【生物】动物细胞工程第1课时课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、温故知新温故知新第第2 2章章 细胞工程细胞工程 第2节 动物细胞工程一 动物细胞培养目标目标010102020303用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文字和图示说明动物细胞培养的过程。字和图示说明动物细胞培养的过程。（科学探究）（科学探究）运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。条件。（生命观念）（生命观念）对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热点问题进行科学评价点问题进行科学评价（社会责任）（社会责任）学习目标学习目标问题问题1 1：怎样才能获得大量的自体健康皮肤？问题问题2 2：能

2、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。从社会中来通过细胞培养构建的人造皮肤 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。课本课本P43人体再生术的秘密人体再生术的秘密人造皮肤人造皮肤（视频）（视频）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动物细胞工程是最基础的技术什什么么是是动动物物细细胞胞培培养养？动动物物细细胞胞培培养养的的作作用

3、用？克隆猴：中中和华华克隆猴：中中和华华克隆皮肤克隆皮肤单克隆抗体单克隆抗体课本课本P43 第一段第一段【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、幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强分裂能力强，易培养。，易培养。从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。动物体组织单个细胞细胞生长和增殖取出分散适宜条件原理地位对象目的细胞增殖（有丝分裂）动物细胞工程的基础获得细胞或者细胞产物胚胎或幼龄动物的细胞一、动物细胞培养的概念课本课本P43第二段第二段思考：动物细胞的培养需要哪些条件呢？任务一：任务一：阅读教材阅读教

4、材P43-44P43-44，结合选择性必修一所学内容思考以下问题，结合选择性必修一所学内容思考以下问题。1、动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养，你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件?(教材教材P43P43图图2-92-9和和P44P44第一段第一段)2、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？适宜的气体环境包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？(教材教材P44P44第第2-42-4段段)金版学案金版学案P49 例例1【例【例1】一般来说】一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件是动物细胞体外培养需要满足的条件是()无无毒的环境毒的环境合成培养基里

5、需添加血清等合成培养基里需添加血清等无菌的环境无菌的环境温度温度一般与动物体温接近一般与动物体温接近只有只有O O2 2的气体环境的气体环境能调节培养液能调节培养液pH的的CO2 2 A.A.B.C.B.C.D.D.D二、动物细胞培养的过程请同学们自主阅读教材P44-45，思考并回答下列问题：1.根据教材P45图2-12动物细胞培养的过程图初步构建动物细胞培养的流程。2.为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？3.培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？如何将组织分散成单个细胞？说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？4.细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么?怎

6、样解决这一问题?什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？5.什么是原代培养和传代培养？两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？二、动物细胞培养的过程取动物组织制成细胞悬液 进行传代培养 转入培养液进行原代培养分瓶分散成单个细胞根据动物细胞培养的概念及课本根据动物细胞培养的概念及课本P45图图2-9，构建动物细胞，构建动物细胞培养的过程培养的过程分分瓶瓶取动物组织取动物组织分散成单个细胞分散成单个细胞加培养液加培养液制成细胞悬液制成细胞悬液原代培养原代培养在培养皿或培养瓶中在培养皿或培养瓶中传代培养传代培养 二、动物细胞培养的过程1.1.取动物组织取动物组织：(1)(1)(1)(1)取材部位取材部位

7、取材部位取材部位:一般取材于一般取材于动物胚胎动物胚胎或或幼龄动物的组织、器官幼龄动物的组织、器官。(2)(2)(2)(2)取材原因取材原因取材原因取材原因:其细胞生命力旺盛，其细胞生命力旺盛，分分化程度低，化程度低，分裂能力强。分裂能力强。取动物组织取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理酶、胶原蛋白酶处理分散成单个细胞分散成单个细胞加培养液加培养液制成细胞悬液制成细胞悬液原代培养原代培养在培养皿或培养瓶中在培养皿或培养瓶中传代培养传代培养 二、动物细胞培养的过程2.2.分散成单个细胞分散成单个细胞：(1)(1)(1)(1)原因原因原因原因:(2)(2)(

