2.2动物细胞工程（第1课时）2025-2026学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019选择性必修3）

该高中生物学课件聚焦动物细胞工程，涵盖细胞培养、干细胞应用、单克隆抗体等核心内容。以大面积烧伤皮肤来源的情境问题导入，通过问题链引导学生理解细胞培养条件、过程及与植物组织培养的差异，构建知识支架。 其亮点在于情境化与核心素养结合，如用克隆猴、iPS细胞治疗疾病等实例，培养科学思维和态度责任。通过对比表格、问题讨论及高考真题巩固，提升探究实践能力。学生能联系实际理解生物科技，教师可借助结构化资料提高教学效率。

第2节 动物细胞工程 第2章 细胞工程 克隆猴：中中和华华 单克隆抗体 人造肉 1 教学目标 TEACHING OBJECTIVES 学习目标： 1.阐明动物细胞培养的条件和过程。 2.阐述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 3.阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。 重难点： 1.动物细胞培养的条件和过程。 2.干细胞在生物医学工程中的应用。 3.单克隆抗体的制备和应用。 4.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。 动物细胞融合技术与单克隆抗体 2 动物细胞培养 1 目录 CONTENT 动物体细胞核移植技术与克隆动物 2 情境：若身上皮肤小面积烧伤了，通常采用的方法是切除+取病人的健康皮肤进行自体移植。 若大面积烧伤，患者自身的不够用，如何解决？ 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。 2.怎样才能获得大量的自体健康皮肤？ 1.使用他人皮肤？ 来源不足且易产生免疫排斥反应。 →动物细胞工程的基础 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 1 动物细胞培养的条件 指从动物体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。 动物细胞培养： ·原理： 细胞增殖（有丝分裂） 获得细胞或细胞产物，不能获得完整动物个体 ·目的: 问：动物细胞培养是否体现动物细胞的全能性？ ﹤ 动物细胞培养 所需基本条件 ﹤ 营养条件 其他 条件 糖类 氨基酸 无机盐 维生素等 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； 一般为液体培养基（培养液） 合成培养基 + 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 血清等天然成分 无菌、无毒环境 适宜温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中，蛋白质主要为白蛋白和球蛋白；氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本原料，且有些氨基酸是动物细胞本身不能合成的（称为必需氨基酸），必须由培养液提供；激素有胰岛素、生长激素等。血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，它们能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，在培养动物细胞时，为保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需在培养基中添加10%~20％的血清或血浆等天然成分。 【拓展了解】血清 2.无菌、无毒的环境 （1）无菌： ①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理 ②在无菌环境下进行操作 ③可根据实际情况适量添加抗生素 （2）无毒： 目的：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。 定期更换培养液 3.温度、pH和渗透压 维持细胞正常的形态和功能。 pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 。 适宜的渗透压： 温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜。 7.2-7.4 36.5±0.5℃ 气体的组成主要是： 和 。 O2 CO2 培养装置：用 或 , 在含有___________和__________的混合气体的____________。 4.气体环境： 细胞代谢所必需 维持培养液的pH 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 培养皿 松盖培养瓶 CO2培养箱 2 动物细胞培养过程 1. 取动物组织 ·取材：一般取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 ·原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。 2. 分散成单个细胞：用机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 原因：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使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。保证细胞所需营养物质的供应及有害产物及时排出。 1. 取动物组织 2. 分散成单个细胞：用机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 蛋白质 （1）常用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是 成分。 （2）用胃蛋白酶可以吗？ （3）胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？ 胃蛋白酶适宜的pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，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，故不能用胃蛋白酶。 细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。 1. 取动物组织 2. 分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 用培养液将细胞制成细胞悬液。将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内。 4.原代培养 放入CO2培养箱中培养 内表面光滑、 无毒、易于贴附 体外培养的动物细胞 指动物组织经处理后的初次培养 悬浮生长细胞：能够悬浮在培养液中生长增殖。 贴壁生长细胞：需要贴附于某些基质（培养瓶壁)表 面才能生长增殖。 细胞贴壁现象 大多数细胞 1. 取动物组织 3.制成细胞悬液 4.原代培养 放入CO2培养箱中培养 贴壁生长细胞：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，即发生接触抑制现象。 