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

希普：首例胚胎移植成功 哈里森:首创动物组织体外培养法 张明觉：发现哺乳动物精子获能现象 格登、童第周：体细胞核移植成功 试管家兔诞生 米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 山中伸弥：获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程 动物细胞工程 课本P43 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 动物细胞工程的基础 动物细胞 工程技术 人造皮肤 克隆猴：中中和华华 单克隆抗体 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 2.1 动物细胞培养 3 从社会中来 在治疗烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对大面积烧伤的病人来说，自体健康皮肤非常有限。 1.那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？ 思考·讨论： 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； 通过细胞培养构建的人造皮肤 动物细胞培养 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.能否用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？ 过渡：能否用字体皮肤的单个细胞培养出可供抑制的皮肤呢，我们一起来学习动物细胞培养 思考1: 幼龄动物的细胞和老龄动物的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？ 动物细胞培养 从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞， 然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖。 胚胎或幼龄动物的细胞 动物细胞工程的基础 细胞增殖 地 位 原 理 培养对象 概念 目 的 获得细胞或细胞产物 这些细胞的分化程度低，分裂能力强，容易培养 （有丝分裂） 5 请根据选择必修1中内环境的相关知识完成以下思考题： 【任务一】分析动物细胞的体外培养需要哪些条件？ 营养物质：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 稳定的内环境：温度、PH、渗透压等 1、机体给体内的细胞提供了哪些适宜的条件，使其能够维持正常的生命活动？ 2.动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养，你认为在体外培养动物细胞需要满足哪些条件? 充足的营养物质 适应的温度、PH、渗透压 无菌、无毒的环境 适宜的气体环境 我们知道，动物体内的细胞之所以能够维持正常生命活动，有些细胞还能不断的增殖，是因为积提给这些细胞提供了适宜条件。 6 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 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 一般使用液体培养基，也称为培养液。 一、动物细胞培养的条件 营养物质 其他条件 < < 动物细胞培养所需的基本条件 培养基的构成： 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。 合成培养基 由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此，在使用和合成培养基时，通常会添加血清等一些天然成分。 一、动物细胞培养的条件 糖类 氨基酸 无机盐 维生素… 无毒、无菌的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 营养物质 其他条件 < < 动物细胞培养所需的基本条件 ①无菌操作； ②添加适量抗生素 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。 ①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜； ②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 ； ③适宜的渗透压：维持细胞正常的 和功能。 36.5 ± 0.5℃ 7.2～7.4 形态 无菌操作：①培养液和培养用具：灭菌处理；②对操作者消毒；③在酒精灯火焰旁操作等 一、动物细胞培养的条件 糖类 氨基酸 无机盐 维生素… 无毒、无菌的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 营养物质 其他条件 < < 动物细胞培养所需的基本条件 维持培养液的pH 95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱 O2：细胞代谢所必需的 （有氧呼吸） 松盖培养瓶 CO2培养箱 这两种气体起到什么作用呢？ 　实战训练　 1.下列关于动物细胞培养条件的叙述,错误的是( )。 A.体外培养动物细胞时，培养环境必须保证无菌、无毒 B.在使用合成培养基时，通常还需要加入血清等天然成分 C.细胞培养液需要定时更换，以便清除其中的代谢废物 D.可使用培养皿或松盖培养瓶在 <m></m> 和纯氧条件下培养 D 　实战训练　 2.下列有关动物细胞培养时所提供的物质及其作用的描述不正确的是 (　　) 选项 提供物质 作用 A 抗生素 主要防止动物细胞在培养过程中被病毒感染 B 血清 补充合成培养基中缺乏的物质 C 氧气 满足细胞代谢的需要 D 二氧化碳 维持培养液的酸碱度 A 依据动物细胞培养概念，初步构建动物细胞培养的过程： （用文字和箭头表示） 动物组织 单个细胞 培 养 分散成 适宜条件 【任务二】构建动物细胞培养过程的模型 1.培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？ 2.怎样将组织分散成单个细胞？ 3.培养一段时间后，细胞分裂会受阻，这是为什么？怎么解决这一个问题？ 4.体外培养的动物细胞有哪些类型？ 结合图2-12，阅读P44-45完成以下思考题： 5.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？ 6.什么是原代培养和传代培养？ 7.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？ 8.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？ 制成细胞悬液 1.培养前，为什么要将组织分散成单个细胞? ① 使细胞与培养液充分接触，保证细胞所需的O2和营养物质的供应。 ② 保证细胞内代谢废物的及时排出。 二、动物细胞培养的过程 思考·讨论： 取动物组织 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 制成细胞悬液 用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，将组织分散成单个细胞 3、培养时，常用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？ 主要是蛋白质 2、怎样将组织分散成单个细胞? 用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。 二、动物细胞培养的过程 思考·讨论： 取动物组织 5.胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？那将动物组织分散成单个细胞时要注意什么问题呢？ 4.能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？ 能，胰蛋白酶长时间处理细胞会分解膜蛋白，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（适宜的PH为1.5～2.0）失活 思考·讨论： 二、动物细胞培养的过程 注意控制时间 取动物组织 用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，将组织分散成单个细胞 放入CO2培养箱中培养 转入培养液进行 动物组织处理后的初次培养 原代培养 取动物组织 制成细胞悬液 二、动物细胞培养的过程 胰蛋白酶处理 6.体外培养的动物细胞有哪些类型？ 思考·讨论： 悬浮在培养液中 需要贴附于某些基质表面（大多数） 大多数细胞会贴壁生长 细胞贴壁： 培养瓶或培养皿壁要求： 内表面光滑、无毒、易于贴附 大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖， 这类细胞往往出现贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。 培养瓶 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。 接触抑制： 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 细胞贴壁、接触抑制 放入CO2培养箱中培养 转入培养液进行 细胞贴壁生长发生接触抑制现象。 悬浮培养时，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原因而分裂受阻。 动物组织处理后的初次培养 原代培养 取动物组织 制成细胞悬液 二、动物细胞培养的过程 胰蛋白酶处理 7.培养一段时间后，细胞分裂会受阻，这是为什么？ 思考·讨论： 癌细胞可以无限增殖，没有出现接触抑制的现象，这说明什么问题？ 癌细胞表面的糖蛋白减少 放入CO2培养箱中培养 转入培养液进行 取动物组织 制成细胞悬液 二、动物细胞培养的过程 胰蛋白酶处理 原代培养 放入CO2 培养箱中培养 分瓶后继续细胞培养 传代培养 8.如何解决细胞分裂受阻的问题？ 思考·讨论： 放入CO2培养箱中培养 转入培养液进行 取动物组织 制成细胞悬液 二、动物细胞培养的过程 胰蛋白酶处理 原代培养 直接用离心法收集。 用胰蛋白酶等处理分散成单个细胞，然后再用离心法收集。 传代培养 放入CO2 培养箱中培养 收集细胞的方法： 悬浮生长类： 贴壁生长类： 取动物组织 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 分散成单个细胞 解决 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 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 分瓶后培养 ①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。 ②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 ③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。 ④传代培养：分瓶后的细胞培养。 加培养液 悬浮培养的细胞： 细胞分裂受阻 贴壁细胞： 二、动物细胞培养的过程 问题 原因 原因 收集细胞 直接用离心法收集 胰蛋白酶处理分散成单个细胞，后用离心法收集 区分两种“培养”的关键是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，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。 ②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。 思考：正常细胞能否一直传代培养下去？ 拓展： 原代培养和传代培养，细胞株和细胞系 细胞悬浮液 细胞株 10代细胞 50代细胞 细胞系 无限传代 原代培养 传代培养 遗传物质改变 细胞系 遗传物质一般不改变 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)； 细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。 细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。 动物细胞培养与植物组织培养的比比较 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 培养结果 葡萄糖 动物血清 蔗糖 、植物激素 常用液体培养基 常用固体培养基 植物细胞的全能性 新的细胞群 完整植株 细胞增殖 神奇的干细胞 阅读教材P46，回答下列问题： 1.什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型的干细胞各有怎样的特点和哪些方面的应用？ 2.科学家是怎样获得iPS细胞的？这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？ 3.干细胞应用于临床治疗可能存在什么问题？ 4.你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？ 动物细胞培养有哪些应用呢？ 某些人造器官、制备单克隆抗体，克隆动物等都需要用到动物细胞培养。近年来，动物细胞培养获得干细胞的相关研究受到了广泛的关注 特点 分布 类型 体积较小，细胞核大，核仁明显。 存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。 包括胚胎干细胞和成体干细胞等。 动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。 三、干细胞的培养及应用 1.概念 在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 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。 在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等 胚胎干细胞 （ ES细胞） 三、干细胞的培养及应用 2.分类 胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用； 分 布 特 点 应用实例 局限性 囊胚 胚胎干细胞 胚胎干细胞又称为全能干细胞 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。 成体干细胞 分布 特点 举例 造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） 精原干细胞（睾丸中） 神经干细胞（神经系统中） 血细胞和免疫细胞 神经细胞 精原细胞 2.分类 三、干细胞的培养及应用 囊胚 胚胎干细胞 成体干细胞 造血干细胞又称为多能干细胞 神经干细胞、精原干细胞等又称为专能干细胞 干细胞有着自我更新能力及分化的潜能，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用 正常造血干细胞 患者体内 受损的血细胞 修复或替换 移植 正常神经 干细胞 患者体内 受损的 神经组织 治疗 白血病 恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍疾病 神经组织损伤 修复或替换 移植 治疗 神经退行性疾病 （帕金森病/阿尔茨海默） 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。 3.干细胞的应用 面临的问题： 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 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，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞） iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 (2)iPS细胞的诱导及其流程 体外诱导小鼠成纤维细胞 诱导多能干细胞（iPS细胞） 各种类型的体细胞 定向诱导分化 ①导入特定基因 ②导入特定蛋白 ③小分子化合物 (1)概念： 4.诱导多能干细胞（iPS细胞） 用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血； 现在iPS细胞治疗阿尔兹海默症、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 (4)iPS细胞应用的优点 所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。 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，理论上可以避免免疫排斥反应。 (3)iPS细胞的应用 诱导过程无需破坏胚胎。 在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 可治疗镰状细胞贫血症； 4.诱导多能干细胞（iPS细胞） 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。 不同干细胞的比较 动物细胞培养的条件 干细胞的培养和应用 动物细胞培养 动物细胞培养的过程 无菌、无毒 营养 温度、pH和渗透压 气体环境 iPS细胞的培养和应用 制备细胞悬液 原代培养 传代培养 课堂小结 （3）有一类不正常的动物细胞，体外培养不受接触抑制机制的制约而表现为“疯长”，这类细胞最可能是________。 （2）培养先在B瓶中进行。瓶中的培养基成分有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和_________等。当细胞分裂生长到__________时，就会停止增殖，需用 _________处理后分瓶继续培养，称为_________。 应用探究 右图为动物细胞培养过程示意图，请回答以下几个问题： （1）容器A中的动物器官或组织首先要剪碎，然后用胰蛋白酶处理，其目的______________________； 使组织分散成单个细胞 传代培养 动物血清 癌细胞 相互接触 胰蛋白酶 某医院接生了一名婴儿，医院为他保留了脐带血，若后来他患了胰岛素依赖型糖尿病，就可以通过脐带血中的干细胞为其治疗。关于这个实例说法正确的 ( 　　) A. 用干细胞培育出人体需要的器官来治疗疾病，需要激发细胞的所有全能性 B. 用脐带血干细胞能治疗这个孩子的所有疾病 C. 如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术 D. 如果要移植用他的干细胞培养出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物 C 应用探究 将 4 个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS 细胞)。如图为该技术在人体细胞中的实验示意图，据图分析下列说法正确的是( ) A.iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传物质，关键基因在肌肉细胞中能复制、转录和翻译 B.过程①②③是基因选择性表达的结果，图示过程体现了iPS细胞具有全能性 C.用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应 D.4个关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境，使iPS细胞功能趋向专门化 C EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $