2.2.1动物细胞培养课件-2025-2026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工程核心技术动物细胞培养，涵盖原理、条件、过程及干细胞培养应用。以“大面积烧伤皮肤移植”实际问题导入，按培养条件、原代/传代培养流程、细胞贴壁与接触抑制，再延伸至胚胎干细胞、成体干细胞及iPS细胞的脉络展开，构建完整学习支架。 其亮点在于通过“培养液更换原因”“胃蛋白酶适用性”等思考问题链培养科学思维，对比动植物细胞培养流程强化知识联系，结合造血干细胞治疗白血病等实例渗透态度责任。采用问题驱动与实例分析，助力学生深化理解，教师可提升教学效率。

第1课时 动物细胞培养 第2节 动物细胞工程 第2章　细胞工程 克隆猴 中中和华华 克隆皮肤 通过细胞培养构建的人造皮肤 大面积烧伤的病人,需要移植健康皮肤 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。怎样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可供的移植皮肤？ 可以从病人身上取少量正常、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，以获得适合临床上使用的人造皮肤，既解决了来源不足，又不会产生排斥反应。 烧伤病人图片 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 生产单克隆抗体 动物细胞工程 是最基础的技术 植物细胞工程 植物组织培养 植物体细胞杂交 细胞工程 细胞增殖(有丝分裂)。 动物细胞培养是指从动物体中_____相关的_____，将它_____________，然后在_____________下，让这些细胞____和_____的技术。 (2)目的： (1)原理： (3)地位： 取出 组织 分散成单个细胞 适宜的培养条件 生长 增殖 获得细胞或细胞产物(不能获得完整动物个体)。 动物细胞培养需要哪些必要的条件？培养的过程又是怎样的呢？ 是动物细胞工程的基础。 【思考】：动物组织的选择： 幼龄动物 or 老龄动物 幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。 动物细胞培养的条件 一 动物细胞培养的条件 营养物质 其他条件 ▌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 这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等 1.营养： (1)合成培养基----已知成分 将细胞所需的__________（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按_____和______严格配制而成的培养基，称为_________。 营养物质 种类 所需量 合成培养基 (2)天然成分--未知成分 由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此在使用合成培养基时，通常需加入____等一些天然成分。 血清 (3)培养动物细胞一般使用__________，也称为______。 液体培养基 培养液 血清中不仅含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种营养物质，还有激素及多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。即天然培养基。 动物细胞培养的条件 一 思考1:为什么培养液需要定期更换？ ____________________________________________ 思考2:如何防止培养过程中的微生物污染？ ____________________________________________ 一 2.无菌、无毒的环境： (1)对培养液和所有培养用具进行_____处理 (2)在_______下进行操作； (3)还需要______________。 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 脉动真空灭菌器 动物细胞培养的条件 3.温度、pH和渗透压 (1)哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜； (2)多数动物细胞生存的适宜pH为________。 (3)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 一 动物细胞培养的条件 4.气体环境： (1)动物细胞培养所需气体主要有____和_____。 O2：_______________________ CO2：_____________________________ (2)容器：通常采用_______或_____________。 (3)仪器：置于含有_______和______的混合气体的_____________。 O2 CO2 O2是细胞代谢所必需的 CO2的主要作用维持培养液的pH 培养皿 松盖培养瓶 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 一 动物细胞培养的条件 动物细胞培养的过程 二 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 动物组织 分散成 单个细胞 二. 动物细胞培养的过程 培养 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： （1）培养前，为什么要将动物组织分散成单个细胞？ ①分散不会限制彼此的生长和增殖； ②能与培养液充分接触获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。 动物组织 分散成 单个细胞 二. 动物细胞培养的过程 培养 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ①说明动物细胞间的物质主要是什么成分？ 蛋白质 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 动物组织 分散成 单个细胞 二. 动物细胞培养的过程 培养 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ②用胃蛋白酶可以吗？ 不可以，因为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，胃蛋白酶的最适PH为1.5左右。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 动物组织 分散成 单个细胞 二. 动物细胞培养的过程 培养 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 阅读教材P44“动物细胞培养的过程”，思考、回答下列问题： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？ 细胞膜的成分中含有蛋白质，时间长了会破坏细胞结构，把细胞消化掉 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 动物组织 分散成 单个细胞 二. 动物细胞培养的过程 培养 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： （3）分散成的单个细胞，如何培养？ 用培养液将细胞制成细胞悬液，放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 细胞悬液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 二. 动物细胞培养的过程 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 ★体外培养动物细胞分为两类: ①悬浮生长细胞 细胞能够悬浮在培养液中生长増殖; ②贴壁生长细胞（主要类型） 细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 悬浮培养瓶 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 细胞贴壁 接触抑制 细胞贴壁过程 圆球形细胞刚开始 铺展贴壁生长（100×） 培养的动物细胞贴壁生长 并进行有丝分裂（100×） 细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100×） 贴壁生长与接触抑制 二. 