2.2.1 动物细胞培养-2025-2026学年高二生物优质备课课件（人教版选择性必修3）

复习回顾： 高效、快速地实现种苗的大量繁殖 保持优良品种的遗传特性 植物顶端分生区附近(如 茎尖) 情境导入 人造皮肤 怎样才能获得大量自体健康皮肤？ 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。但对病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源不足且会产生免疫排斥反应。 通过细胞培养构建的人造皮肤 可从病人身上取少量正常、健康皮肤在体外进行培养、扩增。目前，可对皮肤干细胞进行培养，获得适合临床上使用的人造皮肤。 ——动物细胞培养 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 学习目标： 1.阐明动物细胞培养的条件和过程。 2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 4 预习自测 (1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(　　) (2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(　　) (3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集(　　) (4)培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养(　　) (5)干细胞都来源于早期胚胎(　　) (6)神经干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞(　　) (7)iPS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，可以避免免疫排斥反应(　　) (8)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同(　　) × × × 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 未体现动物细胞的全能性，其原理是细胞增殖 单层细胞 √ × 造血干细胞 × 原代培养指动物组织经处理后的初次培养，不一定是第一次细胞增殖。 √ × 探究一.动物细胞培养 1.概念： 就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在 适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术。 2. 原理： 4. 地位： 动物细胞工程的基础 获得细胞或者细胞产物，不能获得完整动物个体 3. 目的: 细胞增殖（有丝分裂） 想一想：幼龄和老龄动物细胞、分化程度不同的细胞中，哪些细胞更易于培养？ 胚胎或幼龄动物，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强 探究二.动物细胞培养条件 1.营养条件: (1)合成培养基: 将细胞所需的营养物质按____________ _严格配制而成。 (2)天然成分:_____等。 (3)一般使用_____培养基,即培养液。 种类和所需量 血清 液体 营养物质主要包括：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等。 （注意：这里的糖类不能是淀粉、蔗糖） 思考：为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？ 血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质， 如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。 探究二.动物细胞培养条件 2.无菌、无毒的环境: (1)培养液和培养用具______处理。 (2)_______环境下操作。 (4)培养液定期更换的原因:______________________________________________ 3.温度、pH和渗透压: (1)适宜的温度: 哺乳动物多以__________ ℃为宜。 (2)适宜的pH: 多数细胞生存的适宜pH为_________。 (3)适宜的渗透压。 清除代谢物, 防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 无菌 灭菌 →防止细菌污染 （3）添加一定量的抗生素。 36.5±0.5 7.2～7.4 →维持细胞正常的形态和功能 探究二.动物细胞培养条件 4.气体环境: 95%空气和5%CO2的CO2培养箱中。 (1)O2作用:_____________________。 (2)CO2的主要作用:___________________。 细胞代谢所必需的 维持培养液的pH CO2培养箱 CO2培养箱 动物细胞培养的过程又是怎样的呢？ 探究三.动物细胞培养过程 用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 分散成单个细胞 加培养液 细胞悬液 原代培养（10代以内） 在培养皿或培养瓶中，适宜环境培养 取动物组织（动物胚胎或幼龄动物） （1）选材原因： ①细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养 （2）培养前为什么分散成单个细胞？ ①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。 ②利于细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。 （3）胰蛋白酶的作用： 胃蛋白酶可以吗？理由。 胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？ 将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞 不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右 细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。注意控制时间和酶用量。 指动物组织经处理后的初次培养。 探究三.动物细胞培养过程 （5）体外培养的动物生长类型 ①悬浮生长类： 能够悬浮在培养液中生长增殖。 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。 ②贴壁生长类： 大多数体外培养的细胞需要________________________才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的_________上，这种现象称为细胞贴壁。 除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象。 贴附于某些基质表面 瓶壁 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增殖。 