第2章 第2节 第1课时 动物细胞培养-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第2章 细胞工程 第2节　动物细胞工程 第1课时　动物细胞培养 任务一　动物细胞培养的条件和过程 自主预习 有害代谢物 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务二　干细胞培养及其应用 自主预习 细胞或组织 任何一种类型的细胞 所有组织和器官甚至个体的潜能 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 “自体器官再生”不是梦(社会责任) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(七)　动物细胞培养 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 【学习目标】1.生命观念：运用结构与功能观分析并归纳概括动物细胞培养的条件。 2.科学思维：基于事实和证据，采用归纳与概括等方法，以文字、模型构建的形式表示动物细胞培养过程。 3.社会责任：通过对干细胞特性的理解，认可能用干细胞解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥反应的生活实际问题。 生长和增殖 合成培养基 血清 培养液 1.概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成 ，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞 的技术。 2.条件 (1)营养 ① :将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基。 ②特殊成分：加入 等天然成分。 原因：人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。 ③状态：为液体培养基，也称为 。 单个细胞 (2)无菌、无毒的环境 ①对培养液和所有培养用具进行 处理。 ②在 环境下进行操作。 ③定期更换 。 目的：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。 (3)温度、pH和渗透压 温度 培养哺乳动物细胞多以(36.5±0.5) ℃为宜 pH 多数动物细胞生存的适宜 pH为7.2～7.4 渗透压 适宜 灭菌 无菌 培养液 CO2 (4)气体环境 ①O2是 必需的； ②CO2的主要作用是 ； ③比例：95% ，5% 。 细胞代谢 维持培养液的pH 空气 贴附于某些基质表面 3.过程 (1)过程①处理方法有： 。 (2)过程②为 培养，培养的动物细胞有两类：悬浮在 中生长增殖的细胞； 生长增殖的细胞。 机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 原代 培养液 传代 营养物质 (3)进行过程③时，悬浮培养的细胞直接用 收集；贴壁细胞需要使用 等处理，然后用 收集。 (4)过程③为 培养，进行过程③的原因主要有：细胞密度过大、 积累、培养液中 缺乏和接触抑制等。 (5)细胞贴壁和接触抑制 细胞贴壁 体外培养的细胞有些需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，称为细胞贴壁 接触抑制 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，这种现象称为细胞的接触抑制 离心法 胰蛋白酶 离心法 (6)原代培养和传代培养 区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象 第一次 用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养 第二次 细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养 【深挖教材·P45】 动物细胞培养不能体现动物体细胞的全能性的原因是动物细胞培养只是细胞的增殖，并没有发育成完整个体或分化成其他各种细胞。 4.植物组织培养与动物细胞培养的比较 项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养基 (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　　 植物细胞的全能性 细胞增殖 结果 新的植株 新的细胞 相同点 ①两种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 ②均需要无菌操作、无菌培养，需要适宜的温度、pH等条件 【点拨】　有关动物细胞培养的知识点可归纳为4个“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。 能无限增殖 如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。 (1)原代培养和传代培养的分界点是图中 。