高中生物 新人教版 选择性必修3 动物细胞培养 教案

第1课时动物细胞培养

新课标核心素养

1.生命观念：构建动物细胞培养的流程图，认

1.概述动物细胞培养需要的基本条件。

同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

2.简述动物细胞培养的基本操作过程。

2.社会责任：理性客观地分析干细胞在临床上

3.说出干细胞的分类及作用。

的应用所产生的效益与风险。

知识点(一)动物细胞培养的条件

-W自主学习虞备A

1.概念：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。

2.条件

(1)营养条件

①常用培养基的类型：液体培养基。

②成分：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等。

(2)无菌无毒的环境

①需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。

②培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危

Wo

(3)温度、pH和渗透压

①哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。

②多数动物细胞生存的适宜pH为7.2〜7.4。

③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。

(4)气体环境：动物细胞培养所需气体主要有Ch和CO2

①Ch是细胞代谢所必需的。

②CO2的主要作用是维持培养液的BH»

【正误判断】

(1)动物细胞培养是一个在适宜的条件下，细胞增殖和分化的过程(X)

(2)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(V)

(3)在进行细胞培养时，通常采用培养皿或打开培养瓶盖的方式以获取新陈代谢所必需

的。2(义)

(4)将动物细胞置于含有95%。2和5%CC)2的混合气体的CO2培养箱中进行培养(X)

□EE互动探究麒A

1.（生命观念）为什么探究动物细胞培养时，要在培养基中加入血清、血浆等天然成分？

提示：血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、

未知的促生长因子等，人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚。

2.（科学思维）动物细胞培养需要控制什么样的气体环境？各自起什么作用？

提示：95%空气加5%CCh。空气中的O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。

3.（生命观念）动物细胞培养液的主要成分与植物组织培养基相比有何独特之处？

提示：独特之处有：（1）液体培养基；（2）成分中有动物血清等。

【针对训练】

1.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件（）

①无毒的环境

②无菌的环境

③使用合成培养基，但通常需加入血浆、血清等天然成分

④温度与动物的体温相近

⑤因在二氧化碳培养箱中培养，故不需要02

⑥适宜的pH

A.①®③©⑤®B.①®③④

C.D.®®®®®

解析：选D动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，①②正确；用于动物细胞培养的

合成培养基需加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆

等天然物质，③正确；动物细胞培养需要适宜的温度和pH,其中温度要与动物体温相近，

④⑥正确；动物细胞培养需要一定的气体环境，为95%空气和5%的CO2,⑤错误。故选

Do

2.用动、植物体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（）

A.都需用CO2培养箱

B.都需用液体培养基

C.都要在无菌条件下进行

D.都可体现细胞的全能性

解析：选C动、植物体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行；动物体的体

细胞离体培养用液体培养基，需要使用CO2培养箱，不能体现细胞的全能性；植物体的体

细胞离体培养需用固体培养基，不需要使用CO2培养箱，能体现细胞的全能性。

知识点（二）动物细胞培养的过程

自主学习

1.原理：细胞增殖。

2.过程

厂①用机械的方法

动物组织一

」②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理

细胞悬液:将组织分散成的单个细胞放在培养液中

坤成厂①细胞悬浮在培养液中生长增殖

二Ji?——②细胞贴壁:细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上

③接触抑制

，l①原代爵（分瓶前）

分瓶培养一

」②传代培养（分瓶后）

【正误判断】

（1）动物细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CCh刺激细胞呼吸（X）

（2）培养动物细胞的第一代（即第一次细胞增殖）被称为原代培养（X）

（3）动物细胞培养的结果说明动物体细胞没有全能性（X）

（4）可以用胃蛋白酶代替胰蛋白酶将动物组织处理为单个细胞（X）

互动探究即A

1.（科学思维）动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请

解释原因。

提示：胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛。

2.（生命观念）进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要

是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？为什么？

提示：蛋白质。不可以。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2〜7.4,胃蛋白酶（适宜pH

为2）在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培

养时的处理。

3.（科学思维）培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂增殖？

提示：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖。

【针对训练】

1.（多选）下列关于动物细胞培养过程的叙述，错误的是（）

A.制作细胞悬液时，可以使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理

B.悬液中分散的细胞很快贴附在瓶壁上，细胞贴壁体现了细胞的适应性

C.细胞培养在含混合气体的培养箱中，其中的CO2可刺激细胞的呼吸

D.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞

解析：选CD在利用动物组织块制备细胞悬液时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，

以消化组织细胞间的蛋白质，得到单个细胞，A正确；细胞贴壁是指悬浮液中分散的细胞

很快就贴在瓶壁上的现象，体现了细胞的适应性，B正确；细胞培养在含混合气体的培养

箱中，其中的CO2可以维持培养液的pH值，C错误；由于接触抑制，动物细胞培养时只

能形成单层细胞，D错误。

2.如表是有关动物细胞培养与植物组织培养的比较，错误的是()

