1、第第 2 2 节节 动物细胞工程动物细胞工程 一一 动物细胞培养动物细胞培养 必备知识素养奠基 一、动物细胞培养概念 从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞单个细胞,然后在适宜的培 养条件下,让这些细胞生长和增殖生长和增殖的技术。 二、动物细胞培养的条件 1.1.营养条件营养条件: : (1)合成培养基:将细胞所需的营养物质按种类和所需量种类和所需量严格配制而 成。 (2)天然成分:血清血清等。 (3)一般使用液体液体培养基,即培养液。 2.2.无菌无菌、无、无毒的环境毒的环境: : (1)培养液和培养用具灭菌灭菌处理。 (2)无无菌菌环境下操作。 (3)培养液定期更换的目的:清除代谢物
2、,防止细胞代谢物积累对细胞细胞代谢物积累对细胞 自身造成危害自身造成危害。 3.3.温度、温度、pHpH 和渗透压和渗透压: : (1)适宜的温度:哺乳动物多以 36.50.536.50.5 为宜。 (2)适宜的 pH:多数细胞生存的适宜 pH 为 7.27.27.47.4。 (3)适宜的渗透压。 动物细胞培养能否体现动物体细胞的全能性?说明你的理由。 提示:不能。动物细胞培养只是细胞的增殖,没有体现细胞的全能性。 4.4.气体环境气体环境: :95%空气和 5%CO2。 (1)O2作用:细胞代谢所必需的细胞代谢所必需的。 (2)CO2的主要作用:维持培养液的维持培养液的 p pH H。 三、
3、动物细胞培养的过程 填一填:基于动物细胞培养的过程,完成下面的问题: (1)过程处理方法有:机械法或胰蛋白酶、 胶原蛋白酶等处理的方法机械法或胰蛋白酶、 胶原蛋白酶等处理的方法。 (2)过程为原代原代培养,培养的动物细胞有两类: 悬浮在培养液培养液中生长增殖; 贴附于某些基质表面贴附于某些基质表面生长增殖。 (3)进行过程时,悬浮培养的细胞直接用离心法离心法收集;贴壁细胞需要 使用胰蛋白酶胰蛋白酶等处理,然后用离心法离心法收集。 (4)过程为传代传代培养,进行过程的原因主要有:细胞密度过大、有害有害 代谢物代谢物积累、营养营养物质物质缺乏和接触抑制等。 四、干细胞培养及其应用 1.1.干细胞干
4、细胞分布分布: :早期胚胎、骨髓骨髓和脐带等。 2.2.种类种类: :胚胎干细胞和成成体体干细胞。 3.3.判一判判一判: :基于干细胞的类型和应用,判断下列说法的正误。 (1)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的所有组织和器官,甚至 个体的潜能。 () 提示: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。 (2)造血干细胞是发现最早、研究最多、应用最为成熟的一种成体干细 胞。 () (3)iPS 细胞称为诱导多能干细胞,与胚胎干细胞类似,也需从胚胎中获 取。 () 提示:iPS 细胞来源于自身的体细胞诱导,无须从胚胎中获取。 (4)不同类型的干细胞分化
5、能力不同,胚胎干细胞的分化能力最强。 () (5)干细胞将在再生医学、药物安全性、有效性检测、疾病治疗等领域 发挥重要作用。 () 关键能力素养形成 知识点 动物细胞培养过程 1.1.动物细胞培养过程动物细胞培养过程: : 2.2.动物细胞培养过程中酶的处理动物细胞培养过程中酶的处理: : (1)用酶“两次”处理的目的:第一次使用的目的是使组织细胞分散开; 第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,便于分散后继续培养。 (2)使细胞分散开的原因:一是能保证细胞所需要的营养供应;二是能 保证细胞内有害代谢物的及时排出。 (3)不能用胃蛋白酶处理:由于大多数动物细胞培养的适宜 pH 为 7.2 7
6、.4,而胃蛋白酶发挥作用的最适 pH 为 2.0 左右,因此不能用胃蛋白酶 使细胞分散开。 3.3.有关动物细胞培养知识点可归纳为有关动物细胞培养知识点可归纳为 4 4 个“个“2 2”: : (1)培养材料为“2”:即动物胚胎、幼龄动物的组织和器官。 (2)培养过程为“2”:即原代培养、传代培养。 (3)胰蛋白酶使用“2”次:即原代培养和传代培养中均使用,目的是使 细胞分散开。 (4)细胞生长特点有“2”个:即贴壁生长和接触抑制。 4 4. .植物组织植物组织培养与动培养与动物细胞培养的比较物细胞培养的比较: : 项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 培养基 (
