动物细胞工程（第1课时）-高二生物通关课件（人教版2019选择性必修3）

第2节动物细胞工程第二章细胞工程动物细胞培养本节聚焦1.动物细胞培养需要哪些基本条件？2.动物细胞培养的基本操作过程是什么？3.怎样客观分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险?

从社会中来3月13日清晨，江苏南京一小区居民家中突发火灾，由于现场火势较大，屋内两人无法逃脱，丈夫把妻子放在阳台护栏外侧，紧紧拉着妻子不放手，自己却烧伤，随后，消防员赶到，将屋内两人救出。大面积烧伤的病人，需要移植健康皮肤1）使用他人皮肤？患者自身的不够用，如何解决？2）自身健康皮肤？非常有限免疫排斥反应小面积烧伤：患者通过切除+植皮(自身)后恢复。思考：怎样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？

从社会中来动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞工程是最基础的技术单克隆抗体人造肉人造皮肤动物细胞培养1.概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。在适宜的培养条件下如何分散2.原理：3.地位：动物细胞工程的基础细胞分裂（增殖）4.培养对象：胚胎或幼龄动物的细胞幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。5.目的：获得细胞或者细胞产物不能获得完整动物个体未体现动物细胞的全能性一、动物细胞培养的条件﹤动物细胞培养所需基本条件﹤营养条件其他条件糖类氨基酸无机盐维生素等适宜温度、pH和渗透压无菌、无毒的环境适宜的气体环境一般来说，动物细胞培养（模拟体内细胞正常生长增殖的环境）需要满足以下条件：*这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等。动物细胞无法吸收二糖、多糖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。含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。培养基的构成：合成培养基+血清等天然成分1.营养一般使用液体培养基，也称为培养液。一、动物细胞培养的条件2.无菌、无毒的环境无菌①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理②在无菌环境下进行操作无毒定期更换培养液1、定期更换培养液的目的是什么？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2、如何防止培养过程中的微生物污染？在细胞培养液中添加一定量的抗生素一、动物细胞培养的条件3.温度、pH和渗透压多数动物细胞生存的适宜pH为________①适宜的温度：36.5±0.5℃7.2-7.4维持细胞正常的形态和功能哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜；维持适宜渗透压的目的______________________②适宜的pH：③适宜的渗透压：一、动物细胞培养的条件4.气体环境动物细胞培养所需气体主要有_____和______用培养皿或松盖培养瓶,在含有_______________和__________的混合气体的__________O2CO2细胞代谢所必需的维持培养液的pH95%空气5%CO2CO2培养箱①组成不同气体的作用是什么？②培养仪器（95%）O2:（5%）CO2：二、动物细胞培养的过程合作探究：请同学们自主阅读教材P44-45，小组合作思考讨论完成问题。

1.体外培养动物细胞有哪些类型？2.简述动物细胞培养的过程。3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？4.什么是原代培养和传代培养？5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？6.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？二、动物细胞培养的过程（一）动物细胞培养的类型第1类：悬浮生长细胞第2类：贴壁生长细胞（主流）悬浮培养瓶能够悬浮在培养液中生长增殖。需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。二、动物细胞培养的过程传代培养放入CO2培养箱中培养取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养放入CO2培养箱中培养取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养二、动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养取动物组织一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。(1)取材对象:(2)取材原因:1.取动物组织（二）动物细胞培养的过程

长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构，注意控制时间和酶用量。二、动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养(1)原因：①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，

彼此限制了生长和增殖。②利于细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。2.分散成单个细胞（2）怎样将动物组织分散成单个细胞？机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右①用胃蛋白酶可以吗？②胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？纤维蛋白、胶原蛋白等（二）动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养制成细胞悬液取动物组织3.制成细胞悬液用培养液将细胞制成细胞悬液。将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养。（二）动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养4.原代培养:指动物组织经处理后的初次培养。悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等接触抑制能够悬浮在培养液中生长增殖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。——细胞贴壁要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。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。解决办法?（二）动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养传代培养5.传代培养：指分瓶后的细胞培养。（1）收集细胞②贴壁生长类：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。（2）将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养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。直接用离心法收集①悬浮生长类：（二）动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程传代培养思考:细胞可以一直进行传代培养吗？传代培养部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止大部分细胞衰老死亡少数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，正朝癌细胞发展10~50代继续培养（50代以后）有限细胞系无限细胞系实验使用或保存的细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质不改变)这一阶段的细胞称为细胞株遗传物质一定改变了二、动物细胞培养的过程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。()×原代培养特指从体内取出组织或细胞后进行的初次培养，而第一代细胞则是指细胞在培养过程中经历的第一次增殖。原代培养不仅仅包括第一代细胞，还包括了后续几代（通常至第十代）的细胞。二、动物细胞培养的过程思考：“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。癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少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。二、动物细胞培养的过程传代培养：二、动物细胞培养的过程（三）动物细胞培养的意义（1）生物制品

酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等（2）进行有毒物质和药物的检测（3）临床治疗（如人工皮肤）（4）生物学基础研究（细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究）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相同点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)水、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血清等天然成分植物激素血清细胞分裂方式都是有丝分裂；都要严格的进行无菌操作。及时训练没有发育成完整个体(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(

)(2)培养保留接触抑制的细胞在培养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)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(

)×√1.判断正误×√接触抑制及时训练2.一般来说，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只使用合成培养基④温度与动物的体温相近⑤因在CO2培养箱中培养，故不需要O2

⑥多数动物细胞培养在7.2～7.4的pH环境A.①②④⑤⑥

B.①②③④C.①②③⑤⑥

D.①②④⑥√加入血浆需要加入氧气，呼吸及时训练3.在将动物组织块分散成单个细胞时，可以使用胰蛋白酶。由此判断以下推测不合理的是A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系B.处理时一定要注意处理时间、加酶量C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤D.动物细胞培养液的pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致√长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构三、干细胞培养及其应用三、干细胞培养及其应用

动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。1.概念干细胞存在于

、

和

等多种组织和器官中。早期胚胎骨髓脐带血2.分布受精卵原始胚胎干细胞囊胚胎儿成人胚胎干细胞成体干细胞三、干细胞培养及其应用3.干细胞类型及特点(1)胚胎干细胞：ES细胞➊分布：➋特点：➌应用实例：➍局限性：存在于

中具有分化为成年动物体内的

类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至

的潜能。目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞，在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。必须从

中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。早期胚胎任何一种个体胚胎三、干细胞培养及其应用3.干细胞类型及特点(2)成体干细胞：➊分布：➌特点➋常见类型存在于

组织或器官内的干细胞造血干细胞神经干细胞精原干细胞发现最早研究最多应用最成熟具有

性，只能分化成

细胞或组织，

发育成完整个体的能力。成体（骨髓、外周血和脐带血中）（神经系统中）（睾丸中）组织特异特定的不具有➍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

、

和

等密切相关。发育再生修复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）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。造血干细胞→神经干细胞→三、干细胞培养及其应用(3)诱导多能干细胞：iPS细胞3.干细胞类型及特点➊概念：通过

诱导小鼠

细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞➋诱导方法：①借助载体将

或

导入细胞（成纤维细胞以及已分化的

均可）；②用

诱导形成。➌诱导多能干细胞优点：①诱导过程

破坏胚胎；②

iPS

细胞可以来源于病人自身的

细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免

反应。体外成纤维特定基因特定蛋白T细胞、B细胞小分子化合物无须体免疫排斥所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。成纤维细胞iPS细胞三、干细胞培养及其应用iPS细胞用于治疗人类疾病示意图(1)1→2过程的实质是什么？基因的选择性表达(2)诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？

诱导多能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。如图为iPS细胞的培养和利用过程，请据图回答问题：12（3）利用诱导多能干细胞形成的组织细胞移植后会产生免疫排斥吗？由于人造器官是由病人自身细胞经诱导分化形成的，所以理论上可以避免免疫排斥反应。三、干细胞培养及其应用4.面临的问题及展望面临的问题运用展望存在导致肿瘤发生的风险干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。三种干细胞的比较

来源或存在功能、特点局限性胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS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组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应具有组织特异性，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需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用技术不成熟有肿瘤发生的风险小结动物细胞培养动物细胞培养的概念和原理动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程原理：细胞的增殖在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术(1)营养条件(2)无菌、无毒的环境(3)温度、pH和渗透压(4)气体环境取动物组织单个细胞细胞悬液原代培养传代培养干细胞培养及其应用干细胞的分布干细胞的类型干细胞的应用胚胎干细胞（ES细胞）成体干细胞早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中主要应用在医学上干细胞治疗疾病的机理练习与应用1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1）培养环境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）细