资源简介

(共31张PPT)
希普：首例胚胎移植成功
哈里森:首创动物组织体外培养法
张明觉：发现哺乳动物精子获能现象
格登、童第周：体细胞核移植成功
试管家兔诞生
米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞
克隆羊多莉诞生
山中伸弥：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
科技探索之路
皮肤的自体移植
小面积烧伤：植皮(自身)后恢复
1）使用他人皮肤？
患者自身的不够用，如何解决？
大面积烧伤？
2）培养自身细胞？
—— 植物细胞工程常用的技术有哪些？
—— 动物细胞工程常用的技术有哪些？
问题探讨
植物组织培养， 植物体细胞杂交
动物细胞培养 ＆ 动物细胞核移植(克隆)
动物细胞融合 ＆ 生产单克隆抗体
而其中动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础
动物细胞培养
第2节 第1课时
第2章 细胞工程
目标
01
02
03
用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文字和图示说明动物细胞培养的过程。（科学探究）
运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。（生命观念）
对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热点问题进行科学评价（社会责任）
学习目标
动物细胞培养
动物细胞融合
动物细胞核移植
动物细胞工程
基础
目录
CONTENTS
动物细胞融合技术与单克隆抗体
二/
动物细胞培养
一/
动物细胞培养的条件
1/
动物细胞培养的过程
2/
动物细胞融合技术
1/
单克隆抗体及其应用
2/
干细胞培养及其应用
3/
动物体细胞核移植技术和克隆动物
三/
体细胞核移植的过程
1/
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
2/
1、概念：
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2、目的：
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。
3、原理：
细胞增殖（有丝分裂）
那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
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。
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
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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
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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
O2：细胞代谢所必需
95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱
CO2培养箱
松盖培养瓶
培养皿
阅读教材P44-45,思考并回答下列问题：
①取动物组织
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
②分散组织细胞
一般选择幼龄动物或者是动物的胚胎;所取动物组织块一般体积大于1mm3 。
注意
机械方法
或胶原蛋白酶
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？
细胞间质中含有水分、蛋白质、代谢废物及其他营养物质，其中起细胞间连接作用的主要是黏连蛋白。用胰蛋白酶分散细胞说明细胞间物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，因为胃蛋白的适宜pH是2-3，如果用胃蛋白酶来分散细胞，在胃蛋白酶发挥作用的情况下，细胞会被杀死，要保证细胞存活胃蛋白酶又没有活性，不能分散细胞。
消化时间太短,消化就不充分,不能使细胞充分分散开来；
消化时间太长,会导致细胞膜表面蛋白大量被分解,从而导致细胞死亡!
①取动物组织
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
②分散组织细胞
一般选择幼龄动物或者是动物的胚胎;所取动物组织块一般体积大于1mm3 。
注意
胰蛋白酶处理时间需严格控制
处理时间太短,消化不充分,不能使细胞充分分散开来；(2min左右)
处理时间太长,会导致细胞膜表面蛋白大量被分解,从而导致细胞死亡!
你知道为什么一定要把细胞分散开吗？
①取动物组织
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
②分散组织细胞
一般选择幼龄动物或者是动物的胚胎;所取动物组织块一般体积大于1mm3 。
注意
①分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。
②不分散细胞间会有接触抑制（后面讲解），不能正常生长。
你知道为什么一定要把细胞分散开吗？
①取动物组织
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
②分散组织细胞
一般选择幼龄动物或者是动物的胚胎;所取动物组织块一般体积大于1mm3 。
注意
③制成细胞悬液
用培养液将细胞制成细胞悬液
放入培养皿或培养瓶内
培养皿
培养瓶
④转入培养液中进行原代培养
1）选幼龄动物（或胚胎）的组织器官
这些个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
3）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？
2）培养前为什么分散成单个细胞？
①分散不会限制彼此的生长与增殖；
②分散有利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。
多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2，在此环境中会失活。
体外培养的动物细胞
要求：（培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附）
悬液中分散的细胞贴附在瓶壁生长的现象；
细胞贴壁
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的现象
接触抑制
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
思考●讨论2：植物组织培养和动物细胞培养的比较 P42
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
(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(　　)
(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(　　)
(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集(　　)
(4)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(　　)
×
√
1.判断正误
×
√
2.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件
①无毒的环境　②无菌的环境　③只使用合成培养基　④温度与动物的体温相近　⑤因在CO2培养箱中培养，故不需要O2　⑥多数动物细胞培养在7.2～7.4的pH环境
A.①②④⑤⑥ B.①②③④
C.①②③⑤⑥ D.①②④⑥
√
1.干细胞的概念：
2.干细胞的来源：
3.干细胞的类型：
动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。
在一定的条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
早期胚胎、骨髓和脐带血
等多种组织和器官中。
23
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
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
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
诱导多能干细胞：
通过多种技术手段诱导相应体细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
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
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
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
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
×
√
×
×
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
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
（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。
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