2.2.1 动物细胞培养课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

DNA是主要遗传物质 第二章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 第1课时 动物细胞培养 选必三 REN JIAO BAN GAO ZHONG SHENG WU XUAN BI SAN 科技探索之路：动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程 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 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 P33 2 动物细胞工程 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合和单克隆抗体 动物细胞工程的基础 克隆猴：中中和华华 单克隆抗体 人造皮肤 3 小面积烧伤： 1）自身健康皮肤？ 非常有限 免疫排斥反应 2）使用他人皮肤？ 患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复 可从病人身上取少量正常、健康皮肤在体外进行培养、扩增。 大面积烧伤？ ——动物细胞培养 从社会中来 皮肤的自体移植 4 人造皮肤：人体再生术的秘密 通过细胞培养构建的人造皮肤 大面积烧伤的病人,需要移植健康皮肤 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。怎样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可供的移植皮肤？ 可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤，既解决了来源不足，又不会产生排斥反应。 烧伤病人图片 从社会中来 动物细胞培养 1. 概念： 2. 原理： 3. 地位： 动物细胞工程的基础 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。 细胞增殖（分裂） 【思考】：动物组织的选择： 幼龄动物 or 老龄动物 幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。 动物体 组织 单个细胞 细胞生长和增殖 取出 分散 适宜条件 培育的终点：细胞 动物细胞培养 1. 概念： 2. 原理： 3. 地位： 动物细胞工程的基础 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。 细胞增殖（分裂） 因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低、分裂能力强，易培养。 4. 培养对象： 胚胎或幼龄动物的细胞 5. 目的： 获得细胞或者细胞产物（不能获得完整动物个体） 动物细胞培养的 条件 营养物质 稳定的 内环境 < < 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 那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？ 动物细胞培养的条件 01. 1.营养： ①合成培养基----已知成分 将细胞所需的__________（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按_____和______严格配制而成的培养基，称为_________。 营养物质 种类 所需量 合成培养基 ②天然成分--未知成分 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____等一些天然成分。 血清 培养动物细胞一般使用__________，也称为______。 液体培养基 培养液 血清中不仅含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种营养物质，还有激素及多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。即天然培养基。 （1）培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分 （2）培养基的物理性质 不包括淀粉、蔗糖等 动物细胞培养的条件 01. 为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？ 1、血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等， 2、氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。 3、血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，这是细胞生长和增殖所必需的，能促进细胞的生长、增殖和贴附。 4、因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清。 11 ①对______和____________进行_____处理； ②在________下进行操作； ③还需要______________。 培养液 所有培养用具 灭菌 无菌环境 定期更换培养液 在细胞培养液中添加一定量的抗生素 2.无菌、无毒的环境 目的：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 如何防止培养过程中的微生物污染？ 思考？ 动物细胞培养的条件 01. ①适宜的温度 哺乳动物细胞培养的温度多以_______________为宜； ②适宜的pH 多数动物细胞生存的适宜pH为__________ ③适宜的渗透压 维持适宜渗透压的目的_________________________ 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 维持细胞正常的形态和功能 3.温度、pH和渗透压 动物细胞培养的条件 01. 4.气体环境： (1)动物细胞培养所需气体主要有____和_____。 ①O2：_______________________ ②CO2：_____________________________ (2)容器：通常采用_______或_____________。 (3)仪器：置于含有_______和______的混合气体的_____________。 O2 CO2 O2是细胞代谢所必需的 CO2的主要作用维持培养液的pH 培养皿 松盖培养瓶 95%空气 5%CO2 CO2培养箱 微生物培养中的作用不同（为自养型微生物提供碳源） 动物细胞培养的条件 01. 带着以下问题阅读教材： 1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？ 2.体外培养动物细胞有哪些类型？ 3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？ 4.什么是原代培养和传代培养？ 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？ 动物细胞培养的过程 02. 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液原代培养 分瓶 进行传代培养 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液进行原代培养 放入CO2培养箱中培养 传代培养 放入CO2培养箱中培养 细胞贴壁 接触抑制 动物细胞培养的过程 02. 培养过程中出现了几个概念： 要求：培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附 (1)细胞贴壁: 大多数体外培养的细胞需要________________才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的_____上。 贴附于某些基质表面 瓶壁 动物细胞培养的过程 02. 17 培养过程中出现了几个概念： (2)接触抑制: 当_____细胞生长到____________时，细胞通常会__________。 贴壁 表面相互接触 停止分裂增殖 接触抑制 动物细胞培养的过程 02. 18 贴壁生长与接触抑制 形成一层细胞 可形成多层细胞 圆球形细胞刚开始铺展贴壁生长（100×） 培养的动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂（100×） 细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100×） 思考：“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息， 就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释， 阐述癌细胞无接触抑制现象的原因。 癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少 肿瘤细胞失去接触抑制， 条件适宜在培养液可以无限增殖下去。 动物细胞培养的过程 02. 但是，正常细胞培养会出现接触抑制 培养过程中出现了几个概念： 要求：培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附 (1)细胞贴壁: 大多数体外培养的细胞需要_________________才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的_____上。 贴附于某些基质表面 瓶壁 (2)接触抑制: 当_____细胞生长到____________时，细胞通常会__________。 贴壁 表面相互接触 停止分裂增殖 通常将_______的细胞培养，即动物组织经____后的________称为原代培养； (3)原代培养： (4)传代培养： 将_______的细胞培养称为传代培养。 分瓶之前 处理 初次培养 分瓶后 10代以内的细胞 10-50代的细胞 动物细胞培养的过程 02. 21 动物组织 分散成 单个细胞 培养 （1）培养前，为什么要将动物组织分散成单个细胞？ ①分散不会限制彼此的生长和增殖； ②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，利于继续培养。 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 培养 （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ①说明动物细胞间的物质主要是什么成分？ 蛋白质 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 培养 （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ②用胃蛋白酶可以吗？ 不可以，因为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，胃蛋白酶的最适PH为1.5左右。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 培养 阅读教材P44“动物细胞培养的过程”，思考、回答下列问题： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？ 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 培养 阅读教材P44“动物细胞培养的过程”，思考、回答下列问题： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 纤维蛋白、胶原蛋白等 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？不对；使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。 动物组织 分散成 单个细胞 培养 阅读教材P44“动物细胞培养的过程”，思考、回答下列问题： （2）怎样将动物组织分散成单个细胞？ 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 ③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？ 细胞膜的成分中含有蛋白质，时间长了会破坏细胞结构，对细胞造成损伤 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 培养 （3）分散成的单个细胞，如何培养？ 用培养液将细胞制成细胞悬液，放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 细胞悬液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 根据动物细胞培养的概念，初步构建动物细胞培养的流程： 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 ★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（主要类型） 细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 悬浮培养瓶 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 细胞贴壁 接触抑制 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 （4）培养一段时间后，细胞分裂会受阻，为什么？ 接触抑制 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 细胞分裂受阻 解决？ 动物细胞培养的过程 02. 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 传代培养 在适宜条件中 分瓶培养 原代培养 （5）什么是原代培养和传代培养？ 判断依据：胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶！ ①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。 ②传代培养：分瓶后的细胞培养。 动物细胞培养的过程 02. 区分原代培养和传代培养的方法 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。 思考：用胰蛋白酶两次处理的目的？ 第一次处理的目的是使组织细胞分散开； 第二次处理的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分瓶后继续培养。 动物组织 分散成 单个细胞 细胞悬液 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 加培养液 培养 放入培养瓶 在适宜条件中 传代培养 在适宜条件中 分瓶培养 原代培养 （6）进行传代培养（分瓶培养）时，如何处理？ 悬浮细胞:离心法收集 贴壁细胞:胰蛋白酶处理，再离心法收集 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 动物细胞培养的过程 02. 取动物组织 用机械法或用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，避免限制生长增值 分散成单个细胞 解决 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 细胞悬液 原代培养 分瓶培养 ①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 ②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原代培养：分瓶前的细胞培养，指动物组织 经处理后的初次培养 ④传代培养：分瓶后的细胞培养。 加培养液 放入培养皿或培养瓶内 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集 细胞分裂受阻 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 注意：相关酶可使细胞裂解，应注意用量和时间 体外培养的动物生长类型 细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 无限增殖 保持细胞正常二倍体核型 增长缓慢，部分细胞核型改变 突破细胞寿限，遗传物质一定改变 原代培养 传代培养 （遗传物质没改变） （遗传物质有的改变） 使用或保存的细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型(即遗传物质不改变)； 少数细胞会克服细胞寿命的自然极限， 获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正朝癌细胞发展 遗传物质有的改变 细胞株 细胞系 遗传物质改变 细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株；继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了； 35 传代培养一般培养有限代次后，细胞就会死亡，如果细胞不死，就意味着细胞的遗传物质发生了改变，即具有异倍体核型。 目前用于冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。 细胞株 从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到10-50代，有部分细胞遗传物质发生了变化。 细胞系 传到50代后，细胞遗传物质发生了变化，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件下无限制的传代下去。 动物细胞培养的过程 02. 原代培养 传代培养 细胞株 细胞系 遗传物质改变 遗传物质有的改变 分瓶培养 细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 无限传代 思考·讨论: 不可以；细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株；继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了； 遗传物质有的改变 动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 细胞悬浮液 胰蛋白酶 原代培养 传代培养 大量细胞 单个细胞 加培养液 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 根、芽 植物体 脱分化 再分化 接种至培养基 动物细胞培养 植物组织培养 植物组织培养和动物细胞培养的比较 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 随堂检测 (1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性(　　) (2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(　　) (3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后再用离心法收集(　　) (4)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH(　　) × √ 1.判断正误 × √ 针对训练 随堂检测 2.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件( ) ①无毒的环境　②无菌的环境　③只使用合成培养基　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O2　⑥多数动物细胞培养在7.2～7.4的pH环境 A.①②④⑤⑥ B.①②③④ C.①②③⑤⑥ D.①②④⑥ D 针对训练 随堂检测 3.在将动物组织块分散成单个细胞时，可以使用胰蛋白酶。由此判断以下推测不合理的是( ) A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系 B.