2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

希普：首例胚胎移植成功哈里森:首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法張明覺：發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象格登、童第周：體細(xì)胞核移植成功試管家兔誕生米爾斯坦和科勒：創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植成功埃文斯：成功分離和培養(yǎng)小鼠的胚胎干細(xì)胞克隆羊多莉誕生山中伸彌：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)展歷程科技探索之路

在治療大面積燒傷時(shí)，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進(jìn)行自體移植。但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。那么，怎樣獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚？

從社會中來通過細(xì)胞培養(yǎng)構(gòu)建的人造皮膚可以從病人身上取少量正常、健康的皮膚在體外進(jìn)行培養(yǎng)、擴(kuò)增；目前，科學(xué)家還在研究對皮膚干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚。動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞核移植動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)人造皮膚克隆猴：中中和華華單克隆抗體第2章

細(xì)胞工程第2節(jié)

動物細(xì)胞工程一

動物細(xì)胞培養(yǎng)1.闡明動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程。（重點(diǎn)）2.簡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。（重點(diǎn)）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概念：2.原理：有絲分裂（細(xì)胞增殖）3.目的：獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物；不能獲得完整動物個(gè)體一、動物細(xì)胞培養(yǎng)從動物體中取出

，將它分散成

，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞

的技術(shù)。相關(guān)的組織單個(gè)細(xì)胞生長和增殖取出分散適宜條件動物體組織單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞生長和增殖動物體內(nèi)的細(xì)胞之所以能夠維持正常的生命活動，是因?yàn)闄C(jī)體給這些細(xì)胞提供了適宜的條件，你認(rèn)為體外培養(yǎng)動物細(xì)胞需要滿足哪些條件？動物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)際上是體外模擬體內(nèi)的生理?xiàng)l件進(jìn)行的培養(yǎng)。充足的營養(yǎng)、穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)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)境動物細(xì)胞培養(yǎng)所需的基本條件將細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基。含人類未知、細(xì)胞生長增殖所必需的物質(zhì)，滿足細(xì)胞對未知營養(yǎng)成分的需求。1.營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基+血清等天然成分一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。不能以淀粉、蔗糖為碳源1、血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等，2、氨基酸有多種，是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有些氨基酸動物細(xì)胞本身不能合成（稱為必需氨基酸），必須由培養(yǎng)液提供。3、血清激素有胰島素、生長激素等及多種生長因子；血清還含有多種未知的促細(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)胞的長、增殖和貼附。因此，細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，要保證細(xì)胞能夠順利生長和增殖，一般需添加10%～20%的血清。血清中含有多種未知的促細(xì)胞生長因子等營養(yǎng)物質(zhì)，這是細(xì)胞生長和增殖所必需的。為什么對動物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)通常要添加血清？二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)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)境動物細(xì)胞培養(yǎng)所需的基本條件2.無菌、無毒的環(huán)境①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理②在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作③添加一定量的抗生素定期更換培養(yǎng)基目的：以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害。二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)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)境動物細(xì)胞培養(yǎng)所需的基本條件3.溫度、pH和滲透壓①適宜的溫度：哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以

為宜；②適宜的pH：多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pH為

；③適宜的滲透壓：維持細(xì)胞正常的

和功能。36.5±

0.5℃7.2～7.4形態(tài)二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件4.氣體環(huán)境（1）氣體的組成及作用細(xì)胞代謝所必需(有氧呼吸提供能量)維持培養(yǎng)液的pHO2：CO2：（2）具體操作：通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，置于含有95%空氣和5%

CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)皿CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)瓶例1

(2022·衡陽聯(lián)考)下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，不正確的是(

)。BA.使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常需要加入血清等一些天然成分B.通常置于含有95%O2和5%CO2的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)C.滲透壓也是動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要考慮的一個(gè)重要環(huán)境參數(shù)D.需要對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理以及在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作對點(diǎn)練1

(2022·瀘州質(zhì)檢)下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)條件的敘述，錯(cuò)誤的是(

)。DA.體外培養(yǎng)動物細(xì)胞時(shí)，培養(yǎng)環(huán)境必須保證無菌、無毒B.在使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常還需要加入血清等天然成分C.細(xì)胞培養(yǎng)液需要定時(shí)更換，以便清除其中的代謝廢物D.可使用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶在25℃和純氧條件下培養(yǎng)【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】1.進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的組織應(yīng)該從幼齡的動物還是老齡動物中選??？為什么？2.細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)為什么要對動物組織進(jìn)行處理分散成單個(gè)細(xì)胞？怎樣將組織分散成單個(gè)細(xì)胞？由此可說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶處理可以嗎？3.體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞可以分為幾大類？4.細(xì)胞培養(yǎng)一段時(shí)間，分裂會受阻，這是為什么？怎樣解決這一問題？

什么是細(xì)胞貼壁？什么是接觸抑制？5.什么是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？傳代培養(yǎng)后的細(xì)胞如何收集？6.總結(jié)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程。自學(xué)指導(dǎo)1閱讀教材P44-45，回答以下問題：(5min)制成細(xì)胞懸液取動物組織1.取動物組織(1)取材對象:一般取材于動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。(2)取材原因:細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)。二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程2.動物組織處理——制成細(xì)胞懸液1)培養(yǎng)前，為什么要將組織分散成單個(gè)細(xì)胞？①成塊組織中，細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖。②利于細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，保證細(xì)胞所需的O2與營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)和細(xì)胞內(nèi)代謝廢物及時(shí)排出。（1）將組織分散成單個(gè)細(xì)胞二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程2.動物組織處理——制成細(xì)胞懸液3)用胰蛋白酶分散細(xì)胞，由此可說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？2)怎樣將組織分散成單個(gè)細(xì)胞？用機(jī)械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時(shí)間。蛋白質(zhì)4)使用胰蛋白酶分散細(xì)胞時(shí)，要注意控制時(shí)間和酶的用量，為什么？因?yàn)橐鹊鞍酌覆粌H能分解細(xì)胞間的蛋白質(zhì)，細(xì)胞膜也含有蛋白質(zhì)，長時(shí)間作用還會分解細(xì)胞膜蛋白等，對細(xì)胞造成損傷。5)能夠用胃蛋白酶代替胰蛋白酶嗎？為什么？不能，因?yàn)閯游锛?xì)胞培養(yǎng)適宜的PH為7.2～7.4，此環(huán)境下胃蛋白酶(1.5～2.0)沒有活性，而胰蛋白酶(7.2～8.4)的活性較高。制成細(xì)胞懸液取動物組織二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程2.動物組織處理——制成細(xì)胞懸液（2）用培養(yǎng)液將細(xì)胞制成細(xì)胞懸液。將細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中進(jìn)行原代培養(yǎng)。制成細(xì)胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進(jìn)行原代培養(yǎng)

二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程3.原代培養(yǎng)懸浮生長類：貼壁生長類：體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖。（大多數(shù)細(xì)胞屬于這種類型）這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。——細(xì)胞貼壁要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。制成細(xì)胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進(jìn)行原代培養(yǎng)

二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞通常會停止分裂增殖。懸浮生長類：貼壁生長類：體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞會因細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。除受以上因素影響外，還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象。【思考】細(xì)胞培養(yǎng)一段時(shí)間，分裂會受阻，這是為什么？怎樣解決這一問題？3.原代培養(yǎng)細(xì)胞貼壁過程貼壁生長與接觸抑制細(xì)胞貼壁與接觸抑制最后形成一層（或單層）細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞失去接觸抑制適宜條件下在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。癌細(xì)胞的細(xì)胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少正常細(xì)胞平面觀瓶壁上的細(xì)胞層數(shù)是：一層（或單層）癌變細(xì)胞失去接觸抑制現(xiàn)象，可以在培養(yǎng)瓶中形成多層細(xì)胞正常細(xì)胞增殖到相互接觸的時(shí)候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細(xì)胞停止繼續(xù)增殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象。某些異常細(xì)胞能解除這種現(xiàn)象。體外動物細(xì)胞培養(yǎng)如何解決細(xì)胞分裂受阻的問題呢？需要對細(xì)胞進(jìn)行分瓶培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖。判斷依據(jù)：是否分瓶！(1)原代培養(yǎng)：(2)傳代培養(yǎng)：指動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程4.分瓶、傳代培養(yǎng)制成細(xì)胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進(jìn)行原代培養(yǎng)

