第2章细胞工程第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养[学习目标] 1.了解动物细胞培养的概念和过程。2.理解动物细胞培养的条件与应用。3.了
解干细胞的类型及应用。知识自主梳理动物细胞培养 动物细胞融合 动物细胞培养 单个细胞 生长和增殖 氨基酸 维生素 种类 所需量 血
清 液体培养基 培养液 灭菌 无菌 定期更换 细胞代谢物积累 (36.5±0.5) ℃ 7.2～7.4 渗透压 O2和CO2 细胞
代谢 维持培养液的pH 培养皿 95%空气和5% CO2 机械方法 胰蛋白酶 悬浮 离心 细胞密度 有害代谢物 培养液中营养物质
贴附于某些基质表面 表面相互接触 胰蛋白酶 离心 分瓶之前 分瓶之后 早期胚胎 脐带血 早期胚胎 任何一种类型 个体 神经元 成体
神经干细胞 组织特异性 特定的细胞或组织 完整个体 造血干细胞 骨髓 造血干细胞 神经组织损伤 成纤维细胞 iPS细胞 优于 科
学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成i
PS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。 动物细胞培养液中为什
么要加动物血清？提示：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。 动
物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？提示：细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物
质的防御能力，一旦受到污染培养的细胞就会死亡。 培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？提示：分散后细胞能与培养液充分接触，更易
进行物质交换；且成块的组织中细胞靠在一起限制了彼此的生长和增殖。 动物细胞培养过程中，用胰蛋白酶处理的时间是不是越长越好？可不可
以用胃蛋白酶处理？提示：不是。时间过长胰蛋白酶会催化分解细胞膜蛋白等，对细胞有损伤。不可以。由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.
2～7.4，而胃蛋白酶作用适宜pH约为1.5，当pH大于6时，会失去活性。 如何打破接触抑制呢？癌细胞存在接触抑制吗？提示：贴满
瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。癌细胞增殖时不存在接触抑制，在培养瓶中可以形成多层细胞。笔记
空间 ___________________________________________________ __________
_________________________________________________________________
_______________________________________________________学习目标检测1．(目
标1)动物细胞工程技术的基础是( )A．动物细胞融合 B．胚胎移植C．动物细胞培养 D．核移植2．(目标1)下列有关动物细胞
培养的叙述，错误的是( )A．大多数细胞贴壁生长B．细胞进行有丝分裂和减数分裂C．细胞之间可能有接触抑制现象D．体外培养的动物细
胞的分类：一类悬浮在培养液中生长增殖，另一类贴附于某些基质表面生长增殖解析 动物细胞培养过程中，大多数细胞需要贴附于某些基质表面才
能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶瓶壁上的现象称为细胞贴壁，A正确；动物细胞培养过程中细胞数量不断增多，细胞增殖的方式为有丝分裂
，B错误；动物细胞在培养过程中，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，这种现象称为细胞的接触抑制，C正确；体
外培养的动物细胞可分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖，另一类细胞需要贴附于某些基质表面生长增殖，D正确。3．(目标1、
2)下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是( )A．用胰蛋白酶处理剪碎的组织可以获得细胞悬浮液B．动物细胞培养时用CO2培养箱维
持适宜温度和pHC．把细胞从一个培养瓶分装到多个培养瓶称为传代培养D．胚胎干细胞培养时加入抗生素可加快干细胞分化解析 抗生素在动物
细胞培养过程中，具有防止污染的作用，不能诱导干细胞分化。4．(目标3)干细胞是一类未参与分化或未完全分化的细胞，分裂能力强。按照其
来源分为胚胎干细胞和成体干细胞(如造血干细胞、神经干细胞)。下列关于干细胞的说法错误的是( )A．胚胎干细胞不具有发育成完整个体
的潜能B．胚胎干细胞的分化程度小于造血干细胞C．骨髓移植治疗白血病就是利用了造血干细胞能分化成各种血细胞的能力D．干细胞的研究将在
再生医学、药物检测等方面发挥大作用解析 胚胎干细胞具有发育成各种组织、器官，甚至发育成完整个体的潜能，A错误；胚胎干细胞的分化程度
小于造血干细胞，B正确；骨髓移植治疗白血病就是利用了造血干细胞能分化成各种血细胞的能力，C正确。5．(多选)(目标1)动物细胞培养
包括原代培养和传代培养，下列有关说法不正确的是( )A．原代培养前要用胰蛋白酶等处理，传代培养前不需要B．传代培养时需用离心法收
