高中人教版生物选必3同步作业-第2章第2节 动物细胞培养（一）（有解析）

选择性必修三第2章
第2节 动物细胞培养（一）
一、单选题
1.动物细胞培养要处于无菌、无毒的环境中，下列操作与其无关的是(　　)
A.对培养液和培养用具进行灭菌处理 B.在培养液中添加一定量的抗生素
C.定期更换培养液，防止代谢产物积累 D.向培养液中添加促生长因子等成分
2.关于动物体细胞培养过程中细胞的活动或特性，下列表述错误的是(　　)
A.细胞通常贴壁生长 B.细胞进行有丝分裂
C.细胞之间有接触抑制现象 D.细胞的遗传物质均发生改变
3.如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是(　　)
A.甲过程可选取动物个体的任何组织细胞 B.乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞
C.丙过程所用培养液中需添加动物血清 D.丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
4.小鼠的某种上皮细胞与某种淋巴细胞体外培养时,细胞周期基本相同,但上皮细胞在培养时,呈现扁平不规则多角形,且贴附在培养瓶内壁上;而该淋巴细胞则常常悬浮在培养液中。下列有关叙述正确的是(　　)
A.使用合成培养基培养动物细胞通常不添加天然成分
B.培养基内加入适量的抗生素可以形成无病毒的培养环境
C.培养消化道上皮细胞更易观察判断细胞是否具有接触抑制现象
D.相同时间分瓶培养所获得的两者细胞数目完全相同
5．源于非洲绿猴肾细胞的 Vero细胞系是一种连续细胞系。Vero细胞不表达干扰素，但干扰素受体功能正常。因此，Vero细胞对很多病毒敏感，是生产病毒疫苗的理想材料。下列叙述错误的是（　　）
A．Vero细胞的培养需要使用CO 培养箱
B．Vero细胞可多次分裂，具有不死性
C．Vero细胞用于培养病毒时，培养液中应添加适量干扰素
D．Vero细胞可用于测定药物对病毒复制速度的影响
6．1981年英国剑桥大学的Evans和Kaufman用延缓着床的胚泡、美国加州大学旧金山分校的Martin用条件培养基分别成功分离出了小鼠的胚胎干细胞（ES细胞）。通过体外定向诱导ES细胞，可分化出特定细胞，进而形成组织甚至器官，这为人类疾病的治疗带来了福音。下列相关说法正确的是（　　）
A．定向诱导ES细胞中不同基因的表达，可形成不同的细胞、组织或者器官
B．定向诱导ES细胞分化出细胞、组织和器官体现了ES细胞的全能性
C．ES细胞分裂能力强，它的端粒长度不会因细胞分裂次数增加而改变
D．ES细胞和诱导ES细胞分化出的神经细胞内DNA、RNA、蛋白质种类均不同
7．实验发现小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干（iPS）细胞。科学家将获得的iPS细胞分化为T细胞以期用于传染病的治疗。下列有关叙述错误的是（ ）
A．诱导iPS细胞的过程细胞发生形态、结构的改变
B．诱导iPS细胞中含有本物种生长发育所需的遗传信息
C．研制iPS细胞的原理类似于植物细胞的脱分化与再分化
D．KLF4基因能够抑制细胞凋亡和衰老，可使细胞无限增殖
8．为了检测药物X、Y和Z的抗癌效果，采用细胞培养板添加溶于DMSO溶剂的三种药物培养肺癌细胞，培养过程及结果如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．肺癌细胞能不断增殖，因此不用定期更换培养液
B．对照组中应加入等体积的生理盐水在CO2培养箱中培养肺癌细胞
C．起始肺癌细胞数量应保持一致，计数时应用胃蛋白酶处理贴壁细胞
D．根据实验结果，药物X的抗癌效果比Y好，药物Z没有抗癌作用
9．如图是某动物细胞培养液中活细胞和死亡细胞密度统计结果，叙述错误的是（　　）
A．实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间，以免损伤细胞
B．培养液中应适当加入青霉素、链霉素等抗生素，以避免杂菌污染
C．曲线bc段变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累
D．培养至第6天时，新产生的细胞数等于死亡细胞数
10．海拉(HeLa) 细胞是 1951 年从一位患宫颈癌的美国病人身上分离出来的宫颈癌细胞，在实验室中进行培养，迄今为止仍被广泛用于科学研究。为初步验证药物 P1和 P2的抗癌效果，研究人员将在培养液中悬浮生长的海拉细胞随机分成 3 份进行实验，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．将癌变的组织分散为单个的细胞，可用机械的方法或胃蛋白酶处理
B．原代培养的癌细胞因接触抑制，需要胰蛋白酶处理后进行分瓶培养
C．实验结果显示药物 P2的抗癌效果比药物P1的效果好
D．无法判断药物 P1和 P2对正常细胞生长是否有抑制作用
二、多选题
11．下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。下列有关叙述正确的是(　　)
