2[1].2动物细胞工程1

第2章细胞工程第2节动物细胞工程（第1课时）【学习目标】1.认同动物细胞培养是模拟体内生理条件在体外进行的培养，由此分析、推出培养动物细胞需要满足的基本条件。

2.尝试建构动物细胞培养基本流程。

3.认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

4.简述干细胞的应用；通过探讨干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险，理性看待生物技术的应用，增强社会责任感。

【重点难点】1.动物细胞培养的过程及条件。

2.干细胞在生物医学工程中的应用。

【学习新知】学习任务一动物细胞培养阅读教材43-45页，完成以下内容：活动1：通过“人造皮肤”事例，概述动物细胞培养的概念。

活动2：认同动物细胞培养是模拟体内生理条件在体外进行的培养，由此分析、推出培养动物细胞需要满足的基本条件。

（1）分析机体给体内的细胞提供了哪些适宜的条件使其能够维持正常的生命活动？（2）动细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养，你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件？活动3：尝试建构动物细胞培养基本流程。

（1）依据动物细胞培养的概念，初步建构动物细胞培养的流程。

（2）根据教材中“动物细胞培养的过程”的内容，并结合图2-12，思考、回答下列问题：①培养前为什么要将组织分散成单个细胞？②怎样将组织分散成单个细胞细胞？③培养一段时间分裂会受阻,这是为什么？怎样解决这一问题？④什么是细胞贴壁、接触抑制、原代培养、传代培养？（3）在分析、回答问题的基础上完善动物细胞培养的基本流程。

活动4：比较动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？活动5:完成[自学检测1][自学检测1]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)动物细胞培养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)培养瓶中的细胞均需要定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖。

（）(5)培养过程除需要无菌、无毒的环境外，还要定期更换培养液。

动物细胞工程第一章动物细胞工程概论一、动物细胞工程的概念1.动物细胞工程的定义动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的技术方法对动物细胞进行各种操作并使其在体外生长、增殖、分化以生产有用产品或引向成体化（产生新型生物个体）的技术体系，是生物技术（生物工程）的重要组成部分。

狭义细胞工程指对细胞个体进行的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进行的各种操作。

2.动物细胞工程研究的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的研究。

(1)狭义细胞工程：研究体外分离、培养、增殖、分化动物细胞的条件以及保存、操作及利用动物细胞的工艺技术体系。

(2)组织工程：研究体外培养、增殖动物组织的条件以及保存、操作及利用动物组织的工艺技术体系。

(3)器官工程：研究体外培养、增殖器官的条件以及保存、操作及利用动物器官的工艺技术体系。

(4)动物胚胎工程：研究动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。

3.动物细胞工程研究的意义(1)是动物繁殖的重要技术手段加快动物繁殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物(2)是人类辅助生殖技术的重要组成部分体外受精—胚胎移植技术，可以克服雄性不育和雌性不孕；(3)是动物遗传育种的重要技术手段对精子或卵子进行遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使若干个动物性状进行有机组合，产生新的生物个体；(4)生产药物直接培养细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进行遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物（生物反应器）；(5)保存珍惜动物资源由于动物克隆技术的成功，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生命个体，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生物种群(6)提供人类器官移植的材料人类器官移植发展很快，目前可以进行心脏、肝、肾脏移植，可以进行皮肤、角膜、骨髓细胞移植。

三、动物细胞工程讲授的主要内容1.动物细胞、组织培养2.动物细胞融合3.动物细胞重组4.向细胞内引入高分子物质5.动物细胞冷冻保存6.动物胚胎工程四、动物细胞工程实验（实习）内容1.实验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培养用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分离与培养4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培养细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程研究取得的重要进展1.精液采集、精液冷冻与人工授精技术的成熟和发展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了基础；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培养技术的成功，使人们在体外完成动物生殖过程成为可能；3.体外受精与胚胎移植技术的成功，产生了试管婴儿，试管牛，试管猪，试管山羊，试管兔；4.细胞核移植技术的成功，使人们克隆高等哺乳动物的梦想得以实现体细胞核移植、胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植技术的成功，为克隆动物和转基因动物生产提供了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分离、体外扩增与诱导分化研究的成功，为人类医学发展提供了宝贵的材料；胚胎干细胞，胰腺干细胞，神经干细胞，骨髓干细胞，皮肤干细胞，角膜干细胞6.转基因细胞（细胞转染基因）技术的成功，为转基因动物的生产创造了条件；7.胚胎嵌合技术一种或两种动物胚胎共同生长发育形成一个生物个体的技术，即在一个生物体内，含有来源于两个不同胚胎的细胞和组织；8.细胞融合技术将两种或两种以上的细胞融合，形成一个具有新性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。

《动物细胞工程》讲义一、动物细胞工程的定义和范围动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，在细胞水平上进行的遗传操作以及细胞和组织培养技术，以改造细胞、创造新的生物品种或生产生物产品的一门综合性科学技术。

