【市級公開課課件】2.2動物細胞工程（動物細胞培養(yǎng)）課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、課前5分鐘：閱讀P34-36，快速找答案1）動物細胞工程的3大技術(shù)（牢記）2）動物細胞培養(yǎng)的4大條件3）找?guī)讉€名詞：細胞貼壁、接觸抑制、原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)首例胚胎移植成功首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象體細胞核移植成功試管家兔試管家兔誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞克隆羊克隆羊多莉誕生獲得誘導(dǎo)多能干細胞單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學(xué)家首次培育了體細胞克隆猴。1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年科技科技. .探索探索 P32 P32動物

2、細胞工程（含胚胎工程）發(fā)展史 一 動物細胞培養(yǎng) 本節(jié)聚焦:l 動物細胞培養(yǎng)需要哪些基本條件？l 動物細胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？l 怎樣客觀分析干細胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險？新舊教材變化：1. 本節(jié)內(nèi)容屬于舊教材選修3第2章第2節(jié)的內(nèi)容。2. 動物細胞培養(yǎng)刪減：條件刪去添加抗生素、刪去應(yīng)用。3. 將動物細胞分散成單個細胞的方法中:增加了機械法。4. 知識排列：將“干細胞的應(yīng)用”放入細胞培養(yǎng)內(nèi)容、將“細胞融合”與“核移植”換了順序。從社會中來從社會中來 P34 P34皮膚的自體移植小面積燒傷：患者通過切除 + 植皮(自身)后恢復(fù)1 1）使用他人皮膚如何？）使用他人皮膚如何？患者自身的

3、不夠用，如何解決？患者自身的不夠用，如何解決？大面積燒傷？2 2）培養(yǎng)自身細胞？）培養(yǎng)自身細胞？ 目前，科學(xué)家還在研究對皮膚干細胞進行培養(yǎng)，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚。人造皮膚人造皮膚分析分析1 1：動物組織的選擇：動物組織的選擇： 幼齡動物幼齡動物 or or 老齡動物老齡動物一動物細胞培養(yǎng)概 念 從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。細胞增殖細胞增殖動物細胞工程的基礎(chǔ)幼齡個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。幼齡個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。一動物細胞培養(yǎng)條 件1.1.營營 養(yǎng)養(yǎng)分析分析2 2：培養(yǎng)基的類型：培

4、養(yǎng)基的類型： 固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基oror液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 or or 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基基本營養(yǎng)：水、無機鹽、有機碳源、有機氮源基本營養(yǎng)：水、無機鹽、有機碳源、有機氮源特殊物質(zhì)：維生素、（相應(yīng)動物）血清？特殊物質(zhì)：維生素、（相應(yīng)動物）血清？含有尚未研究清楚的細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)含有尚未研究清楚的細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制的培養(yǎng)基。將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制的培養(yǎng)基。營養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基營養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基 + +血清等一些天然成分血清等一些天然成分一動物細胞培養(yǎng)條 件2.2.無菌、無毒的環(huán)境無菌、無毒的環(huán)境措施措

5、施1:1: 滅菌處理滅菌處理對象？對象？措施措施2: 2: 操作在無菌環(huán)境下進行操作在無菌環(huán)境下進行。措施措施3 3: : 定期更換培養(yǎng)液定期更換培養(yǎng)液目的？目的？培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具清除代謝物，防止代謝物積清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成危害累對細胞自身造成危害。3.3.溫度、溫度、pHpH和滲透壓和滲透壓4.4.氣體環(huán)境氣體環(huán)境與相應(yīng)動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。與相應(yīng)動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。2 2：。細胞代謝必需細胞代謝必需9595% % 空氣空氣5% 5% COCO2 2維持培養(yǎng)液中的維持培養(yǎng)液中的pHpH值值一動物細胞培養(yǎng)過 程用機械法 或用胰蛋白酶

6、、膠原蛋白酶等處理原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)加培養(yǎng)液制成細胞懸液懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。：某些細胞需要貼附于某些基質(zhì)表面 （如培養(yǎng)瓶瓶壁）才能增殖。：當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸 時，細胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。：分瓶后的細胞培養(yǎng)。接觸抑制細胞分裂受阻解決解決傳代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)。收集細胞懸浮培養(yǎng)的細胞懸浮培養(yǎng)的細胞: :直接用離心法收集貼壁細胞貼壁細胞: :用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，用離心法收集營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、代謝廢物積累、細胞密度過大等原代培養(yǎng)原代培養(yǎng) 培養(yǎng)培養(yǎng)分瓶制成細胞懸液分瓶制成細胞懸液傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)制成

7、制成細胞懸液細胞懸液 CO CO2 2培養(yǎng)培養(yǎng)箱箱 培養(yǎng)培養(yǎng)分散成單分散成單個細胞個細胞 取動物組織取動物組織( (幼齡動物幼齡動物) )動物細胞培養(yǎng)過程 1 1）選幼齡動物（或胚胎）的組織器官）選幼齡動物（或胚胎）的組織器官這些個體的細胞分化程度低、這些個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。分裂能力強，易培養(yǎng)。4 4）需分瓶進行傳代培養(yǎng)的原因需分瓶進行傳代培養(yǎng)的原因 3 3）分散細胞分散細胞時為何不選用時為何不選用胃蛋白酶？胃蛋白酶？2 2）培養(yǎng)前為什么分散成單個細胞？培養(yǎng)前為什么分散成單個細胞？（用機械法（用機械法 或用或用胰蛋白酶胰蛋白酶、膠原蛋白酶膠原蛋白酶等等處理）處理）分散不會

