动物细胞培养课件-高二下学期生物人教版选择性必修3(2)2

第2章细胞工程第2节动物细胞工程希普：首例胚胎移植成功哈里森:首创动物组织体外培养法张明觉：发现哺乳动物精子获能现象格登、童第周：体细胞核移植成功试管家兔诞生米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术胚胎分割移植成功埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞克隆羊多莉诞生山中伸弥：获得诱导多能干细胞单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生我国科学家首次培育了体细胞克隆猴1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年—动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程（P32-33）科技探索之路人造皮肤克隆猴：中中和华华单克隆抗体动物细胞培养动物细胞融合动物细胞核移植基础第2章细胞工程第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养动物体组织单个细胞细胞生长和增殖取出分散适宜条件原理地位对象目的细胞有丝分裂动物细胞工程的基础胚胎或幼龄动物的细胞获得细胞或者细胞产物动物细胞培养是指从动物体中取出相关的

，将它们分散成

，然后在

下，让这些细胞

和

的技术。生长组织单个细胞适宜的培养条件增殖

为什么要将相关的组织分散成单个细胞再培养？

思考：为什么要取动物胚胎或出生不久的幼龄动物组织作为动物细胞培养的对象？将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。因为这些组织细胞比老龄动物的组织细胞生命力旺盛，易于培养，同时增殖能力也更强。1运用稳态与平衡观，分析动物细胞培养的条件。（生命观念）2对干细胞培养用于人类疾病治疗等社会热点问题进行科学评价（社会责任）3用归纳与概括、演绎与推理等方法，用文字和图示说明动物细胞培养的过程。（科学探究）人造皮肤怎样才能获得大量自体健康皮肤？思考：

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。但对病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源不足且会产生免疫排斥反应。可从病人身上取少量正常、健康皮肤在体外进行培养、扩增。目前，可对皮肤干细胞进行培养，获得适合临床上使用的人造皮肤。——动物细胞培养P42从社会中来动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞培养及其应用生物体内的细胞可以通过机体的代谢、调节和保护等机制，使细胞的营养、生长条件、抵抗有害因子的能力等方面处于最佳状态。体外培养的细胞由于失去了对整体的依赖性，因此对实验室的培养条件提出了更高的要求。相对来说，与植物组织培养相比，动物细胞培养需要提供成分更复杂的培养基，控制更严格的无菌条件，创造更稳定的环境条件。培养基的构成：一般使用液体培养基，也称为培养液+合成培养基血清等天然成分无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境糖类、氨基酸、无机盐、维生素……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。

血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中，蛋白质主要为白蛋白和球蛋白；氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本原料，且有些氨基酸是动物细胞本身不能合成的（称为必需氨基酸），必须由培养液提供；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。因此，在培养动物细胞时，为保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需在培养基中添加10%~20％的血清等天然成分。无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境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：维持细胞正常的形态和功能。定期更换培养液，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。36.5±0.5℃①培养液、培养用具：灭菌处理；②在无菌环境下进行操作；③适量添加抗生素95%空气

+

5%CO2的CO2培养箱CO2培养箱

维持培养液的pHO2：细胞代谢所必需培养皿松盖培养瓶培养容器：无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境糖类、氨基酸、无机盐、维生素……下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是（）A．为保证培养的动物细胞处于无菌、无毒的环境，措施之一需要定期更换培养液B．动物细胞培养应在含95%O2和5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是维持培养液的pHC．部分细胞能够悬浮在培养液中生长增殖D．使用合成培养基时，应加入动物的血清等一些天然成分典例分析B动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞培养及其应用阅读课本P44-45，思考下列问题：1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？2.体外培养动物细胞有哪些类型？3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？4.什么是原代培养和传代培养？5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？6.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？取动物组织分撒成单个细胞2.分散成单个细胞(1)取材对象:(2)取材原因:1.取动物组织制成细胞悬液取动物组织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)原因：①从动物体取出的成块组织中，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，更易进行物质交换。取动物组织分撒成单个细胞制成细胞悬液取动物组织2.分散成单个细胞（2）怎样将动物组织分散成单个细胞？机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。蛋白质不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右细胞膜也含蛋白质，长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构，把细胞消化掉。注意控制时间和酶用量。问题：①说明动物细胞间的物质主要是什么成分？②用胃蛋白酶可以吗？③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？取动物组织分撒成单个细胞细胞悬液3.细胞悬液用培养液将细胞制成细胞悬液。将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养。制成细胞悬液取动物组织取动物组织分撒成单个细胞原代培养细胞悬液悬浮生长类：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）这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。——细胞贴壁要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。4.原代培养指动物组织经处理后的初次培养。(1)概念：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

