2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章細(xì)胞工程第2節(jié)第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)教案新人教版選擇性必修3

PAGE8-第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培育課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.闡明動(dòng)物細(xì)胞培育是從動(dòng)物體獲得相關(guān)組織、分散成單個(gè)細(xì)胞后，在相宜的培育條件下讓細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的過(guò)程。動(dòng)物細(xì)胞培育是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。2．簡(jiǎn)述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。1.科學(xué)思維：說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞培育的條件和動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)的特點(diǎn)；比較動(dòng)物細(xì)胞培育與植物組織培育的不同。2．社會(huì)責(zé)任：說(shuō)明干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)、藥物平安性與有效性檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用及存在的問(wèn)題。一、概念動(dòng)物細(xì)胞培育是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后在相宜的培育條件下，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的技術(shù)。二、動(dòng)物細(xì)胞培育的條件1．無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(培育液和培育用具滅菌處理，,無(wú)菌環(huán)境下進(jìn)行操作,更換培育液，清除代謝物))2．養(yǎng)分eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(養(yǎng)分物質(zhì)：糖類(lèi)、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等,血清、血漿：補(bǔ)充培育液中尚未探討清晰的成分))3．溫度和pHeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(溫度：哺乳動(dòng)物多以36.5±0.5℃為宜,pH：7.2～7.4))4．氣體環(huán)境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2：細(xì)胞代謝所必需的,CO2：維持培育液的pH))三、動(dòng)物細(xì)胞培育的過(guò)程1．懸浮生長(zhǎng)：細(xì)胞懸浮在培育液中生長(zhǎng)增殖。密度過(guò)大時(shí)，由于有害代謝物積累和培育液中養(yǎng)分物質(zhì)缺乏，細(xì)胞分裂受阻。2．細(xì)胞貼壁：多數(shù)細(xì)胞貼附在瓶壁上生長(zhǎng)。3．接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞停止分裂生長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞的接觸抑制。4．原代培育：指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培育。5．傳代培育：分瓶后的細(xì)胞培育。傳代培育時(shí)，懸浮生長(zhǎng)的細(xì)胞干脆用離心法收集；貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞要先用胰蛋白酶等處理，再用離心法收集。四、干細(xì)胞的培育及其應(yīng)用1．干細(xì)胞功能：在肯定條件下，可以分化成其他類(lèi)型的細(xì)胞。2．干細(xì)胞的存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。3．干細(xì)胞的種類(lèi)推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中其培育液所需的相宜pH為6.8～7.0。 (×)提示：多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中其培育液所需的相宜pH為7.2～7.4。2．動(dòng)物細(xì)胞培育要定期更換培育液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成損害。 (√)3．動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。 (×)提示：動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)的原理是細(xì)胞增殖。4．制備肝細(xì)胞懸液時(shí)先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。 (×)提示：應(yīng)當(dāng)用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。5．培育動(dòng)物細(xì)胞的第一代(即第一次細(xì)胞增殖)被稱(chēng)為原代培育。 (×)提示：原代培育指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培育。6．培育保留接觸抑制的細(xì)胞在培育瓶壁上可形成多層細(xì)胞。 (×)提示：由于接觸抑制所以培育瓶壁上形成的應(yīng)當(dāng)是單層細(xì)胞。動(dòng)物細(xì)胞培育1．過(guò)程解讀(1)原理：細(xì)胞增殖。(2)選材：一般取自幼齡動(dòng)物的器官或組織，因?yàn)檫@些組織或器官的生命力旺盛，分裂實(shí)力強(qiáng)。(3)酶處理①用酶兩次處理的目的：第一次運(yùn)用的目的是使組織細(xì)胞分散開(kāi)；其次次運(yùn)用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái)，便于分散后接著培育。②使細(xì)胞分散開(kāi)的緣由：一是能保證細(xì)胞所須要的養(yǎng)分供應(yīng)；二是能保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的剛好排出。③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培育的相宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細(xì)胞分散開(kāi)。2．相關(guān)概念的辨析(1)細(xì)胞貼壁和接觸抑制①細(xì)胞貼壁：將細(xì)胞懸液放入培育瓶?jī)?nèi)，置于相宜環(huán)境中培育，懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱(chēng)為細(xì)胞貼壁。②接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞的接觸抑制。(2)原代培育和傳代培育：區(qū)分兩種“培育”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象。①第一次：用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行培育，為原代培育。