【同步学与练】高中生物人教版（2019）选择性必修3学案：第2章 第2节 第1课时 动物细胞培养（学生版）

第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养[学习目标]1.阐明动物细胞培养的条件和过程。2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。一、动物细胞培养的条件和过程1．动物细胞工程(1)常用技术：动物细胞培养、________________和________________等。(2)基础：________________。2．动物细胞培养(1)概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞__________和__________的技术。(2)培养条件①营养a．合成培养基：将细胞所需的________(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)按________和_____________严格配制而成的培养基。b．天然成分：使用合成培养基时，通常需要加入________等一些天然成分，原因是___________________________________。c．培养动物细胞一般使用______________，也称为________。②无菌、无毒的环境a．对培养液和所有培养用具进行________处理。b．在________环境下进行操作。c．培养液需定期________，以便清除________，防止细胞代谢物________对细胞自身造成危害。③温度、pH和渗透压a．温度：以36.5℃±0.5℃为宜。b．pH：以pH为________为宜。c．适宜的渗透压。④气体环境a．组成：动物细胞培养所需气体主要有________和________。b．不同气体的作用O2：________________________。CO2：________________________。c．培养容器：通常采用________或________。d．培养仪器：含有________________的混合气体的____________。(3)培养过程①②过程(4)相关概念①细胞贴壁：悬液中分散的细胞往往______在培养瓶的瓶壁上。②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到____________时，细胞通常____________的现象。③原代培养：指动物组织经处理后的________________。④传代培养：________后的细胞培养。特别提醒区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养；细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶处理使其从瓶壁上脱离下来分散成单个细胞，然后再用离心法收集，之后，将收集的细胞制成细胞悬浸，分瓶培养，为传代培养。判断正误(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性()(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞()(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集()(4)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()任务一：动物细胞培养1．动物细胞培养的原理是________。2．幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？3．进行动物细胞传代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？用胃蛋白酶可以吗？为什么？4．“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止分裂增殖，出现接触抑制的现象”。试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。1．动物细胞培养的相关处理(1)使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。(2)使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。(3)动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开；贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。(4)在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶处理，使之分散成单个细胞，再用离心法收集。2．动物细胞培养与植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养理论基础细胞增殖植物细胞的全能性培养前处理无菌；用机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，将组织分散成单个细胞无菌、离体取材动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩的部位或花药等培养基性质液体固体培养基成分糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和琼脂等结果细胞培养产生大量细胞，不形成新个体可产生新个体应用人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生产和单倍体育种等相同点①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂1．(2023·重庆万州区高二调研)在进行动物细胞培养时，需要()A．用胃蛋白酶处理以获得单细胞悬液B．充入5%CO2以刺激细胞正常呼吸C．加入经高压蒸汽灭菌的血清以提供营养D．定期更换培养液以清除代谢物2．如图是动物细胞培养过程中可能出现的接触抑制现象，下列有关叙述错误的是()A．正常动物细胞培养过程中均会出现接触抑制现象B．癌细胞无接触抑制因而培养时可形成多层细胞C．出现接触抑制时细胞将停止分裂活动D．出现接触抑制后需要用胰蛋白酶处理后才可进行传代培养二、干细胞培养及其应用1．来源：________、骨髓和________等多种组织和器官中。2．类型：________干细胞和________干细胞等。3．胚胎干细胞(简称ES细胞)(1)概念：存在于________中，具有分化为________动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有________和器官甚至________的潜能。(2)局限：胚胎干细胞必须从________中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。(3)成果：目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成________、________和造血干细胞等细胞。4．成体干细胞(1)概念：________组织或器官内的干细胞。(2)类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(骨髓中的干细胞,神经系统中的干细胞,睾丸中的干细胞))(3)特点：具有________，只能分化成特定的细胞或组织，________发育成完整个体的能力。(4)作用：有着自我更新能力及________的干细胞，与组织、器官的发育、再生和__________等密切相关。(5)应用①造血干细胞：治疗________及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、________功能障碍等疾病。②神经干细胞：治疗神经________和神经系统________________(如帕金森病、阿尔茨海默病等)。5．诱导多能干细胞(1)概念：通过体外诱导__________细胞等，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，被称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。(2)应用：治疗小鼠的镰状细胞贫血；用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。(3)优点：诱导过程无须破坏胚胎；iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。(4)制备方法：借助________将特定________导入细胞中，直接将特定________导入细胞中或者用____________等来诱导形成iPS细胞。(5)来源：成纤维细胞、已分化的________、________等。判断正误(1)干细胞都是来源于早期胚胎()(2)iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，可以避免免疫排斥反应()(3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同()任务二：诱导多能干细胞如图为iPS细胞的培养和利用过程，请据图回答问题：(1)1→2过程的实质是什么？(2)诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？(3)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？3．(2023·河南郑州高二期中)研究人员研究肥胖机理时发现了一种与脂肪细胞的分化形成有关的蛋白质M，其细胞分化过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A．已分化的细胞不可能继续分化为其他类型的细胞B．肌肉细胞与脂肪细胞中均含控制蛋白质M合成的基因C．促进蛋白质M的合成是解决肥胖问题的一条途径D．间充质细胞是一种成体干细胞，其分化过程具有组织特异性4．肌萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”，该病病因之一是突变的基因导致有毒物质积累，使运动神经元损伤。最新研究结果表明，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列关于诱导多能干细胞的叙述，不正确的是()A．iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多B．iPS细胞分化成的多种细胞中所有核酸均相同，蛋白质却不完全相同C．若将突变的相关基因替换，或许可以起到治疗该病的作用D．经体外诱导产生造血干细胞，在小鼠骨髓中能够增殖分化出B细胞

第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养一、教材梳理1．(1)动物细胞融合动物细胞核移植(2)动物细胞培养2．(1)单个细胞生长增殖(2)①a.营养物质种类所需量b．血清血清中含有尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质c．液体培养基培养液②a.灭菌b．无菌c．更换代谢物积累③b.7.2～7.4④a.O2CO2b．是细胞代谢所必需的维持培养液的pHc．培养皿松盖培养瓶d．95%空气和5%CO2CO2培养箱(3)①悬浮贴附②机械的方法胰蛋白酶原代密度有害代谢物营养接触抑制传代(4)①贴附②表面相互接触停止分裂增殖③初次培养④分瓶判断正误(1)×(2)×(3)√(4)×解析(1)动物细胞培养未体现动物细胞的全能性，其原理是细胞增殖。(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成单层细胞。(4)原代培养指动物组织经处理后的初次培养，不一定是第一次细胞增殖。核心探讨任务一1．细胞增殖2．幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养。原因是这些细胞分裂能力强。3．说明细胞间的物质主要是蛋白质；不可以使用胃蛋白酶；因为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)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胃蛋白酶不适用于细胞培养时的处理。4．癌细胞；癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少。典题应用1．D[用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理动物组织，以获得单细胞悬液，A错误；充入5%CO2的目的是维持培养液的pH，B错误；加入血清为动物细胞提供营养，高压蒸汽灭菌会破坏血清中的活性成分，C错误。]2．A[接触抑制是体外细胞培养时贴附型细胞生长的特性，悬浮型细胞不会出现接触抑制现象，A错误。]二、教材梳理1．早期胚胎脐带血2．胚胎成体3．(1)早期胚胎成年组织个体(2)胚胎(3)心肌细胞神经元4．(1)成体(2)造血神经精原(3)组织特异性不具有(4)分化潜能修复(5)①白血病免疫系统②组织损伤退行性疾病5．(1)成纤维(4)载体基因蛋白小分子化合物(5)T细胞B细胞判断正误(1)×(2)√(3)×解析(1)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，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。(3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的，如胚胎干细胞的分化潜能大于成体干细胞。核心探讨任务二(1)基因的选择性表达。(2)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