8、限制彼此的生長與增殖；分散不會限制彼此的生長與增殖； 分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，保分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，保證證O O2 2與營養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時排出。與營養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時排出。導(dǎo)致細胞導(dǎo)致細胞分裂受阻分裂受阻多數(shù)動物細胞生存的適宜多數(shù)動物細胞生存的適宜pHpH為為7.27.27.47.4，而胃蛋白酶的適宜而胃蛋白酶的適宜pHpH約為約為2 2，在此環(huán)境，在此環(huán)境中會失活。中會失活。營養(yǎng)物質(zhì)缺乏營養(yǎng)物質(zhì)缺乏有害代謝物積累有害代謝物積累細胞密度過大細胞密度過大接觸抑制接觸抑制細胞貼壁過程細胞貼壁過程圓球形細胞剛開始圓球形細胞剛開始鋪展貼壁生長（鋪展貼壁生長（100100）培養(yǎng)的動物細胞貼

9、壁生長培養(yǎng)的動物細胞貼壁生長并進行有絲分裂（并進行有絲分裂（100100）細胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁細胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（后出現(xiàn)接觸抑制（100100）貼壁生長與接觸抑制貼壁生長與接觸抑制細胞懸液細胞懸液細胞貼壁、接觸抑制細胞貼壁、接觸抑制單層細胞單層細胞多層細胞多層細胞比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點獲得細胞或細胞產(chǎn)物獲得細胞或細胞產(chǎn)物常用固體培養(yǎng)基常用固體培養(yǎng)基新植株新植株葡萄糖、葡萄糖、動物血清動物血清常用液體培養(yǎng)基常用液體培養(yǎng)基細胞增殖細胞增殖細胞的全能性細胞的全能性許多細胞許多細胞快速繁殖等快速繁殖等蔗糖、蔗糖

10、、植物激素植物激素1.1.培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、均需無菌操作，需要適宜的溫度、pHpH等條件等條件思考思考. .比較比較 P3 P3原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)脫分化、再分化脫分化、再分化二干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 來源或存在功能、特點局限性胚胎干細胞(ES細胞)成體干細胞誘導(dǎo)多能干細胞(iPS細胞)（閱讀P4647，完成表格）早期胚胎早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的能夠分化成為動物體內(nèi)的任任何細胞何細胞，并進一步形成組織、，并進一步形成組織、器官甚至生物個體器官甚至生物個體成體組織或

11、器官成體組織或器官，如造血干細胞、如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和精神經(jīng)干細胞和精原干細胞等原干細胞等體外誘導(dǎo)體體外誘導(dǎo)體細胞產(chǎn)生細胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的能分化成為具有特定功能的細胞細胞來來治療疾病治療疾病。無須破壞無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應(yīng)胚胎，且避免免疫排斥反應(yīng)。具有組織特異性，能分化具有組織特異性，能分化成成特定特定的細胞或組織的細胞或組織不具有發(fā)育成完不具有發(fā)育成完整個體的能力整個體的能力需需從胚胎中獲取，從胚胎中獲取，涉及涉及倫理問題倫理問題，限，限制了它在醫(yī)學(xué)上的制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)不成熟。技術(shù)不成熟。面臨的問題:存在著導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險。移植取成纖維細胞等iPS細

12、胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPSiPS細胞用于治療人類疾病示意圖細胞用于治療人類疾病示意圖二干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用誘導(dǎo)多能干細胞（iPS細胞）多種體細胞定向誘導(dǎo)分化定向誘導(dǎo)分化體外誘導(dǎo)成纖維細胞臨床治療疾病如：臨床治療疾病如：白血病、帕金森病、白血病、帕金森病、阿而茨海默病等阿而茨海默病等iPS細胞1 1. .判斷下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。判斷下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1 1）培養(yǎng)環(huán)境中需要）培養(yǎng)環(huán)境中需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 。（。（ ）（2 2）細胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。）細胞要經(jīng)過脫分化形成

13、愈傷組織。（ ）（3 3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清（ ）（4 4）培養(yǎng)瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理）培養(yǎng)瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理, ,分瓶后才能繼續(xù)增殖分瓶后才能繼續(xù)增殖（ ）一.概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）2 2. .干細胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯誤的是干細胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )( ) A. A.干細胞是從胚胎中分離提取的細胞干細胞是從胚胎中分離提取的細胞 B. B.造血干細胞可以分化為各種血細胞造血干細胞可以分化為各種血細胞 C. C.不同類

14、型的干細胞不同類型的干細胞, ,它們的分化潛能是有差別的它們的分化潛能是有差別的 D. D.由由iPSiPS細胞產(chǎn)生的特定細胞細胞產(chǎn)生的特定細胞, ,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A A 現(xiàn)在關(guān)于現(xiàn)在關(guān)于iPSiPS細胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進行細胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進行思考。（思考。（1 1）由于誘導(dǎo)）由于誘導(dǎo)iPSiPS細胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的細胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPSiPS細胞進行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性細胞進行醫(yī)療只限于

15、時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性方面考慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施方面考慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施? ?像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立HLA(Human Leukocyte Antigen,HLA(Human Leukocyte Antigen,人類白細胞抗原人類白細胞抗原) )多態(tài)性豐富的多態(tài)性豐富的iPSiPS細胞庫，可以為需要的人找到細胞庫，可以為需要的人找到HIAHIA匹配度較高匹配度較高的的iPSiPS細胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細胞移植后發(fā)生的細胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應(yīng)。免疫排斥反應(yīng)。二.拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）（2 2）如果誘導(dǎo)）如果誘導(dǎo)iPSiPS細胞定向分化為生殖細胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪細胞定向分化為生殖細胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？該技術(shù)可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來進行瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細該技術(shù)可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來