【公开课】动物细胞工程课件高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第二章细胞工程第2节动物细胞工程一动物细胞培养动物细胞工程动物细胞培养（基础）动物细胞融合技术和单克隆抗体动物体细胞核移植技术和克隆动物1.动物细胞培养的条件2.动物细胞培养的过程3.干细胞培养及应用

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。讨论：异体移植面临的问题：___________________________________________。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；皮肤干细胞培养供体器官短缺、免疫排斥等

从社会中来人造皮肤的构建、动物分泌蛋白的规模化生产等，都离不开动物细胞的培养。1、概念：指动物机体中取出相关的组织,将它分散成

，然后，放在

,让这些细胞

的技术。单个细胞适宜的培养基中生长和繁殖2、原理：细胞增殖(有丝分裂)3、培养对象：胚胎或幼龄动物的细胞

胚胎或幼龄动物的细胞较成体的细胞更易培养，因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。一、动物细胞培养动物细胞培养的条件营养条件其他条件无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境糖类、氨基酸、无机盐、维生素等4、动物细胞培养的条件：一、动物细胞培养将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基，一般为液体培养基。天然成分由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清和血浆等一些天然成分。注意：这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件----①营养条件合成培养基将细胞所需的营养物质按_________________严格配制而成。种类和所需量成分：糖类、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、微量元素等。天然成分：血清等一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件----①营养条件1、血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等。为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？2、氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物

细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。3、血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子；血清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。4、因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清。补充资料：思考1:为什么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在细胞培养液中添加一定量的抗生素脉动真空灭菌器A.无菌、无毒的环境对_________和______________进行_______处理在_____________下进行操作还需要________________________________________一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件----②其他条件培养液所有培养用具灭菌无菌环境定期更换培养液和添加一定量的抗生素

思考2:如何防止培养过程中的微生物污染？维持适宜渗透压的目的_________________________________维持细胞正常的形态和功能B.温度、pH和渗透压哺乳动物细胞培养的温度多以__________________为宜适宜的温度多数动物细胞生存的适宜pH为______________适宜的pH适宜的渗透压一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件----②其他条件36.5℃±0.5℃7.2-7.4一、动物细胞培养（4）动物细胞培养的条件----②其他条件C.气体环境组成动物细胞培养所需气体主要有_________和__________O2：____________________________________________CO2：___________________________________________O2CO2O2是细胞代谢所必需的CO2的主要作用维持培养液的pH培养容器通常采用_________或_________________培养皿松盖培养瓶培养仪器含有___________和__________的混合气体的_______________95%空气5%CO2CO2培养箱用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，去掉组织间蛋白，将组织分散成单个细胞，用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养皿或培养瓶。动物组织处理后的初次培养取动物组织制成细胞悬液放入CO2培养箱中培养转入培养液进行原代培养一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官，原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。纤维蛋白、胶原蛋白等、动物细胞培养的条件：5.动物细胞培养的过程原代培养

培养分瓶制成细胞悬液传代培养制成细胞悬液

CO2培养箱

培养分散成单个细胞

取动物组织(幼龄动物)（用机械法

或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理）可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？不可以；胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，1）机械法、胰蛋白酶、胶原蛋白酶的作用？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。说明细胞间的物质主要是蛋白质。2）培养前为什么分散成单个细胞？①分散不会限制彼此的生长与增殖。②分散有利于与培养液充分接触，有利于细胞吸收O2与营养和排出代谢废物。5.动物细胞培养的过程3)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。体外培养的动物细胞可以分为两大类：第1类：悬浮生长细胞会因细胞密度过大、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。第2类：贴壁生长细胞（大多数）接触抑制现象悬浮培养瓶细胞能够悬浮在培养液中生长增殖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)5.动物细胞培养的过程这些细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。培养瓶或培养皿要求：内表面光滑、无毒、易于贴附。细胞贴壁过程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×）贴壁生长与接触抑制5.动物细胞培养的过程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，导致细胞向三维空间扩展，发生堆积。是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。5.动物细胞培养的过程原代培养

培养分瓶制成细胞悬液传代培养制成细胞悬液

CO2培养箱

培养分散成单个细胞

取动物组织(幼龄动物)（用机械法

或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理）4）需分瓶进行传代培养的原因

①营养物质缺乏②有害代谢物积累③细胞密度过大④接触抑制导致细胞分裂受阻5.动物细胞培养的过程5）不同培养类型的细胞进行传代培养时，如何处理？悬浮生长类细胞：贴壁生长类细胞：离心法收集→制成细胞悬液→传代培养先胰蛋白酶处理→再离心法收集→制成细胞悬液→传代培养原代培养

培养分瓶制成细胞悬液传代培养制成细胞悬液

CO2培养箱

培养分散成单个细胞

取动物组织(幼龄动物)（用机械法

或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理）6）动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体。5）目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为几代以内？为什么？通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。5.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取材培养前处理培养基的成分特殊环境条件结果离体植物器官、组织、细胞植物组织培养和动物细胞培养的比较动物胚胎或幼龄动物的组织、器官需离体用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开有机营养成分无机营养成分植物激素糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清再分化需光气体环境新的植株许多细胞比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基的物理性质培养基特有成分过程相同点固体培养基葡萄糖、动物血清液体培养基(又称培养液)细胞增殖植物细胞的全能性蔗糖、植物激素①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等条件外植体↓脱分化愈伤组织

↓再分化芽、根或胚状体↓生长发育植物体动物的组织

↓机械法或胰蛋白酶、

↓胶原蛋白酶处理细胞悬液↓原代培养↓细胞悬液↓传代培养植物组织培养和动物细胞培养的比较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。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。2.干细胞的分类：包括胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞等。二、干细胞培养及其应用早期胚胎中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。分布特点应用实例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。（需要分化诱导因子诱导）局限性必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。二、干细胞培养及其应用胚胎干细胞IES细胞成体组织或器官内造血干细胞（成体骨髓、外周血和脐带血中）可分化成各种血细胞和免疫细胞。也叫做多能干细胞。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分布举例特点成体干细胞专能干细胞发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例二、干细胞培养及其应用神经干细胞（神经系统中，可分化成神经细胞）精原干细胞（睾丸中，可分化成精子）应用造血干细胞神经干细胞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）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二、干细胞培养及其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通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）概念制备方法优点②用小分子化合物诱导形成。①诱导过程无须破坏胚胎②iPS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。诱导多能干细胞二、干细胞培养及其应用二

来源或存在功能、特点局限性胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)早期胚胎能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。具有组织特异性，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需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用技术不成熟。比较：三种干细胞1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1）培养环境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（

）（3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（

）（4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖（

）一.概念检测×√××练习与应用（P47）

2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是()A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞B.造血干细胞可以分化为各种血细胞C.不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的D.由iPS细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用A练习与应用（P47）一.概念检测现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。（1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施?像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(HumanLeukocyteAntigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这