2.2.1 動物細(xì)胞培養(yǎng)課件高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

第2節(jié)

動物細(xì)胞工程第1課時

動物細(xì)胞培養(yǎng)【本節(jié)聚焦】1.動物細(xì)胞培養(yǎng)需要哪些基本條件？2.動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作過程是什么？3.怎樣客觀分析干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險?第二章

細(xì)胞工程從社會中來

在治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進(jìn)行自體移植。但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。

那么，怎樣獲得大量的自體健康皮膚？能不能用自體皮膚的單個細(xì)胞培養(yǎng)出可供移植的皮膚？通過細(xì)胞培養(yǎng)構(gòu)建的人造皮膚可以從病人身上取少量正常、健康的皮膚在體外進(jìn)行培養(yǎng)、擴(kuò)增；目前，科學(xué)家還在研究對皮膚干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得適合臨床上使用的人造皮膚。從社會中來動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞核移植動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)人造皮膚克隆猴：中中和華華單克隆抗體一、動物細(xì)胞培養(yǎng)1.概念：從動物體中取出

，將它分散成

，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞

的技術(shù)。相關(guān)的組織單個細(xì)胞生長和增殖取出分散適宜條件動物體組織單個細(xì)胞細(xì)胞生長和增殖2.原理：細(xì)胞增殖（有絲分裂）3.目的：獲得細(xì)胞或者細(xì)胞產(chǎn)物二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件﹤動物細(xì)胞培養(yǎng)所需基本條件﹤營養(yǎng)條件其他條件糖類氨基酸無機(jī)鹽維生素等適宜溫度、pH和滲透壓無菌、無毒的環(huán)境適宜的氣體環(huán)境一般來說，動物細(xì)胞培養(yǎng)（模擬體內(nèi)細(xì)胞正常生長增殖的環(huán)境）需要滿足以下條件：1.快速繁殖1.營養(yǎng)二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件將細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基。（1）培養(yǎng)基構(gòu)成：合成培養(yǎng)基血清等一些天然成分＋①合成培養(yǎng)基：②血清等一些天然成分：含有尚未研究清楚的細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)（2）培養(yǎng)基類型：液體培養(yǎng)基（也稱為培養(yǎng)液）2.無菌、無毒的環(huán)境(1)無菌：①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理②在無菌環(huán)境下進(jìn)行操作培養(yǎng)液定期更換。(2)無毒：目的：以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害。③添加一定量的抗生素3.溫度、PH、滲透壓二、動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件①適宜的溫度：哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以

為宜；②適宜的pH：多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pH為

；③適宜的滲透壓：維持細(xì)胞正常的

和功能。36.5±

0.5℃7.2～7.4形態(tài)4.氣體環(huán)境①組成及作用：細(xì)胞代謝所必需的維持培養(yǎng)液的pHO2：CO2：②具體操作：采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，并將它們置于含有_______________和__________的混合氣體的____________中95%空氣5%CO2CO2培養(yǎng)箱傳代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)取動物組織制成細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿進(jìn)行原代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)分瓶取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程分瓶取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)一般取動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)。(1)對象:(2)原因:1.取動物組織三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程2.分散成單個細(xì)胞(1)原因：①從動物體取出的成塊組織中，細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖。②利于細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進(jìn)行物質(zhì)交換。(2)方法：用機(jī)械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間。分瓶取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)3.制成細(xì)胞懸液方法：用培養(yǎng)液將細(xì)胞制成細(xì)胞懸液。三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程4.原代培養(yǎng)(1)體外培養(yǎng)的動物細(xì)胞類型①懸浮細(xì)胞：②貼壁細(xì)胞：能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。需要貼附于某些基質(zhì)表面才能生長增殖。（大多數(shù)細(xì)胞屬于這種類型）這類細(xì)胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。——細(xì)胞貼壁要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。分瓶取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)3.制成細(xì)胞懸液方法：用培養(yǎng)液將細(xì)胞制成細(xì)胞懸液。三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程4.原代培養(yǎng)(2)細(xì)胞增殖受阻的原因①懸浮的細(xì)胞：②貼壁細(xì)胞：會因細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等因素而分裂受阻。當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞通常會停止分裂增殖。除受上述因素影響外，還會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象。腫瘤細(xì)胞失去接觸抑制適宜條件下在培養(yǎng)液可以無限增殖下去。癌細(xì)胞的細(xì)胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少正常細(xì)胞平面觀瓶壁上的細(xì)胞層數(shù)是：一層（或單層）癌變細(xì)胞失去接觸抑制現(xiàn)象，可以在培養(yǎng)瓶中形成多層細(xì)胞正常細(xì)胞增殖到相互接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細(xì)胞停止繼續(xù)增殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象。某些異常細(xì)胞能解除這種現(xiàn)象。體外動物細(xì)胞培養(yǎng)如何解決細(xì)胞分裂受阻的問題呢？需要對細(xì)胞進(jìn)行分瓶培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖。拓展：三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程判斷依據(jù)：是否分瓶！(1)原代培養(yǎng)：(2)傳代培養(yǎng)：分瓶前的細(xì)胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。制成細(xì)胞懸液取動物組織放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進(jìn)行原代培養(yǎng)

放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)傳代培養(yǎng)5.分瓶、傳代培養(yǎng)分瓶取動物組織分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)5.分瓶、傳代培養(yǎng)（3）收集細(xì)胞的方法三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程①懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞：直接用離心法收集；②貼壁細(xì)胞：重新用胰蛋白酶等處理,使之分散成單個細(xì)胞，然后再用離心法收集。①第一次使用：使組織細(xì)胞分散開；②貼壁細(xì)胞傳代培養(yǎng)時使用：使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個細(xì)胞，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)。（4）胰蛋白酶作用進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，這說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？P44旁欄思考：蛋白質(zhì)用胃蛋白酶行嗎？不行，因為動物細(xì)胞培養(yǎng)適宜的PH為7.2～7.4，此環(huán)境下胃蛋白酶(1.5～2.0)沒有活性，而胰蛋白酶(7.2～8.4)的活性較高。取動物組織用機(jī)械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞加培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶中傳代培養(yǎng)懸浮細(xì)胞貼壁細(xì)胞(大多數(shù)）細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制細(xì)胞分裂受阻解決方法分瓶培養(yǎng)小結(jié)：動物細(xì)胞培養(yǎng)過程比較項目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果相同點固體培養(yǎng)基新的植株葡萄糖、動物血清液體培養(yǎng)基細(xì)胞增殖植物細(xì)胞的全能性大量新細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物蔗糖、植物激素①培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂；②均需無菌操作，適宜的溫度、pH等條件。原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)脫分化、再分化總結(jié)：植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程四、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1.胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)(1)分布：(2)特點：(3)應(yīng)用實例：(4)局限性：存在于

中具有分化為成年動物體內(nèi)的

的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至

的潛能。目前科學(xué)家已分離出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES細(xì)胞，并證明了ES細(xì)胞可以在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元和造血干細(xì)胞等細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞必須從

中獲取，涉及倫理問題，因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。早期胚胎任何一種類型個體胚胎(1)分布：(3)特點:(2)常見類型

組織或器官內(nèi)造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞精原干細(xì)胞發(fā)現(xiàn)最早研究最多應(yīng)用最成熟具有

性，只能分化成

細(xì)胞或組織，

發(fā)育成完整個體的能力。成體（骨髓、外周血和臍帶血中）（神經(jīng)系統(tǒng)中）（睪丸中）組織特異特定的不具有(4)作用:有著自我更新能力

及分化潛能的干細(xì)胞，與組織、器官的

、

和

等密切相關(guān)。發(fā)育再生修復(fù)治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病。造血干細(xì)胞→神經(jīng)干細(xì)胞→四、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用2.成體干細(xì)胞(1)概念：通過

誘導(dǎo)小鼠

細(xì)胞，獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞。(2)應(yīng)用：(3)優(yōu)勢：①誘導(dǎo)過程

破壞胚胎；②

理論上可以避免

反應(yīng)。體外成纖維（該過程類似于植物組織培養(yǎng)中的脫分化）無須免疫排斥所以，科學(xué)家普遍認(rèn)為iPS細(xì)胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細(xì)胞。四、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用3.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）①用iPS細(xì)胞治療了小鼠的

；②用iPS細(xì)胞治療

等領(lǐng)域的研究也取得了新進(jìn)展。鐮狀細(xì)胞貧血阿爾茨海默病、心血管疾病(4)制備方法：①借助載體將

導(dǎo)入細(xì)胞；②直接將

導(dǎo)入細(xì)胞；③用

來誘導(dǎo)形成。特定基因特定蛋白小分子化合物等(5)來源：成纖維細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等練習(xí)與應(yīng)用1.判斷下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1）培養(yǎng)環(huán)境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）細(xì)胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。（

）（3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清（

）（4）培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞需定期用胰蛋白酶處理,分瓶后才能繼續(xù)增殖（

）一.概念檢測×√××2.干細(xì)胞有著廣泛的應(yīng)用前景。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.干細(xì)胞是從胚胎中分離提取的細(xì)胞B.造血干細(xì)胞可以分化為各種血細(xì)胞C.不同類型的干細(xì)胞,它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細(xì)胞產(chǎn)生的特定細(xì)胞,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A練習(xí)與應(yīng)用

現(xiàn)在關(guān)于iPS細(xì)胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進(jìn)行思考。（1）由于誘導(dǎo)iPS細(xì)胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPS細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預(yù)測性方面考慮，如果要將這些細(xì)胞用于緊急情況，應(yīng)該提前采取什么措施?像建立骨髓庫一樣，有研究團(tuán)隊正在嘗試建立HLA(HumanLeukocyteAntigen,人類白細(xì)胞抗原)多態(tài)性豐富的iPS細(xì)胞庫，可以為需要的人找到HLA匹配度較高的iPS細(xì)胞，這樣不僅可以節(jié)省時間、成本，還能減輕異體干細(xì)胞移植后發(fā)生的免疫排斥反應(yīng)。（2）如果誘導(dǎo)iPS細(xì)胞定向分化為生殖細(xì)胞的技術(shù)發(fā)展成熟，該技術(shù)可能會有哪些應(yīng)用？又可能帶來哪些問題？

用于治療不孕癥；進(jìn)行瀕危物種的克隆研究。

該技術(shù)可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個人的iPS細(xì)胞分別誘導(dǎo)形成精子和卵子，兩者受精可能培育出“單親”嬰兒；有的人還可能有目的地選擇iPS細(xì)胞，從而“設(shè)計”嬰兒。二.拓展應(yīng)用感謝您的觀看！科技探索之路:動物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程首例胚胎移植成功首創(chuàng)動物組織體外培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)哺乳動物精子獲能現(xiàn)象體細(xì)胞核移植成功試管家兔誕生創(chuàng)立單克隆抗體技術(shù)胚胎分割移植成功分離和培養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞克隆羊多莉誕生獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞單細(xì)胞基因組測序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒誕生我國科學(xué)家首次培育了體細(xì)胞克隆猴。1890年1907年1951年1958年1959年1975年197