1、原理和方法 操作水平 目的 分类 细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品动物细胞工程和植物细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。第2章 细胞工程首例胚胎移植成功 首创动物组织体外培养法 发现哺乳动物精子获能现象 体细胞核移植成功 试管家兔诞生 创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 分离和培养小鼠胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 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
2、家首次培育了体细胞克隆猴 1959年1890年1907年1951年1958年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年动物细胞工程的发展历程 科技探索之路 1 动物细胞融合技术（单克隆抗体）2 动物细胞培养技术（基础）3 动物细胞核移植技术（克隆动物）2.2 动物细胞工程 动物细胞工程常用技术 人造皮肤：人体再生术的秘密 组织分散单个细胞细胞群培养人造皮肤是如何生产出来的吗？一、动物细胞培养 细胞增殖（有丝分裂）1.概念 从动物机体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后,放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。2.原理糖类、氨基酸、无机盐、维生素 无菌、无毒的环
3、境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境+合成培养基血清人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。一般使用液体培养基，也称培养液。如何维持无菌、无毒的环境？适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？适宜的气体环境包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？无菌处理；定期更换培养液；添加抗生素等 温度：（36.50.5）pH：7.2-7.2 适宜的渗透压 95%空气和5%CO2;培养皿或松盖培养瓶；3.培养条件1）取什么样的材料容易成功？2）为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？方法是？3）什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？4）什么是原代培养和
4、传代培养？5）为什么要进行分瓶培养？怎么处理？6）动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？4.过程机械法、胰蛋白酶（胶原蛋白酶）等处理 1）取什么样的组织？选动物胚胎或幼龄动物的器官或组织 2）为什么要分散成单个细胞？如何分散？原因：其细胞生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强。说明动物细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？胰蛋白酶不会把细胞消化吗？分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。蛋白质 不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5 酶的作用时间过长，也会破坏细胞结构 细胞贴壁：某些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
5、。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。3）什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？圆球形细胞刚开始 铺展贴壁生长（100）动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂（100）贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100）思考:正常情况下，动物细胞培养获得的细胞是单层还是多层？单层细胞多层细胞原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。传代培养：分瓶后的细胞培养。5）为什么要分瓶培养？怎样处理？4）什么是原代培养和传代培养？细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 悬浮生长贴壁生长(大多数）接触抑制 传代培养 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单 个细胞，再
6、用离心法收集 制成细胞悬液，分瓶培养 收集细胞 细胞分裂受阻 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 原理 培养基性质 培养基特有成分 培养结果 培养目的 相同点 获得细胞或细胞产物 常用固体培养基 植物体 葡萄糖、动物血清 常用液体培养基 细胞增殖 细胞的全能性 许多细胞 快速繁殖等 蔗糖、植物激素 1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件 6）植物组织培养和动物细胞培养的比较取动物组织 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 分散成单个细胞 悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 接触抑制 传代培养 细胞悬
7、液 解决 原代培养 分瓶 培养 加培养液 在培养皿或培养瓶内 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:先分散，后离心法收集 细胞分裂受阻 收集细胞 总结:动物细胞培养过程 制成细胞悬液，分瓶培养 二、干细胞的培养及其应用 来源或存在 功能及应用 胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞 诱导多能干细胞(iPS细胞)（阅读P4647，完成表格）早期胚胎 能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体 成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞 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。体外诱导体细胞产生
8、能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。1.iPS细胞用于治疗人类疾病iPS细胞 成纤维细胞 转入相关因子 细胞发生转化 分化 移植 优势：不涉及伦理问题、无免疫排斥等 面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。诱导多能干细胞（iPS细胞）多种体细胞 定向诱导分化 体外诱导小鼠成纤维细胞 临床治疗人类疾病如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等 总结：iPS细胞应用的流程 现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。（1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可
9、预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。二.拓展应用 该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”
10、婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1）培养环境中需要O2，不需要CO2。（）（2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（）（3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（）（4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖（）一.概念检测 练习与应用 一.概念检测 练习与应用 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,它们的分化潜能是有差别的 D.由iPS细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用 A 无菌、无毒 营养 温度、pH和渗透压 气体环境 制备细胞悬液 原代培养 传代培养 动物细胞培养 动物细胞培养的条件 动物细胞培养的过程 干细胞的培养和应用 干细胞的种类、特点及应用 iPS细胞的培养和应用 课堂小结 动物细胞培养
