动物细胞培养+高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章细胞工程

细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。细胞工程植物细胞工程动物细胞工程科技探索之路动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程（课本P33）希普：首例胚胎移植成功哈里森:首创动物组织体外培养法张明觉：发现哺乳动物精子获能现象格登、童第周：体细胞核移植成功试管家兔诞生米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术胚胎分割移植成功埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞克隆羊多莉诞生山中伸弥：获得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2006年2014年2017年第2章细胞工程目标010203运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。（生命观念）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（社会责任）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。（科学探究）第2节

动物细胞工程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。问题: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的皮肤？人体再生术的秘密—人造皮肤（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问题:什么是动物细胞培养？人造皮肤单克隆抗体克隆猴是最基础的技术从社会中来目录动物细胞培养的条件1/动物细胞培养的过程2/干细胞培养及其应用3/一

动物细胞培养合作探究：阅读教材P43—44，结合选择性必修一所学内容思考以下问题，小组合作思考讨论完成问题。

1.什么是动物细胞培养？原理是什么？目的是什么？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?3.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？

一、动物细胞培养概念及条件1.概念：

一、动物细胞培养概念及条件

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①原理②地位③对象④目的细胞有丝分裂动物细胞工程的基础胚胎或幼龄动物的细胞获得细胞或者细胞产物问题:那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？不能获得完整动物个体

一、动物细胞培养概念及条件2.培养的条件：动物细胞培养所需的基本条件营养物质其他条件<<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。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。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。(1)营养：

一、动物细胞培养的条件概念及条件(2)无菌、无毒的环境：无菌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无毒定期更换培养液问题:定期更换培养液的目的是什么？以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害问题:如何防止培养过程中的微生物污染？在细胞培养液中添加一定量的抗生素2.培养的条件：

一、动物细胞培养的条件概念及条件2.培养的条件：(3)温度、PH、渗透压：多数动物细胞生存的适宜pH为________①适宜的温度：36.5±0.5℃7.2-7.4维持细胞正常的形态和功能哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜；维持适宜渗透压的目的______________________________

②适宜的pH：③适宜的渗透压：

一、动物细胞培养的概念及条件2.培养的条件：(4)气体环境：动物细胞培养所需气体主要有_____和______用培养皿或松盖培养瓶,在含有_______________和__________的混合气体的__________O2CO2细胞代谢所必需的维持培养液的pH95%空气5%CO2CO2培养箱①组成不同气体的作用是什么？②培养仪器（95%的空气）O2:（5%）CO2：二、动物细胞培养的过程合作探究：请同学们自主阅读教材P44-45，小组合作思考讨论完成问题。

1.体外培养动物细胞有哪些类型？2.请简述动物细胞培养的过程。3.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？4.为什么将取出的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？5.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？6.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？7.什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？1.动物细胞培养的类型：二、动物细胞培养的过程第1类：悬浮生长细胞第2类：贴壁生长细胞（主流）接触抑制: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。悬浮培养瓶细胞贴壁：在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。二、动物细胞培养的过程接触抑制原代培养传代培养细胞贴壁大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖当贴壁细胞分裂生长到表面互相接触时，细胞通常会停止分裂增殖将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经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1.动物细胞培养的类型：主要是贴壁生长细胞认识相关概念二、动物细胞培养的过程传代培养放入CO2培养箱中培养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培养箱中培养分瓶1.取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理2.分散成单个细胞加培养液3.制成细胞悬液4.原代培养在培养皿或培养瓶中5.传代培养细胞分裂受阻悬浮生长贴壁生长密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等原因接触抑制原因解决办法2.动物细胞培养的过程：二、动物细胞培养的过程分瓶1.取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理2.分散成单个细胞加培养液3.制成细胞悬液4.原代培养在培养皿或培养瓶中5.传代培养细胞分裂受阻悬浮生长贴壁生长密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等原因接触抑制原因解决办法2.动物细胞培养的过程：(1)取材:一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。(2)取材原因:其细胞生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强。3.取动物组织二、动物细胞培养的过程4.分散成单个细胞(1)原因:(2)方法: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。用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。分瓶1.取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理2.分散成单个细胞加培养液3.制成细胞悬液4.原代培养在培养皿或培养瓶中5.传代培养细胞分裂受阻悬浮生长贴壁生长密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等原因接触抑制原因解决办法2.动物细胞培养的过程：(3)胰蛋白酶的作用：(4)胃蛋白酶可以吗？(课本P44)理由：(5)用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞胃蛋白酶不可以，pH不适宜细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。二、动物细胞培养的过程分瓶1.取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理2.分散成单个细胞加培养液3.制成细胞悬液4.原代培养在培养皿或培养瓶中5.传代培养细胞分裂受阻悬浮生长贴壁生长密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等原因接触抑制原因解决办法2.动物细胞培养的过程：5.原代培养将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。①悬浮生长类：能够悬浮在培养液中生长增殖。需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。②贴壁生长类：(1)操作方法：(2)体外培养的动物细胞类型二、动物细胞培养的过程思考：“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（视频）二、动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程传代培养（视频）二、动物细胞培养的过程6.动物细胞培养的意义：（1）生产生物制品

酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等（2）进行有毒物质和药物的检测（3）临床治疗（如人工皮肤）（4）生物学基础研究（细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究）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获得细胞或细胞产物常用固体培养基植物体(葡萄糖、)动物血清常用液体培养基细胞增殖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等条件二、动物细胞培养的过程问题:请列表比较动物细胞培养和植物组织培养。植物组织培养和动物细胞培养的比较课堂小结动物细胞培养动物细胞培养的概念和原理动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程原理：细胞的增殖在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术(1)营养条件(2)无菌、无毒的环境(3)温度、pH和渗透压(4)气体环境取动物组织单个细胞细胞悬液原代培养传代培养神奇的干细胞—人类长生不老或将成为可能（视频）从社会中来三、干细胞培养及其应用3.科学家是怎样获得iPS细胞的？如何应用于治疗人类疾病？

它与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？2.这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？1.什么是干细胞？有什么特点？分布在哪里？有哪些类型？4.你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？合作探究：请同学们自主阅读教材P46，小组合作思考讨论完成问题。

神奇的干细胞—干细胞的种类（视频）三、干细胞培养及其应用三、干细胞培养及其应用1.干细胞概念和分布

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。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。受精卵原始胚胎干细胞囊胚胎儿成人胚胎干细胞成体干细胞三、干细胞培养及其应用2.干细胞类型和特点干细胞的种类胚胎干细胞成体干细胞存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。是成体组织或器官内的干细胞，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。三、干细胞培养及其应用2.干细胞类型和特点(1)胚胎干细胞：简称ES细胞胚胎干细胞分布特点局限性实例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，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。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。需要分化诱导因子诱导三、干细胞培养及其应用成体干细胞分布特点运用实例实例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①造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）②神经干细胞（神经系统中）③精原干细胞（睾丸中）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）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造血干细胞→神经干细胞→发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例2.干细胞类型和特点(2)成体干细胞：三、干细胞培养及其应用2.干细胞类型和特点(2)成体干细胞：面临的问题运用展望存在导致肿瘤发生的风险干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。成体干细胞三、干细胞培养及其应用2.干细胞类型和特点(3)诱导多能干细胞：简称iPS细胞①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②诱导及流程病人各种类型的细胞导入特定基因导入特定蛋白小分子化合物诱导成纤维细胞T细胞B细胞iPS细胞分化取出移植三、干细胞培养及其应用iPS细胞用于治疗人类疾病示意图及视频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2.干细胞类型和特点(3)诱导多能干细胞：简称iPS细胞②诱导及流程三、干细胞培养及其应用诱导多能干细胞获取方法优点运用

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。①将特定基因或特定蛋白导入细胞②用小分子化合物诱导形成。①可治疗镰状细胞贫血症②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2.干细胞类型和特点(3)诱导多能干细胞：简称iPS细胞三、干细胞培养及其应用2022年3月21日，中科院与合作伙伴在《nature》杂志上发表了一项重量级世界首创研究，宣布发现了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法，通过体细胞诱导首次获得了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，这是目前全球在体外培养的“最年轻”人类细胞。若将其用于再生医学，培育得到的器官更接近于真实器官，对人体器官的体外再生解决器官短缺等问题有着重要意义。

拓展延伸：iPS细胞研究历史（标志性事件）三、干细胞培养及其应用3.干细胞治疗目前存在的问题：存在着导致肿瘤发生的风险

来源或存在功能、特点局限性胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)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。ES细胞、成体干细胞、iPS细胞的比较三、干细胞培养及其应用动物细胞培养动物细胞培养的概念和原理动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程原理：细胞的增殖在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术(1)营养条件(2)无菌、无毒的环境(3)温度、pH和渗透压(4)气体环境取动物组织单个细胞细胞悬液原代培养传代培养干细胞培养及其应用干细胞的分布干细胞的类型干细胞的应用胚胎干细胞（ES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主要应用在医学上课堂小结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，