第2章 第2节一动物细胞培养 课件(共24张PPT1个视频)-2025-2026学年 高中生物 人教版 选择性必修 第三册

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名称 第2章 第2节一动物细胞培养 课件(共24张PPT1个视频)-2025-2026学年 高中生物 人教版 选择性必修 第三册
格式 pptx
文件大小 76.9MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2025-08-04 12:27:56

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文档简介

(共24张PPT)
第2节 一 动物细胞培养
第2章 细胞工程
生物
课堂导入
通过动物细胞培养构建人造皮肤
大面积烧烫伤
自体皮肤移植
最佳治疗策略
矛盾
自体健康皮肤非常有限
上图为人体血浆成分列表,请结合已经学习过的内环境成分和理化性质的知识思考:
1.怎样才能获得大量的自体健康皮肤?
2.能否用自体皮肤的单个细胞培养得到自体健康皮肤?
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。
学习目标
1.通过分析内环境的成分和理化性质,类比阐明动物细胞体外培养需要的条件。
2.通过构建动物细胞培养过程流程图,认同其是动物细胞工程的基础。
3.分析干细胞在生物医学工程中的应用,理性分析其效益与风险,增强社会责任感。
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
类比项目 内环境 动物细胞培养条件
营养条件 水,无机盐,葡萄糖、氨基酸核苷酸等有机小分子,蛋白质、脂质等有机物,促进生长的必要激素类物质等。 (1)体外培养动物细胞需要哪些条件
(2)为什么体外培养动物细胞时通常要在培养液中添加血清
(3)为什么培养液需要定期更换 如何防止培养过程中的微生物污染
(4)如何保证无菌、无毒的环境
(5)为什么动物细胞培养时通常需要将培养瓶置于含有充足O2和适量CO2混合气体的培养箱中培养?
代谢废物及有毒有害物质处理 通过循环系统、泌尿系统排除代谢废物,通过肝脏等器官处理有毒物质,通过免疫系统阻挡和消灭病毒、细菌等病原体攻击。 温度、pH和渗透压 温度为37℃左右、pH为7.35~7.45,渗透压约为770kPa。通过各器官系统协调维持这一范围。 氧气和二氧化碳 由呼吸系统和循环系统提供氧气并排出二氧化碳。 请结合下表人体内环境的各项指标,对比思考完成学案探究一第2题
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
适宜的营养:糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等营养条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度(36-37℃)、pH(7.2-7.4)和渗透压
适宜的气体环境:充足O2和和适量CO2
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
适宜的营养:糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等营养条件
血清中含有细胞所需的,人们尚未全部研究清楚的,细胞生长和增殖所需的营养物质,因此使用人工配制的合成培养基(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)培养细胞时,通常需要添加一定量的血清等天然成分。
无菌、无毒的环境
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
1.定期更换培养液可以清除细胞代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
2.在细胞培养液中添加一定量的抗生素可以防止微生物的污染。
3.对培养液和所有培养用具进行灭菌处理;培养过程需要在无菌环境下进行操作。
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
适宜的温度(36-37℃)、pH(7.2~7.4)和渗透压
1.动物细胞培养往往需要在恒温培养箱中进行,以提供适宜和相对稳定的温度环境。
2.在细胞培养液配置的最后环节往往需要添加必要的缓冲物质来维持pH(7.2~7.4)相对稳定,同时通过添加氯化钠和纯净水等来调节渗透压。
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
适宜的气体环境:充足O2和和适量CO2
动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2 。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。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的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
【拓展应用】思考:科学家研制出的人造皮肤为解决大面积烧伤病人的植皮难题提供了有效解决方案。某科研兴趣小组的同学尝试体外培养人的皮肤细胞,在培养过程中,该兴趣小组将已知的皮肤细胞需要的营养物质按种类和所需量配制成培养液,用该培养液在适宜环境下培养皮肤细胞时发现,皮肤细胞生长和增殖情况远远不如预期。请结合所学知识帮助该兴趣小组分析可能原因。( 至少回答两个方面 )
探究一、类比内环境成分及理化性质,分析动物细胞培养的条件
根据培养基的配过程可以得出,培养效果不理想的原因可能有以下几方面:
一是培养液中未添加血清等天然成分,细胞生长和增殖缺乏必要的营养物质;
二是培养基中未添加抗生素等抗菌物质,培养过程易被微生物污染;
三是培养基配制过程未调节pH和渗透压,细胞生长受到限制。
探究二、建构动物细胞培养的流程图
取动物组织
A处理
细胞悬液
B
培养
转入培养瓶
CO2培养箱中培养
D
培养
C处理
1.请阅读教材第44~45页“动物细胞培养的过程”内容,回答下列问题
(1)A处理常用手段是___________________________________________________
_________________。
(2)C处理常用手段是____________________________________________________
_______________________________________________。
(3)B、D培养的名称分别是__________、____________。
用机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理,将组织分散成单个细胞
用机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞,分散成单个细胞,并用培养液稀释后分瓶
原代培养 传代培养
