动物细胞培养（第一课时）课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章细胞工程第2节

动物细胞工程细胞工程的概述和发展历程p33动物细胞工程的发展历程1975年，米尔斯坦和科勒，创立单克隆抗体技术1890年，希普，世界上首例胚胎移植成功1907年，哈里森，首创了动物组织体外培养法1951年，张明觉，发现哺乳动物精子获能现象1958年，格登，体细胞核移植成功1959年，试管家兔诞生1978年，胚胎分割移植工程1981年，埃文斯，分离和培养小鼠胚胎干细胞1996年，克隆羊诞生2006年，山中伸弥，获得诱导多能干细胞2014年，单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴从社会中来p43小面积烧伤：患者通过切除+植皮(自身)后恢复大面积烧伤？1）自身健康皮肤？非常有限免疫排斥反应2）使用他人皮肤？通过细胞培养构建的人造皮肤从社会中来p43动物细胞工程常用的技术动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞工程的基础人造皮肤克隆猴：中中和华华单克隆抗体第2章

细胞工程第2节

动物细胞工程一

动物细胞培养1.阐明动物细胞培养的条件和过程。（重点）2.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。（重点）学习目标一、动物细胞培养的概念和原理p43组织1.概念：

从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。适宜条件细胞生长和增殖动物体取出单个细胞分散2.原理：细胞分化程度低，分裂能力强，易培养。一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。3.目的：细胞增殖(有丝分裂)获得细胞或者细胞产物，不能获得完整动物个体。幼龄动物or老龄动物？4.培养条件：充足的营养、稳定的内环境二、动物细胞培养的条件p43-44营养条件其他条件<<糖类氨基酸无机盐维生素无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境动物细胞培养所需的基本条件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。含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。1.营养：合成培养基一般使用液体培养基，也称为培养液。不能以淀粉、蔗糖为碳源+血清等天然成分知识延伸p44动物细胞培养通常要添加血清的原因：

血清中含有必需氨基酸，激素有胰岛素、生长激素等。血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，它们能促进细胞的生长、增殖和贴附。一般需在培养基中添加10%~20％的血清等天然成分。二、动物细胞培养的条件p44营养条件其他条件<<糖类氨基酸无机盐维生素无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境动物细胞培养所需的基本条件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定期更换培养基目的：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。二、动物细胞培养的条件p44营养条件其他条件<<糖类氨基酸无机盐维生素无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境动物细胞培养所需的基本条件3.温度、pH和渗透压①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以

为宜；②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为

；③适宜的渗透压：维持细胞正常的

和功能。36.5±

0.5℃7.2～7.4形态二、动物细胞培养的条件p444.气体环境（1）气体的组成及作用细胞代谢所必需(有氧呼吸提供能量)维持培养液的pHO2：CO2：（2）具体操作：通常采用培养皿或松盖培养瓶，置于含有95%空气和5%

CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。培养皿CO2培养箱培养瓶三、动物细胞培养的过程p441.取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，去掉组织间蛋白，将组织分散成单个细胞。Q1.培养前，为什么要将组织分散成单个细胞?2.动物组织处理——制成细胞悬液制成细胞悬液取动物组织(1)取材对象:一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。①成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖。②利于细胞与培养液充分接触，保证物质交换。三、动物细胞培养的过程p44用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，去掉组织间蛋白，将组织分散成单个细胞。制成细胞悬液取动物组织2.动物组织处理——制成细胞悬液Q2.胰蛋白酶的作用?将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞不可以，pH不适宜(pH1.5)Q4.在用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？Q3.胃蛋白酶可以吗?细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。三、动物细胞培养的过程p443.原代培养制成细胞悬液取动物组织放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养

原代培养：动物组织处理后的初次培养悬浮生长类：贴壁生长类：体外培养的动物细胞能够悬浮在培养液中生长增殖。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）这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。细胞贴壁三、动物细胞培养的过程p443.原代培养制成细胞悬液取动物组织放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养

原代培养：动物组织处理后的初次培养细胞培养一段时间，分裂会受阻的原因：悬浮生长类：贴壁生长类：①会因细胞密度过大

②有害代谢物积累③培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。体外培养的动物细胞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。三、动物细胞培养的过程p44思考：“细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因。癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少。细胞贴壁、接触抑制瓶壁上的细胞层数是：一层（或单层）癌变细胞没有接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞三、动物细胞培养的过程p454.分瓶、传代培养(1)原代培养：(2)传代培养：指动物组织经处理后的初次培养。分瓶后的细胞培养。制成细胞悬液取动物组织放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养

放入CO2培养箱中培养传代培养三、动物细胞培养的过程p454.分瓶、传代培养（1）收集细胞①悬浮生长类：直接用离心法收集②贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理,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，分瓶培养动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：第一次使用的目的是使组织细胞分散开；贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。三、动物细胞培养的过程-总结p45取动物组织剪碎，用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞解决悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等接触抑制传代培养细胞悬液原代培养分瓶培养加培养液在培养皿或培养瓶内悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集细胞分裂受阻②制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞三、动物细胞培养的过程p45判断正误：(1)动物细胞培养体现了动物细胞的全能性。()(2)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。()(3)悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理后

再用离心法收集。()(4)动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养

液的pH。()××√√三、动物细胞培养的过程-比较p45植物组织培养动物细胞培养原理培养前处理培养基的物理性质特有成分结果是否体现细胞的全能性过程植物细胞的全能性细胞增殖离体用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开固体培养基液体培养基植物激素血清一般获得新的植株获得大量细胞是否外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活取动物组织制成细胞悬液进行原代培养分瓶进行传代培养四、干细胞培养及其应用p46

动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。1.概念：2.来源：3.类型：早期胚胎骨髓脐带血包括胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞等。电镜下的胚胎干细胞存在于

、

和

等多种组织和器官中。四、干细胞培养及其应用p46（1）胚胎干细胞(ES细胞)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。胚胎干细胞分布特点应用实例在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。局限性ES细胞四、干细胞培养及其应用p46（2）成体干细胞成体组织或器官内造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）神经干细胞（神经系统中）精原干细胞（睾丸中）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成体干细胞分布举例特点应用实例治疗神经组织损伤、神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）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造血干细胞→神经干细胞→治疗细胞损伤造成的疾病发现最早、研究最多、应用最为成熟四、干细胞培养及其应用p46（3）诱导多能干细胞（iPS细胞）①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS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。可治疗镰状细胞贫血症；在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等的研究也取得新进展因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞通过体外诱导成纤维细胞获得的类似胚胎干细胞的一种细胞①将特定基因或特定蛋白导入细胞诱导多能干细胞概念制备方法应用优点②用小分子化合物诱导形成。（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）iPS细胞四、干细胞培养及其应用p47移植取成纤维细胞等iPS细胞转入相关因子细胞发生转化分化胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞病人iPS细胞用于治疗人类疾病示意图4.面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险。5.应用展望：干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。四、干细胞培养及其应用p47

来源或存在功能、特点局限性胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)早期胚胎能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。具有组织特异性，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需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用技术不成熟。四、干细胞培养及其应用p47判断正误：(1)干细胞都是来源于早期胚胎。()(2)造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞，

主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。()(3)不同类型的干细胞，它们的分化潜能完全相同。()(4)iPS细胞是一种人工诱导产生的多能干细胞，在治疗阿尔茨海默病、心

血管疾病领域具有重要的研究价值