1、第2节 动物细胞工程 一 动物细胞培养 必备知识必备知识素养奠基素养奠基 一、动物细胞培养概念一、动物细胞培养概念 从动物体中取出相关的组织从动物体中取出相关的组织, ,将它分散成将它分散成_,_,然后在适宜的培养条件下然后在适宜的培养条件下, , 让这些细胞让这些细胞_的技术。的技术。 二、动物细胞培养的条件二、动物细胞培养的条件 1.1.营养条件营养条件: : (1)(1)合成培养基合成培养基: :将细胞所需的营养物质按将细胞所需的营养物质按_严格配制而成。严格配制而成。 (2)(2)天然成分天然成分:_:_等。等。 (3)(3)一般使用一般使用_培养基培养基, ,即培养液。即培养液。 单
2、个细胞单个细胞 生长和增殖生长和增殖 种类和所需量种类和所需量 血清血清 液体液体 2.2.无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境: : (1)(1)培养液和培养用具培养液和培养用具_处理。处理。 (2)_(2)_环境下操作。环境下操作。 (3)(3)培养液定期更换的目的培养液定期更换的目的: :清除代谢物清除代谢物, ,防止防止_ _。 3.3.温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压: : (1)(1)适宜的温度适宜的温度: :哺乳动物多以哺乳动物多以_ 为宜。为宜。 (2)(2)适宜的适宜的pH:pH:多数细胞生存的适宜多数细胞生存的适宜pHpH为为_。 (3)(3)适宜的渗透压。适宜的渗透压。
3、灭菌灭菌 无菌无菌 细胞代谢物积累对细胞自身造细胞代谢物积累对细胞自身造 成危害成危害 36.536.50.50.5 7.27.27.47.4 【激疑激疑】动物细胞培养能否体现动物体细胞的全能性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。说明你的理由。 提示提示: :不能。动物细胞培养只是细胞的增殖不能。动物细胞培养只是细胞的增殖, ,没有体现细胞的全能性。没有体现细胞的全能性。 4.4.气体环境气体环境:95%:95%空气和空气和5%CO5%CO2 2。 (1)O(1)O2 2作用作用:_:_。 (2)CO(2)CO2 2的主要作用的主要作用:_:_。 细胞代谢所必需的细胞代谢
4、所必需的 维持培养液的维持培养液的pHpH 三、动物细胞培养的过程三、动物细胞培养的过程 填一填填一填: :基于动物细胞培养的过程基于动物细胞培养的过程, ,完成下面的问题完成下面的问题: : (1)(1)过程处理方法有过程处理方法有:_:_。 (2)(2)过程为过程为_培养培养, ,培养的动物细胞有两类培养的动物细胞有两类: : 悬浮在悬浮在_中生长增殖中生长增殖; ; _生长增殖。生长增殖。 (3)(3)进行过程时进行过程时, ,悬浮培养的细胞直接用悬浮培养的细胞直接用_收集收集; ;贴壁细胞需要使用贴壁细胞需要使用 _等处理等处理, ,然后用然后用_收集。收集。 (4)(4)过程为过程为
5、_培养培养, ,进行过程的原因主要有进行过程的原因主要有: :细胞密度过大、细胞密度过大、_ 积累、积累、_缺乏和接触抑制等。缺乏和接触抑制等。 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 原代原代 培养液培养液 贴附于某些基质表面贴附于某些基质表面 离心法离心法 胰蛋白酶胰蛋白酶 离心法离心法 传代传代 有害代谢物有害代谢物 营养物质营养物质 四、干细胞培养及其应用四、干细胞培养及其应用 1.1.干细胞分布干细胞分布: :早期胚胎、早期胚胎、_和脐带等。和脐带等。 2.2.种类种类: :胚胎干细胞和胚胎干细胞和_干细胞。干细胞。 3.3.判一判判一判:
6、:基于干细胞的类型和应用基于干细胞的类型和应用, ,判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。 (1)(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, ,甚至个体的甚至个体的 潜能。潜能。 ( )( ) 提示提示: :成体干细胞具有组织特异性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只能分化成特定的细胞或组织, ,不具有发育不具有发育 成完整个体的能力。成完整个体的能力。 骨髓骨髓 成体成体 (2)(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。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