【思维拓展】请同学们结合动物细胞培养的条件和过程,以小组为单位讨论解决下列问题:
1.动物细胞培养过程中动物组织往往取自幼龄动物或分化程度低的细胞,这是为什么?
2.为什么要将动物细胞分散成单个细胞培养 该过程能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶?
3.在用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理动物组织块和贴壁细胞时一定要控制好处理时间,原因是什么?
4.动物细胞培养过程中为什么要定期分瓶处理?
5.请在上图基础上结合上述问题答案构建动物细胞培养流程图。
探究二、建构动物细胞培养的流程图
【思维拓展】1.动物细胞培养过程中动物组织往往取自幼龄动物或分化程度低的细胞,这是为什么?
2.为什么要将动物细胞分散成单个细胞培养 该过程能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶?
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。同样,分化程度越低的细胞,增殖能力越强。所以,一般来说,选取幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更容易培养。
在从动物体取出的成块组织块中,细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和增殖。因此,在进行细胞培养时,首先要将动物组织块分散成单个细胞。由于动物细胞培养的最适pH为7.2~7.4,在该pH范围内胃蛋白酶没有活性,而胰蛋白酶的活性较高,所以不能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶来处理动物组织。
探究二、建构动物细胞培养的流程图
【思维拓展】3.在用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理动物组织块和贴壁细胞时一定要控制好处理时间,原因是什么?
4.动物细胞培养过程中为什么要定期分瓶处理?
动物组织间隙和细胞膜上均存在大量蛋白质,因此用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理动物组织块和贴壁细胞时,一定要控制好处理时间,防止时间过长酶破坏细胞膜,导致细胞死亡。
体外培养的动物细胞少数种类能够悬浮在培养液中生长增殖,随着培养时间的延长,会因细胞密度过大、培养液中营养物质缺乏和有害代谢物积累等因素而分裂受阻;大多数细胞则存在细胞贴壁生长现象,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,即发生接触抑制现象。因此两类细胞在培养到一定程度时就需要对细胞进行分瓶培养,让细胞继续增殖。
探究二、建构动物细胞培养的流程图
【思维拓展】5.请在上图基础上结合上述问题答案构建动物细胞培养流程图。
细胞悬液
加培养液
原代
培养
传代培养
动物组织块
机械法或酶解法处理
单个细胞
分瓶处理
悬浮生长
接触抑制
问题
原因
密度过大、有害代谢废物积累、营养物质缺乏
贴壁生长
原因
解决
探究二、建构动物细胞培养的流程图
动物细胞培养
干扰素的生产
疫苗的制备
药理研究
动物体细胞核移植
单克隆抗体的制备
干细胞培养
动物细胞工程的基础
阅读教材第46~47页“干细胞培养及应用”部分,思考并回答下列问题。
1.什么是干细胞?它有哪些类型?这些类型的干细胞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?
3.干细胞应用于临床治疗可能存在什么问题?
探究三、分析干细胞培养及其应用前景
1.什么是干细胞?它有哪些类型?这些类型的干细胞各有怎样的特点和哪些方面的应用?
概念:动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。
类型:包括胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞( iPS细胞)等。
干细胞 特点 应用领域
胚胎干细胞 只存在于早期胚胎中,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 因必须从胚胎中获取 ,涉及伦理问题;限制了其在医学上的应用
成体干细胞 存在于成体组织或器官内,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 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
iPS细胞 诱导过程无须破坏胚胎;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 定向诱导分化为多种体细胞,用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究取得了新进展
探究三、分析干细胞培养及其应用前景
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?
3.干细胞应用于临床治疗可能存在什么问题?
通过在培养基中添加特定的诱导因子,使体外培养的成熟体细胞(如成纤维细胞)发生特定转化,即可形成类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞 ( iPS细胞 )。
iPS细胞与胚胎干细胞相比应用优势主要有两方面: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。
截止到现在,干细胞应用于临床治疗还面临着一些问题,如存在导致肿瘤发生的风险。
探究三、分析干细胞培养及其应用前景
【拓展应用】(不定项)有一种“生物活性绷带”,其原理是先采集一些细胞标本,再让其在特殊膜上增殖,5~7d后,将膜片敷到患者伤口上,膜片会将细胞逐渐释放到伤口处,并促进新生皮肤层生长,达到愈合伤口的目的。下列有关叙述正确的是(   )
A.这种“生物活性绷带”的生产应用了动物细胞培养技术
B.种植在膜片上的细胞样本最好选择患者本人的干细胞
C.膜片“释放”的细胞能与患者自身皮肤愈合,与两者细胞膜的信息交流有关
D.若敷用异体细胞标本制成的膜片,则会导致免疫排斥反应,主要是因为抗体对移植的皮肤细胞有杀伤作用
在异体器官移植中发挥免疫排斥作用的主要是细胞毒性T细胞,不是抗体。
ABC
探究三、分析干细胞培养及其应用前景
课堂小结
条件
适宜的营养
动物细胞培养
概念:在适当的培养条件下,让动物细胞在体外生长和增殖的技术。
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH、和渗透压
适当的气体环境
过程
取动物组织
细胞悬液
原代
培养
干细胞的培养及应用
传代
培养
单个细胞
干细胞概念:动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞
干细胞类型:胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞
干细胞应用:医学研究
谢谢大家