【区级公开课课件】2.2动物细胞培养课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1、 第2节 动物细胞工程植物细胞工程的应用ZHIWUXIBAOGONGCHENGDEYINGYONG01一、动物细胞培养新旧变化顺序调整：先动物细胞培养条件培养过程增 体外动物细胞培养的类型 细胞悬浮培养 细胞贴壁生长P44增 干细胞细胞培养及应用（旧教材：胚胎工程应用中 胚胎干细胞）干细胞的分类 胚胎干细胞、成体干细胞1. 本节内容属于旧教材选修3第2章第2节的内容。2. 动物细胞培养删减：条件删去添加抗生素、删去应用。3. 将动物细胞分散成单个细胞的方法中:增加了机械法。4. 知识排列：将“干细胞的应用”放入细胞培养内容、将“细胞融合”与“核移植”换了顺序。首例胚胎移植成功首创动物组织体外培

2、养法发现哺乳动物精子获能现象体细胞核移植成功试管家兔诞生创立单克隆抗体技术胚胎分割移植成功分离和培养小鼠胚胎干细胞克隆羊多莉诞生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年动物细胞工程的发展历程动物细胞工程的发展历程 P33P33科技探索之路 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。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

3、用他人皮肤来源又不足，而且会产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。生免疫排斥反应。讨论：异体移植面临的问题：讨论：异体移植面临的问题： 。获得大量的自体健康皮肤的方法：获得大量的自体健康皮肤的方法： 。从社会中来克隆皮肤取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；皮肤干细胞培养皮肤干细胞培养供体器官短缺、免疫排斥等供体器官短缺、免疫排斥等一1.概念 ：2.原理：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。细胞增殖3.地位：P43动物体内的细胞之

4、所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提供了供了适宜的条件适宜的条件。你还记得有哪些条件吗？。你还记得有哪些条件吗？温故：温故：幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。动物细胞工程的基础分析分析1 1：动物组织的选择：动物组织的选择： 幼龄动物幼龄动物 or or 老龄动物老龄动物概 念充足的营养、稳定的内环境糖类、氨基酸糖类、氨基酸无机盐、维生素无机盐、维生素 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境适宜的温度、适宜的温度、pHpH和和渗透压渗透压适宜的气体环境适宜的气体环

5、境一一1.动物细胞培养的条件营养：分析分析2 2：培养基的类型：培养基的类型： 固体培养基固体培养基oror液体培养基液体培养基 合成培养基合成培养基 or or 天然培养基天然培养基基本营养：水、无机盐、有机碳源、有机氮源基本营养：水、无机盐、有机碳源、有机氮源特殊物质：维生素、（相应动物）血清？特殊物质：维生素、（相应动物）血清？含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质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。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。营养基构成：合成培养基营养基构成：合成培养基 + +血清等一些天然成分血清等一些天然成分

6、条 件条 件2.2.无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境措施措施1:1: 灭菌处理灭菌处理对象？对象？措施措施2: 2: 操作在无菌环境下进行操作在无菌环境下进行。措施措施3 3: : 定期更换培养液定期更换培养液目的？目的？培养液和所有培养用具培养液和所有培养用具清除代谢物，防止代谢物积清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成危害累对细胞自身造成危害。3.3.温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压4.4.气体环境气体环境与相应动物内环境的理化性质保持一致。与相应动物内环境的理化性质保持一致。细胞代谢必需细胞代谢必需9595% % 空气空气5% 5% COCO2 2维持培养液中的维持培养液中的pHp

7、H值值一一1.动物细胞培养的条件维持细胞正常的形态和功能维持细胞正常的形态和功能1.1.为何动物细胞培养过程将组织为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？方法？分散成单个细胞呢？方法？2.2.体外培养动物细胞有哪些类型？体外培养动物细胞有哪些类型？3.3.什么是细胞贴壁、接触抑制？什么是细胞贴壁、接触抑制？4.4.什么是原代培养和传代培养？什么是原代培养和传代培养？5.5.为什么要进行分瓶培养？怎么为什么要进行分瓶培养？怎么处理？处理？6.6.动物细胞培养与植物组织培养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？有什么相同之处与不同之处？选择怎样的动物组织培养成功率会更高？阅读教材

8、阅读教材P44-P44-P P4545一2.动物细胞培养的过程方法：机械法、胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）等处理方法：机械法、胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）等处理1 1）取什么样的组织？）取什么样的组织？选动物胚胎或幼龄动物的器官或组织选动物胚胎或幼龄动物的器官或组织2 2）为什么要分散）为什么要分散成单个细胞？成单个细胞？如何分散？如何分散？原因：其细胞生命力旺盛，原因：其细胞生命力旺盛，分化程度低，分化程度低，分裂能力强。分裂能力强。说明动物细胞间的物质主要是什么成分说明动物细胞间的物质主要是什么成分P44P44旁栏思考旁栏思考？用胃蛋白酶可以吗？用胃蛋白酶可以吗？胰蛋白酶不会把细胞消化吗胰蛋白酶不会

9、把细胞消化吗？分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。蛋白质蛋白质不可以，因为胃蛋白酶的最适不可以，因为胃蛋白酶的最适PHPH为为1.51.5左右左右酶的作用时间过长，也会破坏细胞结构酶的作用时间过长，也会破坏细胞结构细胞贴壁：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。瓶的瓶壁上。接触抑制：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。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停

10、止分裂增殖的现象。3 3）什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？细胞贴壁过程贴壁生长与接触抑制圆球形细胞刚开始圆球形细胞刚开始铺展贴壁生长（铺展贴壁生长（100100）培养的动物细胞贴壁生长培养的动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂（并进行有丝分裂（100100）细胞单层贴壁生长铺满瓶壁细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（后出现接触抑制（100100）形成一层细胞形成一层细胞可形成多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。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。细胞悬液细胞贴壁、接触抑制原代培养：原代培养：指动物组织经

11、处理后的指动物组织经处理后的初次初次培养。培养。传代培养：传代培养：分瓶后分瓶后的细胞培养。的细胞培养。5 5）为什么要分瓶培养？怎样处理？）为什么要分瓶培养？怎样处理？4 4）什么是原代培养和传代培养？）什么是原代培养和传代培养？细胞密度过大、有害代谢细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等物积累、营养物质缺乏等悬浮生长悬浮生长贴壁生长贴壁生长( (大多数）大多数）接触抑制接触抑制传代培养传代培养悬浮培养悬浮培养的细胞的细胞: :直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁贴壁细胞细胞: :用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集制成制成细胞悬液细

12、胞悬液，分瓶培养，分瓶培养收集收集 细胞细胞细胞分裂受阻细胞分裂受阻判断依据：是否分瓶！加培养液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培养目的相同点6）植物组织培养和动物细胞培养的比较获得细胞或细胞产物获得细胞或细胞产物常用常用固体固体培养基培养基植物体植物体葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清常用常用液体液体培养基培养基细胞增殖细胞增殖细胞的全能性细胞的全能性许多细胞许多细胞快速繁殖等快速繁殖等蔗糖、蔗糖、植物激素植物激素1.1.培养过程中细胞都进行培养过程中细胞都进行有丝分裂有丝分裂，不涉及减数分裂不涉及减数分裂；2.2.均需均需无菌无菌操作，需要操作，需要适宜的

13、温度、适宜的温度、pHpH等条件等条件用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理取动物组织分散成单个细胞接触抑制悬浮生长贴壁生长(大多数）解决方法传代培养分瓶培养细胞悬液加培养液原代培养在培养皿或培养瓶内细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等细胞分裂受阻悬浮培养的细胞: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，用离心法收集制成细胞悬液，分瓶培养收集细胞二二 来源来源或存在或存在功能功能、特点、特点局限性局限性胚胎干细胚胎干细胞胞(ES(ES细细胞胞) )成体干细成体干细胞胞诱导多能诱导多能干细胞干细胞(iPS(iPS细胞细胞) )（阅读P4647，完成表格）早期胚胎早期胚胎能

14、够分化成为动物体内的能够分化成为动物体内的任任何细胞何细胞，并进一步形成组织、，并进一步形成组织、器官甚至生物器官甚至生物个体个体成体组织或器官成体组织或器官，如造血干细胞、如造血干细胞、神经干细胞和神经干细胞和精原干细胞等精原干细胞等体外诱导体体外诱导体细胞产生细胞产生能分化成为具有能分化成为具有特定特定功能的功能的细胞细胞来来治疗疾病治疗疾病。无须破坏。无须破坏胚胎，且胚胎，且避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。具有具有组织特异性组织特异性，只只能分能分化成化成特定特定的细胞或组织的细胞或组织不具有发育成完不具有发育成完整个体的能力整个体的能力需需从胚胎中获取，涉从胚胎中获取，涉及及伦理问题

15、伦理问题，限制了，限制了它在医学上的应用它在医学上的应用技术不成熟。技术不成熟。干细胞培养及其应用二干细胞应用面临的问题干细胞应用面临的问题: :存在着存在着导致肿瘤发生的风险导致肿瘤发生的风险。1.干细胞的概念：动物和人体内仍保留的动物和人体内仍保留的少数具有少数具有分裂分裂和和分化分化能力的细胞能力的细胞。（必。（必1P1211P121）在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。2.干细胞的分布：干细胞存在于干细胞存在于_、_和和_等多种组织和器官中；等多种组织和器官中；早期胚胎早期胚胎骨髓骨髓脐带血脐带血3.干细胞的分类：包括包括 和和