7、半)固体培养基 液体培养基 过程 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 胚状体 植物体 动物的组织 机械法或酶 细胞悬液 原代培养 胰蛋白酶 传代培养 结果 新的植株 新的细胞 相同点 两技术手段培养过程中都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称为 “克隆”,都不涉及减数分裂 均需要无菌操作、无菌培养,需要适宜的温度、pH 等条件 如图所示是某动物细胞培养时,培养液中活细胞和死亡细胞密度统 计结果,下列相关叙述错误的是 ( ) A.实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞 B.培养液中应适当加入青霉素、链霉素,以避免杂菌污染 C.曲线bc段变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢物积
8、 累等 D.培养至第 6 d 时,新产生的细胞数等于死细胞数 【解题导引】 【解析】选 D。实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤 细胞,A 正确;培养液中应适当加入青霉素、链霉素等一定量的抗生素, 以避免杂菌污染,B 正确;曲线 bc 段表示活细胞密度减少,而此时间段 内死细胞密度增加,产生这种变化的主要原因是培养液中营养物质不 足及有害代谢物积累等,C 正确;培养至第 6 d 时,活细胞数等于死细胞 数,D 错误。 【素养探究母题追问】 (1)(1)科学探究科学探究结果的交流与讨论结果的交流与讨论 实验过程中用胰蛋白酶溶液处理时间过长或过短,会出现什么结果? 提示:处理时间过长,
9、胰蛋白酶会破坏细胞膜,即损伤细胞。处理时间过 短,组织细胞不能充分分散开。 (2)科学思维科学思维演绎与推理演绎与推理 上题曲线 ab 段产生的原因是什么? 提示:营养物质相对充足,有害代谢物较少。 【素养迁移】 2020 年初,荷兰某研究所利用蛇干细胞培养出可分泌毒液的蛇毒腺 微型组织,让毒素的获取途径更加安全和简单。下列叙述正确的是 ( ) A.培养蛇干细胞时 O2的作用是维持培养液 pH 的稳定 B.蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同 C.利用蛇干细胞的大量增殖即可获得大量分泌毒液的细胞 D.培养蛇毒腺微型组织与哺乳动物细胞培养的条件完全相同 【解析】选 B。培养蛇干细胞时,二
10、氧化碳的作用是维持培养液 pH 的稳 定,A 错误;蛇毒腺微型组织已经分化,具有特定的形态,与蛇干细胞的 一些基因的表达相同,如呼吸酶基因,与一些特定基因的表达不同,如 与毒素合成有关的基因的表达,B 正确;蛇干细胞没有分化成腺细胞,不 能合成大量毒素,不能增殖得到大量分泌毒液的细胞,C 错误;蛇属于变 温动物,培养时需要的温度低于哺乳动物,D 错误。 【补偿训练】 下列关于动物细胞培养的叙述中,不正确的是 ( ) A.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞 B.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中 C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象 D.动物细胞培养一般需要使用 CO2培
11、养箱 【解析】选 B。由原代培养分瓶进行传代培养时,需要用胰蛋白酶或胶 原蛋白酶处理贴壁生长的细胞,A 项正确;细胞的癌变一般发生于 50 代 后的细胞培养过程中,B 项错误;癌细胞膜上糖蛋白减少,细胞间的黏着 性降低,失去了接触抑制,容易扩散和转移,C 项正确;动物细胞培养的 场所是 CO2培养箱,培养箱内含有 95%的空气和 5%的 CO2的混合气体,为 动物细胞提供适宜的气体环境,D 项正确。 【课堂回眸】 课堂检测素养达标 【概念诊断】 1.动物细胞培养是动物细胞工程的基础,下列有关动物细胞培养的描 述合理的是_。 动物细胞培养要定期更换培养液,其目的是便于清除代谢物,防止代 谢物积累
12、。 多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜 pH 为 6.87.0。 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。 动物细胞培养过程中需要充足的氧气环境,二氧化碳可有可无,影响 不大。 培养瓶中的细胞通常需要定期使用胰蛋白酶处理,分瓶后继续培养。 【解析】选。动物细胞培养要定期更换培养液,其目的是便于清除 代谢物,防止代谢物积累对细胞的毒害,正确;多数动物细胞培养过 程中其培养液所需的适宜 pH 为 7.27.4,错误;细胞分裂多次后,细 胞数目增多出现接触抑制,停止增殖然后进行分瓶,分瓶处理前的培养 为原代培养,错误;动物细胞培养需要氧气和二氧化碳,错误;培养 瓶中的细胞通常需
