浙科版(2019)选择必修三 3-1 细胞培养是动物细胞工程的基础 课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第三章动物细胞工程
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浙科版2019版选择性必修三
依据植物细胞的全能性原理，能够在细胞水平上克隆植物， 培育植物新品种。那么,能利用动物细胞培养技术克隆出动物 个体吗 如果将不同种动物的细胞融合，能够培育出具有新性 状的动物个体吗 轰动世界的克隆羊“多莉”是如何培育出来 的 通过“试管婴儿”技术孕育出新生儿与一般的生殖过程有 什么不同 本章将会揭示这些问题的答案。动物细胞工程常用 的技术手段包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融 合等。
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浙科版2019版选择性必修三
第三章动物细胞工程
第一节细胞培养是动物细胞工程的基础
知识目标
核心素养
1.概述动物细胞培养的过程 2.举例说明动物细胞培养的应用价值
1.认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础
2.认识动物细胞培养是动物细胞工程常用的技术手段，加深对科
学、技术、社会相互关系的认识，学会运用生物学原理解释生物
学社会议题
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课程目标
动物细胞工程常用的技术手段包括动物细胞培养、
动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养 技术是其他动物细胞工程技术的基础。那么,动物体细 胞在体外进行培养需要什么条件 培养过程如何
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一 、动物体细胞可在体外适宜条件下进行培养
1.动物细胞培养：从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适
宜环境下让细胞生长和增殖的过程。原理：细胞增殖
2. 动物细胞培养的适宜条件(需要更复杂的培养基和更严格的无菌条
件 )
(1)温度：大多数情况下，细胞生长的最适宜温度是37℃, 温 差 一
般不超过±0.5℃。达40 ℃以上，细胞很快死亡。 (CO2 培养箱可以 提供适宜的温度和控制稳定的PH环境，模拟体内生长环境。)
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(2)pH: 大多数细胞适宜的pH为7.2～7.4,偏离此范围对细胞产生有害影响。造成
培养基pH波动的主要物质是细胞代谢产生的CO , 可通过给培养箱提供恒定的5%的 CO 浓度，使之与培养基中的NaHCO 处于平衡状态，调节pH的相对稳定。
(3)95%的空气可以保证细胞呼吸对氧气的需要。
(4)无菌、无毒的条件
①培养材料、培养基、培养环境、操作过程严格控制无菌。
②动物细胞培养液中常含有在高温条件下变性失去功能的物质，如血清等 ，因而
对培养液的这些成分采用过滤除菌。(无菌)
③在培养基中加入抗生素能抑制细菌和真菌的生长，从而预防污染。常用的抗生
素有青霉素、链霉素、卡那霉素和庆大霉素等。(无菌)
④为防止细胞代谢产生的有毒物质危害细胞，应定期更换培养液。( 无毒)
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3. 动物细胞的生长和增殖需要充足的营养物质。
培养动物细胞的培养基通常为液体培养基。
(1)基本成分：水、无机盐、氨基酸、维生素、糖类、生长因
子等。
(2)按培养基来源分类：
名称 天然培 养基 合成培 养基 成分 主要来自动物体液或动物组 织分离提取液，如血清、 淋巴液、鸡胚浸出液等成分 与细胞在体内需要的成分比 较接近，含有丰富的营养物 质及各种生长因子等。渗透 压 、pH 也与体内环境相似 根据细胞生存所需物质的种 类和含量，用人工方法模拟 合成的，便于对各种成分进 行人工控制和标准化 不足 成分复 杂来源 受限 人们并 没有完 全了解 动物细 胞所需 要的全 部物质
联系
实际工作中往 往将天然培养 基与人工合成 培养基结合使 用，如在合成 培养基中添加 一定比例的血 清或其他天然
成分
为什么对动物细胞进行培 养时通常要添加血清 血 清中含有蛋白质、氨基酸、 葡萄糖、激素等。有些氨 基酸(必需氨基酸)动物 细胞本身不能合成必须由 培养液提供。血清激素有 胰岛素、生长激素等及多 种生长因子。血清还含有 多种未知的促细胞生长因 子、能促进细胞的生长、
增殖和贴附。因此，细胞 培养时，要保证细胞能够 顺利生长和增殖， 一般需 添加10%～20%的血清。
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小思考：幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的
细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养 为什么
【答案】细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增
殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以， 一般 来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养；分化程度越 低的细胞，增殖能力越强，所以分化程度低的细胞更容易培养。
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动物细胞培养是所需要的条件：
a、无菌、无毒：
(加抗生素抑菌，定期更换培养液，清除代谢废物保证无毒)
b、营养物质和激素：
(葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等)
c、适宜的温度和pH:
(37±0.5℃,PH7.2---7.4)
d、气体环境：
