高中生物人教版 (2019)選擇性必修3一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)教案-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

課題
細(xì)胞工程
第2節(jié) 一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
單元
第2章
學(xué)科
生物
年級(jí)
高二
學(xué)習(xí)目標(biāo)
與
核心素養(yǎng)
闡明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程。
1.文化基礎(chǔ)：動(dòng)物細(xì)胞工程在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。
2.自主發(fā)展：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程。
3.社會(huì)參與：探究干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益和風(fēng)險(xiǎn)，理性看待生物技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。
重點(diǎn)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程
難點(diǎn)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)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(fā)展和臨床應(yīng)用。
第一塊人工合成皮膚是由白克和亞諾斯發(fā)明的，白克是馬薩諸塞總醫(yī)院外傷科的負(fù)責(zé)人，亞諾斯是麻省理工學(xué)院的化學(xué)教授。這兩位科學(xué)家利用鯊魚軟骨和來自牛皮中的膠原蛋白為原料發(fā)明了一種人造皮膚。在19 81年，白克和亞諾斯第一次將其發(fā)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(yīng)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(chǔ)上的改進(jìn)產(chǎn)品稱為integra人造皮膚，它不僅起著臨時(shí)性替代功能，并且可以刺激毛細(xì)血管、成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等逐漸從傷口向人造皮膚內(nèi)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(fā)展及臨床應(yīng)用。
以真實(shí)的情景導(dǎo)入，通過現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)熱門產(chǎn)品的介紹，聯(lián)系生活實(shí)例，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)與生活的練習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
講授新課
提出問題：動(dòng)物細(xì)胞培需要哪些條件？
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？
動(dòng)物細(xì)胞工程
動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)包括動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、動(dòng)物細(xì)胞核移殖等，其中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。
一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的概念
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。
二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件
1．無菌、無毒的環(huán)境
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具滅菌處理，,無菌環(huán)境下進(jìn)行操作,更換培養(yǎng)液，清除代謝物))
營養(yǎng)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(營養(yǎng)物質(zhì)：糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等,血清、血漿：補(bǔ)充培養(yǎng)液中尚未研究清楚的成分))
溫度和pH
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(溫度：哺乳動(dòng)物多以36.5±0.5 ℃為宜,pH：7.2～7.4))
4．氣體環(huán)境eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：細(xì)胞代謝所必需的,CO2：維持培養(yǎng)液的pH))
三、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程
(1)原理：細(xì)胞增殖。
(2)選材：一般取自幼齡動(dòng)物的器官或組織，因?yàn)檫@些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強(qiáng)。
(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(xì)胞分散開；第二次使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，便于分散后繼續(xù)培養(yǎng)。
②使細(xì)胞分散開的原因：一是能保證細(xì)胞所需要的營養(yǎng)供應(yīng)；二是能保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的及時(shí)排出。
③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細(xì)胞分散開。
2．相關(guān)概念的辨析
(1)細(xì)胞貼壁和接觸抑制
①細(xì)胞貼壁：將細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。
②接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。
(2)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)：區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象。
①第一次：用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行培養(yǎng)，為原代培養(yǎng)。
②第二次：細(xì)胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)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(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，為傳代培養(yǎng)。
3．培養(yǎng)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(xì)胞正常代謝和生長的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等。細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，一般需添加10%～20%的血清或血漿。
(2)氣體環(huán)境：CO2調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH，O2維持細(xì)胞有氧呼吸。
思考與討論
1.幼齡動(dòng)物的細(xì)胞和老齡動(dòng)物的細(xì)胞比較，分化程度低的細(xì)胞與分化程度高的細(xì)胞比較，哪些細(xì)胞更易于培養(yǎng)？為什么？
提示：細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動(dòng)物的細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，老齡動(dòng)物的細(xì)胞則相反。所以，一般來說，幼齡動(dòng)物的細(xì)胞比老齡動(dòng)物的細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，分化程度越低的細(xì)胞，增殖能力越強(qiáng)，所以更容易培養(yǎng)。
2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同和不同？
提示：可以從培養(yǎng)的原理，所需的營養(yǎng)條件、環(huán)境條件以及培養(yǎng)的過程等方面進(jìn)行分析比較。
