人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养授课ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养授课ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了课前自主预习案，课堂互动探究案，动物细胞培养，动物细胞融合，动物细胞核移植，单个细胞，培养用具，培养液，氨基酸，无机盐等内容，欢迎下载使用。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一　动物细胞工程1．动物细胞工程常用的技术包括____________、____________和________________等。2．基础：____________是动物细胞工程的基础。
知识点二　动物细胞培养1．概念：动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和________的技术。
3．动物细胞培养的过程
(1)悬浮生长：细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时，由于__________积累和培养液中______________，细胞分裂受阻。(2)细胞贴壁：多数细胞贴附在培养瓶________上生长。(3)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面________时，细胞____________的现象称为细胞的接触抑制。(4)原代培养：指动物组织经处理后的________。(5)传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮培养的细胞直接用________法收集；贴壁生长的细胞要先用________等处理，再用________法收集。
知识点三　干细胞的培养及其应用1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成______________。2．干细胞的存在：________、________和________等多种组织和器官中。3．干细胞的种类
知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。(　　)2．动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成伤害。(　　)3．动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。(　　)
×　提示：多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为7.2～7.4。
×　提示：动物细胞培养技术的原理是细胞增殖。
4．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。(　　)5．培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。(　　)6．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。(　　)
×　提示：应该用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
×　提示：原代培养指动物组织经处理后的初次培养。
×　提示：由于接触抑制所以培养瓶壁上形成的应该是单层细胞。
课程标准1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织、分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2．简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。素养达成1.说明动物细胞培养的条件和动物细胞培养过程中细胞生长的特点；比较动物细胞培养与植物组织培养的不同。(科学思维)2．说明干细胞在医学、药物安全性与有效性检测等领域的应用及存在的问题。(社会责任)
设疑激趣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，而且还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？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一　动物细胞培养的条件和过程活动1　思考回答下列问题：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么功能？细胞膜接受信息后，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说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核。
2．为什么动物细胞培养中有贴壁生长的特性？  3．根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。
提示：动物细胞膜上有糖蛋白，使细胞具有黏着性。
提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
活动2　依据下面动物细胞培养过程探究以下问题。
1．以上过程依据的原理为_________。 2．培养材料：一般取自___________________，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。 3．将动物细胞分散成单个细胞培养的原因。①保证细胞所需要的________供应。 ②保证细胞内有害____________的及时排出。 4．动物细胞培养时，用胰蛋白酶把细胞分散成单个细胞，用胃蛋白酶行吗？胰蛋白酶对细胞有伤害吗？怎么解决这个问题？
提示：不行，因为动物细胞培养适宜的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，作用时间过长会损伤细胞膜蛋白，因而要控制好胰蛋白酶的作用时间。
[易错警示](1)培养动物细胞时没有脱分化的过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变小，失去了发育成完整个体的能力。(2)不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制，例如，癌细胞增殖时不存在接触抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。[名师点拨]有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化过程，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只得到细胞，不形成完整个体，没有体现细胞的全能性。(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。
1.过程解读(1)原理：细胞增殖。(2)选材：一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。
(3)酶处理①用酶两次处理的目的：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，便于分散后继续培养。②使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢产物的及时排出。③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。
