人教版高中生物選擇性必修3優(yōu)質(zhì)學(xué)案2 2 1 動物細(xì)胞培養(yǎng)

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1、? ? 2 2 第 2 節(jié) 第 1 課時 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 動物細(xì)胞工程 動物細(xì)胞培養(yǎng) 一、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程 1．動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合和動物細(xì)胞核移植等，其中動物 細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。 2．動物細(xì)胞培養(yǎng) (1)概念：從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓 這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。 (2)培養(yǎng)條件 ì無機(jī)物：無機(jī)鹽 ? ①營養(yǎng)條件í有機(jī)物：糖類、氨基酸、維生素等 ? 天然成分：血清等 將細(xì)胞所

2、需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基，稱為合成培養(yǎng)基。培養(yǎng)動物 細(xì)胞一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。 ②無菌、無毒的環(huán)境：需要對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理以及在無菌環(huán)境下進(jìn)行操 作。培養(yǎng)液還需要定期更換，以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害。 ì溫度：哺乳動物細(xì)胞多以36.5±0.5 ℃為宜 ? ③溫度、pH 和滲透壓ípH：多數(shù)動物細(xì)胞適宜pH為7.2～7.4 ? 滲透壓 ì?O2：細(xì)胞代謝所必需的 ④氣體環(huán)境í ??CO2：維持培養(yǎng)液的pH 在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，并將它們置于含有 95%空氣

3、和 5%CO 的混合氣體的 CO 培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。 (3)培養(yǎng)過程 1 2 2 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 (4)相關(guān)概念 ①細(xì)胞貼壁：懸液中分散的細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。 ②接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。 ③原代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。 ④傳代培養(yǎng)：分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。 (1)動物細(xì)胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動物細(xì)胞的全能性( ) (2)培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞( ) (3) 懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接用離心法收集，貼壁細(xì)胞需要用胰蛋白酶等

4、處理后再用離心法收集 ( ) (4)動物細(xì)胞培養(yǎng)時，O 是細(xì)胞代謝所必需的，CO 的主要作用是維持培養(yǎng)液的 pH( ) 〖答 案〗 (1)× (2)× (3)√ (4)√ 1．動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖。 2．幼齡動物的細(xì)胞與老齡動物的細(xì)胞比較，分化程度低的細(xì)胞與分化程度高的細(xì)胞比較，哪 些細(xì)胞更易于培養(yǎng)？為什么？ 〖提 示〗 幼齡動物的細(xì)胞和分化程度低的細(xì)胞更易培養(yǎng)，原因是這些細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。 3．動物細(xì)胞培養(yǎng)時，除了添加糖類、氨基酸等必要的營養(yǎng)成分外，往往還需添加血清等一些 天然成分，原因是人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚，血清等一些天然成分的營 養(yǎng)成分

5、比較齊全，可以彌補(bǔ)人工培養(yǎng)基的不足。 4．進(jìn)行動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。用胃蛋 白酶可以嗎？為什么？ 〖提 示〗 不可以。多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜 pH 為 7.2～7.4，胃蛋白酶(適宜 pH 為 1.5 左 右)在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適用于細(xì)胞培養(yǎng)時 的處理。 二、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用 1．來源：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。 2．類型：胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。 3．胚胎干細(xì)胞 (1)概念：存在于早期胚胎中，具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一

6、步形 成機(jī)體的所有組織和器官甚至個體的潛能。 (2)局限：胚胎干細(xì)胞必須從胚胎中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。 2 ? ? 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 4．成體干細(xì)胞 (1)概念：成體組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞。 ì骨髓中的造血干細(xì)胞 ? (2)類型í神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細(xì)胞 睪丸中的精原干細(xì)胞 (3)特點：具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。 (4)作用：有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切 相關(guān)。 (5)應(yīng)用 ①造血干細(xì)胞：

