资源简介

2.2.1 动物细胞培养 导学案
一、核心素养
1.生命观念：理解动物细胞培养是在体外模拟体内生理条件进行的细胞培养过程，通过分析其原理和条件，认同细胞与环境相互依存的关系，形成稳态与平衡的生命观念。
2.科学思维：通过归纳动物细胞培养的条件、建构动物细胞培养的流程，培养归纳与概括、模型与建模的科学思维能力。能运用批判性思维对动物细胞培养技术的应用及面临的问题进行分析和探讨。
3.科学探究：通过对动物细胞培养相关实验的分析和讨论，如探究不同培养条件对细胞生长的影响等，培养提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析结果并得出结论的科学探究能力。
4.社会责任：了解干细胞在生物医学工程中的应用，关注动物细胞培养技术在医学、制药等领域的应用和发展，探讨其带来的社会效益和伦理问题，形成理性看待生物技术应用的态度，增强社会责任感。
二、教学重难点
1.动物细胞培养的条件，包括营养、无菌无毒环境、温度、pH、渗透压和气体环境等。
2.动物细胞培养的过程，如原代培养和传代培养的操作及特点。
3.干细胞的概念、分类及在生物医学工程中的应用。
三、自主预习
（一）动物细胞培养的概念和地位
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，让这些细胞生长和增殖的技术。
2.地位：动物细胞工程的______。
参考答案：1. 单个细胞 2. 基础
（二）动物细胞培养的原理
动物细胞培养的原理是______。细胞通过有丝分裂增加细胞数量，在这个过程中，遗传物质______（填 “会” 或 “不会”）发生改变。
参考答案：细胞增殖；不会
（三）动物细胞培养的条件
1.营养
细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，如氨基酸、葡萄糖、无机盐、维生素等。使用合成培养基时还需加入______等一些天然成分。这是因为动物细胞在体内生活时所处的环境含有多种未知成分，血清等天然成分可以模拟体内环境，为细胞提供生长和增殖所需的______。
2.无菌、无毒的环境
为保证细胞能在无菌、无毒的环境中生长，需要对培养液和所有培养用具进行______处理。在细胞培养过程中，还需要定期更换培养液，目的是______。
3.温度、pH 和渗透压
适宜的温度：一般与动物的体温相近，如哺乳动物细胞培养的温度大多在______。适宜的 pH：多数动物细胞生存的适宜 pH 为______。渗透压：与细胞内液的渗透压______，以维持细胞正常的形态和功能。
4.气体环境
细胞培养所需的气体主要有______和______。其中，______是细胞代谢所必需的，______的主要作用是维持培养液的 pH。
参考答案：
1.血清；多种营养成分和生长因子
2.灭菌；清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害
3.36.5±0.5℃；7.2 - 7.4；相等
4.O ；CO ；O ；CO
（四）动物细胞培养的过程
1.获取动物组织：一般选取______的动物组织，原因是______。
2.组织处理：将获取的动物组织用______处理一段时间，使组织分散成单个细胞。不能用胃蛋白酶处理的原因是______。
3.原代培养：将分散的细胞制成细胞悬液，放入培养瓶内进行培养。此时细胞贴附在培养瓶的瓶壁上生长增殖，这种现象称为______。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖，这种现象称为______。
4.传代培养：当细胞出现接触抑制后，用______处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，然后将其分散到多个培养瓶中继续培养，这个过程称为______。
参考答案：
1.幼龄；幼龄动物的组织细胞生命力旺盛，分裂能力强
2.胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）；大多数动物细胞培养的适宜 pH 为 7.2 - 7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适 pH 为 2.0 左右，在此环境中胃蛋白酶没有活性
3.细胞贴壁；接触抑制
4.胰蛋白酶；传代培养
（五）干细胞培养及其应用
1.干细胞的概念：干细胞是一类具有______能力的细胞。在一定条件下，它们可以分化成多种功能细胞。
2.干细胞的种类、存在部位及特点
胚胎干细胞（ES 细胞）：存在于______，具有分化为成年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组织和器官甚至个体的潜能，即具有______。
成体干细胞：存在于____________，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能力。例如，造血干细胞可分化为____________等血细胞；神经干细胞可分化为____________等神经细胞。
参考答案：
1.自我更新和分化
2.早期胚胎；全能性
成体组织或器官内；红细胞、白细胞、血小板；神经元、神经胶质细胞
四、习题巩固
1.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（ ）
