【公开课】动物细胞工程课件高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.PPTX

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1、第二章 细胞工程第2节 动物细胞工程动物物细胞胞工工程程动物细胞培养（基础）动物细胞融合技术和单克隆抗体动物体物体细胞核移植技胞核移植技术和克隆和克隆动物物1.动物细胞培养的条件2.动物细胞培养的过程3.干细胞培养及应用 在在治治疗大大面面积烧伤时，通通常常采采用用的的方方法法是是取取烧伤病病人人的的健健康康皮皮肤肤进行行自自体体移移植植。但但对这样的的病病人人来来说，自自体体健健康康皮皮肤肤非非常常有有限限，使使用用他他人人皮皮肤肤来源又不足，而且会来源又不足，而且会产生免疫排斥反生免疫排斥反应。取少量正常、健康的皮肤在体外取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、行培养、扩增；皮肤干增；皮肤干

2、细胞培养胞培养供体器官短缺、免疫排斥等供体器官短缺、免疫排斥等 从社会中来人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等，都离不开动物细胞的培养。1、概念：指动物机体中取出相关的组织,将它分散成 ，然后，放在 ,让这些细胞 的技术。单个细胞适宜的培养基中生长和繁殖2、原理：细胞增殖(有丝分裂)3、培养对象：胚胎或幼龄动物的细胞 胚胎或幼龄动物的细胞较成体的细胞更易培养，因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。一、动物细胞培养动物物细胞培养胞培养的条件的条件营养条件其他条件无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境糖类、氨基酸、无机盐、维生素等4、动物细胞培养的

3、条件：一、动物细胞培养u将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基，一般为液体培养基。天然成分u由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清和血浆等一些天然成分。注意：这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件-营养条件合合成成培培养养基基将细胞所需的营养物质按_严格配制而成。种种类和所需量和所需量成分：、氨基酸、无机、氨基酸、无机盐、维生素、促生生素、促生长因子、因子、微量元素等。微量元素等。天然成分：天然成分：血清血清等等一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件-营养条件1、血清中含有蛋

4、白、血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等。、氨基酸、葡萄糖、激素等。为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？2、氨基酸有多种，是、氨基酸有多种，是细胞合成蛋白胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸的基本成分，其中有些氨基酸动物物 细胞本身不能合成（称胞本身不能合成（称为必需氨基酸必需氨基酸），必），必须由培养液提供。由培养液提供。3、血清激素有胰、血清激素有胰岛素、生素、生长激素等及多种激素等及多种生生长因子因子；血清；血清还含有多种未知含有多种未知的的促促细胞生胞生长因子因子、促促贴附因子附因子及及其他活性物其他活性物质，能促，能促进细胞的生胞的生长、增、增殖和殖和贴附。附。4、因此，

5、、因此，细胞培养胞培养时，要保，要保证细胞能胞能够顺利生利生长和增殖，一般需添加和增殖，一般需添加10%20%的血清的血清。补充资料：为什么培养液需要定期更换？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在细胞培养液中添加一定量的抗生素脉动真空灭菌器脉动真空灭菌器A.无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境对_和_进行_处理在_下进行操作还需要_一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件-其他条件培养液所有培养用具灭菌无菌环境定期更换培养液和添加一定量的抗生素如何防止培养过程中的微生物污染？维持适宜渗透持适宜渗透压的目的的目的_维持持细胞正常的形胞正常的形态和功能和功能B.温度、温度、pH和渗透

6、压和渗透压哺乳动物细胞培养的温度多以_为宜适宜的温度多数动物细胞生存的适宜pH为_适宜的pH适宜的渗透适宜的渗透压一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件-其他条件36.50.57.2-7.4一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件-其他条件C.气体环境气体环境组成动物物细胞培养所需气体主要有胞培养所需气体主要有_和和_O2：_CO2：_O2CO2O2是是细胞代胞代谢所必需的所必需的CO2的主要作用维持培养液的pH培养容器培养容器通常采用通常采用_或或_培养皿培养皿松盖培养瓶松盖培养瓶培养培养仪器器含有含有_和和_的混合气体的的混合气体的_95%空气空气5%CO2CO2培养箱培养箱用用机械法机

7、械法或或胰蛋白胰蛋白酶、胶原蛋白、胶原蛋白酶等等处理，理，去掉去掉组织间蛋白蛋白，将将组织分散成分散成单个个细胞，胞，用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养皿或培养瓶。动物物组织处理后理后的初次培养的初次培养取取动物物组织制成细胞悬液放入放入CO2培养箱培养箱中培养中培养转入培养液入培养液进行行 原代培养原代培养一般取材于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。纤维蛋白、胶原蛋白等、动物细胞培养的条件：5.动物细胞培养的过程原代培养原代培养 培养培养分瓶制成分瓶制成细胞胞悬液液传代培养代培养制成制成细胞胞悬液液 CO2培养培养箱箱 培养培养分散成分

