【區(qū)級公開課課件】2.2動物細胞培養(yǎng)課件2021-2022學年高二下學期生物人教版選擇性必修3

1、 第2節(jié) 動物細胞工程植物細胞工程的應用ZHIWUXIBAOGONGCHENGDEYINGYONG01一、動物細胞培養(yǎng)新舊變化順序調(diào)整：先動物細胞培養(yǎng)條件培養(yǎng)過程增 體外動物細胞培養(yǎng)的類型 細胞懸浮培養(yǎng) 細胞貼壁生長P44增 干細胞細胞培養(yǎng)及應用（舊教材：胚胎工程應用中 胚胎干細胞）干細胞的分類 胚胎干細胞、成體干細胞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“干細胞的應用”放入細胞培養(yǎng)內(nèi)容、將“細胞融合”與“核移植”換了順序。首例胚胎移植成功首創(chuàng)動物組織體外培

2、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誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞克隆羊多莉誕生獲得誘導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年動物細胞工程的發(fā)展歷程動物細胞工程的發(fā)展歷程 P33P33科技探索之路 在治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。在治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使

3、用他人皮膚來源又不足，而且會產(chǎn)但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會產(chǎn)生免疫排斥反應。生免疫排斥反應。討論：異體移植面臨的問題：討論：異體移植面臨的問題： 。獲得大量的自體健康皮膚的方法：獲得大量的自體健康皮膚的方法： 。從社會中來克隆皮膚取少量正常、健康的皮膚在體外進行培養(yǎng)、擴增；取少量正常、健康的皮膚在體外進行培養(yǎng)、擴增；皮膚干細胞培養(yǎng)皮膚干細胞培養(yǎng)供體器官短缺、免疫排斥等供體器官短缺、免疫排斥等一1.概念 ：2.原理：從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適當?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。細胞增殖3.地位：P43動物體內(nèi)的細胞之

4、所以能夠維持正常的生命活動，是因為機體給這些細胞提動物體內(nèi)的細胞之所以能夠維持正常的生命活動，是因為機體給這些細胞提供了供了適宜的條件適宜的條件。你還記得有哪些條件嗎？。你還記得有哪些條件嗎？溫故：溫故：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)。動物細胞工程的基礎分析分析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 老齡動物老齡動物概 念充足的營養(yǎng)、穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境糖類、氨基酸糖類、氨基酸無機鹽、維生素無機鹽、維生素 無菌、無毒的環(huán)境無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、適宜的溫度、pHpH和和滲透壓滲透壓適宜的氣體環(huán)境適宜的氣體環(huán)

5、境一一1.動物細胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)：分析分析2 2：培養(yǎng)基的類型：培養(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、（相應動物）血清？特殊物質(zhì)：維生素、（相應動物）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

6、條 件條 件2.2.無菌、無毒的環(huán)境無菌、無毒的環(huán)境措施措施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)境與相應動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。與相應動物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致。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pHp

7、H值值一一1.動物細胞培養(yǎng)的條件維持細胞正常的形態(tài)和功能維持細胞正常的形態(tài)和功能1.1.為何動物細胞培養(yǎng)過程將組織為何動物細胞培養(yǎng)過程將組織分散成單個細胞呢？方法？分散成單個細胞呢？方法？2.2.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？3.3.什么是細胞貼壁、接觸抑制？什么是細胞貼壁、接觸抑制？4.4.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.5.為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？處理？6.6.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同之處與不同之處？有什么相同之處與不同之處？選擇怎樣的動物組織培養(yǎng)成功率會更高？閱讀教材

8、閱讀教材P44-P44-P P4545一2.動物細胞培養(yǎng)的過程方法：機械法、胰蛋白酶（或膠原蛋白酶）等處理方法：機械法、胰蛋白酶（或膠原蛋白酶）等處理1 1）取什么樣的組織？）取什么樣的組織？選動物胚胎或幼齡動物的器官或組織選動物胚胎或幼齡動物的器官或組織2 2）為什么要分散）為什么要分散成單個細胞？成單個細胞？如何分散？如何分散？原因：其細胞生命力旺盛，原因：其細胞生命力旺盛，分化程度低，分化程度低，分裂能力強。分裂能力強。說明動物細胞間的物質(zhì)主要是什么成分說明動物細胞間的物質(zhì)主要是什么成分P44P44旁欄思考旁欄思考？用胃蛋白酶可以嗎？用胃蛋白酶可以嗎？胰蛋白酶不會把細胞消化嗎胰蛋白酶不會

9、把細胞消化嗎？分散成單個細胞便于從培養(yǎng)液中獲得營養(yǎng)，排出代謝廢物，利于繼續(xù)培養(yǎng)。分散成單個細胞便于從培養(yǎng)液中獲得營養(yǎng)，排出代謝廢物，利于繼續(xù)培養(yǎng)。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)不可以，因為胃蛋白酶的最適不可以，因為胃蛋白酶的最適PHPH為為1.51.5左右左右酶的作用時間過長，也會破壞細胞結(jié)構(gòu)酶的作用時間過長，也會破壞細胞結(jié)構(gòu)細胞貼壁：細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)某些細胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。瓶的瓶壁上。接觸抑制：接觸抑制：當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。當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞停

