1、动物细胞培养 (20分钟70分)一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)1.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是()A.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理B.肝细胞培养过程中向培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的干扰素D.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙细胞会出现停止增殖的现象【解析】选D。制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使组织细胞分散开,选项A错误;肝细胞培养过程中向培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液的pH,而不是刺激细胞呼
2、吸,选项B错误;为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素,选项C错误;甲(肝肿瘤细胞)不发生接触抑制现象,而乙(正常肝细胞)具有接触抑制现象,因此甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙细胞会出现停止增殖的现象,选项D正确。2.皮肤基底层细胞(干细胞)能通过如图所示的方式修补破损的皮肤。据图判断干细胞的功能是() 自我更新细胞分裂细胞分化A.B.C.D.【解析】选D。由题图可知,干细胞首先通过分裂方式增殖和自我更新,其次通过分化形成组织细胞来修补破损的皮肤。3.南京农业大学的科研人员用动物干细胞研发出我国第一块肌肉干细胞培养肉,该团队使用第六代猪肌肉干细胞,经过约20天培养得到重
3、达5克的培养肉。下列相关叙述不正确的是()A.用胃蛋白酶处理肌肉组织,可以获得分裂能力强的肌肉母细胞B.生物反应器内应控制温度适宜,并充入一定量的CO2保证培养液的pH相对稳定C.培养液中的支架提供了更多的细胞附着面积,有利于细胞贴壁生长D.“培养肉”的培养有利于工厂化生产【解析】选A。用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理肌肉组织,可以获得分裂能力强的肌肉母细胞,A错误;动物细胞培养需控制适宜温度,并充入一定量的CO2来维持培养液的pH,B正确;动物细胞培养会出现贴壁生长的特点,培养液中的支架可提供更多的细胞附着面积,C正确;动物细胞培养有利于工厂化生产,D正确。4.实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所
4、示。下列叙述错误的是() A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理C.丙过程得到的细胞大多具有异常二倍体核型D.丁过程得到的部分细胞失去贴壁黏附性【解析】选C。甲过程表示获取实验小鼠的组织细胞,需要对实验小鼠进行消毒处理,选项A正确;乙表示用胰蛋白酶处理皮肤组织,使其分散成单个皮肤细胞,选项B正确;丙过程表示原代培养,形成的细胞株遗传物质没有发生改变,具有正常的二倍体核型,选项C错误;丁是传代培养过程,该过程部分细胞遗传物质发生了变化而失去贴壁黏附性,选项D正确。【互动探究】(1)丙、丁过程中通常要向培养箱中通入5%的CO2的目的是什么?提示:维持培养液的pH。(2
5、)图示过程中除乙过程需用到胰蛋白酶处理外,还有哪一过程需用胰蛋白酶处理?处理的是什么?提示:丙过程。处理原代培养时贴壁生长的细胞。5.在将动物组织块分散成单个细胞时,可以使用胰蛋白酶。由此判断以下推测不合理的是()A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系B.一定要注意处理时间、加酶量C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤D.动物细胞培养液的pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致【解析】选C。胰蛋白酶可使蛋白质分解,由胰蛋白酶可破坏动物细胞之间的联系,可推测动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系;细胞膜中含有蛋白质成分,所以一定要注意处理的时间和酶的用量,以防止对动物细胞造成损伤;酶促反应需要适宜的p
6、H,所以培养液的pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致。6.有研究表明渐冻症是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白,从而阻碍了轴突内营养物质的流动;也有最新研究结果表明,利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞,然后移植给渐冻症实验鼠,能延长其寿命。下列相关描述错误的是()A.诱导多能干细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞种类增多B.诱导多能干细胞分化成的多种细胞中遗传物质相同,蛋白质不完全相同C.诱导多能干细胞分化成多种细胞的过程中核遗传物质逐渐减少D.植入神经干细胞,使受损的运动功能得到恢复,可以在一定程度上改善“渐冻症”【解析】选C。诱导多能干细胞分化的实质是基因的选择性表达,