A．动物细胞培养选用的培养材料大多为动物的受精卵
B．AB段细胞可能发生了接触抑制
C．细胞培养过程中大多数细胞出现贴壁生长的现象
D．培养过程中细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
12.下图为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养的过程图,下列叙述正确的是(　　)
A.可用胶原蛋白酶分散组织块中的细胞
B.MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化
C.加入培养液中的MEF细胞是来自传代培养的细胞
D.细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象
三、非选择题
13．肿瘤细胞培养是研究抗癌药物检测的重要手段，研究人员从红花桑寄生叶中提取一种物质——Nispex，并对其抗肿瘤效果进行了研究。回答下列问题：
(1)培养肿瘤细胞时，需在配制的合成培养基中添加_________________等天然成分。培养一般需在含95%空气和5%CO2的气体环境中进行，其中CO2的作用是_________________。除了合适的气体环境外，培养动物细胞还需要满足的条件是___________________________。
(2)培养普通动物细胞过程中，常出现细胞贴壁现象，而肿瘤细胞培养时表现出贴壁能力下降，原因是_____________________________________________。
(3)若要通过细胞培养的方法来探究Nispex是否具有抗肿瘤的作用，请写出实验思路，并预期结果及结论：_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________。
14．动物器官的体外培养技术对研究器官的生理、病理过程及其机制的意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图，请回答下列问题。
(1)体外培养肝脏小块要满足的条件：适宜的温度、pH、渗透压、气体环境、营养和 。
(2)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用如图所示装置和下列提供的材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。
材料用具：肝脏小块、外周血淋巴细胞、淋巴细胞培养液、植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)； 显微镜、载玻片、盖玻片、玻璃皿、滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)、有机物 X 溶液等。 实验过程：
①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组装置(与上图相同)，按下表所示步骤操作(“ √ ”表示已完成步骤)
操作步骤 甲 乙 丙 丁
步骤一：加入肝脏培养液 √ √ √ √
步骤二：加入有机物 X 溶液 √ √
步骤三：放置肝脏小块 √
表中还需进行的操作是 。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中并 继续培养淋巴细胞。
④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察 ，并对比分析。若只有丙组淋巴细胞出现异常，甲组的淋巴细胞正常，则说明 。
15．血管平滑肌细胞若持续增生，经过一系列复杂的连锁反应和恶性循环形成动脉硬化，会导致高血压。当某些激素或其他信号分子激活细胞膜上的腺苷酸环化酶，会催化ATP环化形成环腺苷酸（cAMP）。科研人员为了研究cAMP对小鼠血管平滑肌细胞增殖的影响，进行了相关实验。
(1)将正常小鼠和高血压小鼠的血管平滑肌细胞分组培养，分别用等量的cAMP、腺苷酸环化酶激活剂（FSK）处理，同时设置对照组，在相同且适宜条件下培养一段时间，分别测定正常小鼠和高血压小鼠平滑肌细胞的活性水平，实验结果如图。（注：本实验测得的细胞活性水平与活细胞数量正相关）
①结果表明：cAMP和FSK对正常小鼠血管平滑肌细胞增殖无影响，对高血压小鼠血管平滑肌细胞增殖有影响。判断依据是 。
②推测FSK起作用的机理为 。
(2)血管平滑肌细胞的表皮生长因子受体（EGFR）与表皮生长因子（EGF）结合后磷酸化，促进细胞核内相关基因表达，从而促进细胞增殖。欲探究cAMP浓度对小鼠血管平滑肌细胞EGFR磷酸化水平的影响。请简要写出实验设计思路。 。
一、单选题
1.【答案】D 【解析】要形成无菌、无毒的环境，需要消毒、灭菌；添加一定量的抗生素，可用于防止细菌污染；定期更换培养液，清除代谢废物可排除有毒物质，增加营养物质；向培养液中添加促生长因子等成分，这是为了满足动物细胞培养的营养和生长的需求。故选D。
2.【答案】D 【解析】体外培养的动物细胞大多数细胞属于需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，即细胞贴壁现象；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，即接触抑制现象；动物体细胞培养过程中细胞进行有丝分裂，细胞的遗传物质一般不发生改变。故选D。
3.【答案】C 【解析】A、甲过程可选取动物个体的胚胎或幼龄动物的器官或组织，A错误；B、乙过程可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理细胞，B错误；C、丙过程所用培养液中需添加动物血清、血浆等天然物质，C正确；D、丁过程中的细胞因接触抑制而影响细胞增殖，D错误。
4.【答案】C 【解析】A、动物细胞培养应在无毒、无菌的环境下进行，由合成培养基提供各种营养成分，但通常还需要添加血清等天然成分,A项错误；B、抗生素具有抑菌或杀菌作用，但对病毒无作用，培养基内加入适量的抗生素不能形成无病毒的培养环境，B项错误；C、上皮细胞在培养时，呈现扁平不规则多角形，且贴附在培养瓶内壁上，消化道上皮细胞是单层柱状上皮细胞，培养消化道上皮细胞更易观察判断细胞是否具有接触抑制现象，C项正确；D、动物细胞培养时会出现细胞贴壁和接触抑制现象，上皮细胞更易出现接触抑制现象，相同时间分瓶培养所获得的两者细胞数目不相同，D项错误。
5．【答案】C 【解析】A、动物细胞培养的过程中需要控制培养箱中的气体条件为95%空气+5%CO2，其中CO2起到维持培养液的pH的作用，A正确；B、 Vero细胞系是一种连续细胞系，可多次分裂，具有不死性，B正确；C、向Vero细胞培养液中加入适量抗生素可防止杂菌污染，而干扰素抗病毒，C错误；D、病毒必须寄生在活细胞内，因此Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基”，可用于测定药物对病毒复制速度的影响，D正确。故选C。
6．【答案】A 【解析】A、题干信息：定向诱导ES细胞，可分化出特定细胞，进而形成组织甚至器官，故定向诱导ES细胞中不同基因的表达，可形成不同的细胞、组织或者器官，A正确；B、细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性；定向诱导ES细胞分化出细胞、组织和器官不能体现ES细胞的全能性，B错误；C、ES细胞分裂能力强，它的端粒长度会因细胞分裂次数增加而改变，C错误；D、ES细胞和诱导ES细胞分化出的神经细胞内DNA相同，但RNA、蛋白质种类不完全相同，D错误。故选A。
7．【答案】C 【详解】A、iPS细胞是由体细胞诱导分化而成的，该过程中有细胞形态、结构的改变，A正确；B、iPS细胞内具有本物种的全套遗传信息，因此具有全能性，由iPS细胞分化产生其他种类细胞，其实质是基因的选择性表达，B正确；C、小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干（iPS）细胞，类似于植物组织培养中的脱分化的过程，C错误；D、据图可知，KLF4基因能够抑制细胞凋亡和衰老，可实现细胞的无限增殖，从而产生肿瘤细胞，D正确。故选C。
8．【答案】D 【解析】A、培养液需要定期更换，一方面提供足够的细胞所需的营养，另一方面清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，A错误 ；B、由题干信息可知，三种药物是溶于DMSO溶剂的，则对照组中应加入等体积的DMSO溶剂，以排除体积和溶剂等无关因素的影响，B错误；C、遵循实验的单一变量原则，无关变量起始肺癌细胞数量应保持一致，计数时要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，C错误；D、分析实验结果，加入X的癌细胞个数是6.7×104，加入Y的癌细胞个数是5.3×105，说明药物X的抗癌效果比Y好，加入Z的癌细胞个数是8.0×106，与空白对照相比，药物Z无抗癌作用，D正确。故选D。
9．【答案】D 【解析】A、实验中贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集，要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间，以免损伤细胞，A正确；B、培养液中应适当加入青霉素、链霉素等抗生素，以避免培养过程中杂菌污染，B正确；C、曲线bc段表示活细胞密度减少而死细胞密度增加，产生的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等，C正确；D、图中可以看出培养第6天时，活细胞数等于死亡细胞数，D错误。故选D。
10．【答案】D 【解析】A、将癌变的组织分散为单个的细胞，可用机械的方法或胰蛋白酶处理、胶原蛋白酶，A错误；B、海拉细胞为癌细胞，在体外适宜的条件可以无限增殖，在细胞培养过程中不会出现接触抑制现象，B错误；C、在药物浓度小于药物P1和药物P2两曲线交点对应的浓度时，药物P1抑制癌细胞效果好，大于该交点对应的浓度时，药物P2抑制癌细胞效果好，C错误；D、缺少药物处理正常细胞的实验，无法判断药物P1 和 P2 对正常细胞生长是否有抑制作用，D正确。故选D。
二、多选题
11．【答案】BC 【解析】A、动物细胞培养选用材料为动物的相关组织，A错误；B、AB段细胞几乎停滞生长,可能发生了接触抑制,B正确；C、细胞培养过程中,大多数细胞需要贴附于某些基质表面,即细胞贴壁,少数细胞悬浮于培养液中生长增殖，C正确；D、在动物细胞培养过程中,会出现细胞接触抑制现象,不会形成多层细胞，D错误。
12.【答案】ABD 【解析】A、将动物组织细胞分散成单个细胞,可以用胶原蛋白酶或胰蛋白酶等处理，A正确；B、由题图可知,在胚胎干细胞培养液中加入MEF细胞后,胚胎干细胞不分化,但未加的一组,胚胎干细胞易分化,说明MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化，B正确；C、加入培养液中的MEF细胞是来自原代培养的细胞，C错误；D、在动物细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象，D正确。
三、非选择题
13．【答案】(1)(动物)血清；维持培养液的pH；适宜的温度和渗透压条件
(2)细胞膜上的糖蛋白较少，细胞之间的黏着性较低
(3)实验思路为：将适量的生长状态相同的肿瘤细胞平均分为两组，在实验组加入一定量的Nispex，对照组要加入等量的生理盐水，在适宜条件下培养一段时间后统计肿瘤细胞的生长速度和细胞凋亡率。若实验结果为实验组中癌细胞的生长速度比对照组中的慢，凋亡率高，则可得出Nispex具有抗肿瘤的作用；否则，Nispex不具有抗肿瘤的作用。
【解析】(1)由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，培养肿瘤细胞时，需在配制的合成培养基中添加(动物)血清等天然成分。培养一般需在含95%空气和5%CO2的气体环境中进行，其中CO2的作用是维持培养液的pH。除了合适的气体环境外，培养动物细胞还需要满足的条件是适宜的温度条件和渗透压。
(2)糖蛋白能增加细胞之间的黏着性，肿瘤细胞培养时表现出贴壁能力下降，这是因为肿瘤细胞的细胞膜上糖蛋白较少，细胞之间的黏着性较低导致的。
(3)要探究Nispex是否具有抗肿瘤的作用，则实验中的自变量为是否添加Nispex，因此实验组应加入一定量的Nispex，对照组要加入等量的生理盐水。因变量是肿瘤细胞的生长速度和细胞凋亡率，实验组中癌细胞的生长速度比对照组中的慢，凋亡率高，则说明Nispex具有抗肿瘤的作用。
14．【答案】(1)无菌、无毒的环境
(2)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块 染色体的形态和数量 肝脏小块对有机物X具有解毒作用
【解析】（1）动物细胞培养所要满足的条件是：①无菌无毒环境，除了操作和培养环境无菌外，还要向培养液中添加抗生素；②营养，体外培养与体内培养几乎相同；③温度、pH和渗透压；④气体环境，95%空气（细胞代谢必需的）和5%CO2（CO2的主要作用是维持营养液的pH）。
（2）①为了排除是肝脏培养液或是肝脏小块对实验的影响，应向乙或丁装置中放置肝脏小块；
④由题目中古姆萨染液（使染色体着色），应该是观察染色体的形态和数目，并对比分析。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加，出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。
15．【答案】(1)正常小鼠的3组血管平滑肌细胞活性水平无差别，高血压小鼠cAMP和FSK组的血管平滑肌细胞活性水平显著低于对照组 FSK通过激活腺苷酸活化酶，催化ATP环化形成 cAMP；cAMP抑制高血压小鼠血管平滑肌细胞的增殖
(2)将正常小鼠和高血压小鼠的血管平滑肌细胞分别接种于等量的不同浓度梯度的cAMP的动物细胞培养液中，测定血管平滑肌细胞EGFR磷酸化水平
【解析】（1）①分析实验结果可知：正常小鼠的3组血管平滑肌细胞活性水平无差别，高血压小鼠cAMP和FSK组对血管平滑肌细胞活性水平显著低于对照组，所以结果表明：cAMP和FSK对正常小鼠血管平滑肌细胞增殖无影响，对高血压小鼠血管平滑肌细胞增殖有影响。
②由实验结果可知，FSK对正常小鼠血管平滑肌细胞增殖无影响，对高血压小鼠血管平滑肌细胞增殖有影响，推测FSK起作用的机理为FSK通过激活腺苷酸活化酶，催化ATP环化形成 cAMP；cAMP抑制高血压小鼠血管平滑肌细胞的增殖。
（2）欲探究cAMP浓度对小鼠血管平滑肌细胞EGFR磷酸化水平的影响，自变量是cAMP浓度和小鼠是否患高血压，无关变量相同且适宜，所以实验设计思路：将正常小鼠和高血压小鼠的血管平滑肌细胞分别接种于等量的不同浓度梯度的cAMP的动物细胞培养液中，测定血管平滑肌细胞EGFR磷酸化水平。