动物细胞工程
2-2 动物细胞工程(第一课时)-2023-2024学年高二生物精品课件(人教版2019选择性必修
渗透压：需要考虑的一个重要环境参数
气体环境 O2: 细胞代谢所必需的 （95%空气和 CO2：维持培养液的pH 5% CO2 ）
微生物培养中的作用不同（为自养型 微生物提供碳源）
CO2 培养箱
2 动物细胞培养的过程
动物组织块 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
（将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配置而成的培养基）
液体培养基 （培养液）
1 动物细胞培养的条件
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
无菌 ②在无菌环境下进行操作 无毒 定期更换培养液，以便清除代谢物
超净工作台
1 动物细胞培养的条件
适宜的温度、pH和渗透压
温度：哺乳动物多以（36.5±0.5）℃
①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需的 O2和营养物质的供应，另一方面保证细胞内代谢废物 的及时排出；
②使得在细胞水平操作的其它技术得以实现。
2 动物细胞培养的过程
【思考3】用胰蛋白酶分散细胞，由此可说明细胞间的物 质主要是什么成分？ 主要是蛋白质(胶原蛋白等)。
【思考4】胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？那将动物组织 分散成单个细胞时要注意什么问题呢？
能，应注意时间的控制。因为胰蛋白酶不仅能分解细胞 间的蛋白质，长时间还会分解膜蛋白，对细胞造成损伤。
【思考5】能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？ 不能，因为动物细胞培养适宜的PH为7.2—7.4，此环 境下胃蛋白酶（2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4) 的活性较高。
2 动物细胞培养的过程
动物细胞工程
（第一课时）
➢ 动物细胞培养 ➢ 动物细胞融合 ➢ 动物细胞核移植
第3章 动物细胞工程制药
防止HIV传播，但至今未进入临床研究，原因也是生产 量不够 。
➢ 还有很多药物不仅发展中国家用不上，即便是发达国家
也难以使用，估计有80%的血友病患者无药可用，主要 是生产能力不足。
➢ 生产能力不足也导致其价格不菲。
6 我国动物细胞工程制药的目标
单克隆抗 体技术
诊断流感病毒类 型和狂犬病治疗
抗体与药物结合，能定位杀 灭肿瘤细胞，避免和减少对 正常细胞的伤害，大大减少 抗癌药物的不良反应。
生物导弹
通过大量的细胞培 养获得细胞产品
鹿茸细胞
动物细 胞培养
病毒抗原的制备和疫 苗的生产
带状疱疹 水痘 传染 性肝炎疫苗
➢ 目前全世界生物技术药物中使用动物细胞工程
依赖性、接触抑制性及功能全能性： ⑤ 培养过程产物分布于细胞内外，反应过程成本较高，但产品价格昂贵； ⑥ 大规模培养时，不可照用微生物反应的经验；
⑦ 原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡。
动物细胞培养的应用
疫苗 人 动物
单克隆抗体 免疫调节剂 酶 激素
动物细胞培养的产物 小儿麻痹症疫苗、狂犬疫苗、风疹疫苗、脑炎疫 苗、疱疹疫苗等
细胞 COS CHO BHK MDCK MRC-5 Namalwa Vero WI-38
来源 非洲绿猴肾细胞 中国仓鼠卵巢细胞 仓鼠肾细胞 狗肾细胞 人胚肺组织细胞 淋巴母细胞样细胞 猴肾脏成纤维细胞 胚肺组织细胞
用途 小规模量单抗 表达重组蛋白 生产畜用疫苗 生产畜用疫苗 产生人用疫苗 生产a-干扰素 生产人用制品 生产人用疫苗
2．纯化蛋白 利用单抗对抗原（目的蛋白）的特异性结合性质，制备蛋白纯化柱。
3．医学诊断 用于疾病的诊断，包括癌症、肝炎病毒、SARS病毒、细菌及血吸虫 等数百种疾病的诊断；
动物细胞工程
演讲人： 日期：
目 录
• 动物细胞工程概述 • 动物细胞培养技术 • 动物细胞融合技术 • 动物细胞基因工程技术 • 动物克隆技术 • 动物细胞工程在医学领域的应用 • 动物细胞工程在农业领域的应用
动物细胞工程概述
01
定义与发展历程
定义
动物细胞工程是一门以动物细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖、 遗传操作及生物工程制品生产的综合性技术科学。
动物细胞工程在医
06
学领域的应用
疫苗生产与疾病治疗
疫苗生产
利用动物细胞培养技术生产病毒疫苗，如流感疫苗、麻疹疫苗等，通过细胞培养扩增病 毒，然后灭活或提取病毒抗原制备疫苗。
疾病治疗
动物细胞工程可用于生产治疗性蛋白，如单克隆抗体、重组蛋白等，用于治疗癌症、自 身免疫性疾病等。
组织工程和再生核移植技术原理及操作步骤
原理
核移植技术是将一个含有遗传物质的细胞核，通过显微操 作技术移植到一个已经去除细胞核的卵细胞中，使这个重 组细胞发育成一个与供体细胞基因型完全相同的个体。
1. 选择供体细胞和受体细胞
供体细胞一般选择传代10代以内的细胞，以保持其正常 的二倍体核型；受体细胞一般选择去核的卵母细胞。
性物质；同时，胚胎干细胞还可以用于基因治疗和细胞治疗等领域。
克隆动物的生产与伦理问题
克隆动物的生产
通过核移植技术和胚胎移植技术，可以生产出与供体细胞基因型完全相同的克隆动物。目前已经有多 种哺乳动物被成功克隆，如绵羊、牛、猪等。
伦理问题
克隆技术的出现引发了广泛的伦理争议。一方面，克隆技术可以用于生产优质肉用动物、濒危动物保 护等领域；另一方面，克隆技术也可能被用于复制人类等违背伦理道德的行为。因此，国际社会普遍 对克隆技术采取谨慎和限制的态度，制定相应的法律法规进行规范和管理。
第二章细胞工程第2节动物细胞工程 教学课件人教版高中生物选择性必修3
旁栏边角想一想 动物细胞培养时,除了添加糖类、氨基酸等必要的营养成分外,往往还需添 加血清等一些天然成分,原因是什么? 提示 人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,血清等一些天然成分 的营养成分比较齐全,可以弥补人工培养基的不足。
结论语句辨一辨
1.在25 ℃的实验条件下可顺利完成人神经细胞的培养。( × )
结论语句辨一辨 1.胚胎干细胞可以来源于早期胚胎,也可以来源于成熟个体。( × ) 2.成体干细胞没有组织特异性,可以分化成特定的细胞或组织,不具有发育 成完整个体的能力。( × ) 3.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。( √ ) 4.体外培养胚胎干细胞可以不断增殖而不发生分化。( √ )
第2章细胞工程
第2节 动物细胞工程
第1课时 动物细胞培养 第2课时 动物细胞融合技术与单克隆抗体 P34 第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物 P63
课程标准
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, 分析动物细胞培养需要的基本条件。 2.尝试构建动物细胞培养的基本流程,比较动物细胞培养和植 物组织培养的异同。 3.概述干细胞的分类,探讨干细胞在临床上的应用及面临的风 险,理性看待生物技术。
(2)培养条件 ①营养条件:将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养 基,称为合__成__培__养__基__,在使用时,通常需要加入___血__清____等一些天然成分。 ②无菌、无毒的环境:在体外培养细胞时,需要对培养液和所有培养用具进 行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换,以便 清__除__代__谢__物__,防止其积累对细胞自身造成危害。 ③适宜的温度、pH和渗透压:维持细胞生存必须有适宜的温度。哺乳动物 细胞培养的温度多以_3_6_._5_±__0_.5__ ℃为宜。多数动物细胞生存的适宜pH为 __7_._2_~_7_.4___。 ④适宜的气体环境:通常采用培养皿或_松_盖__培__养__瓶__,并将它们置于含有95% 空气和5%CO2的混合气体的_C_O_2_培__养__箱__中进行培养。O2是细胞代谢所必 需的,CO2的主要作用是__维__持__培__养__液__的__p_H___。
动物细胞工程四个技术
动物细胞工程四个技术动物细胞工程是利用生物技术手段对动物细胞进行改造和利用，以满足各种需求和目的。
在动物细胞工程中，有四个核心技术，分别是基因工程、细胞培养、细胞凋亡及体外受精。
一、基因工程技术基因工程技术是指通过改变生物体遗传物质中的基因结构和组成，以创造新型生物材料及功能，为动物细胞工程提供了重要的基础。
基因工程技术主要包括基因克隆、基因敲除及基因编辑等技术。
利用基因工程技术可以改变动物细胞的内部环境，使其具备更强或更有特殊功能的相关基因，从而实现用于人类治疗或生产上的目的。
二、细胞培养技术细胞培养技术是指在体外，通过一系列特定的培养条件和媒介，将动物细胞进行繁殖并生长的过程。
细胞培养技术包括细胞的贴壁培养、悬浮培养、半悬浮培养等，并且在不同类型的细胞培养中会使用到不同功能的培养生物介质。
细胞培养技术的应用范围广泛，可以用于生产生物制品、代替动物实验甚至遗传疾病的研究。
细胞凋亡技术也称细胞程序性死亡技术，是利用人工方法，使细胞在一定条件下触发内部信号和同步调控机制，达到自身死亡的目的。
细胞凋亡技术在基因治疗、癌症治疗、免疫抑制和生物材料研究中有广泛的应用，如利用细胞凋亡技术制备新型生物材料、使用细胞凋亡技术恢复生物环境平衡。
四、体外受精技术体外受精技术是指将人或动物体中的卵子和精子在体外培养培养的技术。
体外受精技术广泛应用于人类生殖医学、动物繁殖及营养因子筛选等领域。
目前，体外受精技术已经成为解决某些不孕症和遗传病以及生殖妇女年龄早期显著降低等问题的重要手段。