②其次次：細(xì)胞培育過(guò)程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來(lái)，然后，將其分散到多個(gè)培育瓶中接著培育，為傳代培育。3．培育條件的分析(1)添加血清、血漿的作用：血清和血漿中含有多種維持細(xì)胞正常代謝和生長(zhǎng)的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長(zhǎng)因子等。細(xì)胞培育時(shí)，一般需添加10%～20%的血清或血漿。(2)氣體環(huán)境：CO2調(diào)整培育液pH，O2維持細(xì)胞有氧呼吸。合作探究：(1)動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中有接觸抑制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說(shuō)明白細(xì)胞膜具有什么功能？細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂又說(shuō)明白什么？提示：細(xì)胞培育過(guò)程中的接觸抑制說(shuō)明白細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通。細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂，說(shuō)明白細(xì)胞膜接受的信息能夠傳遞到細(xì)胞核。(2)為什么動(dòng)物細(xì)胞培育中有貼壁生長(zhǎng)的特性？提示：動(dòng)物細(xì)胞膜上有糖蛋白使細(xì)胞具有黏著性。(3)依據(jù)癌細(xì)胞的特點(diǎn)，思索一下培育的癌細(xì)胞有沒(méi)有接觸抑制現(xiàn)象。提示：癌細(xì)胞細(xì)胞膜上糖蛋白削減，細(xì)胞的黏著性降低，在相宜的條件下可以無(wú)限增殖，因此培育的癌細(xì)胞無(wú)接觸抑制現(xiàn)象，在培育瓶中能夠生長(zhǎng)成多層。1．下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培育的敘述中，正確的是()A．動(dòng)物細(xì)胞培育的目的就是獲得分泌蛋白B．動(dòng)物細(xì)胞培育前要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開(kāi)C．動(dòng)物細(xì)胞培育通常不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D．可以通過(guò)細(xì)胞培育技術(shù)獲得完整的動(dòng)物個(gè)體B[動(dòng)物細(xì)胞培育的目的有時(shí)是為了獲得分泌蛋白，有時(shí)是為了獲得更多的細(xì)胞；通常培育前要將動(dòng)物組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，使其分散開(kāi)；分散的細(xì)胞在培育瓶中很快就貼附在瓶壁上生長(zhǎng)，當(dāng)生長(zhǎng)到細(xì)胞間表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，即出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象；通過(guò)細(xì)胞培育技術(shù)只能獲得大量的細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物，而不能獲得完整的動(dòng)物個(gè)體。]2．試驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)胞培育的基本過(guò)程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．甲過(guò)程須要在無(wú)菌條件下進(jìn)行B．乙過(guò)程可用胰蛋白酶處理皮膚組織C．丙過(guò)程是原代培育出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D．丁過(guò)程是傳代培育細(xì)胞，不出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D[取小鼠的皮膚組織應(yīng)在無(wú)菌條件下進(jìn)行；乙過(guò)程可用胰蛋白酶處理皮膚組織，獲得單細(xì)胞懸液；原代培育會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象；傳代培育細(xì)胞也會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。]植物組織培育與動(dòng)物細(xì)胞培育的比較項(xiàng)目植物組織培育動(dòng)物細(xì)胞培育理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖培育基類(lèi)型固體或半固體培育基液體培育基成分礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、氨基酸、植物激素等無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、動(dòng)物血清等取材植物幼嫩部位或花藥等動(dòng)物胚胎或誕生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織過(guò)程脫分化、再分化原代培育、傳代培育相同點(diǎn)①都須要人工條件下的無(wú)菌操作，無(wú)菌培育；②都須要配制合成培育基；③都須要相宜的溫度、pH等條件合作探究：1.動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育的目的有什么不同？提示：動(dòng)物細(xì)胞培育是為了獲得大量的動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物；植物組織培育是為了獲得新個(gè)體或細(xì)胞產(chǎn)物。2．動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育過(guò)程中細(xì)胞分裂的方式相同嗎？提示：相同，都是有絲分裂。下列屬于動(dòng)物細(xì)胞培育與植物組織培育區(qū)分的是()A．動(dòng)物細(xì)胞培育基與植物細(xì)胞培育基的成分有所不同B．動(dòng)物細(xì)胞培育不須要在無(wú)菌條件下進(jìn)行C．動(dòng)物細(xì)胞培育可發(fā)生遺傳物質(zhì)變更，而植物組織培育不能D．植物組織培育和動(dòng)物細(xì)胞培育都體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性A[動(dòng)物細(xì)胞培育所用的培育基與植物組織培育所用的培育基的成分不同，如培育動(dòng)物細(xì)胞的培育基需加入血清，而植物組織培育所用的培育基則不需加入血清；動(dòng)物細(xì)胞培育與植物組織培育都須要在無(wú)菌、人工限制的條件下進(jìn)行；動(dòng)物細(xì)胞培育與植物組織培育過(guò)程中都可發(fā)生遺傳物質(zhì)的變更；植物組織培育最終能夠形成完整的植物體，能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，動(dòng)物細(xì)胞最終不能被培育成新的動(dòng)物，不能體現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞的全能性。]干細(xì)胞的種類(lèi)及功能來(lái)源功能及應(yīng)用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)早期胚胎能夠分化成為動(dòng)物體內(nèi)的任何細(xì)胞，并進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個(gè)體成體干細(xì)胞成體組織或器官只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)體外誘導(dǎo)體細(xì)胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細(xì)胞，用于治療疾病合作探究：(1)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于治療人類(lèi)的某些頑癥的原理是什么？