2024-2025学年新教材高中生物第2章细胞工程第2节第1课时动物细胞培养教案新人教版选择性必修3

PAGE8-第1课时动物细胞培育课标内容要求核心素养对接1.阐明动物细胞培育是从动物体获得相关组织、分散成单个细胞后，在相宜的培育条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培育是动物细胞工程的基础。2．简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。1.科学思维：说明动物细胞培育的条件和动物细胞培育过程中细胞生长的特点；比较动物细胞培育与植物组织培育的不同。2．社会责任：说明干细胞在医学、药物平安性与有效性检测等领域的应用及存在的问题。一、概念动物细胞培育是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在相宜的培育条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。二、动物细胞培育的条件1．无菌、无毒的环境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(培育液和培育用具灭菌处理，,无菌环境下进行操作,更换培育液，清除代谢物))2．养分eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(养分物质：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,血清、血浆：补充培育液中尚未探讨清晰的成分))3．温度和pHeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(温度：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜,pH：7.2～7.4))4．气体环境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2：细胞代谢所必需的,CO2：维持培育液的pH))三、动物细胞培育的过程1．悬浮生长：细胞悬浮在培育液中生长增殖。密度过大时，由于有害代谢物积累和培育液中养分物质缺乏，细胞分裂受阻。2．细胞贴壁：多数细胞贴附在瓶壁上生长。3．接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂生长的现象称为细胞的接触抑制。4．原代培育：指动物组织经处理后的初次培育。5．传代培育：分瓶后的细胞培育。传代培育时，悬浮生长的细胞干脆用离心法收集；贴壁生长的细胞要先用胰蛋白酶等处理，再用离心法收集。四、干细胞的培育及其应用1．干细胞功能：在肯定条件下，可以分化成其他类型的细胞。2．干细胞的存在：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。3．干细胞的种类推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．多数动物细胞培育过程中其培育液所需的相宜pH为6.8～7.0。 (×)提示：多数动物细胞培育过程中其培育液所需的相宜pH为7.2～7.4。2．动物细胞培育要定期更换培育液，其目的是便于清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成损害。 (√)3．动物细胞培育技术的原理是动物细胞的全能性。 (×)提示：动物细胞培育技术的原理是细胞增殖。4．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。 (×)提示：应当用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。5．培育动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培育。 (×)提示：原代培育指动物组织经处理后的初次培育。6．培育保留接触抑制的细胞在培育瓶壁上可形成多层细胞。 (×)提示：由于接触抑制所以培育瓶壁上形成的应当是单层细胞。动物细胞培育1．过程解读(1)原理：细胞增殖。(2)选材：一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂实力强。(3)酶处理①用酶两次处理的目的：第一次运用的目的是使组织细胞分散开；其次次运用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分散后接着培育。②使细胞分散开的缘由：一是能保证细胞所须要的养分供应；二是能保证细胞内有害代谢产物的刚好排出。③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培育的相宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。2．相关概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁：将细胞悬液放入培育瓶内，置于相宜环境中培育，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，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，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培育和传代培育：区分两种“培育”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育，为原代培育。②其次次：细胞培育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，将其分散到多个培育瓶中接着培育，为传代培育。3．培育条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：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。细胞培育时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。(2)气体环境：CO2调整培育液pH，O2维持细胞有氧呼吸。合作探究：(1)动物细胞培育过程中有接触抑制现象，这一现象说明白细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明白什么？提示：细胞培育过程中的接触抑制说明白细胞膜能进行细胞间的信息沟通。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明白细胞膜接受的信息能够传递到细胞核。(2)为什么动物细胞培育中有贴壁生长的特性？提示：动物细胞膜上有糖蛋白使细胞具有黏着性。(3)依据癌细胞的特点，思索一下培育的癌细胞有没有接触抑制现象。提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白削减，细胞的黏着性降低，在相宜的条件下可以无限增殖，因此培育的癌细胞无接触抑制现象，在培育瓶中能够生长成多层。1．下列关于动物细胞培育的叙述中，正确的是()A．动物细胞培育的目的就是获得分泌蛋白B．动物细胞培育前要用胰蛋白酶处理使细胞分散开C．动物细胞培育通常不会出现接触抑制现象D．可以通过细胞培育技术获得完整的动物个体B[动物细胞培育的目的有时是为了获得分泌蛋白，有时是为了获得更多的细胞；通常培育前要将动物组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使其分散开；分散的细胞在培育瓶中很快就贴附在瓶壁上生长，当生长到细胞间表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，即出现接触抑制现象；通过细胞培育技术只能获得大量的细胞或细胞产物，而不能获得完整的动物个体。]