【课件】2.2动物细胞工程（二）课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3

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1、动物细胞工程（第2课时）选择性必修3第2章植物组织培养动物细胞培养原理取材培养基性质特有成分结果是否体现细胞的全能性过程比较：动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？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？植物组织培养动物细胞培养原理取材培养基性质特有成分结果是否体现细胞的全能性植物细胞的全能性细胞增殖（有丝分裂）离体植物器官、组织、细胞动物胚胎或幼龄动物的组织、器官蔗糖，植物激素葡萄糖，血清固体液体(培养液)一般获得新的植株获得大量细胞是否比较：动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？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？植物组织培养植物组织培养

2、动物细胞培养动物细胞培养过程过程相同点相同点培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及 减数分裂。均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。2022-5-29取动物组织取动物组织细胞悬液细胞悬液原代培养原代培养分瓶传传代代培养培养分散成单个细胞分散成单个细胞胰蛋白酶外植体外植体脱分化愈伤组织愈伤组织再分化根、芽根、芽试管苗试管苗完整植株完整植株移栽成活学习内容干细胞培养及其应用干细胞培养及其应用学习目标和重点难点一、学习目标：简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。二、学习重难点：干细胞在生物医学工程中的应用。 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。1、干细胞概念：2、存在部位： 、

3、 和 等多种器官和组织中。 脐带血脐带血骨髓骨髓早期胚胎早期胚胎3、种类：胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用（1 1）胚胎干细胞（）胚胎干细胞（ ES ES 细胞）细胞）分布：存在于早期胚胎中。特点： 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。实例：ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等。干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞、骨髓中的造血干细胞等。（2 2）成体干细胞成体干细胞分布： 存在于成体组织或器官内中。举例：特点：发现最早、研

4、究最多的、应用最成熟的实例：造血干细胞。主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。 一般认为，成体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。T T淋巴细胞淋巴细胞造血干细胞造血干细胞巨噬细胞巨噬细胞 红细胞红细胞 B B淋巴细胞淋巴细胞血小板血小板肥大粒细胞肥大粒细胞嗜中性粒细胞嗜中性粒细胞 嗜酸性粒细胞嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞嗜碱性粒细胞干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 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。 有着自我更新能力及分化潜能的干细胞

5、，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。4.干细胞的应用（1）应用原理：（2）应用实例：造血干细胞：神经干细胞：干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 2018年，论文“人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞在非人类灵长类动物的心脏中恢复功能”发表在 自然 生物技术杂志上。研究表明，随着时间的推移，猴子的新心肌细胞会发育，血管化并导致心脏功能改善。（3）应用前景阅读资料，展望应用前景干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 前景展望如果临床实验能证实，胚胎干细胞将有望修复人因心肌梗塞、心脏病等疾病受损的心脏。 细胞发育杂志刊登德国研究人员从雄性老鼠胚胎中提取胚胎干细胞，在实验室中加以培育，并用视黄

6、酸等物质促使胚胎干细胞转变为精子细胞的文章。干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 前景展望解决人类不育难题。（3）应用前景阅读资料，展望应用前景 生物资讯网 2005 年 11 月 17 日讯：近日，英国伦敦帝国学院的科学家成功地利用人类胚胎干细胞培养出了软骨细胞。干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用 前景展望用新的软骨修复运动产生的损伤。 前景展望培育出人造组织器官，用于器官移植，治疗人类的某些顽症。 目前，在动物实验方面，用 ES 细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈人类的糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。（3）应用前景阅读资料，展望应用前景5.诱导多能干细胞（iPS

7、细胞）（1）胚胎干细胞的局限性： 胚胎干细胞必须从_中获取 ，涉及_，因而限制了在医学上的应用。 胚胎伦理问题（2）诱导多能干细胞概念： 通过体外诱导已经分化的体细胞（例如小鼠的成纤维细胞等）获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用诱导多能干细胞（iPS细胞）多种体细胞iPSiPS细胞用于治疗人类疾病示意图细胞用于治疗人类疾病示意图定向诱导分化体外诱导成纤维细胞干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用移植到病人体内（3）诱导方法： 将特定基因或特定蛋白导入细胞。 用小分子化合物诱导细胞。（4）诱导多能干细胞优点： 诱导过程无须

