高三一轮复习生物2.2.1动物细胞工程（一）课件

第2章细胞工程首个体细胞克隆动物克隆动物多莉羊体细胞克隆猴“中中”和“华华”如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖？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【科技探索之路】动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程【从社会中来】在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。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？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；人造皮肤目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤。动物细胞工程常用的技术：——动物细胞工程的基础动物细胞培养动物细胞融合动物细胞核移植等第2节动物细胞工程01动物细胞培养的条件目录/CONTENTS一、动物细胞培养01动物细胞培养的条件一、动物细胞培养的概念从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。原理？细胞增殖地位？动物细胞工程的基础二、动物细胞培养的条件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。你还记得有哪些条件吗？充足的营养稳定的内环境体外培养动物细胞需要满足什么条件？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将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按种类和所需量严格配制的培养基。1.营养条件（1）培养基构成：合成培养基血清等一些天然成分＋合成培养基：血清等一些天然成分：含有尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质（2）培养基类型：液体培养基（培养液）血清2.无菌、无毒的环境（1）对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。（2）在无菌环境下进行操作。（3）培养液需要定期更换：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。另外：可根据实际情况适量添加抗生素。无菌无毒3.温度、pH和渗透压（1）适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以

为宜；36.5±0.5℃（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：目的

。维持细胞正常的形态和功能与相应动物内环境的理化性质保持一致。强烈对比人体内环境的理化性质①人体细胞外液的温度一般维持在：36.5±0.5℃②正常人的血浆近中性，pH约为：7.35~7.45③渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。在37℃时，人的血浆渗透压约为：770kPa4.气体环境（1）气体组成及作用：O2CO2细胞代谢所必需维持培养液的pH（2）具体操作：通常采用培养皿或松盖培养瓶。置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。CO2培养箱01动物细胞培养的条件目录/CONTENTS一、动物细胞培养1.取动物组织（1）取材：一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。（2）取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养动物相关组织的选择：

幼龄动物

or

老龄动物2.动物组织处理——制成细胞悬液（1）将组织分散成单个细胞①方法：机械法用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间②原因：成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖一是能使细胞与培养液充分接触，保证细胞所需要的营养供应；（2）用培养液将细胞制成细胞悬液。二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养。【问题探究1】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？用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。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。【问题探究2】胰蛋白酶会把细胞膜蛋白分解掉吗？可能会控制好作用时间3.体外培养的动物细胞类型①悬浮生长类：②贴壁生长类：悬浮培养瓶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。大多数细胞属于这种类型。表面的要求：光滑、无毒、易于贴附。重要概念一①细胞贴壁：大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，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。一方面会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。影响贴壁类细胞生长分裂的因素？另一方面还会发生接触抑制现象。②接触抑制：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的现象。肿瘤细胞除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。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。体外培养的动物细胞悬浮生长类会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁生长类（大多数）如何解决细胞分裂受阻的问题呢？需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。4.分瓶、进行传代培养传代培养（1）收集细胞①悬浮生长类：直接用离心法收集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，分瓶培养重要概念二①原代培养：通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。②传代培养：将分瓶后的细胞培养成为传代培养。【思考】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。动物细胞培养的过程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取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养放入CO2培养箱中培养传代培养放入CO2培养箱中培养细胞贴壁接触抑制机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞【问题探究3】悬浮生长细胞和贴壁生长细胞培养过程有什么不同？悬浮生长类细胞：原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液→传代培养。贴壁生长类细胞：原代培养→分裂受阻→先胰蛋白酶处理→再离心法收集→制成细胞悬液→传代培养。【问题探究4】动物细胞培养时，除了添加糖类、氨基酸等必要的营养成分外，往往还需添加血清等一些天然成分，原因是？人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清等一些天然成分的营养成分比较齐全，可以弥补人工培养基的不足。【问题探究5】植物组织培养与动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理（及是否体现细胞全能性）

（

全能性）

（

全能性）培养基

培养基

培养基过程外植体

↓脱分化

↓再分化芽、根或胚状体

↓生长发育植物体动物的组织机械法↓或酶处理细胞悬液↓

↓细胞悬液↓

结果

相同点①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂；②均需要无菌操作、无菌培养，需要适宜的温度、pH等条件植物细胞的全能性体现细胞增殖未体现固体液体愈伤组织原代培养传代培养新的植物体新的细胞群（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（

）判断常考语句，澄清易混易错01动物细胞培养的条件目录/CONTENTS一、动物细胞培养动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。1.干细胞的概念：2.干细胞的来源：3.干细胞的类型：在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。存在于

、

和

等多种组织和器官中。早期胚胎骨髓脐带血包括胚胎干细胞和成体干细胞等。4．胚胎干细胞（简称ES细胞）①分布②特点③应用实例④局限性存在于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。

目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞，在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。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。5．成体干细胞①分布③特点②常见类型存在于成体组织或器官内的干细胞造血干细胞（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）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。④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。⑤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。⑥面临的问题：用于临床治疗存在导致肿瘤发生的风险⑦应用展望：6．诱导多能干细胞（1）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）。（2）诱导方法：①借助载体将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）；②用小分子化合物诱导形成。（3）诱导多能干细胞优点：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。iPS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（4）诱导多能干细胞的应用：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。【问题探究6】三种干细胞的比较比较项目胚胎干细胞成体干细胞诱导多能干细胞来源

诱导高度分化的组织细胞形成特点具有分化成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具有

，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类似胚胎干细胞；诱导无须破坏胚胎，应用前景更广泛早期胚胎成体组织或器官中组织特异性（1）干细胞都是来源于早期胚胎

（

）（2）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，可以避免免疫排斥反应

（

）（3）不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同

（

）（4）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

（

）判断常考语句，澄清易混易错【网络构建】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