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

第二节 动物细胞工程 第一课时 动物细胞培养 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？ 动物细胞培养 动物细胞工程常用技术 1 动物细胞培养 动物细胞工程的基础 动物细胞核移植 动物细胞融合 人造皮肤 单克隆抗体 克隆猴“中中”和“华华” 操作原因： 动物细胞培养 2 ——动物细胞工程的基础 1. 概念：是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成__________，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞______和______的技术。 单个细胞 生长 增殖 对象： 原因： 细胞分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。 一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。 原理： 细胞增殖 （有丝分裂） 目的:获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。 动物细胞培养 2 ——动物细胞工程的基础 2．动物细胞培养的条件 动物细胞培养所需的基本条件 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 动物细胞培养 2 ——动物细胞工程的基础 2．动物细胞培养的条件 1.营养 水、糖类、氨基酸、无机盐、维生素…… 注意：这里的糖类不包括淀粉、蔗糖等 ①已知成分:将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。称为合成培养基。 ②血清: 由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清可以补充合成培养基中缺乏的物质。 + 合成培养基 血清 注意：培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。 2.无菌、无毒的环境 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 （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） ？ 如何防止培养过程中的微生物污染？ 在细胞培养液中添加一定量的抗生素 培养的细胞一旦被污染，多数无法挽回，需尽快弃之，以防止污染扩大而影响其他细胞。 多数动物细胞生存的适宜pH为________ (1)适宜的温度： 36.5±0.5℃ 7.2-7.4 维持细胞正常的形态和功能 哺乳动物细胞培养的温度多以_ __________为宜； 维持适宜渗透压的目的______________________ (2)适宜的pH： (3)适宜的渗透压： 3.温度、pH和渗透压 （一般与动物体内相同） 4.气体环境 动物细胞培养所需气体主要有___和____ O2 CO2 (1)组成 O2： CO2： 细胞代谢所必需 维持培养液的pH (2)容器： 通常采用培养皿或松盖培养瓶。 (3)仪器： 置于含有95%空气和5%CO2的混合气体 的CO2培养箱中进行培养。 动物细胞培养的过程 3 动物细胞培养的过程——重要名词解释 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.细胞生长受什么限制？什么是接触抑制？ 4.什么是原代培养和传代培养？ 5.传代培养时不同类型的细胞怎么处理？ ①细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；②分散有利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 ①悬浮生长：悬浮在培养液中生长増殖 ②贴壁生长（主要）：需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。 ①细胞生长受密度、有害代谢物、营养物质的影响（悬浮生长），以及接触抑制（贴壁细胞） ②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。 ①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； ②传代培养：分瓶后的细胞培养 ①悬浮生长类：直接用离心法收集 ②贴壁生长类：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 悬浮细胞 贴壁细胞 用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 原代培养 在培养皿或培养瓶内 加培养液制成细胞悬液 悬浮生长 贴壁生长 (大多数） ④接触抑制 细胞分裂受阻 解决 传代培养 分瓶 培养 取动物组织 分散成单个细胞 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 ①营养物质缺乏、②代谢废物积累、③细胞密度过大等 “细胞增殖到互相接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，就会使细胞停止继续繁殖，出现接触抑制的现象”试结合上述解释，举例说明哪种细胞无接触抑制现象 形成一层细胞 可形成多层细胞 肿瘤细胞失去接触抑制，条件适宜可以无限增殖下去 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蛋白质 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，所以用胃蛋白酶不行。 思考 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 培养结果 培养目的 相同点 归纳比较植物组织培养与动物细胞培养 获得细胞或细胞产物 常用固体培养基 新植株 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都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养； ②都需要配制合成培养基； ③都需要适宜的温度、pH等条件； ④两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂 原代培养、传代培养 脱分化、再分化 (2)AB段和DE段繁殖速度缓慢的原因是什么？ (3)E点后细胞大多数具有异倍体核型，这样的细胞有什么特点？ 提示：B点，B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养。 提示：AB段发生了接触抑制；DE段细胞大部分衰老，失去分裂能力。 提示：能无限增殖。 干细胞培养及其应用 4 心肌细胞 神经细胞 血细胞 肝细胞 胚胎干细胞 ES细胞 来源： 特点： 实例： 局限性： 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。 必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 成体干细胞 来源： 分类： 造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） 神经干细胞（神经系统中） 精原干细胞（睾丸中） 成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞 特点: 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 应用实例： 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）。 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（发现最早、研究最多、应用最成熟）。 造血干细胞→ 神经干细胞→ 诱导多能干细胞 通过多种技术手段诱导相应体细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，简称iPS细胞） 2006年，日本京都大学山中伸弥团队在《细胞》期刊上率先报道了诱导多能干细胞的研究。他们把四种转录因子基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成纤维细胞，发现可诱导其转化为一种新细胞，即诱导多能干细胞iPSC。 山中伸弥 20 2022年4月13日，北京大学邓宏魁教授领衔的团队，在干细胞领域取得突破性成果，首次在国际上报道使用化学小分子诱导人成体细胞转变为多能干细胞。 邓宏魁教授 21 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 定向诱导分化 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 临床治疗疾病如： 白血病、帕金森病、阿而茨海默病等 iPS细胞 优点 诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS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，所以科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。 22 来源或存在 功能及应用 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 诱导多能干细胞(iPS细胞) 早期胚胎 能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体。 成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞 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。 体外诱导体细胞产生 能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。 课堂小结 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 分散组织细胞 取动物组织 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 如图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中 B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析： (1)原代培养和传代培养的分界点是图中的哪个点？ Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$