2024-2025学年新教材高中生物第2章细胞工程2.1动物细胞培养学案新人教版选择性必修3

PAGE9-动物细胞培育必备学问·素养奠基一、动物细胞培育概念从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在相宜的培育条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。二、动物细胞培育的条件1.养分条件:(1)合成培育基:将细胞所需的养分物质按种类和所需量严格配制而成。(2)自然成分:血清等。(3)一般运用液体培育基,即培育液。2.无菌、无毒的环境:(1)培育液和培育用具灭菌处理。(2)无菌环境下操作。(3)培育液定期更换的目的: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:(1)相宜的温度:哺乳动物多以36.5±0.5(2)相宜的pH:多数细胞生存的相宜pH为7.2～7.4。(3)相宜的渗透压。动物细胞培育能否体现动物体细胞的全能性?说明你的理由。提示:不能。动物细胞培育只是细胞的增殖,没有体现细胞的全能性。4.气体环境:95%空气和5%CO2。(1)O2作用:细胞代谢所必需的。(2)CO2的主要作用:维持培育液的pH。三、动物细胞培育的过程填一填:基于动物细胞培育的过程,完成下面的问题:(1)过程①处理方法有:机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法。(2)过程②为原代培育,培育的动物细胞有两类:①悬浮在培育液中生长增殖;②贴附于某些基质表面生长增殖。(3)进行过程③时,悬浮培育的细胞干脆用离心法收集;贴壁细胞须要运用胰蛋白酶等处理,然后用离心法收集。(4)过程③为传代培育,进行过程③的缘由主要有:细胞密度过大、有害代谢物积累、养分物质缺乏和接触抑制等。四、干细胞培育及其应用1.干细胞分布:早期胚胎、骨髓和脐带等。2.种类:胚胎干细胞和成体干细胞。3.判一判:基于干细胞的类型和应用,推断下列说法的正误。(1)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的全部组织和器官,甚至个体的潜能。 (×)提示: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,不具有发育成完整个体的实力。(2)造血干细胞是发觉最早、探讨最多、应用最为成熟的一种成体干细胞。 (√)(3)iPS细胞称为诱导多能干细胞,与胚胎干细胞类似,也需从胚胎中获得。 (×)提示:iPS细胞来源于自身的体细胞诱导,无须从胚胎中获得。(4)不同类型的干细胞分化实力不同,胚胎干细胞的分化实力最强。 (√)(5)干细胞将在再生医学、药物平安性、有效性检测、疾病治疗等领域发挥重要作用。 (√)关键实力·素养形成学问点动物细胞培育过程1.动物细胞培育过程:2.动物细胞培育过程中酶的处理:(1)用酶“两次”处理的目的:第一次运用的目的是使组织细胞分散开;其次次运用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,便于分散后接着培育。(2)使细胞分散开的缘由:一是能保证细胞所须要的养分供应;二是能保证细胞内有害代谢物的刚好排出。(3)不能用胃蛋白酶处理:由于大多数动物细胞培育的相宜pH为7.2～7.4,而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右,因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。3.有关动物细胞培育学问点可归纳为4个“2”(1)培育材料为“2”:(2)培育过程为“2”:(3)胰蛋白酶运用“2”次:即原代培育和传代培育中均运用,(4)细胞生长特点有“2”个:4.植物组织培育与动物细胞培育的比较:项目植物组织培育动物细胞培育原理植物细胞的全能性细胞增殖培育基(半)固体培育基液体培育基过程外植体↓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↓原代培育↓胰蛋白酶传代培育结果新的植株新的细胞相同点①两技术手段培育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均须要无菌操作、无菌培育,须要相宜的温度、pH等条件如图所示是某动物细胞培育时,培育液中活细胞和死亡细胞密度统计结果,下列相关叙述错误的是 ()A.试验中要限制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞B.培育液中应适当加入青霉素、链霉素,以避开杂菌污染C.曲线bc段改变的主要缘由是培育液中养分物质不足及有害代谢物积累等D.培育至第6d时,新产生的细胞数等于死细胞数【解题导引】【解析】选D。试验中要限制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞,A正确;培育液中应适当加入青霉素、链霉素等肯定量的抗生素,以避开杂菌污染,B正确;曲线bc段表示活细胞密度削减,而此时间段内死细胞密度增加,产生这种改变的主要缘由是培育液中养分物质不足及有害代谢物积累等,C正确;培育至第6d时,活细胞数等于死细胞数,D错误。

