資源簡介

2.2.1動物細胞培養學案
【預習新知】
（一）動物細胞培養的條件
1.概念：從動物體中取出相關的組織，將它分散成 ，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞 和 的技術。
2.培養條件
(1)營養
①成分： 、 、無機鹽、維生素等
②培養基類型
a．合成培養基：將細胞所需的營養物質按 嚴格配制而成的培養基。通常需要加入 等天然成分。
b．培養液：即 培養基。
(2)無菌、無毒的環境
保證措施：
①需要對培養液和所有培養用具進行 處理。
②需要在 環境下進行操作。
③需要定期 培養液。
(3)溫度、pH和滲透壓
①哺乳動物細胞培養的溫度多以 ℃為宜
②多數細胞生存的適宜pH為 。
③ 也是動物細胞培養過程中需要考慮的一個重要環境參數。
(4)氣體環境
①主要是O2和CO2
O2作用是 。
CO2主要作用是 。
②保證措施:通常采用培養皿或 ，并將它們置于含有 %空氣和 %CO2的混合氣體的CO2培養箱中進行培養。
（二）動物細胞培養的過程
1.過程
取動物組織
↓
分散組織細胞：用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法（利用酶的專
↓ 一性，不宜選用胃蛋白酶），將組織分散成單個細胞。
制成細胞懸浮液
↓
轉入培養液中進行原代培養
↓
傳代培養：胰蛋白酶處理，分瓶之后的培養
2.體外培養的動物細胞類型及影響因素
類型 影響密度
能夠懸浮在培養液中生長增殖的細胞 細胞密度、有害代謝物、培養液中營養物質含量
需貼附于某些基質表面才能增殖的細胞 除上述因素外，還有接觸抑制
3.相關概念
（1）細胞貼壁：細胞懸浮液中分散的細胞貼附在培養瓶的瓶壁上的現象
（2）接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞停止分裂增殖的現象。
（3）原代培養：分瓶之前的細胞培養，即動物組織經處理后的初次培養。
（4）傳代培養：分瓶之后的細胞培養。在進行傳代培養時，懸浮培養的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，時之分散成單個細胞，然后再用離心法收集；之后，將收集的細胞制成細胞懸浮液，分瓶培養。
（三）干細胞培養及其應用
干細胞的種類：干細胞存在于 、 和 等多種組織和器官中，包括 和 等
胚胎干細胞的特點：胚胎干細胞，（簡稱 細胞）存在于 中，具有分化成為成年動物體內的 的細胞，并進一步形成機體的所有 和 甚至 的潛能
成體干細胞的種類：成體干細胞是 或 內的干細胞，包括骨髓中的 、神經系統中的 和睪丸中的 等
成體干細胞的特點：成體干細胞具有 ，只能分化成特定的 或
，不具有 的能力
造血干細胞的分布：造血干細胞主要存在于成體的 、 和 中
【鞏固訓練】
1.動物細胞培養是動物細胞工程的基礎，人造皮膚的構建、動物分泌蛋白的規模化生產都離不開動物細胞培養。2023年春季，我國多地爆發了甲型H1N1流感，利用動物細胞培養技術快速生產流感疫苗逐漸成為一種有吸引力的選擇。下列說法正確的是( )
A.用胰蛋白酶或胃蛋白酶處理剪碎的動物組織，可使其分散成單個細胞
B.用培養液培養的甲型H1N1流感病毒對其進行分析，進而加快疫苗的研制
C.通常將動物組織處理后在培養瓶中的初次培養稱為原代培養
D.在細胞傳代培養過程中，都需要重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細胞
2.下圖為小鼠胚胎成纖維細胞(MEF)培養的過程圖，下列敘述不正確的是( )
A.可用膠原蛋白酶分散組織塊中的細胞
B.MEF細胞可能產生某種物質抑制胚胎干細胞的分化
C.加入培養液中的MEF細胞最好是來自傳代培養的細胞
D.細胞培養過程中可能出現細胞貼壁和接觸抑制的現象
3.小鼠的成纖維細胞經相關因子誘導可成為誘導多能干細胞(iPS細胞)，該細胞的出現可為新型再生療法帶來希望。下列敘述不正確的是( )
A.經誘導形成的iPS細胞的增殖能力增強，分化能力也增強
B.細胞分化不改變細胞內的遺傳物質，分化后的細胞中蛋白質的種類相同
C.iPS細胞在適宜的條件下可發育成多種類型的細胞
D.與胚胎干細胞相比，iPS細胞用于再生醫學可回避倫理爭議
4.科學家將與細胞脫分化有關的基因導入成纖維細胞，獲得了誘導多能干細胞（簡稱iPS細胞）。對iPS細胞進行定向誘導獲得的細胞可用于治療某些疾病。下列敘述錯誤的是( )
A.誘導iPS細胞產生的各種細胞遺傳物質基本相同
B.與造血干細胞相比，iPS細胞的分化程度低，全能性高
C.體外培養iPS細胞時培養液中通常不需要加入血清等物質
D.利用iPS細胞培養出的組織進行自體移植可避免免疫排斥反應
5.研究人員利用逆轉錄病毒將Oct-3/4等四個關鍵基因導入皮膚纖維母細胞并表達，獲得了與胚胎干細胞（ES細胞）極為相似的誘導多能干細胞（iPS細胞），其在體外可分化成神經細胞、心血管細胞等組織細胞。相關敘述錯誤的是( )
A.攜帶關鍵基因的逆轉錄病毒以胞吞的方式進入皮膚纖維母細胞
B.iPS細胞與ES細胞一樣具有細胞周期和組織特異性
C.利用iPS細胞對自身受損器官進行修復，可以避免免疫排斥反應
D.獲得iPS細胞過程無須破壞胚胎，可以避免獲取ES細胞涉及的倫理問題
6.下列關于動物細胞培養的敘述，正確的是( )
A.選取的幼年動物組織塊用胃蛋白酶處理使其分散成單個細胞
B.充入5%的CO2刺激細胞正常呼吸
C.為減少雜菌污染，添加的血清需要經過高壓蒸汽滅菌處理
D.定期更換培養液可以補充營養成分并清除代謝廢物
7.灌流培養是當前哺乳動物細胞培養的重要工藝之一，通過不斷注入新鮮培養基和去除細胞代謝產物，從而使細胞處于相對穩定的環境，機理如下圖。相關敘述正確的是( )

A.動物組織需用胰蛋白酶和胃蛋白酶處理后，用培養液制成細胞懸液
B.新鮮培養基中應添加抗生素和血清以滿足細胞對營養物質的需求
C.灌流速率過快會導致營養物質不能充分利用而造成培養基的浪費
D.灌流培養通過及時清除細胞代謝產物，以實現細胞的無限增殖
8.在治療燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對大面積燒傷的病人，自體健康的皮膚非常有限。為解決該問題，利用動物細胞培養技術可以得到大量的自體健康皮膚。下列關于該技術的敘述，正確的是( )
A.將燒傷病人的組織分散成單個細胞需要用胰蛋白酶或胃蛋白酶處理
B.培養的細胞需要經過脫分化形成愈傷組織
C.培養液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等
D.原代培養和傳代培養中都需要提供95%O2和5%CO2的混合氣體條件
9.類器官技術是將干細胞培養成具有一定空間結構，并能模擬真實器官部分功能的組織類似物的技術。科學家成功地在體外將腸道干細胞培養成包括隱窩樣區域和絨毛樣上皮區域的小腸類器官，這一結構能準確模擬腸道上皮生理情況。下列相關敘述錯誤的是( )
A.腸道干細胞誘導分化成小腸類器官，體現了細胞的全能性
B.腸道干細胞具有組織特異性，一般只能分化成特定的細胞或組織
C.類器官的培養過程中用到了動物細胞培養技術
D.腸道干細胞培養成小腸類器官的過程中，遺傳物質一般不會發生改變
10.動物細胞培養流程：①對新鮮取材的動物組織進行處理→②用培養液將細胞制成細胞懸液→③將細胞懸液置于培養皿或培養瓶，置于適宜環境中培養。下列相關敘述正確的是( )
A.步驟①只能用酶解法，所用的酶是胃蛋白酶
B.步驟②中所用培養液中除加入營養物質外，還需加入瓊脂
C.步驟③中適宜的氣體條件是90%的空氣+10%的CO2
D.步驟③中的大部分細胞貼附于某些基質表面才能生長增殖
參考答案
1.答案：C
解析：A、處理動物組織應用胰蛋白酶或者膠原蛋白酶，A錯誤;
B、甲型H1N1流感病毒營寄生，應用活細胞培養，B錯誤;
C、原代培養指的是經過剪碎、酶處理后進行的初次培養，C正確;
D、在細胞傳代培養過程中，對于貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細胞，而懸浮細胞無需用酶處理，D錯誤。
2.答案：C
3.答案：B
解析：細胞分化一般不改變細胞內的遺傳物質,分化后的細胞中蛋白質的種類發生改變,B錯誤。
4.答案：C
解析：A、誘導iPS細胞產生的各種細胞屬于細胞分化的過程，遺傳物質相同，A正確;B、iPS細胞類似于胚胎干細胞，屬于多能干細胞，與造血干細胞相比，iPS細胞的分化程度低，全能性高，B正確;C、體外培養iPS細胞時培養液中需要加入血清等物質，補充合成培養基所缺乏的物質，C錯誤;D、iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它培養出的組織進行自體移植后可避免免疫排斥反應，D正確。
5.答案：B
解析：A、有些逆轉錄病毒是存在包膜的，如HIV，其侵入細胞的方式是通過膜的融合，即胞吞作用，A正確;B、iPS細胞與ES細胞一樣具有細胞周期，不具有組織特異性，B錯誤;C、用該技術得到的新生器官替換供體病變器官，屬于自體移植，不發生免疫排斥反應，這可以大大提高器官移植成功率，C正確;D、ES細胞需從胚胎中獲得，而獲得IPS細胞過程無須破壞胚胎，可以避免獲取ES細胞涉及的倫理問題，D正確。
6.答案：D
解析：A、選取的幼年動物組織塊用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使其分散成單個細胞，不能用胃蛋白酶，A錯誤;
B、充入5%的CO2是維持培養液的pH，B錯誤;
C、加入血清為動物細胞提供營養，高壓蒸汽滅菌會破壞血清中的活性成分，C錯誤;
D、定期更換培養液以清除代謝廢物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成傷害，D正確。
7.答案：C
解析：A、動物組織需用胰蛋白酶處理后，用培養液制成細胞懸液，A錯誤；
B、新鮮培養基中應添加血清以滿足細胞對營養物質的需求，B錯誤；
C、過快的灌流速率培養的細胞沒有及時利用營養物質，會導致營養物質不能得到充分利用，造成培養基浪費，C正確；
D、灌流培養通過及時清除細胞代謝產物，但不能實現細胞無限增殖，D錯誤。
故選C。
8.答案：C
解析：A、培養動物細胞時不用胃蛋白酶將組織分散成單個細胞，A錯誤；
B、動物細胞培養過程不存在脫分化，B錯誤；
C、培養液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等，C正確；
D、動物細胞培養的氣體條件是95%空氣和5%CO2，D錯誤。
故選C。
9.答案：A
解析：A、腸道干細胞誘導分化為小腸類器官的過程，沒有形成完整個體，未體現出細胞的全能性，A錯誤；
B、成體干細胞是指存在于一種已經分化組織中的未分化細胞，這種細胞能夠自我更新并且能夠特化形成組成該類型組織的細胞，即腸道干細胞具有組織特異性，一般只能分化成特定的細胞或組織，B正確；
C、類器官技術是將干細胞培養成具有一定空間結構，并能模擬真實器官部分功能的組織類似物的技術，類器官的培養過程中用到了動物細胞培養技術，C正確；
D、腸道干細胞培養成小腸類器官的過程中發生的是細胞分化和細胞增殖，遺傳物質一般不會發生改變，D正確。
故選A。
10.答案：D
解析：A、步驟①對新鮮取材的動物組織進行處理時，可以用機械的方法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，將組織分散成單個細胞，A錯誤；
B、步驟②用培養液將細胞制成細胞懸液時，不需要加瓊脂，B錯誤；
C、步驟③中適宜的氣體條件是在含有95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養箱中進行培養，C錯誤；
D、動物細胞具有貼壁生長的特點，體外培養的動物細胞大多數都需要貼附于某些基質表面才能生長增殖，D正確。
故選D。

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