動物細胞培養(yǎng)課件-高二下學期生物人教版選擇性必修3(2)2

第2章細胞工程第2節(jié)動物細胞工程希普：首例胚胎移植成功哈里森:首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法張明覺：發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象格登、童第周：體細胞核移植成功試管家兔誕生米爾斯坦和科勒：創(chuàng)立單克隆抗體技術胚胎分割移植成功埃文斯：成功分離和培養(yǎng)小鼠的胚胎干細胞克隆羊多莉誕生山中伸彌：獲得誘導多能干細胞單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學家首次培育了體細胞克隆猴1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年—動物細胞工程（含胚胎工程）的發(fā)展歷程（P32-33）科技探索之路人造皮膚克隆猴：中中和華華單克隆抗體動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞核移植基礎第2章細胞工程第2節(jié)動物細胞工程第1課時動物細胞培養(yǎng)動物體組織單個細胞細胞生長和增殖取出分散適宜條件原理地位對象目的細胞有絲分裂動物細胞工程的基礎胚胎或幼齡動物的細胞獲得細胞或者細胞產(chǎn)物動物細胞培養(yǎng)是指從動物體中取出相關的

，將它們分散成

，然后在

下，讓這些細胞

和

的技術。生長組織單個細胞適宜的培養(yǎng)條件增殖

為什么要將相關的組織分散成單個細胞再培養(yǎng)？

思考：為什么要取動物胚胎或出生不久的幼齡動物組織作為動物細胞培養(yǎng)的對象？將組織塊分散成單個細胞后，細胞所需的營養(yǎng)容易供應，其代謝廢物容易排出。因為這些組織細胞比老齡動物的組織細胞生命力旺盛，易于培養(yǎng)，同時增殖能力也更強。1運用穩(wěn)態(tài)與平衡觀，分析動物細胞培養(yǎng)的條件。（生命觀念）2對干細胞培養(yǎng)用于人類疾病治療等社會熱點問題進行科學評價（社會責任）3用歸納與概括、演繹與推理等方法，用文字和圖示說明動物細胞培養(yǎng)的過程。（科學探究）人造皮膚怎樣才能獲得大量自體健康皮膚？思考：

治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源不足且會產(chǎn)生免疫排斥反應?？蓮牟∪松砩先∩倭空?、健康皮膚在體外進行培養(yǎng)、擴增。目前，可對皮膚干細胞進行培養(yǎng)，獲得適合臨床上使用的人造皮膚?！獎游锛毎囵B(yǎng)P42從社會中來動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程干細胞培養(yǎng)及其應用生物體內(nèi)的細胞可以通過機體的代謝、調(diào)節(jié)和保護等機制，使細胞的營養(yǎng)、生長條件、抵抗有害因子的能力等方面處于最佳狀態(tài)。體外培養(yǎng)的細胞由于失去了對整體的依賴性，因此對實驗室的培養(yǎng)條件提出了更高的要求。相對來說，與植物組織培養(yǎng)相比，動物細胞培養(yǎng)需要提供成分更復雜的培養(yǎng)基，控制更嚴格的無菌條件，創(chuàng)造更穩(wěn)定的環(huán)境條件。培養(yǎng)基的構成：一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液+合成培養(yǎng)基血清等天然成分無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境糖類、氨基酸、無機鹽、維生素……將細胞所需的營養(yǎng)物質按種類和所需量嚴格配制而成的培養(yǎng)基含人類未知、細胞生長增殖所必需的物質，滿足細胞對未知營養(yǎng)成分的需求。

血清中含有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中，蛋白質主要為白蛋白和球蛋白；氨基酸有多種，是細胞合成蛋白質的基本原料，且有些氨基酸是動物細胞本身不能合成的（稱為必需氨基酸），必須由培養(yǎng)液提供；激素有胰島素、生長激素等。血清還含有多種未知的促細胞生長因子、促貼附因子及其他活性物質，它們能促進細胞的生長、增殖和貼附。因此，在培養(yǎng)動物細胞時，為保證細胞能夠順利生長和增殖，一般需在培養(yǎng)基中添加10%~20％的血清等天然成分。無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境①適宜的溫度：哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以___________為宜；②適宜的pH：多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為________；③適宜的滲透壓：維持細胞正常的形態(tài)和功能。定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。36.5±0.5℃①培養(yǎng)液、培養(yǎng)用具：滅菌處理；②在無菌環(huán)境下進行操作；③適量添加抗生素95%空氣

