高中生物 動物細胞培養(yǎng) 導(dǎo)學(xué)案_第1頁
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文檔簡介

2.2動物細胞工程一動物細胞培養(yǎng)

【學(xué)習(xí)目標】L簡述動物細胞培養(yǎng)的條件和過程,構(gòu)建動物細胞培養(yǎng)的流程圖。

2.舉例說明動物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用。

3.簡述干細胞的種類及其應(yīng)用價值。

【重點難點】說明動物細胞培養(yǎng)的條件和動物細胞培養(yǎng)過程中細胞生長的特點。

預(yù)學(xué)案--教材研讀(自主學(xué)習(xí))

動物細胞工程常用的技術(shù)包括、和

等,其中是動物細胞工程的基礎(chǔ)。

1.動物細胞培養(yǎng)

(1)概念:動物細胞培養(yǎng)就是從動物體中取出相關(guān)的,將它分散成,然后

在適宜的下,讓這些細胞的技術(shù)。

(2)動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件

①營養(yǎng):將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按和嚴格配制而成的培養(yǎng)基,稱為合成培養(yǎng)基,

使用時通常需加入等天然成分。培養(yǎng)動物細胞一般使用液體培養(yǎng)基,也稱為o

②、的環(huán)境:培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具應(yīng)進行處理以及在無菌環(huán)境下進

行操作。需要定期更換,以便清除代謝物。

③溫度、pH和滲透壓:哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多是℃;多數(shù)細胞適宜pH

為;也是動物細胞培養(yǎng)過程中需要考慮的重要環(huán)境參數(shù)。

④氣體環(huán)境:95%+5%是所必需的,CO2的主要作用是.。

2.動物細胞培養(yǎng)的過程:

取動物組織一用的方法或用等處理的方法,將組織分散成

一制成一轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行代培養(yǎng)一分瓶后進行代培養(yǎng)。

(1).懸浮生長:細胞懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖,會因__、

積累和培養(yǎng)液中等因素而分裂受阻。

(2).細胞貼壁:多數(shù)細胞貼附在上生長。

(3).接觸抑制:當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面時,細胞通常會停止

的現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。

(4).原代培養(yǎng):指動物組織經(jīng)處理后的。

(5).傳代培養(yǎng):分瓶后的細胞培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)時,懸浮生長的細胞直接用法收集;貼壁

生長的細胞要先用等處理,再用法收集。

3.干細胞培養(yǎng)及其應(yīng)用

(1).干細胞功能:在一定條件下,可以分化成o

(2).干細胞的存在:、和等多種組織和器官中。

(3).干細胞的種類

存在:________中

胚胎F細胞]功能:具行分化成為成年動物體內(nèi)的任何

①(KS細胞)'一種類型的細胞,并進一步形成機體

的和—探至的潛能

存在:成偃1囪城器億包括中的、

.....神經(jīng)系統(tǒng)中的和取丸中的

成體

②[:細胞---

功能:只能分ft成.不fUj發(fā)育

成_______的能力

’來源:體外誘導(dǎo)體細胞產(chǎn)生

透錚多能干細胞應(yīng)用:分化形成各種功能細胞,用于

(iFS細胞)治療疾病

,應(yīng)川優(yōu),點::避免

判斷對錯:

1.多數(shù)動物細胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為6.8?7.0。()

2.動物細胞培養(yǎng)要定期更換培養(yǎng)液,其目的是便于清除代謝物,防止代謝物積累對細胞自身造

成傷害。()

3.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是動物細胞的全能性。()

4.制備肝細胞懸液時用胃蛋白酶處理。()

5.培養(yǎng)動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。()

6.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞。()

導(dǎo)學(xué)案--課堂探究(疑難點撥)

探究一:動物細胞培養(yǎng)

1.概念:動物細胞培養(yǎng)就是從動物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細胞,然后在適宜的培

養(yǎng)條件下,讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。

2.目的:獲得細胞或細胞產(chǎn)物;不能獲得完整動物個體。

3.原理:___________________

探究二:動物細胞培養(yǎng)的條件

(營養(yǎng)物質(zhì):糖類、、、維生素等

1.營養(yǎng)1

I:補充培養(yǎng)液中尚未研究清楚的成分

[培養(yǎng)液和_______滅菌處理,

2.無菌、無毒的環(huán)境{—環(huán)境下進行操作

〔更換,清除代謝物

f溫度:哺乳動物多以______________為宜

3.溫度和pH<

IpH:_____________

r_:細胞代謝所必需的

4.氣體環(huán)境《

維持培養(yǎng)液的—

添加血清、血漿的作用:血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質(zhì),如蛋白質(zhì)、氨基

酸、未知的促生長因子等。細胞培養(yǎng)時;一般需添加10%?20%的血清或血漿。

探究三:動物細胞培養(yǎng)的過程中動物相織

i.應(yīng)選擇什么樣的組織或器官進行培養(yǎng)?音前環(huán)式統(tǒng)

為什么?

I

A用腆量白刈、股驚蠹白靜蚣及

,二,分依成單個維K

2.分散成單個細胞培養(yǎng)的原因?

IM成細靦盤

轉(zhuǎn)入培齊液中放入CO;培芥新中增芥

進行家代培養(yǎng)

3.用酶兩次處理的目的分別是什么?

MUR壁的細東用腕近門傍處理

能否用胃蛋白酶處理?分激或單個細蟲.制或■電息液

HA?I#

液中ift行

傳代陰界

【典例1】實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()

實驗小鼠工皮膚組織工皮膚細胞旦細胞培養(yǎng)1工細胞培養(yǎng)2

A.甲過程需要在無菌條件下進行B.乙過程可用胰蛋白酶處理皮膚組織

C.丙過程是原代培養(yǎng)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D.丁過程是傳代培養(yǎng)細胞,不出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象

探究四:植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較

項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)

理論基礎(chǔ)植物細胞全能性細胞增殖

培類型固體或半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基

養(yǎng)礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、無機鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、促生長因

成分

基氨基酸、植物激素等子、動物血清等

取材植物幼嫩部位或花藥等動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織

過程脫分化、再分化原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)

①都需要人工條件下的無菌操作,無菌培養(yǎng);②都需要配制合成培養(yǎng)基;③都

相同點

需要適宜的溫度、pH等條件

1.動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的目的有什么不同?

2.動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中細胞分裂的方式相同嗎?

【典例2】下列屬于動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)區(qū)別的是()

A.動物細胞培養(yǎng)基與植物細胞培養(yǎng)基的成分有所不同

B.動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行

C.動物細胞培養(yǎng)可發(fā)生遺傳物質(zhì)改變,而植物組織培養(yǎng)不能

D.植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)都體現(xiàn)了細胞的全能性

探究五:干細胞的種類及功能

來源功能及應(yīng)用

胚胎干細胞能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細胞,并進一步形

早期胚胎

(ES細胞)成組織、器官甚至生物個體

只能分化成特定的細胞或組織,不具有發(fā)育成完

成體干細胞成體組織或器官

整個體的潛能

誘導(dǎo)多能干細胞

體外誘導(dǎo)體細胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細胞,用于治療疾病

(iPS細胞)

1.誘導(dǎo)多能干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么?

2.誘導(dǎo)多能干細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題?

固學(xué)案一一課后訓(xùn)練(能力提升)

2.2.1動物細胞培養(yǎng)

1.一般來說,動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下哪些條件()

①無毒的環(huán)境②無菌的環(huán)境③合成培養(yǎng)基需加入血清④溫度與動物體溫相近⑤需要O2,

不需要CO2⑥適宜的滲透壓

A.①②③④⑤⑥B.?@③④

C.0@④⑤⑥D(zhuǎn).①②③④⑥

2.(2023河南焦作月考)為解決大面積燒傷病人的植皮難題,科學(xué)家研制出人造皮膚,研制過程中需要

將人的皮膚細胞置于培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)。配制培養(yǎng)液時,除必需的已知成分外,還必須加入天然成分,

細胞才能正常生長和增殖。下列相關(guān)敘述不正確的是()

A.細胞培養(yǎng)過程中,應(yīng)將細胞置于含有95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中

B.為了避免動物細胞培養(yǎng)過程中的污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素

C.培養(yǎng)液中加入的天然成分可能是血清,用于補充細胞生長和增殖所需的物質(zhì)

D.經(jīng)培養(yǎng)可得到由多層細胞構(gòu)成的人造皮膚,能直接用于移植

3.如圖為動物成纖維細胞的培養(yǎng)過程示意圖。下列敘述正確的是()

①切?、谥苽浼殺墼囵B(yǎng)⑷傳傳嬉養(yǎng)

組織胞懸浮液⑷但3喬

A.步驟①的操作不需要在無菌環(huán)境中進行

B.步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質(zhì)使細胞分離

C.步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理

D.步驟④培養(yǎng)過程中不會發(fā)生細胞癌變

4.(2023貴州銅仁一中月考)如圖表示某學(xué)習(xí)小組利用正常的小鼠細胞進行動物細胞培養(yǎng)的過

程,①?④表示相關(guān)過程。下列相關(guān)敘述正確的是()

實驗小鼠細胞懸液」配|培養(yǎng)細胞1

、,3

培養(yǎng)細胞2卜與培養(yǎng)后培養(yǎng)

A.過程①可以使用機械法或酶解法改變細胞的通透性

B.過程②為原代培養(yǎng),培養(yǎng)細胞1一般會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象

C.培養(yǎng)細胞2需要貼附于基質(zhì)表面生長,直接用離心法進行收集

D.進行動物細胞培養(yǎng)的過程中,不會發(fā)生基因的選擇性表達

5.(2023廣東深圳外國語學(xué)校月考)在動物細胞培養(yǎng)的過程中,貼壁的細胞不一定都能增殖并形成克

?。▎蝹€細胞繁殖形成的細胞群體),而形成克隆的細胞必為有增殖活力的細胞,這一特點可用于測定

動物細胞的增殖能力。大致流程如下圖,相關(guān)敘述不正確的是()

施岳仁細胞計數(shù)、

B——種蛋白酶〃梯度稀釋一產(chǎn)、染色.牟君

七555a隰取已知數(shù)量觀察

2細胞接種

A.出現(xiàn)接觸抑制后,細胞克隆停止增殖

B.克隆細胞與接種的細胞的遺傳信息可能不同

C.胰蛋白酶可使細胞分散成單個,利于計數(shù)

D.采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)才能形成細胞克隆

6.(2022湖北監(jiān)利中學(xué)月考)如圖是某同學(xué)設(shè)計的有關(guān)紫杉醇抗腫瘤實驗的研究流程,下列相關(guān)敘述

錯誤的是()

養(yǎng)

含腫

瘤加入紫杉

動物后

統(tǒng)

剪碎,

的腫腫

養(yǎng)

瘤組用酶X胞

數(shù)

織處理加入物質(zhì)_目

丫(乙組)一

A.酶X可以是胃蛋白酶

B.物質(zhì)Y是生理鹽水,實驗結(jié)果可與加入紫杉爵的甲組形成對照

C.培養(yǎng)時需要定期更換培養(yǎng)液,目的是清除代謝物

D.若甲組腫瘤細胞的數(shù)目少于乙組,可以說明紫杉醇具有抗腫瘤作用

7.(2023河南安陽一中階段練習(xí))下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述,不正確的是()

A.動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基不同

B.動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)不同

C.煙草葉片細胞離體培養(yǎng)能產(chǎn)生新個體,小鼠的ES細胞離體培養(yǎng)可分化成心肌細胞、神經(jīng)元等細

D.動物細胞培養(yǎng)需要添加激素,植物組織培養(yǎng)需要添加血清

8.下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述,錯誤的是()

A.培養(yǎng)過程中都會發(fā)生有絲分裂

B.培養(yǎng)過程都需要在無菌條件下進行

C.培養(yǎng)過程中都存在貼壁生長和接觸抑制現(xiàn)象

D.培養(yǎng)過程中都易受培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生變異

9.(2023福建永安三中月考)我國科學(xué)家通過體細胞誘導(dǎo)培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類

全能干細胞,它能夠形成各類組織、器官。這是目前全球在體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類細胞。下列

有關(guān)敘述錯誤的是()

A.體細胞誘導(dǎo)成全能干細胞的過程導(dǎo)致遺傳物質(zhì)發(fā)生改變

B.全能干細胞可分化為胎盤組織,并有可能發(fā)育為更成熟的其他組織

C.全能干細胞誘導(dǎo)分化成各種組織細胞的基礎(chǔ)是基因的選擇性表達

D.此項研究成果在解決器官短缺和器官移植免疫排斥等問題上有重要意義

10.(2023湖北宜昌月考)小鼠的成纖維細胞經(jīng)誘導(dǎo)可成為iPS細胞,為新型再生療法帶來希望。下列

敘述正確的是()

A.經(jīng)誘導(dǎo)形成的iPS細胞增殖能力強,分化能力弱

B,分化后的細胞蛋白質(zhì)種類和數(shù)量相同

C.iPS細胞屬于成體干細胞

D.與ES細胞相比,iPS細胞用于再生醫(yī)學(xué)可回避倫理爭議

11.一名嬰兒在出生后,醫(yī)院為他保留了臍帶血,在他以后生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難以治療

的疾病,就可以利用血液中的干細胞進行治療,下列關(guān)于這個實例的說法不正確的是()

A.用干細胞培育出人體需要的組織或器官用來移植治病,不需要激發(fā)細胞的全能性

B.用臍帶血中的干細胞并不能治療這個孩子所有的疾病

C.如果要移植用他的干細胞培育出的器官,需要用到細胞培養(yǎng)技術(shù)

D.如果要移植用他的干細胞培育出的器官,應(yīng)該長期給他使用免疫抑制藥物

12.(2023北京豐臺一模)懸浮培養(yǎng)的動物細胞會因細胞密度過大、有害代謝產(chǎn)物積累等因素而分裂

受阻。生產(chǎn)上常用灌流式培養(yǎng)避免這些現(xiàn)象出現(xiàn)。灌流式培養(yǎng)是在細胞培養(yǎng)管內(nèi),一邊不斷注入新

鮮培養(yǎng)基,一邊將培養(yǎng)液的上清液不斷移出。下列相關(guān)敘述錯誤的是()

A.灌流式培養(yǎng)的細胞會貼壁生長,但不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象

B.灌流是在細胞密度達到一定濃度或者營養(yǎng)物質(zhì)低于一定濃度時進行

C.過高的灌流速率會導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)不能得到充分利用,造成培養(yǎng)基浪費

D.配制灌流式培養(yǎng)所需培養(yǎng)基時應(yīng)考慮細胞生存的液體環(huán)境的滲透壓

13.為研究血清在細胞培養(yǎng)中的作用,某小組進行了相關(guān)實驗并得到了如圖所示的結(jié)果。下

列有關(guān)敘述正確的是()

*細胞數(shù)癌細胞(有血清)

癌細胞(無血清,

正常細胞(有血清)

正常細胞(無血清)

0培養(yǎng)時間

血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)的影響

A.正常細胞在培養(yǎng)過程中可存在接觸抑制的現(xiàn)象,癌細胞則不存在該現(xiàn)象

B.血清應(yīng)在加入培養(yǎng)液后與培養(yǎng)液一起進行高壓蒸汽滅菌

C.由圖示結(jié)果可知,血清的有無對癌細胞的影響小于對正常細胞的影響

D.利用含細胞懸液的培養(yǎng)瓶培養(yǎng)細胞的過程中應(yīng)定期更換培養(yǎng)液

14.(2023河南鄭州二中聯(lián)考)某團隊利用化學(xué)小分子成功地將已高度分化的小鼠體細胞誘導(dǎo)成了可

以重新分化發(fā)育為各種組織器官類型的“多潛能性''細胞,并將其命名為“化學(xué)誘導(dǎo)的多潛能干細胞

(CiPS細胞)”,開辟了一條全新的體細胞“重編程”途徑。下列相關(guān)敘述錯誤的是()

A.小鼠體細胞誘導(dǎo)成CiPS細胞是形態(tài)、結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程

B.與小鼠體細胞相比,誘導(dǎo)形成的CiPS細胞全能性較高

C.體細胞經(jīng)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為CiPS細胞的過程類似于植物細胞的脫分化過程

D.體細胞轉(zhuǎn)化成CiPS細胞后,細胞內(nèi)部分不表達的基因可能會重新表達

15.2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者發(fā)現(xiàn),利用逆轉(zhuǎn)錄病毒將0ct4等4個關(guān)鍵基因?qū)胍?/p>

分化的體細胞中并表達,可使這個細胞成為類似干細胞的誘導(dǎo)多能干細胞(iPS細胞)。下圖為該

技術(shù)在人體細胞中的實驗示意圖。下列相關(guān)敘述中,錯誤的是()

4個關(guān)鍵基因'!

神經(jīng)細胞

肝臟細胞

餐騏心肌細胞

細胞供體肌肉細胞iPS細胞

A.由iPS細胞產(chǎn)生其他種類細胞的過程稱為細胞分化

B.利用患者的iPS細胞對其自身受損器官進行修復(fù),與傳統(tǒng)器官移植相比,成功率更高

C.iPS細胞的增殖難以控制,具有衰老細胞的特征

D.與ES細胞相比,iPS細胞用于再生醫(yī)學(xué)可回避倫理爭議

16.下圖表示人體干細胞發(fā)生的變化過程。下列有關(guān)此圖的敘述,正確的是()

A.a、b、c均代表細胞分化過程

B.圖中各細胞中蛋白質(zhì)種類相同干細胞

C.b、c過程產(chǎn)生的細胞一般都具有細胞周期

D.a、b、c過程產(chǎn)生的各細胞遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化

17.(不定項)下列關(guān)于小鼠成纖維細胞的培養(yǎng)過程及原理的敘述不正確的

是()

A.用胰蛋白酶將組織細胞的膜蛋白消化可獲得單個的細胞

B.在培養(yǎng)基中添加胰島素可促進細胞對葡萄糖的攝取

C.培養(yǎng)到一定時期的細胞停止增殖的主要原因是營養(yǎng)枯竭

D.培養(yǎng)過程中二倍體細胞可能會經(jīng)脫分化形成癌細胞

18.(不定項)如圖為動物成纖維細胞的培養(yǎng)過程示意圖。下列敘述不正確的是()

①切取組織②制符細胞懸浮液③原代培養(yǎng)④傳代培養(yǎng)

A.步驟①的操作不需要在無菌環(huán)境中進行

B.步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質(zhì)使細胞分離

C.步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理

D.步驟④培養(yǎng)過程中,一定要用到胰蛋白酶處理

19.(不定項)下列有關(guān)干細胞的敘述中,正確的是()

A.胚胎干細胞可以分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞

B.造血干細胞分化形成紅細胞和白細胞的過程是不可逆的

C.肝臟干細胞分化形成肝臟細胞的過程表現(xiàn)了細胞的全能性

D.各種干細胞分化形成不同組織細胞是基因選擇性表達的結(jié)果

20.(2023山東煙臺招遠一中期中)科學(xué)家將小鼠多能干細胞的4種基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和

KH4,同時導(dǎo)入已分化的小鼠成纖維細胞中,結(jié)果后者被誘導(dǎo)成為多能干細胞,稱為誘導(dǎo)多能干細胞

(iPS細胞),此類細胞能分裂并產(chǎn)生皮膚細胞、神經(jīng)細胞以及可以搏動的心肌細胞等。請分析回答

下列問題:

(1)④過程表示細胞發(fā)生了分化,原因是D、E和F細胞中的(填2

種化合物名稱)種類不完全相同。

(2)動物細胞培養(yǎng)過程中需通入CO2,其作用是。

(3)利用自變量控制的減法原理,要了解Oct3/4、Sox2,c-Myc和Klf4基因在誘導(dǎo)iPS細胞時,每

個基因作用的相對大小,請你給出實驗設(shè)計的思路。

21.請回答下面有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的問題。

(1)在動物細胞培養(yǎng)時,將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按其種類和所需數(shù)量嚴格配制而成的培養(yǎng)基稱

為培養(yǎng)基。通常在培養(yǎng)培養(yǎng)過程中保證環(huán)境是。

(2)細胞培養(yǎng)應(yīng)在含外的恒溫培養(yǎng)箱中進行,。2的作用是。

(3)培養(yǎng)的動物細胞一般取自幼體或胚胎組織,原因是

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)細胞原代培養(yǎng)的過程中,貼壁細胞分裂受阻的原因是

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)原代培養(yǎng)的細胞停止分裂增殖后,需對細胞進行,才能讓細胞繼續(xù)增

殖。進行傳代培養(yǎng)時,對細胞進行法收集,之后制成細胞懸液,分瓶培養(yǎng)。傳代培

養(yǎng)至50以后,少數(shù)細胞會克服細胞自然壽命的極限,獲得不死性,與正常細胞相比,其遺傳物

質(zhì)已發(fā)生。

2.2.1動物細胞培養(yǎng)

預(yù)學(xué)案答案

動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞核移植動物細胞培養(yǎng)

1.(1)組織單個細胞培養(yǎng)條件生長和增殖

(2)①種類所需量血清培養(yǎng)液②無菌無毒滅菌培養(yǎng)液③36.5±0.57.2-7.4

滲透壓④空氣

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