8、2)(2)方法方法方法方法:细胞与细胞靠在一起，彼此细胞与细胞靠在一起，彼此限制了限制了生长和增殖生长和增殖。分散分散有利于与培养液充分接触有利于与培养液充分接触，保，保证证O2与营养供应和代谢物及时排出。与营养供应和代谢物及时排出。用用机械法机械法或用或用胰蛋白酶、胰蛋白酶、胶原胶原蛋白酶蛋白酶等处理。等处理。(3)(3)(3)(3)胃蛋白酶可以吗？理由：胃蛋白酶可以吗？理由：胃蛋白酶可以吗？理由：胃蛋白酶可以吗？理由：不可以；胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，而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失活，无法发挥作用课本课本P44最后最后一段一段课本课本P44P44左下

9、角：左下角：说明细胞间的物质主要是什么成分？说明细胞间的物质主要是什么成分？蛋白质蛋白质分分瓶瓶取动物组织取动物组织用机械的方法，或用胰蛋用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理白酶、胶原蛋白酶处理分散成单个细胞分散成单个细胞加培养液加培养液制成细胞悬液制成细胞悬液原代培原代培养养在培养皿或培养瓶中在培养皿或培养瓶中传代培养传代培养 二、动物细胞培养的过程3.3.制细胞悬浮液制细胞悬浮液：将将细胞悬液细胞悬液放入培养皿或培养瓶放入培养皿或培养瓶内，置于内，置于适宜环境适宜环境中培养。中培养。悬悬浮生浮生长类长类：能够能够悬浮在培养液悬浮在培养液中生长增殖中生长增殖。需要需要贴附于某些基质表面

10、贴附于某些基质表面才能才能生长增殖（生长增殖（细胞贴壁细胞贴壁），大多大多数细胞属于此类数细胞属于此类。贴贴壁生壁生长类长类：(1)(1)(1)(1)操作方法：操作方法：操作方法：操作方法：(2)(2)(2)(2)体外培养的动物细胞类型体外培养的动物细胞类型体外培养的动物细胞类型体外培养的动物细胞类型课本课本P44最后最后一段一段分分瓶瓶取动物组织取动物组织用机械的方法，或用胰蛋用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理白酶、胶原蛋白酶处理分散成单个细胞分散成单个细胞加培养液加培养液制成细胞悬液制成细胞悬液原代培原代培养养在培养皿或培养瓶中在培养皿或培养瓶中传代培养传代培养 细胞分裂受阻细胞分

11、裂受阻悬浮生长悬浮生长贴壁生贴壁生长长密度过大、有害代谢密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺物积累和营养物质缺乏等乏等原因原因接接触触抑抑制制原因原因解决办法解决办法二、动物细胞培养的过程4.4.原代培养和原代培养和传代培养传代培养：判断依据：是否分瓶！判断依据：是否分瓶！(2)(2)(2)(2)原代培养：原代培养：原代培养：原代培养：(3)(3)(3)(3)传代培养：传代培养：传代培养：传代培养：指动物组织经处理后的初次培养分瓶后的细胞培养。(1)(1)(1)(1)细胞培养一段时间，分裂会受细胞培养一段时间，分裂会受细胞培养一段时间，分裂会受细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么阻，这是为

12、什么阻，这是为什么阻，这是为什么？怎样解决怎样解决怎样解决怎样解决 悬浮培养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，贴壁贴壁细胞细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象接触抑制现象问题课本课本P44最后最后课本课本P45第一段第一段问题分分瓶瓶取动物组织取动物组织用机械的方法，或用胰蛋用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理白酶、胶原蛋白酶处理分散成单个细胞分散成单个细胞加培养液加培养液制成细胞悬液制成细胞悬液原代培原代培养养在培养皿或培养瓶中在培养皿或培养瓶中传代培养传代培养 细胞分裂受阻细胞分裂受阻悬浮生长悬浮生长贴壁生贴壁生长

13、长密度过大、有害代谢密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺物积累和营养物质缺乏等乏等原因原因接接触触抑抑制制原因原因解决办法解决办法二、动物细胞培养的过程5.5.传代培养传代培养：用胰蛋白酶处理分散用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离成单个细胞，再用离心法收集心法收集制成细胞悬液分瓶培养收集细胞悬浮培养的细胞:贴壁细胞:直接用离心法收集直接用离心法收集(3)(3)(3)(3)传代培养操作流程传代培养操作流程传代培养操作流程传代培养操作流程课本课本P45第一第一段段思考：原代培养和传代培养都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？不同不同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，

14、不需要CO2。（）（2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（）（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（）（4）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（）练习与应用课本课本P47一、概念检测一、概念检测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过程培养结果培养目的相同点获得细胞或细胞产物常用固体培养基新植株葡萄糖、动物血清常用液体培养基细胞增殖植物细胞的全能性许多细胞快速繁殖等蔗糖、植物激素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等条件动物细胞培养动物细胞培养 PK PK 植物组织培养植物组织

15、培养原代培养、传代培养脱分化、再分化注意：动物细胞培养不能形成新个体，只是获得细胞或细胞产物（不体现细胞全能性）课本课本P45金金P48 点拨提升点拨提升金版学案金版学案P49 例例2【例【例2 2】动物细胞培养与植物组织培养的主要区别是】动物细胞培养与植物组织培养的主要区别是()A.A.动物细胞可以传代培养动物细胞可以传代培养,而植物细胞不能传代培养而植物细胞不能传代培养B.B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C.C.培养基中所含有的成分和物理形态不同培养基中所含有的成分和物理形态不同D.D.动物细胞能够无限增殖动物细胞能够无限增殖,而植物细胞只能培养成植

16、株而植物细胞只能培养成植株C思考1：u是否接触抑制可以作为判断正常细胞和癌细胞的标志之是否接触抑制可以作为判断正常细胞和癌细胞的标志之一一由于接触抑制，正常情况下只能单层细胞由于接触抑制，正常情况下只能单层细胞思考2：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。正常情况下，动物细胞培养的细胞是单层还是双层？正常情况下，动物细胞培养的细胞是单层还是双层？“细胞增殖到互相接触的时候，细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白糖蛋白识别了这种信息，就识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述

17、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。解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。思考3：正常细胞能否一直传代培养下去？不可以；不可以；细胞的细胞的原代培养一般传至原代培养一般传至10代代后就不易传下去，这时细胞后就不易传下去，这时细胞能保持细胞能保持细胞正常的二倍体核型正常的二倍体核型；传代培养传代培养一般传至一般传至10-50代左右代左右时，但时，但少部分细胞遗传物少部分细胞遗传物质会改变，质会改变，会克服寿命的自然极限，获得不死性，会克服寿命的自然极限，获得不死性，朝着等朝着等同于癌细胞的方向发展同于癌细胞的方向发展；拓展（3）分布：1.干细胞（1）概念：（4

18、）分类：电镜下的胚胎干细胞电镜下的胚胎干细胞存在于存在于早期胚胎、骨髓早期胚胎、骨髓和和脐带血脐带血等多种组织和器官中。等多种组织和器官中。包括包括胚胎干细胞胚胎干细胞和和成体干细胞成体干细胞等。等。动物和人体内仍保留的动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞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。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。（2）特点特点：体积较体积较小小，细胞核，细胞核大大，核仁，核仁明显明显。03四四.干细胞培养及其应用干细胞培养及其应用阅读课本阅读课本P46第一段第一段早期胚胎中具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并

19、进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。分布特点应用实例局限性胚胎干细胞（简称ES细胞）成体组织或器官内具有组织特异性，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。成体干细胞分布特点举例造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）精原干细胞（睾丸中）神经干细胞（神经系统中）血细胞和免疫细胞神经细胞精原细胞也叫全能干细胞也叫全能干细胞应用最成熟阅读课本阅读课本P46第第2段段三、干细胞培养及其应用3 3.诱导多能干细胞诱导多能干细胞（iPSiPS细胞细胞）诱导过程诱导过程无无须须破坏

20、胚胎破坏胚胎；iPSiPS细胞可以细胞可以来源于病人自身的体细胞来源于病人自身的体细胞，将它移植回，将它移植回病人体内后，理论上可以病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。可治疗可治疗镰状细胞贫血症镰状细胞贫血症；在治疗在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病阿尔兹海默病、心血管疾病等的研究也取得新进展等的研究也取得新进展因此，普遍认为因此，普遍认为iPSiPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞细胞的应用前景优于胚胎干细胞诱导诱导小鼠小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞的一种细胞将将特定基因或特定蛋白导入特定基因或特定蛋白导入细胞细胞 （成纤维细胞、已分化

21、的（成纤维细胞、已分化的T T细胞、细胞、B B细胞）细胞）诱导多能干细胞概念概念制备方法制备方法应用应用优点优点用用小分子化合物诱导小分子化合物诱导形成。形成。阅读课本阅读课本P46第第3段段四、干细胞培养及其运用神奇的干细胞干细胞的种类（视频）课本课本P46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细胞移植回病人体内诱导iPS细胞及其应用4.诱导多能干细胞（iPS细胞）治疗糖尿病疾病治疗神经疾病治疗心血管疾病治疗消化道疾病

22、课本P47图2-14四、干细胞培养及其运用2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是()A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B、造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的 D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用A课本课本P47练习与应用一、概念检测 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思考。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。（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i

23、PSiPS细胞进行医疗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面考虑，如果要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将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立像建立骨髓库骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立一样，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细胞库细胞库，可以为需要的人找到，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度

24、较高的匹配度较高的iPSiPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植异体干细胞移植后发生的免疫后发生的免疫排斥反应。排斥反应。二、拓展应用（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应用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？又可能带来哪些问题？该技术可能被用于该技术可能被用于治疗不孕症治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆濒危物种的克隆研究研究；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

25、来获得；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转基因动物动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的例如，如果用同一个人的iPSiPS细胞分别细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出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婴儿；有的人还可能有目的地选择选择iPSiPS细胞，从而细胞，从而“设计设计”婴儿。婴儿。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思考。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。（1 1）由于诱导

26、）由于诱导iPSiPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPSiPS细胞进行医疗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面考虑，如果要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将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立像建立骨髓库骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立一样，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

27、抗原)多态性丰富的多态性丰富的iPSiPS细胞库细胞库，可以为需要的人找到，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度较高的匹配度较高的iPSiPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植异体干细胞移植后发生的免疫后发生的免疫排斥反应。排斥反应。二、拓展应用（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应用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？又可能带来哪些问题？该技术可能被用于该技术可能被用于治疗不孕症治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行；获得足

28、够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆濒危物种的克隆研究研究；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；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转基因动物动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的例如，如果用同一个人的iPSiPS细胞分别细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出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婴儿；有的人还可能有目的地选择选择iPSiPS细胞，从而细胞，从而“设计设计”婴儿。婴儿。课本课本P47动动物物细细胞胞培培养养动物细胞培动物细胞培

29、养的概念和养的概念和原理原理动物细胞培动物细胞培养的条件养的条件动物细胞培动物细胞培养的过程养的过程原理：原理：细胞的增殖细胞的增殖在适当的在适当的培养培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术条件下，让这些细胞生长和增殖的技术(1)(1)营养条件营养条件(2)(2)无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境(3)(3)温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压(4)(4)气体环境气体环境取动取动物组物组织织单个单个细胞细胞细细胞胞悬悬液液原代原代培养培养传代传代培养培养干细胞培养干细胞培养及其应用及其应用干细胞的分布干细胞的分布干细胞的类型干细胞的类型干细胞的应用干细胞的应用胚胎干细胞（胚胎干细胞（ES ES细胞）细胞）成体干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主要应用在医学上课堂小结课后练习：课时评价作业七：8-10；12-13