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

该高中生物学课件聚焦动物细胞培养的条件、过程及干细胞培养应用，通过“从社会中来”的皮肤移植问题和“神奇的干细胞”视频导入，衔接细胞工程基础与干细胞应用，构建连贯知识支架。 其亮点在于以合作探究驱动科学思维，如小组讨论培养条件及过程，结合稳态与平衡观分析环境需求，通过植物与动物细胞培养对比表格深化生命观念。融入iPS细胞伦理讨论体现态度责任，高考真题练习增强实用性，助力学生提升探究能力，为教师提供丰富教学资源。

童弟周 童第周(1902-1979) 浙江宁波人，1930年毕业于上海复旦大学，后在比利时布鲁塞尔大学留学，获博士学位。我国卓越的生物学家、教育家，实验胚胎学的主要创始人，生物科学研究的杰出领导者。他揭示了胚胎发育的极性现象，开拓了发育生物学和分子遗传学的研究领域，是我国当之无愧的"克隆先驱"。他在棕蛙卵子受精面与对称面的关系的研究中，证明了对称面不完全决定于受精面，而决定于卵子内部的两侧对称结构状态。同期，还完成了海鞘早期发育的研究。新中国成立后，童第周历任山东大学副校长、中国科学院副院长、全国政协副主席等职。 选择性必修三：生物技术与工程 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 【科技探索之路】动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程 是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品一门综合性的生物工程。根据操作对象的不同，可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。 细胞工程 细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 动物细胞培养 动物细胞融合技术与单克隆抗体 动物细胞核移植技术 克隆动物 选择性必修三：生物技术与工程 （动物细胞工程的基础） 第2节 动物细胞工程 第1课时 动物细胞培养 第2章 选择性必修三：生物技术与工程 细胞工程 学习目标 核心素养要求 1.分析动物细胞培养需要满足的基本条件 2.尝试建构动物细胞培养的基本流程 3.认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础 1. 生命观念：运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。 2. 科学思维：用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文字和图示说明动物细胞培养的过程。 3.社会责任：对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热点问题进行科学评价 动物细胞培养 选择性必修三：生物技术与工程 内容2 内容1 动物细胞培养的条件 本节目录 内容聚焦 内容2 动物细胞培养的过程 干细胞培养及其应用 皮肤的自体移植 小面积烧伤：患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复 1）使用他人皮肤如何？ 患者自身的不够用，如何解决？ 大面积烧伤？ 2）培养自身细胞？ 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。 人造皮肤 从社会中来 视频中利用细胞工程的什么技术培育病人的人造皮肤？ 从社会中来 8 合作探究：阅读教材P43—44，结合选择性必修一所学内容思考以下问题，小组合作思考讨论完成问题。 1.什么是动物细胞培养？原理是什么？目的是什么？ 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， 你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件? 3.如何维持无菌、无毒的环境？ 适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？ 适宜的气体环境包括？分别有什么作用？ 如何保持该气体环境？ 内容1 动物细胞培养的条件 动物体 组织 单个细胞 细胞生长和增殖 取出 分散 适宜条件 ①原理 ②地位 ③对象 ④目的 细胞有丝分裂 动物细胞工程的基础 胚胎或幼龄动物的细胞 获得细胞或者细胞产物 【问题】那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？ 【注】 获得 完整动物个体 内容1 动物细胞培养的条件 动物细胞培养是指从动物体中取出相关的 ，将它们分散成 ，然后在 下，让这些细胞 和 的技术。 1.概念 生长 组织 单个细胞 适宜的培养条件 增殖 动物细胞培养 不能 【思考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? 提供了两个方面的条件: 充足的营养、稳定的内环境 【思考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，你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件?并对每种条件进行详细分析。 糖类 氨基酸 无机盐 维生素等 适宜温度、pH和渗透压 无菌、无毒的环境 适宜的气体环境 营养条件：如糖类、氨基酸、无机盐等; 环境条件：如温度、pH、渗透压等。 内容1 动物细胞培养的条件 动物细胞培养所需的基本 条件 营养物质 其他条件 < < 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 ...... 1.无菌、无毒的环境 2.适宜的温度、pH 和渗透压 3.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： 一般使用 培养基，也称为 。 (1)营养： 内容1 动物细胞培养的条件 2.培养条件 合成培养基 + 血清等天然成分 液体 培养液 ①对培养液和所有培养用具进行 处理 ②在 下进行操作； ③无毒：还需要 。 灭菌 无菌环境 定期更换培养液 思考 1.为什么培养液需要定期更换？ 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。 2.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。 (2)无菌、无毒的环境： 内容1 动物细胞培养的条件 2.