2.2.1动物细胞培养课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

希普：首例胚胎移植成功 哈里森:首创动物组织体外培养法 张明觉：发现哺乳动物精子获能现象 格登、童第周：体细胞核移植成功 试管家兔诞生 米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 山中伸弥：获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 第二章 细胞工程 第2节 动物细胞工程应用 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。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。 动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合和细胞核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础 动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和繁殖的技术 一、动物细胞培养 一、培养条件 二、培养过程 三、干细胞培养及其应用 1.动物细胞培养条件 一、动物细胞培养 动物细胞培养 所需的基本条件 一般来说，动物细胞培养（模拟体内细胞正常生长增殖的环境）需要满足以下条件： 营养条件 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…… 1.动物细胞培养条件 一、动物细胞培养 将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按种类和所需量严格配制的培养基。 （1）营养条件 培养基构成： 合成培养基 血清等一些天然成分 ＋ 合成培养基： 血清等一些天然成分： 含有尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质 培养基类型： 液体培养基 （培养液） 血清 （2）无菌无毒 无菌：无菌操作；加抗生素 无毒：定期更换培养液 （3）温度、pH和渗透压 维持细胞正常的形态和功能 温度：36.5±0.5℃ pH：7.2~7.4 适宜的渗透压 （4）气体环境 O2：细胞代谢所必需 CO2：维持培养液的pH值 95%空气+5%CO2的CO2培养箱 1.动物细胞培养条件 一、动物细胞培养 一、培养条件 二、培养过程 三、干细胞培养及其应用 取动物组织 制备细胞悬液 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 动物组织 细胞悬液 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养） ①机械法 ②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 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？ 取动物组织 制备细胞悬液 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 动物组织 细胞悬液 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养） ①机械法 ②用胰蛋白酶、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 为什么要将组织分散成单个细胞？ 取动物组织 制备细胞悬液 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 动物组织 细胞悬液 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养） ①机械法 ②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。 用培养液将细胞制成细胞悬液。 将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养。 放入CO2培养箱中培养 取动物组织 制备细胞悬液 原代培养 转入培养液中 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 动物组织 细胞悬液 原代培养 原代培养 通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经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。 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 贴壁（依赖性）细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，它们往往贴附在培养瓶瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，就会停止分裂增殖，即接触抑制。 培养瓶 营养液 培养细胞 培养瓶 营养液 培养细胞 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 非贴壁（依赖性）细胞（如癌细胞等）能够悬浮（不贴附介质）在培养液中增殖。 机械方法 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 （酶处理） 离心收集细胞 动物组织 细胞悬液 传代培养 原代培养 分瓶继续培养 成块组织中细胞和细胞靠在一起，彼此限制生长和增殖 动物组织经过处理后的初次培养（未分瓶） 分瓶后的细胞培养 培养一段时间后，细胞密度过大，培养液营养物质缺乏、有害代谢物积累等，贴壁依赖性细胞还会出现接触抑制，所以需要分瓶才能继续增殖 动物细胞培养所需的条件 一、动物细胞培养 2.动物细胞培养过程 贴壁（依赖性）细胞会出现接触抑制，非贴壁（依赖性）细胞不会。 原代培养和传代培养中的“代”不是指增殖“代”数。 思考.讨论 —有关动物细胞培养的问题 机械方法 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 （酶处理） 离心收集细胞 动物组织 细胞悬液 传代培养 原代培养 分瓶继续培养 外植体 愈伤组织 芽、根等器官 脱分化 再分化 胚状体 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，増殖能力越强，所以更容易培养。 2. 动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。 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 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 一、培养条件 二、培养过程 三、干细胞培养及其应用 电镜下的胚胎干细胞（照片经后期人工上色处理，放大约1500倍） （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。 特点：体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。 也叫做全能干细胞。 一、动物细胞培养 3.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中。 造血干细胞：存在于骨髓、脐带血、外周血， 可分化成各种血细胞和免疫细胞。也叫做多能干细胞。 神经干细胞：取自神经系统，可分化成神经细胞。 精原干细胞：取自睾丸，可分化成无数的精子。 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。 一、动物细胞培养 3.干细胞培养及其应用 （3）诱导多能干细胞 概念： 通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。 诱导方法： ①借助载体将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）； ②用小分子化合物诱导形成。 iPS细胞 一、动物细胞培养 3.干细胞培养及其应用 （3）诱导多能干细胞 概念： 通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。 诱导多能干细胞优点： ①诱导过程无须破坏胚胎； ②iPS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。 iPS细胞 一、动物细胞培养 3.干细胞培养及其应用 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 诱导多能干细胞的应用： 可治疗镰状细胞贫血症，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。 比较 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞 来源     诱导高度分化的组织细胞形成 特点 具有分化成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 具有 ，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 类似胚胎干细胞；诱导无须破坏胚胎，应用前景更广泛 早期胚胎 成体组织或器官中 组织特异性 （3）诱导多能干细胞 一、动物细胞培养 3.干细胞培养及其应用 第一章 发酵工程 第2节 动物细胞工程应用 希普：首例胚胎移植成功 哈里森:首创动物组织体外培养法 张明觉：发现哺乳动物精子获能现象 格登、童第周：体细胞核移植成功 试管家兔诞生 米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 山中伸弥：获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 $$