第1課時動物細胞培養(yǎng)

新課標核心素養(yǎng)

1.生命觀念：構(gòu)建動物細胞培養(yǎng)的流程圖，認

1.概述動物細胞培養(yǎng)需要的基本條件。

同動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)。

2.簡述動物細胞培養(yǎng)的基本操作過程。

2.社會責任：理性客觀地分析干細胞在臨床上

3.說出干細胞的分類及作用。

的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風險。

知識點(一)動物細胞培養(yǎng)的條件

-W自主學習虞備A

1.概念：從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞,然后在適宜的培養(yǎng)條件

下，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。

2.條件

(1)營養(yǎng)條件

①常用培養(yǎng)基的類型：液體培養(yǎng)基。

②成分：糖類、氨基酸、無機鹽、維生素、血清等。

(2)無菌無毒的環(huán)境

①需要對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行滅菌處理以及在無菌環(huán)境下進行操作。

②培養(yǎng)液還需要定期更換，以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危

Wo

(3)溫度、pH和滲透壓

①哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以36.5±0.5℃為宜。

②多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為7.2?7.4。

③滲透壓也是動物細胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個重要環(huán)境參數(shù)。

(4)氣體環(huán)境：動物細胞培養(yǎng)所需氣體主要有Ch和CO2

①Ch是細胞代謝所必需的。

②CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的BH?

【正誤判斷】

(1)動物細胞培養(yǎng)是一個在適宜的條件下，細胞增殖和分化的過程(X)

(2)將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴格配制而成的培養(yǎng)基,稱為合成培養(yǎng)基(V)

(3)在進行細胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或打開培養(yǎng)瓶蓋的方式以獲取新陳代謝所必需

的。2(義)

(4)將動物細胞置于含有95%。2和5%CC)2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)(X)

□EE互動探究麒A

1.（生命觀念）為什么探究動物細胞培養(yǎng)時，要在培養(yǎng)基中加入血清、血漿等天然成分？

提示：血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、

未知的促生長因子等，人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚。

2.（科學思維）動物細胞培養(yǎng)需要控制什么樣的氣體環(huán)境？各自起什么作用？

提示：95%空氣加5%CCh。空氣中的O2維持細胞代謝，CO2維持培養(yǎng)液的pH。

3.（生命觀念）動物細胞培養(yǎng)液的主要成分與植物組織培養(yǎng)基相比有何獨特之處？

提示：獨特之處有：（1）液體培養(yǎng)基；（2）成分中有動物血清等。

【針對訓練】

1.一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件（）

①無毒的環(huán)境

②無菌的環(huán)境

③使用合成培養(yǎng)基，但通常需加入血漿、血清等天然成分

④溫度與動物的體溫相近

⑤因在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，故不需要02

⑥適宜的pH

A.①?③?⑤?B.①?③④

C.D.?????

解析：選D動物細胞培養(yǎng)需要無菌、無毒的環(huán)境，①②正確；用于動物細胞培養(yǎng)的

合成培養(yǎng)基需加入糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿

等天然物質(zhì)，③正確；動物細胞培養(yǎng)需要適宜的溫度和pH,其中溫度要與動物體溫相近，

④⑥正確；動物細胞培養(yǎng)需要一定的氣體環(huán)境，為95%空氣和5%的CO2,⑤錯誤。故選

Do

2.用動、植物體的體細胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是（）

A.都需用CO2培養(yǎng)箱

B.都需用液體培養(yǎng)基

C.都要在無菌條件下進行

D.都可體現(xiàn)細胞的全能性

解析：選C動、植物體的體細胞進行離體培養(yǎng)都要在無菌條件下進行；動物體的體

細胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，需要使用CO2培養(yǎng)箱，不能體現(xiàn)細胞的全能性；植物體的體

細胞離體培養(yǎng)需用固體培養(yǎng)基，不需要使用CO2培養(yǎng)箱，能體現(xiàn)細胞的全能性。

知識點（二）動物細胞培養(yǎng)的過程

自主學習

1.原理：細胞增殖。

2.過程

廠①用機械的方法

動物組織一

」②用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理

細胞懸液:將組織分散成的單個細胞放在培養(yǎng)液中

坤成廠①細胞懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖

二Ji?——②細胞貼壁:細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上

③接觸抑制

，l①原代爵（分瓶前）

分瓶培養(yǎng)一

」②傳代培養(yǎng)（分瓶后）

【正誤判斷】

（1）動物細胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CCh刺激細胞呼吸（X）

（2）培養(yǎng)動物細胞的第一代（即第一次細胞增殖）被稱為原代培養(yǎng)（X）

（3）動物細胞培養(yǎng)的結(jié)果說明動物體細胞沒有全能性（X）

（4）可以用胃蛋白酶代替胰蛋白酶將動物組織處理為單個細胞（X）

互動探究即A

1.（科學思維）動物細胞培養(yǎng)取材時，一般是取胚胎組織或幼齡動物的組織或器官，請

解釋原因。

提示：胚胎組織或幼齡動物的組織或器官分裂、增殖旺盛。

2.（生命觀念）進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要

是什么成分？用胃蛋白酶可以嗎？為什么？

提示：蛋白質(zhì)。不可以。多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2?7.4,胃蛋白酶（適宜pH

為2）在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適用于細胞培

養(yǎng)時的處理。

3.（科學思維）培養(yǎng)瓶中的細胞培養(yǎng)到什么時候就不再分裂增殖？

提示：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。

【針對訓練】

1.（多選）下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)過程的敘述，錯誤的是（）

A.制作細胞懸液時，可以使用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理

B.懸液中分散的細胞很快貼附在瓶壁上，細胞貼壁體現(xiàn)了細胞的適應(yīng)性

C.細胞培養(yǎng)在含混合氣體的培養(yǎng)箱中，其中的CO2可刺激細胞的呼吸

D.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞

解析：選CD在利用動物組織塊制備細胞懸液時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，

以消化組織細胞間的蛋白質(zhì)，得到單個細胞，A正確；細胞貼壁是指懸浮液中分散的細胞

很快就貼在瓶壁上的現(xiàn)象，體現(xiàn)了細胞的適應(yīng)性，B正確；細胞培養(yǎng)在含混合氣體的培養(yǎng)

箱中，其中的CO2可以維持培養(yǎng)液的pH值，C錯誤；由于接觸抑制，動物細胞培養(yǎng)時只

能形成單層細胞，D錯誤。

2.如表是有關(guān)動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較，錯誤的是()

編號比較項目動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)

動物細胞核植物細胞的

①原理

的全能性全能性

②培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基

原代培養(yǎng)、脫分化、再分化、

③主要過程

傳代培養(yǎng)形成植株

獲得大量細胞植物快速繁殖、

④主要運用

或細胞產(chǎn)物獲得脫毒苗等

A.①B.②

C.③D.④

解析：選A植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性，動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞

增殖，A錯誤；動物細胞培養(yǎng)使用液體培養(yǎng)基，制成細胞懸液；植物細胞培養(yǎng)一般使用固

體培養(yǎng)基，B正確；動物細胞培養(yǎng)的主要過程是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)，植物細胞培養(yǎng)的主

要過程是脫分化、再分化、形成植株，C正確；動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量細胞或細

胞產(chǎn)物，植物細胞培養(yǎng)主要用于植物快速繁殖、獲得脫毒苗，D正確。

［歸納提升］

1.細胞貼壁和接觸抑制

(1)細胞貼壁：將細胞懸液放入培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，懸液中分散的大多數(shù)

細胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種

現(xiàn)象稱為細胞貼壁。

(2)接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖，這

種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。

2.原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)：區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對象

(1)第一次：用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，對動物組織進

行處理，使其分散成單個細胞后進行培養(yǎng)，為原代培養(yǎng)。

⑵第二次：細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后,

將其分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，為傳代培養(yǎng)。

3.植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)

(1)植物組織培養(yǎng)過程中存在脫分化和再分化，而動物細胞培養(yǎng)過程中沒有脫分化和再

分化過程。

(2)植物組織培養(yǎng)可獲得新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性，而動物細胞培養(yǎng)只能得到細胞,

沒有體現(xiàn)細胞的全能性。

(3)兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過程中都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂，都可稱為克隆。

