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第47讲
动物细胞工程
动物细胞工程
动物细胞培养
基础
概念
从动物体中取出相关的组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术
原理
细胞增殖
培养条件
液体培养基
营养条件
无菌无毒环境
适宜的温度、PH和渗透压
气体环境
加入血清等天然成分
碳源、氮源、无机盐、维生素
用具的灭菌处理
在无菌环境下操作
定期更换培养液，清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害
95%的空气：O2维持细胞代谢
36.5°C
7.2~7.4
5%的CO2：维持培养液PH
等渗溶液
促生长因子
合成培养基
动物细胞工程
动物细胞培养
基础
概念
从动物体中取出相关的组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术
原理
细胞增殖
培养条件
液体培养基
营养条件
无菌无毒环境
适宜的温度、PH和渗透压
气体环境
培养步骤
取动物组织，制成细胞悬液
转入培养基进行原代培养
分瓶进行传代培养
取动物组织，制成细胞悬液
问题2：为什么要制成细胞悬液？如何制成细胞悬液？
细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增值（课本P44）
动物细胞分离的方法
机械方法
用酶处理
捣碎
胰蛋白酶
剪碎
胶原蛋白酶
问题1：选取什么样的动物组织？
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养
转入培养基进行原代培养
培养液中的细胞呈现什么状态？其生长增殖受什么影响？
什么叫原代培养？
体外培养的
动物细胞状态
悬浮在培养液中生长增殖
贴附于某些基质表面才能生长增殖
细胞贴壁
影响因素
细胞密度过大
有害代谢废物积累
培养基营养物质缺乏
接触抑制
用于区别正常细胞和癌细胞
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织讲过处理后的初次培养叫做原代培养
分瓶进行传代培养
如何分瓶？
收集细胞
离心收集
重新用胰蛋白酶处理，再离心
悬浮生长类
贴壁生长类
制成细胞悬液
放入新的培养液中继续培养
是否可以一直传代培养？
不可以；细胞传代培养一般传至10代后就不易传下去
D
1.(2023·东北师大附中)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.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程需要用胰蛋白酶等处理皮肤组织，使细胞分散开
C.丙过程表示原代培养，该过程中会出现接触抑制现象
D.丁过程表示传代培养，此过程中的细胞分瓶后能无限增殖
C
2.(2023·山东德州期末)如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是(　　)
A.甲过程可选取动物个体的任何组织细胞
B.乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞
C.丙过程所用培养液中需添加动物血清
D.丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
动物细胞培养 植物细胞培养
基础
取材
培养基
结果
相同点 细胞增殖
植物细胞的全能性
出生不久的幼龄动物的器官或组织
植物幼嫩的部位或花药
培养液
（添加天然成分）
固体培养基
（添加植物激素）
得到大量细胞
新的植株/植物细胞
都需要人工条件下进行无菌操作；都需要适宜的温度、PH、渗透压；都进行了有丝分裂
干细胞
来源
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种功能组织或器官
分类
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
干细胞
来源
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种功能组织或器官
分类
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导
多能干细胞
分布
特点
早期
胚胎中
成体组织或器官内
来源于成体细胞诱导
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
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。
PS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。
干细胞
来源
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种功能组织或器官
分类
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
应用
造血干细胞：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
神经干细胞：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）
诱导多能干细胞：可治疗小鼠的镰状细胞贫血，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
造血干细胞
3.(2023·重庆巴蜀中学质检)胚胎干细胞必须从胚胎中获取，但这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)。因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，因此iPS细胞的应用
前景优于胚胎干细胞。如图为
iPS细胞的获得及用其培育不同
种细胞的示意图(c- Myc、Klf4、
Sox2和Oct3/4等基因与细胞的
脱分化有关)。回答下列问题：
(1)在对成纤维细胞进行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为________，________(填“能”或“不能”)用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是
________________________________________________________________。
(2)在培养iPS细胞的过程中，培养基中应含有细胞所需的各种营养物质，并定期更换培养液。定期更换培养液的目的是
_____________________________________________________。
蛋白质
不能
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变性失活
