2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章細胞工程2.1動物細胞培養(yǎng)學(xué)案新人教版選擇性必修3

PAGE9-動物細胞培育必備學(xué)問·素養(yǎng)奠基一、動物細胞培育概念從動物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細胞,然后在相宜的培育條件下,讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。二、動物細胞培育的條件1.養(yǎng)分條件:(1)合成培育基:將細胞所需的養(yǎng)分物質(zhì)按種類和所需量嚴格配制而成。(2)自然成分:血清等。(3)一般運用液體培育基,即培育液。2.無菌、無毒的環(huán)境:(1)培育液和培育用具滅菌處理。(2)無菌環(huán)境下操作。(3)培育液定期更換的目的:清除代謝物,防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。3.溫度、pH和滲透壓:(1)相宜的溫度:哺乳動物多以36.5±0.5(2)相宜的pH:多數(shù)細胞生存的相宜pH為7.2～7.4。(3)相宜的滲透壓。動物細胞培育能否體現(xiàn)動物體細胞的全能性?說明你的理由。提示:不能。動物細胞培育只是細胞的增殖,沒有體現(xiàn)細胞的全能性。4.氣體環(huán)境:95%空氣和5%CO2。(1)O2作用:細胞代謝所必需的。(2)CO2的主要作用:維持培育液的pH。三、動物細胞培育的過程填一填:基于動物細胞培育的過程,完成下面的問題:(1)過程①處理方法有:機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法。(2)過程②為原代培育,培育的動物細胞有兩類:①懸浮在培育液中生長增殖;②貼附于某些基質(zhì)表面生長增殖。(3)進行過程③時,懸浮培育的細胞干脆用離心法收集;貼壁細胞須要運用胰蛋白酶等處理,然后用離心法收集。(4)過程③為傳代培育,進行過程③的緣由主要有:細胞密度過大、有害代謝物積累、養(yǎng)分物質(zhì)缺乏和接觸抑制等。四、干細胞培育及其應(yīng)用1.干細胞分布:早期胚胎、骨髓和臍帶等。2.種類:胚胎干細胞和成體干細胞。3.判一判:基于干細胞的類型和應(yīng)用,推斷下列說法的正誤。(1)胚胎干細胞和成體干細胞都具有形成機體的全部組織和器官,甚至個體的潛能。 (×)提示:成體干細胞具有組織特異性,只能分化成特定的細胞或組織,不具有發(fā)育成完整個體的實力。(2)造血干細胞是發(fā)覺最早、探討最多、應(yīng)用最為成熟的一種成體干細胞。 (√)(3)iPS細胞稱為誘導(dǎo)多能干細胞,與胚胎干細胞類似,也需從胚胎中獲得。 (×)提示:iPS細胞來源于自身的體細胞誘導(dǎo),無須從胚胎中獲得。(4)不同類型的干細胞分化實力不同,胚胎干細胞的分化實力最強。 (√)(5)干細胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物平安性、有效性檢測、疾病治療等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 (√)關(guān)鍵實力·素養(yǎng)形成學(xué)問點動物細胞培育過程1.動物細胞培育過程:2.動物細胞培育過程中酶的處理:(1)用酶“兩次”處理的目的:第一次運用的目的是使組織細胞分散開;其次次運用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來,便于分散后接著培育。(2)使細胞分散開的緣由:一是能保證細胞所須要的養(yǎng)分供應(yīng);二是能保證細胞內(nèi)有害代謝物的剛好排出。(3)不能用胃蛋白酶處理:由于大多數(shù)動物細胞培育的相宜pH為7.2～7.4,而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右,因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。3.有關(guān)動物細胞培育學(xué)問點可歸納為4個“2”(1)培育材料為“2”:(2)培育過程為“2”:(3)胰蛋白酶運用“2”次:即原代培育和傳代培育中均運用,(4)細胞生長特點有“2”個:4.植物組織培育與動物細胞培育的比較:項目植物組織培育動物細胞培育原理植物細胞的全能性細胞增殖培育基(半)固體培育基液體培育基過程外植體↓脫分化愈傷組織↓再分化胚狀體↓植物體動物的組織↓機械法或酶細胞懸液↓原代培育↓胰蛋白酶傳代培育結(jié)果新的植株新的細胞相同點①兩技術(shù)手段培育過程中都進行有絲分裂,都是無性繁殖,都可稱為“克隆”,都不涉及減數(shù)分裂②均須要無菌操作、無菌培育,須要相宜的溫度、pH等條件如圖所示是某動物細胞培育時,培育液中活細胞和死亡細胞密度統(tǒng)計結(jié)果,下列相關(guān)敘述錯誤的是 ()A.試驗中要限制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間,以免損傷細胞B.培育液中應(yīng)適當加入青霉素、鏈霉素,以避開雜菌污染C.曲線bc段改變的主要緣由是培育液中養(yǎng)分物質(zhì)不足及有害代謝物積累等D.培育至第6d時,新產(chǎn)生的細胞數(shù)等于死細胞數(shù)【解題導(dǎo)引】【解析】選D。試驗中要限制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間,以免損傷細胞,A正確;培育液中應(yīng)適當加入青霉素、鏈霉素等肯定量的抗生素,以避開雜菌污染,B正確;曲線bc段表示活細胞密度削減,而此時間段內(nèi)死細胞密度增加,產(chǎn)生這種改變的主要緣由是培育液中養(yǎng)分物質(zhì)不足及有害代謝物積累等,C正確;培育至第6d時,活細胞數(shù)等于死細胞數(shù),D錯誤。