8、散成单个个细胞胞 取取动物物组织(幼幼龄动物物)（用机械法（用机械法 或用或用胰蛋白胰蛋白酶、胶原蛋白胶原蛋白酶等等处理）理）u可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？不可以；胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，1）机械法、胰蛋白酶、胶原蛋白酶的作用？将将动物物组织细胞胞间的蛋白的蛋白质成分成分酶解，使解，使细胞分散开，胞分散开，获得得单个个细胞。胞。说明明细胞胞间的物的物质主要是蛋白主要是蛋白质。2）培养前为什么分散成单个细胞？分散不会限制彼此的生长与增殖。分散有利于与培养液充分接触，有利于细胞吸收O2与营养和排出代谢废物。5.动物细胞培养的过程3)在用胰蛋白酶处理组织

9、时应注意什么？细胞膜含有蛋白胞膜含有蛋白质，长时间处理会理会损伤细胞，胞，要控制好要控制好时间。u体外培养的动物细胞可以分为两大类：l会因会因细细胞密度胞密度过过大大、有害代有害代谢谢物物积积累累和和培培养液中养液中营营养物养物质质缺乏缺乏等因素而等因素而分裂受阻分裂受阻。l接触抑制现象悬浮培养瓶悬浮培养瓶l细胞能够悬浮在培养液中生长增殖l细胞需要贴附于某些基质(如培养瓶壁)表面才能增殖(主要类型)5.动物细胞培养的过程l这些细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。u培养瓶或培养皿要求：内表面光滑、无毒、易于贴附。u细胞胞贴壁壁过程程圆球形球形细胞胞刚开始开始铺展展贴壁生壁生长（1

10、00100）培养的培养的动物物细胞胞贴壁生壁生长并并进行有行有丝分裂（分裂（100100）细胞胞单层贴壁生壁生长铺满瓶瓶壁后出壁后出现接触抑制接触抑制（100100）u贴壁生壁生长与接触抑制与接触抑制5.动物细胞培养的过程u由于细胞之间有接触抑制的特性，一般的正常细胞并不重叠于其他细胞之上生长，而是单层生长。u癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。u是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。5.动物细胞培养的过程原代培养原代培养 培养培养分瓶制成分瓶制成细胞胞悬液液传代培养代培养制成制成细胞胞悬液液 CO2培养培养箱箱 培养培养分散成分散成单个个细

11、胞胞 取取动物物组织(幼幼龄动物物)（用机械法（用机械法 或用或用胰蛋白胰蛋白酶、胶原蛋白胶原蛋白酶等等处理）理）4）需分瓶进行传代培养的原因 营养物质缺乏有害代谢物积累细胞密度过大接触抑制导致细胞分裂受阻5.动物细胞培养的过程5）不同培养类型的细胞进行传代培养时，如何处理？离心法收集制成细胞悬液传代培养先胰蛋白酶处理再离心法收集制成细胞悬液传代培养原代培养原代培养 培养培养分瓶制成分瓶制成细胞胞悬液液传代培养代培养制成制成细胞胞悬液液 CO2培培养箱养箱 培养培养分散成分散成单个个细胞胞 取取动物物组织(幼幼龄动物物)（用机械法（用机械法 或用或用胰蛋白胰蛋白酶、胶原蛋白胶原蛋白酶等等处理）

12、理）6）动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体。5）目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为几代以内？为什么？通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。5.动物细胞培养的过程比较项目植物组织培养动物细胞培养取材培养前处理培养基的成分特殊环境条件结果离体植物器官、组织、细胞植物组织培养和动物细胞培养的比较动物胚胎或幼龄动物的组织、器官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再分化需光气体环境新的植株许多细胞比较项目植物

13、组织培养动物细胞培养原理培养基的物理性质培养基特有成分过程相同点固体培养基葡萄糖、动物血清液体培养基(又称培养液又称培养液)细胞增殖植物细胞的全能性蔗糖、植物激素都都进行有行有丝分裂，不涉及减数分裂分裂，不涉及减数分裂均需无菌操作，需要适宜的温度、均需无菌操作，需要适宜的温度、pHpH等条件等条件外植体 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植物组织培养和动物细胞培养的比较1.1.干干细胞的概念：胞的概念：动物和人体内仍保留的物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的少数具有分裂和分化能力的细胞胞。在一定

14、条件下，干在一定条件下，干细胞可以分化成其他胞可以分化成其他类型的型的细胞。胞。2.干干细胞的胞的分分类：包括包括胚胎干胚胎干细胞、成体干胞、成体干细胞、胞、诱导多能干多能干细胞等胞等。二、干细胞培养及其应用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。分布特点应用实例ES细胞胞在在体体外外分分化化成成心心肌肌细胞胞、神神经元元细胞胞和和造造血血干干细胞等。（需要分化胞等。（需要分化诱导因子因子诱导）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。二、干细胞培养及其应用胚胎干细胞I成体成体组织或器官内或器官内造血干造血干细

