2.2.1 动物细胞培养-2024-2025学年高二生物同步高效教学课件（人教版2019选择性必修3）

课前3分钟： 阅读P43-44，快速找答案 1）动物细胞工程的3大技术（牢记） 2）动物细胞培养的4大条件 3）找几个名词：细胞贴壁、接触抑制、原代培养、传代培养 是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品一门综合性的生物工程。根据操作对象的不同，可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。 细胞工程 细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 动物细胞培养 动物细胞融合技术与单克隆抗体 动物细胞核移植技术 克隆动物 动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 从社会中来 P43 小面积烧伤：患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复 大面积烧伤？ 1）自身健康皮肤？ 非常有限 免疫排斥反应 2）使用他人皮肤？ 通过细胞培养构建的人造皮肤 胚胎或幼龄动物的细胞 幼龄个体细胞分化程度低、分裂能力强 1. 动物细胞培养 （1）概念： （2）原理： 取动物组织，将它分散成单个细胞，在适宜条件生长和增殖 细胞分裂（增殖） 幼龄动物or老龄动物？Why? (3) 培养条件： + 合成培养基 血清 含有尚未研究清楚的成分 一般使用液体培养基，也称培养液。 ②如何维持无菌、无毒的环境？ ③适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？ ④气体环境？分别有什么作用？装置？ 无菌操作；定期更换培养液 ? ；添加抗生素等 （36.5±0.5）℃ ， pH7.2-7.4，适宜的渗透压 95%空气（细胞代谢必需）和5%CO2（维持pH） 培养皿或松盖培养瓶置于CO2培养箱。 ①直接用合成然培养基吗？ Why？ 以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 1.动物细胞培养过程为什么将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？ 2.体外培养动物细胞有哪些类型？ 3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？ 4.什么是原代培养和传代培养？ 5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？ 6.动物细胞培养与植物组织培养有什么异同？ 阅读教材P44-45,思考并回答下列问题： 1. 动物细胞培养 (4) 培养条件： 原代培养 培养 分瓶制成细胞悬液 传代培养 制成 细胞悬液 CO2培养箱 培养 分散成单个细胞 取动物组织 (幼龄动物) 动物细胞培养过程(探究) 1）Why选幼龄动物（或胚胎）组织器官 4）什么是原代培养？细胞贴壁？ 接触抑制？传代培养？ 3）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？ 3min阅读 ,思考以下问题： 2）如何制成细胞悬液？ 动物组织块 分散成单个细胞 解决 悬浮生长 贴壁生长 (大多数） 细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 接触抑制 传代培养 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 制成细胞悬液 原代培养 分瓶 培养 ①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。 ②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 ③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。 ④传代培养：分瓶后的细胞培养。 加培养液 在培养皿或培养瓶内 悬浮生长的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集 细胞分裂受阻 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 思考：（1）将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理？胃蛋白酶可以吗？两次用酶处理的目的相同吗？ 将细胞分散成单个细胞。但时间不能太长！不能破坏细胞膜的蛋白质。胃蛋白酶会失活。 第一次目的是使细胞分散成单个细胞，第二次目的是使细胞从瓶壁上脱落下来，分再散，便于继续培养。 （2）培养前为什么分散成单个细胞？ ①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖。 ②利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。 （3）接触抑制现象说明细胞膜具有什么功能？该功能与细胞膜上的哪种物质有关？ 细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明该信息传递给了哪个结构？ 接触抑制现象说明细胞膜能进行细胞间的信息交流。与糖蛋白有关。 细胞膜接受信息后，细胞停止分裂说明胞膜接受的信息能够传递到细胞核。 （4）“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。 癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少。 细胞悬液 细胞贴壁、接触抑制 单层细胞 多层细胞 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养基性质 培养基特有成分 培养结果 培养目的 是否体现全能性 相同点 植物组织培养和动物细胞培养的比较 获得细胞或细胞产物 常用固体培养基 完整的植株 葡萄糖、动物血清 常用液体培养基 细胞增殖 植物细胞的全能性 新的细胞群，不形成个体 快速繁殖植物 蔗糖、植物激素 1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂； 2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。 是 否 传代培养 部分细胞的遗传物质可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止 大部分细胞衰老死亡 少数细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正朝癌细胞发展 10~50代 继续培养（50代以后） （有限细胞系） （无限细胞系） 目前使用或冷冻保存的细胞通常为 以内，以保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质 )； 这一阶段的细胞称为细胞株 细胞系的遗传物质一定改变了； 10代 不改变 【关键点解读1】原代培养和传代培养辨析 1.含义不同: ➊动物组织消化后的初次培养称为原代培养 ➋当贴壁细胞分裂生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶等处理，分瓶继续培养的 过程称为传代培养 2.细胞增殖特点不同: ➊原代培养: 细胞分裂旺盛。 ➋传代培养: 正常细胞的传代培养的次数一般是有限的，一般传至10代 后就不易传下去，一般来说细胞在传至10-50代左右，增殖会逐渐缓慢， 甚至停止。但有些细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得 。 目前使用的（如用于核移植的供体细胞）或冷冻保存的正常细胞通常 选用传代 代以内的细胞，这样做的目的是 。 不死性细胞 10 保持细胞正常的二倍体核型 1. 