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選擇性必修三 第2章 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
一、你從教材上找到的關(guān)鍵性語(yǔ)句：
1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)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(zhǎng)_和_增殖_的技術(shù)。
2.原理：__細(xì)胞增殖__
3.地位：__動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)__
（一）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件
1.營(yíng)養(yǎng)
（1）成分
①已知成分
將細(xì)胞所需的__營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)_（糖類、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等）按其_種類__和_所需量__嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基，稱為_(kāi)合成培養(yǎng)基_。
②未知成分
使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常需加入_血清_等一些天然成分。
（2）培養(yǎng)基的物理性質(zhì)
培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞一般使用_液體培養(yǎng)基__，也稱為_(kāi)培養(yǎng)液__。
2.無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境
①對(duì)_培養(yǎng)液_和_所有培養(yǎng)用具_(dá)進(jìn)行_滅菌_處理；②在_無(wú)菌環(huán)境__下進(jìn)行操作；③還需要__定期更換培養(yǎng)液__。
3.溫度、pH和滲透壓
（1）適宜的溫度：哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以__36.5±0.5℃_為宜。
（2）適宜的pH：多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為_(kāi)7.2-7.4_。
（3）適宜的滲透壓：維持適宜滲透壓的目的_維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能__。
4.氣體環(huán)境
（1）組成：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有_O2_和_CO2_。
（2）氣體作用：①O2：_O2是細(xì)胞代謝所必需的_；②CO2：_CO2的主要作用持培養(yǎng)液的pH__。
（二）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程
①原代培養(yǎng)：將__分瓶之前_的細(xì)胞培養(yǎng)，即動(dòng)物組織經(jīng)處理后的__初次培養(yǎng)__稱為原代培養(yǎng)。
②傳代培養(yǎng)：將_分瓶后_的細(xì)胞培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)；
③細(xì)胞貼壁：__大多數(shù)_體外培養(yǎng)的細(xì)胞需要__貼附于某些基質(zhì)表面__才能生長(zhǎng)增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的_瓶壁_上，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞貼壁；
④接觸抑制：當(dāng)_貼壁_細(xì)胞生長(zhǎng)到_表面相互接觸_時(shí)，細(xì)胞通常會(huì)_停止分裂增殖__。
1.取動(dòng)物組織
（1）取材：__動(dòng)物胚胎__或__幼齡動(dòng)物__的組織、器官。
（2）取材原因：_細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)___。
2.制成細(xì)胞懸液
（1）將組織分散成單個(gè)細(xì)胞的原因：①?gòu)膭?dòng)物體取出的成塊組織中，細(xì)胞與細(xì)胞__靠在一起__，彼此__限制了生長(zhǎng)和增殖_；②能使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進(jìn)行物質(zhì)交換_。
（2）將組織分散成單個(gè)細(xì)胞的方法：①__機(jī)械法__；②用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時(shí)間。
3.原代培養(yǎng)
將_細(xì)胞懸液__放入__培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶_內(nèi)
4.分瓶、傳代培養(yǎng)
懸浮生長(zhǎng)類： __直接用離心法收集_；貼壁生長(zhǎng)類：重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個(gè)細(xì)胞，然后再用離心法收集；將收集的細(xì)胞制成 細(xì)胞懸液 ，分瓶培養(yǎng)。
（三）干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用
1.分布：
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。
2.分類：
（1）胚胎干細(xì)胞（簡(jiǎn)稱ES細(xì)胞 ）
①分布：存在于_早期胚胎_中
②特點(diǎn)：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)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能___。
（2）成體干細(xì)胞
①分布：存在于_成體組織或器官內(nèi)__中
②類別：包括_骨髓__中的_造血干細(xì)胞__、_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_等。
③特點(diǎn)：一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織特異性，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。
3.干細(xì)胞的應(yīng)用
（1）原理：干細(xì)胞有著_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)。
（2）應(yīng)用：
造血干細(xì)胞：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 。
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） 。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）：
①科學(xué)家通過(guò)體外誘導(dǎo)小鼠____________,獲得了類似_________細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)。
②iPS細(xì)胞可以來(lái)源于病人自身的______細(xì)胞,將它移植回病人體內(nèi)后,理論上可以避免______________。
③可治療小鼠的鐮狀細(xì)胞貧血癥，在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領(lǐng)域 。
三、判斷訓(xùn)練：
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中，細(xì)胞具有貼壁生長(zhǎng)以及接觸抑制的特點(diǎn)，因此在培養(yǎng)中需要用胰蛋白酶處理貼壁的細(xì)胞并進(jìn)行分瓶培養(yǎng)，分瓶后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。(　　)
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。(　　)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。(　　)
有些動(dòng)物細(xì)胞能懸浮在培養(yǎng)液中生長(zhǎng)增殖。(　　)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，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。(　　)
胚胎干細(xì)胞可以來(lái)源于早期胚胎，也可以來(lái)源于成熟個(gè)體。(　　)
只有成纖維細(xì)胞才能轉(zhuǎn)化為iPS細(xì)胞。(　　)
體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞可分為兩類：懸浮生長(zhǎng)類細(xì)胞和貼壁生長(zhǎng)類細(xì)胞，都需定期用胰蛋白酶處理，分瓶后才能繼續(xù)增殖。( )
幼齡動(dòng)物細(xì)胞比老齡動(dòng)物細(xì)胞更易于培養(yǎng)。( )
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，并將其置于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。( )
肝細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸。( )
造血干細(xì)胞可定向誘導(dǎo)分化成機(jī)體所有種類的細(xì)胞。( )
各種組織干細(xì)胞分化形成不同組織細(xì)胞是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。( )
三、邊練邊講
練習(xí)1：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
1、一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足的條件有(　　)
①無(wú)毒的環(huán)境　②無(wú)菌的環(huán)境　③培養(yǎng)液中需加血清　④溫度與動(dòng)物體溫相近　⑤需要O2　⑥加CO2維持培養(yǎng)液的pH
A．①②③④⑤⑥　　　B．①②③④ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥
2、下圖為動(dòng)物成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)過(guò)程示意圖。下列敘述正確的是(　　)
A．步驟①的操作不需要在無(wú)菌環(huán)境中進(jìn)行
B．步驟②中用鹽酸溶解細(xì)胞間物質(zhì)使細(xì)胞分離
C．步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理
D．步驟④培養(yǎng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生基因突變
3、干細(xì)胞是一類未參與分化或未完全分化的細(xì)胞，分裂能力強(qiáng)。按照其來(lái)源分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞(如造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞)。下列關(guān)于干細(xì)胞的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．胚胎干細(xì)胞不具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能
B．胚胎干細(xì)胞的分化程度小于造血干細(xì)胞
C．骨髓移植治療白血病就是利用了造血干細(xì)胞能分化成各種血細(xì)胞的能力
D．將帶有遺傳標(biāo)記的胚胎干細(xì)胞植入早期胚胎，通過(guò)組織化學(xué)染色可追尋胚胎發(fā)育中細(xì)胞分化和器官形成的規(guī)律
4、科學(xué)家將人體皮膚細(xì)胞改造成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞——iPS細(xì)胞，人類“iPS細(xì)胞”可以形成神經(jīng)元等人體多種組織細(xì)胞。以下有關(guān)“iPS細(xì)胞”的說(shuō)法，正確的是(　　)（多選）
A．“iPS細(xì)胞”分化為神經(jīng)細(xì)胞的過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性
B．“iPS細(xì)胞”有細(xì)胞周期，它分化形成的神經(jīng)細(xì)胞一般不具有細(xì)胞周期
C．“iPS細(xì)胞”可分化形成多種組織細(xì)胞，是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果
D．“iPS細(xì)胞”分化成人體多種組織細(xì)胞，是因?yàn)樗哂胁煌谄渌?xì)胞的特定基因
5、下列有關(guān)干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．胚胎干細(xì)胞具有分化為任何一種類型的細(xì)胞甚至形成個(gè)體的潛能
B．成體干細(xì)胞具有組織特異性，但在體外誘導(dǎo)分化也可發(fā)育成完整個(gè)體
C．iPS細(xì)胞用于自體器官移植，可以避免免疫排斥反應(yīng)
D．神經(jīng)干細(xì)胞可治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病
6、下列屬于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)區(qū)別的是(　　)
A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基與植物細(xì)胞培養(yǎng)基的成分有所不同
B．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無(wú)菌條件下進(jìn)行
C．動(dòng)物細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)都體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性
講解1：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要點(diǎn)提示：
⑴容器A中放置的一般是幼齡動(dòng)物的器官或組織，原因是其細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。
⑵動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液為什么要加動(dòng)物血清等天然成分？
由于人們對(duì)細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚，而血清等天然成分中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等物質(zhì)，而且還含有多種未知的促生長(zhǎng)因子，能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和貼附。
⑶培養(yǎng)前為什么要將動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞？
分散后細(xì)胞能與培養(yǎng)液充分接觸，更易進(jìn)行物質(zhì)交換。
⑷動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，用胰蛋白酶處理的時(shí)間是不是越長(zhǎng)越好？可不可以用胃蛋白酶處理？
不是；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)胰蛋白酶會(huì)催化分解細(xì)胞膜蛋白等，對(duì)細(xì)胞有損傷。不可以；大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶的適宜pH約為1.5，當(dāng)pH大于6時(shí)，胃蛋白酶會(huì)失去活性。
⑸動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中酶“兩次”處理的目的
第一次使用的目的是使組織細(xì)胞分散開(kāi)；第二次使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái)，便于分散后繼續(xù)培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞更好的得到所需營(yíng)養(yǎng)和排出代謝廢物。
⑹懸浮培養(yǎng)
體外培養(yǎng)的細(xì)胞，一類細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長(zhǎng)增殖，即懸浮培養(yǎng)。懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞不會(huì)發(fā)生接觸抑制，但會(huì)因細(xì)胞密度過(guò)大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。在進(jìn)行傳代培養(yǎng)時(shí)，懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞直接用離心法收集即可。
2、植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較
比較項(xiàng)目 植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞全能性 細(xì)胞增殖
區(qū) 別 培養(yǎng)基 類型 固體或半固體培養(yǎng)基 液體 培養(yǎng)基
成分 水、礦質(zhì)元素、維生素、植物激素、蔗糖、氨基酸、瓊脂等 葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素、促生長(zhǎng)因子、動(dòng)物血清等
取材 離體植物器官、組織、細(xì)胞 動(dòng)物胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織
關(guān)鍵環(huán)節(jié) 細(xì)胞的脫分化和再分化 細(xì)胞增殖和癌變
結(jié)果 新的組織或植株個(gè)體，可以體現(xiàn)全能性 新的細(xì)胞系或細(xì)胞株，不形成個(gè)體，不體現(xiàn)全能性
應(yīng)用 ①植株快速繁殖；②脫毒植株的培育；③人工種子；④生產(chǎn)藥物、殺蟲(chóng)劑等；⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育 ①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)；②皮膚移植材料的培育；③檢測(cè)有毒物質(zhì)；④生理、病理、藥理等方面的研究
相同點(diǎn) 兩種技術(shù)手段培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，都是無(wú)性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂；②均為無(wú)菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件

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