培养条件 (3)温度、PH、渗透压： 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 维持细胞正常的形态和功能 维持适宜渗透压的目的 。 多数动物细胞生存的适宜pH为 。 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： ③适宜的渗透压： 内容1 动物细胞培养的条件 2.培养条件 用培养皿或松盖培养瓶， 在含有 和 的混合气体的 。 (4)气体环境： 动物细胞培养所需气体主要有 和 。 O2 CO2 细胞代谢所必需的 维持培养液的pH 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 ①组成 ②培养仪器 不同气体的作用是什么？ （95%的空气）O2: （5%）CO2： 内容1 动物细胞培养的条件 2.培养条件 松盖培养瓶 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 和纯氧条件下培养 D 习题检测 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 习题检测 合作探究：请同学们自主阅读教材P44-45，小组合作思考讨论完成问题。 1.体外培养动物细胞有哪些类型？ 2.请简述动物细胞培养的过程。 3.为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？ 4.为什么将取出的组织分散成单个细胞？如何将组织分散成单个细胞？ 说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？ 5.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？ 6.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？ 7.什么是原代培养和传代培养？两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？ 内容2 动物细胞培养的过程 原因 原因 转入培养液进行原代培养 取动物组织 放入CO2培养箱中培养 制成细胞悬液 传代培养 1.取动物组织 ➊用机械的方法， ➋用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 2.分散成单个细胞 加培养液 3.制成细胞悬液 4.原代培养 在培养皿或培养瓶中 5.传代培养 分瓶 细胞分裂受阻 ➊悬浮生长 ➋贴壁生长 密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 接触抑制 解决办法 一、动物细胞培养的过程： 内容2 动物细胞培养的过程 放入CO2培养箱中培养 _________或___________的组织、器官 动物胚胎 幼龄动物 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： 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 1.取动物组织 一、动物细胞培养的过程： 一、动物细胞培养的过程： (1)原因： ①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。保证细胞所需的营养物质的供应 及有害产物的及时排出。 (2)方法： ①机械法 ②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 取动物组织 2.分散成单个细胞 思考 1.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？ 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。 2.胰蛋白酶会不会把细胞消化掉？为什么？ 会，胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，细胞膜也含有蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。因此，用胰蛋白酶分散细胞要控制好作用时间。 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 培养液 (1)用_______将细胞制成细胞悬液。 (2)将细胞悬液放入_________________内， 置于适宜环境中进行__________。 培养皿或培养瓶 原代培养 原代培养 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。 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 放入CO2培养箱中培养 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液进行原代培养 3.制成细胞悬液 体外培养的细胞类型： 细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 需要贴附于某些基质表面(如培养瓶壁)才能生长增殖 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。 要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 ①悬浮生长类（少数） ②贴壁生长类（大多数） 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 4.原代培养 细胞贴壁过程 接触抑制 圆球形细胞刚开始 铺展贴壁生长（100×） 培养的动物细胞贴壁生长 并进行有丝分裂（100×） 细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100×） 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。 内容2 动物细胞培养的过程 【资料】细胞增殖到互相接触的时候， 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。那么有没有什么细胞无接触抑制现象？ 癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少。 内容2 动物细胞培养的过程 形成一层细胞 可形成多层细胞 肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。 糖蛋白 思考 1.细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？ ④接触抑制 悬浮生长 贴壁生长 (大多数） ①细胞密度过大、 ②有害代谢物积累③营养物质缺乏等 解决措施： 对细胞进行分瓶培养 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 4.原代培养 将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 ①收集细胞 悬浮细胞: 贴壁细胞: ②制成细胞悬液，分瓶培养 内容2 动物细胞培养的过程 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 5.传代培养 离心法收集。 胰蛋白酶处理，再离心法收集。 放入CO2培养箱中培养 思考 2.正常细胞能否一直传代培养下去？ 正常细胞的传代培养的次数一般是有限的，一般传至10代后就不易传下去，一般来说细胞在传至10-50代左右，增殖会逐渐缓慢，甚至停止。 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。 内容2 动物细胞培养的过程 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 5.传代培养 思考 3.如何区分原代培养和传代培养？ ①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。 ②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。 关键是看用胰蛋白酶 和 。 内容2 动物细胞培养的过程 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 5.传代培养 处理的对象 是否分瓶 思考 4.动物细胞培养的过程中多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶的目的： 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。 内容2 动物细胞培养的过程 分瓶 1.取动物组织 2.分散成单个细胞 3.制成细胞悬液 4.原代培养 5.传代培养 5.传代培养 【视频】原代培养 内容2 动物细胞培养的过程 【视频】传代培养 内容2 动物细胞培养的过程 传代培养 部分细胞的遗传物质可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止 大部分细胞衰老死亡 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 10~50代 继续培养（50代以后） （➊有限细胞系） （➋无限细胞系） 目前使用或冷冻保存的细胞通常为 以内，以保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质 )； 这一阶段的细胞称为细胞株 细胞系的遗传物质一定改变了； 10代 不改变 内容2 动物细胞培养的过程 【关键点解读1】细胞株与细胞系辨析 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，部分细胞的遗传物质发生 ，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。 改变 内容2 动物细胞培养的过程 【关键点解读1】细胞株与细胞系辨析 【思考】动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 细胞悬浮液 胰蛋白酶 原代培养 传代培养 大量细胞 单个细胞 加培养液 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 根、芽 植物体 脱分化 再分化 接种至培养基 动物细胞培养 植物组织培养 内容2 动物细胞培养的过程 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养前处理 取材 培养基的物理性质 培养基特有的成分 培养的目的 植物细胞的全能性 细胞增殖 无菌、离体 无菌、用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开 离体植物器官、组织、细胞 动物胚胎或幼龄动物的器官、组织 固体 液体(又称培养液) 植物激素 血清 【关键点解读2】动物细胞培养和植物组织培养的比较 快速繁殖植物 得到动物细胞及细胞产物 内容2 动物细胞培养的过程 植物组织培养 动物细胞培养 特殊环境条件 培养的结果 是否体现细胞的全能性 过程 相同点 再分化需光 气体环境 一般获得新的植株 获得大量细胞 是 否 ①培养过程中都需要加营养物质、都需要防止杂菌污染; ②需要适宜的温度、pH和渗透压等条件； ③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂 内容2 动物细胞培养的过程 6.筛选抗癌药物 二、动物细胞培养技术的应用 1.生物制品的生产(如制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等) 2.转基因动物的培养 动物细胞是基因工程技术中常用的受体动物 3.检测有毒物质并判断其强弱 4.培养正常或各种病变的细胞，用于医学研究(生理、病理、药理) 5.器官移植培养 内容2 动物细胞培养的过程 【小结】动物细胞培养的过程 1.取动物组织 2.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 5.传代培养 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 3.细胞悬液 4.原代培养 分瓶 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 在培养皿或培养瓶内 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 细胞分裂受阻 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 内容2 动物细胞培养的过程 体外培养的动物生长类型 1.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，自体健康的皮肤非常有限，利用动物细胞培养技术可以得到大量的自体健康皮肤。下列叙述错误的是（     ） A．可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将烧伤病人的组织分散成单个细胞 B．