高中生物新人教版选择性必修3动物细胞培养课件(33张)

②神经干细胞:治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病 等。
③诱导多能干细胞(iPS细胞):治疗阿尔茨海默病、心血管 疾病等。 (2)前景:将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域 发挥重大作用。
探究一 动物细胞培养的条件
动物细胞培养的条件分析 阅读材料,分析回答下列问题。 动物细胞培养技术有很多用途。许多有重要价值的生物 制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等,都可以借助 动物细胞的大规模培养来生产。 (1)动物细胞培养的原理是什么? 提示:细胞增殖。
提示:干细胞含有本物种生长发育所需的全套基因 。(2)造血干细胞分化为血细胞的过程是否体现了细胞 的全能性?
提示:否。 (3)为什么iPS细胞的应用前景优于ES细胞? 提示:因为诱导过程无须破坏胚胎,因此不涉及伦理 问题;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,理论上可以避免发生免疫排斥反 应。 (4)你认为干细胞在临床医疗的应用中,可能存在哪 些问题? 提示:开放性问题,如存在导致肿瘤发生的风险等。
【例1】一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件是
()
①无毒的环境 ②合成培养基里需添加血清等 ③无菌
的环境 ④温度一般与动物体温接近 ⑤只有O2的气体
环境 ⑥能调节培养液pH的CO2
A.①②③④⑤⑥
B.①②③④⑤
C.①③④⑤⑥
D.①②③④⑥
解析:动物细胞培养的条件包括无菌、无毒的环境,定期
更换培养液,以清除代谢废物;使用合成培养基时,还需加
植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项 目
理论基 础
前处理
植物组织培养 植物细胞的全能性
无菌、离体
取材 植物较幼嫩的部位或花药等
培养基 性质
固体
动物细胞培养
细胞增殖
无菌;用机械或相应酶处理,使细胞 相互分散开 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的 器官或组织
液体
培养基 水、矿质元素、蔗糖、维生素、植 糖类、氨基酸、无机盐、微量元素
(2)无菌、无毒的环境。 ①培养液和所有培养用具应进行灭菌处理,以及在无菌环境下 进行操作。 ②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。
(3)温度、pH和渗透压
(4)气体环境
探究二 动物细胞培养的过程 结合教科书第44页的图2-11、第45页的图2-12,阅读相 关内容,概述动物细胞培养的过程。
(4)在进行细胞培养时,可通过什么措施对气体环境进行 调节? 提示: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。 (5)动物细胞培养用到的培养基和植物组织培养用到的 培养基在成分和物理性质上有什么区别? 提示:动物细胞培养用到的培养基一般使用液体培养基, 需要加入动物血清等一些天然成分;植物组织培养用到 的培养基一般是固体培养基,不需要加入动物血清等。
解析:实验中要控制胰蛋白酶溶液的浓度和处理时间, 以免损伤细胞;培养液中应适当加入青霉素、链霉素等 抗生素,以避免杂菌污染;曲线BC段表示活细胞密度减 少,而此时间段内死亡细胞密度增加,产生这种变化的 主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢物积累 等;培养至第6天时,培养液中活细胞数等于死亡细胞数 。 答案:D
【母题延伸】 (1)将动物器官或组织分散开时,可以用胃蛋白酶处理 吗?为什么? 提示:不可以。胃蛋白酶的最适pH为1.5左右,会破坏 组织细胞。 (2)曲线AB段变化的主要原因是什么? 提示:营养物质相对充足,有害代谢物较少。
探究三 干细胞培养及其应用
干细胞的应用 阅读材料,分析回答问题。 分化的细胞在特定条件下被逆转后,恢复到全能性状态,或 者形成胚胎干细胞,或者进一步发育成新个体的过程即为 细胞重编程,重编程在某种意义上就是分化的一个逆转。 诱导多能干细胞技术是指通过人工诱导将终末分化的体 细胞重编程为多能性干细胞。 与传统的胚胎干细胞技术不同,该技术不使用胚胎细胞或 卵细胞,因此没有伦理问题。此外,利用该技术可以用病人 自己的体细胞制备专有的干细胞,从而大大降低了免疫排 斥反应发生的可能性。 (1)为什么干细胞能分化为成年动物体内的任何一种类型 的细胞?
