【課件】2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)課件25張高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章

細(xì)胞工程第2節(jié)

動物細(xì)胞工程第一課時動物細(xì)胞培養(yǎng)對醫(yī)學(xué)中的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行分析并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

在治療大面積燒傷時,通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進(jìn)行自體移植。但對這樣的病人來說,自體健康皮膚非常有限,使用他人皮膚來源又不足,而且會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。那么,怎樣才能獲得大量的自體健康皮膚?能不能用自體皮膚的單個細(xì)胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚?【情境思考】1.闡明動物細(xì)胞培養(yǎng)是從動物體中獲得相關(guān)組織,分散成單個細(xì)胞后,在適宜的培養(yǎng)條件下，讓細(xì)胞生長和增殖的過程。動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)2.簡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中廣泛的應(yīng)用價值1.概述動物細(xì)胞培養(yǎng)需要的基本條件有哪些。（生命觀念）2.簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程。（科學(xué)思維）3.說出干細(xì)胞的分類及作用。（生命觀念、社會責(zé)任）一、

動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1．概念：從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成

，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞

的技術(shù)。2．條件(1)營養(yǎng)條件①常用培養(yǎng)基的類型：

。②成分：糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、

等。(2)無菌無毒的環(huán)境①需要對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行

處理以及在

環(huán)境下進(jìn)行操作。②培養(yǎng)液還需要定期更換，以便清除代謝物，防止

。單個細(xì)胞生長和增殖液體培養(yǎng)基血清滅菌無菌細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害【探究導(dǎo)學(xué)】(3)溫度、pH和滲透壓①哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以

℃為宜。②多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pH為

。③

也是動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個重要環(huán)境參數(shù)。(4)氣體環(huán)境：動物細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2①O2是

所必需的。②CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的

。36.5±0.57.2～7.4滲透壓細(xì)胞代謝pH1.為什么探究動物細(xì)胞培養(yǎng)時，要在培養(yǎng)基中加入血清、血漿等天然成分？血清和血漿中含有多種維持細(xì)胞正常代謝和生長的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等，人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚。2.動物細(xì)胞培養(yǎng)需要控制什么樣的氣體環(huán)境？各自起什么作用？95%空氣加5%CO2?？諝庵械腛2維持細(xì)胞代謝，CO2維持培養(yǎng)液的pH。3.動物細(xì)胞培養(yǎng)液的主要成分與植物組織培養(yǎng)基相比有何獨特之處？獨特之處有：(1)液體培養(yǎng)基；(2)成分中有動物血清等?！纠?】一般來說，動物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件(

)①無毒的環(huán)境②無菌的環(huán)境③使用合成培養(yǎng)基，但通常需要加入血漿、血清等天然成分④溫度與動物的體溫相近⑤因在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，故不需要O2⑥適宜的pHA．①②③④⑤⑥

B．①②③④C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑥動物細(xì)胞培養(yǎng)需要無菌、無毒的環(huán)境，①②正確；用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的合成培養(yǎng)基需要加入糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等，還需要加入血清、血漿等天然成分，③正確；動物細(xì)胞培養(yǎng)需要適宜的溫度和pH，其中溫度要與動物體溫相近，④⑥正確；動物細(xì)胞培養(yǎng)需要一定的氣體環(huán)境，為95%空氣和5%的CO2，⑤錯誤。故選D。D二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1．原理：細(xì)胞

。2．過程

動物組織

①用機(jī)械的方法

②用

、

等處理細(xì)胞懸液:將組織分散成的

放在培養(yǎng)液中

①細(xì)胞懸浮在

中生長增殖培養(yǎng)皿或

②細(xì)胞

:細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上培養(yǎng)瓶內(nèi)

③接觸

。分瓶培養(yǎng)

①

培養(yǎng)(分瓶前)

②

培養(yǎng)(分瓶后)增殖胰蛋白酶膠原蛋白酶單個細(xì)胞培養(yǎng)液貼壁抑制傳代原代1．動物細(xì)胞培養(yǎng)取材時，一般是取胚胎組織或幼齡動物的組織或器官，請解釋原因。胚胎組織或幼齡動物的組織或器官分裂、增殖旺盛。2．進(jìn)行動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶可以嗎？為什么？蛋白質(zhì)。不可以。多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶(適宜pH為2)在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適用于細(xì)胞培養(yǎng)時的處理。3．培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞培養(yǎng)到什么時候就不再分裂增殖？當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞通常會停止分裂增殖。【例2】(多選)下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)過程的敘述，正確的是(

)A．制作細(xì)胞懸液時，可以使用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理B．懸液中分散的細(xì)胞很快貼附在瓶壁上，細(xì)胞貼壁體現(xiàn)了細(xì)胞的適應(yīng)性C．細(xì)胞培養(yǎng)在含混合氣體的培養(yǎng)箱中，其中的CO2可刺激細(xì)胞的呼吸D．培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞在利用動物組織塊制備細(xì)胞懸液時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，以消化組織細(xì)胞間的蛋白質(zhì)，得到單個細(xì)胞，A正確；細(xì)胞貼壁是指懸浮液中分散的細(xì)胞很快就貼在瓶壁上的現(xiàn)象，體現(xiàn)了細(xì)胞的適應(yīng)性，B正確；細(xì)胞培養(yǎng)在含混合氣體的培養(yǎng)箱中，其中的CO2可以維持培養(yǎng)液的pH，C錯誤；由于接觸抑制，動物細(xì)胞培養(yǎng)時只能形成單層細(xì)胞，D錯誤。A、B1．細(xì)胞貼壁和接觸抑制比較(1)細(xì)胞貼壁：將細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，懸液中分散的大多數(shù)細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞貼壁。(2)接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞通常會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。2．原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)比較(1)第一次：用機(jī)械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，對動物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個細(xì)胞后進(jìn)行培養(yǎng)，稱為原代培養(yǎng)。(2)第二次：細(xì)胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。

【歸納提升】對幾個概念進(jìn)行比較，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)。3．植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)比較(1)植物組織培養(yǎng)過程中存在脫分化和再分化，而動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中沒有脫分化和再分化過程。(2)植物組織培養(yǎng)可獲得新個體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性，而動物細(xì)胞培養(yǎng)只能得到細(xì)胞，沒有體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。(3)兩種技術(shù)手段在培養(yǎng)過程中都進(jìn)行了有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂，都可稱為克隆。三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1．存在：干細(xì)胞存在于

、骨髓和

等多種組織和器官中。2．功能：在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成

。3．分類：包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。(1)胚胎干細(xì)胞①存在：

中。②功能：具有分化為成年動物體內(nèi)的

的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有

甚至個體的潛能。早期胚胎臍帶血其他類型的細(xì)胞早期胚胎任何一種類型組織和器官(2)成體干細(xì)胞①存在：存在于成體

內(nèi)。②類型：造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和

干細(xì)胞等。③功能：成體干細(xì)胞具有組織

，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成

的能力。組織或器官精原特異性完整個體4．應(yīng)用(1)將正常的造血干細(xì)胞移植到病人體內(nèi)，恢復(fù)病人的

和

功能。(2)神經(jīng)干細(xì)胞在治療

損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病方面有重要的應(yīng)用價值。(3)科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得了

，并用該細(xì)胞治療了小鼠的鐮狀細(xì)胞貧血。造血免疫神經(jīng)組織iPS細(xì)胞1．干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？舉例說明。

干細(xì)胞具有自我更新能力及分化潛能，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)，因而在醫(yī)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用。

例如，將正常的造血干細(xì)胞移植到病人體內(nèi)，恢復(fù)病人的造血和免疫功能，已成為治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病的一種重要手段；神經(jīng)干細(xì)胞在治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病方面有重要的應(yīng)用價值。對干細(xì)胞的概念進(jìn)行分析并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。2．誘導(dǎo)iPS細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后的免疫排斥問題？

一方面，通過iPS細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官，從而解決供體器官不足問題，另一方面，由于iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。對干細(xì)胞的概念進(jìn)行分析并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。【例3】科學(xué)家利用實驗鼠(二倍體)成功培育出單倍體胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞能夠分化成各種組織和器官，這將提高基因研究的準(zhǔn)確性。下列敘述不正確的是(

)A．單倍體胚胎干細(xì)胞最可能由卵細(xì)胞直接發(fā)育形成B．胚胎干細(xì)胞能夠分化成各種組織器官，具有發(fā)育的全能性C．iPS類似于胚胎干細(xì)胞，最初是由纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來的D．單倍體胚胎干細(xì)胞沒有同源染色體，所有細(xì)胞中只有一個染色體組單倍體胚胎干細(xì)胞最可能由卵細(xì)胞直接發(fā)育形成；胚胎干細(xì)胞的功能特點是具有發(fā)育的全能性，能夠發(fā)育成各種組織器官；二倍體的配子發(fā)育形成的單倍體沒有同源染色體，有一個染色體組，但有絲分裂后期有兩個染色體組。D營養(yǎng)條件動物細(xì)胞培養(yǎng)干細(xì)胞無菌無毒功能胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞培養(yǎng)條件培養(yǎng)過程存在原理分類應(yīng)用溫度、PH和滲透壓過程【課堂小結(jié)】1．下列關(guān)于用動、植物體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)的做法，敘述正確的是(

)A．都需用CO2培養(yǎng)箱B．都需用液體培養(yǎng)基C．都要在無菌條件下進(jìn)行D．都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性C動、植物體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)都要在無菌條件下進(jìn)行；動物體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，需要使用CO2培養(yǎng)箱，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性；植物體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)需要用固體培養(yǎng)基，不需要使用CO2培養(yǎng)箱，能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性?！倦S堂訓(xùn)練】2.下列生物工程技術(shù)中，不屬于動物細(xì)胞工程的是()

A．通過試管動物大量繁殖優(yōu)良動物B．以大麥為主要原料來制作啤酒C．通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆羊D．將某人的肝癌細(xì)胞在實驗室中繁殖成一個細(xì)胞系B通過試管動物大量繁殖優(yōu)良動物需要采用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物細(xì)胞工程，A正確；啤酒的制作屬于發(fā)酵工程，B錯誤；通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆羊需要采用細(xì)胞核移植技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物細(xì)胞工程，C正確；將某人的肝癌細(xì)胞在實驗室中大量培養(yǎng)需要采用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，屬于動物細(xì)胞工程，D正確。3.關(guān)于干細(xì)胞的敘述，下列說法不正確的是()A．ES細(xì)胞可以在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元和造血干細(xì)胞等B．成體干細(xì)胞是成體組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞C．iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，可以避免免疫排斥反應(yīng)D．已分化的T細(xì)胞、B細(xì)胞等不能被誘導(dǎo)為iPS細(xì)胞D已分化的T細(xì)胞、B細(xì)胞等也能被誘導(dǎo)為iPS細(xì)胞。4.（多選）下列不屬于動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)區(qū)別的是()A．動物細(xì)胞培養(yǎng)基與植物細(xì)胞培養(yǎng)基的成分有所不同B．動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行C．動物細(xì)胞培養(yǎng)可發(fā)生遺傳物質(zhì)改變，而植物組織培養(yǎng)不能D．植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)都體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性B、C、D動物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基的成分不同，如培養(yǎng)動物細(xì)胞的培養(yǎng)基需加入血清，而植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基則不需加入血清，A正確；動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)都需要在無菌、人工控制的條件下進(jìn)行，B錯誤；動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)過程中都可發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變，C錯誤；植物組織培養(yǎng)最終能夠形成完整的植物體，能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，動物細(xì)胞最終不能被培養(yǎng)成新的動物，不能體現(xiàn)動物細(xì)胞的全能性，D錯誤。5．某研究小組進(jìn)行藥物實驗時，以動物肝細(xì)胞為材料，測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供培養(yǎng)的細(xì)胞有