2.2.1动物细胞工程 课件(共27张PPT) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.2.1动物细胞工程 课件(共27张PPT) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-13 09:26:02 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第2章 第2节
动物细胞工程
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。
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；
那么：
1、怎样才能获得大量的自体健康皮肤？
通过细胞培养构建的人造皮肤
【从社会中来】
2、能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等，都离不开动物细胞培养。
动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植。
其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
一
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，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2.原理：
4.地位：
动物细胞工程的基础
3.结果：
细胞
1.概念：
细胞增殖
阅读教材P43-44，思考下列问题：
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？
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？
动物细胞培养的
条件
营养物质
稳定的
内环境
<
<
糖类
无机盐
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
1.营养条件:
为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。
动物细胞培养的条件
液体
(1)培养动物细胞一般使用_____培养基，即培养液。
1
种类和所需量
(2)合成培养基：将细胞所需的营养物质按_____________严格配制而成的培养基。
血清
(3)天然成分：_____等
2.无菌、无毒的环境:
动物细胞培养的条件
1
(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害。
思考：1、如何创造无菌的环境？
2、如何创造无毒的环境？
动物细胞培养的条件
1
3.温度、pH和渗透压:
36.5±0.5
(1)适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度为_________ ℃。
7.2～7.4
(2)适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为_________。
(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)O2作用:_________________
细胞代谢所必需的
CO2培养箱
动物细胞培养的条件
1
培养瓶
培养皿
在进行细胞培养时，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CO2培养箱中。
维持培养液的pH
(2)CO2的主要作用:_______________
思考：
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？
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。
02
动物细胞培养的过程
阅读教材P44-45“动物细胞培养的过程”，思考下列问题：
1、培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？
2、怎样将组织分散成单个细胞？
3、进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
4、体外培养的动物细胞分为哪两类？
5、细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？
1、培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？
2、怎样将组织分散成单个细胞？
（1）有时细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和繁殖。
（2）使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出。
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
3、进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，多数动物细胞培养的适宜PH为7.2~7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适PH为2.0左右，在PH为7.2~7.4的环境中胃蛋白酶会失去活性，因此不能用胃蛋白酶分散细胞。
4、体外培养的动物细胞分为哪两类？
5、细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？
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。
体外培养的动物细胞
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。
贴壁生长类：
（大多数）
除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。
1、动物细胞培养的过程
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
1）选幼龄动物（或胚胎）的组织器官
原因：胚胎或幼龄动物的组织细胞分化程度低，细胞增殖能力强（有丝分裂旺盛），容易培养。
2）培养前为什么分散成单个细胞？
①分散不会限制彼此的生长与增殖；
②分散有利于与培养液充分接触，更易进行物质交换。
1、动物细胞培养的过程
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
3）胰蛋白酶或胶原蛋白酶的作用是什么？
作用：水解蛋白质，使组织细胞分散成单个细胞。
由此说明：细胞间的物质成分是蛋白质。
4）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？
原因：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2。在此环境中胃蛋白酶会失活。
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
制成细胞悬液
培养液
5）培养液（液体培养基）有什么成分？
成分：糖（葡萄糖）、氨基酸、无机盐、生长因子、纤维素、动物血清（血浆）
将细胞悬液放在
培养皿或培养瓶内培养
原代培养
传代培养
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
④接触抑制
细胞分裂受阻
解决
②制成细胞悬液，分瓶培养。
①收集细胞
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
①营养物质缺乏、②代谢废物积累、③细胞密度过大等
分瓶培养
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
4）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？
原因：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2。在此环境中胃蛋白酶会失活。
制成细胞悬液
培养液
5）培养液（液体培养基）有什么成分？
成分：糖、氨基酸、无机盐、生长因子、 血清和血浆等。
将细胞悬液放在
培养皿或培养瓶内培养
原代培养
传代培养
分瓶培养
提示：
动物细胞的整个培养过程可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：
第一次处理的目的：
传代培养时处理的目的：
使组织细胞分散开
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。
思考·讨论
2、动物细胞培养与植物细胞培养有什么相同和不同之处？
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
取材
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
相同点 动物胚胎或幼龄动物的组织或器官
常用固体培养基
可产生新个体
葡萄糖、动物血清
常用液体培养基
细胞增殖
细胞的全能性
产生大量细胞
植物幼嫩的部位或花粉
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
阅读教材P46“干细胞培养及其应用”，思考下列问题：
1、什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？
2、科学家是怎样获得iPS细胞的？这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？
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。
3.干细胞的分布：
存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中
早期胚胎
骨髓
脐带血
4.干细胞的分类：
包括胚胎干细胞和成体干细胞等
03
干细胞培养及其应用
2.干细胞的特点：
具有自我更新能力及分化潜能
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。体积小，细胞核大、核仁明显。也叫全能干细胞。
胚胎干细胞
分布
特点
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
ES细胞
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。
5.干细胞的培养应用：
可分化成各种血细胞和免疫细胞。也叫多能干细胞
造血干细胞（发现最早研究最多，骨髓、外周血和脐带血中）
神经干细胞（取自神经系统，可分化成神经细胞）
精原干细胞（睾丸中，分化成精原细胞）
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。与组织器官的发育再生和修复有关，应用广泛。
成体干细胞
分布
举例
特点
应用实例
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→
治疗细胞损伤造成的疾病
专能干细胞
5.干细胞的培养应用：
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
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细胞均可）
诱导多能干细胞
概念
制备方法(相关信息)
应用
优点
iPS
细胞
②用小分子化合物诱导形成。
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。
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
动物细胞培养
应用前景优于胚胎干细胞
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
(类似脱分化的过程)
