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(共36张PPT)
第1课时 动物细胞培养
2.2 动物细胞工程
人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等，都离不开动物细胞的培养。
动物细胞工程
动物细胞培养（基础）
动物细胞融合技术和单克隆抗体
动物体细胞核移植技术和克隆动物
1. 动物细胞培养的条件
2. 动物细胞培养的过程
3. 干细胞培养及应用
科技探索之路
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，而且会产生免疫排斥反应。
可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增; 目前, 科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养, 以获得适合临床上使用的人造皮肤；
通过细胞培养构建的人造皮肤
思考：
1.怎样才能获得大量的自体健康皮肤？
2.能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
从社会中来
1. 动物细胞培养
一.动物细胞工程
（1）动物细胞培养：从动物体中取出相关组织，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。
（2）地位：
（3）原理：
（4）培养对象：
动物细胞工程的基本技术
细胞增殖（有丝分裂）
胚胎或幼龄动物的细胞
资料:在治疗大面积烧伤病人时,通常取患者自身皮肤的成纤维细胞或皮肤干细胞,在体外培养。动物细胞培养需要营养条件和一些其他的条件。
(1)体外培养动物细胞时需要提供哪些条件
提示:①糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等营养条件;②无菌、无毒的环境;③适宜的温度、pH和渗透压;④适宜的气体环境。
新知探究一　动物细胞培养的条件
(2)为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清
提示:血清中含有细胞所需的人们尚未全部研究清楚的营养物质。
(3)为什么培养液需要定期更换 如何防止培养过程中的微生物污染
提示:定期更换培养液可以清除细胞代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。可在细胞培养液中添加一定量的抗生素。
(4)如何保证无菌、无毒的环境
提示:①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。
②在无菌环境下进行操作。
③定期更换培养液。
(5)动物细胞培养的气体条件是什么
提示:95%空气和5%CO2的混合气体。
1.动物细胞体外培养需要满足一定的条件,下列叙述错误的是(　 　)
A.细胞培养液通常会添加一定量的抗生素,以防止杂菌污染
B.使用合成培养基时,通常要加入血清等一些天然成分
C.细胞培养过程中,CO2的主要作用是刺激细胞呼吸
D.多数哺乳动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4,适宜温度为(36.5±0.5)℃
√
2.用动、植物成体的体细胞进行离体培养,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
√
活动:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后,放在合成培养基中,在适宜条件下,让这些细胞生长和增殖。下面是动物细胞培养的流程示意图。填图并回答相关问题。
新知探究二　动物细胞培养的过程
(1)图中序号所表示的内容分别是什么
提示:①胰蛋白酶或胶原蛋白酶;②原代培养;③CO2培养箱;④胰蛋白酶等;⑤传代。
(2)幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较,哪些细胞更易于培养 为什么
提示:幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更易于培养,分化程度低的细胞比分化程度高的细胞更易于培养。因为这些细胞增殖能力强,有丝分裂旺盛。
(3)过程②中会出现接触抑制现象,该现象是指什么
提示:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖。
(4)为什么要将动物细胞分散成单个细胞培养
提示:从动物体取出的成块组织中细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和增殖。
(5)进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞,这说明细胞间的物质主要是什么成分 用胃蛋白酶行吗
提示:用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。不行,胃蛋白酶的适宜pH约为1.5～2.0,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,所以不能用胃蛋白酶。
(6)两次用酶处理的目的分别是什么
提示: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,便于用离心法收集。
接触抑制现象——当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂。
1. 动物细胞培养
一.动物细胞工程
圆球形细胞刚开始
铺展贴壁生长（100×）
培养的动物细胞贴壁生长,并进行有丝分裂（100×）
细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后,出现接触抑制（100×）
接触抑制现象——当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂。
由于细胞之间有接触抑制的特性，一般的正常细胞并不重叠于其他细胞之上生长，而是单层生长。
癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。
是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。
1. 动物细胞培养
一.动物细胞工程
（6）动物细胞培养的过程
1. 动物细胞培养
一.动物细胞工程
取动物组织块
分散成单个细胞
剪碎
胰蛋白酶处理
制成细胞悬液
加培养液
原代培养
原代培养
通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织
传代培养
将分瓶后的细胞培养称为传代培养。
放入培养皿或培养瓶
传代培养
分瓶培养
①悬浮生长类：会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
②贴壁生长类：除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制。
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
胰蛋白酶
剪碎
单个细胞
加培养液
细胞 悬浮液
10代
细胞
部分细胞“癌变”，无限传代
动物细胞培养不能最终培养成动物体
50代细胞
原代培养
传代培养
细胞贴壁
剥离、分瓶
细胞
（6）动物细胞培养的过程
一. 动物细胞工程
（6）动物细胞培养的过程
1. 动物细胞培养
一.动物细胞工程
用机械的方法，或用胰蛋白酶，胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞
取动物组织块
分散成单个细胞
