备课素材：动物细胞培养的“代”高二下学期生物人教版选择性必修3

动物细胞培养的“代”2019版高中生物学选择性必修三提到动物细胞培养的“代”：那么，什么是“代”？与生物繁殖的代是不是一回事？培养细胞生命期是指细胞在培养中持续增殖和生长的时间。细胞系在培养中能够存活时间的长短，主要取决于细胞来自何种动物种族及年龄。人胚二倍体成纤维细胞培养，在不冻存和反复传代条件下，可传30～50代，相当于150～300个细胞增殖周期，能维持1年左右的生存时间；恒河猴的皮肤成纤维细胞能传40代；小鼠成纤维细胞的寿命只有8代左右。如果供体为成体或衰老个体，则生存时间较短。动物细胞培养的“一代”是指细胞接种到分离再培养所用的时间，与细胞倍增一代不是一个含义。动物细胞的生存环境与植物细胞差别很大，因而二者的培养方法很不相同。动物细胞离体后要在一定的生理条件下才能存活和进行生理活动，特别是高等动物细胞要求的生存条件极其严格，稍有不适就要死亡，因此，细胞培养技术就是选用最佳生存条件对活细胞进行培养和研究的技术。1.动物细胞的培养方式细胞培养方式大致可分为两种：一种是群体培养，将含有一定数量细胞的悬液置于培养瓶中，让细胞贴壁生长，汇合后形成均匀的单细胞层；另一种是克隆培养，将高度稀释的游离细胞悬液加入培养瓶中，各个细胞贴壁后，彼此距离较远，经过生长增殖每一个细胞形成一个细胞集落，称为克隆。一个细胞克隆中的所有细胞均来源于同一个祖先细胞，又称祖细胞。此外，为了制取细胞产品而设计了转鼓培养法，使用大容量的圆培养瓶，在培养过程中不断地转动，使培养的细胞始终处于悬浮状态之中而不贴壁。2.动物细胞培养的生命期二倍体成纤维细胞，在不冻存和反复传代条件下可传30～50代，相当于150～300个细胞增殖周期，能维持一年左右的生命，细胞便开始凋亡。细胞在生存过程中经历以下三个阶段：培养细胞的生命期（1）原代培养期细胞培养到第一次传代时间大约为1～4周，特点是细胞移动活跃，但分裂不旺盛，多呈二倍体核型。原代与体内原组织形态结构和功能活动基本相似。细胞群是异质的，也即各细胞的遗传性状互不相同，细胞相互依存性强。如把这种细胞群稀释分散成单细胞，在软琼脂培养基中进行培养时，细胞克隆形成率很低，即细胞独立生存性差。克隆形成率即细胞群被稀释分散成单个细胞进行培养时，形成细胞小群（克隆）的百分数。由于原代培养细胞和体内细胞性状相似性大，是检测药物很好的实验对象。（2）传代期在全生命期中此期的持续时间最长。在培养条件较好情况下，细胞增殖旺盛，并能维持二倍体核型，呈二倍体核型的细胞称二倍体细胞系。为保持二倍体细胞性质，细胞应在初代培养期或传代后早期冻存。当前世界上常用细胞均在不出十代内冻存。如不冻存，则需反复传代以维持细胞的适宜密度，以利于生存。但这样就有可能导致细胞失掉二倍体性质或发生转化。一般情况下当传代10～50次左右，细胞增殖逐渐缓慢，以至完全停止，细胞进入第三期。（3）衰退期此期细胞仍然生存，但增殖很慢或不增殖；细胞形态轮廓增强，最后衰退凋亡。在细胞生命期阶段，少数情况下，在以上三期任何一点（多发生在传代末或衰退期），由于某种因素的影响，细胞可能发生自发转化。转化的标志之一是细胞可能获得永生性或恶性性。细胞永生性也称不死性，即细胞获持久性增殖能力，这样的细胞群体称无限细胞系，也称连续细胞系。无限细胞系的形成主要发生在第二期末，或第三期初阶段。细胞获不死性后，核型大多变成异倍体。细胞转化亦可用人工方法诱发，转化后的细胞也可能具有恶性性质。3.动物细胞培养“一代”中细胞倍增的生长过程动物细胞培养“一代”是指细胞接种到分离再培养的所用的时间。与细胞倍增一代不是一个含义。如某一细胞系为第153代细胞，即指该细胞系已传代153次。它与细胞世代或倍增不同，在细胞“一代”中，细胞能倍增5～6次，经历三个阶段：培养细胞“一代”中细胞增殖生长过程（1）潜伏期潜伏期的特点是长短与细胞接种密度、种类、使用的培养基性质有关。