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害　
(3)过程③④为iPS细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是________________________的结果。若iPS细胞来源于病人自身体细胞的诱导，再将其分化出的细胞移入患者体内的优势是______________________。
(4)如果诱导iPS细胞定向分化为原始生殖细胞，该技术可能的应用是________________。
基因与环境共同作用
避免了免疫排斥问题
解决不育问题
动物细胞工程
动物细胞培养
基础
动物细胞融合
概念
动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞形成一个细胞的过程。
过程
原理
细胞膜的流动性
方法
PEG融合法、电融合法、灭活病毒
应用
制备单克隆抗体
杂交瘤技术
给小鼠注射特定抗原，得到特定抗体的B淋巴细胞
诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
进行克隆化培养和抗体检测
扩大培养
筛选杂交瘤细胞
得到多种杂交细胞
①体外培养
②注射到小鼠腹腔内增殖
获取大量单克隆抗体
问题1：为什么选择骨髓瘤细胞？
问题3：利用杂交瘤技术获取单克隆抗体有什么优点？
骨髓瘤细胞能在体外大量增殖
产量高、纯度高、特异性强（灵敏度高）
问题4：克隆抗体有哪些应用？
用于疾病的治疗和运载药物 (主要用于癌症的治疗)
作为诊断试剂 (最广泛的用途)
问题2：如何筛选出杂交瘤细胞？
在选择培养基上进行筛选
抗原—抗体杂交
4.(2020·全国卷Ⅰ，38)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是___________________________________________________________。
诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_______________________________________________________________________________________________。
取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液　
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_________________，使用该培养基进行细胞培养的结果是_______________________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是______________________________。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有_________________________________________________________
(答出2点即可)。
将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
选择培养基
只有杂交瘤细胞能够生存
抗原与抗体的结合具有特异性
动物细胞工程
基础
指两个或多个动物细胞形成一个细胞的过程。
动物细胞培养
动物细胞融合
概念
动物体细胞核移植技术
将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术
分类
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
供体
受体
结果
原理
动物的细胞核
去核卵母细胞
发育成动物个体
动物细胞核的全能性
过程
收集卵母细胞，并体外培养到MⅡ期，去核。
1.MⅡ期的卵细胞有什么特点？
体积大、营养多、容易操作；营养物质丰富，为发育提供充足营养;含有促使细胞核表达全能性的物质
3.去核时要注意什么？
在去核的同时去除第一极体
2.卵细胞为什么要去核？
为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞；防止细胞染色体的数量发生变化
供体细胞的选择和培养
4.供体细胞的选择有什么要求？
选择具有优良性状的动物
将体细胞整个注入去核的卵母细胞
5.为什么是整个细胞注入？
对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏， 操作方便。
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
激活重构胚
将胚胎植入受体，分娩获得克隆动物
6.移植的胚胎发育到什么程度？
桑椹胚期或囊胚期
7.克隆动物和供体是都完全一样？
不完全一样，还有部分基因（细胞质基因）来自受体的卵母细胞；性状的表达还受到生活环境的影响
细胞培养
MII期去核
细胞融合
激活重构胚
取供体细胞
采集卵母细胞
供体细胞
去核卵母细胞
重构胚胎
早期胚胎
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
将供体细胞注入去核的卵母细胞
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
动物细胞培养
动物细胞核移植
早期胚胎培养
胚胎移植
动物细胞融合
克隆动物过程涉及的技术
动物细胞工程
基础
指两个或多个动物细胞形成一个细胞的过程。
动物细胞培养
动物细胞融合
概念
动物体细胞核移植技术
将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术
分类
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
应用
畜牧业
医药卫生
保护濒危物种
家畜遗传改良
生物反应器
器官移植
缺点
成功率低
克隆动物存在遗传和生理缺陷
1.(2020·天津卷，1)在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(　　)
A.卵原细胞 B.初级卵母细胞 C.次级卵母细胞 D.卵细胞
C
3.(2021·江苏卷，11)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是(　　)
A.细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质
B.早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体
C.猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴
D.将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞
D

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