7、干细胞。 ( )( ) (3)iPS(3)iPS细胞称为诱导多能干细胞细胞称为诱导多能干细胞, ,与胚胎干细胞类似与胚胎干细胞类似, ,也需从胚胎中获取。也需从胚胎中获取。 ( )( ) 提示提示: :iPSiPS细胞来源于自身的体细胞诱导细胞来源于自身的体细胞诱导, ,无须从胚胎中获取。无须从胚胎中获取。 (4)(4)不同类型的干细胞分化能力不同不同类型的干细胞分化能力不同, ,胚胎干细胞的分化能力最强。胚胎干细胞的分化能力最强。( )( ) (5)(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。
8、要作用。 ( )( ) 关键能力关键能力素养形成素养形成 知识点知识点 动物细胞培养过程动物细胞培养过程 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)(1)用酶“两次”处理的目的用酶“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一次使用的目的是使组织细胞分散开; ;第二次第二次 使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来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。便于分散后继续培养。 (2)(2)使细胞分散开的原因使细胞分散开的原因: :一是能保证细胞所需要的营养供应一是能保证细胞所需要的营养供
9、应; ;二是能保证细胞二是能保证细胞 内有害代谢物的及时排出。内有害代谢物的及时排出。 (3)(3)不能用胃蛋白酶处理不能用胃蛋白酶处理: :由于大多数动物细胞培养的适宜由于大多数动物细胞培养的适宜pHpH为为7.27.27.4,7.4,而胃而胃 蛋白酶发挥作用的最适蛋白酶发挥作用的最适pHpH为为2.02.0左右左右, ,因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。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)(1)培养材料为“培养材料为“2”:2”:即动物胚胎、幼龄动物的组织和器官。即动物胚胎、幼龄动物的组织和器
10、官。 (2)(2)培养过程为“培养过程为“2”:2”:即原代培养、传代培养。即原代培养、传代培养。 (3)(3)胰蛋白酶使用“胰蛋白酶使用“2”2”次次: :即原代培养和传代培养中均使用即原代培养和传代培养中均使用, ,目的是使细胞分散目的是使细胞分散 开。开。 (4)(4)细胞生长特点有“细胞生长特点有“2”2”个个: :即贴壁生长和接触抑制。即贴壁生长和接触抑制。 4.4.植物组织培养与动物细胞培养的比较植物组织培养与动物细胞培养的比较: : 项目项目 植物组织培养植物组织培养 动物细胞培养动物细胞培养 原理原理 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 细胞增殖细胞增殖 培养基培养基 ( (半半
11、) )固体培养基固体培养基 液体培养基液体培养基 过程过程 外植体外植体 脱分化脱分化 愈伤组织愈伤组织 再分化再分化 胚状体胚状体 植物体植物体 动物的组织动物的组织 机械法或酶机械法或酶 细胞悬液细胞悬液 原代培养原代培养 胰蛋白酶胰蛋白酶 传代培养传代培养 项目项目 植物组织培养植物组织培养 动物细胞培养动物细胞培养 结果结果 新的植株新的植株 新的细胞新的细胞 相同点相同点 两技术手段培养过程中都进行有丝分裂两技术手段培养过程中都进行有丝分裂, ,都是无都是无 性繁殖性繁殖, ,都可称为都可称为“克隆克隆”, ,都不涉及减数分裂都不涉及减数分裂 均需要无菌操作、无菌培养均需要无菌操作、
12、无菌培养, ,需要适宜的温度、需要适宜的温度、 pHpH等条件等条件 【素养案例素养案例】 如图所示是某动物细胞培养时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培养液中活细胞和死亡细胞密度统计结果, ,下列下列 相关叙述错误的是相关叙述错误的是 ( ( ) ) A.A.实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间, ,以免损伤细胞以免损伤细胞 B.B.培养液中应适当加入青霉素、链霉素培养液中应适当加入青霉素、链霉素, ,以避免杂菌污染以避免杂菌污染 C.C.曲线曲线bcbc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累等段变化的
