第2章 第2节 一 动物细胞培养-（配套教参）【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册（人教版）

第2节　动物细胞工程 一　动物细胞培养 [课标内容] 1．阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程，动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 一、动物细胞培养动物细胞工程的基础 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__________________________下，让这些细胞生长和增殖的技术。 2．条件 二、动物细胞培养的过程 1．分散细胞 (1)方法：①机械法。 利用了酶的专一性 ②酶解法—利用_____________、_____________等处理一段时间。 (2)目的：将动物组织分散成__________________________。 2．制备悬液：用__________________________将细胞制成细胞悬液。 3．培养对象 为有丝分裂 (1)悬浮细胞：能悬浮在培养液中生长增殖的细胞。 (2)贴壁细胞：贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞，往往贴附在培养瓶的_____________上。 4．影响因素 5．培养阶段： (1)原代培养分瓶前的细胞培养。 动物组织经处理后的初次培养 (2)传代培养分瓶_____________的细胞培养。 三、干细胞培养及其应用 1．胚胎干细胞 2．成体干细胞 3．诱导多能干细胞 [答案自填] 单个细胞　培养条件　种类　所需量　培养用具　无菌环境　36.5　7.2～7.4　细胞代谢　pH　培养皿　松盖　胰蛋白酶　胶原蛋白酶　单个细胞　培养液　瓶壁　表面相互接触　停止分裂　增殖　后　早期胚胎　任何一种类型　组织和器官甚至个体　心肌细胞　造血干细胞　成体　神经干细胞　特定的细胞或组织　胚胎干细胞　特定基因　特定蛋白　小分子化合物 (1)多数动物细胞培养过程中培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。(　　) (2)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。(　　) (3)动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。(　　) (4)贴壁细胞要用胰蛋白酶处理后再用离心法收集，制成细胞悬液。(　　) (5)ES细胞可从成年动物体内提取，并能分化为任何一种类型的动物。(　　) (6)iPS细胞为诱导多能干细胞，类似于胚胎干细胞。(　　) 提示：(1)×　多数动物细胞培养过程中培养液所需的适宜pH为7.2～7.4。 (2)×　通常将分瓶之前的细胞培养称为原代培养。 (3)√　(4)√ (5)×　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的潜能。 (6)√ 【知识框架】 核心点一　动物细胞培养 下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答下列问题： (1)在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。血清中含有哪些促进细胞生长和代谢的物质？ (2)进行动物细胞传代培养时常用胰蛋白酶分散细胞，而不用胃蛋白酶处理，原因是什么？ (3)动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接收信息后，细胞停止分裂又说明了什么？ (4)为什么动物细胞培养中有贴壁生长的现象？ (5)动物细胞培养和植物组织培养一样可以获得完整个体吗？ 提示：(1)蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。 (2)多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)在此环境中无活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高。 (3)细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接收信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接收的信息能够传递到细胞核。 (4)动物细胞膜上有糖蛋白，使细胞具有黏着性。 (5)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。 动物细胞培养过程 [解读] 1．(教材P43图2－9改编)动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件，包括充足的营养、稳定的内环境等。下列有关动物细胞培养所需条件的叙述，错误的是(　　) A．培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等 B．培养液需要定期更换，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 C．培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，以维持细胞生存 D．动物细胞培养的环境中需要O2，不需要CO2 解析：选D。培养液中的营养物质通常有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确；培养液需要定期更换，以清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确；培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，以维持细胞生存，C正确；动物细胞培养的环境中需要95%空气(其中的O2是细胞代谢所必需的)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体，D错误。 2．(2024·湖北鄂州高二期中)下图表示某学习小组利用正常的小鼠细胞进行动物细胞培养的过程，①～④表示相关过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①可以使用机械法或酶解法改变细胞的通透性 B．过程②为原代培养，培养细胞1一般会发生接触抑制现象 C．培养细胞2需要贴附于培养瓶瓶壁表面生长，直接用离心法进行收集 D．进行动物细胞培养的过程中，不会发生基因的选择性表达 解析：选B。过程①可以使用机械法或酶解法使细胞分散成单个细胞，A错误；过程②为原代培养，原代培养的细胞会发生接触抑制现象，B正确；培养细胞2时，一般会出现接触抑制和贴壁生长现象，需先用胰蛋白酶等处理，然后才能用离心法进行收集，C错误；进行细胞培养的过程中会发生基因的选择性表达，D错误。 核心点二　干细胞培养及其应用 下图为iPS细胞的培养和利用过程，请据图回答下列问题： (1)1→2过程的实质是什么？ (2)iPS细胞是多能干细胞还是专能干细胞？在分裂过程中会发生哪些变异？ (3)诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？ (4)诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？ 提示：(1)基因的选择性表达。 (2)多能干细胞。由于iPS细胞的增殖方式为有丝分裂，故在分裂过程中会发生基因突变和染色体变异。 (3)诱导多能干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。 (4)通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。又由于人造器官是自身细胞经诱导分化形成的，所以可以避免免疫排斥反应。 干细胞的类型及应用 类型 应用 造血 干细胞 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病 神经 干细胞 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等) 诱导多 能干细胞 可治疗小鼠的镰状细胞贫血，在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展 1．(2024·重庆高二期末)干细胞的成功培养是动物细胞培养领域的重大成就之一，干细胞有着广泛的应用前景。下列关于干细胞的叙述，正确的是(　　) A．干细胞存在于早期胚胎、脊髓和脐带血等多种组织和器官中 B．不同类型的干细胞，它们的分裂和分化潜能基本是相同的 C．可以用成纤维细胞、B细胞、T细胞等细胞来制备iPS细胞 D．由于科学技术飞速进步，干细胞在临床治疗方面已不存在任何问题 解析：选C。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，A错误；不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的，B错误；成纤维细胞和已分化的T细胞、B细胞等能被诱导为iPS细胞，C正确；目前，将干细胞用于临床治疗还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险，D错误。 2．(教材P47图2－14改编)利用逆转录病毒将4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达，可使这个细胞成为类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述错误的是(　　) A．由iPS细胞产生其他种类细胞的过程为细胞分化 B．利用患者的iPS细胞对其自身受损器官进行修复，与传统器官移植相比成功率更高 C．目前iPS细胞在实际应用中还存在许多问题，例如，有研究发现iPS细胞的增殖难以控制，即iPS细胞具有衰老细胞的特征 D．与ES细胞相比，iPS细胞用于再生医学可回避伦理争议 解析：选C。由iPS细胞产生其他种类细胞的过程为细胞分化，A正确；iPS细胞来源于供体细胞，用其对患者自身受损器官进行修复，从理论上可以避免免疫排斥反应，大大提高成功率，B正确；iPS细胞是类似胚胎干细胞的一种细胞，说明其具有与胚胎干细胞相似的分化潜力，细胞分化程度低，不易衰老，C错误；iPS细胞不是从胚胎中获取的，不存在破坏或扼杀胚胎问题，可回避伦理争议，D正确。 1．(教材P47“概念检测”T1改编)下列有关动物细胞培养的表述正确的是(　　) A．培养用具需进行消毒处理 B．培养一般要使用液体培养基 C．细胞要经过脱分化形成愈伤组织 D．培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖 解析：选B。动物细胞培养所用培养液和培养用具需进行灭菌处理，A错误；动物细胞培养通常选择液体培养基，B正确；动物细胞培养过程中细胞无需经脱分化形成愈伤组织，C错误；悬浮培养的细胞不需要用胰蛋白酶处理，直接用离心法收集，然后将收集的细胞制成细胞悬液，再分瓶培养，D错误。 2．动物细胞培养的基本过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．应选择幼龄动物的皮肤组织进行动物细胞培养 B．甲过程需要用纤维素酶和果胶酶处理 C．丙过程是传代培养，所有细胞贴壁生长 D．乙过程是原代培养，不会出现接触抑制现象 解析：选A。应选择幼龄动物的皮肤组织进行动物细胞培养，因为幼龄动物细胞分裂能力较强，A正确；甲过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，B错误；丙过程是传代培养，体外培养的动物细胞除贴壁生长外，有的细胞还可以悬浮在培养液中生长增殖，C错误；原代培养会出现接触抑制现象，D错误。 3．(2024·湖北高二质检)下列关于植物组织培养和动物细胞培养的比较，正确的是(　　) 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 培养前处理 离体 将组织细胞分散开 特有成分 植物激素 血清 特殊环境条件 再分化需光 气体环境 主要过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 A．后者没有体现细胞的全能性，是因为动物细胞的细胞核中没有本物种全套的遗传物质 B．将动物组织细胞分散开时只能使用胶原蛋白酶或胰蛋白酶 C．两者的培养过程都只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂 D．植物组织培养时也有将组织细胞分散开的操作 解析：选C。动物细胞培养的原理是细胞增殖，该过程没有体现动物细胞的全能性，但动物细胞的细胞核中有本物种全套的遗传物质，A错误；将动物组织细胞分散开，除使用胶原蛋白酶或胰蛋白酶，还可使用机械法，B错误；两者的原理分别是植物细胞的全能性和细胞增殖，这两个过程都只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂，C正确；植物组织培养时没有将组织细胞分散开的操作，D错误。 4．(教材P47“概念检测”T2改编)干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述正确的是(　　) A．ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成各种功能细胞，不能形成生物个体 B．ES细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织 C．iPS细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织 D．iPS细胞是人工诱导产生的，也可诱导分化成为各种组织细胞 解析：选D。ES细胞存在于早期胚胎中，具有分化成各种功能细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官甚至生物个体的潜能。成体干细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织。iPS细胞是人工诱导产生的，能分化成多种组织细胞，动物本身不具有。 5．(2024·河北张家口高二期末)2006年科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞(iPS细胞)，iPS细胞增殖分化后可形成多种组织细胞，以用于多种疾病的治疗。下图为相关实验示意图，下列说法错误的是(　　) A．选取的小鼠成纤维组织需经胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理成单个细胞后制成细胞悬液 B．体外培养小鼠成纤维细胞和iPS细胞时，定期更换培养液可防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 C．图中神经细胞、肝细胞和心肌细胞中的核基因和蛋白质与iPS细胞相同 D．若iPS细胞取自患者的体细胞，则将其移植回患者体内后，理论上可避免免疫排斥反应 解析：选C。在对成纤维细胞进行培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理成纤维组织，使之分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，A正确；定期更换培养液可清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确；题图中神经细胞、肝细胞和心肌细胞中的核基因均来源于iPS细胞，即三者所含核基因相同，但由于基因的选择性表达，三者所含蛋白质不完全相同，C错误；若iPS细胞来源于患者自身的体细胞，则将其移植回患者体内后，理论上可避免免疫排斥反应，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $