第1課時動物細胞培養(yǎng)第2節(jié)動物細胞工程第2章

細胞工程學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1．運用結(jié)構(gòu)與功能觀等觀念，理解動物細胞培養(yǎng)的條件。2．采用歸納與概括、演繹與推理等方法，說明動物細胞的培養(yǎng)過程。3．對干細胞應(yīng)用于治療人類疾病等社會熱點議題進行科學(xué)的評價。問題式預(yù)習(xí)動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植二、動物細胞培養(yǎng)1．概念：從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成_________，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞___________的技術(shù)。2．地位：動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的______。3．條件單個細胞生長和增殖基礎(chǔ)血清培養(yǎng)用具無菌培養(yǎng)液(36.5±0.5)℃7.2～7.4O2pH4．動物細胞培養(yǎng)的過程(1)過程①處理方法有

______________________________________________。(2)過程②為______培養(yǎng)，培養(yǎng)的動物細胞有兩類：一類

________________生長繁殖；另一類______________________生長繁殖。(3)進行過程③時，懸浮培養(yǎng)的細胞直接用________收集；貼壁細胞需要重新用____________等處理，然后用________收集。(4)過程③為______培養(yǎng)，進行過程③的原因主要有細胞密度過大、______________積累、____________缺乏和接觸抑制等。用機械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理原代懸浮在培養(yǎng)液中貼附于某些基質(zhì)表面離心法胰蛋白酶離心法傳代有害代謝物營養(yǎng)物質(zhì)三、干細胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1．干細胞的種類、來源和功能種類來源功能或應(yīng)用胚胎干細胞____________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____________和______甚至______的潛能早期胚胎所有組織器官個體種類來源功能或應(yīng)用成體干細胞成體組織或器官內(nèi)，包括骨髓中的______________、神經(jīng)系統(tǒng)中的______________和睪丸中的______________等只能分化成_________________，不具有發(fā)育成_____________的能力誘導(dǎo)多能干細胞(iPS細胞)體外誘導(dǎo)____________________________產(chǎn)生能分化形成各種功能的細胞，用于治療疾病2.應(yīng)用：可以分化形成各種功能細胞，通過______用于治療疾病。造血干細胞神經(jīng)干細胞精原干細胞特定的細胞或組織完整個體成纖維細胞(T細胞、B細胞)移植1．[教材P44正文]細胞貼壁和接觸抑制現(xiàn)象的含義分別是什么？提示：細胞貼壁是指體外培養(yǎng)的細胞貼附在某些基質(zhì)表面生長的現(xiàn)象；接觸抑制是指當(dāng)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(xiàn)象。2．[教材P46“相關(guān)信息”]科學(xué)家已嘗試采用多種方法來制備iPS細胞，嘗試說出幾種獲取iPS細胞的方法。提示：借助載體將特定基因?qū)爰毎?，直接將特定蛋白?dǎo)入細胞中或者用小分子化合物等來誘導(dǎo)形成iPS細胞。1．將動物細胞置于含有95%O2和5%CO2混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。(

