【新教材】 2020-2021学年人教版（2019）高二生物选择性必修三2.2.1 动物细胞培养 课件（32张ppt）
文档属性
| 名称 | 【新教材】 2020-2021学年人教版（2019）高二生物选择性必修三2.2.1 动物细胞培养 课件（32张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-03-14 20:15:53 | ||
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文档简介
动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程
1890年，希普将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例
1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1951年，张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象
1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体，同一时期，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作
1959年，试管家兔诞生，之后，多种试管动物相继出生
1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术
1978年，小鼠的桑椹胚被成功分割，次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊
1981年，埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞
1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生，随后多种克隆动物相继问世
2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞，我国科学家用这种细胞培育出了小鼠
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生
2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴
2021
第2节
动物细胞工程
问题探讨
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。
讨论：
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；
目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤；
克隆皮肤
动物细胞工程
动物细胞培养（基础）
动物细胞融合
动物细胞核移植
一、动物细胞培养
动物细胞培养
从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖。
胚胎或幼龄动物
的细胞较成体的
细胞更易培养
动物细胞工程的基本技术
细胞增殖
人造皮肤
地位
原理
培养对象
原创
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
干细胞培养及应用
动物细胞培养的过程
动物细胞培养的条件
营养条件
其他条件
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、维生素等
1.动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
动物血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。动物细胞培养常用培养液。
合成培养基
培养基的物理性质
培养动物细胞一般使用_______
__，也称为______
液体培养基
培养液
加抗生素
无菌操作
定期更换培养液
无毒
无菌
思考题
①为什么培养液需要定期更换？
____________________________________________
②如何防止培养过程中的微生物污染？
____________________________________________
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
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
温度
pH
36.5±0.5℃
7.2~7.4
适宜的渗透压
维持细胞正常的形态和功能
95%CO2+5%O2的CO2培养箱
细胞代谢所必需
维持培养液的pH值
CO2
O2
培养容器
通常采用_______或____________
培养皿
松盖培养瓶
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液原代培养
分瓶
传代培养
2.动物细胞培养的过程
重要概念
①原代培养
通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养；
②传代培养
将分瓶后的细胞培养称为传代培养；
③细胞贴壁
大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁；
④接触抑制
当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖；
1.取动物组织
（1）取材
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
2.制成细胞悬液
（1）制成细胞悬液的步骤
①将组织分散成单个细胞
②用培养液将细胞制成细胞悬液
（2）将组织分散成单个细胞的原因
①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；
②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换
（3）将细胞分散成单个细胞的方法
①机械法
②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
思考：
1.用胰蛋白酶分散细胞，可以说明什么问题？
2.可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？
3.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？
动物细胞间的物质主要是蛋白质
不可以；
胃蛋白酶作用的适宜pH约为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
不对；
使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。
3.原代培养
（1）具体做法
将________放入_____________内
（2）体外培养细胞的两大类
①悬浮生长类
②贴壁生长类
细胞悬液
培养皿或培养瓶
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
除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制
能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）
资料：动物细胞生长特性
细胞贴壁
4.分瓶、传代培养
（1）需分瓶进行传代培养的原因
（2）分瓶的具体做法
①收集细胞
a.悬浮生长类
b.贴壁生长类
②
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
直接用离心法收集
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
将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液原代培养
分瓶
传代培养
动物胚胎、幼龄动物
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
悬浮培养的细胞：直接用离心法收集
贴壁细胞：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
{0660B408-B3CF-4A94-85FC-2B1E0A45F4A2}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
植物组织培养和动物细胞培养的比较
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
相同点：
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
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
植物组织培养
动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
离体
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
固体
液体(又称培养液)
有机营养成分
无机营养成分
植物激素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清
植物激素
血清
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
植物组织培养
动物细胞培养
特殊环境条件
结果
是否体现细胞的全能性
过程
相同点
再分化需光
气体环境
一般获得新的植株
获得大量细胞
是
否
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
二、干细胞培养及其应用
胚胎干细胞
干细胞：动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
胚胎干细胞
简称ES细胞，体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。
全能干细胞
特点：
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
成体干细胞
造血干细胞
存在于骨髓、脐带血、外周血，
可分化成各种血细胞和免疫细胞
多能干细胞
神经干细胞
取自神经系统，可分化成神经细胞
精原干细胞
专能干细胞
特点：
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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
成体干细胞：存在于成体组织或器官内中
iPS细胞的培养和应用
iPS细胞（诱导多能干细胞）
将特定基因或特定蛋白导入细胞
用小分子化合物诱导形成
获取方法
诱导多能干细胞优点：
①诱导过程无需破坏胚胎
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
干细胞的应用
有着
能力及
潜能的干细胞，与
的
等密切相关；
干细胞应用面临的问题
存在________________
自我更新
分化
组织、器官
发育、再生和修复
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}类型
应用
造血干细胞
神经干细胞
诱导多能干细胞（iPS细胞）
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
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）
可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，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
导致肿瘤发生的风险
胚胎干细胞应用：
体外诱导小鼠成纤维细胞
诱导多能干细胞
iPS
临床治疗人类疾病
多种体细胞
定向诱导分化
如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
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
病人
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
动物细胞培养的条件