剪碎
胰蛋白酶处理
制成细胞悬液
加培养液
原代培养
放入培养皿或培养瓶
传代培养
分瓶培养
3.现对某感染HPV患者的宫颈上皮细胞进行取样培养,来诊断细胞是否癌变。下列说法错误的是(　 　)
A.分散取样细胞时可采用胰蛋白酶、胶原蛋白酶或胃蛋白酶等处理
B.培养取样细胞时,需要为这些细胞提供充足的营养条件、稳定的外部环境等
C.让取样细胞进行贴壁生长,若产生了接触抑制现象,则宫颈细胞未发生癌变
D.无论是原代培养还是传代培养,都需将培养瓶放在CO2培养箱中培养
√
4.(2021·浙江1月选考)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是(　 　)
A.步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B.步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C.步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D.步骤④培养过程中不会发生细胞转化
√
（1）干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
①胚胎干细胞
②成体干细胞
干细胞
一.动物细胞工程
2. 干细胞培养及其应用
②成体干细胞：存在于成体组织或器官内。
A.造血干细胞：存在于成体骨髓、外周血、脐带血， 可分化成各种 血细胞和免疫细胞。也叫做多能干细胞。
B. 神经干细胞：取自神经系统，可分化成神经细胞。
C. 精原干细胞：取自睾丸，可分化成精子。
专能干细胞
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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。
2. 干细胞培养及其应用
一.动物细胞工程
(2)iPS细胞(诱导多能干细胞)的培养和应用
将特定基因或特定蛋白导入细胞
用小分子化合物诱导形成
①获取方法：iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
2. 干细胞培养及其应用
一. 动物细胞工程
资料:胚胎干细胞简称ES细胞。在体外培养ES细胞时,要最大程度地抑制其分化、维持全能性,并促进其快速增殖、维持正常的二倍体核型。所以在培养时,要给ES细胞提供足够的营养物质(如胎牛血清、各种嘌呤和嘧啶、氨基酸等),还要加入抑制其分化的物质(如饲养层细胞、白血病抑制因子等)。
新知探究三　干细胞培养及其应用
在实际应用中,常用饲养层细胞来培养小鼠的ES细胞。饲养层细胞是附着在培养体系底部的单层细胞,由于经过了射线照射或丝裂霉素处理,它们的有丝分裂受阻,在培养基中分裂缓慢,但它们合成、分泌的细胞生长因子和细胞分化抑制因子,能有效促进ES细胞的增殖,并维持ES细胞的未分化状态和全能性。成纤维细胞、输卵管上皮细胞等都可用作饲养层细胞。由于小鼠胚胎成纤维细胞取材方便、培养成本低,所以最常用。
(1)胚胎干细胞具有怎样的特点
提示: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。
(2)诱导多能干细胞与胚胎干细胞相比,具有哪些优点
提示:诱导过程无须破坏胚胎;iPS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。
(3)干细胞可以治疗某些顽症的原理是什么
提示:干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞,经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
类型 应用
造血干细胞
神经干细胞
诱导多能干细胞（iPS细胞）
(3)干细胞的应用
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
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
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）
可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，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
干细胞应用面临的问题存在着导致肿瘤发生的风险。
2.干细胞培养及其应用
一.动物细胞工程
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
定向诱导分化
体外诱导小鼠成纤维细胞
临床治疗人类疾病如：
白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
(3)干细胞的应用
2. 干细胞培养及其应用
一.动物细胞工程
5.成体干细胞是指存在于已经分化组织中的未完全分化的细胞,具有自我更新及分化的能力。下列叙述错误的是(　 　)
A.骨髓中的造血干细胞通过分裂和分化可以产生各种血细胞
B.神经干细胞分化产生与神经组织相关的细胞是一个不可逆的
过程
C.诱导胚胎干细胞分化的过程实质是遗传物质进行了选择性表达
D.成体干细胞和胚胎干细胞都具有全能性,可分化出各种组织细胞
√
6.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。如图表示培养脐带间充质干细胞的大致过程。下列有关叙述不正确的是(　 　)
A.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.该细胞可应用于多种组织、器官的再生和修复
√
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
课堂小结
一. 动物细胞工程
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O2，不需要CO2 。（ ）
（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（ ）
一. 概念检测
×
√
×
×
练习与应用（P47）
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
练习与应用（P47）
一. 概念检测
现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
（1）由于诱导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
像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。
二. 拓展应用
练习与应用（P47）
现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
（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？
该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得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。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的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。
二. 拓展应用
练习与应用（P47）

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