第2節(jié)　一　動物細(xì)胞培養(yǎng)

第2節(jié)動物細(xì)胞工程一動物細(xì)胞培養(yǎng)必備知識基礎(chǔ)練1.(2021山東青島高二期中)動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ),科研人員將數(shù)量相等的動物肝臟腫瘤細(xì)胞和肝臟正常細(xì)胞分別置于相同培養(yǎng)液中培養(yǎng)。下列敘述正確的是()A.在培養(yǎng)過程中通常要通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸B.細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有維生素、激素、糖等多種能源物質(zhì)C.定期更換培養(yǎng)液可以防止代謝產(chǎn)物的積累對細(xì)胞造成危害D.為了防止細(xì)菌污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的干擾素答案C解析在培養(yǎng)過程中通常要通入5%的CO2,目的是維持培養(yǎng)液的pH,A項錯誤;維生素和激素不是能源物質(zhì),B項錯誤;定期更換培養(yǎng)液可以防止代謝產(chǎn)物的積累對細(xì)胞造成危害,C項正確;為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中被細(xì)菌污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素,D項錯誤。2.右圖表示動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,動物細(xì)胞增殖情況的變化曲線(圖中B、D兩點(diǎn)表示經(jīng)篩選后繼續(xù)培養(yǎng)),下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.OA段的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)B.AB段可能發(fā)生了接觸抑制C.BD段的培養(yǎng)需用胰蛋白酶處理和更換培養(yǎng)液D.動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,細(xì)胞可通過有絲分裂和減數(shù)分裂實現(xiàn)細(xì)胞增殖答案D解析OA段的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng),為動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng),A項正確;AB段細(xì)胞幾乎不再增殖,可能發(fā)生了接觸抑制,需要用胰蛋白酶等處理,使組織細(xì)胞分散開來,形成單個細(xì)胞才能繼續(xù)培養(yǎng),B項正確;BD段的培養(yǎng)需用胰蛋白酶處理和更換培養(yǎng)液,C項正確;減數(shù)分裂是有性生殖生物形成配子的方式,而動物細(xì)胞培養(yǎng)是通過有絲分裂實現(xiàn)細(xì)胞增殖的,D項錯誤。3.下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的有關(guān)敘述,正確的是()A.細(xì)胞的癌變發(fā)生于原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)的過渡過程中B.動物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、生長素和動物血清等C.動物細(xì)胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過程中都要用胰蛋白酶處理D.動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的細(xì)胞分泌蛋白答案C解析細(xì)胞的癌變發(fā)生于傳代培養(yǎng)過程中,A項錯誤;動物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、動物血清等,不需要生長素,B項錯誤;動物細(xì)胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過程中都要用胰蛋白酶處理,使細(xì)胞分散,C項正確;動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得細(xì)胞產(chǎn)物或細(xì)胞群,D項錯誤。4.下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和說法,錯誤的是()A.動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)B.定期更換培養(yǎng)液能夠保證充足的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)C.在培養(yǎng)液中添加抗生素的目的是防止雜菌污染D.只要條件適宜細(xì)胞就能一直分裂答案D解析動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的技術(shù)基礎(chǔ),A項正確;定期更換培養(yǎng)液以清除細(xì)胞代謝物,可以保證充足的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng),另外可使細(xì)胞分開,防止發(fā)生接觸抑制,B項正確;在動物細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素可起到殺菌作用,以防止雜菌污染,C項正確;即使培養(yǎng)條件適宜,正常細(xì)胞也不會在體外無限繁殖,只有癌細(xì)胞能無限增殖,D項錯誤。5.為檢測某藥物X的抗癌活性,在細(xì)胞培養(yǎng)板的每個孔中加入相同數(shù)量的肝癌細(xì)胞,使其貼壁生長,實驗組加入溶于二甲亞礬的藥物X,培養(yǎng)72小時后進(jìn)行計數(shù),比較實驗組和對照組每個孔中細(xì)胞數(shù)目。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.細(xì)胞培養(yǎng)液中通常需要加入血清等天然成分B.可用胰蛋白酶處理使肝癌細(xì)胞脫落下來并進(jìn)行計數(shù)C.對照組中應(yīng)加入等體積的無菌蒸餾水,其他條件一致D.若實驗組細(xì)胞數(shù)遠(yuǎn)低于對照組,可初步判斷此藥物有抗癌效果答案C解析培養(yǎng)動物細(xì)胞時,細(xì)胞培養(yǎng)液中通常需要加入血清等一些天然成分,A項正確;對于已經(jīng)貼壁生長的動物細(xì)胞,可用胰蛋白酶處理,使肝癌細(xì)胞脫落下來并進(jìn)行計數(shù),B項正確;實驗組加入等體積相同濃度的溶于二甲亞礬(溶劑)的藥物X,故對照組中應(yīng)加入等體積的二甲亞礬(溶劑),C項錯誤;若添加藥物X的實驗組肝癌細(xì)胞數(shù)目遠(yuǎn)低于對照組,可以初步判斷藥物X有抗癌效果,D項正確。6.科學(xué)家將C-myc、KIF4、Sox2和Oct-3/4這四個關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入高度分化的小鼠成纖維細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞在一定條件下轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞。在適當(dāng)條件誘導(dǎo)下,iPS細(xì)胞可以定向分化成各種細(xì)胞。下列敘述錯誤的是()A.圖示過程運(yùn)用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)B.iPS細(xì)胞分化成各種組織細(xì)胞過程中DNA序列不變C.iPS細(xì)胞的分裂、分化能力比造血干細(xì)胞弱D.小鼠成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞與植物組織培養(yǎng)的脫分化過程類似答案C解析據(jù)圖分析,將四個關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入高度分化的小鼠成纖維細(xì)胞,再通過培養(yǎng)使其轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞,運(yùn)用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),A項正確;細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),使得不同種類的細(xì)胞內(nèi)mRNA和蛋白質(zhì)改變,但DNA序列不變,B項正確;iPS細(xì)胞可以分化為多種組織細(xì)胞,造血干細(xì)胞只能分化為各種血細(xì)胞或免疫細(xì)胞,故iPS的分裂分化能力比造血干細(xì)胞強(qiáng),C項錯誤;小鼠成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞的過程中,細(xì)胞恢復(fù)分裂、分化能力,與植物組織培養(yǎng)的脫分化過程類似,D項正確。7.下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是()A.在利用肝組織塊制備細(xì)胞懸液時,可用胰蛋白酶或胃蛋白酶處理B.使用冷凍保存的正常細(xì)胞通常為10代以內(nèi),以保持細(xì)胞正常的二倍體核型C.動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,多數(shù)細(xì)胞的基因型會發(fā)生改變D.在適宜條件下進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng),細(xì)胞周期的長短不隨細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)程而改變答案B解析動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶來分散細(xì)胞,不能用胃蛋白酶,A項錯誤;使用冷凍保存的正常細(xì)胞通常為10代以內(nèi),以保持細(xì)胞正常的二倍體核型,B項正確;動物細(xì)胞培養(yǎng)時,所有子代細(xì)胞都來源于同一個親代細(xì)胞,基因型一般都相同,C項錯誤;在適宜條件下進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng),細(xì)胞周期的長短可隨細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)程而改變,D項錯誤。8.下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述,錯誤的是()A.動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用的營養(yǎng)成分不完全相同B.離體的植物組織、器官(外植體)和培養(yǎng)基都需嚴(yán)格滅菌C.動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)都是細(xì)胞工程的重要基礎(chǔ)技術(shù)D.植物組織培養(yǎng)能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,動物細(xì)胞培養(yǎng)不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性答案B解析動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同,前者是液體培養(yǎng)基,后者是固體培養(yǎng)基,同時培養(yǎng)基的成分也有區(qū)別,但二者的營養(yǎng)成分有一些是相同的,比如都需添加無機(jī)鹽、氨基酸等,A項正確;離體的植物組織、器官必須經(jīng)過消毒,然后再接種到組織培養(yǎng)基中,B項錯誤;細(xì)胞工程包括動物細(xì)胞工程和植物細(xì)胞工程兩方面,前者包括動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體,其中動物細(xì)胞培養(yǎng)是其他動物工程技術(shù)的基礎(chǔ),后者包括植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交,植物體細(xì)胞雜交需要植物組織培養(yǎng)技術(shù),C項正確;植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是完整植株,體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性;動物細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是細(xì)胞株、細(xì)胞系,原理是細(xì)胞增殖,不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,D項正確。9.下圖為動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請回答下列問題。(1)容器A中放置的一般是幼齡動物的器官或組織,原因是其細(xì)胞,易于培養(yǎng)。培養(yǎng)時先要剪碎,然后用分散細(xì)胞,制成B瓶中的細(xì)胞懸液。將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入C瓶中進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為。

(2)細(xì)胞正常培養(yǎng)了一段時間后,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞絕大部分死亡,只有極少數(shù)細(xì)胞存活,這是因為存活的細(xì)胞發(fā)生了,可無限增殖。

(3)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中還需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境,CO2的作用主要是。

(4)動物細(xì)胞體外培養(yǎng)時,通常要在培養(yǎng)基中補(bǔ)充一定濃度的某些物質(zhì)。下圖是血清對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)影響的實驗結(jié)果。據(jù)圖可知,培養(yǎng)細(xì)胞一定需要添加血清。

答案(1)分裂能力強(qiáng)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)原代培養(yǎng)(2)突變(3)維持培養(yǎng)液的pH(4)正常解析(1)容器A中放置的一般是幼齡動物的器官或組織,原因是其細(xì)胞分裂能力強(qiáng),易于培養(yǎng)。培養(yǎng)時先要剪碎,然后用胰蛋白酶或膠原蛋白酶分散細(xì)胞,制成B瓶中的細(xì)胞懸液。將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入C瓶中進(jìn)行的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。(2)細(xì)胞正常培養(yǎng)了一段時間后,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞絕大部分死亡,只有極少數(shù)細(xì)胞存活,這是因為存活的細(xì)胞發(fā)生了突變,可無限增殖。(3)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中還需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境,CO2的作用主要是維持培養(yǎng)液的pH。(4)分析曲線圖可知,是否添加血清對于癌細(xì)胞的增殖影響不大,而對于正常細(xì)胞的增殖影響很大,故培養(yǎng)正常細(xì)胞一定需要添加血清。關(guān)鍵能力提升練10.通常選取皮膚燒傷患者自身的細(xì)胞(如具有分裂能力的成纖維細(xì)胞),經(jīng)體外培養(yǎng)獲得自體健康皮膚,再通過皮膚移植術(shù)對患者進(jìn)行治療。下列說法錯誤的是()A.通常選取皮膚中分裂能力強(qiáng)、易培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞或皮膚干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)B.用胰蛋白酶處理組織使其分散成單個細(xì)胞,有利于單個細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸C.該細(xì)胞體外培養(yǎng)過程只需要提供O2,其呼吸產(chǎn)生的CO2就足以維持培養(yǎng)液pHD.與體外培養(yǎng)癌細(xì)胞過程相比,該患者皮膚細(xì)胞培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象答案C解析據(jù)題可知,為治療皮膚大面積燒傷的病人,皮膚中成纖維細(xì)胞或皮膚干細(xì)胞分裂能力強(qiáng),易于體外培養(yǎng),通常選取這些細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)更容易成功,A項正確;用胰蛋白酶處理組織使其分散成單個細(xì)胞,可以使單個細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸,有利于細(xì)胞充分吸收培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì),B項正確;動物細(xì)胞培養(yǎng)所需的氣體主要有O2和CO2,O2是細(xì)胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH,因細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2不足以維持培養(yǎng)液的pH,才需要提供5%的CO2,C項錯誤;癌細(xì)胞在營養(yǎng)充足的條件下具有無限增殖的能力,不會出現(xiàn)動物組織培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的接觸抑制現(xiàn)象,D項正確。11.(多選)有一種“生物活性繃帶”,其原理是先采集一些細(xì)胞標(biāo)本,再讓其在特殊膜上增殖,5~7d后,將膜片敷到患者傷口上,膜片會將細(xì)胞逐漸釋放到傷口處,并促進(jìn)新生皮膚層生長,達(dá)到愈合傷口的目的。下列有關(guān)敘述正確的是()A.這種“生物活性繃帶”的生產(chǎn)應(yīng)用了動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)B.種植在膜片上的細(xì)胞樣本最好選擇患者本人的干細(xì)胞C.膜片“釋放”的細(xì)胞能與患者自身皮膚愈合,與兩者細(xì)胞膜的信息交流有關(guān)D.若采用異體皮膚移植會導(dǎo)致排異反應(yīng),主要是因為抗體對移植的皮膚細(xì)胞有殺傷作用答案ABC解析“生物活性繃帶”的生產(chǎn)是先采集一些細(xì)胞標(biāo)本,再讓其在特殊膜上增殖,應(yīng)用了動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),A項正確;種植在膜片上的細(xì)胞最好選擇本人的干細(xì)胞,因為干細(xì)胞分化程度很低,可以分化成其他類型的組織,且本人的干細(xì)胞不會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng),B項正確;膜片“釋放”的細(xì)胞能與患者自身皮膚愈合,這與細(xì)胞膜表面的糖蛋白的識別作用和細(xì)胞膜的信息交流有關(guān),C項正確;排異反應(yīng)主要是發(fā)生細(xì)胞免疫,發(fā)揮作用的細(xì)胞是效應(yīng)T細(xì)胞,D項錯誤。12.(多選)胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性,下列有關(guān)胚胎干細(xì)胞的敘述,正確的是()A.胚胎干細(xì)胞可以從早期胚胎或原始性腺中分離獲得B.在形態(tài)上具有體積大、細(xì)胞核小、核仁明顯的特點(diǎn)C.ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上能夠維持不分化的狀態(tài)D.分化誘導(dǎo)因子可誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的細(xì)胞分化答案ACD解析胚胎干細(xì)胞可來源于早期胚胎或從原始性腺細(xì)胞中分離出來,A項正確;胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)出體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯的特點(diǎn),B項錯誤;在飼養(yǎng)層細(xì)胞上,胚胎干細(xì)胞可維持不分化的狀態(tài),C項正確;在ES細(xì)胞培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子時,就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化,D項正確。13.2019年11月18日上午,中國誕生了第一塊“人造肉”,即“細(xì)胞培養(yǎng)肉”。下圖是“細(xì)胞培養(yǎng)肉”生物制造流程圖,請結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題。(1)生物制造“細(xì)胞培養(yǎng)肉”的第一步,就是要獲取肌肉干細(xì)胞,所謂的“干細(xì)胞”,是指動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有能力的細(xì)胞。

(2)“細(xì)胞培養(yǎng)肉”生物制造的關(guān)鍵技術(shù)是動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。①進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時,需要用酶將從動物體內(nèi)取出的組織塊分散成單個細(xì)胞。在適宜環(huán)境中培養(yǎng),細(xì)胞懸液中的細(xì)胞很快貼附在瓶壁上,稱為。

②在適宜條件下,培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,數(shù)量不斷增多,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時,細(xì)胞就會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的。

(3)一般的動物細(xì)胞培養(yǎng)需要向培養(yǎng)基中添加一定量的血清,目的是;還需要添加一定量的抗生素,以防止。但從食品安全的角度考慮,在生物制造“細(xì)胞培養(yǎng)肉”時,這兩種成分均不能添加。

(4)“細(xì)胞培養(yǎng)肉”生物制造過程中,肌肉細(xì)胞培養(yǎng)需要利用合適的支架體系,請推測其原因:。

答案(1)分裂和分化(2)①胰蛋白(或膠原蛋白)細(xì)胞貼壁②接觸抑制(3)滿足細(xì)胞生長所需營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)過程中被雜菌污染(4)模擬體內(nèi)肌肉生長環(huán)境,輔助形成細(xì)胞組織的三維結(jié)構(gòu)解析(1)動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞,這些細(xì)胞叫作干細(xì)胞。(2)①進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時,可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等將從動物體內(nèi)取出的組織塊分散成單個細(xì)胞。