【素養(yǎng)·探究——母題追問】(1)科學(xué)探究——結(jié)果的溝通與探討試驗過程中用胰蛋白酶溶液處理時間過長或過短,會出現(xiàn)什么結(jié)果?提示:處理時間過長,胰蛋白酶會破壞細胞膜,即損傷細胞。處理時間過短,組織細胞不能充分分散開。(2)科學(xué)思維——演繹與推理上題曲線ab段產(chǎn)生的緣由是什么?提示:養(yǎng)分物質(zhì)相對足夠,有害代謝物較少。【素養(yǎng)·遷移】2024年初,荷蘭某探討所利用蛇干細胞培育出可分泌毒液的蛇毒腺微型組織,讓毒素的獲得途徑更加平安和簡潔。下列敘述正確的是 ()A.培育蛇干細胞時O2的作用是維持培育液pH的穩(wěn)定B.蛇毒腺微型組織基因的表達與蛇干細胞不完全相同C.利用蛇干細胞的大量增殖即可獲得大量分泌毒液的細胞D.培育蛇毒腺微型組織與哺乳動物細胞培育的條件完全相同【解析】選B。培育蛇干細胞時,二氧化碳的作用是維持培育液pH的穩(wěn)定,A錯誤;蛇毒腺微型組織已經(jīng)分化,具有特定的形態(tài),與蛇干細胞的一些基因的表達相同,如呼吸酶基因,與一些特定基因的表達不同,如與毒素合成有關(guān)的基因的表達,B正確;蛇干細胞沒有分化成腺細胞,不能合成大量毒素,不能增殖得到大量分泌毒液的細胞,C錯誤;蛇屬于變溫動物,培育時須要的溫度低于哺乳動物,D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】

下列關(guān)于動物細胞培育的敘述中,不正確的是 ()

A.傳代培育時須要用胰蛋白酶處理貼壁生長的細胞

B.細胞的癌變發(fā)生于原代培育向傳代培育的過渡過程中

C.癌細胞在培育瓶中不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象

D.動物細胞培育一般須要運用CO2培育箱

【解析】選B。由原代培育分瓶進行傳代培育時,須要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理貼壁生長的細胞,A項正確;細胞的癌變一般發(fā)生于50代后的細胞培育過程中,B項錯誤;癌細胞膜上糖蛋白削減,細胞間的黏著性降低,失去了接觸抑制,簡潔擴散和轉(zhuǎn)移,C項正確;動物細胞培育的場所是CO2培育箱,培育箱內(nèi)含有95%的空氣和5%的CO2的混合氣體,為動物細胞供應(yīng)相宜的氣體環(huán)境,D項正確?！菊n堂回眸】

