2.2.1动物细胞培养的学案

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名称 2.2.1动物细胞培养的学案
格式 docx
文件大小 406.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2024-04-03 10:08:42

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文档简介

2.2.1动物细胞培养的学案
【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】
教学重点
1.动物细胞培养的条件和过程。
2.干细胞在生物医学工程中的应用。
3.单克隆抗体的制备和应用。
4.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
教学难点
1.单克隆抗体的制备过程。
2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
【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 单个细胞 ,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:动物细胞工程的基础。
3.原理: 细胞增殖 。
4. 培养条件:
(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。使用
合成培养基时还需加入___血清__等一些天然成分。
(2)无菌、无毒的环境:
(3)温度、pH和渗透压:36.5±0.5 ℃;适宜的pH: ___7.2~7.4_____。
(4)气体环境:
(一)动物细胞培养的过程
1.悬浮生长:细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时,由于____________积累和培养液中____________等因素,细胞分裂受阻。
2.________:细胞悬液中分散的细胞贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。
3.接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到________相互接触时,细胞停止分裂增殖的现象。
4.原代培养:分瓶之前的细胞培养,即动物组织________后的初次培养。
5.传代培养:分瓶之后的细胞培养。在进行传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集;贴壁细胞需要重新用________等处理,使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。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
【易错提示】
1.动物细胞培养的培养基为液体培养基,含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分,还要加入血清等天然成分。
2.培养动物细胞的CO2培养箱中含有95%的空气和5%的CO2。
3.原代培养和传代培养均需用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞。
4.培养的动物细胞有贴壁生长和接触抑制现象。
5.干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。
6.体细胞经体外诱导能够形成类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞。
【深化探究】
1.动物细胞培养的原理是什么?
提示:细胞增殖
2.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较,哪些细胞更易于培养,为什么?
提示:幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养,原因是这些细胞分裂能力强。
3.动物细胞培养时,除了添加糖类、氨基酸等必要的营养成分外,往往还需添加血清等一些天然成分,原因是什么?
提示:人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,血清等一些天然成分的营养成分比较齐全,可以弥补人工培养基的不足。
3.(科学思维)动物细胞培养取材时,一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官,请解释原因。
提示:胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛。
4.(生命观念)进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是什么成分?用胃蛋白酶可以吗?为什么?
提示:蛋白质。不可以。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶(适宜pH为2)在此环境中没有活性,而胰蛋白酶在此环境中活性较高,因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。
5.(科学思维)培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂增殖?
提示:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞停止分裂增殖。
6.诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么?
提示:诱导多能干细胞具有发育的全能性,可以被诱导分化形成新的组织细胞,经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
7.诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题?
提示:通过干细胞体外诱导分化,可以培育出人造器官,从而解决供体器官不足的问题。另一方面,由于是自身细胞经诱导分化形成的,所以无免疫排斥反应。
8.从病人体内提取成纤维细胞,将其转化成iPS细胞,经诱导后产生所需细胞,将所需细胞植入病人体内,这种技术的优点有哪些?
