動物細胞培養(yǎng)(第1課時)【知識導航+拓展遷移】 高二生物 備課 （人教版2019選擇性必修3）

第2節(jié)

動物細胞工程第1課時：動物細胞培養(yǎng)第二章3月13日清晨，江蘇南京一小區(qū)居民家中突發(fā)火災，由于現(xiàn)場火勢較大，屋內兩人無法逃脫，丈夫把妻子放在陽臺護欄外側，緊緊拉著妻子不放手，自己卻燒傷，隨后，消防員趕到，將屋內兩人救出。大面積燒傷的病人需要移植健康皮膚思考：怎樣獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個細胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚？1）使用他人皮膚？患者自身的不夠用，如何解決？2）自身健康皮膚？通過細胞培養(yǎng)構建的人造皮膚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)展歷程科技探索之路2.2動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞核移植動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程技術的基礎。4.培養(yǎng)對象：胚胎或幼齡動物的細胞幼齡個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。動物細胞培養(yǎng)1.概念：2.原理：3.地位：動物細胞工程的基礎從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。細胞分裂（增殖）【思考】：動物組織的選擇：

幼齡動物or老齡動物幼齡個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。5.目的：獲得細胞或者細胞產物動物細胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)物質穩(wěn)定的內環(huán)境<<糖類氨基酸無機鹽維生素無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境+合成培養(yǎng)基血清人們對細胞所需的營養(yǎng)物質尚未全部研究清楚，在使用合成培養(yǎng)基時，通常需要加入血清等一些天然成分。一般使用液體培養(yǎng)基，也稱培養(yǎng)液。如何維持無菌、無毒的環(huán)境？適宜的溫度、pH和滲透壓分別是多少？適宜的氣體環(huán)境包括？分別有什么作用？如何保持該氣體環(huán)境？環(huán)境、培養(yǎng)液、培養(yǎng)環(huán)境；定期更換培養(yǎng)液；抗生素等溫度：（36.5±0.5）℃pH7.2-7.2適宜的滲透壓95%空氣和5%CO2;培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶；1.動物細胞培養(yǎng)的條件1.為何動物細胞培養(yǎng)過程將組織分散成單個細胞呢？

可用什么方法？2.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？3.什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？4.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？6.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？閱讀教材P44-45,思考并回答下列問題：2.

動物細胞培養(yǎng)的過程取動物組織分散成單個細胞解決懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)用機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理細胞懸液原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)①原代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。②細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質表面才能增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。③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。④傳代培養(yǎng)：分瓶后的細胞培養(yǎng)。加培養(yǎng)液在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內懸浮培養(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，用離心法收集細胞分裂受阻②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細胞思考：“細胞增殖到互相接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止繼續(xù)繁殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象”試結合上述解釋，舉例說明哪種細胞無接觸抑制現(xiàn)象，并闡述原因。癌細胞；癌細胞的細胞膜上糖蛋白等物質減少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。原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細胞株細胞系如何界定原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？細胞株和細胞系？遺傳物質改變遺傳物質有的改變洗滌、稀釋、分瓶培養(yǎng)多數(shù)細胞固定在表面生長和分裂隨細胞增多，細胞就會停止分裂增殖細胞懸浮液10代細胞50代細胞無限傳代思考細胞株細胞系胰蛋白酶原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物胚胎或幼齡動物的組織、器官細胞懸浮液10代細胞50代細胞無限傳代單個細胞加培養(yǎng)液二.

動物細胞培養(yǎng)的過程比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結果培養(yǎng)目的相同點植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較獲得細胞或細胞產物常用固體培養(yǎng)基植物體葡萄糖、動物血清常用液體培養(yǎng)基細胞增殖細胞的全能性許多細胞快速繁殖等蔗糖、植物激素1.培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件(1)動物細胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動物細胞的全能性(

)(2)培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞(

)(3)懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集，貼壁細胞需要用胰蛋白酶等處理后再用離心法收集(

)(4)動物細胞培養(yǎng)時，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH(

)×√判斷正誤×√1.(2022·天津一中高二期中)一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件①無毒的環(huán)境②無菌的環(huán)境③只使用合成培養(yǎng)基④溫度與動物的體溫相近⑤因在CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，故不需要O2

