2.2.1动物细胞工程课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2.2 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】 人造皮肤 应用 克隆猴 应用 单克隆抗体 应用 动物细胞工程常用的技术 动物细胞培养 动物细胞融合 动物细胞核移植 动物细胞工程常用的技术 动物细胞工程的基础 问题探讨 小面积烧伤：患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复。 大面积烧伤？ （1）使用他人皮肤？ （2）患者自身的不够用，如何解决？ 怎样才能获得大量自体健康皮肤？ 易产生免疫排斥反应 通过细胞培养构建人造皮肤 可从病人身上取少量正常、健康皮肤在体外进行培养、扩增。 ——动物细胞培养 能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？ 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。 3 动物细胞培养·概念和原理 01 1.概念：是指从动物体中取出相关的 ，将它分散成 ， 然后在适宜的培养条件下，让这些细胞 和 的技术。 2.原理： (分裂方式： )。 3.目的：获得 或者 ，不能获得完整动物个体。 组织 单个细胞 生长 增殖 有丝分裂 细胞增殖 那么，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？ 思考 细胞 细胞产物 注：没有体现细胞的全能性。 一、动物细胞培养 2.培养的条件： 动物细胞培养所需的基本条件 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 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 一般使用液体培养基，也称为培养液。 *这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等。 动物细胞无法吸收二糖、多糖 一、动物细胞培养 2.培养的条件： (1)无菌、无毒的环境： 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 无毒 定期更换培养液 问题:定期更换培养液的目的是什么？ 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 问题:如何防止培养过程中的微生物污染？ 在细胞培养液中添加一定量的抗生素 一、动物细胞培养 2.培养的条件： (2)温度、PH、渗透压： 多数动物细胞生存的适宜pH为________ ①适宜的温度： 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 维持细胞正常的形态和功能 哺乳动物细胞培养的温度多以_ __________为宜； 维持适宜渗透压的目的______________________ ②适宜的pH： ③适宜的渗透压： 一、动物细胞培养的条件 4.适宜的气体环境 ①气体的组成及作用： O2： CO2： 细胞代谢所必需 维持培养液的pH ②容器： 通常采用培养皿或松盖培养瓶。 ③仪器： 置于含有_________ 和 ________ 的混合气体的CO2培养箱中进行培养。 95%空气 5%CO2 CO2 培养箱 动物细胞培养的过程又是怎样的呢？ 动物细胞培养的过程 02 探究新知 9 动物细胞培养 1 体外培养的动物细胞可以分为两大类 悬浮培养瓶 第1类：悬浮生长细胞 细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 第2类：贴壁生长细胞 细胞需要贴附于某些基质(如培养瓶壁)表面才能增殖(主要类型) 这些细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。 接触抑制 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。 10 动物细胞培养 1 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 11 动物细胞培养的过程 取动物组织 制成细胞悬液 原代培养 CO2培养箱 CO2培养箱 传代培养 将组织分散成单个细胞 分瓶继续培养 动物细胞培养过程示意图 12 动物细胞培养的过程 分瓶 取动物组织 分散成单个细胞 制成细胞悬液 原代培养 传代培养 制成细胞悬液 取动物组织 一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。 (1)取材对象: (2)取材原因: 1.取动物组织 纤维蛋白、胶原蛋白等 13 动物细胞培养的过程 分瓶 取动物组织 分散成单个细胞 制成细胞悬液 原代培养 传代培养 (1)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利于细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。 2.分散成单个细胞 （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右 长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构，注意控制时间和酶用量。 ①用胃蛋白酶可以吗？ ②胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？ 将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养 3.用培养液将细胞制成细胞悬液 培养皿 培养瓶 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。不能，因为动物细胞培养适宜的PH为7.2—7.4，此环境下胃蛋白酶（2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性较高。 14 这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。 二、动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 4.原代培养 (1)概念： (2)体外培养的细胞类型： 指动物组织经处理后的初次培养。 悬浮生长的细胞 贴壁生长的细胞 ①悬浮生长类（少数） 细胞能够悬浮在培养液中生长增殖。 细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。 ②贴壁生长类（大多数） 要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 二、动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 4.原代培养 思考 细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？ 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 细胞分裂受阻 解决 传代培养 分瓶培养 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 接触抑制：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。 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶等处理分散成单个细胞，再离心法收集 动物细胞培养的过程 分瓶 取动物组织 分散成单个细胞 制成细胞悬液 原代培养 传代培养 5.分瓶、传代培养 （1）收集细胞 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 动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶： 第一次使用的目的是使组织细胞分散开； 贴壁细胞传代培养时使用的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。 直接用离心法收集 ②贴壁生长类： ①悬浮生长类： 原代培养 传代培养 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。判断依据：是否分瓶！ 17 动物细胞培养·过程 01 动物细胞培养·过程 01 解决 取动物组织: （生命力旺盛，分裂能力强） 分散成单个细胞:成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了 。 细胞悬液 培养 培养 生长 生长 细胞分裂受阻 悬浮细胞 贴壁细胞 法收集 处理 分瓶培养 动物胚胎或幼龄动物的器官或组织 机械法 酶解法（胰蛋白酶/胶原蛋白酶） 生长和增殖 加培养液 培养皿/ 培养瓶 原代 悬浮 贴壁 ①细胞密度过大 ②有害代谢物积累 ③营养物质缺乏等 接触抑制 分瓶 培养 传代 离心 细胞悬浮 胰蛋白酶 动物细胞培养·过程 01 思考 提示：区分关键是 。 ①用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为 培养； ②细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶处理使其从瓶壁上脱离下来分散成单个细胞，然后再用离心法收集，之后，将收集的细胞制成细胞悬浸，分瓶培养，为 培养。 原代 传代 看用胰蛋白酶处理的对象 如何区分“原代培养”和“传代培养”？ 分瓶、传代培养 判断依据：是否分瓶！ (1)原代培养： (2)传代培养： 指动物组织经处理后的初次培养。 分瓶后的细胞培养。 制成细胞悬液 取动物组织 放入CO2培养箱中培养 转入培养液进行原代培养 放入CO2培养箱中培养 传代培养 如何区分“原代培养”和“传代培养”？ 21 扩展·细胞株与细胞系 01 ①细胞株： 传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。 ②细胞系： 传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生改变， 并且具有癌变的特点，能够无限地传代下去， 这样的传代细胞称为细胞系。 植物组织培养和动物细胞培养的比较 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 培养过程 培养结果 培养目的 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 相同点： 培养基中都需要加入营养物质、培养过程中都需要防止杂菌污染、都需要提供适宜的温度、pH和渗透压的条件。 23 动物细胞培养的条件和过程·判断正误P29 01 (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(　　) × 其原理是细胞增殖，未体现全能性； × √ × 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。 单层细胞; 　实战训练　 (1)与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(　　) (2)灭活的含义是用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构(　　) (3)二倍体动物细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(　　) × √ 1.判断下列正误 × 干细胞培养及其应用 03 探究新知 26 情境视频一：从社会中来 神奇的干细胞—人类长生不老或将成为可能（视频） 1.干细胞概念和分布 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。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。 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 一、干细胞培养及其运用 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 干细胞的种类 胚胎干细胞 成体干细胞 存在于早期胚胎中，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。 是成体组织或器官内的干细胞，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。 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 (1)胚胎干细胞： ES细胞 胚胎干细胞 分布 特点 局限性 实例 早期胚胎中 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。 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。 需要分化诱导因子诱导 成体干细胞 分布 特点 运用实例 实例 成体组织或器官内 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 ①造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） ②神经干细胞（神经系统中） ③精原干细胞（睾丸中） 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→ 发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 (2)成体干细胞： 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 (2)成体干细胞： 面临的问题 运用展望 存在导致肿瘤发生的风险 干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。 成体干细胞 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 (3)诱导多能干细胞： iPS细胞 ①概念 通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞 ②诱导及流程 病人 各种类型的细胞 导入特定基因 导入特定蛋白 小分子化合物 成纤维细胞 T细胞 B细胞 iPS细胞 分化 取出 移植 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 (1)1→2过程的实质是什么？ 基因的选择性表达 (2)诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？ 诱导多能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。 如图为iPS细胞的培养和利用过程，请据图回答问题： 1 2 （3）利用诱导多能干细胞形成的组织细胞移植后会产生免疫排斥吗？ 由于人造器官是由病人自身细胞经诱导分化形成的，所以理论上可以避免免疫排斥反应。 34 2.干细胞类型和特点 一、干细胞培养及其运用 (3)诱导多能干细胞： iPS细胞 诱导多能干细胞 获取方法 优点 运用 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。 ①将特定基因或特定蛋白导入细胞 ②用小分子化合物诱导形成。 ①可治疗镰状细胞贫血症 ②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 来源或存在 功能、特点 局限性 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 诱导多能干细胞(iPS细胞) 早期胚胎 能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体 成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等 体外诱导体细胞产生 能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。 具有组织特异性，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 需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用 技术不成熟。 面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。 三、干细胞培养及其应用 课堂小结 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 随堂小练·书本P47 1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。 （1）培养环境中需要O2，不需要CO2。（ ） （2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（ ） （3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（ ） （4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖（ ） 2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是( ) A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B.造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的 D.由iPS细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用 × √ × × A Lavf58.51.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $