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第1课时：动物细胞培养
第二章 第2节 动物细胞工程
动物细胞培养的条件
一
情境一
怎样才能获得大量的自体健康皮肤？
能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
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。
哈桑患有一种先天性遗传病“交界型大疱性表皮松解症”，致病原因是LAMB3基因突变，而无法合成层粘连蛋白 b3。由于哈森缺少这种蛋白，导致全身有超过 60%的皮肤纷纷脱落。治疗哈桑的传统方法是皮肤移植，但人体免疫系统会攻击外来的组织器官，产生免疫排斥反应。那么,怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤
通过动物细胞培养构建人造皮肤，这涉及到动物细胞工程的很多技术！
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
(最基础的技术)
动物细胞工程分类
情境一
哈桑患有一种先天性遗传病“交界型大疱性表皮松解症”，致病原因是LAMB3基因突变，而无法合成层粘连蛋白 b3。由于哈森缺少这种蛋白，导致全身有超过 60%的皮肤纷纷脱落。治疗哈桑的传统方法是皮肤移植，但人体免疫系统会攻击外来的组织器官，产生免疫排斥反应。那么,怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤
(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
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，
然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
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
从以下方面简述动物细胞培养
【任务1】
将细胞所需的________按
其_____和_________严格
配制而成的培养基。
营养物质
种类
所需量
使用合成培养基时，通常需加入____等一些天然成分
血清
①已知成分
①已知成分：
②未知成分：
合成培养基
(液体培养基)
概念：
成分：
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
(1)营养条件：
为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
人们对所需营养物质尚未全部研究清楚，因此需要加一些天然成分
阐明动物细胞培养的条件
【任务2】
定期更换培养液
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
如何防止培养过程中的微生物污染？
定期更换培养液的目的是什么？
(2)无菌、无毒条件：
①培养液、培养用具：灭菌处理；
无菌：
无毒：
②在无菌环境下进行操作；
阐明动物细胞培养的条件
【任务2】
多数动物细胞生存的适宜pH为________
①适宜的温度：
36.5±0.5℃
7.2-7.4
维持细胞正常的形态和功能
哺乳动物细胞培养的温度多以_______________为宜；
维持适宜渗透压的目的______________________
②适宜的pH：
③适宜的渗透压：
(3)温度PH和渗透压条件
细胞代谢所必需的
维持培养液的pH
（95%）O2:
（5%）CO2：
(4)气体环境：
阐明动物细胞培养的条件
【任务2】
1.在进行动物细胞培养时，需要( )
A.用胃蛋白酶处理以获得单细胞悬液
B.充入5%CO2以刺激细胞正常呼吸
C.加入经高压蒸汽灭菌的血清以提供营养
D.定期更换培养液以清除代谢物
课堂检测
D
2.下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的( )
A.无菌、无毒的环境 B.充足的营养物质
C.适宜的温度和pH D.95%的空气和5%的氧气
D
3.下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是( )
A.培养过程中，应定期更换培养液，以便清除细胞代谢物
B.为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素
C.培养过程中，添加CO2的目的是维持培养液的pH
D.通常需要在合成培养基中加入血清等天然成分
课堂检测
B
4.用动植物体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )
A.都需要用含O2和CO2的混合气体的培养箱
B.都需要用液体培养基
C.都要在无菌条件下进行
D.都可体现细胞的全能性
课堂检测
C
动物细胞培养的过程
二
为了挽救他的生命，医生通过干细胞再生技 术（如右图）培养出0.85m2的健康皮肤， 经多次移植,进行了全身皮肤的更换。历经8个月的治疗，哈桑获得了新生并顺利出院。随着技术的不断发展，干细胞治疗必将引发一场医疗变革，成为继药物、手术后的第三种治疗方式，将使更多人的生命得以延续，重获健康。
情境二
分析动物细胞培养的过程
【任务3】
A
B
C
D
(1)培养时先要剪碎，然后用_________________酶分散成单个细胞，原因是 ；制成B瓶中的 。将其转入C瓶中进行的初次培养称为________。
胰蛋白(或胶原蛋白)
原代培养
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
细胞悬液
(2)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，不用胃蛋白酶的原因是________________________________________________
__________________________________。
多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶(适宜pH为1.5左右)在此环境中没有活性
(3)放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后会发生 ，大量增殖后会出现__________，此时需要进行的具体操作是___________________________。
该培养称为________。
细胞贴壁
接触抑制
使用胰蛋白酶处理后分瓶培养
传代培养
A
B
C
D
分析动物细胞培养的过程
【任务3】
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
①悬浮培养的细胞:
②贴壁细胞:
直接用离心法收集
传代培养操作流程
(4)细胞培养一段时间，分裂会受阻，怎样解决这一问题
A
B
C
D
分析动物细胞培养的过程
【任务3】
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
简述细胞贴壁与接触抑制
【任务4】
形成一层细胞
可形成多层细胞
肿瘤细胞失去接触抑制，适宜条件下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
简述细胞贴壁与接触抑制
【任务4】
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞,用离心法收集
分散成单个细胞
解决
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大
有害代谢物积累营养物质缺乏等
接触抑制
传代培养
制成细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
加培养液
在培养皿或培养瓶内
细胞分裂受阻
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
绘制动物细胞培养流程图
【任务5】
取动物组织
用机械法或用胰蛋白酶胶原蛋白酶等处理
有关动物细胞培养的问题
思考 讨论
1.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
细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。
提示：
植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
离体
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
固体
液体(又称培养液)
有机营养成分无机营养成分植物激素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清
植物激素
血清
有关动物细胞培养的问题
思考 讨论
2.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处
植物组织培养 动物细胞培养
特殊环境条件
结果
是否体现细胞的全能性
过程
相同点 再分化需光
气体环境
一般获得新的植株
获得大量细胞
是
否
①培养过程中细胞都进行有丝分裂，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。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
有关动物细胞培养的问题
思考 讨论
1.动物细胞培养过程的顺序是( )
①原代培养　②传代培养　③胰蛋白酶等处理组织，形成分散的细胞
A.①②③ B.①③② C.②①③ D.③①②
课堂检测
D
2.(2023·江苏无锡高二检测)下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是( )
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B.选用胰蛋白酶处理细胞时，可能会对动物细胞造成损伤
C.传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，无须再用酶处理
D.体外培养的细胞既能贴壁生长又能悬浮生长，都会发生接触抑制现象
D
2.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.培养液中往往添加一定量抗生素，以防止培养过程被污染
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理
C.丙过程属于原代培养，此过程的细胞能保持正常的二倍体核型
D.丁过程属于传代培养,此过程大多数细胞会发生突变,朝着癌细胞方向发展
课堂检测
D
干细胞培养及其应用
三
情境三
iPS细胞增殖分化后可形成多种组织细胞，用于多种疾病的治疗,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________________________
基因的选择性表达
避免了免疫排斥问题
什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型各有怎样的特点和哪些方面的应用？
科学家是怎样获得诱导多能干细胞（IPS细胞）的？这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？
干细胞用于临床治疗可能存在什么问题？
你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？
阅读教材“干细胞培养及其应用”的内容，思考、回答下列问题。
概述干细胞的概念及种类
【任务6】
(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。
干细胞
(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
1.干细胞概述
①来源：
②作用：
③应用实例：
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。
2.干细胞种类
(1)胚胎干细胞(ES细胞)
在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等
④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。
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。
①来源：
②分类：
③作用：
(骨髓外周血和脐带血中)
(神经系统中)
(睾丸中)
成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞
神经干细胞
造血干细胞
精原干细胞
血细胞
精原细胞
分化
分化
分化
神经细胞
(2)成体干细胞
2.干细胞种类
2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了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），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。
①诱导多能干细胞的概念
通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。
资料：
(3)诱导多能干细胞
2.干细胞种类
取成纤维细胞
转入相关因子
细胞转化为iPS细胞
诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞
移植回病人体内
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
②诱导iPS细胞及其应用
(3)诱导多能干细胞
2.干细胞种类
诱导iPS细胞形成正常神经干细胞,治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾
诱导iPS细胞形成正常造血
干细胞，移植后可恢复病人的造血和免疫功能。病（如帕金森病、阿尔兹
海默症等）。
诱导iPS细胞形成心肌细胞等，可以治疗心血管疾病。
②诱导iPS细胞及其应用
(3)诱导多能干细胞
2.干细胞种类
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诱导多能干细胞优点：
(3)诱导多能干细胞
2.干细胞种类
1.研究人员研究肥胖机理时发现了一种与脂肪细胞的分化形成有关的蛋白质M，其细胞分化过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )

A.已分化的细胞不可能继续分化为其他类型的细胞
B.肌肉细胞与脂肪细胞中均含控制蛋白质M合成的基因
C.促进蛋白质M的合成是解决肥胖问题的一条途径
D.间充质细胞是一种成体干细胞，其分化过程具有组织特异性
课堂检测
A
2.肌萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”，该病病因之一是突变的基因导致有毒物质积累，使运动神经元损伤。最新研究结果表明，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列关于诱导多能干细胞的叙述，不正确的是( )
A.iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
B.iPS细胞分化成的多种细胞中所有核酸均相同，蛋白质却不完全相同
C.若将突变的相关基因替换，或许可以起到治疗该病的作用
D.经体外诱导产生造血干细胞，在小鼠骨髓中能够增殖分化出B细胞
课堂检测
B
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
本节小结
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
应用

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