13、主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢物积累等 D.D.培养至第培养至第6 d6 d时时, ,新产生的细胞数等于死细胞数新产生的细胞数等于死细胞数 【解题导引解题导引】 【解析解析】选选D D。实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间。实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间, ,以免损伤细胞以免损伤细胞,A,A正正 确确; ;培养液中应适当加入青霉素、链霉素等一定量的抗生素培养液中应适当加入青霉素、链霉素等一定量的抗生素, ,以避免杂菌污染以避免杂菌污染,B,B 正确正确; ;曲线曲线bcbc段表示活细胞密度减少段表示活细胞密度减少, ,而此时间段内死细胞密度增加而此时间段内死细胞密度增加,
14、,产生这种产生这种 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,C正确正确; ;培养至培养至 第第6 d6 d时时, ,活细胞数等于死细胞数活细胞数等于死细胞数,D,D错误。错误。 【素养素养探究探究母题追问母题追问】 (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, ,会出现什么结果会出现什么结果? ? 提示提示: :处理时间过长处理时间过长, ,胰蛋白酶会破坏细胞膜胰蛋白酶会破坏细胞膜, ,即损伤细胞。处理时间过短即损伤细
15、胞。处理时间过短, ,组织组织 细胞不能充分分散开。细胞不能充分分散开。 (2)(2)科学思维科学思维演绎与推理演绎与推理 上题曲线上题曲线abab段产生的原因是什么段产生的原因是什么? ? 提示提示: :营养物质相对充足营养物质相对充足, ,有害代谢物较少。有害代谢物较少。 【素养素养迁移迁移】 20202020年初年初, ,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。下列叙述正确的是让毒素的获取途径更加安全和简单。下列叙述正确的是 ( ( ) ) A.A.培养蛇干细胞时培养蛇干细胞时
16、O O2 2的作用是维持培养液的作用是维持培养液pHpH的稳定的稳定 B.B.蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同 C.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.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 【解析解析】选选B B。培养蛇干细胞时。培养蛇干细胞时, ,二氧化碳的作用是维持培养液二氧化碳的作用是维持培养液pHpH的稳定的稳定,A,A错误错误; ; 蛇毒腺微型组织已经分化蛇毒腺微型组织已经分化, ,具有特定的
17、形态具有特定的形态, ,与蛇干细胞的一些基因的表达相同与蛇干细胞的一些基因的表达相同, , 如呼吸酶基因如呼吸酶基因, ,与一些特定基因的表达不同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如与毒素合成有关的基因的表达,B,B 正确正确; ;蛇干细胞没有分化成腺细胞蛇干细胞没有分化成腺细胞, ,不能合成大量毒素不能合成大量毒素, ,不能增殖得到大量分泌不能增殖得到大量分泌 毒液的细胞毒液的细胞,C,C错误错误; ;蛇属于变温动物蛇属于变温动物, ,培养时需要的温度低于哺乳动物培养时需要的温度低于哺乳动物,D,D错误。错误。 【补偿训练补偿训练】 下列关于动物细胞培养的叙述中下列关
18、于动物细胞培养的叙述中, ,不正确的是不正确的是 ( ( ) ) A.A.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞 B.B.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中 C.C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象 D.D.动物细胞培养一般需要使用动物细胞培养一般需要使用COCO2 2培养箱培养箱 【解析解析】选选B B。由原代培养分瓶进行传代培养时。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需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 处理贴壁生长的细胞处理贴壁生长
