【課件】2.2動(dòng)物細(xì)胞工程（二）課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、動(dòng)物細(xì)胞工程（第2課時(shí)）選擇性必修3第2章植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理取材培養(yǎng)基性質(zhì)特有成分結(jié)果是否體現(xiàn)細(xì)胞的全能性過程比較：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同和不同之處？比較：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(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)原理取材培養(yǎng)基性質(zhì)特有成分結(jié)果是否體現(xiàn)細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖（有絲分裂）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、器官蔗糖，植物激素葡萄糖，血清固體液體(培養(yǎng)液)一般獲得新的植株獲得大量細(xì)胞是否比較：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同和不同之處？比較：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同和不同之處？植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)

2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程過程相同點(diǎn)相同點(diǎn)培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，不涉及 減數(shù)分裂。均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件。2022-5-29取動(dòng)物組織取動(dòng)物組織細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)分瓶傳傳代代培養(yǎng)培養(yǎng)分散成單個(gè)細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞胰蛋白酶外植體外植體脫分化愈傷組織愈傷組織再分化根、芽根、芽試管苗試管苗完整植株完整植株移栽成活學(xué)習(xí)內(nèi)容干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)和重點(diǎn)難點(diǎn)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：簡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用。 動(dòng)物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。1、干細(xì)胞概念：2、存在部位： 、

3、 和 等多種器官和組織中。 臍帶血臍帶血骨髓骨髓早期胚胎早期胚胎3、種類：胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞成體干細(xì)胞干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用（1 1）胚胎干細(xì)胞（）胚胎干細(xì)胞（ ES ES 細(xì)胞）細(xì)胞）分布：存在于早期胚胎中。特點(diǎn)： 具有分化為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞， 并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能。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。干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 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、骨髓中的造血干細(xì)胞等。（2 2）成體干細(xì)胞成體干細(xì)胞分布： 存在于成體組織或器官內(nèi)中。舉例：特點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)最早、研

4、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。 一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。T T淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞 紅細(xì)胞紅細(xì)胞 B B淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞血小板血小板肥大粒細(xì)胞肥大粒細(xì)胞嗜中性粒細(xì)胞嗜中性粒細(xì)胞 嗜酸性粒細(xì)胞嗜酸性粒細(xì)胞 嗜堿性粒細(xì)胞嗜堿性粒細(xì)胞干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 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。 有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞

5、，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)。4.干細(xì)胞的應(yīng)用（1）應(yīng)用原理：（2）應(yīng)用實(shí)例：造血干細(xì)胞：神經(jīng)干細(xì)胞：干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 2018年，論文“人類胚胎干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞在非人類靈長類動(dòng)物的心臟中恢復(fù)功能”發(fā)表在 自然 生物技術(shù)雜志上。研究表明，隨著時(shí)間的推移，猴子的新心肌細(xì)胞會發(fā)育，血管化并導(dǎo)致心臟功能改善。（3）應(yīng)用前景閱讀資料，展望應(yīng)用前景干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 前景展望如果臨床實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C實(shí)，胚胎干細(xì)胞將有望修復(fù)人因心肌梗塞、心臟病等疾病受損的心臟。 細(xì)胞發(fā)育雜志刊登德國研究人員從雄性老鼠胚胎中提取胚胎干細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中加以培育，并用視黃

6、酸等物質(zhì)促使胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫蛹?xì)胞的文章。干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 前景展望解決人類不育難題。（3）應(yīng)用前景閱讀資料，展望應(yīng)用前景 生物資訊網(wǎng) 2005 年 11 月 17 日訊：近日，英國倫敦帝國學(xué)院的科學(xué)家成功地利用人類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出了軟骨細(xì)胞。干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用 前景展望用新的軟骨修復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的損傷。 前景展望培育出人造組織器官，用于器官移植，治療人類的某些頑癥。 目前，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，用 ES 細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈人類的糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。（3）應(yīng)用前景閱讀資料，展望應(yīng)用前景5.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS

7、細(xì)胞）（1）胚胎干細(xì)胞的局限性： 胚胎干細(xì)胞必須從_中獲取 ，涉及_，因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。 胚胎倫理問題（2）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞概念： 通過體外誘導(dǎo)已經(jīng)分化的體細(xì)胞（例如小鼠的成纖維細(xì)胞等）獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞，稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，簡稱iPS細(xì)胞。干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）多種體細(xì)胞iPSiPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖定向誘導(dǎo)分化體外誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用移植到病人體內(nèi)（3）誘導(dǎo)方法： 將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞。 用小分子化合物誘導(dǎo)細(xì)胞。（4）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)： 誘導(dǎo)過程無須

8、破壞胚胎。 iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用6.干細(xì)胞應(yīng)用展望與面臨問題干細(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。（1）面臨的問題：存在導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。（2）應(yīng)用展望：干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的分布誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）干細(xì)胞的種類干細(xì)胞應(yīng)用胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）成體干細(xì)胞應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)課堂小結(jié)課堂小結(jié)1.判斷下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)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(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。（ ）（

9、3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清（ ）（4）培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理,分瓶后才能繼續(xù)增殖（ ）一.概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）2.干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞B.造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞C.不同類型的干細(xì)胞,它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A A一.概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747） 3.現(xiàn)在關(guān)于iPS細(xì)胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個(gè)方面來查閱資料進(jìn)行思考。 （1）由于誘導(dǎo)iPS細(xì)胞、促使其分化都需要時(shí)

10、間，因此用某人特異的iPS細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于時(shí)間比較充裕的情形。從實(shí)際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施? 提示：像建立骨髓庫一樣，嘗試建立HLA（人類白細(xì)胞抗原)多態(tài)性豐富的iPS細(xì)胞庫，可以為需要的人找到HLA匹配度較高的iPS細(xì)胞，這樣不僅可以節(jié)省時(shí)間、成本，還能減輕異體干細(xì)胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應(yīng)。練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747） （2）如果誘導(dǎo)iPS細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？ 提示：該技術(shù)可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細(xì)胞來進(jìn)行瀕危物種的克隆研究；獲得生殖細(xì)胞

11、進(jìn)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(dòng)物。 該技術(shù)可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個(gè)人的iPS細(xì)胞分別誘導(dǎo)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(xì)胞，從而“設(shè)計(jì)”嬰兒。練習(xí)與應(yīng)用（練習(xí)與應(yīng)用（P P4747）干細(xì)胞類別 來源或存在特點(diǎn)胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)早期胚胎 具有分化成為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能。成體組織或器官 具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。誘導(dǎo)高度分化的組織細(xì)胞形成 類似胚胎干細(xì)胞；誘

12、導(dǎo)無需破壞細(xì)胞，避免免疫排斥反應(yīng)，應(yīng)用前景更廣泛。探討點(diǎn)一：三種胚胎干細(xì)胞的比較：三種胚胎干細(xì)胞的比較 1.胚胎干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？ 胚胎干細(xì)胞經(jīng)體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官，從而解決供體器官不足問題。胚胎干細(xì)胞必須從胚胎中獲取，這涉及倫理問題，因而限制了應(yīng)用。 胚胎干細(xì)胞具有全能性，可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞、器官甚至個(gè)體，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。 2.胚胎干細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足的問題？其應(yīng)用有什么限制因素？探討點(diǎn)二.胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用 1.為什么科學(xué)家認(rèn)為iPS細(xì)胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞？ iPS細(xì)胞的誘導(dǎo)過程無需破壞胚胎

13、，而且iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。 3.通過iPS細(xì)胞克隆活體動(dòng)物，能否說明已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性，原因是什么？ 2.iPS細(xì)胞能分化成血細(xì)胞等多種細(xì)胞的原理是什么？ 基因的選擇性表達(dá)。 具有全能性。因?yàn)榧?xì)胞核含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因。探討點(diǎn)三.iPS細(xì)胞的應(yīng)用 2科學(xué)家將四種關(guān)鍵基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體導(dǎo)入小鼠的成纖維細(xì)胞，可誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄芨杉?xì)胞(iPS細(xì)胞)，iPS 細(xì)胞具有和胚胎干細(xì)胞的類似功能，可分化成神經(jīng)細(xì)胞、心血管細(xì)胞和原始生殖細(xì)胞等，我國科學(xué)家甚至還通過iPS細(xì)胞克

14、隆出活體小鼠。回答下列問題： (1)干細(xì)胞是指_。ES細(xì)胞是由_分離出來的一類細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性。 (2)iPS 細(xì)胞能分化成多種細(xì)胞，是基因_的結(jié)果。通過iPS細(xì)胞克隆出活體小鼠，說明已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核_ (填“具有”或“不具有”)全能性，原因是_。 (3)iPS 細(xì)胞的誘導(dǎo)成功具有的醫(yī)學(xué)價(jià)值是_。綜合應(yīng)用 2科學(xué)家將四種關(guān)鍵基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體導(dǎo)入小鼠的成纖維細(xì)胞，可誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄芨杉?xì)胞(iPS細(xì)胞)，iPS 細(xì)胞具有和胚胎干細(xì)胞的類似功能，可分化成神經(jīng)細(xì)胞、心血管細(xì)胞和原始生殖細(xì)胞等，我國科學(xué)家甚至還通過iPS細(xì)胞克隆出活體小鼠?；卮鹣铝袉栴}： (1)干細(xì)胞是指_。ES細(xì)胞是由_分離出來的一類細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性。 (2)iPS 細(xì)胞能分化成多種細(xì)胞，是基因_的結(jié)果。通過iPS細(xì)胞克隆出活體小鼠，說明已分化的動(dòng)