2．相关概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。②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，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。①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。②第二次：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，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
3．培养条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。(2)气体环境：CO2可调节培养液的pH，O2可维持细胞的有氧呼吸。
4．动物细胞培养和植物组织培养比较
1．(学业水平一、二)动物细胞培养的特点是 (　　)①细胞贴壁　②有丝分裂　③分散生长　④接触抑制　⑤减数分裂A．①②④　　　　　B．②④⑤C．①③④ D．③④⑤
解析：动物细胞培养过程中进行有丝分裂而非减数分裂，出现细胞贴壁而非分散生长。
2．(学业水平一、二)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．甲过程需要在无菌条件下进行B．乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织C．丙过程是原代培养出现接触抑制现象D．丁过程是传代培养细胞，不出现接触抑制现象
解析：取小鼠的皮肤组织应在无菌条件下进行；乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织，获得单细胞悬液；原代培养会出现接触抑制现象；传代培养细胞也会出现接触抑制现象。
3．(学业水平三、四)下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是(　　)A．动物细胞培养基与植物组织培养基的成分有所不同B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能D．植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性
解析：动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞最终不能被培养成新的动物，不能体现动物细胞的全能性。
4．(学业水平三、四，不定项选择)如图是某动物细胞培养时，培养液中活细胞和死亡细胞密度的统计结果。
相关叙述错误的是 (　　)A．实验中要控制胃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段产生的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物的积累等D．培养至第6天时，新产生的细胞数等于死亡细胞数
解析：实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间，以免损伤细胞，A错误；培养液中应适当加入青霉素、链霉素，以避免杂菌污染，B正确；曲线bc段表示活细胞密度减少而死细胞密度增加，产生的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等，C正确；培养第6天时，活细胞数等于死亡细胞数，D错误。
学习主题二　干细胞培养及其应用活动1　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。
1．由iPS细胞分化为各种组织细胞过程的实质是什么？   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：基因的选择性表达。
提示：iPS细胞诱导过程无须破坏胚胎，不会产生伦理问题，且因iPS细胞来自病人自身，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。
活动2　思考回答下列问题：1．诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？    2．诱导多能干细胞为什么可以解决器官移植时供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？ 
提示：诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植后可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
[知识拓展]干细胞的分类根据分化潜能分为：①全能干细胞可分化成人体的各种细胞，从而组成各种组织和器官，最终发育成为一个完整的生物体。如：胚胎干细胞。②多能干细胞具有分化多种组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力。如：神经干细胞。③专能干细胞：由多能干细胞分化而来，只能向一种类型的细胞分化。如：肝脏干细胞、成肌细胞。
根据发育阶段分为：①胚胎干细胞(ES细胞)存在于早期胚胎中，具有分化成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。如：ES细胞可分化为心肌细胞、神经元、造血干细胞等。②成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括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。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。
一、干细胞1．概念：是来自于胚胎、胎儿或成人体内具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞，能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞，同时还能分化为祖细胞。2．存在：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。3．干细胞特征：通过有丝分裂，完成自我更新；在特定的生理条件下或实验条件下，可以分化成其他类型的细胞。
4．干细胞主要用途：(1)通过造血干细胞的移植可以治疗白血病、遗传性血液病(如地中海贫血、血液再生障碍性贫血、镰状细胞贫血)等疾病。(2)自体器官移植科学家正在研究用胚胎干细胞治疗神经退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)、糖尿病、心肌坏死等疾病。(3)神经干细胞可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)。(4)揭示细胞分化和细胞凋亡的机理。(5)用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。
二、诱导多能干细胞(iPS细胞)1．概念：是由一些多功能遗传基因导入皮肤等受体细胞中通过基因重新编排方法，“诱导”普通细胞回到最原始的胚胎发育状态，能够像胚胎干细胞一样进行分化。2．应用前景：(1)用于器官移植。(2)建立疾病模型，了解发病机理。(3)治疗某些遗传病。如：用iPS细胞治疗小鼠的镰状细胞贫血。
