生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.1动物细胞培养（共17张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.1动物细胞培养（共17张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-14 18:56:49 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
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，使用他人皮肤來源又不足，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
通过细胞培养构建的人造皮肤
第2章第2节 动物细胞工程
动物细胞培养
1. 动物细胞培养的基本条件。
2. 动物细胞培养的基本操作过程。
3. 干细胞培养及其应用。
一、动物细胞培养的概念
从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
原理：
细胞增殖（有丝分裂）
地位：
动物细胞工程的基础
二、动物细胞培养的条件
动物细胞培养的条件
营养条件
其他条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按种类和所需量严格配制的培养基。
1.营养
（1）培养基构成：
合成培养基
血清等一些天然成分
＋
合成培养基：
血清等一些天然成分：
含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质
（2）培养基类型：
液体培养基
（培养液）
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培养液需要定期更换：
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
二、动物细胞培养的条件
培养皿
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___________为宜；
36.5±0.5℃
（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：
目的________________________。
维持细胞正常的形态和功能
4.气体环境
（1）气体组成及作用：
O2：
CO2：
细胞代谢所必需
维持培养液的pH
（2）具体操作：
通常采用培养皿或松盖培养瓶。
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。
二、动物细胞培养的条件
培养瓶
CO2培养箱
三、动物细胞培养的过程取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养分瓶进行传代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培养箱中培养传代培养放入CO2培养箱中培养细胞贴壁接触抑制取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
动物胚胎、幼龄动物
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
直接用离心法收集
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
三、动物细胞培养的过程
思考·讨论
1.幼龄动物的细胞与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
幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。
2.动物细胞培养时，除了添加糖类、氨基酸等必要的营养成分外，往往还需添加血清等一些天然成分。为什么？
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，血清等一些天然成分的营养成分比较齐全，可以弥补人工培养基的不足。
三、动物细胞培养的过程
3．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？用胃蛋白酶可以吗？为什么？
蛋白质；不可以；多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)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。
细胞贴壁—
悬液中分散的细胞贴附在瓶壁生长的现象；
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的现象。
三、动物细胞培养的过程
原代培养—
分瓶之前的细胞培养，即动物组织经初次
处理后的培养；
传代培养—
分瓶后的细胞培养。
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
获得细胞及代谢产物
细胞的全能性
许多细胞
植物体
快速繁殖、培育无病毒植株等
葡萄糖、动物血清
蔗糖、植物激素
液体培养基
固体培养基
细胞增殖
植物组织培养和动物细胞培养比较
四、干细胞培养及其应用
1.干细胞的概念：
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。
2.干细胞的分布：
干细胞存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中；
早期胚胎
骨髓
脐带血
3.干细胞的分类：
包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）
①分布：
存在于________中
早期胚胎
②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
③应用实例：
ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等
骨髓中的___________、神经系统中的__________、睾丸中的___________等；
（2）成体干细胞
①分布：
存在于________________中
成体组织或器官内
②举例：
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
③特点：
一般认为，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发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：___________
主要存在于成体的_____、_______和______中
造血干细胞
骨髓
外周血
脐带血
四、干细胞培养及其应用
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
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
4.干细胞的应用
（1）应用原理：
（2）应用实例：
造血干细胞：
神经干细胞：
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。
（3）面临的问题：
存在导致肿瘤发生的风险
（4）应用展望：
四、干细胞培养及其应用
5.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_____中获取 ，涉及________；因而限制了在医学上的应用。
胚胎
伦理问题
（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。
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。
（3）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。
四、干细胞培养及其应用
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
（4）诱导多能干细胞的应用：
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
四、干细胞培养及其应用
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
动物细胞培养
【高考在线】
1．（2022·江苏·统考高考真题）航天员叶光富和王亚平在天宫课堂上展示了培养的心肌细胞跳动的视频。下列相关叙述正确的是（ ）
A．培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌
B．培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳
C．心肌细胞在培养容器中通过有丝分裂不断增殖
D．心肌细胞在神经细胞发出的神经冲动的支配下跳动
2．（2022·湖北·统考高考真题）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（ ）
A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织 B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C．血清经过高温处理后加入培养基 D．所使用的培养基呈弱酸性
B
A
