人教版高中生物学选择性必修3生物技术与工程精品课件 第2章 细胞工程 第2节 第1课时 动物细胞培养

是动物细胞本身不能合成的,必须由培养液提供。
②血清中还含有生长激素和多种细胞生长所需要的特殊营养物质及其
他活性物质等,能促进细胞的生长、增殖。
4.如何理解原代培养和传代培养?
提示:原代培养和传代培养一般均需对细胞用胰蛋白酶等进行分散处理,
区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶等处理的对象。
①用机械的方法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等对动物组织进行处理,分
散后培养,即为原代培养。
②细胞培养过程中出现接触抑制,用胰蛋白酶等处理使其从瓶壁上脱离
下来,分装到多个培养瓶中继续培养,即为传代培养。
知识点一
知识点二
[归纳提升]
1.植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养
动物细胞培养
理论 基础
植物细胞的全能性 细胞的增殖
前处理 取材
无菌、离体
无菌;用机械的方法,或用胰蛋白酶、胶原 蛋白酶等处理,使组织细胞相互分散开
(2)过程①是从患者体内取出体细胞进行动物细胞培养,而过程②是把四 种基因导入体细胞,涉及转基因技术。
(3)动物细胞培养过程中,培养液中除含有合成培养基的成分外,还需添加 动物血清等天然成分。
(4)镰状细胞贫血患者体内无法形成正常的红细胞,说明其造血干细胞出 现功能障碍,所以A是造血干细胞。
(5)iPS细胞的诱导成功具有的医学价值是治疗人类疾病,培育人造组织、 器官,解决供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题等。
么功能?细胞膜接收信息后,细胞停止分裂又说明了什么?
提示:细胞培养过程中的接触抑制现象说明了细胞膜能进行细胞间的信
息交流。细胞膜接收信息后,细胞停止分裂,说明了细胞膜接收的信息能够
传递到细胞核。
2.在进行动物细胞培养时,用胰蛋白酶把细胞分散成单个细胞,若用胃蛋
白酶可行吗?请说明理由。胰蛋白酶对细胞有伤害吗?应如何解决?
提示:不可行,因为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。用胰蛋白酶处理细胞时,作用时间长了会损伤细胞膜蛋
白。要控制好胰蛋白酶的作用时间,不要过长也不要过短。
知识点一
知识点二
3.为什么进行动物细胞培养时通常需加入血清?
提示:①血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等,其中一些氨基酸
知识点一
知识点二
[典型例题]
下图为动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答下列问题。
(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织,原因是其细
胞
,易于培养。培养时要用机械的方法或用
等分散细胞,制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培
养称为
。
知识点一
知识点二
(2)在体外培养细胞时,必须保证环境是无菌、无毒的。需要采取的措施
知识点一
知识点二
解析:(1)动物细胞培养的过程:取动物组织块(或动物胚胎或幼龄动物的 组织、器官)→用机械的方法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,分散成 单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细 胞重新用胰蛋白酶等处理,分散成单个细胞,然后用离心法收集细胞,继续 传代培养。(2)为保证动物细胞培养所需的无菌、无毒的环境,需要对培养 液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作,定期更换培 养液,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。培养过 程还需要提供气体环境,所需的气体主要有O2和CO2,前者是细胞代谢所必 需的,后者的主要作用是维持培养液的pH。(3)由题图可知,培养癌细胞时, 有无血清影响不大,而培养正常细胞时,有血清时的细胞数远大于无血清时 的细胞数,故培养正常细胞必须要添加血清。
第2章
第2节
第1课时 动物细胞培养
生物
内容索引
自主预习 新知导学 合作探究 释疑解惑
自主预习 新知导学
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,然后在适宜的培养条 件下,让这些细胞生长和增殖的技术。 2.条件 (1)营养:合成培养基中有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等。通常需要 加入血清等一些天然成分。 (2)无菌、无毒的环境 ①需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行 操作。 ②应定期更换培养液,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。
知识点一
知识点二
本课结束
知识点一
知识点二
知识点二 干细胞培养及其应用
[问题引领]
下图为iPS细胞的培养和利用过程示意图,请据图回答下列问题。
知识点一
知识点二
(1)由iPS细胞分化为各种组织细胞过程的实质是什么? 提示:基因的选择性表达。 (2)从病人体内提取成纤维细胞,将其转化成iPS细胞,经诱导后产生所需 细胞,将所需细胞植入病人体内,这种技术的优点有哪些? 提示:iPS细胞诱导过程无须破坏胚胎,不会产生伦理问题,且iPS细胞来源 于病人自身的体细胞,将诱导产生的所需细胞移植回病人体内后,理论上可 以避免免疫排斥反应。 (3)iPS细胞是多能干细胞还是专能干细胞?在分裂过程中会发生哪些变 异? 提示:多能干细胞。由于细胞增殖方式为有丝分裂,故能发生基因突变、 染色体变异。
植物体幼嫩的部位 或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官、组织
培养基 性质
固体
液体
知识点一
知识点二
比较项目 培养基 成分 培养 对象 过程 细胞分裂、生 长、分化特点