其范围涵盖了细胞培养、细胞融合、细胞核移植、胚胎移植、细胞重组、转基因动物等多个方面。

二、动物细胞培养技术（一）基本原理细胞培养是动物细胞工程的基础，其原理是细胞具有分裂和生长的能力。

在适宜的条件下，细胞可以不断增殖并保持一定的生理特性。

（二）培养条件1、无菌环境：防止微生物污染是细胞培养成功的关键。

2、合适的培养基：包含细胞生长所需的营养物质，如氨基酸、维生素、无机盐等。

3、适宜的温度和 pH：一般来说，培养温度在 37℃左右，pH 在 72 74 之间。

4、气体环境：通常需要 95%的空气和 5%的二氧化碳，二氧化碳用于维持培养基的 pH 稳定。

（三）培养过程1、取材：从动物体内取出组织或器官，进行处理以获得单细胞。

2、原代培养：将获得的细胞直接培养，这是细胞培养的第一代。

3、传代培养：当原代培养的细胞生长到一定密度时，进行分瓶培养。

（四）应用1、生物制品的生产，如疫苗、抗体等。

2、细胞生物学和分子生物学的研究。

3、药物筛选和毒性测试。

三、细胞融合技术（一）原理细胞融合是指两个或多个细胞通过物理、化学或生物方法融合成一个杂种细胞的过程。

其原理基于细胞膜的流动性。

（二）方法1、病毒诱导融合：使用某些病毒，如仙台病毒，促使细胞膜融合。

2、化学诱导融合：常用的化学试剂有聚乙二醇（PEG）。

3、电融合：通过电场作用使细胞排列紧密接触，进而融合。

（三）应用1、单克隆抗体的制备：将免疫小鼠的 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，分泌单克隆抗体。

2、细胞遗传和细胞免疫的研究。

四、细胞核移植技术（一）原理细胞核移植是将一个细胞的细胞核移植到另一个去核的细胞中，使其发育成一个新的个体。

这基于细胞核的全能性，即细胞核包含了生物体发育所需的全部遗传信息。

选修3《现代生物科技专题》知识点总结专题2 细胞工程（一）植物细胞工程1.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞的全能性全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞脱分化再分化发育（2）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物体常用的植物激素生长素和细胞分裂素。

（3）用途：微型繁殖、作物脱毒（选材应该选择茎尖组织）、制造人工种子、单倍体育种（最大的优点是明显缩短育种年限，得到的全为纯种）、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产。

（4）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。

2.植物体细胞杂交技术（1）原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性（2）过程：去壁的方法：酶解法；诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等。

化学法是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。

（4）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，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：细胞增殖（3）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。

（4）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。

细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

（5）动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。

通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。

此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。

通常需加入血清、血浆等天然成分。

第2章细胞工程第2节动物细胞工程一、动物细胞培养1.概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。

2.原理：细胞增殖3.地位：动物细胞工程的基础4.关键操作：原代培养和传代培养。

（一）动物细胞培养的条件1.营养（1）成分①已知成分将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。

①未知成分使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。

（2）培养基的物理性质培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。

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；①在无菌环境下进行操作；①还需要定期更换培养液。

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36.5±0.5①为宜。

（2）适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。

（3）适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的维持细胞正常的形态和功能。

4.气体环境（1）组成：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。

（2）气体作用：①O2：O2是细胞代谢所必需的；①CO2：CO2的主要作用维持培养液的pH。

（二）动物细胞培养的过程①原代培养：将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。

①传代培养：将分瓶后的细胞培养称为传代培养；①细胞贴壁：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，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；①接触抑制：当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。

1.取动物组织（1）取材：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。

2.制成细胞悬液（1）制成细胞悬液的步骤：①将组织分散成单个细胞；①用培养液将细胞制成细胞悬液。

（2）将组织分散成单个细胞的原因：①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；①能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。

发生特异性结合，发挥免疫效应，该过
生产单克隆抗体等技术。

动
①动物组织培养技术是单克隆抗体技术的基础。

②根据培养基的用途分类，图中HAT 培养基属于选择培养基。

③单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是特异性强、灵敏度高、产量高
④动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用
毒。

⑤选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的无限增殖特点，又具备淋巴细胞的
抗体特点。

⑥淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞细胞分化、发育而来。

第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养课后·训练提升基础巩固1.下列有关细胞工程的叙述,正确的是( )A.动物细胞培养时,与幼龄动物的细胞相比,老龄动物的细胞更容易培养B.由于植物细胞具有全能性,所以分化程度不同的细胞全能性相同C.动物细胞培养前需要将组织、器官分散成单个细胞D.对原生质体的活力进行检测,可以采用质壁分离的方法答案:C解析:动物细胞培养时,幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞相比,更容易培养,A项错误。

分化程度不同的细胞全能性不同,分化程度越高,其全能性越低,B项错误。

动物细胞培养前需要将组织、器官分散成单个细胞,C项正确。

原生质体没有细胞壁结构,无法进行质壁分离,D 项错误。

2.一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件是( )①无毒的环境②无菌的环境③使用合成培养基,但通常需加血清等天然成分④温度与动物的体温相近⑤因在CO2培养箱中培养,故不需要O2⑥适宜的pHA.①②③④⑤⑥B.①②③④C.①②④⑤⑥D.①②③④⑥答案:D解析:动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,①②正确;用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,还需加入血清等天然成分,③正确;动物细胞培养需要适宜的温度和pH,其中温度要与动物体温相近,④⑥正确;动物细胞培养需要一定的气体环境,为95%空气和5%CO2的混合气体,⑤错误。

3.在将动物组织块分散成单个细胞时,可以使用胰蛋白酶。

由此判断下列推测不合理的是( )A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系B.一定要注意处理时间以及加酶量C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤D.动物细胞培养液的pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致答案:C解析:胰蛋白酶可水解蛋白质,且胰蛋白酶可破坏动物细胞之间的联系,从而将组织块分散成单个细胞,可推测动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系;细胞膜中含有蛋白质成分,所以一定要注意处理的时间和酶的用量,以防止对动物细胞造成损伤;酶促反应需要适宜的pH,所以培养液的pH应与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致。