资源简介

(共40张PPT)
希普：首例胚胎移植成功
哈里森:首创动物组织体外培养法
张明觉：发现哺乳动物精子获能现象
格登、童第周：体细胞核移植成功
试管家兔诞生
米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞
克隆羊多莉诞生
山中伸弥：获得诱导多能干细胞
单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生
我国科学家首次培育了体细胞克隆猴
1890年
1907年
1951年
1958年
1959年
1975年
1978年
1981年
1996年
2006年
2014年
2017年
科技探索之路
动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
（第一课时）
目标
01
02
03
用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文字和图示说明动物细胞培养的过程。
（科学探究）
运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。（生命观念）
对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热点问题进行科学评价（社会责任）
学习目标
情境视频一：从社会中来
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。
人体再生术的秘密—人造皮肤（视频）
问题1:怎样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？
动物细胞培养
动物细胞核移植
动物细胞融合
动物细胞工程
是最基础的技术
问题2:什么是动物细胞培养？
目录
CONTENTS
动物细胞培养的条件
1/
动物细胞培养的过程
2/
干细胞培养及其应用
3/
01
动物细胞培养的条件
2
3
1
合作探究一：阅读教材P43—44，结合选择性必修一所学内容思考以下问题，小组合作思考讨论完成问题。
一、动物细胞培养
什么是动物细胞培养？原理是什么？目的是什么？
动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养，你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件
如何维持无菌、无毒的环境？适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？适宜的气体环境包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？
完成《金》P46新知一
一、动物细胞培养
1.概念：
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
原理
地位
对象
目的
细胞增殖
动物细胞工程的基础
胚胎或幼龄动物的细胞
获得细胞或者细胞产物
问题3:那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？
一、动物细胞培养
2.培养的条件：
动物细胞培养所需的基本条件
营养物质
其他条件
<
<
糖类
氨基酸
无机盐
维生素
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
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。
含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。
培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
一般使用液体培养基，也称为培养液。
一、动物细胞培养
2.培养的条件：
(1)无菌、无毒的环境：
无菌
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
无毒
定期更换培养液
问题4:定期更换培养液的目的是什么？
问题5:如何防止培养过程中的微生物污染？
在细胞培养液中添加一定量的抗生素（抑制细菌生长），且需注意抗生素种类和剂量（以保证抗生素对培养的细胞无害）
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
一、动物细胞培养
2.培养的条件：
(2)温度、PH、渗透压：
多数动物细胞生存的适宜pH为________
①适宜的温度：
36.5±0.5℃
7.2-7.4
维持细胞正常的形态和功能
哺乳动物细胞培养的温度多以_ __________为宜；
维持适宜渗透压的目的______________________
②适宜的pH：
③适宜的渗透压：
一、动物细胞培养
2.培养的条件：
(3)气体环境：
动物细胞培养所需气体主要有_____和______
用培养皿或松盖培养瓶,
在含有_______________和__________的混合气体的__________
O2
CO2
细胞代谢所必需的
维持培养液的pH
95%空气
5%CO2
CO2培养箱
①组成
不同气体的作用是什么？
②培养仪器
（95%）O2:
（5%）CO2：
《金》P49例1
02
动物细胞培养的过程
动物细胞培养的过程
二
阅读书P44-45，回答以下问题：
1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？
2.体外培养动物细胞有哪些类型？
3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
4.什么是原代培养和传代培养？
5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？
6.尝试构建过程图。
选择怎样的动物组织培养成功率会更高？
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
（因为细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养）
Ⅰ.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；
Ⅱ.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
悬浮生长类和贴壁生长类
细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
传代培养：分瓶后的细胞培养。
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
①收集细胞
②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
在用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？
细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞
要控制好用量和时间
完成《金》P46新知二
说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
蛋白质
不行
进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。
胃蛋白酶作用的适宜pH约为2,当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。
动物细胞培养的过程
取动物组织
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
分散成单个细胞
解决
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
传代培养
细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
加培养液
在培养皿或培养瓶内
细胞分裂受阻
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
二
细胞悬液
细胞贴壁、接触抑制
细胞贴壁过程
有关动物细胞培养的问题
1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？
细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。
2.动物细胞培养和植物组织培养有什么相同和不同之处？
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养过程
培养结果
培养目的
相同点 获得细胞或细胞产物
常用固体培养基
新植株
葡萄糖、动物血清
常用液体培养基
细胞增殖
细胞的全能性
许多细胞
快速繁殖等
蔗糖、植物激素
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 PK 植物组织培养
原代培养、传代培养
脱分化、再分化
《金》P49 例2、例3、例4、例5、
注意：动物细胞培养不能形成新个体，只是获得细胞或细胞产物（不体现细胞全能性）
14.下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线图,图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.动物细胞培养选用的培养材料大多为动物的受精卵
B.原代培养和传代培养的分界点是B点C.细胞培养过程中,环境中的5%CO2可以刺激细胞呼吸D.培养过程中细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
《作业》P21 14
√
如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析：
(1)原代培养和传代培养的分界点是哪个？
(2)AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？
(3)E点后的细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？
B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。
拓展
AB段发生了接触抑制；DE段细胞大部分衰老失去分裂能力。
E点后的细胞属于细胞系，遗传物质已经改变，正朝癌细胞发展，能无限增殖。
03
干细胞培养及其应用
一、干细胞培养及其运用
神奇的干细胞—干细胞的种类（视频）
二
干细胞的培养及其应用
来源或存在 功能、特点 局限性
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
（阅读P46—47，完成表格）
早期胚胎，体积小，细胞核大、核仁明显