编号比较项目动物细胞培养植物组织培养

动物细胞核植物细胞的

①原理

的全能性全能性

②培养基液体培养基固体培养基

原代培养、脱分化、再分化、

③主要过程

传代培养形成植株

获得大量细胞植物快速繁殖、

④主要运用

或细胞产物获得脱毒苗等

A.①B.②

C.③D.④

解析：选A植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞

增殖，A错误；动物细胞培养使用液体培养基，制成细胞悬液；植物细胞培养一般使用固

体培养基，B正确；动物细胞培养的主要过程是原代培养和传代培养，植物细胞培养的主

要过程是脱分化、再分化、形成植株，C正确；动物细胞培养的目的是获得大量细胞或细

胞产物，植物细胞培养主要用于植物快速繁殖、获得脱毒苗，D正确。

［归纳提升］

1.细胞贴壁和接触抑制

(1)细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的大多数

细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种

现象称为细胞贴壁。

(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖，这

种现象称为细胞的接触抑制。

2.原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象

(1)第一次：用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，对动物组织进

行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。

⑵第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后,

将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。

3.植物组织培养和动物细胞培养

(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再

分化过程。

(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞,

没有体现细胞的全能性。

(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。

知识点(三)干细胞培养及其应用

课前/自主学习一」-

1.存在：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。

2.功能：在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。

3.分类：包括胚胎干细胞和成体干细胞等。

(1)胚胎干细胞

①存在：早期胚胎中。

②功能：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有

组织和器官甚至个体的潜能。

(2)成体干细胞

①存在：存在于成体组织或器官内。

②类型：造血干细胞、神经干细胞和植原干细胞等。

③功能：成体干细胞具有组织特异性,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。

4.应用

(1)将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能。

(2)神经干细胞在治疗拽经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。

(3)科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了iPS细胞,并用该细胞治疗了小鼠的

镰状细胞贫血。

【正误判断】

(1)干细胞能分化成各种类型的细胞(X)

(2)胚胎干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞(X)

(3)造血干细胞主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中(J)

(4)iPS细胞类似于胚胎干细胞，又称为诱导多能干细胞(V)

课堂/互动探究»A

1.（生命观念）干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？请举例说明。

提示：干细胞具有自我更新能力及分化潜能，与组织、器官的发育、再生和修复等密

切相关，因而在医学上有着广泛的应用。例如，将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢

复病人的造血和免疫功能，已成为治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系

统、免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段；神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系

统退行性疾病方面有重要的应用价值。

2.（社会责任）诱导iPS细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问

题？

提示：通过iPS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，另一方面，由于iPS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。

【针对训练】

1.《科学》杂志报告，科研人员已经研发出了一种诱导人类多能干细胞（或称iPS细胞）

的新方法，在这些细胞中不含外来且可能有害的DNA。下图为该技术在人体细胞中应用的

实验示意图，下列说法正确的是（）

L©X神经细胞

一定的刺激一y拄^肝脏细胞

上皮细胞iPS细胞心朋细胞

A.过程①②③体现了iPS细胞的全能性

B.图中所示过程中细胞内染色体组最多可达到4个

C.由iPS细胞分化成的神经细胞可以再转化成心肌细胞

D.利用iPS细胞获得的肝脏细胞不会衰老和凋亡

解析：选B细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分

化成其他各种细胞的潜能，而①②③过程只是分化成部分不同的细胞，A错误；人体细胞

中有两个染色体组，有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，则染色体组为4个，B

正确；细胞的分化具有不可逆性，分化成的神经细胞不可以再转化成心肌细胞，C错误；

利用iPS细胞获得的肝脏细胞会正常地衰老和凋亡，D错误。

2.科学家利用实验鼠（二倍体）成功培育出单倍体胚胎干细胞。胚胎干细胞能够分化成

各种组织和器官，这将提高基因研究的准确性。下列叙述不正确的是（）

A.单倍体胚胎干细胞最可能由卵细胞直接发育形成

B.胚胎干细胞能够分化成各种组织器官，具有发育的全能性

C.iPS类似于胚胎干细胞，最初是由纤维细胞转化而来的

D.单倍体胚胎干细胞没有同源染色体，所有细胞中只有一个染色体组

解析：选D单倍体胚胎干细胞最可能由卵细胞直接发育形成；胚胎干细胞的功能特

点是具有发育的全能性，能够发育成各种组织器官；二倍体的配子发育形成的单倍体没有

同源染色体，有一个染色体组，但有丝分裂后期有两个染色体组。

［学习小结］

厂营养条件

培养一无菌无毒

条件

一温度、pH和渗透压

动

物一气体环境

细

胞培养

培过程

养

一一存在

干细胞一功能

胚胎干细胞

一分类

_应用成体干细胞

、课堂检测,

1.下列生物工程技术中，不属于动物细胞工程的是（）

A.通过试管动物大量繁殖优良动物

B.以大麦为主要原料来制作啤酒

C.通过体细胞克隆技术培育出克隆羊

D.将某人的肝癌细胞在实验室中繁殖成一个细胞系

解析：选B通过试管动物大量繁殖优良动物需要采用动物细胞培养技术，属于动物

细胞工程，A正确；啤酒的制作用属于发酵工程，B错误；通过体细胞克隆技术培育出克隆

羊需要采用细胞核移植技术和动物细胞培养技术，属于动物细胞工程，C正确；将某人的

肝癌细胞在实验室中大量培养需要采用动物细胞培养技术，属于动物细胞工程，D正确。

2.下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是（）

A.培养基为液体培养基

B.培养结果只能获得大量细胞及生物制品，而不能获得生物体

C.通入02来满足细胞代谢的需要，不需要通入CO2

D.细胞培养需要适宜的渗透压环境

解析：选C动物细胞一般用液体培养基来培养，需要无菌和无毒的环境、基本营养

物质、适宜的温度和pH、气体环境等。动物细胞培养所需的气体主要有。2和CO2,。2是

细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。

3.下列关于干细胞的叙述，不正确的是（）

A.ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等

B.成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞

C.iPS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，可以避免免疫排

斥反应

D.已分化的T细胞、B细胞等不能被诱导为iPS细胞

答案：D

4.下表为植物组织培养和动物细胞培养有关内容的比较，其中有几处错误（）

项目植物组织培养动物细胞培养

特殊处理酶解法去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理成单个细胞

基本原理细胞的全能性细胞的全能性

典型应用快速繁殖植物获得大量细胞

A.0处B.1处

C.2处D.3处

解析：选C植物组织培养是将离体的植物组织或细胞培养成完整的植物个体，不需

要用酶去除细胞壁，该过程体现了植物细胞的全能性。动物细胞培养是将单个的细胞培养

形成细胞群，利用了细胞增殖的原理，没有体现细胞的全能性，培养前先用胰蛋白酶或胶

原蛋白酶处理得到单个细胞，再制成细胞悬液进行培养。

5.（多选）如图为小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）培养的过程图，下列叙述不正确的是（）

剪碎的组织块一＞细胞悬液-细胞培养fMEF细胞

加入

一—I不分化

胚胎干细胞培养液一

------►易分化

A.可用胶原蛋白酶或胃蛋白酶分散组织块中的细胞

B.MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化

C.加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞

D.细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象

解析：选AC将动物组织细胞分散成单个细胞，可以用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理，

A错误。在胚胎干细胞培养液中加入MEF细胞后，不分化，但未加的一组，易分化。对比

分析可以推导：MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化，B正确。加入培养液

中的MEF细胞最好是来自原代培养的细胞，C错误。在动物细胞培养过程中可能出现细胞

贴壁和接触抑制的现象，D正确。

6.如图表示动物细胞培养过程图，请据图回答下列问题：

①取动物组织块

②_______

③处理动物组织,使其分散成单个细胞

I

④制成________

⑤转入培养液中进行培养

⑥处理贴壁细胞，制成

I

⑦转入培养液中进行培养