集细胞C．贴壁细胞原代培养具有接触抑制现象，传代培养没有接触抑制现象D．原代培养和传代培养所需要的培养液成分不同解析 贴壁细胞在原
代培养和传代培养之前均需要胰蛋白酶等处理，悬浮培养的细胞在原代培养前需要胰蛋白酶等处理，在传代培养前不需要用胰蛋白酶等处理，A错误
；贴壁细胞在传代培养和原代培养中均存在接触抑制现象，C错误；原代培养和传代培养所需的培养液成分相同，D错误。重点题型突破题型一 动
物细胞培养的条件[例1] 一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下哪些条件( )①无毒的环境 ②无菌的环境 ③合成培养基需加入血清
④温度与动物体温相近 ⑤需要O2，不需要CO2 ⑥适宜的渗透压A．①②③④⑤⑥ B．①②③④C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥解
题分析 动物细胞培养需要无毒、无菌的环境，①②正确；用于动物细胞体外培养的合成培养基通常需加入血清等天然物质，③正确；动物细胞培养
需要适宜的温度、pH和渗透压，④⑥正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，所需气体主要有CO2和O2，⑤错误。题型二 动物细胞培养与
植物组织培养的比较[例2] 下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是( )A．动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同B．
动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞
的全能性解题分析 动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所
用的培养基则不需加入血清，A正确；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌条件下进行，B错误；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发
生遗传物质的改变，C错误；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形成新的动物或分化成其
他各种细胞，不能体现动物细胞的全能性，D错误。题型三 动物细胞培养过程分析[例3] 如图表示动物细胞培养程序图，请据图回答下列问题
：(1)过程②的方法是__________________________________________。(2)过程⑤用____
_____________________等处理组织块或贴壁细胞，使其分散成单个细胞，这样做的目的是_______________
______________。(3)③和⑤的过程都要把分散的细胞制成___________。(4)过程④进行的细胞培养是_____
______。(5)过程⑥进行的细胞培养是___________。(6)④和⑥过程都要放在________________中培养。
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 解除因接触对细胞生长的抑制 细胞悬液 原代培养 传代培养 CO2培养
箱 题型四 干细胞及应用的考查[例4] 下列关于干细胞的说法正确的是( )①干细胞通过不断的再生和修复治疗多种疾病 ②成体干细胞
只能分化成特定的细胞或组织 ③胚胎干细胞具有分化成多种组织细胞的潜能，也具有发育成完整个体的能力 ④造血干细胞是发现最早、研究最多
、应用最为成熟的一类胚胎干细胞A．①②③ B．①③④C．②③④ D．①②④解题分析 造血干细胞属于成体干细胞，④错误。课后课时
作业[单项选择题] 知识点一 动物细胞工程和动物细胞培养的条件1．下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，正确的是( )A．培
养原理都是细胞的全能性B．都通过有丝分裂增加细胞数目C．培养材料都必须取自分生组织D．都经过脱分化恢复细胞全能性2．对动物细胞进行
培养是用一个细胞培养得到( )A．能够无限增殖的细胞B．种类多样的细胞产物C．遗传特性相同的一群细胞D．遗传信息与该细胞相同的个
体3．在动物细胞培养过程中，处理中不恰当的是( )A．培养液和培养用具要进行无菌处理B．提供种类齐全的营养物质C．提供纯氧以保证
细胞的呼吸作用D．保证提供适宜的温度、pH和渗透压解析 动物细胞培养过程中要保证无菌无毒，需要对培养液和培养用具进行无菌处理，A正
确；培养液中营养成分充足，以满足细胞增殖的需要，B正确；动物细胞培养过程需要的气体环境应为95%的空气和5%的CO2的混合气体，空
气中的O2是细胞代谢所需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，C错误。 知识点二 动物细胞培养过程4．在动物细胞培养过程中，原代
培养指的是( )A．用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程B．将动物组织分散成单个细胞后初次的培养过程C．出现接触抑制现象后取出的
细胞的培养过程D．哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程5．下列关于传代培养的说法，不正确的是( )A．原代培养的细胞会因细胞密度
过大，有害代谢物积累等原因停止分裂B．悬浮培养的细胞不需要传代培养C．分瓶后的细胞培养称为传代培养D．悬浮培养的细胞进行传代培养，
不需要胰蛋白酶处理解析 悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、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，所以也需要传代培养，
B错误。解析 甲过程表示获取实验小鼠的组织块，A正确；乙过程可以用胰蛋白酶处理使皮肤组织块分散成单个皮肤细胞，B正确；贴壁生长的细
胞具有接触抑制现象，所以丙过程中在培养瓶上只可形成单层细胞，C错误；悬浮培养和贴壁生长的细胞的收集都用到离心法，D正确。7．对某种
动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行细胞培养。下列说法正确的是( )A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白
酶处理B．细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞呼吸C．甲、乙细胞在持续的培养过程中，乙会出现停止增殖
的现象D．仅用培养肝细胞的培养液也能用来培养乙肝病毒解析 胃蛋白酶处理需要的pH非常低，而多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.
4，所以不能用胃蛋白酶处理，A错误；细胞培养应在含5%CO2的CO2恒温培养箱中进行，CO2的主要作用是维持培养液的pH，B错误；
正常细胞在体外培养时会出现停止增殖即接触抑制的现象，而甲肿瘤细胞没有此特性，C正确；病毒必须寄生在活细胞中，不能只用培养液培养，D
错误。8．动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。下列除哪项外
，均是由该图提供的信息可以获得的结论( )A．正常细胞与癌细胞的增殖速率相同B．有无血清对正常细胞培养的影响不同C．培养基中补充
血清有助于正常细胞的培养D．培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大解析 从图示中可看出癌细胞与正常细胞的增殖速率不同，A错误；
正常细胞在有血清的情况下才有显著的增殖，而癌细胞由于基因突变，导致其具有无限增殖的特性，离体培养时培养基中有无血清对其增殖的影响不
大，B、C、D正确。 知识点三 干细胞培养及其应用9．下列关于哺乳动物胚胎干细胞的叙述不正确的是( )A．可以从早期胚胎中分离出
来B．胚胎干细胞分化程度低于成体干细胞C．是研究体外细胞分化的理想材料,也可以用于治疗人类的某些顽症D．体外培养时可以无限增殖解析
胚胎干细胞来自早期胚胎，A正确；胚胎干细胞能增殖，但不能无限增殖，D错误。10．诱导多能干细胞(iPS细胞)，是将四种转录因子基
因通过病毒载体导入小鼠成纤维细胞，并对其诱导转化而产生的与胚胎干细胞相似的细胞，后来，科学家又诱导人皮肤纤维母细胞成为iPS细胞，
iPS细胞在体外已成功地分化为神经元、心血管细胞等多种组织细胞，关于iPS细胞的叙述错误的是( )A．iPS细胞和胚胎干细胞一样
具有发育的全能性B．iPS细胞在医学领域可能具有广阔的应用前景C．与经典的胚胎干细胞技术相比，iPS技术不使用胚胎，因此不涉及伦理
问题D．iPS技术可用病人自己的体细胞制备干细胞，不会有免疫排斥和安全性问题解析 iPS细胞在医学领域可能具有广阔的应用前景，可用
于治疗人类的某些顽症，如帕金森综合症、阿尔茨海默病等疾病，B正确；利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专用的干细胞，所以理论上
不会有免疫排斥的问题，然而，iPS的研究还只是刚刚起步，用于临床治疗还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险，D错误。[多项选择题
]11．如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。下列判断正确的是( )A．B点
之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养B．接触抑制现象可能发生在AB段和DE段C．传代培养时一定要用胰蛋白酶处理D．E点后
的细胞可能会发生癌变解析 人们通常将动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养，B点之后细胞继续生长，可见B
点之后进行了传代培养，A正确；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，即会发生接触抑制现象，在AB段和DE段细胞
几乎生长停滞，可能发生了接触抑制，B正确；传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，使
之分散成单个细胞，然后再用离心法收集，C错误；E点的细胞经过多次分裂，遗传物质可能发生改变，从而导致细胞癌变，D正确。12．名为“
我的皮肤”的生物活性绷带自从在英国诞生后，给皮肤烧伤病人带来了福音。该生物活性绷带的原理是先采集一些细胞样本，再让其在特殊的膜片上
增殖。5～7天后，将膜片敷在患者的伤口上，膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口上，并促进新生皮肤层生长，达到加速伤口愈合的目的。下列有关
叙述中，正确的是( )A．“我的皮肤”的获得技术属于动物细胞工程B．膜片上含有细胞生长所需的营养物质C．人的皮肤烧伤后会因人体免
疫的第一道防线被破坏而导致免疫力下降D．种植在膜片上的细胞样本最好选自患者本人解析 “我的皮肤”是由细胞样本经过增殖产生的，利用了
动物细胞培养技术，A正确；细胞能在膜片上增殖，说明膜片上含有细胞生长、增殖所需的营养物质，B正确；人的皮肤属于人体免疫的第一道防线
，C正确；为了减少免疫排斥反应，最好选本人的皮肤细胞作样本，D正确。13．回答下列与动物细胞培养有关的问题。(1)动物细胞的体外培
养需要满足营养物质的供应、适宜的温度、pH和渗透压、___________的环境以及气体环境。细胞培养所需气体主要有_______
_______________。(2)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面__________时，细胞会停止分裂增殖
，这种现象称为细胞的__________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是______________。无菌无毒 氧气和二氧化碳 相互
接触 接触抑制 单层(或一层) (3)体外培养的细胞大多数贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为___________。悬浮培养的细胞
会因_______________、_________________和_____________________________
______________等因素而分裂受阻。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到______期的细胞
用显微镜进行观察。细胞贴壁 细胞密度过大 有害代谢物积累 培养液中营养物质缺乏(三个空顺序可颠倒) 中 解析 (1)动物细胞的体外
培养需要满足以下条件：营养物质的供应，适宜的温度、pH和渗透压、无菌无毒的环境以及气体环境。细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，
前者为细胞代谢所需，后者的主要作用是维持培养液pH。(2)在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时瓶壁上是单层细胞。(
4)由于中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细胞分裂中期的细胞用显微镜观察其染色体数目。14．某生物兴趣小组对一种抗癌新药进
行实验时，以动物肝癌细胞为材料，测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养时，将
细胞所需的营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基称为________培养基。通常在培养基中还需要加入适量________等
一些天然成分。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的主要作用是______________________。另外，还
应该保证被培养的细胞处于________、________的环境。(2)请你帮助兴趣小组的同学分析本实验，实验的自变量是_____
_____ _______________，实验组和对照组除了自变量不同外，其他处理均应该相同，这是为了遵循实验设计的______
_____原则。合成 血清 维持培养液的pH 无菌 无毒 是否加入抗癌药物单一变量 解析 (1)由于对细胞所需的营养物质还没有完全
搞清楚，因此，在使用合成培养基时，还要加入一些动物血清等天然成分。(2)实验的目的是要测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响，故实验的自变量为抗癌药物的有无，其他无关变量应该相同，否则会干扰实验结果，这种设计遵循的是实验的单一变量原则。15．胚胎干细胞(ES细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的价值，胚胎干细胞的应用前景吸引着众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识，回答下列问题：(1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES细胞)是从___________中分离出来的一类细胞，在功能上具有______________，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(2)成体干细胞具有_____________，包括骨髓中的_____________、神经系统中的_____________、睾丸中的_____________等。_____________是研究最为成熟的成体干细胞，主要存在于________、外周血和脐带血中。(3)ES细胞的另一个重要的应用前景为体外诱导分化，从而培育出人造组织、器官，进而解决临床上存在的供体器官不足和___________问题。早期胚胎 发育的全能性 组织特异性 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 造血干细胞 骨髓 免疫排斥 本课结束 |
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