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

动物细胞工程常用的技术 动物细胞培养 动物细胞融合 动物体细胞核移植 人造皮肤 犬瘟热病毒单克隆抗体 克隆猴：中中和华华 动物细胞工程的基础 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程（一） 动物细胞培养 课堂导入 通过细胞培养构建的人造 皮肤 小面积烧伤： 患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复 大面积烧伤呢？ 讨论：①使用他人皮肤？ ②患者自身的不够用，如何解决？ 怎样才能获得大量自体健康皮肤？ 易产生免疫排斥反应 可从病人身上取少量正常、健康皮肤在体外进行培养、扩增。 一、动物细胞培养 1. 概念 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。 2. 目的 获得细胞或者细胞产物 3. 原理 细胞增殖 未体现动物细胞的全能性 4. 地位 动物细胞工程的基础 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH和渗透压 适宜的气体环境 ＜ > 营养 条件 其他 条件 动物细胞 培养所需的基本条件 糖类、氨基酸、无机盐、维生素…… 体外培养动物细胞也需满足类似条件 机体给细胞提供了适宜条件，包括： 充足的营养 稳定的内环境等 原因 体内生活的动物细胞 二、动物细胞培养的条件 动物体内细胞能够维持正常的生命活动 有些细胞能不断增殖 5 二、动物细胞培养的条件 1. 营养 (1)培养基的构成： 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 + 血清等天然成分 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而成的培养基 思考 动物细胞培养时为什么要添加动物血清？ 人们对动物细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，动物血清中含某些人类未知、细胞生长增殖所必需的物质。 (2)培养基类型 (按物理性质分)： 液体培养基（也称为培养液） 二、动物细胞培养的条件 2. 无菌、无毒的环境 (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可根据实际情况适量添加抗生素 防止微生物污染 (2)无毒： 定期更换培养液 清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 二、动物细胞培养的条件 3. 温度、pH和渗透压 (1)温度： (2)pH： (36.5±0.5) ℃ (3)适宜的渗透压 7.2～7.4 4. 气体环境 (1)组成及作用 (2)培养仪器： O2： CO2： 细胞代谢所必需 维持培养液的pH ①用培养皿或松盖培养瓶 ②在95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养 培养瓶 CO2培养箱 三、动物细胞培养的过程 取动物组织 制成细胞悬液 原代培养 CO2培养箱 传代培养 CO2培养箱 将组织分散成单个细胞 分瓶 继续培养 9 三、动物细胞培养的过程 (1)取材对象： 一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 取动物组织 原代培养 分散成单个细胞 细胞悬液 传代培养 1. 取动物组织 (2)取材原因： 细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养 纤维蛋白、胶原蛋白等 三、动物细胞培养的过程 方法： 机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 取动物组织 原代培养 分散成单个细胞 细胞悬液 传代培养 2. 分散成单个细胞 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？ 思考 说明细胞间的物质主要是蛋白质 用胃蛋白酶可以吗？ 思考 不可以，因为胃蛋白酶的最适pH为1.5左右 三、动物细胞培养的过程 取动物组织 原代培养 分散成单个细胞 细胞悬液 传代培养 2. 分散成单个细胞 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。 为什么要分散成单个细胞？ 思考 加培 养液 方法： 机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 3. 细胞悬液 三、动物细胞培养的过程 (1)概念： 指动物组织经处理后的初次培养 取动物组织 原代培养 分散成单个细胞 细胞悬液 传代培养 4. 原代培养 (3)体外培养 的动物细胞 悬浮生长类细胞 贴壁生长类细胞 (2)培养瓶或培养皿壁要求： 表面光滑、无毒、易于贴附 （少数） （大多数） 三、动物细胞培养的过程 体外培养的动物细胞的两种类型 (1)悬浮生长类细胞 （少数） 悬浮 培养瓶 细胞能够悬浮在培养液中生长，会因 、 , 和培养液中 等因素而分裂受阻。 细胞密度过大 有害代谢物 营养物质缺乏 积累 三、动物细胞培养的过程 (2)贴壁生长类细胞 （大多数） 细胞贴壁：在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴附在培养瓶的瓶壁上 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 体外培养的动物细胞的两种类型 15 三、动物细胞培养的过程 思考 哪种细胞无接触抑制现象，并阐述原因？ 【资料】接触抑制的原因：“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”。 癌细胞； 癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖 培养瓶中单层细胞 培养瓶中多层细胞 是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一 体外动物细胞培养如何解决细胞分裂受阻的问题呢？ 细胞膜能进行细胞间的信息交流 三、动物细胞培养的过程 (1)收集细胞： 取动物组织 原代培养 分散成单个细胞 细胞悬液 传代培养 5. 分瓶、传代培养 分 瓶 悬浮生长类： 贴壁生长类： 直接用离心法收集 重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，再用离心法收集 (2)将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养 (3)传代培养： 分瓶后的细胞培养 动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶 思考 三、动物细胞培养的过程 第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。 