2.2.1动物细胞培养课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第2节 动物细胞工程 第1课时　动物细胞培养 导学聚焦 1.生命观念——运用结构与功能观分析并归纳概括动物细胞培养的条件。 2.科学思维——基于事实和证据，采用归纳与概括等方法，以文字、模型构建的形式表示动物细胞培养过程。 3.社会责任——通过对干细胞特性的理解，认可能用干细胞解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥反应的生活实际问题。 目录 动物细胞培养（基础） 动物细胞融合 动物细胞核移植 动物细胞工程 目录 一、动物细胞培养概述 1.概念 从动物体中________相关的________，将它________________，然后在_______________下，让这些细胞_________和_________的技术； 2.原理：______________________ 3.地位：______________________ 4.过程中的关键操作：___________和___________ 5.结果：____________________________________________________ 取出 组织 分散成单个细胞 适宜的培养条件 生长 增殖 细胞增殖（有丝分裂） 动物细胞工程的基础 原代培养 传代培养 获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体 目录 二、动物细胞培养的条件 动物细胞培养的条件 营养条件 其他条件 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 +血清 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 95%空气和5%CO2 目录 1.营养 （1）培养基构成： 合成培养基： 血清等一些天然成分： （2）培养基的物理性质 培养动物细胞一般使用____________，也称为_____________ 液体培养基 培养液 合成培养基+血清等一些天然成分 将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按种类和所需量严格配制的培养基。 含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质 目录 2.无菌、无毒的环境 （1）保证无菌、无毒环境的具体措施 ①对_________和______________进行________处理； ②在___________下进行操作； ③还需要________________ （2）思考题 ①为什么培养液需要定期更换？ __________________________________________________________ ②如何防止培养过程中的微生物污染？ __________________________________________________________ 培养液 所有培养用具 灭菌 无菌环境 定期更换培养液 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 在细胞培养液中添加一定量的抗生素 目录 3.温度、pH和渗透压 （1）适宜的温度 哺乳动物细胞培养的温度多以____________为宜； （2）适宜的pH 多数动物细胞生存的适宜pH为____________ （3）适宜的渗透压 维持适宜渗透压的目的__________________________ 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 维持细胞正常的形态和功能 目录 4.气体环境 （1）组成 动物细胞培养所需气体主要有_____和_____ （2）不同气体的作用 ①O2：___________________________ ②CO2：____________________________ （3）培养容器 通常采用_________或_____________ （4）培养仪器 含有_________和________的混合气体的_____________ O2 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 培养皿 松盖培养瓶 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 目录 三、动物细胞培养的过程 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液 原代培养 分瓶 传代培养 目录 1.取动物组织 （1）取材：___________或__________的组织、器官。 （2）取材原因：________________________________________。 2.制成细胞悬液 （1）将组织分散成单个细胞 ①方法：______________________________________ ______________________________________ ②原因： Ⅰ.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； Ⅱ.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。 （2）用培养液将细胞制成细胞悬液。 动物胚胎 幼龄动物 细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养 机械法 用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 目录 思考： 1.用胰蛋白酶分散细胞，可以说明什么问题？ 提示：动物细胞间的物质主要是蛋白质。 2.可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？ 提示：不可以； 胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，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，所以用胃蛋白酶不行。 3.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？ 提示：不对； 使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。 目录 3.原代培养 （1）具体做法 将___________放入________________内 （2）体外培养的细胞有两大类 ①_____________________________________________________ ②_____________________________________________________ 通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织处理后的初次培养 细胞悬液 培养皿或培养瓶 能够悬液在培养液中生长增殖； 大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）； 体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 目录 （3）两类细胞的特点 ①悬浮生长类________________________________________________________________________________________________________________________ ②贴壁生长类 ____________________________________________________________ 会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻 除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制 当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖； 目录 思考： “细胞增殖到相互接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止繁殖，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。 