【课件】动物细胞培养(第1课时)高二生物（人教版2019选择性必修3）.pptx

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1、第第2 2节节 动物细胞工程动物细胞工程第1课时：动物细胞培养第二章 3 3月月1313日清晨，江苏南京一小区居民家中突发火灾，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，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，将屋内两人救出随后，消防员赶到，将屋内两人救出。大面积烧伤的病人大面积烧伤的病人需要移植健康皮肤需要移植健康皮肤思考：思考：怎样获得大量的自体健康皮肤？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能

2、不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的的皮肤？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？通过细胞培养构建的人造皮肤通过细胞培养构建的人造皮肤首例胚胎移植胚胎移植成功首创动物组织体外组织体外培养法发现哺乳动物精子获能精子获能现象体细胞核移植核移植成功试管试管家兔诞生创立单克隆抗体单克隆抗体技术胚胎分割胚胎分割移植成功分离和培养小鼠胚胎干细胞胚胎干细胞克隆克隆羊多莉诞生获得诱导多能干细胞诱导多能干细胞单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2

3、006年2014年2017年动物细胞工程的发展历程科技探索之路2.2动物细胞工程动物细胞培养动物细胞融合动物细胞核移植动物细胞培养技术是其他动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。动物细胞工程技术的基础。4.4.培养对象：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。动物细胞培养1 1.概念：概念：2 2.原理：原理：3 3.地位：地位：动物细胞工程的动物细胞工程的基础基础从动物体中取出从动物体中取出相关的组织相关的组织，将它，将它分散成单个细胞分散成单个细胞，然后在然后在适宜的适宜的培养培养条件条件下，让这些下，让这些细胞生长和增殖细胞生长和增殖的技术。的

4、技术。细胞细胞分裂分裂（增殖）（增殖）【思考】：动物组织的选择：幼龄动物 or 老龄动物幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。5.5.目的：目的：获得细胞或者细胞产物动物细胞培养的条件营养物质稳定的内环境糖类氨基酸无机盐维生素无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境+合成培养基血清人们对细胞所需的营养物质尚未全人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。通常需要加入血清等一些天然成分。一般使用液体培养基，也称培养液。如何维持无菌、无毒的环境？适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？适宜的气体环境

5、包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？环境、培养液、培养环境；定期更换培养液；抗生素等环境、培养液、培养环境；定期更换培养液；抗生素等温度：（温度：（36.50.536.50.5）pH7.2-7.2 pH7.2-7.2 适宜的渗透压适宜的渗透压95%95%空气和空气和5%CO5%CO2 2;培养皿或松盖培养瓶；培养皿或松盖培养瓶；1.动物细胞培养的条件1.1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用可用什么方法？什么方法？2.2.体外培养动物细胞有哪些类型？体外培养动物细胞有哪些类型？3.3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？什么是细胞贴壁？

6、什么是接触抑制？4.4.什么是原代培养和传代培养？什么是原代培养和传代培养？5.5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？为什么要进行分瓶培养？怎么处理？6.6.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？阅读教材阅读教材P44-45,P44-45,思考并回答下列问题：思考并回答下列问题：2.动物细胞培养的过程取动物组织分散成单个细胞解决解决悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、细胞密度过大、有害代谢物积累、有害代谢物积累、营养物质缺乏等营养物质缺乏等接触抑制传代培养用机械法或用用机械法或用胰蛋白酶胰蛋白酶、胶原蛋白酶胶原蛋白酶等处理等处理

7、细胞悬液原代培养分瓶分瓶培养培养原代培养原代培养：指动物组织经处理后的：指动物组织经处理后的初次培养初次培养。细胞贴壁：细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。接触抑制接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接相互接触时，细胞停止分裂增殖触时，细胞停止分裂增殖的现象。的现象。传代培养传代培养：分瓶后分瓶后的细胞培养。的细胞培养。加培养液加培养液在培养皿或在培养皿或培养瓶内培养瓶内悬浮培养的细胞悬浮培养的细胞:直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁细胞贴壁细

8、胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集细胞分裂受阻制成细胞悬液，分瓶培养收集细胞思考：“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。原代培养传代培养细胞株细胞系如何界定原代培养和传代培养？细胞株和细胞系？遗传物质改变遗传物质有的改变洗涤、稀释、分瓶培养多数细胞固定在表面生长和分裂随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限

9、传代细胞株细胞系胰蛋白酶原代培养传代培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代单个细胞加培养液二.动物细胞培养的过程比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基性质培养基特有成分培养结果培养目的相同点植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较获得细胞或细胞产物获得细胞或细胞产物常用固体培养基常用固体培养基植物体植物体葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清常用液体培养基常用液体培养基细胞增殖细胞增殖细胞的全能性细胞的全能性许多细胞许多细胞快速繁殖等快速繁殖等蔗糖、蔗糖、植物激素植物激素1.1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；培养过程中细胞

