1、七 动物细胞培养和核移植技术(30分钟 100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性,准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法正确的是()A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,也可用胃蛋白酶处理B.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是刺激细胞的呼吸C.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙会出现停止增殖的现象D.仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒【解析】选C。胃蛋白酶最适pH接近2,呈酸性,而细胞培养液的pH接近中性,所以不能用胃蛋白酶处理,A项错误;细胞培养过程中,5%CO2的作用是
2、调节细胞培养液的pH,B项错误;乙是正常肝细胞,存在细胞接触抑制现象,在原代培养过程中会出现停止增殖的现象,需要传代培养获得细胞株和细胞系,C项正确;病毒没有细胞结构,不能独立生活,必须依赖活细胞生存,应该用活细胞来培养病毒,D项错误。2.(2021武汉高二检测)动物细胞体外培养需要满足一定的条件,下列说法错误的是()A.细胞培养液通常会添加一定量的抗生素,以防止杂菌污染B.使用合成培养基时,通常要加入血清、血浆等一些天然的成分C.O2是细胞代谢所必需的,CO2有利于维持培养液pH的稳定D.多数动物细胞生存的适宜pH为7.27.4,适宜温度为250.5【解析】选D。在细胞培养液中通常会添加一定
3、量的抗生素,以防止培养过程中杂菌污染,A正确;动物细胞培养过程中使用合成培养基时,通常要加入血清、血浆等一些天然的成分,B正确;细胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH,C正确;细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近,哺乳动物多以36.5 5 为宜。多数细胞生存的适宜pH为7.27.4,D错误。3.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
4、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,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。4.为了初步检测药物X和Y的抗癌活性,在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞,使其贴壁生长,实验组加入等体
5、积相同浓度的溶于二甲基亚矾(溶剂)的药物X或Y,培养过程及结果如图3所示。下列有关叙述错误的是()A.细胞培养液中通常需要加入血清B.可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数C.对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水D.根据实验结果,可以初步判断药物X的抗癌效果较好【解析】选C。培养动物细胞时,细胞培养液中通常需要加入血清,A正确;对于已经贴壁生长的动物细胞,可用胰蛋白酶处理,使肝癌细胞脱落下来并进行计数,B正确;实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚矾(溶剂)的药物X或Y,故对照组中应加入等体积的二甲基亚矾(溶剂),C错误;分析实验结果可知,添加药物X的那组肝癌细胞数目最少,可以初步判断药物X
6、的抗癌效果较好,D正确。二、非选择题(共5小题,共76分)5.(17分)请回答下列有关细胞培养的问题:(1)动物细胞培养利用_(填“液体”或“固体”)培养基并在_的培养箱中进行,这是对动物体的_的模拟。用于植物组织培养的固体培养基大多由无机营养成分、有机营养成分、激素和_四部分组成;利用发酵罐进行人参、三七等细胞产物的工厂化生产时,用_(填“液体”或“固体”)培养基。(2)在动物细胞培养过程中,通常在_条件下保存细胞,因为在该条件下_。(3)在动物细胞培养过程中,将动物组织块分散成单个细胞、使贴壁生长的细胞脱落都常用_处理。【解析】(1)固体培养基:在液体培养基中加入凝固剂,或用麸皮等固体原料
7、配制。常用的凝固剂是琼脂,琼脂固体培养基广泛应用于植物组织培养、微生物的分离培养、菌种鉴定和保存等;液体培养基:由各种营养成分加水配成,组分均一,适于动物细胞培养及各类微生物的营养生长,广泛应用于实验研究及大规模工业生产中,有利于获得大量菌体或代谢产物。根据两种培养基的用途可知动物细胞培养需要用液体培养基,而植物组织培养需要用固体培养基,且动物细胞培养需要在含95%空气和5%CO2混合气体的培养箱中进行,这是对动物体的内环境的模拟。由于植物组织培养用的是固体培养基,需要加入凝固剂琼脂,除此之外,还需要加入无机营养成分、有机营养成分和激素;利用发酵罐进行人参、三七等细胞产物的工厂化生产时,用液体