+

5%CO2的CO2培養(yǎng)箱CO2培養(yǎng)箱

維持培養(yǎng)液的pHO2：細胞代謝所必需培養(yǎng)皿松蓋培養(yǎng)瓶培養(yǎng)容器：無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境糖類、氨基酸、無機鹽、維生素……下列有關動物細胞培養(yǎng)的敘述，錯誤的是（）A．為保證培養(yǎng)的動物細胞處于無菌、無毒的環(huán)境，措施之一需要定期更換培養(yǎng)液B．動物細胞培養(yǎng)應在含95%O2和5%CO2的恒溫箱中培養(yǎng)，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pHC．部分細胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖D．使用合成培養(yǎng)基時，應加入動物的血清等一些天然成分典例分析B動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程干細胞培養(yǎng)及其應用閱讀課本P44-45，思考下列問題：1.為何動物細胞培養(yǎng)過程將組織分散成單個細胞呢？可用什么方法？2.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？3.什么是細胞貼壁？什么是接觸抑制？4.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.為什么要進行分瓶培養(yǎng)？怎么處理？6.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有什么相同之處與不同之處？取動物組織分撒成單個細胞2.分散成單個細胞(1)取材對象:(2)取材原因:1.取動物組織制成細胞懸液取動物組織一般取材于動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。細胞分化程度低，增殖能力強，容易培養(yǎng)。(1)原因：①從動物體取出的成塊組織中，細胞與細胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖。②利于細胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進行物質交換。取動物組織分撒成單個細胞制成細胞懸液取動物組織2.分散成單個細胞（2）怎樣將動物組織分散成單個細胞？機械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間。蛋白質不可以，因為胃蛋白酶的最適PH為1.5左右細胞膜也含蛋白質，長時間會分解細胞膜蛋白，破壞細胞結構，把細胞消化掉。注意控制時間和酶用量。問題：①說明動物細胞間的物質主要是什么成分？②用胃蛋白酶可以嗎？③胰蛋白酶處理時間過長，會怎樣？取動物組織分撒成單個細胞細胞懸液3.細胞懸液用培養(yǎng)液將細胞制成細胞懸液。將細胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中進行原代培養(yǎng)。制成細胞懸液取動物組織取動物組織分撒成單個細胞原代培養(yǎng)細胞懸液懸浮生長類：貼壁生長類：體外培養(yǎng)的動物細胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。需要貼附于某些基質表面才能生長增殖。（大多數(shù)）這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上?！毎N壁要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。4.原代培養(yǎng)指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。(1)概念：制成細胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)

取動物組織分撒成單個細胞原代培養(yǎng)細胞懸液4.原代培養(yǎng)當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。懸浮生長類：貼壁生長類：體外培養(yǎng)的動物細胞會因細胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質缺乏等因素而分裂受阻。除受以上因素影響外，還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象。思考：細胞培養(yǎng)一段時間，分裂會受阻，這是為什么？怎樣解決這一問題？取動物組織分撒成單個細胞原代培養(yǎng)細胞懸液傳代培養(yǎng)5.分瓶、傳代培養(yǎng)判斷依據(jù)：是否分瓶！(1)原代培養(yǎng)：(2)傳代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。分瓶后的細胞培養(yǎng)。放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)傳代培養(yǎng)制成細胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)

思考：進行傳代培養(yǎng)(分瓶培養(yǎng))時，如何處理？懸浮細胞貼壁細胞離心法收集胰蛋白酶處理制成細胞懸液分瓶培養(yǎng)取動物組織分撒成單個細胞原代培養(yǎng)細胞懸液傳代培養(yǎng)①收集細胞①懸浮生長類：直接用離心法收集②貼壁生長類：重新用胰蛋白酶等處理,使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。②將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)動物細胞的整個培養(yǎng)過程中可能多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶：5.分瓶、傳代培養(yǎng)第一次使用的目的是使組織細胞分散開；貼壁細胞傳代培養(yǎng)時使用的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個細胞，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)。腫瘤細胞失去接觸抑制適宜條件下在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。癌細胞的細胞膜上糖蛋白等物質減少正常細胞平面觀瓶壁上的細胞層數(shù)是：一層（或單層）癌變細胞失去接觸抑制現(xiàn)象，可以在培養(yǎng)瓶中形成多層細胞正常細胞增殖到相互接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，會使細胞停止繼續(xù)增殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象。某些異常細胞能解除這種現(xiàn)象。思考：體外動物細胞培養(yǎng)如何解決細胞分裂受阻的問題呢？需要對細胞進行分瓶培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖。思考：正常細胞能否一直傳代培養(yǎng)下去？取動物組織用機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理分散成單個細胞解決懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)細胞懸液原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)①原代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。②細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質表面才能增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。③接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。④傳代培養(yǎng)：分瓶后的細胞培養(yǎng)。加培養(yǎng)液在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)懸浮培養(yǎng)的細胞:直接用離心法收集貼壁細胞:用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，用離心法收集細胞分裂受阻②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細胞小結細胞株細胞系原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)10代細胞50代細胞無限傳代10代以內(nèi)，保持細胞正常的二倍體核型(遺傳物質不改變)部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，增殖緩慢，甚至完全停止少數(shù)細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正朝癌細胞發(fā)展遺傳物質改變?nèi)游锝M織分散成單個細胞細胞懸液細胞系的遺傳物質改變，具有癌細胞的特點，失去接觸抑制。1.幼齡動物的細胞與老齡動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程