处理时一定要注意处理时间、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 C 针对训练 干细胞培养及其应用 03. 知识回顾：还记得哪里讲过干细胞吗？必修1第六章第2节第121页 43 1.干细胞的概念： 2.干细胞的分布： 动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。在一定的条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。 干细胞培养及其应用 03. 3.干细胞的分类： 干细胞培养及其应用 03. 3.干细胞的分类： 干细胞培养及其应用 03. 胚胎干细胞：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。 成体干细胞：是成体组织或器官内的干细胞，具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。 46 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体积小，细胞核大、核仁明显。也叫全能干细胞。。 胚胎干细胞 分布 特点 应用实例 在体外分化成心肌细胞、 神经元细胞和造血干细胞等 局限性 必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 ES细胞 干细胞培养及其应用 03. 胚胎干细胞 简称ES细胞 心肌细胞 神经细胞 造血干细胞 分化 分化 分化 体外培养 全能干细胞 干细胞培养及其应用 03. 成体组织或器官内 造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） 神经干细胞（神经系统中） 精原干细胞（睾丸中） 具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力 成体干细胞 分布 举例 特点 应用实例 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等） 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病 造血干细胞→ 神经干细胞→ 治疗细胞损伤造成的疾病 发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例 干细胞培养及其应用 03. 成体干细胞 造血干细胞 血细胞和各种免疫细胞 神经系统中 神经干细胞 精原干细胞 神经细胞 精原细胞 骨髓、外周血和脐带血中 睾丸中 分化 分化 分化 多能干细胞 专能干细胞 干细胞培养及其应用 03. 干细胞有着自我更新能力及分化的潜能，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用 正常 干细胞 患者体内 受损的器官或组织 治愈疾病 修复或替换 移植 4.干细胞的应用： 干细胞培养及其应用 03. 正常造血干细胞 患者体内 受损的血细胞 白血病 修复或替换 移植 造血系统、免疫系统功能障碍疾病 正常 神经干细胞 患者体内 受损的 神经组织 修复或替换 移植 治疗 治疗 神经组织损伤和神经退行性疾病 （帕金森病/阿尔茨海默） 实例： 干细胞可以治疗某些顽症的原理: 干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞， 经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能 面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险 干细胞培养及其应用 03. 52 干细胞培养及其应用 03. 53 【学生活动】 科学家是怎样获得iPS细胞的？ iPS细胞是如何应用于治疗人类疾病？ 这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？ 胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。 5.诱导多能干细胞 干细胞培养及其应用 03. 【资料】2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 5.诱导多能干细胞 干细胞培养及其应用 03. 通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞 ①将特定基因或特定蛋白导入细胞 （成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞） 诱导多能干细胞 概念 制备方法 应用 优点 ②用小分子化合物诱导形成。 ①诱导过程无须破坏胚胎； ②iPS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反应。 iPS细胞 可治疗镰状细胞贫血症；在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展 干细胞培养及其应用 03. 因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 干细胞培养及其应用 03. iPS细胞的诱导及其流程 病人 各种类型的细胞 导入特定基因 导入特定蛋白 小分子化合物 成纤维细胞 T细胞 B细胞 iPS细胞 分化 取出 移植 干细胞培养及其应用 03. 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 (类似脱分化的过程) 分化 胰岛细胞 神经元 血细胞 肠上皮细胞 心肌细胞 肝细胞 病人 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 诱导多能干细胞的应用： 取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为iPS细胞 诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞 移植回病人体内 定向诱导分化 你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？ 干细胞的研究正在如火如荼地开展。虽然干细胞用于临床治疗还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险，但是我们相信，随之理论和技术的不断完善，干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。 干细胞培养及其应用 03. 人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植。 来源或存在 功能、特点 局限性 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 诱导多能干细胞(iPS细胞) 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，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等 体外诱导体细胞产生 能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。 具有组织特异性，能分化成特定的细胞或组织 不具有发育成完整个体的能力 需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用 技术不成熟。 归纳总结 61 细胞类型 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 来源 早期胚胎 骨髓、外周血和脐带血 神经系统 睾丸 作用 分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，具有进一步形成机体、所有组织和器官甚至个体的潜能 只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力 特异性 不具有组织特异性 具有组织特异性 应用 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，因而在医学上有着广泛的应用 将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段 神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)方面有重要的应用价值 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 小结 课堂小结 (1)干细胞都是来源于早期胚胎 （ 　　） (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，可以避免免疫排斥反应 （　 　） (3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同 （ 　　） (4)干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用 （　　 ） (5)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的所有组织和器官,甚至个体的潜能 ( ) (6)iPS细胞称为诱导多能干细胞,与胚胎干细胞类似,也需从胚胎中获取 ( ) (7)不同类型的干细胞分化能力不同,胚胎干细胞的分化能力最强 ( ) (8)造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。( ) 针对训练 判断常考语句，澄清易混易错 64 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 × √ × × 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 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 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。 二、拓展应用 练习与应用 Lavf57.25.100 Lavf58.51.100 $