第2節動物細胞工程第1課時動物細胞培養[學習目標]1.闡明動物細胞培養的條件和過程。2.簡述干細胞在生物醫學工程中有廣泛的應用價值。一、動物細胞培養的條件和過程1．動物細胞工程(1)常用技術：動物細胞培養、________________和________________等。(2)基礎：________________。2．動物細胞培養(1)概念：從動物體中取出相關的組織，將它分散成________，然后在適宜的培養條件下，讓這些細胞__________和__________的技術。(2)培養條件①營養a．合成培養基：將細胞所需的________(糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等)按________和_____________嚴格配制而成的培養基。b．天然成分：使用合成培養基時，通常需要加入________等一些天然成分，原因是___________________________________。c．培養動物細胞一般使用______________，也稱為________。②無菌、無毒的環境a．對培養液和所有培養用具進行________處理。b．在________環境下進行操作。c．培養液需定期________，以便清除________，防止細胞代謝物________對細胞自身造成危害。③溫度、pH和滲透壓a．溫度：以36.5℃±0.5℃為宜。b．pH：以pH為________為宜。c．適宜的滲透壓。④氣體環境a．組成：動物細胞培養所需氣體主要有________和________。b．不同氣體的作用O2：________________________。CO2：________________________。c．培養容器：通常采用________或________。d．培養儀器：含有________________的混合氣體的____________。(3)培養過程①②過程(4)相關概念①細胞貼壁：懸液中分散的細胞往往______在培養瓶的瓶壁上。②接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到____________時，細胞通常____________的現象。③原代培養：指動物組織經處理后的________________。④傳代培養：________后的細胞培養。特別提醒區分兩種“培養”的關鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理，使其分散成單個細胞后進行培養，為原代培養；細胞培養過程中出現接觸抑制，用胰蛋白酶處理使其從瓶壁上脫離下來分散成單個細胞，然后再用離心法收集，之后，將收集的細胞制成細胞懸浸，分瓶培養，為傳代培養。判斷正誤(1)動物細胞培養體現了動物細胞的全能性()(2)培養保留接觸抑制的細胞在培養瓶壁上可形成多層細胞()(3)懸浮培養的細胞直接用離心法收集，貼壁細胞需要用胰蛋白酶等處理后再用離心法收集()(4)培養動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養()任務一：動物細胞培養1．動物細胞培養的原理是________。2．幼齡動物的細胞與老齡動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程度高的細胞比較，哪些細胞更易于培養？為什么？3．進行動物細胞傳代培養時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質主要是什么？用胃蛋白酶可以嗎？為什么？4．“細胞增殖到互相接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止分裂增殖，出現接觸抑制的現象”。試結合上述解釋，舉例說明哪種細胞無接觸抑制現象，并闡述原因。1．動物細胞培養的相關處理(1)使細胞分散開的原因：一是能保證細胞所需要的營養供應；二是能保證細胞內有害代謝物的及時排出。(2)使用胰蛋白酶時，要控制好作用時間，因為胰蛋白酶不僅能分解細胞間的蛋白質，長時間作用還會分解細胞膜蛋白等，對細胞造成損傷。(3)動物細胞的整個培養過程中可能多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶，第一次使用的目的是使組織細胞分散開；貼壁細胞傳代培養時使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個細胞，便于分瓶后繼續培養。(4)在進行傳代培養時，懸浮培養的細胞直接用離心法收集，貼壁細胞需要用胰蛋白酶處理，使之分散成單個細胞，再用離心法收集。2．動物細胞培養與植物組織培養的比較項目動物細胞培養植物組織培養理論基礎細胞增殖植物細胞的全能性培養前處理無菌；用機械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理，將組織分散成單個細胞無菌、離體取材動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織植物幼嫩的部位或花藥等培養基性質液體固體培養基成分糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等水、礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素和瓊脂等結果細胞培養產生大量細胞，不形成新個體可產生新個體應用人造皮膚的構建、動物分泌蛋白的規模化生產快速繁殖、作物脫毒、細胞產物的工廠化生產和單倍體育種等相同點①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進行有絲分裂，都不涉及減數分裂1．(2023·重慶萬州區高二調研)在進行動物細胞培養時，需要()A．用胃蛋白酶處理以獲得單細胞懸液B．充入5%CO2以刺激細胞正常呼吸C．加入經高壓蒸汽滅菌的血清以提供營養D．定期更換培養液以清除代謝物2．如圖是動物細胞培養過程中可能出現的接觸抑制現象，下列有關敘述錯誤的是()A．正常動物細胞培養過程中均會出現接觸抑制現象B．癌細胞無接觸抑制因而培養時可形成多層細胞C．出現接觸抑制時細胞將停止分裂活動D．出現接觸抑制后需要用胰蛋白酶處理后才可進行傳代培養二、干細胞培養及其應用1．來源：________、骨髓和________等多種組織和器官中。2．類型：________干細胞和________干細胞等。3．