(共19张PPT)
第2节
动物细胞工程
一
动物细胞培养
人教版
高中生物
学习目标
阐明动物细胞培养的条件和过程。
1.文化基础：动物细胞工程在生物医学中的应用。
2.自主发展：动物细胞培养的条件和过程。
3.社会参与：探究干细胞在临床上的应用所产生的效益和风险，理性看待生物技术的应用，增强社会责任感。
从社会中来
第一块人工合成皮肤是由白克和亚诺斯发明的，这两位科学家利用鲨鱼软骨和来自牛皮中的胶原蛋白为原料发明了一种人造皮肤。在19
81年，白克和亚诺斯第一次将其发明的人造皮肤用于临床，患者是一位身体一半面积被烧伤的女士。剥离掉烧伤的皮肤之后，白克应用了一层人造皮肤，并且，在条件允许的情况下，将患者的未烧伤皮肤移植到烧伤部位。三星期过后，这位女性患者新生皮肤的生长速度惊人，并且颜色与未烧伤皮肤一样。在此基础上的改进产品称为integra人造皮肤，它不仅起着临时性替代功能，并且可以刺激毛细血管、成纤维细胞和巨噬细胞等逐渐从伤口向人造皮肤内生长。
提出问题
自体健康皮肤有限，使用他人皮肤来源不足，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皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
缺点
动物细胞工程
动物细胞工程常用的技术包括_____________________、动物
细胞融合、____________________等，其中________________
是动物细胞工程的基础。
动物细胞培养
动物细胞核移植
动物细胞培养
提出问题：动物细胞培需要哪些条件？
动物细胞培养的基本操作过程是什么？
一、动物细胞培养概念
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______________________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和_____________________的技术。
单个细胞
增殖
二、动物细胞培养的条件
1．营养
（1）糖类、______________________、无机盐、维生素等
（2）___________________：补充培养液中尚未研究清楚的成分
氨基酸
血清、血浆
2.无菌、无毒的环境
（3）更换__________________，清除代谢物
(1)培养液和_______________________都灭菌处理
(2)________________环境下进行操作
培养工具
无菌
培养液
3.温度、PH和渗透压
(2)pH：多数动物细胞生存的适宜PH为_______________________
（1）温度：哺乳动物多以____________________℃为宜
36.5±0.5
7.2～7.4
4.气体环境
（1）__________：维持培养液的PH
（2）__________：细胞代谢所必需的,细胞进行有氧呼吸。
CO2
O2
5.小结
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……
营养条件
其他条件
动物细胞培养所需的基本条件
三、动物细胞培养的过程
取动物组织
因成块组织，细胞与细胞靠一起，限制生长和繁殖。用机械方法，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
制成细胞悬液
转入培养液中进行原代培养
原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。
放入CO2培养箱中培养
（适宜环境）
传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用_______________法收集；贴壁生长的细胞要先用__________________等处理，再用________________法收集。
离心
胰蛋白酶
离心
传代培养
分瓶培养
1.体外培养的动物细胞类型：
（1）悬浮生长：悬浮在_____________________中生长繁殖。密度过大时，由于______________________积累和培养液中____________________，细胞分裂受阻。
（2）细胞贴壁：多数细胞贴附在___________________上生长。
瓶壁
培养液
有害代谢物
营养物质缺乏
2.接触抑制：
当贴壁细胞分裂生长到表面_____________________时，细胞________________________的现象称为细胞的接触抑制。
相互接触
停止分裂生长
区分两种“培养”的关键是看用_______________________处理的对象。
3.原代培养和传代培养区分
胰蛋白酶
①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的_______________________进行处理，使其分散成_______________________后进行培养，为原代培养。
②第二次：细胞培养过程中出现__________________，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。
动物组织
单个细胞
接触抑制
思考与讨论
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？
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。
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。
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？
提示：用胰蛋白酶分解细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜PH约2，当PH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜PH为7.2—7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。
提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
5.根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。
4.动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象
说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明了什么？
提示：细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核
。
四、干细胞的培养及其应用
来源或存在
功能及应用
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
（阅读P46—47，完成表格）
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
成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的造血干细胞
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
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。
五、总结与练习
1．人脐带间充质干细胞在特定诱导条件下，可分化为脂肪、肝、神经等多种组织细胞。下图表示培养人脐带间充质干细胞的大致过程。下列有关叙述错误的是( )
A．人脐带间充质干细胞属于
一种iPS细胞
B．通过离心除去上清液可以
除去胰蛋白酶
C．过程①通常用胰蛋白酶处理
D．出现接触抑制前，培养瓶中的细胞数量有可能呈“J”形增长
提示：iPS细胞是经人工诱导产生的，脐带间充质干细胞不是诱导多能干细胞。
A
2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是(
)
A．动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能
D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性
提示：动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞最终不能被培养成新的动物，不能体现动物细胞的全能性。
A
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第二章
细胞工程
第2节
一
动物细胞培养教学设计