7、治療白血病、一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障 礙等疾病。 ②神經(jīng)干細(xì)胞：治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病(如帕金森病、阿爾茨海默病等)。 5．誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (1)概念：通過體外誘導(dǎo)成纖維等細(xì)胞，獲得類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞，被稱為誘導(dǎo)多能干 細(xì)胞(簡稱 iPS 細(xì)胞)。 (2)應(yīng)用 治療小鼠的鐮狀細(xì)胞貧血；現(xiàn)在用 iPS 細(xì)胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究也 取得了新進(jìn)展。 (3)優(yōu)點：無需破壞胚胎；iPS 細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后， 理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。 (1)干細(xì)胞都是來源于早期胚

8、胎( ) (2)造血干細(xì)胞是發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應(yīng)用也最為成熟的一類成體干細(xì)胞，主要存在于成體 的骨髓、外周血和臍帶血中( ) (3)不同類型的干細(xì)胞，它們的分化潛能完全相同( ) (4)干細(xì)胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物安全性與有效性檢測等領(lǐng)域發(fā)揮大作用( ) 〖答 案〗 (1)× (2)√ (3)× (4)√ 1．胚胎干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是胚胎干細(xì)胞具有全能性，可以被誘導(dǎo)分化形 成新的組織細(xì)胞、器官甚至個體，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。 2．胚胎干細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？其應(yīng)用有什么限 制因素？

9、〖提 示〗 通過胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官，從而解決供體器官不 足問題，另一方面，由于是自身細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的，所以無免疫排斥反應(yīng)。胚胎干細(xì)胞 3 機(jī) 械方法或 加培養(yǎng)液 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 必須從胚胎中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了應(yīng)用。 3．為什么科學(xué)家認(rèn)為 iPS 細(xì)胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞？ 〖提 示〗 iPS 細(xì)胞的誘導(dǎo)過程無需破壞胚胎，而且 iPS 細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞， 將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。 1．動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程：動物組織―――――――――――――

10、→單個細(xì)胞―――→細(xì)胞懸液―→原 胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理 代培養(yǎng)―→傳代培養(yǎng)。 2．動物細(xì)胞培養(yǎng)一般選用胚胎或幼齡動物的組織，細(xì)胞在培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)細(xì)胞貼壁(生長) 和接觸抑制現(xiàn)象。 3．體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞可以分為兩大類：一類細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖；另一類則 需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖，大多數(shù)細(xì)胞屬于這種類型。 4．干細(xì)胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中，包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì) 胞等。 5．誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS 細(xì)胞)的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞。 1 ．在將動物組織塊分散成單個細(xì)胞時，可以使用胰蛋白酶。由此判斷以下推測不

11、合理的是 ( ) A．動物細(xì)胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系 B．處理時一定要注意處理時間、加酶量 C．胰蛋白酶一定不會對動物細(xì)胞造成損傷 D．動物細(xì)胞培養(yǎng)液的 pH 應(yīng)與胰蛋白酶作用的適宜 pH 基本一致 〖答 案〗 C 〖解 析〗 胰蛋白酶可使蛋白質(zhì)分解，由胰蛋白酶可破壞動物細(xì)胞之間的聯(lián)系，可推測動物 細(xì)胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系；細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)成分，所以一定要注意處理的時間 和酶的用量，以防止對動物細(xì)胞造成損傷；酶促反應(yīng)需要適宜的pH，所以培養(yǎng)液的 pH 應(yīng)與 胰蛋白酶作用的適宜 pH 基本一致。 2．下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，正確的是( )

12、 4 2 2 2 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 A．培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶等處理，使細(xì)胞從瓶壁上脫離，制成細(xì)胞懸液 B．將所取的組織先用胃蛋白酶等進(jìn)行處理，使其分散成單個細(xì)胞 C．用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自成年動物的器官或組織 D．動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng) 〖答 案〗 A 〖解 析〗 正常動物細(xì)胞培養(yǎng)時存在貼壁生長和接觸抑制現(xiàn)象，因此培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋 白酶等處理，使細(xì)胞從瓶壁上脫離，制成細(xì)胞懸液，A 正確；動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜 pH 為 7.2～ 7.4，這樣的環(huán)境會使胃蛋白酶變性失活，因此動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，應(yīng)

13、將所取的組織先用胰 蛋白酶等進(jìn)行處理，使其分散成單個細(xì)胞，B 錯誤；用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動 物的器官或組織，因為胚胎或幼齡動物的器官或組織分裂能力強(qiáng)，C 錯誤。 3．下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物組織培養(yǎng)的表述中正確的是( ) A．動物細(xì)胞培養(yǎng)中，含 20%CO 的恒溫培養(yǎng)箱的作用是調(diào)控 pH 和溫度 B．在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時可直接用離心法收集細(xì)胞 C．原代培養(yǎng)的細(xì)胞因具有最接近于體內(nèi)細(xì)胞的生長特性，常用于藥物測試研究 D．動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織 〖答 案〗 C 〖解 析〗 動物細(xì)胞培養(yǎng)中，應(yīng)在含 5%CO 的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)

14、行培養(yǎng)，作用是維持培養(yǎng)液 的 pH，A 項錯誤；在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時，貼壁細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶處理，使之分散成單個 細(xì)胞，然后再用離心法收集，B 項錯誤；動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖，因此不需要脫分 化，D 項錯誤。 4．下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用的敘述，錯誤的是( ) A．可用于檢測某種物質(zhì)的毒性 B．可通過培養(yǎng)各種病變細(xì)胞，用于藥理等方面的研究 C．可通過動物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素等 D．經(jīng)過脫分化、再分化，可構(gòu)建人造皮膚 〖答 案〗 D 〖解 析〗 動物細(xì)胞培養(yǎng)沒有脫分化與再分化過程。 5．一名嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶

15、血，在他以后生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難以 治療的疾病，就可以利用血液中的干細(xì)胞進(jìn)行治療，下列關(guān)于這個實例的說法正確的是( ) A．用干細(xì)胞培育出人體需要的組織或器官用來移植治病，需要激發(fā)細(xì)胞的全能性 B．用臍帶血中的干細(xì)胞能夠治療這個孩子所有的疾病 C．如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，需要用到細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) D．如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，應(yīng)該長期給他使用免疫抑制藥物 〖答 案〗 C 5 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 〖解 析〗 臍帶血中含有大量未成熟的造血干細(xì)胞，將臍帶血細(xì)胞移植，對白血病、再生障 礙性貧血等惡性血液病的治

16、療具有很好的效果；而用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來移植 治療，只要誘導(dǎo)細(xì)胞分化成該組織、器官即可，不需激發(fā)其全能性；用干細(xì)胞培育出的器官 移植屬于自體移植，基本不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，不需長期給他使用免疫抑制藥物。 6．某研究小組進(jìn)行藥物試驗時，以動物肝細(xì)胞為材料，測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供 培養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。請回答下列有關(guān)動 物細(xì)胞培養(yǎng)的問題： (1)將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同。一 段時間后，觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________。 (2)在動物細(xì)胞培養(yǎng)時，通常在合成培養(yǎng)基中

17、加入適量血清，其原因是____________________。 為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素。 (3)已知癌細(xì)胞 X 基因過量表達(dá)與肝腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，要試驗一種抗腫瘤藥物 Y 對甲細(xì) 胞生長的影響，可將甲細(xì)胞分為 A、B 兩組，A 組細(xì)胞培養(yǎng)液中加入________，B 組細(xì)胞培 養(yǎng)液中加入無菌生理鹽水，經(jīng)培養(yǎng)后，從 A、B 兩組收集等量細(xì)胞，通過分別檢測 X 基因在 A、B 兩組細(xì)胞中的________或________合成水平的差異，確定 Y 的藥效。 〖答 案〗 (1)多 (2)血清可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì) (3)Y mRNA 蛋白質(zhì) 〖解 析〗 (1)甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞為能無限增殖的細(xì)胞， 細(xì)胞周期短。在相同條件下，培養(yǎng)相同的時間，甲細(xì)胞的數(shù)量多于乙細(xì)胞。(3)設(shè)計一組加入 抗腫瘤藥物的實驗組，一組不加抗腫瘤藥物的對照組，通過檢測藥物影響 X 基因的表達(dá)過程， 即轉(zhuǎn)錄形成 mRNA 的量、翻譯形成蛋白質(zhì)的量來檢驗藥效。 6