培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 C．贴壁生长的皮肤细胞进行传代培养时，直接用离心法收集 D．传代培养时细胞可能出现遗传物质改变而引起的功能变化 C 习题检测 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 2.(2024·黑吉辽选择考)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(　　) D 习题检测 3．动物细胞培养包括原代培养和传代培养，下列有关说法正确的是( ) A．原代培养前要用胰蛋白酶等处理，传代培养前不需要 B．传代培养时需用离心法收集细胞 C．贴壁细胞原代培养具有接触抑制现象，传代培养没有接触抑制现象 D．原代培养和传代培养所需要的培养液成分不同 B 习题检测 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 43 4.如图表示某学习小组利用正常的小鼠细胞进行动物细胞培养的过程，①～④表示相关过程。下列相关叙述正确的是( ) A．过程①可以使用机械法或酶解法改变细胞的通透性 B．过程②为原代培养，培养细胞1一般会发生接触抑制现象 C．培养细胞2需要贴附于基质表面生长，直接用离心法进行收集 D．进行动物细胞培养的过程中，不会发生基因的选择性表达 B 习题检测 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 44 5.如图所示为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析： (1)原代培养和传代培养的分界点是图中哪个点？ B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。 (2)AB 段和DE 段繁殖速度缓慢的原因是什么？ AB 段发生了接触抑制；DE 段细胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？ E点后的细胞属于细胞系，能无限增殖。 习题检测 神奇的干细胞—人类长生不老或将成为可能（视频） 内容3 干细胞培养及其应用 从社会中来 3.科学家是怎样获得iPS细胞的？如何应用于治疗人类疾病？ 它与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？ 2.这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？ 1.什么是干细胞？有什么特点？分布在哪里？有哪些类型？ 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？ 合作探究：请同学们自主阅读教材P46，小组合作思考讨论完成问题。 内容3 干细胞培养及其应用 动物和人体内仍保留着少数具有 能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。 1.干细胞的概念： 分裂和分化 在一定条件下，干细胞可以 其他类型的细胞。 分化成 内容3 干细胞培养及其应用 一、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 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 4.类型： 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 内容3 干细胞培养及其应用 一、干细胞 动物和人体内仍保留着少数具有 能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。 1.干细胞的概念： 分裂和分化 分化成 在一定条件下，干细胞可以 其他类型的细胞。 体积较小，细胞核大，核仁明显。 3.特点： 二、干细胞类型和特点 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 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。 内容3 干细胞培养及其应用 按来源划分 特异 (1)胚胎干细胞： 简称：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 内容3 干细胞培养及其应用 二、干细胞类型和特点 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→ 造血干细胞：发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例 (2)成体干细胞： 内容3 干细胞培养及其应用 二、干细胞类型和特点 叁 动物细胞培养 2006年，科学家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，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），之后用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。2007年，科学家通过类似的方法成功诱导出人类的iPS细胞。 内容3 干细胞培养及其应用 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。 53 (3)诱导多能干细胞： ①概念 通过体外诱导小鼠 细胞，获得了类似 细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞 病人 各种类型的细胞 导入特定基因 导入特定蛋白 小分子化合物诱导 成纤维细胞 T细胞 B细胞 iPS细胞 分化 取出 移植 内容3 干细胞培养及其应用 简称：iPS细胞 二、干细胞类型和特点 ②诱导及流程 成纤维 胚胎干 ③优点 ①诱导过程无须 。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 反应。 简称：iPS细胞 (3)诱导多能干细胞： 内容3 干细胞培养及其应用 二、干细胞类型和特点 破坏胚胎 免疫排斥 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 ③诱导多能干细胞的应用： A.可治疗镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、B.