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第2节 第1课时
动物细胞培养
科技探索之路:动物细胞工程的发展历程
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
3月13日清晨，江苏南京一小区居民家中突发火灾，由于现场火势较大，屋内两人无法逃脱，丈夫把妻子放在阳台护栏外侧，紧紧拉着妻子不放手，自己却烧伤，随后，消防员赶到，将屋内两人救出。
大面积烧伤的病人
需要移植健康皮肤
思考：
怎样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？
1）使用他人皮肤？
患者自身的不够用，如何解决？
2）自身健康皮肤？
通过细胞培养构建的人造皮肤
非常有限
免疫排斥反应
动物细胞工程的基础
人造皮肤
应用
克隆猴
应用
单克隆抗体
应用
动物细胞工程的常用技术
动物细胞培养
动物细胞融合
动物细胞核移植
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）
【思考】：动物组织的选择： 幼龄动物 or 老龄动物
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
5. 目的：
获得细胞或者细胞产物
动物细胞培养:
一、动物细胞培养的条件
动物细胞培养
条件
1.营养条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。
合成培养基。
液体培养基。
成分
培养基类型
2.无菌、无毒的环境
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害。
对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。
在无菌环境环境下操作。
定期更换培养液
环境无菌、无毒
问题探究
为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？
如何防止培养过程中的细菌污染？
答：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。
答：在细胞培养液中添加一定量的抗生素。
3.温度、PH、渗透压：
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：
一、动物细胞培养的条件
4.气体环境：
动物细胞培养所需气体主要有_____和______
用培养皿或松盖培养瓶,
在含有_______________和__________的混合气体的__________
O2
CO2
细胞代谢所必需的
维持培养液的pH
95%空气
5%CO2
CO2培养箱
①组成
不同气体的作用是什么？
②培养仪器
（95%）O2:
（5%）CO2：
一、动物细胞培养的条件
合作探究一：请同学们自主阅读教材P44-45，小组合作思考讨论完成问题。
1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？
2.体外培养动物细胞有哪些类型？
3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
4.什么是原代培养和传代培养？
5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？
6.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？
二、动物细胞培养的过程
动物细胞培养
制成细胞悬液
取动物组织
转入培养液进行原代培养
放入CO2培养箱中培养
传代培养
二、动物细胞培养的过程
动物细胞培养
制成悬液
过程
单个细胞
制成细胞悬液
加培养液
分散细胞
过程
目的
将动物组织分散成单个细胞
单个细胞
处理
取新鲜动物组织
方法
机械法
酶解法
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
问题探究
为什么要将组织分散成单个细胞？
进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，改用胃蛋白酶行吗？
答：成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖。
答：不行，胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，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，所以用胃蛋白酶不行。
动物细胞培养
体外培养的动物细胞可分为两类
细胞贴壁
2. 贴壁细胞（大多数）：
需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
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（接触抑制）。这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。
细胞悬液
1. 悬浮细胞（少数）：
能够悬浮在培养液中生长增殖。
进行培养
动物细胞培养
进行培养
贴壁细胞
细胞悬液
原代培养
制成细胞悬液
传代培养
先用胰蛋白酶处理，再用离心法收集细胞
加培养液
悬浮细胞
细胞悬液
原代培养
用离心法收集细胞
加培养液
制成细胞悬液
传代培养
影响因素
细胞密度过大
培养液中营养物质缺乏、有害代谢物积累等
贴壁细胞还存在接触抑制
原代培养:
指动物组织经处理后的初次培养。
(1)概念：
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
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
这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
——细胞贴壁
要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
解决办法
分瓶
取动物组织
分散成单个细胞
制成细胞悬液
原代培养
传代培养
分瓶、传代培养
（1）收集细胞
②贴壁生长类：
重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。
（2）将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：
第一次使用的目的是使组织细胞分散开；
贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。
直接用离心法收集
①悬浮生长类：
判断依据：是否分瓶！
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
植物组织培养
动物细胞培养
（接下表）
植物组织培养和动物细胞培养的比较
过程
相同点
（接上表）
植物组织培养和动物细胞培养的比较
特殊环境条件
再分化需光
气体环境
结果
一般获得新的植株
获得大量细胞
是否体现细胞的全能性
植物组织培养
动物细胞培养
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。
是
否
什么是干细胞？
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。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。
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
三、干细胞培养及其应用
2. 分类
（1）胚胎干细胞
（简称ES细胞）
分布：
特点：
局限性：
存在于 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。
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。
早期胚胎
加入分化诱导因子
（2）成体干细胞
分布：
特点
常见类型
存在于成体组织或器官内的干细胞
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
发现最早
研究最多
应用最成熟
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。
（骨髓、外周血和脐带血中）
（神经系统中）
（睾丸中）
作用：
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。
神经干细胞
5.应用
造血干细胞
目的：恢复病人的造血和免疫功能。
实例：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、阿尔兹海默病等。
成体干细胞
（3）诱导多能干细胞（iPS细胞）
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。
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。
1、概念
2、获取
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细胞或B细胞）。
②用小分子化合物诱导形成。
诱导多能干细胞（iPS细胞）
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。
3、优点
4、成果
①可治疗镰状细胞贫血症。
②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。
诱导多能干细胞（iPS细胞）
5、诱导iPS细胞用于治疗疾病的过程
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
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
3.干细胞应用面临的问题及展望
1）面临的问题
2）应用展望
存在导致肿瘤发生的风险。
干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。
三种干细胞的比较
来源或存在 功能、特点 局限性
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
早期胚胎
能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体
成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。
具有组织特异性，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
需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用
技术不成熟。
动物细胞培养
1、应用
2、地位
3、含义
4、条件
1. 作用
2. 成分
3. 培养基
1. 无菌无毒
2. 气体
3. 温度、pH
、渗透压
1. 营养
2. 其他
5、过程
6、干细胞培养及其应用
1. 特点
2. 分布
3. 种类
4. 发展前景
转入培养瓶
进行
动物组织块
单个细胞
原代培养
细胞悬液
传代培养
大量细胞
剪碎
胰岛白酶
加培养液
胰岛白酶
分瓶
1．动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件，包括充足的营养、稳定的内环境。下列有关动物细胞培养所需条件的叙述，错误的是 （　　）
A. 培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等
B. 培养液需要定期更换，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
C. 培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存
D. 动物细胞培养的环境中需要O2，不需要CO2
2/2
完成
2. 有一种“生物活性绷带”，其原理是先采集一些细胞标本，再让其在特殊膜上增殖，5~7天后，将膜片敷到患者伤口上，膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口处，并促进新生皮肤层生长，达到伤口愈合的目的。下列有关叙述不正确的是 （　　）
A. 这种“生物活性绷带”的生产应用了动物细胞培养技术
B. 在膜片上培养的细胞样本最好选择患者本人的干细胞
C. 膜片“释放”的细胞能使患者自身伤口愈合，与两者细胞膜的信息交流无关
D. 若采用异体皮肤移植会导致免疫排斥反应
2/2
完成
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
3.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 （　　）
1/3
下一题
4. 干细胞的培养成功是动物细胞培养领域重大的成就之一，干细胞有着广泛的应用前景。下列关于干细胞有关叙述正确的是 （　　）
A. 干细胞存在于早期胚胎、脊髓和脐带血等多种组织和器官中
B. 不同类型的干细胞，它们的分裂和分化潜能是基本相同的
C. 可以用成纤维细胞、B细胞、T细胞等细胞来制备iPS细胞
D. 科学家普遍认为胚胎干细胞的应用前景优于iPS细胞
1/2
下一题

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