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2.2.1 动物细胞培养学案
【学习目标】
1、说明动物细胞培养的条件和动物细胞培养过程中细胞生长的特点；
2、比较动物细胞培养与植物组织培养的不同。
3、说明干细胞在医学、药物安全性与有效性检测等领域的应用及存在的问题。
【学习重难点】
重点：动物细胞培养的条件与过程。
难点：动物细胞培养过程中相关名词的理解及各项操作的目的
【预习新知】
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。
动物细胞培养的过程
1.取动物组织
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。因为这些细胞分化程度_____，增殖能力_____，容易培养。
2.制成细胞悬液
（1）将细胞分散成__________。①_____的方法。②用__________、__________等处理一段时间。原因：①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此_____了生长和增殖；②能使细胞与培养液__________，更易进行物质交换。
（2）用培养液将细胞制成__________。
3.进行原代培养
（1）操作过程：将__________放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。原代培养：通常将分瓶之_____的细胞培养，即动物组织经处理后的_____培养称为原代培养。
（2）体外培养的动物细胞类型
①悬浮生长类：能够_____在培养液中生长增殖。
会因细胞密度_____、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
②贴壁生长类：需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞_____），大多数细胞属于此类。除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生__________现象。
__________：当贴壁细胞分裂生长到表面__________时，细胞通常会停止分裂增殖。
4.分瓶、进行传代培养
悬浮培养的细胞会因细胞密度_____、有害代谢物积累和培养液中营养物质等因素而分裂受阻，贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生__________现象。这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。传代培养：将分瓶_____的细胞培养称为传代培养。
（1）悬浮生长类：直接用_____法收集。
（2）贴壁生长类：需要重新用__________等处理，使之分散成_____细胞，然后再用_____法收集。
之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
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.如图为科学家在实验室中培养“人造牛肉”的简要过程，下列相关叙述正确的是( )
A.“人造牛肉”的培养有利于牛肉的工厂化生产，但环境污染严重
B.用胃蛋白酶处理牛肌肉组织，获得分裂能力强的肌肉母细胞
C.生物反应器内应控制适宜的温度，并充入纯氧保证细胞呼吸
D.培养瓶中的肌肉母细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖
2.科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得诱导多能干细胞（iPS细胞），iPS细胞能分化为胰岛B细胞等多种组织细胞，可用于糖尿病的治疗等。下列有关叙述正确的是( )
A.iPS细胞存在于早期胚胎、外周血和脐带血中
B.获得iPS细胞的过程中，细胞的遗传物质一定不变
C.iPS细胞的分化程度高于成纤维细胞的分化程度
D.上述思路治疗糖尿病，理论上可降低免疫排斥反应
3.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞（甲）和正常肝细胞（乙）进行培养，下列叙述不正确的是( )
A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理
B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以维持培养液的pH
C.为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素
D.用血球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
4.下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是( )
A.动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性
B.为了防止杂菌污染，可向培养液中加入适量的抗生素
C.培养过程中，添加CO2的目的是维持培养液的pH
D.通常需要在合成培养基中加入血清等天然成分
5.下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是( )
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B.选用胰蛋白酶处理细胞时，可能会对动物细胞造成损伤
C.传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，无须再用酶处理
D.体外培养的细胞既能贴壁生长又能悬浮生长，都会发生接触抑制现象
6.科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。下列关于干细胞的叙述，错误的是( )
A.干细胞是从早期胚胎中分离提取的细胞
B.一般认为，精原干细胞和神经干细胞只能分化成特定的细胞或组织
C.iPS细胞除了可由成纤维细胞转化而来，还可由已分化的T细胞和B细胞诱导转化而来
