新教材同步備課2024春高中生物第2章細(xì)胞工程第2節(jié)動物細(xì)胞工程2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)課件新人教版選擇性必修3

2.2動物細(xì)胞工程

動物細(xì)胞培養(yǎng)1959年，試管家兔誕生。之后，多種試管動物相繼出生。1975年，米爾斯坦（C.Milstein，1927—2002）和科勒（G.K?hler，1946—1995）等創(chuàng)立了單克隆抗體技術(shù)。1958年，格登（J.Gurdon，1933—）用非洲爪蟾進(jìn)行體細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)，成功培育出性成熟個體。同一時期，我國科學(xué)家童第周（1902—1979）等開展了魚類細(xì)胞核移植工作。1951年，張明覺（1908-1991）等發(fā)現(xiàn)了哺乳動物精子的獲能現(xiàn)象。1907年，哈里森（R.G.Harrison，1870—1959）用一滴淋巴液成功培養(yǎng)了蝌蚪的神經(jīng)元，首創(chuàng)了動物組織體外培養(yǎng)法。1890年，希普（W.Heape，1855—1929）將安哥拉兔的胚胎移入比利時兔的輸卵管內(nèi)，得到了兩只安哥拉兔，這是世界上胚胎移植成功的首例。動物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程195119591890190719751978科技探索之路22014年世界上第一個用單細(xì)胞基因組測序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國誕生。2017年，我國科學(xué)家首次培育了體細(xì)胞克隆猴。2006年，山中伸彌（S.Yamanaka，1962）等獲得了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。我國科學(xué)家用這種細(xì)胞培育出了小鼠。1996年，世界上第一只體細(xì)胞克隆羊多莉在英國誕生。隨后多種克隆動物相繼問世。1981年，埃文斯（M.J.Evans，1941—）等成功分離和培養(yǎng)了小鼠的胚胎干細(xì)胞。1978年，小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科學(xué)家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。199620061978198120142017動物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程科技探索之路2原理和方法

生物學(xué)

生物學(xué)和

生物學(xué)操作水平

水平

水平或

水平目的獲得特定的細(xì)胞組織、器官、個體或

。分類

細(xì)胞工程和

細(xì)胞工程細(xì)胞分子細(xì)胞組織細(xì)胞產(chǎn)品植物動物細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。可分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域。發(fā)育細(xì)胞器科技探索之路2

人造皮膚的構(gòu)建、動物分泌蛋白的規(guī)模化生產(chǎn)等，都離不開動物細(xì)胞的培養(yǎng)。動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞培養(yǎng)（基礎(chǔ)）動物細(xì)胞融合技術(shù)和單克隆抗體動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件2.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程3.干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用科技探索之路2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(jìn)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(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)?？梢詮牟∪松砩先∩倭空?、健康的皮膚在體外進(jìn)行培養(yǎng)、擴(kuò)增；目前，科學(xué)家還在研究對皮膚干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚；通過細(xì)胞培養(yǎng)構(gòu)建的人造皮膚討論：怎樣才能獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個細(xì)胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚？

到社會中去既解決了來源不足，又不會產(chǎn)生排斥反應(yīng)1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程（1）動物細(xì)胞培養(yǎng)：從動物體中取出相關(guān)組織，將它們分散成單個細(xì)胞，

然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和增殖。（4）培養(yǎng)對象：胚胎或幼齡動物的細(xì)胞較成體的細(xì)胞更易培養(yǎng)（2）地位：動物細(xì)胞工程的基本技術(shù)（3）原理：細(xì)胞增殖（有絲分裂）用培養(yǎng)的人細(xì)胞構(gòu)建的人造皮膚動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件①營養(yǎng)條件②其他條件無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程血清中不僅含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，還有激素及多種未知的促細(xì)胞生長因子、促貼附因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程①營養(yǎng)條件注意：這里的糖類不包括淀粉、蔗糖等（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程①營養(yǎng)條件思考1:為什么培養(yǎng)液需要定期更換？

