生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.1动物细胞培养（课件共35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（课件共35张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 309.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-28 21:33:42 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
培养
大面积烧伤
人造皮肤
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？
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。
第2节 动物细胞工程
第2章 细胞工程
选修3《生物技术与工程》
——动物细胞培养
一、动物细胞培养的问题
1.如何分离出皮肤干细胞？
2.培养细胞的培养基有哪些要求？
3.培养细胞的培养箱有哪些要求？
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
一、动物细胞培养的问题
1.如何分离出皮肤干细胞？
机械分离法：
先将样品剁成小碎片，再用破碎机破碎，使细胞分散，最后通过滤网分离细胞。
酶消化法：
血液中的细胞可以采用密度梯度离心。
胶原蛋白
纤连蛋白
层粘蛋白
蛋白聚糖
细胞外间质成分
胰蛋白酶、胶原蛋白酶等
2.培养动物细胞的培养基有哪些要求？
一、动物细胞培养的问题
物理性质：
常为液体培养基（培养液）
营养成分：
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、 等
由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚
合成or天然培养基？
血清
原因
缓冲物质
NaHCO3、Na2HPO4
pH：
多为7.2~7.4
含pH指示剂酚红
成分
蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素及促细胞生长因子、促贴附因子等
一、动物细胞培养的问题
3.培养动物细胞的培养箱有哪些要求？
通气
动物细胞培养瓶
CO2培养箱
提供CO2：
维持培养液的pH
提供O2：
细胞代谢所必需的（有氧呼吸的反应物）
提供适宜温度：
哺乳动物细胞多为36.5±0.5℃
95%空气和5% CO2
混合气体
模拟内环境：温度，pH,渗透压
一、动物细胞培养的问题
4.细胞在培养液中如何增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
悬浮型
在培养液中悬浮生长增殖
贴壁型
要贴附于瓶壁才能生长增殖
细胞贴壁的过程
增殖方式：
有丝分裂
多数细胞
细胞贴壁：
要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑，便于贴附。
细胞贴附于瓶壁的现象
一、动物细胞培养的问题
细胞密度过大，培养中营养物质缺乏，有害代谢物积累。
贴壁细胞还会发生接触抑制：
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。
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
一、动物细胞培养的问题
分瓶后的细胞培养。
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
悬浮型细胞
贴壁型细胞
离心
细胞悬液
细胞
加培养液
分瓶培养
胰蛋白酶
分散的细胞
胶原蛋白酶
离心
细胞悬液
细胞
加培养液
分瓶培养
分瓶之前的细胞培养（即动物组织经处理后的初次培养）。
传代培养：
原代培养：
二、动物细胞培养的过程
二、动物细胞培养的过程
取动物组织
制成细胞悬液
原代培养
放入CO2培养箱中培养
放入CO2培养箱中培养
转入培养液中进行
传代培养
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
从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术。
动物细胞培养：
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。
癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。
是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。
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
2.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂
动物细胞培养和植物组织培养的异同
3.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
1.培养基中都需要加入营养物质
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
糖类
氨基酸
无机盐
维生素
无菌、无毒环境
适宜的温度、PH、渗透压
适宜的气体环境
营养条件
其他条件
小结：动物细胞培养的条件
(1)对______和____________进行_____处理；
(2)在________下进行操作；
(3)还需要______________。
培养液
所有培养用具
灭菌
无菌环境
定期更换培养液
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
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
如何防止培养过程中的微生物污染？
定期更换培养液的目的是什么？
无菌、无毒的环境
【判断题】
(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性( )
(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( )
(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集( )
(4)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH( )
×
×
√
√
例1
某动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长至接触抑制时，需分装培养，实验操作过程如图。下列叙述错误的是（ ）
A．①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离
B．②加培养液的目的是促进细胞增殖
C．③分装时需调整到合适的细胞密度
D．整个过程需要在无菌、无毒条件下进行
例2
A
作业
完成大书
取动物组织
分散成单个细胞
解决
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
传代培养
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
加培养液
在培养皿或培养瓶内
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
细胞分裂受阻
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
动物细胞培养的过程
两次胰蛋白酶处理的对象
第一次
用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。
细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
第二次
培养
人造皮肤
皮肤 细胞
培养
新的皮肤组织
移植
干
干细胞：
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
阅读教材第46页第1~4段，回答：