15、胞胞（成体骨髓、外周血和脐带血中）可分化成各可分化成各种血种血细胞和免疫胞和免疫细胞。也叫做胞。也叫做多能干多能干细胞胞。具有具有组织特异性特异性，只能分化成特定的，只能分化成特定的细胞或胞或组织，不具有不具有发育成完整个体的能力育成完整个体的能力分布举例特点成体干细胞专能干细胞发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例二、干细胞培养及其应用神经干细胞（神经系统中，可分化成神可分化成神经细胞胞）精原干精原干细胞胞（睾丸中，可分化成精子）应用造血干细胞神经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）

16、取成纤维细胞转入相关因子细胞转化为iPS细胞诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞移植回病人体内二、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将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）概念制备方法优点用小分子化合物诱导形成。诱导过程无须破坏胚胎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。诱导多多能能干干细胞胞二、干细胞培养及其应用二 来源或存在功能、特点局限性胚胎

17、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。比较：三种干细胞1 1.判断下列有关判断下列有关动物物细胞培养的表述是否正确。胞培养的表述是否正确。（1）培养）培养环境中需要境中需要O2 2，不需要，不需要COCO2 2。（。（）（2）细胞要

18、胞要经过脱分化形成愈脱分化形成愈伤组织。（）（3）培养液中通常含有糖）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机、氨基酸、无机盐、维生素和生素和动物血清物血清（）（4）培养瓶中的）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白胞需定期用胰蛋白酶处理理,分瓶后才能分瓶后才能继续增殖增殖（）一.概念检测练习与应用（P47）2 2.干干细胞有着广泛的胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述用前景。下列相关叙述错误的是的是()A.A.干干细胞是从胚胎中分离提取的胞是从胚胎中分离提取的细胞胞B.B.造血干造血干细胞可以分化胞可以分化为各种血各种血细胞胞C.C.不同不同类型的干型的干细胞胞,它它们的分化潜能是有差的分化潜能是有差别的的D

19、.D.由由iPSiPS细胞胞产生的特定生的特定细胞胞,可以在新可以在新药的的测试中中发挥重要作用重要作用A练习与应用（P47）一.概念检测现在关于在关于iPSiPS细胞的研究正在不断深入。胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来你从以下两个方面来查阅资料料进行思考。行思考。（1）由于）由于诱导iPSiPS细胞、促使其分化都需要胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的，因此用某人特异的iPSiPS细胞胞进行医行医疗只限于只限于时间比比较充裕的情形。从充裕的情形。从实际事故、疾病事故、疾病发生的不可生的不可预测性方面考性方面考虑，如果要将，如果要将这些些细胞用于胞用于紧急情况，急情况，应该提前

20、采取什么措施提前采取什么措施?像像建建立立骨骨髓髓库一一样，有有研研究究团队正正在在尝试建建立立HLA(HumanHLA(Human LeukocyteLeukocyteAntigen,Antigen,人人类白白细胞胞抗抗原原)多多态性性丰丰富富的的iPSiPS细胞胞库，可可以以为需需要要的的人人找找到到HIAHIA匹匹配配度度较高高的的iPSiPS细胞胞，这样不不仅可可以以节省省时间、成成本本，还能能减减轻异异体体干干细胞移植后胞移植后发生的免疫排斥反生的免疫排斥反应。二.拓展应用练习与应用（P47）现在关于在关于iPSiPS细胞的研究正在不断深入。胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来

21、你从以下两个方面来查阅资料料进行行思考。思考。（2）如果）如果诱导iPSiPS细胞定向分化胞定向分化为生殖生殖细胞的技胞的技术发展成熟，展成熟，该技技术可能会可能会有哪些有哪些应用？又可能用？又可能带来哪些来哪些问题？该技技术可能被用于治可能被用于治疗不孕症；不孕症；获得足得足够量的生殖量的生殖细胞来胞来进行行濒危物种危物种的克隆研究；的克隆研究；获得生殖得生殖细胞胞进行行转基因操作，再基因操作，再经过受精、胚胎受精、胚胎发育等育等过程程来来获得得转基因基因动物。物。该技技术可能可能带来一系列的来一系列的伦理理问题。例如，如果用同一。例如，如果用同一个人的个人的iPSiPS细胞分胞分别诱导形成

22、精子和卵子，两者受精可能培育出形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人儿；有的人还可能有目的地可能有目的地选择iPSiPS细胞，从而胞，从而“设计”婴儿。儿。练习与应用（P47）二.拓展应用取动物组织用机械法或用胰蛋白酶、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）细胞密度胞密度过大、大、有害代有害代谢物物积累、累、营养物养物质缺乏等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：指动物组织经处理后的初次培养。细胞贴壁：某些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。接触抑制：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。传代培养：分瓶后的细胞培养。加培养液在培养皿或培养瓶内悬浮培养的浮培养的细胞胞:直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁壁细胞胞:用胰蛋白用胰蛋白酶处理分散成理分散成单个个细胞，用离心法收集胞，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5.动物细胞培养的过程