动物细胞培养【知识专讲精研】 高二下学期生物人教版选择性必修3

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。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.干细胞培养及应用科技探索之路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。可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增;目前,科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养,以获得适合临床上使用的人造皮肤；通过细胞培养构建的人造皮肤讨论：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？从社会中来既解决了来源不足，又不会产生排斥反应1.动物细胞培养一.动物细胞工程（1）动物细胞培养：从动物体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，

然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖。幼龄和老龄动物细胞、分化程度不同的细胞中，哪些细胞更易于培养？胚胎或幼龄动物的细胞较成体的细胞更易培养。（2）地位：动物细胞工程的基本技术（3）原理：细胞增殖（有丝分裂）（4）培养对象：胚胎或幼龄动物的细胞用培养的人细胞构建的人造皮肤动物细胞培养的条件①营养条件②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（5）动物细胞培养的条件1.动物细胞培养一.动物细胞工程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。①营养条件注意：这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等，主要是葡萄糖思考1:为什么培养液需要定期更换？

_______________________________________________________思考2:如何防止培养过程中的微生物污染？

________________________________________________________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②其他条件脉动真空灭菌器A.无菌、无毒的环境对______和____________进行_____处理在________下进行操作还需要______________培养液所有培养用具灭菌无菌环境定期更换培养液多数动物细胞生存的适宜pH为________哺乳动物细胞培养的温度多以______________为宜维持适宜渗透压的目的______________________36.5±0.5℃7.2-7.4维持细胞正常的形态和功能②其他条件CO2培养箱B.温度、pH和渗透压适宜的渗透压适宜的温度适宜的pH含有___________和__________的混合气体的__________动物细胞培养所需气体主要有___和____O2：_____________________CO2：_________________________通常采用_______或____________O2CO2O2是细胞代谢所必需的CO2的主要作用维持培养液的pH培养皿松盖培养瓶95%空气5%CO2CO2培养箱CO2培养箱②其他条件C.气体环境组成培养容器培养仪器（6）动物细胞培养的过程1.动物细胞培养一.动物细胞工程取动物组织块分散成单个细胞剪碎胰蛋白酶处理用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间为什么用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理？这里的酶起什么作用？由此说明细胞间的物质成份主要是？用酶制备单细胞悬液不会把所培养的细胞消化掉吗？动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的蛋白质和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。催化蛋白质水解。细胞间的物质主要是蛋白质(胶原蛋白等)。长时间处理会消化细胞膜蛋白，当然会损伤细胞，所以必须控制好时间！（6）动物细胞培养的过程1.动物细胞培养一.动物细胞工程取动物组织块分散成单个细胞剪碎胰蛋白酶处理制成细胞悬液加培养液原代培养放入培养皿或培养瓶用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换不可以；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，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。可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？为什么要将组织分散成单个细胞？①悬浮生长类：能够悬浮在培养液中生长增殖。②贴壁生长类：大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）,会发生接触抑制。接触抑制现象——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.动物细胞培养一.动物细胞工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×）接触抑制现象——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。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。1.动物细胞培养一.动物细胞工程（6）动物细胞培养的过程1.动物细胞培养一.动物细胞工程取动物组织块分散成单个细胞剪碎胰蛋白酶处理制成细胞悬液加培养液原代培养原代培养通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织传代培养将分瓶后的细胞培养称为传代培养。放入培养皿或培养瓶传代培养分瓶培养①悬浮生长类：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：除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制。（6）动物细胞培养的过程1.动物细胞培养一.动物细胞工程用机械的方法，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取动物组织块分散成单个细胞剪碎胰蛋白酶处理制成细胞悬液加培养液原代培养放入培养皿或培养瓶传代培养分瓶培养先收集细胞，制成细胞悬液，再分瓶培养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。取动物组织块分散成单个细胞剪碎胰蛋白酶制成细胞悬液加培养液原代培养传代培养1.动物细胞培养一.动物细胞工程分瓶培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官胰蛋白酶剪碎单个细胞加培养液细胞悬浮液10代细胞部分细胞“癌变”，无限传代动物细胞培养不能最终培养成动物体50代细胞原代培养传代培养细胞贴壁剥离、分瓶细胞（6）动物细胞培养的过程一.动物细胞工程讨论3：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？讨论4：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？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。通常为10代以内以保持细胞正常的二倍体核型。有关动物细胞培养的问题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讨论2：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等蔗糖、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1.动物细胞培养一.动物细胞工程（1）干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。①胚胎干细胞②成体干细胞干细胞①胚胎干细胞（ES细胞）存在于早期胚胎中，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。也叫做全能干细胞。一.动物细胞工程2.干细胞培养及其应用②成体干细胞：存在于成体组织或器官内。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.干细胞培养及其应用一.动物细胞工程(2)iPS细胞(诱导多能干细胞)的培养和应用将特定基因或特定蛋白导入细胞用小分子化合物诱导形成①获取方法：iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。②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。2.干细胞培养及其应用一.动物细胞工程类型应用造血干细胞神经干细胞诱导多能干细胞（iPS细胞）(3)干细胞的应用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着导致肿瘤发生的风险。2.干细胞培养及其应用一.动物细胞工程诱导多能干细胞（iPS细胞）多种体细胞iPS细胞用于治疗人类疾病示意图定向诱导分化体外诱导小鼠成纤维细胞临床治疗人类疾病如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等(3)干细胞的应用2.干细胞培养及其应用一.动物细胞工程无菌、无毒营养温度、pH和渗透压气体环境制备细胞悬液原代培养传代培养动物细胞培养动物细胞培养的条件动物细胞培养的过程干细胞的培养和应用干细胞的种类、特点及应用iPS细胞的培养和应用课堂小结一.动物细胞工程

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，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。二.拓展应用练习与应用（P47）

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