知識點(三)干細胞培養(yǎng)及其應(yīng)用

課前/自主學習一」-

1.存在：干細胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。

2.功能：在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。

3.分類：包括胚胎干細胞和成體干細胞等。

(1)胚胎干細胞

①存在：早期胚胎中。

②功能：具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞,并進一步形成機體的所有

組織和器官甚至個體的潛能。

(2)成體干細胞

①存在：存在于成體組織或器官內(nèi)。

②類型：造血干細胞、神經(jīng)干細胞和植原干細胞等。

③功能：成體干細胞具有組織特異性,只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成

完整個體的能力。

4.應(yīng)用

(1)將正常的造血干細胞移植到病人體內(nèi)，恢復(fù)病人的造血和免疫功能。

(2)神經(jīng)干細胞在治療拽經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病方面有重要的應(yīng)用價值。

(3)科學家通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了iPS細胞,并用該細胞治療了小鼠的

鐮狀細胞貧血。

【正誤判斷】

(1)干細胞能分化成各種類型的細胞(X)

(2)胚胎干細胞是發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應(yīng)用也最為成熟的一類成體干細胞(X)

(3)造血干細胞主要存在于成體的骨髓、外周血和臍帶血中(J)

(4)iPS細胞類似于胚胎干細胞，又稱為誘導多能干細胞(V)

課堂/互動探究?A

1.（生命觀念）干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？請舉例說明。

提示：干細胞具有自我更新能力及分化潛能，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密

切相關(guān)，因而在醫(yī)學上有著廣泛的應(yīng)用。例如，將正常的造血干細胞移植到病人體內(nèi)，恢

復(fù)病人的造血和免疫功能，已成為治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系

統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病的一種重要手段；神經(jīng)干細胞在治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系

統(tǒng)退行性疾病方面有重要的應(yīng)用價值。

2.（社會責任）誘導iPS細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后的免疫排斥問

題？

提示：通過iPS細胞體外誘導分化，可以培育出人造組織器官，從而解決供體器官不

足問題，另一方面，由于iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，

理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。

【針對訓練】

1.《科學》雜志報告，科研人員已經(jīng)研發(fā)出了一種誘導人類多能干細胞（或稱iPS細胞）

的新方法，在這些細胞中不含外來且可能有害的DNA。下圖為該技術(shù)在人體細胞中應(yīng)用的

實驗示意圖，下列說法正確的是（）

L?X神經(jīng)細胞

一定的刺激一y拄^肝臟細胞

上皮細胞iPS細胞心朋細胞

A.過程①②③體現(xiàn)了iPS細胞的全能性

B.圖中所示過程中細胞內(nèi)染色體組最多可達到4個

C.由iPS細胞分化成的神經(jīng)細胞可以再轉(zhuǎn)化成心肌細胞

D.利用iPS細胞獲得的肝臟細胞不會衰老和凋亡

解析：選B細胞的全能性是指細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分

化成其他各種細胞的潛能，而①②③過程只是分化成部分不同的細胞，A錯誤；人體細胞

中有兩個染色體組，有絲分裂后期著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，則染色體組為4個，B

正確；細胞的分化具有不可逆性，分化成的神經(jīng)細胞不可以再轉(zhuǎn)化成心肌細胞，C錯誤；

利用iPS細胞獲得的肝臟細胞會正常地衰老和凋亡，D錯誤。

2.科學家利用實驗鼠（二倍體）成功培育出單倍體胚胎干細胞。胚胎干細胞能夠分化成

各種組織和器官，這將提高基因研究的準確性。下列敘述不正確的是（）

A.單倍體胚胎干細胞最可能由卵細胞直接發(fā)育形成

B.胚胎干細胞能夠分化成各種組織器官，具有發(fā)育的全能性

C.iPS類似于胚胎干細胞，最初是由纖維細胞轉(zhuǎn)化而來的

D.單倍體胚胎干細胞沒有同源染色體，所有細胞中只有一個染色體組

解析：選D單倍體胚胎干細胞最可能由卵細胞直接發(fā)育形成；胚胎干細胞的功能特

點是具有發(fā)育的全能性，能夠發(fā)育成各種組織器官；二倍體的配子發(fā)育形成的單倍體沒有

同源染色體，有一個染色體組，但有絲分裂后期有兩個染色體組。

［學習小結(jié)］

廠營養(yǎng)條件

培養(yǎng)一無菌無毒

條件

一溫度、pH和滲透壓

動

物一氣體環(huán)境

細

胞培養(yǎng)

培過程

養(yǎng)

