2.2.1动物细胞工程(第一课时)课件高二下学期生物人教版选择性必修3

选择性必修三《生物技术与工程》第2章

细胞工程

第2节

动物细胞工程

动物细胞培养（第1课时）工厂化生产是最基础的技术什么是动物细胞培养？细胞工程问题:细胞工程植物细胞工程动物细胞工程植物组织培养技术植物体细胞杂交技术动物细胞培养动物细胞融合技术与单克隆抗体动物细胞核移植技术克隆动物

是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品一门综合性的生物工程。根据操作对象的不同，可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。通过细胞培养构建的人造皮肤情境导入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。通过细胞培养构建的人造皮肤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1.概念：2.原理：4.地位：动物细胞工程的基础从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。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3.

目的:动物细胞培养动物细胞培养动物细胞培养需要哪些条件？问题:幼龄动物or老龄动物？Why?胚胎或幼龄动物的细胞幼龄个体细胞分化程度低、分裂能力强含人类未知、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。血清等天然成分营养条件其他条件<<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1.营养条件：合成培养基

+血清等天然成分一般使用液体培养基，也称为培养液。一、动物细胞培养的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。合成培养基

营养条件1不能以淀粉、蔗糖为碳源无毒：无菌：防止微生物污染以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。一、动物细胞培养的条件

无菌无毒的环境2目的：定期更换培养液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③添加一定量的抗生素一般与动物体内相同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维持适宜的渗透压的目的：36.5±0.5℃7.2-7.4维持细胞正常的形态和功能一、动物细胞培养的条件

温度、PH、渗透压3与相应动物内环境的理化性质保持一致。①气体的组成及作用：O2：CO2：细胞代谢所必需维持培养液的pH②容器：通常采用培养皿或松盖培养瓶。③仪器：置于含有

和

的混合气体

的CO2培养箱中进行培养。CO2培养箱一、动物细胞培养的条件

气体环境495%空气5%CO2动物细胞培养的过程又是怎样的呢？问题: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。二、动物细胞培养的过程(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。制成细胞悬液取动物组织二、动物细胞培养的过程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。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？二、动物细胞培养的过程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放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养

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）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。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

二、动物细胞培养的过程4.原代培养:指动物组织经处理后的初次培养。(1)概念：细胞贴壁过程贴壁生长与接触抑制细胞贴壁与接触抑制最后形成一层（或单层）细胞。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？二、动物细胞培养的过程接触抑制现象说明细胞膜具有什么功能？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。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。二、动物细胞培养的过程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：分瓶前的细胞培养，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二、动物细胞培养的过程（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、传代培养二、动物细胞培养的过程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。比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基性质培养基特有成分培养结果培养目的相同点植物组织培养和动物细胞培养的比较获得细胞或细胞产物常用固体培养基植物体葡萄糖、动物血清常用液体培养基细胞增殖细胞的全能性许多细胞快速繁殖等蔗糖、植物激素1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件二、动物细胞培养的过程植物组织培养动物细胞培养原理植物细胞的全能性细胞增殖培养前处理离体用机械法或胰蛋白酶、胶原

蛋白酶将组织细胞分散开取材离体植物器官、组织、细胞动物胚胎或幼龄动物的组织、器官培养基的物理性质固体液体(又称培养液)培养基的成分有机营养成分无机营养成分植物激素糖类、氨基酸、无机盐、

维生素等营养物质及一些

天然成分如血清特有成分植物激素血清2、植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养动物细胞培养特殊环境条件再分化需光气体环境结果一般获得新的植株获得大量细胞是否体现细胞

的全能性是否过程外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗移栽成活完整植株取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养分瓶进行传代培养相同点①培养过程中细胞都进行有丝分裂，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。2、植物组织培养和动物细胞培养的比较(2)分布：(3)分类：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。(1)干细胞的概念：干细胞存在于

、

和

等多种组织和器官中。早期胚胎骨髓脐带血胚胎干细胞成体干细胞按来源全能干细胞多能干细胞按分化潜能专能干细胞三、干细胞培养及其应用早期胚胎中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

胚胎干细胞(ES细胞)1(1)(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。三、干细胞培养及其应用必须从

中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。

胚胎干细胞(ES或EK细胞)三、干细胞培养及其应用➊分布：➋特点：➌应用实例：➍局限性：存在于

中具有分化为成年动物体内的

类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至

的潜能。目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞，在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。早期胚胎任何一种个体胚胎形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。（2）成体干细胞➊分布：➌特点➋常见类型存在于

组织或器官内的干细胞造血干细胞神经干细胞精原干细胞发现最早研究最多应用最成熟具有

性，只能分化成

细胞或组织，

发育成完整个体的能力。成体（骨髓、外周血和脐带血中）（神经系统中）（睾丸中）组织特异特定的不具有➍作用：有着自我更新能力

及分化潜能的干细胞，与组织、器官的

、

和

等密切相关。发育再生修复2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。【资料】（3）诱导多能干细胞➊概念：通过

诱导小鼠

细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞➋诱导方法：①借助载体将

或

导入细胞（成纤维细胞以及已分化

的

均可）；②用

诱导形成。➌诱导多能干细胞优点：①诱导过程

破坏胚胎；②

iPS

细胞可以来源于病人自身的

细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免

反应。体外成纤维（简称iPS细胞）特定基因特定蛋白T细胞、B细胞小分子化合物无须体免疫排斥所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。

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。面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。三、干细胞培养及其应用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和器官中主要应用在医学上课堂小结动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代单个细胞加培养液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一定改变二、动物细胞培养的过程用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理细胞株细胞系原代培养传代培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代单个细胞加培养液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一定改变二、动物细胞培养的过程用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理（无限细胞系）1.细胞株:传代培养的细胞能传到10~50代,这样的传代细胞称为细胞株。2.细胞系:传代培养的细胞在传到50代后，部分细胞的遗传物质发生

,并且具有癌变的特点，能够无限地传代下去，这样的传代细胞称为细胞系。【关键点解读2】细胞株与细胞系辨析改变【关键点解读1】原代培养和传代培养辨析1.含义不同:➊动物组织消化后的初次培养称为原代培养➋当贴壁细胞分裂生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶等处理，分瓶继续培养的

过程称为传代培养2.细胞增殖特点不同:➊原代培养:细胞分裂旺盛。➋传代培养:正常细胞的传代培养的次数一般是有限的，一般传至10代后就不易传下去，一般来说细胞在传至10-50代左右，增殖会逐渐缓慢，甚至停止。但有些细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得

。目前使用的（如用于核移植的供体细胞）或冷冻保存的正常细胞通常选用传代

代以内的细胞，这样做的目的是

。不死性细胞10保持细胞正常的二倍体核型1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。(1)培养环境中需要O2，不需要CO2。()(2)细胞要经过脱分化形成