【市級公開課課件】2.2動物細(xì)胞工程（動物細(xì)胞培養(yǎng)）課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、課前5分鐘：閱讀P34-36，快速找答案1）動物細(xì)胞工程的3大技術(shù)（牢記）2）動物細(xì)胞培養(yǎng)的4大條件3）找?guī)讉€名詞：細(xì)胞貼壁、接觸抑制、原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)首例胚胎移植成功首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象體細(xì)胞核移植成功試管家兔試管家兔誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞克隆羊克隆羊多莉誕生獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞單細(xì)胞基因組測序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學(xué)家首次培育了體細(xì)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年科技科技. .探索探索 P32 P32動物

2、細(xì)胞工程（含胚胎工程）發(fā)展史 一 動物細(xì)胞培養(yǎng) 本節(jié)聚焦:l 動物細(xì)胞培養(yǎng)需要哪些基本條件？l 動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？l 怎樣客觀分析干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險？新舊教材變化：1. 本節(jié)內(nèi)容屬于舊教材選修3第2章第2節(jié)的內(nèi)容。2. 動物細(xì)胞培養(yǎng)刪減：條件刪去添加抗生素、刪去應(yīng)用。3. 將動物細(xì)胞分散成單個細(xì)胞的方法中:增加了機(jī)械法。4. 知識排列：將“干細(xì)胞的應(yīng)用”放入細(xì)胞培養(yǎng)內(nèi)容、將“細(xì)胞融合”與“核移植”換了順序。從社會中來從社會中來 P34 P34皮膚的自體移植小面積燒傷：患者通過切除 + 植皮(自身)后恢復(fù)1 1）使用他人皮膚如何？）使用他人皮膚如何？患者自身的

3、不夠用，如何解決？患者自身的不夠用，如何解決？大面積燒傷？2 2）培養(yǎng)自身細(xì)胞？）培養(yǎng)自身細(xì)胞？ 目前，科學(xué)家還在研究對皮膚干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚。人造皮膚人造皮膚分析分析1 1：動物組織的選擇：動物組織的選擇： 幼齡動物幼齡動物 or or 老齡動物老齡動物一動物細(xì)胞培養(yǎng)概 念 從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。細(xì)胞增殖細(xì)胞增殖動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)幼齡個體的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。幼齡個體的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。一動物細(xì)胞培養(yǎng)條 件1.1.營營 養(yǎng)養(yǎng)分析分析2 2：培養(yǎng)基的類型：培

4、養(yǎng)基的類型： 固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基oror液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 or or 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基基本營養(yǎng)：水、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源、有機(jī)氮源基本營養(yǎng)：水、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源、有機(jī)氮源特殊物質(zhì)：維生素、（相應(yīng)動物）血清？特殊物質(zhì)：維生素、（相應(yīng)動物）血清？含有尚未研究清楚的細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)含有尚未研究清楚的細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)將細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制的培養(yǎng)基。將細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制的培養(yǎng)基。營養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基營養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基 + +血清等一些天然成分血清等一些天然成分一動物細(xì)胞培養(yǎng)條 件2.2.無菌、無毒的環(huán)境無菌、無毒的環(huán)境措施措

5、施1:1: 滅菌處理滅菌處理對象？對象？措施措施2: 2: 操作在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作在無菌環(huán)境下進(jìn)行。措施措施3 3: : 定期更換培養(yǎng)液定期更換培養(yǎng)液目的？目的？培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具清除代謝物，防止代謝物積清除代謝物，防止代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害累對細(xì)胞自身造成危害。3.3.溫度、溫度、pHpH和滲透壓和滲透壓4.4.氣體環(huán)境氣體環(huán)境與相應(yīng)動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。與相應(yīng)動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。2 2：。細(xì)胞代謝必需細(xì)胞代謝必需9595% % 空氣空氣5% 5% COCO2 2維持培養(yǎng)液中的維持培養(yǎng)液中的pHpH值值一動物細(xì)胞培養(yǎng)過 程用機(jī)械法 或用胰蛋白酶

6、、膠原蛋白酶等處理原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)加培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。：某些細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表面 （如培養(yǎng)瓶瓶壁）才能增殖。：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸 時，細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。：分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。接觸抑制細(xì)胞分裂受阻解決解決傳代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)。收集細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞: :直接用離心法收集貼壁細(xì)胞貼壁細(xì)胞: :用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞，用離心法收集營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、代謝廢物積累、細(xì)胞密度過大等原代培養(yǎng)原代培養(yǎng) 培養(yǎng)培養(yǎng)分瓶制成細(xì)胞懸液分瓶制成細(xì)胞懸液傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)制成

7、制成細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液 CO CO2 2培養(yǎng)培養(yǎng)箱箱 培養(yǎng)培養(yǎng)分散成單分散成單個細(xì)胞個細(xì)胞 取動物組織取動物組織( (幼齡動物幼齡動物) )動物細(xì)胞培養(yǎng)過程 1 1）選幼齡動物（或胚胎）的組織器官）選幼齡動物（或胚胎）的組織器官這些個體的細(xì)胞分化程度低、這些個體的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。4 4）需分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng)的原因需分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng)的原因 3 3）分散細(xì)胞分散細(xì)胞時為何不選用時為何不選用胃蛋白酶？胃蛋白酶？2 2）培養(yǎng)前為什么分散成單個細(xì)胞？培養(yǎng)前為什么分散成單個細(xì)胞？（用機(jī)械法（用機(jī)械法 或用或用胰蛋白酶胰蛋白酶、膠原蛋白酶膠原蛋白酶等等處理）處理）分散不會