干细胞的培养和应用
动物细胞培养
动物细胞培养的过程
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
iPS细胞的培养和应用
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
课堂小结
1890年，希普将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例
1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1951年，张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象
1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体，同一时期，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作
1959年，试管家兔诞生，之后，多种试管动物相继出生
1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术
1978年，小鼠的桑椹胚被成功分割，次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊
1981年，埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞
1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生，随后多种克隆动物相继问世
2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞，我国科学家用这种细胞培育出了小鼠
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生
2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴
2021
第2节
动物细胞工程
问题探讨
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。
讨论：
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；
目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤；
克隆皮肤
动物细胞工程
动物细胞培养（基础）
动物细胞融合
动物细胞核移植
一、动物细胞培养
动物细胞培养
从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖。
胚胎或幼龄动物
的细胞较成体的
细胞更易培养
动物细胞工程的基本技术
细胞增殖
人造皮肤
地位
原理
培养对象
原创
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
干细胞培养及应用
动物细胞培养的过程
动物细胞培养的条件
营养条件
其他条件
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、维生素等
1.动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
动物血清：含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。动物细胞培养常用培养液。
合成培养基
培养基的物理性质
培养动物细胞一般使用_______
__，也称为______
液体培养基
培养液
加抗生素
无菌操作
定期更换培养液
无毒
无菌
思考题
①为什么培养液需要定期更换？
____________________________________________
②如何防止培养过程中的微生物污染？
____________________________________________
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
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
温度
pH
36.5±0.5℃
7.2~7.4
适宜的渗透压
维持细胞正常的形态和功能
95%CO2+5%O2的CO2培养箱
细胞代谢所必需
维持培养液的pH值
CO2
O2
培养容器
通常采用_______或____________
培养皿
松盖培养瓶
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液原代培养
分瓶
传代培养
2.动物细胞培养的过程
重要概念
①原代培养
通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养；
②传代培养
将分瓶后的细胞培养称为传代培养；
③细胞贴壁
大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁；
④接触抑制
当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖；
1.取动物组织
（1）取材
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
2.制成细胞悬液
（1）制成细胞悬液的步骤
①将组织分散成单个细胞
②用培养液将细胞制成细胞悬液
（2）将组织分散成单个细胞的原因
①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；
②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换
（3）将细胞分散成单个细胞的方法
①机械法
②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
思考：
1.用胰蛋白酶分散细胞，可以说明什么问题？
2.可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？
3.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？
动物细胞间的物质主要是蛋白质
不可以；
胃蛋白酶作用的适宜pH约为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
不对；
使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。
3.原代培养
（1）具体做法
将________放入_____________内
（2）体外培养细胞的两大类
①悬浮生长类
②贴壁生长类
细胞悬液
培养皿或培养瓶
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
除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制
能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）
资料：动物细胞生长特性
细胞贴壁
4.分瓶、传代培养
（1）需分瓶进行传代培养的原因
（2）分瓶的具体做法
①收集细胞
a.悬浮生长类
b.贴壁生长类
②
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
直接用离心法收集
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
将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液原代培养
分瓶
传代培养
动物胚胎、幼龄动物
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
悬浮培养的细胞：直接用离心法收集
贴壁细胞：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
{0660B408-B3CF-4A94-85FC-2B1E0A45F4A2}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
植物组织培养和动物细胞培养的比较
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
相同点：
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
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
植物组织培养
动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
离体
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
固体
液体(又称培养液)
有机营养成分
无机营养成分
植物激素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清
植物激素
血清
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
植物组织培养
动物细胞培养
特殊环境条件
结果
是否体现细胞的全能性
过程
相同点
再分化需光
气体环境
一般获得新的植株
获得大量细胞
是
否
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
二、干细胞培养及其应用
胚胎干细胞
干细胞：动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
胚胎干细胞
简称ES细胞，体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。
全能干细胞
特点：
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
成体干细胞
造血干细胞
存在于骨髓、脐带血、外周血，
可分化成各种血细胞和免疫细胞
多能干细胞
神经干细胞
取自神经系统，可分化成神经细胞
精原干细胞
专能干细胞
特点：
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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
成体干细胞：存在于成体组织或器官内中
iPS细胞的培养和应用
iPS细胞（诱导多能干细胞）
将特定基因或特定蛋白导入细胞
用小分子化合物诱导形成
获取方法
诱导多能干细胞优点：
①诱导过程无需破坏胚胎
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
干细胞的应用
有着
能力及
潜能的干细胞，与
的
等密切相关；
干细胞应用面临的问题
存在________________
自我更新
分化
组织、器官
发育、再生和修复
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}类型
应用
造血干细胞
神经干细胞
诱导多能干细胞（iPS细胞）
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
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）
可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，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
导致肿瘤发生的风险
胚胎干细胞应用：
体外诱导小鼠成纤维细胞
诱导多能干细胞
iPS
临床治疗人类疾病
多种体细胞
定向诱导分化
如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
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
病人
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
动物细胞培养的条件
干细胞的培养和应用
动物细胞培养
动物细胞培养的过程
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
iPS细胞的培养和应用
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
课堂小结