高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养获奖课件ppt

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第二章 细胞工程第2.1节动物细胞培养学习目标理解动物细胞培养的条件并构建动物细胞培养的流程图（科学探究）说明干细胞的种类和应用（科学思维）借助动物细胞培养技术构建人造皮肤在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？不能用单个细胞培养出可供移植的皮肤新课讲授1一、动物细胞培养定义动物细胞培养是指从动物体中 出相关的 ，将它们 ，然后在 下，让这些细胞 和 的技术。生长取组织分散成单个细胞适宜的培养条件增殖 （1）相关组织：一般是指动物胚胎或出生不久的幼龄动物组织，因为这些组织细胞比老龄动物的组织细胞生命力旺盛，易于培养，同时增值能力也更强。（2）适宜的培养基：不同的细胞、组织适合生存的环境不同，需要配置不同的培养基（3）原理：（4）地位：细胞增殖（有丝分裂）细胞工程的基础动物细胞培养时，需将相关的组织分散成单个细胞培养，因为将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而且用大块组织进行培养时，组织块内部细胞的营养供应和代谢废物排出都比较困难，且细胞相互接触，限制了细胞的生长和增殖。同时，分散成单个细胞培养，也可使在细胞水平上操作的其他技术得以实现。将组织分散成单个细胞培养的原因动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件营养条件其他条件无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境（1）营养条件：①培养基的构成：合成培养基+血清等一些天然成分②合成培养基：将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。③血清等一些天然成分：由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚④培养基类型：一般使用液体培养基，也称为培养液血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中，蛋白质主要为白蛋白和球蛋白；氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本原料，且有些氨基酸是动物细胞本身不能合成的（称为必需氨基酸），必须由培养液提供；激素有胰岛素、生长激素等。血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，它们能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，在培养动物细胞时，为保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需在培养基中添加10%~20％的血清等天然成分。动物细胞培养通常要添加血清的原因（2）无菌、无毒的环境：①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理②在无菌环境下进行操作③培养液需要定期更换： 清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。③可根据实际情况适量添加抗生素动物和人体的免疫系统可抵御各种微生物对机体的入侵，因此体内细胞生活的内环境几乎是无菌、无毒的。而离体培养的细胞对微生物和有毒物质的防御能力极低，所以其培养环境中一旦有细菌、真菌或病毒等微生物的污染，培养的细胞就会死亡。（3）温度、pH和渗透压：①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜；36.5±0.5℃②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为________7.2-7.4③适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能内环境的理化性质①人体细胞外液的温度一般维持在：36.5±0.5℃②正常人的血浆近中性，pH为：7.35~7.45③渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力在37℃时，人的血浆渗透压约为：770 kPa（4）气体环境：①气体的组成及作用：O2：CO2：细胞代谢所必需维持培养液的pH②具体操作：通常采用培养皿或松盖培养瓶。置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。新课讲授2二、动物细胞培养的过程体外培养的动物细胞分类体外培养的动物细胞可以分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。细胞培养过程：新鲜取样的动物组织单个细胞细胞悬液贴壁细胞生长到接触抑制细胞悬液动物细胞培养流程图（一）动物组织的取材1.一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。2.取材原因:细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养（二）制成细胞悬液1.将组织分散成单个细胞①方法:机械法用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间②原因:a.从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；b.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。2.用培养液将细胞制成细胞悬液。（三）原代培养1.操作方法：将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。2.体外培养的动物细胞的两类区别：①悬浮生长类： 会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。②贴壁生长类： 除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象。（四）分瓶、进行传代培养1.需分瓶进行传代培养的原因： 悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质等因素而分裂受阻，贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象2.方法：①收集细胞a.悬浮生长类：直接用离心法收集b.贴壁生长类： 重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养动物细胞培养过程中的相关概念（1）原代培养：动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。（3）接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。（2）传代培养：将分瓶后的细胞培养称为传代培养。（4）细胞贴壁：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。（1）胰蛋白酶的作用：消化细胞间的蛋白质，使组织分散成单个细胞。胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白等，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。（2）胰蛋白酶第一次使用的目的是使组织细胞分散开，第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分装后继续培养。①传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。一般来说，细胞在传至10~50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至完全停止。②传代培养的细胞在传到50代后，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。③癌细胞失去了接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞。④目前用于冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。新课讲授3三、干细胞培养及其应用干细胞（1）定义：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。（2）分类：干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。①胚胎干细胞（ embryonic stem cel ，简称 ES 细胞）a.分布：存在于早期胚胎中b.特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。c.实例：ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等；②成体干细胞a.分布：存在于成体组织或器官内中b.举例：c.特点：d.发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：造血干细胞主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。（3）应用1.应用原理：2.应用实例：a.造血干细胞：b.神经干细胞：干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。3.面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险4.应用展望：诱导多能干细胞（iPS细胞）（1）胚胎干细胞的局限性：胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。（2）诱导多能干细胞概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。（3）诱导方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）；②用小分子化合物诱导形成。（4）诱导多能干细胞优点：①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。（5）诱导多能干细胞的应用：可治疗小鼠的镰状细胞贫血，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展动物细胞培养和植物组织培养的比较植物细胞的全能性细胞增殖需离体用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开离体植物器官、组织、细胞动物胚胎或幼龄动物的组织、器官固体培养基液体培养基(又称培养液)有机营养成分无机营养成分植物激素糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清植物激素血清再分化需光气体环境一般获得新的植株获得大量细胞是否①培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。动物细胞培养的条件是（ ）①无菌无毒的环境②营养③温度、pH和渗透压④透明的容器⑤气体环境A.①②③④ B.①②③⑤ C.②③④⑤ D.①③④⑤基础检测B