【生物】动物细胞培养课件高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合生产单克隆抗体动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。在治疗大面积烧伤时，通常采用的办法是取在治疗大面积烧伤时，通常采用的办法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且产生免疫排斥反应。皮肤来源又不足，而且产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？那么，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能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？皮肤？从社会中来克隆

2、皮肤 科学家通过动物细胞培养构建了人造皮肤科学家通过动物细胞培养构建了人造皮肤 可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。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。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。动物细胞培养细胞增殖(有丝分裂)胚胎或幼龄动物的细胞获得细胞或者细胞产物原理：培养对象：目的：作用：人造皮肤的构建，动物分泌蛋白的生产等，是动物细胞工程的基础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，容易培养单个细胞适宜的培养基中生长和繁殖营养容易供应，代谢废物容易排出营养容易供应，代谢废物容易排

3、出1、概念、概念：那么，获得这些细胞或细胞产物需要哪些条件，具体过程又是怎样的？糖类、氨基糖类、氨基酸、无机盐、酸、无机盐、维生素维生素无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境适宜的温度、适宜的温度、pHpH和渗透压和渗透压适宜的气体环境适宜的气体环境一 将细胞所需的营养物质（将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）维生素等）按种类和所需量严格配制的培养按种类和所需量严格配制的培养基。基。1.1.营养营养（1 1）培养基构成：培养基构成：合成培养基合成培养基血清血清等一些天然成分等一些天然成分合成培养基：合成培养基：动物血清动物血清等：等：含有尚未研究清楚的含有尚未

4、研究清楚的细胞所需的营养物质细胞所需的营养物质（2 2）培养基类型：培养基类型：液体培养基液体培养基（培养液）（培养液）一、动物细胞培养的条件一、动物细胞培养的条件培养皿培养皿（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；（3）定期更换培养液清除代谢物，清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细防止细胞代谢物积累对细胞胞自身造成危害自身造成危害。（可根据实际情况适量添加（可根据实际情况适量添加抗生素抗生素）无菌无毒2.无菌、无毒的环境3.3.温度、温度、pHpH和渗透压和渗透压（1 1）适宜的温度：适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以哺乳动物细胞培养的温度多以_为宜；为宜；3

5、6.536.50.50.5（2 2）适宜的）适宜的pHpH：多数动物细胞生存的适宜多数动物细胞生存的适宜pHpH为为_7.2-7.47.2-7.4（3 3）适宜的渗透压：）适宜的渗透压：目的目的_ _。维持细胞正常的形态和功能维持细胞正常的形态和功能4.4.气体环境气体环境（1 1）气体气体组成及作用：组成及作用：O O2 2：COCO2 2：细胞代谢所必需细胞代谢所必需维持培养液的维持培养液的pHpH（2 2）具体操作：）具体操作：通常采用通常采用培养皿培养皿或或松盖培养瓶松盖培养瓶。置于含有置于含有95%95%空气和空气和5%CO5%CO2 2的混合气体的的混合气体的COCO2 2培养箱中

6、进行培养。培养箱中进行培养。一、动物细胞培养的条件一、动物细胞培养的条件培养瓶培养瓶COCO2 2培养箱培养箱与人体内环境的理化性质相似为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？补充资料：1 1、血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，、血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，2 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、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（称为动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸必需氨基酸），必须由培养液提供。），必须由培养液提供。3 3、血清激素有胰岛素、生长激素等及多种、血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生

7、长因子生长因子；血清还含有多；血清还含有多种未知的种未知的促细胞生长因子促细胞生长因子、促贴附因子促贴附因子及及其他活性物质其他活性物质，能促进细，能促进细胞的生长、增殖和贴附。胞的生长、增殖和贴附。4 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、因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加加10%10%20%20%的血清的血清。血清中含有多种未知的促细胞生长因子等营养物质，这是细胞生长和增殖所必需的。带着以下问题阅读教材：1.为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞呢？可用什么方法？2.体外培养动物细胞有哪些类型？3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？4.什么是

8、原代培养和传代培养？5.为什么要进行分瓶培养？怎么处理？6.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？动物细胞培养3.培养过程：培养过程：（1 1）选材：）选材：；原因是：；原因是：。细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（2）培养前为什么分散成单个细胞？成块组织中细胞与细胞靠在一成块组织中细胞与细胞靠在一 起，彼此限制了生长与增殖；起，彼此限制了生长与增殖；利于与培养液充分接触，保证利于与培养液充分接触，保证 O O2 2与营养供应和代谢物及时排出。与营养供应和代谢物及时排出。【问题探究1

9、】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？用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质蛋白质。胃胃蛋蛋白白酶酶的的最最适适pHpH为为1.51.5，当当pHpH大大于于6 6时时，胃胃蛋蛋白白酶酶就就会会失失去去活活性性。多多数数动动物物细细胞胞培培养养的的适适宜宜pHpH为为7.27.27.47.4，胃胃蛋蛋白酶在此环境中白酶在此环境中没有活性没有活性，所以用，所以用胃蛋白酶不行胃蛋白酶不行。【问题探究2】胰蛋白酶会把细胞膜蛋白分解掉吗？细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，细