A. 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B. 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C. 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D. 恶性细胞系的细胞可进行传代培养
2.动物细胞培养需要满足一定的条件，下列有关叙述错误的是（ ）
A. 所用培养基一般为液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等
B. 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
C. 细胞培养应在含 5% CO 的恒温培养箱中进行，CO 的作用是刺激细胞的呼吸
D. 培养液要定期更换，以清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害
3.下列关于动物细胞培养技术应用的叙述，错误的是（ ）
A. 可用于检测某种物质的毒性
B. 可通过培养动物细胞获得大量的细胞分泌蛋白
C. 可通过动物细胞培养技术大规模生产病毒疫苗
D. 可以用动物细胞培养技术培养人造皮肤用于大面积烧伤病人的皮肤移植，人造皮肤是由多层细胞构成的
4.下列关于胚胎干细胞的叙述，不正确的是（ ）
A. 胚胎干细胞具有发育的全能性，可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞
B. 胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获取
C. 胚胎干细胞在体外培养时只增殖不分化
D. 胚胎干细胞体积小、细胞核大、核仁明显
5.下列有关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. 将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C. 在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成细胞悬液
D. 动物细胞培养只能传 50 代左右，所培养的细胞都会衰老死亡
6.下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是（ ）
A. 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同
B. 动物细胞培养和植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变
C. 动物细胞培养和植物组织培养都需要在无菌条件下进行
D. 动物细胞培养和植物组织培养都能体现细胞的全能性
7.下列关于干细胞的叙述，正确的是（ ）
A. 胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
B. 造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病
C. 成体干细胞具有全能性，能发育成完整个体
D. 干细胞分化成相应的组织细胞的过程中遗传物质会发生改变
8.动物细胞培养过程中，不会出现的现象是（ ）
A. 细胞贴壁生长
B. 细胞接触抑制
C. 细胞在培养过程中发生分化
D. 细胞的核型会发生改变
9.下列关于动物细胞培养技术的叙述，错误的是（ ）
A. 动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础
B. 动物细胞培养过程中，细胞的遗传物质不会发生改变
C. 动物细胞培养时，需要用胰蛋白酶等处理动物组织以获得单个细胞
D. 动物细胞培养的气体环境是 95% 空气和 5% CO
10.下列有关干细胞应用的叙述，错误的是（ ）
A. 利用胚胎干细胞可治疗某些顽症，如帕金森病等
B. 利用造血干细胞可治疗白血病
C. 利用成体干细胞可培育出人造器官用于器官移植
D. 利用干细胞治疗疾病的原理是干细胞具有分化为多种功能细胞的能力
习题巩固参考答案和解析
1.答案：D
解析：
A 项：培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，因为当细胞贴壁生长到表面相互接触时，就会停止分裂增殖，A 错误。
B 项：克隆培养法培养过程中，由于细胞进行有丝分裂，多数细胞的基因型不会发生改变，B 错误。
C 项：二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，一般传至 10 代左右就不易传下去了，至 10 - 50 代，增殖会逐渐缓慢，甚至完全停止，C 错误。
D 项：恶性细胞系的细胞具有无限增殖的能力，可进行传代培养，D 正确。
2.答案：C
解析：
A 项：动物细胞培养所用培养基一般为液体培养基，其成分通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，为细胞提供营养物质，A 正确。
B 项：向培养液中加入适量的抗生素可以防止培养过程中杂菌的污染，保证细胞培养环境的无菌，B 正确。
