资源简介

(共29张PPT)
首例胚胎移植成功
首创动物组织体外培养法
发现哺乳动物精子获能现象
体细胞核移植成功
试管家兔诞生
创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
分离和培养小鼠胚胎干细胞
克隆羊多莉诞生
获得诱导多能干细胞
单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生
我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
1890年
1907年
1951年
1958年
1959年
1975年
1978年
1981年
1996年
2006年
2014年
2017年
动物细胞工程的发展历程
动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞核移植
动物细胞融合
生产单克隆抗体
其中动物细胞培养是最基础的技术。
动物细胞工程技术包括：
选择性必修3第2章 细胞工程
本节聚焦:
动物细胞培养需要哪些基本条件？
动物细胞培养的基本操作过程是什么？
怎样客观分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？
第2节 动物细胞工程
（一）动物细胞培养
从社会中来
小面积烧伤：植皮(自身)后恢复
选择1：使用他人皮肤？
患者自身的皮肤不够用，如何解决？
大面积烧伤？
选择2：培养自身细胞？
从社会中来
人造皮肤：人体再生术的秘密
动物细胞培养
4. 培养对象：
胚胎或幼龄动物的细胞
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
1. 概念：
2. 原理：
3. 地位：
动物细胞工程的基础
从动物体中取出 ，将它分散成 ，
然后在适宜的培养条件下，让这些细胞 的技术。
细胞分裂（增殖）
5. 目的：
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
相关的组织
单个细胞
生长和增殖
动物细胞培养的条件
机体给体内的细胞提供了哪些适宜的条件使其能够维持正常的生命活动
动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养，你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件
提供了两个方面的条件:
营养条件：如糖类、氨基酸、无机盐等;
环境条件：如温度、pH、渗透压等。
动物细胞培养的条件
糖类
氨基酸
无机盐
维生素
无菌、无毒环境
适宜的温度、PH、渗透压
适宜的气体环境
营养条件
其他条件
动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
充足的营养、稳定的内环境
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基
含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。
培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
一般用液体培养基，
也称为培养液
动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
①培养液、培养用具：灭菌处理；
②无菌操作；
③适量添加抗生素
定期更换培养液，以便清除代谢物。
①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以___________ 为宜；
②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为________ ；
③适宜的渗透压：
维持细胞正常的形态和功能。
36.5±0.5℃
7.2-7.4
动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
维持培养液的pH
95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱
O2：细胞代谢所必需
CO2培养箱
松盖培养瓶
培养皿
培养仪器
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
放入CO2培养箱中培养
传代培养
放入CO2培养箱中培养
动物细胞培养的过程
(1)取材:
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
(2)取材原因:
1.取动物组织
其细胞生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强。
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
(2)培养前分散成单个细胞原因
(1)方法:
2.分散成单个细胞
机械法、胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）等处理
分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞
胃蛋白酶不可以，pH不适宜
细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。
2.分散成单个细胞
(3)胰蛋白酶的作用：
(4)胃蛋白酶可以吗？理由：
(5)用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
①悬浮生长类：
能够悬浮在培养液中生长增殖。
需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。
②贴壁生长类：
(1)操作方法：
(2)体外培养的动物细胞类型
3.制成细胞悬液并培养
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
细胞贴壁过程
贴壁生长与接触抑制
要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附
(1)细胞贴壁:
悬液中分散的细胞贴附在瓶壁生长的现象；
(2)接触抑制:
贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞停止分裂增殖的现象
细胞贴壁与接触抑制
形成一层细胞
可形成多层细胞
肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。
细胞悬液
细胞贴壁、接触抑制
癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少
细胞贴壁与接触抑制
判断依据：是否分瓶！
4.原代培养和传代培养
(1)原代培养：
(2)传代培养：
指动物组织经处理后的初次培养。
分瓶后的细胞培养。
(3)分瓶传代培养的原因：
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
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集
制成细胞悬液分瓶培养
收集细胞
加培养液
4.原代培养和传代培养
①悬浮培养的细胞:
②贴壁细胞:
直接用离心法收集
(3)传代培养操作流程
分瓶
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞
加培养液
制成细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
传代培养
细胞分裂受阻
悬浮生长
贴壁生长
密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏等
原因
接触抑制
原因
解决办法
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基
培养基特有成分
过程
结果
相同点
固体培养基
葡萄糖、动物血清
液体培养基
细胞增殖
植物细胞的全能性
许多细胞
蔗糖、植物激素
①都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
新的植株
外植体
↓脱分化
愈伤组织
　 ↓再分化
芽、根或胚状体
↓生长发育
植物体
动物的组织
　　　　　 ↓ 机械法或胰蛋白酶、
↓ 胶原蛋白酶处理
细胞悬液
↓
原代培养
↓
细胞悬液
↓
传代培养
植物组织培养和动物细胞培养的比较
干细胞培养及其应用
(3)分布：
(4)分类：
存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
(2)特点：
体积较小，细胞核大，核仁明显。
(1)概念：
受精卵
原始胚胎干细胞
囊胚
胎儿
成人
胚胎干细胞
成体干细胞
早期胚胎中
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。
胚胎干细胞
分布
特点
应用实例
在体外分化成心肌细胞、
神经元细胞和造血干细胞等
局限性
必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。
ES细胞
干细胞培养及其应用
成体组织或器官内
造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）
神经干细胞（神经系统中）
精原干细胞（睾丸中）
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
成体干细胞
分布
举例
特点
应用实例
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）
治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病
造血干细胞→
神经干细胞→
治疗细胞损伤造成的疾病
干细胞培养及其应用
通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞
①将特定基因或特定蛋白导入细胞
（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）
诱导多能干细胞
概念
制备方法
应用
优点
②用小分子化合物诱导形成。
①诱导过程无须破坏胚胎；
②iPS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。
可治疗镰状细胞贫血症；
在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展
iPS细胞
干细胞培养及其应用
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
分化
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
病人
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
定向诱导分化
体外诱导小鼠成纤维细胞
iPS细胞的应用前景：
临床治疗人类疾病如：
白血病、帕金森病、
阿而茨海默病等
干细胞培养及其应用
1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。
(1)培养环境中需要O ，不需要CO 。 ( )
(2)细胞要经过脱分化形成愈伤组织。 ( )
(3)培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清。 ( )
(4)培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖。 ( )
×
√
×
×
教材课后习题·概念检测
2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是 ( )
A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞
B、造血干细胞可以分化为各种血细胞
C.不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的
D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用
A
教材课后习题·概念检测
现在关于iPS细胞的研究正在不断深人。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
(1)由于诱导产生iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施
建立iPS细胞库（HLA多态性丰富的iPS细胞库），
可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞
教材课后习题·拓展应用
(2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用 又可能带来哪些问题
可以用来治疗不孕症；可以用来进行濒危物种的克隆；
可以对获得的生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物；
可能会带来一系列的伦理问题，例如用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿，有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而”设计”婴儿
教材课后习题·拓展应用

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