取动物组织分撒成单个细胞原代培养细胞悬液4.原代培养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。悬浮生长类：贴壁生长类：体外培养的动物细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和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。思考：细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎样解决这一问题？取动物组织分撒成单个细胞原代培养细胞悬液传代培养5.分瓶、传代培养判断依据：是否分瓶！(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。放入CO2培养箱中培养传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

思考：进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？悬浮细胞贴壁细胞离心法收集胰蛋白酶处理制成细胞悬液分瓶培养取动物组织分撒成单个细胞原代培养细胞悬液传代培养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：5.分瓶、传代培养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。肿瘤细胞失去接触抑制适宜条件下在培养液可以无限增殖下去。癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少正常细胞平面观瓶壁上的细胞层数是：一层（或单层）癌变细胞失去接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞正常细胞增殖到相互接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，会使细胞停止继续增殖，出现接触抑制的现象。某些异常细胞能解除这种现象。思考：体外动物细胞培养如何解决细胞分裂受阻的问题呢？需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。思考：正常细胞能否一直传代培养下去？取动物组织用机械法或用胰蛋白酶、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①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。④传代培养：分瓶后的细胞培养。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收集细胞小结细胞株细胞系原代培养传代培养10代细胞50代细胞无限传代10代以内，保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质不改变)部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止少数细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正朝癌细胞发展遗传物质改变取动物组织分散成单个细胞细胞悬液细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制。1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程

度高的细胞比较，哪些细胞更容易培养？为什么？

细胞增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物细胞比老龄动物细胞易于培养。分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。4.动物细胞培养能否像植物组织培养那样最终培养成新个体？不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体。P45思考·讨论动物细胞培养的意义：（1）生物制品

酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等（2）进行有毒物质和药物的检测（3）临床治疗（如人工皮肤）（4）生物学基础研究（细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究）比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基培养基特有成分过程结果相同点固体培养基葡萄糖、动物血清液体培养基细胞增殖植物细胞的全能性新的细胞蔗糖、植物激素①都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件新的植株外植体↓脱分化愈伤组织

↓再分化芽、根或胚状体↓生长发育植物体

动物的组织

↓机械法或胰蛋白酶、

↓胶原蛋白酶处理

细胞悬液↓

原代培养

细胞悬液

传代培养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

维持培养基的PH值（）××√√正误判断动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞培养及其应用1.什么是干细胞？它有哪些类型？这些类型各有怎样的特点和应用？2.科学家是怎样获得诱导多能干细胞（IPS细胞）的？

这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？3.干细胞用于临床治疗可能存在什么问题？4.你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？阅读教材P46-47，思考回答下列问题：1.干细胞概念和分布

动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。受精卵原始胚胎干细胞囊胚胎儿成人胚胎干细胞成体干细胞早期胚胎中胚胎干细胞分布特点应用实例必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。局限性2.胚胎干细胞(ES或EK细胞)(1)形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。(3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。

可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。(2)功能上：具有发育的全能性。需要分化诱导因子诱导37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和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2.成体干细胞38通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到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

（成纤维细胞、已分化的T细胞、B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。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、心血管疾病等领域的研究也取得新进展3.诱导多能干细胞(iPS细胞)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取成纤维细胞转入相关因子细胞转化为iPS细胞诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞移植回病人体内4.干细胞应用面临的问题及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。（1）面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险。（2）应用展望：1.干细胞都是来源于胚胎干细胞（）2.不同类型的细胞它们的分化潜能相同（）3.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。（）4.干细胞将在再生医学，药物安全与有效性检测等领域发挥大

作用。（）××√√正误判断动物细胞培养动物细胞培养的概念和原理动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程原理：细胞的增殖在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术(1)营养条件(2)无菌、无毒的环境(3)温度、pH和渗透压(4)气体环境取动物组织单个细胞细胞悬液原代培养传代培养干细胞培养及其应用干细胞的分布干细胞的类型干细胞的应用胚胎干细胞（ES细胞）成体干细胞早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织器官中主要应用在医学上一、概念检测1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。