(共13张PPT)
2.2 动物细胞工程
动物细胞培养（第二课时）
干细胞培养及其应用
3
机体中能进行自我更新（产生与自身相同的子代细胞）并具有多向分化潜能（分化形成不同细胞类型）的一类细胞称为干细胞。
干细胞培养及其应用
3
①胚胎干细胞（ES细胞）：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。
★分类：
特点：体积小、细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。
干细胞培养及其应用
3
②成体干细胞：存在于成体组织或器官内中，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
一般认为，成体干细胞具有组织特性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完核个体的能力。
★分类：
干细胞培养及其应用
3
将治疗性克隆技术与人胚胎干细胞的制备相结合，利用体外构建的自身组织与器官来使患者得以康复。
★应用
再生医学
运用克隆技术获得患者“自身”的胚胎干细胞，然后在合适的条件下，定向分化成患者所需的各种细胞类型，如胰岛细胞可用于移植和糖尿病的治疗。
干细胞培养及其应用
3
日本京都大学教授山中伸弥在2006年，选取了24个对胚胎干细胞维持十分重要的基因，在小鼠的成纤维细胞中诱导表达，最后发现同时转入4种基因（Oct4、Sox2、c-myc和KLF4）就可诱导产生一种多能干细胞，称“诱导性多潜能干细胞”（iPScell）
★应用
再生医学
干细胞培养及其应用
3
★应用
诱导性多潜能干细胞
iPS技术是干细胞研究领域的一项重大突破，它回避了历来已久的伦理争议，解决了干细胞移植医学上的免疫排斥问题，
利用iPS细胞治疗小鼠镰状细胞贫血
干细胞培养及其应用
3
★应用
诱导性多潜能干细胞
取成纤维细胞等
转入相关因子
细胞发生转化
iPS细胞
分化
移植
干细胞培养及其应用
3
iPS细胞应用的优点
（1）诱导过程无需破坏胚胎
（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，理论上可以避免免疫排斥。
所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
一、概念检测
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。 ( )
练习与应用
×
×
√
×
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
练习与应用
二、拓展应用
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HA(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HLA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。
练习与应用
(2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？
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”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。(共19张PPT)
2.2 动物细胞工程
动物细胞培养（第一课时）
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？
通过细胞培养构建的人造皮肤
动物细胞培养
0
动物细胞培养：从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术。
动物细胞培养的条件
1
动物细胞培养的条件
营养物质
其他条件
<
<
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
营养物质
将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。
由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清和血浆等一些天然成分。
天然培养基
动物细胞培养的条件
1
无菌、无毒的环境
无菌：
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
定期更换培养液，以便清除代谢物
无毒：
温度、pH和渗透压
哺乳动物多以（36.5±）℃
温度：
pH：
多数细胞生存的适宜pH在7.2-7.4
渗透压：
需要考虑的一个重要环境参数
动物细胞培养的条件
1
气体环境
O2:
细胞代谢所必需的
CO2：
维持培养液的pH
用培养皿或松盖培养瓶，在95%空气和5%CO2的混合气体的CO2,培养箱中进行培养。
动物细胞培养的过程
2
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
思考1.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？
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。
动物细胞培养的过程
2
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
思考2.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？
①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，
另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出。②使得在细胞水平操作的其他得以实现。
动物细胞培养的过程
2
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
思考3.实验过程中，胰蛋白酶处理时间过长，会出现什么结果？
细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。
动物细胞培养的过程
2
思考4.为什么要将动物组织块分散成单个细胞，制成细胞悬液？
细胞贴壁
悬液中大多数分散的细胞很快就贴附在瓶壁上生长繁殖，这种现象称为细胞贴壁
细胞接触抑制
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
加培养液
细胞悬液
动物细胞培养的过程
2
思考4.为什么要将动物组织块分散成单个细胞，制成细胞悬液？
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
加培养液
细胞悬液
肿瘤细胞失去接触抑制，
可以在培养液无限增殖下去。
动物细胞培养的过程
2
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
思考4.为什么要将动物组织块分散成单个细胞，制成细胞悬液？
成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞生长和增殖。
★体外培养动物细胞分为两类
①悬浮生长细胞
细胞能够悬浮在培养液中生长増殖
②贴壁生长细胞
细胞需要贴附于某些基质（如培养瓶壁）表面才能增殖（主要类型）
加培养液
细胞悬液
动物细胞培养的过程
2
动物
组织块
分散成
单个细胞
机械法
胰蛋白酶
胶原蛋白酶处理
加培养液
细胞悬液
原代培养
传代培养
放入培养瓶
在适宜条件中
在适宜条件中
分瓶培养
原代培养
传代培养
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养。
将分瓶后的细胞培养称为传代培养。
动物细胞培养的过程
2
区分两种培养方式的方法
方法
区分两种培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。
①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。
②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。
动物细胞培养的过程
2
细胞悬液
原代培养
传代培养
放入培养瓶
在适宜条件中
在适宜条件中
分瓶培养
思考5.为什么要进行分瓶培养？
悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、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。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，
动物细胞培养的过程
2
细胞悬液
原代培养
传代培养
放入培养瓶
在适宜条件中
在适宜条件中
分瓶培养
思考6.进行传代培养时，如何处理？
悬浮培养的细胞直接用离心法收集；
贴壁细胞需要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。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
动物细胞培养的过程
2
动物细胞培养的过程
2
1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？
细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，増殖能力越强，所以更容易培养。
思考讨论
动物细胞培养的过程
2
思考讨论
2. 动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？
培养结果
动物血清
植物激素
常用液体培养基
常用固体培养基
培养基性质
细胞的全能性
原 理
动物细胞培养
植物组织培养
比较项目
新的细胞群，不形成个体
完整植株
培养基特有成分
细胞增殖