课题
细胞工程第2节
一
动物细胞培养
单元
第2章
学科
生物
年级
高二
学习目标与核心素养
阐明动物细胞培养的条件和过程。1.文化基础：动物细胞工程在生物医学中的应用。2.自主发展：动物细胞培养的条件和过程。3.社会参与：探究干细胞在临床上的应用所产生的效益和风险，理性看待生物技术的应用，增强社会责任感。
重点
动物细胞培养的条件和过程
难点
动物细胞培养的过程
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
展示人工合成皮肤图片，观看视频，了解、分析人工合成皮肤发展和临床应用。第一块人工合成皮肤是由白克和亚诺斯发明的，白克是马萨诸塞总医院外伤科的负责人，亚诺斯是麻省理工学院的化学教授。这两位科学家利用鲨鱼软骨和来自牛皮中的胶原蛋白为原料发明了一种人造皮肤。在19
81年，白克和亚诺斯第一次将其发明的人造皮肤用于临床，患者是一位身体一半面积被烧伤的女士。剥离掉烧伤的皮肤之后，白克应用了一层人造皮肤，并且，在条件允许的情况下，将患者的未烧伤皮肤移植到烧伤部位。三星期过后，这位女性患者新生皮肤的生长速度惊人，并且颜色与未烧伤皮肤一样。在此基础上的改进产品称为integra人造皮肤，它不仅起着临时性替代功能，并且可以刺激毛细血管、成纤维细胞和巨噬细胞等逐渐从伤口向人造皮肤内生长。
课前查阅资料，展示欣赏人工合成皮肤图片，观看视频，了解人工合成皮肤的发展及临床应用。
以真实的情景导入，通过现阶段医学热门产品的介绍，联系生活实例，让学生认识动物细胞培养技术与生活的练习，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
提出问题：动物细胞培需要哪些条件？动物细胞培养的基本操作过程是什么？动物细胞工程动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移殖等，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。一、动物细胞培养的概念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。二、动物细胞培养的条件1．无菌、无毒的环境营养温度和pH4．气体环境三、动物细胞培养的过程(1)原理：细胞增殖。(2)选材：一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。(3)酶处理①用酶两次处理的目的：第一次使用的目的是使组织细胞分散开；第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分散后继续培养。②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产物的及时排出。③不能用胃蛋白酶处理：由于大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，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。2．相关概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁：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。②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，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。①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。②第二次：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。3．培养条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，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。(2)气体环境：CO2调节培养液pH，O2维持细胞有氧呼吸。思考与讨论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？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。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。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？提示：用胰蛋白酶分解细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜PH约2，当PH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜PH为7.2—7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。4.动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明了什么？提示：细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核
。5.根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。四、干细胞的培养及其应用1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成其他类型的细胞。2．干细胞的存在：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。3．干细胞的种类来源功能及应用胚胎干细胞(ES细胞)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、器官甚至生物个体成体干细胞成体组织或器官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诱导多能干细胞(iPS细胞)体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病总结与练习1．人脐带间充质干细胞在特定诱导条件下，可分化为脂肪、肝、神经等多种组织细胞。下图表示培养人脐带间充质干细胞的大致过程。下列有关叙述错误的是(
A )A．人脐带间充质干细胞属于一种iPS细胞B．通过离心除去上清液可以除去胰蛋白酶C．过程①通常用胰蛋白酶处理D．出现接触抑制前，培养瓶中的细胞数量有可能呈“J”形增长提示：iPS细胞是经人工诱导产生的，脐带间充质干细胞不是诱导多能干细胞。2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是( A )A．动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性提示：动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞最终不能被培养成新的动物，不能体现动物细胞的全能性。
【学习活动一】学生阅读课本P43—44，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。1.动物细胞培需要哪些条件？2.动物细胞培养的基本操作过程是什么？回顾机体内环境为细胞提供的的生活条件，分析动物细胞培养条件。【学习活动二】学生阅读课本P44—45，结合教材图解，结合动物细胞培养所需条件，联系实际，思考以下问题，阐述动物细胞培养相关问题。小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。【学习活动三】学生阅读P46—47，提取课文重要知识点，自主建构，完成相关表格。根据所学，完成相关练习
通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。引导学生运用旧知识探索新知识，促进新知识的理解。通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述动物细胞培养过程。提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
板书
动物细胞培养动物细胞培养的条件营养无菌、无毒环境温度、PH和渗透压气体环境动物细胞培养过程原代培养传代培养干细胞的培养及应用ES细胞成体干细胞IPS细胞
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精品试卷·第
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