19、的细胞,A,A项正确项正确; ;细胞的癌变一般发生于细胞的癌变一般发生于5050代后的细胞培养过程代后的细胞培养过程 中中,B,B项错误项错误; ;癌细胞膜上糖蛋白减少癌细胞膜上糖蛋白减少, ,细胞间的黏着性降低细胞间的黏着性降低, ,失去了接触抑制失去了接触抑制, ,容容 易扩散和转移易扩散和转移,C,C项正确项正确; ;动物细胞培养的场所是动物细胞培养的场所是COCO2 2培养箱培养箱, ,培养箱内含有培养箱内含有95%95%的的 空气和空气和5%5%的的COCO2 2的混合气体的混合气体, ,为动物细胞提供适宜的气体环境为动物细胞提供适宜的气体环境,D,D项正确。项正确。 【课堂回眸课堂
20、回眸】 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 【概念概念诊断诊断】 1.1.动物细胞培养是动物细胞工程的基础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下列有关动物细胞培养的描述合理的 是是_。 动物细胞培养要定期更换培养液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其目的是便于清除代谢物, ,防止代谢物积累。防止代谢物积累。 多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pHpH为为6.86.87.07.0。 培养动物细胞的第一代培养动物细胞的第一代( (即第一次细胞增殖即第一次细胞增殖) )被称为原代培养。被称为原代培养。
21、 动物细胞培养过程中需要充足的氧气环境动物细胞培养过程中需要充足的氧气环境, ,二氧化碳可有可无二氧化碳可有可无, ,影响不大。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。分瓶后继续培养。 【解析解析】选。动物细胞培养要定期更换培养液选。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其目的是便于清除代谢物, , 防止代谢物积累对细胞的毒害防止代谢物积累对细胞的毒害, ,正确正确; ;多数动物细胞培养过程中其培养液所需多数动物细胞培养过程中其培养液所需 的适宜的适宜pHpH为为7.27.27.4,7.4,错误错误
22、; ;细胞分裂多次后细胞分裂多次后, ,细胞数目增多出现接触抑制细胞数目增多出现接触抑制, ,停停 止增殖然后进行分瓶止增殖然后进行分瓶, ,分瓶处理前的培养为原代培养分瓶处理前的培养为原代培养, ,错误错误; ;动物细胞培养需动物细胞培养需 要氧气和二氧化碳要氧气和二氧化碳, ,错误错误; ;培养瓶中的细胞通常需要定期使用胰蛋白酶处理培养瓶中的细胞通常需要定期使用胰蛋白酶处理, , 分瓶后继续培养才能保持继续增殖分瓶后继续培养才能保持继续增殖, ,正确。正确。 2.2.在动物细胞工程中在动物细胞工程中, ,最基础的一项技术是最基础的一项技术是 ( ( ) ) A.A.动物细胞培养技术动物细胞
23、培养技术 B.B.细胞核移植技术细胞核移植技术 C.C.动物细胞融合技术动物细胞融合技术 D.D.干细胞的培养干细胞的培养 【解析解析】选选A A。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 3.3.下列动物细胞培养过程中下列动物细胞培养过程中, ,属于原代培养的是属于原代培养的是 ( ( ) ) A.A.用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程 B.B.从机体取得细胞后立即进行培养的过程从机体取得细胞后立即进行培养的过程 C.C.出现接触抑制现象后接下来的细胞培养过程出现接触抑制现象后接下来的细胞培养过程 D.D.哺乳动物细胞在培养基
24、中的悬浮生长过程哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程 【解析解析】选选B B。在原代培养和传代培养细胞过程中。在原代培养和传代培养细胞过程中, ,都会用到胰蛋白酶都会用到胰蛋白酶, ,使组织使组织 分散成单个细胞分散成单个细胞,A,A错误错误; ;从机体取得细胞后立即进行培养的过程是原代培养从机体取得细胞后立即进行培养的过程是原代培养,B,B 正确正确; ;出现接触抑制现象后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接下来的细胞的培养过程是传代培养,C,C错误错误; ;无论无论 是原代培养还是传代培养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细胞都有在培养基中的