8、限制彼此的生長與增殖；分散不會限制彼此的生長與增殖； 分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，保分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，保證證O O2 2與營養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時排出。與營養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時排出。導(dǎo)致細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞分裂受阻分裂受阻多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pHpH為為7.27.27.47.4，而胃蛋白酶的適宜而胃蛋白酶的適宜pHpH約為約為2 2，在此環(huán)境，在此環(huán)境中會失活。中會失活。營養(yǎng)物質(zhì)缺乏營養(yǎng)物質(zhì)缺乏有害代謝物積累有害代謝物積累細(xì)胞密度過大細(xì)胞密度過大接觸抑制接觸抑制細(xì)胞貼壁過程細(xì)胞貼壁過程圓球形細(xì)胞剛開始圓球形細(xì)胞剛開始鋪展貼壁生長（鋪展貼壁生長（100100）培養(yǎng)的動物細(xì)胞貼

9、壁生長培養(yǎng)的動物細(xì)胞貼壁生長并進(jìn)行有絲分裂（并進(jìn)行有絲分裂（100100）細(xì)胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁細(xì)胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（后出現(xiàn)接觸抑制（100100）貼壁生長與接觸抑制貼壁生長與接觸抑制細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液細(xì)胞貼壁、接觸抑制細(xì)胞貼壁、接觸抑制單層細(xì)胞單層細(xì)胞多層細(xì)胞多層細(xì)胞比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點(diǎn)獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物常用固體培養(yǎng)基常用固體培養(yǎng)基新植株新植株葡萄糖、葡萄糖、動物血清動物血清常用液體培養(yǎng)基常用液體培養(yǎng)基細(xì)胞增殖細(xì)胞增殖細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性許多細(xì)胞許多細(xì)胞快速繁殖等快速繁殖等蔗糖、蔗糖

10、、植物激素植物激素1.1.培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、均需無菌操作，需要適宜的溫度、pHpH等條件等條件思考思考. .比較比較 P3 P3原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)脫分化、再分化脫分化、再分化二干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 來源或存在功能、特點(diǎn)局限性胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)（閱讀P4647，完成表格）早期胚胎早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的能夠分化成為動物體內(nèi)的任任何細(xì)胞何細(xì)胞，并進(jìn)一步形成組織、，并進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個體器官甚至生物個體成體組織或

11、器官成體組織或器官，如造血干細(xì)胞、如造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和精神經(jīng)干細(xì)胞和精原干細(xì)胞等原干細(xì)胞等體外誘導(dǎo)體體外誘導(dǎo)體細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的能分化成為具有特定功能的細(xì)胞細(xì)胞來來治療疾病治療疾病。無須破壞無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應(yīng)胚胎，且避免免疫排斥反應(yīng)。具有組織特異性，能分化具有組織特異性，能分化成成特定特定的細(xì)胞或組織的細(xì)胞或組織不具有發(fā)育成完不具有發(fā)育成完整個體的能力整個體的能力需需從胚胎中獲取，從胚胎中獲取，涉及涉及倫理問題倫理問題，限，限制了它在醫(yī)學(xué)上的制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)不成熟。技術(shù)不成熟。面臨的問題:存在著導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險。移植取成纖維細(xì)胞等iPS細(xì)

12、胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細(xì)胞神經(jīng)元血細(xì)胞腸上皮細(xì)胞心肌細(xì)胞肝細(xì)胞病人iPSiPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖二干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）多種體細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化定向誘導(dǎo)分化體外誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞臨床治療疾病如：臨床治療疾病如：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iPS細(xì)胞1 1. .判斷下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的表述是否正確。判斷下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1 1）培養(yǎng)環(huán)境中需要）培養(yǎng)環(huán)境中需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 。（。（ ）（2 2）細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。）細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成

13、愈傷組織。（ ）（3 3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清（ ）（4 4）培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理）培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理, ,分瓶后才能繼續(xù)增殖分瓶后才能繼續(xù)增殖（ ）一.概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）2 2. .干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯誤的是干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )( ) A. A.干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞 B. B.造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞 C. C.不同類

14、型的干細(xì)胞不同類型的干細(xì)胞, ,它們的分化潛能是有差別的它們的分化潛能是有差別的 D. D.由由iPSiPS細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞, ,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A A 現(xiàn)在關(guān)于現(xiàn)在關(guān)于iPSiPS細(xì)胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進(jìn)行細(xì)胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進(jìn)行思考。（思考。（1 1）由于誘導(dǎo)）由于誘導(dǎo)iPSiPS細(xì)胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的細(xì)胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPSiPS細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實(shí)際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于

15、時間比較充裕的情形。從實(shí)際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施? ?像建立骨髓庫一樣，有研究團(tuán)隊正在嘗試建立像建立骨髓庫一樣，有研究團(tuán)隊正在嘗試建立HLA(Human Leukocyte Antigen,HLA(Human Leukocyte Antigen,人類白細(xì)胞抗原人類白細(xì)胞抗原) )多態(tài)性豐富的多態(tài)性豐富的iPSiPS細(xì)胞庫，可以為需要的人找到細(xì)胞庫，可以為需要的人找到HIAHIA匹配度較高匹配度較高的的iPSiPS細(xì)胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細(xì)胞移植后發(fā)生的細(xì)胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細(xì)胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應(yīng)。免疫排斥反應(yīng)。二.拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）（2 2）如果誘導(dǎo)）如果誘導(dǎo)iPSiPS細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？該技術(shù)可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細(xì)胞來進(jìn)行瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細(xì)該技術(shù)可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細(xì)胞來