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

从社会中来 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？ 方法一：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； 方法二：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。 2-2-1 动物细胞培养 知识梳理 一、动物细胞培养 1. 概念： 从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。 细胞增殖 3. 目的： 获得细胞或细胞产物 2. 原理： 思考：体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，有些还能不断增殖，原因是？ 因为机体给这些细胞提供了适宜的条件，包括充足的营养、稳定的内环境等。 动物体 组织 单个细胞 细胞生长和增殖 取出 分散 适宜条件 4. 地位： 动物细胞工程的基础 4 知识梳理 二、动物细胞培养的条件 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的培养基。 1. 营养条件 （1）培养基构成： 合成培养基 血清等一些天然成分 ＋ ①合成培养基： ②血清等一些天然成分： 含有细胞所需的尚未全部研究清楚的营养物质 （2）培养基的类型： 固体培养基　or　液体培养基 合成培养基 or 天然培养基 （培养液） 5 知识梳理 二、动物细胞培养的条件 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 2. 无菌、无毒的环境 措施1: 措施2: 操作在无菌环境下进行。 培养液和所有培养用具灭菌处理 定期更换培养液，清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成危害。 （1）无菌 （2）无毒： 6 知识梳理 二、动物细胞培养的条件 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 3. 温度、pH和渗透压 （1）适宜的温度： 哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜； 36.5±0.5℃ （2）适宜的pH： 多数动物细胞生存的适宜pH为 ； 7.2-7.4 （3）适宜的渗透压： 目的 。 维持细胞正常的形态和功能 7 知识梳理 二、动物细胞培养的条件 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 4. 气体环境 ①O2 ： 。 ②CO2 ： 。 细胞代谢必需 维持培养液中的pH值 ②置于含 加 的混合气体的培养箱中进行培养。 95% 空气 5% CO2 （1）对气体的需求及作用 （2）措施 ①采用培养皿或松盖培养瓶。 8 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 步骤1. 取动物组织 （1）取材： ②一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 （2）取材原因： 细胞分化程度低 增殖能力强 容易培养 ①动物相关组织的选择：幼龄动物 or 老龄动物 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 机械法 步骤2. 制成细胞悬液 （1）将组织分散成单个细胞： ①方法： ②原因： 成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖 细胞所需的营养容易供应； 细胞代谢废物容易排出； （2）用培养液将细胞制成细胞悬液。 【问题探究1】 用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。 胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。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，所以用胃蛋白酶不行。 【问题探究2】胰蛋白酶会把细胞膜蛋白分解掉吗？ 可能会 控制好作用时间 知识梳理 进行动物细胞培养时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？ 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 能够悬浮在培养液中生长增殖 步骤3. 原代培养 （1）类型： ①悬浮生长增殖： ②贴壁生长增殖： 大多数细胞属于这种类型。 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。 （2）问题： ①悬浮生长： ②贴壁生长： 细胞密度过大、有害代谢物积累和培养中营养物质缺乏等因素分裂受阻。 除上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象 需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。 细胞通常会停止分裂增殖 知识梳理 单层细胞 多层细胞 引自北师大版 引自浙科版 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 步骤4. 传代培养 （1）原代培养与传代培养 ①原代培养： ②传代培养： 将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养，称为原代培养 将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 （2）措施： 悬浮细胞 贴壁细胞 离心法收集 胰蛋白酶处理 制成细胞悬液 分瓶培养 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 步骤4. 传代培养 （1）原代培养与传代培养 ①原代培养： ②传代培养： 将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养，称为原代培养 将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 步骤1. 取动物组织 步骤2. 制成细胞悬液 步骤3. 原代培养 步骤4. 传代培养 知识梳理 二、动物细胞培养的过程 机械方法 胰蛋白酶处理 胶原蛋白酶处理 动物 组织块 分散成 单个细胞 加培养液 细胞悬液 原代培养 放入培养瓶 在适宜条件 传代培养 适宜 条件 分瓶 培养 细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 细胞贴壁、接触抑制 细胞分裂受阻停止分裂增殖 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 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 悬浮生长增殖 贴壁生长增殖 (大多数） 有关动物细胞培养的问题 思考 ∙ 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？ 知识梳理 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。 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。 分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。 知识梳理 动物细胞培养和植物组织培养的比较 比较项目 动物细胞培养 植物组织培养 目的 获得动物细胞及细胞产物 原理 培养基     过程 应用 人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等 快速繁殖、作物脱毒等 获得新的植物体 细胞增殖 植物细胞的全能性 液体培养基 固体培养基 知识梳理 动物细胞培养和植物细胞培养的比较 比较项目 动物细胞培养 植物细胞培养 目的 获得动物细胞及细胞产物 原理 培养基     过程 应用 人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等 细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 获得细胞产物 细胞增殖 细胞增殖 液体培养基 液体培养基 （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）动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH （　　 ） （5）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( ) 判断常考语句，澄清易混易错 知识梳理 知识梳理 三、干细胞培养及其应用 1. 概念： 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。（必1P121） 在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 2. 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. 分类：包括 和 等。 胚胎干细胞 成体干细胞 知识梳理 三、干细胞培养及其应用 类型 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一种类型的细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体 需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用 来源：成体组织或器官 类型：如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等 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 知识梳理 三、干细胞培养及其应用 1. 概念： 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。（必1P121） 在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 2. 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. 分类：包括 和 等。 胚胎干细胞 成体干细胞 4. 应用 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。 （1）原理： （2）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。 ①造血干细胞： ②神经干细胞： ③诱导多能干细胞： 知识梳理 诱导多能干细胞 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。 概念 诱导方法 优点 成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞等 原料 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 知识梳理 ▲图2-14 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 知识梳理 三、干细胞培养及其应用 类型 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一种类型的细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体 需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用 来源：成体组织或器官 类型：如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等 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 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。 技术不成熟。 知识梳理 三、干细胞培养及其应用 1. 概念： 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。（必1P121） 在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 2. 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. 分类：包括 和 等。 胚胎干细胞 成体干细胞 5. 问题： 6. 展望： 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。 存在导致肿瘤发生的风险 4. 应用： （1）干细胞都是来源于早期胚胎 （ 　　） （2）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 （　 　） （3）不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同 （ 　　） （4）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（　 ） （5）胚胎干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞( ) （6）干细胞能分化成各种类型的细胞( ) （7）人体内的干细胞包括胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞等（　 ） 判断常考语句，澄清易混易错 知识梳理 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 取动物组织 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 练习与应用 一、概念检测 A 32 1. 现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。 （1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施? 练习与应用 一、概念检测 提示：像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。 33 1. 现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。 （2）如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？ 练习与应用 一、概念检测 该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。 该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。 34 Lavf57.83.100 $