放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)傳代培養(yǎng)二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程4.分瓶、傳代培養(yǎng)（1）收集細(xì)胞①懸浮生長類：直接用離心法收集②貼壁生長類：重新用胰蛋白酶等處理,使之分散成單個(gè)細(xì)胞，然后再用離心法收集（2）將收集的細(xì)胞制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)動物細(xì)胞的整個(gè)培養(yǎng)過程中可能多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶：第一次使用的目的是使組織細(xì)胞分散開；貼壁細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個(gè)細(xì)胞，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)。取動物組織用機(jī)械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞加培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中傳代培養(yǎng)懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制細(xì)胞分裂受阻解決方法分瓶培養(yǎng)小結(jié)：動物細(xì)胞培養(yǎng)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)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(xì)胞增殖細(xì)胞的全能性許多細(xì)胞快速繁殖等蔗糖、植物激素1.培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)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(2)分布：(3)分類：動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成其他類型的細(xì)胞。(1)干細(xì)胞的概念：三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞存在于

、

和

等多種組織和器官中。早期胚胎骨髓臍帶血胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞按來源全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞按分化潛能專能干細(xì)胞神奇的干細(xì)胞——干細(xì)胞的種類（視頻）早期胚胎中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(gè)體的潛能。胚胎干細(xì)胞分布特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和造血干細(xì)胞等必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。局限性1.胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用2.成體干細(xì)胞成體組織或器官內(nèi)造血干細(xì)胞（骨髓、外周血和臍帶血中）神經(jīng)干細(xì)胞（神經(jīng)系統(tǒng)中）精原干細(xì)胞（睪丸中）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(gè)體的能力成體干細(xì)胞分布舉例特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例治療神經(jīng)組織損傷、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茨海默病等）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)功能障礙等疾病造血干細(xì)胞→神經(jīng)干細(xì)胞→治療細(xì)胞損傷造成的疾病三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應(yīng)用最為成熟3.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）①誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎；②iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)?？芍委熺牋罴?xì)胞貧血癥；在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等的研究也取得新進(jìn)展因此，普遍認(rèn)為iPS細(xì)胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞通過體外誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞獲得的類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞①將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞概念制備方法應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)②用小分子化合物誘導(dǎo)形成。三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用（成纖維細(xì)胞、已分化的T細(xì)胞、B細(xì)胞）三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用移植取成纖維細(xì)胞等iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細(xì)胞神經(jīng)元血細(xì)胞腸上皮細(xì)胞心肌細(xì)胞肝細(xì)胞病人iPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖（1）面臨的問題：存在導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。（2）應(yīng)用展望：干細(xì)胞將在再生醫(yī)學(xué)、藥物安全性與有效性檢測等領(lǐng)域發(fā)揮大作用。課堂小結(jié)動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)的概念和原理動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程原理：細(xì)胞的增殖在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和增殖的技術(shù)(1)營養(yǎng)條件(2)無菌、無毒的環(huán)境(3)溫度、pH和滲透壓(4)氣體環(huán)境取動物組織單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的分布干細(xì)胞的類型干細(xì)胞的應(yīng)用胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）成體干細(xì)胞早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上1.判斷下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的表述是否正確。(1)培養(yǎng)環(huán)境中需要O2，不需要CO2。()(2)細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。()(3)培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清。()(4)培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理，分瓶后才能繼續(xù)增殖。()×

√×

×

當(dāng)堂訓(xùn)練2.干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞B.造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞C.不同類型的干細(xì)胞，它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞，可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A一、概念檢測現(xiàn)在關(guān)于iPS細(xì)胞的研究正在不斷深人。請你從以下兩個(gè)方面來查閱資料進(jìn)行思考。(1)由于誘導(dǎo)產(chǎn)生iPS細(xì)胞、促使其分化都需要時(shí)間，因此用某人特異的iPS細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于時(shí)間比較充裕的情形。從實(shí)際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施？當(dāng)堂訓(xùn)練二、拓展應(yīng)用像