一一存在

干細胞一功能

胚胎干細胞

一分類

_應(yīng)用成體干細胞

、課堂檢測,

1.下列生物工程技術(shù)中，不屬于動物細胞工程的是（）

A.通過試管動物大量繁殖優(yōu)良動物

B.以大麥為主要原料來制作啤酒

C.通過體細胞克隆技術(shù)培育出克隆羊

D.將某人的肝癌細胞在實驗室中繁殖成一個細胞系

解析：選B通過試管動物大量繁殖優(yōu)良動物需要采用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物

細胞工程，A正確；啤酒的制作用屬于發(fā)酵工程，B錯誤；通過體細胞克隆技術(shù)培育出克隆

羊需要采用細胞核移植技術(shù)和動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物細胞工程，C正確；將某人的

肝癌細胞在實驗室中大量培養(yǎng)需要采用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物細胞工程，D正確。

2.下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述，不正確的是（）

A.培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基

B.培養(yǎng)結(jié)果只能獲得大量細胞及生物制品，而不能獲得生物體

C.通入02來滿足細胞代謝的需要，不需要通入CO2

D.細胞培養(yǎng)需要適宜的滲透壓環(huán)境

解析：選C動物細胞一般用液體培養(yǎng)基來培養(yǎng)，需要無菌和無毒的環(huán)境、基本營養(yǎng)

物質(zhì)、適宜的溫度和pH、氣體環(huán)境等。動物細胞培養(yǎng)所需的氣體主要有。2和CO2,。2是

細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

3.下列關(guān)于干細胞的敘述，不正確的是（）

A.ES細胞可以在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元和造血干細胞等

B.成體干細胞是成體組織或器官內(nèi)的干細胞

C.iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，可以避免免疫排

斥反應(yīng)

D.已分化的T細胞、B細胞等不能被誘導為iPS細胞

答案：D

4.下表為植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)有關(guān)內(nèi)容的比較，其中有幾處錯誤（）

項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)

特殊處理酶解法去除細胞壁用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理成單個細胞

基本原理細胞的全能性細胞的全能性

典型應(yīng)用快速繁殖植物獲得大量細胞

A.0處B.1處

C.2處D.3處

解析：選C植物組織培養(yǎng)是將離體的植物組織或細胞培養(yǎng)成完整的植物個體，不需

要用酶去除細胞壁，該過程體現(xiàn)了植物細胞的全能性。動物細胞培養(yǎng)是將單個的細胞培養(yǎng)

形成細胞群，利用了細胞增殖的原理，沒有體現(xiàn)細胞的全能性，培養(yǎng)前先用胰蛋白酶或膠

原蛋白酶處理得到單個細胞，再制成細胞懸液進行培養(yǎng)。

5.（多選）如圖為小鼠胚胎成纖維細胞（MEF）培養(yǎng)的過程圖，下列敘述不正確的是（）

剪碎的組織塊一＞細胞懸液-細胞培養(yǎng)fMEF細胞

加入

一—I不分化

胚胎干細胞培養(yǎng)液一

------?易分化

A.可用膠原蛋白酶或胃蛋白酶分散組織塊中的細胞

B.MEF細胞可能產(chǎn)生某種物質(zhì)抑制胚胎干細胞的分化

C.加入培養(yǎng)液中的MEF細胞最好是來自傳代培養(yǎng)的細胞

D.細胞培養(yǎng)過程中可能出現(xiàn)細胞貼壁和接觸抑制的現(xiàn)象

解析：選AC將動物組織細胞分散成單個細胞，可以用膠原蛋白酶或胰蛋白酶處理，

A錯誤。在胚胎干細胞培養(yǎng)液中加入MEF細胞后，不分化，但未加的一組，易分化。對比

分析可以推導：MEF細胞可能產(chǎn)生某種物質(zhì)抑制胚胎干細胞的分化，B正確。加入培養(yǎng)液

中的MEF細胞最好是來自原代培養(yǎng)的細胞，C錯誤。在動物細胞培養(yǎng)過程中可能出現(xiàn)細胞

貼壁和接觸抑制的現(xiàn)象，D正確。

6.如圖表示動物細胞培養(yǎng)過程圖，請據(jù)圖回答下列問題：

①取動物組織塊

②_______

③處理動物組織,使其分散成單個細胞

I

④制成________

⑤轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)

⑥處理貼壁細胞，制成

I

⑦轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)