【生物课件】动物细胞培养(第1课时) 高二生物同步备课课件(人教版2019选择性必修3）.pptx

第2章 细胞工程2.2 动物细胞工程人教版 选择性必修3希普：首例胚胎移希普：首例胚胎移植成功植成功哈里森哈里森:首创动物组织体外首创动物组织体外培养法培养法张明觉：发现哺乳动物精子张明觉：发现哺乳动物精子获能现象获能现象格登、童第周：体细胞核移植成功格登、童第周：体细胞核移植成功试管家兔诞生试管家兔诞生米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术胚胎分割移植成功胚胎分割移植成功埃文斯：成功分离和培养小埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞鼠的胚胎干细胞克隆羊多莉诞生克隆羊多莉诞生山中伸弥：获得诱导多能干细胞山中伸弥：获得诱导多能干细胞单细胞基因组测序进行遗单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生传病筛查的试管婴儿诞生我国科学家首次培育了体细我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。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年动物细胞工程的发展历程科技探索之路动物细胞工程通常采用的技 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皮肤移植术？对于皮肤烧伤的病人该如何治疗？动物细胞培养提提 可以从病人身上取少量正常、健可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增康的皮肤在体外进行培养、扩增；目前，科学家还在研究对皮肤干细胞目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤。人造皮肤。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，然然后后在适当的在适当的培养培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。3、目的：获得细胞或细胞产物；获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。不能获得完整动物个体。2、原理：细胞增殖（有丝分裂）细胞增殖（有丝分裂）那么那么，动物细胞动物细胞的培养需要哪些条件呢？的培养需要哪些条件呢？动物体动物体组织组织单个细胞单个细胞细胞生长和增殖细胞生长和增殖取出取出分散分散适宜适宜条件条件动物细胞培养糖类、氨基酸、糖类、氨基酸、无机盐、维生素无机盐、维生素 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压适宜的气体环境适宜的气体环境充足的营养、稳定的内环境充足的营养、稳定的内环境将细胞将细胞所需的营养物所需的营养物质质按种类和所需量严按种类和所需量严格配格配制而制而成的培养基成的培养基含人类未知、细胞生长增含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，殖所必需的物质，满足细满足细胞对未知营养成分的需求胞对未知营养成分的需求。培养基的构成：培养基的构成：合成培养基合成培养基 +血清血清等天然成分等天然成分一般用液体培养一般用液体培养基（培养液基（培养液）动物细胞培养4、动物细胞培养的条件：4、动物细胞培养的条件：动物细胞培养定期更换培养液定期更换培养液，以便以便清除代谢物清除代谢物。适宜温度：适宜温度：哺乳动物细胞培养的温度多以哺乳动物细胞培养的温度多以_ _ 为宜；为宜；适宜适宜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_ _；适宜适宜渗透压：渗透压：_。维持细胞正常的形态和功能。维持细胞正常的形态和功能。糖类、氨基酸、糖类、氨基酸、无机盐、维生素无机盐、维生素 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压适宜的气体环境适宜的气体环境36.50.57.2-7.495%95%空气：空气：细胞代谢必需细胞代谢必需5%CO5%CO2 2：维持培养液的维持培养液的pHpH培养液、用具：灭菌处理；培养液、用具：灭菌处理；无菌操作无菌操作；适量适量添加抗生素添加抗生素取动物组织块动物胚胎或幼龄动物的组织、器官动物胚胎或幼龄动物的组织、器官原因：它们细胞增殖能力强，分裂原因：它们细胞增殖能力强，分裂 旺盛，分化程度低，容易培养。旺盛，分化程度低，容易培养。制成细胞悬液的目的：使细胞与培养液充分接触使细胞与培养液充分接触保证细胞所需氧气和营养的供应保证细胞所需氧气和营养的供应保证细胞内代谢产物的及时排出保证细胞内代谢产物的及时排出动物细胞培养5、动物细胞培养的过程：取动物组织取动物组织制成细胞悬液制成细胞悬液不行，因为动物细胞培养适宜的不行，因为动物细胞培养适宜的pHpH为为7.27.47.27.4，此环境下胃蛋白酶，此环境下胃蛋白酶（2.02.0）没有活性，而胰蛋白酶）没有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)(7.2-8.4)的活性较高。的活性较高。机械法，机械法，或用胰蛋白酶、或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶胶原蛋白酶胃蛋白酶？胃蛋白酶？胰蛋白酶除了可以消化细胞间的胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作蛋白外，长时间的作 用用也会消也会消化细胞膜蛋白化细胞膜蛋白，对细胞有损伤，对细胞有损伤，因此因此必须控制好胰蛋白酶的消化必须控制好胰蛋白酶的消化时间时间动物细胞生长特性？放入放入COCO2 2培养箱中培养箱中动物细胞培养6、动物细胞生长特性：细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止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。分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。要求：培养瓶或培养皿壁表面要求：培养瓶或培养皿壁表面光滑、无毒、易于贴附光滑、无毒、易于贴附。怎么解除？肿瘤细胞无接触抑制现象肿瘤细胞无接触抑制现象悬浮培养瓶悬浮培养瓶动物细胞培养5、动物细胞培养的过程：分瓶后的分瓶后的细胞培养细胞培养悬浮生长类悬浮生长类：直接用离心法收集：直接用离心法收集贴壁生长类贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集后再用离心法收集。将收集的细将收集的细胞制成细胞悬液胞制成细胞悬液，分瓶培养分瓶培养。动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。动物细胞培养5、动物细胞培养的过程：原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。传代培养：分瓶后的细胞培养。（1 1）选择幼龄动物组织的原因是幼龄动物组织的增殖能力强）选择幼龄动物组织的原因是幼龄动物组织的增殖能力强（2 2）剪碎组织块的目的是有利于动物组织充分接触胰蛋白酶）剪碎组织块的目的是有利于动物组织充分接触胰蛋白酶（3 3）用胰蛋白酶处理的原因是动物组织细胞间有蛋白质，另外培）用胰蛋白酶处理的原因是动物组织细胞间有蛋白质，另外培养动物组织的培养液的养动物组织的培养液的pHpH值为值为7.27.27.4,7.4,所以不能用胃蛋白酶处理。所以不能用胃蛋白酶处理。（4 4）进行传代培养的原因是原代培养时会出现细胞贴壁和接触抑）进行传代培养的原因是原代培养时会出现细胞贴壁和接触抑制，细胞会停止分裂。制，细胞会停止分裂。（5 5）动物细胞培养技术常将细胞培养至）动物细胞培养技术常将细胞培养至1010代以内。代以内。（1）生物制品 酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等酶、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）动物细胞培养7.动物细胞培养的意义思考讨论2：植物组织培养和动物细胞培养的比较 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许多细胞蔗糖、植物激素都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；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动物细胞培养不需要经过脱分化过程，若想使其发生定向分化，通常采用诱导动物干细胞的方法。2.干细胞的分类：（1）以据来源分：胚胎干细胞和成体干细胞（如造血干细胞、神经干细胞睾丸中的精原（如造血干细胞、神经干细胞睾丸中的精原干细胞）干细胞）（2）全能干细胞受精卵和早期胚胎（8 8细胞期之前含细胞期之前含8 8细胞期细胞期）胚胎干细胞胚胎干细胞多能干细胞；多能干细胞；造血干细胞造血干细胞多潜能干细胞多潜能干细胞 神经干细胞神经干细胞单能干细胞单能干细胞 1.干细胞的定义：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。干细胞培养及其应用干细胞培养及其应用早期胚胎中早期胚胎中具有具有分化为分化为成年动物体内的成年动物体内的任何任何一种类型的细胞一种类型的细胞，并进一步形成，并进一步形成机体的所有组织和器官机体的所有组织和器官甚至个体甚至个体的潜能的潜能。胚胎干细胞分布特点应用实例 在体外分化成心肌细胞、在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等神经元细胞和造血干细胞等局限性必须从必须从胚胎胚胎中获取中获取 ，涉及，涉及伦理问伦理问题题；因而限制了在医学上的应用。；因而限制了在医学上的应用。成体组织或器官内成体组织或器官内造血干细胞造血干细胞（骨髓、骨髓、外周血外周血和和脐带血脐带血中）中）神经干细胞神经干细胞（神经系统中）（神经系统中）精原干细胞精原干细胞（睾丸中）（睾丸中）具有具有组织特异性组织特异性，只能分化成特定的细胞或，只能分化成特定的细胞或组织，组织，不具有发育成完整个体的能力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治疗神经组织损伤和神经系统神经组织损伤和神经系统退行性疾病退行性疾病（如帕金森病、阿（如帕金森病、阿尔茨海默病等）尔茨海默病等）治疗治疗白血病白血病及一些恶性肿瘤放及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的疗或化疗后引起的造血系统、造血系统、免疫系统免疫系统功能障碍等疾病功能障碍等疾病造血干细胞造血干细胞神经干细胞神经干细胞治疗细胞治疗细胞损伤造成损伤造成的疾病的疾病干细胞培养及其应用通过体外诱导通过体外诱导小鼠成纤维细胞小鼠成纤维细胞得到的得到的类似胚胎干细类似胚胎干细胞胞的一种细胞的一种细胞将特定基因或特定蛋白导入细胞将特定基因或特定蛋白导入细胞 （成纤维细胞、已分化的（成纤维细胞、已分化的T T细胞、细胞、B B细胞）细胞）诱导多能干细胞概念制备方法应用优点用小分子化合物诱导形成。用小分子化合物诱导形成。诱导过程诱导过程无无须须破坏胚胎破坏胚胎；iPSiPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植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，理论上可以回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。可治疗镰状细胞贫血症；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了新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进展干细胞培养及其应用无菌、无毒营养温度、pH和渗透压气体环境制备细胞悬液原代培养传代培养动物细胞培养动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞的培养和应用干细胞的种类、特点及应用iPS细胞的培养和应用课堂小结