資源簡介

2.2.1 動(dòng)物細(xì)胞工程學(xué)案
班級： 姓名：
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
闡明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程。
闡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
闡明利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)制備單克隆抗體的過程，認(rèn)同單克隆抗體在臨床上有重要的應(yīng)用價(jià)值。
闡明利用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過程和該技術(shù)的應(yīng)用前景
基礎(chǔ)學(xué)習(xí)
一、動(dòng)物細(xì)胞工程
動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù) 、 和 ，其中 是最基礎(chǔ)的技術(shù)。
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)組織，將它們分散成 ，然后放在 的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。
原理：細(xì)胞增殖（分裂方式： ）。
目的：獲得細(xì)胞或者細(xì)胞產(chǎn)物。
地位：動(dòng)物細(xì)胞工程的 。
一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件
1.營養(yǎng)
（1）合成培養(yǎng)基：將細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按 和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基稱為合成培養(yǎng)基。
由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚，因此在使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常需要加入 等一些天然成分。
（2）培養(yǎng)基類型：一般使用 培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。
2.無菌、無毒的環(huán)境
（1）無菌：
①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行 處理。
②在 環(huán)境下進(jìn)行操作。
③可根據(jù)實(shí)際情況適量添加 。
（2）無毒： ，（ 防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害）。
3.溫度、pH和滲透壓
（1）溫度：哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以 為宜。
（2）pH：多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞的適宜pH為 。
（3）滲透壓：維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能。
4.氣體環(huán)境
（1）O2是 所必需。
（2）CO2主要作用是維持培養(yǎng)液的 。
（3）通常采用培養(yǎng)皿或 培養(yǎng)瓶置于含有 空氣和 CO2的混合氣體的
中進(jìn)行培養(yǎng)。
二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程
思考1.常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，這說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？
說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是 。
胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時(shí)，胃蛋白酶就失去活性，多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。
思考2.用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理組織塊，使組織分散成單個(gè)細(xì)胞的目的是什么？
①成塊組織中細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了生長與增殖。
②使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，保證細(xì)胞所需氧氣和營養(yǎng)的供應(yīng)。
③有利于代謝物及時(shí)排出。
④使得在細(xì)胞水平操作的技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)。
思考3.實(shí)驗(yàn)過程中，胰蛋白酶處理時(shí)間過長，會出現(xiàn)什么結(jié)果？
細(xì)胞膜的成分中含有蛋白質(zhì)，胰蛋白酶能夠水解蛋白質(zhì)，時(shí)間太長胰蛋白酶會把細(xì)胞消化掉。因此，胰蛋白酶處理時(shí)間不能過長。
體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞類型：
①懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。
會因細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。
②需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為
。
除受細(xì)胞密度、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)影響外，還會發(fā)生 現(xiàn)象。即當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞通常會停止分裂增殖。
兩次使用胰蛋白酶的目的？
第一次使用的目的是使組織細(xì)胞分散開；第二次使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來。
思考 討論 有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的問題
1.幼齡動(dòng)物的細(xì)胞與老齡動(dòng)物的細(xì)胞比較，分化程度低的細(xì)胞與分化程度高的細(xì)胞比較，哪些細(xì)胞更易于培養(yǎng)？為什么？
細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動(dòng)物的細(xì)胞增殖能力 ，有絲分裂旺盛，老齡動(dòng)物的細(xì)胞則相反。所以，一般來說，幼齡動(dòng)物的細(xì)胞比老齡動(dòng)物的細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，分化程度越低的細(xì)胞，增殖能力越 ，所以更容易培養(yǎng)。
