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人教版高中生物選擇性必修3優(yōu)質(zhì)學(xué)案2 2 1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

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1、? ? 2 2 第 2 節(jié) 第 1 課時(shí) 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 動(dòng)物細(xì)胞工程 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程 1.動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù):動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞核移植等,其中動(dòng)物 細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。 2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) (1)概念:從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個(gè)細(xì)胞,然后在適宜的培養(yǎng)條件下,讓 這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。 (2)培養(yǎng)條件 ì無機(jī)物:無機(jī)鹽 ? ①營養(yǎng)條件í有機(jī)物:糖類、氨基酸、維生素等 ? 天然成分:血清等 將細(xì)胞所

2、需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基,稱為合成培養(yǎng)基。培養(yǎng)動(dòng)物 細(xì)胞一般使用液體培養(yǎng)基,也稱為培養(yǎng)液。 ②無菌、無毒的環(huán)境:需要對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理以及在無菌環(huán)境下進(jìn)行操 作。培養(yǎng)液還需要定期更換,以便清除代謝物,防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。 ì溫度:哺乳動(dòng)物細(xì)胞多以36.5±0.5 ℃為宜 ? ③溫度、pH 和滲透壓ípH:多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞適宜pH為7.2~7.4 ? 滲透壓 ì?O2:細(xì)胞代謝所必需的 ④氣體環(huán)境í ??CO2:維持培養(yǎng)液的pH 在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶,并將它們置于含有 95%空氣

3、和 5%CO 的混合氣體的 CO 培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。 (3)培養(yǎng)過程 1 2 2 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 (4)相關(guān)概念 ①細(xì)胞貼壁:懸液中分散的細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。 ②接觸抑制:當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí),細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。 ③原代培養(yǎng):指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。 ④傳代培養(yǎng):分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。 (1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞的全能性( ) (2)培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞( ) (3) 懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接用離心法收集,貼壁細(xì)胞需要用胰蛋白酶等

4、處理后再用離心法收集 ( ) (4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),O 是細(xì)胞代謝所必需的,CO 的主要作用是維持培養(yǎng)液的 pH( ) 〖答 案〗 (1)× (2)× (3)√ (4)√ 1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖。 2.幼齡動(dòng)物的細(xì)胞與老齡動(dòng)物的細(xì)胞比較,分化程度低的細(xì)胞與分化程度高的細(xì)胞比較,哪 些細(xì)胞更易于培養(yǎng)?為什么? 〖提 示〗 幼齡動(dòng)物的細(xì)胞和分化程度低的細(xì)胞更易培養(yǎng),原因是這些細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。 3.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),除了添加糖類、氨基酸等必要的營養(yǎng)成分外,往往還需添加血清等一些 天然成分,原因是人們對(duì)細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚,血清等一些天然成分的營 養(yǎng)成分

5、比較齊全,可以彌補(bǔ)人工培養(yǎng)基的不足。 4.進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)用胰蛋白酶分散細(xì)胞,說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。用胃蛋 白酶可以嗎?為什么? 〖提 示〗 不可以。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜 pH 為 7.2~7.4,胃蛋白酶(適宜 pH 為 1.5 左 右)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(xì)胞培養(yǎng)時(shí) 的處理。 二、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用 1.來源:早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。 2.類型:胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。 3.胚胎干細(xì)胞 (1)概念:存在于早期胚胎中,具有分化為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞,并進(jìn)一

6、步形 成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能。 (2)局限:胚胎干細(xì)胞必須從胚胎中獲取,這涉及倫理問題,因而限制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。 2 ? ? 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 4.成體干細(xì)胞 (1)概念:成體組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞。 ì骨髓中的造血干細(xì)胞 ? (2)類型í神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細(xì)胞 睪丸中的精原干細(xì)胞 (3)特點(diǎn):具有組織特異性,只能分化成特定的細(xì)胞或組織,不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。 (4)作用:有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞,與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切 相關(guān)。 (5)應(yīng)用 ①造血干細(xì)胞:

7、治療白血病、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。 ②神經(jīng)干細(xì)胞:治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病(如帕金森病、阿爾茨海默病等)。 5.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (1)概念:通過體外誘導(dǎo)成纖維等細(xì)胞,獲得類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞,被稱為誘導(dǎo)多能干 細(xì)胞(簡稱 iPS 細(xì)胞)。 (2)應(yīng)用 治療小鼠的鐮狀細(xì)胞貧血;現(xiàn)在用 iPS 細(xì)胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究也 取得了新進(jìn)展。 (3)優(yōu)點(diǎn):無需破壞胚胎;iPS 細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)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)。 (1)干細(xì)胞都是來源于早期胚

8、胎( ) (2)造血干細(xì)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(xì)胞,主要存在于成體 的骨髓、外周血和臍帶血中( ) (3)不同類型的干細(xì)胞,它們的分化潛能完全相同( ) (4)干細(xì)胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物安全性與有效性檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮大作用( ) 〖答 案〗 (1)× (2)√ (3)× (4)√ 1.胚胎干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是胚胎干細(xì)胞具有全能性,可以被誘導(dǎo)分化形 成新的組織細(xì)胞、器官甚至個(gè)體,經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。 2.胚胎干細(xì)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?其應(yīng)用有什么限 制因素?

9、〖提 示〗 通過胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)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,由于是自身細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的,所以無免疫排斥反應(yīng)。胚胎干細(xì)胞 3 機(jī) 械方法或 加培養(yǎng)液 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 必須從胚胎中獲取,這涉及倫理問題,因而限制了應(yīng)用。 3.為什么科學(xué)家認(rèn)為 iPS 細(xì)胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞? 〖提 示〗 iPS 細(xì)胞的誘導(dǎo)過程無需破壞胚胎,而且 iPS 細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)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)。 1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程:動(dòng)物組織―――――――――――――

10、→單個(gè)細(xì)胞―――→細(xì)胞懸液―→原 胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理 代培養(yǎng)―→傳代培養(yǎng)。 2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)一般選用胚胎或幼齡動(dòng)物的組織,細(xì)胞在培養(yǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞貼壁(生長) 和接觸抑制現(xiàn)象。 3.體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞可以分為兩大類:一類細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖;另一類則 需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖,大多數(shù)細(xì)胞屬于這種類型。 4.干細(xì)胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中,包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì) 胞等。 5.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS 細(xì)胞)的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞。 1 .在將動(dòng)物組織塊分散成單個(gè)細(xì)胞時(shí),可以使用胰蛋白酶。由此判斷以下推測(cè)不

11、合理的是 ( ) A.動(dòng)物細(xì)胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系 B.處理時(shí)一定要注意處理時(shí)間、加酶量 C.胰蛋白酶一定不會(huì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞造成損傷 D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液的 pH 應(yīng)與胰蛋白酶作用的適宜 pH 基本一致 〖答 案〗 C 〖解 析〗 胰蛋白酶可使蛋白質(zhì)分解,由胰蛋白酶可破壞動(dòng)物細(xì)胞之間的聯(lián)系,可推測(cè)動(dòng)物 細(xì)胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系;細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)成分,所以一定要注意處理的時(shí)間 和酶的用量,以防止對(duì)動(dòng)物細(xì)胞造成損傷;酶促反應(yīng)需要適宜的pH,所以培養(yǎng)液的 pH 應(yīng)與 胰蛋白酶作用的適宜 pH 基本一致。 2.下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是( )

12、 4 2 2 2 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 A.培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶等處理,使細(xì)胞從瓶壁上脫離,制成細(xì)胞懸液 B.將所取的組織先用胃蛋白酶等進(jìn)行處理,使其分散成單個(gè)細(xì)胞 C.用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自成年動(dòng)物的器官或組織 D.動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng) 〖答 案〗 A 〖解 析〗 正常動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)存在貼壁生長和接觸抑制現(xiàn)象,因此培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋 白酶等處理,使細(xì)胞從瓶壁上脫離,制成細(xì)胞懸液,A 正確;動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜 pH 為 7.2~ 7.4,這樣的環(huán)境會(huì)使胃蛋白酶變性失活,因此動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,應(yīng)

13、將所取的組織先用胰 蛋白酶等進(jìn)行處理,使其分散成單個(gè)細(xì)胞,B 錯(cuò)誤;用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動(dòng) 物的器官或組織,因?yàn)榕咛セ蛴g動(dòng)物的器官或組織分裂能力強(qiáng),C 錯(cuò)誤。 3.下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物組織培養(yǎng)的表述中正確的是( ) A.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中,含 20%CO 的恒溫培養(yǎng)箱的作用是調(diào)控 pH 和溫度 B.在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時(shí)可直接用離心法收集細(xì)胞 C.原代培養(yǎng)的細(xì)胞因具有最接近于體內(nèi)細(xì)胞的生長特性,常用于藥物測(cè)試研究 D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織 〖答 案〗 C 〖解 析〗 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中,應(yīng)在含 5%CO 的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)

14、行培養(yǎng),作用是維持培養(yǎng)液 的 pH,A 項(xiàng)錯(cuò)誤;在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時(shí),貼壁細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶處理,使之分散成單個(gè) 細(xì)胞,然后再用離心法收集,B 項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖,因此不需要脫分 化,D 項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.可用于檢測(cè)某種物質(zhì)的毒性 B.可通過培養(yǎng)各種病變細(xì)胞,用于藥理等方面的研究 C.可通過動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素等 D.經(jīng)過脫分化、再分化,可構(gòu)建人造皮膚 〖答 案〗 D 〖解 析〗 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)沒有脫分化與再分化過程。 5.一名嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶

15、血,在他以后生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難以 治療的疾病,就可以利用血液中的干細(xì)胞進(jìn)行治療,下列關(guān)于這個(gè)實(shí)例的說法正確的是( ) A.用干細(xì)胞培育出人體需要的組織或器官用來移植治病,需要激發(fā)細(xì)胞的全能性 B.用臍帶血中的干細(xì)胞能夠治療這個(gè)孩子所有的疾病 C.如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官,需要用到細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) D.如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官,應(yīng)該長期給他使用免疫抑制藥物 〖答 案〗 C 5 人教版(新教材)高中生物選擇性必修 3 〖解 析〗 臍帶血中含有大量未成熟的造血干細(xì)胞,將臍帶血細(xì)胞移植,對(duì)白血病、再生障 礙性貧血等惡性血液病的治

16、療具有很好的效果;而用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來移植 治療,只要誘導(dǎo)細(xì)胞分化成該組織、器官即可,不需激發(fā)其全能性;用干細(xì)胞培育出的器官 移植屬于自體移植,基本不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng),不需長期給他使用免疫抑制藥物。 6.某研究小組進(jìn)行藥物試驗(yàn)時(shí),以動(dòng)物肝細(xì)胞為材料,測(cè)定藥物對(duì)體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供 培養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種,甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞,乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。請(qǐng)回答下列有關(guān)動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)的問題: (1)將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng),培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同。一 段時(shí)間后,觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________。 (2)在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),通常在合成培養(yǎng)基中

17、加入適量血清,其原因是____________________。 為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素。 (3)已知癌細(xì)胞 X 基因過量表達(dá)與肝腫瘤的發(fā)生密切相關(guān),要試驗(yàn)一種抗腫瘤藥物 Y 對(duì)甲細(xì) 胞生長的影響,可將甲細(xì)胞分為 A、B 兩組,A 組細(xì)胞培養(yǎng)液中加入________,B 組細(xì)胞培 養(yǎng)液中加入無菌生理鹽水,經(jīng)培養(yǎng)后,從 A、B 兩組收集等量細(xì)胞,通過分別檢測(cè) X 基因在 A、B 兩組細(xì)胞中的________或________合成水平的差異,確定 Y 的藥效。 〖答 案〗 (1)多 (2)血清可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì) (3)Y mRNA 蛋白質(zhì) 〖解 析〗 (1)甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞,乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞為能無限增殖的細(xì)胞, 細(xì)胞周期短。在相同條件下,培養(yǎng)相同的時(shí)間,甲細(xì)胞的數(shù)量多于乙細(xì)胞。(3)設(shè)計(jì)一組加入 抗腫瘤藥物的實(shí)驗(yàn)組,一組不加抗腫瘤藥物的對(duì)照組,通過檢測(cè)藥物影響 X 基因的表達(dá)過程, 即轉(zhuǎn)錄形成 mRNA 的量、翻譯形成蛋白質(zhì)的量來檢驗(yàn)藥效。 6

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