2.2.1動物細胞培養(yǎng)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2節(jié)

動物細胞工程第1課時能說出動物細胞培養(yǎng)的概念、條件。能構(gòu)建動物細胞培養(yǎng)的流程圖。能說出干細胞的類型以及分析干細胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風險。動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植動物細胞融合動物細胞工程的基礎(chǔ)人造皮膚克隆猴：中中和華華單克隆抗體什么是動物細胞培養(yǎng)？動物細胞培養(yǎng)的條件有哪些？從社會中來閱讀教材P43—44，小組合作思考討論完成問題。

一、動物細胞培養(yǎng)1.什么是動物細胞培養(yǎng)？原理是什么？目的是什么？2.動物細胞培養(yǎng)實際上是在體外模擬體內(nèi)的生理條件進行的培養(yǎng)，你認為體外培養(yǎng)動物細胞需要滿足哪些條件?3.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？1.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?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。動物體組織單個細胞細胞生長和增殖取出分散適宜條件原理地位對象目的細胞有絲分裂動物細胞工程的基礎(chǔ)胚胎或幼齡動物的細胞獲得細胞或者細胞產(chǎn)物動物細胞培養(yǎng)能體現(xiàn)細胞的全能性嗎？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)境充足的營養(yǎng)、穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴格配制而成的培養(yǎng)基含人類未知、細胞生長增殖所必需的物質(zhì)，滿足細胞對未知營養(yǎng)成分的需求。培養(yǎng)基的構(gòu)成：合成培養(yǎng)基+血清等天然成分一般用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液2.培養(yǎng)的條件：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①培養(yǎng)液、培養(yǎng)用具：滅菌處理；②無菌操作；③適量添加抗生素定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝物。①適宜的溫度：哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以_______________為宜；②適宜的pH：多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為______________；

③適宜的滲透壓：_____________________________維持細胞正常的形態(tài)和功能。36.5±0.5℃7.2-7.4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)境維持培養(yǎng)液的pH95%空氣

+5%CO2的CO2培養(yǎng)箱O2：細胞代謝所必需CO2培養(yǎng)箱松蓋培養(yǎng)瓶培養(yǎng)皿①組成②培養(yǎng)儀器請同學(xué)們自主閱讀教材P44-45，小組合作思考討論完成問題。

二、動物細胞培養(yǎng)的過程1.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？2.請簡述動物細胞培養(yǎng)的過程。3.為什么將取出的組織分散成單個細胞？如何將組織分散成單個細胞？4.什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？5.為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？6.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？兩種“培養(yǎng)”都用到胰蛋白酶處理，作用對象相同嗎？動物體組織單個細胞細胞生長和增殖取出分散適宜條件1.動物細胞培養(yǎng)的類型：第1類：懸浮生長細胞第2類：貼壁生長細胞（主流）需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖懸浮培養(yǎng)瓶懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖2.動物細胞培養(yǎng)的過程分瓶取動物組織用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理分散成單個細胞加培養(yǎng)液制成細胞懸液原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中傳代培養(yǎng)細胞分裂受阻懸浮生長貼壁生長密度過大、有害代謝物積累和營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等原因接觸抑制原因解決辦法傳代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)取動物組織制成細胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)傳代培養(yǎng)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，再用離心法收集②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集

