动物细胞培养高二下学期生物人教版选择性必修3

动物细胞工程1975年，米尔斯坦和科勒，创立单克隆抗体技术动物细胞工程的发展历程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第2节动物细胞工程本节聚焦:动物细胞培养需要哪些基本条件？动物细胞培养的基本操作过程是什么？怎样客观分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？第二章细胞工程一、动物细胞培养（基础）二、动物细胞融合三、动物细胞核移植皮肤的自体移植小面积烧伤：患者通过切除+植皮(自身)后恢复。1）使用他人皮肤如何？患者自身的不够用，如何解决？大面积烧伤？2）怎样获得大量的自体健康皮肤？培养自身细胞？从社会中来通过细胞培养构建的人造皮肤可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；一、动物细胞培养1.概念原理：对象：原因：

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。细胞增殖（有丝分裂）细胞分化程度低，增殖能力强，易培养。一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。分析1：动物组织的选择：

幼龄动物or老龄动物动物细胞培养所需的基本条件营养物质其他条件<<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实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养。分析在体外培养动物细胞需要满足哪些条件?2.条件（1）营养分析2：培养基的类型：

固体培养基or液体培养基

合成培养基or天然培养基基本营养：水、无机盐、有机碳源、有机氮源特殊物质：维生素含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。营养基构成：合成培养基+血清等一些天然成分、（相应动物）血清？一般使用液体培养基，也称为培养液。成分明确原因：可以补充合成培养基缺乏的物质，保证细胞正常生长增殖2.条件血清中含有蛋白质、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成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子（如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子等）；

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，能促进细胞的生长、增殖和贴附。

因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清，动物血清还可起到酸碱度缓冲液的作用2.条件一（2）无菌、无毒的环境①培养液和培养用具：灭菌处理；②无菌操作③添加适量抗生素清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成危害。（3）温度、pH和渗透压与相应动物内环境的理化性质保持一致。无菌无毒定期更换培养液——目的？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（2022·湖北·统考高考真题）微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染（）✘（2025·北京·高考真题）动物细胞培养基一般呈淡红色。某次实验时，调控pH的CO2耗尽，培养基转为黄色。由此推断使培养基呈淡红色的是（

）A．必需氨基酸 B．抗生素C．酸碱指示剂 D．血清C（2021·湖南·统考高考真题）（2）在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是

。清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养（4）气体环境2.条件①气体的组成及作用O2CO2②培养装置:培养皿或松盖培养瓶（含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱。）置于维持培养液的pH细胞代谢所必需CO2培养箱培养箱不仅能提供气体环境，还提供了适宜的温度，还能控制稳定的pH环境。造成培养基pH波动的主要物质是细胞代谢产生的CO2，为了解决这一问题，可采用开放式培养的方式，使细胞代谢产生的CO2及时溢出培养器皿（2023·湖南·统考高考真题）（4）研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及

（答出两点）等基本条件。无菌、无毒环境，含95%空气和5%CO2的气体环境

（2021·重庆·高考真题）(2)培养基中营养物质应有

（填写两种）；培养箱中CO2浓度为5%，其主要作用是

。无机盐、葡萄糖、氨基酸、微量元素、促生长因子、血清（填写两种即可）维持培养液的pH值（2022·湖北·统考高考真题）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢，其原因不可能的是（）A．实验材料取自小鼠胚胎的脑组织

B．为了防止污染将培养瓶瓶口密封C．血清经过高温处理后加入培养基

D．所使用的培养基呈弱酸性血清经过高温处理后，其中活性成分变性，失去原有功能，A3.过程①取动物组织②分散组织细胞一般选择幼龄动物或者是动物的胚胎;所取动物组织块一般体积大于1mm3。注意③制成细胞悬液

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。④转入培养液培养3.过程（1）培养前，为什么要将组织分散成单个细胞?可用什么方法？

主要是蛋白质(胶原蛋白等)。动物组织分散成单个细胞机械法、胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理①细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；②分散有利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。（2）（P44旁栏思考）说明动物细胞间的物质主要是什么成分？（3）胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？那将动物组织分散成单个细胞时要注意什么问题呢？（4）能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？

能，应注意时间的控制。因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间还会分解膜蛋白，对细胞造成损伤。

不能，因为动物细胞培养适宜的PH为7.2～7.4，此环境下胃蛋白酶（1.5～2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2～8.4)的活性较高。（2022·辽宁·统考高考真题）用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后，取小鼠脾组织用

酶处理，制成细胞悬液，置于含有混合气体的

中培养，离心收集小鼠的B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞进行融合。胰蛋白酶或胶原蛋白

CO2培养箱动物组织分散成单个细胞机械法、胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理加培养液细胞悬液3.过程悬浮生长类：贴壁生长类：（大多数）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。体外培养的动物细胞细胞贴壁：培养瓶或培养皿壁要求：内表面光滑、无毒、易于贴附。培养皿大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上培养瓶3.过程贴附是有机体细胞在体内生存和生长发育的基本方式，包括细胞与细胞间的相互接触和细胞与细胞外基质之间的相互接触。正是基于细胞这种贴附生长的特征，使得不同细胞之间结合而形成组织，也使得细胞和周围环境之间保持联系。体外培养时，绝大多数细胞仍然保持了贴附生长的特性，必须贴附在某一固相支持物上如培养瓶壁上生长。来源于血液、淋巴组织的细胞以及某些肿瘤细胞不需要贴附在支持物上，而是呈悬浮生长状态。小资料贴壁细胞：成纤维细胞贴壁细胞VS