13、要定期使用胰蛋白酶处理,分瓶后继续培养才能保 持继续增殖,正确。 2.在动物细胞工程中,最基础的一项技术是 ( ) A.动物细胞培养技术 B.细胞核移植技术 C.动物细胞融合技术 D.干细胞的培养 【解析】选 A。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 3.下列动物细胞培养过程中,属于原代培养的是 ( ) A.用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程 B.从机体取得细胞后立即进行培养的过程 C.出现接触抑制现象后接下来的细胞培养过程 D.哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程 【解析】选 B。在原代培养和传代培养细胞过程中,都会用到胰蛋白酶, 使组织分散成单个细胞,A 错误;从机体取得细胞后立即进行培养
14、的过 程是原代培养,B 正确;出现接触抑制现象后,接下来的细胞的培养过程 是传代培养,C 错误;无论是原代培养还是传代培养,细胞都有在培养基 中的悬浮生长过程,D 错误。 4.培养动物细胞时将动物组织分散成单个细胞,宜采用( ) A.盐酸酒精混合液 B.胃蛋白酶溶液 C.胶原蛋白酶溶液 D.纤维素酶溶液 【解析】选 C。在培养动物细胞时从健康动物体内取出组织块,剪碎, 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,这样动物组织就会分散成单 个细胞,C 正确。 5.动植物体的体细胞进行离体培养,下列叙述正确的是( ) A.都需用 CO2培养箱 B.都需用液体培养基 C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细
15、胞的全能性 【解析】选 C。动物细胞培养需要用 CO2培养箱,但植物细胞培养不需 要用 CO2培养箱,A 错误。动物细胞培养需用液体培养基,而植物细胞培 养需要用固体培养基,B 错误。动植物细胞培养都要在严格的无菌条件 下进行,C 正确。 植物细胞培养能体现细胞的全能性,而动物细胞培养的 原理是细胞增殖,不能体现细胞的全能性,D 错误。 【思维跃迁】 6.图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图,图2是在用MEF 细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES 细胞)的示意图。回答下列问 题: (1)如图1所示,制备细胞悬液时,常用_处理剪碎的组织块,MEF 细胞培养的适宜温度为_。当 ME
16、F 细胞分裂生长到细胞表面 相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的_。 (2)目前使用的或冷冻保存的 MEF 细胞通常为_代以内,以保持 细胞正常的_核型。 (3)在培养液中单独培养 ES 细胞时,ES 细胞容易发生分化,结合图 2 可 推知 MEF 细胞的作用是_。 【解析】(1)如图 1 所示,制备细胞悬液时,常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 来处理剪碎的组织块;动物细胞培养的温度为 36.50.5 ;当 MEF 细 胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的 接触抑制。(2)为保证细胞正常的二倍体核型,目前使用的或冷冻保存 的 MEF 细胞通常为 10 代以内的细胞。(3)在
17、培养液中单独培养 ES 细胞 时,ES细胞容易发生分化,结合图2可知加入MEF细胞后ES细胞可以只 增殖不分化,故可推知 MEF 细胞的作用是抑制 ES 细胞分化。 答案:(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 36.50.5 接触抑制 (2)10 二倍体 (3)抑制 ES 细胞分化 【拓展探究】 7.2019 年 11 月 18 日上午,中国诞生了第一块“人造肉”,即“细胞培 养肉”。如图是“细胞培养肉”生物制造流程图,请结合所学知识回答 下列问题: (1)生物制造“细胞培养肉”的第一步,就是要获取肌肉干细胞,所谓的 “干细胞”是指动物和人体内仍保留着少数具有_能力的细 胞。 (2)“细胞培养肉”生