10、止分裂增殖的現(xiàn)象。3 3）什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？細胞貼壁過程貼壁生長與接觸抑制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）形成一層細胞形成一層細胞可形成多層細胞可形成多層細胞腫瘤細胞失去接觸抑制，條件適宜在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。腫瘤細胞失去接觸抑制，條件適宜在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。細胞懸液細胞貼壁、接觸抑制原代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)

11、處理后的指動物組織經(jīng)處理后的初次初次培養(yǎng)。培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)：傳代培養(yǎng)：分瓶后分瓶后的細胞培養(yǎng)。的細胞培養(yǎng)。5 5）為什么要分瓶培養(yǎng)？怎樣處理？）為什么要分瓶培養(yǎng)？怎樣處理？4 4）什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？）什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？細胞密度過大、有害代謝細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等懸浮生長懸浮生長貼壁生長貼壁生長( (大多數(shù)）大多數(shù)）接觸抑制接觸抑制傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)的細胞的細胞: :直接用離心法收集直接用離心法收集貼壁貼壁細胞細胞: :用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，再用離心法收集用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，再用離心法收集制成制成細胞懸液細

12、胞懸液，分瓶培養(yǎng)，分瓶培養(yǎng)收集收集 細胞細胞細胞分裂受阻細胞分裂受阻判斷依據(jù)：是否分瓶！加培養(yǎng)液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)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點6）植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較獲得細胞或細胞產(chǎn)物獲得細胞或細胞產(chǎn)物常用常用固體固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基植物體植物體葡萄糖、葡萄糖、動物血清動物血清常用常用液體液體培養(yǎng)基培養(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、植物激素植物激素1.1.培養(yǎng)過程中細胞都進行培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂不涉及減數(shù)分裂；2.2.均需均需無菌無菌操作，需要操作，需要適宜的

13、溫度、適宜的溫度、pHpH等條件等條件用機械法 或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理取動物組織分散成單個細胞接觸抑制懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）解決方法傳代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)細胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等細胞分裂受阻懸浮培養(yǎng)的細胞:直接用離心法收集貼壁細胞:用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，用離心法收集制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)收集細胞二二 來源來源或存在或存在功能功能、特點、特點局限性局限性胚胎干細胚胎干細胞胞(ES(ES細細胞胞) )成體干細成體干細胞胞誘導多能誘導多能干細胞干細胞(iPS(iPS細胞細胞) )（閱讀P4647，完成表格）早期胚胎早期胚胎能

14、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、器官甚至生物器官甚至生物個體個體成體組織或器官成體組織或器官，如造血干細胞、如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和神經(jīng)干細胞和精原干細胞等精原干細胞等體外誘導體體外誘導體細胞產(chǎn)生細胞產(chǎn)生能分化成為具有能分化成為具有特定特定功能的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，且胚胎，且避免免疫排斥反應避免免疫排斥反應。具有具有組織特異性組織特異性，只只能分能分化成化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，涉從胚胎中獲取，涉及及倫理問題

15、倫理問題，限制了，限制了它在醫(yī)學上的應用它在醫(yī)學上的應用技術不成熟。技術不成熟。干細胞培養(yǎng)及其應用二干細胞應用面臨的問題干細胞應用面臨的問題: :存在著存在著導致腫瘤發(fā)生的風險導致腫瘤發(fā)生的風險。1.干細胞的概念：動物和人體內(nèi)仍保留的動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有少數(shù)具有分裂分裂和和分化分化能力的細胞能力的細胞。（必。（必1P1211P121）在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。2.干細胞的分布：干細胞存在于干細胞存在于_、_和和_等多種組織和器官中；等多種組織和器官中；早期胚胎早期胚胎骨髓骨髓臍帶血臍帶血3.干細胞的分類：包括包括 和和

16、等。等。胚胎干細胞胚胎干細胞成體干細胞成體干細胞干細胞培養(yǎng)及其應用二胚胎干細胞（簡稱ES細胞）分布：分布： 存在于存在于_中中早期胚胎早期胚胎特點：特點：具有分化為成年動物體內(nèi)的具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞任何一種類型的細胞，并進一步形成，并進一步形成機體的機體的所有組織和器官所有組織和器官甚至甚至個體的潛能個體的潛能應用實例：應用實例： ES ES細胞在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等細胞在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等 （需要（需要分化誘導因子分化誘導因子誘導）誘導）全能干細胞 骨髓骨髓中的中的_ 神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)中的中的_ 睪丸睪丸中的中的_等等成