8、培养基,以便于得到大量需要的产物。(2)在动物细胞培养过程中,通常在低温(或冷冻、液氮)条件下保存细胞,因为在该条件下细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。(3)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。6.(14分)淀粉样蛋白前体(APP)是细胞膜上的跨膜蛋白,在多种肿瘤细胞中表达异常。实验人员采用RNA干扰技术,靶向干扰鼻咽癌细胞中APP表达的方法来研究APP的生物学功能。(1)培养鼻咽癌细胞。细胞培养时,通常在培养液中加入适量的_以补
9、充合成培养基中缺乏的物质,待细胞贴壁长成单层后用_处理,分瓶继续培养。(2)部分实验结果如图:由图1结果可知,细胞中-actin蛋白的表达量相对稳定,在实验中可作为_,以排除细胞培养操作、点样量、检测方法等无关变量对实验结果的影响。实验结果支持靶向干扰APP表达成功,判断依据是_。分析图2结果可知,实验组的细胞周期比对照组_,说明干扰APP的表达可以_。(3)实验人员进一步研究发现,干扰APP表达后鼻咽癌细胞的转移能力显著降低,作出此判断的依据是_。【解析】(1)动物细胞培养时,通常在培养液中加入适量的动物血清,以提供血清中细胞生活必需的一些未知成分,补充合成培养基中缺乏的物质;由于细胞在培养
10、过程中会出现接触抑制,所以待细胞贴壁长成单层后就要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使细胞相互分离,同时使细胞从培养瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞后,再分瓶继续培养。(2)由图甲结果可知,分别转入siAPP-A、siAPP-B和NC的细胞中-actin蛋白的表达量相对稳定,在实验中可作为标准进行对照,排除了细胞培养操作、点样量、检测方法等无关变量对实验结果的影响;转入siAPP-A和siAPP-B的实验组中的细胞内APP表达量比NC组少,但是不影响-actin蛋白的表达,说明转入的siAPP-A和siAPP-B能靶向干扰癌细胞中APP的表达。由图2结果可知,转入siAPP-A和siAPP-B的实验组
11、中的细胞比作为对照的NC组细胞数量少,说明癌细胞的增殖受到了一定程度的抑制,相同时间内细胞的分裂次数减少,细胞周期比对照组长。(3)细胞膜表面的糖蛋白减少,癌细胞之间的黏着性下降是癌细胞容易发生扩散和转移的重要原因。干扰APP表达后鼻咽癌细胞的转移能力显著降低,推测可能的原因是干扰APP表达后,鼻咽癌细胞细胞膜上糖蛋白增多,细胞黏着性增强,癌细胞不易发生扩散和转移。答案:(1)动物血清 胰蛋白酶(胶原蛋白酶)(2)参照(标准或对照)siAPP-A、siAPP-B组APP表达量低于NC组 长 抑制鼻咽癌细胞的增殖(3)干扰APP表达后鼻咽癌细胞细胞膜上糖蛋白增多,细胞黏着性增强,不易发生扩散和转
12、移7.(17分)现有A和B两个肉牛品种,A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质;B品种牛则为B细胞核、B细胞质。(1)如果要获得一头克隆牛,使其细胞由A细胞核和B细胞质组成,基本步骤是:从A品种牛体内取出体细胞,进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_注入B品种牛的_卵母细胞,经过某种刺激和培养后,可形成胚胎,该胚胎被称为_,将该胚胎移入代孕母牛的_中,通过培育可达到目的。(2)克隆牛的产生说明_具有全能性。克隆牛的性状主要表现_品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比,杂交牛细胞核的遗传物质来自_个亲本,细胞质主要来自_性亲本,克隆牛和杂交牛的遗传物质组成_(填“相同”或“不
13、同”)。【解析】(1)依据题意可知要获得由A细胞核和B细胞质组成的重组细胞,需要提取A细胞核,然后与去掉B细胞核的B细胞质进行重组,得到重组细胞,进一步培养得到重组胚胎,再进行胚胎移植,移植到代孕母牛的子宫里进行培育。(2)克隆动物利用动物细胞细胞核的全能性,得到的新个体的性状主要由细胞核决定,与供核母牛的性状基本一致,杂交牛是由精子和卵细胞融合得到的受精卵发育来的,细胞核来自两个亲本,由于精子含有很少的细胞质,受精卵的细胞质主要来自卵细胞,所以杂交牛和克隆牛的遗传物质不同。答案:(1)细胞核 去核 重组胚胎 子宫(2)动物体细胞核 A 两 雌 不同【互动探究】(1)上题中的杂交牛和克隆牛的生
14、殖方式分别是什么?它们的遗传物质分别来自几个亲本?提示:杂交牛:有性生殖,遗传物质来自两个亲本,分别继承父本和母本一半的核基因。克隆牛:无性生殖,遗传物质来自两个亲本,供核亲本提供全部的核基因,提供细胞质的亲本提供质基因。(2)已知公牛基因型为AA,母牛基因型为Aa,则二者杂交后代(即杂交牛)基因型和性别分别是什么?母牛体细胞作为供体(核)细胞,则克隆牛的基因型和性别又分别是什么?提示:杂交牛:AA或Aa,公牛或母牛;克隆牛:Aa,母牛。8.(12分)下图所示为用两栖动物的未受精卵所做的实验图解,据图回答下列问题:(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的_。重新组合的细胞相当于青蛙的_细胞,