18、物制造的关键技术是动物细胞培养技术,下列有 关动物细胞培养叙述不正确的是 ( ) A.动物细胞培养需要在无菌、无毒的条件下进行 B.在适宜环境中培养,细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上,称为细胞 贴壁 C.在适宜条件下,培养瓶中的细胞进行有丝分裂,数量不断增多,当贴 壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖 D.细胞培养肉在上市前不需要进行安全性检测 (3)一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清,以保证 _。 (4)“细胞培养肉”生物制造过程中,肌肉细胞培养需要利用合适的支 架体系,请推测其原 因: _ _ _。 【解析】(1)动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细
19、胞, 这些细胞叫做干细胞。(2)保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境, 即对培养液和所有培养工具进行无菌处理,A 正确;在适宜环境中培养, 细胞很快贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁,B 正确;当贴壁细胞分裂生长到 表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑 制,C 正确;通过细胞工程生产的食品需要进行安全性检测才能上市,D 错误。(3)一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清,以 保证细胞顺利地生长增殖;还需要添加一定量的抗生素,以防止培养过 程中被杂菌污染。(4)“细胞培养肉”最终目标是要得到类似于从动物 组织中取得的“肌肉”,这就要求细胞生长的环境也跟体内肌肉生长环
20、境类似。所以采用支架体系主要就是模拟体内肌肉生长环境,辅助形成 细胞组织的三维结构。 答案:(1)分裂和分化 (2)D (3)细胞顺利地生长增殖 (4)模拟体内 肌肉生长环境,辅助形成细胞组织的三维结构 七七 动物细胞培养动物细胞培养 (20(20 分钟分钟7070 分分) ) 一、选择题(共 7 小题,每小题 5 分,共 35 分) 1.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培 养,下列叙述正确的是 ( ) A.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 B.肝细胞培养过程中向培养液中通入 5%的 CO2刺激细胞呼吸 C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养
21、液中加入适量的干扰素 D.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙细胞会出现停止增殖的现象 【解析】选 D。制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胰蛋白酶 或胶原蛋白酶处理,使组织细胞分散开,选项A错误;肝细胞培养过程中 向培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液的pH,而不是刺激细胞呼 吸,选项B错误;为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适 量的抗生素,选项 C 错误;甲(肝肿瘤细胞)不发生接触抑制现象,而乙 (正常肝细胞)具有接触抑制现象,因此甲、乙细胞在持续的原代培养过 程中,乙细胞会出现停止增殖的现象,选项 D 正确。 2.皮肤基底层细胞(干细胞)能通过如图所示的方式修补破损
22、的皮肤。 据图判断干细胞的功能是 ( ) 自我更新 细胞分裂 细胞分化 A. B. C. D. 【解析】选 D。由题图可知,干细胞首先通过分裂方式增殖和自我更新, 其次通过分化形成组织细胞来修补破损的皮肤。 3.南京农业大学的科研人员用动物干细胞研发出我国第一块肌肉干细 胞培养肉,该团队使用第六代猪肌肉干细胞,经过约20天培养得到重达 5 克的培养肉。下列相关叙述不正确的是 ( ) A.用胃蛋白酶处理肌肉组织,可以获得分裂能力强的肌肉母细胞 B.生物反应器内应控制温度适宜,并充入一定量的 CO2保证培养液的 pH 相对稳定 C.培养液中的支架提供了更多的细胞附着面积,有利于细胞贴壁生长 D.“