能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体
成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。
具有组织特异性，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
需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用
技术不成熟。
面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。
三
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
分化
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
病人
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
二
干细胞的培养及其应用
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
定向诱导分化
体外诱导成纤维细胞
临床治疗疾病如：
白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
iPS细胞
三
治疗糖尿病疾病
治疗神经疾病
治疗心血管疾病
治疗消化道疾病
《金》P52 例6、例7、
16.新型冠状病毒灭活疫苗是使用非洲绿猴肾(Vero)细胞进行病毒培养扩增,经β-丙内酯灭活病毒,保留抗原成分以诱导机体产生免疫应答,并加氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。请回答下列问题。(1)非洲绿猴肾(Vero)细胞培养是疫苗研发的主要环节。在培养中,除了适宜的营养物质、温度等条件外,还需要控制的气体条件是　　　　　与5%二氧化碳的混合气体,二氧化碳的主要作用是　 　　　　　 　　。在使用合成培养基时通常需加入血清,血清的作用是　 。 (2)把新型冠状病毒毒株接种于 Vero 细胞培养液后在适宜条件下培养,出现细胞病变时,收获　　　 　(填“细胞培养液”或“Vero 细胞”),纯化后加入适宜浓度的β-丙内酯灭活,并加氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。 (3)为检测某种灭活疫苗的安全性,某研究所选择了15只生理状况相同的大鼠,随机分为5组。A组每只注射 0.5 μg 疫苗;B组每只注射5 μg疫苗;C组每只注射50 μg疫苗;D组每只注射5 mg疫苗;E组进行X操作。第1次免疫后, 第7天加强免疫,第21天攻毒,第35天解剖检验。A、B、C、D组均出现抗新型冠状病毒抗体,且均未出现免疫病理反应。①该实验的自变量是　　　　　　　,因变量是　 　 　　　,对E组的X操作是　 。 ②该实验结果证明 　 。
《作》P21
细胞培养液
疫苗注射的剂量
是否出现抗体及有无免疫病理反应
注射生理盐水
该种灭活疫苗是安全的,能有效预防新型冠状病毒感染且无免疫病理反应
95%空气
维持培养液的pH
为培养细胞提供必要的营养物质和各种细胞生长增殖必需的微量物质
合作探究一：请同学们自主阅读教材P44-45，小组合作思考讨论完成问题。
一、动物细胞培养的过程
1.体外培养动物细胞有哪些类型？
2.请简述动物细胞培养的过程。
3.为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？
4.为什么将取出的组织分散成单个细胞？如何将组织分散成单个细胞？说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？
5.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
6.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？
7.什么是原代培养和传代培养？两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？
二、动物细胞培养的过程
(一)动物细胞培养的类型：
第1类：悬浮生长细胞
第2类：贴壁生长细胞
（主流）
接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。
悬浮培养瓶
细胞贴壁：在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。
二、动物细胞培养的过程
1.动物细胞培养的类型：
接触抑制
原代培养
传代培养
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
当贴壁细胞分裂生长到表面互相接触时，细胞通常会停止分裂增殖
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养
将分瓶后的细胞培养称为传代培养
二、动物细胞培养的过程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
传代培养
放入CO2培养箱中培养
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
放入CO2培养箱中培养
二、动物细胞培养的过程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
(1)取材:
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
(2)取材原因:
其细胞生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强。
2.取动物组织
二、动物细胞培养的过程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
3.分散成单个细胞
(1)原因:
(2)方法:
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。
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。
二、动物细胞培养的过程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞
胃蛋白酶不可以，pH不适宜
细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。
(3)胰蛋白酶的作用：
(4)胃蛋白酶可以吗？理由：
(5)用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？
4.分散成单个细胞
二、动物细胞培养的过程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
5.制细胞悬液培养
将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
①悬浮生长类：
能够悬浮在培养液中生长增殖。
需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。
②贴壁生长类：
(1)操作方法：
(2)体外培养的动物细胞类型
思考：“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，
就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，
举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。
癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少
肿瘤细胞失去接触抑制，
条件适宜在培养液可以无限增殖下去。
一、动物细胞培养的过程
一、动物细胞培养的过程
6.动物细胞培养的意义：
（1）生物制品
酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等
（2）进行有毒物质和药物的检测
（3）临床治疗 （如人工皮肤）
（4）生物学基础研究 （细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究）
原代培养
传代培养
细胞株
细胞系
遗传物质改变
遗传物质有的改变
多数细胞固定在表面生长和分裂
随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖
细胞悬浮液
10代细胞
50代细胞
无限传代
一、动物细胞培养的过程
7.原代培养和传代培养的鉴定：
培养危机：
危机1
危机2
问题6:两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？
一、动物细胞培养的过程
区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象
第一次
用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。
细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
第二次
问题7:请列表比较动物细胞培养和植物组织培养。
植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
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
液体(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
一、动物细胞培养的过程
植物组织培养和动物细胞培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
特殊环境条件
结果
是否体现细胞的全能性
过程
相同点 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。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
一、动物细胞培养的过程
课堂小结
动物细胞培养
动物细胞培养的概念和原理
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
原理：细胞的增殖
在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术
(1)营养条件
(2)无菌、无毒的环境
(3)温度、pH和渗透压
(4)气体环境
取动物组织
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养

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