【素养·探究——母题追问】(1)科学探究——结果的沟通与探讨试验过程中用胰蛋白酶溶液处理时间过长或过短,会出现什么结果?提示:处理时间过长,胰蛋白酶会破坏细胞膜,即损伤细胞。处理时间过短,组织细胞不能充分分散开。(2)科学思维——演绎与推理上题曲线ab段产生的缘由是什么?提示:养分物质相对足够,有害代谢物较少。【素养·迁移】2024年初,荷兰某探讨所利用蛇干细胞培育出可分泌毒液的蛇毒腺微型组织,让毒素的获得途径更加平安和简洁。下列叙述正确的是 ()A.培育蛇干细胞时O2的作用是维持培育液pH的稳定B.蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同C.利用蛇干细胞的大量增殖即可获得大量分泌毒液的细胞D.培育蛇毒腺微型组织与哺乳动物细胞培育的条件完全相同【解析】选B。培育蛇干细胞时,二氧化碳的作用是维持培育液pH的稳定,A错误;蛇毒腺微型组织已经分化,具有特定的形态,与蛇干细胞的一些基因的表达相同,如呼吸酶基因,与一些特定基因的表达不同,如与毒素合成有关的基因的表达,B正确;蛇干细胞没有分化成腺细胞,不能合成大量毒素,不能增殖得到大量分泌毒液的细胞,C错误;蛇属于变温动物,培育时须要的温度低于哺乳动物,D错误。【补偿训练】

下列关于动物细胞培育的叙述中,不正确的是 ()

A.传代培育时须要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞

B.细胞的癌变发生于原代培育向传代培育的过渡过程中

C.癌细胞在培育瓶中不会出现接触抑制现象

D.动物细胞培育一般须要运用CO2培育箱

【解析】选B。由原代培育分瓶进行传代培育时,须要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞,A项正确;细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培育过程中,B项错误;癌细胞膜上糖蛋白削减,细胞间的黏着性降低,失去了接触抑制,简洁扩散和转移,C项正确;动物细胞培育的场所是CO2培育箱,培育箱内含有95%的空气和5%的CO2的混合气体,为动物细胞供应相宜的气体环境,D项正确。【课堂回眸】

