2.2.1动物细胞培养课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞融合 动物细胞核移植 动物细胞工程 生产单克隆抗体 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，让这些细胞生长和增殖的技术。 需要哪些条件呢？ 培养的过程是怎样的？ 如何分散呢？ ①合成培养基：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。 培养基 ③动物血清： ②物理性质： 液体培养基（培养液） ①对培养液和所有培养用具进行灭菌； ②在无菌环境下进行操作； ③培养液需要定期更换（清除代谢物） ①温度：36.5±0.5℃为宜； ②适宜pH：7.2-7.4； ③渗透压：维持细胞正常的形态和功能。 通常采用培养皿或松盖培养瓶，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。 CO2主要作用是什么？ O2和CO2 维持培养液的pH 一、培养条件 含有蛋白质、葡萄糖、激素等物质，还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖。 按培养基组成物质的化学成分区分，根据对培养组成物质的化学成分是否完全了解来区分，可以将培养基分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基。 2 动物细胞培养的实例： 那么，获得这些细胞或细胞产物的具体过程又是怎样的？ 克隆皮肤 皮肤烧伤 3 阅读教材44-45页，动物细胞培养的过程，回答以下问题： 1、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？ 2、为什么将取出的组织分散成单个细胞？ 3、将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理？胃蛋白酶可以吗？ 4、用胰蛋白酶处理组织时，处理时间不宜过长，为什么？ 5、什么叫原代培养、传代培养？ 6、动物细胞培养能否体现动物体细胞的全能性?说明你的理由？ 二、动物细胞培养过程 取动物胚胎或幼龄动物组织 剪碎 胰蛋白酶（胶原蛋白酶）处理 分散成单个细胞 细胞悬液 加培养液 培养液中，放入CO2培养箱进行原代培养（10代以内）（悬浮细胞、贴壁细胞） 转入 进行传代培养（10代以后） 分瓶： 悬浮培养的细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需用胰蛋白酶处理分散成单个细胞后，再用离心法收集 ①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。 ②贴壁生长类：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。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。 5 机械法 胰蛋白酶、胶原蛋白酶 原代 密度 有害代谢物 营养 接触抑制 接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。 细胞贴壁 细胞的接触抑制 原代培养——分瓶之前 初次培养 传代培养——分瓶后的培养 8 1.为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？ 分化程度低，增殖能力强 2.为什么将取出的组织分散成单个细胞？ 思考-讨论: 分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行营养物质的吸收和代谢废物的排出 3.将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理？ 胃蛋白酶可以吗？ 胰蛋白酶：将动物组织细胞间的蛋白质分解，获得单个细胞。 胃蛋白酶最适pH 约等于2，pH不适宜。 4.用胰蛋白酶处理组织时，处理时间不宜过长，为什么？ 细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞，要控制好时间。 5.动物细胞培养能否体现动物体细胞的全能性?说明你的理由。 不能。动物细胞培养只是细胞的增殖,没有体现细胞的全能性。 9 重要名词解释 ①原代培养： 通常将________的细胞培养，即动物组织经_____后的________称为原代培养（ 10代内）； 分瓶之前 处理 初次培养 ②传代培养： 将______的细胞培养称为传代培养； 分瓶后 ③细胞贴壁： 大多数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； 贴附于某些基质表面 瓶壁 ④接触抑制： 当贴壁细胞生长到_____________时，细胞通常会_____________； 表面相互接触 停止分裂增殖 例1．实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 D 【解析】离体动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，A正确；动物细胞培养前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理皮肤组织使组细胞分散开，制成细胞悬液，B正确；丙表示原代培养，出现接触抑制现象，C正确；丁是传代培养过程，该过程仍会出现细胞贴壁和接触抑制现象，D错误。 11 例2.下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答下列问题。 (1)容器A中放置的是动物器官或组织，它一般取自 _________________ ______。 (2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是________ ，然后用________酶处理，这是为了使细胞分散开；这样做的目的是____________ __。 (3) 在B瓶中的培养称为__________培养，将B瓶中的细胞分装到C瓶中，用__________酶处理，制成细胞悬液再继续培养，称为____________。 动物胚胎或幼年动物的器官组织 剪碎 胰蛋白 原代 胰蛋白 传代培养 使细胞能与培养液充分接触，更易进行营养物质的吸收和代谢废物的排出 例2.下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答下列问题。 (4)在B瓶中培养时，悬浮液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为____________。培养贴附性细胞时，细胞进行有丝分裂，数量不断增多，当贴壁细胞分裂生长到______________时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的______________。为了把B瓶中的细胞分瓶，要用________处理，然后配成________，再分装。 (5)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是__________________________________。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_______________。 (6)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_________。 细胞贴壁 表面相互接触 接触抑制 胰蛋白酶 细胞悬液 血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液pH 抗生素 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 获得细胞及代谢产物 植物细胞的全能性 植物体（细胞产品） 快速繁殖、培育无病毒植株等 葡萄糖、动物血清 蔗糖、植物激素 液体培养基 固体培养基 动物细胞增殖 三、植物组织培养和动物细胞培养的比较 大量细胞（细胞产物） 四、干细胞培养及其应用 1.干细胞分布在生物体哪些地方？ 2.干细胞可分为哪些类型？各有什么特点？ 3.成体干细胞能不能发育成完整个体？ 4.干细胞有哪些应用？ 2、干细胞可分为哪些类型？各有什么特点？ 1、干细胞分布在哪些地方？ 早期胚胎、骨髓、脐带血等多种组织器官 具有分化成为成年动物体内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。 ①骨髓中的造血干细胞（多能干细胞）； ②神经系统中的神经干细胞（专能干细胞）； ③睾丸中的精原干细胞（专能干细胞）。 只能分化成特定的细胞或组织 3、成体干细胞能不能发育成完整个体？ ①胚胎干细胞（ES细胞）存在于早期胚胎中 ②成体干细胞： 成体组织或器官内的干细胞 四、干细胞培养及其应用 主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中 4.干细胞有哪些应用？ 有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。 类型 应用 ①造血干细胞 ②神经干细胞 治疗白血病、造血系统、免疫系统功能障碍疾病 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） 白血病：是一种造血系统的恶性肿瘤，，，将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能。 17 ③诱导多能干细胞的应用（iPS细胞） 如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等（理论上没有免疫排斥） 体外诱导小鼠成纤维细胞 诱导多能干细胞（iPS） （类似于胚胎干细胞） 临床治疗人类疾病 多种体细胞 定向诱导 分化 成纤维细胞胞体呈梭型或不规则三角形，生长时呈放射状，具有较强的分裂增殖能力，适应性强，是最容易培养的动物细胞类型之一。 帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经系统变性疾病，老年人多见，最主要的病理改变是中脑黑质多巴胺（dopamine, DA）能神经元的变性死亡 阿尔茨海默病（AD）是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，病因迄今未明 18 动物细胞培养 课堂小结 动物细胞培养的概念和原理 干细胞培养及其应用 ①营养条件；②无菌、无毒的环境；③温度、pH和渗透压；④气体环境 原理：细胞的增殖 在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术 干细胞的分布 干细胞的类型 干细胞的应用 胚胎干细胞（ ES细胞） 成体干细胞 动物细胞培养的条件 动物细胞培养的过程 动物组织 单个细胞 细胞悬液 原代培养 传代培养 早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中 主要应用在医学上 1.下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别 (　　) A.动物细胞培养所用的培养基的成分与植物的不同 B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C.动物细胞培养过程中可发生基因重组，而植物组织培养不能 D.植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性 2.在将动物组织块分散成单个细胞时，可以使用胰蛋白酶。由此不能推测出来的是 (　　) A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系 B.胰蛋白酶可能会对动物细胞造成损伤 C.处理时一定要注意处理时间、加酶量 D.换用胃蛋白酶也能起到相同的作用 A 课堂练习 D 解答 解：A、动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等．植物组织培养所用的培养基是固体培养基，其中通常含有蔗糖、氨基酸、无机盐和植物激素等，A正确； B、动物细胞培养与植物组织培养过程中均需要灭菌处理，并且需要在无菌条件下进行，B错误； C、动物细胞培养与植物组织培养过程中均不发生基因重组，C错误； D、植物组织培养的结果是植物体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养的结果是细胞株、细胞系，原理是细胞增殖，不能体现细胞的全能性，D错误． 20 3.某医院接生了一名婴儿，医院为他保留了脐带血，若后来他患了胰岛素依赖型糖尿病，就可以通过脐带血中的干细胞为其治疗。关于这个实例说法正确的 ( 　　) A.用干细胞培育出人体需要的器官来治疗疾病，需要激发细胞的所有 全能性 B.用脐带血干细胞能治疗这个孩子的所有疾病 C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术 D.如果要移植用他的干细胞培养出的器官，应该长期给他使用免疫抑 制药物 C 4.动物细胞培养的过程跟踪练习 1.过程①处理方法有:_____________________。 2.过程②为____________ 3.培养的动物细胞有两类: ①悬浮在_______中生长增殖; ②___________________生长增殖。 4.过程③为_____培养,进行过程③的原因主要有:细胞密度过大、___________积累、_________缺乏和接触抑制等。 5.进行过程③时,悬浮培养的细胞直接用_______收集;贴壁细胞需要使用 _________等处理,然后用_______收集。 机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理 原代培养 培养液 贴附于某些基质表面 离心法 胰蛋白酶 离心法 传代 有害代谢物 营养物质 谢谢 小结：动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 配置细胞悬液 剪碎用胰蛋白酶处理 10代细胞 转入培养瓶 40-50代细胞 传代培养 无限传代 单个细胞 加培养液稀释 传代10代以内，遗传物质不改变，保持正常二倍体核型。 传代10-50代左右，增长缓慢以至于完全停止，部分细胞核型可能发生变化（遗传物质可能改变） 为什么用胰蛋白酶处理？ 分瓶传代培养 原代培养特点：细胞贴壁、接触抑制 继续传代培养少部分细胞获得不死性，细胞突变，遗传物质已经改变，等同于癌细胞。 细胞株：一般说遗传物质未改变 细胞系：遗传物质已改变 原代培养 24 细胞悬浮液 细胞株 10代细胞 50代细胞 细胞系 无限传代 原代培养 传代培养 遗传物质改变 原代培养、传代培养、细胞株、细胞系四者之间的关系 注意 5、动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 胰蛋白酶 剪碎 单个细胞 加培养液 细胞 悬浮液 10代 细胞 部分细胞“癌变”，无限传代 动物细胞培养不能最终培养成动物体 50代细胞 原代培养 传代培养 细胞贴壁 剥离、分瓶 细胞 分化程度低，增殖能力强 去掉组织间蛋白 （1）培养前为什么要将组织分散成单个细胞？ ①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖； ②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。 （2）将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理？ 胃蛋白酶可以吗？ 胰蛋白酶可以将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解，使细胞分散开，获得单个细胞。 纤维蛋白、胶原蛋白等 胃蛋白酶不可以，pH不适宜。 （3）在用胰蛋白酶处理组织时应注意 什么？ 细胞膜含有蛋白质，长时间处理会损伤细胞 要控制好时间 因为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。 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；胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4，胰蛋白酶在此环境中活性较高，但处理时间要控制好，否则会损伤细胞。 27 现场突发爆炸，全身烧伤60%的消防员，6次植皮手术后重返一线。 动物细胞培养技术 通过细胞培养构建的人造皮肤 动物胚胎或幼龄动物器官组织 取出组织 剪碎 胰蛋白酶处理将组织分散成单个细胞 单个细胞 细胞悬液 加培养液 培养瓶内培养 转入 （原代培养10代以内） (分散组织) 分化程度低，增殖能力强 去掉组织间蛋白 一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，有接触抑制。 分瓶 进行传代培养（10代以后） 直接用离心法收集 重新用胰蛋白酶处理，然后再用离心法收集 实验小鼠eq \o(——→,\s\up16(甲))皮肤组织eq \o(——→,\s\up16(乙))皮肤细胞eq \o(——→,\s\up16(丙))细胞培养1eq \o(——→,\s\up16(丁))细胞培养2 A．甲过程需要在无菌条件下进行 B．乙过程需要将获得的皮肤细胞制成细胞悬液 C．丙过程是原代培养出现接触抑制现象 D．丁过程是传代培养，不会出现细胞贴壁和接触抑制现象 $