【公開課課件】2.2動物細(xì)胞工程一動物細(xì)胞培養(yǎng)課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、第第2 2章章 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)首例胚胎移植成功首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象體細(xì)胞核移植成功試管家兔誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞克隆羊多莉誕生獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞單細(xì)胞基因組測序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學(xué)家首次培育了體細(xì)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年動物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程動物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程 P33P33科技探索之路從社會中來通過細(xì)胞培養(yǎng)構(gòu)建的人造皮膚通過細(xì)胞培養(yǎng)構(gòu)建的人造皮膚大面積燒

2、傷的病人大面積燒傷的病人需要移植健康皮膚需要移植健康皮膚思考：思考：怎樣獲得大量的自體健康皮膚？怎樣獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個細(xì)胞培養(yǎng)可供的移植皮膚？能不能用自體皮膚的單個細(xì)胞培養(yǎng)可供的移植皮膚？討論：討論：異體移植面臨的問題：異體移植面臨的問題： 。獲得大量的自體健康皮膚的方法：獲得大量的自體健康皮膚的方法： 。取少量正常、健康的皮膚在體外進(jìn)行培養(yǎng)、擴(kuò)增；取少量正常、健康的皮膚在體外進(jìn)行培養(yǎng)、擴(kuò)增；皮膚干細(xì)胞培養(yǎng)皮膚干細(xì)胞培養(yǎng)供體器官短缺、免疫排斥等供體器官短缺、免疫排斥等動物細(xì)胞工程的基本技術(shù)1 1、動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞培養(yǎng)（基礎(chǔ)）（基礎(chǔ)）2 2、動物細(xì)胞融合、動物細(xì)

3、胞融合3 3、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞核移植一.動物細(xì)胞培養(yǎng)1 1概念：概念：從動物體中取出相關(guān)的組織，將它從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞分散成單個細(xì)胞，然后在然后在適宜的培養(yǎng)條件適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和增殖下，讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)。的技術(shù)。2 2原理：細(xì)胞的分裂（增殖）。原理：細(xì)胞的分裂（增殖）。3. 3.地位：地位：幼齡個體的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。幼齡個體的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng)，易培養(yǎng)。動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)思考：動物組織的選擇：思考：動物組織的選擇： 幼齡動物幼齡動物 or or 老齡動物老齡動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件動物細(xì)胞培養(yǎng)的

4、條件營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)其他條件其他條件糖類氨基酸無機(jī)鹽維生素?zé)o菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境細(xì)胞培養(yǎng)的條件1 1營養(yǎng)：營養(yǎng)：由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚，因此，在使還沒有完全搞清楚，因此，在使用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血清和血漿等一些天然成分。清和血漿等一些天然成分。天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基血清中不僅含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，還有激素及多種未知的促細(xì)胞生長因子、促貼附因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。細(xì)胞培養(yǎng)的條件2 2、無菌、無毒的環(huán)境、無菌、無毒的環(huán)境無菌：無菌：

5、對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作定期更換培養(yǎng)液。定期更換培養(yǎng)液。目的：以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積目的：以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成傷害。累對細(xì)胞自身造成傷害。無毒：無毒：添加一定量的抗生素添加一定量的抗生素3 3、溫度、溫度、pHpH和滲透壓和滲透壓細(xì)胞培養(yǎng)的條件哺乳動物多以（哺乳動物多以（36.536.5）溫度：溫度：pHpH： 7.2-7.47.2-7.4滲透壓：滲透壓： 重要環(huán)境參數(shù)重要環(huán)境參數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)的條件4 4、氣體環(huán)境、氣體環(huán)境（95%95%）O O2 2: :細(xì)胞代謝所必需的細(xì)胞

6、代謝所必需的（5%5%）COCO2 2：維持培養(yǎng)液的維持培養(yǎng)液的pHpH用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，在用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，在95%95%空氣和空氣和5%CO5%CO2 2的混合的混合氣體的氣體的COCO2 2, ,培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。常用：CO2（恒溫）培養(yǎng)箱細(xì)胞株細(xì)胞系胰蛋白酶原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物胚胎或幼齡動物的組織、器官細(xì)胞懸浮液10代細(xì)胞50代細(xì)胞無限傳代單個細(xì)胞加培養(yǎng)液二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程動物組織分散成分散成單個細(xì)胞單個細(xì)胞機(jī)械法、胰蛋白酶、機(jī)械法、胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理膠原蛋白酶處理1 1）取什么樣的組織？）取什么樣的組織？選動物胚胎或幼齡動物的

7、器官或組織選動物胚胎或幼齡動物的器官或組織原因：其細(xì)胞生命力旺盛，原因：其細(xì)胞生命力旺盛，分化程度低，分化程度低，分裂能力強(qiáng)。分裂能力強(qiáng)。方法：機(jī)械法、胰蛋白酶（或膠原蛋白酶）等處理方法：機(jī)械法、胰蛋白酶（或膠原蛋白酶）等處理2 2）為什么要分散）為什么要分散成單個細(xì)胞？成單個細(xì)胞？如何分散？如何分散？說明動物細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？說明動物細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶可以嗎？用胃蛋白酶可以嗎？胰蛋白酶不會把細(xì)胞消化嗎胰蛋白酶不會把細(xì)胞消化嗎？分散成單個細(xì)胞便于從培養(yǎng)液中獲得營養(yǎng)，排出代謝廢物，利于繼續(xù)培養(yǎng)。分散成單個細(xì)胞便于從培養(yǎng)液中獲得營養(yǎng)，排出代謝廢物，利于繼續(xù)培養(yǎng)。蛋白質(zhì)