16、等。等。胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞干细胞培养及其应用二胚胎干细胞（简称ES细胞）分布：分布： 存在于存在于_中中早期胚胎早期胚胎特点：特点：具有分化为成年动物体内的具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞任何一种类型的细胞，并进一步形成，并进一步形成机体的机体的所有组织和器官所有组织和器官甚至甚至个体的潜能个体的潜能应用实例：应用实例： ES ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等 （需要（需要分化诱导因子分化诱导因子诱导）诱导）全能干细胞 骨髓骨髓中的中的_ 神经系统神经系统中的中的_ 睾丸睾丸中的中的_等等成

17、体干细胞分布：分布：存在于存在于_中中成体组织或器官内成体组织或器官内举例：举例：造血干细胞造血干细胞神经干细胞神经干细胞精原干细胞精原干细胞特点：特点：一般认为，成体干细胞一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或特定的细胞或组织组织，不具有发育成完整个体的能力，不具有发育成完整个体的能力专能干细胞多能干细胞发现最早、研究最多的、发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例应用最成熟的实例，主主要存在于成体的要存在于成体的_ _ 、_和和_ _ 中中骨髓骨髓外周血外周血脐带血脐带血诱导多能干细胞（iPS细胞）（1 1）胚胎干细胞应用的局限性：）胚胎干细胞应

18、用的局限性： 胚胎干细胞必须从胚胎干细胞必须从_中获取中获取 ，涉及，涉及_，因而限制了因而限制了在医学上的应用。在医学上的应用。胚胎胚胎伦理问题伦理问题（2 2）诱导多能干细胞概念：）诱导多能干细胞概念： 通过通过体外诱导小鼠成纤维细胞体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了，获得了类似胚胎干细胞类似胚胎干细胞的一种的一种细胞细胞，称为称为诱导多能干细胞诱导多能干细胞，简称，简称iPS细胞细胞。诱导方法：借助载体借助载体将特定基因或特定蛋白导入细胞将特定基因或特定蛋白导入细胞； 用用小分子化合物诱导小分子化合物诱导诱导。诱导。诱导对象：成纤维细胞、已分化的成纤维细胞、已分化的T T细胞、细胞、B B细

19、胞细胞 P46 P46（3 3）诱导多能干细胞优点：）诱导多能干细胞优点：诱导过程诱导过程无无须须破坏胚胎破坏胚胎；iPSiPS细胞细胞可以来源于病人自身的体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，将它移植回病人体内后，理论上可以理论上可以避免避免免疫排斥反应。iPSiPS细胞治疗疾病过程细胞治疗疾病过程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病人胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞干细胞培养及其应用二2.2.诱导多能干细胞（诱导多能干细胞（iPSiPS细胞）细胞）诱导多能干细胞诱导多能干细胞（iPSiPS细胞）细胞）多种体细胞多种体细胞定向诱导分化定向诱

20、导分化体外诱导小鼠成纤体外诱导小鼠成纤维细胞维细胞临床治疗人类疾病如：临床治疗人类疾病如：白血病、帕金森病、白血病、帕金森病、阿而茨海默病等阿而茨海默病等优势：不涉及伦理问题、无免疫排斥等面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。viPS细胞应用的流程 现在关于现在关于iPSiPS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。（考。（1 1）由于诱导）由于诱导iPSiPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPSiPS细胞细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾

21、病发生的不可预测性方面考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像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立建立HLAHLA(Human Leukocyte Antigen,(Human Leukocyte Antigen,人类白人类白细胞抗原细胞抗原) )多态性丰富的多态性丰富的iPSiPS细胞库细胞库，可以为需要的人找到，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度较高的匹配度较高的iPSiPS细胞，细胞，这样不仅可以这样

22、不仅可以节省时间、成本节省时间、成本，还能，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应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（练习与应用（P P4747）（2 2）如果诱导）如果诱导iPSiPS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？些应用？又可能带来哪些问题？该技术可能被用于该技术可能被用于治疗不孕症治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究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生殖细胞进行

23、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iPSiPS细胞分别诱导形成精细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出子和卵子，两者受精可能培育出“单亲单亲”婴儿；有的人还可能有婴儿；有的人还可能有目的地选择目的地选择iPSiPS细胞，细胞，从而从而“设计设计”婴儿婴儿。1 1. .判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1 1）培养环境中需要）培养环境中需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 。（。（ ）（2 2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（ ）（3 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）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机