【教学课件】第2节 动物细胞工程 示范课件1

第2节

动物细胞工程第1课时

第2章

细胞工程新课引入

在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。怎样才能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出可供移植的皮肤？新课引入

动物细胞融合动物细胞培养动物体细胞核移植动物细胞工程基础一、动物细胞培养

动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成___________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞_______和______的技术。（一）概念单个细胞生长增殖充足的营养

糖类、氨基酸、无机盐、维生素等相对稳定的环境条件

温度（37℃）

pH（7.35~7.45）

渗透压（血浆渗透压为770KPa）一、动物细胞培养内环境为体内细胞生存提供了哪些适宜的条件？（二）培养条件回顾一、动物细胞培养

动物细胞培养是在体外模拟体内的生理条件进行的培养。你认为体外培养动物细胞需要哪些条件？（二）培养条件应用一、动物细胞培养（二）培养条件1．营养

培养基中应含有细胞所需的各种营养物质。如葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、微量元素等。

另外还需加入动物血清等天然成分。

将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。培养动物细胞一般使用液体培养基，称为培养液。一、动物细胞培养（二）培养条件血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质。动物细胞本身不能合成必需氨基酸，必须由培养液提供。血清有多种激素及生长因子，还含有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。

因此，在使用合成培养基时，通常会加入动物血清等天然成分。思考1为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？一、动物细胞培养（二）培养条件2．无菌、无毒的环境①培养液和所有培养用具灭菌处理，无菌操作。②添加一定量的抗生素。③定期更换培养液，防止代谢物积累伤害细胞。一、动物细胞培养（二）培养条件3．温度、pH和渗透压哺乳动物细胞培养温度为36.5±0.5℃pH

7.2～7.4需考虑渗透压因素一、动物细胞培养（二）培养条件4．气体环境

加入95%空气和5%CO2为什么还要加入5%的CO2呢？——CO2的主要作用是维持培养液的pH。另外，细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶中，放置在CO2培养箱中进行培养。二、动物细胞培养的过程思考1

动物细胞培养的具体过程？二、动物细胞培养的过程思考动物细胞培养的原理是什么？细胞增殖2获取动物组织制备细胞悬液转入培养瓶原代培养传代培养收集细胞二、动物细胞培养的过程思考3

幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养，为什么？

细胞的增殖能力与供体的年龄有关。幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。因此，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。分化程度越低的细胞，增殖能力越强，越容易培养。二、动物细胞培养的过程思考4

为什么要制备细胞悬液？如何处理？获取动物组织制备细胞悬液转入培养瓶原代培养传代培养收集细胞

因为成块的组织，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖。处理时，或用机械方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。二、动物细胞培养的过程思考5

使用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间主要是什么成分？

用胃蛋白酶行吗？细胞间的物质主要是蛋白质。

胃蛋白酶作用的适宜pH值约为2，随pH值增大，胃蛋白酶活性降低，当pH大于6时，胃蛋白酶会失去活性。多数细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，在此环境下，胃蛋白酶没有活性，故不能使用。二、动物细胞培养的过程思考6

什么是细胞贴壁？原代培养？为什么进行传代培养？

大多数细胞需要贴附于某些基质表面才会生长增殖，称为细胞贴壁。

人们通常将动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。

贴壁细胞生长到表面相互接触时会停止分裂增殖。称为接触抑制现象。悬浮培养的细胞也会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。所以要进行分瓶培养。将分瓶后的细胞培养称为传代培养。二、动物细胞培养的过程思考7

如何收集细胞？悬浮培养的细胞:离心法收集细胞贴壁细胞:胰蛋白酶

处理分散成单个细胞

离心法收集细胞二、动物细胞培养的过程获取动物组织制备细胞悬液转入培养瓶原代培养传代培养收集细胞幼龄动物的细胞机械方法胰蛋白酶胶原蛋白酶细胞特点：一类细胞：悬浮生长大多数细胞：贴壁生长、接触抑制悬浮细胞离心法收集贴壁细胞先用

胰蛋白酶处理总结二、动物细胞培养的过程总结动物细胞培养与植物组织培养有什么不同之处？内容植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基类型固体培养基液体培养基成分蔗糖、植物激素葡萄糖、动物血清环境条件22℃（菊花为例）pH6.0左右，后期需要光照37℃（哺乳动物细胞）pH7.2左右，不需要光照培养过程离体器官、组织或细胞

脱分化愈伤组织

再分化根、芽

植物体幼龄动物组织

胰蛋白酶

单个细胞

原代培养

传代培养三、干细胞培养及其应用特点：具有自我更新的能力

具有分化成其他类型细胞的潜能存在部位：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。类型：胚胎干细胞和成体干细胞（一）干细胞三、干细胞培养及其应用分布特点研究成果（二）胚胎干细胞1981年，科学家首次分离得到小鼠ES细胞，目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人的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。

早期胚胎

具有分化成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三、干细胞培养及其应用分布特点

应用（三）成体干细胞

将正常造血干细胞移植体内，恢复病人造血和免疫功能，神经干细胞在治疗神经组织和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔兹海默病）等方面有重要的应用价值。

成体组织或器官内，包括造血干细胞（骨髓）、神经干细胞（神经系统）、精原干细胞（睾丸）

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、干细胞培养及其应用

资料1：胚胎干细胞由于存在于早期胚胎中，因此必须从胚胎中获取，由于涉及伦理问题，限制了它在医学上的功能。（四）iPS细胞三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

资料2：2006年，科学家借助载体将4个特定基因导入小鼠成纤维细胞中，获得类似胚胎干细胞的细胞，称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。

目前科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，除借助载体将特定基因导入细胞中，还会直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。另外，iPS细胞最初由成纤维细胞转化而来，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导成iPS细胞。三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

资料3：科学家相继利用iPS细胞培育出心脏细胞、血液细胞、角膜细胞、神经细胞等。

2009年，我国科学家首次利用iPS细胞克隆出活体实验鼠，证实iPS细胞与胚胎干细胞一样具有全能性，能发育成一个完整的生命体。三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

资料4：科学家应用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血，用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究有了新进展。

2019年7月，全球首例利用iPS细胞培养出的角膜组织移植手术顺利完成，术后患者视力有所改善，研究小组将用一年时间跟踪观察移植的安全性和进展。三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

资料5：iPS细胞在诱导过程中无须破坏胚胎，iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，将其移植回人体后，可避免免疫排斥反应。所以科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。但在临床治疗中还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险。三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

科学家是怎样获得iPS细胞的？

iPS细胞的优势为：无须破坏胚胎，不涉及伦理问题，同时取自病人自身体细胞，可避免免疫排斥反应。这种细胞与胚胎干细胞相比，有哪些应用优势？通过借助载体将基因导入已经高度分化的细胞中，或是直接将蛋白质导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。三、干细胞培养及其应用（四）iPS细胞

课堂小结动物细胞培养干细胞培养及应用培养条件培养过程iPS细胞的培养和应用营养无菌、无毒环境温度、pH和渗透压气体环境制备单个细胞原代培养传代培养1．作为动物细胞工程常用技术手段的基础是（

）A．动物细胞培养B．动物细胞融合

C．单克隆抗体D．动物细胞核移植课堂检测A2．为使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬液，选取的动物组织应选用下列哪种物质处理（

）A．胃蛋白酶

B．胰蛋白酶

C．盐酸

D．胰脂肪酶课堂检测B3．在动物细胞培养过程中，下列处理不合适的是（

）A．培养液和培养用具要进行无菌处理

B．提供