课堂检测·素养达标【概念·诊断】1.动物细胞培育是动物细胞工程的基础,下列有关动物细胞培育的描述合理的是________。

①动物细胞培育要定期更换培育液,其目的是便于清除代谢物,防止代谢物积累。②多数动物细胞培育过程中其培育液所需的相宜pH为6.8～7.0。③培育动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培育。④动物细胞培育过程中须要足够的氧气环境,二氧化碳可有可无,影响不大。⑤培育瓶中的细胞通常须要定期运用胰蛋白酶处理,分瓶后接着培育。【解析】选①⑤。动物细胞培育要定期更换培育液,其目的是便于清除代谢物,防止代谢物积累对细胞的毒害,①正确;多数动物细胞培育过程中其培育液所需的相宜pH为7.2～7.4,②错误;细胞分裂多次后,细胞数目增多出现接触抑制,停止增殖然后进行分瓶,分瓶处理前的培育为原代培育,③错误;动物细胞培育须要氧气和二氧化碳,④错误;培育瓶中的细胞通常须要定期运用胰蛋白酶处理,分瓶后接着培育才能保持接着增殖,⑤正确。2.在动物细胞工程中,最基础的一项技术是 ()A.动物细胞培育技术 B.细胞核移植技术C.动物细胞融合技术 D.干细胞的培育【解析】选A。动物细胞培育是动物细胞工程的基础。3.下列动物细胞培育过程中,属于原代培育的是 ()A.用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程B.从机体取得细胞后马上进行培育的过程C.出现接触抑制现象后接下来的细胞培育过程D.哺乳动物细胞在培育基中的悬浮生长过程【解析】选B。在原代培育和传代培育细胞过程中,都会用到胰蛋白酶,使组织分散成单个细胞,A错误;从机体取得细胞后马上进行培育的过程是原代培育,B正确;出现接触抑制现象后,接下来的细胞的培育过程是传代培育,C错误;无论是原代培育还是传代培育,细胞都有在培育基中的悬浮生长过程,D错误。4.培育动物细胞时将动物组织分散成单个细胞,宜采纳()A.盐酸酒精混合液 B.胃蛋白酶溶液C.胶原蛋白酶溶液 D.纤维素酶溶液【解析】选C。在培育动物细胞时从健康动物体内取出组织块,剪碎,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,这样动物组织就会分散成单个细胞,C正确。5.动植物体的体细胞进行离体培育,下列叙述正确的是()A.都需用CO2培育箱 B.都需用液体培育基C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性【解析】选C。动物细胞培育须要用CO2培育箱,但植物细胞培育不须要用CO2培育箱,A错误。动物细胞培育需用液体培育基,而植物细胞培育须要用固体培育基,B错误。动植物细胞培育都要在严格的无菌条件下进行,C正确。植物细胞培育能体现细胞的全能性,而动物细胞培育的原理是细胞增殖,不能体现细胞的全能性,D错误。【思维·跃迁】6.图1是培育小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图,图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培育胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。回答下列问题:(1)如图1所示,制备细胞悬液时,常用________处理剪碎的组织块,MEF细胞培育的相宜温度为________℃。当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的________。

(2)目前运用的或冷冻保存的MEF细胞通常为________代以内,以保持细胞正常的________核型。

(3)在培育液中单独培育ES细胞时,ES细胞简洁发生分化,结合图2可推知MEF细胞的作用是________________________________。

【解析】(1)如图1所示,制备细胞悬液时,常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理剪碎的组织块;动物细胞培育的温度为36.5±0.5℃;当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂,这种现象称为细胞的接触抑制。(2)为保证细胞正常的二倍体核型,目前运用的或冷冻保存的MEF细胞通常为10代以内的细胞。(3)在培育液中单独培育ES细胞时,ES细胞简洁发生分化,结合图2可知加入MEF细胞后ES细胞可以只增殖不分化,故可推知MEF细胞的作用是抑制答案:(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)36.5±0.5接触抑制(2)10二倍体(3)抑制ES细胞分化【拓展·探究】7.2019年11月18日上午,中国诞生了第一块“人造肉”,即“细胞培育肉”。如图是“细胞培育肉(1)生物制造“细胞培育肉”的第一步,就是要获得肌肉干细胞,所谓的“干细胞”是指动物和人体内仍保留着少数具有________实力的细胞。

(2)“细胞培育肉”生物制造的关键技术是动物细胞培育技术,下列有关动物细胞培育叙述不正确的是 ()A.动物细胞培育须要在无菌、无毒的条件下进行B.在相宜环境中培育,细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁C.在相宜条件下,培育瓶中的细胞进行有丝分裂,数量不断增多,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D.细胞培育肉在上市前不须要进行平安性检测(3)一般的动物细胞培育须要向培育基中添加肯定量的血清,以保证________________________。

(4)“细胞培育肉”生物制造过程中,肌肉细胞培育须要利用合适的支架体系,请推想其缘由:

_____________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】(1)动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化实力的细胞,这些细胞叫做干细胞。(2)保证被培育的细胞处于无菌、无毒的环境,即对培育液和全部培育工具进行无菌处理,A正确;在相宜环境中培育,细胞很快贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁,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