第2節(jié)　動物細胞工程第1課時　動物細胞培養(yǎng) 課標內容要求核心素養(yǎng)對接1.闡明動物細胞培養(yǎng)是從動物體獲得相關組織、分散成單個細胞后，在適宜的培養(yǎng)條件下讓細胞生長和增殖的過程。動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎。2．簡述干細胞在生物醫(yī)學工程中有廣泛的應用價值。1．生命觀念：運用穩(wěn)態(tài)與平衡觀，分析動物細胞培養(yǎng)的條件。2．科學思維：采用歸納與概括、演繹與推理等方法，用文字和圖示說明動物細胞培養(yǎng)的過程。3．社會責任：對干細胞培養(yǎng)用于人類疾病治療等社會熱點問題進行科學評價。 一、動物細胞培養(yǎng)的概念從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。二、動物細胞培養(yǎng)的條件1．營養(yǎng)條件(1)合成培養(yǎng)基：將細胞所需的營養(yǎng)物質按種類和所需量嚴格配制而成。(2)天然成分：血清等。(3)一般使用液體培養(yǎng)基，即培養(yǎng)液。2．無菌、無毒的環(huán)境(1)培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具滅菌處理。(2)無菌環(huán)境下操作。(3)培養(yǎng)液定期更換的目的：清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。3．溫度、pH和滲透壓(1)適宜的溫度：哺乳動物多以(36.5±0.5) ℃為宜。(2)適宜的pH：多數細胞生存的適宜pH為7.2～7.4。(3)適宜的滲透壓。4．氣體環(huán)境：95%空氣和5%CO2。(1)O2的作用：細胞代謝所必需的。(2)CO2的主要作用：維持培養(yǎng)液的pH。三、動物細胞培養(yǎng)的過程基于動物細胞培養(yǎng)的過程，完成下面的問題：(1)過程①的處理方法有：機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法。(2)過程②為原代培養(yǎng)，培養(yǎng)的動物細胞有兩類：①懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖；②貼附于某些基質表面生長增殖。(3)進行過程③時，懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要使用胰蛋白酶等處理，然后用離心法收集。(4)過程③為傳代培養(yǎng)，進行過程③的原因主要有：細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質缺乏和接觸抑制等。四、干細胞培養(yǎng)及其應用1．干細胞功能：在一定條件下，可以分化成其他類型的細胞。2．干細胞的存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。3．干細胞的種類(1)(2)(3)判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．多數動物細胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為6.8～7.0。  (×)提示：多數動物細胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為7.2～7.4。2．動物細胞培養(yǎng)要定期更換培養(yǎng)液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成傷害。????????????? ????????????? (√)3．動物細胞培養(yǎng)技術的原理是動物細胞的全能性。 (×)提示：動物細胞培養(yǎng)技術的原理是細胞增殖。4．制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。 (×)提示：應該用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。5．培養(yǎng)動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。 (×)提示：原代培養(yǎng)指動物組織經處理后的初次培養(yǎng)。6．胚胎干細胞和成體干細胞都具有形成機體的所有組織和器官，甚至個體的潛能。????????????? ????????????? (×)提示：成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。　動物細胞培養(yǎng)的過程1．動物細胞培養(yǎng)過程2．動物細胞培養(yǎng)過程中酶的處理(1)用酶“兩次”處理的目的：第一次使用的目的是使組織細胞分散開；第二次使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，便于分散后繼續(xù)培養(yǎng)。(2)使細胞分散開的原因：一是能保證細胞所需要的營養(yǎng)供應；二是能保證細胞內有害代謝物的及時排出。(3)不能用胃蛋白酶處理：由于大多數動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。3．有關動物細胞培養(yǎng)知識點可歸納為4個“2”(1)培養(yǎng)材料為“2”：即動物胚胎、幼齡動物的組織和器官。(2)培養(yǎng)過程為“2”：即原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)。(3)胰蛋白酶使用“2”次：即原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)中均使用，目的是使細胞分散開。(4)細胞生長特點有“2”個：即貼壁生長和接觸抑制。1．動物細胞培養(yǎng)過程中有接觸抑制現象，這一現象說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？提示：細胞培養(yǎng)過程中的接觸抑制說明了細胞膜能進行細胞間的信息交流。細胞膜接受信息后，細胞停止分裂，說明了細胞膜接受的信息能夠傳遞到細胞核。2．為什么動物細胞培養(yǎng)中有貼壁生長的特性？提示：動物細胞膜上有糖蛋白使細胞具有黏著性。3．根據癌細胞的特點，思考一下培養(yǎng)的癌細胞有沒有接觸抑制現象。提示：癌細胞細胞膜上糖蛋白減少，細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養(yǎng)的癌細胞無接觸抑制現象，在培養(yǎng)瓶中能夠生長成多層。1．下圖為腎臟上皮細胞培養(yǎng)過程示意圖，下列敘述不正確的是(　　)甲　　　乙　　丙　　　丁A．甲→乙過程需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理B．丙過程指細胞在添加血清的合成培養(yǎng)基中進行原代培養(yǎng)C．丙和丁過程均會出現細胞貼壁和接觸抑制現象D．丁過程是傳代培養(yǎng)的細胞，該過程體現了動物細胞的全能性D　[甲→乙是組織細胞的分離，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶分解細胞間蛋白質，制備細胞懸液，A項正確；丙過程還未分瓶，屬于原代培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需要添加血清，B項正確；在動物細胞培養(yǎng)過程中會出現細胞貼壁和接觸抑制的現象，C項正確；丁過程已經分瓶培養(yǎng)，屬于傳代培養(yǎng)，丁過程并沒有體現動物細胞的全能性，D項錯誤。]2．如圖所示是某動物細胞培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中活細胞和死亡細胞密度統(tǒng)計結果，下列相關敘述錯誤的是(　　)A．實驗中要控制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間，以免損傷細胞B．培養(yǎng)液中應適當加入青霉素、鏈霉素，以避免雜菌污染C．曲線bc段變化的主要原因是培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質不足及有害代謝物積累等D．培養(yǎng)至第6 d時，新產生的細胞數等于死細胞數D　[實驗中要控制胰蛋白酶溶液濃度和處理時間，以免損傷細胞，A正確；培養(yǎng)液中應適當加入青霉素、鏈霉素等一定量的抗生素，以避免雜菌污染，B正確；曲線bc段表示活細胞密度減少，而此時間段內死細胞密度增加，產生這種變化的主要原因是培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質不足及有害代謝物積累等，C正確；培養(yǎng)至第6 d時，活細胞數等于死細胞數，D錯誤。]　動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較列表比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)不同點理論基礎植物細胞的全能性細胞增殖前處理無菌、離體無菌；用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理取材植物較幼嫩的部位或花藥等動物胚胎、幼齡動物的器官或組織培養(yǎng)基性質固體液體培養(yǎng)基成分水、礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素等糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等結果最終產生新個體，體現了細胞的全能性產生大量細胞，不形成新個體相同點①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂1．動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的目的有什么不同？提示：動物細胞培養(yǎng)是為了獲得大量的動物細胞或細胞產物；植物組織培養(yǎng)是為了獲得新個體或細胞產物。2．動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中細胞分裂的方式相同嗎？提示：相同，都是有絲分裂。下列屬于動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別的是(　　)A．動物細胞培養(yǎng)基與植物細胞培養(yǎng)基的成分有所不同B．動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C．動物細胞培養(yǎng)可發(fā)生遺傳物質改變，而植物組織培養(yǎng)不能D．植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)都體現了細胞的全能性A　[動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基的成分不同，如培養(yǎng)動物細胞的培養(yǎng)基需加入血清，而植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基則不需加入血清；動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)都需要在無菌、人工控制的條件下進行；動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)過程中都可發(fā)生遺傳物質的改變；植物組織培養(yǎng)最終能夠形成完整的植物體，能體現植物細胞的全能性，動物細胞最終不能被培養(yǎng)成新的動物，不能體現動物細胞的全能性。]為了初步檢測藥物X和Y的抗癌活性，在細胞培養(yǎng)板的每個孔中加入相同數量的肝癌細胞，實驗組加入等體積相同濃度的溶于二甲基亞礬(溶劑)的藥物X或Y，培養(yǎng)過程及結果如下所示。   實驗結果組別細胞個數(個/孔)對照7.8×106藥物X6.7×104藥物Y5.3×105 本案例考查學生設計對照實驗和對實驗結果的交流討論的能力。(1)對照組應加入的成分是什么？(科學探究)(2)根據實驗結果，判斷藥物X、藥物Y有沒有抗癌作用？如果有抗癌作用，哪一種藥物抗癌效果更好？(科學探究)提示：(1)對照組中應加入等體積的二甲基亞礬(溶劑)。(2)藥物X、藥物Y都有抗癌作用。藥物X的抗癌效果更好。[課堂小結]知 識 網 絡 構 建核 心 語 句 背 誦1.動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等成分，還要加入血清等天然成分。2.培養(yǎng)動物細胞的CO2培養(yǎng)箱中含有95%的空氣和5%的CO2。3.原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞。4.培養(yǎng)的動物細胞有貼壁生長和接觸抑制現象。5.干細胞包括胚胎干細胞和成體干細胞。6.體細胞經體外誘導能夠形成類似胚胎干細胞的誘導多能干細胞。1．下列哪項條件不是動物細胞培養(yǎng)所需要的(　　)A．無菌、無毒的環(huán)境B．充足的營養(yǎng)物質C．適宜的溫度和pHD．95%的空氣和5%的氧氣D　[二氧化碳培養(yǎng)箱的氣體條件是95%的空氣和5%的二氧化碳。]2．動物細胞培養(yǎng)過程的順序是(　　)①原代培養(yǎng)　②傳代培養(yǎng)　③胰蛋白酶處理組織，形成單個細胞，制成細胞懸液A．①②③　　B．①③②　　C．②①③　　D．③①②D　[動物細胞培養(yǎng)是用動物胚胎或幼齡動物器官通過胰蛋白酶處理制成細胞懸液，再通過原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)得到細胞株。]3．動植物體的體細胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是(　　)A．都需用CO2培養(yǎng)箱B．都需用液體培養(yǎng)基C．都要在無菌條件下進行D．都可體現細胞的全能性C　[植物組織培養(yǎng)不需要用CO2培養(yǎng)箱，用的是固體培養(yǎng)基。動物細胞培養(yǎng)是為了獲得更多的動物細胞，不能體現細胞的全能性。]4．關于iPS細胞及應用的說法，正確的是(　　)A．iPS細胞是從早期胚胎中獲取的B．造血干細胞是一種iPS細胞C．采用不同的方法可將成纖維細胞誘導產生iPS細胞D．iPS細胞誘導基因突變可分化成各種組織細胞C　[iPS細胞是體細胞體外誘導產生的干細胞，誘導iPS細胞產生的方法有多種。iPS細胞分化成各種組織細胞是基因選擇性表達的過程。]5．某研究小組進行藥物實驗時，以動物肝細胞為材料，測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性。供培養(yǎng)的細胞有甲、乙兩種，甲細胞為肝腫瘤細胞，乙細胞為正常肝細胞。請回答下列有關動物細胞培養(yǎng)的問題。(1)將數量相等的甲細胞和乙細胞分別置于培養(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，觀察到甲細胞數量比乙細胞數量________。(2)在動物細胞培養(yǎng)時，通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清，其原因是__________。細胞培養(yǎng)應在含5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是____________________。(3)在兩種細胞生長過程中，當乙細胞鋪滿瓶壁時，其生長________。藥物實驗需要大量細胞，兩種細胞頻繁傳代，甲細胞比乙細胞可以傳代的次數更_______。若用動物的肝臟組織塊制備肝細胞懸液，需要用____________處理。(4)為了防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的____________。[解析]　癌細胞具有無限增殖的特點，故相同培養(yǎng)條件下，肝腫瘤細胞數量多于正常肝細胞數量。動物細胞培養(yǎng)需提供無菌環(huán)境，如向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素可防止細菌的污染；需提供一定的營養(yǎng)，如向培養(yǎng)基中加入適量血清，以便補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質；需提供一定的氣體環(huán)境，如向恒溫培養(yǎng)箱中加入5%的CO2，目的是維持培養(yǎng)液的pH。[答案]　(1)多　(2)血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質　維持培養(yǎng)液的pH　(3)停止　多　胰蛋白酶　(4)抗生素 

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一 動物細胞培養(yǎng)

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修3

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