生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.1动物细胞培养（共22张ppt）课件

(共22张PPT)
第1课时
第2章 细胞工程
动物细胞培养
人教版选择性必修3
1.能阐明动物细胞培养的条件和过程
2.能简述干细胞在生物医学工程中的应用价值
动物细胞培养是指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。
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）相关组织：
一般是指动物胚胎或幼龄动物的组织， 因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。
（2）适宜的培养条件：
不同的细胞、组织适合生存的环境不同，需要配置不同的培养基。
动物细胞培养的概念
能阐明动物细胞培养的条件和过程
任务1：回顾选择性必修1中“人体的内环境与稳态”内容，分析讨论一下问题
目标
一
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？
【提示】
营养条件：如糖类、氨基酸、无机盐等
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？
环境条件：如温度、pH、渗透压等
此外还要无菌、无毒、气体环境
1.营养：
①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称为合成培养基。
②血清等一些天然成分：
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清可以补充合成培养基中缺乏的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。
一般使用液体培养基，也称为培养液。
合成培养基
+
血清等一些天然成分
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可根据实际情况适量添加抗生素
无菌
无毒
④定期更换培养液
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
（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。
（4）气体环境
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的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
O2：细胞代谢所必需的。
CO2：主要作用是维持培养液的pH。
任务2：阅读教材解释下列名词，构建细胞培养的流程图
1.名词解释
（1）细胞贴壁:
（2）接触抑制:
（3）原代培养:
（4）传代培养:
将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
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，这种现象称为细胞的接触抑制。
动物组织经过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
传代培养
原代培养
新鲜取样的动物组织
单个细胞
细胞悬液
机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
加入培养液
贴壁细胞生长到接触抑制
细胞悬液
胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，分散成单个细胞，离心法收集后，将收集的细胞加入培养液
分瓶继续培养
贴壁细胞生长到接触抑制
放入CO2
培养箱中培养
2.细胞培养的流程图：
细胞培养过程：
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
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
（一）动物组织的取材
1.
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
2.取材原因:
细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养
（二）制成细胞悬液
1.将组织分散成单个细胞
①方法:
a.机械法
b.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
②原因:
a.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；
b.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
2.用培养液将细胞制成细胞悬液。
（三）原代培养
1.操作方法：
将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
2.体外培养的动物细胞的两类区别：
①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。
②贴壁生长类：
除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象。
（四）分瓶、进行传代培养
1.需分瓶进行传代培养的原因：
悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质等因素而分裂受阻，贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象
2.方法：
①收集细胞
a.悬浮生长类：
直接用离心法收集
b.贴壁生长类：
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
②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
（1）使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。（2）动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开；贴壁细胞传代培养时使用的目的是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。（3）①悬浮生长细胞：原代培养→分裂受阻→离心分瓶法收集→制成细胞悬液传代培养。②贴壁生长细胞：原代培养→分裂受阻→胰蛋白酶处理→离心法收集→制成细胞悬液分瓶传代培养。
【知识总结】
动物细胞培养的相关处理
【提示】提示：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。
1.幼龄动物的细胞和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？
【思考与讨论】
一
2.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同？
【提示】可以从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。
项目 植物组织培养 动物细胞培养
理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖
培养基 类型 固体或半固体培养基 液体培养基
成分 矿质元素、蔗糖、维生素、氨基酸、植物激素等 无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、促生长因子、动物血清等
取材 植物幼嫩部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养
相同点 ①都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养；②都需要配制合成培养基；③都需要适宜的温度、pH等条件 能简述干细胞在生物医学工程中的应用价值
任务：阅读教材P46页，列表归纳总结干细胞的种类及功能
目标
二
来源 功能及应用
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
只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的潜能
能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病
体外诱导体细胞产生
成体组织或器官
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
诱导多能干细胞（iPS细胞）
（1）胚胎干细胞的局限性：
胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。
（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。
（3）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。
（4）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。
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
（5）诱导多能干细胞的应用：
可治疗小鼠的镰状细胞贫血，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
1.胚胎肝细胞为什么可以解决供体器官不足的问题？其应用有什么限制因素？
【提示】通过胚胎干细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。
【思考与讨论】
2.诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？
【提示】1）诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
（2）iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且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。
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