2.2.1动物细胞培养课件(共27张PPT)2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共27张PPT)
第2章 细胞工程
2
第2节 动物细胞工程
一 动物细胞培养
学习目标
理解动物细胞培养的条件并构建动物细胞培养的流程图（科学探究）
01
02
说明干细胞的种类和应用
（科学思维）
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？
异体皮肤移植
异体皮肤移植
通过细胞培养构建的人造皮肤
借助动物细胞培养技术构建人造皮肤
不能用单个细胞培养出可供移植的皮肤
首例胚胎移植成功
首创动物组织体外培养法
发现哺乳动物精子获能现象
体细胞核移植成功
试管家兔诞生
创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
分离和培养小鼠胚胎干细胞
克隆羊多莉诞生
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
动物细胞工程的发展历程
动物细胞工程的科技成果
通过动物细胞培养构建的人造皮肤
1、概念：
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2、目的：
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。
3、原理：
细胞增殖（有丝分裂）
那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？
动物细胞培养
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
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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
充足的营养、稳定的内环境
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。
培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
一般用液体培养基，
也称为培养液
一、动物细胞培养的条件
知识延伸
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。
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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
①培养液、培养用具：灭菌处理；
②无菌操作；
③适量添加抗生素
定期更换培养液，以便清除代谢物。
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：
维持细胞正常的形态和功能。
36.5±0.5℃
7.2-7.4
一、动物细胞培养的条件
强烈对比
内环境的理化性质
①人体细胞外液的温度一般维持在：36.5±0.5℃
②正常人的血浆近中性，pH为：7.35～7.45
③渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力
在37℃时，人的血浆渗透压约为：770 kPa
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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
维持培养液的pH
95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱
O2：细胞代谢所必需
CO2培养箱
松盖培养瓶
培养皿
一、动物细胞培养的条件
注意说明
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。
一、动物细胞培养的条件
进行动物细胞培养时,有时需要在培养液中加入抗生素,其作用是什么 在抗生素的选择上需要注意种类和剂量,为什么
在培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长。
选择抗生素要注意种类和剂量,以保证抗生素对培养的细胞无害。
问题探讨
二、动物细胞培养的过程
体外培养的动物细胞分类
体外培养的动物细胞可以分为两大类：
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；
悬浮培养瓶
另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，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。
二、动物细胞培养的过程
“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
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
放入CO2培养箱中培养
传代培养
放入CO2
培养箱中培养
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
二、动物细胞培养的过程
细胞培养过程：
传代培养
原代培养
新鲜取样的动物组织
单个细胞
细胞悬液
机械方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
加入培养液
贴壁细胞生长到接触抑制
细胞悬液
胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，分散成单个细胞，离心法收集后，将收集的细胞加入培养液
分瓶继续培养
贴壁细胞生长到接触抑制
放入CO2
培养箱中培养
动物细胞培养流程图
二、动物细胞培养的过程
细胞培养过程：
二、动物细胞培养的过程
需分瓶进行传代培养的原因：
悬浮细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质减少等因素而分裂受阻
贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象
①原代培养
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养
②传代培养
将分瓶后的细胞培养称为传代培养
二、动物细胞培养的过程
进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？
悬浮细胞
离心法收集
制成细胞悬液
贴壁细胞
胰蛋白酶处理
分瓶培养
三、干细胞培养及其应用
1.干细胞：
一定条件下，能分化成其他类型的细胞，是细胞内少数还保留分裂、分化能力的细胞。
干细胞培养60天后的迷你器官群
干细胞治疗老年痴呆
三、干细胞培养及其应用
1.干细胞：
一定条件下，能分化成其他类型的细胞，是细胞内少数还保留分裂、分化能力的细胞。
存在：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中
种类：胚胎干细胞（ES细胞）、成体干细胞
三、干细胞培养及其应用
①胚胎干细胞（ embryonic stem cel ，简称 ES 细胞）
a.分布：存在于早期胚胎中
b.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。
c.实例：ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等
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）
d.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。
e.应用实例：在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等。
三、干细胞培养及其应用
②成体干细胞
a.分布：存在于成体组织或器官内中
b.特点：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等；
c.实例：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
d.应用实例：
造血干细胞→
神经干细胞→
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
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）
治疗细胞损伤造成的疾病
三、干细胞培养及其应用
③诱导多能干细胞
a.概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞
b.制备方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞；②用小分子化合物诱导形成
c.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。
d.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
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
三、干细胞培养及其应用
iPS细胞的应用前景：
体外诱导小鼠成纤维细胞
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
临床治疗人类疾病如：
白血病、帕金森病、阿尔兹海默病等
定向诱导分化
拓展延伸
动物细胞培养和植物组织培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养前处理
取材
培养基的物理性质
培养基的成分
特有成分
植物细胞的全能性
细胞增殖
需离体
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
固体培养基
液体培养基(又称培养液)
有机营养成分
无机营养成分
植物激素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分如血清
植物激素
血清
拓展延伸
动物细胞培养和植物组织培养的比较
特殊环境条件
结果
是否体现细胞的全能性
过程
相同点
再分化需光
气体环境
一般获得新的植株
获得大量细胞
是
否
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
取动物组织
制成细胞悬液
转入培养液进行原代培养
分瓶
进行传代培养
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。