15、经过_和_形成组织和器官。本实验结果说明_具有全能性。(2)图中A过程采用的技术手段称为_技术。为了获得肠上皮细胞,应先获取肠上皮组织,剪碎后加入_处理,然后进行细胞培养获得肠上皮细胞。(3)图中培养过程所用的营养液与植物组织培养基成分的主要不同是_。(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是_,A过程中采用卵细胞作为受体细胞的优点有_,易于操作;含有能促进细胞核_的物质;_含量多,为重组细胞早期发育提供营养。【解题关键】解答本题需关注以下两点:(1)图示信息:实验图解表示采用显微注射法将细胞核注入去核卵细胞中,获得重组细胞的过程。(2)关键信息:重组细胞进行胚胎发育形成蝌蚪,再经变态发育形成成
16、蛙。【解析】(1)蝌蚪肠上皮细胞是由受精卵有丝分裂形成的,其细胞核中含有青蛙发育所需的全部基因(全部遗传物质);重新组合的细胞相当于青蛙的受精卵细胞,经过细胞分裂和分化形成组织和器官。本实验采用了核移植技术,这说明蝌蚪肠上皮细胞的细胞核具有全能性。(2)题图中A过程采用的技术手段称为核移植技术。动物细胞培养过程中,分散细胞时用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,然后进行细胞培养获得肠上皮细胞。(3)动物细胞培养液与植物组织培养基成分的主要不同是前者必须含有动物血清、血浆等。(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是无性生殖。卵细胞体积大,易于操作;含有能促进细胞核全能性表达的物质;卵黄含量多,为重组细胞早
17、期发育提供营养,因此常采用卵细胞作为受体细胞。答案:(1)全部基因(全部遗传物质)受精卵 细胞分裂 分化 动物细胞核(2)核移植 胰蛋白酶或胶原蛋白酶(3)前者必须含有动物血清、血浆等(4)无性生殖 卵细胞体积大 全能性表达 卵黄9.(16分)现有甲、乙两种可能有一定致畸、致癌作用的化学物质,利用动物细胞培养的方法能够检测它们是否有毒性,并比较二者毒性的强弱,请完成下列实验报告。(1)实验材料:小白鼠胚胎。(2)药品用具:胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、细胞培养箱、载玻片、盖玻片、光学显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片等
18、。(3)实验原理:_,根据这些变异细胞占全部培养细胞的百分数(以下称Q值),可判断该化学物质的毒性。(4)实验步骤:制备细胞悬液:把小白鼠胚胎放在培养皿中并剪碎,再转入锥形瓶中,加入胰蛋白酶液处理,使胚胎组织分散成单个细胞,再加入动物细胞培养液,制成细胞悬液。进行细胞培养:a.取A、B、C 3个洁净的培养瓶,分别加入_。b.向A、B两个培养瓶中分别加入_,并将培养瓶摇匀;C瓶_,作为对照。c.把3个培养瓶放在_的细胞培养箱中培养。制作临时装片:a.当细胞繁殖到大约第8代时,同时从细胞培养箱中取出3个培养瓶,用_处理,使培养的细胞从瓶壁上脱落,再加入_迅速固定细胞,将细胞固定在不同的分裂时期。b
19、.静置一段时间后,分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬液,滴在与培养瓶有相同编号的载玻片中央,加12滴一定浓度的_染色,35 min后,盖上盖玻片,制成临时装片。镜检和统计:把临时装片放在显微镜下,寻找处于_期的细胞,并与小白鼠正常_有丝分裂高倍显微镜照片对比以确认发生上述变异的细胞,同时统计该时期变异的细胞占细胞总数的百分数(Q值)。(5)实验结果:(6)实验结论:_。培养瓶ABCQ值1.3%12.5%0.1%【解析】(3)有毒物质会引起细胞变异,物质的毒性越强,引起变异的细胞数目越多,据此可判断物质的毒性。(4)实验设计时要遵循对照原则和单一变量原则,所以本实验要设计3组实验,变量是有毒物质
20、的有无和有毒物质的种类,实验步骤为:制备细胞悬液。进行细胞培养:a.取A、B、C 3个洁净的培养瓶,分别加入等量的细胞悬液。b.结合步骤(5)表格信息可知,应向A、B两个培养瓶中分别加入等量的化学物质甲、乙,并将培养瓶摇匀,以使化学物质与细胞悬液混合均匀;C瓶不作处理,作为对照。c.把3个培养瓶放在37(或适宜温度)、含5%CO2的细胞培养箱中培养。制作临时装片:a.当细胞繁殖到大约第8代时,同时从细胞培养箱中取出3个培养瓶,用胰蛋白酶处理,使培养的细胞从瓶壁上脱落,再加入动物细胞固定液迅速固定细胞,将细胞固定在不同的分裂时期。b.待镜检的细胞需用龙胆紫溶液进行染色,以便于观察。镜检和统计(先
21、用低倍镜后用高倍镜):把临时装片放在显微镜下,寻找处于有丝分裂中期(该时期细胞中染色体形态固定,数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期)的细胞,并与小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片对比以确认发生上述变异的细胞,同时统计该时期变异的细胞占细胞总数的百分数(Q值)。(6)根据步骤(5)表中实验结果可以知道,甲、乙两种化学物质均有一定毒性,且乙的毒性比甲的毒性大。答案:(3)将有毒物质加入细胞培养液后,培养的动物细胞会发生染色体数量和结构变异(答出有毒物质使细胞发生变异即可)(4)a.等量的细胞悬液b.等量的化学物质甲、乙 不作处理c.37(或适宜温度)、含5%CO2a.胰蛋白酶 动物细胞固定液b.龙胆紫溶液有丝分裂中 体细胞(6)甲、乙两种化学物质均有一定毒性,且乙的毒性比甲的毒性大