动物细胞培养-2023-2024学年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1节动物细胞工程（第一课时--动物细胞培养）

学习目标1、掌握动物细胞培养的条件2、理解动物细胞培养的过程3、理解动物细胞培养和植物组织培养的区别自学指导1：阅读P43-44上半部分，限时4分钟1、完成问题探讨2、动物细胞工程常用的技术包括？最基础的是？3、动物细胞培养的概念是？原理是？目的是？地位是？4、结合图2-9，分析动物细胞培养的条件？5、什么是合成培养基？培养基构成是？培养基类型？6、如何创造无菌无毒的环境？培养液定期更换的原因？7、哺乳动物细胞培养的最适温度是？多数动物细胞生存的适宜pH为？8、气体环境的组成及作用分别是？9、在进行细胞培养时，调整气体环境的具体操作是？动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞工程是最基础的技术植物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交细胞工程大面积烧伤的病人,需要移植健康皮肤从社会中来

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可供的移植皮肤？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，既解决了来源不足，又不会产生排斥反应。细胞增殖(有丝分裂)。动物细胞培养是指从动物体中_____相关的_____，将它_____________，然后在_____________下，让这些细胞____和_____的技术。(2)目的：(1)原理：(3)地位：取出组织分散成单个细胞适宜的培养条件生长增殖获得细胞或细胞产物(不能获得完整动物个体)。那么，动物细胞培养需要哪些必要的条件？培养的过程又是怎样的呢？是动物细胞工程的基础。动物细胞培养的条件一动物细胞培养的条件营养物质其他条件▌糖类氨基酸无机盐维生素▌无菌、无毒的环境▌适宜的温度、pH和渗透压▌适宜的气体环境这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等1.营养：(1)合成培养基----已知成分将细胞所需的__________（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按_____和______严格配制而成的培养基，称为_________。营养物质种类所需量合成培养基(2)天然成分--未知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____等一些天然成分。血清(3)培养动物细胞一般使用__________，也称为______。液体培养基培养液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。即天然培养基。动物细胞培养的条件一培养基构成：合成培养基血清等一些天然成分＋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？____________________________________________一2.无菌、无毒的环境：(1)对培养液和所有培养用具进行_____处理(2)在_______下进行操作；(3)还需要______________。灭菌无菌环境定期更换培养液以便清除代谢物，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动物细胞培养的条件3.温度、pH和渗透压(1)哺乳动物细胞培养的温度多以___________为宜；(2)多数动物细胞生存的适宜pH为________。(3)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一动物细胞培养的条件4.气体环境：(1)动物细胞培养所需气体主要有____和_____。O2：_______________________CO2：_____________________________(2)具体操作：通常采用_______或_____________。

置于含有_______和______的混合气体的_____________。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培养箱一动物细胞培养的条件自学指导2：阅读P44-P46，限时5分钟1、动物细胞培养的过程是什么？2、实验材料一般取材于？3、将组织分散成单个细胞的原因是？使用什么方法？4、旁栏：进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？5、体外培养的动物细胞类型有哪些？6、需分瓶进行传代培养的原因是？收集细胞的方法是？7、原代培养、传代培养、细胞贴壁、接触抑制的定义分别是？8、完成P45思考讨论（结合课时练46页）动物细胞培养的过程二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加培养液细胞悬液在培养皿或培养瓶内原代培养悬浮生长类贴壁生长类(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等出现接触抑制细胞分裂受阻解决方法传代培养分瓶培养②制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞悬浮培养的细胞：直接用离心法收集贴壁细胞：用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集培养过程中出现了几个概念：要求：培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附(1)细胞贴壁:动物细胞培养的过程二大多数体外培养的细胞需要______________才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的_____上。贴附于某些基质表面瓶壁(2)接触抑制:当_____细胞生长到____________时，细胞通常会__________。贴壁表面相互接触停止分裂增殖通常将_______的细胞培养，即动物组织经____后的______称为原代培养；(3)原代培养：(4)传代培养：将_______的细胞培养称为传代培养。分瓶之前处理初次培养分瓶后10代以内的细胞10-50代的细胞形成一层细胞可形成多层细胞肿瘤细胞失去接触抑制，癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。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1.取什么样的组织？原因？选动物胚胎或幼龄动物的器官或组织原因：其细胞生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。2.为什么要分散成单个细胞？3.体外培养的动物细胞类型有？4.用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质是？①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖;

②便于细胞从培养液中获得营养，保证细胞内的有害代谢物及时排出。

主要是蛋白质思考:①悬浮生长细胞：细胞能够悬浮在培养液中生长増殖②贴壁生长细胞：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）不可以，因为胃蛋白酶的最适pH为1.5左右，多数动物细胞生存的pH为7.2-7.4,胃蛋白酶在此环境下会失活。胰蛋白酶在此环境下活性较高。思考:6.酶解法较温和，一定不会对动物细胞造成损伤，对吗？5、可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？不对；使用胰蛋白酶时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解细胞膜蛋白等，对细胞造成损伤。纤维蛋白、胶原蛋白等7、原代培养、传代培养过程原代培养将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养。传代培养将分瓶后的细胞培养称为传代培养。8、为什么要进行分瓶培养？

悬浮培养的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。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，9、进行传代培养时，如何处理？