悬浮生长细胞：细胞密度过大，有害代谢物积累，培养中营养物质缺乏 细胞分裂受阻 5.传代培养 将分瓶后的细胞培养称为传代培养 如何解决？ 问：细胞增殖到互相接触时，糖蛋白识别了这种信息，使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象，结合上述解释，举例哪种细胞无接触抑制现象？ 癌细胞；因为癌细胞细胞膜上糖蛋白等物质减少。 如何进行传代培养(分瓶培养)？ ①悬浮生长类：直接离心法收集 ②贴壁生长类：用胰蛋白酶等处理, 使之分散成单个细胞， 再用离心法收集 制成 细胞悬液 分瓶培养 小结：动物细胞的整个培养过程中多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶的目的是什么？ 【区分】“原代培养和传代培养”的关键：看用胰蛋白酶处理的对象 ①第一次用胰蛋白酶：对剪碎的动物组织进行处理，目的是使组织细胞分散开→原代培养 ②第二次用胰蛋白酶处理目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。→传代培养 问：正常细胞能否一直传代培养下去？ 传代培养 部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止 大部分细胞衰老死亡 10~50代 继续培养 （50代以后） （有限细胞系） 这一阶段的细胞称为细胞株。实验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(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。 无限细胞系：遗传物质 改变。 一定 讨论1.幼龄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，哪些细胞更容易培养？为什么？ 细胞增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物细胞比老龄动物细胞易于培养。 分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。 讨论2.动物细胞培养能否像植物组织培养那样最终培养成新个体？ 不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体。 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 培养过程 培养结果 培养目的 共同点 植物细胞的全能性 细胞增殖 固体 液体 植物激素 动物血清 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 可获得植物体 动物细胞群 快速繁殖植物 得到动物细胞及细胞产物 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，需要加入营养物质、提供适宜的温度、pH、渗透压等条件。 (2023海南,7,3)某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是(　　) A.营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制 B.获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异 C.XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化 D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体, 可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育 A　 习题巩固 3 干细胞培养及其应用 分布： 分类： 干细胞：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。 存在于 、 和 等多种组织和器官中。 早期胚胎 骨髓 脐带血 按来源 胚胎干细胞 成体干细胞 按分化潜能 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞 受精卵 原始胚胎干细胞 囊胚 胎儿 成人 胚胎干细胞 成体干细胞 1.胚胎干细胞(简称ES细胞)： 存在于 中 特点：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 甚至_______的潜能。 早期胚胎 任何一种 个体 所有组织和器官 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。 需要分化诱导因子诱导 必须从 中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 胚胎 局限性： 2.成体干细胞： 存在于 组织或器官内的干细胞 成体 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 （骨髓、外周血和脐带血中） （神经系统中） （睾丸中） 举例： 具有 性，只能分化成 细胞或组织， 发育成完整个体的能力。 组织特异 特定的 不具有 有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。 应用原理： 应用实例： 神经干细胞→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） 造血干细胞→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。 治疗细胞损伤造成的疾病 【应用】诱导多能干细胞(iPS细胞)及其应用 多能干细胞(iPS细胞)：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)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。 特定基因 特定蛋白 T细胞、B细胞 小分子化合物 (2)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。 (3)风险： 存在着导致肿瘤发生的风险。 (4)风险：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 诱导 定向分化 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 (2023·河北石家庄期中)美国和日本的两个研究小组分别宣布，其研究人员成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的诱导多能干细胞——iPS细胞，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”的说法正确的是(　　) A.“iPS细胞”分化为人体多种组织细胞的过程体现了细胞的全能性 B.“iPS细胞”既可分化形成神经元，也可用于分化形成心肌细胞， 说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变 C.“iPS细胞”有细胞周期，它分化形成的神经细胞没有细胞周期 D.“iPS细胞”只能分化成人体多种组织细胞， 是因为它不具有人体细胞的全部遗传物质 C $