【课件】2.2.1动物细胞培养课件25张高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章

细胞工程第2节

动物细胞工程第一课时动物细胞培养对医学中的生物学现象，进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。

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?【情境思考】1.阐明动物细胞培养是从动物体中获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下，让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础2.简述干细胞在生物医学工程中广泛的应用价值1.概述动物细胞培养需要的基本条件有哪些。（生命观念）2.简述动物细胞培养的基本操作过程。（科学思维）3.说出干细胞的分类及作用。（生命观念、社会责任）一、

动物细胞培养的条件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

的技术。2．条件(1)营养条件①常用培养基的类型：

。②成分：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、

等。(2)无菌无毒的环境①需要对培养液和所有培养用具进行

处理以及在

环境下进行操作。②培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止

。单个细胞生长和增殖液体培养基血清灭菌无菌细胞代谢物积累对细胞自身造成危害【探究导学】(3)温度、pH和渗透压①哺乳动物细胞培养的温度多以

℃为宜。②多数动物细胞生存的适宜pH为

。③

也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。(4)气体环境：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2①O2是

所必需的。②CO2的主要作用是维持培养液的

。36.5±0.57.2～7.4渗透压细胞代谢pH1.为什么探究动物细胞培养时，要在培养基中加入血清、血浆等天然成分？血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等，人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚。2.动物细胞培养需要控制什么样的气体环境？各自起什么作用？95%空气加5%CO2。空气中的O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。3.动物细胞培养液的主要成分与植物组织培养基相比有何独特之处？独特之处有：(1)液体培养基；(2)成分中有动物血清等。【例1】一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件(

)①无毒的环境②无菌的环境③使用合成培养基，但通常需要加入血浆、血清等天然成分④温度与动物的体温相近⑤因在二氧化碳培养箱中培养，故不需要O2⑥适宜的pHA．①②③④⑤⑥

B．①②③④C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑥动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，①②正确；用于动物细胞培养的合成培养基需要加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需要加入血清、血浆等天然成分，③正确；动物细胞培养需要适宜的温度和pH，其中温度要与动物体温相近，④⑥正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，为95%空气和5%的CO2，⑤错误。故选D。D二、动物细胞培养的过程1．原理：细胞

。2．过程

动物组织

①用机械的方法

②用

、

等处理细胞悬液:将组织分散成的

放在培养液中

①细胞悬浮在

中生长增殖培养皿或

②细胞

:细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上培养瓶内

③接触

。分瓶培养

①

培养(分瓶前)

②

培养(分瓶后)增殖胰蛋白酶胶原蛋白酶单个细胞培养液贴壁抑制传代原代1．动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请解释原因。胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛。2．进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？为什么？蛋白质。不可以。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为2)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培养时的处理。3．培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂增殖？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。【例2】(多选)下列关于动物细胞培养过程的叙述，正确的是(

)A．制作细胞悬液时，可以使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B．悬液中分散的细胞很快贴附在瓶壁上，细胞贴壁体现了细胞的适应性C．细胞培养在含混合气体的培养箱中，其中的CO2可刺激细胞的呼吸D．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞在利用动物组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，以消化组织细胞间的蛋白质，得到单个细胞，A正确；细胞贴壁是指悬浮液中分散的细胞很快就贴在瓶壁上的现象，体现了细胞的适应性，B正确；细胞培养在含混合气体的培养箱中，其中的CO2可以维持培养液的pH，C错误；由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞，D错误。A、B1．细胞贴壁和接触抑制比较(1)细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，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。(2)接触抑制：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，这种现象称为细胞的接触抑制。2．原代培养和传代培养比较(1)第一次：用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，对动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，称为原代培养。(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，称为传代培养。

【归纳提升】对几个概念进行比较，体现了科学思维的核心素养。3．植物组织培养和动物细胞培养比较(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。(3)两种技术手段在培养过程中都进行了有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。三、干细胞培养及其应用1．存在：干细胞存在于

、骨髓和

等多种组织和器官中。2．功能：在一定条件下，干细胞可以分化成

。3．分类：包括胚胎干细胞和成体干细胞等。(1)胚胎干细胞①存在：

中。②功能：具有分化为成年动物体内的

的细胞，并进一步形成机体的所有

甚至个体的潜能。早期胚胎脐带血其他类型的细胞早期胚胎任何一种类型组织和器官(2)成体干细胞①存在：存在于成体

内。②类型：造血干细胞、神经干细胞和

干细胞等。③功能：成体干细胞具有组织

，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成

的能力。组织或器官精原特异性完整个体4．应用(1)将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的

和

功能。(2)神经干细胞在治疗

损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。(3)科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了

，并用该细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。造血免疫神经组织iPS细胞1．干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？举例说明。

干细胞具有自我更新能力及分化潜能，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。

例如，将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为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的一种重要手段；神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。对干细胞的概念进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。2．诱导iPS细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题？

一方面，通过iPS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问题，另一方面，由于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。对干细胞的概念进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。【例3】科学家利用实验鼠(二倍体)成功培育出单倍体胚胎干细胞。胚胎干细胞能够分化成各种组织和器官，这将提高基因研究的准确性。下列叙述不正确的是(

)A．单倍体胚胎干细胞最可能由卵细胞直接发育形成B．胚胎干细胞能够分化成各种组织器官，具有发育的全能性C．iPS类似于胚胎干细胞，最初是由纤维细胞转化而来的D．单倍体胚胎干细胞没有同源染色体，所有细胞中只有一个染色体组单倍体胚胎干细胞最可能由卵细胞直接发育形成；胚胎干细胞的功能特点是具有发育的全能性，能够发育成各种组织器官；二倍体的配子发育形成的单倍体没有同源染色体，有一个染色体组，但有丝分裂后期有两个染色体组。D营养条件动物细胞培养干细胞无菌无毒功能胚胎干细胞成体干细胞培养条件培养过程存在原理分类应用温度、PH和渗透压过程【课堂小结】1．下列关于用动、植物体的体细胞进行离体培养的做法，叙述正确的是(

)A．都需用CO2培养箱B．都需用液体培养基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性C动、植物体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行；动物体的体细胞离体培养用液体培养基，需要使用CO2培养箱，不能体现细胞的全能性；植物体的体细胞离体培养需要用固体培养基，不需要使用CO2培养箱，能体现细胞的全能性。【随堂训练】2.下列生物工程技术中，不属于动物细胞工程的是()

A．通过试管动物大量繁殖优良动物B．以大麦为主要原料来制作啤酒C．通过体细胞克隆技术培育出克隆羊D．将某人的肝癌细胞在实验室中繁殖成一个细胞系B通过试管动物大量繁殖优良动物需要采用动物细胞培养技术，属于动物细胞工程，A正确；啤酒的制作属于发酵工程，B错误；通过体细胞克隆技术培育出克隆羊需要采用细胞核移植技术和动物细胞培养技术，属于动物细胞工程，C正确；将某人的肝癌细胞在实验室中大量培养需要采用动物细胞培养技术，属于动物细胞工程，D正确。3.关于干细胞的叙述，下列说法不正确的是()A．ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等B．成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞C．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D．已分化的T细胞、B细胞等不能被诱导为iPS细胞D已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。4.（多选）下列不属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是()A．动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性B、C、D动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清，A正确；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行，B错误；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变，C错误；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞最终不能被培养成新的动物，不能体现动物细胞的全能性，D错误。5．某研究小组进行药物实验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有