第二章第2节　第1课时　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、过程及干细胞培养与应用，通过情境问题（如“为何用胰蛋白酶分散细胞”）和对比植物组织培养，搭建学习支架，帮助学生衔接细胞工程相关知识。 其亮点在于以科学思维为核心，通过比较表格（动物与植物培养异同）、情境探究（原代与传代培养区分）培养分析归纳能力，结合干细胞伦理讨论渗透态度责任，提供多样化对点习题。学生能提升理性思维，教师可获得结构化教学资源，提高课堂效率。

第2章　细胞工程 第2节　第1课时　动物细胞培养 学习目标 1.认同动物细胞培养是模拟体内生理条件在体外进行的培养,分析动物细胞培养需要的基本条件。 2.尝试建构动物细胞培养的基本流程,比较动物细胞培养和植物组织培养的异同。 3.概述干细胞的分类,探讨干细胞在临床上的应用及面临的风险,理性看待生物技术。 目 录 索 引 主题一　动物细胞培养的条件和过程 主题二　干细胞培养及其应用 课堂小结 主 题 一 基础知识•落实 主题一　动物细胞培养的条件和过程 1.动物细胞工程 (1)常用技术:动物细胞培养、　　　　 　和　　　　　　　　等。 (2)基础:　　　　　　　。 2.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　　　　　,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞　　　　和　　　　的技术。 动物细胞融合 动物细胞核移植 动物细胞培养 单个细胞 生长 增殖 (2)培养条件 ①营养: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,称为　　　　　　,在使用时,通常需要加入　　　　等一些天然成分。 ②无菌、无毒的环境:在体外培养细胞时,需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换,以便 　　 　　　　,防止其积累对细胞自身造成危害。 ③温度、pH和渗透压:维持细胞生存必须有适宜的温度。哺乳动物细胞培养的温度多以(　　　　　)℃为宜。多数动物细胞生存的适宜pH为 　　　　　　　。 ④气体环境:通常采用培养皿或　　 　 　,并将它们置于含有95%空气和5% CO2的混合气体的　　　　　　中进行培养。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是　　　　　　　　　　　。 合成培养基 血清 清除代谢物 36.5±0.5 7.2~7.4 松盖培养瓶 CO2培养箱 维持培养液的pH 3.动物细胞培养的过程 机械的方法 胰蛋白酶 原代 密度 有害代谢物 营养 接触 抑制 传代 4.相关概念 (1)细胞贴壁:大多数细胞　　　　在培养瓶的瓶壁上。 (2)接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到　　　　　　　　时,细胞 　　　　　　　的现象。 (3)原代培养:指动物组织经处理后的　　　　　　。 (4)传代培养:　　　　　后的细胞培养。 [微提醒1]血清中含有多种未知的促细胞生长因子及其他活性物质,合成培养基中加入血清可以补充合成培养基中缺乏的物质。 [微提醒2]正常细胞在培养瓶的瓶壁上形成的是单层细胞;癌细胞没有接触抑制现象,可以在培养瓶的瓶壁上形成多层细胞。 贴附 表面相互接触 停止分裂增殖 初次培养 分瓶 [微思考]为什么进行动物细胞传代培养时常用胰蛋白酶分散细胞而不用胃蛋白酶? 提示 多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)在此环境中失去活性,而胰蛋白酶在此环境中活性较高。 元认知　细胞间的物质主要是蛋白质,酶具有专一性。 结论要语　辨一辨 (1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性。(　　) (2)保留接触抑制的细胞在培养瓶的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。(　　) × × √ × 情境探究•提升 如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答下列问题。 (1)图中A→B是制备细胞悬液,目的是　　　 　　　　　; B→C是　　　　　培养,C→D是　　　　培养。 (2)取材时为什么选择幼龄动物的细胞或分化程度低的细胞? 提示 幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞分裂能力强,更易于培养。 (3)如何区分原代培养和传代培养?必须进行传代培养的原因是什么? 提示 通常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。悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻,贴壁细胞在生长增殖时,除受上述因素影响外,还会发生接触抑制现象。 将动物组织块分散成单个细胞 原代 传代 (4)请建构悬浮生长细胞和贴壁生长细胞在体外培养的基本流程。 提示 ①悬浮生长细胞:原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液 传代培养。②贴壁生长细胞:原代培养→分裂受阻→胰蛋白酶等处理→离心法收集→制成细胞悬液 传代培养。 (5)动物细胞培养和植物组织培养一样可以获得完整个体吗? 提示 动物细胞培养时细胞只进行生长和增殖,不能得到完整个体,但是植物组织培养可以获得完整个体。 方法归纳•拓展 1.动物细胞培养的相关处理及说明 (1)使细胞分散开的原因:一是能保证细胞所需要的营养供应;二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。 (2)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。 (3)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。 (4)在进行传代培养时,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,使之分散成单个细胞,再用离心法收集。 2.动物细胞培养与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 生物学原理 细胞增殖 植物细胞的全能性 培养基性质 液体 固体 培养结果 子代细胞 新的植株 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 培养条件 无菌、适宜的温度和pH等 培养对象 分散的单个细胞 离体的植物器官、组织或细胞等 培养过程 原代培养、传代培养 脱分化、再分化 细胞分裂、生 长、分化特点 ①贴壁生长 ②接触抑制 ①脱分化:形成愈伤组织 ②再分化:形成芽、根等 对点应用•突破 突破点1　动物细胞培养的条件 1.(2025安徽淮北期中)下列关于动物细胞培养需要满足的条件的叙述,正确的是(　　) ①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2,不需要CO2　⑥CO2能调节培养液pH A.①②③④⑤⑥ B.①②③④ C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑥ D 解析 动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,①②正确;使用合成培养基时通常需要加入血清等一些天然成分,③正确;动物细胞培养需要适宜的温度和pH,其中温度与动物体温相近,④正确;动物细胞培养需要一定的气体环境:95%的空气和5%的CO2,⑤错误;CO2的主要作用是维持培养液的pH,⑥正确。 突破点2　动物细胞培养的过程 2.(2025安徽蚌埠二模)如图为动物细胞培养流程,下列叙述正确的是(　　) A.动物细胞培养和植物组织培养的理论基础都是细胞全能性,都需要无菌、离体培养 B.用胰蛋白酶等对剪碎 的动物组织进行处理,使 其分散成单个细胞后进 行的培养为传代培养 C.原代培养过程中,贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶处理,然后进行分瓶培养 D.传代培养需要适宜的温度和pH等,传代培养的细胞最接近体内细胞的生长特性 C 解析 植物组织培养的理论基础是细胞的全能性,动物细胞培养的理论基础是细胞增殖,A项错误。人们通常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,B项错误。培养过程中,贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,然后分瓶培养,让细胞继续增殖,C项正确。原代培养的细胞最接近体内细胞的生长特性,常用于药物测试研究,D项错误。 突破点3　动物细胞培养与植物组织培养的比较 3.下列关于动物细胞培养和植物组织培养的比较的叙述,错误的是(　　) A.两者培养基的成分有所不同,但都能得到优良个体 B.为了得到单细胞悬液,两者所用的材料和方法有所不同 C.在两者培养的过程中,往培养基中加入的酶不同 D.培养过程中都易受到培养条件和外界压力的影响而发生变异 A 解析 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基的成分有所不同,动物细胞培养所用培养基中含血清,植物组织培养所用培养基中含有生长素和细胞分裂素,动物细胞培养的目的是得到大量细胞,A项错误。在动物细胞培养过程中,为了得到单个细胞需要用胰蛋白酶等处理,而植物组织培养过程中不需要,B、C两项正确。在两者培养的过程中,由于培养细胞一直处于不断分裂状态,因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变,D项正确。 主 题 二 基础知识•落实 主题二　干细胞培养及其应用 1.干细胞的来源:早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。 2.干细胞的类型:胚胎干细胞和成体干细胞等。 (1)胚胎干细胞(简称ES细胞) ①概念:存在于　　　　　　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。 ②局限:胚胎干细胞必须从胚胎中获取,这涉及伦理问题,因而限制了它在医学上的应用。 早期胚胎 (2)成体干细胞 ①概念:成体组织或器官内的干细胞。 ②特点:一般认为,成体干细胞具有　　 　　,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。 ③作用: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。 ④应用 a.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、 　　　　　功能障碍等疾病。 b.神经干细胞:在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)方面有重要的应用价值。 组织特异性 免疫系统 3.诱导多能干细胞(简称iPS细胞) (1)概念:通过体外诱导小鼠成纤维细胞,获得的类似胚胎干细胞的一种细胞,被称为诱导多能干细胞。 (2)应用:治疗小鼠的镰状细胞贫血;用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 (3)优点:诱导过程无须破坏胚胎;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　　　　　反应。 (4)iPS细胞的制备方法:借助　　　　将特定基因导入细胞中,直接将 　　　　　　导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。成纤维细胞、已分化的　　 　、　　　　等都能够被诱导为iPS细胞。 免疫排斥 载体 特定蛋白 T细胞 B细胞 结论要语　辨一辨 (1)干细胞均来源于早期胚胎。(　　) (2)iPS细胞可以来源于病人自身体细胞,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。(　　) × √ × 情境探究•提升 资料1　胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是胚胎干细胞具有全能性,可以被诱导分化形成新的组织、器官甚至个体,可解决器官移植中的供体器官不足问题,但往往因伦理问题其应用受到限制。 资料2　科学家已尝试采用多种方法来制备诱导多能干细胞(简称iPS细胞),包括借助载体将特定基因导入细胞中,直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的,后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。 请结合上述资料分析讨论下列问题。 (1)胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足的问题?其应用有什么限制? 提示 通过胚胎干细胞体外诱导分化,可以培育出人造组织、器官,从而解决供体器官不足的问题。胚胎干细胞必须从胚胎中获取,这涉及伦理问题,因而限制了它在医学上的应用。 (2)从病人体内提取成纤维细胞,将其转化成iPS细胞,经诱导后产生所需细胞,将所需细胞植入病人体内,这种技术的优点有哪些? 提示 iPS细胞诱导过程无须破坏胚胎,不会产生伦理问题,且因iPS细胞来自病人自身,将诱导产生的所需细胞移植回病人体内后,理论上可以避免免疫排斥反应。 方法归纳•拓展 三种干细胞的比较 比较项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞 来源 早期胚胎 成体组织或器官 诱导高度分化的组织细胞形成 特点 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 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 诱导过程无须破坏胚胎,不涉及伦理问题,且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 对点应用•突破 突破点1　胚胎干细胞和成体干细胞 4.(2025广东惠州期中)下列关于人体造血干细胞的叙述,错误的是(　　) A.造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度更高 B.造血干细胞属于成体干细胞,但不具有组织特异性 C.造血干细胞可不断增殖和分化,适当捐献造血干细胞不影响人体健康 D.造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段 B 解析 造血干细胞属于成体干细胞,一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞,所以造血干细胞分化程度更高,A项正确,B项错误。骨髓中的造血干细胞可不断增殖和分化,不断产生红细胞、白细胞和血小板,从而补充到血液中去,适当捐献造血干细胞不影响人体健康,C项正确。造血干细胞移植是将正常的造血干细胞移植到患者体内,恢复患者的造血和免疫功能,是治疗白血病的有效手段,D项正确。 突破点2　诱导多能干细胞(简称iPS细胞) 5.(2025浙江期中)科学家使用小分子化合物处理小鼠体细胞,成功获得诱导多能干细胞(iPS细胞),降低了通过导入原癌基因c-Myc等基因制备iPS细胞的潜在风险。下列叙述错误的是(　　) A.iPS细胞的潜在成瘤风险来自c-Myc基因抑制了细胞的分裂分化 B.单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,体内仍可能携带致病基因 C.人工制备的iPS细胞同时具备多方向分化的潜能和自我更新的能力 D.使用非亲缘iPS细胞不能解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥 A 解析 原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的,因此原癌基因c-Myc等基因会促进细胞的分裂分化,A项错误。单基因遗传病患者使用iPS细胞治疗后,只是利用了iPS细胞分化出正常细胞来替代病变细胞,但体内依旧携带致病基因,B项正确。iPS细胞为诱导多能干细胞,能够通过分裂进行自我更新,也能通过细胞分化形成多种不同类型的细胞,因此同时具备多方向分化的潜能和自我更新的能力,C项正确。非亲缘iPS细胞的HLA不同,使用非亲缘iPS细胞不能解决干细胞移植中HLA造成的免疫排斥,D项正确。 6.下图为诱导多能干细胞(iPS细胞)用于治疗糖尿病的过程示意图,下列相关叙述错误的是(　　) A.诱导成纤维细胞转化为iPS细胞的过程类似于植物组织培养的脱分化 B.胚胎干细胞简称ES细胞,存在于早期胚胎、外周血和脐带血中 C.除图中的成纤维细胞,已分化的T细胞和B细胞等也能被诱导为iPS细胞 D.将分化得到的胰岛细胞移植回患者体内,理论上可避免免疫排斥反应 B 解析 诱导成纤维细胞转化为iPS细胞的过程类似于植物组织培养的脱分化,二者都是使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,A项正确。胚胎干细胞简称ES细胞,存在于早期胚胎中,外周血和脐带血中存在造血干细胞,B项错误。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来,后来发现已分化的T细胞和B细胞等也能被诱导为iPS细胞,C项正确。用患者自身的体细胞通过体外诱导成iPS细胞,iPS细胞再分化为胰岛细胞,并将胰岛细胞移植回患者体内,理论上可以避免免疫排斥反应,D项正确。 课 堂 小 结 本 课 结 束 $