动物细胞工程-高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

第第2章章 第第2节节动物细胞工程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。限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。提示：提示：可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增培养、扩增；那么：那么：怎样才能获得大量的自体健怎样才能获得大量的自体健康皮肤？康皮肤？通过细胞培养构建的人通过细胞培养构建的人造皮肤造皮肤【从社会中来从社会中来】能不能用自体皮肤的单个细能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？胞培养出可供移植的皮肤？一动物细胞培养1.概念：从从动动物物体体中中取取出出相相关关的的组组织织，将将它它分分散散成成单单个个细细胞胞，然然后后在在适适宜宜的的培培养养条条件件下下，让让这这些些细细胞胞生长和增殖生长和增殖的技术。的技术。2.原理：细胞增殖细胞增殖3.地位：动物细胞工程的基础动物细胞工程的基础1.1.营养条件营养条件:为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质，如血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。动物细胞培养的条件液体液体(1)(1)培养动物细胞一般使用培养动物细胞一般使用_培养基，即培养基，即培养液培养液。1种类和所需量种类和所需量(2)(2)合成培养基：将细胞所需的营养物质按：将细胞所需的营养物质按_严格配制而成的培养基。严格配制而成的培养基。血清血清(3)(3)天然成分：天然成分：_等等2.2.无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境:动物细胞培养的条件 1(1)(1)需要对培养液和所有培养用具进行需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理灭菌处理以及在以及在无菌环境无菌环境下进行操作。下进行操作。(2)(2)培养液需要定期更换，以便培养液需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害代谢物积累对细胞自身造成危害。3.3.温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压:36.50.536.50.5(1)(1)适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度为适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度为_ _。7.27.27.47.4(2)(2)适宜的适宜的pHpH：多数动物细胞生存的适宜：多数动物细胞生存的适宜pHpH为为_。(3)(3)适宜的渗透压适宜的渗透压4.4.气体环境：气体环境：(1)O(1)O2 2作用作用:_:_细胞代谢所必需的细胞代谢所必需的CO2培养箱动物细胞培养的条件 1培养瓶培养瓶培养皿培养皿在进行细胞培养时，通常采用在进行细胞培养时，通常采用培养皿培养皿或松盖培养瓶或松盖培养瓶，并将它们置于含有，并将它们置于含有95%95%空气和空气和5%CO5%CO2 2的的COCO2 2培养箱中。培养箱中。维持培养液的维持培养液的pHpH(2)CO(2)CO2 2的主要作用的主要作用:_:_【典例典例】在进行动物细胞培养时，需要()A.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行B.置于含5%CO2的CO2培养箱中以刺激细胞正常呼吸C.加入经高压蒸汽灭菌的血清以提供营养 D.定期更换培养液以清除代谢产物D思考：思考：幼幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度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，哪些细胞更易低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？于培养？为什么？细细胞胞的的增增殖殖能能力力与与供供体体的的年年龄龄有有关关，幼幼龄龄动动物物的的细细胞胞增增殖殖能能力力强强，有有丝丝分分裂裂旺旺盛盛，老老龄龄动动物物的的细细胞胞则则相相反反。所所以以，一一般般来来说说，幼幼龄龄动动物物的的细细胞胞比比老老龄龄动动物物的的细细胞胞易易于于培培养养。同同样样，分分化化程程度度越越低低的的细细胞胞，增增殖殖能能力力越越强强，所所以更容易培养以更容易培养。02动物细胞培养的过程可以用胃蛋白酶处理吗？不可以，pH不适宜。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动物组织经处理后的初次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。取动物组织制成细胞悬液放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养体外培养的动物细胞悬浮生长类：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。贴壁生长类：（大多数）除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。02动物细胞培养的过程一般取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。细胞贴壁分瓶后的细胞培养取动物组织制成细胞悬液放入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悬浮培养的细胞：直接用离心法收集贴壁细胞：需要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。将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。02动物细胞培养的过程取动物组织用机械法或用胰蛋白酶、用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞解决解决悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、细胞密度过大、有害代谢物积累、有害代谢物积累、营养物质缺乏等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分瓶培养培养原代培养原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。：指动物组织经处理后的初次培养。传代培养传代培养：分瓶后的细胞培养。：分瓶后的细胞培养。接触抑制接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互：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。接触时，细胞停止分裂增殖的现象。细胞贴壁细胞贴壁：细胞需要贴附于某些基质表面才：细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。能生长增殖。加培养液加培养液在培养皿或培养瓶内在培养皿或培养瓶内悬浮培养的细胞悬浮培养的细胞:直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁细胞贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集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制成细胞悬液，分瓶培养收集细胞 相关概念【基础过关基础过关】(1)动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性()(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()【典典例例】如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是()CA.甲过程可选取动物个体的任何组织细胞B.乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞C.丙过程所用培养液中需添加动物血清D.丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡比较项目比较项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理取材取材培养基性质培养基性质培养基特有成分培养基特有成分培养结果培养结果相同点相同点动物胚胎或幼龄动物的组织或器官常用固体培养基可产生新个体葡萄糖、动物血清常用液体培养基细胞增殖细胞的全能性产生大量细胞植物幼嫩的部位或花粉蔗糖、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1.干细胞的概念：动物和人体内仍保留的动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力少数具有分裂和分化能力的细胞的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。类型的细胞。3.干细胞的分布：存在于存在于_、_和和_等多种组织等多种组织和器官中和器官中早期胚胎早期胚胎骨髓骨髓脐带血脐带血4.干细胞的分类：包括包括胚胎干细胞胚胎干细胞和和成体干细胞成体干细胞等等 03干细胞培养及其应用2.干细胞的特点：具有自我更新能力及分化潜能具有自我更新能力及分化潜能早期胚胎中早期胚胎中具有具有分化分化为为成年动物体内的成年动物体内的任何一种类型的细胞任何一种类型的细胞，并，并进一步形成机体的进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能所有组织和器官甚至个体的潜能。在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等胚胎干细胞分布特点应用实例局限性必须从必须从胚胎胚胎中获取中获取 ，涉及伦理问题涉及伦理问题；因而限制了它；因而限制了它在医学上的应用。在医学上的应用。03干细胞培养及其应用1.胚胎干细胞（简称ES细胞）：具有发育的全能性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2.成体干细胞分布类型特点应用实例治疗治疗神经组织损伤神经组织损伤和和神经系统退行性神经系统退行性疾病疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）（如帕金森病、阿尔茨海默病等）治疗治疗白血病白血病及一些及一些恶性肿瘤放疗或化疗恶性肿瘤放疗或化疗后引后引起的起的造血系统造血系统、免疫系统功能障碍免疫系统功能障碍等疾病等疾病造血干细胞神经干细胞 03干细胞培养及其应用3.诱导多能干细胞（简称iPS细胞）通过通过体外诱导小鼠成纤维细胞体外诱导小鼠成纤维细胞获得了获得了类似胚胎类似胚胎干细胞干细胞的一种细胞的一种细胞概念:借助载体将借助载体将特定基因特定基因导入细胞中导入细胞中直接将直接将特定蛋白特定蛋白导入细胞中导入细胞中用用小分子化合物小分子化合物来诱导来诱导（成纤维细胞、已（成纤维细胞、已分化的分化的T T细胞、细胞、B B细胞）形成细胞）形成iPSiPS细胞细胞制备方法:03干细胞培养及其应用 03干细胞培养及其应用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细胞用于治疗人类疾病示意图诱导过程诱导过程无无须须破坏胚胎破坏胚胎iPSiPS细胞可以来源于病细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上植回病人体内后，理论上可以可以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。临床治疗人类疾病如：心血管疾病、帕金森病、阿尔茨海默病等应用:3.诱导多能干细胞特点：【基础过关基础过关】(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。()【典例典例】动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对右图的相关叙述中，错误的是()A.a过程可表示干细胞的自我更新B.b、c过程表示干细胞具有分化能力C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D.a、b、c过程中遗传物质发生了定向改变D【典典例例】干细胞是一类未参与分化或未完全分化的细胞，分裂能力强。按照其来源分为胚胎干细胞和成体干细胞(如造血干细胞、神经干细胞)。下列关于干细胞的说法错误的是()A.胚胎干细胞不具有发育成完整个体的潜能B.胚胎干细胞的分化程度小于造血干细胞C.骨髓移植治疗白血病就是利用了造血干细胞能分化成各种血细胞的能力D.将带有遗传标记的胚胎干细胞植入早期胚胎，通过组织化学染色可追寻胚胎发育中细胞分化和器官形成的规律A