10、都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；2.2.均需无菌操作，需要适宜的温度、均需无菌操作，需要适宜的温度、pHpH等条件等条件(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()判断正误1.(2022天津一中高二期中)一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件无毒的环境无菌的环境只使用合成培养基温度与动物的体温相近因在CO2培养箱中培养，故不需要O2多数动物细胞培养在7.27.4的p

11、H环境A.B.C.D.2.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（3）分布：（1）概念：（4）分类：电镜下的胚胎干细胞电镜下的胚胎干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。包括胚胎干细胞和成体干细胞等。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。（2）特点：体积较小，细胞核大，核仁明显。1.干细胞 来源或存在功能、特点局限性胚

12、胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)（阅读P4647，完成表格）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。面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。（1）概念：2.诱导多能干细胞（iPS细胞）（2）获取方法：（3 3）诱导多能干细胞优点：移植移植取成纤维细胞等取成纤维细胞等

13、iPSiPS细胞细胞转入相关因子转入相关因子细胞发生转化细胞发生转化分化分化病人病人胰岛细胞胰岛细胞神经元神经元血细胞血细胞肠上皮细胞肠上皮细胞心肌细胞心肌细胞肝细胞肝细胞iPSiPS细胞用于治疗人类疾病示意图细胞用于治疗人类疾病示意图将特定基因或特定蛋白导入细胞；用小分子化合物诱导形成。通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。诱导过程无须破坏胚胎；iPSiPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。3.干细胞的应用 有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。类

14、型类型应用应用造血干细胞造血干细胞神经干细胞神经干细胞诱导多能干细诱导多能干细胞（胞（iPSiPS细胞）细胞）治疗治疗白血病白血病及一些及一些恶性肿瘤恶性肿瘤放疗或放疗或化疗化疗后引起后引起的的造血系统、免疫系统功能障碍造血系统、免疫系统功能障碍等疾病等疾病治疗治疗神经组织损伤神经组织损伤和和神经系统退行性神经系统退行性疾病疾病（如（如帕金森病、阿尔茨海默病等）帕金森病、阿尔茨海默病等）可治疗小鼠的可治疗小鼠的镰状细胞贫血症镰状细胞贫血症，在治疗，在治疗阿尔阿尔茨茨海海默病默病、心血管疾病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展等领域的研究也取得了新进展体外诱导小鼠成纤维细胞诱导多能干细胞iPS

15、临床治疗人类疾病多种体细胞定向诱导分化如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等移植取成纤维细胞等iPS细胞转入相关因子细胞发生转化分化胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞病人iPS细胞用于治疗人类疾病示意图3.干细胞的应用3.(2022北京顺义高二期末)目前实验室培养的小鼠干细胞经过定向诱导分化，可成功地修复小鼠损伤的心脏，下列相关叙述正确的是A.此项研究体现了细胞的全能性B.在培养干细胞时需通入O2，不需通入CO2C.干细胞具有免疫力，不需要在无菌环境中培养D.此成果的应用可避免器官移植出现的免疫排斥4.肌萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”，该病病因之一是突变的基因导致有毒物质积累，运动神经元

16、损伤。最新研究结果表明，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列关于诱导多能干细胞的叙述，不正确的是A.iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多B.iPS细胞分化成的多种细胞中所有核酸均相同，蛋白质却不完全相同C.若将突变的相关基因替换，或许可以起到治疗该病的作用D.经体外诱导产生造血干细胞，在小鼠骨髓中能够增殖分化出B细胞无菌、无毒营养温度、pH和渗透压气体环境制备细胞悬液原代培养传代培养动物细胞培养动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞的培养和应用干细胞的种类、特点及应用iPS细胞的培养和应用1 1.判断下列有关动物细胞培养的

17、表述是否正确。判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1 1）培养环境中需要）培养环境中需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 。（。（）（2 2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（）（3 3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（）（4 4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖分瓶后才能继续增殖（）一.概念检测练习与应用（P47）2 2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的

18、是()()A.A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B.B.造血干细胞可以分化为各种血细胞造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.C.不同类型的干细胞不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的它们的分化潜能是有差别的 D.D.由由iPSiPS细胞产生的特定细胞细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用可以在新药的测试中发挥重要作用A A 现在关于现在关于iPSiPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。（思考。（1 1）由于诱导）由于诱导iPSiPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用

19、某人特异的细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPSiPS细细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原人类白细胞抗原)多态性丰富的多态性丰富的iPSiPS细胞库，可以为

20、需要的人找到细胞库，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度较高匹配度较高的的iPSiPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。免疫排斥反应。（2 2）如果诱导）如果诱导iPSiPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？应用？又可能带来哪些问题？该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的问题。例如，如果用同一个人的iPSiPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择婴儿；有的人还可能有目的地选择iPSiPS细胞，从而细胞，从而“设计设计”婴儿。婴儿。二.拓展应用练习与应用（P47）第第2 2节节 动物细胞工程动物细胞工程