动物细胞培养的过程 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 （4）培养一段时间后，细胞分裂会受阻，为什么？ 接触抑制 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 细胞分裂受阻 解决？ 二. 动物细胞培养的过程 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 传代培养 在适宜条件中 分瓶培养 原代培养 （5）什么是原代培养和传代培养？ 判断依据：胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶！ ①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。 ②传代培养：分瓶后的细胞培养。 区分原代培养和传代培养的方法 方法 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。 ①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。 ②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。 三、动物细胞培养的过程 二. 动物细胞培养的过程 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 传代培养 在适宜条件中 分瓶培养 原代培养 （6）进行传代培养（分瓶培养）时，如何处理？ 悬浮细胞:离心法收集 贴壁细胞:胰蛋白酶处理，再离心法收集 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 思考：“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 肿瘤细胞失去接触抑制， 条件适宜在培养液可以无限增殖下去。 但是，正常细胞培养会出现接触抑制 传代培养一般培养有限代次后，细胞就会死亡，如果细胞不死，就意味着细胞的遗传物质发生了改变，即具有异倍体核型。 目前用于冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。 细胞株 从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到40-50代，其遗传物质没有发生变化。 细胞系 传到40-50代后，有部分细胞遗传物质发生了变化，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件下无限制的传代下去。 动物细胞培养 分瓶培养 10代细胞 50代细胞 无限增殖 保持细胞正常二倍体核型 增长缓慢，部分细胞核型改变 原代培养 传代培养 （遗传物质没改变） （遗传物质有的改变） 注意：传一代是指分瓶培养一次，不是细胞增殖一次。 使用或保存的细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型(即遗传物质不改变)； 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 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表面才能生长增殖 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 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 7.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 思考·讨论: 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 细胞悬浮液 胰蛋白酶 原代培养 传代培养 大量细胞 单个细胞 加培养液 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 根、芽 植物体 脱分化 再分化 接种至培养基 动物细胞培养 植物组织培养 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 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 植物体 葡萄糖、动物血清 常用液体培养基 细胞增殖 细胞的全能性 许多细胞 快速繁殖等 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 干细胞存在于_______、_____和_______等多种组织和器官中。 干细胞培养及应用 三 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，这些细胞叫作干细胞。 早期胚胎 骨髓 脐带血 1.分布: 干细胞包括___________和__________等。 干细胞培养及应用 三 2.类型: 胚胎干细胞 成体干细胞 干细胞培养及应用 三 ③成果： (1)胚胎干细胞(简称ES细胞) ①分布：存在于__________中。 ②特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的 ，并进一步形成机体的所有 甚至 的潜能。 早期胚胎 细胞 组织和器官 个体 全能干细胞 ④局限： 目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。 胚胎干细胞必须从 中获取，这涉及 问题，因而限制了它在医学上的应用。 伦理 胚胎 干细胞培养及应用 三 ③特点：成体干细胞具有 ，只能分化成 ，不具有发育成 的能力。 (2)成体干细胞 ①分布：是 内的干细胞。 ②常见类别：包括 中的___________、_________中的__________、____中的___________等； 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 组织特异性 特定的细胞或组织 完整个体 发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例 多能干细胞 专能干细胞 外周血和脐带血 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 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）方面有重要的应用价值 导致肿瘤发生的风险 3.干细胞的应用 面临的问题存在_____________________ 干细胞培养及应用 三 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 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细胞均可） 诱导多能干细胞 概念 制备方法(相关信息) 应用 优点 iPS 细胞 ②用小分子化合物诱导形成。 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。 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 应用前景优于胚胎干细胞 4.诱导多能干细胞 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 (类似脱分化的过程) 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 诱导多能干细胞的应用： 取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为iPS细胞 诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞 移植回病人体内 定向诱导分化 无菌、无毒 营养 温度、pH和渗透压 气体环境 制备细胞悬液 原代培养 传代培养 动物细胞培养 动物细胞培养的条件 动物细胞培养的过程 干细胞的培养和应用 干细胞的种类、特点及应用 iPS细胞的培养和应用 课堂小结 小结 Lavf58.51.100 $