人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养第1课时课时练习

第2节　动物细胞工程

第1课时　动物细胞培养

基础过关练

题组一　归纳动物细胞培养的条件

1.(2020河北沧州一中高二月考)一般来说,动物细胞体外培养需要满足以下哪些条件(　易错　)

①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加入血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2,不需要CO2　⑥适宜的渗透压

A.①②③④⑤⑥ B.①②③④

C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑥

2.(2020江苏南通高三一模)在进行动物细胞培养时,需要　(　易错　)

A.用胃蛋白酶处理以获得细胞悬液

B.充入5%CO2以刺激细胞正常呼吸

C.加入经高压蒸汽灭菌的血清以提供营养

D.定期更换培养液以清除代谢物

题组二　理解动物细胞培养的过程

3.(2020山东章丘四中高三月考)动物细胞培养的顺序是(　　)

①原代培养　②传代培养　③胰蛋白酶处理组织,形成分散的悬浮细胞

A.③①② B.①②③

C.②①③ D.①③②

4.下列有关动物细胞培养的叙述,错误的是(　　)

A.细胞通常贴壁生长

B.细胞进行有丝分裂和减数分裂

C.细胞之间有接触抑制现象

D.体外培养的动物细胞的分类:一类悬浮在培养液中生长增殖,另一类贴附于某些基质表面生长增殖

5.(2020辽宁六校协作体高二期中)下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是(　　)

A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上可形成多层细胞

B.传代培养时,贴壁生长的细胞可直接用离心法收集

C.细胞的传代培养次数通常是无限的

D.动物细胞培养中定期更换培养液可以清除代谢物

6.(2020江苏徐州一中高二开学考试)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)进行细胞培养。下列说法正确的是(　易错　)

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的作用是刺激细胞呼吸

C.甲、乙细胞在持续的培养过程中,乙会出现停止增殖的现象

D.仅用培养肝细胞的培养液也能用来培养乙肝病毒

7.(2020云南师大附中高三二模)如图为动物细胞培养过程的示意图。

 动物
组织块细胞
悬液原代
培养分散成单
个细胞传代
培养

请据图回答:

(1)图中①指　　　　　　,用①处理,说明细胞间的物质主要是　　　　　　。图中②的处理方法与①　　　　(填“一致”或“不一致”),原因是进行原代培养时,当　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,这种现象称为　　　　　　　　。 

(2)动物细胞培养时,通常置于含　　　　　　　的混合气体的二氧化碳培养箱中培养,CO2的主要作用是　　　　　　　　　。 

题组三　理解干细胞培养及其应用

8.利用胚胎干细胞治疗肝衰竭,实现此过程的重要原因是　(　　)

A.细胞分裂 B.细胞特化

C.细胞分化 D.细胞增殖

9.胚胎干细胞是从胚胎中获取的细胞,下列叙述错误的是　(　　)

A.胚胎干细胞具有发育的全能性

B.胚胎干细胞具有很强的增殖能力

C.胚胎干细胞能分化成造血干细胞

D.胚胎干细胞体积比受精卵大

10.干细胞具有能够分裂、分化成为人体任何一种组织的潜能,被医学界称为“万用细胞”。下列有关干细胞的叙述,错误的是(　　)

A.干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等

B.成体干细胞具有组织特异性

C.胚胎干细胞和成体干细胞均具有发育成完整个体的能力

D.用正常人(异体)的造血干细胞治疗白血病,白血病患者体内会发生排斥反应

11.研究发现,来自胎盘的称为Cdx2细胞的干细胞能够在心脏病发作后再生健康的心脏细胞,Cdx2细胞除了具有胚胎干细胞的所有蛋白外,还具有其他的蛋白,这使得它们能够直接迁移到损伤部位。下列叙述错误的是(　　)

