2-2-1动物细胞培养(课件)——高中生物人教版(2019)选择性必修三(共40张PPT)

(共40张PPT)
第二章细胞工程
第2节动物细胞工程
(动物细胞培养)
动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞融合
动物细胞核移植等
克隆
皮肤
单克隆抗体
克隆猴：
中中和华华
动物细胞工程
最基本
2、原理： 细胞增殖(有丝分裂)
3、目 的：获得细胞或者细胞产物( 不能获得完整动物个体)
动物细胞培养
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
在适宜的培 养条件下，让这些细 胞 生长 和 增 殖的技术。
胚胎
移植
动物细胞核具有全能性
去核
卵母细胞
猴体细胞 O-
取 组 织 → 分 散 → 生 长 增 殖
体外 培养
核移植
动物细胞培养的条件
无菌、无毒的环境
温度
适宜的理化性质 pH
渗透压
适宜的气体环境
动物细胞 营养物质< 培养的
条件
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
● ●●
> 稳定的 内环境
【思考】培养基的类型：
固体培养基 or 液体培养基 合成培养基 or 天然培养基
动物细胞培养的条件
营养
● 葡萄糖 ● 氨基酸 ● 无机盐 ● 维生素
●
培养液
.....
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。
血清
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。 血清可以补充合成培养基中缺乏的物质，如营养物质、 多种未知的促细胞生长因子及其他活性物质等。
动物细胞培养的条件
● 葡萄糖
● 氨基酸 ● 无机盐 ● 维生素
●
不能以淀粉、蔗糖等为碳源
营养
.....
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添加一定量的抗生素
定期更换培养液。
目的：方便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细
胞自身造成伤害。
动物细胞培养的条件
无菌
无毒
> 保证无菌、无毒的环境
温度、PH 和渗透压
(1)适宜的温度：哺乳动物多以36.5±0.5 ℃为宜。
(2)适宜的pH: 多数细胞生存的适宜pH 为7.2~7.4。 (3)适宜的渗透压。
温度：37℃
目的：维持细胞正常的形态和功能 内环境 : .3：57- 0. a
KP
45
7
7
压
7
渗透
pH
动物细胞培养的条件
(2)容器：通常采用培养皿或松盖培养瓶。
(3)仪器：置于含有95%空气和5% CO 的混合气体
的CO 培养箱中进行培养。
动物细胞培养的条件
细胞代谢所必需
: 维持培养液的pH
(1)气体的组成及作用
气体环境
动物细胞培养的条件
无菌、无毒的环境
温度
适宜的理化性质 pH
渗透压
适宜的气体环境
动物细胞 营养物质< 培养的
条件
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
● ●●
> 稳定的 内环境
概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜
的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
取动物组织 分散成单个细胞 生长增殖
(1)取材： 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，分裂能力强，容易培养
动物细胞培养的过程
思考：用胰蛋白酶分散细胞，说明动物细胞间的物质主要是什么成分
蛋白质
(2)用培养液将细胞制成细胞悬液。
取动物组织 制成细胞悬液 生长增殖
(1)将组织分散成单个细胞
动物细胞培养的过程
机械法
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
①方法
思考：可以用胃蛋白酶处理吗 为什么
胃蛋白酶作用的适宜pH约为2,当pH大于6时，胃蛋白晦就会失去活性。 多数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，所 以用胃蛋白酶不行。
(2)用培养液将细胞制成细胞悬液。
取动物组织 制成细胞悬液 生长增殖
(1)将组织分散成单个细胞
动物细胞培养的过程
机械法
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
①方法
思考：胰蛋白酶处理时间过长，会怎样
会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构，对细胞造成损伤
(2)用培养液将细胞制成细胞悬液。
取动物组织 制成细胞悬液 生长增殖
(1)将组织分散成单个细胞
动物细胞培养的过程
机械法
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
①方法
机械法
用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
I.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；
IⅡ.能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
取动物组织 制成细胞悬液 生长增殖
(1)将组织分散成单个细胞
动物细胞培养的过程
(2)用培养液将细胞制成细胞悬液。
①方法
②原因
动物细胞培养的过程
取动物组织 一 制成细胞悬液 一 原代培养 分瓶 一 传代培养
★体外培养动物细胞分为两类：
①悬浮生长细胞
细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；
②贴壁生长细胞(主要类型)
用培养液将细胞制成细胞悬液，放入培养皿或培养瓶内，置于适宜 环境中培养。
生长特点：会因细胞密度过大、
有害代谢物积累、营养物质缺 乏等因素而分裂受阻
细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
★体外培养动物细胞分为两类：
①悬浮生长细胞
细胞能够悬浮在培养液中生长增殖；
②贴壁生长细胞(主要类型)
动物细胞培养的过程
取动物组织 一 制成细胞悬液 一 原代培养 分瓶 → 传代培养
用培养液将细胞制成细胞悬液，放入培养皿或培养瓶内，置于适宜 环境中培养。
正常细胞
细胞贴壁
接触抑制 平面观
细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖 癌细胞没有接触抑制现象!
细胞单层贴壁生长铺满瓶壁
后出现接触抑制(100×)
培养的动物细胞贴壁生长 并进行有丝分裂(100×)
圆球形细胞刚开始
铺展贴壁生长(100×)
贴壁生长与接触抑制
细胞贴壁过程
制成细胞悬液 原代培养
细胞密度过大、有害代谢 物积累、营养物质缺乏等
接触抑制
动物细胞培养的过程
取动物组织
悬浮生长
贴壁生长
(大多数)
分瓶 一 传代培养
细胞分裂受阻
解决
取动物组织 一 制成细胞悬液 一 原代培养 分瓶 传代培养
进行传代培养(分瓶培养)的操作： 传代培养
动物细胞培养的过程
悬浮细胞：离心法收集
贴壁细胞：胰蛋白酶处理，再离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
取动物组织 一 制成细胞悬液 一 原代培养 分瓶 传代培养
进行传代培养(分瓶培养)的操作： 传代培养
动物细胞培养的过程
思考：离心的作用
在沉淀中得到细胞，同时去掉上清液中的
胰蛋白酶
悬浮细胞：离心法收集
贴壁细胞：胰蛋白酶处理，再离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
动物细胞培养的过程
取动物组织 一 制成细胞悬液 一 原代培养 分瓶 传代培养
①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
②传代培养：分瓶后的细胞培养。
部分细胞的细胞核型可能会发生 变化，增殖缓慢，甚至完全停止
继续培养
这一阶段的细胞称为细胞株
这一阶段的细胞称为细胞系
动物细胞培养的过程
传代培养
10~50代
使用或保存的细胞通常为10代以内，以保持细胞
正常的二倍体核型(遗传物质不改变);
少数细胞会克服细胞寿命的自然极限，
获得不死性，这些细胞已经发生了突变，
(50代以后)
大部分细胞
衰老死亡
遗传物质一定改变了
正朝癌细胞发展
动物细胞培养的过程
取动物组织 ( 一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官)
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
①收集细胞 悬浮生长类：直接用离心法收集
传代培养 贴壁生长类：用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
分散成单个细胞
,加培养液
细胞悬液
在培养皿或培养瓶内
悬浮生长
细胞密度过大、
有害代谢物积累、 营养物质缺乏等
接触抑制
细胞分裂受阻
解决
贴壁生长
(大多数)
原代培养
分 瓶
首先分离一小块皮肤
It all begins with the removal of a small skin sample.
Q1 人正在看
比较项目 植物组织培养
动物细胞培养
原理 细胞的全能性
细胞增殖
培养基物理性质 常用固体培养基
常用液体培养基
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
许多细胞
培养目的 快速繁殖等
获得细胞或细胞产物
相同点 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
植物组织培养vs动物细胞培养
例 1 下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是( B) 。
A.使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分
B.通常置于含有95%0 和5%CO 的混合气体的CO 培养箱中进行培养
C.渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数
D.需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作
练习
例 2下列关于动物细胞培养过程的叙述，正确的是( D )。
A.传代培养的过程中动物细胞可经历脱分化从而形成愈伤组织 B.可悬浮培养的动物细胞也会出现接触抑制，导致分裂受阻
C.分化程度高的动物细胞一般较分化程度低的细胞更容易培养 D.取新鲜动物组织后可用机械方法或酶处理，制成细胞悬液
练习
例3(不定项)
下列有关植物组织培养和动物细胞培养的叙述不正确的是ABD
A.两者培养都能得到完整个体
B.两者培养基中必须都添加激素
C.两者培养过程中都需要适宜的温度、pH和一定的营养条件
D.两者培养过程中都需用酶处理
练习
复习--动物细胞培养的条件
无菌、无毒的环境
温度
适宜的理化性质- pH
渗透压
适宜的气体环境
动物细胞 营养物质< 培养的
条件
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
● ●●
> 稳定的 内环境
取动物组织 ( 一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官)
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
分散成单个细胞
,加培养液
复习--动物细胞培养的过程
细胞悬液
在培养皿或培养瓶内
悬浮生长
细胞密度过大、
有害代谢物积累、 营养物质缺乏等
接触抑制
悬浮生长类：直接用离心法收集
贴壁生长类：用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，再用离心法收集
原代培养
分 贴壁生长 (大多数)
细胞分裂受阻
解决
②制成细胞悬液，分瓶培养
养
传代培养
① 收集细胞
瓶培
1、概念：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。在一定的 条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
2、分布：早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
干细胞
3、分类：
避内
胚胎干细胞(ES 细胞)
成体干细胞
胎儿 脐血 成人
成体干细胞
不是脊髓!!!
胚胎干细胞
原始胚胎干细胞
胚胎干细胞
受精卵
囊胚
胚胎干细胞
早期胚胎中
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。
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
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。
▲图2-13 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)
分布
特点
胚胎干细胞
ES细 胞
局限性
成体组织或器官内
造血干细胞( 骨髓、外周血和脐带血中)
神经干细胞(神经系统中)
精原干细胞(睾丸中)
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
治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化
造血干细胞→疗后引起的造血系统、免疫系统功能
成体干细胞
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)
应用实例
神经干细胞→
分布
举例
特 点
治疗细 胞损伤 造成的 疾病
成体干细胞
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。
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
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
①将特定基因或特定蛋白导入细胞
制备方法 (成纤维细胞、已分化的T细胞、B 细胞)
②用小分子化合物诱导形成。
干细胞的应用
优点
应用
诱导多能干细胞
iPS细胞
体外诱导小鼠成纤
维细胞
诱导多能干细胞
(iPS 细胞)
定向诱导分化
多种体细胞
临床治疗人类疾病如： 白血病、帕金森病、阿 尔茨海默病等
iPS细胞的应用前景 分化为各种组织、器官的过程不体现细胞的全能性
转入相关因
取成纤维细胞等 细胞发生转化
神经元
胰岛细胞
病人
移植
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
iPS细
胞
分化
肠上皮细
胞
血细胞
MMdh
心肌细胞
肝细胞
子
h
营养
无菌、无毒
气体环境
温度、pH 和渗透压
制备细 原代培养 胞悬液
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
小结
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
动物细胞培养
传代培养
取 材
1、干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是(A )
A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞
B.造血干细胞可以分化为各种血细胞
C.不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的
D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用
练习
A.干细胞存在于多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等
B.导iPs细胞分化的实质是动物细胞核具有发育的全能性
C. 除图中的成纤维细胞，已盼化的T细胞和B细胞等均能被诱导为iPS细胞
D.将分化得到的胰岛细胞移植回病人体内治疗，理论上可避免免疫排斥反应
练习
2、如下图为诱导多能干细胞(iPS细胞)用盱治疗糖尿病的示意图，下列
移植
胰岛细胞
相关叙述错误的是(B )
转入相关因子 细胞发生转化
糖尿病患者 → 成纤维细胞
iPS细胞
分化
3.有研究表明“渐冻症”是由突变的基因导致运动神经元合成了某种毒蛋白，从而
阻碍了轴突内营养物质的流动。也有最新研究结果表明，利用诱移功能干细胞(iPS 细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误 的是( A )
A.iPS 细胞分化成的多种细胞中所有核酸相同，蛋白质却不完全相同
B.iPS细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
C.若控制运动神经元合成毒蛋白的基因替换，则可以起到良好的治疗作用
D.植入神经干细胞，恢复受损的运动功能，也许会在一定程度上使渐冻症病情改善
练习