C 项：细胞培养应在含 5% CO 的恒温培养箱中进行，CO 的作用是维持培养液的 pH，而不是刺激细胞的呼吸，C 错误。
D 项：定期更换培养液可以清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，保证细胞的正常生长环境，D 正确。
3.答案：D
解析：
A 项：可以通过观察细胞在某种物质作用下的生长状况来检测该物质的毒性，动物细胞培养技术可用于检测某种物质的毒性，A 正确。
B 项：动物细胞培养可以用于生产细胞分泌蛋白，如抗体等，通过培养动物细胞可获得大量的细胞分泌蛋白，B 正确。
C 项：动物细胞培养技术可用于大规模生产病毒疫苗，利用培养的动物细胞作为病毒繁殖的宿主细胞，C 正确。
D 项：动物细胞培养得到的人造皮肤是由单层细胞构成的，由于存在接触抑制现象，细胞不能形成多层，D 错误。
4.答案：C
解析：
A 项：胚胎干细胞具有发育的全能性，在一定条件下可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞，A 正确。
B 项：胚胎干细胞可以从早期胚胎（如囊胚的内细胞团）或原始性腺中分离获取，B 正确。
C 项：胚胎干细胞在体外培养时，在饲养层细胞上或添加抑制因子的培养液中能够维持不分化的状态，若改变条件，如添加分化诱导因子等，可诱导其分化，C 错误。
D 项：胚胎干细胞体积小、细胞核大、核仁明显，这是其形态学特点，D 正确。
5.答案：D
解析：
A 项：用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的细胞生命力旺盛，分裂能力强，A 正确。
B 项：将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理，使细胞间的蛋白质等物质水解，从而使组织分散成单个细胞，B 正确。
C 项：在培养瓶中细胞贴壁生长到一定程度会出现接触抑制，此时要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成细胞悬液，以便继续培养，C 正确。
D 项：动物细胞培养一般传至 50 代左右，部分细胞的遗传物质会发生改变，获得不死性，可无限增殖，并非所有细胞都会衰老死亡，D 错误。
6.答案：D
解析：
A 项：动物细胞培养所用培养基是液体培养基，含有动物血清等成分，植物组织培养所用培养基是固体培养基，含有植物激素等成分，二者不同，A 正确。
B 项：动物细胞培养和植物组织培养过程中，细胞都进行有丝分裂，在分裂过程中可能会发生基因突变等遗传物质的改变，B 正确。
C 项：动物细胞培养和植物组织培养都需要在无菌条件下进行，以防止杂菌污染影响细胞培养，C 正确。
D 项：植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性；动物细胞培养最终不能被培养成新的动物个体，不能体现动物细胞的全能性，D 错误。
7.答案：B
解析：
A 项：胚胎干细胞在体外培养时，在一定条件下既能增殖又能被诱导分化，如添加分化诱导因子可诱导其分化，A 错误。
B 项：造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可通过移植造血干细胞治疗白血病等血液疾病，B 正确。
C 项：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，不具有全能性，不能发育成完整个体，C 错误。
D 项：干细胞分化成相应的组织细胞的过程中遗传物质不会发生改变，只是基因的选择性表达，D 错误。
8.答案：C
解析：
A 项：动物细胞培养过程中，细胞会贴附在培养瓶的瓶壁上生长，即细胞贴壁生长，A 正确。
B 项：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，出现接触抑制现象，B 正确。
C 项：动物细胞培养的目的主要是让细胞生长和增殖，一般不会发生分化，C 错误。
D 项：动物细胞在培养过程中，随着培养代数的增加，细胞的核型可能会发生改变，如部分细胞获得不死性，其核型可能改变，D 正确。
9.答案：B
解析：
A 项：动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术如动物细胞融合、单克隆抗体制备等的基础，A 正确。
B 项：动物细胞培养过程中，随着培养代数的增加，部分细胞的遗传物质可能会发生改变，如获得不死性的细胞，其遗传物质已改变，B 错误。
C 项：动物细胞培养时，需要用胰蛋白酶等处理动物组织，使细胞间的蛋白质等物质水解，从而获得单个细胞，C 正确。
D 项：动物细胞培养的气体环境是 95% 空气（提供氧气）和 5% CO （维持培养液的 pH），D 正确。
10.答案：C
解析：
A 项：利用胚胎干细胞的全能性，可诱导其分化为特定的细胞，用于治疗某些顽症，如帕金森病等，A 正确。
B 项：造血干细胞可分化为多种血细胞，可利用造血干细胞治疗白血病，B 正确。
C 项：目前利用成体干细胞培育出完整的人造器官还存在很多技术难题，尚未能实现利用成体干细胞培育出人造器官用于器官移植，C 错误。
D 项：利用干细胞治疗疾病的原理是干细胞具有分化为多种功能细胞的能力，通过分化产生所需的细胞来修复或替换受损组织细胞，D 正确。

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