【課件】動物細胞培養(yǎng)課件-2022-2023學年高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

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)象體細胞核移植成功試管家兔誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞克隆羊多莉誕生獲得誘導多能干細胞單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學家首次培育了體細胞克隆猴1959年1890年1907年1951年1958年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年動物細胞工程的發(fā)展歷程科技探索之路克隆猴：中中和華華克隆皮膚單克隆抗體第2節(jié)動物細胞工程動物細胞工程常用的技術有哪些？動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、動物細胞核移植。動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程技術的基礎。人造皮膚：人體再生術的秘密植物組織培養(yǎng)是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術。知識回顧：什么是植物組織培養(yǎng)？就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖的技術一、動物細胞培養(yǎng)1.概念：動物體組織單個細胞細胞生長和增殖取出分散適宜條件2.原理：3.地位：動物細胞工程的基礎細胞增殖<>動物細胞培養(yǎng)所需基本條件其他條件營養(yǎng)條件糖類、氨基酸無機鹽、維生素……無菌、無毒的環(huán)境適宜溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境二、動物細胞培養(yǎng)條件（1）營養(yǎng)條件：①合成培養(yǎng)基：將細胞所需的營養(yǎng)物質按種類和所需量嚴格配制而成的培養(yǎng)基稱為合成培養(yǎng)基。②血清、血漿等一些天然成分：由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質尚未全部研究清楚③培養(yǎng)基類型：一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液為什么對動物細胞進行培養(yǎng)時通常要添加血清？血清中含有多種維持細胞代謝和生長的物質，如蛋白質、氨基酸、未知的促細胞生長因子等。（2）無菌、無毒的環(huán)境：①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行滅菌處理②在無菌環(huán)境下進行操作可根據(jù)實際情況適量添加抗生素，防止培養(yǎng)過程中微生物的污染。③培養(yǎng)液需要定期更換：

以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。注意說明（3）溫度、pH和滲透壓：①適宜的溫度：哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以___________為宜；36.5±0.5℃②適宜的pH：多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為________7.2-7.4③適宜的滲透壓：維持細胞正常的形態(tài)和功能（4）氣體環(huán)境：①氣體的組成及作用：O2：CO2：細胞代謝所必需維持培養(yǎng)液的pH②容器：通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶。③儀器：置于含有95%空氣和5%CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)取動物組織制成細胞懸液原代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，將組織分散成單個細胞三、動物細胞培養(yǎng)過程取動物組織用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理單個細胞加培養(yǎng)液細胞懸液原代培養(yǎng)（10代以內）在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中傳代培養(yǎng)（10代-50代）

細胞分化程度低，分裂能力強，容易培養(yǎng)（1）選材原因：（2）培養(yǎng)前為什么分散成單個細胞？分散成單個細胞擴大了細胞與培養(yǎng)液的接觸面積，利于細胞吸收營養(yǎng)和排出代謝廢物。（3）胰蛋白酶的作用?胃蛋白酶可以嗎？理由。將動物組織細胞間的蛋白質成分酶解，使細胞分散開，獲得單個細胞不可以(4)在用胰蛋白酶處理組織時應注意什么？

細胞膜含有蛋白質，長時間處理會損傷細胞，要控制好時間。分瓶（幼齡動物的組織器官）胃蛋白酶作用的適宜pH約為1.5，當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性，多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2-7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，（5）體外培養(yǎng)的動物生長類型①懸浮生長類：能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。會因細胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質缺乏等因素而分裂受阻。②貼壁生長類：大多數(shù)體外培養(yǎng)的細胞需要貼附于某些基質表面才能生長增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細胞貼壁。除受密度、有害代謝物、營養(yǎng)物質影響外，還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象。接觸抑制——當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂。圓球形細胞剛開始鋪展貼壁生長（100×）培養(yǎng)的動物細胞貼壁生長,并進行有絲分裂（100×）細胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后,出現(xiàn)接觸抑制（100×）由于細胞之間有接觸抑制的特性，一般的正常細胞并不重疊于其他細胞之上生長，而是單層生長。癌細胞由于無接觸抑制而能夠繼續(xù)移動和增殖，可以形成多層細胞。是否接觸抑制可作為區(qū)別正常細胞與癌細胞的標志之一。接觸抑制——當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂。①收集細胞a.懸浮生長類：直接用離心法收集b.貼壁生長類：重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。②將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)（7）分瓶培養(yǎng)的步驟：（6）動物組織分散后初次培養(yǎng)，將分瓶之前的細胞培養(yǎng)，稱為__________；細胞懸液培養(yǎng)一段時間后，分瓶后再進行的細胞培養(yǎng)，稱為__________。原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)1．細胞貼壁和接觸抑制比較(1)細胞貼壁：將細胞懸液放入培養(yǎng)瓶內，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，懸液中分散的大多數(shù)細胞需要貼附于某些基質表面才能生長增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細胞貼壁。(2)接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。2．原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)比較(1)第一次：用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，對動物組織進行處理，使其分散成單個細胞后進行初次培養(yǎng)，稱為原代培養(yǎng)。(2)第二次：細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。

【歸納提升】思考：正常細胞能否一直傳代培養(yǎng)下去？

不可以；細胞的傳代培養(yǎng)一般傳至10代后就不易傳下去，這時細胞能保持細胞正常的二倍體核型；傳至10-50代左右時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，這時部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，這一階段的細胞稱為細胞株；繼續(xù)傳代培養(yǎng)時，少部分細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展，這一階段的細胞稱為細胞系，細胞系的遺傳物質一定改變了；細胞株（10-50代）遺傳物質一般沒變。細胞系（50代-）遺傳物質一定改變。取動物組織用機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理分散成單個細胞懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)細胞懸液解決原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)加培養(yǎng)液在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內懸浮培養(yǎng)的細胞:直接用離心法收集貼壁細胞:先分散，后離心法收集細胞分裂受阻①收集細胞總結:動物細胞培養(yǎng)過程②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)【檢測】完成下列問題：1.過程①處理方法有:_____________________。2.過程②為_____________________________3.培養(yǎng)的動物細胞有兩類:①懸浮在_______中生長增殖;②___________________生長增殖。4.過程③為_____培養(yǎng),進行過程③的原因主要有:細胞密度過大、___________積累、_________缺乏和接觸抑制等。5.進行過程③時,懸浮培養(yǎng)的細胞直接用_______收集;貼壁細胞需要使用_________等處理,然后用_______收集。機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法轉入培養(yǎng)液中進行原代培養(yǎng)培養(yǎng)液貼附于某些基質表面離心法胰蛋白酶離心法傳代有害代謝物營養(yǎng)物質比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結果是否體現(xiàn)全能性培養(yǎng)目的相同點討論：植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較獲得細胞或細胞產物常用固體培養(yǎng)基植物體葡萄糖、動物血清常用液體培養(yǎng)基細胞增殖細胞的全能性許多細胞快速繁殖蔗糖、植物激素1.培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件是否植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)比較(1)植物組織培養(yǎng)過程中存在脫分化和再分化，而動物細胞培養(yǎng)過程中沒有脫分化和再分化過程。(2)植物組織培養(yǎng)可獲得新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性，而動物細胞培養(yǎng)只能得到細胞，沒有體現(xiàn)細胞的全能性。(3)兩種技術手段在培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂，都可稱為克隆。【典例1】如圖所示為動物細胞培養(yǎng)的基本過程，下列關于甲、乙、丙、丁四個操作過程的敘述，正確的是(

)CA.甲過程可選取動物個體的任何組織細胞B.乙過程可用纖維素酶和果膠酶處理細胞C.丙過程所用培養(yǎng)液中需添加動物血清D.丁過程中的細胞因接觸抑制而大量死亡1.干細胞的概念：

動物和人體內仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。具發(fā)育全能性。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。2.干細胞的分布：干細胞存在于_________、_____和_______等多種組織和器官中；早期胚胎骨髓臍帶血3.干細胞的分類：包括胚胎干細胞和成體干細胞等。（1）胚胎干細胞（簡稱ES細胞）①分布：存在于________中早期胚胎②特點：

具有分化為成年動物體內的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能③應用實例：ES細胞在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等四、干細胞培養(yǎng)及其應用也叫全能干細胞。①分布：存在于

中成體組織或器官內②舉例：③特點：

一般認為，成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。（2）成體干細胞A.造血干細胞：存在于成體骨髓、外周血、臍帶血，可分化成各種

血細胞和免疫細胞。也叫做多能干細胞。B.

神經(jīng)干細胞：取自神經(jīng)系統(tǒng)，可分化成神經(jīng)細胞。C.

精原干細胞：取自睪丸，可分化成精子。專能干細胞類型應用造血干細胞神經(jīng)干細胞誘導多能干細胞（iPS細胞）有著自我更新能力及分化潛能的干細胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復等密切相關。治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）可治療小鼠的鐮狀細胞貧血癥，在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領域的研究也取得了新進展干細胞應用面臨的問題存在存在著導致腫瘤發(fā)生的風險。4.應用③誘導多能干細胞優(yōu)點：A.誘導過程無需破壞胚胎。B.iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應。5.誘導多能干細胞（iPS細胞）①概念：

通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞，稱為誘導多能干細胞，簡稱iPS細胞。②誘導方法：①將特定基因或特定蛋白導入細胞（成纖維細胞以及已分化的T細胞、B細胞均可）；②用小分子化合物誘導形成。④誘導多能干細胞的應用：移植取成纖維細胞等iPS細胞轉入相關因子細胞發(fā)生轉化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPS細胞用于治療人類疾病示意圖取成纖維細胞轉入相關因子細胞轉化為iPS細胞誘導iPS細胞定向分化為多種組織細胞移植回病人體內動物