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2.2.1动物细胞培养学案
【预习新知】
（一）动物细胞培养的条件
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
①成分： 、 、无机盐、维生素等
②培养基类型
a．合成培养基：将细胞所需的营养物质按 严格配制而成的培养基。通常需要加入 等天然成分。
b．培养液：即 培养基。
(2)无菌、无毒的环境
保证措施：
①需要对培养液和所有培养用具进行 处理。
②需要在 环境下进行操作。
③需要定期 培养液。
(3)温度、pH和渗透压
①哺乳动物细胞培养的温度多以 ℃为宜
②多数细胞生存的适宜pH为 。
③ 也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。
(4)气体环境
①主要是O2和CO2
O2作用是 。
CO2主要作用是 。
②保证措施:通常采用培养皿或 ，并将它们置于含有 %空气和 %CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
（二）动物细胞培养的过程
1.过程
取动物组织
↓
分散组织细胞：用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法（利用酶的专
↓ 一性，不宜选用胃蛋白酶），将组织分散成单个细胞。
制成细胞悬浮液
↓
转入培养液中进行原代培养
↓
传代培养：胰蛋白酶处理，分瓶之后的培养
2.体外培养的动物细胞类型及影响因素
类型 影响密度
能够悬浮在培养液中生长增殖的细胞 细胞密度、有害代谢物、培养液中营养物质含量
需贴附于某些基质表面才能增殖的细胞 除上述因素外，还有接触抑制
3.相关概念
（1）细胞贴壁：细胞悬浮液中分散的细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象
（2）接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
（3）原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
（4）传代培养：分瓶之后的细胞培养。在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，时之分散成单个细胞，然后再用离心法收集；之后，将收集的细胞制成细胞悬浮液，分瓶培养。
（三）干细胞培养及其应用
干细胞的种类：干细胞存在于 、 和 等多种组织和器官中，包括 和 等
胚胎干细胞的特点：胚胎干细胞，（简称 细胞）存在于 中，具有分化成为成年动物体内的 的细胞，并进一步形成机体的所有 和 甚至 的潜能
成体干细胞的种类：成体干细胞是 或 内的干细胞，包括骨髓中的 、神经系统中的 和睾丸中的 等
成体干细胞的特点：成体干细胞具有 ，只能分化成特定的 或
，不具有 的能力
造血干细胞的分布：造血干细胞主要存在于成体的 、 和 中
【巩固训练】
1.动物细胞培养是动物细胞工程的基础，人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产都离不开动物细胞培养。2023年春季，我国多地爆发了甲型H1N1流感，利用动物细胞培养技术快速生产流感疫苗逐渐成为一种有吸引力的选择。下列说法正确的是( )
A.用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理剪碎的动物组织，可使其分散成单个细胞
B.用培养液培养的甲型H1N1流感病毒对其进行分析，进而加快疫苗的研制
C.通常将动物组织处理后在培养瓶中的初次培养称为原代培养
D.在细胞传代培养过程中，都需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞
2.下图为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养的过程图，下列叙述不正确的是( )
A.可用胶原蛋白酶分散组织块中的细胞
B.MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化
C.加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞
D.细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象
3.小鼠的成纤维细胞经相关因子诱导可成为诱导多能干细胞(iPS细胞)，该细胞的出现可为新型再生疗法带来希望。下列叙述不正确的是( )
A.经诱导形成的iPS细胞的增殖能力增强，分化能力也增强
B.细胞分化不改变细胞内的遗传物质，分化后的细胞中蛋白质的种类相同
C.iPS细胞在适宜的条件下可发育成多种类型的细胞
D.与胚胎干细胞相比，iPS细胞用于再生医学可回避伦理争议
4.科学家将与细胞脱分化有关的基因导入成纤维细胞，获得了诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。对iPS细胞进行定向诱导获得的细胞可用于治疗某些疾病。下列叙述错误的是( )
A.诱导iPS细胞产生的各种细胞遗传物质基本相同
B.与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度低，全能性高
C.体外培养iPS细胞时培养液中通常不需要加入血清等物质
D.利用iPS细胞培养出的组织进行自体移植可避免免疫排斥反应
5.研究人员利用逆转录病毒将Oct-3/4等四个关键基因导入皮肤纤维母细胞并表达，获得了与胚胎干细胞（ES细胞）极为相似的诱导多能干细胞（iPS细胞），其在体外可分化成神经细胞、心血管细胞等组织细胞。相关叙述错误的是( )
A.携带关键基因的逆转录病毒以胞吞的方式进入皮肤纤维母细胞
B.iPS细胞与ES细胞一样具有细胞周期和组织特异性
C.利用iPS细胞对自身受损器官进行修复，可以避免免疫排斥反应
D.获得iPS细胞过程无须破坏胚胎，可以避免获取ES细胞涉及的伦理问题
6.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A.选取的幼年动物组织块用胃蛋白酶处理使其分散成单个细胞
B.充入5%的CO2刺激细胞正常呼吸
C.为减少杂菌污染，添加的血清需要经过高压蒸汽灭菌处理
D.定期更换培养液可以补充营养成分并清除代谢废物
7.灌流培养是当前哺乳动物细胞培养的重要工艺之一，通过不断注入新鲜培养基和去除细胞代谢产物，从而使细胞处于相对稳定的环境，机理如下图。相关叙述正确的是( )

A.动物组织需用胰蛋白酶和胃蛋白酶处理后，用培养液制成细胞悬液
B.新鲜培养基中应添加抗生素和血清以满足细胞对营养物质的需求
C.灌流速率过快会导致营养物质不能充分利用而造成培养基的浪费
D.灌流培养通过及时清除细胞代谢产物，以实现细胞的无限增殖
8.在治疗烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对大面积烧伤的病人，自体健康的皮肤非常有限。为解决该问题，利用动物细胞培养技术可以得到大量的自体健康皮肤。下列关于该技术的叙述，正确的是( )
A.将烧伤病人的组织分散成单个细胞需要用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理
B.培养的细胞需要经过脱分化形成愈伤组织
C.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
D.原代培养和传代培养中都需要提供95%O2和5%CO2的混合气体条件
9.类器官技术是将干细胞培养成具有一定空间结构，并能模拟真实器官部分功能的组织类似物的技术。科学家成功地在体外将肠道干细胞培养成包括隐窝样区域和绒毛样上皮区域的小肠类器官，这一结构能准确模拟肠道上皮生理情况。下列相关叙述错误的是( )
A.肠道干细胞诱导分化成小肠类器官，体现了细胞的全能性
B.肠道干细胞具有组织特异性，一般只能分化成特定的细胞或组织
C.类器官的培养过程中用到了动物细胞培养技术
D.肠道干细胞培养成小肠类器官的过程中，遗传物质一般不会发生改变
10.动物细胞培养流程：①对新鲜取材的动物组织进行处理→②用培养液将细胞制成细胞悬液→③将细胞悬液置于培养皿或培养瓶，置于适宜环境中培养。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤①只能用酶解法，所用的酶是胃蛋白酶
B.步骤②中所用培养液中除加入营养物质外，还需加入琼脂
C.步骤③中适宜的气体条件是90%的空气+10%的CO2
D.步骤③中的大部分细胞贴附于某些基质表面才能生长增殖
参考答案
1.答案：C
解析：A、处理动物组织应用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶，A错误;
B、甲型H1N1流感病毒营寄生，应用活细胞培养，B错误;
C、原代培养指的是经过剪碎、酶处理后进行的初次培养，C正确;
D、在细胞传代培养过程中，对于贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，而悬浮细胞无需用酶处理，D错误。
2.答案：C
3.答案：B
解析：细胞分化一般不改变细胞内的遗传物质,分化后的细胞中蛋白质的种类发生改变,B错误。
4.答案：C
解析：A、诱导iPS细胞产生的各种细胞属于细胞分化的过程，遗传物质相同，A正确;B、iPS细胞类似于胚胎干细胞，属于多能干细胞，与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度低，全能性高，B正确;C、体外培养iPS细胞时培养液中需要加入血清等物质，补充合成培养基所缺乏的物质，C错误;D、iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它培养出的组织进行自体移植后可避免免疫排斥反应，D正确。
5.答案：B
解析：A、有些逆转录病毒是存在包膜的，如HIV，其侵入细胞的方式是通过膜的融合，即胞吞作用，A正确;B、iPS细胞与ES细胞一样具有细胞周期，不具有组织特异性，B错误;C、用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，属于自体移植，不发生免疫排斥反应，这可以大大提高器官移植成功率，C正确;D、ES细胞需从胚胎中获得，而获得IPS细胞过程无须破坏胚胎，可以避免获取ES细胞涉及的伦理问题，D正确。
6.答案：D
解析：A、选取的幼年动物组织块用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞，不能用胃蛋白酶，A错误;
B、充入5%的CO2是维持培养液的pH，B错误;
C、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;
D、定期更换培养液以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害，D正确。
7.答案：C
解析：A、动物组织需用胰蛋白酶处理后，用培养液制成细胞悬液，A错误；
B、新鲜培养基中应添加血清以满足细胞对营养物质的需求，B错误；
C、过快的灌流速率培养的细胞没有及时利用营养物质，会导致营养物质不能得到充分利用，造成培养基浪费，C正确；
D、灌流培养通过及时清除细胞代谢产物，但不能实现细胞无限增殖，D错误。
故选C。
8.答案：C
解析：A、培养动物细胞时不用胃蛋白酶将组织分散成单个细胞，A错误；
B、动物细胞培养过程不存在脱分化，B错误；
C、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，C正确；
D、动物细胞培养的气体条件是95%空气和5%CO2，D错误。
故选C。
9.答案：A
解析：A、肠道干细胞诱导分化为小肠类器官的过程，没有形成完整个体，未体现出细胞的全能性，A错误；
B、成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞，即肠道干细胞具有组织特异性，一般只能分化成特定的细胞或组织，B正确；
C、类器官技术是将干细胞培养成具有一定空间结构，并能模拟真实器官部分功能的组织类似物的技术，类器官的培养过程中用到了动物细胞培养技术，C正确；
D、肠道干细胞培养成小肠类器官的过程中发生的是细胞分化和细胞增殖，遗传物质一般不会发生改变，D正确。
故选A。
10.答案：D
解析：A、步骤①对新鲜取材的动物组织进行处理时，可以用机械的方法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞，A错误；
B、步骤②用培养液将细胞制成细胞悬液时，不需要加琼脂，B错误；
C、步骤③中适宜的气体条件是在含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，C错误；
D、动物细胞具有贴壁生长的特点，体外培养的动物细胞大多数都需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，D正确。
故选D。

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