总之，四种技术对动物细胞工程的发展产生了重大的影响和推动作用。
这些技术的发展和应用必将推动动物细胞工程向更为广阔的领域和更高的水平推进。
动物细胞工程
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展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〔产生型生物个体〕的技术体系，是生物技术〔生物工程〕的重要组成局部。
狭义细胞工程指对细胞个体进展的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进展的各种操作。
2.动物细胞工程争论的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的争论。
(1)狭义细胞工程：争论体外分别、培育、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：争论体外培育、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：争论体外培育、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：争论动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。
3.动物细胞工程争论的意义(1)是动物生殖的重要技术手段加快动物生殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物 (2)是人类关心生殖技术的重要组成局部体外受精—胚胎移植技术，可以抑制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展遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使假设干个动物性状进展有机组合，产生的生物个体；(4)生产药物直接培育细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进展遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物〔生物反响器〕；(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)供给人类器官移植的材料人类器官移植进展很快，目前可以进展心脏、肝、肾脏移植，可以进展皮肤、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、组织培育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、动物细胞工程试验〔实习〕内容1.试验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培育用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分别与培育4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培育细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程争论取得的重要进展1.采集、冷冻与人工授精技术的成熟和进展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了根底；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培育技术的成功，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供给了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分别、体外扩增与诱导分化争论的成功，为人类医学进展供给了贵重的材料；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制造了条件；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，形成一个具有性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。
《动物细胞工程》课件
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利用动物细胞工程可以将外源基因导入动物细胞，培育出转基因动物，提高其生产性能和抗病能力。
转基因技术
动物细胞工程可用于生产疫苗，通过培养动物细胞并表达病毒抗原，制备出高效、安全的动物疫苗。
动物疫苗
动物细胞工程可以用于构建生物反应器，通过大规模培养动物细胞生产各类蛋白质和生物活性物质。
生物反应器
选择适当的细胞