⑥多數(shù)動物細胞培養(yǎng)在7.2～7.4的pH環(huán)境A.①②④⑤⑥

B.①②③④C.①②③⑤⑥

D.①②④⑥√2.在將動物組織塊分散成單個細胞時，可以使用胰蛋白酶。由此判斷以下推測不合理的是A.動物細胞之間可能依靠蛋白質相互聯(lián)系B.處理時一定要注意處理時間、加酶量C.胰蛋白酶一定不會對動物細胞造成損傷D.動物細胞培養(yǎng)液的pH應與胰蛋白酶作用的適宜pH基本一致√（3）分布：（1）概念：（4）分類：電鏡下的胚胎干細胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。包括胚胎干細胞和成體干細胞等。動物和人體內仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。（2）特點：體積較小，細胞核大，核仁明顯。1.干細胞

來源或存在功能、特點局限性胚胎干細胞(ES細胞)成體干細胞誘導多能干細胞(iPS細胞)（閱讀P46—47，完成表格）早期胚胎能夠分化成為動物體內的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體成體組織或器官，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和精原干細胞等體外誘導體細胞產生能分化成為具有特定功能的細胞來治療疾病。無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應。具有組織特異性，能分化成特定的細胞或組織不具有發(fā)育成完整個體的能力需從胚胎中獲取，涉及倫理問題，限制了它在醫(yī)學上的應用技術不成熟。面臨的問題:存在著導致腫瘤發(fā)生的風險。（1）概念：2.誘導多能干細胞（iPS細胞）（2）獲取方法：（3）誘導多能干細胞優(yōu)點：移植取成纖維細胞等iPS細胞轉入相關因子細胞發(fā)生轉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iPS細胞用于治療人類疾病示意圖①將特定基因或特定蛋白導入細胞；②用小分子化合物誘導形成。通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞，稱為誘導多能干細胞，簡稱iPS細胞。①誘導過程無須破壞胚胎；②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應。3.干細胞的應用

有著自我更新能力及分化潛能的干細胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復等密切相關。類型應用造血干細胞神經(jīng)干細胞誘導多能干細胞（iPS細胞）治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）可治療小鼠的鐮狀細胞貧血癥，在治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領域的研究也取得了新進展體外誘導小鼠成纖維細胞誘導多能干細胞iPS臨床治療人類疾病多種體細胞定向誘導分化如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等移植取成纖維細胞等iPS細胞轉入相關因子細胞發(fā)生轉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iPS細胞用于治療人類疾病示意圖3.干細胞的應用3.(2022·北京順義高二期末)目前實驗室培養(yǎng)的小鼠干細胞經(jīng)過定向誘導分化，可成功地修復小鼠損傷的心臟，下列相關敘述正確的是A.此項研究體現(xiàn)了細胞的全能性B.在培養(yǎng)干細胞時需通入O2，不需通入CO2C.干細胞具有免疫力，不需要在無菌環(huán)境中培養(yǎng)D.此成果的應用可避免器官移植出現(xiàn)的免疫排斥√4.肌萎縮性側索硬化癥即“漸凍癥”，該病病因之一是突變的基因導致有毒物質積累，運動神經(jīng)元損傷。最新研究結果表明，利用誘導多能干細胞(iPS細胞)制作前驅細胞，然后移植給漸凍癥實驗鼠，能延長其壽命。下列關于誘導多能干細胞的敘述，不正確的是A.iPS細胞分化的實質是基因的選擇性表達，細胞種類增多B.iPS細胞分化成的多種細胞中所有核酸均相同，蛋白質卻不完全相同C.若將突變的相關基因替換，或許可以起到治療該病的作用D.經(jīng)體外誘導產生造血干細胞，在小鼠骨髓中能夠增殖分化出B細胞√無菌、無毒營養(yǎng)溫度、pH和滲透壓氣體環(huán)境制備細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程干細胞的培養(yǎng)和應用干細胞的種類、特點及應用iPS細胞的培養(yǎng)和應用1.判斷下列有關動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1）培養(yǎng)環(huán)境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）細胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。（

）（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（

）（4）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（

）一.概念檢測×√××練習與應用（P47）2.干細胞有著廣泛的應用前景。下列相關敘述錯誤的是()A.干細胞是從胚胎中分離提取的細胞B.造血干細胞可以分化為各種血細胞C.不同類型的干細胞,它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細胞產生的特定細胞,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A

現(xiàn)在關于iPS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。（1）由于誘導iPS細胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPS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?像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立HLA(HumanLeukocyteAntigen,人類白細胞抗原)多態(tài)性豐富的iPS細胞庫，可以為需要的人找到HIA匹配度較高的iPS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