2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)有什么相同和不同之處
植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
原理 植物細(xì)胞的全能性 細(xì)胞增殖
培養(yǎng)前處理 離體 機(jī)械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶將組織細(xì)胞分散開
取材 離體植物器官、組織、細(xì)胞 動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官
培養(yǎng)基的物理性質(zhì) (又稱培養(yǎng)液)
特有成分 蔗糖、 葡萄糖、
特殊環(huán)境條件 再分化需光 氣體環(huán)境
結(jié)果 一般獲得新的植株 獲得大量細(xì)胞
是否體現(xiàn)細(xì)胞 的全能性 是 否
相同點(diǎn) ①培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行 分裂，不涉及 分裂。 ②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件。
三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用
1.干細(xì)胞的概念：動(dòng)物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有 和 能力的細(xì)胞。
在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成其他類型的細(xì)胞。
2.干細(xì)胞的分布：存在于 、 和 等多種組織和器官中。
3.干細(xì)胞的分類：包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。
（1）胚胎干細(xì)胞（簡稱 細(xì)胞）
①分布：存在于 中。
②特點(diǎn)：具有分化為成年動(dòng)物體內(nèi)的 一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和
器官甚至 的潛能。
③局限性：胚胎干細(xì)胞必須從胚胎中獲取 ，涉及倫理問題，因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。
④應(yīng)用實(shí)例：ES細(xì)胞在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和造血干細(xì)胞等。
（2）成體干細(xì)胞
①分布：存在于成體組織或器官內(nèi)中。
②舉例：骨髓中的造血干細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細(xì)胞、睪丸中的精原干細(xì)胞等。
③特點(diǎn)：一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織 ，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，
發(fā)育成完整個(gè)體的能力。
④發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、應(yīng)用最成熟的實(shí)例：造血干細(xì)胞，主要存在于成體的骨髓、 外周血和臍帶血中。
（3）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）
①概念：通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得了類似 的一種細(xì)胞。
②優(yōu)點(diǎn)：誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎。
iPS細(xì)胞可來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免 。
4.干細(xì)胞的應(yīng)用
（1）應(yīng)用原理：有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞，與組織、器官的發(fā)育、
再生和修復(fù)等密切相關(guān)。
（2）應(yīng)用實(shí)例：
造血干細(xì)胞：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。
神經(jīng)干細(xì)胞：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）。
（3）面臨的問題：存在導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
（4）應(yīng)用展望：干細(xì)胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物安全性與有效性檢測等領(lǐng)域發(fā)揮大作用。
【習(xí)題鞏固】
1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件是（ ）
①無菌無毒的環(huán)境 ②營養(yǎng) ③氣體環(huán)境
④溫度、pH和滲透壓 ⑤透明的容器
A.①②③④ B.①②③⑤
C.②③④⑤ D.①③④⑤
2.相對細(xì)菌和植物細(xì)胞而言，動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)更需關(guān)注培養(yǎng)基的滲透壓，是因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞
A.沒有中央液泡，不能發(fā)生滲透作用
B.滲透壓遠(yuǎn)高于細(xì)菌或植物細(xì)胞的滲透壓
C.沒有細(xì)胞壁，易吸水漲破
D.生長緩慢，各生長階段對環(huán)境的滲透壓要求不同
3．作為動(dòng)物細(xì)胞工程常用技術(shù)手段的基礎(chǔ)是（ ）
A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) B．動(dòng)物細(xì)胞融合
C．單克隆抗體 D．動(dòng)物細(xì)胞核移植
4．為使用于培養(yǎng)的動(dòng)物組織細(xì)胞分散開以便配制成一定濃度的細(xì)胞懸液，選取的動(dòng)物組織應(yīng)選用下列哪種物質(zhì)處理（ ）
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．鹽酸 　 D．胰脂肪酶
5．實(shí)驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程如下圖所示。下列敘述正確的是（ ）
A．甲過程需要對實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行滅菌處理
B．乙過程對皮膚組織可用滅活病毒處理
C．丙過程細(xì)胞不斷生長增殖可能會發(fā)生接觸抑制
D．經(jīng)過丙、丁培養(yǎng)過程細(xì)胞常可以分化成為個(gè)體

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