23、培养肉”的培养有利于工厂化生产 【解析】选 A。用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理肌肉组织,可以获得分裂 能力强的肌肉母细胞,A 错误;动物细胞培养需控制适宜温度,并充入一 定量的CO2来维持培养液的pH,B正确;动物细胞培养会出现贴壁生长的 特点,培养液中的支架可提供更多的细胞附着面积,C 正确;动物细胞培 养有利于工厂化生产,D 正确。 4.实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 ( ) A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理 C.丙过程得到的细胞大多具有异常二倍体核型 D.丁过程得到的部分细胞失去贴壁黏附性 【解析】选 C。甲过程表示获取实验小鼠
24、的组织细胞,需要对实验小鼠 进行消毒处理,选项A正确;乙表示用胰蛋白酶处理皮肤组织,使其分散 成单个皮肤细胞,选项B正确;丙过程表示原代培养,形成的细胞株遗传 物质没有发生改变,具有正常的二倍体核型,选项C错误;丁是传代培养 过程,该过程部分细胞遗传物质发生了变化而失去贴壁黏附性,选项 D 正确。 【互动探究】 (1)丙、丁过程中通常要向培养箱中通入 5%的 CO2的目的是什么? 提示:维持培养液的 pH。 (2)图示过程中除乙过程需用到胰蛋白酶处理外,还有哪一过程需用胰 蛋白酶处理?处理的是什么? 提示:丙过程。处理原代培养时贴壁生长的细胞。 5.在将动物组织块分散成单个细胞时,可以使用胰蛋
25、白酶。由此判断以 下推测不合理的是 ( ) A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系 B.一定要注意处理时间、加酶量 C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤 D.动物细胞培养液的 pH 应与胰蛋白酶作用的适宜 pH 基本一致 【解析】选 C。胰蛋白酶可使蛋白质分解,由胰蛋白酶可破坏动物细胞 之间的联系,可推测动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系;细胞膜中 含有蛋白质成分,所以一定要注意处理的时间和酶的用量,以防止对动 物细胞造成损伤;酶促反应需要适宜的 pH,所以培养液的 pH 应与胰蛋 白酶作用的适宜 pH 基本一致。 6.有研究表明渐冻症是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白, 从而阻碍了
26、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.诱导多能干细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞种类增多 B.诱导多能干细胞分化成的多种细胞中遗传物质相同,蛋白质不完全 相同 C.诱导多能干细胞分化成多种细胞的过程中核遗传物质逐渐减少 D.植入神经干细胞,使受损的运动功能得到恢复,可以在一定程度上改 善“渐冻症” 【解析】选 C。诱导多能干细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞 分化使细胞种类增多,A 正确;诱导多能干细胞分化成的多种细胞中遗 传物质相同,蛋白质不完全相同,B
27、 正确;诱导多能干细胞分化成多种细 胞的过程中核遗传物质不发生改变,C 错误;由“有最新研究结果表明, 利用诱导多能干细胞(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”可推测植入神经干细胞,使受损的运动功能得到恢 复,可以在一定程度上改善“渐冻症”,D 正确。 7.哈佛大学的科学家从怀孕妇女胎盘的羊水中提取了干细胞,并在实 验室培养后生成了多种人体组织和器官,如骨骼、肌肉、肝脏等。下列 有关叙述错误的是 ( ) A.该研究说明提取的干细胞是全能干细胞 B.这些干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成相同 C.这些干细胞在器官移植上将有较好的医学用途 D.这些骨骼、肌肉的形
28、成与细胞分裂和分化有关而与细胞凋亡无关 【解析】选 D。干细胞在实验室培养后能生成多种人体组织和器官,这 说明干细胞具有发育的全能性,A 正确;细胞分化的实质是基因的选择 性表达,细胞中的染色体数目不变,因此干细胞与由其生成的肌肉细胞 的染色体组成相同,B 正确;这些干细胞能培养形成人体组织和器官,在 器官移植上将有较好的医学用途,C 正确;这些骨骼、 肌肉等的形成与细 胞分裂和分化有关,与细胞凋亡也有关,D 错误。 二、非选择题(共 2 小题,共 35 分) 8.(18 分)下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,回答下列问题: (1)在培养体细胞时需要创造无菌无毒的环境,“无菌无毒环境”中