8、破坏胚胎。 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，理论上可以避免免疫排斥反应。干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用6.干细胞应用展望与面临问题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。（1）面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险。（2）应用展望：干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用干细胞的培养及其应用干细胞的分布诱导多能干细胞（iPS细胞）干细胞的种类干细胞应用胚胎干细胞（ES细胞）成体干细胞应用优点课堂小结课堂小结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。（ ）（

9、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.概念检测练习与应用（练习与应用（P P4747）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 A一.概念检测练习与应用（练习与应用（P P4747） 3.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

10、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? 提示：像建立骨髓库一样，尝试建立HLA（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HLA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。练习与应用（练习与应用（P P4747） （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？ 提示：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

11、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。练习与应用（练习与应用（P P4747）干细胞类别 来源或存在特点胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)早期胚胎 具有分化成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。成体组织或器官 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。诱导高度分化的组织细胞形成 类似胚胎干细胞；诱

12、导无需破坏细胞，避免免疫排斥反应，应用前景更广泛。探讨点一：三种胚胎干细胞的比较：三种胚胎干细胞的比较 1.胚胎干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？ 胚胎干细胞经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，从而解决供体器官不足问题。胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了应用。 胚胎干细胞具有全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞、器官甚至个体，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。 2.胚胎干细胞为什么可以解决供体器官不足的问题？其应用有什么限制因素？探讨点二.胚胎干细胞的应用 1.为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？ iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎

13、，而且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，理论上可以避免免疫排斥反应。 3.通过iPS细胞克隆活体动物，能否说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，原因是什么？ 2.iPS细胞能分化成血细胞等多种细胞的原理是什么？ 基因的选择性表达。 具有全能性。因为细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质，具有发育成完整个体所必需的全部基因。探讨点三.iPS细胞的应用 2科学家将四种关键基因通过逆转录病毒载体导入小鼠的成纤维细胞，可诱导其转变为多能干细胞(iPS细胞)，iPS 细胞具有和胚胎干细胞的类似功能，可分化成神经细胞、心血管细胞和原始生殖细胞等，我国科学家甚至还通过iPS细胞克

14、隆出活体小鼠。回答下列问题： (1)干细胞是指_。ES细胞是由_分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。 (2)iPS 细胞能分化成多种细胞，是基因_的结果。通过iPS细胞克隆出活体小鼠，说明已分化的动物体细胞的细胞核_ (填“具有”或“不具有”)全能性，原因是_。 (3)iPS 细胞的诱导成功具有的医学价值是_。综合应用 2科学家将四种关键基因通过逆转录病毒载体导入小鼠的成纤维细胞，可诱导其转变为多能干细胞(iPS细胞)，iPS 细胞具有和胚胎干细胞的类似功能，可分化成神经细胞、心血管细胞和原始生殖细胞等，我国科学家甚至还通过iPS细胞克隆出活体小鼠。回答下列问题： (1)干细胞是指_。ES细胞是由_分离出来的一类细胞，具有发育的全能性。 (2)iPS 细胞能分化成多种细胞，是基因_的结果。通过iPS细胞克隆出活体小鼠，说明已分化的动物体细胞的细胞核_ (填“具有”或“不具有”)全能性，原因是_ 。动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞选择性表达具有 细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质，具有发育成完整个体所必需的全部基因早期胚胎综合应用 (3)iPS 细胞的诱导成功具有的医学价值是_ 培育人造组织器官，解决供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题；iPS细胞的获得方法相对简单，不需要像胚胎干细胞一样从早期胚胎或原始性腺中分离出来，这在技术和伦理上都使iPS细胞更具有优势。