3月13日清晨，江蘇南京一小區(qū)居民家中突發(fā)火災，由于現(xiàn)場火勢較大，屋內(nèi)兩人無法逃脫，丈夫把妻子放在陽臺護欄外側(cè)，緊緊拉著妻子不放手，自己卻燒傷，隨后，消防員趕到，將屋內(nèi)兩人救出。
大面積燒傷的病人，需要移植健康皮膚
患者自身的不夠用，如何解決？
小面積燒傷：患者通過切除 + 植皮(自身)后恢復。
思考：怎樣獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個細胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚？
從動物體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術。
幼齡個體的細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)。
未體現(xiàn)動物細胞的全能性
一、動物細胞培養(yǎng)的條件
糖類氨基酸無機鹽維生素等
適宜溫度、pH和滲透壓
一般來說，動物細胞培養(yǎng)（模擬體內(nèi)細胞正常生長增殖的環(huán)境）需要滿足以下條件：
*這里的糖類不包括淀粉、蔗糖等。
動物細胞無法吸收二糖、多糖
培養(yǎng)基的構(gòu)成：合成培養(yǎng)基 + 血清等天然成分
一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。
①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行滅菌處理
②在無菌環(huán)境下進行操作
1、定期更換培養(yǎng)液的目的是什么？
以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害
2、如何防止培養(yǎng)過程中的微生物污染？
在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素
3.溫度、pH和滲透壓
多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為________
維持細胞正常的形態(tài)和功能
哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以_ __________為宜；
維持適宜滲透壓的目的______________________
動物細胞培養(yǎng)所需氣體主要有_____和______
用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶,在含有_______________和__________的混合氣體的__________
不同氣體的作用是什么？
二、動物細胞培養(yǎng)的過程
合作探究：請同學們自主閱讀教材P44-45，小組合作思考討論完成問題。
1.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？2.簡述動物細胞培養(yǎng)的過程。3.什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？4.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？6.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同之處與不同之處？
（一）動物細胞培養(yǎng)的類型
能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。
需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖。
放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)
轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)
一般取材于動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。
細胞分化程度低，增殖能力強，容易培養(yǎng)。
（二）動物細胞培養(yǎng)的過程
長時間會分解細胞膜蛋白，破壞細胞結(jié)構(gòu)，注意控制時間和酶用量。
①從動物體取出的成塊組織中，細胞與細胞靠在一起， 彼此限制了生長和增殖。②利于細胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進行物質(zhì)交換。
（2）怎樣將動物組織分散成單個細胞？
機械方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間。
不可以，因為胃蛋白酶的最適PH為1.5左右
②胰蛋白酶處理時間過長，會怎樣？
用培養(yǎng)液將細胞制成細胞懸液。
將細胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中進行原代培養(yǎng)。
指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。
細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等
能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖
需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖
這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。
要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。
當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。
重新用胰蛋白酶等處理,使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。
（2）將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)
動物細胞的整個培養(yǎng)過程中可能多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶：
思考:細胞可以一直進行傳代培養(yǎng)嗎？
部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，增殖緩慢，甚至完全停止
少數(shù)細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正朝癌細胞發(fā)展
繼續(xù)培養(yǎng)（50代以后）
實驗使用或保存的細胞通常為10代以內(nèi)，以保持細胞正常的二倍體核型(遺傳物質(zhì)不改變)
這一階段的細胞稱為細胞株
培養(yǎng)動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。( )
原代培養(yǎng)特指從體內(nèi)取出組織或細胞后進行的初次培養(yǎng)，而第一代細胞則是指細胞在培養(yǎng)過程中經(jīng)歷的第一次增殖。
原代培養(yǎng)不僅僅包括第一代細胞，還包括了后續(xù)幾代（通常至第十代）的細胞。
思考：“細胞增殖到互相接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止繼續(xù)繁殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象”試結(jié)合上述解釋，舉例說明哪種細胞無接觸抑制現(xiàn)象，并闡述原因。
癌細胞；癌細胞的細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少
腫瘤細胞失去接觸抑制，條件適宜在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。
（三）動物細胞培養(yǎng)的意義
（1）生物制品 酶、生長因子、疫苗、單克隆抗體等（2）進行有毒物質(zhì)和藥物的檢測（3）臨床治療 （如人工皮膚）（4）生物學基礎研究 （細胞全能性的揭示、細胞周期及調(diào)控、癌變機理及細胞衰老的研究）
動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較
用機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶將組織細胞分散開
離體植物器官、組織、細胞
動物胚胎或幼齡動物的組織、器官
液體 (又稱培養(yǎng)液)
水、有機營養(yǎng)成分、無機營養(yǎng)成分、植物激素
糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)及血清等天然成分
細胞分裂方式都是有絲分裂；都要嚴格的進行無菌操作。
(1)動物細胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動物細胞的全能性(　　)(2)培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞(　　)(3)懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集，貼壁細胞需要用胰蛋白酶等處理后再用離心法收集(　　)(4)動物細胞培養(yǎng)時，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH(　　)
2.一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件①無毒的環(huán)境?、跓o菌的環(huán)境?、壑皇褂煤铣膳囵B(yǎng)基　④溫度與動物的體溫相近?、菀蛟贑O2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，故不需要O2　⑥多數(shù)動物細胞培養(yǎng)在7.2～7.4的pH環(huán)境A.①②④⑤⑥ B.①②③④C.①②③⑤⑥ D.①②④⑥
3.在將動物組織塊分散成單個細胞時，可以使用胰蛋白酶。由此判斷以下推測不合理的是A.動物細胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系B.處理時一定要注意處理時間、加酶量C.胰蛋白酶一定不會對動物細胞造成損傷D.動物細胞培養(yǎng)液的pH應與胰蛋白酶作用的適宜pH基本一致
長時間會分解細胞膜蛋白，破壞細胞結(jié)構(gòu)
三、干細胞培養(yǎng)及其應用
動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血。
干細胞存在于 、 和 等多種組織和器官中。
存在于 中
具有分化為成年動物體內(nèi)的 類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至 的潛能。
目前科學家已分離出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES細胞，在體外培養(yǎng)可分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等細胞。
必須從 中獲取 ，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學上的應用。
存在于 組織或器官內(nèi)的干細胞
發(fā)現(xiàn)最早研究最多應用最成熟
具有 性，只能分化成 細胞或組織， 發(fā)育成完整個體的能力。
（骨髓、外周血和臍帶血中）
有著自我更新能力 及分化潛能的干細胞，與組織、器官的 、 和 等密切相關。
治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病（如帕金森病、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。
(3)誘導多能干細胞：
通過 誘導小鼠 細胞，獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞，稱為誘導多能干細胞
①借助載體將 或 導入細胞（成纖維細胞以及已分化的 均可）；
②用 誘導形成。
?誘導多能干細胞優(yōu)點：
①誘導過程 破壞胚胎；
② iPS 細胞可以來源于病人自身的 細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免 反應。
所以，科學家普遍認為iPS細胞的應用前景優(yōu)于胚胎干細胞。
(1)1→2過程的實質(zhì)是什么？
(2)誘導多能干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？
誘導多能干細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復并恢復正常功能。
如圖為iPS細胞的培養(yǎng)和利用過程，請據(jù)圖回答問題：
（3）利用誘導多能干細胞形成的組織細胞移植后會產(chǎn)生免疫排斥嗎？
由于人造器官是由病人自身細胞經(jīng)誘導分化形成的，所以理論上可以避免免疫排斥反應。
存在導致腫瘤發(fā)生的風險
干細胞將在再生醫(yī)學、藥物安全性與有效性檢測等領域發(fā)揮大作用。
能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體
成體組織或器官，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和精原干細胞等
能分化成為具有特定功能的細胞來治療疾病。無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應
具有組織特異性，能分化成特定的細胞或組織
不具有發(fā)育成完整個體的能力
需從胚胎中獲取，涉及倫理問題，限制了它在醫(yī)學上的應用
技術不成熟有腫瘤發(fā)生的風險
動物細胞培養(yǎng)的概念和原理
在適當?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術
(1)營養(yǎng)條件(2)無菌、無毒的環(huán)境(3)溫度、pH和滲透壓(4)氣體環(huán)境
胚胎干細胞（ ES細胞）
早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中
1.判斷下列有關動物細胞培養(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、無機鹽、維生素和動物血清（ ）（4）培養(yǎng)瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理,分瓶后才能繼續(xù)增殖（ ）
2.干細胞有著廣泛的應用前景。下列相關敘述錯誤的是( ) A.干細胞是從胚胎中分離提取的細胞 B.造血干細胞可以分化為各種血細胞 C.不同類型的干細胞,它們的分化潛能是有差別的 D.由iPS細胞產(chǎn)生的特定細胞,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用
現(xiàn)在關于iPS細胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進行思考。（1）由于誘導iPS細胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPS細胞進行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預測性方面考慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應該提前采取什么措施?
像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立HLA(Human Leukcyte Antigen,人類白細胞抗原)多態(tài)性豐富的iPS細胞庫，可以為需要的人找到HIA匹配度較高的iPS細胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應。
（2）如果誘導iPS細胞定向分化為生殖細胞的技術發(fā)展成熟，該技術可能會有哪些應用？又可能帶來哪些問題？
該技術可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來進行瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細胞進行轉(zhuǎn)基因操作，再經(jīng)過受精、胚胎發(fā)育等過程來獲得轉(zhuǎn)基因動物。該技術可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的iPS細胞分別誘導形成精子和卵子，兩者受精可能培育出“單親”嬰兒；有的人還可能有目的地選擇iPS細胞，從而“設計”嬰兒。

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一 動物細胞培養(yǎng)

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