2．试验小鼠皮肤细胞培育的基本过程如图所示。下列叙述错误的是()A．甲过程须要在无菌条件下进行B．乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织C．丙过程是原代培育出现接触抑制现象D．丁过程是传代培育细胞，不出现接触抑制现象D[取小鼠的皮肤组织应在无菌条件下进行；乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织，获得单细胞悬液；原代培育会出现接触抑制现象；传代培育细胞也会出现接触抑制现象。]植物组织培育与动物细胞培育的比较项目植物组织培育动物细胞培育理论基础植物细胞全能性细胞增殖培育基类型固体或半固体培育基液体培育基成分矿质元素、蔗糖、维生素、氨基酸、植物激素等无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或诞生不久的幼龄动物的器官或组织过程脱分化、再分化原代培育、传代培育相同点①都须要人工条件下的无菌操作，无菌培育；②都须要配制合成培育基；③都须要相宜的温度、pH等条件合作探究：1.动物细胞培育和植物组织培育的目的有什么不同？提示：动物细胞培育是为了获得大量的动物细胞或细胞产物；植物组织培育是为了获得新个体或细胞产物。2．动物细胞培育和植物组织培育过程中细胞分裂的方式相同吗？提示：相同，都是有丝分裂。下列属于动物细胞培育与植物组织培育区分的是()A．动物细胞培育基与植物细胞培育基的成分有所不同B．动物细胞培育不须要在无菌条件下进行C．动物细胞培育可发生遗传物质变更，而植物组织培育不能D．植物组织培育和动物细胞培育都体现了细胞的全能性A[动物细胞培育所用的培育基与植物组织培育所用的培育基的成分不同，如培育动物细胞的培育基需加入血清，而植物组织培育所用的培育基则不需加入血清；动物细胞培育与植物组织培育都须要在无菌、人工限制的条件下进行；动物细胞培育与植物组织培育过程中都可发生遗传物质的变更；植物组织培育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育成新的动物，不能体现动物细胞的全能性。]干细胞的种类及功能来源功能及应用胚胎干细胞(ES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干细胞成体组织或器官只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的潜能诱导多能干细胞(iPS细胞)体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病合作探究：(1)诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？提示：诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并复原正常功能。(2)诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。1．(不定项)人脐带间充质干细胞在特定诱导条件下，可分化为脂肪、肝、神经等多种组织细胞。下图表示培育人脐带间充质干细胞的大致过程。下列有关叙述正确的是()A．人脐带间充质干细胞属于一种iPS细胞B．通过离心除去上清液可以除去胰蛋白酶C．过程①通常用胰蛋白酶处理D．出现接触抑制前，培育瓶中的细胞数量有可能呈“J”形增长BCD[iPS细胞是经人工诱导产生的，脐带间充质干细胞不是诱导多能干细胞。]2．关于ES细胞和iPS细胞及其应用的说法，正确的是()A．ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成各种功能细胞，不能形成生物个体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细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织D．iPS细胞是人工诱导产生的，也可诱导分化成为各种组织细胞D[ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成各种功能细胞，进一步形成组织、器官甚至生物个体。成体干细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1.动物细胞培育的培育基为液体培育基，含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分，还要加入血清等自然成分。2.培育动物细胞的CO2培育箱中含有95%的空气和5%的CO2。3.原代培育和传代培育均需用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞。4.培育的动物细胞有贴壁生长和接触抑制现象。5.干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。6.体细胞经体外诱导能够形成类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞。1．下列哪项条件不是动物细胞培育所须要的()A．无菌、无毒的环境B．足够的养分物质C．相宜的温度和pHD．95%的空气和5%的氧气D[二氧化碳培育箱的气体条件是95%的空气和5%的二氧化碳。]2．动物细胞培育过程的依次是()①原代培育②传代培育③胰蛋白酶处理组织，形成单个细胞，制成细胞悬液A．①②③ B．①③②C．②①③ D．③①②D[动物细胞培育是用动物胚胎或幼龄动物器官通过胰蛋白酶处理制成细胞悬液，再通过原代培育和传代培育得到细胞株。]3．动植物体的体细胞进行离体培育，下列叙述正确的是()A．都需用CO2培育箱B．都需用液体培育基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性C[植物组织培育不须要用CO2培育箱，是用的固体培育基。动物细胞培育是为了获得更多的动物细胞，不能体现细胞的全能性。]4．关于iPS细胞及应用的说法，正确的是()A．iPS细胞是从早期胚胎中获得的B．造血干细胞是一种iPS细胞C．采纳不同的方法可将成纤维细胞诱导产生iPS细胞D．iPS细胞诱导基因突变可分化成各种组织细胞C[iPS细胞是体细胞体外诱导产生的干细胞，诱导iPS细胞产生的方法有多种。iPS细胞分化成各种组织细胞是基因选择性表达的过程。]5．某探讨小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培育细胞的毒性。供培育的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培育的问题。(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培育瓶中培育，培育液及其他培育条件均相同。一段时间后，视察到甲细胞数量比乙细胞数量________。(2)在动物细胞培育时，通常在合成培育基中加入适量血清，其缘由是_________________。细胞培育应在含5%CO2的恒温培育箱中进行，CO2的作用是____________。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长________。药物试验须要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，须要用___________