悬浮细胞悬浮细胞接触抑制3.过程接触抑制细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加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。接触抑制正常细胞平面观

瓶壁上的细胞层数是：一层（或单层）癌变细胞没有接触抑制现象，可以在培养瓶中形成多层细胞肿瘤细胞失去接触抑制3.过程（2025·湖北·高考真题）利用犬肾细胞MDCK扩增流感病毒，生产流感疫苗，具有标准化、产量高等优点。但MDCK细胞贴壁生长的特性不利于生产规模的扩大，严重制约疫苗的生产效率。研究人员通过筛选，成功获得一种无成瘤性的（多代培养不会癌变）、可悬浮培养的MDCK细胞——XF06.下列叙述错误的是（）A．XF06悬浮培养可提高细胞密度，进而提升生产效率B．细胞贴壁生长特性的改变是由于流感病毒感染所导致C．可采用离心技术从感染病毒的细胞裂解液中分离出流感病毒D．采用无成瘤性细胞生产疫苗，是为了避免疫苗中有致瘤DNA的污染病毒感染仅用于扩增病毒离心可分离细胞碎片（沉淀）与病毒（上清液）B单层生长的肝细胞（100×）3.过程接触抑制分瓶培养解除方法动物组织块分散成单个细胞机械法胰蛋白酶胶原蛋白酶处理加培养液细胞悬液原代培养传代培养放入培养瓶在适宜条件中分瓶培养思考：什么是原代培养和传代培养？（P45）判断依据：是否分瓶！①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。②传代培养：分瓶后的细胞培养。3.过程（2025·安徽·高考真题）从动物体内取出组织，用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞（）✘动物组织块分散成单个细胞机械法胰蛋白酶胶原蛋白酶处理加培养液细胞悬液原代培养传代培养放入培养瓶在适宜条件中分瓶培养问题：进行传代培养时，怎样收集贴壁生长的细胞？如果是悬浮培养的细胞，收集的方法又会有怎样的区别？传代培养悬浮培养的细胞: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，再用离心法收集②制成细胞悬液，分瓶培养①收集

细胞加培养液3.过程小结：动物细胞培养的过程用机械法

或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理取动物组织分散成单个细胞接触抑制悬浮生长贴壁生长(大多数）解决方法传代培养分瓶培养细胞悬液加培养液原代培养在培养皿或培养瓶内细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等细胞分裂受阻悬浮培养的细胞: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②制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞（2024·吉林·高考真题）从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是（

）A．传代培养时，培养皿需密封防止污染B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理C．直接用离心法收集细胞进行传代培养D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关95%空气+5%CO2的气体环境②时细胞增长开始变得缓慢对于贴壁生长的细胞进行传代培养时，先需要用胰蛋白酶等处理，使之分散为单个细胞，然后再用离心法收集细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大、细胞间产生接触抑制有关D①取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞②分散组织细胞③制成细胞悬液用培养液将细胞制成细胞悬液放入培养皿或培养瓶内培养皿培养瓶④转入培养液中进行原代培养⑤放入CO2培养箱中培养⑥传代培养动物细胞培养的过程（2021·浙江·统考高考真题）下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是（）A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化C思考：正常细胞能否一直传代培养下去？

不可以；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株。继续传代培养时，少部分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，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了。细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型。植物组织培养动物细胞培养原理培养前处理取材培养基物理性质培养基特有成分特殊环境条件培养结果是否体现细胞全能性相同点植物细胞的全能性细胞增殖需离体用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开离体植物器官、组织、细胞动物胚胎或幼龄动物的组织、器官固体培养基液体培养基(又称培养液)植物激素血清再分化需光照气体环境植物体许多细胞是否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。1.干细胞概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞（stemcell）。2.干细胞分布：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。3.干细胞分类：二、干细胞的培养及其应用胚胎干细胞成体干细胞胚胎干细胞分布特点局限性实例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。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。需要分化诱导因子诱导ES细胞P46二、干细胞的培养及其应用成体干细胞分布特点运用实例实例成体组织或器官内具有组织特异性，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①造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）②神经干细胞（神经系统中）③精原干细胞（睾丸中）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→发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例P46血细胞和免疫细胞神经细胞精原细胞胚胎干细胞成体干细胞VS诱导多能干细胞获取方法优点运用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。①可治疗镰状细胞贫血症②在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展P46iPS细胞（1）概念：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，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。（2025·安徽·高考真题）将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞，可将其诱导形成iPS细胞()✔诱导多能干细胞：iPS细胞（2）诱导及流程病人各种类型的细胞导入特定基因导入特定蛋白小分子化合物成纤维细胞T细胞B细胞iPS细胞分化取出移植P46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ips细胞研究最新进展2022年3月21日，中科院与合作伙伴在《nature》杂志上发表了一项重量级世界首创研究，宣布发现了一种非转基因、快速且可控的“鸡尾酒”细胞重编程方法，通过体细胞诱导首次获得了类似受精卵发育3