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选择性必修3

该高中生物学课件聚焦动物细胞培养（条件、过程）与干细胞（种类、应用）核心知识点，以烧伤治疗实际问题导入，衔接植物细胞工程知识，构建“已知-未知”学习支架，引导学生系统掌握技术流程与原理。 亮点在于通过问题驱动（如接触抑制的癌细胞案例）、比较表格（动植物细胞培养对比）及课堂小测案例分析，发展科学思维与探究实践。结合干细胞应用实例（如iPS细胞治疗糖尿病），渗透生命观念与社会责任，助力学生深化理解，提升教师教学效率。

第2章 细胞工程 2 第2节 动物细胞工程 一 动物细胞培养 学习目标 理解动物细胞培养的条件并构建动物细胞培养的流程图（科学探究） 01 02 说明干细胞的种类和应用 （科学思维） 首例胚胎移植成功 首创动物组织体外培养法 发现哺乳动物精子获能现象 体细胞核移植成功 试管家兔诞生 创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 分离和培养小鼠胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 动物细胞工程的发展历程 从社会中来 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。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？ 异体皮肤移植 异体皮肤移植 通过细胞培养构建的人造皮肤 可以从病人身上取少量、健康的皮肤在体外进行培养、扩增。目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，已获得适合在临床上使用的人造皮肤 课前导入 植物细胞工程 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞融合 动物细胞核移植 基础 一、动物细胞培养的条件 1、概念： 从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。 2、目的： 获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。 3、原理： 细胞增殖（有丝分裂） 那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？ 动物体 组织 单个细胞 细胞生长和增殖 取出 分散 适宜条件 一、动物细胞培养的条件 8 糖类、氨基酸、无机盐、维生素 … 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 体内：充足的营养、稳定的内环境 将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基 含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。 培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分 一般用液体培养基， 也称为培养液 一、动物细胞培养的条件 9 糖类、氨基酸、无机盐、维生素 … 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 ①培养液、培养用具：灭菌处理； ②无菌操作； ③适量添加抗生素 定期更换培养液，以便清除代谢物。 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：________________________________ 维持细胞正常的形态和功能。 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 选择抗生素要注意种类和剂量,以保证抗生素对培养的细胞无害。 一、动物细胞培养的条件 10 糖类、氨基酸、无机盐、维生素 … 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 维持培养液的pH 95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱 O2：细胞代谢所必需 CO2培养箱 松盖培养瓶 培养皿 注意说明 动物和人体的免疫系统可抵御各种微生物对机体的入侵，因此体内细胞生活的内环境几乎是无菌、无毒的。而离体培养的细胞对微生物和有毒物质的防御能力极低，所以其培养环境中一旦有细菌、真菌或病毒等微生物的污染，培养的细胞就会死亡。 二、动物细胞培养的过程 悬浮培养的细胞: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 取动物组织 机械法 化学法：胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 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 制成细胞悬液 原代培养 分瓶 培养 加培养液 在培养皿或培养瓶内 细胞分裂受阻 ② 制成细胞悬液，分瓶培养 ① 收集细胞 二、动物细胞培养的过程 “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 形成一层细胞 可形成多层细胞 癌细胞细胞膜表面糖蛋白减少，条件适宜可以无限增殖下去 癌细胞细胞膜表面糖蛋白减少，黏着性降低，适宜条件可无限增殖 二、动物细胞培养的过程 幼嫩的，分化程度低的细胞分裂能力强，更易培养。 结合上图思考 思考1.幼嫩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，那些细胞更易于培养？为什么？ 思考2.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？ 主要是蛋白质 胃蛋白酶的适宜pH约为2，当pH大于6时，就失活，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无活性，所以不行。 二、动物细胞培养的过程 结合上图思考 思考3. 为什么要将动物组织分散成单个细胞培养？ ①细胞和细胞靠在一起彼此限制了生长和繁殖。 ②使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出。 ③使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。 思考4.实验过程中，胰蛋白酶处理时间过长，会出现什么结果？ 细胞膜的成分中也有蛋白质，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膜蛋白，对细胞造成损伤。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。 二、动物细胞培养的过程 思路：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。 分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。 