1．(学业水平一、二)下列关于ES细胞的叙述，不正确的是(　　)A．ES细胞在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显B．ES细胞在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化C．ES细胞在功能上，具有发育的全能性D．ES细胞是由原肠胚或原始性腺中分离出来的一类细胞
解析：ES细胞，即胚胎干细胞，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，A正确；胚胎干细胞在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，B正确；ES细胞在功能上，具有发育的全能性，C正确；ES细胞是从早期胚胎(原肠胚之前)或原始性腺中分离出来的一类细胞，D错误。
2．(学业水平一、二)动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是(　　)A．a过程可表示干细胞的自我更新B．b、c过程表示干细胞具有分化能力C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D．a、b、c过程中遗传物质发生了定向改变
解析：a过程可表示干细胞的自我更新，干细胞通过细胞分裂产生新的干细胞，A正确；b、c过程表示干细胞具有分化能力，可以分化出特定功能的细胞，B正确；a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同，即发生了基因的选择性表达，C正确；a、b、c过程中遗传物质未发生改变，D错误。
3．(学业水平三、四，不定项选择)人脐带间充质干细胞在特定诱导条件下，可分化为脂肪、肝、神经等多种组织细胞。下图表示培养人脐带间充质干细胞的大致过程。下列有关叙述正确的是(　　)A．人脐带间充质干细胞属于一种iPS细胞B．通过离心除去上清液可以除去胰蛋白酶C．过程①通常用胰蛋白酶处理D．出现接触抑制前，培养瓶中的细胞数量有可能呈“J”形增长
解析：iPS细胞是经人工诱导产生的，脐带间充质干细胞不是诱导多能干细胞。
4．(学业水平三、四，不定项选择)关于ES细胞和iPS细胞及其应用的说法，正确的是(　　)A．ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成各种功能细胞，不能形成生物个体B．ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成特定的组织C．iPS细胞存在于成体组织和器官内，能分化成特定的组织D．iPS细胞是人工诱导产生的，也可诱导分化成为各种组织细胞
解析：ES细胞存在于早期胚胎中，能分化成各种功能细胞，进一步形成组织、器官甚至生物个体。iPS细胞是人工诱导的多能干细胞，动物本身不具有，能分化成多种组织细胞。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1.下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的(　　)A．无菌、无毒的环境B．充足的营养物质C．适宜的温度和pHD．95%的空气和5%的氧气
解析：二氧化碳培养箱的气体条件是95%的空气和5%的二氧化碳。
2．动物细胞培养过程的顺序是(　　)①原代培养　②传代培养　③胰蛋白酶处理组织，形成单个细胞，制成细胞悬液A．①②③　　　B．①③②C．②①③ D．③①②
解析：动物细胞培养是用动物胚胎或幼龄动物器官通过胰蛋白酶处理制成细胞悬液，再通过原代培养和传代培养得到细胞株。
3．关于动植物体细胞的离体培养，下列叙述正确的是(　　)A．都需用CO2培养箱B．都需用液体培养基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性
解析：植物组织培养不需要用CO2培养箱，而是用固体培养基；动物细胞培养是为了获得更多的动物细胞或细胞产物，不能体现细胞的全能性。
4．关于iPS细胞及其应用的说法，正确的是(　　)A．iPS细胞是从早期胚胎中获取的B．造血干细胞是一种iPS细胞C．采用不同的方法可将成纤维细胞诱导产生iPS细胞D．iPS细胞诱导基因突变可分化成各种组织细胞
解析：iPS细胞是体细胞体外诱导产生的干细胞，诱导iPS细胞产生的方法有多种；iPS细胞分化成各种组织细胞是基因选择性表达的过程。
5．图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图，图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。回答下列问题：
(1)图1中培养MEF细胞的适宜温度约为________℃。当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就会停止分裂，这种现象称为细胞的________。(2)ES细胞存在于________中，具有分化为成年动物体内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________的潜能。(3)在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是______________。
解析：(1)哺乳动物细胞培养的温度约为36.5±0.5 ℃；当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)ES细胞存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内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。(3)在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可知加入MEF细胞后ES细胞可以只增殖不分化，故可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材第1小节(一)从社会中来提示：借助动物细胞培养技术构建人造皮肤。具体操作为取病人健康皮肤，用胰蛋白酶、胶原蛋白酶将它分散成单个细胞，制成细胞悬液，然后在适宜的条件下，让这些细胞生长、增殖，获得大量自体健康皮肤。不能用单个细胞培养出可供移植的皮肤。单个细胞的增殖是有限的，动物细胞培养过程中，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代时，增殖会逐渐缓慢，直至完全停止。这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，少数细胞会朝着等同于癌细胞的方向发展。目前使用的细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。
(二)旁栏思考题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。(三)思考·讨论1．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．提示：可以从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。
(四)练习与应用概念检测1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)×2．A