E点后大多数细胞的遗传物质发生了改变，这样的细胞的特点是 。 B点 (2)动物细胞培养能与植物组织培养一样获得完整个体吗？ 提示：不能。动物细胞培养时细胞只进行生长和增殖，不能得到完整个体。 (3)动物细胞培养为什么要进行传代培养？ 提示：随着原代培养的进行，细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏以及贴壁生长会出现接触抑制，细胞会逐渐停止分裂增殖，因此要进行传代培养。 (4)进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？ 提示：说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，因为胃蛋白酶的最适pH为1.5，而多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，在此环境下胃蛋白酶会变性失活。 (5)探究动物细胞培养时，为什么要在培养基中加入血清等天然成分？ 提示：血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清等天然成分。 1.(2024·湖北武汉高二期中)吴茱萸是一种中药，其主要成分为吴茱萸碱(EVO)，为研究EVO对人胃癌细胞增殖的影响及作用机制，科研人员做了相关实验。研究发现，EVO不仅能通过诱导胃癌细胞中p53蛋白的表达，使其细胞周期阻滞在G2/M期，还能影响细胞凋亡蛋白Caspase­3的表达，最终发挥治疗胃癌的作用。下列说法错误的是(　　) A.培养胃癌细胞，需将含动物血清的培养基置于CO2培养箱中 B.用胰蛋白酶制备的胃癌细胞的单细胞悬液中会出现接触抑制现象 C.p53可能是一种细胞周期抑制蛋白，EVO能够抑制胃癌细胞的增殖 D.患者服用EVO后，胃癌细胞中Caspase­3的含量会增加 解析：选B。细胞培养时培养液中一般需加入动物血清，血清可以补充合成培养基中缺乏的物质；动物细胞培养时所需气体有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，故需将含动物血清的培养基置于CO2培养箱(含95%空气和5%CO2)中，A正确。胃癌细胞细胞膜表面的糖蛋白减少，黏着性降低，不会出现接触抑制现象，B错误。根据题干信息“EVO不仅能通过诱导胃癌细胞中p53蛋白的表达，使其细胞周期阻滞在G2/M期”可推测，p53可能是一种细胞周期抑制蛋白，EVO能够抑制胃癌细胞的增殖，C正确。EVO能影响细胞凋亡蛋白Caspase­3的表达，则患者服用EVO后，胃癌细胞中Caspase­3的含量会增加，促进胃癌细胞的凋亡，D正确。 2.(2024·云南红河高二期中)如图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述不正确的是(　　) A.步骤③所使用的培养液和培养用具均需要进行灭菌处理 B.步骤④的分瓶培养可降低有害物质积累对细胞分裂的抑制 C.步骤③到④的分瓶操作前常用胃蛋白酶处理使之分散为单个细胞 D.步骤②中常使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶等使组织分散为单个细胞 解析：选C。步骤③所使用的培养液和培养用具需要进行严格的灭菌处理，以避免杂菌污染，A正确；步骤④的分瓶培养可降低有害物质积累对细胞分裂的抑制和减少细胞间的相互抑制，B正确；步骤③到④的分瓶操作中，贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶处理，使之分散为单个细胞，胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，不适合使用，C错误；步骤②中出现细胞的接触抑制，常使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶等使组织分散为单个细胞，D正确。 3.小鼠的某种上皮细胞与某种淋巴细胞体外培养时，细胞周期基本相同，但上皮细胞在培养时，呈现扁平不规则多角形，且贴附在培养瓶内壁上；而淋巴细胞则常常悬浮在培养液中。下列有关叙述正确的是(　　) A.使用合成培养基培养动物细胞通常不添加天然成分 B.培养基内加入适量的抗生素可以形成无病毒的培养环境 C.相同次数分瓶培养所获得的两者细胞数目完全相同 D.培养消化道上皮细胞更易观察判断细胞是否具有接触抑制现象 解析：选D。动物细胞培养应在无毒、无菌的环境下进行，由合成培养基提供各种营养成分，但通常还需要添加血清等天然成分，A错误；抗生素具有抑菌或杀菌作用，但对病毒无用，培养基内加入适量的抗生素不能形成无病毒的培养环境，B错误；上皮细胞培养时会出现细胞贴壁和接触抑制现象，而淋巴细胞常常悬浮在培养液中，故相同次数分瓶培养所获得的两者细胞数目不同，C错误；消化道上皮细胞是单层柱状上皮细胞，培养消化道上皮细胞更易观察判断细胞是否具有接触抑制现象，D正确。 早期胚胎 成体组织或器官 成纤维细胞 组织特异 完整个体 1.干细胞分布：早期胚胎、 和脐带血等。 2.干细胞的种类及主要功能 种类 来源 功能或特点 胚胎干细胞 (ES细胞) 具有分化为成年动物体内的 ，并进一步形成机体的 成体干细胞 具有 性，只能分化成特定的 ，不具有发育成 的能力 诱导多能 干细胞(iPS细胞) ,已分化的T细胞、B细胞等 能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病 骨髓 3.胚胎干细胞的分离途径 (3)诱导多能干细胞在医学应用上有什么优势？ 提示：诱导过程无需破坏胚胎；iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 早期胚胎 干细胞的培养成功是动物细胞培养领域重大成就之一，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。 (1)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES细胞，是从 中分离出来的一类细胞。 (2)胚胎干细胞的应用有什么局限性？ 提示：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。 1.(2023·海南高考)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.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：选A。营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞会发生接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程中，细胞的功能发生了特化，即发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可将胚胎干细胞的Y染色体去除，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞，D正确。 2.“神舟十五”飞船带回了在太空微重力环境下进行的多能干细胞向早期造血干细胞分化的研究样品，首次实现了人类干细胞“太空造血”。在太空培养的干细胞呈现出优于地面的生长方式，在微重力环境中干细胞的体外培养更接近于胚胎内干细胞的增殖与分化。下列有关于细胞分化的说法，错误的是(　　) A.微重力环境能使多能干细胞的遗传物质发生改变进而分化为早期造血干细胞 B.多能干细胞和早期造血干细胞的蛋白质种类不完全相同 C.细胞分化发生在个体的整个生命历程中 D.太空的微重力环境能为增强干细胞的增殖与分化提供新途径 解析：选A。细胞分化是基因的选择性表达，但不会改变细胞的遗传物质，A错误；由于基因的选择性表达，多能干细胞和早期造血干细胞的蛋白质种类不完全相同，B正确；细胞分化发生在个体的整个生命历程中，细胞分化对于机体而言是有利的，C正确；在太空培养的干细胞呈现出优于地面的生长方式，在微重力环境中干细胞的体外培养更接近于胚胎内干细胞的增殖与分化，则太空的微重力环境能为增强干细胞的增殖与分化提供新途径，D正确。 3.科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得诱导多能干细胞(iPS细胞)，iPS细胞能增殖分化为多种组织细胞，用于某些疾病的治疗。下列有关叙述正确的是(　　) A.iPS细胞存在于早期胚胎、外周血和脐带血中 B.获得iPS细胞的过程中，细胞的遗传物质一定不变 C.iPS细胞分化产生的组织细胞基因相同，蛋白质也相同 D.与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度低，全能性高 解析：选D。iPS细胞是经体外诱导获得的，A错误；获得iPS细胞的过程中，根据诱导的方式不同，细胞的遗传物质可能发生改变，也可能不改变，B错误；分化的实质是基因的选择性表达，因此iPS细胞分化产生的组织细胞基因相同，蛋白质不完全相同，C错误；iPS细胞类似于胚胎干细胞，与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度低，全能性高，D正确。 胚胎干细胞(ES细胞)存在于早期胚胎中，具有分化形成机体的各种组织、器官甚至个体的潜能。由于ES细胞的来源有限和伦理问题，限制了它在医学上的应用。2006年，科学家通过病毒介导将c­Myc、Klf4、Sox2和Oct4等基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞中，获得诱导多能干细胞(iPS细胞)，其类似于ES细胞。2022年3月我国科学家通过两个关键因子诱导DNA去甲基化，将人类多能性干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞(8CL细胞)。这是目前全球通过无转基因﹑快速和可控的方法，获得的体外培养的“最年轻”的人类细胞。从ES细胞到iPS细胞，再到8CL细胞的技术突破，都为早期胚胎发育的基础研究提供了一种新的体外研究系统，也使自体器官再生最终有可能成为现实。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力与生命观念 (1)利用小鼠成纤维细胞获得iPS细胞的过程中，转入c­Myc、Klf4、Sox2和Oct4基因的作用是_______________。获得iPS细胞后进行细胞培养，培养的细胞贴壁生长增殖，直至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为____________。 2.考查胚胎干细胞及长句表达能力 (2)取出的胚胎干细胞进行动物细胞培养，在这过程中________(填“能”或“不能”)获得小鼠的器官，原因是_____________________。 3.考查干细胞的特性与社会责任 (3)ES细胞、iPS细胞和8CL细胞能分化形成机体的各种组织、器官，因而具有________性。例如在1型糖尿病的治疗中，iPS细胞可定向诱导分化为________细胞，将其输入患者体内显著改善了患者的血糖控制。相比于ES细胞和iPS细胞，8CL细胞的优势是____________________________。 解析：(1)iPS细胞是经成纤维细胞诱导分化得到的，成纤维细胞属于分化的细胞，故利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中，转入c­Myc、Klf4、Sox2和Oct4等的作用是诱导已分化细胞转变为未分化细胞。培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制。 (2)胚胎干细胞进行动物细胞培养的过程中不能获得小鼠的器官，因为在体外培养条件下胚胎干细胞可以增殖而不发 生分化。(3)ES细胞、iPS细胞和8CL细胞能分化形成机体的各种组织、器官，因而具有全能性。在1型糖尿病的治疗中，iPS细胞可定向诱导分化为胰岛B细胞，促进胰岛素的分泌，从而降低血糖。相较于ES细胞和iPS细胞，我国科学家研究获得的8CL细胞的优势是8CL 细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高、“更年轻”，8CL细胞来源更多，可以规避伦理问题。 答案：(1)诱导已分化细胞转变为未分化细胞　接触抑制　(2)不能　在体外培养条件下胚胎干细胞可以增殖而不发生分化　(3)全能　胰岛B　8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高、“更年轻”，8CL细胞来源更多，可以规避伦理问题 【教材答疑】 从社会中来 P43 可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。目前，科学家还在研究皮肤干细胞的培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤。 P44 用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。 思考·讨论 P45 1.细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，増殖能力越强，所以更容易培养。 2.见本课时任务一自主预习。 [练习与应用· P47] 一、概念检测 1.(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　2.A 二、拓展应用 1.(1)建立HLA多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。 (2)该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。 【体系构建】 【核心语句】 1.大多数细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制现象。 2.动物细胞的培养分为原代培养和传代培养。 3.动物细胞培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度、pH、渗透压及气体环境。 4.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，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。 【基础巩固练】 一、选择题 1.下列关于动物细胞所需的培养条件的叙述，错误的是(　　) A.无毒、无菌的环境 B.温度与动物体温相近 C.合成培养基中通常需加入动物血清 D.不需要氧气，需要CO2调节培养液pH 解析：选D。动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，A正确；温度会影响酶活性，因此培养过程中温度需要与动物体温相近，B正确；合成培养基中通常需加入动物血清，C正确；该培养过程中的气体条件为95%空气加5% CO2的混合气体，空气中含有氧气，D错误。 2.关于动物体细胞培养过程中细胞的活动或特性，下列表述错误的是(　　) A.细胞通常贴壁生长 B.细胞进行有丝分裂 C.细胞之间有接触抑制现象 D.细胞的遗传物质均发生改变 解析：选D。动物细胞培养过程中，大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，即贴壁生长，A正确；培养过程中，细胞进行有丝分裂，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，即接触抑制现象，C正确；培养过程中，细胞的遗传物质一般不发生改变，D错误。 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不符合题意；从机体取得细胞后立即进行培养的过程是原代培养，B符合题意；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不符合题意；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不符合题意。 4.关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是(　　) A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同 B.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶 C.烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖 D.动物干细胞的利用可能存在导致肿瘤发生的风险 解析：选B。动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同，动物细胞培养采用的是液体培养基，植物组织培养采用的是固体培养基，A正确。动物细胞培养需要用胰蛋白酶处理，但植物组织培养过程不需要胰蛋白酶处理，B错误。植物细胞具有全能性，因此烟草叶片离体培养能产生新个体；小鼠杂交瘤细胞可以在体外培养条件下无限增殖，因此小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖，C正确。动物干细胞用于临床还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险，D正确。 5.(2024·浙江舟山高二期中)动物细胞培养基的成分对动物细胞培养的成功至关重要，下列叙述正确的是(　　) A.为避免培养过程中病毒的侵染，应在培养基中添加抗生素 B.为提供细胞生长和增殖所需的能量，应在培养基中添加血清 C.为维持培养过程中pH的稳定，应在培养基中添加缓冲物质 D.为维持培养细胞的悬浮生长状态，应在培养基中添加胰蛋白酶 解析：选C。培养基成分对动物细胞培养至关重要，抗生素可防止细菌污染，对病毒无效，A错误；血清为动物细胞提供多种生长因子，但能量由葡萄糖等碳源提供，B错误；缓冲物质和CO2浓度一起维持培养基的pH，故为维持培养过程中pH的稳定，应在培养基中添加缓冲物质，C正确；一般通过摇床振荡培养液，使培养细胞处于悬浮生长状态，胰蛋白酶用于贴壁培养的动物细胞分瓶，D错误。 6.(2024·福建泉州高二期中)近年兴起的“科技食品”细胞培养肉是通过体外培养动物细胞制造出来的肉类，其生产流程如下图所示，相关叙述不正确的是(　　) A.肌卫星细胞应具有较强的细胞增殖和肌肉分化能力 B.肌肉组织分离成肌卫星细胞类似植物组织培养的再分化过程 C.培养基通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分 D.生产细胞培养肉可能存在食品安全、技术滥用的风险 解析：选B。由图可知，肌卫星细胞由肌肉细胞脱分化得到，属于干细胞，应具有较强的细胞增殖和肌肉分化能力，A正确，B错误；动物细胞培育中培养基是人工合成培养基，通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分，还需要添加动物血清，C正确；生产细胞培养肉存在食品安全(如未经检测流入市场)、技术滥用(如用于其他领域)的风险，D正确。 7.目前肺类器官主要有两种培养方式：其一是诱导多能干细胞(iPS细胞)生成；其二是将肺上皮干细胞与筛选后的体细胞进行共培养(过程如图所示)。下列叙述错误的是(　　) A.iPS细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织 B.肺类装配体的培养需要适宜的营养、温度、pH等基本条件 C.培养肺类装配体时需定期更换培养液以便清除代谢废物等 D.肺类器官A和B细胞中的DNA相同，RNA和蛋白质存在差异 解析：选A。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，iPS细胞类似胚胎干细胞，可以分化成各种细胞或组织，A错误；在体外培养动物细胞，需要满足相应的条件，所以肺类装配体的培养需要适宜的营养、温度、pH等基本条件，B正确；培养肺类装配体时需定期更换培养液以便清除代谢废物等，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，C正确；由题图可知，肺类器官A和B细胞是由肺上皮干细胞分化而来的，细胞分化的实质是基因的选择性表达，所以肺类器官A和B细胞中的DNA相同，RNA和蛋白质存在差异，D正确。 8.干细胞治疗被认为是未来医学的新支柱。下列关于干细胞的叙述，正确的是(　　) A.干细胞只能分化形成某种特定类型的细胞 B.与体细胞相比，干细胞分化程度较高 C.干细胞有多种类型，它们存在于从胚胎到成体的各个阶段 D.同一个体中，骨髓干细胞与胚胎干细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同 解析：选C。干细胞能产生至少一种高度分化的子代细胞，A错误；与体细胞相比，干细胞分化程度较低，B错误；干细胞有多种类型，从胚胎到成体的各个阶段都含有，C正确；同一个体中，骨髓干细胞与胚胎干细胞的基因组成相同，基因表达情况不同，D错误。 二、非选择题 9.(2023·山东烟台高二期中)科学家将小鼠多能干细胞的4种基因Oct3/4、Sox2、c­Myc和Klf4，同时导入已分化的小鼠成纤维细胞中，结果后者被诱导成为多能干细胞，称为诱导多能干细胞(iPS细胞)，此类细胞能分裂并产生皮肤细胞、神经细胞以及可以搏动的心肌细胞等。请分析回答下列问题： (1)人体干细胞可以分为_________________两大类。 (2)④过程表示细胞发生了分化，原因是D、E和F细胞中的________(填2种化合物名称)种类不完全相同。细胞分化的实质是__________。 (3)动物细胞培养过程中需通入CO2，其作用是____________________。 艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中，通过分别向不同实验组加入各类酶来确认“转化因子”的化学本质，利用了自变量控制的__________原理。参考此方法，如果要了解Oct3/4、Sox2、c­Myc和Klf4基因在诱导iPS细胞时，每个基因作用的相对大小，该如何进行实验？请你给出实验设计的思路。 _____________________________________________________________________。 答案：(1)胚胎干细胞、成体干细胞　(2)mRNA、蛋白质　基因的选择性表达　(3)维持培养液的pH　(4)减法　依次去掉1个基因，将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中，通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较，来推测缺失的基因对诱导iPS细胞的影响，进而判断每个基因作用的相对大小 【综合提升练】 一、选择题 1.如图所示是某动物细胞培养时，培养液中活细胞和死细胞密度统计结果，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累等 D.培养至第6 d时，新产生的细胞数等于死细胞数 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。 2.(2024·江苏南京高二期中)灌流式培养是在细胞培养管内，一边不断注入新鲜培养基，一边将培养液的上清液不断移出。关于灌流式培养的叙述，正确的是(　　) A.灌流速率越高，营养物质利用越充分 B.连续灌流系统使细胞稳定处在较好的营养环境中，有害代谢废物浓度较低 C.制备灌流式培养所需的培养基不需要考虑培养基的渗透压 D.向培养管注入的新鲜培养基中补充动物血清是为了防止杂菌污染 解析：选B。过高的灌流速率会导致培养的细胞没有及时利用营养物质，而使营养物质不能得到充分利用，A错误；连续灌流系统一边不断注入新鲜培养基，一边将培养液的上清液不断移出，使细胞稳定处在较好的营养环境中，有害代谢废物浓度较低，B正确；配制灌流式培养所需培养基时应考虑细胞生存的液体环境的渗透压，以防止细胞吸水涨破和失水皱缩，C错误；合成培养基中加入血清是为了提供动物细胞培养所需要的营养物质和某种生长因子，D错误。 3.(2024·山东菏泽高二期中)科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞形成iPS细胞，iPS细胞可进一步分化为神经元细胞、胰岛细胞、肝细胞等组织细胞。下图为该实验示意图，相关说法错误的是(　　) A.iPS细胞与ES细胞一样具有细胞周期和组织特异性 B.诱导iPS细胞的过程细胞发生形态、结构的改变 C.诱导iPS细胞分化的过程与基因及细胞直接生活的微环境有关 D.图示过程体现了iPS细胞的全能性 解析：选A。胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中，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个体的潜能，ES细胞没有组织特异性，A错误。通过体外诱导小鼠成纤维细胞形成iPS细胞，iPS细胞可进一步分化为神经元细胞、胰岛细胞、肝细胞等组织细胞，细胞分化过程中，细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异，B正确。iPS细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞直接生活的微环境会影响基因表达，因此，诱导iPS细胞分化的过程与基因及细胞直接生活的微环境有关，C正确。细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。iPS细胞可进一步分化为神经元细胞、胰岛细胞、肝细胞等各种组织细胞，体现了iPS细胞的全能性，D正确。 4.(2024·广东茂名高二期中)脐带间充质干细胞(MSCs)是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景。科研人员采用不同浓度血清培养MSCs，48 h后收集各组上清液，用以培养角膜上皮细胞(HCECs)，过程及结果如下表。下列相关叙述不正确的是(　　) 实验步骤 A组 B组 C组 D组 配制不同浓度的血清 1% 3% 5% 10% 培养MSCs 48 h后，取上清液 进行 进行 进行 进行 用上清液培养HCECs 进行 进行 进行 进行 24 h后测吸光度(数值越大代表活细胞数目越多) 0.67 0.68 0.52 0.48 A.本实验的自变量为血清浓度，因变量为HCECs活细胞数目 B.用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使HCECs分散以检测吸光度 C.由表格数据可知，血清浓度越低越有利于获得更多的HCECs D.MSCs可能产生某种物质调控HCECs增殖 解析：选C。根据表格可知，实验自变量为实验过程中人为设置的变量，即不同浓度的血清，因变量为因自变量而引起的变量，即通过测吸光度而反映出的HCECs活细胞数目，A正确；为检测HCECs吸光度，可利用胰蛋白酶处理使HCECs分散成单个细胞，B正确；由表中数据可知，在血清浓度为3%时，HCECs数目最多，但与血清浓度为1%时的数据相差不大，可得出血清浓度较低时有利于获得更多的HCECs，C错误；利用不同浓度的血清培养MSCs得到的上清液来培养HCECs，其原因可能是MSCs在培养过程中产生某种物质调控HCECs增殖，D正确。 二、非选择题 5.(2024·湖南长沙高二期中)人体肠道分布着大约38万亿个细菌，对于维持人体体内平衡和健康至关重要。研究发现，很多癌症是由于微生物群失调引起的，科学家经过长期研究发现了一些细菌具有促进癌细胞产生和促进癌症发展的作用，如幽门螺杆菌、梭杆菌、厌氧消化链球菌等，科学家把这些细菌称为致癌细菌。同时我们的肠道还存在着乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌等能抑制癌症的抑癌细菌。 (1)抑癌细菌与致癌细菌属于____________关系。致癌细菌促进癌细胞产生的最可能原因是___________________________。 (2)某兴趣小组利用某动物胚胎干细胞体外诱导培养得到结肠组织来进行有关研究，下图表示某动物胚胎干细胞体外培养过程： 将获取的胚胎干细胞制成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__________。在培养过程中干细胞正常是__________(填“悬浮”或“贴壁”)生长，随着细胞数目增加，细胞之间的____________(填物质名称)将细胞黏着在一起，细胞分裂和生长停止。将得到的胚胎干细胞转入含有特殊诱导因子的培养基上诱导形成结肠组织，干细胞定向分化为结肠组织的过程中诱导因子的作用可能有_______________________(答出1点即可)。 (3)兴趣小组欲用上述途径得到的结肠组织，来探究白花蛇舌草提取液是否通过抑制致癌细菌从而抑制结肠癌细胞的分裂，请补充实验思路。 (实验材料：结肠组织，厌氧消化链球菌，嗜热链球菌，结肠癌细胞，动物细胞培养液，白花蛇舌草提取液，相关检测仪器等) ①分组：取等量的结肠组织，分别加入含动物细胞培养液的________(填数量)组培养瓶中，然后置于适宜条件下培养。 ②处理：往各组结肠组织中移植数量相同的结肠癌细胞培养一段时间，然后_____________________________________________________________。 ③检测：培养一段时间后，检测________________________________。 解析：(1)抑癌细菌与致癌细菌对营养等有共同需求，构成种间竞争关系。癌变的本质原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。(2)动物细胞培养中首次培养叫原代培养。大部分细胞是贴壁生长的，叫细胞贴壁，细胞主要靠跨膜的糖蛋白将彼此黏着在一起。细胞分化的实质是基因的选择性表达，所以诱导因子的作用是直接调控相关基因的表达过程或影响基因和组蛋白甲基化、乙酰化等修饰从而影响基因的表达。(3)从实验的目的“探究白花蛇舌草提取液是否通过抑制致癌细菌从而抑制结肠癌细胞的分裂”来看，实验应该分为加白花蛇舌草提取液，加厌氧消化链球菌，同时加入厌氧消化链球菌和白花蛇舌草提取液和不加入的四组。本实验的因变量是结肠癌细胞的数量，所以应检测结肠癌细胞的数量(或密度)。 答案：(1)种间竞争　诱发原癌基因和抑癌基因突变　(2)原代培养　贴壁　蛋白质(糖蛋白)　直接调控相关基因的表达过程；影响基因和组蛋白甲基化、乙酰化等修饰从而影响基因的表达　(3)①4　②一组加白花蛇舌草提取液，一组加厌氧消化链球菌，一组同时加入厌氧消化链球菌和白花蛇舌草提取液，一组不加入　③各组中结肠癌细胞的数量(密度) $$