25、悬浮生长过程,D,D错误。错误。 4.4.培养动物细胞时将动物组织分散成单个细胞培养动物细胞时将动物组织分散成单个细胞, ,宜采用宜采用( ( ) ) A.A.盐酸酒精混合液盐酸酒精混合液 B.B.胃蛋白酶溶液胃蛋白酶溶液 C.C.胶原蛋白酶溶液胶原蛋白酶溶液 D.D.纤维素酶溶液纤维素酶溶液 【解析解析】选选C C。在培养动物细胞时从健康动物体内取出组织块。在培养动物细胞时从健康动物体内取出组织块, ,剪碎剪碎, ,用胰蛋白用胰蛋白 酶或胶原蛋白酶处理一段时间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这样动物组织就会分散成单个细胞,C,C正确。正确。 5.5.动植物体的体
26、细胞进行离体培养动植物体的体细胞进行离体培养, ,下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ( ) ) A.A.都需用都需用COCO2 2培养箱培养箱 B.B.都需用液体培养基都需用液体培养基 C.C.都要在无菌条件下进行都要在无菌条件下进行 D.D.都可体现细胞的全能性都可体现细胞的全能性 【解析解析】选选C C。动物细胞培养需要用。动物细胞培养需要用COCO2 2培养箱培养箱, ,但植物细胞培养不需要用但植物细胞培养不需要用COCO2 2培培 养箱养箱,A,A错误。动物细胞培养需用液体培养基错误。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而植物细胞培养需要用固体培养 基基,B,
27、B错误。动植物细胞培养都要在严格的无菌条件下进行错误。动植物细胞培养都要在严格的无菌条件下进行,C,C正确。植物细胞培正确。植物细胞培 养能体现细胞的全能性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而动物细胞培养的原理是细胞增殖, ,不能体现细胞的全不能体现细胞的全 能性能性,D,D错误。错误。 【思维思维跃迁跃迁】 6.6.图图1 1是培养小鼠胚胎成纤维细胞是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF(MEF细胞细胞) )的示意图的示意图, ,图图2 2是在用是在用MEFMEF细胞制成细胞制成 的饲养层上培养胚胎干细胞的饲养层上培养胚胎干细胞(ES(ES细胞细胞) )的示意图。回答下列问题
28、的示意图。回答下列问题: : (1)(1)如图如图1 1所示所示, ,制备细胞悬液时制备细胞悬液时, ,常用常用_处理剪碎的组织块处理剪碎的组织块,MEF,MEF细胞培养细胞培养 的适宜温度为的适宜温度为_。当。当MEFMEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止 分裂分裂, ,这种现象称为细胞的这种现象称为细胞的_。 (2)(2)目前使用的或冷冻保存的目前使用的或冷冻保存的MEFMEF细胞通常为细胞通常为_代以内代以内, ,以保持细胞正常以保持细胞正常 的的_核型。核型。 (3)(3)在培养液中单独培养在培养液中单独培养ESES细胞时细胞时,ES,ES细
29、胞容易发生分化细胞容易发生分化, ,结合图结合图2 2可推知可推知MEFMEF细细 胞的作用是胞的作用是_。 【解析解析】(1)(1)如图如图1 1所示所示, ,制备细胞悬液时制备细胞悬液时, ,常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理剪常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理剪 碎的组织块碎的组织块; ;动物细胞培养的温度为动物细胞培养的温度为36.536.50.5 ;0.5 ;当当MEFMEF细胞分裂生长到细胞细胞分裂生长到细胞 表面相互接触时就停止分裂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。这种现象称为细胞的接触抑制。(2)(2)为保证细胞正为保证细胞正 常的二倍体核型常的二倍体核型, ,
30、目前使用的或冷冻保存的目前使用的或冷冻保存的MEFMEF细胞通常为细胞通常为1010代以内的细胞。代以内的细胞。(3)(3) 在培养液中单独培养在培养液中单独培养ESES细胞时细胞时,ES,ES细胞容易发生分化细胞容易发生分化, ,结合图结合图2 2可知加入可知加入MEFMEF细胞细胞 后后ESES细胞可以只增殖不分化细胞可以只增殖不分化, ,故可推知故可推知MEFMEF细胞的作用是抑制细胞的作用是抑制ESES细胞分化。细胞分化。 答案答案: :(1)(1)胰蛋白酶胰蛋白酶( (或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶) ) 36.536.50.50.5 接触抑制接触抑制 (2)10(2)10 二倍体二倍体