悬浮培养的细胞直接用离心法收集；

贴壁细胞需要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。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养区分原代培养和传代培养的方法区分两种培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。原代培养传代培养细胞株细胞系10.正常细胞能否一直传代培养下去？遗传物质改变遗传物质有的改变分瓶培养细胞悬浮液10代细胞50代细胞无限传代思考: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；遗传物质没改变保持细胞正常二倍体核型有关动物细胞培养的问题1.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。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。2.动物细胞培养和植物组织培养有什么相同和不同之处？动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液胰蛋白酶原代培养传代培养大量细胞单个细胞加培养液离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化接种至培养基动物细胞培养植物组织培养植物组织培养动物细胞培养原理培养前处理取材培养基的物理性质培养基特有成分特有成分植物细胞的全能性细胞增殖离体用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开离体植物器官、组织、细胞动物胚胎或幼龄动物的组织、器官固体液体(又称培养液)蔗糖、植物激素葡萄糖、动物血清植物激素血清动物细胞培养和植物组织培养的比较植物组织培养动物细胞培养特殊环境条件结果是否体现细胞的全能性过程相同点再分化需光气体环境一般获得新的植株获得大量细胞或细胞产物是否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。动物细胞培养和植物组织培养的比较外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养分瓶进行传代培养动物胚胎、幼龄动物机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞用培养液将细胞制成细胞悬液一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖直接用离心法收集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制成细胞悬液转入培养液原代培养分瓶传代培养动物细胞培养的过程归纳：整理知识，背诵记忆1、动物细胞培养的过程2、将组织分散成单个细胞的过程3、体外培养的动物细胞类型、限制因素4、需分瓶进行传代培养的原因、收集细胞的方法5、原代培养、传代培养、细胞贴壁、接触抑制的定义学习目标理解干细胞培养及其应用自学指导：阅读P46-P47，限时3分钟1、干细胞的概念、分布、类型及应用？2、胚胎干细胞简称？分布？特点？成果？3、成体干细胞的分布、常见类别、特点？4、发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例是什么？分布于？5、干细胞的应用原理是？实例是？6、胚胎干细胞的局限性？诱导多能干细胞概念？诱导方法？优点？7、诱导多能干细胞的应用？8、干细胞应用面临的问题？干细胞存在于_______、_____和_______等多种组织和器官中。干细胞培养及应用三

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。早期胚胎骨髓脐带血1.分布:干细胞定义：干细胞包括___________和__________等。干细胞培养及应用三2.类型:胚胎干细胞成体干细胞干细胞培养及应用三③成果：(1)胚胎干细胞(简称ES细胞)①分布：存在于__________中。②特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的

，并进一步形成机体的所有

甚至

的潜能。早期胚胎细胞组织和器官个体全能干细胞④局限：目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的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。胚胎干细胞必须从

中获取，这涉及

问题，因而限制了它在医学上的应用。伦理胚胎干细胞培养及应用三③特点：成体干细胞具有

，只能分化成

，不具有发育成

的能力。(2)成体干细胞①分布：是

内的干细胞。②常见类别：包括

中的___________、_________中的__________、____中的___________等；成体组织或器官内骨髓、造血干细胞神经系统神经干细胞睾丸精原干细胞组织特异性特定的细胞或组织完整个体发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例多能干细胞专能干细胞外周血和脐带血

有着________能力及_____潜能的干细胞，与__________的______________等密切相关。自我更新分化组织、器官发育、再生和修复类型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）方面有重要的应用价值导致肿瘤发生的风险3.干细胞的应用面临的问题存在_____________________干细胞培养及应用三4.诱导多能干细胞干细胞培养及应用三(1)概念：通过体外诱导__________，获得________________的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称________。成纤维细胞类似胚胎干细胞iPS细胞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体外诱导小鼠成纤维细胞诱导多能干细胞iPS多种体细胞定向诱导分化干细胞培养及应用三(2)应用：治疗小鼠的镰状细胞贫血；现在用iPS细胞治疗阿而茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。(3)优点：①诱导过程_____________②iPS细胞可以____________________，将它移植回病人体内后，理论上可以_________________；无需破坏胚胎来源于病人自身的体细胞避免免疫排斥反应①______________________________________②______________________________________③______________________________________干细胞培养及应用三借助载体将特定基因导入细胞中诱导形成iPS细胞直接将特定蛋白导入受体细胞中诱导形成iPS细胞用小分子化合物来诱导形成iPS细胞诱导形成iPS细胞成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞(4)制备iPS细胞的其他方法(5)iPS细胞的来源:因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植。干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。干细胞培养及应用三细胞类型胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞造血干细胞神经干细胞精原干细胞来源早期胚胎骨髓、外周血和脐带血神经系统睾丸作用分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，具有进一步形成机体、所有组织和器官甚至个体的潜能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特异性不具有组织特异性具有组织特异性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，因而在医学上有着广泛的应用将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为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的一种重要手段神经干细胞在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)方面有重要的应用价值无菌、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整理知识，背诵记忆1、动物细胞培养的过程2、将组织分散成单个细胞的过程3、体外培养的动物细胞类型、限制因素4、需分瓶进行传代培养的原因、收集细胞的方法5、原代培养、传代培养、细胞贴壁、接触抑制的定义6、干细胞的概念、分布、分类7、胚胎干细胞简称、分布、特点8、成体干细胞的分布、实例、特点9、干