动物细胞工程课件(上课用)

1、2.2 动物细胞工程动物细胞工程 皮肤烧伤，如果创面很小（不大于硬币）只要保持清洁，甚至深度烧伤，也可能自愈。如果下层真皮受损面积较大，常常需要植皮。植皮需要的健康皮片。植皮需要的健康皮片，可以取自烧伤病人自身未烧伤的部位（自体植皮），也可取自其他活人或尸体（异体植皮）等。自体植皮是永久性的，取自其他人或动物的植皮是暂时性的，是在创面愈合过程中为保护创面而采取的措施，1014天后就要被身体排斥。 如果一个大面积烧伤的病人来说，自体皮肤有限，其他渠道的皮肤来源不足。如何才能获得大量的自体健康皮肤？人耳鼠“人耳鼠”再出风头 2001年，一只特别的活老鼠在北京引起轰动这是有着一对红眼睛的、尾巴长长的

2、、浑身没毛的小白鼠。值得一提的是，这只小白鼠的背上，竟长着一只几乎与身子一般大小的“人耳”。这只老鼠背上的“人耳”是由上海市第九人民医院副院长、整复外科主任曹谊林教授利用组织工程技术复制出来的。 在京展出的数天，尽管门票高达20元，但还是有将近20万人，心甘情愿地掏钱一睹“人耳鼠”的风采。 人耳鼠的出现，透露了怎样的信息？原理：原理：细胞增殖细胞增殖动物细胞培养过程动物细胞培养过程1、选材：、选材： 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官动物胚胎或幼龄动物的组织、器官原因：细胞增殖能力强，分裂旺盛，原因：细胞增殖能力强，分裂旺盛，分化程度低，容易培养。分化程度低，容易培养。2.2.将组织细胞分散成单个

3、细胞将组织细胞分散成单个细胞v将组织块剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将组织块剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分三成单个细处理一段时间，这样组织就会分三成单个细胞。胞。思考：为什么培养前要将组织细胞分散成单思考：为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？个细胞？ 1. 1.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？用胃蛋白酶行吗？P44旁栏旁栏用胰蛋白酶分散细胞用胰蛋白酶分散细胞，说明说明细胞间的物质主要细胞间的物质主要是蛋白质。是蛋白质。不能用胃蛋白代替不

4、能用胃蛋白代替因为两者的最适因为两者的最适pHpH不同，动物细胞培养适宜的不同，动物细胞培养适宜的pHpH为为7.27.47.27.4，此环境下胃蛋白酶（，此环境下胃蛋白酶（最适最适pH 2.02.0）没有活性，而胰蛋白酶）没有活性，而胰蛋白酶( (最适最适pH 7.2-8.4)7.2-8.4)的活性较高。的活性较高。胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？P44P44寻根问底寻根问底胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，

5、因此因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间必须控制好胰蛋白酶的消化时间。 10代代细细胞胞50代代细细胞胞不不死死细细胞胞3. 3. 配制细胞悬液，进行原代培养及传代培养配制细胞悬液，进行原代培养及传代培养l1 1、细胞贴壁：、细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。称为细胞贴壁。要求：要求： 培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。易于贴附。2 2、细胞的接触抑制：、细胞的接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞细胞就会停

6、止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制的接触抑制。 细胞接触抑制细胞接触抑制 细胞在贴壁细胞在贴壁生长过程中，随生长过程中，随着细胞分裂，数着细胞分裂，数量不断增加，最量不断增加，最后形成一个单层，后形成一个单层，此时细胞间相互此时细胞间相互接触，细胞分裂接触，细胞分裂和生长停止，数和生长停止，数量不再增加。量不再增加。细胞细胞悬浮悬浮液液1010代代细胞细胞5050代代细胞细胞无限无限传代传代原代培养原代培养传代培养传代培养4.4.如何界定原代培养和传代培养？如何界定原代培养和传代培养？随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖 多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，

7、多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的内环境的知识，思考以下问题：根据你所学的内环境的知识，思考以下问题： 1. 1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？体外培养细胞时需要提供哪些物质？ 2. 2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？体外培养的细胞需要什么样的环境条件？ P46讨讨 论论充足营养（糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量充足营养（糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等合成成分及血清、血浆等天然成分。）元素等合成成分及血清、血浆等天然成分。）适宜温度、适宜温度、PHPH和气体环境；无菌无毒环境和气体环境；无菌无毒环境 无菌无毒环境、充足营养无菌无毒环境、充足营养（血清或

8、血浆）、（血清或血浆）、适宜温度、适宜温度、PHPH、气体环境。、气体环境。温度和温度和PH 36.50.5 0.5 ；PH = 7.27.4PH = 7.27.4气体环境气体环境O2和和CO2 l1 1、大规模的生产生物制品。、大规模的生产生物制品。l2 2、作为基因工程的受体细胞。、作为基因工程的受体细胞。l3 3、检测判断物质的毒性。、检测判断物质的毒性。l4 4、用于生理、病理、药理等方面的研究。、用于生理、病理、药理等方面的研究。5 5、 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植l1 1、大规模的生产生物制品。、大规模的生产生物制品。l2 2、培养的动物细胞作

9、为基因工程的受体、培养的动物细胞作为基因工程的受体细胞。细胞。l3 3、检测判断物质的毒性。、检测判断物质的毒性。l4 4、培养正常或各种病变的细胞，用于生、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于理、病理、药理等方面的研究，如用于 等，为等，为 及其及其他疾病提供理论依据。他疾病提供理论依据。筛选抗癌药物筛选抗癌药物治疗和预防癌症治疗和预防癌症（五）、动物细胞培养技术的应用（五）、动物细胞培养技术的应用（3）细胞的生理、药理、病理研究）细胞的生理、药理、病理研究 （1） 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植（2） 基因工程的受体细胞基因工

10、程的受体细胞植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目比较项目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原理细胞的细胞的 细胞细胞培养基特有培养基特有成分成分 、植物激素、植物激素 葡萄糖、葡萄糖、 培养结果培养结果植物体植物体培养目的培养目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株无病毒植株获得获得全能性全能性增殖增殖蔗糖蔗糖动物动物血清血清细胞株、细胞系细胞株、细胞系细胞细胞, ,或细或细胞分泌蛋白胞分泌蛋白比较项目比较项目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原理细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖培养基性质培养基性质固体固体培养基

11、培养基液体液体培养基培养基培养基特有成分培养基特有成分蔗糖蔗糖 植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖 动物血清动物血清培养结果培养结果植物体植物体细胞细胞培养目的培养目的快速繁殖、快速繁殖、培育无病毒植株培育无病毒植株获得细胞获得细胞或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白资料一：资料一： 培养的动物细胞可以用于培养的动物细胞可以用于检测有毒物质检测有毒物质。许。许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒

12、性。现在动物细胞培养已经成为检测有毒物质的快速现在动物细胞培养已经成为检测有毒物质的快速而灵敏的有效手段。而灵敏的有效手段。 资料二：资料二：人工关节人工关节软骨再生软骨再生1.1.第一次手术第一次手术: : 从从病人关节软骨中未病人关节软骨中未 受力的部分，取出一片约为葡萄干大受力的部分，取出一片约为葡萄干大小的健康软骨组织。小的健康软骨组织。2.2.分离软骨细胞并经三星期的体外分离软骨细胞并经三星期的体外 培养，使细胞数增加约培养，使细胞数增加约10102020倍。倍。3.3.第二次手术第二次手术: : 清理软骨受损的部分，清理软骨受损的部分，从下方骨头部位取出一片约与伤口大从下方骨头部位

13、取出一片约与伤口大小相同的骨膜，缝在伤口上方，再将小相同的骨膜，缝在伤口上方，再将软骨细胞注射到骨膜下方。软骨细胞注射到骨膜下方。资料三：资料三：结果结果: : 经过复健经过复健一年后即可恢复正常的生活。一年后即可恢复正常的生活。 克隆动物：用核移植的方法得到的动物。克隆动物：用核移植的方法得到的动物。( (二二) )、体细胞核移植的过程：、体细胞核移植的过程：请看教材请看教材P48P48图图2-212-21思考：思考：1.1.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？用此细核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？用此细胞作为受体细胞有什么好处？胞作为受体细胞有什么好处？2.2.通过什么手段激活受体

14、细胞，构建重组胚胎？通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？ M M中期卵母细胞中期卵母细胞诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。细胞分裂和发育进程。卵母细胞体积大，便于操作；含有营养物质丰富，卵母细胞体积大，便于操作；含有营养物质丰富，提供早期胚胎发育所需的营养；含有激活细胞核体提供早期胚胎发育所需的营养；含有激活细胞核体现全能性的物质。现全能性的物质。、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为使核移植动物的遗传物质

15、全部来自有利用为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。价值的动物提供的细胞。、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以内的细胞，为什么？代以内的细胞，为什么？1010代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发生突变未发生突变思考题思考题3 3、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？不是，克隆动物绝大部分不是，克隆动物绝大部分DNADNA来自供体细胞核，来自供体细胞核，但核外还有少部

16、分但核外还有少部分DNADNA（如线粒体（如线粒体DNADNA）来自）来自受体卵母细胞受体卵母细胞思考题思考题 1996 1996年，英国人年，英国人Ian Ian WilmutWilmut成功获得成功获得体细胞克隆体细胞克隆羊羊“多利多利”，这是世界上这是世界上第第一例利用成年体细胞核获得一例利用成年体细胞核获得的克隆动物的克隆动物. .“多莉羊多莉羊”是雄还是雌？是雄还是雌？是否符合孟德尔遗传？是否符合孟德尔遗传？问问题题卵细卵细胞胞C母绵羊子宫母绵羊子宫母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞卵细胞质卵细胞质细胞核细胞核细胞核移植胚胎移植胚胎移植早期胚胎早期胚胎多莉羊多莉羊分娩分娩卵裂卵

17、裂融合后的卵细胞融合后的卵细胞妊娠妊娠思考与探究思考与探究1.1.幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于培养？思考一下，这是什么道理？培养？思考一下，这是什么道理？ 细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。相反。 所以，所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年一般来

18、说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。动物的组织细胞易于培养。 同样，同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养力越强，所以更容易培养。思考与探究思考与探究2.2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？ 动物细胞培养动物细胞培养不需不需经过脱分化过程。经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力去了发育成完整个体的能力 要想使培养的动物细胞定向分化，通要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用常采用定向诱导动物干细胞定向诱导

19、动物干细胞，使其分化成，使其分化成所需要的组织或器官。所需要的组织或器官。3.19973.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（名叫卢辛达（LucindaLucinda）的奶牛，年产奶量为）的奶牛，年产奶量为30.8 t30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3 34 t4 t。（1 1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛）能利用体

20、细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。达吗？请说明理由。可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。（2 2）如果将克隆高产奶牛卢

21、辛达的任务交）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？给你，你将如何对它进行克隆？从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供

22、体核就进入了受体卵母细体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成细胞分裂和发育过程。核的卵母细胞，使其完成细胞分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。4.4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。的前沿动态。研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制

23、研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。问题尚在研究中。应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。应用还有一定距离。 2 2、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是细胞是 （ ） A A获得不死性的细胞获得不死性的细胞 B B1010代以内细胞代以内细胞 C C原代细胞原代细胞 D D传代细胞传代细胞1 1、动物细胞工程技术的基础是、

24、动物细胞工程技术的基础是 （ ） A.A.动物细胞融合动物细胞融合 B.B.单克隆抗体单克隆抗体 C.C.胚胎移植胚胎移植 D.D.动物细胞培养动物细胞培养A AD D课堂反馈练习课堂反馈练习3 3、在动物细胞培养的有关叙述中正确的是：、在动物细胞培养的有关叙述中正确的是：（ ）A A、动物细胞培养的目的只是为了获得大量的细胞、动物细胞培养的目的只是为了获得大量的细胞 分泌蛋白分泌蛋白B B、动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散、动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散C C、细胞的癌变发生在原代培养向传代培养的过渡、细胞的癌变发生在原代培养向传代培养的过渡 过程中过程中D D、培养至、培养至50

25、50代后传代细胞遗传物质没有发生改变代后传代细胞遗传物质没有发生改变B B4 4、一般说来，动物细胞体外培养需要满足以下条件（、一般说来，动物细胞体外培养需要满足以下条件（ ）无毒的环境无毒的环境 无菌的环境无菌的环境 培养基需要加入血培养基需要加入血清清 温度与动物体温相似温度与动物体温相似 需要需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 COCO2 2能调节培养液能调节培养液PHPHA A、 B B、 C C、 D D、 D D5 5、动物细胞培养的特点、动物细胞培养的特点 （ ）细胞贴壁细胞贴壁 有丝分裂有丝分裂 细胞分化细胞分化 接触抑制接触抑制 减数分裂减数分裂 原代培养一般传原

26、代培养一般传1 11010代代A A、 B B、C C、 D D、A A6 6、下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据、下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答：此回答：（1 1）容器）容器A A中放置的是动物器官或组织。它一中放置的是动物器官或组织。它一般取自般取自_。（2 2）容器）容器A A中的动物器官或组织首先要进行的中的动物器官或组织首先要进行的处理是处理是 ，然后用，然后用 酶处理，酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是是 。动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物物剪碎剪碎胰蛋白胰蛋白使细胞与培养液充分接触，便于培养使细胞与培养液充分

27、接触，便于培养（3 3）培养首先在）培养首先在B B瓶中进行，瓶中的培养基成瓶中进行，瓶中的培养基成分有分有 _等。在此瓶中培养等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这是培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这是培养到第到第 代，到这时的培养称为代，到这时的培养称为_ _ 。（4 4）为了把）为了把B B瓶中的细胞分装到瓶中的细胞分装到C C瓶中，用瓶中，用 处理，然后配置成处理，然后配置成 ，再，再分装。分装。 动物血清动物血清10原代培养原代培养胰蛋白酶胰蛋白酶细胞悬浮液细胞悬浮液知识拓展知识拓展2 2.为什么动物细胞要分散成单个细胞培养？用酶消化的为什么动物细胞要分散成单个细胞培

28、养？用酶消化的是什么物质？是什么物质？ 细胞原代培养时可以分散成单个细胞培养，也可以用细胞细胞原代培养时可以分散成单个细胞培养，也可以用细胞群（团）、组织块培养，经传代培养后，最终都为细胞培群（团）、组织块培养，经传代培养后，最终都为细胞培养。养。分散成单个细胞、细胞群（团）后容易培养，细胞所需的分散成单个细胞、细胞群（团）后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织培养营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。得以实现。用酶消化的是细胞间基质，细胞间基质主要成分有胶原蛋用酶消化的是细胞间基质，细胞间基质主要成分有胶原蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成分。用蛋白白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成分。用蛋白酶可使其消化，从而使细胞相互分离。酶可使其消化，从而使