10、胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。体外培养的动物生长类型悬浮生长类：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。贴壁生长类：_ 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，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。大多数大多数贴附于某些基质表面贴附于某些基质表面瓶壁瓶壁动物细胞培养的动物细胞培养的过程过程取动物组织分散成单个细胞解决解决悬浮生

11、长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、细胞密度过大、有害代谢物积累、有害代谢物积累、营养物质缺乏等营养物质缺乏等接触抑制传代培养用机械法或用用机械法或用胰蛋白酶胰蛋白酶、胶原蛋白酶胶原蛋白酶等处理等处理细胞悬液原代培养分瓶分瓶培养培养原代培养原代培养：指动物组织经处理后的：指动物组织经处理后的初次培养初次培养。细胞贴壁：细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。壁上。接触抑制接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面：当贴壁细胞分裂生长到表面相互相互接触时，细胞停止分裂增殖接触时，细胞停止分裂增殖

12、的现象。的现象。传代培养传代培养：分瓶后分瓶后的细胞培养。的细胞培养。加培养液加培养液在培养皿或培养瓶内在培养皿或培养瓶内悬浮培养的细胞悬浮培养的细胞:直接用离心法收集直接用离心法收集贴壁细胞贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集细胞分裂受阻制成细胞悬液，分瓶培养收集细胞二思考：思考：“细胞增殖到互相接触的时候，细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白糖蛋白识别了这识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现试结合上述解释，举例说明哪种细

13、胞无接触抑制现象，并阐述原因。象，并阐述原因。癌细胞；癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜在培养液可以无限增殖下去。无限增殖下去。动物细胞培养的动物细胞培养的过程过程二3）细胞悬液）细胞悬液放入培养瓶放入培养瓶在适宜条件在适宜条件在适宜条件在适宜条件分瓶培养分瓶培养4）原代培养）原代培养5）传代培养）传代培养思考思考.为什么要进行分瓶培养为什么要进行分瓶培养？悬浮悬浮生长生长贴壁贴壁生长生长细胞密度过细胞密度过大大有害代谢物有害代谢物积累积累营养物质营养物质缺乏缺乏接触抑制接触抑制分瓶分

14、瓶培养培养(传代传代培养培养)解决原因原代原代培养培养问题细胞分细胞分裂受阻裂受阻思考:进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？离心法收集胰蛋白酶处理制成细胞悬液分瓶培养悬浮细胞贴壁细胞注意：传一代是指分瓶培养一次，不是细胞增殖一次。注意：传一代是指分瓶培养一次，不是细胞增殖一次。区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。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，为传代培养。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过程

15、培养结果培养目的相同点获得细胞或细胞产物获得细胞或细胞产物固体培养基固体培养基完整植株完整植株葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清液体培养基液体培养基细胞增殖细胞增殖植物细胞的全能性植物细胞的全能性许多细胞许多细胞快速繁殖、培育无病毒植株等快速繁殖、培育无病毒植株等蔗糖、蔗糖、植物激素植物激素1.1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；数分裂；原代培养、传代培养原代培养、传代培养脱分化、再分化脱分化、再分化植物组织培养和动物细胞培养的比较2.2.均需无菌操作、无菌培养，需要适宜的温度、均需无菌操作、无菌培养，需要适宜的温度、pHpH等条件等条件细胞株

16、细胞株 从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到能传到40-5040-50代，其代，其遗传物质没有发生变化遗传物质没有发生变化。细胞系细胞系 传到传到40-5040-50代后有代后有部分细胞遗传物质发生了变化部分细胞遗传物质发生了变化，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件下无限制的传代下去。下无限制的传代下去。细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。失去接触抑制，容易传代培养。区别：分瓶培养10代细胞50代细胞无限增殖

17、保持细胞正常二倍体核型部分细胞核型改变遗传物质改变突破细胞寿限危机1危机2(三三)动物细胞培养动物细胞培养培养危机：培养危机：原代培养传代培养（遗传物质没改变）（遗传物质没改变）（遗传物质有的改变）（遗传物质有的改变）1.1.干细胞的概念：干细胞的概念：动物和人体内仍保留的动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能少数具有分裂和分化能力的细胞力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。2 2.干细胞的干细胞的分布：分布：干细胞存在于干细胞存在于_、_和和_等多等多种组织和器官中；种组织和器官中；早期胚胎早期胚胎骨髓骨髓脐带血脐带血3 3.

