2.2動物細胞工程動物細胞培養動物細胞融合動物細胞核移植【基礎】首例胚胎移植成功首創動物組織體外培養法發現哺乳動物精子獲能現象體細胞核移植成功試管家兔誕生創立單克隆抗體技術胚胎分割移植成功成功分離和培養小鼠的胚胎干細胞克隆羊多莉誕生獲得誘導多能干細胞單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學家首次培育了體細胞克隆猴。1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年科技探索之路·動物細胞工程發展歷程2.2.1動物細胞培養本節聚焦：1.動物細胞培養需要哪些基本條件？2.動物細胞培養的基本操作過程是什么？3.怎樣客觀分析干細胞在臨床上的應用

所產生的效益與風險？從社會中來

在治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會產生免疫排斥反應。請討論：①怎樣才能獲得大量的自體健康皮膚？②能不能用自體皮膚的單個細胞培養出可供移植的皮膚？①可以從病人身上取少量正常、健康的皮膚在體外進行培養、擴增；通過細胞培養構建的人造皮膚②能；目前，科學家正在研究對皮膚干細胞進行培養，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚。注：既解決了來源不足，又不會產生排斥反應。動物細胞培養·概念和原理011.概念：是指從動物體中取出相關的

，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.原理：

(分裂方式：

)。3.目的：獲得

或者

，不能獲得完整動物個體。組織單個細胞生長增殖有絲分裂細胞增殖那么，動物細胞培養需要哪些必要的條件？培養的過程又是怎樣的呢？思考細胞細胞產物注：沒有體現細胞的全能性。動物細胞培養·條件01合成培養基

：將細胞所需的營養物質按種類和所需量嚴格配制而成的培養基。

：由于人們對細胞所需的營養物質尚未全部研究清楚，因此在使用合成培養基時，通常需要加入血清等一些天然成分。天然培養基營

養細胞在體外培養時，

中應含有細胞所需要的各種營養物質。培養基動物細胞培養的培養基①按化學成分分：

；②按物理性質分：

；天然培養基液體培養基(培養液)動物細胞培養·條件01①無菌：需要對培養液和所有培養用具進行

處理

以及在

下進行操作；②無毒：培養液還需要定期更換，以便

，

防止

對細胞自身造成危害。無菌、無毒的環境滅菌無菌環境清除代謝物細胞代謝物積累[擴展]可以添加一定量的抗生素，防止微生物污染。動物細胞培養·條件01溫度、pH和滲透壓①溫度：以

為宜；②pH：以

為宜；③滲透壓：

；等滲溶液(36.5±0.5)℃7.2-7.4維持細胞正常形態和功能。動物細胞培養過程中要用等滲溶液的原因是？思考動物細胞培養·條件01①組成：動物細胞培養所需氣體主要有

和

。②培養容器：通常采用

或

。③培養儀器：含有

的混合氣體

的

。氣體環境細胞代謝所必須維持培養液的pHO2CO2培養皿松蓋培養瓶95%空氣和5%CO2CO2培養箱動物細胞培養·過程01【自主學習】閱讀書本P44-45，回答下列問題：1.選擇什么樣的動物組織培養成功率會更高？為什么？2.為何動物細胞培養過程要將組織分散成單個細胞呢？可用什么方法？3.體外培養動物細胞有哪些類型？4.什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？5.什么是原代培養和傳代培養？6.為什么要進行分瓶培養？怎么處理？動物細胞培養·過程011.取材對象：一般取材于

。原因：這些細胞分裂能力強。幼齡動物的細胞和分化程度低的細胞更易培養。分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養取動物組織分瓶培養加培養液培養瓶/皿動物胚胎或幼齡動物的組織、器官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？思考動物細胞培養·過程011.分散原因：在從動物體取出的成塊組織中,

。2.分散方法：①

；②

。細胞與細胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖機械法酶解法(胰蛋白酶/膠原蛋白酶)注：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。取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿動物細胞培養·過程01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？可以使用胃蛋白酶嗎？為什么？思考蛋白質；原因：胃蛋白酶作用的適宜pH為

，當pH大于6時，胃蛋白酶就失去活性;多數動物細胞培養的適宜pH為

，胃蛋白酶在此環境中

；不可以；1.5左右7.2-7.4失活取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿【補充】體外培養動物細胞的類型：①

類：細胞能夠懸浮在培養液中生長增殖；②

類：細胞需要貼附于某些基質表面(如培養瓶壁)才能生長增殖；動物細胞培養·過程011.制作方法：用

將細胞制成細胞懸液。取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿培養液懸浮生長貼壁生長注：大多數細胞屬于貼壁生長類，這類細胞往往貼附在培養瓶的瓶壁上，這種現象稱為

。細胞貼壁動物細胞培養·過程011.概念：原代培養是指動物組織經處理后的

。取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿初次培養細胞培養一段時間，分裂會受阻，這是為什么？如何解決細胞分裂受阻的問題呢？思考細胞密度過大有害代謝物積累培養液中營養物質缺乏接觸抑制解決方法:需要對細胞進行

，讓細胞繼續增殖。分瓶培養分瓶前的細胞培養，一般不止增殖一代①懸浮培養的細胞會因

、

和

等因素而分裂受阻。②貼壁細胞在生長增殖時，除受以上因素影響外，還會發生

現象，即當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。原因:動物細胞培養·過程011.概念：原代培養是指動物組織經處理后的

。取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿初次培養“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。思考癌細胞（腫瘤細胞）；因為癌細胞的細胞膜上的糖蛋白等物質減少。動物細胞培養·過程011.概念：傳代培養是指

的細胞培養。取動物組織分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養傳代培養分瓶培養加培養液培養瓶/皿分瓶后進行傳代培養時，應如何收集細胞？思考①懸浮培養的細胞直接用

收集。②貼壁細胞重新用

等處理，使之分散成單個細胞，然后再用

收集。之后，將收集的細胞制成

，分瓶培養。離心法胰蛋白酶離心法細胞懸液動物細胞培養·過程01動物細胞培養·過程01解決取動物組織:

（生命力旺盛，分裂能力強）分散成單個細胞:成塊組織中細胞與細胞靠在一起，彼此限制了

。細胞懸液

培養

培養

生長

生長細胞分裂受阻懸浮細胞貼壁細胞

法收集

處理

分瓶培養動物胚胎或幼齡動物的器官或組織機械法酶解法（胰蛋白酶/膠原蛋白酶）生長和增殖加培養液培養皿/培養瓶原代懸浮貼壁①細胞密度過大②有害代謝物積累③營養物質缺乏等接觸抑制分瓶培養傳代離心細胞懸浮胰蛋白酶動物細胞培養·過程01如何區分“原代培養”和“傳代培養”？思考提示：區分關鍵是

。①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

培養；②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

培養。原代傳代看用胰蛋白酶處理的對象擴展·細胞株與細胞系01①細胞株：傳代培養的細胞能傳到10～50代，這樣的傳代細胞稱為細胞株。②細胞系：傳代培養的細胞在傳到50代后，有部分細胞的遺傳物質發生改變，并且具有癌變的特點，能夠無限地傳代下去，這樣的傳代細胞稱為細胞系。動物細胞培養的條件和過程·判斷正誤P2901(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()×其原理是細胞增殖，未體現全能性；×√×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。單層細胞;1．某興趣小組開展小鼠原代神經元培養的研究，結果發現其培養的原代神經元生長緩慢，其原因不可能是()A．實驗材料取自小鼠胚胎的腦組織B．為了防止污染將培養瓶瓶口密封C．血清經過高溫處理后加入培養基D．所使用的培養基呈弱酸性動物細胞培養的條件·落實思維方法P3001A小鼠胚胎的腦組織中含有豐富的原代神經元，細胞增殖能力強，√;瓶口密封會使培養液中缺氧，影響細胞的有氧呼吸，造成供能不足，×;血清經過高溫處理后，其中的活性成分可能失去原有功能，×;小鼠細胞生活的內環境為弱堿性，×;2．從小鼠胚胎中分離獲取胚胎成纖維細胞進行貼壁培養，在傳代后的不同時間點檢測細胞數目，結果如圖。下列敘述正確的是()動物細胞培養的條件·落實思維方法P3001DA．傳代培養時，培養皿需密封防止污染B．選取①的細胞進行傳代培養比②更合理C．直接用離心法收集細胞進行傳代培養D．細胞增長進入平臺期可能與細胞密度過大有關應將培養皿至于95%空氣＋5%CO2的CO2培養箱中，而非密封，×;①的細胞還未快速增長，此時進行傳代培養沒有意義，應選②，×;對于貼壁生長的細胞進行傳代培養時，先需要用胰蛋白酶等處理，×;干細胞培養及其應用·概念和分類021.概念：動物和人體內仍保留的少數具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。2.來源：

、

和

等多種組織和器官中。3.類型(按來源分類)：

干細胞和

干細胞。

早期胚胎骨髓臍帶血胚胎成體干細胞培養及其應用·①胚胎干細胞（簡稱ES細胞）021.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

甚至

的潛能。2.局限：胚胎干細胞必須從

中獲取，

這涉及

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心肌細胞、

神經元細胞和造血干細胞等細胞。早期胚胎成年組織器官個體胚胎電鏡下的胚胎干細胞倫理干細胞培養及其應用·②成體干細胞021.概念：

組織或器官內的干細胞。2.分類：①骨髓中的

干細胞；

②神經系統中的

干細胞；

③睪丸中的

干細胞等。3.特點：具有

，

只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的能力。4.作用：有著自我更新能力及分化潛能的干細胞，

與組織、器官的

、

和

等密切相關。成體造血神經精原組織特異性發育再生修復T淋巴細胞造血干細胞巨噬細胞紅細胞

B淋巴細胞血小板肥大粒細胞嗜中性粒細胞嗜酸性粒細胞嗜堿性粒細胞干細胞培養及其應用·②成體干細胞025.應用：①

干細胞：治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統、

免疫系統功能障礙等疾病。②

干細胞：治療神經組織損失和神經系統退行性疾病

(如帕金森病、阿爾茨海默病等)。造血神經干細胞培養及其應用·③誘導多能干細胞（簡稱iPS細胞）021.概念：通過體外誘導

細胞等，

獲得類似

的一種細胞，

被稱為誘導多能干細胞(簡稱iPS細胞)。2.優點：（科學家普遍認為iPS細胞的應用前景優于干細胞）①誘導過程

破壞胚胎（填“需要”或“不需要”）；②理論上可以避免

反應；（原因：iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞）3.問題：存在導致

發生的風險。成纖維現已發現，已分化的T細胞、B細胞等也能被誘導為iPS細胞。胚胎干細胞不需要免疫排斥腫瘤干細胞培養及其應用·③誘導多能干細胞（簡稱iPS細胞）024.制備方法：①借助

將

導入細胞中；②直接將

導入細胞中；③用

等來誘導。5.應用：①治療小鼠的鐮狀細胞貧血；②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。載體特定基因特定蛋白小分子化合物iPS細胞用于治療人類疾病示意圖干細胞培養及其應用·判斷正誤P3102(1)干細胞都來源于早期胚胎()(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()×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。√×有差別：胚胎干細胞的分化潛能大于成體干細胞。干細胞培養及其應用·落實思維方法P3202A3．研究人員研究肥胖機理時發現了一種與脂肪細