度高的細胞比較，哪些細胞更容易培養(yǎng)？為什么？

細胞增殖能力與供體的年齡有關，幼齡動物的細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物的細胞則相反。所以，一般來說，幼齡動物細胞比老齡動物細胞易于培養(yǎng)。分化程度越低的細胞，增殖能力越強，所以更容易培養(yǎng)。4.動物細胞培養(yǎng)能否像植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？不能，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體。P45思考·討論動物細胞培養(yǎng)的意義：（1）生物制品

酶、生長因子、疫苗、單克隆抗體等（2）進行有毒物質和藥物的檢測（3）臨床治療（如人工皮膚）（4）生物學基礎研究（細胞全能性的揭示、細胞周期及調(diào)控、癌變機理及細胞衰老的研究）比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基培養(yǎng)基特有成分過程結果相同點固體培養(yǎng)基葡萄糖、動物血清液體培養(yǎng)基細胞增殖植物細胞的全能性新的細胞蔗糖、植物激素①都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件新的植株外植體↓脫分化愈傷組織

↓再分化芽、根或胚狀體↓生長發(fā)育植物體

動物的組織

↓機械法或胰蛋白酶、

↓膠原蛋白酶處理

細胞懸液↓

原代培養(yǎng)

細胞懸液

傳代培養(yǎng)1.動物細胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動物細胞的全能性（）2.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞（）3.懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集，貼壁細胞需用胰蛋白酶

等處理后再用離心法收集（）4.動物細胞培養(yǎng)時，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是

維持培養(yǎng)基的PH值（）××√√正誤判斷動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程干細胞培養(yǎng)及其應用1.什么是干細胞？它有哪些類型？這些類型各有怎樣的特點和應用？2.科學家是怎樣獲得誘導多能干細胞（IPS細胞）的？

這種細胞與胚胎干細胞相比，有哪些應用優(yōu)勢？3.干細胞用于臨床治療可能存在什么問題？4.你如何看待干細胞在臨床上的應用所產(chǎn)生的效益與風險？閱讀教材P46-47，思考回答下列問題：1.干細胞概念和分布

動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血。受精卵原始胚胎干細胞囊胚胎兒成人胚胎干細胞成體干細胞早期胚胎中胚胎干細胞分布特點應用實例必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學上的應用。局限性2.胚胎干細胞(ES或EK細胞)(1)形態(tài)上：體積小、細胞核大、核仁明顯。(3)在體外培養(yǎng)的條件下，可以只增殖，而不分化。

可以冷凍保存，也可以進行遺傳改造。(2)功能上：具有發(fā)育的全能性。需要分化誘導因子誘導37成體組織或器官內(nèi)造血干細胞（骨髓、外周血和臍帶血中）神經(jīng)干細胞（神經(jīng)系統(tǒng)中）精原干細胞（睪丸中）具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力成體干細胞分布舉例特點應用實例治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、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)功能障礙等疾病造血干細胞神經(jīng)干細胞治療細胞損傷造成的疾病2.成體干細胞38通過體外誘導小鼠成纖維細胞得到的類似胚胎干細胞的一種細胞①將特定基因或特定蛋白導入細胞

（成纖維細胞、已分化的T細胞、B細胞）誘導多能干細胞概念制備方法應用優(yōu)點②用小分子化合物誘導形成。①誘導過程無須破壞胚胎；②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應?？芍委熺牋罴毎氀Y；在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領域的研究也取得新進展3.誘導多能干細胞(iPS細胞)移植取成纖維細胞等iPS細胞轉入相關因子細胞發(fā)生轉化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPS細胞用于治療人類疾病示意圖取成纖維細胞轉入相關因子細胞轉化為iPS細胞誘導iPS細胞定向分化為多種組織細胞移植回病人體內(nèi)4.干細胞應用面臨的問題及展望干細胞將在再生醫(yī)學、藥物安全性與有效性檢測等領域發(fā)揮大作用。（1）面臨的問題：存在導致腫瘤發(fā)生的風險。（2）應用展望：1.干細胞都是來源于胚胎干細胞（）2.不同類型的細胞它們的分化潛能相同（）3.iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體

內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應。（）4.干細胞將在再生醫(yī)學，藥物安全與有效性檢測等領域發(fā)揮大

作用。（）××√√正誤判斷動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)的概念和原理動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程原理：細胞的增殖在適當?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術(1)營養(yǎng)條件(2)無菌、無毒的環(huán)境(3)溫度、pH和滲透壓(4)氣體環(huán)境取動物組織單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)干細胞培養(yǎng)及其應用干細胞的分布干細胞的類型干細胞的應用胚胎干細胞（ES細胞）成體干細胞早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織器官中主要應用在醫(yī)學上一、概念檢測1.判斷下列有關動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。