【生物】动物细胞培养课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、2.2 动物细胞工程 动物细胞培养技术动物细胞融合技术动物细胞核移植技术第1课时 动物细胞培养基基 础础首例首例胚胎移植胚胎移植成功成功首创首创动物组织体外培养法动物组织体外培养法发现哺乳动物发现哺乳动物精子获能精子获能现象现象体细胞核移植体细胞核移植成功成功试管家兔试管家兔诞生诞生创立创立单克隆抗体单克隆抗体技术技术胚胎分割胚胎分割移植成功移植成功分离和培养小鼠分离和培养小鼠胚胎干细胞胚胎干细胞克隆羊克隆羊多莉多莉诞生诞生获得获得诱导多能干细胞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传病筛查的试管婴儿试管婴儿诞生诞生我国科学家首次培我国科学家首次培育了体细胞育了体

2、细胞克隆猴克隆猴1959年1890年1907年1951年1958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 在治疗大面积烧伤时，通常采用的办法在治疗大面积烧伤时，通常采用的办法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。从社会中来克隆皮肤 但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，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，而且产生免疫排斥反应。使用他人皮肤来源又不足，而且产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮

3、肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？科学家通过科学家通过动物细胞培养动物细胞培养构建了人造皮肤构建了人造皮肤人造皮肤：人体再生人造皮肤：人体再生术的秘密的秘密组织分散单个细胞细胞群培养人造皮肤是如何生产出来的吗？操作原因：原理：对象：动物物细胞培养胞培养1.概念 从从动物物体体中中取取出出相相关关的的组织，将将它它分分散散成成单个个细胞胞，然然后后在在适当适当的的培养条件培养条件下，下，让这些些细胞胞生生长和增殖和增殖的技的技术。细胞增殖（有丝分裂）细胞增殖（有丝分裂）一般是指一般是指动物胚胎或幼龄动物组织动物胚胎或幼龄动物组织，因为这些组织细胞，因为

4、这些组织细胞分化程度低，分化程度低，增殖能力强，容易培养。增殖能力强，容易培养。将组织块分散成单将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的个细胞后，细胞所需的营养容营养容易供应，其代谢废物容易排出易供应，其代谢废物容易排出。目的：目的：获获得得细细胞胞或或细细胞胞产产物物；不不能能获获得得完完整动物个体。整动物个体。地位：地位：动物细胞培养需要哪些必要的条件？具体过程又是怎样的？动物细胞培养需要哪些必要的条件？具体过程又是怎样的？动物细胞工程的基础动物细胞工程的基础克隆皮肤克隆皮肤皮肤烧伤皮肤烧伤实例：实例：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

5、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。动物物细胞培养胞培养2.2.培养条件培养条件培养基的构成：培养基的构成：合成培养基合成培养基+血清血清等等天然成分天然成分一般使用一般使用液体培养基液体培养基，也称，也称为培养液培养液维持培养液的维持培养液的pH值值动物物细胞培养胞培养2.培养条件95%空气空气+5%CO2 的的CO2 培养箱培养箱灭菌处理；灭菌处理；无菌操作；无菌操作；适量添加抗生素适量添加抗生素定期更换培养液定期更换培养液COCO2 2培养箱培养箱松盖培养瓶松盖培养瓶防止培养

6、过程中的微生物污染以便清除代谢物，防止细胞代以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害谢物积累对细胞自身造成危害维持细胞正常维持细胞正常的形态和功能的形态和功能 1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1）培养环境中需要）培养环境中需要O2，不需要，不需要CO2。（。（）（2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（）（3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（）一一.概念检测概念检测练习与应用（练习与应用（P47）动物物细胞培养胞培养3.3

7、.培养过程培养过程可以用胃蛋白酶处理吗？不可以，pH不适宜。用用胰蛋白胰蛋白酶、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动物物组织处理后理后的初次培养的初次培养当当贴贴壁壁细细胞胞分裂生分裂生长长到到表面相互接触表面相互接触时时，细细胞胞通常会通常会停止分裂增殖停止分裂增殖。取取动物物组织制成制成细胞胞悬液液动物物细胞培养胞培养3.3.培养过程培养过程放入放入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体外培养的动物细胞悬浮生长类悬浮生长类：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养液中培养

8、液中营营养物养物质质缺乏缺乏等等因素而因素而分裂受阻分裂受阻。贴壁生长类贴壁生长类：（大多数）（大多数）除受以上因素影响外，除受以上因素影响外，还会会发生生接触抑制现象。分瓶后的分瓶后的细胞培养胞培养取取动物物组织制成制成细胞胞悬液液动物物细胞培养胞培养3.培养过程放入放入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放入放入CO2培养箱中培养培养箱中培养传代培养代培养用用胰蛋白胰蛋白酶等等处理理，分散成分散成单个个细胞胞，离心法收集离心法收集后，后，将收集的将收集的细胞加入培养液胞加入培养液收收集细集细胞胞悬浮生长类：悬浮生长类：直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁生

9、长类：贴壁生长类：重新用胰蛋白酶重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集然后再用离心法收集制成细胞悬液，分瓶培养取动物组织用机械法或用用机械法或用胰蛋白酶胰蛋白酶、胶原蛋白酶胶原蛋白酶等处理等处理分散成单个细胞悬浮生长贴壁生长(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解决解决原代培养分瓶分瓶培养培养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:先胰蛋白酶等处理分散，后离心法收集先胰蛋

10、白酶等处理分散，后离心法收集细胞分裂受阻收集细胞总结总结:动物细胞培养过程动物细胞培养过程制成细胞悬液，分瓶培养思考思考-讨论:（1 1）培养前为什么分散成单个细胞？）培养前为什么分散成单个细胞？成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖 利于与培养液充分接触，保证利于与培养液充分接触，保证O O2 2与营养供应和代谢物及时排出。与营养供应和代谢物及时排出。（2 2）将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理？胃蛋白酶可以吗？处理？胃蛋白酶可以吗？胰蛋白酶可以将动

11、物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞胰蛋白酶可以将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞。分散开，获得单个细胞。纤维蛋白、胶原蛋白等纤维蛋白、胶原蛋白等胃蛋白酶不可以，胃蛋白酶不可以，pHpH不适宜。不适宜。（3 3）在用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？）在用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？细胞膜含有蛋白质，细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞长时间处理会损伤细胞要控制好时间要控制好时间动物物细胞培养胞培养资料料：动物物细胞生胞生长特性特性细胞胞贴壁壁培养培养过程中出程中出现了几个特点：了几个特点：要求：（培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附）要求：（培养瓶（皿）内表面光滑

12、、无毒、易于贴附）细胞的接触抑制细胞的接触抑制（1 1）细胞贴壁）细胞贴壁悬悬液液中中分分散散的的细细胞胞贴贴附附在在瓶瓶壁壁生生长长的现象；的现象；（2 2）接触抑制接触抑制 当当贴贴壁壁细细胞胞分分裂裂生生长长到到表表面面相相互互接接触触时时，细胞就会停止分裂增殖的现象细胞就会停止分裂增殖的现象u传代培养一般培养有限代次后，代培养一般培养有限代次后，细胞就会死亡，如果胞就会死亡，如果细胞不死，就意味着胞不死，就意味着细胞胞的的遗传物物质发生了改生了改变，即具有，即具有异倍体核型异倍体核型。u目前用于目前用于冷冷冻冻保存保存的正常的正常细细胞通常胞通常为为1010代以内的代以内的细细胞胞，以

13、保持，以保持细细胞正常的胞正常的二倍二倍体核型体核型。l细胞株从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到40-50代，其遗传物质没有发生变化。l细胞系传到40-50代后，有部分细胞遗传物质发生了变化，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件下无限制的传代下去。5.动物细胞培养和植物组织培养的比较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培养前处理取材培养基的物理性质培养基的成分特有成分植物细胞的植物细胞的全能性全能性细胞增殖细胞增殖需需离体离体用用机械法或机械法或胰蛋白酶、胶原胰蛋白酶、胶原蛋白酶蛋白酶将组织细胞分散开将组织细胞分散开离体植物器官、离体植物器官、组织、细

14、胞组织、细胞动物胚胎或动物胚胎或幼龄幼龄动物的动物的组织、器官组织、器官固体固体培养基培养基液体液体培养基培养基(又称培养液又称培养液)有机营养成分有机营养成分无机营养成分无机营养成分植物激素植物激素糖类、氨基酸、无机盐、维糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然生素等营养物质及一些天然成分如血清成分如血清植物激素植物激素血清血清动物物细胞培养胞培养植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养特殊环境条件结果过程相同点再分化再分化需光需光气体环境气体环境一般获得新的植株一般获得新的植株（体现细胞的全能性体现细胞的全能性）获得大量细胞获得大量细胞（不体现细胞的全能性不体现细胞的全能性

15、）培养过程中细胞都进行培养过程中细胞都进行有丝分裂有丝分裂，不涉及减数分裂；，不涉及减数分裂；均需均需无菌操作无菌操作，需要适宜的温度、，需要适宜的温度、pH等条件。等条件。外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化根、芽根、芽幼苗幼苗完整植株完整植株移栽成活移栽成活取动物组织取动物组织制成细胞悬液制成细胞悬液转入培养液进行转入培养液进行原代培养原代培养分瓶分瓶进行进行传代培养传代培养5.动物细胞培养和植物组织培养的比较动物物细胞培养胞培养动物物细胞培养胞培养6.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分化为成年成年动物体内的物体内的任何一任何一种种类型的型的细胞胞，并，并

16、进一步形成机体一步形成机体的所有的所有组织和器官和器官甚至个体的潜能甚至个体的潜能。胚胎干细胞分布分布特点特点应用实例应用实例 在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等ES细胞局限性局限性必必须从从胚胎胚胎中中获取取 ，涉及涉及伦理理问题；因而限制了在医学上的；因而限制了在医学上的应用。用。动物物细胞培养胞培养6.干细胞培养及其应用成体成体组织或器官内或器官内造血干造血干细胞胞（骨髓、骨髓、外周血外周血和和脐带血脐带血中中,发现最早、研究最多的、应发现最早、研究最多的、应 用最成熟用最成熟）神神经干干细胞胞（神经系统中）（神经系统中）精原干精原干细胞胞（睾丸中）（睾丸中）具有具有组织特异

17、性特异性，只能分化成特定的，只能分化成特定的细胞胞或或组织，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成体干细胞分布分布举例举例特点特点应用实例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及一些恶性肿瘤放恶性肿瘤放疗或化疗后引疗或化疗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造血干细胞胞神神经干干细胞胞治治疗细胞胞损伤造成造成的疾病的疾病动物物细胞培养胞培养6.干细胞培养及其应用通通过体外体外诱导小鼠成小鼠成纤维细胞胞得到的得到

18、的类似胚胎干似胚胎干细胞胞的一种的一种细胞胞将将特定基因或特定蛋白特定基因或特定蛋白导导入入细细胞胞 （成纤维细胞、已分化的成纤维细胞、已分化的T细胞、细胞、B细胞细胞）诱导多能干细胞概念概念制备方法制备方法应用应用优点优点iPS细胞用用小分子化合物小分子化合物诱导形成。形成。诱导过诱导过程程无无须破坏胚胎破坏胚胎；iPSiPS细细胞可以来源于病人自身的体胞可以来源于病人自身的体细细胞，将它移胞，将它移植回病人体内后，理植回病人体内后，理论论上可以上可以避免免疫排斥反避免免疫排斥反应应。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进展*因此，普遍认为因此，普遍认为

19、iPSiPS细胞的细胞的应用前景优于胚胎干细胞应用前景优于胚胎干细胞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动物物细胞培养胞培养6.干细胞培养及其应用优势：优势：不涉及伦理问题、无免疫排斥等不涉及伦理问题、无免疫排斥等面临的问题面临的问题:存在着存在着导致肿瘤发生的风险导致肿瘤发生的风险。诱导多能干细胞诱导多能干细胞（iPS细胞）细胞）多种体细胞多种体细胞定向诱导分化定向诱导分化体外诱导小鼠成体外诱导小鼠成纤维细胞纤维细胞v总结：总结：iPS细胞细胞应用的流程应用的流程无菌

20、、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课堂小结动物细胞培养1 1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（4 4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖分瓶后才能继续增殖（）一.概念检测练习与应用练习与应用2 2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是()()A.A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞干细胞是

21、从胚胎中分离提取的细胞 B.B.造血干细胞可以分化为各种血细胞造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.C.不同类型的干细胞不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的它们的分化潜能是有差别的 D.D.由由iPSiPS细胞产生的特定细胞细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用可以在新药的测试中发挥重要作用A A 现在关于现在关于iPSiPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。（1 1）由于诱导）由于诱导iPSiPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iP

22、SiPS细胞进行医细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原人类白细胞抗原)多态性丰富的多态性丰富的iPSiPS细胞库细胞库，可以为需要的人找到，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度较

23、高的匹配度较高的iPSiPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。排斥反应。二.拓展应用 该技术可能被用于该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPSiPS细胞分别诱细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选婴儿；有的人还可能有目的地选择择iPSiPS细胞，从而细胞，从而“设计设计”婴儿。婴儿。