细胞贴附后进入潜伏期，细胞无增殖，少见分裂相，细胞能运动。初代培养细胞潜伏期约为24～96小时或更长，连续细胞系和肿瘤细胞潜伏期约6～24小时。细胞接种密度大潜伏期短。细胞出现分裂相增多时，标志细胞进入指数增生期。（2）指数增生期是细胞增殖最旺盛阶段，分裂相增多。指数增生期是作为细胞一代活力最好的时期，是进行实验最好和最主要的阶段。指数增生期持续3～5天，细胞数量增多后生长空间变小，细胞相互接触可连接成片。正常细胞在细胞相互接触能抑制细胞运动，这种现象称为接触抑制。肿瘤细胞没有这种现象，可作为区别正常与肿瘤细胞的标志之一。当肿瘤细胞达到一定密度后向三维空间发展，使细胞发生堆积。由于细胞不断增殖分裂，细胞数量持续增多，培养液的营养成分减少，代谢产物增多，细胞受营养的枯竭和代谢物的影响，则发生密度抑制，导致细胞分裂停止。（3）停滞期细胞量和密度达到饱和，细胞停滞增殖。表明细胞进入到停滞期，细胞数量持平，也称为平顶期。该时期的特点是细胞不增殖，有代谢活动。培养液中的营养已逐渐耗尽，代谢产物积累增多，pH降低，此时需要传代，否则细胞将会中毒，发生形态改变，甚至会死亡。例1、下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A.动物细胞培养的原理是动物的细胞核具有全能性B.细胞株是具有特殊性质的细胞系，其中每个细胞的遗传物质各有其特点C.从单个细胞开始繁衍形成的一个新细胞群，细胞之间可能存在异质性D.动物血清、胰岛素、蔗糖、CO2培养箱等是动物细胞培养的基本条件解析：动物细胞培养的原理是细胞增殖，A错误；细胞株是具有特殊性质的细胞系，其中每个细胞的遗传物质基本相同，B错误；从单个细胞开始繁衍形成的一个新细胞群，细胞之间可能存在异质性，C正确；蔗糖是植物体内特有的二糖，不是动物细胞培养的基本条件，D错误。故答案为C。例2、下列关于动物细胞培养的叙述正确的是（

）A.动物细胞培养技术的原理是细胞的全能性B.传代培养过程中大部分细胞会发生细胞核型改变获得不死性C.培养液中需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等D.动物细胞培养过程中为了保证无菌需要定期更换培养液解析：动物细胞培养技术的原理是细胞分裂，A错误；传代培养过程中极少部分细胞会发生细胞核型改变获得不死性，B错误；动物细胞培养液中需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需要加入动物血清，C正确；动物细胞培养过程中需要定期更换培养液，目的是补充营养物质和排出有害物质，D错误。故答案为C。例3、下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是(

)A.培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液B.将所取的组织先用胃蛋白酶等进行处理，使其分散成单个细胞C.用于培养的细胞大都取自成年动物的器官或组织D.动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞全部衰老死亡解析：动物细胞培养过程:取动物组织块→用机械方法或胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中(原代培养)→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液(传代培养)→放入二氧化碳培养箱培养。正常动物细胞培养时存在贴壁生长和接触抑制现象，因此培养瓶中要定期用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液，A正确；动物细胞培养的适宜pH为2~4,这样的环境会使胃蛋白酶变性失活，因此动物细胞培养过程