3.（2021·浙江·高考真题）下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是（ ）
【高考在线】
A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化
C
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，使用他人皮肤來源又不足，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
通过细胞培养构建的人造皮肤
第2章第2节 动物细胞工程
动物细胞培养
1. 动物细胞培养的基本条件。
2. 动物细胞培养的基本操作过程。
3. 干细胞培养及其应用。
一、动物细胞培养的概念
从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
原理：
细胞增殖（有丝分裂）
地位：
动物细胞工程的基础
二、动物细胞培养的条件
动物细胞培养的条件
营养条件
其他条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按种类和所需量严格配制的培养基。
1.营养
（1）培养基构成：
合成培养基
血清等一些天然成分
＋
合成培养基：
血清等一些天然成分：
含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质
（2）培养基类型：
液体培养基
（培养液）
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培养液需要定期更换：
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
二、动物细胞培养的条件
培养皿
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___________为宜；
36.5±0.5℃
（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：
目的________________________。
维持细胞正常的形态和功能
4.气体环境
（1）气体组成及作用：
O2：
CO2：
细胞代谢所必需
维持培养液的pH
（2）具体操作：
通常采用培养皿或松盖培养瓶。
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。
二、动物细胞培养的条件
培养瓶
CO2培养箱
三、动物细胞培养的过程取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养分瓶进行传代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培养箱中培养传代培养放入CO2培养箱中培养细胞贴壁接触抑制取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
动物胚胎、幼龄动物
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
直接用离心法收集
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
三、动物细胞培养的过程
思考·讨论
1.幼龄动物的细胞与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
幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养，原因是这些细胞分裂能力强。
2.动物细胞培养时，除了添加糖类、氨基酸等必要的营养成分外，往往还需添加血清等一些天然成分。为什么？
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，血清等一些天然成分的营养成分比较齐全，可以弥补人工培养基的不足。
三、动物细胞培养的过程
3．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？用胃蛋白酶可以吗？为什么？
蛋白质；不可以；多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)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。
细胞贴壁—
悬液中分散的细胞贴附在瓶壁生长的现象；
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的现象。
三、动物细胞培养的过程
原代培养—
分瓶之前的细胞培养，即动物组织经初次
处理后的培养；
传代培养—
分瓶后的细胞培养。
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
获得细胞及代谢产物
细胞的全能性
许多细胞
植物体
快速繁殖、培育无病毒植株等
葡萄糖、动物血清
蔗糖、植物激素
液体培养基
固体培养基
细胞增殖
植物组织培养和动物细胞培养比较
四、干细胞培养及其应用
1.干细胞的概念：
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。
2.干细胞的分布：
干细胞存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中；
早期胚胎
骨髓
脐带血
3.干细胞的分类：
包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）
①分布：
存在于________中
早期胚胎
②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
③应用实例：
ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等
骨髓中的___________、神经系统中的__________、睾丸中的___________等；
（2）成体干细胞
①分布：
存在于________________中
成体组织或器官内
②举例：
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
③特点：
一般认为，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发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：___________
主要存在于成体的_____、_______和______中
造血干细胞
骨髓
外周血
脐带血
四、干细胞培养及其应用
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
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
4.干细胞的应用
（1）应用原理：
（2）应用实例：
造血干细胞：
神经干细胞：
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。
（3）面临的问题：
存在导致肿瘤发生的风险
（4）应用展望：
四、干细胞培养及其应用
5.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_____中获取 ，涉及________；因而限制了在医学上的应用。
胚胎
伦理问题
（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。
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。
（3）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。
四、干细胞培养及其应用
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
（4）诱导多能干细胞的应用：
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
四、干细胞培养及其应用
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
动物细胞培养
【高考在线】
1．（2022·江苏·统考高考真题）航天员叶光富和王亚平在天宫课堂上展示了培养的心肌细胞跳动的视频。下列相关叙述正确的是（ ）
A．培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌
B．培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳
C．心肌细胞在培养容器中通过有丝分裂不断增殖
D．心肌细胞在神经细胞发出的神经冲动的支配下跳动
2．（2022·湖北·统考高考真题）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（ ）
A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织 B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C．血清经过高温处理后加入培养基 D．所使用的培养基呈弱酸性
B
A
3.（2021·浙江·高考真题）下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是（ ）
【高考在线】
A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化
C