8、蛋白質(zhì)不可以，因?yàn)槲傅鞍酌傅淖钸m不可以，因?yàn)槲傅鞍酌傅淖钸mPHPH為為1.51.5左右左右酶的作用時間過長，也會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)酶的作用時間過長，也會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程動物動物組織塊組織塊分散成分散成單個細(xì)胞單個細(xì)胞機(jī)械法機(jī)械法胰蛋白酶胰蛋白酶膠原蛋白酶處理膠原蛋白酶處理加培養(yǎng)液加培養(yǎng)液細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液3 3）為什么要將動物組織塊分散成單個細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液？）為什么要將動物組織塊分散成單個細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液？成塊的組織中細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了細(xì)胞生長和增殖。成塊的組織中細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了細(xì)胞生長和增殖。體外培養(yǎng)動物細(xì)胞分為兩類體外培養(yǎng)動物細(xì)胞分為兩類懸浮生長細(xì)

9、胞懸浮生長細(xì)胞細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長増殖細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長増殖貼壁生長細(xì)胞貼壁生長細(xì)胞細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)（如培養(yǎng)瓶壁）表面才能增殖（主要類型）細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)（如培養(yǎng)瓶壁）表面才能增殖（主要類型）二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程細(xì)胞貼壁：細(xì)胞貼壁：某些細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)某些細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。瓶的瓶壁上。接觸抑制：接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。4 4）什么是細(xì)胞貼壁？什么是接觸抑制？什么是細(xì)胞貼

10、壁？什么是接觸抑制？細(xì)胞貼壁過程貼壁生長與接觸抑制圓球形細(xì)胞剛開始圓球形細(xì)胞剛開始鋪展貼壁生長（鋪展貼壁生長（100100）培養(yǎng)的動物細(xì)胞貼壁生長培養(yǎng)的動物細(xì)胞貼壁生長并進(jìn)行有絲分裂（并進(jìn)行有絲分裂（100100）細(xì)胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁細(xì)胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（后出現(xiàn)接觸抑制（100100）要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附形成一層細(xì)胞形成一層細(xì)胞可形成多層細(xì)胞可形成多層細(xì)胞腫瘤細(xì)胞失去接觸抑制，條件適宜在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。腫瘤細(xì)胞失去接觸抑制，條件適宜在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。細(xì)胞懸液細(xì)胞貼壁、接觸抑制二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程動物動物組織塊組織塊分散成分散成

11、單個細(xì)胞單個細(xì)胞機(jī)械法機(jī)械法胰蛋白酶胰蛋白酶膠原蛋白酶處理膠原蛋白酶處理加培養(yǎng)液加培養(yǎng)液細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)放入培養(yǎng)瓶放入培養(yǎng)瓶在適宜條件中在適宜條件中在適宜條件中在適宜條件中分瓶培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)5 5）什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？）什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？判斷依據(jù)：是否分瓶！原代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的指動物組織經(jīng)處理后的初次初次培養(yǎng)。培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)：傳代培養(yǎng)：分瓶后分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。的細(xì)胞培養(yǎng)。6 6）為什么要分瓶培養(yǎng)？怎樣處理？）為什么要分瓶培養(yǎng)？怎樣處理？細(xì)胞密度過大、有害代謝細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等懸浮生長

12、懸浮生長貼壁生長貼壁生長( (大多數(shù)）大多數(shù)）接觸抑制接觸抑制傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞的細(xì)胞: :直接用離心法收集直接用離心法收集貼壁貼壁細(xì)胞細(xì)胞: :用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞，再用離心法收集胞，再用離心法收集制成制成細(xì)胞懸液細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)，分瓶培養(yǎng)收集收集 細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞分裂受阻細(xì)胞分裂受阻加培養(yǎng)液二.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點(diǎn)7）植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物常用常用固體固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基植物體植物體葡萄糖、葡萄糖、動物血清動物血清常用

13、常用液體液體培養(yǎng)基培養(yǎng)基細(xì)胞增殖細(xì)胞增殖細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性許多細(xì)胞許多細(xì)胞快速繁殖等快速繁殖等蔗糖、蔗糖、植物激素植物激素1.1.培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂不涉及減數(shù)分裂；2.2.均需均需無菌無菌操作，需要操作，需要適宜的溫度、適宜的溫度、pHpH等條件等條件用機(jī)械法 或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理取動物組織分散成單個細(xì)胞接觸抑制懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）解決方法傳代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)細(xì)胞懸液加培養(yǎng)液原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等細(xì)胞分裂受阻懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞:直接用離心法收集貼壁細(xì)胞:用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)

14、胞，用離心法收集制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)收集細(xì)胞三.干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用1胚胎干細(xì)胞(簡稱ES細(xì)胞)(1)存在：早期胚胎中。(2)作用：具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個體的潛能。(3)成果：目前科學(xué)家已經(jīng)分離了兔、牛、猴和人等的ES細(xì)胞，并證明了ES細(xì)胞可以在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元和造血干細(xì)胞等細(xì)胞。2成體干細(xì)胞(1)存在：成體干細(xì)胞是成體組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞。(2)分類：包括造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和精原干細(xì)胞等。(3)作用：成體干細(xì)胞具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。三.干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用三.干細(xì)胞培養(yǎng)及應(yīng)用3誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(簡稱iPS細(xì)胞)(1)概念：科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞，獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞，將它稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。(2)應(yīng)用：用iPS細(xì)胞治療阿爾茨海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究取得了新進(jìn)展。細(xì)胞類型胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)成體干細(xì)胞造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞精原干細(xì)胞來源早期胚胎骨髓、外周血和臍帶血神經(jīng)系統(tǒng)睪丸作用分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，具有進(jìn)一步形成機(jī)體、所有組織和器官甚