31、(3)(3)抑制抑制ESES细胞分化细胞分化 【拓展拓展探究探究】 7.20197.2019年年1111月月1818日上午日上午, ,中国诞生了第一块“人造肉”中国诞生了第一块“人造肉”, ,即“细胞培养肉”。如即“细胞培养肉”。如 图是“细胞培养肉”生物制造流程图图是“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请结合所学知识回答下列问题: : (1)(1)生物制造“细胞培养肉”的第一步生物制造“细胞培养肉”的第一步, ,就是要获取肌肉干细胞就是要获取肌肉干细胞, ,所谓的“干细所谓的“干细 胞”是指动物和人体内仍保留着少数具有胞”是指动物和人体内仍保留着少数具有_能力的细胞。
32、能力的细胞。 (2)“(2)“细胞培养肉”生物制造的关键技术是动物细胞培养技术细胞培养肉”生物制造的关键技术是动物细胞培养技术, ,下列有关动物细下列有关动物细 胞培养叙述不正确的是胞培养叙述不正确的是 ( ( ) ) A.A.动物细胞培养需要在无菌、无毒的条件下进行动物细胞培养需要在无菌、无毒的条件下进行 B.B.在适宜环境中培养在适宜环境中培养, ,细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上, ,称为细胞贴壁称为细胞贴壁 C.C.在适宜条件下在适宜条件下, ,培养瓶中的细胞进行有丝分裂培养瓶中的细胞进行有丝分裂, ,数量不断增多数量不断增多, ,当贴壁细胞分当贴壁细胞
33、分 裂生长到表面相互接触时裂生长到表面相互接触时, ,细胞就会停止分裂增殖细胞就会停止分裂增殖 D.D.细胞培养肉在上市前不需要进行安全性检测细胞培养肉在上市前不需要进行安全性检测 (3)(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, ,以保证以保证 _。 (4)“(4)“细胞培养肉”生物制造过程中细胞培养肉”生物制造过程中, ,肌肉细胞培养需要利用合适的支架体系肌肉细胞培养需要利用合适的支架体系, , 请推测其原因请推测其原因: :_ _。 【解析解析】(1)(1)动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞动物和人体内仍保留着少
34、数具有分裂和分化能力的细胞, ,这些细胞这些细胞 叫做干细胞。叫做干细胞。(2)(2)保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境, ,即对培养液和所有即对培养液和所有 培养工具进行无菌处理培养工具进行无菌处理,A,A正确正确; ;在适宜环境中培养在适宜环境中培养, ,细胞很快贴附在瓶壁上细胞很快贴附在瓶壁上, ,称称 为细胞贴壁为细胞贴壁,B,B正确正确; ;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时, ,细胞就会停止分裂细胞就会停止分裂 增殖增殖, ,这种现象称为细胞的接触抑制这种现象称为细胞的接触抑制,C,C正确正确; ;通过细胞工程
35、生产的食品需要进行通过细胞工程生产的食品需要进行 安全性检测才能上市安全性检测才能上市,D,D错误。错误。(3)(3)一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一一般的动物细胞培养需要向培养基中添加一 定量的血清定量的血清, ,以保证细胞顺利地生长增殖以保证细胞顺利地生长增殖; ;还需要添加一定量的抗生素还需要添加一定量的抗生素, ,以防止以防止 培养过程中被杂菌污染。培养过程中被杂菌污染。(4)(4)“细胞培养肉”最终目标是要得到类似于从动物细胞培养肉”最终目标是要得到类似于从动物 组织中取得的“肌肉”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境类似。这就要求细胞生长的环境
36、也跟体内肌肉生长环境类似。 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辅助形成细胞组织的三维 结构。结构。 答案答案: :(1)(1)分裂和分化分裂和分化 (2)D(2)D (3)(3)细胞顺利地生长增殖细胞顺利地生长增殖 (4)(4)模拟体内肌肉生长模拟体内肌肉生长 环境环境, ,辅助形成细胞组织的三维结构辅助形成细胞组织的三维结构 课时素养评价课时素养评价 七七 动物细胞培养动物细胞培养 【基础达标基础达标】 (20(20分钟分钟7070分分) ) 一、选择题一、选择题( (共共7 7小题小题, ,每小题每小题5 5