29、的 “毒”是指_。对培养液进行_(举两项)操作,可创 造无菌无毒的环境。 (2)植物组织培养有一项应用是培育“脱毒苗”,脱毒苗中的“毒”是 指_,此过程常常选取茎尖作为外植体,其依据是 _。 (3)若将上述结果用于白血病患者的骨髓移植,如果图中患者是A型血, 提供卵细胞的女性是 AB 型血,则骨髓移植成功后患者的血型是 _型。按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是 _。 【解析】(1)“无菌无毒环境”中的“毒”是指代谢废物。在培养液中 添加一定量的抗生素,可以防止杂菌污染;定期更换培养液,可以清除 代谢废物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,进而创造无菌 无毒的环境。(2)脱毒苗中的
30、“毒”是指病毒,由于茎尖的病毒极少,甚 至无病毒,故此过程常常选取茎尖作为外植体。(3)若将上述结果用于 白血病患者的骨髓移植,如果图中患者是 A 型血,提供卵细胞的女性是 AB 型血,由于细胞核中的遗传物质仍来自患者,故骨髓移植成功后患者 的血型仍为 A 型。按上述方法克隆的器官没有免疫排斥反应,有利于移 植器官的存活。 答案:(1)代谢废物 灭菌,添加一定量的抗生素、定期更换培养液(写 出两项即可) (2)病毒 茎尖的病毒极少,甚至无病毒 (3)A 没有 免疫排斥反应 9.(17 分)某生物兴趣小组对一种抗癌新药进行实验时,以动物肝癌细 胞为材料,测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响。请回
31、答下列有关 动物细胞培养的问题。 (1)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按其种类和所需量严格 配制而成的培养基称为_培养基。通常在培养基中还需要加入 适量_等一些天然成分。细胞培养应在含 5% CO2 的恒温培养箱中进行,另外,还应该保证被培养的细胞处于 _、_的环境。 (2)在细胞生长过程中,当细胞贴壁生长到一定程度时,其生长会受到 抑制,这种现象称为 _。 (3)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的 _。 (4)请你帮助兴趣小组的同学分析本实验,实验的自变量是_ _,实验组和对照组除了自变量不同外,其他 处理均应该相同,这是遵循实验设计的_原则。 【解析】(1)将
32、动物细胞所需要的各种营养物质按其种类和所需量严格 配制而成的培养基,称为合成培养基。由于对细胞所需的营养物质还没 有完全搞清楚,因此,在使用合成培养基时,还要加入一些动物血清等 天然成分。被培养的细胞必须处于无菌、无毒的环境中,才能保证细胞 正常地生长增殖。 (2)动物细胞在分裂、 生长过程中有接触抑制的现象。 (3)抗生素能杀死培养基中的微生物,保证无菌无毒环境。(4)要测定抗 癌药物对体外培养细胞增殖的影响,实验的自变量为抗癌药物的有无, 其他无关变量应该相同,否则会干扰实验结果,这种设计遵循的是实验 的单一变量原则。 答案:(1)合成 血清 无菌 无毒 (2)接触抑制 (3)抗生素 (4
33、) 是否加入抗癌药物 单一变量 (10 分钟30 分) 1.(6 分)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。从该图 提供的信息可以获得的正确结论有 ( ) 有无血清对正常细胞培养的影响不同 正常细胞与癌细胞的增殖速率相同 培养基中补充血清有助于正常细胞的培养 培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大 A. B. C. D. 【解析】选 B。正常细胞在有血清和无血清培养时,同一培养时间下细 胞数目不同,说明有无血清对正常细胞培养的影响不同,正确;正常 细胞与癌细胞在有血清和无血清时曲线均不重叠,说明正常细胞与癌 细胞的增殖
34、速率不同,错误;正常细胞在有血清的条件下,同一培养 时间的细胞数目均比无血清时多,说明培养基中补充血清有助于正常 细胞的培养,正确;癌细胞在有血清和无血清培养时,细胞数目变化 趋势一致,说明培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大,正 确。 2.(6 分)( (不定项不定项) )不同诱导因素使 iPS 细胞可以在体外分裂、 分化成多 种组织细胞,如图所示。下列叙述错误的是 ( ) A.各种组织细胞中的 DNA 和 RNA 与 iPS 细胞中的相同 B.iPS 细胞不断增殖分化,所以比组织细胞更易衰老 C.iPS 细胞中的基因都不能表达时,该细胞开始凋亡 D.改变诱导因素能使 iPS 细胞分化
