【课件】动物细胞培养 2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3课时第2章

细胞工程动物细胞培养人教版选择性必修31.能阐明动物细胞培养的条件和过程2.能简述干细胞在生物医学工程中的应用价值

动物细胞培养是指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。动物体组织单个细胞细胞生长和增殖取出分散适宜条件（1）相关组织：

一般是指动物胚胎或幼龄动物的组织，

因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。（2）适宜的培养条件：

不同的细胞、组织适合生存的环境不同，需要配置不同的培养基。动物细胞培养的概念能阐明动物细胞培养的条件和过程任务1：回顾选择性必修1中“人体的内环境与稳态”内容，分析讨论一下问题目标一2.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？【提示】营养条件：如糖类、氨基酸、无机盐等1.机体给体内的细胞提供了哪些适宜的条件使其能够维持正常的生命活动？环境条件：如温度、pH、渗透压等此外还要无菌、无毒、气体环境1.营养：①合成培养基：

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称为合成培养基。②血清等一些天然成分：

由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清可以补充合成培养基中缺乏的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。一般使用液体培养基，也称为培养液。合成培养基+血清等一些天然成分2.无菌、无毒的环境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③可根据实际情况适量添加抗生素无菌无毒④定期更换培养液

清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。（3）温度、pH和渗透压①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4。③适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能。（4）气体环境

通常采用培养皿或松盖培养瓶。并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。O2：细胞代谢所必需的。CO2：主要作用是维持培养液的pH。任务2：阅读教材解释下列名词，构建细胞培养的流程图1.名词解释（1）细胞贴壁:（2）接触抑制:（3）原代培养:（4）传代培养:将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养。将分瓶后的细胞培养称为传代培养传代培养原代培养新鲜取样的动物组织单个细胞细胞悬液机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理加入培养液贴壁细胞生长到接触抑制细胞悬液胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，分散成单个细胞，离心法收集后，将收集的细胞加入培养液分瓶继续培养贴壁细胞生长到接触抑制放入CO2培养箱中培养2.细胞培养的流程图：细胞培养过程：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培养箱中培养传代培养放入CO2培养箱中培养用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞（一）动物组织的取材1.一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。2.取材原因:细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养（二）制成细胞悬液1.将组织分散成单个细胞①方法:a.机械法b.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间②原因:a.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；b.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。2.用培养液将细胞制成细胞悬液。（三）原代培养1.操作方法：将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。2.体外培养的动物细胞的两类区别：①悬浮生长类：

会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。②贴壁生长类：

除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象。（四）分瓶、进行传代培养1.需分瓶进行传代培养的原因：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2.方法：①收集细胞a.悬浮生长类：直接用离心法收集b.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（1）使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。（2）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。（3）①悬浮生长细胞：原代培养→分裂受阻→离心分瓶法收集→制成细胞悬液传代培养。②贴壁生长细胞：原代培养→分裂受阻→胰蛋白酶处理→离心法收集→制成细胞悬液分瓶传代培养。【知识总结】动物细胞培养的相关处理【提示】提示：细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。1.幼龄动物的细胞和老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？【思考与讨论】一2.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同？【提示】可以从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞全能性细胞增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、氨基酸、植物激素等无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程脱分化、再分化原代培养、传代培养相同点①都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养；②都需要配制合成培养基；③都需要适宜的温度、pH等条件能简述干细胞在生物医学工程中的应用价值任务：阅读教材P46页，列表归纳总结干细胞的种类及功能目标二来源功能及应用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、器官甚至生物个体只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的潜能能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病体外诱导体细胞产生成体组织或器官胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)诱导多能干细胞（iPS细胞）（1）胚胎干细胞的局限性：

胚胎干细胞必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。（2）诱导多能干细胞概念：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。（3）诱导方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）；②用小分子化合物诱导形成。（4）诱导多能干细胞优点：①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS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。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（5）诱导多能干细胞的应用：可治疗小鼠的镰状细胞贫血，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展1.胚胎肝细胞为什么可以解决供体器官不足的问题？其应用有什么限制因素？【提示】通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。【思考与讨论】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？为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？【提示】1）诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组