7、细胞分化使细胞种类增多,A正确;诱导多能干细胞分化成的多种细胞中遗传物质相同,蛋白质不完全相同,B正确;诱导多能干细胞分化成多种细胞的过程中核遗传物质不发生改变,C错误;由“有最新研究结果表明,利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞,然后移植给渐冻症实验鼠,能延长其寿命”可推测植入神经干细胞,使受损的运动功能得到恢复,可以在一定程度上改善“渐冻症”,D正确。7.哈佛大学的科学家从怀孕妇女胎盘的羊水中提取了干细胞,并在实验室培养后生成了多种人体组织和器官,如骨骼、肌肉、肝脏等。下列有关叙述错误的是()A.该研究说明提取的干细胞是全能干细胞B.这些干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成相同C
8、.这些干细胞在器官移植上将有较好的医学用途D.这些骨骼、肌肉的形成与细胞分裂和分化有关而与细胞凋亡无关【解析】选D。干细胞在实验室培养后能生成多种人体组织和器官,这说明干细胞具有发育的全能性,A正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞中的染色体数目不变,因此干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成相同,B正确;这些干细胞能培养形成人体组织和器官,在器官移植上将有较好的医学用途,C正确;这些骨骼、肌肉等的形成与细胞分裂和分化有关,与细胞凋亡也有关,D错误。二、非选择题(共2小题,共35分)8.(18分)下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,回答下列问题: (1)在培养体细胞时需要创造无菌无毒
9、的环境,“无菌无毒环境”中的“毒”是指_。对培养液进行_(举两项)操作,可创造无菌无毒的环境。(2)植物组织培养有一项应用是培育“脱毒苗”,脱毒苗中的“毒”是指_,此过程常常选取茎尖作为外植体,其依据是_。(3)若将上述结果用于白血病患者的骨髓移植,如果图中患者是A型血,提供卵细胞的女性是AB型血,则骨髓移植成功后患者的血型是_型。按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是_。【解析】(1)“无菌无毒环境”中的“毒”是指代谢废物。在培养液中添加一定量的抗生素,可以防止杂菌污染;定期更换培养液,可以清除代谢废物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,进而创造无菌无毒的环境。(2)脱毒苗中的“毒
10、”是指病毒,由于茎尖的病毒极少,甚至无病毒,故此过程常常选取茎尖作为外植体。(3)若将上述结果用于白血病患者的骨髓移植,如果图中患者是A型血,提供卵细胞的女性是AB型血,由于细胞核中的遗传物质仍来自患者,故骨髓移植成功后患者的血型仍为A型。按上述方法克隆的器官没有免疫排斥反应,有利于移植器官的存活。答案:(1)代谢废物灭菌,添加一定量的抗生素、定期更换培养液(写出两项即可)(2)病毒茎尖的病毒极少,甚至无病毒(3)A没有免疫排斥反应9.(17分)某生物兴趣小组对一种抗癌新药进行实验时,以动物肝癌细胞为材料,测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)在动物细胞
11、培养时,将细胞所需的营养物质按其种类和所需量严格配制而成的培养基称为_培养基。通常在培养基中还需要加入适量_等一些天然成分。细胞培养应在含5% CO2的恒温培养箱中进行,另外,还应该保证被培养的细胞处于_、_的环境。(2)在细胞生长过程中,当细胞贴壁生长到一定程度时,其生长会受到抑制,这种现象称为_。(3)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的_。(4)请你帮助兴趣小组的同学分析本实验,实验的自变量是_,实验组和对照组除了自变量不同外,其他处理均应该相同,这是遵循实验设计的_原则。【解析】(1)将动物细胞所需要的各种营养物质按其种类和所需量严格配制而成的培养基,称为合成培养基
12、。由于对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚,因此,在使用合成培养基时,还要加入一些动物血清等天然成分。被培养的细胞必须处于无菌、无毒的环境中,才能保证细胞正常地生长增殖。(2)动物细胞在分裂、生长过程中有接触抑制的现象。(3)抗生素能杀死培养基中的微生物,保证无菌无毒环境。(4)要测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响,实验的自变量为抗癌药物的有无,其他无关变量应该相同,否则会干扰实验结果,这种设计遵循的是实验的单一变量原则。答案:(1)合成血清无菌无毒(2)接触抑制(3)抗生素(4)是否加入抗癌药物单一变量 (10分钟30分)1.(6分)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物