課堂檢測·素養(yǎng)達標【概念·診斷】1.動物細胞培育是動物細胞工程的基礎(chǔ),下列有關(guān)動物細胞培育的描述合理的是________。

①動物細胞培育要定期更換培育液,其目的是便于清除代謝物,防止代謝物積累。②多數(shù)動物細胞培育過程中其培育液所需的相宜pH為6.8～7.0。③培育動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培育。④動物細胞培育過程中須要足夠的氧氣環(huán)境,二氧化碳可有可無,影響不大。⑤培育瓶中的細胞通常須要定期運用胰蛋白酶處理,分瓶后接著培育?！窘馕觥窟x①⑤。動物細胞培育要定期更換培育液,其目的是便于清除代謝物,防止代謝物積累對細胞的毒害,①正確;多數(shù)動物細胞培育過程中其培育液所需的相宜pH為7.2～7.4,②錯誤;細胞分裂多次后,細胞數(shù)目增多出現(xiàn)接觸抑制,停止增殖然后進行分瓶,分瓶處理前的培育為原代培育,③錯誤;動物細胞培育須要氧氣和二氧化碳,④錯誤;培育瓶中的細胞通常須要定期運用胰蛋白酶處理,分瓶后接著培育才能保持接著增殖,⑤正確。2.在動物細胞工程中,最基礎(chǔ)的一項技術(shù)是 ()A.動物細胞培育技術(shù) B.細胞核移植技術(shù)C.動物細胞融合技術(shù) D.干細胞的培育【解析】選A。動物細胞培育是動物細胞工程的基礎(chǔ)。3.下列動物細胞培育過程中,屬于原代培育的是 ()A.用胰蛋白酶使組織分散成單個細胞的過程B.從機體取得細胞后馬上進行培育的過程C.出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象后接下來的細胞培育過程D.哺乳動物細胞在培育基中的懸浮生長過程【解析】選B。在原代培育和傳代培育細胞過程中,都會用到胰蛋白酶,使組織分散成單個細胞,A錯誤;從機體取得細胞后馬上進行培育的過程是原代培育,B正確;出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象后,接下來的細胞的培育過程是傳代培育,C錯誤;無論是原代培育還是傳代培育,細胞都有在培育基中的懸浮生長過程,D錯誤。4.培育動物細胞時將動物組織分散成單個細胞,宜采納()A.鹽酸酒精混合液 B.胃蛋白酶溶液C.膠原蛋白酶溶液 D.纖維素酶溶液【解析】選C。在培育動物細胞時從健康動物體內(nèi)取出組織塊,剪碎,用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間,這樣動物組織就會分散成單個細胞,C正確。5.動植物體的體細胞進行離體培育,下列敘述正確的是()A.都需用CO2培育箱 B.都需用液體培育基C.都要在無菌條件下進行 D.都可體現(xiàn)細胞的全能性【解析】選C。動物細胞培育須要用CO2培育箱,但植物細胞培育不須要用CO2培育箱,A錯誤。動物細胞培育需用液體培育基,而植物細胞培育須要用固體培育基,B錯誤。動植物細胞培育都要在嚴格的無菌條件下進行,C正確。植物細胞培育能體現(xiàn)細胞的全能性,而動物細胞培育的原理是細胞增殖,不能體現(xiàn)細胞的全能性,D錯誤?！舅季S·躍遷】6.圖1是培育小鼠胚胎成纖維細胞(MEF細胞)的示意圖,圖2是在用MEF細胞制成的飼養(yǎng)層上培育胚胎干細胞(ES細胞)的示意圖?；卮鹣铝袉栴}:(1)如圖1所示,制備細胞懸液時,常用________處理剪碎的組織塊,MEF細胞培育的相宜溫度為________℃。當MEF細胞分裂生長到細胞表面相互接觸時就停止分裂,這種現(xiàn)象稱為細胞的________。

(2)目前運用的或冷凍保存的MEF細胞通常為________代以內(nèi),以保持細胞正常的________核型。

(3)在培育液中單獨培育ES細胞時,ES細胞簡潔發(fā)生分化,結(jié)合圖2可推知MEF細胞的作用是________________________________。

【解析】(1)如圖1所示,制備細胞懸液時,常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶來處理剪碎的組織塊;動物細胞培育的溫度為36.5±0.5℃;當MEF細胞分裂生長到細胞表面相互接觸時就停止分裂,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。(2)為保證細胞正常的二倍體核型,目前運用的或冷凍保存的MEF細胞通常為10代以內(nèi)的細胞。(3)在培育液中單獨培育ES細胞時,ES細胞簡潔發(fā)生分化,結(jié)合圖2可知加入MEF細胞后ES細胞可以只增殖不分化,故可推知MEF細胞的作用是抑制答案:(1)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)36.5±0.5接觸抑制(2)10二倍體(3)抑制ES細胞分化【拓展·探究】7.2019年11月18日上午,中國誕生了第一塊“人造肉”,即“細胞培育肉”。如圖是“細胞培育肉(1)生物制造“細胞培育肉”的第一步,就是要獲得肌肉干細胞,所謂的“干細胞”是指動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有________實力的細胞。

(2)“細胞培育肉”生物制造的關(guān)鍵技術(shù)是動物細胞培育技術(shù),下列有關(guān)動物細胞培育敘述不正確的是 ()A.動物細胞培育須要在無菌、無毒的條件下進行B.在相宜環(huán)境中培育,細胞懸液中的細胞很快貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁C.在相宜條件下,培育瓶中的細胞進行有絲分裂,數(shù)量不斷增多,當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增殖D.細胞培育肉在上市前不須要進行平安性檢測(3)一般的動物細胞培育須要向培育基中添加肯定量的血清,以保證________________________。

(4)“細胞培育肉”生物制造過程中,肌肉細胞培育須要利用合適的支架體系,請推想其緣由:

_____________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】(1)動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化實力的細胞,這些細胞叫做干細胞。(2)保證被培育的細胞處于無菌、無毒的環(huán)境,即對培育液和全部培育工具進行無菌處理,A正確;在相宜環(huán)境中培育,細胞很快貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁,B正確;當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增