提示：癌细胞； 癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少。 目录 4.分瓶、传代培养 （1）需分瓶进行传代培养的原因 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ （2）分瓶的具体做法 ①收集细胞 a.悬浮生长类 ___________________________________________ b.贴壁生长类 ____________________________________________________________ ②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养 分瓶后的细胞培养 悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质等因素而分裂受阻；贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响为，还会发生接触抑制现象。 直接用离心法收集 重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集 目录 思考： 1.离心的作用？ 提示：在沉淀中得到细胞，同时去掉上清液中的胰蛋白酶 2.动物细胞培养技术有没有体现动物细胞的全能性？ 提示：未体现； 动物细胞培养只是细胞增殖的过程。 目录 如何界定原代培养和传代培养？细胞株和细胞系？ 细胞悬液 10代细胞 50代细胞 无限传代 多数细胞固定在表面生长和分裂 原代培养 洗涤、稀释、分瓶培养 传代培养 细胞株 遗传物质有的改变 随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖 细胞系 遗传物质改变 目录 动物组织 制成细胞悬液 转入培养液 原代培养 分瓶 传代培养 动物胚胎、幼龄动物 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞 用培养液将细胞制成细胞悬液 一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 大多数需要贴附于某些基质才能生长增殖 直接用离心法收集 重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集 目录 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养前处理 取材 培养基的 物理性质 培养液的成分 特有成分 四、动物细胞培养和植物组织培养的比较 植物细胞的全能性 细胞增殖 离体 用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开 离体植物器官、组织、细胞 动物胚胎或幼龄动物的组织器官 固体 液体（又称培养液） 有机营养成分 无机营养成分 植物激素 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清 植物激素 血清 目录 植物组织培养 动物细胞培养 特殊环境条件 结果 是否体现细胞的全能性 过程 相同点 再分化需光 气体环境 一般获得新的植株 获得大量细胞 是 否 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 目录 五、干细胞培养及其应用 1.干细胞的概念： 2.干细胞的分布： 3.干细胞的分类： （1）胚胎干细胞（简称ES细胞） ①分布：存在于__________中 ②特点： ③应用实例： 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。 干细胞存在于__________、_____和________等多种组织和器官中； 早期胚胎 骨髓 脐带血 包括胚胎干细胞和成体干细胞等。 早期胚胎 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 ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等。 目录 （2）成体干细胞 ①分布：存在于___________________中 ②常见类别：包括_____中的___________、_________中的__________、_____中的___________等； ③特点： ____________________________________________________________________________________________________________________________ ④发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例： ______________________________________________________________ 成体组织或器官内 骨髓 造血干细胞 神经系统 神经干细胞 睾丸 精原干细胞 一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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。 造血干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中 目录 4.干细胞的应用 有着_________能力及_______潜能的干细胞，与____________的__________________等密切相关； 自我更新 分化 组织、器官 发育、再生和修复 类型 应用 造血干细胞 神经干细胞 诱导多能干细胞（iPS细胞） 5.干细胞应用面临的问题 存在_______________________________ 导致肿瘤发生的风险 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等） 可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，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 目录 思考： 干细胞可以治疗某些顽症的原理是什么？ 提示：干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。 目录 六、诱导多能干细胞 1.胚胎干细胞的局限性 胚胎干细胞必须从_______中获取，涉及__________； 2.诱导多能干细胞概念 通过体外诱导____________，获得_________________的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称_________ 3.诱导多能干细胞优点 ①诱导过程_________________ ②iPS细胞可以________________________，将它移植会病人体内后，理论上可以___________________； *因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 胚胎 伦理问题 成纤维细胞 类似胚胎干细胞 iPS细胞 无需破坏胚胎 来源于病人自身的体细胞 避免免疫排斥反应 目录 诱导iPS细胞定向分 化为多种组织细胞 4.应用 取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为 iPS细胞 移植回病人体内 目录 谢谢观看 目录 28 $$