《一 动物细胞培养》讲义

《一动物细胞培养》讲义动物细胞培养同学们好，今天咱们要一起学习高中人教版（2019）选择性必修3生物技术与工程第2章细胞工程第2节动物细胞工程中的动物细胞培养这部分知识。一、什么是动物细胞培养简单来说，动物细胞培养就是从动物体中取出相关的细胞，然后在适宜的环境下让这些细胞生长繁殖的技术。就好比咱们从果园里摘了苹果的种子（细胞就类似种子啦），然后找一块合适的土地（适宜的环境）让它发芽长大（细胞生长繁殖）。1、动物细胞培养的历史其实动物细胞培养的发展也是经过了漫长的过程呢。很早以前，科学家们就想啊，能不能像种植物一样，把动物细胞也养起来呢。后来经过很多次的尝试，才慢慢有了现在比较成熟的动物细胞培养技术。比如说，最初的时候，科学家们可能会发现从动物身上取下来的细胞很快就死了，就像咱们把小鱼从水里捞出来，不一会儿鱼就没活力了。但是他们没有放弃，不断地摸索什么样的环境条件能让细胞活得久一点，长得好一点。2、动物细胞培养的应用动物细胞培养可有用啦。在医学上，很多疫苗的生产就离不开动物细胞培养。我给你们讲个真事儿啊。我有个朋友在一家制药公司工作，他们公司研发流感疫苗的时候，就用到了动物细胞培养技术。他们先把流感病毒接种到动物细胞里，让病毒在细胞里繁殖，然后再对这些含有病毒的细胞进行处理，提取出能够刺激人体产生免疫力的成分，制成疫苗。这样的疫苗就可以帮助人们预防流感啦。除了疫苗，像一些抗癌药物的研发、检测也需要动物细胞培养。还有在生物科学研究中，想要研究动物细胞的结构和功能，动物细胞培养也是很重要的手段呢。二、动物细胞培养的过程1、取材这就像咱们做饭得先选食材一样。动物细胞培养取材的时候呢，要选择健康的动物组织。比如说咱们要培养小鼠的细胞，那就得从健康的小鼠身上取组织。这个组织可以是小鼠的肝脏组织、皮肤组织等。一般来说，要选择比较容易获取，而且细胞活力比较强的组织。我有一次在实验室看师兄取材，他特别小心，就像对待宝贝一样。他用专门的工具从一只小鼠的肝脏上取下一小部分组织，这个过程要快，而且要保证组织不受污染，就像咱们摘水果的时候要轻拿轻放，不能把水果弄伤了，不然就容易坏。2、原代培养取到组织后，就开始原代培养啦。首先要把组织分散成单个细胞。这就好比把一团揉在一起的小面团（组织）分成一个个小面球（单个细胞）。这个过程需要用到一些酶，像胰蛋白酶，它就像一把小剪刀，把细胞之间连接的“绳子”（细胞间质）剪断，这样细胞就分开了。然后把这些单个细胞放在培养瓶里，里面有专门配制的培养液，这个培养液就像细胞的“食物”和“房子”，里面有细胞生长需要的营养物质，像葡萄糖、氨基酸、维生素等，还有合适的温度、pH值等环境条件。细胞在这个培养瓶里就开始慢慢生长繁殖了。刚开始的时候，细胞可能长得比较慢，就像小种子刚发芽的时候，得慢慢适应环境。我看到师兄培养的那些细胞，第一天的时候，在显微镜下只能看到稀稀拉拉的几个细胞，但是过了几天，就慢慢变多了。3、传代培养随着细胞的不断生长繁殖，细胞会越来越多，培养瓶里就装不下了，就像一个小房间里人太多了，住不下了。这个时候就要进行传代培养了。传代培养就是把培养瓶里的细胞分成几部分，分别放到新的培养瓶里继续培养。但是这个过程也有讲究呢。如果细胞传代的次数太多了，细胞的一些特性可能就会发生改变。就像人老了会有一些变化一样。我朋友他们公司在做细胞培养的时候，就特别注意记录细胞传代的次数，一旦达到一定的次数，就会重新取材培养新的细胞。4、细胞株和细胞系在传代培养的过程中，还会出现细胞株和细胞系的概念。细胞株就是从原代培养物或者细胞系中筛选出来的具有特殊性质或者标记的细胞群体。比如说有些细胞株对某种药物特别敏感，这就可以用来做药物筛选的实验。而细胞系是能够连续传代的细胞群体。不过细胞系的形成有时候是因为细胞发生了一些变异，就像有的动物突然变得不一样了。三、动物细胞培养的条件1、无菌、无毒的环境这个是非常重要的哦。细胞就像娇弱的小宝宝，一点点细菌或者毒素都可能让它们生病或者死亡。在实验室里，所有的实验器具都要经过严格的消毒。像培养瓶、移液管等，都要用专门的消毒设备进行消毒。操作人员也要穿专门的实验服，戴手套、口罩等，就像医生做手术一样，要保证环境干净无菌。我有一次在实验室不小心没注意，拿了一个没消毒彻底的移液管，结果培养的细胞很快就被污染了，细胞周围出现了一些黑乎乎的东西，那就是细菌在繁殖，细胞就慢慢死了。2、营养物质前面也提到了，细胞需要各种各样的营养物质。除了葡萄糖、氨基酸、维生素这些基本的营养成分，还需要一些微量元素，像铁、锌等。这些营养物质就像我们人吃饭一样，缺少了哪一种都不行。不同类型的细胞可能对营养物质的需求也会有一点差别，就像不同的人喜欢吃不同的食物一样。所以在配制培养液的时候，要根据细胞的类型进行调整。3、温度和pH值动物细胞培养的时候，温度一般要保持在36.5℃37.5℃之间，这个温度和动物的体温差不多。pH值一般要维持在7.27.4之间。就像我们人生活在合适的温度和空气环境中一样，细胞也需要合适的温度和pH值才能健康生长。如果温度太高或者太低，细胞就像人在太热或者太冷的环境里一样，会变得没精神，甚至死亡。pH值不合适的话，细胞内的一些化学反应就不能正常进行，也会影响细胞的生长繁殖。4、气体环境细胞培养还需要合适的气体环境呢。主要是氧气和二氧化碳。氧气是细胞进行呼吸作用的必要条件，就像我们人呼吸需要氧气一样。二氧化碳的作用也很重要，它可以调节培养液的pH值。在培养箱里，会有专门的装置来控制氧气和二氧化碳的浓度，就像空调可以调节室内的温度一样。四、动物细胞培养的难点1、污染问题这个前面也提到了一些，污染是动物细胞培养中非常头疼的问题。除了细菌污染，还有可能会被真菌、病毒等污染。一旦细胞被污染了，前面做的所有工作可能都白费了。而且有时候污染很难发现，特别是一些比较隐蔽的病毒污染。所以在整个细胞培养的过程中，要时刻保持警惕，严格遵守无菌操作的规范。就像我们守着一个宝藏（细胞培养），要防止各种小偷（细菌、真菌、病毒等）来偷走我们的宝藏。2、细胞特性的保持在细胞培养过程中，特别是经过多次传代后，细胞的一些特性可能会发生改变。比如说细胞的功能、形态等。这对于一些需要特定细胞特性的研究或者生产来说是非常不利的。就像我们本来想要培养一种红色的花（具有特定特性的细胞），结果传代几次后，花变成了白色（细胞特性改变），那就不符合我们的要求了。所以如何在细胞培养过程中保持细胞的特性是一个难点。科学家们也在不断地研究新的方法，比如改进培养液的成分，优化培养条件等。3、成本问题动物细胞培养的成本可不低呢。从实验设备、培养液，到各种试剂，都需要花费很多钱。而且细胞培养是一个比较精细的工作，需要耗费大量的人力。像那些高精度的培养箱、显微镜等设备都很贵。培养液里的一些成分也很昂贵，比如说一些生长因子。所以在进行动物细胞培养的时候，要合理规划，尽量降低成本，同时又要保证细胞培养的质量。五、动物细胞培养的未来发展随着科学技术的不断发展，动物细胞培养也有着广阔的前景。在疾病治疗方面，除了疫苗和药物研发，可能会有更多基于动物细胞培养的治疗方法出现。比如说细胞治疗，就是利用培养的细胞来修复或者替代受损的人体细胞。还有在生物工程领域，动物细胞培养可以用来生产更多有价值的生物制品。科学家们也在不断探索新的技术，让动物细胞培养更加高效、稳定，成本也更低。就像我们的手机从以前的大哥大变成现在的智