【公开课课件】2.2动物细胞工程一动物细胞培养课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1、第第2 2章章 细胞工程细胞工程 动物细胞工程动物细胞工程动物细胞培养动物细胞培养首例胚胎移植成功首创动物组织体外培养法发现哺乳动物精子获能现象体细胞核移植成功试管家兔诞生创立单克隆抗体技术胚胎分割移植成功分离和培养小鼠胚胎干细胞克隆羊多莉诞生获得诱导多能干细胞单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。1890年1907年1951年1958年1959年1975年1978年1981年1996年2006年2014年2017年动物细胞工程的发展历程动物细胞工程的发展历程 P33P33科技探索之路从社会中来通过细胞培养构建的人造皮肤通过细胞培养构建的人造皮肤大面积烧

2、伤的病人大面积烧伤的病人需要移植健康皮肤需要移植健康皮肤思考：思考：怎样获得大量的自体健康皮肤？怎样获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养可供的移植皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养可供的移植皮肤？讨论：讨论：异体移植面临的问题：异体移植面临的问题： 。获得大量的自体健康皮肤的方法：获得大量的自体健康皮肤的方法： 。取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；皮肤干细胞培养皮肤干细胞培养供体器官短缺、免疫排斥等供体器官短缺、免疫排斥等动物细胞工程的基本技术1 1、动物细胞培养、动物细胞培养（基础）（基础）2 2、动物细胞融合、动物细

3、胞融合3 3、动物细胞核移植、动物细胞核移植一.动物细胞培养1 1概念：概念：从动物体中取出相关的组织，将它从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞分散成单个细胞，然后在然后在适宜的培养条件适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖下，让这些细胞生长和增殖的技术。的技术。2 2原理：细胞的分裂（增殖）。原理：细胞的分裂（增殖）。3. 3.地位：地位：幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。动物细胞工程的基础动物细胞工程的基础思考：动物组织的选择：思考：动物组织的选择： 幼龄动物幼龄动物 or or 老龄动物老龄动物细胞培养的条件动物细胞培养的

4、条件营养物质营养物质其他条件其他条件糖类氨基酸无机盐维生素无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境细胞培养的条件1 1营养：营养：由于人们对细胞所需的营养物质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，通常需加入血用合成培养基时，通常需加入血清和血浆等一些天然成分。清和血浆等一些天然成分。天然培养基天然培养基血清中不仅含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种营养物质，还有激素及多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。细胞培养的条件2 2、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境无菌：无菌：

5、对培养液和所有培养用具进行灭菌处理对培养液和所有培养用具进行灭菌处理在无菌环境下进行操作在无菌环境下进行操作定期更换培养液。定期更换培养液。目的：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积目的：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成伤害。累对细胞自身造成伤害。无毒：无毒：添加一定量的抗生素添加一定量的抗生素3 3、温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压细胞培养的条件哺乳动物多以（哺乳动物多以（36.536.5）温度：温度：pHpH： 7.2-7.47.2-7.4渗透压：渗透压： 重要环境参数重要环境参数细胞培养的条件4 4、气体环境、气体环境（95%95%）O O2 2: :细胞代谢所必需的细胞

6、代谢所必需的（5%5%）COCO2 2：维持培养液的维持培养液的pHpH用培养皿或松盖培养瓶，在用培养皿或松盖培养瓶，在95%95%空气和空气和5%CO5%CO2 2的混合的混合气体的气体的COCO2 2, ,培养箱中进行培养。培养箱中进行培养。常用：CO2（恒温）培养箱细胞株细胞系胰蛋白酶原代培养传代培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代单个细胞加培养液二.动物细胞培养的过程二.动物细胞培养的过程动物组织分散成分散成单个细胞单个细胞机械法、胰蛋白酶、机械法、胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理胶原蛋白酶处理1 1）取什么样的组织？）取什么样的组织？选动物胚胎或幼龄动物的

7、器官或组织选动物胚胎或幼龄动物的器官或组织原因：其细胞生命力旺盛，原因：其细胞生命力旺盛，分化程度低，分化程度低，分裂能力强。分裂能力强。方法：机械法、胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）等处理方法：机械法、胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）等处理2 2）为什么要分散）为什么要分散成单个细胞？成单个细胞？如何分散？如何分散？说明动物细胞间的物质主要是什么成分？说明动物细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？用胃蛋白酶可以吗？胰蛋白酶不会把细胞消化吗胰蛋白酶不会把细胞消化吗？分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。分散成单个细胞便于从培养液中获得营养，排出代谢废物，利于继续培养。蛋白质

8、蛋白质不可以，因为胃蛋白酶的最适不可以，因为胃蛋白酶的最适PHPH为为1.51.5左右左右酶的作用时间过长，也会破坏细胞结构酶的作用时间过长，也会破坏细胞结构二.动物细胞培养的过程动物动物组织块组织块分散成分散成单个细胞单个细胞机械法机械法胰蛋白酶胰蛋白酶胶原蛋白酶处理胶原蛋白酶处理加培养液加培养液细胞悬液细胞悬液3 3）为什么要将动物组织块分散成单个细胞，制成细胞悬液？）为什么要将动物组织块分散成单个细胞，制成细胞悬液？成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞生长和增殖。成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞生长和增殖。体外培养动物细胞分为两类体外培养动物细胞分为两类悬浮生长细

9、胞悬浮生长细胞细胞能够悬浮在培养液中生长増殖细胞能够悬浮在培养液中生长増殖贴壁生长细胞贴壁生长细胞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）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）二.动物细胞培养的过程细胞贴壁：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。瓶的瓶壁上。接触抑制：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。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。4 4）什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？什么是细胞贴

10、壁？什么是接触抑制？细胞贴壁过程贴壁生长与接触抑制圆球形细胞刚开始圆球形细胞刚开始铺展贴壁生长（铺展贴壁生长（100100）培养的动物细胞贴壁生长培养的动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂（并进行有丝分裂（100100）细胞单层贴壁生长铺满瓶壁细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（后出现接触抑制（100100）要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附形成一层细胞形成一层细胞可形成多层细胞可形成多层细胞肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。细胞悬液细胞贴壁、接触抑制二.动物细胞培养的过程动物动物组织块组织块分散成分散成

11、单个细胞单个细胞机械法机械法胰蛋白酶胰蛋白酶胶原蛋白酶处理胶原蛋白酶处理加培养液加培养液细胞悬液细胞悬液原代培养原代培养传代培养传代培养放入培养瓶放入培养瓶在适宜条件中在适宜条件中在适宜条件中在适宜条件中分瓶培养分瓶培养5 5）什么是原代培养和传代培养？）什么是原代培养和传代培养？判断依据：是否分瓶！原代培养：原代培养：指动物组织经处理后的指动物组织经处理后的初次初次培养。培养。传代培养：传代培养：分瓶后分瓶后的细胞培养。的细胞培养。6 6）为什么要分瓶培养？怎样处理？）为什么要分瓶培养？怎样处理？细胞密度过大、有害代谢细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等物积累、营养物质缺乏等悬浮生长

12、悬浮生长贴壁生长贴壁生长( (大多数）大多数）接触抑制接触抑制传代培养传代培养悬浮培养悬浮培养的细胞的细胞: :直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁贴壁细胞细胞: :用胰蛋白酶处理分散成单个细用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集胞，再用离心法收集制成制成细胞悬液细胞悬液，分瓶培养，分瓶培养收集收集 细胞细胞细胞分裂受阻细胞分裂受阻加培养液二.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原理培养基性质培养基特有成分培养结果培养目的相同点7）植物组织培养和动物细胞培养的比较获得细胞或细胞产物获得细胞或细胞产物常用常用固体固体培养基培养基植物体植物体葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清常用

13、常用液体液体培养基培养基细胞增殖细胞增殖细胞的全能性细胞的全能性许多细胞许多细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；2.2.均需均需无菌无菌操作，需要操作，需要适宜的温度、适宜的温度、pHpH等条件等条件用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理取动物组织分散成单个细胞接触抑制悬浮生长贴壁生长(大多数）解决方法传代培养分瓶培养细胞悬液加培养液原代培养在培养皿或培养瓶内细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等细胞分裂受阻悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细

14、胞，用离心法收集制成细胞悬液，分瓶培养收集细胞三.干细胞培养及应用1胚胎干细胞(简称ES细胞)(1)存在：早期胚胎中。(2)作用：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。(3)成果：目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。2成体干细胞(1)存在：成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞。(2)分类：包括造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等。(3)作用：成体干细胞具有组织特异性，只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。三.干细胞培养及应用三.干细胞培养及应用3诱导多能干细胞(简称iPS细胞)(1)概念：科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞。(2)应用：用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究取得了新进展。细胞类型胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞造血干细胞神经干细胞精原干细胞来源早期胚胎骨髓、外周血和脐带血神经系统睾丸作用分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，具有进一步形成机体、所有组织和器官甚