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人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养第1课时导学案
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这是一份人教版 (2019)选择性必修3一 动物细胞培养第1课时导学案，共13页。学案主要包含了理清主干知识，动物细胞培养的条件，动物细胞培养的过程，干细胞培养及其应用等内容，欢迎下载使用。
第2节 动物细胞工程 第1课时 动物细胞培养
一、理清主干知识
一、动物细胞培养的概念
动物细胞培养是指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。
二、动物细胞培养的条件
1．营养：培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，如糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此通常需要加入血清等一些天然成分。
2．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；
(2)在无菌环境下进行操作；
(3)定期更换培养液以便清除代谢物。
3．温度、pH和渗透压eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1( 温度：36.5±0.5 ℃,pH：7.2～7.4,适宜的渗透压))
4．气体环境eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：细胞代谢所必需的,CO2：维持培养液的pH))
三、动物细胞培养的过程
1．细胞贴壁：体外培养的动物细胞大多数往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
2．接触抑制：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，这种现象称为接触抑制。
3．原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
4．传代培养：分瓶后的细胞培养称为传代培养。
四、干细胞培养及其应用
1．干细胞的存在部位：干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
2. 干细胞的种类：干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
(1)胚胎干细胞(简称ES细胞)：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。
(2)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。
3．干细胞的应用
(1)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。
(2)神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。
4．诱导多能干细胞
(1)概念：诱导多能干细胞(简称iPS细胞)是通过体外诱导成纤维细胞，获得的类似胚胎干细胞的一类细胞。
(2)应用前景：诱导过程无需破坏胚胎，不涉及伦理问题；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。因此应用前景优于胚胎干细胞。
二、诊断自学效果
1．判断下列叙述的正误
(1)在25 ℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养(×)
(2)动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能性(×)
(3)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶(×)
(4)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以刺激细胞呼吸(×)
(5)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(×)
(6)胚胎干细胞可以来源于早期胚胎，也可以来源于成熟个体(×)
(7)ES细胞可用于治疗帕金森综合征和老年痴呆症等(√)
2．下列关于动物细胞所需的培养条件的叙述，错误的是( )
A．无毒、无菌的环境
B．温度与动物体温相近
C．合成培养基中通常需加入动物血清
D．不需要氧气，需要CO2调节培养液pH
解析：选D 动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，A正确；温度会影响酶活性，因此培养过程中温度需要与动物体温相近，B正确；合成培养基中通常需加入动物血清，C正确；该培养过程中的气体条件为95%空气加5% CO2的混合气体，空气中含有氧气，D错误。
3．关于动物体细胞培养过程中细胞的活动或特性，下列表述错误的是( )
A．细胞通常贴壁生长
B．细胞进行有丝分裂
C．细胞之间有接触抑制现象
D．细胞的遗传物质均发生改变
解析：选D 动物细胞培养过程中，大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，即贴壁生长，A正确；培养过程中，细胞进行有丝分裂，B正确；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，即接触抑制现象，C正确；培养过程中，细胞的遗传物质一般不发生改变，D错误。
4．(2020·宿迁期末)关于胚胎干细胞的应用，下列叙述错误的是( )
A．可以用于治疗由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病
B．在体外诱导分化可培育出人造组织器官
C．是研究体外细胞分化的理想材料
D．不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病
解析：选D 胚胎干细胞可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞，因此可用于治疗由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，A正确；胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性，在体外诱导分化可培育出人造组织器官，B正确；胚胎干细胞是研究在体外条件下细胞分化的理想材料，C正确；胚胎干细胞可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森病、糖尿病、老年痴呆症、肝衰竭、心衰竭、成骨不良，D错误。
eq \a\vs4\al(新知探究一 动物细胞培养)
[在探究中学明]
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。下面是动物细胞培养的流程示意图。填图并回答相关问题。
1．完善图中横线上的内容：
①胰蛋白酶或胶原蛋白酶；②二氧化碳培养箱；③原代培养；④胰蛋白酶；⑤传代。
2．幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？
提示：幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更易于培养，分化程度低的细胞比分化程度高的细胞更易于培养。因为这些细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，所以幼龄动物、分化程度低的组织细胞易培养。
3．进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
提示：说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，因为胃蛋白酶的最适pH约为2，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，在此环境下胃蛋白酶会变性失活。
4．探究动物细胞培养时，为什么要在培养基中加入血清等天然成分？
提示：因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清、血浆等天然成分。
5．动物细胞培养需要控制的气体环境是怎么样的？各自起什么作用？
提示：95%的空气和5%的CO2混合气体；O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。
[在深化中提能]
1．动物细胞培养过程解读
(1)原理：细胞增殖。
(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因
①保证细胞所需要的营养供应。
②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。
(3)细胞贴壁和接触抑制
①细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，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繁殖，这就要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒，易于贴附。
②接触抑制：细胞数目不断增多，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。打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
(4)原代培养与传代培养
①原代培养：细胞悬液第一次在培养瓶中培养，分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常被称为传代培养。10代以内的细胞可保持正常的二倍体核型。细胞传至10～50代左右时，会出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全停止。当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。
(5)细胞株和细胞系
①细胞株：传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。
②细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。
(6)动物细胞培养过程中“两次”使用胰蛋白酶的作用
①第一次：用胰蛋白酶处理动物组织，目的是把组织分散为单个细胞后进行培养，即原代培养。
②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶处理使其从瓶壁上脱离下来，然后将其分散到多个培养瓶中继续进行培养，即传代培养。
2．植物组织培养和动物细胞培养的比较
eq \a\vs4\al([典例]) (2020·德州期末)如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是( )
A．甲过程可选取动物个体的任何组织细胞
B．乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞
C．丙过程所用培养液中需添加动物血清
D．丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
[解析] 甲过程可选取动物个体的胚胎或幼龄动物的器官或组织，A错误；乙过程可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理细胞，B错误；丙过程所用培养液中需添加动物血清、血浆等天然物质，C正确；丁过程中的细胞因接触抑制而影响细胞增殖，D错误。
[答案] C
[在应用中落实]
1．(2020·福州期末)下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是( )
A．动物细胞培养和植物组织培养所用的培养基不同
B．动物细胞培养和植物组织培养的理论基础不同
C．烟草叶片细胞离体培养能产生新个体，小鼠的ES细胞离体培养可分化成心肌细胞、神经元等细胞
D．动物细胞培养可用于快速繁殖，植物组织培养可用于检测有毒物质
解析：选D 由分析可知，动物细胞培养采用的是液体培养基、植物组织培养采用的是固体培养基，二者营养成分也不同，A正确；动物细胞培养的理论基础是细胞增殖，植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，B正确；植物细胞具有全能性，因此烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠的ES细胞可以在体外培养条件下分化成心肌细胞、神经元等细胞，C正确；动物细胞培养可以用于检测有毒物质，植物组织培养可用于快速繁殖，D错误。
2．(2020·新泰月考)如图为动物细胞培养过程的示意图：
请据图回答下列问题：
(1)图中①是用________处理，说明细胞间的物质主要是________。图中②的处理方法与①________(填“一致”或“不一致”)，原因是进行原代培养时，当__________________________________________，这种现象称为________________。
(2)动物细胞培养时，通常要在培养液中添加一定量的________，以防培养过程中的污染；还需要放入CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是________________。
(3)正常的动物细胞分裂一般不超过50代，传代培养超过50代后有部分细胞仍能分裂，这些细胞可能发生了________。
解析：(1)图中①是用胰蛋白酶处理，说明细胞间的物质主要是蛋白质。图中②的处理方法与①一致，原因是进行原代培养时，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)动物细胞培养时，通常要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；还需要放入CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)正常的动物细胞分裂一般不超过50代，传代培养超过50代后有部分细胞仍能分裂，这些细胞可能发生了细胞癌变，在培养条件下无限制地传代下去。
答案：(1)胰蛋白酶 蛋白质 一致 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 细胞的接触抑制 (2)抗生素 维持培养液的pH (3)细胞癌变
eq \a\vs4\al(新知探究二 干细胞的培养及其应用)
[在探究中学明]
干细胞的培养成功是动物细胞培养领域重大成就之一，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。阅读教材，结合图示思考下列问题。
1．胚胎干细胞的来源
哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
2．胚胎干细胞的特性
(1)具有发育的全能性，可诱导分化为各种组织细胞。
(2)在某些特定的条件下，体外培养的ES细胞可以增殖而不发生分化。
3．胚胎干细胞的应用有什么局限性？
提示：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制它在医学上的应用。
4．什么是诱导多能干细胞？它在医学应用上有什么优势？
提示：诱导多能干细胞(简称iPS细胞)是通过体外诱导成纤维细胞等获得的类似胚胎干细胞的一类细胞。因为诱导过程无需破坏胚胎，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。
[在深化中提能]
1．胚胎干细胞的分离途径
2．胚胎干细胞的特性与培养
胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞。培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，这种体系必须能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。
3．胚胎干细胞培养的过程
4．干细胞的种类
eq \a\vs4\al([典例]) 日本京都大学的教授将4个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS细胞)。如图为该技术在人体细胞中实验示意图，据图分析下列说法正确的是( )
A．iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传物质，关键基因在肌肉细胞中能复制、转录和翻译
B．过程①②③是基因选择性表达的结果，图示过程体现了iPS细胞具有全能性
C．用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应
D．4个关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境，使iPS细胞功能趋向专门化
[解析] 肌肉细胞中无关键基因，因此与iPS细胞的遗传物质不同，A错误；图示过程中没有新个体的产生，因此没有体现出细胞的全能性，B错误；用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应，C正确；由图可知，4个关键基因的表达使肌肉细胞发生了脱分化，使iPS细胞功能趋向多能化，D错误。
[答案] C
[在应用中落实]
1．(2020·苏州期末)近日，南京农业大学的科研人员用动物干细胞研发出我国第一块肌肉干细胞培养肉，该团队使用第六代猪肌肉干细胞，经过约20天培养得到重达5克的培养肉。下列叙述错误的是( )
A．胚胎和成体中都有干细胞的存在
B．培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞
C．培养肉往往使用添加了糖、氨基酸等多种营养物质的培养液
D．猪肉干细胞分化成猪肉细胞时，遗传信息将发生改变
解析：选D 早期胚胎和成体中都有干细胞的存在，A正确；培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞，B正确；培养肉的培养液中需要添加糖、氨基酸等多种营养物质，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞内遗传物质不发生改变，D错误。
2．1997年，我国科学家首次从人胚胎中分离和克隆出人胚胎干细胞，如图所示，并分化得到多种体细胞。2007年，美国学者成功地利用皮肤细胞诱导出具备胚胎干细胞功能的干细胞，并利用皮肤干细胞治疗老鼠的镰状细胞贫血获得进展，病鼠的血液功能恢复正常，这是科学界利用皮肤干细胞进行医疗研究的首次尝试。请回答下列问题：
(1)胚胎干细胞是由____________或原始性腺分离出来的一类细胞，在功能上具有________________________________________________________________________
______________________。
(2)皮肤细胞是高度分化的细胞，其分化的根本原因是________________，皮肤干细胞经诱导能分化得到多种体细胞，其根本原因是_____________________________________。
(3)与利用人体胚胎干细胞进行疾病研究和治疗相比，利用皮肤干细胞进行医疗研究具有
________________________________________________________________________
_________________________________________________________________等优势。
解析：(1)胚胎干细胞是由早期胚胎(如囊胚的内细胞团细胞)或原始性腺中分离出来的一类细胞；胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性。(2)细胞分化的根本原因是基因的选择性表达；皮肤干细胞核中含有一整套遗传信息，因此经诱导能分化得到多种体细胞。(3)与利用人体胚胎干细胞进行疾病研究和治疗相比，利用皮肤干细胞进行医疗研究具有可以避开利用胚胎干细胞面临的伦理争议(或皮肤干细胞可以取自自体，不会发生排斥反应，或皮肤干细胞比胚胎干细胞更容易采集)等优势。
答案：(1)早期胚胎 发育的全能性(或分化成各种组织器官的潜能) (2)基因的选择性表达 细胞核中含有一整套的遗传信息 (3)可以避开利用胚胎干细胞面临的伦理争议(或皮肤干细胞可以取自自体，不会发生排斥反应，或皮肤干细胞比胚胎干细胞更容易采集)
[课堂巩固落实]
1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，其培养过程的顺序是( )
①胰蛋白酶处理动物组织，形成分散的悬浮细胞
②传代培养
③定期用胰蛋白酶处理培养细胞，配制成细胞悬浮液
④原代培养
A．①②③④ B．①③④②
C．①④②③ D．①④③②
解析：选D 动物细胞培养的过程：取动物胚胎或幼龄动物组织，剪碎组织，①胰蛋白酶处理动物组织，形成分散的悬浮细胞→④原代培养→③定期用胰蛋白酶处理培养细胞，配制成细胞悬浮液→②传代培养。
2．(2020·日照期末)下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A．动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性
B．培养过程中的细胞都能保持正常的二倍体核型
C．需要的气体环境是含95% O2加5% CO2的混合气体
D．定期更换培养液可防止培养过程中有毒物质的积累
解析：选D 动物细胞培养的原理是动物细胞增殖，A错误；10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，B错误；需要的气体条件是95%的空气和5%的CO2，C错误；定期更换培养液可防止培养过程中有毒物质的积累对细胞造成危害，D正确。
3．2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症(渐冻症)。有研究表明该病是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。最新研究发现，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是( )
A．诱导iPS细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质却不完全相同
B．诱导iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C．将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到良好治疗作用
D．植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可在一定程度改善“渐冻症”
解析：选A 细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此诱导iPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，但RNA不完全相同，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，这会导致细胞种类增多，B正确；若将控制运动神经元合成毒蛋白基因替换，或许可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，在一定程度上也许会使“渐冻症”病情改善，D正确。
4．如图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图，图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。请据图回答问题：
(1)图1所示制备细胞悬液时，常用________酶来消化剪碎的组织块。配制培养液时，通常需要在合成培养基的基础上添加动物血清等一些天然成分，目的是________________________________________________________________________。
(2)动物细胞培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的____________，以保证对所培养的细胞无害。培养过程中每天更换培养液的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)当MEF细胞分裂生长到________________时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)ES细胞是由______________中分离出来的一类细胞，ES细胞在功能上具有发育的________。在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是________________。
解析：(1)图1所示，制备细胞悬液时，常用胰蛋白酶来消化剪碎的组织块，分散成单个细胞。配制培养液时，通常需要在合成培养基的基础上添加血清或血浆等一些天然成分，补充细胞未知的营养物质。(2)动物细胞培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的种类和剂量，以保证对所培养的细胞无害。培养过程中每天更换培养液的目的是补充营养物质和去除代谢废物，有利于细胞增殖。(3)当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(4)ES细胞是从早期胚胎(或原始性腺)中分离出来的一类细胞，ES细胞在功能上具有发育的全能性。在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。
答案：(1)胰蛋白 补充细胞未知的营养物质 (2)种类和剂量 补充营养物质和去除代谢废物，有利于细胞增殖 (3)细胞表面相互接触 (4)早期胚胎 全能性 抑制ES细胞分化
学有目标——新课程标准必明
记在平时——核心语句必背
1.概述动物细胞培养需要的基本条件。
2．阐明细胞培养的基本操作过程，思考细胞培养中应注意的问题。
3．客观分析干细胞在生物医学工程中的应用，所产生的效益和风险。
1.动物细胞培养的过程：
2．动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制现象。
3．动物细胞培养的条件包括：适宜的营养，无菌、无毒的环境，适宜的温度、pH、渗透压及气体环境。
4．干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
区别
原理
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
一般用固体培养基，其成分包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物(如甘氨酸、琼脂)、植物激素等
液体培养基，其成分包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等
条件
再分化阶段需要光
不需要光
细胞
来源
离体的植物器官、组织或细胞，如植物的茎尖、根尖、叶片和花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织、器官
结果
获得植物新个体或获得大量的细胞和细胞产物
只能获得大量细胞或细胞产物，不能得到生物个体
用途
①快速繁殖名贵花卉和果树；
②培养无病毒植株、转基因植物；
③大规模生产细胞产物，如药物、食品添加剂、香料、色素等
①生产蛋白质制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；
②检测有毒物质的毒性；
③用于药理、病理、生理学的研究；
④移植治疗
相同点
①都需要人工条件下的无菌操作、无菌培养；
②都需要适宜的温度、pH等条件；
③都使用合成培养基
名称
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
举例
胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
特点
能形成机体的任何组织或器官甚至完整个体
能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整的个体
只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
应用
用于病人的器官移植等
通过造血干细胞移植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
神经干细胞用于治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病等
第2节 动物细胞工程 第1课时 动物细胞培养
一、理清主干知识
一、动物细胞培养的概念
动物细胞培养是指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。
二、动物细胞培养的条件
1．营养：培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，如糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此通常需要加入血清等一些天然成分。
2．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；
(2)在无菌环境下进行操作；
(3)定期更换培养液以便清除代谢物。
3．温度、pH和渗透压eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1( 温度：36.5±0.5 ℃,pH：7.2～7.4,适宜的渗透压))
4．气体环境eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2：细胞代谢所必需的,CO2：维持培养液的pH))
三、动物细胞培养的过程
1．细胞贴壁：体外培养的动物细胞大多数往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。
2．接触抑制：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，这种现象称为接触抑制。
3．原代培养：分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
4．传代培养：分瓶后的细胞培养称为传代培养。
四、干细胞培养及其应用
1．干细胞的存在部位：干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
2. 干细胞的种类：干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
(1)胚胎干细胞(简称ES细胞)：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。
(2)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。
3．干细胞的应用
(1)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。
(2)神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病方面有重要的应用价值。
4．诱导多能干细胞
(1)概念：诱导多能干细胞(简称iPS细胞)是通过体外诱导成纤维细胞，获得的类似胚胎干细胞的一类细胞。
(2)应用前景：诱导过程无需破坏胚胎，不涉及伦理问题；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。因此应用前景优于胚胎干细胞。
二、诊断自学效果
1．判断下列叙述的正误
(1)在25 ℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养(×)
(2)动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能性(×)
(3)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶(×)
(4)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以刺激细胞呼吸(×)
(5)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(×)
(6)胚胎干细胞可以来源于早期胚胎，也可以来源于成熟个体(×)
(7)ES细胞可用于治疗帕金森综合征和老年痴呆症等(√)
2．下列关于动物细胞所需的培养条件的叙述，错误的是( )
A．无毒、无菌的环境
B．温度与动物体温相近
C．合成培养基中通常需加入动物血清
D．不需要氧气，需要CO2调节培养液pH
解析：选D 动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，A正确；温度会影响酶活性，因此培养过程中温度需要与动物体温相近，B正确；合成培养基中通常需加入动物血清，C正确；该培养过程中的气体条件为95%空气加5% CO2的混合气体，空气中含有氧气，D错误。
3．关于动物体细胞培养过程中细胞的活动或特性，下列表述错误的是( )
A．细胞通常贴壁生长
B．细胞进行有丝分裂
C．细胞之间有接触抑制现象
D．细胞的遗传物质均发生改变
解析：选D 动物细胞培养过程中，大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，即贴壁生长，A正确；培养过程中，细胞进行有丝分裂，B正确；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，即接触抑制现象，C正确；培养过程中，细胞的遗传物质一般不发生改变，D错误。
4．(2020·宿迁期末)关于胚胎干细胞的应用，下列叙述错误的是( )
A．可以用于治疗由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病
B．在体外诱导分化可培育出人造组织器官
C．是研究体外细胞分化的理想材料
D．不能用于治疗糖尿病、肝衰竭等疾病
解析：选D 胚胎干细胞可分化为成年动物体内的任何一种组织细胞，因此可用于治疗由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，A正确；胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性，在体外诱导分化可培育出人造组织器官，B正确；胚胎干细胞是研究在体外条件下细胞分化的理想材料，C正确；胚胎干细胞可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森病、糖尿病、老年痴呆症、肝衰竭、心衰竭、成骨不良，D错误。
eq \a\vs4\al(新知探究一 动物细胞培养)
[在探究中学明]
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。下面是动物细胞培养的流程示意图。填图并回答相关问题。
1．完善图中横线上的内容：
①胰蛋白酶或胶原蛋白酶；②二氧化碳培养箱；③原代培养；④胰蛋白酶；⑤传代。
2．幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？
提示：幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞更易于培养，分化程度低的细胞比分化程度高的细胞更易于培养。因为这些细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，所以幼龄动物、分化程度低的组织细胞易培养。
3．进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
提示：说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，因为胃蛋白酶的最适pH约为2，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，在此环境下胃蛋白酶会变性失活。
4．探究动物细胞培养时，为什么要在培养基中加入血清等天然成分？
提示：因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清、血浆等天然成分。
5．动物细胞培养需要控制的气体环境是怎么样的？各自起什么作用？
提示：95%的空气和5%的CO2混合气体；O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。
[在深化中提能]
1．动物细胞培养过程解读
(1)原理：细胞增殖。
(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因
①保证细胞所需要的营养供应。
②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。
(3)细胞贴壁和接触抑制
①细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，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繁殖，这就要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒，易于贴附。
②接触抑制：细胞数目不断增多，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。打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。
(4)原代培养与传代培养
①原代培养：细胞悬液第一次在培养瓶中培养，分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
②传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常被称为传代培养。10代以内的细胞可保持正常的二倍体核型。细胞传至10～50代左右时，会出现核型异常，细胞增殖会明显减缓，甚至完全停止。当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。
(5)细胞株和细胞系
①细胞株：传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。
②细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。
(6)动物细胞培养过程中“两次”使用胰蛋白酶的作用
①第一次：用胰蛋白酶处理动物组织，目的是把组织分散为单个细胞后进行培养，即原代培养。
②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶处理使其从瓶壁上脱离下来，然后将其分散到多个培养瓶中继续进行培养，即传代培养。
2．植物组织培养和动物细胞培养的比较
eq \a\vs4\al([典例]) (2020·德州期末)如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是( )
A．甲过程可选取动物个体的任何组织细胞
B．乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞
C．丙过程所用培养液中需添加动物血清
D．丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡
[解析] 甲过程可选取动物个体的胚胎或幼龄动物的器官或组织，A错误；乙过程可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理细胞，B错误；丙过程所用培养液中需添加动物血清、血浆等天然物质，C正确；丁过程中的细胞因接触抑制而影响细胞增殖，D错误。
[答案] C
[在应用中落实]
1．(2020·福州期末)下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是( )
A．动物细胞培养和植物组织培养所用的培养基不同
B．动物细胞培养和植物组织培养的理论基础不同
C．烟草叶片细胞离体培养能产生新个体，小鼠的ES细胞离体培养可分化成心肌细胞、神经元等细胞
D．动物细胞培养可用于快速繁殖，植物组织培养可用于检测有毒物质
解析：选D 由分析可知，动物细胞培养采用的是液体培养基、植物组织培养采用的是固体培养基，二者营养成分也不同，A正确；动物细胞培养的理论基础是细胞增殖，植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，B正确；植物细胞具有全能性，因此烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠的ES细胞可以在体外培养条件下分化成心肌细胞、神经元等细胞，C正确；动物细胞培养可以用于检测有毒物质，植物组织培养可用于快速繁殖，D错误。
2．(2020·新泰月考)如图为动物细胞培养过程的示意图：
请据图回答下列问题：
(1)图中①是用________处理，说明细胞间的物质主要是________。图中②的处理方法与①________(填“一致”或“不一致”)，原因是进行原代培养时，当__________________________________________，这种现象称为________________。
(2)动物细胞培养时，通常要在培养液中添加一定量的________，以防培养过程中的污染；还需要放入CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是________________。
(3)正常的动物细胞分裂一般不超过50代，传代培养超过50代后有部分细胞仍能分裂，这些细胞可能发生了________。
解析：(1)图中①是用胰蛋白酶处理，说明细胞间的物质主要是蛋白质。图中②的处理方法与①一致，原因是进行原代培养时，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)动物细胞培养时，通常要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；还需要放入CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)正常的动物细胞分裂一般不超过50代，传代培养超过50代后有部分细胞仍能分裂，这些细胞可能发生了细胞癌变，在培养条件下无限制地传代下去。
答案：(1)胰蛋白酶 蛋白质 一致 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 细胞的接触抑制 (2)抗生素 维持培养液的pH (3)细胞癌变
eq \a\vs4\al(新知探究二 干细胞的培养及其应用)
[在探究中学明]
干细胞的培养成功是动物细胞培养领域重大成就之一，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。阅读教材，结合图示思考下列问题。
1．胚胎干细胞的来源
哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
2．胚胎干细胞的特性
(1)具有发育的全能性，可诱导分化为各种组织细胞。
(2)在某些特定的条件下，体外培养的ES细胞可以增殖而不发生分化。
3．胚胎干细胞的应用有什么局限性？
提示：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制它在医学上的应用。
4．什么是诱导多能干细胞？它在医学应用上有什么优势？
提示：诱导多能干细胞(简称iPS细胞)是通过体外诱导成纤维细胞等获得的类似胚胎干细胞的一类细胞。因为诱导过程无需破坏胚胎，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。
[在深化中提能]
1．胚胎干细胞的分离途径
2．胚胎干细胞的特性与培养
胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，包括人类囊胚的内细胞团，具有胚胎细胞的特性。它能长期维持未分化状态，又有全能分化的潜能，在体外培养时仍能维持正常和稳定的染色体组型，在特定的环境诱导下，能分化成各类细胞。培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，这种体系必须能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化。
3．胚胎干细胞培养的过程
4．干细胞的种类
eq \a\vs4\al([典例]) 日本京都大学的教授将4个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS细胞)。如图为该技术在人体细胞中实验示意图，据图分析下列说法正确的是( )
A．iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传物质，关键基因在肌肉细胞中能复制、转录和翻译
B．过程①②③是基因选择性表达的结果，图示过程体现了iPS细胞具有全能性
C．用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应
D．4个关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境，使iPS细胞功能趋向专门化
[解析] 肌肉细胞中无关键基因，因此与iPS细胞的遗传物质不同，A错误；图示过程中没有新个体的产生，因此没有体现出细胞的全能性，B错误；用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应，C正确；由图可知，4个关键基因的表达使肌肉细胞发生了脱分化，使iPS细胞功能趋向多能化，D错误。
[答案] C
[在应用中落实]
1．(2020·苏州期末)近日，南京农业大学的科研人员用动物干细胞研发出我国第一块肌肉干细胞培养肉，该团队使用第六代猪肌肉干细胞，经过约20天培养得到重达5克的培养肉。下列叙述错误的是( )
A．胚胎和成体中都有干细胞的存在
B．培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞
C．培养肉往往使用添加了糖、氨基酸等多种营养物质的培养液
D．猪肉干细胞分化成猪肉细胞时，遗传信息将发生改变
解析：选D 早期胚胎和成体中都有干细胞的存在，A正确；培养猪肌肉干细胞，通常需要用胰蛋白酶分散成单个细胞，B正确；培养肉的培养液中需要添加糖、氨基酸等多种营养物质，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞内遗传物质不发生改变，D错误。
2．1997年，我国科学家首次从人胚胎中分离和克隆出人胚胎干细胞，如图所示，并分化得到多种体细胞。2007年，美国学者成功地利用皮肤细胞诱导出具备胚胎干细胞功能的干细胞，并利用皮肤干细胞治疗老鼠的镰状细胞贫血获得进展，病鼠的血液功能恢复正常，这是科学界利用皮肤干细胞进行医疗研究的首次尝试。请回答下列问题：
(1)胚胎干细胞是由____________或原始性腺分离出来的一类细胞，在功能上具有________________________________________________________________________
______________________。
(2)皮肤细胞是高度分化的细胞，其分化的根本原因是________________，皮肤干细胞经诱导能分化得到多种体细胞，其根本原因是_____________________________________。
(3)与利用人体胚胎干细胞进行疾病研究和治疗相比，利用皮肤干细胞进行医疗研究具有
________________________________________________________________________
_________________________________________________________________等优势。
解析：(1)胚胎干细胞是由早期胚胎(如囊胚的内细胞团细胞)或原始性腺中分离出来的一类细胞；胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性。(2)细胞分化的根本原因是基因的选择性表达；皮肤干细胞核中含有一整套遗传信息，因此经诱导能分化得到多种体细胞。(3)与利用人体胚胎干细胞进行疾病研究和治疗相比，利用皮肤干细胞进行医疗研究具有可以避开利用胚胎干细胞面临的伦理争议(或皮肤干细胞可以取自自体，不会发生排斥反应，或皮肤干细胞比胚胎干细胞更容易采集)等优势。
答案：(1)早期胚胎 发育的全能性(或分化成各种组织器官的潜能) (2)基因的选择性表达 细胞核中含有一整套的遗传信息 (3)可以避开利用胚胎干细胞面临的伦理争议(或皮肤干细胞可以取自自体，不会发生排斥反应，或皮肤干细胞比胚胎干细胞更容易采集)
[课堂巩固落实]
1．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，其培养过程的顺序是( )
①胰蛋白酶处理动物组织，形成分散的悬浮细胞
②传代培养
③定期用胰蛋白酶处理培养细胞，配制成细胞悬浮液
④原代培养
A．①②③④ B．①③④②
C．①④②③ D．①④③②
解析：选D 动物细胞培养的过程：取动物胚胎或幼龄动物组织，剪碎组织，①胰蛋白酶处理动物组织，形成分散的悬浮细胞→④原代培养→③定期用胰蛋白酶处理培养细胞，配制成细胞悬浮液→②传代培养。
2．(2020·日照期末)下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是( )
A．动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性
B．培养过程中的细胞都能保持正常的二倍体核型
C．需要的气体环境是含95% O2加5% CO2的混合气体
D．定期更换培养液可防止培养过程中有毒物质的积累
解析：选D 动物细胞培养的原理是动物细胞增殖，A错误；10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，B错误；需要的气体条件是95%的空气和5%的CO2，C错误；定期更换培养液可防止培养过程中有毒物质的积累对细胞造成危害，D正确。
3．2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症(渐冻症)。有研究表明该病是由于突变的基因导致神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。最新研究发现，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是( )
A．诱导iPS细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质却不完全相同
B．诱导iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C．将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到良好治疗作用
D．植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，可在一定程度改善“渐冻症”
解析：选A 细胞分化的实质是基因的选择性表达，因此诱导iPS细胞分化成的多种细胞中DNA相同，但RNA不完全相同，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，这会导致细胞种类增多，B正确；若将控制运动神经元合成毒蛋白基因替换，或许可以起到治疗该病的作用，C正确；植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，在一定程度上也许会使“渐冻症”病情改善，D正确。
4．如图1是培养小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)的示意图，图2是在用MEF细胞制成的饲养层上培养胚胎干细胞(ES细胞)的示意图。请据图回答问题：
(1)图1所示制备细胞悬液时，常用________酶来消化剪碎的组织块。配制培养液时，通常需要在合成培养基的基础上添加动物血清等一些天然成分，目的是________________________________________________________________________。
(2)动物细胞培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的____________，以保证对所培养的细胞无害。培养过程中每天更换培养液的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)当MEF细胞分裂生长到________________时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)ES细胞是由______________中分离出来的一类细胞，ES细胞在功能上具有发育的________。在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是________________。
解析：(1)图1所示，制备细胞悬液时，常用胰蛋白酶来消化剪碎的组织块，分散成单个细胞。配制培养液时，通常需要在合成培养基的基础上添加血清或血浆等一些天然成分，补充细胞未知的营养物质。(2)动物细胞培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的种类和剂量，以保证对所培养的细胞无害。培养过程中每天更换培养液的目的是补充营养物质和去除代谢废物，有利于细胞增殖。(3)当MEF细胞分裂生长到细胞表面相互接触时就停止分裂，这种现象称为细胞的接触抑制。(4)ES细胞是从早期胚胎(或原始性腺)中分离出来的一类细胞，ES细胞在功能上具有发育的全能性。在培养液中单独培养ES细胞时，ES细胞容易发生分化，结合图2可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。
答案：(1)胰蛋白 补充细胞未知的营养物质 (2)种类和剂量 补充营养物质和去除代谢废物，有利于细胞增殖 (3)细胞表面相互接触 (4)早期胚胎 全能性 抑制ES细胞分化
学有目标——新课程标准必明
记在平时——核心语句必背
1.概述动物细胞培养需要的基本条件。
2．阐明细胞培养的基本操作过程，思考细胞培养中应注意的问题。
3．客观分析干细胞在生物医学工程中的应用，所产生的效益和风险。
1.动物细胞培养的过程：
2．动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和接触抑制现象。
3．动物细胞培养的条件包括：适宜的营养，无菌、无毒的环境，适宜的温度、pH、渗透压及气体环境。
4．干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
区别
原理
植物细胞的全能性
细胞增殖
培养基
一般用固体培养基，其成分包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物(如甘氨酸、琼脂)、植物激素等
液体培养基，其成分包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等
条件
再分化阶段需要光
不需要光
细胞
来源
离体的植物器官、组织或细胞，如植物的茎尖、根尖、叶片和花药等
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织、器官
结果
获得植物新个体或获得大量的细胞和细胞产物
只能获得大量细胞或细胞产物，不能得到生物个体
用途
①快速繁殖名贵花卉和果树；
②培养无病毒植株、转基因植物；
③大规模生产细胞产物，如药物、食品添加剂、香料、色素等
①生产蛋白质制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；
②检测有毒物质的毒性；
③用于药理、病理、生理学的研究；
④移植治疗
相同点
①都需要人工条件下的无菌操作、无菌培养；
②都需要适宜的温度、pH等条件；
③都使用合成培养基
名称
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
举例
胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
特点
能形成机体的任何组织或器官甚至完整个体
能分化成多种细胞或组织，但不能发育成完整的个体
只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞
应用
用于病人的器官移植等
通过造血干细胞移植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
神经干细胞用于治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病等
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