2.2.1 动物细胞工程教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

教案 课 题 2.1动物细胞工程 备课时间 授课时间 课 型 新授课 课时安排 2 课时 总课时数 教学目标 1.概述动物细胞培养的概念、原理、条件和过程。 2.举例说明干细胞的概念、类型、各类型的特点和应用。 教学 重难点 重点 1.动物细胞培养的概念、原理、条件和过程。 2.干细胞的概念、类型和特点。 难点 干细胞在生物医学工程中的应用。 教学方法 讲授法、讨论法、启发式教学、多媒体辅助教学。 学习方法 自主学习、合作探究、归纳总结。 课前准备 教师 制作课件 学生 预习：1.动物细胞培养的概念、条件、过程。 2.干细胞培养及其应用。 教 学 过 程 二次复备 第一课时 课时目标 概述动物细胞培养的概念、原理、条件和过程 【复习巩固】 1.写出植物组织培养的简化流程 2.植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？ 【新课导入】 观看视频并阅读资料：在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。 思考： 1.怎样才能获得大量的自体健康皮肤？ 2.能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？ 【基础预习】 1.动物细胞培养的概念、条件、过程。 2.干细胞培养及其应用。 【课堂探究一】动物细胞培养的概念 引导学生阅读教材43页内容，概括动物细胞培养的概念、地位、原理、培养对象等内容。（学生阅读教材内容概括动物细胞融合的概念） 总结： 概念：动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的条件下，让这些细胞生长和增值的技术。原理：细胞增值。地位：动物细胞工程的基本技术。 培养对象：胚胎或幼龄动物的细胞。 过度：动物细胞培养需要哪些条件？ 【课堂探究二】动物细胞培养的条件 引导学生阅读课本P43-44内容结合资料思考并回答下列问题：（学生阅读教材内容并回答问题） 1.体外培养动物细胞时需要提供哪些条件? 2.为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清? 3.为什么培养液需要定期更换?如何防止培养过程中的微生物污染? 4.如何保证无菌、无毒的环境? 5.动物细胞培养的气体条件是什么? 总结： 1.:①糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等营养条件;②无菌、无毒的环境;③适宜的温度、pH和渗透压;④适宜的气体环境 2.血清中含有细胞所需的人们尚未全部研究清楚的营养物质（蛋白质、氨基酸、促生长因子等）。 3.定期更换培养液可以清除细胞代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。可在细胞培养液中添加一定量的抗生素。 4.①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。 ②在无菌环境下进行操作。 ③定期更换培养液。 5.95%空气和5%CO2的混合气体。 过度：动物细胞培养的过程是怎样的呢？ 【课堂探究三】动物细胞培养的过程 引导学生观看视频并阅读课本44-45页内容完善下面的动物细胞培养流程图并思考相关问题：（学生观看视频阅读教材内容回答问题） 1.图中序号所表示的内容分别是什么? 2.为什么要将动物细胞分散成单个细胞培养?可用什么方法呢？ 3.进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞,这说明细胞间的物质主要是什么成分?用胃蛋白酶行吗? 4.什么是原代培养和传代培养？ 5.过程②中会出现接触抑制现象,该现象是指什么?什么是细胞贴壁？ 6.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较,哪些细胞更易于培养?为什么? 7.两次用酶处理的目的分别是什么? 总结： 1.①胰蛋白酶或胶原蛋白酶;②原代培养;③CO2培养箱;④胰蛋白酶等;⑤传代。 2.从动物体取出的成块组织中细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和增殖。 3.用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。不行,胃蛋白酶的适宜pH约为1.5～2.0,当pH大于6时,胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4,胃蛋白酶在此环境中没有活性,所以不能用胃蛋白酶。 4.原代培养：通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织。 传代培养：将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 5.接触抑制：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。 6.幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更易于培养,分化程度低的细胞比分化程度高的细胞更易于培养。因为这些细胞增殖能力强,有丝分裂旺盛。 7.第一次使用的目的是使组织细胞分散开;第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,便于用离心法收集。 ( 剪碎胰蛋白 酶处 理 )动物细胞培养的过程： ( 分散成单个细胞 ) ( 加培养液 ) ( 取动物组织块 ) ( 分瓶培养 ) ( 原代培养 ) ( 放入培养皿或培养瓶 ) ( 传代培养 ) ( 制成细胞悬液 ) 【课堂练习】 动物细胞体外培养需要满足一定的条件,下列叙述错误的(　 　) 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,通常要加入血清等一些天然成分 C.细胞培养过程中,CO2的主要作用是刺激细胞呼吸 D.多数哺乳动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4,适宜温度为(36.5±0.5)℃ 课堂小结 比较项目 植物细胞组织培养 动物细胞培养 原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 培养基性质 固体培养基 液体培养基 培养基特有成分 蔗糖、植物激素 葡萄糖、动物血清 培养结果 获得新个体或细胞产物 细胞或细胞产物 培养目的 快速繁殖、培育无病毒植株等 获得细胞及代谢产物 相同点 ①都需要人工条件下的无菌、无毒操作，无菌培养。 ②都进行有丝分裂。 作业设计 【基础作业】 课时评价作业（七）基础巩固1、2、3、4、8题能力提升1、2。 【提升作业】 能力培养与测试第二章第二节第一课时动物细胞培养合作探究一1、2、3 【预习作业】 1.干细胞的概念、特点、类型。 2.干细胞在临床上的应用。 板书设计 2.2.1动物细胞工程 （第一课时） 1、 动物细胞培养 1.概念 2.原理：细胞增值 3.地位：动物细胞工程的基础 4.培养对象：幼龄动物的细胞或胚胎 营养条件：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等营 6.条件： 环境条件：菌、无毒的环境;③适宜的温度、pH和渗透压 ( 剪碎 胰蛋白酶处理 ) 气体条件：95%空气和5%CO2的混合气体。 ( 分散成单个细胞 ) ( 取动物组织块 ) ( 加培养液 )过程： ( 放入培养皿或培养瓶 ) ( 制成细胞悬液 ) ( 传代培养 ) ( 原代培养 ) ( 分瓶培养 ) 教 学 过 程 二次复备 第二课时 课时目标 举例说明干细胞的概念、类型和应用。 【复习巩固】 1. 动物细胞培养的条件有哪些？ 2.简述动物细胞培养的过程？ 2.植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？ 【新课导入】 资料：在治疗大面积烧伤病人时,通常取患者自身皮肤的成纤维细胞或皮肤干细胞,在体外培养。 提问：什么叫干细胞？它有哪些类型呢？ 观看视频引导学生对干细胞出现初步认识。 【基础预习】 1.干细胞的概念、特点、类型。 2.干细胞在临床上的应用。 【课堂探究一】干细胞及其分类 引导学生阅读教材P46，思考并回答下列问题：（学生阅读教材内容思考并回答问题）。 1.什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型的干细胞各有怎样的特点和哪些方面的应用？ 2.科学家是怎样获得iPS细胞的？这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？ 3.干细胞应用于临床治疗可能存在什么问题？ 总结： 1.概念：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞 类型：包括胚胎干细胞和成体干细胞等 分布：存在于成体组织或器官内。 特点：具有组织特异性，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。 成体干细胞： 应用：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。 分布：存在于早期胚胎中 胚胎干细胞 特点：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。 局限性：必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 诱导多能干细胞(iPS细胞)： 优点：①诱导过程无须破坏胚胎； ②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 应用：定向诱导分化为多种体细胞，可治疗镰状细胞贫血症等在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 2.科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得了ips细胞。 该细胞诱导过程无须破坏胚胎，而且来自病人自身的体细胞理论上可以避免免疫排斥反应。 3.有肿瘤发生的风险 【课堂探究二】干细胞的应用 ( 定向诱导分化 ) ( 诱导多能干细胞 （iPS细胞） )引导学生观察图2-14ips细胞用于治疗人类疾病示意图理解干细胞在临床上的应用 ( 体外诱导小鼠成纤维细胞 ) ( 多种体细胞 ) 【课堂练习】 成体干细胞是指存在于已经分化组织中的未完全分化的细胞,具有自我更新及分化的能力。下列叙述错误的是(　 　) A.骨髓中的造血干细胞通过分裂和分化可以产生各种血细胞 B.神经干细胞分化产生与神经组织相关的细胞是一个不可逆的 过程 C.诱导胚胎干细胞分化的过程实质是遗传物质进行了选择性表达 D.成体干细胞和胚胎干细胞都具有全能性,可分化出各种组织细胞 课堂小结 作业设计 【基础作业】 课时评价作业（七），基础巩固5、6、7题能力提升6、8 【提升作业】 课后练习拓展应用。 【预习作业】 1.以思维导图的形式总结第1节动物细胞工程的主要内容。 2.完成课时作业（七）植物细胞工程的应用基础巩固1-8题，能力提升1、4、6、8题。 板书设计 2.2.1动物细胞工程 （第二课时） ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$