细胞株: 传代培养的细胞能传到10~50代,这样的传代细胞称为细胞株。 2.细胞系: 传代培养的细胞在传到50代后，部分细胞的遗传物质发生 ,并且具有癌变的特点，能够无限地传代下去，这样的传代细胞称为细胞系。 【关键点解读2】细胞株与细胞系辨析 改变 什么是干细胞？ 它有哪些类型？ 这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？ 阅读教材P46,思考并回答下列问题： （2）分布： （1）概念： （3）分类： 电镜下的胚胎干细胞 存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。 包括胚胎干细胞和成体干细胞等。 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 1.干细胞 （1）胚胎干细胞 （简称ES细胞） ➊分布： ➋特点： ➌应用实例： ➍局限性： 存在于 中 具有分化为成年动物体内的 类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至 的潜能。 目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞，在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。 必须从 中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 早期胚胎 任何一种 个体 胚胎 （2）成体干细胞 ➊分布： ➌特点 ➋常见类型 存在于 组织或器官内的干细胞 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 发现最早 研究最多 应用最成熟 具有 性，只能分化成 细胞或组织， 发育成完整个体的能力。 成体 （骨髓、外周血和脐带血中） （神经系统中） （睾丸中） 组织特异 特定的 不具有 ➍作用： 有着自我更新能力 及分化潜能的干细胞，与组织、器官的 、 和 等密切相关。 发育 再生 修复 2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得 了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞 （简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 【资料】 （3）诱导多能干细胞 ➊概念： 通过 诱导小鼠 细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞 ➋诱导方法： ①借助载体将 或 导入细胞（成纤维细胞以及已分化 的 均可）； ②用 诱导形成。 ➌诱导多能干细胞优点： ①诱导过程 破坏胚胎； ② iPS 细胞可以来源于病人自身的 细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免 反应。 体外 成纤维 （简称iPS细胞） 特定基因 特定蛋白 T细胞、B细胞 小分子化合物 无须 体 免疫排斥 所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。 【小结】三种干细胞的比较 比较 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞 来源     诱导高度分化的组织细胞形成 特点 具有分化成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 具有 ，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 类似胚胎干细胞；诱导无须破坏胚胎，应用前景更广泛 早期胚胎 成体组织或器官中 组织特异性 1.(2022湖北高考真题)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（ ） A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织 B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封 C．血清经过高温处理后加入培养基 D．所使用的培养基呈弱酸性 A 2.(2023·广州模拟)Vero细胞系来源于非洲绿猴肾上皮细胞，具有无限分裂和贴壁生长的特性。将新冠病毒接种到Vero细胞后，经Vero细胞培养、新冠病毒灭活及提纯，可制成新冠病毒灭活疫苗。下列叙述错误的是(　　) A．Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基” B．向Vero细胞培养液中加入适量抗生素可防止杂菌污染 C．分瓶前需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的Vero细胞 D．每传代1次，培养瓶中的Vero细胞分裂1次 D 3.</m> 基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员通过诱导 <m></m> 基因 缺失小鼠的体细胞获得诱导多能干细胞（ <m></m> 细胞）,然后将 <m></m> 基因导入 <m></m> 细胞并诱导使其分化为造血干细胞,再移植到 <m></m> 基因缺失小鼠体内进行 治疗。下列分析错误的是( ) A.诱导获得 <m></m> 细胞时需要在体细胞中表达一些关键基因 B.培养 <m></m> 细胞时需提供 <m></m> 空气和 <m></m> 的混合气体环境 C.利用显微注射技术可以将 <m></m> 基因直接注入 <m></m> 细胞 D.利用 <m></m> 细胞进行治疗存在导致小鼠发生肿瘤的风险 C 一、概念检测 1. 判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。 (1) 培养环境中需要O2，不需要CO2。( ) (2) 细胞要经过脱分化形成愈伤组织。 ( ) (3) 培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清。 ( ) (4) 培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖。 ( ) 练习与应用 × × √ × 2. 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是 ( ) A. 干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B. 造血干细胞可以分化为各种血细胞 C. 不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的 D. 由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用 A 二、拓展应用 现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。 (1)由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施？ 像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HA(Human Leukocyte Antigen，人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。 (2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？ 该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。 该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。 Lavf58.51.100 $$