35、形成更多类型的细胞 【解析】选 A、B、C。细胞分化的实质是基因的选择性表达,所以分化 后形成的各种组织细胞中与 iPS 细胞中 DNA 相同,但 RNA 不同,A 错 误;iPS 细胞不断增殖分化,说明分化程度低,不易衰老,B 错误;细胞凋 亡是受基因控制的程序性死亡,细胞内也存在基因表达,C 错误;在 iPS 细胞的培养液中加入不同分化诱导因子,就可以诱导iPS细胞向不同类 型的组织细胞分化,有利于提高细胞生理功能的效率,D 正确。 【实验探究】 3.(18 分)研究发现,不同浓度的胰岛素可以缓解肝细胞的损伤,且胰岛 素浓度越高保护作用越强。LPS 是一种导致肝细胞损伤的常见物质(用 生理
36、盐水配制)。现提供正常大鼠的肝脏完成实验步骤。(要求:胰岛素 配制成低中高三种浓度,用细胞存活数作为指标) (1)实验步骤: 肝细胞悬液的制备:取健康幼年鼠肝脏,适宜条件下剪碎再用 _处理,放入卡氏瓶中和_中进行_培养。得到 细胞悬液后分成_组,编号 AE 备用。 胰岛素溶液:用_配制低中高三种不同浓度的胰岛素溶液,分 别加入对应的 C、D、E 培养瓶中。 A 组作为空白对照,其余各组加入_。 各组存活细胞数的检测。 (2)用柱形图预测各组的实验结果: 【解析】(1)实验步骤: 肝细胞悬液的制备:取某健康幼年大鼠的肝脏,适宜条件下取出剪碎 再用胰蛋白酶处理,经多次洗涤离心处理得到分散的肝细胞;
37、加入适宜 的细胞培养液置于卡氏瓶和 CO2培养箱中进行原代培养;将培养得到的 肝细胞悬液随机分为 5 组,编号为 AE,每组均需再设置多个重复样液, 置于相同且适宜的培养瓶中培养备用。 胰岛素溶液:用生理盐水配制低、中、高三种浓度的胰岛素溶液,分 别加入 C、D、E 组的肝细胞悬液中。 A 组作为空白对照,其余各组加入等量的 LPS。 各组存活细胞数的检测。 (2)实验结果预期:若本实验的结果用细胞存活率作为检测指标,各组 的存活细胞数先用比色计测出OD值,然后计算各组的细胞存活率=该组 OD 值/A 组 OD 值100%,不考虑细胞死亡对 OD 值的影响,由于 LPS 能导 致肝细胞损伤,不
38、同浓度的胰岛素可以缓解肝细胞的损伤,等量 LPS 的 情况下,胰岛素浓度越大,细胞存活率越高,用柱形图表示各组的实验 结果如下: 答案:(1)胰蛋白酶 CO2培养箱 原代 5 生理盐水 等量的 LPS (2) 【补偿训练】 某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性的还是恶性的,切取了 小块肿瘤组织进行培养。回答下列问题: (1)培养之前,肿瘤组织必须先用_处理成单个细 胞。 (2)若开始培养时,取一滴培养液观察,有 100 个肿瘤细胞,经过 24 h 培 养后,取一滴稀释 100 倍后,再取一滴(设三次的“一滴”等量)观察,发 现有 64 个肿瘤细胞,此肿瘤的细胞周期约为_h。 (3)与正常细胞相
39、比,在显微镜下可见明显增多的细胞器是 _(填两项)。 (4)某科研单位研制出一种新型药物 X,据说对此类肿瘤有较好的疗效, 请你设计一个方案加以验证。写出你所设计的实验步骤: 将相同的培养液分为相等的两份,一份 _ _,另一 份 _ _; _; 放在相同的条件下培养,_ _。 【解析】(1)设计实验确诊肿瘤是良性的还是恶性的,培养之前先用胰 蛋白酶或胶原蛋白酶处理肿瘤组织,使其分散开,成为单个细胞,然后 进行细胞培养。 (2)开始观察,一滴培养液中有 100 个肿瘤细胞,培养后稀释 100 倍,一 滴培养液中有 64 个肿瘤细胞,这相当于 1 个肿瘤细胞在 24 h 内经过 6 次分裂形成了 64 个细胞,则肿瘤细胞的细胞周期为 246=4 h。 (3)肿瘤细胞有丝分裂旺盛,周期变短,所以与正常细胞相比,在显微镜 下可见明显增多的细胞器是线粒体、核糖体。 (4)要验证新型药物X对此类肿瘤有较好的疗效,需要设置对照实验,所 以将相同的培养液分为相等的两份,一份加入药物 X,另一份不加,然后 将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中,放在相同且适宜的条件下培养, 一段时间后观察肿瘤细胞生长情况,根据观察结果作出判断。 答案:(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) (2)4 (3)线粒体、核糖体 (4)加入药物 X 不加入药物 X 将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中 观察肿瘤细胞生长情况