____________________________________________思考2:如何防止培養(yǎng)過程中的微生物污染？

____________________________________________培養(yǎng)液所有培養(yǎng)用具滅菌無菌環(huán)境定期更換培養(yǎng)液以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程②其他條件脈動真空滅菌器A.無菌、無毒的環(huán)境對______和____________進(jìn)行_____處理在________下進(jìn)行操作還需要______________維持適宜滲透壓的目的______________________36.5±0.5℃7.2-7.4維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程②其他條件CO2培養(yǎng)箱B.溫度、pH和滲透壓哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以______________為宜適宜的溫度多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pH為________適宜的pH適宜的滲透壓含有___________和__________的混合氣體的__________動物細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有___和____O2：_____________________CO2：_________________________通常采用_______或____________O2CO2O2是細(xì)胞代謝所必需的CO2的主要作用維持培養(yǎng)液的pH培養(yǎng)皿松蓋培養(yǎng)瓶95%空氣5%CO2CO2培養(yǎng)箱CO2培養(yǎng)箱（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程②其他條件C.氣體環(huán)境組成培養(yǎng)容器培養(yǎng)儀器（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程用機(jī)械的方法，或用胰蛋白酶，膠原蛋白酶等處理的方法，將組織分散成單個細(xì)胞取動物組織塊分散成單個細(xì)胞剪碎胰蛋白酶處理制成細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程原代培養(yǎng)通常將分瓶之前的細(xì)胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)將分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。動物胚胎或幼齡動物的組織、器官胰蛋白酶剪碎單個細(xì)胞加培養(yǎng)液細(xì)胞懸浮液10代細(xì)胞部分細(xì)胞“癌變”，無限傳代動物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成動物體50代細(xì)胞原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細(xì)胞貼壁剝離、分瓶細(xì)胞（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程一、動物細(xì)胞工程討論1：動物胚胎或幼齡動物的組織、器官（細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)）①機(jī)械法②用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間為什么用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理？這里中酶作用是什么？由此說明細(xì)胞間的物質(zhì)是什么成份？用酶制備單細(xì)胞懸液不會把所培養(yǎng)的細(xì)胞消化掉嗎？取動物組織塊分散成單個細(xì)胞剪碎胰蛋白酶處理制成細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程動物組織細(xì)胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，胰蛋白酶處理動物組織，可以使動物組織細(xì)胞間的蛋白質(zhì)和細(xì)胞外的其他成分酶解，獲得單個細(xì)胞。催化蛋白質(zhì)水解。細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)(膠原蛋白等)。長時間處理會消化細(xì)胞膜蛋白，當(dāng)然會損傷細(xì)胞，所以必須控制好時間！討論1：動物胚胎或幼齡動物的組織、器官（細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)）①從動物體取出的成塊組織中，細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖；②能使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進(jìn)行物質(zhì)交換①機(jī)械法②用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間不可以；胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性，多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2-7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性?？梢杂梦傅鞍酌柑幚韱?？為什么？為什么要將組織分散成單個細(xì)胞？取動物組織塊分散成單個細(xì)胞剪碎胰蛋白酶處理制成細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程原代培養(yǎng)①懸浮生長類：能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖，會因細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。②貼壁生長類：大多數(shù)需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖（細(xì)胞貼壁）；除受密度、有害代謝物、營養(yǎng)物質(zhì)影響外，還會發(fā)生接觸抑制。由于細(xì)胞之間有接觸抑制的特性，一般的正常細(xì)胞并不重疊干其他細(xì)胞之上生長，而是單層生長。癌細(xì)胞由于無接觸抑制而能夠繼續(xù)移動和增殖，導(dǎo)致細(xì)胞向三維空間擴(kuò)展，發(fā)生堆積。是否接觸抑制可作為區(qū)別正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的標(biāo)志之一。取動物組織塊分散成單個細(xì)胞剪碎胰蛋白酶處理制成細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程圓球形細(xì)胞剛開始鋪展貼壁生長（100×）培養(yǎng)的動物細(xì)胞貼壁生長并進(jìn)行有絲分裂（100×）細(xì)胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（100×）先收集細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液，再分瓶培養(yǎng)a.懸浮生長類：直接用離心法收集。b.貼壁生長類：重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細(xì)胞，然后再用離心法收集。取動物組織塊分散成單個細(xì)胞剪碎胰蛋白酶制成細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點(diǎn)討論2：植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物常用固體培養(yǎng)基植物體葡萄糖、動物血清常用液體培養(yǎng)基細(xì)胞增殖細(xì)胞的全能性許多細(xì)胞快速繁殖等蔗糖、植物激素1.培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程討論3：動物細(xì)胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？討論4：目前使用的或冷凍保存的正常細(xì)胞通常為幾代以內(nèi)？為什么？不能，動物細(xì)胞培養(yǎng)只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體。通常為10代以內(nèi)以保持細(xì)胞正常的二倍體核型。1.動物細(xì)胞培養(yǎng)一、動物細(xì)胞工程（6）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的問題電鏡下的胚胎干細(xì)胞（照片經(jīng)后期人工上色處理，放大約1500倍）2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用（1）干細(xì)胞：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞，這些細(xì)胞叫作干細(xì)胞。一、動物細(xì)胞工程干細(xì)胞存在于___________、_________和__________等多種組織和器官中早期胚胎骨髓臍帶血2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用（1）干細(xì)胞：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞，這些細(xì)胞叫作干細(xì)胞。①胚胎干細(xì)胞②成體干細(xì)胞干細(xì)胞①胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）存在于早期胚胎中，具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個體的潛能。特點(diǎn)：體積小，細(xì)胞核大、核仁明0顯。取自早期胚胎。也叫做全能干細(xì)胞。一、動物細(xì)胞工程②成體干細(xì)胞：存在于成體組織或器官內(nèi)中。A.造血干細(xì)胞：存在于骨髓、臍帶血、外周血，可分化成各種血細(xì)

胞和免疫細(xì)胞。也叫做多能干細(xì)胞。B.神經(jīng)干細(xì)胞：取自神經(jīng)系統(tǒng)，可分化成神經(jīng)細(xì)胞。C.精原干細(xì)胞：取自睪丸，可分化成無數(shù)的精子。專能干細(xì)胞一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用一、動物細(xì)胞工程（1）干細(xì)胞：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞，這些細(xì)胞叫作干細(xì)胞。(2)iPS細(xì)胞(誘導(dǎo)多能干細(xì)胞)的培養(yǎng)和應(yīng)用將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞用小分子化合物誘導(dǎo)形成①獲取方法：iPS細(xì)胞最初是由成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來的，后來發(fā)現(xiàn)已分化的T細(xì)胞、B細(xì)胞等也能被誘導(dǎo)為iPS細(xì)胞。②誘導(dǎo)多能干細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)：A.誘導(dǎo)過程無需破壞胚胎。B.iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用一、動物細(xì)胞工程類型應(yīng)用造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）(3)干細(xì)胞的應(yīng)用有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)。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(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕　柎暮Ｄ〉龋┛芍委熜∈蟮溺牋罴?xì)胞貧血癥，在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究也取得了新進(jìn)展干細(xì)胞應(yīng)用面臨的問題存在存在著導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險。2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用一、動物細(xì)胞工程誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）多種體細(xì)胞iPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖定向誘導(dǎo)分化體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞臨床治療人類疾病如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等(3)干細(xì)胞的應(yīng)用2.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用一、動物細(xì)胞工程無菌、無毒營養(yǎng)溫度、pH和滲透壓氣體環(huán)境制備細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程干細(xì)胞的培養(yǎng)和應(yīng)用干細(xì)胞的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用iPS細(xì)胞的培養(yǎng)和應(yīng)用課堂小結(jié)一、動物細(xì)胞工程

1.判斷下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1）培養(yǎng)環(huán)境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。（

）（3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清（

）（4）培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理,分瓶后才能繼續(xù)增殖（

）一、概念檢測×√××練習(xí)與應(yīng)用

2.干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下