3.進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，這說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？
提示：用胰蛋白酶分解細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶作用的適宜PH約2，當(dāng)PH大于6時(shí)，胃蛋白酶就會(huì)失去活性。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜PH為7.2—7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。
4.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中有接觸抑制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明了細(xì)胞膜具有什么功能？細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂又說明了什么？
提示：細(xì)胞培養(yǎng)過程中的接觸抑制說明了細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂，說明了細(xì)胞膜接受的信息能夠傳遞到細(xì)胞核。
5.根據(jù)癌細(xì)胞的特點(diǎn)，思考一下培養(yǎng)的癌細(xì)胞有沒有接觸抑制現(xiàn)象。
提示：癌細(xì)胞細(xì)胞膜上糖蛋白減少，細(xì)胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養(yǎng)的癌細(xì)胞無接觸抑制現(xiàn)象，在培養(yǎng)瓶中能夠生長成多層。
四、干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用
1．干細(xì)胞功能：在一定條件下，可以分化成其他類型的細(xì)胞。
2．干細(xì)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(xì)胞的種類
來源
功能及應(yīng)用
胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)
早期胚胎
能夠分化成為動(dòng)物體內(nèi)的任何細(xì)胞，并進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個(gè)體
成體干細(xì)胞
成體組織或器官
只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)
體外誘導(dǎo)體細(xì)胞產(chǎn)生
能分化成為具有特定功能的細(xì)胞，用于治療疾病
總結(jié)與練習(xí)
1．人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞在特定誘導(dǎo)條件下，可分化為脂肪、肝、神經(jīng)等多種組織細(xì)胞。下圖表示培養(yǎng)人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的大致過程。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( A )
A．人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞屬于一種iPS細(xì)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(xiàn)接觸抑制前，培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞數(shù)量有可能呈“J”形增長
提示：iPS細(xì)胞是經(jīng)人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞不是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。
2.下列屬于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)區(qū)別的是( A )
A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基與植物細(xì)胞培養(yǎng)基的成分有所不同
B．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行
C．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可發(fā)生遺傳物質(zhì)改變，而植物組織培養(yǎng)不能
D．植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)都體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性
提示：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基的成分不同，如培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)基需加入血清，而植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基則不需加入血清；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)都需要在無菌、人工控制的條件下進(jìn)行；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)過程中都可發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變；植物組織培養(yǎng)最終能夠形成完整的植物體，能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，動(dòng)物細(xì)胞最終不能被培養(yǎng)成新的動(dòng)物，不能體現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞的全能性。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)一】
學(xué)生閱讀課本P43—44，聯(lián)系實(shí)際，思考以下問題，闡述相關(guān)概念。
1.動(dòng)物細(xì)胞培需要哪些條件？
2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？
回顧機(jī)體內(nèi)環(huán)境為細(xì)胞提供的的生活條件，分析動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)二】
學(xué)生閱讀課本P44—45，結(jié)合教材圖解，結(jié)合動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所需條件，聯(lián)系實(shí)際，思考以下問題，闡述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)問題。
小組討論，完成相關(guān)探究，解決實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)三】學(xué)生閱讀P46—47，提取課文重要知識(shí)點(diǎn)，自主建構(gòu)，完成相關(guān)表格。
根據(jù)所學(xué)，完成相關(guān)練習(xí)
通過閱讀，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力，加深學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究的興趣。
引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用舊知識(shí)探索新知識(shí)，促進(jìn)新知識(shí)的理解。
通過閱讀，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力，理解并闡述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程。
提出問題，解決問題，此環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生思考真正發(fā)生，讓更多的學(xué)生參與到課堂中，把握重難點(diǎn)。
培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力，提高學(xué)生分析問題，解決問題的能力。
回顧舊知，鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。
課堂小結(jié)
板書
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件
營養(yǎng)
無菌、無毒環(huán)境
溫度、PH和滲透壓
氣體環(huán)境
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程
原代培養(yǎng)
傳代培養(yǎng)
干細(xì)胞的培養(yǎng)及應(yīng)用
ES細(xì)胞
成體干細(xì)胞
IPS細(xì)胞

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