师：同学们，大家好。今天我们来学习人教版生物学选择性必修三第二章第二节动物细胞工程第一课时。我们先来了解一下动物细胞工程的发展历程。1890年，世界上首例胚胎移植实验获得成功。1907年，科学家创立了动物组织体外培养法。1951年，生物学家张明觉教授发现哺乳动物获能现象，为哺乳动物体外授精的成功奠定基础。紧接着，核移植技术、单克隆抗体技术、胚胎分割技术、胚胎干细胞分离技术相继创立，使得动物细胞工程进入高速发展阶段，促进了克隆羊、克隆牛等多种克隆动物的相继问世。2006年，科学家们又获得了诱导多能干细胞。2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴，让我们惊叹生命的神奇，也感慨技术的快速发展。这些研究成果中包含不少我国科学家取得的重要成就，相信同学们阅读后也会树立起对我国科技发展的自信。那么，同学们是不是也很好奇，动物细胞工程技术是如何实现这些成果的呢？今天就让我们一起来学习动物细胞工程。
动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植。其中本节课要学习的动物细胞培养是动物细胞工程的基础。首先，我们来明确本节课的学习目标和重难点。本节学习目标为：一、阐明动物细胞培养的条件；二、构建动物细胞培养的基本流程；三、认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。本节重难点为动物细胞培养的条件与过程。
我们先来看一个案例，在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这类病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源不足，而且会产生免疫排斥反应。那么请同学们思考一下，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤呢？答案是可以的，我们可以先从病人身上取少量正常健康的皮肤在体外进行培养，扩增后再进行移植，这样既解决了来源不足的问题，又避免了排斥反应。目前科学家还在研究如何对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤。这里要用到的技术就是动物细胞培养技术。
那么什么是动物细胞培养呢？动物细胞培养是指从动物体中取出相关组织，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。请同学们按下暂停键，根据概念画出动物细胞培养的基本流程。我们根据概念可画出流程图：在动物体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖。这项技术操作的结果是细胞数量增加，所以动物细胞培养的原理是细胞增殖。
那请同学们思考，这里适宜的条件指的是什么条件呢？联想一下，动物体内细胞之所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件。你还记得有哪些条件吗？首先，机体可以给细胞提供足够的营养，包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等。机体还可以维持稳定的内环境，保证适宜的温度、pH和渗透压。那么在体外培养动物细胞，维持细胞正常的生命活动，是不是也要满足它们的这些条件呢？一般来说，动物细胞体外培养需满足营养条件和提供其他适宜条件。
体外培养动物细胞时，培养基中应含有细胞所需的各种营养物质，包括糖类、氨基酸、无机盐和维生素等。这里的糖类一般为葡萄糖。我们把根据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称为合成培养基。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。培养动物细胞，一般使用液体培养基，也称为培养液。
在体外培养细胞时，还必须保证无菌无毒的环境，并且提供适宜的温度、pH和渗透压等，还要给予适宜的气体环境。那么请同学们思考一下，如何来维持无菌无毒的环境呢？这里所谓的适宜的温度、pH和渗透压又分别是什么？适宜的气体环境如何保持？该气体又有什么作用呢？
第一个问题，如何保持无菌无毒的环境？在完成相关操作时，我们应该在无菌环境下进行，例如在超净工作台上，并且要在酒精灯火焰旁附近接种细胞。另外，还需要对培养液和所有的培养用具进行灭菌处理，培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物的积累对细胞自身造成危害。同时，我们还会在培养液当中添加抗生素，以防止培养过程有杂菌污染。
第二个问题，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36.5±0.5℃为宜，多数动物细胞生存的适宜pH为7.2 - 7.4。此外，渗透压也是动物细胞培养过程需要考虑的一个重要环境参数，细胞必须生活在等渗环境中才能维持细胞正常的形态和功能。培养液中的无机盐，如钠离子、氯离子等可维持细胞的渗透压。
第三个问题，如何保持适宜的气体环境？在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于二氧化碳培养箱中进行培养。二氧化碳培养箱能提供含有95%的空气和5%的二氧化碳的混合气体，其中空气中的氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。
动物细胞体外培养的营养和环境条件已经准备好，那么接下来该如何进行操作？动物细胞培养的过程又是怎么样的呢？刚刚我们已经根据动物细胞培养的概念构建了基本流程，现在请同学们按下暂停键，浏览教材45页的图2 - 12，结合教材文字叙述，完善动物细胞培养流程图，并尝试回答以下问题，以深入了解每步操作。
第一题，选择怎样的动物组织培养的成功率会更高？为什么？
第二题，为何动物细胞培养的过程要将组织分散成单个细胞呢？可以用什么方法将其分散？
第三题，体外培养动物细胞有哪一些类型？
第四题，什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
第五题，为什么要进行分瓶培养？
第六题，什么是原代培养和传代培养？
第七题，进行传代培养时如何进行处理？
根据示意图，我们可以写出动物细胞培养的基本过程。首先取动物组织，将动物组织分散成单个细胞，制成细胞悬液，先对细胞进行原代培养，再进行传代培养。
我们先来看第一步取动物组织，请思考是不是任意组织都可以在体外培养成功？如果不是，选择怎样的动物组织，培养成功率会更高呢？是幼龄动物细胞还是老龄动物细胞？是分化程度低的细胞还是分化程度高的细胞呢？原因又是什么？对，我们应该选择幼龄动物的细胞、分化程度低的细胞，如动物胚胎细胞，它们在体外培养成功率会更高。这是因为这些细胞的分裂能力强，更加容易培养。
选取合适的动物组织后，我们还要将其分散成单个细胞。那请同学们思考为何动物细胞培养过程要将组织分散成单个细胞呢？这是因为成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞的生长和增殖，分成单个细胞后容易培养，营养物质易供应，代谢废物也更加容易排出。
那么，我们可以用什么方法将其分散？通常我们会用机械法，例如剪碎，然后再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理一段时间，可将细胞分散。大家再来看教材，思考讨论题。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呢？根据酶的专一性，我们可以推出细胞间的物质主要是蛋白质。那么用胃蛋白酶是否也可以分散细胞呢？答案是不行的。我们知道酶必须在适宜的pH条件下才能保持活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2 - 7.4，在此环境中，胃蛋白酶会失去活性，所以不能用胃蛋白酶来分散细胞。