【课件】动物细胞培养课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

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1959年1890年1907年1951年1958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科技探索之路克隆猴：中中和华华克隆皮肤单克隆抗体第2节动物细胞工程动物细胞工程常用的技术有哪些？动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植。动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。人造皮肤：人体再生术的秘密植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。知识回顾：什么是植物组织培养？就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术一、动物细胞培养1.概念：动物体组织单个细胞细胞生长和增殖取出分散适宜条件2.原理：3.地位：动物细胞工程的基础细胞增殖<>动物细胞培养所需基本条件其他条件营养条件糖类、氨基酸无机盐、维生素……无菌、无毒的环境适宜温度、pH和渗透压适宜的气体环境二、动物细胞培养条件（1）营养条件：①合成培养基：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。②血清、血浆等一些天然成分：由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚③培养基类型：一般使用液体培养基，也称为培养液为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。（2）无菌、无毒的环境：①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理②在无菌环境下进行操作可根据实际情况适量添加抗生素，防止培养过程中微生物的污染。③培养液需要定期更换：

以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。注意说明（3）温度、pH和渗透压：①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜；36.5±0.5℃②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为________7.2-7.4③适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能（4）气体环境：①气体的组成及作用：O2：CO2：细胞代谢所必需维持培养液的pH②容器：通常采用培养皿或松盖培养瓶。③仪器：置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。传代培养取动物组织制成细胞悬液原代培养放入CO2培养箱中培养放入CO2培养箱中培养用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞三、动物细胞培养过程取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理单个细胞加培养液细胞悬液原代培养（10代以内）在培养皿或培养瓶中传代培养（10代-50代）

细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养（1）选材原因：（2）培养前为什么分散成单个细胞？分散成单个细胞扩大了细胞与培养液的接触面积，利于细胞吸收营养和排出代谢废物。（3）胰蛋白酶的作用?胃蛋白酶可以吗？理由。将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞不可以(4)在用胰蛋白酶处理组织时应注意什么？

细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。分瓶（幼龄动物的组织器官）胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，（5）体外培养的动物生长类型①悬浮生长类：能够悬浮在培养液中生长增殖。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。②贴壁生长类：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象。接触抑制——当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂。圆球形细胞刚开始铺展贴壁生长（100×）培养的动物细胞贴壁生长,并进行有丝分裂（100×）细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后,出现接触抑制（100×）由于细胞之间有接触抑制的特性，一般的正常细胞并不重叠于其他细胞之上生长，而是单层生长。癌细胞由于无接触抑制而能够继续移动和增殖，可以形成多层细胞。是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。接触抑制——当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂。①收集细胞a.悬浮生长类：直接用离心法收集b.贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养（7）分瓶培养的步骤：（6）动物组织分散后初次培养，将分瓶之前的细胞培养，称为__________；细胞悬液培养一段时间后，分瓶后再进行的细胞培养，称为__________。原代培养传代培养1．细胞贴壁和接触抑制比较(1)细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。2．原代培养和传代培养比较(1)第一次：用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，对动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行初次培养，称为原代培养。(2)第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，称为传代培养。

【归纳提升】思考：正常细胞能否一直传代培养下去？

不可以；细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去，这时细胞能保持细胞正常的二倍体核型；传至10-50代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株；继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了；细胞株（10-50代）遗传物质一般没变。细胞系（50代-）遗传物质一定改变。取动物组织用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等接触抑制传代培养细胞悬液解决原代培养分瓶培养加培养液在培养皿或培养瓶内悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:先分散，后离心法收集细胞分裂受阻①收集细胞总结:动物细胞培养过程②制成细胞悬液，分瓶培养【检测】完成下列问题：1.过程①处理方法有:_____________________。2.过程②为_____________________________3.培养的动物细胞有两类:①悬浮在_______中生长增殖;②___________________生长增殖。4.过程③为_____培养,进行过程③的原因主要有:细胞密度过大、___________积累、_________缺乏和接触抑制等。5.进行过程③时,悬浮培养的细胞直接用_______收集;贴壁细胞需要使用_________等处理,然后用_______收集。机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法转入培养液中进行原代培养培养液贴附于某些基质表面离心法胰蛋白酶离心法传代有害代谢物营养物质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是否体现全能性培养目的相同点讨论：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常用固体培养基植物体葡萄糖、动物血清常用液体培养基细胞增殖细胞的全能性许多细胞快速繁殖蔗糖、植物激素1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件是否植物组织培养和动物细胞培养比较(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。(3)两种技术手段在培养过程中都进行了有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。【典例1】如图所示为动物细胞培养的基本过程，下列关于甲、乙、丙、丁四个操作过程的叙述，正确的是(

)CA.甲过程可选取动物个体的任何组织细胞B.乙过程可用纤维素酶和果胶酶处理细胞C.丙过程所用培养液中需添加动物血清D.丁过程中的细胞因接触抑制而大量死亡1.干细胞的概念：

动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。具发育全能性。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。2.干细胞的分布：干细胞存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中；早期胚胎骨髓脐带血3.干细胞的分类：包括胚胎干细胞和成体干细胞等。（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）①分布：存在于________中早期胚胎②特点：

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应用实例：ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等四、干细胞培养及其应用也叫全能干细胞。①分布：存在于

中成体组织或器官内②举例：③特点：

一般认为，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。（2）成体干细胞A.造血干细胞：存在于成体骨髓、外周血、脐带血，可分化成各种

血细胞和免疫细胞。也叫做多能干细胞。B.

神经干细胞：取自神经系统，可分化成神经细胞。C.

精原干细胞：取自睾丸，可分化成精子。专能干细胞类型应用造血干细胞神经干细胞诱导多能干细胞（iPS细胞）有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展干细胞应用面临的问题存在存在着导致肿瘤发生的风险。4.应用③诱导多能干细胞优点：A.诱导过程无需破坏胚胎。B.iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。5.诱导多能干细胞（iPS细胞）①概念：

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，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。②诱导方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）；②用小分子化合物诱导形成。④诱导多能干细胞的应用：移植取成纤维细胞等iPS细胞转入相关因子细胞发生转化分化胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞病人iPS细胞用于治疗人类疾病示意图取成纤维细胞转入相关因子细胞转化为iPS细胞诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞移植回病人体内动物