通过物理、化学或生物方法诱导细胞融合。常用的物理方法有电融合和激光融合，化学方法有聚乙二醇（PEG）诱导融合，生物方法有病毒诱导融合。
诱导细胞融合
通过特定的筛选和鉴定方法，从大量细胞中筛选出融合细胞，并进行鉴定。常用的筛选和鉴定方法有荧光染色法、免疫学检测法和分子生物学检测法等。
筛选和鉴定融合细胞
技术难度大
动物细胞工程的实施需要高超的技术水平和精细的操作技巧，如何提高技术成熟度和降低成本是亟待解决的问题。
伦理和法律问题
动物细胞工程的实践涉及到伦理和法律问题，如人道关怀、动物权益保护等，需要在实践中严格遵守相关法规和伦理准则。
安全性和有效性问题
动物细胞工程产品的安全性和有效性需要经过严格的评估和验证，以确保其不会对人类健康和生态环境造成不良影响。
1970年代
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，动物细胞工程在医学、农业、工业等领域得到广泛应用。
1990年代至今
02
动物细胞培养技术
细胞具有增殖和分化的能力
动物细胞具有自我复制和分化的能力，可以在适宜的环境下生长和繁殖。
03
动物细胞融合技术
选择要进行融合的细胞，通常选择同种或同种的细胞进行融合。
感谢观看
THANKS
基因转移技术
02
动物细胞工程
讨论
对于多细胞生物来说，细胞都生活在内环 境中，根据你所学的知识，认为体外培养 细胞应该需要什么样的条件？
（五）、动物细胞培养的条件
1、无菌、无毒的环境
（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）
2、营养 （葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清 等。）
保证细胞顺利 的生长增殖
3、温度和PH
培养室中控制,使之达到
5、动物细胞培养的特点
（
A ）
①细胞贴壁 ②有丝分裂 ③细胞分化 ④接触抑制 ⑤减数分裂 ⑥原代培养一般传1－10代
A、①②④⑥ C、①③④⑥ B、②③④⑤ D、③④⑤⑥
6、下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据 此回答：
（1）容器A中放置的是动物器官或组织。它一 动物胚胎或幼龄动物 般取自______________________。 （2）容器A中的动物器官或组织首先要进行的 处理是 剪碎 ，然后用胰蛋白 酶处理， 这是为了使细胞分散开来，这样做的目的 是 使细胞与培养液充分接触，便于培养 。
归纳 取 过程
动物胚胎或幼龄动物 的组织、器官 胰蛋白 酶 单个细胞 加 细胞悬浮液 培养 液
遗传物质 未 改变 遗传物质 已 改变
细胞株
原代 细胞贴壁、 接触抑制
培养
10代细胞
细胞系 无限传代
传代
培养
细胞接触抑制
细胞在贴壁生长过 程中，随着细胞分裂， 数量不断增加，最后形 成一个单层，此时细胞 间相互接触，细胞分裂 和生长停止，数量不再 增加。
（三）、原理
细胞分裂增殖
（四）过程
请同学根据视频和图2-10来描述细胞培养的基本过程：
取动物器官 和组织
幼龄动物
剪碎组织
细胞工程(动物部分)
绪论1.细胞培养与组织培养：属于体外培养，是指生物细胞和组织在离体条件下的生长和增值。
细胞的离体培养称为细胞培养，组织的离体培养称为组织培养。
2.细胞融合：又称细胞杂交，是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程。
3.细胞核移植：是利用显微镜操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂合细胞的过程。
4.干细胞：是动物体内具有分化潜能、并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。
5.转基因动物：是通过基因工程技术将外源的目的基因导入受体动物染色体内，外源基因与动物基因整合后随细胞的分裂而扩增，在体内表达并能稳定地遗传给后代的动物。
第一章1.细胞工程实验室与其他一般实验室的区别：要求保持严格无菌环境、避免微生物及其他有害因素的影响。
2.细胞工程能进行的六方面工作：无菌操作、培养、制作、清洗、消毒灭菌处理和储藏。
3.植物细胞工程实验室特殊的设置：光照条件的培养箱、试管苗需要温室和移植驯化室。
4.细胞工程实验室通用的仪器设备：超净工作台、二氧化碳培养箱、倒置显微镜、电热干燥箱、水纯化装置、低温装置、高压蒸汽消毒器。
5.实验室的生物安全分为p1，p2 ，p3 和p4四个生物安全等级，其中P4生物安全实验室等级最高。
第二章1.清洗的主要目的是清除培养器皿中的杂质和微生物等影响细胞生长的成分。
2.细胞培养过程中主要使用两类消毒方法:物理灭菌法法和化学消毒法。
物理法灭菌法：a.紫外线法适用于无菌室或超净工作台的台面等大面积消毒。
紫外线照射工作台面的距离不应超过1.5cm,照射时间以30min左右为宜。
（注意：紫外灯关闭5min后方可进入使用）b. 湿热消毒:适用于含有不耐热成分的培养基和试剂的消毒，为121.3℃，20min .（注意点：加足水、排尽气、气压降到0时才能打开盖）c.干热消毒法:适用于消毒玻璃仪器，160℃以上，并保持90~120min，以杀死细菌和芽孢 d.过滤除菌：是将液体或气体用微孔薄膜过滤,薄膜0.22~0.45um直径。
动物细胞工程
植物组织培养和动物细胞培养的比较： 见导学教程P31表
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 细胞增殖 液体培养基
葡萄糖 促- - 动物血清
原理 培养基性质 培养基特有成分 培养结果 培养目的
取材
其他条件
细胞的全能性 固体培养基 蔗糖 植物激素 植物体 快速繁殖、培育 无病毒植株 植物幼嫩部分或 花药 无菌无毒，适宜 条件
• 化学法： • 聚乙二醇PEG诱导融合. • 物理法：电激融合
细胞膜连接
细胞融合、形成杂种细胞
3、动物细胞融合技术的应用
• 细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使 远缘杂交成为可能。 • 利用杂交瘤技术，制备单克隆抗体。
思 考
二：动物细胞融合的成功应用 ——单克隆抗体的制备
• 人们获得抗体的传统方法是?
■培养瓶或培养皿壁要求：表面光滑、无毒、易 于帖附。
强调二：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，这种现象称为细 胞的接触抑制。
②传代培养
定义：
当原代培养的细胞处于接触抑制后, 用胰蛋白酶处理,使细胞从瓶壁上脱离下 来,然后加入新的培养液,将细胞分离稀释, 并从原培养瓶内转接到新的培养瓶内,这 个过程称传代培养.（分瓶培养的过程）
细胞融合2、诱导融合的因素
• 生物法：灭活的病毒诱导融
合.(利用灭活仙台病毒是动物细
胞融合所特有的。 这是由于病毒
的磷脂外衣与动物细胞的膜十分 相似的缘故。病毒外壳上的某些 细胞膜被 病毒颗粒穿通 病毒颗粒黏 附细胞表面
糖蛋白可能还有促进细胞融合的
功能。)
4.动物细胞培养的条件:
1）无菌无毒 的环境：
添加抗生素防止培养过程中污染； 定期更换培养液以清除代谢产物，防止对培 养细胞造成危害。 液体合成培养基：糖（葡萄糖）、氨基酸、 促生长因子、（水、无机盐、微量元素） 等；通常还需加入血清、血浆等天然成分。
第十一章生物技术与工程课时4动物细胞工程-2025年高考生物备考教案
课时4动物细胞工程课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。
动物细胞培养是动物细胞工程的基础；2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程；3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程；4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术；5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值动物细胞培养和干细胞的应用2023：辽宁T7、海南T7、湖南T21（4）；2022：海南T20（1）（3）（4）、湖北T7、江苏T14；2021：湖南T22（2）、重庆T5、浙江1月T18；2020：江苏T231.生命观念——深入理解动物细胞核移植和克隆技术，理解生命的发生、发展过程。
2.科学思维——分析动物细胞培养的条件、细胞融合和单克隆抗体制备的原理，形成科学思维的习惯。
3.科学探究——通过动物细胞培养操作，培养科学探究能力。
4.社会责任——了解生物工程技术在生产上的应用，认同生物技术对社会发展的影响，承担应有的社会责任动物细胞融合技术和单克隆抗体2023：北京T12、湖北T22（1）（2）（3）；2022：浙江1月T29（二）（3）、辽宁T24Ⅱ、江苏T19、山东T15；2021：山东T15；2020：江苏T28（4）、全国ⅠT38；2019：江苏T23动物体细胞核移植技术和克隆动物2023：天津T7；2021：辽宁T13、湖南T22（3）；2020：天津T1命题分析预测1.高考对本部分的考查常以生产或科研实践为情境，也可以图为载体，主要考查动物细胞培养、动植物细胞融合的异同、单克隆抗体的制备等，既有选择题，也有非选择题。
2.预计2025年高考仍可能延续往年的考查形式及特点，与基因工程、胚胎工程等其他知识相结合进行命题考点1动物细胞培养和干细胞的应用学生用书P3331.动物细胞培养（1）动物细胞培养的原理、条件和过程辨析细胞贴壁和接触抑制（1）细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在培养瓶的瓶壁上生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。
动物细胞工程
动物细胞工程动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。
动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养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，让这些细胞生长和增殖。
动物细胞培养的过程：（1）将组织分散成许多单个细胞（方法：从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞）（2）用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液（3）将细胞悬液放入培养瓶内，置于适当环境中培养（悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
培养贴附性细胞时，细胞要能够贴附于底物上才能生长增殖，这就要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒，易于贴附。
以后，细胞进行有丝分裂。
数量不断增多，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，这种现象称为细胞的接触抑制。
人们通常将底物组织消化后的初次培养称为原代培养。
）（4）贴壁细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，制成细胞悬液，分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
（传代培养。
传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。
一般来说，细胞在传至10~50代左右时，增殖会逐渐缓慢，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。
当继续传代培养时，少部分细胞虎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。
目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为十代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。
）动物细胞培养的条件（1）无菌、无毒的环境：即对培养液和所有培养用具进行无菌处理。
通常还要在细胞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，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害（2）营养：细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
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来源 划分
胚胎干细胞：分裂速度快，有产生多种分化细胞类型的潜力 成体干细胞：数量少，分化潜力很有限（造血干细胞）
分化潜 能划分
全能干细胞：分化、发育成完整的动物体 组织干细胞：一种或多种组织的起源细胞
（五）体细胞核移植技术存在的问题
1.克隆动物存活率低，遗传缺陷多等；
2.克隆动物食品的安全性问题。
为什么对动物细胞进行培养时要添加血清？
血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中 蛋白质主要为白蛋白和球蛋白。有些氨基酸是必需氨基
酸，必须由培养液提供。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 因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。
因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，
现有A和B两个肉牛品种
⑴如果想要获得一头克隆牛，使其细胞有A细胞核和B细胞质组成， 基本步骤是，从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。 去核 细胞核 然后再从培养细胞中取出＿＿＿＿注入 B品种牛的＿＿＿卵母细胞， 重组胚胎 经过某种刺激和培养后可形成胚胎，该胚胎被称为＿＿＿＿＿ 子宫 将胚胎移入代孕母牛的＿＿＿中，通过培育可达到目的。 ⑵一般来说想要大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母 不足 促性腺 细胞的数量＿＿＿，为解决这一问题，可用＿＿＿＿激素处理 B 品种母牛。 动物体细胞核 具有全能性。克隆牛的性状主 ⑶克隆牛的产生说明＿＿＿＿＿＿ A 要表现＿＿品种牛的特征，由 A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛 两 比较，杂交牛细胞核遗传物质来自＿＿个亲本，细胞质来自＿＿＿ 雌性 不 亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成＿＿同。