要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 探究三.动物细胞培养过程 肿瘤细胞 失去接触抑制 适宜条件下在培养液可以无限增殖下去。 癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少 正常细胞 平面观 瓶壁上的细胞层数是： 一层（或单层） 癌变细胞失去接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞 正常细胞增殖到相互接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，会使细胞 停止继续增殖，出现接触抑制的现象。某些异常细胞能解除这种现象。 体外动物细胞培养如何解决细胞分裂受阻的问题呢？ 需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。 探究三.动物细胞培养过程 用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 分散成单个细胞 加培养液 细胞悬液 原代培养（10代以内） 在培养皿或培养瓶中，适宜环境培养 取动物组织（动物胚胎或幼龄动物） 传代培养（10代以后） 分瓶前的细胞培养 分瓶后的细胞培养 ①收集细胞 a.悬浮生长类： 直接用离心法收集 b.贴壁生长类： 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。 ②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养 （7）分瓶培养的步骤： →保持细胞正常的二倍体核型 (遗传物质不改变) 传代培养 探究三.动物细胞培养过程 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 【典例1】(2025·广东，5)将人眼睑成纤维细胞传代培养后，再培养形成支架，在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞，培养一段时间后分离获得上皮细胞片层，可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及(　　) A．制备细胞悬液 B．置于5%CO2等适宜条件下培养 C．离心收集细胞 D．用胰蛋白酶消化支架后分离片层 D 【典例2】(2024·黑吉辽，14)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A．传代培养时，培养皿需密封防止污染 B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理 C．直接用离心法收集细胞进行传代培养 D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关 D 95%空气＋5%CO2的气体环境 贴壁生长的细胞，需要用胰蛋白酶等处理，使之分散为单个细胞，然后再用离心法收集，分瓶培养， 探究四.干细胞培养及其应用 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。 2.干细胞的分布： 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 3.干细胞的分类： 1.干细胞的概念： 胚胎干细胞 成体干细胞 按来源 全能干细胞 多能干细胞 按分化潜能 专能干细胞 探究四.干细胞培养及其应用 早期胚胎中 胚胎干细胞 分布 特点 应用实例 在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等 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。 局限性 (1)形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。 (3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。 可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。 (2)功能上：具有发育的全能性。 ES细胞 探究四.干细胞培养及其应用 19 成体组织或器官内 造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） 神经干细胞（神经系统中） 精原干细胞（睾丸中） 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 分布 举例 特点 应用实例 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 造血干细胞： 神经干细胞： 治疗细胞损伤造成的疾病 探究四.干细胞培养及其应用 20 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） 诱导多能干细胞 概念 制备方法 应用 优点 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； 在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得新进展 iPS细胞 探究四.干细胞培养及其应用 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 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 【典例3】(不定项)研究人员研究肥胖机理时发现了一种与脂肪细胞的分化形成有关的蛋白质M，其细胞分化过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　 　) A．已分化的细胞不可能继续分化为其他类型的细胞 B．肌肉细胞与脂肪细胞中均含控制蛋白质M合成的基因 C．促进蛋白质M的合成是解决肥胖问题的一条途径 D．间充质细胞是一种成体干细胞，其分化过程具有组织特异性 BCD 【典例4】(2024·江苏，11)我国科学家利用人的体细胞制备多能干细胞，再用小分子TH34成功诱导衍生成胰岛B细胞。下列相关叙述错误的是(　　) A．基因选择性表达被诱导改变后，可使体细胞去分化成多能干细胞 B．在小分子TH34诱导下，多能干细胞发生基因突变，获得胰岛素基因 C．衍生的胰岛B细胞在葡萄糖的诱导下能表达胰岛素，才可用于移植治疗糖尿病 D．若衍生的胰岛B细胞中凋亡基因能正常表达，细胞会发生程序性死亡 B 胰岛素基因在人体所有细胞中都存在，而不是突变产生的 网络构建 动物细胞培养 动物细胞培养的概念和原理 动物细胞培养的条件 动物细胞培养的过程 原理：细胞的增殖 在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术 (1)营养条件 (2)无菌、无毒的环境 (3)温度、pH和渗透压 (4)气体环境 取动物组织 单个细胞 细胞悬液 原代培养 传代培养 干细胞培养及其应用 干细胞的分布 干细胞的类型 干细胞的应用 胚胎干细胞（ ES细胞） 成体干细胞 早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中 主要应用在医学上 $