胚胎干細胞(簡稱ES細胞)(1)概念：存在于________中，具有分化為________動物體內的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有________和器官甚至________的潛能。(2)局限：胚胎干細胞必須從________中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了它在醫學上的應用。(3)成果：目前科學家已經分離了兔、牛、猴和人等的ES細胞，并證明了ES細胞可以在體外分化成________、________和造血干細胞等細胞。4．成體干細胞(1)概念：________組織或器官內的干細胞。(2)類型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(骨髓中的干細胞,神經系統中的干細胞,睪丸中的干細胞))(3)特點：具有________，只能分化成特定的細胞或組織，________發育成完整個體的能力。(4)作用：有著自我更新能力及________的干細胞，與組織、器官的發育、再生和__________等密切相關。(5)應用①造血干細胞：治療________及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統、________功能障礙等疾病。②神經干細胞：治療神經________和神經系統________________(如帕金森病、阿爾茨海默病等)。5．誘導多能干細胞(1)概念：通過體外誘導__________細胞等，獲得類似胚胎干細胞的一種細胞，被稱為誘導多能干細胞(簡稱iPS細胞)。(2)應用：治療小鼠的鐮狀細胞貧血；用iPS細胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領域的研究也取得了新進展。(3)優點：誘導過程無須破壞胚胎；iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應。(4)制備方法：借助________將特定________導入細胞中，直接將特定________導入細胞中或者用____________等來誘導形成iPS細胞。(5)來源：成纖維細胞、已分化的________、________等。判斷正誤(1)干細胞都是來源于早期胚胎()(2)iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，可以避免免疫排斥反應()(3)不同類型的干細胞，它們的分化潛能完全相同()任務二：誘導多能干細胞如圖為iPS細胞的培養和利用過程，請據圖回答問題：(1)1→2過程的實質是什么？(2)誘導多能干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？(3)誘導多能干細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？3．(2023·河南鄭州高二期中)研究人員研究肥胖機理時發現了一種與脂肪細胞的分化形成有關的蛋白質M，其細胞分化過程如圖所示。下列有關敘述錯誤的是()A．已分化的細胞不可能繼續分化為其他類型的細胞B．肌肉細胞與脂肪細胞中均含控制蛋白質M合成的基因C．促進蛋白質M的合成是解決肥胖問題的一條途徑D．間充質細胞是一種成體干細胞，其分化過程具有組織特異性4．肌萎縮性側索硬化癥即“漸凍癥”，該病病因之一是突變的基因導致有毒物質積累，使運動神經元損傷。最新研究結果表明，利用誘導多能干細胞(iPS細胞)制作前驅細胞，然后移植給漸凍癥實驗鼠，能延長其壽命。下列關于誘導多能干細胞的敘述，不正確的是()A．iPS細胞分化的實質是基因的選擇性表達，細胞種類增多B．iPS細胞分化成的多種細胞中所有核酸均相同，蛋白質卻不完全相同C．若將突變的相關基因替換，或許可以起到治療該病的作用D．經體外誘導產生造血干細胞，在小鼠骨髓中能夠增殖分化出B細胞

第2節動物細胞工程第1課時動物細胞培養一、教材梳理1．(1)動物細胞融合動物細胞核移植(2)動物細胞培養2．(1)單個細胞生長增殖(2)①a.營養物質種類所需量b．血清血清中含有尚未全部研究清楚的細胞所需的營養物質c．液體培養基培養液②a.滅菌b．無菌c．更換代謝物積累③b.7.2～7.4④a.O2CO2b．是細胞代謝所必需的維持培養液的pHc．培養皿松蓋培養瓶d．95%空氣和5%CO2CO2培養箱(3)①懸浮貼附②機械的方法胰蛋白酶原代密度有害代謝物營養接觸抑制傳代(4)①貼附②表面相互接觸停止分裂增殖③初次培養④分瓶判斷正誤(1)×(2)×(3)√(4)×解析(1)動物細胞培養未體現動物細胞的全能性，其原理是細胞增殖。(2)培養保留接觸抑制的細胞在培養瓶壁上可形成單層細胞。(4)原代培養指動物組織經處理后的初次培養，不一定是第一次細胞增殖。核心探討任務一1．細胞增殖2．幼齡動物的細胞和分化程度低的細胞更易培養。原因是這些細胞分裂能力強。3．說明細胞間的物質主要是蛋白質；不可以使用胃蛋白酶；因為多數動物細胞生存的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶(適宜pH為1.5左右)在此環境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環境中活性較高，因此胃蛋白酶不適用于細胞培養時的處理。4．癌細胞；癌細胞的細胞膜上的糖蛋白等物質減少。典題應用1．D[用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理動物組織，以獲得單細胞懸液，A錯誤；充入5%CO2的目的是維持培養液的pH，B錯誤；加入血清為動物細胞提供營養，高壓蒸汽滅菌會破壞血清中的活性成分，C錯誤。]2．A[接觸抑制是體外細胞培養時貼附型細胞生長的特性，懸浮型細胞不會出現接觸抑制現象，A錯誤。]二、教材梳理1．早期胚胎臍帶血2．胚胎成體3．(1)早期胚胎成年組織個體(2)胚胎(3)心肌細胞神經元4．(1)成體(2)造血神經精原(3)組織特異性不具有(4)分化潛能修復(5)①白血病免疫系統②組織損傷退行性疾病5．(1)成纖維(4)載體基因蛋白小分子化合物(5)T細胞B細胞判斷正誤(1)×(2)√(3)×解析(1)干細胞存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中，包括胚胎干細胞和成體干細胞等。(3)不同類型的干細胞，它們的分化潛能是有差別的，如胚胎干細胞的分化潛能大于成體干細胞。核心探討任務二(1)基因的選擇性表達。(2)誘導多能干細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞，經移植可使壞死或退化部位得以修