2.3动物细胞工程及其应用（第2课时）课件-2025-2026学年高二下学期生物苏教版选择性必修3

第三节 动物细胞工程及其应用 第二章 细胞工程 学习目标 1.阐明动物细胞培养的条件和过程 2.简述动物细胞培养的应用 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？ 通过细胞培养构建的人造皮肤 积极思维： 目录 1.动物细胞培养的条件 2.动物细胞培养的过程 3.动物细胞培养的应用 动物细胞培养的条件 20 世纪初，美国一位生物学家从蛙胚中分离出一些神经组织，并将这些组织和分散的单个细胞在无菌条件下置于青蛙淋巴液中进行培养，这些组织和细胞存活了数周之久。该实验开创了动物细胞培养的先例。 不同分裂状态的蛙胚 动物细胞培养的条件 1.动物细胞培养 从动物体内获得相关组织，分散成单个细胞后，模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖的技术 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 地位：动物细胞工程的基础 动物细胞的培养需要哪些条件呢？ 动物细胞培养的条件 1.营养 动物细胞培养所需的基本条件 营养 条件 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 合成培养基 + 血清等天然成分 将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基 含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求 动物细胞培养的条件 动物细胞培养通常要添加血清的原因 血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中，蛋白质主要为白蛋白和球蛋白；氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本原料，且有些氨基酸是动物细胞本身不能合成的（称为必需氨基酸），必须由培养液提供；激素有胰岛素、生长激素等。血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，它们能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，在培养动物细胞时，为保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需在培养基中添加10%~20％的血清等天然成分。 动物细胞培养的条件 3.温度、pH和渗透压 （1）适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜 （2）适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 ； （3）适宜的渗透压： ； 4.气体环境 （1）气体组成及其作用 （2）容器：通常采用培养皿或松盖培养瓶 （3）仪器：置于含95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养 维持细胞正常的形态和功能 36.5±0.5℃ 7.2 ~ 7.4 O2 CO2 ：细胞代谢所必需的 ：持培养液的pH 松盖培养瓶 培养皿 动物细胞培养的条件 动物和人体的免疫系统可抵御各种微生物对机体的入侵，因此体内细胞生活的内环境几乎是无菌、无毒的。而离体培养的细胞对微生物和有毒物质的防御能力极低，所以其培养环境中一旦有细菌、真菌或病毒等微生物的污染，培养的细胞就会死亡。 动物细胞培养的条件 4.无菌、无毒环境 （1）无菌 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 适量添加抗生素 （2）无毒 定期更换培养液 目的：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 防止微生物污染 动物细胞培养的过程 制成细 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 放入CO2培养箱中培养 转入培养液中进行原代培养 放入CO2培养箱中培养 取动物组织 动物细胞培养的过程 1.取动物组织 （1）取材对象：一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 （2）取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养 2.分散成单个细胞 （1）原因 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利于细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换 （2）方法：用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 3.细胞悬液 用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养瓶或培养皿内，置于适宜环境中培养 体外培养的动物细胞可以分为两大类 （1）悬浮生长：悬浮在培养液中生长增殖 限制：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：贴附于某些基质表面生长增殖（大多数） 限制：除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象 动物细胞培养的过程 相关概念 （1）细胞贴壁 大多数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壁上，这种现象称为细胞贴壁 （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的现象 动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 解决 悬浮生长 贴壁生长 （大多数） 细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 接触抑制 分瓶培养 细胞分裂受阻 动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 4.原代培养 人们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 5.传代培养 （1）收集细胞 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 （2）将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养 动物细胞培养的过程 原代培养 传代培养 细胞株 细胞系 遗传物质改变 遗传物质有的改变 多数细胞固定在表面生长和分裂 随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖 细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 无限传代 培养危机 危机1 危机2 动物细胞培养的过程 【讨论】 1.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？ ①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出 ②使得在细胞水平操作的其他得以实现 2.实验过程中，胰蛋白酶处理时间过长，会出现什么结果？ 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，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。 动物细胞培养的过程 植物组织培养与动物细胞培养比较 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 培养过程 培养结果 培养目的 相同点 植物细胞的全能性 细胞增殖 固体 液体 植物激素 动物血清 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 植物体 动物细胞群 快速繁殖植物 得到动物细胞及细胞产物 培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂 均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件 动物细胞培养的应用 1.为细胞或细胞器加工改造提供了大量的动物细胞原材料 2.广泛应用于重组蛋白、抗体、病毒疫苗等生物医药产品的工业化生产 3.应用于基因治疗、细胞治疗、组织工程、药物筛选和毒性检测等相关领域的基础研究和临床实践等 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 随堂小测 1.动物细胞培养是动物细胞工程的基础，科研人员将数量相等的动物肝脏肿瘤细胞和肝脏正常细胞分别置于相同培养液中培养。下列有关叙述正确的是( ) A.培养动物细胞一般使用固体培养基 B.细胞培养液中通常含有维生素、激素、糖类等多种能源物质 C.定期更换培养液可以防止代谢产物积累对细胞自身造成危害 D.培养液和所有培养用具要进行消毒处理 解析：动物细胞培养一般使用液体培养基，有利于细胞的大量增殖，A错误。维生素既不是细胞的结构物质，也不能提供能量，只是对细胞的生长和代谢起到调节作用：激素是信息分子，对细胞的生长只具有调节作用，不是能源物质，B错误。动物细胞培养过程中，随着细胞增殖，细胞代谢产物积累，故定期更换培养液可以防止代谢产物的积累对细胞造成危害，C正确。培养液和所有培养用具要进行灭菌处理，消毒不能起到彻底杀灭所有微生物的作用，D错误。 C 随堂小测 2.三维细胞培养技术(3D细胞培养)是通过人工模拟细胞间质微环境，允许动物细胞在三维空间中生长和相互作用的技术。与传统的细胞培养相比，3D细胞培养更接近体内细胞的实际生长环境。下列说法正确的是( ) A.传统细胞培养时，细胞并不都需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 B.用胰蛋白酶处理传统培养的贴壁细胞，断裂其胞间连丝使之游离便于传代 C.3D细胞培养前需要对动物组织进行灭菌处理，培养时需定期更换培养液 D.利用3D细胞培养技术研究干细胞分化过程时，通常需要进行分瓶处理 解析：A、传统细胞培养时，体外培养的动物细胞可分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖，另一类细胞需要贴附于某些基质表面生长增殖，大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，A正确；B、胞间连丝是植物细胞间的结构，动物细胞不存在胞间连丝，B错误；C、细胞培养过程需要营造无菌无毒的环境，包括定期更换培养液等，但不能对动物组织进行灭菌处理，C错误；D、利用3D细胞培养技术研究细胞分化时，发生细胞结构和功能的稳定改变，但是细胞数量不再增加，因此不需要分离处理，D错误。 A 随堂小测 3.如图为从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养过程示意图。下列叙述错误的是( ) A.步骤②可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使细胞分散 B.步骤③到④直接用离心法收集细胞进行传代培养 C.步骤③和④培养过程中可使用松盖培养瓶进行培养 D.大多数类型动物细胞在培养时需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 解析：步骤②制备细胞悬浮液时，可用胰蛋白酶、胶原酶处理使细胞分散,A正确。传代培养时，需用胰蛋白酶处理使细胞从培养瓶壁上脱落，再离心收集，不能直接离心，B错误。动物细胞培养时，松盖培养瓶可满足气体交换需求，C正确。大多数动物细胞培养需要贴附于基质表面生长增殖，D正确。故选B。 B THANKS 谢谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $