第2章 第3节 第2课时 动物细胞培养技术及其应用-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

第2课时 第二章 细胞工程 <<< 动物细胞培养技术及其应用 学习目标 1.阐明动物细胞培养的条件和过程。 2.简述动物细胞培养的应用。 梳理　教材新知 1.动物细胞培养技术 (1)概念：指从动物体内获得相关组织，分散成 细胞后，模拟_____ 环境，在温度适宜、营养充足、 等条件下培养，使其继续生长、增殖的技术。 (2)过程 单个 体内 无菌 (3)培养条件 ①温度和pH：培养温度和pH应与该种动物的体温、内环境pH相近。例如，培养哺乳动物细胞的最适温度一般为 ，最适pH范围为 。 ②合适的气体 a.气体组合：氧和二氧化碳。 b.大多数细胞在 时不能很好存活，氧浓度过高也会对细胞产生_____，抑制其生长。 c.二氧化碳含量则会影响培养液的 。 37 ℃ 7.1～7.3 低氧 毒性 pH ③营养 a.主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、维生素和________ _____。 b.在 培养基中通常需加入一定量的动物 ，以满足动物细胞培养的营养需要。 ④无菌、无毒的环境 a.需要对培养基和培养器具进行 处理。 b.必要时可添加适量的 。 c.定期更换 。 促生长 因子 合成 血清 无菌 抗生素 培养液 2.动物细胞培养技术的应用 (1)原代培养 ①概念：指从供体获取细胞或组织后进行的 培养。 ②特征：动物组织或细胞的生物学特性未发生很大变化，与体内细胞的_________相近。 ③应用：适合用于 和 等实验研究。 初次 生长特性 药物测试 基因表达 (2)传代培养 ①原因：当细胞数量增加到一定程度后，由于 的限制、______ _____的消耗及有害代谢产物的积累等，细胞的 便会逐渐减缓。 ②概念：将原代培养的细胞继续转接到 上继续培养，这一过程称为传代培养。 ③传代特点：一般情况下，传代培养10～50次后，细胞增殖速度便会 ，甚至完全停止，有些细胞可能还会发生 。 培养空间 营养 物质 生长和增殖 新的培养基 逐渐减缓 癌变 (3)动物细胞培养技术的应用 ①为细胞或细胞器加工改造提供了大量的动物细胞 。 ②广泛应用于 、抗体、病毒疫苗等生物医药产品的工业化生产。 ③应用于基因治疗、细胞治疗、组织工程、药物筛选和 等相关领域的基础研究和临床实践等。 原材料 重组蛋白 毒性检测 (1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(　　) 提示　动物细胞培养是使细胞生长和增殖，没有体现出全能性。 × (2)培养的细胞在培养皿底部可形成多层细胞(　　) × 提示　培养的细胞在培养皿底部可形成单层细胞。 (3)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(　　) √ 判断正误 9 (4)动物细胞培养时，要对培养液和所有培养用具进行消毒，同时需要在无菌环境下进行操作(　　) 提示　动物细胞培养时，要对培养液和所有培养用具进行灭菌，同时需要在无菌环境下进行操作。 × 判断正误 10 任务：动物细胞培养过程的分析 根据资料，回答下列问题： 资料　人造肉作为2018年全球十大 突破和新兴科技之一，因其来源可 追溯、食品安全性和绿色可持续等 优势得到广泛的关注。欧美等国家 已经投入大量资源开展细胞培养人 造肉研究。相关过程如图所示。 探究　核心知识 (1)从牛身体上取什么样的组织细胞更易培养？为什么？ 提示　应选取分化程度低的细胞；因为这些细胞的分裂能力强，易于培养。 (2)动物细胞培养时，除了添加葡萄 糖、氨基酸等必要的营养成分外， 往往还需加入一定量的动物血清，原因是什么？ 提示　因为动物血清中含有许多维持动物细胞生长增殖和保持动物细胞生物学性状不可缺少的营养物质。 (3)进行动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么？可以用胃蛋白酶吗？为什么？ 提示　主要是蛋白质；不可以用胃蛋白酶；因为多数动物细胞生存的适宜pH为7.1～7.3，胃蛋白酶(最适pH为1.8左右)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。 (4)动物细胞培养时为什么要分散成单个细胞？ 提示　一是使细胞能够增殖，二是为了保证细胞所需要的营养供应及细胞内有害代谢产物的及时排出。 核心归纳 1.植物组织培养与动物细胞培养的比较 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 固体培养基 液体培养基 核心归纳 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 过程 外植体 　　　↓脱分化 愈伤组织 　　　↓再分化 芽、根或胚状体 　　　　↓生长发育 植物体 动物的组织 　　　　　↓胰蛋白酶等 细胞悬液 ↓ 原代培养 ↓ 细胞悬液 ↓ 传代培养 核心归纳 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 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 核心归纳 2.动物细胞培养过程中往往存在细胞贴壁及接触抑制现象 (1)细胞贴壁：悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 (2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。 1.如图为肾脏上皮细胞培养过程示意图，下列有关叙述正确的是 落实　思维方法 A.乙、丙、丁过程所需的培养液成分不同 B.该培养过程适宜的pH为7.1～7.3，适宜温度为28 ℃ C.丙过程培养的细胞是单层贴壁的肾脏上皮细胞 D.丁过程为传代培养，没有接触抑制现象 √ 原代培养和传代培养所需的营养成分相同，其中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A错误； 该培养过程适宜的pH为7.1～7.3，适宜温度一般为37 ℃，B错误； 丙为转入培养液中进行原代培养的过程，该过程中细胞会出现单层贴壁生长以及接触抑制的现象，C正确； 丁过程为传代培养，存在接触抑制现象，D错误。 2.下列关于动物细胞培养与植物组织培养的叙述，正确的是 A.都需要在无菌条件下进行 B.都需要用相应的酶分散成单个细胞 C.培养的原理都是细胞的全能性 D.都使用液体培养基，动物细胞培养时还需要添加动物血清 √ 植物组织培养与动物细胞培养都需要在无菌条件下进行，防止杂菌污染，A正确； 植物组织培养从外植体开始，即离体的器官、组织、细胞或原生质体等，动物细胞培养从单个细胞开始，B错误； 植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞增殖，C错误； 植物组织培养使用固体培养基，D错误。 网络构建 课时对点练 24 题组一　动物细胞培养技术 1.(2024·镇江高二期中)下列关于动物体细胞培养的叙述，正确的是 A.动物体细胞培养过程中细胞的遗传物质均发生改变 B.加入胰蛋白酶的目的是去掉细胞质膜，暴露出原生质体便于细胞融合 C.动物细胞培养是在适宜环境下让细胞生长和增殖的过程，是动物细胞 工程的基础 D.培养基中加入氧气是为了满足细胞代谢的需要，加入二氧化碳是为了 创造无菌、无毒的环境 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的细胞，但极少数细胞可以连续增殖，其中有的遗传物质会发生改变，A错误； 加入胰蛋白酶的目的是将组织分散成单个细胞，B错误； 二氧化碳的作用是维持培养液的pH，而不是创造一个无菌、无毒的环境，D错误。 对点训练 2.下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是 A.用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织 B.动物细胞培养不经过脱分化 C.动物细胞培养液与植物组织培养基的组成成分相同 D.在培养动物的合成培养基中通常需加入一定量的动物血清 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织，因为这些细胞生命力旺盛，分裂能力强，A正确； 植物组织培养需脱分化形成愈伤组织，动物细胞培养没有脱分化过程，B正确； 植物组织培养基中含有有机营养、无机营养以及植物激素；动物细胞培养液中要加入各种有机营养和无机营养成分，此外还需加入动物血清等天然成分，C错误，D正确。 对点训练 3.研究人员对小鼠脾细胞进行悬浮培养过程中，发现培养液变黄，推测其原因可能是培养液pH降低、微生物污染、未及时更换培养液等。下列相关分析不正确的是 A.pH降低的原因可能是未添加缓冲液或CO2培养箱的气体含量比例异常 B.微生物污染的原因可能是对培养器皿、接种用具和培养液的灭菌不彻底 C.未及时更换培养液可能会导致代谢产物的积累和营养物质的供应不充足 D.培养液变黄的原因还可能是悬浮培养过程中未使用胰蛋白酶处理脾细胞 √ 胰蛋白酶可以使相关组织分散成单个细胞，与培养液变黄无关，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 4.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件 ①灭菌的培养基环境　②激素的作用　③合成培养基需加动物血清 ④温度与动物体温相近　⑤需要O2，不需要CO2　⑥需要O2和CO2 A.①②③④⑤ B.仅①②③④ C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑥ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 动物细胞培养需要O2和CO2，大多数细胞在低氧时不能很好存活，氧浓度过高也会对细胞产生毒性，抑制细胞生长，CO2能调节培养液的pH，⑤错误，⑥正确。故选D。 对点训练 5.下列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过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂 B.离体的植物组织、器官(外植体)和培养基都需严格灭菌 C.动物细胞培养和植物组织培养都是细胞工程的重要基础技术 D.植物组织培养能体现细胞具有全能性，动物细胞培养不能体现细胞具 有全能性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 动物细胞培养和植物组织培养过程中都只进行有丝分裂，A正确； 植物组织培养所用的离体的植物组织、器官(外植体)需要经过消毒而不是灭菌，B错误； 细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程两方面，动物细胞培养和植物组织培养是其重要基础技术，C正确； 植物组织培养的结果是形成植物体，体现了植物细胞具有全能性；动物细胞培养的原理是细胞增殖，培养结果是形成新的细胞群，不能体现动物细胞具有全能性，D正确。 对点训练 题组二　动物细胞培养技术的应用 6.下列关于动物细胞培养及其应用的叙述，正确的是 A.用于动物细胞培养的细胞必须是正常的细胞 B.氧气浓度越高越有利于动物细胞的培养 C.可用于检测有毒物质、构建人造皮肤等 D.可以通过动物细胞培养技术获得完整的动物个体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 对点训练 用于动物细胞培养的细胞也可以是病变的细胞，A错误； 氧气浓度过高会对细胞产生毒性，抑制细胞生长，B错误； 不能通过动物细胞培养技术获得完整个体，目前只能通过动物细胞核移植技术获得完整的动物个体，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 7.(2024·宿迁高二期末)Vero细胞是从非洲绿猴的肾脏上皮细胞中分离培养出来的，可无限增殖且能悬浮培养，因不能合成抗病毒蛋白干扰素，而广泛应用在病毒性疫苗生产上，下列叙述错误的是 A.培养Vero细胞时需要提供二氧化碳和氧气 B.Vero细胞是发生了转化的细胞，经过培养后可形成连续增殖 C.Vero细胞无需胰蛋白酶等处理即可传代培养 D.生产病毒性疫苗时，可将病毒接种到Vero细胞，培养后提取病毒可直 接成为疫苗 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 生产病毒性疫苗时，可将病毒接种到Vero细胞，培养后提取的病毒需进行灭活或减毒处理才可成为疫苗，D错误。 对点训练 8.生物活性绷带能够加速人的伤口愈合，其制作过程是从患者身上采集一些细胞样本，让其在特殊的膜片上增殖，5至7天后，将这种特殊膜片敷在患者的伤口上，膜片会将其中的细胞逐渐“释放”到伤口。下列相关叙述正确的是 A.在生物活性绷带上增殖的细胞不会产生接触抑制 B.特殊膜片上含有细胞分裂素等调节生命活动的物质 C.膜片“释放”到伤口的细胞一般不会引起机体发生免疫排斥 D.生物活性绷带可以源源不断地为伤口提供新的细胞 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 在生物活性绷带上增殖的细胞，进行有丝分裂，数量不断增多，当贴壁生长的细胞一旦相互接触，细胞就会停止分裂增殖，出现细胞的接触抑制，A错误； 细胞分裂素是植物激素，不会调节动物细胞的生命活动，B错误； 自身的细胞增殖后再回到自身，不会引起免疫排斥反应，C正确； 生物活性绷带只能逐渐为伤口提供细胞，而不能源源不断地提供新的细胞，D错误。 对点训练 9.为了初步检测药物X和Y的抗癌活性，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞，使其贴壁生长，实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，培养过程及结果如图所示。下列有关叙述错误的是 A.细胞培养液中通常需要加入血清 B.可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱 落下来并进行计数 C.对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水 D.根据实验结果，可以初步判断药物X的抗癌效果较好 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 动物细胞培养的培养液中的营养 物质，除正常的有机营养和无机 营养外，还需加入血清等一些天 然成分，A正确； 该实验遵循单一变量原则，药物X或Y是溶于二甲基亚砜(溶剂)的，所以对照组应该加入等体积的二甲基亚砜(溶剂)，C错误； 与对照组相比，药物X处理后的细胞个数最少，抗癌效果较好，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 10.(2024·徐州高二月考)常规动物细胞培养是将细胞在平面条件下培养，培养出的单层细胞不同于人体内的组织结构，在药物研究中具有一定的局限性。三维细胞培养技术是在体外为细胞提供类似体内的生长环境，使细胞形成立体的三维结构，更有利于药理学的研究。下列相关叙述正确的是 A.细胞培养过程中，混合气体带CO2的主要作用是刺激细胞呼吸 B.定期更换培养液的主要目的是防止培养过程中细胞被杂菌污染 C.与常规细胞培养相比，三维细胞培养技术不存在接触抑制现象 D.三维细胞培养技术可以用于检测某种药物对组织内部细胞的作用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 动物细胞培养中，O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH，A错误； 定期更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B错误； 在细胞培养过程中，当细胞密度达到一定程度时，会发生接触抑制现象，与常规细胞培养相比，三维细胞培养技术也存在接触抑制现象，C错误； 三维细胞培养技术是在体外为细胞提供类似体内的生长环境，使细胞形成立体的三维结构，可以用于检测某种药物对组织内部细胞的作用，D正确。 综合强化 11.(多选)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，其原因可能是 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ √ √ 综合强化 小鼠胚胎的脑组织中含有丰富的原代神经元，细胞增殖能力强，不会导致细胞生长缓慢，A不符合题意； 培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞的有氧呼吸，造成供能不足，可能导致细胞生长缓慢，B符合题意； 血清经过高温处理后，其中的活性成分变性，失去原有功能，可能导致细胞生长缓慢，C符合题意； 小鼠的内环境为弱碱性，若所使用的培养基呈弱酸性，会使细胞的生存环境恶劣，可能导致细胞生长缓慢，D符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 12.(多选)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列相关叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A.培养细胞2是原代培养，往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂 受阻 B.所需培养基是按细胞所需的营养物质种类和量严格配制的合成培养基 C.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理 D.细胞培养过程需要提供含有O2和CO2的混合气体，以维持培养液的pH √ √ 综合强化 培养细胞1是原代培养，该过程是获得组织细胞中进行的初次培养，往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂受阻，A错误； 在配制动物细胞培养液时，除了需要添加一定的营养物质(如糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等)外，往往还需加入动物血清等天然成分，属于合成培养基，B正确； 动物细胞培养所需的气体主要有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，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为急需器官移植的患者带来福音。请回答下列问题： (1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用_______ ____处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于____代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有一定量的_________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 胰蛋白 酶 原 动物血清 综合强化 (2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内、肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是_________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过_________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 有丝分裂 细胞分化 (3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组_____(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，______(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。 不是 不会 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会引起免疫排斥反应。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的__________中，利用体细胞的____________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。 除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。 卵母细胞 细胞核移植 综合强化 14.(2024·常州高二质检)科研人员研究了不同“层次”血清对细胞增殖的影响：科研人员将分离出的牛血清装入专用血清瓶后放入冰箱中直立静置一段时间。取三根刻度吸管，将血清从上到下轻轻吸成均等的三份，分别装入消毒后的瓶中，标记为上、中、下，再分别从三个瓶中吸取等量的血清置于另一小瓶中，混合均匀备用。分别取等量的不同“层次”的血清和混合血清加入新配制的动物细胞培养液中，再接种小鼠上皮细胞(接种细胞密度为5×104个·mL－1)，在适宜条件下培养72 h后进行计数，结果如表。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 组别 上 中 下 混 72 h细胞数/(个·mL－1) 9.75×104 1.04×105 7.5×104 1.85×105 综合强化 (1)细胞培养过程中，CO2的主要作用是________________。 (2)培养液中加入动物血清的作用是_________________________________ _________，还加入一定量抗生素的目的是______________。吸取血清过程中，要严格禁止振动和摇晃，目的是__________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 组别 上 中 下 混 72 h细胞数/(个·mL－1) 9.75×104 1.04×105 7.5×104 1.85×105 维持培养液的pH 维持动物细胞生长和增殖，保持其生 物学性状 防止细菌生长 防止不同“层次”血清混合 综合强化 (3)如果用血球计数板计数细胞时进行图示操作，统计出来的数据比实际值偏____。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 大 在用血球计数板计数细胞时，应该先盖上盖玻片，后滴加细胞悬液，若先滴加细胞悬液，后盖上盖玻片，盖玻片悬浮，统计的计数室的液体量增大，则统计出来的数据比实际值偏大。 综合强化 (4)从表中结果可以看出，不同“层次”的血清对细胞增殖的影响不同，造成这种结果的主要原因是___________________________________。 (5)根据实验结果分析，在动物细胞培养过程中，正确使用血清的方法是________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 不同“层次”血清中的营养成分不同 将血清充分混匀后再加入培养液中 组别 上 中 下 混 72 h细胞数/(个·mL－1) 9.75×104 1.04×105 7.5×104 1.85×105 综合强化 第二章 细胞工程 <<< $$ 第2课时　动物细胞培养技术及其应用 [学习目标]　1.阐明动物细胞培养的条件和过程。2.简述动物细胞培养的应用。 1．动物细胞培养技术 (1)概念：指从动物体内获得相关组织，分散成单个细胞后，模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖的技术。 (2)过程 (3)培养条件 ①温度和pH：培养温度和pH应与该种动物的体温、内环境pH相近。例如，培养哺乳动物细胞的最适温度一般为37_℃，最适pH范围为7.1～7.3。 ②合适的气体 a．气体组合：氧和二氧化碳。 b．大多数细胞在低氧时不能很好存活，氧浓度过高也会对细胞产生毒性，抑制其生长。 c．二氧化碳含量则会影响培养液的pH。 ③营养 a．主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、维生素和促生长因子。 b．在合成培养基中通常需加入一定量的动物血清，以满足动物细胞培养的营养需要。 ④无菌、无毒的环境 a．需要对培养基和培养器具进行无菌处理。 b．必要时可添加适量的抗生素。 c．定期更换培养液。 2．动物细胞培养技术的应用 (1)原代培养 ①概念：指从供体获取细胞或组织后进行的初次培养。 ②特征：动物组织或细胞的生物学特性未发生很大变化，与体内细胞的生长特性相近。 ③应用：适合用于药物测试和基因表达等实验研究。 (2)传代培养 ①原因：当细胞数量增加到一定程度后，由于培养空间的限制、营养物质的消耗及有害代谢产物的积累等，细胞的生长和增殖便会逐渐减缓。 ②概念：将原代培养的细胞继续转接到新的培养基上继续培养，这一过程称为传代培养。 ③传代特点：一般情况下，传代培养10～50次后，细胞增殖速度便会逐渐减缓，甚至完全停止，有些细胞可能还会发生癌变。 (3)动物细胞培养技术的应用 ①为细胞或细胞器加工改造提供了大量的动物细胞原材料。 ②广泛应用于重组蛋白、抗体、病毒疫苗等生物医药产品的工业化生产。 ③应用于基因治疗、细胞治疗、组织工程、药物筛选和毒性检测等相关领域的基础研究和临床实践等。 判断正误 (1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(　　) (2)培养的细胞在培养皿底部可形成多层细胞(　　) (3)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(　　) (4)动物细胞培养时，要对培养液和所有培养用具进行消毒，同时需要在无菌环境下进行操作(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 提示　(1)动物细胞培养是使细胞生长和增殖，没有体现出全能性。(2)培养的细胞在培养皿底部可形成单层细胞。(4)动物细胞培养时，要对培养液和所有培养用具进行灭菌，同时需要在无菌环境下进行操作。 任务：动物细胞培养过程的分析 根据资料，回答下列问题： 资料　人造肉作为2018年全球十大突破和新兴科技之一，因其来源可追溯、食品安全性和绿色可持续等优势得到广泛的关注。欧美等国家已经投入大量资源开展细胞培养人造肉研究。相关过程如图所示。 (1)从牛身体上取什么样的组织细胞更易培养？为什么？ 提示　应选取分化程度低的细胞；因为这些细胞的分裂能力强，易于培养。 (2)动物细胞培养时，除了添加葡萄糖、氨基酸等必要的营养成分外，往往还需加入一定量的动物血清，原因是什么？ 提示　因为动物血清中含有许多维持动物细胞生长增殖和保持动物细胞生物学性状不可缺少的营养物质。 (3)进行动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么？可以用胃蛋白酶吗？为什么？ 提示　主要是蛋白质；不可以用胃蛋白酶；因为多数动物细胞生存的适宜pH为7.1～7.3，胃蛋白酶(最适pH为1.8左右)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。 (4)动物细胞培养时为什么要分散成单个细胞？ 提示　一是使细胞能够增殖，二是为了保证细胞所需要的营养供应及细胞内有害代谢产物的及时排出。 1．植物组织培养与动物细胞培养的比较 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 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 芽、根或胚状体 　　　　↓生长发育 植物体 动物的组织 　　　　　↓胰蛋白酶等 细胞悬液 ↓ 原代培养 ↓ 细胞悬液 ↓ 传代培养 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 2.动物细胞培养过程中往往存在细胞贴壁及接触抑制现象 (1)细胞贴壁：悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 (2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。 1．如图为肾脏上皮细胞培养过程示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．乙、丙、丁过程所需的培养液成分不同 B．该培养过程适宜的pH为7.1～7.3，适宜温度为28 ℃ C．丙过程培养的细胞是单层贴壁的肾脏上皮细胞 D．丁过程为传代培养，没有接触抑制现象 答案　C 解析　原代培养和传代培养所需的营养成分相同，其中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A错误；该培养过程适宜的pH为7.1～7.3，适宜温度一般为37 ℃，B错误；丙为转入培养液中进行原代培养的过程，该过程中细胞会出现单层贴壁生长以及接触抑制的现象，C正确；丁过程为传代培养，存在接触抑制现象，D错误。 2．下列关于动物细胞培养与植物组织培养的叙述，正确的是(　　) A．都需要在无菌条件下进行 B．都需要用相应的酶分散成单个细胞 C．培养的原理都是细胞的全能性 D．都使用液体培养基，动物细胞培养时还需要添加动物血清 答案　A 解析　植物组织培养与动物细胞培养都需要在无菌条件下进行，防止杂菌污染，A正确；植物组织培养从外植体开始，即离体的器官、组织、细胞或原生质体等，动物细胞培养从单个细胞开始，B错误；植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞增殖，C错误；植物组织培养使用固体培养基，D错误。 课时对点练　[分值：100分] 第1～4题，每题5分；第5～12题，每题6分，共68分。 题组一　动物细胞培养技术 1．(2024·镇江高二期中)下列关于动物体细胞培养的叙述，正确的是(　　) A．动物体细胞培养过程中细胞的遗传物质均发生改变 B．加入胰蛋白酶的目的是去掉细胞质膜，暴露出原生质体便于细胞融合 C．动物细胞培养是在适宜环境下让细胞生长和增殖的过程，是动物细胞工程的基础 D．培养基中加入氧气是为了满足细胞代谢的需要，加入二氧化碳是为了创造无菌、无毒的环境 答案　C 解析　随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的细胞，但极少数细胞可以连续增殖，其中有的遗传物质会发生改变，A错误；加入胰蛋白酶的目的是将组织分散成单个细胞，B错误；二氧化碳的作用是维持培养液的pH，而不是创造一个无菌、无毒的环境，D错误。 2．下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是(　　) A．用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织 B．动物细胞培养不经过脱分化 C．动物细胞培养液与植物组织培养基的组成成分相同 D．在培养动物的合成培养基中通常需加入一定量的动物血清 答案　C 解析　用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织，因为这些细胞生命力旺盛，分裂能力强，A正确；植物组织培养需脱分化形成愈伤组织，动物细胞培养没有脱分化过程，B正确；植物组织培养基中含有有机营养、无机营养以及植物激素；动物细胞培养液中要加入各种有机营养和无机营养成分，此外还需加入动物血清等天然成分，C错误，D正确。 3．研究人员对小鼠脾细胞进行悬浮培养过程中，发现培养液变黄，推测其原因可能是培养液pH降低、微生物污染、未及时更换培养液等。下列相关分析不正确的是(　　) A．pH降低的原因可能是未添加缓冲液或CO2培养箱的气体含量比例异常 B．微生物污染的原因可能是对培养器皿、接种用具和培养液的灭菌不彻底 C．未及时更换培养液可能会导致代谢产物的积累和营养物质的供应不充足 D．培养液变黄的原因还可能是悬浮培养过程中未使用胰蛋白酶处理脾细胞 答案　D 解析　胰蛋白酶可以使相关组织分散成单个细胞，与培养液变黄无关，D错误。 4．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件(　　) ①灭菌的培养基环境　②激素的作用　③合成培养基需加动物血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2，不需要CO2　⑥需要O2和CO2 A．①②③④⑤ B．仅①②③④ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥ 答案　D 解析　动物细胞培养需要O2和CO2，大多数细胞在低氧时不能很好存活，氧浓度过高也会对细胞产生毒性，抑制细胞生长，CO2能调节培养液的pH，⑤错误，⑥正确。故选D。 5．下列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过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂 B．离体的植物组织、器官(外植体)和培养基都需严格灭菌 C．动物细胞培养和植物组织培养都是细胞工程的重要基础技术 D．植物组织培养能体现细胞具有全能性，动物细胞培养不能体现细胞具有全能性 答案　B 解析　动物细胞培养和植物组织培养过程中都只进行有丝分裂，A正确；植物组织培养所用的离体的植物组织、器官(外植体)需要经过消毒而不是灭菌，B错误；细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程两方面，动物细胞培养和植物组织培养是其重要基础技术，C正确；植物组织培养的结果是形成植物体，体现了植物细胞具有全能性；动物细胞培养的原理是细胞增殖，培养结果是形成新的细胞群，不能体现动物细胞具有全能性，D正确。 题组二　动物细胞培养技术的应用 6．下列关于动物细胞培养及其应用的叙述，正确的是(　　) A．用于动物细胞培养的细胞必须是正常的细胞 B．氧气浓度越高越有利于动物细胞的培养 C．可用于检测有毒物质、构建人造皮肤等 D．可以通过动物细胞培养技术获得完整的动物个体 答案　C 解析　用于动物细胞培养的细胞也可以是病变的细胞，A错误；氧气浓度过高会对细胞产生毒性，抑制细胞生长，B错误；不能通过动物细胞培养技术获得完整个体，目前只能通过动物细胞核移植技术获得完整的动物个体，D错误。 7．(2024·宿迁高二期末)Vero细胞是从非洲绿猴的肾脏上皮细胞中分离培养出来的，可无限增殖且能悬浮培养，因不能合成抗病毒蛋白干扰素，而广泛应用在病毒性疫苗生产上，下列叙述错误的是(　　) A．培养Vero细胞时需要提供二氧化碳和氧气 B．Vero细胞是发生了转化的细胞，经过培养后可形成连续增殖 C．Vero细胞无需胰蛋白酶等处理即可传代培养 D．生产病毒性疫苗时，可将病毒接种到Vero细胞，培养后提取病毒可直接成为疫苗 答案　D 解析　生产病毒性疫苗时，可将病毒接种到Vero细胞，培养后提取的病毒需进行灭活或减毒处理才可成为疫苗，D错误。 8．生物活性绷带能够加速人的伤口愈合，其制作过程是从患者身上采集一些细胞样本，让其在特殊的膜片上增殖，5至7天后，将这种特殊膜片敷在患者的伤口上，膜片会将其中的细胞逐渐“释放”到伤口。下列相关叙述正确的是(　　) A．在生物活性绷带上增殖的细胞不会产生接触抑制 B．特殊膜片上含有细胞分裂素等调节生命活动的物质 C．膜片“释放”到伤口的细胞一般不会引起机体发生免疫排斥 D．生物活性绷带可以源源不断地为伤口提供新的细胞 答案　C 解析　在生物活性绷带上增殖的细胞，进行有丝分裂，数量不断增多，当贴壁生长的细胞一旦相互接触，细胞就会停止分裂增殖，出现细胞的接触抑制，A错误；细胞分裂素是植物激素，不会调节动物细胞的生命活动，B错误；自身的细胞增殖后再回到自身，不会引起免疫排斥反应，C正确；生物活性绷带只能逐渐为伤口提供细胞，而不能源源不断地提供新的细胞，D错误。 9．为了初步检测药物X和Y的抗癌活性，在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞，使其贴壁生长，实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y，培养过程及结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．细胞培养液中通常需要加入血清 B．可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数 C．对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水 D．根据实验结果，可以初步判断药物X的抗癌效果较好 答案　C 解析　动物细胞培养的培养液中的营养物质，除正常的有机营养和无机营养外，还需加入血清等一些天然成分，A正确；该实验遵循单一变量原则，药物X或Y是溶于二甲基亚砜(溶剂)的，所以对照组应该加入等体积的二甲基亚砜(溶剂)，C错误；与对照组相比，药物X处理后的细胞个数最少，抗癌效果较好，D正确。 10．(2024·徐州高二月考)常规动物细胞培养是将细胞在平面条件下培养，培养出的单层细胞不同于人体内的组织结构，在药物研究中具有一定的局限性。三维细胞培养技术是在体外为细胞提供类似体内的生长环境，使细胞形成立体的三维结构，更有利于药理学的研究。下列相关叙述正确的是(　　) A．细胞培养过程中，混合气体带CO2的主要作用是刺激细胞呼吸 B．定期更换培养液的主要目的是防止培养过程中细胞被杂菌污染 C．与常规细胞培养相比，三维细胞培养技术不存在接触抑制现象 D．三维细胞培养技术可以用于检测某种药物对组织内部细胞的作用 答案　D 解析　动物细胞培养中，O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH，A错误；定期更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B错误；在细胞培养过程中，当细胞密度达到一定程度时，会发生接触抑制现象，与常规细胞培养相比，三维细胞培养技术也存在接触抑制现象，C错误；三维细胞培养技术是在体外为细胞提供类似体内的生长环境，使细胞形成立体的三维结构，可以用于检测某种药物对组织内部细胞的作用，D正确。 11．(多选)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，其原因可能是(　　) 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 答案　BCD 解析　小鼠胚胎的脑组织中含有丰富的原代神经元，细胞增殖能力强，不会导致细胞生长缓慢，A不符合题意；培养瓶瓶口密封会使培养液中缺氧，影响细胞的有氧呼吸，造成供能不足，可能导致细胞生长缓慢，B符合题意；血清经过高温处理后，其中的活性成分变性，失去原有功能，可能导致细胞生长缓慢，C符合题意；小鼠的内环境为弱碱性，若所使用的培养基呈弱酸性，会使细胞的生存环境恶劣，可能导致细胞生长缓慢，D符合题意。 12．(多选)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．培养细胞2是原代培养，往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂受阻 B．所需培养基是按细胞所需的营养物质种类和量严格配制的合成培养基 C．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理 D．细胞培养过程需要提供含有O2和CO2的混合气体，以维持培养液的pH 答案　AD 解析　培养细胞1是原代培养，该过程是获得组织细胞中进行的初次培养，往往会因为细胞密度过大、有害物质积累等分裂受阻，A错误；在配制动物细胞培养液时，除了需要添加一定的营养物质(如糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等)外，往往还需加入动物血清等天然成分，属于合成培养基，B正确；动物细胞培养所需的气体主要有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，D错误。 13．(18分)科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。这种技术为急需器官移植的患者带来福音。请回答下列问题： (1)科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本，将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前，需用____________处理以分散细胞，细胞在培养皿中的培养过程属于________代培养。与植物组织培养相比，动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有一定量的________________。 (2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在由胶原质制成的支架上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满支架，膀胱上皮在内、肌肉在外，形成新膀胱。细胞数目大量增加，其增殖方式是__________，这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过______________。 (3)医生将新膀胱移植到患者膀胱的上面，这样新器官会继续生长并与老器官重组取代老器官中丧失功能的部分。新器官与老器官的重组__________(填“是”或“不是”)基因重组；新膀胱移植后，______(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。 (4)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的____________中，利用体细胞的______________技术，形成相应组织、器官用于疾病的治疗。 答案　(1)胰蛋白酶　原　动物血清　(2)有丝分裂　细胞分化　(3)不是　不会　(4)卵母细胞　细胞核移植 解析　(3)新器官与老器官的遗传物质相同，因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质，因此新膀胱移植后，不会引起免疫排斥反应。(4)除上述方法外，还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官，即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞，进一步培育形成相应的组织、器官。 14．(14分)(2024·常州高二质检)科研人员研究了不同“层次”血清对细胞增殖的影响：科研人员将分离出的牛血清装入专用血清瓶后放入冰箱中直立静置一段时间。取三根刻度吸管，将血清从上到下轻轻吸成均等的三份，分别装入消毒后的瓶中，标记为上、中、下，再分别从三个瓶中吸取等量的血清置于另一小瓶中，混合均匀备用。分别取等量的不同“层次”的血清和混合血清加入新配制的动物细胞培养液中，再接种小鼠上皮细胞(接种细胞密度为5×104个·mL－1)，在适宜条件下培养72 h后进行计数，结果如表。请回答下列问题： 组别 上 中 下 混 72 h细胞数/(个·mL－1) 9.75×104 1.04×105 7.5×104 1.85×105 (1)细胞培养过程中，CO2的主要作用是______________________________________ __________。 (2)培养液中加入动物血清的作用是_________________________________________ ________________________________________________________________________， 还加入一定量抗生素的目的是____________________。吸取血清过程中，要严格禁止振动和摇晃，目的是___________________________________________________________。 (3)如果用血球计数板计数细胞时进行图示操作，统计出来的数据比实际值偏________。 (4)从表中结果可以看出，不同“层次”的血清对细胞增殖的影响不同，造成这种结果的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)根据实验结果分析，在动物细胞培养过程中，正确使用血清的方法是________________________________________________________________________。 答案　(1)维持培养液的pH　(2)维持动物细胞生长和增殖，保持其生物学性状　防止细菌生长　防止不同“层次”血清混合　(3)大　(4)不同“层次”血清中的营养成分不同　(5)将血清充分混匀后再加入培养液中 解析　(3)在用血球计数板计数细胞时，应该先盖上盖玻片，后滴加细胞悬液，若先滴加细胞悬液，后盖上盖玻片，盖玻片悬浮，统计的计数室的液体量增大，则统计出来的数据比实际值偏大。 学科网（北京）股份有限公司 $$