提示:iPS细胞诱导过程无须破坏胚胎,不会产生伦理问题,且因iPS细胞来自病人自身,将诱导产生的所需细胞移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应。
【巩固训练】
1.实验人员对动物细胞培养过程中的动物细胞增殖情况进行统计,其变化曲线如图所示,图中B、D两点表示经筛选后继续培养。下列叙述错误的是( )
A.对新鲜取材的动物组织处理时可用机械的方法使组织细胞分散
B.体外培养的大多数种类的动物细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
C.将细胞制成细胞悬液进行原代培养,其增殖情况如OA段所示
D.AB段可能发生了接触抑制
2.海拉细胞是一种人工培养的具有无限增殖能力的细胞,广泛应用于科学研究,极大程度地推动了医学发展。如图是海拉细胞培养部分过程,下列说法正确的是( )
A.丙和丁的过程不一定会出现细胞接触抑制的现象
B.甲→乙过程需要用胃蛋白酶或胶原蛋白酶等处理
C.丙、丁过程中通常会通入O2和CO2的混合气体刺激细胞呼吸
D.为避免培养过程中的杂菌污染,丙、丁过程中培养瓶盖必须旋紧不漏气
3.成体干细胞是指存在于已经分化组织中的未完全分化的细胞,能自我更新且能特化形成所在组织中的一种或多种细胞。下列叙述错误的是( )
A.骨髓中的造血干细胞通过分裂和分化可以产生各种血细胞
B.神经干细胞产生神经组织的各类细胞是一个不可逆的过程
C.成体干细胞具有全能性,可分化出所有组织细胞
D.诱导成体干细胞分化的过程实质是基因的选择性表达
4.6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6PD)有F和S两种类型,分别由一对等位基因XF和XS编码。基因型为XFXS的女性体细胞中的两个X染色体,会有一个随机失活,且这个细胞的后代相应的X染色体均会发生同样的变化。将基因型为XFXS的女性皮肤组织用胰蛋白酶处理后先进行细胞的原代培养,再对不同的单细胞分别进行单克隆培养。分别对原代培养和单克隆培养的细胞进行G-6PD蛋白电泳检测,结果如下图所示。有关叙述错误的是( )。
A.原代培养的细胞中都含有XF基因和XS基因
B.用胰蛋白酶处理皮肤组织可使其分散成单个细胞
C.原代培养细胞电泳图有2个条带是因为同时检测了多个细胞
D.单克隆培养的细胞1、2、4、5、8、9与3、6、7所含基因不同
5.再生医学领域在2019年首次利用异源诱导多能干细胞(iPS细胞)培养出的眼角膜组织,移植到病人体内,成功治疗一名失明患者,且未发生免疫排斥反应。下列有关叙述正确的是( )
A.造血干细胞和诱导多能干细胞(iPS细胞)分化程度相同
B.神经干细胞和iPS细胞在治疗阿尔茨海默病等方面有重要价值
C.体外培养iPS细胞时培养液中不需要加入血清等物质
D.患者未发生免疫排斥反应是因为移植细胞与其自身细胞的基因相同
6.下列有关干细胞的叙述,错误的是( )
A.干细胞是具有分裂和分化能力的细胞
B.造血干细胞可定向诱导分化成机体所有种类的细胞
C.胚胎干细胞在饲养层细胞上培养能够维持不分化的状态
D.移植胚胎干细胞可使退化的组织得以修复并恢复正常功能
7.下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.动物细胞培养一般使用固体培养基
B.培养液和所有培养用具要进行消毒处理
C.定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成的危害
D.细胞培养液中通常含有维生素、激素、糖等多种能源物质
8.动物细胞培养时需要在培养液中加入动物血清。为了研究不同“层次”血清对细胞增殖的影响,科研人员做了以下实验。将分离出的牛血清装入专用血清瓶后,放入冰箱中直立静置一段时间。取三支带刻度的吸管,将血清从上到下轻轻吸成均等的三份,分别装入消毒后的瓶中,标记为上、中、下,再分别从三个瓶中吸取等量的血清置于另一小瓶中,混合均匀备用。分别取等量的不同“层次”的血清和混合血清加入新配制的动物细胞培养液中,再接种小鼠上皮细胞(接种细胞密度为5×104个·mL-1),在适宜条件下培养72h后,进行计数。结果如下表。
组别 上 中 下 混合
72h后细胞数/(个·mL-1) 9.75×104 1.04×105 7.5×104 1.85×105
回答下列问题:
(1)在吸取血清的过程中,要严格禁止摇晃或振动血清瓶,目的是___。
(2)动物细胞培养时,通常采用松盖培养瓶或___,并将它们置于含有___的混合气体的CO2培养箱中进行培养。若培养的细胞来自哺乳动物,则细胞培养时应将温度控制在___为宜。
(3)用血细胞计数板计数细胞时,统计出来的数据比实际活细胞数往往偏___,原因可能是___。