17、體干細胞分布：分布：存在于存在于_中中成體組織或器官內(nèi)成體組織或器官內(nèi)舉例：舉例：造血干細胞造血干細胞神經(jīng)干細胞神經(jīng)干細胞精原干細胞精原干細胞特點：特點：一般認為，成體干細胞一般認為，成體干細胞具有組織特異性，只能分化成具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或特定的細胞或組織組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力，不具有發(fā)育成完整個體的能力專能干細胞多能干細胞發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、應用最成熟的實例應用最成熟的實例，主主要存在于成體的要存在于成體的_ _ 、_和和_ _ 中中骨髓骨髓外周血外周血臍帶血臍帶血誘導多能干細胞（iPS細胞）（1 1）胚胎干細胞應用的局限性：）胚胎干細胞應

18、用的局限性： 胚胎干細胞必須從胚胎干細胞必須從_中獲取中獲取 ，涉及，涉及_，因而限制了因而限制了在醫(yī)學上的應用。在醫(yī)學上的應用。胚胎胚胎倫理問題倫理問題（2 2）誘導多能干細胞概念：）誘導多能干細胞概念： 通過通過體外誘導小鼠成纖維細胞體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了，獲得了類似胚胎干細胞類似胚胎干細胞的一種的一種細胞細胞，稱為稱為誘導多能干細胞誘導多能干細胞，簡稱，簡稱iPS細胞細胞。誘導方法：借助載體借助載體將特定基因或特定蛋白導入細胞將特定基因或特定蛋白導入細胞； 用用小分子化合物誘導小分子化合物誘導誘導。誘導。誘導對象：成纖維細胞、已分化的成纖維細胞、已分化的T T細胞、細胞、B B細

19、胞細胞 P46 P46（3 3）誘導多能干細胞優(yōu)點：）誘導多能干細胞優(yōu)點：誘導過程誘導過程無無須須破壞胚胎破壞胚胎；iPSiPS細胞細胞可以來源于病人自身的體細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以理論上可以避免避免免疫排斥反應。iPSiPS細胞治療疾病過程細胞治療疾病過程移植取成纖維細胞等iPS細胞轉(zhuǎn)入相關因子細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化病人胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞干細胞培養(yǎng)及其應用二2.2.誘導多能干細胞（誘導多能干細胞（iPSiPS細胞）細胞）誘導多能干細胞誘導多能干細胞（iPSiPS細胞）細胞）多種體細胞多種體細胞定向誘導分化定向誘

20、導分化體外誘導小鼠成纖體外誘導小鼠成纖維細胞維細胞臨床治療人類疾病如：臨床治療人類疾病如：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優(yōu)勢：不涉及倫理問題、無免疫排斥等面臨的問題:存在著導致腫瘤發(fā)生的風險。viPS細胞應用的流程 現(xiàn)在關于現(xiàn)在關于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思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。（考。（1 1）由于誘導）由于誘導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

21、病發(fā)生的不可預測性方面考進行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預測性方面考慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應該提前采取什么措施慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應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像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立建立HLAHLA(Human Leukocyte Antigen,(Human Leukocyte Antigen,人類白人類白細胞抗原細胞抗原) )多態(tài)性豐富的多態(tài)性豐富的iPSiPS細胞庫細胞庫，可以為需要的人找到，可以為需要的人找到HIAHIA匹配度較高的匹配度較高的iPSiPS細胞，細胞，這樣不僅可以這樣

22、不僅可以節(jié)省時間、成本節(jié)省時間、成本，還能，還能減輕異體干細胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應減輕異體干細胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應。二.拓展應用練習與應用（練習與應用（P P4747）（2 2）如果誘導）如果誘導iPSiPS細胞定向分化為生殖細胞的技術發(fā)展成熟，該技術可能會有哪細胞定向分化為生殖細胞的技術發(fā)展成熟，該技術可能會有哪些應用？又可能帶來哪些問題？些應用？又可能帶來哪些問題？該技術可能被用于該技術可能被用于治療不孕癥治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來進行；獲得足夠量的生殖細胞來進行瀕危物種的克隆研究瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細胞進行轉(zhuǎn)基因操作，再經(jīng)過受精、胚胎發(fā)育等過程來獲得生殖細胞進行

23、轉(zhuǎn)基因操作，再經(jīng)過受精、胚胎發(fā)育等過程來獲得轉(zhuǎn)基因動物獲得轉(zhuǎn)基因動物。該技術可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的該技術可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的iPSiPS細胞分別誘導形成精細胞分別誘導形成精子和卵子，兩者受精可能培育出子和卵子，兩者受精可能培育出“單親單親”嬰兒；有的人還可能有嬰兒；有的人還可能有目的地選擇目的地選擇iPSiPS細胞，細胞，從而從而“設計設計”嬰兒嬰兒。1 1. .判斷下列有關動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。判斷下列有關動物細胞培養(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