細胞加培養(yǎng)液傳代培養(yǎng)（視頻）結(jié)合上圖思考思考1.常用胰蛋白酶分散細胞，這說明細胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當pH大于6時，胃蛋白酶就失去活性，多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。結(jié)合上圖思考思考2.用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理組織塊，使組織分散成單個細胞的目的是什么？①使細胞與培養(yǎng)液充分接觸，一方面保證細胞所需氧氣和營養(yǎng)的供應(yīng)，另一方面，另一方面保證細胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的及時排出。②使得在細胞水平操作的其他得以實現(xiàn)。思考3.實驗過程中，胰蛋白酶處理時間過長，會出現(xiàn)什么結(jié)果？細胞膜的成分中含有蛋白質(zhì)，而胰蛋白酶能夠水解蛋白質(zhì)，因此，胰蛋白酶會把細胞消化掉。因此，胰蛋白酶處理的時間不能太長。結(jié)合上圖思考思考4.原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的鑒定原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細胞株細胞系遺傳物質(zhì)改變遺傳物質(zhì)有的改變多數(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代細胞無限傳代培養(yǎng)危機：危機1危機2區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對象用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理，使其分散成單個細胞后進行培養(yǎng)，為原代培養(yǎng)。細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，為傳代培養(yǎng)。第二次第一次思考：“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(jié)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(zhì)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。植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)前處理取材培養(yǎng)基的物理性質(zhì)培養(yǎng)基的成分特有成分植物細胞的全能性細胞增殖離體用機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶將組織細胞分散開離體植物器官、組織、細胞動物胚胎或幼齡動物的組織、器官固體液體(又稱培養(yǎng)液)有機營養(yǎng)成分無機營養(yǎng)成分植物激素糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)及一些天然成分如血清植物激素血清植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)特殊環(huán)境條件結(jié)果是否體現(xiàn)細胞的全能性過程相同點再分化需光氣體環(huán)境一般獲得新的植株獲得大量細胞是否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。外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活取動物組織制成細胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)分瓶進行傳代培養(yǎng)3.動物細胞培養(yǎng)的意義：（1）生產(chǎn)生物制品

酶、生長因子、疫苗、單克隆抗體等（2）進行有毒物質(zhì)和藥物的檢測（3）臨床治療（如人工皮膚）（4）生物學(xué)基礎(chǔ)研究（細胞全能性的揭示、細胞周期及調(diào)控、癌變機理及細胞衰老的研究）干細胞的培養(yǎng)成功是動物細胞培養(yǎng)領(lǐng)域重大的成就之一！三、干細胞的培養(yǎng)及應(yīng)用1.什么是干細胞？有什么特點？分布在哪里？有哪些類型？2.不同類型的干細胞各有怎樣的特點和哪些方面的應(yīng)用？3.科學(xué)家是怎樣獲得iPS細胞的？如何應(yīng)用于治療人類疾?。克c胚胎干細胞相比，有哪些應(yīng)用優(yōu)勢？4.你如何看待干細胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風險？請同學(xué)們自主閱讀教材P46，小組合作思考討論完成問題。

動物和人體內(nèi)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。存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血。1.概念受精卵原始胚胎干細胞囊胚胎兒成人胚胎干細胞成體干細胞2.分類胚胎干細胞（ES細胞）

存在于早期胚胎中，具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。胚胎干細胞ES細胞分布特點應(yīng)用實例局限性早期胚胎中具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元和造血干細胞等必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。胚胎干細胞（ES細胞）需要分化誘導(dǎo)因子誘導(dǎo)實例運用實例分布特點②成體干細胞——發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、應(yīng)用最成熟的實例成體組織或器官內(nèi)具有組織特異性，只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。①造血干細胞（骨髓、外周血和臍帶血中）②神經(jīng)干細胞（神經(jīng)系統(tǒng)中）③精原干細胞（睪丸中）治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茨海默病等）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。造血干細胞→神經(jīng)干細胞→③iPS細胞

通過體外誘導(dǎo)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(dǎo)多能干細胞，簡稱iPS細胞。病人各種類型細胞導(dǎo)入特定基因?qū)胩囟ǖ鞍仔》肿踊衔锍衫w維細胞T細胞B細胞iPS細胞分化取出移植運用獲取方法優(yōu)點③iPS細胞a.誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎b.iPS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，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。a.將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細胞b.用小分子化合物誘導(dǎo)形成。a.可治療鐮狀細胞貧血癥b.治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域研究取得了新進展

干細胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物安全性與有效性檢測等領(lǐng)域發(fā)揮大作用。面臨的問題：應(yīng)用展望：3.面臨的問題及展望存在導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風險。

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)早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)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(dǎo)體細胞產(chǎn)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(yīng)。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(xué)上的應(yīng)用