(4)从表中结果可以看出,不同“层次”的血清对细胞增殖的影响不同,造成这种结果的主要原因是___。
参考答案
1.答案:B
解析:A、对新鲜取材的动物组织处理时可用机械方法使组织细胞分散,也可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理为单个细胞,A正确;
B、体外培养的大多数种类的动物细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,B错误;
C、原代培养即分瓶前的培养,该时期细胞数量相对较少,增殖情况如OA所示,C正确;
D、AB段细胞几乎不再增殖,可能发生了接触抑制,需要用胰蛋白酶等处理,使组织细胞分散开来,才能进行BC段的传代培养,D正确。
故选B。
2.答案:A
解析:A、丙表示原代培养,丁表示传代培养,海拉细胞是一种具有无限增殖能力的细胞,其在原代培养和传代培养的过程中不会出现细胞接触抑制的现象,A正确;
B、在动物细胞培养过程中,需要用胶原蛋白酶,而不用胃蛋白酶的原因是在多数动物细胞培养液适宜的pH范围内,胃蛋白酶已失去活性,B错误;
C、丙、丁过程中通常会通入95%空气和5%的CO 的混合气体,前者(O2的主要作用是)维持细胞进行有氧呼吸,后者(CO2的主要作用是)维持培养液适宜的pH,C错误;
D、为避免培养过程中的杂菌污染,保证其气体需要,丙、丁过程中需松动培养瓶盖,将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体的培养箱中培养,D错误。
故选A。
3.答案:C
解析:A、骨髓中的造血干细胞能通过分裂和分化产生红细胞、白细胞和血小板等各种血细胞,A正确;
B、神经干细胞产生神经组织的各类细胞是由于基因的选择性表达,基因表达过程一般是一个不可逆的过程,B正确;
C、胚胎干细胞可分化出所有组织细胞,而成体干细胞是已经分化组织中的未完全分化的细胞,不能分化出所有组织细胞,C错误;
D、诱导胚胎干细胞分化的过程实质是细胞内的基因进行了选择性表达,D正确。
故选C。
4.答案:D
解析:A、由题意可知,原代培养细胞是基因型为XFXS的女性皮肤组织用胰蛋白酶处理得到的,都含有XF和XS,A正确;
B、动物细胞之间的蛋白质,被胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解,分散成单个细胞,B正确;
C、结合题干,基因型为XFXS的女性体细胞中的两个X染色体会有一个随机失活,故一个细胞中6-磷酸葡萄糖脱氢酶,电泳后只显示一个条带,原代培养的细胞电泳有2个条带,故同时检测了多个细胞,C正确;
D、单克隆培养的细胞,是通过有丝分裂得到的增殖的细胞,故单克隆培养的细胞1、2、4、5、8、9与3、6、7,所含基因相同,表达的基因不一定相同,D错误。
故选D。
5.答案:B
解析:A、造血干细胞和诱导多能干细胞(iPS细胞)的分化程度不同,前者大于后者,A错误;
B、神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)方面有重要的应用价值;用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展;可见神经干细胞和iPS细胞在治疗阿尔茨海默病等方面有重要价值,B正确;
C、体外培养iPS细胞时培养液中需要加入血清等物质,C错误;
D、患者未发生免疫排斥反应是因为角膜是一层透明的膜,不含有血管,也不含有淋巴组织,属于免疫豁免的部位,D错误。
故选B。
6.答案:B
解析:干细胞具有分裂和分化能力,A正确;造血干细胞可定向诱导分化成各种血细胞,胚胎干细胞可定向诱导分化成机体所有种类的细胞,B错误;胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中培养,能够维持不分化的状态,C正确;当身体的某一类细胞功能出现退化时,可以通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补,使退化的组织得以修复并恢复正常功能,D正确。
7.答案:C
解析:动物细胞培养过程中,随细胞增殖,细胞代谢产物积累,故定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成危害,C正确。
8.答案:(1)防止不同“层次”血清混合
(2)培养皿;95%空气和5%CO2;36.5±0.5℃
(3)大;用血细胞计数板计数细胞时,会将死的细胞计数在内,实验结果往往偏大
(4)不同“层次”血清中的营养成分有差异
解析:(1)该实验是研究不同“层次”血清对细胞增殖的影响,故为了防止不同“层次”血清混合,在吸取血清的过程中,要严格禁止振动和摇晃。
(4)不同“层次”的血清中营养成分不同,所以不同“层次”的血清对细胞增殖的影响不同。