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
诱导多能干细胞的应用：
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
定向诱导分化
第2章 第2节
动物细胞工程
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。
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；
那么：
1、怎样才能获得大量的自体健康皮肤？
通过细胞培养构建的人造皮肤
【从社会中来】
2、能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等，都离不开动物细胞培养。
动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植。
其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
一
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，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2.原理：
4.地位：
动物细胞工程的基础
3.结果：
细胞
1.概念：
细胞增殖
阅读教材P43-44，思考下列问题：
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？
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？
动物细胞培养的
条件
营养物质
稳定的
内环境
<
<
糖类
无机盐
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
1.营养条件:
为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。
动物细胞培养的条件
液体
(1)培养动物细胞一般使用_____培养基，即培养液。
1
种类和所需量
(2)合成培养基：将细胞所需的营养物质按_____________严格配制而成的培养基。
血清
(3)天然成分：_____等
2.无菌、无毒的环境:
动物细胞培养的条件
1
(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害。
思考：1、如何创造无菌的环境？
2、如何创造无毒的环境？
动物细胞培养的条件
1
3.温度、pH和渗透压:
36.5±0.5
(1)适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度为_________ ℃。
7.2～7.4
(2)适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为_________。
(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)O2作用:_________________
细胞代谢所必需的
CO2培养箱
动物细胞培养的条件
1
培养瓶
培养皿
在进行细胞培养时，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CO2培养箱中。
维持培养液的pH
(2)CO2的主要作用:_______________
思考：
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？
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。
02
动物细胞培养的过程
阅读教材P44-45“动物细胞培养的过程”，思考下列问题：
1、培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？
2、怎样将组织分散成单个细胞？
3、进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
4、体外培养的动物细胞分为哪两类？
5、细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？
1、培养前，为什么要将组织分散成单个细胞？
2、怎样将组织分散成单个细胞？
（1）有时细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和繁殖。
（2）使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出。
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
3、进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，多数动物细胞培养的适宜PH为7.2~7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适PH为2.0左右，在PH为7.2~7.4的环境中胃蛋白酶会失去活性，因此不能用胃蛋白酶分散细胞。
4、体外培养的动物细胞分为哪两类？
5、细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？
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。
体外培养的动物细胞
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。
贴壁生长类：
（大多数）
除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。
1、动物细胞培养的过程
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
1）选幼龄动物（或胚胎）的组织器官
原因：胚胎或幼龄动物的组织细胞分化程度低，细胞增殖能力强（有丝分裂旺盛），容易培养。
2）培养前为什么分散成单个细胞？
①分散不会限制彼此的生长与增殖；
②分散有利于与培养液充分接触，更易进行物质交换。
1、动物细胞培养的过程
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
3）胰蛋白酶或胶原蛋白酶的作用是什么？
作用：水解蛋白质，使组织细胞分散成单个细胞。
由此说明：细胞间的物质成分是蛋白质。
4）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？
原因：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2。在此环境中胃蛋白酶会失活。
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
制成细胞悬液
培养液
5）培养液（液体培养基）有什么成分？
成分：糖（葡萄糖）、氨基酸、无机盐、生长因子、纤维素、动物血清（血浆）
将细胞悬液放在
培养皿或培养瓶内培养
原代培养
传代培养
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
④接触抑制
细胞分裂受阻
解决
②制成细胞悬液，分瓶培养。
①收集细胞
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
①营养物质缺乏、②代谢废物积累、③细胞密度过大等
分瓶培养
动物组织块
分散成单个细胞
胚胎或幼龄动物的组织块
①机械方法；
②胰蛋白酶或胶原蛋白酶
4）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？
原因：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2。在此环境中胃蛋白酶会失活。
制成细胞悬液
培养液
5）培养液（液体培养基）有什么成分？
成分：糖、氨基酸、无机盐、生长因子、 血清和血浆等。
将细胞悬液放在
培养皿或培养瓶内培养
原代培养
传代培养
分瓶培养
提示：
动物细胞的整个培养过程可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：
第一次处理的目的：
传代培养时处理的目的：
使组织细胞分散开
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。
思考·讨论
2、动物细胞培养与植物细胞培养有什么相同和不同之处？
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
取材
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
相同点 动物胚胎或幼龄动物的组织或器官
常用固体培养基
可产生新个体
葡萄糖、动物血清
常用液体培养基
细胞增殖
细胞的全能性
产生大量细胞
植物幼嫩的部位或花粉
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
阅读教材P46“干细胞培养及其应用”，思考下列问题：
1、什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？
2、科学家是怎样获得iPS细胞的？这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？
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。
3.干细胞的分布：
存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中
早期胚胎
骨髓
脐带血
4.干细胞的分类：
包括胚胎干细胞和成体干细胞等
03
干细胞培养及其应用
2.干细胞的特点：
具有自我更新能力及分化潜能
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。体积小，细胞核大、核仁明显。也叫全能干细胞。
胚胎干细胞
分布
特点
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
ES细胞
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。
5.干细胞的培养应用：
可分化成各种血细胞和免疫细胞。也叫多能干细胞
造血干细胞（发现最早研究最多，骨髓、外周血和脐带血中）
神经干细胞（取自神经系统，可分化成神经细胞）
精原干细胞（睾丸中，分化成精原细胞）
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。与组织器官的发育再生和修复有关，应用广泛。
成体干细胞
分布
举例
特点
应用实例
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→
治疗细胞损伤造成的疾病
专能干细胞
5.干细胞的培养应用：
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
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细胞均可）
诱导多能干细胞
概念
制备方法(相关信息)
应用
优点
iPS
细胞
②用小分子化合物诱导形成。
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。
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
动物细胞培养
应用前景优于胚胎干细胞
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
(类似脱分化的过程)
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
诱导多能干细胞的应用：
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
定向诱导分化