18、干细胞的干细胞的分类：分类：包括包括胚胎干细胞胚胎干细胞和和成体干细胞成体干细胞等。等。（1 1）胚胎干细胞（简称）胚胎干细胞（简称ESES细胞细胞）分布：分布：存在于存在于_中中早期胚胎早期胚胎特点：特点：具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，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并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能应用实例：应用实例：ES ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等造血干细胞等三、干细胞培养及其应用 骨髓骨髓中的中的_、神经系统神经系统中的中的_、睾丸睾丸中

19、中的的_等；等；（2 2）成体干细胞）成体干细胞分布：分布：存在于存在于_中中成体组织或器官内成体组织或器官内举例：举例：造血干细胞造血干细胞神经干细胞神经干细胞精原干细胞精原干细胞特点：特点：一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特一般认为，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。定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：_主要存在于成体的主要存在于成体的_、_和和_中中造血干细胞造血干细胞骨髓骨髓外周血外周血脐带血脐带血根据全能性大小可分为：全能干细胞、多能干

20、细胞、专能干细胞。全能干细胞：胚胎干细胞多能干细胞：造血干细胞专（单）能干细胞：上皮基底层干细胞上皮基底层干细胞 成肌干细胞成肌干细胞 神经元干细胞神经元干细胞上皮细胞上皮细胞神经细胞神经细胞肌细胞肌细胞 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕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）金森病、阿尔茨海默病等）治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的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造血系统、免疫系统功能障碍等疾病 有着有着自我更新能力自我更新能力及及分化潜能分化潜能的干细胞，与的干细胞，与组织、组织、器官的发育、再生器官的发

21、育、再生和和修复修复等密切相关。等密切相关。4 4.干细胞的应用干细胞的应用（1 1）应用应用原理：原理：（2 2）应用实例：应用实例：造血干细胞：造血干细胞：神经干细胞：神经干细胞：干细胞将在干细胞将在再生医学再生医学、药物安全性药物安全性与与有效性检测有效性检测等等领域发挥大作用。领域发挥大作用。（3 3）面临的问题面临的问题：存在存在导致肿瘤发生的风险导致肿瘤发生的风险（4 4）应用展望：应用展望：5 5.诱导多能干细胞（诱导多能干细胞（iPSiPS细胞）细胞）（1 1）胚胎干细胞的局限性：）胚胎干细胞的局限性：胚胎干细胞必须从胚胎干细胞必须从_中获取中获取 ，涉及，涉及_；因而限；因而

22、限制了在医学上的应用。制了在医学上的应用。胚胎胚胎伦理问题伦理问题（2 2）诱导多能干细胞概念：）诱导多能干细胞概念：通过通过体外诱导小鼠成纤维细胞体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了，获得了类似胚胎干细胞类似胚胎干细胞的一种的一种细胞细胞，称为诱导多能干细胞，简称，称为诱导多能干细胞，简称iPSiPS细胞。细胞。诱导方法：诱导方法：将特定基因或特定蛋白导入细胞将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化成纤维细胞以及已分化的的T T细胞、细胞、B B细胞均可）细胞均可）；用用小分子化合物诱导小分子化合物诱导形成。形成。（3 3）诱导多能干细胞优点：）诱导多能干细胞优点：诱导过程诱导过程无无须

23、须破坏胚胎破坏胚胎；iPSiPS细胞细胞可以来源于病人自身的体细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内，将它移植回病人体内后，后，理论上可以避免免疫排斥反应理论上可以避免免疫排斥反应。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iPSiPS细胞用于治疗人类疾病示意图细胞用于治疗人类疾病示意图（4 4）诱导多能干细胞的应用：）诱导多能干细胞的应用：可治疗镰可治疗镰状细胞贫血症，状细胞贫血症，在治疗阿尔兹在治疗阿尔兹海默病、心血海默病、心血管疾病等领域管疾病等领域的研究也取得的研究也取得了新进展了新进展1 1.判断下列有关动物细

24、胞培养的表述是否正确。判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。（1 1）培养环境中需要）培养环境中需要O O2 2，不需要，不需要COCO2 2 。（。（）（2 2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（）（3 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）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 4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理）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分瓶后才能继续增殖（）一.概念检测练习与应用（练习与应用（P P4747）2 2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是干细胞有着广泛的

25、应用前景。下列相关叙述错误的是()()A.A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B.B.造血干细胞可以分化为各种血细胞造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.C.不同类型的干细胞不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的它们的分化潜能是有差别的 D.D.由由iPSiPS细胞产生的特定细胞细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用可以在新药的测试中发挥重要作用A A 现在关于现在关于iPSiPS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。（思考。（1 1）由于诱导）由于诱导iPSiPS细胞、

26、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPSiPS细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像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原人类白细胞抗原)多态性丰富的多态性丰富

27、的iPSiPS细胞库，可以为需要的人找到细胞库，可以为需要的人找到HIAHIA匹配度较高匹配度较高的的iPSiPS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。免疫排斥反应。二.拓展应用练习与应用（练习与应用（P P4747）（2 2）如果诱导）如果诱导iPSiPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？应用？又可能带来哪些问题？该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的问题。例如，如果用同一个人的iPSiPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择婴儿；有的人还可能有目的地选择iPSiPS细胞，从而细胞，从而“设计设计”婴儿。婴儿。