D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用
7.我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠，部分流程如下图所示，其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂。下列说法正确的是( )
A. 组蛋白乙酰化和去甲基化有利于重构胚后续的胚胎发育过程
B. ①过程的小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞突变为iPS细胞
C. ③过程中使用有活性的病毒处理的目的是诱导细胞融合
D. 图示流程运用了重组 DNA、体细胞核移植、胚胎移植等技术
8.对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下列说法正确的是( )
A.传代培养时，用胰蛋白酶处理悬浮的细胞，再用离心法收集
B.细胞培养应在含的恒温培养箱中进行，CO 的主要作用是刺激细胞呼吸
C.定期更换培养液是为了给体外培养的细胞提供无菌环境
D.在合成培养基中，通常需加入血清等天然成分
9.无血清培养液指不含血清而含有支持细胞增殖和生物反应的多种营养成分(如生长因子、组织提取物等)的细胞培养液。有关叙述错误的是( )
A.不同来源的血清成分存在一定差异
B.血清的质量稳定性和储存时间有限
C.无血清培养液利于无关变量的控制
D.无血清培养液能满足细胞所有需求
10.某生物兴趣小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对小鼠肝细胞进行培养。下列说法正确的是( )
A.将肝组织剪碎后用胃蛋白酶处理可得到肝细胞悬液
B.在培养过程中通常要通入5%的CO2以刺激细胞呼吸
C.在持续的培养过程中，肝细胞会出现停止增殖的现象
D.该试验中用到的培养液也能用来培养乙肝病毒
参考答案
1.答案：D
解析：理论上来说,仅来自1只动物的干细胞,可制成的肉品数量,比宰杀1头牛还多100万倍,可有利于牛肉的工厂化生产,同时也可减少对土地、饮用水和饲料的需求,且温室气体等其他环境污染物也会减少,A错误;胰蛋白酶处理动物组织,可以使组织分散成单个细胞,利于动物细胞培养,B错误;动物细胞培养的气体环境:95%空气(细胞代谢必需的)和5%CO2，C错误；动物细胞培养过程中悬液中的细胞会很快贴附在瓶壁上,培养瓶中的肌肉母细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖,D正确。
2.答案：D
解析：DiIPS细胞是经体外诱导获得的,A错误;获得iPS细胞的过程中,根据诱导的方式不同,细胞的遗传物质可能发生改变,也可能不改变,B错误;IPS细胞类似于胚胎干细胞,其分化程度低于成纤维细胞,C错误。
3.答案：A
解析：
4.答案：A
解析：A、动物细胞培养的原理是细胞增殖，而不是动物细胞的全能性，因为动物细胞的全能性受到限制，难以表现出来，A错误;B、向培养液中加入适量的抗生素可以抑制杂菌的生长和繁殖，从而防止杂菌污染，B正确;C、在动物细胞培养过程中，添加CO2的目的是形成碳酸来维持培养液的pH，C正确;D、通常需要在合成培养基中加入血清等天然成分，因为血清中含有细胞生长所必需的一些营养物质和生长因子等，D正确。故选A。
5.答案：D
解析：
6.答案：A
解析：A、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，可以从早期胚胎中分离提取干细胞，也可以从原始性腺、骨髓和脐带血等多种组织和器官中提取干细胞，A错误;B、精原干细胞和神经干细胞都是专能干细胞，只能分化成特定的细胞或组织，B正确;C、iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导成该类细胞，C正确;D、iPS细胞为多功能干细胞，能分裂分化产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用，D正确。故选:A。
7.答案：A
解析：A、结合题图，重构胚在加入中Kdm4d的mRNA和TSA后，发育成克隆鼠，而Kdm4d的mRNA表达产物为组蛋白去甲基化酶，可以使组蛋白去甲基化，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂，抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，保持组蛋白乙酰化，即组蛋白乙酰化和去甲基化有利于重构胚后续的胚胎发育过程，A正确；
B、①过程的小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞脱分化为iPS细胞，并未发生突变，B错误；
C、③为动物细胞融合的过程，诱导动物细胞发生融合所用的是灭活的病毒，C错误；
D、图示流程运用了体细胞核移植、胚胎移植等技术，并未运用重组 DNA技术（基因工程中核心技术），D错误。
故选A。
8.答案：D
解析：传代培养时，悬浮的细胞直接用离心法收集，A错；CO 的主要作用是维持培养液的pH，B错；定期更换培养液是为了保证给体外培养的细胞提供无毒环境，C错；由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分，D正确。
9.答案：D
解析：AC、不同个体基因不同，所以不同来源的血清成分存在一定差异，无血清培养液利于无关变量的控制，AC正确； B、由于环境的影响，血清的质量稳定性和储存时间有限，B正确； D、血清是成分不完全明确的复杂混合物，无血清培养液能满足细胞基本需求，但不能满足所有需求，D错误。
故选：D。
10.答案：C
解析：处理肝组织块获得到肝细胞悬液用胰蛋白酶，A错误；在培养过程中加入CO2是为了维持培养液pH的相对稳定，B错误。正常细胞不具有无限增殖能力，培养一段时间后会停止分裂，C正确。病毒只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养，D错误。

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