(2)为什么要将容器A中的动物器官或组织分散开?常 用的方法是什么?
提示:从动物体取出的成块组织,细胞与细胞靠在一 起,彼此限制了生长和增殖,因此,需分散开。常用的 方法有机械法和用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。
(3)பைடு நூலகம்物细胞培养需要经过脱分化的过程吗?为什么?
提示:不需要。高度分化的动物细胞发育潜能变窄, 失去了发育成完整个体的能力,所以,动物细胞也就 没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。 (4)在C瓶中的培养被称为 原代培养,培养过程中,细 胞会出现接触抑制现象。 (5)分装后,在D瓶中的培养叫传代培养,该过程中的 细胞不能 (填“能”或“不能”)无限增殖。
(2)为什么在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一些天 然成分?对培养基一般采用什么方法进行灭菌? 提示:由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚, 因此在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一些天然成 分。培养基一般采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。 (3)进行动物细胞培养时,有时需要在培养液中加入抗生素,其 作用是什么?在抗生素的选择上需要注意种类和剂量,为什么 ? 提示:在培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长。选择抗 生素要注意种类和剂量,以保证抗生素对培养的细胞无害。
入血清等天然成分;温度通常与动物体温接近,pH为
7.2~7.4,适宜的渗透压;气体环境为95%空气(细胞代谢所
必需的)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体。 答案:D
【例2】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。下图表示血清对正常细胞和癌细胞培养的 影响。下列叙述正确的是( )
成分 物激素、琼脂等
、动物血清等
结果
最终产生新个体,体现了细胞的全 能性
细胞培养产生大量细胞,不形成新 个体,不能体现细胞的全能性
相同点
①都需人工条件下的无菌操作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
运用稳态与平衡观理解动物细胞培养的条件 动物体内的细胞之所以能维持正常的生命活动,是 因为机体给细胞提供了适宜的条件,包括充足的营 养、稳定的内环境等,这体现了稳态与平衡观。运 用这一观念,有助于理解动物细胞在体外培养时,需 要给它们提供适合生长的环境条件,如适宜的温度 、pH、气体环境等。
(1)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞相比,分化程度低的 细胞与分化程度高的细胞相比,哪些细胞更易于培养?为 什么? 提示:细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系,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更易于培养。同 样,细胞的分化程度越低,增殖能力越强,所以更易于培养 。
工程消费阶段思维 工程思维是人类在实践过程中所进行的思维活动, 根据工程实践的不同阶段,有学者将工程思维的内 在结构简化为工程设计阶段的思维、工程实施阶 段的思维和工程消费阶段的思维。胚胎干细胞从 胚胎中获取,这涉及伦理问题,因而限制了它在医学 上的应用,之后科学家培养出了应用前景优于胚胎 干细胞的iPS细胞。这些内容体现了工程进入消费 应用阶段,就会受到大众对其效益、安全性等方面 的检验和评价。
探究一 动物细胞培养的条件 结合教科书第43页的图2-9、第44页的图2-10,阅读相关内容,说 明动物细胞工程常用的技术、动物细胞培养的概念及条件。
1.动物细胞工程。 (1)常用技术: 动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植 等。 (2)基础:动物细胞培养 。 2.动物细胞培养的概念。 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。 3.动物细胞培养的条件。 (1)营养。 动物细胞培养需要在合成培养基中加入 血清等天然成分,一般 使用液体培养基。
【例5】下列关于胚胎干细胞的叙述,错误的是( ) A.可以诱导分化出组织、器官 B.可用于治疗人类的肝衰竭、少年糖尿病等 C.胚胎干细胞具有细胞核小、核仁小等特点 D.胚胎干细胞可从早期胚胎中分离获取 解析:胚胎干细胞在体外培养,可以诱导分化出组织、器 官;胚胎干细胞具有发育的全能性,可分化为各种组织、 细胞,用于治疗人类的肝衰竭、少年糖尿病等;胚胎干细 胞具有细胞核大、核仁明显和蛋白质合成旺盛等特点; 胚胎干细胞存在于早期胚胎中。