A.Cdx2细胞仍然保留着分裂和分化的能力

B.Cdx2细胞中蛋白质的合成需多种核酸—蛋白质复合物参与

C.Cdx2细胞的迁移过程可能与细胞骨架有关

D.肌细胞能代替Cdx2细胞培养出健康的心脏细胞

能力提升练

题组一　动物细胞培养的综合

1.(不定项)(2020江苏省启东中学高二期中改编,)如图是某动物细胞培养时,培养液中活细胞和死细胞密度统计结果。相关叙述正确的是(　　)

A.实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞

B.细胞培养液中通常含有维生素、激素、糖类等多种能源物质

C.曲线bc段产生的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢物积累等

D.培养第6天时,新产生的细胞数等于死细胞数

2.(2020河南名校联盟高三联考,)2019年11月18日上午,中国诞生了第一块“人造肉”,即“细胞培养肉”。如图是“细胞培养肉”生物制造流程图,请结合所学知识回答下列问题:

(1)生物制造“细胞培养肉”的第一步,就是要获取肌肉干细胞,所谓的“干细胞”是指动物体内仍保留着少数具有　　　　　　能力的细胞。 

(2)“细胞培养肉”生物制造的关键技术是动物细胞培养技术。

①在培养之前,需用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理,其目的是　　　　　　　　　　。 

②在适宜条件下,培养瓶中的细胞进行有丝分裂,数量不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这时还需要用胰蛋白酶等处理,其目的是　。 

(3)一般的,动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清,以保证　　　　　　　　;但从食品安全的角度考虑,在生物制造“细胞培养肉”时,这种成分不能添加。 

(4)“细胞培养肉”生物制造过程中,肌肉干细胞培养需要利用合适的支架体系,请推测其原因:　　　　　　　　　　　　。 

题组二　归纳干细胞培养及应用

3.(2020江苏海安高级中学高二月考改编,)2012年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现,利用逆转录病毒将4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达,可使这个细胞成为类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。如图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列相关叙述中,错误的是(　　)

A.由iPS细胞产生其他种类细胞的过程为细胞分化

B.利用患者的iPS细胞对其自身受损器官进行修复,与传统器官移植相比成功率更高

C.目前iPS细胞在实际应用中还存在许多问题,例如,有研究发现iPS细胞的增殖难以控制,即iPS细胞具有衰老细胞的特征

D.结合以上信息分析,iPS细胞可能容易分散

4.(2020山东济南高二期末,)目前,体外分离和培养胚胎干细胞的实验方法已经很成熟,胚胎干细胞可以被大量的培养和扩增,并定向分化为胰岛细胞、心肌细胞等多种不同类型的细胞。胚胎干细胞诱导分化的细胞,无论在体外还是移植到体内,都具有很强的扩增能力。请回答下列有关问题:

(1)科学家利用胚胎干细胞诱导生成胰岛B细胞,以治疗小鼠糖尿病。该实验用的胚胎干细胞通常可以取自小鼠的　　　　　　,取出的胚胎干细胞进行动物细胞培养,这个过程需要向培养液中加入诱导物。两周后镜检可以发现,培养的细胞呈胰岛样细胞的变化。随后,再进行一系列实验,以检测该细胞是否具有胰岛B细胞的生理功能。 

(2)培养小鼠胚胎干细胞时,通常将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养,其中CO2的主要作用是　　　　　　　　。 

甲

(3)胰岛素释放实验:控制培养液中葡萄糖的浓度,检测细胞分泌胰岛素的量,图甲表示所得实验结果。据此分析干细胞诱导成功,得到此结论的依据是                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           。 

(4)体内移植实验:将细胞移植到患糖尿病的小鼠体内,检测小鼠的血糖水平,结果如图乙所示。胰岛素体内移植实验是否支持胰岛素释放实验的结论?并阐明原因。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       。 

乙

(5)指出本研究在实践方面的一个意义。                                                                                                                                                                                                                                                                     。 

第2节　动物细胞工程

第1课时　动物细胞培养

基础过关练

1.D　动物细胞培养需要无毒、无菌的环境,①②正确;用于动物细胞体外培养的合成培养基通常需加入血清等天然物质,③正确;动物细胞培养需要适宜的温度、pH和渗透压,④⑥正确;动物细胞培养需要一定的气体环境,所需气体主要有CO2和O2,⑤错误。

易错警示

不清楚动物细胞培养的条件

(1)无菌、无毒的环境:①需对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作;②定期更换培养液,以便清除代谢物。

(2)营养物质:糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,还需加入血清等天然物质。

(3)适宜的温度、pH和渗透压。

(4)气体环境:主要是O2(细胞代谢所必需的)和CO2(主要作用是维持培养液的pH)。

2.D　用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理以获得细胞悬液,因为多数动物细胞生存的适宜pH为 7.2~7.4,而胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5~2.0,A错误;充入5%CO2的主要作用是维持培养液的pH,B错误;加入血清为动物细胞提供营养,高压蒸汽灭菌会破坏血清中的活性成分,C错误;定期更换培养液以清除代谢物,D正确。

易错警示

不清楚动物细胞培养过程中为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶

动物细胞培养过程中分散细胞时不能用胃蛋白酶,因为胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5~2.0,胰蛋白酶作用的适宜pH为7.8~8.5,而多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。

3.A　动物细胞培养时,可用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理组织,形成分散的悬浮细胞,然后进行原代培养;待贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,再用胰蛋白酶等处理,使之分散为单个细胞,制成细胞悬液,进行传代培养。

4.B　动物细胞培养过程中,大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,这类细胞往往贴附在培养瓶瓶壁上的现象称为细胞贴壁,A正确;动物细胞培养过程中细胞数量不断增多,细胞增殖的方式为有丝分裂,B错误;动物细胞在培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制,C正确;体外培养的动物细胞可分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖,另一类细胞需要贴附于某些基质表面生长增殖,D正确。

5.D　培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上只能形成单层细胞,A错误;传代培养时,悬浮培养的细胞可直接用离心法收集,B错误;细胞的传代培养到一定阶段时,随着培养时间的延长和细胞不断分裂,一方面细胞分裂次数是有限的,一方面细胞之间相互接触而发生接触抑制,另一方面会因为营养物质不足和代谢物积累而不利于生长或发生中毒而死亡,所以细胞的传代培养次数通常是有限的,C错误;动物细胞培养中定期更换培养液可以清除代谢物,D正确。

6.C　胃蛋白酶作用的适宜pH为1.5~2.0,而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,所以不能用胃蛋白酶处理,A错误。CO2的主要作用是维持培养液的pH,B错误。正常细胞在体外培养时会出现停止增殖的现象,而肿瘤细胞没有此特性,C正确。病毒必须寄生在活细胞中才能生存,故不能仅用培养肝细胞的培养液来培养病毒,D错误。

易错警示

混淆动物细胞培养过程中氧气和二氧化碳的作用

动物细胞培养时加入CO2的主要作用是维持培养液的pH,O2的作用是促进细胞有氧呼吸。

7.答案　(1)胰蛋白酶(或“胶原蛋白酶”)　蛋白质　一致　贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖　细胞的接触抑制　(2)95%空气和5%CO2　维持培养液的pH

解析　(1)用胰蛋白酶(或“胶原蛋白酶”)处理,使组织分散成单个细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。图中②的处理方法与①一致,原因是进行原代培养时,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(2)动物细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的二氧化碳培养箱中进行培养,CO2的主要作用是维持培养液的pH。

8.C　ES细胞具有发育的全能性,可以被诱导分化形成新的组织细胞。移植ES细胞可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能,因此治疗肝衰竭主要是利用细胞分化这一特性实现的。

9.D　胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能,因此胚胎干细胞具有发育的全能性,A正确;胚胎干细胞增殖能力强,B正确;胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞的潜能,而造血干细胞是一类成体干细胞,故胚胎干细胞能分化成造血干细胞,C正确;体细胞中,受精卵的体积最大,D错误。

10.C　干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等,A正确;一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的组织或细胞,B正确;胚胎干细胞具有发育成完整个体的潜能,成体干细胞只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力,C错误;将正常人(异体)的造血干细胞移植到白血病患者体内,针对白血病患者来说该造血干细胞为异物,其体内会发生排斥反应,D正确。

11.D　Cdx2细胞属于干细胞,干细胞仍然保留着分裂和分化的能力,A正确;Cdx2细胞中蛋白质的合成包括转录和翻译,转录需要DNA和RNA聚合酶的结合,翻译需要mRNA和催化蛋白质合成的酶的结合,因此需多种核酸—蛋白质复合物参与,B正确;Cdx2细胞能够直接迁移到损伤部位,迁移过程可能与细胞骨架有关,C正确;肌细胞是已分化的细胞,它通常不能转化为其他类型的细胞,因而不能用肌细胞代替干细胞培养出健康的心脏细胞,D错误。

能力提升练

1.AC　动物细胞培养时,可用胰蛋白酶处理,因此实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞,A正确;维生素和激素不是能源物质,B错误;曲线bc段表示活细胞密度减少,而该时间段死细胞密度增加,主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢物积累等,C正确;培养第6天时,活细胞密度等于死细胞密度,而不是新产生的细胞数等于死细胞数,D错误。

2.答案　(1)分裂和分化　(2)①将组织分散成单个细胞　②使细胞从瓶壁上脱落下来　(3)细胞顺利地生长增殖　(4)模拟体内肌肉生长环境,辅助形成细胞组织的三维结构

解析　(1)动物体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的干细胞。(2)①动物细胞培养过程中第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞;第二次使用胰蛋白酶是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞。(3)一般的,动物细胞培养需要向培养基中添加一定量的血清,以保证细胞顺利地生长增殖。(4)“细胞培养肉”的目标是要得到类似于从动物组织中取得的“肌肉”,这就要求细胞生长的环境也跟体内肌肉生长环境类似,所以采用支架体系主要就是模拟体内肌肉生长环境,辅助形成细胞组织的三维结构。

3.C　由iPS细胞产生其他种类细胞的过程为细胞分化,图中①②③表示细胞分化,其实质是基因的选择性表达,A正确;iPS细胞来源于供体细胞,用其得到的新生器官替换供体病变器官,从理论上可以避免免疫排斥反应,大大提高器官移植成功率,B正确;iPS细胞是类似胚胎干细胞的一种细胞,说明其拥有胚胎干细胞相似的分化潜力,细胞分化程度低,不易衰老,C错误;根据题意和图示分析,iPS细胞可能容易分散,分化成不同的组织、器官,D正确。

4.答案　(1)早期胚胎　(2)维持培养液的pH　(3)在糖浓度高时,细胞分泌的胰岛素多;在糖浓度低时,细胞分泌的胰岛素少　(4)支持,未移植组血糖较高,而移植组血糖水平接近正常水平　(5)诱导胚胎干细胞向胰岛B细胞分化,为糖尿病的细胞治疗提供了一条可能的新途径

解析　(1)该实验用的胚胎干细胞可以取自小鼠的早期胚胎。(2)培养小鼠胚胎干细胞时,通常将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)据图甲可知,在糖浓度高时,细胞分泌的胰岛素多;在糖浓度低时,细胞分泌的胰岛素少,符合胰岛B细胞分泌胰岛素的特点,据此可推断干细胞诱导成功。(4)通过图乙所示曲线可知,胰岛素体内移植实验支持胰岛素释放实验的结论,因为未移植组血糖较高,而移植组血糖水平接近正常水平。(5)本研究在实践方面的一个意义是诱导胚胎干细胞向胰岛B细胞分化,为糖尿病的细胞治疗提供了一条可能的新途径。