结论： ⑤实验步骤三中必须用到的实验器材是
。 ，且需要制备
。
（1）（12分）（除标注外，每空1分） ① 变异细胞占全部培养细胞的百分数 （ ２ 分 ） ② 维生素和动物血清 ③ 染色体结构和数目变异 ④ 第二步：向1号瓶中加入蒸馏水，向2～6号瓶加入等量 不同浓度的增色剂A溶液 （ ２ 分 ） 第三步：在相同的适宜条件下培养一段时间后，分别从各 瓶取样，观察细胞 （ ２ 分 ） 结论：该增色剂A在极低浓度10mg/L时没有毒性， 100mg/L以上毒性明显， 且随浓度升高毒性增大 （ ２ 分 ） ⑤ 显微镜 玻片标本(临时装片)
胞发生融合。 不灭活的病毒会感染细胞，不能诱导细胞融合。
3、意义和应用
意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂 交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。
应用：用于研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤
和生物新品种培育等，特别是利用杂交瘤技术制
造单克隆抗体。
植物体细胞杂交和动物细胞融合比较
分离细 原理 胞的酶 融合方法 诱导手段 离心振 动电刺 激聚乙 二醇等 用途 克服远缘 杂交不亲 和的障碍 获得杂种 植株
荧光标记的鼠细胞和人细胞融合示意图
2、过程
不同DNA的两个细胞
灭活病毒诱导细胞融合
（先质后核） 融合后的杂交细胞 进行有丝分裂
为什么灭活的病毒可作为诱导动物细胞融合的
诱导剂？不灭活的病毒能作为诱导剂吗？
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞上 的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的
蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细
一般需添加10%～20%的血清。
3. 温度和pH
温度 pH 与体内相近 7.2~7.4 36.5±0.5℃
4. 气体环境
O2细胞代谢所必需
维持 2 CO2CO 培养箱（ 95%pH 空气＋5% CO2 ）
（四）动物细胞培养技术的应用
※大规模培养生产蛋白质生物制品（病毒疫苗、干 扰素、单克隆抗体） ※获得大量自体的皮肤细胞，解决烧伤病人的植皮
动物细胞培养技术是检测有毒物质快速而灵敏的有效手段。某实 验小组以小鼠细胞为实验材料，运用“动物细胞培养技术”对某 加入食品的增色剂A进行了毒性检测。请回答下列问题。 ①用“动物细胞培养技术”检测某种物质毒性的指标 是 变异细胞占全部培养细胞的百分数 。 ②通常情况下，动物细胞培养液含有葡萄糖、氨基酸、无机 维生素和动物血清等。 ③被检测的物质如果具有致畸、致癌 盐、 的毒性，将其加入培养液后， 培养细胞中就会出现变异细胞，这 些细胞可观察到的改变主要体现在 染色体结构和数目变异 。 ④请完善下列毒性检测实验。 主要实验步骤 ： 第一步：取大小相同的6只 培养瓶，1～6逐一编号，分别加入等 量且相同的培养液和小鼠细胞。 第二步： 第三步： 在步骤三的基础上，使用仪器进行检测，结果如下表：
第二节 动物细胞工程
动物细胞培养
动物 细胞 工程 技术
体细胞核移植 动物细胞融合 单克隆抗体制备
一、动物细胞培养
（一）概念
从动物机体中取出相关组织，将它分散成 单个细胞，放在适当的培养基中，使之生长和 增殖的技术。
（二）过程
动物 组织块
剪碎 胰蛋白酶
单个 细胞
加培养液 制成 原代培养
细胞 悬浮液
由单个B淋巴细胞克隆形成的细胞群产
生的化学性质单一、特异性强的抗体就是
单克隆抗体。
2、单克隆抗体的制备
1975 英国 米尔斯坦和柯勒 杂交瘤技术
B淋巴细胞：能产生抗体，体外培养不能无限增值。 骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，不能产生抗体。
2、单克隆抗体的制备
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
抗原
融 合 用选择 性培养 基筛选 杂交瘤细胞
（一）概念
动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞 的细胞核，移入到一个已经去掉细胞核的卵母 细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，该
胚胎最终发育成完整的动物个体。
利用核移植技术得到的动物称为克隆动物。
（二）哺乳动物核移植的类型
1、胚胎细胞核移植 容易 困难
2、体细胞核移植
（三）体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）
动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞
间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
用胰蛋白酶分散细胞，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，胃蛋白酶就会
失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。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
问题
※检测有毒物质，判断某种物质的细胞毒性
※筛选抗癌药物，为治疗和预防癌症及其他疾病提
供理论依据
植物组织培养与动物细胞培养比较 原理 植物组 织培养 细胞的 全能性 培养基 固体 营养物质 激素 液体 营养物质 动物血清 培养结果 培养目的 快速繁殖 培育无病 毒植株等 获得细 胞产物 或细胞
植株
抗体的产生
当机体受抗原刺激时，抗原分子上的许多决定簇分别激活 各个具有不同表达基因的B细胞。 被激活的B细胞分裂增殖形成该细胞的子孙，即克隆。
体内有许多个被激活B细胞的分裂增殖形成多克隆，并合 成多种抗体。
每一个B淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。
传统制备抗体的方法是向动物体内反复注射某种抗
动物细 胞培养
细胞的 增殖
细胞群
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
我们能否利用类似植物组织培养获得完整植物体的方 法培养动物细胞，使其发育成一个完整的个体？
不能，高度分化的植物细胞仍保持着全能性，而 动物细胞的全能性会随细胞分化程度的提高逐渐受 到限制，分化潜能逐渐变弱。所以目前还不能利用
类似植物组织培养的方法获得完整的动物体。
也可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保
持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中， 为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传 代10代以内的细胞。
利用体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体 细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
克隆动物DNA主要来自于供体细胞核，但其
核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来
植物体细胞杂交技术的过程和优点是什么？
过程
去壁
融合
组织培养
优点：克服了远缘杂交不亲和性的障碍 。
三、动物细胞融合和单克隆抗体
（一）动物细胞融合技术
1、概念
动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多
个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信 息的单核细胞，称为杂交细胞。
单 克 隆 抗 体
细胞培养
选出产 生特定 抗体的 细胞群
筛 选 体外培养
体内培养
单克隆抗体
抗原
小鼠 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞
融合 筛选
杂交瘤细胞
培养 筛选
产生特定抗体的杂交瘤细胞 体外培养 体内培养
单克隆抗体
3、单克隆抗体的应用
10代以内
细胞群
10—50 代细胞
脱离、分瓶 传代培养
贴壁细胞
少部分细胞突破细 胞寿限，获得不死性
遗传物质
没变化 细胞株
有变化 细胞系
50
10
动 物 组 织
胰蛋 白酶
细 胞 悬 浮 液
代 细 胞
代 细 胞
原代培养
传代培养
动物细胞培养过程图解
原代培养的细胞一般传至10代左右就不容易传下去了， 细胞的生长就会出现停滞，大部分细胞衰老死亡。但是 有极少数的细胞能够度过“危机”而继续传下去，这些存 活的细胞一般能够传到40--50代，这种传代细胞叫做 细胞株。细胞株的遗传物质没有发生改变。 当细胞传至50代以后又会出现“危机”，不能再传下去。 但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，并且带有癌变 的特点，有可能在培养条件下无限制地传代下去，这种 传代细胞称为细胞系。
在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，
为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
为使核移植的胚胎或动物的遗传物质来自有 重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细 胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细