植物组织培养
动物细胞培养
水、矿质元素、蔗糖、植 糖类、氨基酸、无机盐、维生
物激素、琼脂等
素、动物血清等
离体的植物器官、组织或 分散的单个细胞 细胞
脱分化、再分化
原代培养、传代培养
①脱分化:形成愈伤组织 ①贴壁生长
②再分化:形成根、芽等 ②接触抑制
知识点一
知识点二
比较项目 结果 应用
相同点
植物组织培养
动物细胞培养
最终能产生新个体
产生大量细胞,不形成新个体
①快速繁殖 ②作物脱毒 ③培育作物新品种
人造皮肤的构建、动物分泌 蛋白的规模化生产等
①都必须在人工条件下进行无菌操作
②都需要适宜的温度、pH等条件
③都进行有丝分裂,都不涉及减数分裂
知识点一
知识点二
2.与动物细胞培养有关的两组概念的辨析 (1)细胞贴壁和接触抑制 ①体外培养的动物细胞大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。 在培养瓶中进行培养时,这些细胞往往就贴附在培养瓶的瓶壁上,称为细胞 贴壁。 ②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 种现象称为细胞的接触抑制。 (2)原代培养与传代培养 ①原代培养:分瓶之前的细胞培养,即动物组织经处理后的初次培养。 ②传代培养:分瓶后的细胞培养。
3.过程
二、干细胞培养及其应用 1.干细胞的类型及其应用
2.诱导多能干细胞(iPS细胞)的应用
3.干细胞应用面临的挑战 (1)胚胎干细胞的获取涉及伦理问题。 (2)将干细胞用于临床治疗还面临一些问题,如存在导致肿瘤发生的风险。
合作探究 释疑解惑
知识点一 动物细胞培养
[问题引领]
1.动物细胞培养过程中有接触抑制现象,这一现象说明了细胞膜具有什
iPS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
体的潜能
知识点一
知识点二
[典型例题]
科学家通过转入四种基因可将体细胞诱导形成诱导多能干细胞(iPS细 胞),iPS细胞具有与胚胎干细胞类似的功能。下图是设想用iPS细胞技术治 疗镰状细胞贫血的流程,请据图回答下列问题。
知识点一
知识点二
(1)胚胎干细胞来源于
,具有
性 ,经诱导能发育成个体。
(2)iPS细胞培育过程中运用到的生物技术有过程①
、
过程②转基因等。
(3)过程①的培养液中除含有合成培养基的成分外,还需添加
等
天然成分。
(4)经过程③④后,改造得到的A是
,再植入患者体内,使患者能
够产生正常红细胞,达到治疗镰状细胞贫血的目的。
知识点一
知识点二
2.三种干细胞的比较
比较 项目 胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
来源 早期胚胎
成体组织或器官 诱导高度分化的组织细胞形
中
成
具有分化为成年动 物体内的任何一种
具有组织特异性, 诱导过程无须破坏胚胎,且
特点
类型的细胞,并进一 步形成机体的所有
组织和器官甚至个
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
(3)温度、pH和渗透压:哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5) ℃为宜。 多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。此外,渗透压也是动物细胞培养过 程中需要考虑的一个重要环境参数。
(4)气体环境:动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢(有 氧呼吸)所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时, 通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将它们置于含有95%空气和5% CO2的混 合气体的CO2培养箱中进行培养。
知识点一
知识点二
3.动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同:第一次是使动物组织 分散成单个细胞,第二次是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。这也是区分原 代培养和传代培养的依据之一。
4.动物组织要分散成单个细胞培养的原因 分散成单个细胞后容易培养,细胞所需的营养容易供应,其代谢物容易排 出;而用大块组织培养时,内部细胞的营养供应和代谢物的排出都较困难。 同时,分散成单个细胞培养,可使在细胞水平进行操作的其他技术得以实现。 5.选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因 动物细胞培养时,一般选取幼龄动物的组织、器官,因其细胞的分化程度 低,增殖能力强,有丝分裂旺盛,容易培养。
知识点一
知识点二
[归纳提升]
1.胚胎干细胞与成体干细胞的联系 胚胎干细胞能分化出各种类型的细胞,包括成体干细胞,也就是说,成体干 细胞最终来自胚胎干细胞,由胚胎干细胞逐步分化形成。分化的示意图如 下图所示。
在体内,胚胎干细胞随着发育的进行,能自行分化成其他各种干细胞;在体 外培养条件下,胚胎干细胞必须经过诱导才能分化出其他类型的细胞。
(5)iPS细胞的诱导成功具有的医学价值是
。
知识点一
知识点二
答案:(1)早期胚胎 全能 (2)动物细胞培养 (3)血清 (4)造血干细胞 (5)治疗人类疾病,培育人造组织、器官,解决供体器官不足和器官移植后 的免疫排斥问题等
知识点一
知识点二
解析:(1)胚胎干细胞来源于早期胚胎,具有发育的全能性,经诱导有发育 成个体的潜能。
是
。培养过程中还需要提
供O2和CO2等气体环境,CO2的作用主要是
。
(3)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。
右图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知,培养
细胞一定要添加血清。
知识点一
知识点二
答案:(1)分裂能力强 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 原代培养 (2)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作, 定期更换培养液 维持培养液的pH (3)正常