例析高考生物试题的构建特点

1、例析高考生物试题的构建特点生物考试大纲在考查基础知识和基本技能的同时注重引导学生关注社会的实际问题；关注身边生物问题；学会用生物视角洞察各种现实问题；注重课本知识的灵活运用与创新相结合。笔者浅谈近年来高考生物试题构建特点。一、以社会关注的热点构建生物试题近年来的高考生物试题中，有不少是以现实问题作为命题的载体，从生命科学发展的热点问题来考查学生的知识和能力的。如克隆、癌症、艾滋病、生物工程、生态环境问题等。要学生回答的问题主要是考查对生物知识的理解、学习方法的应用、对人类行为和研究成果的鉴别、反思和评价，这样留给学生发挥创新思维能力的舞台就较大。【例1】（2003. 上海）艾滋病病毒（HIV

2、）是一种球形的RNA 病毒，HIV 侵染T 淋巴细胞并繁殖新一代病毒的过程示意图如下。请回答：（1）图中表示病毒正侵染淋巴细胞。进入寄主细胞的是病毒的 。（2）遗传学上将过程称为 。（3）和的信息传递过程分别称为 。（4）HIV 有和两种类型，其中型又有7个亚型。型的基因组中4个主要基因的变异率最高可达22%，多达100种左右的HIV 变异株是目前研制疫苗的主要困难，因此切断传播途径是唯一行之有效的预防措施。HIV 众多变异类型是 的结果，这种变异特点与一般生物的不同之处是 ，其原因是 。（5）2002年12月1日是国际第15个 日。（6）据最近研究认为，引起“严重急性呼吸系统综合症”（SAR

3、S ）的病原体可能是 。它和HIV 一样，遗传信息是按照 的规律进行的（可以用简图表达）【解析】：艾滋病是近年来人们关注的社会热点，本题以HIV 侵染T 淋巴细胞并繁殖新一代病毒的过程为素材考查生物知识的理解和应用。（1）对于病毒而言，其组成的化学成分为蛋白质和核酸（DNA 或RNA ），核酸是它的遗传物质，位于病毒的中心，蛋白质构成病毒的外壳。病毒侵染细胞时，将其遗传物质注入细胞内部，从而产生与它相同的后代。艾滋病病毒是一种RNA 病毒，RNA 是它的遗传物质。（2）由于某些RNA 病毒体内含有逆转录酶，在被其感染的细胞中，出现以病毒RNA 为模板合成DNA 的现象，叫逆转录。（3）细胞内生

4、物大分子间遗传信息的传递是有规律的，即中心法则。图示的过程表示遗传信息从双螺旋的DNA 到单链的RNA 的转录过程。图示的过程表示由RNA 决定蛋白质外壳合成的翻译过程。（4）基因突变是产生新基因的根本来源，能使生物的性状出现差别。HIV 众多变异类型是基因突变的结果。大部分生物的遗传物质是DNA ，双螺旋结构使其分子具有相对的稳定性，因而对于某一物种而言，发生基因突变的频率较低，且突变具有不定向性，有害的变异较多，一般不利于生物的生存。而艾滋病病毒I 型的基因组中4个主要基因的变异频率最高可达22，其变异频率较高，存在的多达100种左右的HIV 变异株说明突变的多方向性。这同HIV 的遗传物

5、质是RNA 有着密切的关系，RNA 为单链结构，其分子中的碱基易受到外界环境因素的影响，导致遗传信息发生改变，使HIV 产生多种变异株。（5）本题的最后两小题只要关注社会热点，同实际相联系，不难回答。【答案】：（1）RNA （2）逆转录（3）转录和翻译（4）基因突变，突变频率高和突变方向多，单链RNA 的结构不稳定（5）世界艾滋病（6）SARS 冠状病毒，二、以现代生物技术构建生物试题生物技术（生物工程）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段加工或改造生物材料，如 DNA 、蛋白质、染色体、细胞及至整个生物体，从而生产出人

6、类所需要的生物或生物制品。近年来以现代生物技术为背景的高考命题频频出现。【例2】（2005. 全国）单克隆抗体是指（ ）A 、单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体 B 、单个B 淋巴细胞增殖产生的抗体C 、单个杂交瘤细胞增殖产生的抗体 D 、单个抗体通过克隆化，产生大量抗体【解析】：单克隆抗体是将免疫B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合在一起，形成杂交瘤细胞。这种细胞既能像肿瘤细胞那样长期进行无性繁殖，又能像B 淋巴细胞那样分泌抗体。而且由于这种抗体可以是由单一的无性繁殖细胞系的细胞产生的，故又称为单克隆抗体。【答案】C 。【例3】（2006. 江苏）基因工程又叫基因拼接技术。(1在该技术中，用人工合成方法获

7、得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的_为模板，_成互补的单链DNA ，然后在酶的作用下合成_。(2基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、_。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是_。(3假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA 连接酶。连接产物至少有_种环状DNA 分子，它们分别是_。【解析】此题考查的内容是细胞工程，考查的能力是比较、判断、推理、分析、综合等思维能力。真核细胞的基因中有内含子，在转录过程中内含子和外显子都要转录，在形成成熟NRA 时，要把与内含子相应的NRA 片断切除掉，而原

8、核细胞中没有这类酶，所以若将真核基因在原核细胞中表达，先要把真核细胞基因的内含子去掉。当把切割后的运载体与目的基因片段混合，在加入DNA 连接酶后，有可能是两个目的基因片段相连成一个环状DNA ，或是可能是一个目的基因片段与运载体相连成一个环状DNA 或是两个运载体相连，所以会产生三种环状DNA 分子。【答案】（1）信使RNA （mRNA ），逆转录（反转录），双链DNA （目的基因）（2）动植物细胞，除去内含子（3）3，运载体自连的、目的基因片段自连、运载体与目的基因片段相连的环状DNA 分子。三、以生活常识构建生物试题生物学与人类日常生活密切相关，从生活中学习知识，再将知识服务于社会，生物

9、学理论知识来源于实践，同时又可以用生物学的原理、概念、规律去指导和解决实际问题，因此，需要学生将所学的知识还原到鲜活的社会实际中，让学生在解决问题中，以浓厚的学习兴趣，主动学习和探究，才能培养和训练学生分析和解决实际问题的能力。【例4】（2006. 江苏）纤维素被称为第七营养素。食物中的纤维素虽然不能为人体提供能量，但能促进肠道蠕动、吸附排出有害物质。从纤维素的化学成分看，它是一种 （ ）A 、二糖 B、多糖 C、氨基酸 D 、脂肪【解析】此题从生活入手，考察纤维素的化学本质，属于识记水平。【答案】B 。【例5】（2006. 江苏理科综合）被钓上钩的鲤鱼往往会释放一种化学物质留在钓钩上，从而使

10、钓鱼人长时间钓不到鲤鱼。这种现象在生物学上属于（ ）A 、种内斗争 B、种内互助 C、竞争 D、互利共生【解析】此题源于生活，从题干信息“使钓鱼人长时间钓不到鲤鱼”，对于鲤鱼来说是有利的且是种内关系。【答案】B 。四、以环保热点构建生物试题综观近几年来的各类高考生物试卷，环境知识这类的试题正在逐渐加强。这类试题既可以考查学生的环境保护意识、可持续发展意识，又可以考查学生的综合能力，因此环境问题是生物高考的一个重要知识点。【例6】(2006.广东 生物柴油是以植物油和动物油脂等为原材料制成的燃料。研究表明生物柴油燃烧后SO2和颗粒物质排放很少，特别是CO 等有害气体的排放量比化石燃料低1153。

11、使用生物柴油的优点是（ ）减少空气污染 缓解温室效应 不可再生 减少酸雨危害A 、 B 、 C 、 D 、【解析】本题以生物科技新成果生物柴油为素材，主要考查学生的审题能力和对环境问题的掌握程度。SO2和颗粒物质排放很少，特别是CO 等有害气体的排放量减少，不仅可以减少空气污染、减少酸雨危害，还可以缓解温室效应。【答案】B 。五、以能源开发与利用构建试题以能源开发与利用为背景来构建理科综合试题是近年来的一大趋势。【例7】（2006. 江苏理科综合）能源危机是制约现代社会发展的严重问题，开发和利用可再生能源是中国立足自身解决能源困扰的重要举措之一。（1）现代人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了

12、生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量迅速增加，导致气温升高。我们把这种现象称为“_效应”。（2）氢能是各国正在开发的新能源。氢能开发中氢气的制备是关键技术之一。目前，科学家正研究和开发利用太阳能、水能等可再生能源发电，通过电解水制得氢气，写出该反应的化学方程式_。氢能使用的主要途径是设法构成原电池，使氢气在原电池中转变为水。从能量转换的角度看，原电池是一种_的装置。（3）水力发电利用了水能这一可再生能源。在西部大开发的壮丽画卷中，三峡工程是浓墨重彩的一笔。设三峡水库水面到发电站水轮机的落差为h ，重力加速度为g ，不计水的初速和所受的阻力，则水到达水轮机时的速率等于_若每秒有质量为m

13、的水通过水轮机，水力发电中将水的动能转化为电能的效率为V ，则发电的功率等于_。【解析】此题以能源开发与利用为背景构建理科综合试题，注重学科间知识的联系。【答案】（1）温室（2）2H2O 2H2+O2，将化学能转变为电能（3），mgh六、以科学发展史经典实验实构建生物试题在生物学的发展史上有着许多经典的实验，这些经典实验不仅包含着生物科学知识，而且蕴含着丰富的能力与方法因素。通过经典实验创设问题情境是生物高考简答题的重要类型之一。【例8】（2000. 广东）把载有新鲜水绵和细菌的临时装片，置于显微镜载物台上观察。光线从反光镜反射上来后，可看到细菌从分散状态逐渐向水绵方向运动，水绵附近细菌的密度

14、增加。如果在反光镜上方放置一个三棱镜，使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆（如图所示）。请回答：(1根据上述实验可以判断这类细菌的异化作用类型是_。作出这一判断的依据是 。(2放置三棱镜后，细菌聚集成两堆的原因是_。【解析】本题的问题背景源于生物学家恩格尔曼于1882年所做的丝状藻好氧性细菌实验。试题要求对实验中出现的现象作出解释，需要学生掌握有关叶绿体色素对不同可见光的吸收、光合作用释放氧、细菌呼吸作用等生物知识，并需要运用三棱镜使有色光分色等物理知识。生物的异化作用包括需氧型和厌氧型两种，这显然是与氧相关的。由实验结果图示可见，细菌聚集区分别为波长较长的

15、红光区和波长较短的蓝紫光区，由此可联想到这是叶绿体色素吸收的主要光。细菌在这两个区域的明显聚集是由于这两个区域光合作用较强，放出的氧气较多之故，由此也说明这类细菌是属于需氧型的。【答案】(1需氧型（有氧呼吸型），水绵光合作用放出氧气；(2叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿体被红光和蓝紫光照射部位光合作用较强，放出的氧气多。【例9】下面是关于生命科学发展史和科学方法的问题。（1）孟德尔在总结了前人失败原因的基础上，运用科学的研究方法，经八年观察研究，成功地总结出豌豆的性状遗传规律，从而成为遗传学的奠基人。请回答：孟德尔选用豌豆为试验材料，是因为豌豆品种间的 ，而且是 和 植物，可以避免外来花为的干

16、扰。研究性状遗传时，由简到繁，先从 对相对性状着手，然后再研究 相对性状，以减少干扰。在处理观察到数据时，应用 方法，得到前人未注意的子代比例关系。他根据试验中得到的材料提出了假设，并对此作了验证实验，从而发现了遗传规律。孟德尔的遗传规律是 。（2）今年是DNA 结构发现50周年。1953年，青年学者沃森和克里克发现了DNA 的结构并构建了模型，从而获得诺贝尔奖，他们的成就开创了分子生物学的时代。请回答：沃森和克里克发现的DNA 结构特点为 。组成DNA 分子的四种脱氧核苷酸的全称是 。【解析】孟德尔是遗传学的奠基人，他选用豌豆作遗传材料，优点是：豌豆能严格自花传粉，而且是闭花授粉；品种之间具

17、有易区分的性状，例如高茎和矮茎。孟德尔取得成功的主要原因有三个：一是选用豌豆作实验材料；二是先针对一对相对性状进行研究，再针对二对以上相对性状进行研究，三是采用统计学的方法。沃森和克里克于1953年提出了著名的DNA 双螺旋模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础，开始了分子生物学时代。组成DNA 的脱氧核糖核酸共有四种：腺嘌呤脱氧核糖核酸、鸟嘌呤脱氧核糖核酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核酸。解决此此题关键在平时对课本知识理解。【答案】（1）相对性状易于区分 自花传粉 闭花授粉二 二对以上 统计 基因的分离规律、基因的自由组合规律 （2）双螺旋结构 腺嘌呤脱氧苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷

18、酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸七、以探究性实验构建生物试题探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认识活动。它根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去干扰研究对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生什么样的结果。近年来此类试题出现频率很高。【例10】（2006. 上海）在“学农”活动中，生物小组同学了解到一种有毒植物“博落迥”，农民常用其茎叶的浸出液对水稻种子进行消毒杀菌，防治秧苗病害，但是使用中常出现水稻发芽率降低的现象。同学们经调查后发现，农民所使用的“博落迥”茎叶干重。他们推测，水稻发芽率降低的现象

19、可能与使用的浸出液浓度有关。课题名称：不同浓度“博落迥”浸出液对水稻种子发芽率的影响。实验材料：晒干的“博落迥”茎叶、饱满无菌已经水浸泡一天的水稻种子500粒、培养皿数套、大小烧杯数只、量筒、台秤、漏斗、纱布、吸管、吸水纸等。实验步骤：_结果与讨论：_【解析】本题源于课本研究性课题 “调查环境污染对生物的影响”，是其拓展和延伸的一道实验探究题，也是考查学生灵活运用课本上所掌握基本实验知识和基本实验技能，利用与现实生活实践有关的信息材料，来设计实验进行研究性学习，熟练地掌握研究生物科学方法，理论联系实际的科学态度，进行对学生科学素质的培养。【答案】步骤：（1）称取“博落迥”草叶30g 、40g

20、、50g 、60g 、70g ，分别放入不同烧杯中，各加水500mL ，浸泡2d ，用纱布过滤，得到不同浓度的浸出液。（2）取培养皿6只，分别编号，在培养皿内铺垫吸水纸。（3）按编号倒入相应浓度的浸出液，对照倒入蒸馏水，使吸水纸吸足水分；每一培养皿中的吸水纸上，平铺50粒水稻种子，置于适宜温度下。（4）每天观察，使吸水纸保持湿润，3d 后，检查并记录每一培养皿中发芽和不发芽的种子数。结果与讨论：（1）计算各培养皿中的种子发芽率。（2）比较各组的种子发芽率，如果某一浸出液浓度下的水稻种子发芽率远低于对照组，说明该浓度的“博落迥”浸出液能抑制水稻种子发芽。虽然该浓度的“博落迥”浸出液能用于水稻种子

21、的消毒杀菌，但也能降低发芽率，在生产中不能使用。【例11】（2006. 广东）科学研究已证实某类有机污染物对水生软体动物雌性个体有致畸作用，畸变雌性体内出现雄性生殖器官。近期某水域被该类有机物X 污染，为了解此有机物对水生软件动物是否有致畸作用，生物兴趣小组同学提出开展探究活动。请利用中学生物实验室常用器材以及下列实验材料和用具，设计实验并预测实验结果。实验材料和用具：采自未受污染水域、体重相近、性成熟的水生螺（A 螺）（300只），解剖镜，有机污染物X 溶液，养殖池，正常A 螺雌、雄性器官解剖图谱等。提示：给药剂量、具体仪器操作不作要求，室温恒定，养殖时间30d ：A 螺为雌雄异体，性别特征

22、可在解剖镜下鉴定：（1）拟定课题名称：_（2）设计实验步骤：_（3）预测实验结果_【解析】本题是一道完全开放的探究性实验题。也是考查学生灵活运用课本上所掌握基本实验知识和基本实验技能，利用与现实生活实践有关的信息材料，来设计实验进行研究性学习，熟练地掌握研究生物科学方法，理论联系实际的科学态度，进行对学生科学素质的培养。【答案】（1）实验名称：探究有机污染物X 对A 螺雌性器官畸变的作用。（2）实验步骤：随机取A 螺数只解剖，对照解剖图谱，识别雌、雄生殖器官特征；将A 螺随机分为对照组和实验组，每100只（至少30只）；向实验组养殖池中加入一定体积的有机污染物X 溶液，对照组加入等体积的蒸馏水

23、，饲养和其他条件均相同；养殖30d 后，将各养殖池中A 螺在解剖镜下解剖观察并与标准图谱对照，记录性畸变雌螺数量；计算雌、雄个体性畸变百分率。（3）结果预测：对照组雌性和雄性螺类生殖器官正常实验组雌性个体出现畸变。例析基因频率的计算方法高中生物（第二册）必修教材中，用现代生物进化的理论来阐述生物进化的实质就是种群基因频率发生变化的过程，但并未介绍基因频率有关计算方法。基因频率是指一个种群中，某对等位基因的一个成员占该种群这对等位基因的全部基因的比率，而基因型频率是指一个种群中，关于一对等位基因的不同基因型分别占该种群全部基因型比率。1908年，英国数学家哈迪(GH Hardy 和德国医生温伯格

24、(WWeinberg 分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示：(pq2=p22pq q2=1。其中p 代表一个等位基因，如A 的基因频率，q 代表另一等位基因，如a 的基因频率，p+q=1。p2代表一个等位基因，即A 的纯合子AA 的基因型频率，q2代表另一纯合子aa 的基因型频率，2pq

25、 代表杂合子Aa 的基因型频率，AA+Aa+aa=1。本文介绍有关基因频率的计算方法、例题解析及练习。一、计算方法基因频率是指一个种群中，某对等位基因的一个成员占该种群这对等位基因的全部基因的比率，而基因型频率是指一个种群中，关于一对等位基因的不同基因型分别占该种群全部基因型比率。在符合哈迪温伯格平衡的前提下，基因频率的计算有以下两种方法：1. 通过基因型计算基因频率基因频率某基因的数目/该基因的各等位基因的总数。1.1 等位基因位于常染色体上A%(2AA+Aa/2(AA+Aa+aa×100%a%(2aa+Aa/2(AA+Aa+aa××100%A%、a%表示A 和

26、a 的频率，AA 、Aa 、aa 分别表示AA 、Aa 、aa 三种基因型个体数。1.2 等位基因位于性染色体上XB%(2×XBXB XBXb XBY/(2×XBXB 2×XBXb 2×XbXb XBY XbY ×100%Xb%(2×XbXb XBXb XbY/(2×XBXB 2×XBXb 2×XbXb XBY XbY ×100%XB%、Xb%表示XB 、Xb 的频率，XBXB 、XBXb 、XbXb 、XBY 、XbY 分别表示XBXB 、XBXb 、XbXb 、XBY 、XbY 五种基因型的

27、个体数或频率。2. 基因型频率与基因频率的换算2.1已知基因型频率，则基因频率等于包含特定基因的纯合子频率与杂合子频率一半的和。A%AA%1/2Aa%A%aa%1/2Aa%2.2已知基因频率，则纯合子频率为特定基因频率的平方，杂合子频率为特定基因频率乘积的二倍。AA%（A%）2 aa%（a%）2 Aa%2×A%×a%AA%、aa%、Aa%表示基因型AA 、aa 、Aa 的频率。二、例题解析1、从某个种群中随机抽出50个个体，测知基因型为AA 、Aa 和aa 的个体分别是15、30和5个。在这个种群中，A 基因的基因频率为( A 、60% B 、40% C 、100% D 、

28、80%解析：根据题意，在50个个体中，有100个基因，A 基因占：2×153060个，A 基因的频率为60÷10060%，选A 。2、 调查得知，某小学的学生中基因型比例为：XBXB:XBXb:XbXb:XBY:XbY44%:5%:1%:43%:7%，则Xb 的基因频率为( A 、13.2% B 、5% C 、14% D 、9.3%解析：Xb 的基因频率（1×5%2×1%1×7%）÷（2×44%2×5%2×1%1×43%1×7%）9.3%，选D 。3、已知某群体中，AA 0.25，Aa

29、 0.5，aa 0.25。求基因频率。解析：A 的基因频率0.250.5/20.5，a 的基因频率0.250.5/20.5。4、检测429人的ABO 血型，发现IA 的频率为0.24, IB的频率为0.06, i的频率为0.70，求O 型血的人数。 解析：O 型血的人数429×（0.70）2 210 。另外：A 型血的人数429×（0.24）2 2×0.24×0.70169B 型血的人数429×（0.06）2 2×0.06×0.0738AB 型血的人数429×(2×0.24×0.06 125、在

30、欧洲人群中，每2500人就有1人患囊性纤维变性，这是一种常染色体遗传病（基因A 、a ）。一对健康夫妇有一个患此病的孩子，以后该妇女又与一健康男性再婚，问这对再婚夫妇生一个患此病的孩子几率为( A 、1/25 B 、1/5 C 、1/100 D 、1/625解析：根据已知条件，可以推出：囊性纤维变性是一种常染色体隐性遗传病；该妇女基因型为Aa ，a 1/2 。在欧洲人群中aa 1/2500 ,a 1/50 ,A 49/50 。再婚健康男性 Aa 2×1/50×49/50 =98/2500 , a 1/2×98/2500 98/5000 。这对再婚夫妇生一个患此病的

31、孩子几率为：aa 1/2×98/5000 98/10000 1/100 。选C 。三、巩固练习1、已知人眼的褐色(A对蓝色(a是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A 和a 基因频率分别为（ ）2、从人类群体的一个样本中发现：AB （IAIB ）血型23人，O （ii ）血型441人，B （IBi ）血型371人，A （IAi ）血型65人，则IA 、IB 和i 的基因频率分别为（ ）A 0.03、0.45、0.52 B 0.04、0.15、0.81C 0.05、0.22、0.73 D 0.06、

32、0.44、0.53、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者(等位基因用A 、a 表示 占16%，那么该性状的AA 、Aa 基因型个体出现的概率分别为（ ）A 0.36、0.48 B 0.36、0.24C 0.16、0.48 D 0.48、0.364、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率为( 。5、在某一地区的遗传学调查中发现，该地区男性色盲占该地区男性色盲人口的8%，则预计该地区女性色盲占该地区女性总人口比例为( 。（巩固练习参考答案:1、A 2、C 3、A 4、6% 5、0.64%）动物细胞培养

33、与观察细胞培养是将器官、组织或细胞从生物机体中取出，模拟该器官、组织或细胞在机体内的生理条件，在体外进行培养，使其能够继续生存、生长和繁殖。一些研究结果表明，许多种类的动物或植物的细胞都能在人工培养条件下生存、生长和繁殖。现代的动物细胞培养始于美国动物学R.G .Harrison 。他于1906年在无菌条件下，以淋巴液做培养基，培养了蝌蚪的神经板，并观察到神经细胞突起生长的过程。到了20世纪后半叶，随着分子生物学和细胞生物学的崛起，为了在活细胞中研究生命现象，细胞培养方法得到了广泛的发展和应用。细胞培养的突出优点，一是便于研究各种物理、化学等外界因素对细胞生长、发育和分化等的影响。因为人工培养

34、条件易于改变，并能得到严格的控制，有利于单因子分析。二是细胞培养便于我们对细胞生长、发育过程的观察，可以用显微镜直接观察亦可应用显微缩时电影技术记录其进程。因而，细胞培养是探索和解释细胞生命活动规律的一种简而易行的技术。然而，细胞培养方法也有其局限性，由于培养的细胞生活在脱离了机体的复杂的环境条件下，其生态环境和细胞之间的相互关系都改变了，因此，其细胞生物学性质必然也会发生某些改变。所以在人工培养条件下观察到的结果难于正确反映细胞或组织在机体内部的状况。这一点是我们在应用此技术进行研究时应该注意的。尽管如此，由于细胞培养技术的优点是其他实验方法和技术所不能比拟的，所以近年来，细胞培养技术在分子

35、生物学、遗传学、老年学、免疫学、肿瘤学和病毒学等很多领域都得到了广泛的应用，并取得了很多重大的成果。细胞培养是一种程序复杂而又要求十分严谨的实验技术。要使细胞在体外长期生存，必须模拟体内环境，共给细胞存活所必需的条件。如供给适量的水、无机盐、氨基酸、维生素、葡萄糖以及有关的生长因子；氧气及适宜的温度；注意调节其外环境的酸碱度（pH ）与渗透压；以及为排除细胞代谢产物的危害，保持良好适宜的外环境而进行必需的传代等等。所有这一切条件与操作都要保持在无菌条件下进行。一、目的与要求通过本实验了解原代细胞与传代细胞培养的基本方法以及在细胞培养过程中严格的操作程序。 初步掌握无菌操作的基本原则，认识无菌操

36、作在细胞培养中的重要性。二、实验内容1、原代细胞的制作示范2、传代细胞的传代三、实验步骤（一）原代细胞的制作以乳鼠肾细胞原代单层静置培养为例，按实验时操作的顺序进行描述。1、操作者首先进行手的清洗与消毒，再将实验用品放在合适的位置，然后配置营养液及调节平衡盐液的pH 值。2、配液（1）乳鼠肾细胞营养液的配置：05LH 液90犊牛血清10%1万单位/ml青、链霉素加至约100单位/ml7.4%NaHCO3调pH 至6.87.0(2平衡盐液Hank 液的调节：用7.4NaHCO3调Hank 液的pH 至6.87.0(3 调胰蛋白酶的pH 值25%胰蛋白酶溶液中加入数滴NaHCO3, 充分混匀, 使

37、其pH 值为6.87.0。3、处死动物在动物细胞培养中，为避免过多血细胞的干扰，一般采用剪断动物颈动脉放血的方法处死动物，然后用水浸湿体表的被毛（或用新洁尔灭溶液）。将动物固定在解剖板上，使其背部向上，先用碘酒棉球消毒背部的被毛，然后再用酒精棉球擦拭碘酒擦过的部位。4、取肾在腰部的后缘，用解剖剪提起皮肤，剪开皮肤，将剪开的皮肤分别拉向两边。此时，再换一把解剖剪及解剖镊，剪开背部的肌肉，暴露出腹腔，即可见到肾脏（一般右肾略低于左肾），用弯头眼科镊取出肾脏，置于无菌培养皿中。5、剪肾用眼科剪及镊，将肾膜剪破，并将其剥向肾门，去肾膜及脂肪。再用Hank 液洗涤一次，再将洗过的肾脏转入另一培养皿中。另

38、换一把眼科剪及镊，沿肾脏的纵轴剪开，去掉肾盂部分，将肾剪成数块，然后用Hank 液洗涤一次。将洗过的肾块转移入无菌的青霉素瓶（或小烧杯）中。用弯头眼科剪，将肾剪成1立方毫米大小的块，组织块的大小应尽量均匀一致，再用Hank 液洗涤23次，直到液体澄清为止。6、消化及分散组织块将上步清洗过的Hank 液吸掉，按组织块体积的56倍量加入0.25%胰蛋白酶液(pH为7.67.8。置于37水浴中进行消化。消化时间在2040分钟左右（消化时间的长短与多种因素有关，如蛋白酶的活性及浓度，不同动物及年龄，组织块的大小等等）。每隔10分钟摇动一次青霉素瓶，以便组织块散开，以利于继续消化，直到组织变成松散、粘稠

39、状，并且颜色略变为白色为止。这时可从水浴中取出青霉素瓶，吸去胰蛋白酶液，再用Hank 洗涤23次。然后，加入少量乳汉液，用吸管反复吹打组织块，直到大部组织块均匀分散成混淆的细胞悬液为止。此时，可将分散的细胞悬液经过灭菌的纱布（或不锈钢网）进行过滤，以除去部分较大的组织碎片。7、计数与释稀从上步滤过的细胞悬液中吸取1ml 细胞液，进行计数。将细胞滴于血细胞计数板上，按白细胞计数法进行计数，计数后用营养液进行稀释，稀释后的浓度一般为每ml 含细胞3050万为宜。8、分装与培养将稀释好的细胞悬液分装于培养瓶中（一般5ml/小方瓶，1ml/青霉素瓶），盖紧瓶塞，注意瓶塞一定要紧。在培养瓶的上面做好标记

40、，以免培养瓶放反，并在瓶口处注明细胞，组别及日期。然后放于培养架上，并轻轻摇动培养架，避免细胞堆积，以便细胞能均匀分布。最后将培养瓶置于37条件下进行培养。9、观察置于37培养的细胞，需逐日进行观察，主要观察：（1）培养物是否被污染，如培养液变为黄色且混浊，表示已经被污染。（2）细胞生长状况与培养液颜色的变化，如培养液变为紫红色，一般细胞生长不好。可能是瓶塞未盖紧或营养液pH 过高。（3）培养液若变为桔红色，一般显示细胞生长良好。经过12天的培养后，若细胞生长情况较差或培养液变红了，则可换一次营养液。换液时也要注意无菌操作，在酒精灯旁，倒去原培养液，再加入等体积的新配营养液，pH7.0。若经2

41、3天后，细胞营养液变黄，此时表示细胞已生长。如果希望细胞长得更好些，此时也可换液，换液时，所用的营养液称为维持液，它与营养液的组成完全相同，仅所用血清为5。以后，每隔34天（视细胞液pH 值而定）更换一次维持液。待细胞已基本长成致密单层时，此时即可进行传代培养。（二）传代细胞的传代在做传代细胞培养之前，首先将培养瓶置于显微镜下，观察培养瓶中细胞是否已长成致密单层，如已长成致密单层，即可进行细胞的传代培养。各种传代细胞的传代方法基本相同，只是各种细胞所需的营养液成分有差别，现以HeLa 传代细胞系为例介绍细胞传代的基本方法。1. 首先配制营养液E EM 液 90犊牛血清 10双抗（1万单位/ml

42、） 约100单位/ml3%谷氨酰氨 1ml7.4%NaHCO3 调pH 至7.07.22. 在酒精灯旁打开瓶塞，倒去瓶中的细胞营养液，然后加入适量的无钙，镁离子的PBS 液，轻轻摇动，将溶液倒出。3. 消化与分装在上述瓶中加入适量消化液（0.02%EDTA或0.04%EDTA+0.5%胰蛋白酶液各一半）以盖满细胞为宜，置于室温，停留23分钟，翻转培养瓶，肉眼观察细胞单层是否出现缝隙（针孔大小的空隙），如出现缝隙，即可倒去消化液，如未出现缝隙，则可将瓶翻回，继续进行消化，直到出现缝隙为止（消化时间的长短与不同的细胞及生长状态有关）。此时，可倒去消化液，加入新配置的营养液3ml ，以中止消化。然后

43、用吸管吸取培养瓶中的营养液，反复吹打瓶壁上的细胞层，直到瓶壁细胞全部脱落下来为止。此时，可继续轻轻吹打细胞悬液，以使细胞散开。随之即可补加营养液，细胞传代的比例，不同的细胞亦不同，HeLa 细胞一般以1:2或1:4进行分装，即一瓶细胞可分装两瓶。若原瓶为5ml 营养液，要分装成两瓶，则需补液到10ml ，混匀，即可将另一半分装至另一瓶中。4. 培养分装好的细胞瓶上，做好标志，注明细胞代号、日期。置于细胞架上，轻轻摇动。以使细胞均匀分布，以免细胞堆积成团。然后置于37培养。5. 观察（1）观察体外培养细胞的几个问题：细胞培养24小时后，即可进行观察，观察的重点如下A. 首先要观察培养细胞是否污染

44、。主要观察培养液颜色的变化及混浊度。B. 观察培养液颜色变化及细胞是否生长。C. 如细胞已生长，则要观察细胞的形态特征并判断其所处的生长阶段。观察时，可参照以下（2）的描述进行。D. 观察完毕，可用台盘蓝染液对细胞进行染色。以确定死活细胞的比例。（2）细胞的生长阶段及形态特征传代培养的细胞需逐日进行观察，注意细胞有无污染，培养液颜色的变化及细胞生长的情况。一般单层培养的细胞，从培养开始，经过生殖、繁殖、衰老及死亡的全过程。它是一个连续的生长过程，但为了观察及描述，人为地将其分为5个时期，但各期间无明显绝对界限。现分别描述如下：A 游离期：当细胞经消化分散成单个细胞后，由于细胞原生质的收缩和表面

45、张力以及细胞膜的弹性。所以，此时细胞多为圆形，折光率高，此期可延续数小时。B 吸附期（贴壁）：由于细胞的附壁特性，细胞悬液静置培养一段时间（约78h ）后，便附着在瓶壁上（此期不同细胞所需时间不同）。在显微镜下观察时可见瓶壁上有各种形态的细胞，如圆形、扁形、短菱形。细胞的特点，大多立体感强，细胞内颗粒少，透明。C 繁殖期：培养12h 以后直到72h （不太细胞亦不同），细胞进入繁殖期，加速了细胞生长和分裂。此期包括由几个细胞形成的细胞岛（即由少数细胞紧密聚集而呈现的孤立细胞群，常散在地分布瓶壁上），到细胞铺满整个瓶壁（即所谓形成细胞单层）的过程。此期细胞形态为多角形（呈现上皮样细胞的特征）。细

46、胞特点：透明，颗粒较少，细胞间界限清楚，并可隐约见到细胞核。根据细胞所占瓶壁有效面积的百分率，又可将其生长状况分为四级。以“”的多少表示如下：细胞占瓶壁有效面积（也就是细胞能生长的瓶壁面积）的25以内有新生细胞。一般要观察35个视野内的细胞生长状况，然后加以综合分析判断。：细胞占瓶壁有效面积的2575以内具新生细胞。：细胞占瓶壁有效面积的7595具新生细胞。细胞排列致密。但仍有空隙。细胞占瓶壁95以上，细胞已长满或接近长满单层，细胞致密，透明度好。从为细胞的对数增长期（或称为指数增长期），D 维持期：当细胞形成良好单层后，细胞的生长与分裂都减缓，并逐渐停止生长，这种现象被称为细胞生长的接触抑制

47、。此时细胞界限逐渐模糊，细胞内颗粒逐渐增多，且透明度降低，立体感较差。由于代谢产物的不断积累，维持液逐渐变酸。此时营养液已变为橙黄色或黄色。E 衰退期：由于溶液中营养的减少和日龄的增长，以及代谢产物的累积等因素，此时细胞间可出现空隙、细胞中颗粒进一步增多，透明度更低，立体感很差。若将细胞经固定染色处理后，可见细胞中有大而多的脂肪滴及液泡。最后，细胞皱缩，逐渐死亡，从瓶壁上脱落下来。四、思考1. 细胞传代培养的操作程序及注意事项。2. 细胞培养获得成功的关键要素是什么？3. 体外培养细胞的形态特征及其生长阶段。附录：细胞培养中的有关问题（一）细胞的计数方法细胞计数一般用血球计数板，按白血球计数法

48、进行计数。操作方法如下：1. 首先取待稀释的细胞悬液1ml 加4ml 生理盐水（或Hank 液）作5倍稀释。2. 先将特制的盖玻片放在血球计数板上，使两侧均现带色牛顿环。用血色素吸管（或细胞管）取少量待测细胞悬液，沿盖玻片边缓缓滴入，让其自由渗入，待整个盖玻片下均充满细胞悬液为宜。注意不要使液体流到旁边的凹槽中（图2）3. 在显微镜下，用10´10的倍数进行计数，所用计数板如图2所示。4. 计数的方法：按图2计算计数板的四角大方格（每个大方格又分16个小方格）内的细胞数。计数时，只计数完整的细胞，若聚成一团的细胞则按一个细胞进行计数。在一个方格中，如果有细胞位于线上，一般计上线细胞不

49、计下线细胞，计左线细胞不计右线细胞，计数误差不能超过±5。5. 计数的换算：计完数后，需换算出每毫升悬液中的细胞数。由于计数板中的每体积即为0.0001cm2。故可按下式计算原细胞悬液细胞数/mln/4´10000´5（稀释倍数）n 四大格内的细胞总数（二）影响离体细胞生长繁殖的一些因素细胞生长、繁殖的最适条件是它们在机体内所处的条件，但如将组织、细胞从机体内取出，让其在离体条件下生存，那就必须模拟机体的环境。然而机体毕竟是太复杂了，所以在体外只能保证细胞生长，繁殖所需要的最基本因素，现简单介绍这些因素的作用。1. 培养基（液）：细胞培养所用的培养基主要是人工合成

50、的。通常其主要成分含有氨基酸、维生素、糖类、无机盐、生长因子和其他的辅助物质。当然不同的组织和细胞对培养基成分的要求有所不同，因而进行培养时应区别对待，为其选择最适条件的配方。配制时应注意以下几点：（1）水是细胞生命活动的重要因素之一，细胞培养用的各种液体都要用水配制。由于有毒物质和元素等即使含量很低也能引起细胞培养的失败，所以细胞中所用的水必须经过高度的纯化。通常使用的是三次蒸馏水或去离子水。水质的好坏可用电导仪检测其电阻值，即水中离子的导电状况，越低的水含离子越少，电阻值也越高。一般以25°C 时的欧姆（W ）/cm表示。细胞培养用水的电阻值一般选用100万欧以上的去离子水为宜。

51、（2）无机离子既是维护细胞生命所需要的成分，而且对维持一定的渗透压、缓冲和调节溶液的酸碱度等方面都起着重要的作用。所以在配制细胞培养液时，必须根据这几方面的需要，加入必需的一些无机盐类。就多数动物来说，所需的无机盐类有Na ，K ，Ca2，Mg2，Cl ，碳酸盐，磷酸盐等。它们彼此之间常保持一定的比例。破坏了这种关系，就会使培养的细胞受到损害。（3）血清是细胞培养液中的重要成分之一。血清中含有丰富的营养物质，如蛋白质和核酸等，血清不仅为细胞的生长提供所必需的营养，还具有促生长能力。血清对细胞附着和生长均有明显的促进作用，并能中和有毒物质的毒性，使细胞不受到损伤。用于细胞培养的血清来源是多种的，

52、如人血清、马血清、兔血清等。最常用的是牛血清。一般讲动物愈年轻，其血清愈有利于细胞生长，故成年牛血清不如犊牛的好。细胞培养中所用血清的质量会直接影响到细胞生长的状况。（4） pH 值对细胞生长有影响。来源不同的细胞，由于它们处于有机体的不同部位或器官，其所处外环境的pH 值也不相同，所以在培养细胞时，应参考该细胞在机体内所处外环境的pH 值配置适宜pH 培养基（液） 。一般以中性为好，刚开始培养的哺乳动物的细胞，pH 在 7.0 左右较好，贴壁生长的细胞在 pH7.2 7.4 生长最好，以不超过 pH6.87.6 为宜。高于或低于此限度时，往往会引起细胞死亡。在细胞培养过 程中，必须注意培养液

53、 pH 值改变与细胞生长的关系，找出规律。在 pH 值变得不适于细胞生长时，应及 时更换新的营养液。 2.温度： 离体培养细胞一般要参考该种动物的体温设计培养时所用温度。 通常哺乳动物的体温在 3738.5° C，禽类略高些，温度在 39°C40°C。因此，离体哺乳动物细胞培养的温度最适为 3738.5°C。在较 低温度环境中，对细胞影响不大，但细胞对较高温度却比较敏感。 3.密度：密度是指细胞接种浓度。在细胞培养中，接种的细胞数目对细胞的生长状况有很大的影响。适宜 的细胞浓度可以促进细胞的增殖。接种的细胞浓度过大或过小，均对细胞的增殖不利。尤其是原代细

54、胞， 其接种量与培养时细胞增殖的关系最大。一般接种的细胞（如肾细胞）数目以 3070 万/ml 为宜。 4.器皿的清洗：细胞培养所使用的器皿必须干净，所以在细胞培养工作中，器械的清洗是十分重要的，也 是起关键性作用的工作，它直接影响到细胞培养的成败。 （1）新玻璃器皿的清洗步骤：先用自来水或肥皂水刷洗干净，放入洗液中过夜或浸泡几天，取出用自来 水冲洗 8 至 10 次。然后，用蒸馏水洗 3 次，用去离子水（或三蒸馏水）洗 23 次，烤干、包装、灭菌。 （2）橡皮制品的清洗步骤：一般选用白皮橡皮塞，使用前先用自来水洗涮干净，以后用 2NaOH 煮 20 分钟，用自来水冲洗 56 次，再用 1.3

55、HCl 煮 30 分钟，用自来水冲洗 56 次，用蒸馏水洗 3 次，最后 用去离子水洗，干后包装灭菌。 （三）细胞培养的有关名词及其概念 1.原代培养（primary culture） 直接从有机体中取出的细胞、组织或器官开始进行体外培养直到第一次传代为止。这种培养称之为原 代培养。 2.传代培养（subculture） 细胞从一个培养皿以 1： 2 或 1： 2 以上的比率转移或移植到另一个器皿的培养， 这种培养称之为传代培养。 3.悬浮培养（suspension culture） 细胞培养的一种类型。培养时通过一特殊的装置，使细胞瓶按一定的速度不断地转动，使细胞始终处 于悬浮状态中进行增殖

56、。 4.克隆（clone） 克隆指的是从一个细胞靠有丝分裂获得的一个细胞群体（population） 。 5.细胞系（cell line） 在第二届细胞和组织培养专题讨论会上提出细胞系的概念为“原代培养物经首次传代成功后即成为细 胞系，由原先存在于原代培养物中的细胞世系（lineages of cells）所组成。如果不断继续传代或传代数有 限，可称为有限细胞系（finite cell line） ，如果可以连续传代，则可称为连续细胞系（continous cell line） 。 以前认为细胞系来自细胞发生了遗传突变，并带有癌变的特点，这种细胞有可能在培养条件下无限的传下 去。这种细胞的特点

57、是染色体为异倍体，丧失了正常细胞的“接触抑制”的特性。 6.细胞株（cell strain） 细胞株的概念如下：由原代培养中，用选择或克隆代，选出具有特征标记的细胞，经传代形成细胞株， 这些特性或标记在以后的培养中必须保持下去。以前认为经体外传代培养后细胞不表现退化现象，大约可 传 50 代以上者，其染色体维持二倍体不变，保留正常细胞的“接触抑制”等特性。 标签:动物细胞培养 生物学选择题解题技巧 、正推法 正推法即根据题目的已知条件直接推论或计算出答案，然后再与题目中所给定的供选答案相对照，与 之相同者既为应选答案。通过计算来确定答案的选择题或考试目标属识记层次的选择题多用这种方法解 答。 【例】一对表现正常的夫妇第一胎生了一个白化病的儿子，那么第二胎和第三胎都是白化病的几率 是（ ） 、1/4 、1/8 、1/16 、1/9 解析：白化病是常染色体隐性遗传病，根据正常、正常，题目已知条件可简单地写出遗传图解， 并推知： Aa ×Aa