师：同学们，今天我们来学习高二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二课时。课前，我们先来回顾一下前面学过的内容。请大家思考比较动物细胞培养和植物组织培养有什么相同和不同之处。现在可以先暂停视频，根据表格指引归纳知识点。
我们来比较一下。植物组织培养是由离体的器官、组织或细胞培养获得完整植株，体现细胞的全能性，其原理是植物细胞的全能性。而动物细胞培养是由细胞增殖获得更多的细胞，原理是细胞增殖，增殖方式是有丝分裂。植物组织培养所取的材料为离体植物器官、组织、细胞；动物细胞培养所取的材料为动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
植物组织培养所用的培养基为固体培养基，动物细胞培养所用的培养基为液体培养基，也称为培养液，用于实现细胞数目的增加，常用液体培养基。同学们，在学习植物细胞工程时，利用植物细胞培养进行细胞产物的工厂化生产，也是将愈伤组织分散成单个细胞后制成细胞悬液，用液体培养基来培养，这里要将它跟植物组织培养进行区分。植物组织培养的培养基特有的成分有蔗糖和植物激素，植物激素主要为细胞分裂素和生长素。因为动物细胞无法直接利用蔗糖，所以动物细胞培养的培养基糖类一般为葡萄糖，且通常还要加入血清等一些天然成分。植物组织培养的结果一般是获得新的植株，体现全能性；而动物细胞培养的结果是获得大量细胞，最终没有发育成为完整个体，并未体现全能性。
我们再来比较一下两个技术的具体过程。植物组织培养是将外植体进行脱分化，形成愈伤组织，愈伤组织再分化出芽和根，进一步生长发育成为试管苗，移栽成活后形成完整的植株。动物细胞培养首先取动物组织，用胰蛋白酶将其分散成单个细胞，再加培养液制成细胞悬液进行原代培养，再分瓶进行传代培养。
以上是两种技术的主要区别，我们再来看看相同点。在培养过程中，细胞均进行有丝分裂，不涉及减数分裂。第二点，两种实验均需在无菌的环境下进行，还需要适宜的温度和pH等条件。这两项技术分别是植物细胞工程和动物细胞工程的基础技术，请大家在比较中掌握相关知识要点。
生物技术的创立都是为了更好地服务于人类社会。动物细胞培养技术有很多用途，例如培养某些人造器官，制备有重要价值的生物制品，像病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。这些研究都离不开细胞培养技术，这也更加说明动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础。近年来，动物细胞培养获得干细胞的相关研究受到广泛关注，干细胞的应用前景吸引着众多科学家投入到相关研究中。今天我们就来学习干细胞培养及其应用。首先明确本节课的学习目标和重难点。本节学习目标为简述干细胞在生物医学工程中具有广泛的应用价值。本节的重难点为干细胞在生物医学工程中的应用。
同学们，在动物生长发育过程中，大多数细胞不断分化，形成各种组织和器官，这些细胞不再具有分化能力，但机体内仍保留了部分未参与分化或未完全分化的细胞。在一定条件下，这些细胞可以分裂分化产生机体所需的细胞。这类具有分裂和分化能力的细胞就是干细胞。与完全分化的细胞相比，干细胞有两个重要特征：一是可以通过有丝分裂完成自我更新；二是在特定的生理条件或实验条件下，可以分化形成其他类型的细胞。
如上图所示，干细胞在特定条件下可以分化为肌肉细胞、血细胞、神经细胞和其他细胞。干细胞主要存在于早期胚胎、骨髓、脐带血等多种器官和组织中。动物体内的干细胞按照其来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞。我们先来看胚胎干细胞。胚胎干细胞简称ES细胞，存在于哺乳动物的早期胚胎中。胚胎干细胞具有分化成年动物体内任何一种类型的细胞，并进一步形成机体所有组织和器官甚至个体的潜能，这是胚胎干细胞的特点。自1981年科学家首次分离得到小鼠的胚胎干细胞后，目前已分离出兔、牛、猴和人的胚胎干细胞，并证明胚胎干细胞可以在体外分化形成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。
我们再来看成体干细胞。成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞。一般认为成体干细胞具有组织特异性，只能分化成为特定的细胞或组织，不具有发育成为完整个体的能力。成体干细胞包括神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞和骨髓中的造血干细胞。其中神经干细胞取自神经系统，可分化成神经细胞；精原干细胞取自睾丸，可分化成为精子。像这两种只能够分化成为特定某种细胞的干细胞也被称为单能干细胞。而造血干细胞存在于成体的骨髓、外周血、脐带血中，可分化成各种血细胞和免疫细胞，因此也叫做多潜能干细胞。
造血干细胞是目前研究最多、最先用于临床治疗的干细胞，因其有着自我更新能力和分化潜能，与组织器官的发育、再生和修复密切相关，因此在医学上有着广泛的应用与研究。例如造血干细胞可以分化形成各种血细胞，如血小板、红细胞和各种白细胞，对于重建人体造血和免疫系统，维持机体的新陈代谢和免疫应答等功能起着关键作用。通过造血干细胞移植可以治疗白血病、遗传性血液病，如地中海贫血、再生障碍性贫血、镰状细胞贫血等，也可以治疗一些恶性肿瘤经放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
第二个是关于神经干细胞的应用。神经组织一直被认为是无法再分化的组织，损伤后不能再生。近年来的研究表明，神经组织具有自我修复的潜能，而神经干细胞是神经系统自我修复的细胞学基础。用神经干细胞来治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病是热门研究领域。像阿尔茨海默症、帕金森病是最常见的神经退行性疾病，如今人们开始将从脑组织中分离得到的神经干细胞进行移植来治疗这些疾病。有研究实验表明，通过移植神经干细胞，能使年老的动物在认知功能和神经生成上得到较大改善。不过，用干细胞治疗神经性疾病大多处于试验阶段，并未正规走上临床。随着科技不断进步和研究不断深入，相信干细胞治疗疾病的研究一定会取得突破。老师给大家提供了一些资料，请一起阅读，展望干细胞的应用前景。
资料一，2018年研究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。这篇论文发表在《自然生物技术》杂志上。研究表明，随着时间推移，猴子的新心肌细胞会发育血管化，并导致心脏功能改善。通过这一资料，我们可以设想，如果临床实验能够证实，胚胎干细胞将有望修复人类因心肌梗塞、心脏病等疾病受损的心脏。
资料二，《细胞发育》杂志刊登了德国研究人员从雄性老鼠胚胎中提取的胚胎干细胞在实验室中加以培育，并用视黄酸等物质促使胚胎干细胞转变为精子细胞的文章。这个资料可以给不孕不育患者带来希望，解决人类不育难题。
资料三，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。通过这项研究，我们可以用干细胞培养新的软骨，修复运动产生的损伤。
资料四，目前在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出某些组织细胞，已成功治愈人类的糖尿病、肝衰竭、心力衰竭和成骨不良等疑难病。如果这些实验可用于临床，通过干细胞培育出人造组织器官，用器官移植就可以解决移植器官供体不足和免疫排斥等问题，不仅可以治疗人类某些顽疾，还能修复衰竭、损伤的器官，延长人的寿命。