25-26学年生物(人教版)选择性必修第三册课件：2.2.1 动物细胞培养

人教版（2019）选择性必修三动物细胞培养第2章细胞工程动物细胞工程发展历程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动物细胞工程动物细胞工程常用的技术手段

动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体动物细胞核移植是其他动物细胞工程技术的基础应用应用克隆动物1.阐明动物细胞培养的条件和过程2.简述干细胞在生物医学工程中具有广泛的应用价值学习目标从社会中来在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？通过细胞培养构建的人造皮肤目录01动物细胞培养的条件02动物细胞培养的过程03干细胞培养及其应用动物细胞培养动物细胞培养是指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。原理：细胞增殖（有丝分裂）目的：获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体地位：动物细胞工程的基础动物细胞的培养需要哪些条件呢？动物细胞培养的条件1.营养动物细胞培养所需的基本条件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合成培养基+血清等天然成分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一般使用液体培养基（培养液）动物细胞培养的条件2.无菌、无毒环境（1）无菌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

适量添加抗生素（2）无毒定期更换培养液目的：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害防止微生物污染动物细胞培养的条件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：

；4.气体环境（1）气体组成及其作用（2）容器：通常采用培养皿或松盖培养瓶（3）仪器：置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养维持细胞正常的形态和功能36.5±0.5℃7.2~7.4O2CO2：细胞代谢所必需的：持培养液的pH松盖培养瓶培养皿动物细胞培养的过程1.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（2）取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养2.分散成单个细胞（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（2）方法：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传代培养制成细胞悬液原代培养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，再将细胞悬液放入培养瓶或培养皿内，置于适宜环境中培养体外培养的动物细胞可以分为两大类（1）悬浮生长：悬浮在培养液中生长增殖限制：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（2）贴壁生长：贴附于某些基质表面生长增殖（大多数）限制：除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象取动物组织分散成单个细胞传代培养制成细胞悬液原代培养动物细胞培养的条件相关概念（1）细胞贴壁大多数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，这种现象称为细胞贴壁肿瘤细胞（2）接触抑制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的现象动物细胞培养的条件取动物组织分散成单个细胞传代培养制成细胞悬液原代培养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分瓶培养细胞分裂受阻动物细胞培养的条件4.原代培养人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养5.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，分瓶培养取动物组织分散成单个细胞传代培养制成细胞悬液原代培养分瓶后的细胞培养称为传代培养动物细胞培养的条件原代培养传代培养细胞株细胞系遗传物质改变遗传物质有的改变多数细胞固定在表面生长和分裂随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代培养危机危机1危机2动物细胞培养的条件【讨论】1.常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？说明细胞间的物质主要是蛋白质，胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行2.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？动物细胞培养的条件【讨论】2.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出②使得在细胞水平操作的其他得以实现3.实验过程中，胰蛋白酶处理时间过长，会出现什么结果？细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。动物细胞培养的条件植物组织培养与动物细胞培养比较相同点：培养基中都需要加入营养物质、培养过程中都需要防止杂菌污染、都需要提供适宜的温度、pH和渗透压的条件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过程培养结果培养目的植物细胞的全能性细胞增殖固体液体植物激素动物血清脱分化、再分化原代培养、传代培养植物体动物细胞群快速繁殖植物得到动物细胞及细胞产物干细胞培养及其应用1.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2.存在位置早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中3.种类胚胎干细胞

成体干细胞造血干细胞红细胞白细胞血小板干细胞培养及其应用胚胎干细胞（简称ES细胞）（1）分布：早期胚胎中（2）特点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（3）实例：在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等（4）局限性必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用干细胞培养及其应用成体干细胞（1）分布：成体组织或器官内（2）常见类型（3）特点一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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造血干细胞（骨髓、外周血、脐带血）神经系统中的神经干细胞睾丸中的精原干细胞发现最早、研究最多、应用也最为成熟干细胞培养及其应用有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用。【实例】造血干细胞：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神经干细胞：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）干细胞培养及其应用诱导多能干细胞（iPS细胞）（1）概念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（2）诱导方法①

借助载体将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）②

用小分子化合物诱导形成干细胞培养及其应用（3）优点①

诱导过程无须破坏胚胎②

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）应用①

可治疗镰状细胞贫血症②

在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展课堂小结随堂练习1.动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。下列有关动物细胞培养技术的叙述，正确的是()A.动物细胞培养技术的理论基础是细胞的全能性B.动物细胞培养过程中存在贴壁生长和接触抑制现象C.细胞培养所需气体中CO2为动物细胞合成有机物提供原料D.原代培养和传代培养的细胞均能保持正常的二倍体核型解析：A、动物细胞培养技术的理论基础是细胞增殖（即细胞有丝分裂），不是细胞的全能性，A错误；B、细胞悬液在培养瓶内培养时，悬液中分散的细胞很快贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制，B正确；C、细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，C错误；D、原代培养10代以内的细胞可保持正常的二倍体核型，传代培养的细胞在传至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。当继续传代培养时，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，D错误。B随堂练习2.如图为肾脏上皮细胞培养过程示意图，已知肾脏上皮细胞属于需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞。下列相关叙述错误的是()A.甲→乙、丙→丁过程可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理B.细胞培养应在含有95%空气和5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞呼吸C.丙过程会出现细胞贴壁和接触抑制现象D.上述细胞培养过程的原理是细胞增殖，没有体现细胞的全能性解析：图中甲乙过程是将肾脏组织块剪碎并分散后制成细胞悬液，丙→丁是传代培养，需要将发生接触抑制的细胞分开，两个过程都可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，A正确;细胞培养应在含有95%空气和5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH,B错误；丙表示原代培养，由题意可知，丙过程会出现细胞贴壁和接触抑制现象，C正确;经细胞培养过程得到多个细胞，原理是细胞增殖，没有体现细胞的全能性，D正确。B随堂练习3.科学家通过体外诱导成纤维细胞，获得了类似干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。下列关于干细胞的叙述，错误的是()A.干细胞是从早期胚胎中分离提取的细胞B.一般认为，精原干细胞和神经干细胞只能分化成特定的细胞或组织C.iPS细胞除了可由成纤维细胞转化而来，还可由已分化的T细胞和B细胞诱导转化而来D.由i