0 和CO (95% 空气和5% CO ), 加入CO 是为了维持培养液中的PH值，加入0 是 为了保证细胞的需氧呼吸，放入CO 培养箱
取动物组织块
剪碎组织
具有接触抑 用胰蛋白酶酶解
制的特点 分散成单个细胞
→ 不用胃蛋白酶
制成细胞悬浮液
培养箱中保温培养
贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理
分散成单个细胞，制成细胞悬浮液
转入多个卡氏 瓶中进行传代培养
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二、动物细胞培养包括原代培养和传代培养
1. 培养过程和细胞生长特点
转入特殊培养液。
中进行原代培养
培养
过程
放入二氧化碳
剪碎
胰蛋白酶或机械 处理
单个细胞悬浮液
贴壁生长 接触抑制
放在培养瓶中培养
幼力也冷动力物
金 织
蛋 白 处 理
田 月 培
动物胚胎或幼龄动物 的组织、器官
传代培养
原代培养
将原代细胞分装到多个 扁形瓶中进行传代培养
分瓶培养
过程：
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细胞生长的特点：
①贴附生长：贴附是有机体细胞在体内生存和生长发育的基本方式， 包括细胞与细胞间的相互接触和细胞与细胞外基质之间的相互接触。 体外培养时，绝大多数细胞仍然保持贴附生长的特性，必须贴附在 某一固相支持物上(如培养瓶壁)生长。来源于血液、淋巴组织细 胞以及某些肿瘤细胞不需要贴附在支持物上，而是呈悬浮生长状态。
②接触抑制：贴附型细胞生长的特性，当细胞由于移动而相互靠近 发生接触时，细胞不再移动，接触区域的细胞膜皱褶样活动停止，
最终细胞分裂停止，这种现象称为接触抑制。正常细胞并不重叠于 其他细胞之上生长，而是单层生长。癌细胞无接触抑制而发生堆积。 是否接触抑制可作为区分正常细胞与癌细胞的标志之一
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2. 原代培养和传代培养
(1)原代培养：原代培养是指细胞或组织离开有机体后的首次培养
(第一个培养瓶培养，分瓶之前的培养) 。取材是原代培养的第一步， 所取动物组织块一般体积大于1mm3).若直接培养组织块，只有处于周 边的少量细胞可以生存和繁殖，大部分中间细胞因不能获得穿透能力有 限的营养物质而代谢不良。为获取大量生长良好的细胞，必须先把组织 细胞分散开，使细胞解离出来。解离细胞的方法是先将组织块剪碎，用 胰蛋白酶或胶原蛋白酶等消化处理一段时间，使组织松散，细胞分开。 再将分散的细胞制成细胞悬液，进一步接种至培养瓶中，在人工控制的 培养条件下，进行原代培养。
注：胰酶的作用：酶解、消化组织中的胶原蛋白纤维和细胞外的其他成分，获得单个细胞悬液，使细胞与培养 液充分接触，保证细胞所需氧气和营养的供应，保证细胞内代谢产物的及时排出。
思 考 ：能不能用胃蛋白酶代替胰酶(胰蛋白酶)
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(2)传代培养(分瓶培养)
①需要传代培养的原因：随着时间的延长，体外培养的细胞数量不
断增加。当增长到一定程度后，由于发生接触抑制或培养空间的限制 及营养物质的消耗枯竭，生长会逐渐减慢，甚至停止并死亡。
②操作：将原培养瓶内的细胞分离并稀释后转到多个培养瓶中，在
新的培养基中进行传代培养。 (分瓶培养后)(继代培养 )
③要求： 一般来说，原代培养的贴壁细胞达到生长基质的80% 表面
面积后可进行传代培养。若传代过晚，可影响下一代细胞的动能状态。 贴壁生长的细胞需经酶(胰蛋白酶或胶原蛋白酶)消化制成细胞悬液 后才能传代。
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思考：动物细胞培养中用到了几次胰酶 作用相不相同
动物细胞培养中(至少)有两次用到胰酶；
第一次的目的是处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第 二 次的目的是
使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。
(每一次传代培养都需要用到胰酶)
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3 .细胞系
(1)概念：可连续传代的细胞，原代培养物经首次传代成功后即成细胞系。
(2)连续细胞系(无限细胞系):能连续培养下去的细胞系。其被认为是发 生转化了的细胞系(遗传物质发生改变，突变且具有癌性细胞的特点),有的 连续细胞系是恶性细胞系，有的连续细胞系虽已获得了不死性，但保留接 触抑制现象，不致癌，是良性无限细胞系。
(3)有限细胞系：不能连续培养下去的细胞系。二倍体细胞通常为有限
细胞系，如人的成纤维细胞可传30～50代，相当于150～300个细胞周期。 4. 细胞株
(1)概念：通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得
的具有特殊性质的细胞。
(2)特点： 一般具有恒定的染色体组型、病毒敏感性或抗性及其他生化 特性。
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(3)类型：可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，
可传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。
(4)与细胞系关系：细胞系是泛指可传代的细胞，细胞株
是具有特殊性质的细胞系。
细胞系所有细胞都能传代培养，却不一定具有相同的特征， 不能称为细胞克隆；而细胞株是具有特殊性质的细胞系，
一个细胞株就是一个细胞克隆。
(原代培养物经传代培养得到的一群不均一的细胞) (异质性)
(细胞株强调细胞培养物中细胞成分单一性，所有遗传、生化等 特性完全相同，是克隆的结果。)
恶性细胞系：具有异体致瘤性
分类 良性细胞系：虽获得不死性，但保留接触抑制现象，不致
癌。
有限细胞株：可传代次数有限的细胞株
细胞株
连续细胞株：可连续多次传代的细胞株
细胞系是泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。
