第十三单元细胞工程（学案）-2024年高考生物一轮复习单元整体学案（人教版2019）

第十三单元细胞工程

第43讲植物细胞工程

第1课时植物细胞工程的基本技术

【学习目标】

1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件

下诱导成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。

2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成

新植物体的技术。

3.利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培。

【模型建构】

I植物组以培养I|植物体细胞杂交I

诲血响诲

原生去质G植物组、

细胞壁体融合织培养

【自主学习】

-细胞的全能性

i.对细胞工程概念的理解与细胞工程的分类

对概理论基础细胞生物学、分子生物学和发育生物学等

念的操作水平细胞器、细胞或组织水平

理解目的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品

植物细胞工程涉及植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术

分类涉及动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移

动物细胞工程

植等技术

2.细胞的全能性

(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整裂物体或分化成其他各种细胞的潜能。

(2)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性。

①实例：芽原基的细胞只能发育为优，叶原基的细胞只能发育为此。

②原因：在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。

二植物组织培养技术

1.原理：植物细胞具有全能性。

2.概念

(1)对象：离体的植物器官、组织或细胞等。

(2)场所：人工配制的培养基。

(3)结果：形成完整植株。

3.外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。

4.菊花的组织培养

(1)实验原理

①植物细胞一般具有全能性。

②在一定的邀素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特

有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。

⑶愈伤组织能重新分化成芽、根等器官,该过程称为再分化。

⑷植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们

的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。

⑤将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体,长出芽

和根，进而发育成完整的植株。

(2)方法步骤

①消毒：用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)

用酒精消毒30s,然后立即用无菌水清后2〜3次:再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即

用无菌水清洗2〜3次。

②处理：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖

刀将外植体切成0.5~1cm长的小段。

③接种：在酒精灯火焰旁,将外植体的1/3〜1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口

膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。

④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18〜22℃的培养箱中培养。

在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。

⑤转接：培养15〜20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽

后，再将其转接到诱导生根的培养基上,进一步诱导形成试管苗。

⑥练苗与移栽：移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清

洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入

土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。

三植物体细胞杂交技术

1.概念

将不同来源的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,并把，杂种细胞培育成新植物

住的技术。

2.过程

植物细胞A植物细胞B

去掉心

细胞壁植

II物

原生质体A0)(O)原生质体B体

细

\原生质体融合胞

融

C“o)融合的原生质体合

再生出细胞壁

杂种细胞脱分化植

物

愈伤组织组

织

「再分化培

养

杂种植株

(1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,获得原生质体。

(2)诱导原生质体融合的方法

①物理法：电融合法、离心法等。

②化学法：用聚乙二醇法EG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。

(3)原生质体融合成功的标志：再生出新的细胞壁。

(4)植物组织培养：经过脱分化和再分化将杂种细胞培养成杂种植株。

3.意义

植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示

出独特的优势。

【合作探究】

--植物组织培养技术

1.观察菊花植物组织培养流程图，探究以下问题：

试

外

管

植

苗

体

选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？

提示：形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、

花全能性低，不易培养成小植株。

2.植物组织培养所用的培养基中，在脱分化和再分化中起关键作用的激素是什么？

提示：细胞分裂素和生长素。

3.为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？

提示：植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖

细胞的产生，所以是无性繁殖。

二.植物体细胞杂交技术

1.将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，若只考虑两两融

合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？

提示：3种(AA、BB、AB),符合要求的是AB。

2.细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么？

提示：杂种细胞再生出细胞壁。培育出杂种植株。

3.二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄一马铃薯”有多少个染色体组，是

几倍体？

提示：番茄一马铃薯有四个染色体组，是四倍体。

【深化拓展】

一.植物组织培养技术

1.植物组织培养的过程

⑴过程

离体的植物器官、组|一定的营养、激素频

织或细胞(外植体)~1触|

成辆一画廨那整学£比例I

(2)脱分化和再分化的比较

比较内容脱分化再分化

过程外植体一愈伤组织愈伤组织一幼苗

排列疏松、高度液泡

形成体特点有根、芽

化的薄壁细胞

需要条件

2.植物组织培养的条件

(1)外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。

一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织相对

较难。

(2)无菌操作：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌,

接种过程要进行严格的无菌操作。

(3)光照的控制：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要.

①脱分化阶段：避光培养，有利于脱分化产生愈伤组织（如果是在光照条件下，容易分化

产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织）。

②再分化阶段：一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。

（4）不同植物激素比例对植物组织培养的影响

生长素/细胞分

作用效果

裂素的比值

比值高促进根的分化、抑制芽的形成

比值低促进芽的分化、抑制根的形成

比值适中促进愈伤组织的形成

植物组织培养的四点提醒

（1）植物细胞表现出全能性的条件

材料离体的细胞、组织或器官等

培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素

外界条①无菌操作；②光照条件的控制：如胡萝卜愈伤组织的形成和生

件长需要避光，再分化培养需见光

（2）植物的种子发育成完整植株，不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期

发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株或分化成其他各种细胞

的潜能。

（3）植物组织培养力植物细胞培养。

植物组织培养是把外植体培养成完整的植物体；而植物细胞培养是将外植体培养成大量

的细胞群体，以便获得人类所需的细胞次级代谢产物。

（4）影响组织培养的光照条件不仅是光照强度，光照时间和波长等都影响植物组织培养。

二.植物体细胞杂交技术

1.原理

细胞膜的流动性（原生质体的融合）、植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植株）。

2.操作过程

步骤图解做法

植物细胞A植物细胞B酶解法（纤维素酶、果胶酶）去除细胞

原生质体的获得

▼工去细胞掉壁V工壁，得到原生质体

（2）通过一定的技术手段进行人工诱导，

原生质初餐生质体B

省）原生质体融合

杂种细胞的形成实现原生质体的融合，这是杂交过程

j平生出细胞壁

豺杂种细胞

池胞分裂中的一个关键环节

△产生愈伤组织

杂种植株的产生1对杂种细胞，用植物组织培养的方法

进行培育

3.杂种植株遗传物质的变化

(1)细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。

(2)染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数目之和，形成异源多倍体。

4.植物体细胞杂交育种的优点和局限性

(1)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。

(2)局限性：目前仍有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植物按照人们的需求表

现出亲代的优良性状。

杂种植株筛选原因：同种植物的原生质体更易融合，不同种植物原生质体的融合需要物

理或化学方法诱导。得到的融合细胞类型有多种，必须经过筛选，才能获得所需要的杂种细

胞。

植物体细胞杂交与有性杂交的比较

类型体细胞杂交有性杂交

不同来源的两个体细胞，在一定的条

同种的两个体的配子结合，形成受精

概念件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞

卵，由受精卵发育成个体

培育成新的植物体的技术

生殖类型无性生殖有性生殖

变异类型染色体变异基因重组

染色体数融合的两个体细胞中染色体数之和精子与卵细胞中的染色体数之和

遗传规律不遵循孟德尔遗传规律遵循孟德尔遗传规律

5.植物组织培养与植物体细胞杂交的比较

项目植物组织培养植物体细胞杂交

原理植物细胞的全能性细胞膜的流动性和植物细胞的全能性

植物细胞A

外植体1去壁

缶A正在融

脱分化原生质体,人工诱导,合的原

愈伤组织盥体,生傩出

过程再分化［去壁1细胞壁

生芽、生根植物细胞B悉个纲

胞AB

发育［脱分化

植物体杂种再分化愈伤

植株’组织

根尖、茎尖、具有形

选材成层等易诱导形成不同来源的植物体细胞

愈伤组织的部位

技术操脱分化、再分化，酶解法去除细胞壁，

脱分化、再分化

作诱导原生质体融合

植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用

关系

的技术较复杂

第43讲植物细胞工程

第2课时植物细胞工程的应用

【学习目标】

1.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、作物脱毒、次生代谢物生产、单倍体育种等方

式有效提高了生产效率。

2.简述植物组织培养过程中，细胞容易获得突变体的原因。

【模型建构】

物

植

胞

细

程

工

应

的

用

【自主学习】

-植物繁殖的新途径

1.快速繁殖

(1)概念：用于快速繁殖优于品种的植物组织培养技术,被人们形象地称为植物的快速繁

殖技术，也叫作微型繁殖技术。

(2)优点

①保持优良品种的遗传特性。

②高效、快速地实现种苗的大量繁量。

2.作物脱毒

(1)选材部位：植物顶端分生区附近。

(2)选材原因：病毒极少,•甚至无病毒。

(3)操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒，从而

获得脱毒苗。

二作物新品种的培育

1.单倍体育种

(1)原理：细胞的全能性和染色体变异。

(2)过程

花药啰些单倍体植株.卷黑遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株

1染色体加倍

(3)常规育种的缺点：常规选育出一个可以稳定遗传的作物优良品种,一般要经过5〜6

年的连续筛选。

(4)单倍体育种的优点：极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。

(5)单倍体的应用

①单倍体育种已成为作物育种的一条有效途径。

②由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体,染色体加倍后得到的植株的隐性

性状容易显现，因此它也是进行体细胞透变直独和研究遗传突变的理想材料。

2.突变体的利用

(1)突变体的产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态,

因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。

(2)突变体的利用：从产牛突变的个体中可以筛诜出对人们有用的突变体,进而培育成新

品种。

三细胞产物的工厂化生产

1.次生代谢物

(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。

(2)技术：植物细胞培养,即在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的

技术。

(3)本质：一类小分子有机化合物(如酚类、菇类和含氮化合物等)。

(4)作用：在植物抗病、抗虫等方而发挥作用,也是很多药物、香料和色素等的重要来源。

(5)缺点：①植物细胞的次生代谢物含量很低。

②有些产物不能或难以通过化学合成途径得到。

2.细胞产物的工厂化生产：利用植物细胞培养来获得目标产物就是细胞产物的工厂化生

产。

3.植物细胞培养

(1)概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。

(2)优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。

(3)意义：对于社会、经济、环境保护具有重要意义。

(4)成功实例：紫草宁、紫杉醇、人参皂营等。

【合作探究】

植物繁殖的新途径和作物新品种的培育

1.结合兰花的微型繁殖技术，探究以下问题:

(1)微型繁殖运用了技术。

(2)该过程只涉及有丝分裂，没有减数分裂，因而属于繁殖。

提示：(1)植物组织培养(2)无性

2.结合单倍体育种过程，探究以下问题：

花药电生也愈伤型线"单倍体”生”正常

离体组织植株港荷植株

(1)原理：生殖细胞的(花药离体培养为单倍体植株)；(秋水仙素诱

导单倍体幼苗，细胞染色体数目加倍)。

(2)优点：与杂交育种要经过5〜6年的连续筛选相比，单倍体育种明显

_____________________，加快育种进程。

提示：(1)全能性染色体数目的变异(2)缩短育种年限

3.结合诱变产生新品种过程，探究以下问题：

诱变处理

外植体幽丝愈/组织「厂突变体翳新品种

诱导分化

(1)原理：和植物细胞的.

(2)优点：提高愈伤组织的,可以获得抗病、高产、优质、抗逆的

新品种，加快了育种进程。

提示：(1)基因突变全能性(2)突变率

二.细胞产物的工厂化生产

问题思考1.通过学习细胞产物的工厂化生产，关注细胞工程研究发展和应用前景，

增强环保意识。

(1)细胞产物工厂化生产过程的实质是什么？在生产中通常要培养到哪一阶段？

提示：植物细胞培养。愈伤组织。

(2)与传统的从植物体内提取相比，工厂化生产细胞产物有哪些优点？

提示：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，克服了植物体生长缓慢的缺点，提

取方便等。

2.人参皂昔的工厂化生产过程，蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱的生产，应

用的都是植物细胞培养技术。如图为产生人参皂昔的人参。

wc

叙述人参皂昔的工厂化生产过程。

提示：生产过程

第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度

快而且细胞内人参皂苔含量高的细胞株作为种子，其中一部分作为保存用，以备下一次生产

用，一部分进行发酵生产。

第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞

数量。

第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂首。

【深化拓展】

植物繁殖的新途径和作物新品种的培育

四种生物技术的比较

方式植物组织培养突变体的利用单倍体育种植物体细胞杂交

基因突变、植细胞膜的流动性、

植物细胞的全花粉细胞的全能

原理物细胞的全能植物细胞的全能

能性性、染色体变异

性性

花药离体培养、

重要脱分化、再分对愈伤组织诱原生质体融合、杂

秋水仙素诱导染

步骤化变处理种细胞组织培养

色体数目加倍

保持优良品种提高突变率，明显缩短育种年克服远缘杂交不

优点

的遗传特性获得优良性状限亲和的障碍

抗花叶病毒的

微型繁殖、脱培育“番茄一马

举例甘蔗、抗盐碱单育1号烟草

毒苗培育等铃薯”杂种植株

的野生烟草

二.细胞产物的工厂化生产

区别植物组织培养和植物细胞培养

项目植物组织培养植物细胞培养

目的获得植物体获得细胞产物

原理植物细胞的全能性细胞增殖

培养基固体培养基液体培养基

外脱分化愈伤细胞培养

处脱分化.愈伤

植体'组织

8'组织悬浮细胞」

过程再分化!

幼苗-——胚状体

细胞产物一细胞群

细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人

应用快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等

参皂昔、紫杉醇等

(1)细胞产物一般是细胞的次生代谢物，不一定是蛋白质。

(2)细胞培养一般是使细胞增殖，也可能会利用组织培养技术，先脱分化然后再分化获得

所需的特定细胞后再进行培养。

第44讲动物细胞工程

第1课时动物细胞培养

【学习目标】

1.简述动物的细胞培养及条件。

2.举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。

3.关注胚胎干细胞的应用及研究进展。

【模型构建】

分散方法：机械

法或胰蛋白酶、

营养胶原蛋白酶处理

原代

无菌、无毒的环境,一,一,培养收集细胞方法:

［离，心医

温度、pH和渗透压'颐樨9f传代

〔珞养

气体环境,

整细胞瞥)

胚胎干细胞领焉雄^胞

【自主学习】

-动物细胞培养的条件

1.动物细胞培养的概念

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。

2.地位：动物细胞工程的基础。

3.原理：细胞增殖。

4.条件

⑴营养

①合成培养基：将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成。

②天然成分：血清等。

③一般使用液体培养基,即培养液。

(2)无菌、无毒的环境

①培养液和培养用具灭菌处理。

②无菌环境下操作。

③培养液定期更换的目的：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。

(3)温度、pH和渗透压

①哺乳动物细胞培养的温度多以上为宜。

②多数动物细胞生存的适宜pH为。

③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。

(4)气体环境

①动物细胞培养所需气体主要有02和C02。0,是细胞代谢所必需的,C02的主要作用是

维持培养液的DH。

②在进行细胞培养时，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C02培养箱中进行培养。

二动物细胞培养的过程

1.过程

(1)材料处理：首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、

胶原蛋白酶等处理一段时间,将组织分散成单个细胞。

(2)制成细胞悬液：用培养液将细胞制成细胞悬液,再将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，

置于适宜环境中培养。

2.体外培养的动物细胞类型

(1)能够悬淫在培养液中生长增殖。

(2)需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。

3.细胞贴壁：需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞,往往贴附在培养瓶的瓶壁

上的现象称为细胞贴壁。

4.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的现象。

5.原代培养：人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次埴养称为原

代培养。

6.传代培养

(1)概念：人们通常将分瓶后的细胞培养称为传代培养。

(2)过程

①细胞收集：悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用浮蛋白酶钾处理,

使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。

②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。

三干细胞培养及其应用

1.分布：存在于早期胚胎、骨髓和吃苗血等多种组织和器官中。

2.类型：胚胎干细胞和成体干细胞等。

3.胚胎干细胞：简称ES细胞，存在于早期胚胎中,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。

4.成体干细胞

(1)分布：成体组织或器官内。

(2)类型：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和白丸中的精原干细胞等。

(3)特性：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。

5.应用

(1)有着自我更新能力及分化潜能的干细胞,与组织、器官的发育、再生和修复等密切相

关，因而在医学上有着广泛的应用。

(2)胚胎干细胞必须从胚胎中获取,这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。

(3)诱导多能干细胞

①概念：通过体外诱导成纤维细胞，所获得的类似胚胎干细胞的一种细胞，简称iPS细

胞。

②优点

a.不涉及伦理问题。

b.理论上可以避免免疫排斥反应。

【合作探究】

动物细胞培养的条件和过程

结合下面动物细胞培养过程，探究以下问题:

取动F组织块

■剪碎组织

]

A用胰蛋白酶处理

碣分散成单个细胞

制成细胞悬液

转入培养液中0^^!-------------------

进行原代培养!

贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理

分散成单个细胞,制成细胞悬液

养

转培

入

行

液进

中

养

传培

代

(1)动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请解释原因。

提示：胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛。

(2)进行动物细胞传代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？

用胃蛋白酶可以吗？为什么？

提示：蛋白质。不可以。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2〜7.4,胃蛋白酶(适宜pH

约为2)在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适用于细胞培

养时的处理。

(3)培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂增殖？

提示：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖。

二.干细胞培养及其应用

1.胚胎干细胞与成体干细胞在分化、发育潜能上有着怎样的区别？

提示：胚胎干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。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。

2.干细胞的研究正在如火如荼地开展。试举例说明干细胞在医学上有着怎样广泛的应

用？

提示：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密

切相关，因而在医学上有着广泛的应用。例如，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；神经干细胞在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)方面有重要的应用价值。

【深化拓展】

一.动物细胞培养的条件和过程

1.动物细胞的培养过程

(1)动物细胞培养的流程图

取动物组织驾单个细胞加鲤鹭制成细胞悬液一原代培养

悬浮培养直接用离心法

的细胞收集细胞加培养液，制成细胞悬液

先用胰蛋白酶"传代培养

贴壁细胞等处理，再用」

离心法收集

(2)体外培养的动物细胞分类

①能悬浮在培养液中生长增殖。

②需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型。

(3)动物细胞培养中的重要概念

①细胞贴壁

用培养液将分散的动物细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜的环

境中培养，细胞悬液中分散的细胞往往贴附在瓶壁上。

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，这种现象称为细胞

的接触抑制。应对接触抑制现象的方法是将贴壁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。

正常细胞在培养瓶的瓶壁上形成的是单层细胞；癌变细胞没有接触抑制现象，可以在培

养瓶壁上形成多层细胞。

(4)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。

①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，

为原代培养。

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培养，为传代培养。

2.动物细胞培养需要满足的条件

营养条件合成培养基(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)

①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

无菌、无毒的环境

②培养液需定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积

其他条件

累对细胞自身造成危害

适宜的温度、pH①哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜

和渗透压②

③渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环

境参数

①动物细胞培养所需气体主要有02和C02，02是细胞代谢

所必需的，C02的主要作用是维持培养液的pH

适宜的气体环境②在进行细胞培养时，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C02培养箱

中进行培养

(1)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。

(2)由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常

需要加入血清等一些天然成分。

(3)培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。

3.植物组织培养与动物细胞培养的比较

项目植物组织培养动物细胞培养

原理植物细胞的全能性细胞增殖

固体或半固体培养基，包括矿质

液体培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生

培养基元素、蔗糖、维生素、琼脂、植

素、氨基酸、动物血清等

物激素等

细胞来源离体植物器官、组织或细胞胚胎或幼龄动物组织、器官

外植体

动物组织块

(离体的器官、

组织或细胞)胰蛋白酶

脱等处理

分

、化单个细胞

愈伤组织

加培养液

区再

过程分

别化细胞悬液

根、芽或胚状体

原代1培养

细胞I悬液

1

完整植株传代培养

结果获得新个体或细胞产物大量产生细胞或细胞产物

①快速繁殖名贵花卉和果树①生产蛋白质制品，如病毒疫苗、干扰素、

②培养无病毒植株、转基因植物单克隆抗体等

用途

③大规模生产细胞产物，如药物、②检测有毒物质

食品添加剂、香料、色素等③研究生理、药理、病理

①都需要人工条件下的无菌、无毒操作，无菌培养

相同点

②都进行有丝分裂

二.干细胞的培养及其应用

干细胞的种类

名称胚胎干细胞成体干细胞

类别全能干细胞多能干细胞专能干细胞

具有分化为成年动物体内

具有组织特异性，具有分只能分化成某一种类型或

的任何一种类型的细胞，

化成多种细胞或组织的潜功能密切相关的几种类型

特点并进一步形成机体的所有

能，不具有发育成完整个的细胞，不能发育成完整

组织和器官甚至个体的潜

体的能力个体

能

来源或

早期胚胎造血干细胞神经干细胞等

举例

治疗白血病，恶性肿瘤放

治疗神经组织损伤和神经

疗、化疗后引起的造血系

应用用于病人的器官移植等系统退行性疾病(帕金森

统、免疫系统功能障碍等

病、阿尔茨海默病等)

疾病

(1)胚胎干细胞必须从胚胎中获得，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。

(2)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，所以科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。

第44讲动物细胞工程

第2课时动物细胞融合技术与单克隆抗体

［学习目标］

1.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。

2.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。

3.收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享。

【模型建构】

细胞膜、

具有流动性x;----------

一~~细胞

I诱导融1n方诩(制备过3位甬)

【自主学习】

—动物细胞融合技术

1.概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。

2.诱导原理和结果

(1)诱导原理：细胞膜的流动性。

(2)诱导结果：形成杂交细胞。

3.诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。

4.意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。

5.动物细胞融合技术的应用

(1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。

(2)为制造单克隆抗体开辟了新途径。

二单克隆抗体及其应用

1.制备原理

(1)B淋巴细胞特点：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。

(2)骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。

(3)杂交瘤细胞特点：既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体。

2.制备过程

⑤

(1)A操作注射特定的抗原，目的是可以从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。

(2)杂交瘤细胞技术选择融合的两种细胞：细胞①多种B淋巴细胞:细胞②骨髓瘤细胞。

(3)过程B和C为诱导细胞融合的过程，获得的细胞③是多种(填“一种”或“多种”)杂

交细胞。

(4)细胞③到细胞④的过程使用特定的选择培养基进行筛选，只有细胞④杂交瘤细胞才能

生长，其他细胞不能生长。

(5)细胞⑤来源于细胞④(填数字序号)，细胞⑤为抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，其分泌

的抗体能与特定的抗原结合。

(6)培养杂交瘤细胞的方法是注射到小鼠腹腔内或D体外培养,从细胞培养液或小鼠腹水

中可提取⑥单克隆抗体。

3.优点：准