新教材高中生物选择性必修3课件1：2 2 1 动物细胞培养(人教版)

第2章细胞工程第2节第1课时动物细胞工程动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程1890年，希普将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法1951年，张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体，同一时期，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作1959年，试管家兔诞生，之后，多种试管动物相继出生1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术1978年，小鼠的桑椹胚被成功分割，次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊1981年，埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生，随后多种克隆动物相继问世2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞，我国科学家用这种细胞培育出了小鼠2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞，我国科学家用这种细胞培育出了小鼠动物细胞工程动物细胞培养（基础）动物细胞融合动物细胞核移植问题探讨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。讨论：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？

可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；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；一、动物细胞培养概述概念：从动物体中______相关的______，将它________________，然后在_____________下，让这些细胞_______和_______的技术；原理：__________________地位：__________________过程中的关键操作：__________和__________取出组织分散成单个细胞适宜的培养条件生长增殖细胞增殖（有丝分裂）动物细胞工程的基础原代培养传代培养一、动物细胞培养概述1234二、动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件营养条件其他条件无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境糖类、氨基酸、无机盐、维生素等二、动物细胞培养的条件（1）成分①已知成分将细胞所需的__________（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其_______和________严格配制而成的培养基，称为_____________。②未知成分

使用合成培养基时，通常需加入____等一些天然成分为什么？________________________________________________。（2）培养基的物理性质培养动物细胞一般使用____________，也称为________。营养物质种类所需量合成培养基血清血清中含有尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质液体培养基培养液二、动物细胞培养的条件*这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等1.营养（1）保证无菌、无毒环境的具体措施①对_______和______________进行_______处理；②在__________下进行操作；③还需要________________（2）思考题①为什么培养液需要定期更换？

_____________________________________________________②如何防止培养过程中的微生物污染？

____________________________________________培养液所有培养用具灭菌无菌环境定期更换培养液以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害在细胞培养液中添加一定量的抗生素二、动物细胞培养的条件2.无菌、无毒的环境（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多数动物细胞生存的适宜pH为________。（3）适宜的渗透压维持适宜渗透压的目的_________________________。36.5±0.5℃7.2-7.4维持细胞正常的形态和功能二、动物细胞培养的条件3.温度、pH和渗透压（1）组成动物细胞培养所需气体主要有____和_____。（2）不同气体的作用①O2：_______________________②CO2：_____________________________（3）培养容器通常采用_________或_____________。（4）培养仪器含有_________和________的混合气体的_____________。O2CO2O2是细胞代谢所必需的CO2的主要作用维持培养液的pH培养皿松盖培养瓶95%空气5%CO2CO2培养箱二、动物细胞培养的条件4.气体环境三、动物细胞培养的过程取动物组织制成细胞悬液转入培养液原代培养分瓶传代培养动物细胞培养过程图解三、动物细胞培养的过程通常将_________的细胞培养，即动物组织经_____后的_________称为原代培养；将_______的细胞培养称为传代培养；______体外培养的细胞需要____________________才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的_____上，这种现象称为细胞贴壁；当______细胞生长到______________时，细胞通常会____________；分瓶之前处理初次培养分瓶后大多数贴附于某些基质表面瓶壁贴壁表面相互接触停止分裂增殖三、动物细胞培养的过程①原代培养②传代培养③细胞贴壁④接触抑制重要名词解释（1）取材__________或_________的组织、器官（2）取材原因________________________________动物胚胎幼龄动物细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养三、动物细胞培养的过程1.取动物组织（1）制成细胞悬液的步骤①_______________________②____________________________（2）将组织分散成单个细胞的原因①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞________，彼此________________；②_____________________________________________。（3）将组织分散成单个细胞的方法①_______②________________________________靠在一起限制了生长和增殖将组织分散成单个细胞用培养液将细胞制成细胞悬液机械法用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换三、动物细胞培养的过程2.制成细胞悬液3.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？动物细胞间的物质主要是蛋白质不可以；胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，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。不对；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。三、动物细胞培养的过程1.用胰蛋白酶分散细胞，可以说明什么问题？2.可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？思考（1）具体做法将__________放入_______________内（2）体外培养细胞的两大类①___________________________；②_________________________________________________（3）两类细胞的生长特点①悬浮生长类

_____________________________________________________②贴壁生长类________________________________________________细胞悬液培养皿或培养瓶会因细胞密度过大、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除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制能够悬浮在培养液中生长增殖大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）三、动物细胞培养的过程3.原代培养癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少三、动物细胞培养的过程“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。思考（1）需分瓶进行传代培养的原因______________________________________________________________________________________________________________________________________（2）分瓶的具体做法①收集细胞

a.悬浮生长类：________________

b.贴壁生长类：____________________________________________②____________________________________________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直接用离心法收集重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养三、动物细胞培养的过程4.分瓶、传代培养在沉淀中得到细胞，同时去掉上清液中的胰蛋白酶未体现；动物细胞培养只是细胞增殖的过程三、动物细胞培养的过程1.离心的作用？思考2.动物细胞培养技术有没有体现动物细胞的全能性？

不可以；细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株；继续传代培养时，少部分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，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了；三、动物细胞培养的过程正常细胞能否一直传代培养下去？思考动物胚胎、幼龄动物机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞用培养液将细胞制成细胞悬液一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖直接用离心法收集重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集三、动物细胞培养的过程取动物组织制成细胞悬液转入培养液原代培养分瓶传代培养四、动物细胞培养和植物组织培养的比较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的成分特有成分植物细胞的全能性细胞增殖离体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组织、器官固体液体(又称培养液)有机营养成分；无机营养成分；植物激素糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清植物激素血清四、动物细胞培养和植物组织培养的比较植物组织培养动物细胞培养特殊环境条件结果是否体现细胞的全能性过程相同点四、动物细胞培养和植物组织培养的比较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.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件五、干细胞培养及其应用（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）①分布：存在于__________中②特点

____________________________________________________________________________________③应用实例

__________________________________________早期胚胎骨髓脐带血胚胎干细胞成体干细胞早期胚胎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五、干细胞培养及其应用1.分布2.分类干细胞存在于_________、______和________等多种组织和器官中；干细胞包括____________和____________等（2）成体干细胞①分布：存在于__________________中②常见类别：包括______中的___________、_________中的__________、____中的___________等；③特点

____________________________________________________________________________________④发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例

__________________________________________成体组织或器官内骨髓造血干细胞神经系统神经干细胞睾丸精原干细胞一般认为，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，不具有发育成完整个体的能力造血干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中五、干细胞培养及其应用有着_________能力及______潜能的干细胞，与__________的_______________

等密切相关；自我更新分化组织、器官发育、再生和修复类型应用造血干细胞神经干细胞诱导多能干细胞（iPS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、免疫系统功能障碍等疾病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）可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展导致肿瘤发生的风险五、干细胞培养及其应用3.干细胞的应用4.干细胞应用面临的问题存在_____________________干细胞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恢复正常功能五、干细胞培养及其应用干细胞可以治疗某些顽症的原理是什么？思考六、诱导多能干细胞胚胎干细胞必须从_____中获取，涉及________；通过体外诱导__________，获得________________的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称________。①诱导过程_____________②iPS细胞可以________________________，将它移植回病人体内后，理论上可以_________________；胚胎伦理问题成纤维细胞类似胚胎干细胞iPS细胞无需破坏胚胎来源于病人自身的体细胞避免免疫排斥反应*因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞六、诱导多能干细胞1.胚胎干细胞的局限性2.诱导多能干细胞概念3.诱导多能干细胞优点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