第二次用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后分瓶后继续培养，为传代培养。 第二次 第一次 思考5.如何区分原代培养和传代培养？ 传代培养不会一直进行，传代到50代后，有部分细胞遗传物质发生改变，具有癌变特点 注意： 二、动物细胞培养的过程 思考6.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 拓展延伸 动物细胞培养和植物组织培养的比较 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 培养基的成分 特有成分 植物细胞的全能性 细胞增殖 需离体 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 固体培养基 液体培养基(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 拓展延伸 动物细胞培养和植物组织培养的比较 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 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 幼苗 完整植株 移栽成活 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液进行原代培养 分瓶 进行传代培养 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。 三、干细胞培养及其应用 1.干细胞： 干细胞培养60天后的迷你器官群 干细胞治疗老年痴呆 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 三、干细胞培养及其应用 1.干细胞： 存在：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中 种类：胚胎干细胞（ES细胞）、成体干细胞 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 三、干细胞培养及其应用 ①胚胎干细胞（ embryonic stem cel ，简称 ES 细胞） a.分布：存在于早期胚胎中 b.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。 c.实例：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 电镜下的胚胎干细胞（照片经后期人工上色处理，放大约1500倍） d.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。 三、干细胞培养及其应用 ②成体干细胞 a.分布：存在于成体组织或器官内中 b.特点：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等； c.实例：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 d.应用实例： 造血干细胞→ 神经干细胞→ 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） 治疗细胞损伤造成的疾病 三、干细胞培养及其应用 ③诱导多能干细胞 a.概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞 b.制备方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）；②用小分子化合物诱导形成 c.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。 d.应用：可治疗镰状细胞贫血症； 在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 分化 胰岛细胞 神经元 血细胞 肠上皮细胞 心肌细胞 肝细胞 病人 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 三、干细胞培养及其应用 iPS细胞的应用前景： 体外诱导小鼠成纤维细胞 诱导多能干细胞 （iPS细胞） 多种体细胞 临床治疗人类疾病如： 白血病、帕金森病、阿尔兹海默病等 定向诱导分化 课堂小测 1.如图为动物细胞培养的基本过程示意图。下列相关叙述错误的是( ) A.容器甲中放入的一般是健康幼龄动物的组织，原因是其细胞分裂能力强 B.图中丙和丁分别表示的是原代培养和传代培养，其培养原理相同 C.制备乙可用胰蛋白酶处理，且处理时间越长越好 D.动物细胞培养需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的主要作用是维持培养液的pH 解析：幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，易于培养，A正确；图中丙和丁分别表示的是原代培养和传代培养，其培养原理都是细胞增殖，B正确；制备乙可用胰蛋白酶处理，但是处理时间要适当，不是越长越好，C错误；动物细胞培养需要提供95%的空气和5%的CO2等气体环境，其中氧气的作用是动物细胞有氧呼吸需要消耗的，而CO2的主要作用是维持培养液的pH，D正确。 C 课堂小测 2.实验小鼠皮肤细胞进行贴壁生长培养的基本过程如图所示。下列叙述不正确的是( ) 实验小鼠 皮肤组织 皮肤细胞 原代培养 传代培养 A.甲过程需要在无菌条件下进行 B.乙过程需要将获得的皮肤组织分散成单个细胞 C.原代培养时可能出现接触抑制现象 D.丁过程可以直接离心来进行传代培养 D 解析：离体动物细胞培养需要无菌无毒的环境，需要对实验小鼠进行消毒处理，A正确；乙表示用胰蛋白酶处理皮肤组织，使其分散成单个皮肤细胞，获得单细胞悬液后再进行细胞培养，B正确；丙表示原代培养，培养过程中会出现贴壁生长和接触抑制现象，此后用胰蛋白酶处理后获得单细胞悬液，再进行传代培养，C正确；丁是传代培养过程，小鼠皮肤细胞进行贴壁生长，因而不能直接离心进行传代培养，D错误。 课堂小测 3.科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得诱导多能干细胞（iPS细胞），iPS细胞能分化为胰岛B细胞等多种组织细胞，可用于糖尿病的治疗等。下列有关叙述正确的是( ) A.iPS细胞存在于早期胚胎、外周血和脐带血中 B.获得iPS细胞的过程中，细胞的遗传物质一定不变 C.iPS细胞的分化程度高于成纤维细胞的分化程度 D.上述思路治疗糖尿病，理论上可降低免疫排斥反应 D 解析：iPS细胞是经体外诱导获得的，A错误；获得iPS细胞的过程中，根据诱导的方式不同，细胞的遗传物质可能发生改变，也可能不改变，B错误；iPS细胞类似于胚胎干细胞，其分化程度低于成纤维细胞，C错误；用患者自己的体细胞通过体外诱导成iPS细胞，进而分化为胰岛B细胞，并将胰岛B细胞细胞移植回病人体内，由于移植的细胞是由病人自身的细胞经过诱导分化形成的，理论上可降低免疫排斥反应，D正确。 Lavf57.25.100 $