資源簡介

(共19張PPT)
第2節
動物細胞工程
一
動物細胞培養
人教版
高中生物
學習目標
闡明動物細胞培養的條件和過程。
1.文化基礎：動物細胞工程在生物醫學中的應用。
2.自主發展：動物細胞培養的條件和過程。
3.社會參與：探究干細胞在臨床上的應用所產生的效益和風險，理性看待生物技術的應用，增強社會責任感。
從社會中來
第一塊人工合成皮膚是由白克和亞諾斯發明的，這兩位科學家利用鯊魚軟骨和來自牛皮中的膠原蛋白為原料發明了一種人造皮膚。在19
81年，白克和亞諾斯第一次將其發明的人造皮膚用于臨床，患者是一位身體一半面積被燒傷的女士。剝離掉燒傷的皮膚之后，白克應用了一層人造皮膚，并且，在條件允許的情況下，將患者的未燒傷皮膚移植到燒傷部位。三星期過后，這位女性患者新生皮膚的生長速度驚人，并且顏色與未燒傷皮膚一樣。在此基礎上的改進產品稱為integra人造皮膚，它不僅起著臨時性替代功能，并且可以刺激毛細血管、成纖維細胞和巨噬細胞等逐漸從傷口向人造皮膚內生長。
提出問題
自體健康皮膚有限，使用他人皮膚來源不足，而且會產生免疫排斥反應。
那么，怎樣才能獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個皮膚的單個細胞培養出可供移植的皮膚？
缺點
動物細胞工程
動物細胞工程常用的技術包括_____________________、動物
細胞融合、____________________等，其中________________
是動物細胞工程的基礎。
動物細胞培養
動物細胞核移植
動物細胞培養
提出問題：動物細胞培需要哪些條件？
動物細胞培養的基本操作過程是什么？
一、動物細胞培養概念
動物細胞培養是指從動物體中取出相關的組織，將它分散成______________________，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞生長和_____________________的技術。
單個細胞
增殖
二、動物細胞培養的條件
1．營養
（1）糖類、______________________、無機鹽、維生素等
（2）___________________：補充培養液中尚未研究清楚的成分
氨基酸
血清、血漿
2.無菌、無毒的環境
（3）更換__________________，清除代謝物
(1)培養液和_______________________都滅菌處理
(2)________________環境下進行操作
培養工具
無菌
培養液
3.溫度、PH和滲透壓
(2)pH：多數動物細胞生存的適宜PH為_______________________
（1）溫度：哺乳動物多以____________________℃為宜
36.5±0.5
7.2～7.4
4.氣體環境
（1）__________：維持培養液的PH
（2）__________：細胞代謝所必需的,細胞進行有氧呼吸。
CO2
O2
5.小結
無菌、無毒的環境
適宜的溫度、pH和滲透壓
適宜的氣體環境
糖類、氨基酸、無機鹽、維生素……
營養條件
其他條件
動物細胞培養所需的基本條件
三、動物細胞培養的過程
取動物組織
因成塊組織，細胞與細胞靠一起，限制生長和繁殖。用機械方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，將組織分散成單個細胞
制成細胞懸液
轉入培養液中進行原代培養
原代培養：指動物組織經處理后的初次培養。
一般取自幼齡動物的器官或組織，因為這些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強。
放入CO2培養箱中培養
（適宜環境）
傳代培養：分瓶后的細胞培養。傳代培養時，懸浮生長的細胞直接用_______________法收集；貼壁生長的細胞要先用__________________等處理，再用________________法收集。
離心
胰蛋白酶
離心
傳代培養
分瓶培養
1.體外培養的動物細胞類型：
（1）懸浮生長：懸浮在_____________________中生長繁殖。密度過大時，由于______________________積累和培養液中____________________，細胞分裂受阻。
（2）細胞貼壁：多數細胞貼附在___________________上生長。
瓶壁
培養液
有害代謝物
營養物質缺乏
2.接觸抑制：
當貼壁細胞分裂生長到表面_____________________時，細胞________________________的現象稱為細胞的接觸抑制。
相互接觸
停止分裂生長
區分兩種“培養”的關鍵是看用_______________________處理的對象。
3.原代培養和傳代培養區分
胰蛋白酶
①第一次：用胰蛋白酶對剪碎的_______________________進行處理，使其分散成_______________________后進行培養，為原代培養。
②第二次：細胞培養過程中出現__________________，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瓶中繼續培養，為傳代培養。
動物組織
單個細胞
接觸抑制
思考與討論
1.幼齡動物的細胞和老齡動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程度高的細胞比較，哪些細胞更易于培養？為什么？
提示：細胞的增殖能力與供體的年齡有關，幼齡動物的細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物的細胞則相反。所以，一般來說，幼齡動物的細胞比老齡動物的細胞易于培養。同樣，分化程度越低的細胞，增殖能力越強，所以更容易培養。
2.動物細胞培養與植物組織培養有什么相同和不同？
提示：可以從培養的原理，所需的營養條件、環境條件以及培養的過程等方面進行分析比較。
3.進行動物細胞培養時常用胰蛋白酶分散細胞，這說明細胞間的物質主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？
提示：用胰蛋白酶分解細胞，說明細胞間的物質主要是蛋白質。胃蛋白酶作用的適宜PH約2，當PH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。多數動物細胞培養的適宜PH為7.2—7.4，胃蛋白酶在此環境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。
提示：癌細胞細胞膜上糖蛋白減少，細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養的癌細胞無接觸抑制現象，在培養瓶中能夠生長成多層。
5.根據癌細胞的特點，思考一下培養的癌細胞有沒有接觸抑制現象。
4.動物細胞培養過程中有接觸抑制現象，這一現象
說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？
提示：細胞培養過程中的接觸抑制說明了細胞膜能進行細胞間的信息交流。細胞膜接受信息后，細胞停止分裂，說明了細胞膜接受的信息能夠傳遞到細胞核
。
四、干細胞的培養及其應用
來源或存在
功能及應用
胚胎干細胞(ES細胞)
成體干細胞
誘導多能干細胞(iPS細胞)
（閱讀P46—47，完成表格）
早期胚胎
能夠分化成為動物體內的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體
成體組織或器官，包括骨髓中的造血干細胞、神經系統中的神經干細胞和睪丸中的造血干細胞
只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的潛能
體外誘導體細胞產生
能分化成為具有特定功能的細胞，用于治療疾病。避免免疫排斥反應。
五、總結與練習
1．人臍帶間充質干細胞在特定誘導條件下，可分化為脂肪、肝、神經等多種組織細胞。下圖表示培養人臍帶間充質干細胞的大致過程。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．人臍帶間充質干細胞屬于
一種iPS細胞
B．通過離心除去上清液可以
除去胰蛋白酶
C．過程①通常用胰蛋白酶處理
D．出現接觸抑制前，培養瓶中的細胞數量有可能呈“J”形增長
提示：iPS細胞是經人工誘導產生的，臍帶間充質干細胞不是誘導多能干細胞。
A
2.下列屬于動物細胞培養與植物組織培養區別的是(　
　)
A．動物細胞培養基與植物細胞培養基的成分有所不同
B．動物細胞培養不需要在無菌條件下進行
C．動物細胞培養可發生遺傳物質改變，而植物組織培養不能
D．植物組織培養和動物細胞培養都體現了細胞的全能性
提示：動物細胞培養所用的培養基與植物組織培養所用的培養基的成分不同，如培養動物細胞的培養基需加入血清，而植物組織培養所用的培養基則不需加入血清；動物細胞培養與植物組織培養都需要在無菌、人工控制的條件下進行；動物細胞培養與植物組織培養過程中都可發生遺傳物質的改變；植物組織培養最終能夠形成完整的植物體，能體現植物細胞的全能性，動物細胞最終不能被培養成新的動物，不能體現動物細胞的全能性。
A
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第二章
細胞工程
第2節
一
動物細胞培養教學設計
課題
細胞工程第2節
一
動物細胞培養
單元
第2章
學科
生物
年級
高二
學習目標與核心素養
闡明動物細胞培養的條件和過程。1.文化基礎：動物細胞工程在生物醫學中的應用。2.自主發展：動物細胞培養的條件和過程。3.社會參與：探究干細胞在臨床上的應用所產生的效益和風險，理性看待生物技術的應用，增強社會責任感。
重點
動物細胞培養的條件和過程
難點
動物細胞培養的過程
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
展示人工合成皮膚圖片，觀看視頻，了解、分析人工合成皮膚發展和臨床應用。第一塊人工合成皮膚是由白克和亞諾斯發明的，白克是馬薩諸塞總醫院外傷科的負責人，亞諾斯是麻省理工學院的化學教授。這兩位科學家利用鯊魚軟骨和來自牛皮中的膠原蛋白為原料發明了一種人造皮膚。在19
81年，白克和亞諾斯第一次將其發明的人造皮膚用于臨床，患者是一位身體一半面積被燒傷的女士。剝離掉燒傷的皮膚之后，白克應用了一層人造皮膚，并且，在條件允許的情況下，將患者的未燒傷皮膚移植到燒傷部位。三星期過后，這位女性患者新生皮膚的生長速度驚人，并且顏色與未燒傷皮膚一樣。在此基礎上的改進產品稱為integra人造皮膚，它不僅起著臨時性替代功能，并且可以刺激毛細血管、成纖維細胞和巨噬細胞等逐漸從傷口向人造皮膚內生長。
課前查閱資料，展示欣賞人工合成皮膚圖片，觀看視頻，了解人工合成皮膚的發展及臨床應用。
以真實的情景導入，通過現階段醫學熱門產品的介紹，聯系生活實例，讓學生認識動物細胞培養技術與生活的練習，激發學生的學習興趣。
講授新課
提出問題：動物細胞培需要哪些條件？動物細胞培養的基本操作過程是什么？動物細胞工程動物細胞工程常用的技術包括動物細胞培養、動物細胞融合、動物細胞核移殖等，其中動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。一、動物細胞培養的概念動物細胞培養是指從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。二、動物細胞培養的條件1．無菌、無毒的環境營養溫度和pH4．氣體環境三、動物細胞培養的過程(1)原理：細胞增殖。(2)選材：一般取自幼齡動物的器官或組織，因為這些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強。(3)酶處理①用酶兩次處理的目的：第一次使用的目的是使組織細胞分散開；第二次使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，便于分散后繼續培養。②使細胞分散開的原因：一是能保證細胞所需要的營養供應；二是能保證細胞內有害代謝產物的及時排出。③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。2．相關概念的辨析(1)細胞貼壁和接觸抑制①細胞貼壁：將細胞懸液放入培養瓶內，置于適宜環境中培養，懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。②接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現象稱為細胞的接觸抑制。(2)原代培養和傳代培養：區分兩種“培養”的關鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。①第一次：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，為原代培養。②第二次：細胞培養過程中出現接觸抑制，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瓶中繼續培養，為傳代培養。3．培養條件的分析(1)添加血清、血漿的作用：血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質，如蛋白質、氨基酸、未知的促生長因子等。細胞培養時，一般需添加10%～20%的血清或血漿。(2)氣體環境：CO2調節培養液pH，O2維持細胞有氧呼吸。思考與討論1.幼齡動物的細胞和老齡動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程度高的細胞比較，哪些細胞更易于培養？為什么？提示：細胞的增殖能力與供體的年齡有關，幼齡動物的細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物的細胞則相反。所以，一般來說，幼齡動物的細胞比老齡動物的細胞易于培養。同樣，分化程度越低的細胞，增殖能力越強，所以更容易培養。2.動物細胞培養與植物組織培養有什么相同和不同？提示：可以從培養的原理，所需的營養條件、環境條件以及培養的過程等方面進行分析比較。3.進行動物細胞培養時常用胰蛋白酶分散細胞，這說明細胞間的物質主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？提示：用胰蛋白酶分解細胞，說明細胞間的物質主要是蛋白質。胃蛋白酶作用的適宜PH約2，當PH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。多數動物細胞培養的適宜PH為7.2—7.4，胃蛋白酶在此環境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。4.動物細胞培養過程中有接觸抑制現象，這一現象說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？提示：細胞培養過程中的接觸抑制說明了細胞膜能進行細胞間的信息交流。細胞膜接受信息后，細胞停止分裂，說明了細胞膜接受的信息能夠傳遞到細胞核
。5.根據癌細胞的特點，思考一下培養的癌細胞有沒有接觸抑制現象。提示：癌細胞細胞膜上糖蛋白減少，細胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養的癌細胞無接觸抑制現象，在培養瓶中能夠生長成多層。四、干細胞的培養及其應用1．干細胞功能：在一定條件下，可以分化成其他類型的細胞。2．干細胞的存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。3．干細胞的種類來源功能及應用胚胎干細胞(ES細胞)早期胚胎能夠分化成為動物體內的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體成體干細胞成體組織或器官只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的潛能誘導多能干細胞(iPS細胞)體外誘導體細胞產生能分化成為具有特定功能的細胞，用于治療疾病總結與練習1．人臍帶間充質干細胞在特定誘導條件下，可分化為脂肪、肝、神經等多種組織細胞。下圖表示培養人臍帶間充質干細胞的大致過程。下列有關敘述錯誤的是(
A　)A．人臍帶間充質干細胞屬于一種iPS細胞B．通過離心除去上清液可以除去胰蛋白酶C．過程①通常用胰蛋白酶處理D．出現接觸抑制前，培養瓶中的細胞數量有可能呈“J”形增長提示：iPS細胞是經人工誘導產生的，臍帶間充質干細胞不是誘導多能干細胞。2.下列屬于動物細胞培養與植物組織培養區別的是(　A　)A．動物細胞培養基與植物細胞培養基的成分有所不同B．動物細胞培養不需要在無菌條件下進行C．動物細胞培養可發生遺傳物質改變，而植物組織培養不能D．植物組織培養和動物細胞培養都體現了細胞的全能性提示：動物細胞培養所用的培養基與植物組織培養所用的培養基的成分不同，如培養動物細胞的培養基需加入血清，而植物組織培養所用的培養基則不需加入血清；動物細胞培養與植物組織培養都需要在無菌、人工控制的條件下進行；動物細胞培養與植物組織培養過程中都可發生遺傳物質的改變；植物組織培養最終能夠形成完整的植物體，能體現植物細胞的全能性，動物細胞最終不能被培養成新的動物，不能體現動物細胞的全能性。
【學習活動一】學生閱讀課本P43—44，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。1.動物細胞培需要哪些條件？2.動物細胞培養的基本操作過程是什么？回顧機體內環境為細胞提供的的生活條件，分析動物細胞培養條件。【學習活動二】學生閱讀課本P44—45，結合教材圖解，結合動物細胞培養所需條件，聯系實際，思考以下問題，闡述動物細胞培養相關問題。小組討論，完成相關探究，解決實驗相關問題。【學習活動三】學生閱讀P46—47，提取課文重要知識點，自主建構，完成相關表格。根據所學，完成相關練習
通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發學生的科學研究的興趣。引導學生運用舊知識探索新知識，促進新知識的理解。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，理解并闡述動物細胞培養過程。提出問題，解決問題，此環節可以讓學生思考真正發生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。培養學生獲取信息的能力，鍛煉學生的語言表達能力，提高學生分析問題，解決問題的能力。回顧舊知，鞏固和應用所學知識。
課堂小結
板書
動物細胞培養動物細胞培養的條件營養無菌、無毒環境溫度、PH和滲透壓氣體環境動物細胞培養過程原代培養傳代培養干細胞的培養及應用ES細胞成體干細胞IPS細胞
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精品試卷·第
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