)2．動物細胞在培養(yǎng)過程中都具有細胞貼壁的現(xiàn)象。(

)3．貼壁細胞用胰蛋白酶處理使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。(

)4．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。(

)5．iPS細胞類似于胚胎干細胞，又稱為誘導(dǎo)多能干細胞。(

)6．神經(jīng)干細胞可用于治療帕金森病和阿爾茨海默病等。(

)××√×√√任務(wù)型課堂動物細胞的培養(yǎng)條件和過程[探究活動]在治療燒傷病人時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對一個大面積燒傷的病人來說，自體皮膚非常有限，使用他人皮膚來源不足，而且會產(chǎn)生排斥反應(yīng)。利用細胞培養(yǎng)可以解決這個問題，在體外進行動物細胞培養(yǎng)，需要與內(nèi)環(huán)境相似的物質(zhì)條件。據(jù)此探究下列問題：探究1．動物細胞培養(yǎng)需要提供什么樣的氣體環(huán)境？各自起什么作用？提示：動物細胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。探究2.動物細胞培養(yǎng)時，為什么要在培養(yǎng)基中加入血清等天然成分？提示：因為血清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。因此動物細胞培養(yǎng)時，為保證細胞能順利生長和繁殖，一般需添加血清等天然成分。探究3.為什么動物細胞培養(yǎng)時有貼壁生長的特性？提示：動物細胞膜上的糖蛋白使細胞具有黏著性。探究4.根據(jù)癌細胞的特點思考，若培養(yǎng)癌細胞，有沒有接觸抑制現(xiàn)象？提示：癌細胞細胞膜上的糖蛋白較少，使細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養(yǎng)的癌細胞無接觸抑制現(xiàn)象，在培養(yǎng)瓶中能夠生長成多層。[評價活動]1．實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A．培養(yǎng)液中往往添加一定量抗生素，以防止培養(yǎng)過程被污染B．乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理C．丙過程屬于原代培養(yǎng)，原代培養(yǎng)的細胞只能懸浮在培養(yǎng)液中生長D．丁過程屬于傳代培養(yǎng)，培養(yǎng)的皮膚細胞可能會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象√C

解析：抗生素具有殺菌作用，為防止培養(yǎng)液被污染，可在培養(yǎng)液中加入一定量的抗生素，A正確；乙表示將皮膚組織處理分散成單個皮膚細胞，該過程可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，B正確；丙過程表示原代培養(yǎng)，皮膚細胞原代培養(yǎng)的過程中會出現(xiàn)接觸抑制和貼壁生長的特點，C錯誤；丁過程是傳代培養(yǎng)，培養(yǎng)的皮膚細胞可能會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，此時需要分瓶培養(yǎng)，D正確。2．下列屬于動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)區(qū)別的是(

)A．動物細胞培養(yǎng)基與植物細胞培養(yǎng)基的成分有所不同B．動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C．動物細胞培養(yǎng)可發(fā)生遺傳物質(zhì)改變，而植物組織培養(yǎng)不能D．植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)都體現(xiàn)了細胞的全能性√A

解析：動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等；植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，其中通常含有蔗糖、氨基酸、無機鹽和植物激素等，A正確。動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)都需要在無菌條件下進行，B錯誤。動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)都可能發(fā)生遺傳物質(zhì)改變，C錯誤。植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是植物體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動物細胞培養(yǎng)的結(jié)果是細胞，原理是細胞增殖，不能體現(xiàn)細胞的全能性，D錯誤。(1)動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別項目動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)原理細胞的增殖植物細胞的全能性選材動物胚胎或幼齡動物的器官、組織離體的細胞、組織、器官項目動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)基狀態(tài)液體固體組成成分葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、血清等礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素、有機添加物等細胞全能性不體現(xiàn)體現(xiàn)結(jié)果獲得大量細胞或細胞產(chǎn)物獲得植物個體或愈傷組織(2)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的比較①原代培養(yǎng)：細胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)；原代培養(yǎng)的細胞核型正常。②傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)的細胞生長到接觸抑制時，要用胰蛋白酶等處理，進行分瓶擴大培養(yǎng)，即傳代培養(yǎng)；一般情況下，細胞傳至10～50代后，出現(xiàn)核型異常。干細胞培養(yǎng)及其應(yīng)用[探究活動]干細胞的培養(yǎng)成功是動物細胞培養(yǎng)領(lǐng)域的重大成就之一，干細胞的應(yīng)用前景廣闊，請查閱資料并探究下列問題：探究1．胚胎干細胞的來源是什么？為什么可分化為動物體內(nèi)任何一種組織？提示：胚胎干細胞來源于早期胚胎。胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性。探究2.iPS細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？提示：一方面，iPS細胞通過誘導(dǎo)分化，可以培育出人造器官，從而解決了供體器官不足的問題。另一方面，因為是自身細胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的，所以理論上無免疫排斥反應(yīng)。[評價活動]1．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的科研人員用動物干細胞研發(fā)出我國第一塊肌肉干細胞培養(yǎng)肉，該團隊使用第六代豬肌肉干細胞，經(jīng)過約20d培養(yǎng)得到重達5g的培養(yǎng)肉。下列敘述錯誤的是(

)A．動物細胞進行原代培養(yǎng)或傳代培養(yǎng)時所用的培養(yǎng)瓶應(yīng)為松蓋培養(yǎng)瓶B．在培養(yǎng)過程中通常要通入5%的CO2，以刺激細胞呼吸C．為了保證無菌的環(huán)境，要在培養(yǎng)液中加入適量抗生素D．胚胎干細胞必須從胚胎中獲取，造血干細胞不屬于胚胎干細胞√B

解析：進行原代培養(yǎng)或傳代培養(yǎng)時，培養(yǎng)過程中通常采用松蓋培養(yǎng)瓶，防止微生物污染，A正確；培養(yǎng)過程中通入5%的CO2主要是為了維持培養(yǎng)液pH的相對穩(wěn)定，B錯誤；為了防止培養(yǎng)過程中雜菌污染，可向培養(yǎng)基中加入適量抗生素，C正確；胚胎干細胞存在于早期胚胎中，因此必須從胚胎中獲取，胚胎干細胞屬于全能干細胞，而造血干細胞屬于多能干細胞，D正確。2．人臍帶間充質(zhì)干細胞(hUCMSCs)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和骨骼肌、皮膚創(chuàng)面的再生和修復(fù)?？蒲腥藛T采用含不同濃度血清的培養(yǎng)液培養(yǎng)hUCMSCs，48h后收集各組上清液，用以培養(yǎng)角膜上皮細胞(HCECs)，過程及結(jié)果如下表所示。下列敘述錯誤的是(

)實驗步驟A組B組C組D組配制含不同濃度血清的培養(yǎng)液1%3%5%10%培養(yǎng)hUCMSCs48h后，取上清液進行進行進行進行用上清液培養(yǎng)HCECs進行進行進行進行24h后測吸光度(數(shù)值越大代表活細胞數(shù)目越多)0.670.680.520.48A．HCECs增殖需要的氨基酸、葡萄糖主要由上清液提供B．用胰蛋白酶處理使HCECs分散以檢測吸光度C．血清濃度越低越有利于獲得更多的HCECsD．hUCMSCs可能產(chǎn)生某種物質(zhì)調(diào)控HCECs增殖√C

解析：根據(jù)題意可知，培養(yǎng)HCECs的不是血清，所以HCECs增殖所需要的氨基酸、葡萄糖等來自培養(yǎng)hUCMSCs48h后得到的上清液，A正確；為檢測HCECs吸光度，可利用胰蛋白酶處理使HCECs分散成單個細胞，B正確；由表格數(shù)據(jù)可知，血清濃度較低時，活細胞數(shù)目較多，但A組和B組的血清濃度不同，活細胞數(shù)量基本相同，所以并非血清濃度越低，越有利于獲得更多的HCECs，C錯誤；利用不同濃度的血清培養(yǎng)hUCMSCs得到的上清液來培養(yǎng)HCECs，和A、B兩組相比，C、D兩組的活細胞數(shù)量更少，其原因可能是hUCMSCs在培養(yǎng)過程中產(chǎn)生某種物質(zhì)調(diào)控HCECs增殖，D正確。3．科學(xué)家將4個關(guān)鍵基因移植入已分化的肌肉細胞中并表達，使這個細胞成為誘導(dǎo)多能干細胞(iPS細胞)，下圖為該實驗示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．應(yīng)用該技術(shù)可緩解器官移植時器官供應(yīng)不足的問題B．iPS細胞所攜帶的遺傳信息與肌肉細胞相同C．關(guān)鍵基因表達使細胞功能趨向?qū)ｉT化，降低了細胞的分化程度D．患者的iPS細胞分化而來的細胞移植回體內(nèi)后，仍會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)√A

解析：用iPS細胞誘導(dǎo)分化成需要的器官后進行自體移植，可以避免免疫排斥反應(yīng)，可緩解器官移植時器官供應(yīng)不足的問題，A正確，D錯誤；將4個關(guān)鍵基因移植入已分化的肌肉細胞中并表達，使這個細胞成為多能干細胞(iPS細胞)，可見iPS細胞所攜帶的遺傳信息與肌肉細胞不同，B錯誤；題圖中關(guān)鍵基因表達形成iP