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有限细胞系：不能连续培养。由二倍体细胞传代培养建成； 有接触抑制
含义：能连续培养下去的细胞系
特点：是发生转化了的细胞系， 大多数具有异倍体核型。
细胞系
连续细胞系
(1)细胞克隆的最基本要求：来源于单个细胞。
(2)特点：经克隆后的细胞群基因型一致，遗传性状均一，是研究遗传规律和生理特性的重要材料。
单抗细胞株等具备特殊性状的细胞株都是应用克隆培养法建立的。
(3)应用：细胞全能性的揭示、细胞周期调节控制的分析、癌变机理和衰老原因、抗癌药物的筛选、有毒物
质的检测等研究，都与细胞培养技术密不可分。
(4)意义：皮肤细胞的培养用于烧伤患者的皮肤移植，其他器官的细胞培养用于相关损伤组织器官的修复等。
借助于某些细胞的大规模培养获得细胞代谢产物，如获得动物疫苗、干扰素、单克隆抗体等有重要价值的生 物制品，是动物细胞培养的重要应用之一。“人造牛肉汉堡”动物性食品的获得。
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5. 细胞克隆(克隆培养):把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。
异质性细胞系
纯系(克隆)
克隆培养
(细胞株)
比较项目 植物组织培养
动物细胞培养
理论基础 细胞的全能性
细胞增殖
培养基性质 (半)固体培养基
液体培养基
培养基特有成分 蔗 糖 、 植物激素
葡萄糖 、
动物血清
培养结果 植物体
细胞株、细胞系
培养目的 快速繁殖、培育无病 毒植株等
获得细胞或
细胞分泌蛋白
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植物细胞和动物细胞培养的比较
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小思考：在用胰蛋白酶酶解组织块时，由于胰蛋白酶比较温和，
一定不会对细胞造成损伤吗
【答案】使用胰蛋白酶消化处理组织块时，要控制好作用时间，
因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质，长时间作用还会分解 细胞膜蛋白等，会对细胞造成损伤。
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判断正误(正确的打“ √”,错误的打“×”)。
(1)动物细胞培养时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次
胰蛋白酶处理。 ( )
(2)动物细胞培养最好选择幼龄动物的组织。(√ )
(3)克隆培养必须保证分离出来的细胞是一种类型的多个细
胞，而不是多种类型的细胞。( × )
(4)动物细胞培养时，通入CO 的目的是刺激细胞呼吸。(× )
(5)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。
( )
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(6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的。( × )
(7)恒温条件下进行动物细胞培养，细胞周期持续时间长短不
随细胞培养进程而改变。( × )
(8)为了防止培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真
空，以便消毒、灭菌。( × )
(9)在进行细胞培养时，通常采用培养皿或打开培养瓶盖的方
式以获取新陈代谢所必需的O 。( × )
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典例1动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于(A )
A. 培养基和培养目的不同
B. 动物细胞培养需经历脱分化和再分化过程
C. 动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D. 动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
【解析】植物组织培养的培养基与动物细胞培养的培养基不同，
目的也不同，前者主要是为了得到完整的植株，后者则是使细胞 数量增多；动物细胞培养一般用液体培养基，而植物组织培养一 般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养 的培养基中还要加入动物血清等，A 符合题意。
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典例2下列关于细胞系和细胞株的说法，错误的是(D )
A. 原代培养得到的细胞也可以是细胞系
B. 细胞株是特殊的细胞系
C. 连续细胞系都获得了不死性
D. 连续细胞系不一定都发生了转化
【解析】原代培养得到的细胞也可以是细胞系，A 正确；细胞株
是特殊的细胞系，B正确；连续细胞系都获得了不死性，C正
确；连续细胞系一定都发生了转化，D 错误。
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4. 下图表示动物细胞培养流程图，请据图回答下列问题：
①取动物组织块
②
③处理组织，使之分散成单个细胞
④制成
⑤转入培养液中进行培养
⑥处理贴壁细胞，使之分散成单个细胞，制成
⑦转入培养液中进行培养
(1)过程②表示_剪碎组织。
(2)过程③和⑥表示用_ 胰蛋白酶处理组织或处理贴壁细
胞，使之分散成单个细胞。
(3④和⑥的过程都要把分散的细胞制成 细胞悬液。
(4)过程⑤进行的细胞培养是_ 原 代 培 养，细胞适于 贴附_生长增殖。
(5)过程⑦进行的细胞培养是_ 传代培养，培养多代后，部
①取动物组织块
②
③处理组织，使之分散成单个细胞
④制成
⑤ 转入培养液中进行培养
⑥处理贴壁细胞，使之分散成单个细胞，制成_
⑦转入培养液中进行培养
遗传物质会发生改变。继续培养时，少部分细
突 变 ，朝着等同于癌细胞的方向发展。
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分细胞的
胞发生了