提示：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并復(fù)原正常功能。(2)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題？提示：通過(guò)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造器官，從而解決供體器官不足的問(wèn)題。另一方面，由于是自身細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的，所以無(wú)免疫排斥反應(yīng)。1．(不定項(xiàng))人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞在特定誘導(dǎo)條件下，可分化為脂肪、肝、神經(jīng)等多種組織細(xì)胞。下圖表示培育人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的大致過(guò)程。下列有關(guān)敘述正確的是()A．人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞屬于一種iPS細(xì)胞B．通過(guò)離心除去上清液可以除去胰蛋白酶C．過(guò)程①通常用胰蛋白酶處理D．出現(xiàn)接觸抑制前，培育瓶中的細(xì)胞數(shù)量有可能呈“J”形增長(zhǎng)BCD[iPS細(xì)胞是經(jīng)人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞不是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。]2．關(guān)于ES細(xì)胞和iPS細(xì)胞及其應(yīng)用的說(shuō)法，正確的是()A．ES細(xì)胞存在于早期胚胎中，能分化成各種功能細(xì)胞，不能形成生物個(gè)體B．ES細(xì)胞存在于成體組織和器官內(nèi)，能分化成特定的組織C．iPS細(xì)胞存在于成體組織和器官內(nèi)，能分化成特定的組織D．iPS細(xì)胞是人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的，也可誘導(dǎo)分化成為各種組織細(xì)胞D[ES細(xì)胞存在于早期胚胎中，能分化成各種功能細(xì)胞，進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個(gè)體。成體干細(xì)胞存在于成體組織和器官內(nèi)，能分化成特定的組織。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句背誦1.動(dòng)物細(xì)胞培育的培育基為液體培育基，含有糖類(lèi)、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等成分，還要加入血清等自然成分。2.培育動(dòng)物細(xì)胞的CO2培育箱中含有95%的空氣和5%的CO2。3.原代培育和傳代培育均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞。4.培育的動(dòng)物細(xì)胞有貼壁生長(zhǎng)和接觸抑制現(xiàn)象。5.干細(xì)胞包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。6.體細(xì)胞經(jīng)體外誘導(dǎo)能夠形成類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。1．下列哪項(xiàng)條件不是動(dòng)物細(xì)胞培育所須要的()A．無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境B．足夠的養(yǎng)分物質(zhì)C．相宜的溫度和pHD．95%的空氣和5%的氧氣D[二氧化碳培育箱的氣體條件是95%的空氣和5%的二氧化碳。]2．動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程的依次是()①原代培育②傳代培育③胰蛋白酶處理組織，形成單個(gè)細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液A．①②③ B．①③②C．②①③ D．③①②D[動(dòng)物細(xì)胞培育是用動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物器官通過(guò)胰蛋白酶處理制成細(xì)胞懸液，再通過(guò)原代培育和傳代培育得到細(xì)胞株。]3．動(dòng)植物體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培育，下列敘述正確的是()A．都需用CO2培育箱B．都需用液體培育基C．都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行D．都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性C[植物組織培育不須要用CO2培育箱，是用的固體培育基。動(dòng)物細(xì)胞培育是為了獲得更多的動(dòng)物細(xì)胞，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。]4．關(guān)于iPS細(xì)胞及應(yīng)用的說(shuō)法，正確的是()A．iPS細(xì)胞是從早期胚胎中獲得的B．造血干細(xì)胞是一種iPS細(xì)胞C．采納不同的方法可將成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生iPS細(xì)胞D．iPS細(xì)胞誘導(dǎo)基因突變可分化成各種組織細(xì)胞C[iPS細(xì)胞是體細(xì)胞體外誘導(dǎo)產(chǎn)生的干細(xì)胞，誘導(dǎo)iPS細(xì)胞產(chǎn)生的方法有多種。iPS細(xì)胞分化成各種組織細(xì)胞是基因選擇性表達(dá)的過(guò)程。]5．某探討小組進(jìn)行藥物試驗(yàn)時(shí)，以動(dòng)物肝細(xì)胞為材料，測(cè)定藥物對(duì)體外培育細(xì)胞的毒性。供培育的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。請(qǐng)回答下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培育的問(wèn)題。(1)將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培育瓶中培育，培育液及其他培育條件均相同。一段時(shí)間后，視察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________。(2)在動(dòng)物細(xì)胞培育時(shí)，通常在合成培育基中加入適量血清，其緣由是_________________。細(xì)胞培育應(yīng)在含5%CO2的恒溫培育箱中進(jìn)行，CO2的作用是____________。(3)在兩種細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中，當(dāng)乙細(xì)胞鋪滿瓶壁時(shí)，其生長(zhǎng)________。藥物試驗(yàn)須要大量細(xì)胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，甲細(xì)胞比乙細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更________。若用動(dòng)物的肝臟組織塊制備肝細(xì)胞懸液，須要用___________