37、分分, ,共共3535分分) ) 1.1.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞( (甲甲) )和正常肝细胞和正常肝细胞( (乙乙) )进行培养进行培养, ,下列下列 叙述正确的是叙述正确的是 ( ( ) ) A.A.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织, ,再用胃蛋白酶处理再用胃蛋白酶处理 B.B.肝细胞培养过程中向培养液中通入肝细胞培养过程中向培养液中通入5%5%的的COCO2 2刺激细胞呼吸刺激细胞呼吸 C.C.为了防止培养过程中杂菌的污染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干扰素可向培养液中加入适量的干扰素
38、D.D.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中甲、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乙细胞会出现停止增殖的现象 【解析解析】选选D D。制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织。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再用胰蛋白酶或胶原蛋 白酶处理白酶处理, ,使组织细胞分散开使组织细胞分散开, ,选项选项A A错误错误; ;肝细胞培养过程中向培养液中通入肝细胞培养过程中向培养液中通入 5%5%的的COCO2 2的目的是维持培养液的的目的是维持培养液的pH,pH,而不是刺激细胞呼吸而不是刺激细胞呼吸, ,选项选项B B错误错误; ;为了防止为了防止 培养过程中
39、杂菌的污染培养过程中杂菌的污染, ,可向培养液中加入适量的抗生素可向培养液中加入适量的抗生素, ,选项选项C C错误错误; ;甲甲( (肝肿肝肿 瘤细胞瘤细胞) )不发生接触抑制现象不发生接触抑制现象, ,而乙而乙( (正常肝细胞正常肝细胞) )具有接触抑制现象具有接触抑制现象, ,因此甲、因此甲、 乙细胞在持续的原代培养过程中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乙细胞会出现停止增殖的现象, ,选项选项D D正确。正确。 2.2.皮肤基底层细胞皮肤基底层细胞( (干细胞干细胞) )能通过如图所示的方式修补破损的皮肤。据图判断能通过如图所示的方式修补破损的皮肤。据图判断
40、干细胞的功能是干细胞的功能是 ( ( ) ) 自我更新自我更新 细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 A.A. B.B. C.C. D.D. 【解析解析】选选D D。由题图可知。由题图可知, ,干细胞首先通过分裂方式增殖和自我更新干细胞首先通过分裂方式增殖和自我更新, ,其次通其次通 过分化形成组织细胞来修补破损的皮肤。过分化形成组织细胞来修补破损的皮肤。 3.3.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该团队使用第六代猪肌肉干细胞, ,经过约经过约2020天培养得到重
41、达天培养得到重达5 5克的培养肉。下列克的培养肉。下列 相关叙述不正确的是相关叙述不正确的是 ( ( ) ) A.A.用胃蛋白酶处理肌肉组织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可以获得分裂能力强的肌肉母细胞 B.B.生物反应器内应控制温度适宜生物反应器内应控制温度适宜, ,并充入一定量的并充入一定量的COCO2 2保证培养液的保证培养液的pHpH相对稳定相对稳定 C.C.培养液中的支架提供了更多的细胞附着面积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有利于细胞贴壁生长 D.“D.“培养肉”的培养有利于工厂化生产培养肉”的培养有利于工厂化生产 【解析解析
42、】选选A A。用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理肌肉组织。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可以获得分裂能力强的 肌肉母细胞肌肉母细胞,A,A错误错误; ;动物细胞培养需控制适宜温度动物细胞培养需控制适宜温度, ,并充入一定量的并充入一定量的COCO2 2来维持来维持 培养液的培养液的pH,BpH,B正确正确; ;动物细胞培养会出现贴壁生长的特点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培养液中的支架可提 供更多的细胞附着面积供更多的细胞附着面积,C,C正确正确; ;动物细胞培养有利于工厂化生产动物细胞培养有利于工厂化生产,D,D正确。正确。 4.4.实验小鼠皮
43、肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是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.A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B.B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理 C.C.丙过程得到的细胞大多具有异常二倍体核型丙过程得到的细胞大多具有异常二倍体核型 D.D.丁过程得到的部分细胞失去贴壁黏附性丁过程得到的部分细胞失去贴壁黏附性 【解析解析】选选C C。甲过程表示获取实验小鼠的组织细胞。甲过程表示获取实验小鼠的组织细胞, ,需要对实验小鼠进行消毒需要对实验小鼠进行消毒 处理处理, ,选项选项A A正确正确
44、; ;乙表示用胰蛋白酶处理皮肤组织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使其分散成单个皮肤细胞, , 选项选项B B正确正确; ;丙过程表示原代培养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形成的细胞株遗传物质没有发生改变, ,具有正具有正 常的二倍体核型常的二倍体核型, ,选项选项C C错误错误; ;丁是传代培养过程丁是传代培养过程, ,该过程部分细胞遗传物质发生该过程部分细胞遗传物质发生 了变化而失去贴壁黏附性了变化而失去贴壁黏附性, ,选项选项D D正确。正确。 【互动探究互动探究】 (1)(1)丙、丁过程中通常要向培养箱中通入丙、丁过程中通常要向培养箱中
45、通入5%5%的的COCO2 2的目的是什么的目的是什么? ? 提示提示: :维持培养液的维持培养液的pHpH。 (2)(2)图示过程中除乙过程需用到胰蛋白酶处理外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还有哪一过程需用胰蛋白酶处 理理? ?处理的是什么处理的是什么? ? 提示提示: :丙过程。处理原代培养时贴壁生长的细胞。丙过程。处理原代培养时贴壁生长的细胞。 5.5.在将动物组织块分散成单个细胞时在将动物组织块分散成单个细胞时, ,可以使用胰蛋白酶。由此判断以下推测可以使用胰蛋白酶。由此判断以下推测 不合理的是不合理的是 ( ( ) ) A.A.动物细胞之间可能
46、依靠蛋白质相互联系动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系 B.B.一定要注意处理时间、加酶量一定要注意处理时间、加酶量 C.C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤 D.D.动物细胞培养液的动物细胞培养液的pHpH应与胰蛋白酶作用的适宜应与胰蛋白酶作用的适宜pHpH基本一致基本一致 【解析解析】选选C C。胰蛋白酶可使蛋白质分解。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由胰蛋白酶可破坏动物细胞之间的联 系系, ,可推测动物细胞之间可能依靠蛋白质相互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细胞膜中含有蛋白质成分, ,
47、 所以一定要注意处理的时间和酶的用量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以防止对动物细胞造成损伤; ;酶促反应酶促反应 需要适宜的需要适宜的pH,pH,所以培养液的所以培养液的pHpH应与胰蛋白酶作用的适宜应与胰蛋白酶作用的适宜pHpH基本一致。基本一致。 6.6.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, ,从而阻从而阻 碍了轴突内营养物质的流动碍了轴突内营养物质的流动; ;也有最新研究结果表明也有最新研究结果表明, ,利用诱导多能干细胞利用诱导多能干细胞 (iPS(iPS细胞细胞) )制作前驱细胞制作前驱细