第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。 植物组织培养 VS 动物细胞培养 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 培养主要过程 培养目的 相同点 植物细胞的全能性 获得植物体 植物激素 脱分化、再分化 常用固体培养基 细胞增殖 获得细胞或细胞产物 动物血清 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。 常用液体培养基 原代培养、传代培养 课堂小测 1、为解决大面积烧伤病人的植皮难题，科学家研制出人造皮肤，研制过程中需要将人的皮肤细胞置于培养瓶中进行培养。培养液配制除必需的已知成分外，还必须加入天然成分，细胞方可正常生长和增殖。下列叙述正确的是（ ） A. 人的皮肤细胞培养前需用胃蛋白酶处理，使细胞分散开 B. 细胞培养过程中只需不断通入氧气，就能保证细胞正常生命活动 C. 培养液中加入的天然成分可能是血清，用来补充细胞生长和增殖所需的物质 D. 经培养可得到由多层细胞构成的人造皮肤，能直接用于移植 C 课堂小测 2、小鼠的某种上皮细胞与某种淋巴细胞体外培养时，细胞周期基本相同，但上皮细胞在培养时，呈现扁平不规则多角形，且贴附在培养瓶内壁上；而该淋巴细胞则常常悬浮在培养液中。下列有关叙述正确的是（ ） A. 使用合成培养基培养动物细胞通常不添加天然成分 B. 培养基内加入适量的抗生素可以形成无病毒的培养环境 C. 培养上皮细胞更易观察判断细胞是否具有接触抑制现象 D. 相同次数分瓶培养所获得的两者细胞数目完全相同 C 课堂小测 3、下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是（ ） A. 动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同 B. 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C. 动物细胞培养可发生遗传物质改变，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 A 受精卵 原始胚胎干细胞 囊胚 胎儿 成人 四、干细胞培养及其应用 1. 概念 动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 2. 分布 存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中 3. 分类 按来源 胚胎干细胞 成体干细胞 按分化潜能 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞 四、干细胞培养及其应用 4. 胚胎干细胞 (1)分布： （简称 ES 细胞） 存在于早期胚胎中 (2)特点： 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。 (3)应用实例： 目前科学家已分离出了小鼠、兔、牛、猴和人等的ES细胞，在体外培养可分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等细胞。 (4)局限性： 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。 四、干细胞培养及其应用 5. 成体干细胞 (1)分布： 存在于成体组织或器官内中 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 (2)常见类型 （骨髓、外周血和脐带血中） （神经系统中） （睾丸中） 造血干细胞 造血干细胞：发现最早、研究最多、应用最成熟 除骨髓以外的血液，是已经被造血器官释放入循环系统参与循环的血 (3)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 四、干细胞培养及其应用 6. 干细胞的应用 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。 白血病 阿尔茨海默病 帕金森病 造血干细胞：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 神经干细胞：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） 四、干细胞培养及其应用 7. 诱导多能干细胞 （简称 iPS 细胞） 2006年，科学家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，将它称为诱导多能干细胞（简称 iPS 细胞），并用 iPS 细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 iPS细胞 成纤维细胞 (1)诱导方法： ①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 四、干细胞培养及其应用 7. 诱导多能干细胞 （简称 iPS 细胞） 2006年，科学家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，将它称为诱导多能干细胞（简称 iPS 细胞），并用 iPS 细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 iPS细胞 成纤维细胞 (2)优点： ①诱导过程无需破坏胚胎； ②理论上可以避免免疫排斥反应 (3)面临的问题： 存在着导致肿瘤发生的风险 普遍认为 iPS 细胞的应用前景优于胚胎干细胞 四、干细胞培养及其应用 7. 诱导多能干细胞 （简称 iPS 细胞） 病人 取成纤维细胞等 转入相 关因子 细胞发生转化 iPS 细胞 肠上皮细胞 心肌细胞 肝细胞 胰岛细胞 神经元 血细胞 移植 分化 基因的选择性表达 课堂小测 4、如图是利用动物细胞培养技术生产可食用“人造肉”的基本流程，该技术实现了从饲养动物向饲养细胞的转变，符合国家低碳农业的战略目标。下列叙述错误的是（ ） A. 取动物组织后可利用胰蛋白酶处理将其分散成单个细胞 B. 将干细胞置于含95%空气和 5%CO2培养箱中扩大培养 C. 扩大培养时所用的培养液通常需要加入血清等天然成分 D. 从动物组织分离出的干细胞具有发育成完整个体的能力 D 课堂小测 5、科学家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，将它称为诱导多能干细胞(简称iPS细胞)，iPS细胞增殖分化后可形成多种组织细胞，用于多种疾病的治疗。如图为该技术的实验示意图，下列有关说法错误的是（ ） A. 体外培养小鼠成纤维细胞和 iPS细胞时，定期更换培养液可 以清除细胞的代谢产物 B. 选取的小鼠成纤维组织需经 胃蛋白酶或胶原蛋白酶处理成单个细胞后制成细胞悬液代 C. 图中神经细胞、肝脏细胞和心肌细胞中的基因与iPS细胞相同，蛋白质不完全相同 D. 若iPS细胞取自病人，经诱导并移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应 B $