人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养课后作业题

第2节　动物细胞工程

一　动物细胞培养

必备知识基础练

1.(2021山东青岛高二期中)动物细胞培养是动物细胞工程的基础,科研人员将数量相等的动物肝脏肿瘤细胞和肝脏正常细胞分别置于相同培养液中培养。下列叙述正确的是(　　)

A.在培养过程中通常要通入5%的CO2刺激细胞呼吸

B.细胞培养液中通常含有维生素、激素、糖等多种能源物质

C.定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成危害

D.为了防止细菌污染,可向培养液中加入适量的干扰素

答案C

解析在培养过程中通常要通入5%的CO2,目的是维持培养液的pH,A项错误;维生素和激素不是能源物质,B项错误;定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成危害,C项正确;为了防止细胞培养过程中被细菌污染,可向培养液中加入适量的抗生素,D项错误。

2.

右图表示动物细胞培养过程中,动物细胞增殖情况的变化曲线(图中B、D两点表示经筛选后继续培养),下列相关叙述错误的是              (　　)

A.OA段的培养称为原代培养

B.AB段可能发生了接触抑制

C.BD段的培养需用胰蛋白酶处理和更换培养液

D.动物细胞培养过程中,细胞可通过有丝分裂和减数分裂实现细胞增殖

答案D

解析OA段的培养称为原代培养,为动物组织经处理后的初次培养,A项正确;AB段细胞几乎不再增殖,可能发生了接触抑制,需要用胰蛋白酶等处理,使组织细胞分散开来,形成单个细胞才能继续培养,B项正确;BD段的培养需用胰蛋白酶处理和更换培养液,C项正确;减数分裂是有性生殖生物形成配子的方式,而动物细胞培养是通过有丝分裂实现细胞增殖的,D项错误。

3.下列关于动物细胞培养的有关叙述,正确的是(　　)

A.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中

B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等

C.动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理

D.动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白

答案C

解析细胞的癌变发生于传代培养过程中,A项错误;动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清等,不需要生长素,B项错误;动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理,使细胞分散,C项正确;动物细胞培养的目的是获得细胞产物或细胞群,D项错误。

4.下列关于动物细胞培养技术和说法,错误的是(　　)

A.动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础

B.定期更换培养液能够保证充足的营养物质供应

C.在培养液中添加抗生素的目的是防止杂菌污染

D.只要条件适宜细胞就能一直分裂

答案D

解析动物细胞培养是动物细胞工程的技术基础,A项正确;定期更换培养液以清除细胞代谢物,可以保证充足的营养物质供应,另外可使细胞分开,防止发生接触抑制,B项正确;在动物细胞培养液中添加一定量的抗生素可起到杀菌作用,以防止杂菌污染,C项正确;即使培养条件适宜,正常细胞也不会在体外无限繁殖,只有癌细胞能无限增殖,D项错误。

5.为检测某药物X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,实验组加入溶于二甲亚矾的药物X,培养72小时后进行计数,比较实验组和对照组每个孔中细胞数目。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等天然成分

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,其他条件一致

D.若实验组细胞数远低于对照组,可初步判断此药物有抗癌效果

答案C

解析培养动物细胞时,细胞培养液中通常需要加入血清等一些天然成分,A项正确;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项正确;实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲亚矾(溶剂)的药物X,故对照组中应加入等体积的二甲亚矾(溶剂),C项错误;若添加药物X的实验组肝癌细胞数目远低于对照组,可以初步判断药物X有抗癌效果,D项正确。

6.科学家将C-myc、KIF4、Sox2和Oct-3/4这四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞内,细胞在一定条件下转变成iPS细胞。在适当条件诱导下,iPS细胞可以定向分化成各种细胞。下列叙述错误的是(　　)

A.图示过程运用了转基因技术和动物细胞培养技术

B.iPS细胞分化成各种组织细胞过程中DNA序列不变

C.iPS细胞的分裂、分化能力比造血干细胞弱

D.小鼠成纤维细胞转变成iPS细胞与植物组织培养的脱分化过程类似

答案C

解析据图分析,将四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞,再通过培养使其转变成iPS细胞,运用了转基因技术和动物细胞培养技术,A项正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,使得不同种类的细胞内mRNA和蛋白质改变,但DNA序列不变,B项正确;iPS细胞可以分化为多种组织细胞,造血干细胞只能分化为各种血细胞或免疫细胞,故iPS的分裂分化能力比造血干细胞强,C项错误;小鼠成纤维细胞转变成iPS细胞的过程中,细胞恢复分裂、分化能力,与植物组织培养的脱分化过程类似,D项正确。

7.下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是(　　)

A.在利用肝组织块制备细胞悬液时,可用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理

B.使用冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型

C.动物细胞培养过程中,多数细胞的基因型会发生改变

D.在适宜条件下进行动物细胞培养,细胞周期的长短不随细胞培养进程而改变

答案B

解析动物细胞培养过程中,常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来分散细胞,不能用胃蛋白酶,A项错误;使用冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型,B项正确;动物细胞培养时,所有子代细胞都来源于同一个亲代细胞,基因型一般都相同,C项错误;在适宜条件下进行动物细胞培养,细胞周期的长短可随细胞培养进程而改变,D项错误。

8.下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述,错误的是(　　)

A.动物细胞培养和植物组织培养所用的营养成分不完全相同

B.离体的植物组织、器官(外植体)和培养基都需严格灭菌

C.动物细胞培养和植物组织培养都是细胞工程的重要基础技术

D.植物组织培养能体现细胞的全能性,动物细胞培养不能体现细胞的全能性

答案B

解析动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同,前者是液体培养基,后者是固体培养基,同时培养基的成分也有区别,但二者的营养成分有一些是相同的,比如都需添加无机盐、氨基酸等,A项正确;离体的植物组织、器官必须经过消毒,然后再接种到组织培养基中,B项错误;细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程两方面,前者包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体,其中动物细胞培养是其他动物工程技术的基础,后者包括植物组织培养和植物体细胞杂交,植物体细胞杂交需要植物组织培养技术,C项正确;植物组织培养的结果是完整植株,体现了细胞的全能性;动物细胞培养的结果是细胞株、细胞系,原理是细胞增殖,不能体现细胞的全能性,D项正确。

9.下图为动物细胞培养的基本过程示意图。请回答下列问题。

(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织,原因是其细胞　　　　　　　　　　,易于培养。培养时先要剪碎,然后用　　　　　　　　　　分散细胞,制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为　　　　　　　。 

(2)细胞正常培养了一段时间后,发现细胞绝大部分死亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发生了　　　　,可无限增殖。 

(3)动物细胞培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境,CO2的作用主要是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)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。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。

据图可知,培养　　　　细胞一定需要添加血清。 

答案(1)分裂能力强　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　原代培养　(2)突变　(3)维持培养液的pH　(4)正常

解析(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织,原因是其细胞分裂能力强,易于培养。培养时先要剪碎,然后用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分散细胞,制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C 瓶中进行的初次培养称为原代培养。(2)细胞正常培养了一段时间后,发现细胞绝大部分死亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发生了突变,可无限增殖。(3)动物细胞培养过程中还需要提供O2和CO2 等气体环境,CO2的作用主要是维持培养液的pH。(4)分析曲线图可知,是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大,而对于正常细胞的增殖影响很大,故培养正常细胞一定需要添加血清。

关键能力提升练

10.通常选取皮肤烧伤患者自身的细胞(如具有分裂能力的成纤维细胞),经体外培养获得自体健康皮肤,再通过皮肤移植术对患者进行治疗。下列说法错误的是              (　　)

A.通常选取皮肤中分裂能力强、易培养的成纤维细胞或皮肤干细胞进行体外培养

B.用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞,有利于单个细胞与培养液充分接触

C.该细胞体外培养过程只需要提供O2,其呼吸产生的CO2就足以维持培养液pH

D.与体外培养癌细胞过程相比,该患者皮肤细胞培养过程中会出现接触抑制现象

答案C

解析据题可知,为治疗皮肤大面积烧伤的病人,皮肤中成纤维细胞或皮肤干细胞分裂能力强,易于体外培养,通常选取这些细胞进行体外培养更容易成功,A项正确;用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞,可以使单个细胞与培养液充分接触,有利于细胞充分吸收培养液中的营养物质,B项正确;动物细胞培养所需的气体主要有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,因细胞呼吸产生的CO2不足以维持培养液的pH,才需要提供5%的CO2,C项错误;癌细胞在营养充足的条件下具有无限增殖的能力,不会出现动物组织培养过程中出现的接触抑制现象,D项正确。

11.(多选)有一种“生物活性绷带”,其原理是先采集一些细胞标本,再让其在特殊膜上增殖,5~7 d后,将膜片敷到患者伤口上,膜片会将细胞逐渐释放到伤口处,并促进新生皮肤层生长,达到愈合伤口的目的。下列有关叙述正确的是(　　)

A.这种“生物活性绷带”的生产应用了动物细胞培养技术

B.种植在膜片上的细胞样本最好选择患者本人的干细胞

C.膜片“释放”的细胞能与患者自身皮肤愈合,与两者细胞膜的信息交流有关

D.若采用异体皮肤移植会导致排异反应,主要是因为抗体对移植的皮肤细胞有杀伤作用

答案ABC

解析“生物活性绷带”的生产是先采集一些细胞标本,再让其在特殊膜上增殖,应用了动物细胞培养技术,A项正确;种植在膜片上的细胞最好选择本人的干细胞,因为干细胞分化程度很低,可以分化成其他类型的组织,且本人的干细胞不会产生免疫排斥反应,B项正确;膜片“释放”的细胞能与患者自身皮肤愈合,这与细胞膜表面的糖蛋白的识别作用和细胞膜的信息交流有关,C项正确;排异反应主要是发生细胞免疫,发挥作用的细胞是效应T细胞,D项错误。

12.(多选)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性,下列有关胚胎干细胞的叙述,正确的是(　　)

A.胚胎干细胞可以从早期胚胎或原始性腺中分离获得

B.在形态上具有体积大、细胞核小、核仁明显的特点

C.ES细胞在饲养层细胞上能够维持不分化的状态

D.分化诱导因子可诱导ES细胞向不同类型的细胞分化

答案ACD

解析胚胎干细胞可来源于早期胚胎或从原始性腺细胞中分离出来,A项正确;胚胎干细胞在形态上表现出体积小、细胞核大、核仁明显的特点,B项错误;在饲养层细胞上,胚胎干细胞可维持不分化的状态,C项正确;在ES细胞培养液中加入分化诱导因子时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,D项正确。

13.2019年11月18日上午,中国诞生了第一块“人造肉”,即“细胞培养肉”。下图是“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”,是指动物和人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进行动物细胞培养时,需要用　　　　　　　　酶将从动物体内取出的组织块分散成单个细胞。在适宜环境中培养,细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上,称为　　　　　　　　。 

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,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的　　　　　　　　。 

(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,目的是　　　　　　　　　　　　　　;还需要添加一定量的抗生素,以防止　　　　　　　　　　　　　　　　。但从食品安全的角度考虑,在生物制造“细胞培养肉”时,这两种成分均不能添加。 

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

答案(1)分裂和分化　(2)①胰蛋白(或胶原蛋白)　细胞贴壁　②接触抑制　(3)满足细胞生长所需营养物质　培养过程中被杂菌污染　(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)动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞。(2)①进行动物细胞培养时,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等将从动物体内取出的组织块分散成单个细胞。在适宜环境中培养,细胞悬液中的细胞很快贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。②当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(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,目的是满足细胞生长所需营养物质;还需要添加一定量的抗生素,以防止培养过程中被杂菌污染;但从食品安全的角度考虑,在生物制造“细胞培养肉”时,这两种成分均不能添加。(4)制造“细胞培养肉”的最终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。