2.2.1 动物细胞培养 教案 高中生物新人教版选择性必修3（2022-2023学年）

/index2.2.1动物细胞培养一、教学目标1.认同动物细胞培养是模拟体内生理条件在体外进行的培养，由此分析、推出培养动物细胞需要满足的基本条件。2.尝试建构动物细胞培养的基本流程。3.认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。4.简述干细胞的应用，通过探讨干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险，理性看待生物技术的应用，增强社会责任感。二、教学重难点1.教学重点（1）动物细胞培养的条件和过程。（2）干细胞在生物医学工程中的应用。2.教学难点干细胞在生物医学工程中的应用。三、教学过程【本节聚焦】1.动物细胞培养需要哪些基本条件？2.动物细胞培养的基本操作过程是什么？3.怎样客观分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？【导入】从社会中来：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。那么：怎样才能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的皮肤？提示：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。视频展示：人造皮肤：人体再生术的秘密【一、动物细胞培养的条件】1.动物细胞培养：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。对象：一般是指动物胚胎或出生不久的幼龄动物组织，因为这些组织细胞比老龄动物的组织细胞生命力旺盛，易于培养，同时增殖能力也更强。原理：细胞增殖分散的原因：将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。2.培养条件：培养基的构成：合成培养基+血清等天然成分（一般使用液体培养基，也称为培养液）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血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。无菌无毒的环境：①培养液、培养用具：灭菌处理；②无菌操作；③适量添加抗生素温度、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。适宜的气体环境：95%空气+5%CO2的CO2培养箱。【二、动物细胞培养的过程】1.体外培养的动物细胞分类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，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.培养过程：详见课件相关概念：①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。②细胞贴壁：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。③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。④传代培养：分瓶后的细胞培养。【归纳总结】【三、干细胞培养及其应用】1.ES细胞（胚胎干细胞）：分布：早期胚胎中特点：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。应用实例：在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等局限性：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.成体干细胞分布：成体组织或器官内举例：造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）神经干细胞（神经系统中）精原干细胞（睾丸中）特点：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应用实例：造血干细胞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；神经干细胞治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）3.iPS细胞（诱导多能干细胞）：概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞制备方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）②用小分子化合物诱导形成。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。应用：可治疗镰状细胞贫血症；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。iPS细胞的应用前景：【课堂小结】【练习与应用】一、概念检测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，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（×）2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是(A)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二、拓展应用现在关于iPS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）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS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，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施？提示：像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(HumanLeukocyteAntigen，人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS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。（2）如果诱导iPS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？提示：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