2-2動(dòng)物細(xì)胞工程

動(dòng)物細(xì)胞工程（含胚胎工程）發(fā)展史【科技探索之路】P32希普：首例胚胎移植成功哈里森:首創(chuàng)動(dòng)物組織體外培養(yǎng)法張明覺：發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物精子獲能現(xiàn)象格登、童第周：體細(xì)胞核移植成功試管家兔誕生米爾斯坦和科勒：創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植成功埃文斯：成功分離和培養(yǎng)小鼠的胚胎干細(xì)胞克隆羊多莉誕生山中伸彌：獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞單細(xì)胞基因組測(cè)序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國(guó)科學(xué)家首次培育了體細(xì)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[課前活動(dòng)]閱讀P43-54，快速找答案動(dòng)物細(xì)胞工程的3大技術(shù)（牢記）動(dòng)物細(xì)胞工程3大技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

【本節(jié)聚焦】1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要哪些基本條件？2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？3.怎樣客觀分析干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險(xiǎn)？從社會(huì)中來

皮膚的自體移植小面積燒傷：患者通過切除+植皮(自身)后恢復(fù)大面積燒傷？患者自身的不夠用，如何解決？（1）使用他人皮膚如何？（2）培養(yǎng)自身細(xì)胞？目前，科學(xué)家還在研究對(duì)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。人造皮膚動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)【概念】動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的__________，將它們分散成_________，然后在_________________下，讓這些細(xì)胞______和______的技術(shù)。生長(zhǎng)組織單個(gè)細(xì)胞適宜的培養(yǎng)條件增殖

原理：細(xì)胞增殖目的：獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物相關(guān)組織：一般是指動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織（分化程度低，分裂能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)）適宜的培養(yǎng)條件：充足的營(yíng)養(yǎng)、穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境（不同的細(xì)胞、組織適合生存的環(huán)境不同）[思考]動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要哪些必要的條件呢？一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件

體內(nèi)細(xì)胞維持生命活動(dòng)和增殖需要營(yíng)養(yǎng)和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，體外培養(yǎng)細(xì)胞需要類似的以下條件：（一）營(yíng)養(yǎng)基本營(yíng)養(yǎng)：水、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源、有機(jī)氮源特殊營(yíng)養(yǎng)：維生素（相應(yīng)動(dòng)物）血清（含有尚未研究清楚的細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）營(yíng)養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基+血清等一些天然成分[思考]從物理狀態(tài)劃分，培養(yǎng)基的類型是什么？液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）（二）無菌、無毒的環(huán)境措施1：滅菌處理[思考]滅菌處理的對(duì)象有哪些？培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具措施2：操作在無菌環(huán)境下進(jìn)行措施3：定期更換培養(yǎng)液[思考]定期更換培養(yǎng)液的目的是什么？清除代謝物，防止代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害（三）溫度、pH和滲透壓（與相應(yīng)動(dòng)物內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)保持一致）添加抗生素，以防培養(yǎng)過程中污染①適宜的溫度：哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以______________為宜36.5±0.5℃②適宜的pH：多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為___________7.2-7.4③適宜的滲透壓：維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能（四）氣體環(huán)境①氣體的組成及作用：O2：CO2：細(xì)胞代謝所必需維持培養(yǎng)液的pH②容器：通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶。③儀器：置于含有95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件練一練一般來說，動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足的條件是()①無毒的環(huán)境②合成培養(yǎng)基里需添加血清等③無菌的環(huán)境④溫度一般與動(dòng)物體溫接近⑤只有O2的氣體環(huán)境⑥能調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH的CO2

A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑤C.①③④⑤⑥D(zhuǎn).①②③④⑥D(zhuǎn)血清練一練

動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)時(shí)，通常要在培養(yǎng)基中補(bǔ)充一定濃度的某些物質(zhì)。下圖表示血清對(duì)正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響。下列敘述正確的是()A.補(bǔ)充血清后，正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的增殖速率相同B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，是否添加血清均可C.培養(yǎng)基中補(bǔ)充血清對(duì)正常細(xì)胞的促進(jìn)作用更明顯D.培養(yǎng)基中是否補(bǔ)充血清對(duì)正常細(xì)胞培養(yǎng)影響不大C[思考]

具備了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的必要條件后，如何進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)？二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程[活動(dòng)1]帶著以下問題閱讀教材P44-45。1.為何動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程將組織分散成單個(gè)細(xì)胞呢？可用什么方法？2.體外培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞有哪些類型？3.什么是細(xì)胞貼壁？什么是接觸抑制？4.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.為什么要進(jìn)行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？6.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同之處與不同之處？取動(dòng)物組織用機(jī)械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理（避免限制生長(zhǎng)增殖）【注意】相關(guān)酶可使細(xì)胞裂解，應(yīng)注意用量和時(shí)間分散成單個(gè)細(xì)胞加培養(yǎng)液細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)懸浮生長(zhǎng)貼壁生長(zhǎng)(大多數(shù)）貼壁生長(zhǎng)

某些細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等細(xì)胞分裂受阻接觸抑制

當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。接觸抑制接觸抑制現(xiàn)象圓球形細(xì)胞剛開始鋪展貼壁生長(zhǎng)（100×）培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)并進(jìn)行有絲分裂（100×）細(xì)胞單層貼壁生長(zhǎng)鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（100×）單層細(xì)胞多層細(xì)胞取動(dòng)物組織用機(jī)械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理分散成單個(gè)細(xì)胞加培養(yǎng)液細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。懸浮生長(zhǎng)貼壁生長(zhǎng)(大多數(shù)）細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等細(xì)胞分裂受阻接觸抑制解決分瓶培養(yǎng)傳代培養(yǎng)①收集細(xì)胞a.懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞：直接用離心法收集b.貼壁細(xì)胞：用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞，用離心法收集②制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)[思考1]進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，這說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。

胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時(shí)，胃蛋白酶就失去活性，多數(shù)動(dòng)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，所以用胃蛋白酶不行。[思考2]動(dòng)物細(xì)胞的整個(gè)培養(yǎng)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(xì)胞分散開。貼壁細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個(gè)細(xì)胞，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)。[思考3]為什么要分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)？①分散不會(huì)限制彼此的生長(zhǎng)與增殖；②分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，保證O2與營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時(shí)排出。[思考4]正常細(xì)胞能否一直傳代培養(yǎng)下去？傳代培養(yǎng)部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，增殖緩慢，甚至完全停止大部分細(xì)胞衰老死亡少數(shù)細(xì)胞會(huì)克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正朝癌細(xì)胞發(fā)展10-50代繼續(xù)培養(yǎng)（50代以后）（有限細(xì)胞系）（無限細(xì)胞系）使用或保存的細(xì)胞通常為10代以內(nèi)，以保持細(xì)胞正常的二倍體核型(遺傳物質(zhì)不改變)。這一階段的細(xì)胞稱為細(xì)胞株細(xì)胞系的遺傳物質(zhì)一定改變P45【思考.討論】2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)PK植物組織培養(yǎng)獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物常用固體培養(yǎng)基新植株葡萄糖、動(dòng)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)過程細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，無減數(shù)分裂②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)脫分化、再分化練一練

下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是()A.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的全能性。B.傳代培養(yǎng)時(shí)需要用胰蛋白酶處理貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞。C.癌細(xì)胞在培養(yǎng)瓶中不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)一般需要使用CO2培養(yǎng)箱。A練一練

下圖所示是某動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)液中活細(xì)胞和死亡細(xì)胞的密度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)中要控制胰蛋白酶溶液的濃度和處理時(shí)間，以免損傷細(xì)胞。B.培養(yǎng)液中應(yīng)適當(dāng)加入青霉素、鏈霉素,以避免雜菌污染。C.曲線BC段變化的主要原因是培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足及有害代謝物積累等。D.培養(yǎng)至第6天時(shí)，新產(chǎn)生的細(xì)胞數(shù)等于死亡細(xì)胞數(shù)。D三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細(xì)胞的概念：

動(dòng)物和人體內(nèi)仍保留的_____具有_____和______能力的細(xì)胞。在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成其他類型的細(xì)胞。2.干細(xì)胞的分布：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包括

和

、

等。胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞iPS細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)、藥物安全與有效性檢測(cè)；導(dǎo)致腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)3.干細(xì)胞的分類：4.應(yīng)用及局限性：少數(shù)分裂分化[活動(dòng)2]閱讀P46—47，完成以下填空。早期胚胎中具有分化為成年動(dòng)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(gè)體的潛能。胚胎干細(xì)胞分布特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和造血干細(xì)胞等ES細(xì)胞局限性必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。三類干細(xì)胞三類干細(xì)胞骨髓以外的血液造血干細(xì)胞（返現(xiàn)最早研究最多，骨髓、外周血和臍帶血中）神經(jīng)干細(xì)胞（神經(jīng)系統(tǒng)中）精原干細(xì)胞（睪丸中，分化成精原細(xì)胞）成體組織或器官內(nèi)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(gè)體的能力。與組織器官的發(fā)育再生和修復(fù)有關(guān)，應(yīng)用廣泛。成體干細(xì)胞分布舉例特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）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)功能障礙等疾病造血干細(xì)胞→神經(jīng)干細(xì)胞→治療細(xì)胞損傷造成的疾病三類干細(xì)胞通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞得到的類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞①將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞

（成纖維細(xì)胞、已分化的T細(xì)胞、B細(xì)胞）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞概念制備方法(相關(guān)信息)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)iPS細(xì)胞②用小分子化合物誘導(dǎo)形成。①誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎；②iPS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)。可治療鐮狀細(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【小結(jié)】干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用

來源或存在功能、特點(diǎn)局限性胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)早期胚胎能夠分化成為動(dòng)物體內(nèi)的任何細(xì)胞，并進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個(gè)體成體組織或器官，如造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和精原干細(xì)胞等體外誘導(dǎo)體細(xì)胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細(xì)胞來治療疾病。無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應(yīng)。具有組織特異性，能分化成特定的細(xì)胞或組織不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力需從胚胎中獲取，涉及倫理問題，限制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用技術(shù)不成熟練一練

P47【練習(xí)與應(yīng)用】一、概念檢測(cè)1.判斷下列有關(guān)動(dòng)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(dòng)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（）2.干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞B.造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞C.不同類型的干細(xì)胞，它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞，可以在新藥的測(cè)試中發(fā)揮重要作用×√××A練一練

P47【練習(xí)與應(yīng)用】二、拓展應(yīng)用

現(xiàn)在關(guān)于iPS細(xì)胞的研究正在不斷深入。請(qǐng)你從以下兩個(gè)方面來查閱資料進(jìn)行思考。（1）由于誘導(dǎo)iPS細(xì)胞、促使其分化都需要時(shí)間，因此用某人特異的iPS細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于時(shí)間比較充裕的情形。從實(shí)際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測(cè)性方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施?（2）如果誘導(dǎo)iPS細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會(huì)有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？像