13、质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息可以获得的正确结论有() 有无血清对正常细胞培养的影响不同正常细胞与癌细胞的增殖速率相同培养基中补充血清有助于正常细胞的培养培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大A.B.C.D.【解析】选B。正常细胞在有血清和无血清培养时,同一培养时间下细胞数目不同,说明有无血清对正常细胞培养的影响不同,正确;正常细胞与癌细胞在有血清和无血清时曲线均不重叠,说明正常细胞与癌细胞的增殖速率不同,错误;正常细胞在有血清的条件下,同一培养时间的细胞数目均比无血清时多,说明培养基中补充血清有助于正常细胞的培养,正确;癌细胞在有血清和无血清培养时,
14、细胞数目变化趋势一致,说明培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大,正确。2.(6分)(不定项)不同诱导因素使iPS细胞可以在体外分裂、分化成多种组织细胞,如图所示。下列叙述错误的是() A.各种组织细胞中的DNA和RNA与iPS细胞中的相同B.iPS细胞不断增殖分化,所以比组织细胞更易衰老C.iPS细胞中的基因都不能表达时,该细胞开始凋亡D.改变诱导因素能使iPS细胞分化形成更多类型的细胞【解析】选A、B、C。细胞分化的实质是基因的选择性表达,所以分化后形成的各种组织细胞中与iPS细胞中DNA相同,但RNA不同,A错误;iPS细胞不断增殖分化,说明分化程度低,不易衰老,B错误;细胞凋亡是受
15、基因控制的程序性死亡,细胞内也存在基因表达,C错误;在iPS细胞的培养液中加入不同分化诱导因子,就可以诱导iPS细胞向不同类型的组织细胞分化,有利于提高细胞生理功能的效率,D正确。【实验探究】3.(18分)研究发现,不同浓度的胰岛素可以缓解肝细胞的损伤,且胰岛素浓度越高保护作用越强。LPS是一种导致肝细胞损伤的常见物质(用生理盐水配制)。现提供正常大鼠的肝脏完成实验步骤。(要求:胰岛素配制成低中高三种浓度,用细胞存活数作为指标)(1)实验步骤:肝细胞悬液的制备:取健康幼年鼠肝脏,适宜条件下剪碎再用_处理,放入卡氏瓶中和_中进行_培养。得到细胞悬液后分成_组,编号AE备用。胰岛素溶液:用_配制低
16、中高三种不同浓度的胰岛素溶液,分别加入对应的C、D、E培养瓶中。A组作为空白对照,其余各组加入_。各组存活细胞数的检测。(2)用柱形图预测各组的实验结果:【解析】(1)实验步骤:肝细胞悬液的制备:取某健康幼年大鼠的肝脏,适宜条件下取出剪碎再用胰蛋白酶处理,经多次洗涤离心处理得到分散的肝细胞;加入适宜的细胞培养液置于卡氏瓶和CO2培养箱中进行原代培养;将培养得到的肝细胞悬液随机分为5组,编号为AE,每组均需再设置多个重复样液,置于相同且适宜的培养瓶中培养备用。胰岛素溶液:用生理盐水配制低、中、高三种浓度的胰岛素溶液,分别加入C、D、E组的肝细胞悬液中。A组作为空白对照,其余各组加入等量的LPS。
17、各组存活细胞数的检测。(2)实验结果预期:若本实验的结果用细胞存活率作为检测指标,各组的存活细胞数先用比色计测出OD值,然后计算各组的细胞存活率=该组OD值/A组OD值100%,不考虑细胞死亡对OD值的影响,由于LPS能导致肝细胞损伤,不同浓度的胰岛素可以缓解肝细胞的损伤,等量LPS的情况下,胰岛素浓度越大,细胞存活率越高,用柱形图表示各组的实验结果如下: 答案:(1)胰蛋白酶CO2培养箱原代5生理盐水等量的LPS(2) 【补偿训练】某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性的还是恶性的,切取了小块肿瘤组织进行培养。回答下列问题:(1)培养之前,肿瘤组织必须先用_处理成单个细胞。(2)若开始培养时,
18、取一滴培养液观察,有100个肿瘤细胞,经过24 h培养后,取一滴稀释100倍后,再取一滴(设三次的“一滴”等量)观察,发现有64个肿瘤细胞,此肿瘤的细胞周期约为_h。(3)与正常细胞相比,在显微镜下可见明显增多的细胞器是_(填两项)。(4)某科研单位研制出一种新型药物X,据说对此类肿瘤有较好的疗效,请你设计一个方案加以验证。写出你所设计的实验步骤:将相同的培养液分为相等的两份,一份_,另一份_;_;放在相同的条件下培养,_ _。【解析】(1)设计实验确诊肿瘤是良性的还是恶性的,培养之前先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理肿瘤组织,使其分散开,成为单个细胞,然后进行细胞培养。(2)开始观察,一滴培养液中
19、有100个肿瘤细胞,培养后稀释100倍,一滴培养液中有64个肿瘤细胞,这相当于1个肿瘤细胞在24 h内经过6次分裂形成了64个细胞,则肿瘤细胞的细胞周期为246=4 h。(3)肿瘤细胞有丝分裂旺盛,周期变短,所以与正常细胞相比,在显微镜下可见明显增多的细胞器是线粒体、核糖体。(4)要验证新型药物X对此类肿瘤有较好的疗效,需要设置对照实验,所以将相同的培养液分为相等的两份,一份加入药物X,另一份不加,然后将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中,放在相同且适宜的条件下培养,一段时间后观察肿瘤细胞生长情况,根据观察结果作出判断。答案:(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(2)4(3)线粒体、核糖体(4)加入药物X不加入药物X将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中观察肿瘤细胞生长情况