1.干细胞有哪些类型，它们存在于何处？
2.干细胞有哪些应用？
四、干细胞的种类
干细胞的种类 来源或存在部位 作用 有无组织特异性
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
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
主要在骨髓、外周血和脐带血中
神经系统
睾丸
分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能
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
无
有
体外诱导成纤维细胞、B细胞或T细胞等产生
类似于胚胎干细胞，能分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能
无
（全能干细胞）
（多能干细胞）
（专能干细胞）
五、干细胞的应用
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。
（三）造血干细胞的应用
造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟。
五、干细胞的应用
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）。
（三）神经干细胞的应用
导入特定基因：KLF4、MYC、OCT4、SOX2
方法1
方法3
方法2
导入特定蛋白：KLF4、MYC、OCT4、SOX2
导入小分子化合物：硫酸乙酰肝素
诱导
体细胞
iPS技术简介
五、干细胞的应用
2.iPS细胞应用的优点：
（1）诱导过程无需破坏胚胎。
科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
（三）iPS细胞应用
小鼠的镰状细胞贫血症、人的尔茨海默病、心血管疾病等。
（2）iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可避免免疫排斥。
1.治疗病症：
本节小结
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
现在关于iPS细胞的研究正在不断深人。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
(1)由于诱导产生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
建立iPS细胞库（HLA多态性丰富的iPS细胞库），
可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞
教材课后习题·拓展应用
(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
可以用来治疗不孕症；可以用来进行濒危物种的克隆；
可以对获得的生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物；
可能会带来一系列的伦理问题，例如用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿，有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而”设计”婴儿
教材课后习题·拓展应用
【判断题】
(1)干细胞都是来源于早期胚胎。( )
(2)造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。( )
(3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同。( )
(4)iPS细胞是一种人工诱导产生的多能干细胞，在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病领域具有重要的研究价值。( )
×
√
×
√
例3
实验发现小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干（iPS）细胞。科学家将获得的iPS细胞分化为T细胞以期用于传染病的治疗。下列有关叙述错误的是（ ）
A．诱导iPS细胞的过程细胞发生形态、结构的改变
B．诱导iPS细胞中含有本物种生长发育所需的遗传信息
C．研制iPS细胞的原理类似于植物细胞的脱分化与再分化
D．KLF4基因能够抑制细胞凋亡和衰老，可使细胞无限增殖
例4
C
培养
大面积烧伤
人造皮肤
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？
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。
第2节 动物细胞工程
第2章 细胞工程
选修3《生物技术与工程》
——动物细胞培养
一、动物细胞培养的问题
1.如何分离出皮肤干细胞？
2.培养细胞的培养基有哪些要求？
3.培养细胞的培养箱有哪些要求？
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
一、动物细胞培养的问题
1.如何分离出皮肤干细胞？
机械分离法：
先将样品剁成小碎片，再用破碎机破碎，使细胞分散，最后通过滤网分离细胞。
酶消化法：
血液中的细胞可以采用密度梯度离心。
胶原蛋白
纤连蛋白
层粘蛋白
蛋白聚糖
细胞外间质成分
胰蛋白酶、胶原蛋白酶等
2.培养动物细胞的培养基有哪些要求？
一、动物细胞培养的问题
物理性质：
常为液体培养基（培养液）
营养成分：
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、 等
由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚
合成or天然培养基？
血清
原因
缓冲物质
NaHCO3、Na2HPO4
pH：
多为7.2~7.4
含pH指示剂酚红
成分
蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素及促细胞生长因子、促贴附因子等
一、动物细胞培养的问题
3.培养动物细胞的培养箱有哪些要求？
通气
动物细胞培养瓶
CO2培养箱
提供CO2：
维持培养液的pH
提供O2：
细胞代谢所必需的（有氧呼吸的反应物）
提供适宜温度：
哺乳动物细胞多为36.5±0.5℃
95%空气和5% CO2
混合气体
模拟内环境：温度，pH,渗透压
一、动物细胞培养的问题
4.细胞在培养液中如何增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
悬浮型
在培养液中悬浮生长增殖
贴壁型
要贴附于瓶壁才能生长增殖
细胞贴壁的过程
增殖方式：
有丝分裂
多数细胞
细胞贴壁：
要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑，便于贴附。
细胞贴附于瓶壁的现象
一、动物细胞培养的问题
细胞密度过大，培养中营养物质缺乏，有害代谢物积累。
贴壁细胞还会发生接触抑制：
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。
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
一、动物细胞培养的问题
分瓶后的细胞培养。
4.细胞在什么地方生长增殖，有哪些原因限制细胞生长增殖？让细胞生长增殖的措施？
悬浮型细胞
贴壁型细胞
离心
细胞悬液
细胞
加培养液
分瓶培养
胰蛋白酶
分散的细胞
胶原蛋白酶
离心
细胞悬液
细胞
加培养液
分瓶培养
分瓶之前的细胞培养（即动物组织经处理后的初次培养）。
传代培养：
原代培养：
二、动物细胞培养的过程
二、动物细胞培养的过程
取动物组织
制成细胞悬液
原代培养
放入CO2培养箱中培养
放入CO2培养箱中培养
转入培养液中进行
传代培养
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
从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术。
动物细胞培养：
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。
癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。
是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。
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
2.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂
动物细胞培养和植物组织培养的异同
3.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
1.培养基中都需要加入营养物质
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
糖类
氨基酸
无机盐
维生素
无菌、无毒环境
适宜的温度、PH、渗透压
适宜的气体环境
营养条件
其他条件
小结：动物细胞培养的条件
(1)对______和____________进行_____处理；
(2)在________下进行操作；
(3)还需要______________。
培养液
所有培养用具
灭菌
无菌环境
定期更换培养液
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
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
如何防止培养过程中的微生物污染？
定期更换培养液的目的是什么？
无菌、无毒的环境
【判断题】
(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性( )
(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( )
(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集( )
(4)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH( )
×
×
√
√
例1
某动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长至接触抑制时，需分装培养，实验操作过程如图。下列叙述错误的是（ ）
A．①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离
B．②加培养液的目的是促进细胞增殖
C．③分装时需调整到合适的细胞密度
D．整个过程需要在无菌、无毒条件下进行
例2
A
作业
完成大书
取动物组织
分散成单个细胞
解决
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
传代培养
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
加培养液
在培养皿或培养瓶内
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
细胞分裂受阻
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
动物细胞培养的过程
两次胰蛋白酶处理的对象
第一次
用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。
细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
第二次
培养
人造皮肤
皮肤 细胞
培养
新的皮肤组织
移植
干
干细胞：
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
阅读教材第46页第1~4段，回答：
1.干细胞有哪些类型，它们存在于何处？
2.干细胞有哪些应用？
四、干细胞的种类
干细胞的种类 来源或存在部位 作用 有无组织特异性
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
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
主要在骨髓、外周血和脐带血中
神经系统
睾丸
分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能
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
无
有
体外诱导成纤维细胞、B细胞或T细胞等产生
类似于胚胎干细胞，能分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能
无
（全能干细胞）
（多能干细胞）
（专能干细胞）
五、干细胞的应用
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。
（三）造血干细胞的应用
造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟。
五、干细胞的应用
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）。
（三）神经干细胞的应用
导入特定基因：KLF4、MYC、OCT4、SOX2
方法1
方法3
方法2
导入特定蛋白：KLF4、MYC、OCT4、SOX2
导入小分子化合物：硫酸乙酰肝素
诱导
体细胞
iPS技术简介
五、干细胞的应用
2.iPS细胞应用的优点：
（1）诱导过程无需破坏胚胎。
科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
（三）iPS细胞应用
小鼠的镰状细胞贫血症、人的尔茨海默病、心血管疾病等。
（2）iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可避免免疫排斥。
1.治疗病症：
本节小结
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
现在关于iPS细胞的研究正在不断深人。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
(1)由于诱导产生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
建立iPS细胞库（HLA多态性丰富的iPS细胞库），
可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞
教材课后习题·拓展应用
(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
可以用来治疗不孕症；可以用来进行濒危物种的克隆；
可以对获得的生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物；
可能会带来一系列的伦理问题，例如用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿，有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而”设计”婴儿
教材课后习题·拓展应用
【判断题】
(1)干细胞都是来源于早期胚胎。( )
(2)造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。( )
(3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同。( )
(4)iPS细胞是一种人工诱导产生的多能干细胞，在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病领域具有重要的研究价值。( )
×
√
×
√
例3
实验发现小鼠的体细胞中转入四种基因就可以诱导产生一种与胚胎干细胞功能类似的诱导多能干（iPS）细胞。科学家将获得的iPS细胞分化为T细胞以期用于传染病的治疗。下列有关叙述错误的是（ ）
A．诱导iPS细胞的过程细胞发生形态、结构的改变
B．诱导iPS细胞中含有本物种生长发育所需的遗传信息
C．研制iPS细胞的原理类似于植物细胞的脱分化与再分化
D．KLF4基因能够抑制细胞凋亡和衰老，可使细胞无限增殖
例4
C