(2)联系。
【例3】下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是( ) A.动物细胞培养的原理是细胞的全能性 B.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞 C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象 D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱 解析:动物细胞培养的原理是细胞增殖;传代培养时需要 用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞,使其分散成单个细胞; 癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象,能无限增殖; 动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱,以维持培养液 的pH。 答案:A
(2)成体干细胞。 ①分布:成体组织或器官内。 ②特点: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。 ③类型
(3)诱导多能干细胞(iPS细胞)。 ①来源:体外诱导。 ②特点:诱导过程无须破坏胚胎,不涉及伦理 问题;理论上 可以避免免疫排斥反应。
2.干细胞的应用。 (1)实例。 ①造血干细胞:治疗白血病及造血系统、免疫系统功能障 碍等疾病。
原代培养和传代培养的区别与联系 (1)区别。 原代培养和传代培养一般均需对细胞进行胰蛋白酶分 散处理,区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的 对象。 ①原代培养:用胰蛋白酶对破碎的动物组织进行处理,分 散后培养。 ②传代培养:细胞培养过程中出现接触抑制,用胰蛋白酶 处理使其从瓶壁上脱离下来,分散到多个培养瓶中继续 培养。
(1)什么是细胞贴壁?所有的细胞都是贴壁细胞吗? 提示:需贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞,贴附在培 养瓶的瓶壁上的现象称为细胞贴壁。 不是,还有一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖。
(2)什么是原代培养和传代培养? 提示:人们通常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。 (3)原代培养后,为什么要进行传代培养? 提示: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缺乏等因素而分裂受阻。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,即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。
探究三 干细胞培养及其应用
结合教科书第46页的图2-13、第47页的图2-14,阅读相关内容 ,列举干细胞的种类,说明不同种类干细胞的特点及应用。 1.干细胞的类型。 (1)胚胎干细胞(ES细胞)。 ①分布: 早期胚胎中。 ②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。
【例4】下图所示是某动物细胞培养时,培养液中活细 胞和死亡细胞的密度统计结果。下列相关叙述错误的 是( )
A.实验中要控制胰蛋白酶溶液的浓度和处理时间,以 免损伤细胞
B.培养液中应适当加入青霉素、链霉素,以避免杂菌 污染
C.曲线BC段变化的主要原因是培养液中营养物质不 足及有害代谢物积累等
D.培养至第6天时,新产生的细胞数等于死亡细胞数
第2章 细胞工程
第 2 节 动物细胞工程
第 1 课时 动物细胞培养
学习目标 1.列举动物细胞培养的条件,认同适宜的条件对动物 细胞生长和增殖的重要性。 2.建构动物细胞培养的过程,认同动物细胞培养技术 是动物细胞工程的基础。 3.联系生活实际和科技前沿知识,列举干细胞的种 类,说明不同种类干细胞的特点,讨论干细胞的应用。 理性看待生物技术的应用,增强社会责任感。
A.补充血清后,正常细胞与癌细胞的增殖速率相同 B.动物细胞培养过程中,是否添加血清均可 C.培养基中补充血清对正常细胞的促进作用更明显 D.培养基中是否补充血清对正常细胞培养影响不大
【思维流程】将复杂的情境和问题简单化,回顾必备知识进行 作答。
参考答案:C
探究二 动物细胞培养的过程
动物细胞培养的过程分析 下图为动物细胞培养的基本过程示意图,请据图分析回答 下列问题。