。
绿色荧光燃料标记的膜蛋白
红色荧光燃料标记的膜蛋白
人体细胞
鼠细胞
细胞融合
杂交细胞
杂交细胞
370C、40min
细胞质融合
7．动物细胞融合技术的应用
(1)成为研究_________________、__________________、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
(2)用于制备_____________________。
8.意义：突破了___________________的局限，使____________________成为可能。
细胞遗传
细胞免疫
单克隆抗体
9．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
有性杂交
远缘杂交
比较项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
融合前处理
使用的酶
诱导手段
细胞膜的流动性、
细胞的全能性
细胞膜的流动性、
细胞的增殖
先除去细胞壁
先使细胞分散开
纤维素酶和果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
物理法：电融合法、离心法
化学法：PEG融合法
除物理法和化学法外，
也可用灭活的病毒诱导
过程
结果
应用
意义
克服了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
培育植物新品种
主要用于制备单克隆抗体
杂种植株
杂交细胞
细胞A、B?去壁?原生质体A、B?融合?融合的原生质体?再生出细胞壁?杂种细胞?植物组织培养?杂种植株
细胞A、B?融合?杂交细胞?有丝分裂?多个相同杂种植株
思考与讨论
19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象?
提示：病人体内的病毒等诱导多个细胞融合形成了多核细胞。
用________________________进行_________________繁殖，也就是通过_______________形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出________________________________的抗体，即单克隆抗体。
二、单克隆抗体
1.单克隆抗体的概念：
单个B淋巴细胞
无性
克隆
化学性质单一，特异性强
2．制备原理
B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能______________________又能产生大量________________。
(1)B淋巴细胞特点：
一种B淋巴细胞分泌一种特异性抗体。
(2)骨髓瘤细胞特点：
能在体外大量__________________。
(3)杂交瘤细胞特点：
增殖
无限增殖
特定抗体
3．制备过程
(1)用特定的抗体对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中的到能产生特定抗体的_______________
B淋巴细胞
(2)培养骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞是一种____________，
有____________________的能力.
癌细胞
无限增值
(3)诱导细胞融合
将_______________________与_____________________融合，常用方法有PEG融合、电融合和灭活病毒诱导法等。
骨髓瘤细胞
B淋巴细胞
(4)用特定的_________________进行筛选：在该培养基上，为融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的__________________才能生长。
选择培养基
杂交瘤细胞
(5)杂交瘤细胞：既能迅速________________，又能产生________________。
大量繁殖
抗体
(6)对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行_________________和____________________，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需__________________的细胞。
克隆化培养
抗体检测
杂交瘤细胞
抗体
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合
(7)将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在______________________下培养，或注射到__________________________增殖。
体外条件
小鼠腹腔内
(8)从___________________或___________________中获取
大量的单克隆抗体。
细胞培养液
小鼠腹水
(1)作为___________________，具有准确、高效、简易、快速的优点。
(2)用于___________________和__________________。
4.单克隆抗体的优点
能准确地识别_________________________，与特定抗原发生特异性结合，并且可以___________________。
抗原的细微差异
大量制备
5.单克隆抗体的应用
诊断试剂
治疗疾病
运载药物
7.血清抗体与单克隆抗体的比较
名称
产生
特点
血清抗体
单克隆抗体
由B淋巴(浆)细胞分泌
一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
由杂交瘤细胞分泌
特异性强、灵敏度高，能大量制备
8.制备单克隆抗体过程中的两次筛选
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
筛选方法
筛选目的
诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞
从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种
用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长
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
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(2)杂交瘤细胞具备双亲的____________________，不仅具有浆细胞产生________________________的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下______________________的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。
9.单克隆抗体制备过程的关键分析
(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过________________过程，即接触______________，增殖分化为有_______________________功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。
免疫
抗原
特异性免疫
遗传物质
特异性抗体
大量增殖
思考与讨论
1.
ADC的抗体和药物各具有什么作用?
提示：抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞:药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。
2.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?
提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信言号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势?
提示：单克隆抗体诊断试剂盒中的单
克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高;生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。
提示：单克隆抗体
在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤;曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。
4.单克隆抗体在临床上还有哪些应用?你可以课后搜集资料，然后以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。
三、总结及练习
1．下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是( )
A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体
C．诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞
D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞
提示：制备单克隆抗体过程中，可在体外杂交瘤细胞的培养液中，或体内小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B淋巴细胞高度分化，不能增殖，无法分泌单克隆抗体，B错误；发生融合的细胞可能有三种：B淋巴细胞－B淋巴细胞、B淋巴细胞－骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞－骨髓瘤细胞，C错误；制备单克隆抗体时，需筛选两次，第一次得到杂交瘤细胞，第二次得到既能无限增殖又能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，D正确。
D
2．下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，无法生长。下列叙述不正确的是(
)
A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合
B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长
C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产
D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础
B
提示：诱导动物细胞融合的方法有电激、聚乙二醇、灭活的病毒(如灭活的仙台病毒)等，A正确；两两融合的细胞包括免疫B细胞与免疫B细胞融合的具有同种核的细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的具有同种核的细胞、免疫B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，骨髓瘤细胞虽然能无限增殖，但缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，免疫B细胞虽然有次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，但不具有无限增殖的本领，所以在HAT筛选培养液中，两两融合的具有同种核的细胞都无法生长，只有杂交瘤细胞才能生长，B错误；因每个免疫B细胞只分泌一种特异性抗体，因此在HAT筛选培养液中筛选出来的众多的杂交瘤细胞所分泌的抗体，不一定都是人类所需要的，还需要进一步把能分泌人类所需要抗体的杂交瘤细胞筛选出来，C正确；动物细胞融合是以细胞膜的流动性为基础的，D正确。
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