2-2-1 动物细胞培养 课件（23张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三

(共23张PPT)
§2-2 动物细胞工程（1）
细胞工程
从社会中来
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，而且会存在免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤呢？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出人的皮肤呢？
提示：可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。目前,科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养,以获得适合临床上使用的人造皮肤。
通过细胞培养构建的人造皮肤
动物细胞工程
常用技术
动物细胞培养
动物细胞融合
细胞核
移植等
基础
基础
动物细胞培养是动物细胞工程的基础
一、动物细胞培养
动物细胞培养
人造皮肤
的构建
应用
动物分泌蛋白的规模化生产等
含 义
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。
思考
Thinking
动物细胞培养需要哪些必要的条件？
培养的过程又是怎样的呢？
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
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
动物细胞培养的条件
营养条件
作用：提供营养
成分：糖类、氨基酸、无机盐、维生素…
培养基类型：
从化学成分角度分析——合成培养基：
含义：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，称为合成培养基。
说明：由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。
从物理性质角度分析——液体培养基：
培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
动物细胞培养的条件
其他条件
作用：提供稳定的内环境
条件：
无菌、无毒的环境：
无菌处理：
对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；
在无菌环境下进行操作。
无毒处理：定期更换培养液，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。
pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。
渗透压
动物细胞培养的条件
其他条件
作用：提供稳定的内环境
条件：
适宜的气体环境
气体种类：主要有：
O2：是细胞代谢所必需的。
CO2：主要作用是维持培养液的pH。
方法：
通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
动物细胞培养的过程
取动物组织块
用机械方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。
加培养液
制成
细胞悬液
转入培养皿或培养瓶
放入CO2
培养箱中培养
原代培养
原代培养
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缺乏等因素而分裂受阻。
含 义
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。
悬浮在培养液中生长增殖
少数
贴附于某些基质表面生长增殖(细胞贴壁)
体外培养的动物细胞
多数
对细胞
分瓶培养
会发生接触抑制现象(即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。)
传代培养
动物细胞培养的过程
收集细胞：
离心法收集悬浮培养的细胞；
贴壁细胞用胰蛋白酶等处理，分散成单个细胞，再用离心法收集。
收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
传代培养
放入CO2
培养箱中培养
【思考·讨论】有关动物细胞培养的问题
讨论
Discuss
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？
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。同样，分化程度越低的细胞，増殖能力越强，所以更容易培养。
讨论
Discuss
动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？
【提示】可以从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。
干细胞培养及其应用
干细胞的特点
在一定条件下，可分化成其他类型的细胞。
干细胞的分布
存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
干细胞的类型
胚胎干细胞
成体干细胞
干细胞培养及其应用
胚胎干细胞
简称：ES细胞
分布：存在于早期胚胎中。
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。
成就：自1981年科学家首次分离得到小鼠的ES细胞后，目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。
电镜下的胚胎干细胞
（照片经后期人工上色处理）
干细胞培养及其应用
成体干细胞
分布：是成体组织或器官内的干细胞。
种类：
骨髓中的造血干细胞：发现最早、研究最多、应用最成熟，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。
神经系统中的神经干细胞
睾丸中的精原干细胞等
特点：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。
干细胞培养及其应用
干细胞的应用
成体干细胞：
将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为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的一种重要手段；
神经干细胞在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）方面有重要的应用价值。
胚胎干细胞：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。
干细胞培养及其应用
干细胞的应用
诱导多能干细胞（简称iPS细胞）：
获取：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）
成就：用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。
进展：现在，用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。
发展前景：因为诱导过程无需破坏胚胎，而且iPS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，所以科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
干细胞培养及其应用
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
iPS
细胞用于治疗人类疾病示意图
相关信息
科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
干细胞培养及其应用
干细胞研究的发展前景
干细胞的研究正在如火如茶地开展。虽然将干细胞用于临床治疗还面临一些问题，如存在导致肿瘤发生的风险，但是我们相信，随着理论和技术的不断完善，干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。
预习：动物细胞融合技术与单克隆抗体
本课学习结束
动物细胞培养的过程
思考
Thinking
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？用胃蛋白酶行吗？
用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。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。