心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 应用前景优于胚胎干细胞 内容3 干细胞培养及其应用 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图及视频 (3)诱导多能干细胞： 内容3 干细胞培养及其应用 简称：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。 【关键点】ES细胞、成体干细胞、iPS细胞的比较 内容3 干细胞培养及其应用 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 2、运用展望: 1、面临的问题： 三、干细胞的应用 内容3 干细胞培养及其应用 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。 2022年3月21日，中科院与合作伙伴在《nature》杂志上发表了一项重量级世界首创研究，宣布发现了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法，通过体细胞诱导首次获得了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，这是目前全球在体外培养的“最年轻”人类细胞。若将其用于再生医学，培育得到的器官更接近于真实器官，对人体器官的体外再生解决器官短缺等问题有着重要意义。 拓展延伸：iPS细胞研究历史（标志性事件） 内容3 干细胞培养及其应用 1．干细胞是指一种尚未充分分化的未成熟细胞。医学工作者、研究者正进行尝试利用干细胞治疗人类的某些疾病，用骨髓移植法有效治疗白血病便是成功的例证。由此判断下列说法中，错误的是( ) A．利用干细胞治疗某些疾病，是因为干细胞在一定条件下可以分化成其他 类型的细胞 B．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 C．胚胎干细胞具有形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能 D．成体干细胞包括造血干细胞、神经干细胞、精原干细胞、胚胎干细胞等 D 习题检测 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 61 2．关于ES细胞和iPS细胞及其应用的说法，正确的是( ) A．ES细胞能分化成各种细胞，但不能形成完整个体 B．ES细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织 C．iPS细胞只能从胚胎中获取用于治疗人类的各种疾病 D．iPS细胞应用于治疗人类疾病可降低免疫排斥的风险 D 习题检测 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 62 3.(2021浙江高考真题)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是（ ） A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行 B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离 C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理 D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化 C 习题检测 4.(2022湖北高考真题)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（ ） A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织 B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封 C．血清经过高温处理后加入培养基 D．所使用的培养基呈弱酸性 A 习题检测 5.(2023·广州模拟)Vero细胞系来源于非洲绿猴肾上皮细胞，具有无限分裂和贴壁生长的特性。将新冠病毒接种到Vero细胞后，经Vero细胞培养、新冠病毒灭活及提纯，可制成新冠病毒灭活疫苗。下列叙述错误的是(　　) A．Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基” B．向Vero细胞培养液中加入适量抗生素可防止杂菌污染 C．分瓶前需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的Vero细胞 D．每传代1次，培养瓶中的Vero细胞分裂1次 D 习题检测 65 6.（2025·贵州·二模）研究人员通过体外诱导小鼠成纤维细胞，培育出了类似胚胎干细胞的一种诱导多能干细胞，即iPS细胞。iPS细胞可以来源于病人自身，为再生医疗开辟了一条崭新的道路。下列相关叙述错误的是（     ） A．克隆培养iPS细胞时，需加入一定量的抗生素以防止杂菌污染 B．皮肤细胞与其诱导产生的iPS细胞的蛋白质不完全相同 C．科学家普遍认为胚胎干细胞的应用前景优于iPS细胞 D．成纤维细胞转变为iPS细胞后，其细胞增殖能力增强 C 习题检测 7.胚胎干细胞（ES细胞）在功能上具有发育的全能性，下列有关胚胎干细胞的叙述错误的是（　　） A．胚胎干细胞可以由早期胚胎中分离获得 B．ES细胞分化程度低，具有较强的组织特异性 C．在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点 D．分化诱导因子可诱导ES细胞向不同类型细胞分化 B 习题检测 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 课堂总结 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（ ） 一、概念检测 × √ × × 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 练习与应用 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? 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。 二.拓展应用 练习与应用 （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？ 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。 练习与应用 二.拓展应用 白血病与造血干细胞 练习与应用 Lavf57.25.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $