2.2 动物细胞培养课件-高中生物人教版（2019）选择性必修3(共34张PPT)

(共34张PPT)
第2章 细胞工程
第2节(第一课时)
动物细胞培养
自主预习
阅读P43-44, 快速找答案
· 1)动物细胞工程的3大技术
· 2)动物细胞培养的4大条件
· 3)找几个名词：细胞贴壁、接触抑制、 原代培养、传代培养
动物细胞工程的基础
动物细胞工程常用三大技术
动物细胞核移植
克隆猴：中中和华华
动物细胞培养
动物细胞融合
单克隆抗体
克隆皮肤
从社会中来 皮肤的自体移植
小面积烧伤：患者通过切除+植皮(自身)后恢复。 大面积烧伤
患者自身的不够用，如何解决
>使用他人皮肤如何
>培养自身细胞
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
PART 01
动物细胞培养的条件
1.概念 取动物组织，将它分散成单个细胞，在适宜条件生长和增 殖的技术。
2.原理 细胞增殖(有丝分裂)
3. 目的 获得细胞或者细胞产物
幼龄或幼龁动物能细胞/hy
4.培养对象选择
幼龄个体细胞分化程度低、分裂能力强
一、动物细胞培养的条件
动物细胞培养
一、动物细胞培养的条件
动物细胞培养
5.培养条件
无菌、无毒的环境
适宜温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
糖类
氨基酸 无机盐 维生素
动物细胞
培养基本
条件
营养 条件
其他 条件
一、动物细胞培养的条件
动物细胞培养
营养 直接用合成然培养基吗 Why
合成培养基+血清等天然成分
增殖所必需的物质，满 足细胞对未知营养成分 的 需 求。
物质按种类和所需 量严格配制而成的 培养基。
将细胞所需的营养 含人类未知、细胞生长
一 般 使 用液体培养基
也 称培养液。
血清等天然成分
合成培养基
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 → 防止微生物污染
定期更换培养液
目 的 ：清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细 胞自身造成危害。
无菌、无毒的环境
如何维持无菌、无毒的环境
一、动物细胞培养的条件
动物细胞培养
无毒
无菌
95% 空 气(细胞代谢必需)和 5 %CO ( 维 持pH)
培养皿或松盖培养瓶置于CO 培养箱。
气体环境 分别有什么作用 使用什么装置
( 36.5±0.5)℃;pH7.2-7.4; 适宜的渗透压
温度、pH、 渗透压
一、动物细胞培养的条件
气体环境
动物细胞培养
松盖培养瓶
液体培养基
CO 培养箱
PART 02
动物细胞培养的过程
二、动物细胞培养的过程
阅读P44-45,思考并回答下列问题：
1.动物细胞培养过程为什么将组织分散成单个细胞呢 可用什么方法
2.体外培养动物细胞有哪些类型
3.什么是细胞贴壁 什么是接触抑制
4.什么是原代培养和传代培养
5.为什么要进行分瓶培养 怎么处理
6.动物细胞培养与植物组织培养有什么异同
自主预习
二、动物细胞培养的过程
1.取动物组织
取材对象： 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
取材原因： 细胞分化程度低，增殖能力强。
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。
原 因 ：
二、动物细胞培养的过程
2.分散成单个细胞
方法： 机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
①说明动物细胞间的物质主要是什么成分 蛋白质
②用胃蛋白酶可以吗 不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右 ③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样
细胞膜也含蛋白质，长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结
构，把细胞消化掉。注意控制时间和酶用量。
3.制备细胞悬液 用培养液将细胞制成细胞悬液。
二、动物细胞培养的过程
4.原代培养
细胞贴壁过程
放入CO 培 羊筘中+立羊
思考：细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么 怎样解决这一问题
厂 具 浮生 上 米 · △ 田 细 响宓 度 过 + 方 宇 代 物 和 男和 + 立 羊 液 巾营 美
贴壁生长与接触抑制
二、动物细胞培养的过程
4.原代培养
正常细胞增殖到相互接触的时候， 糖蛋白识别了这种信息，会使细胞
停止继续增殖，出现接触抑制的现象。某些异常细胞能解除这种现象。
体外动物细胞培养如何解决细胞分裂受阻的问题呢
○ 瓶壁上的细胞层数是 失去接触抑制，可
一 层(或单层) 以形成多层细胞
癌细胞的细胞
膜上糖蛋白等 物质减少
需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。
二、动物细胞培养的过程
4.原代培养
正常细胞
肿瘤细胞
5.传代培养 取动物组织
制成细胞悬液 转入培养液进 行原代培养
即分瓶后的细胞培养。
(细胞由原代培养瓶中分离稀释后 ，
转到新的培养瓶中继续培养的过程)
二、动物细胞培养的过程
放入CO 培 养箱中培养
放入CO 培 养箱中培养
概 念 ：
将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
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：
第一次：使组织细胞分散开
使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，
贴壁细胞传代培养时：
便于分瓶后继续培养。
「悬浮生长类:直接用离心法收集
L贴壁生长类：用胰蛋白酶处理，分散成单个细胞，再离心法收集
二、动物细胞培养的过程
5.传代培养
收集细胞
过 程 ：
继续培养
(50代以后) 少数细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死
大部分细胞 性，这些细胞已经发生了突变，正朝癌细胞发展 衰老死亡
有限细胞系 无限细胞系
传代培养
10~50代
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
二、动物细胞培养的过程
思考：正常细胞能否一直传代培养下去
实验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)
这一阶 段的细 胞称为
细胞株
①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。
②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表 面才能增殖，如贴附在培养瓶的瓶壁上。
③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互 接触时，细胞停止分裂增殖的现象。
④传代培养：分瓶后的细胞培养。
细胞密度过大、
有 害 代 谢 物 积 累 、
营养物质缺乏等 细胞分裂受阻
接触抑制 解决
①收集细胞 悬浮培养的细胞：离心法收集
贴壁细胞：胰蛋白酶处理分散成单个细胞 → 离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
取动物组织
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
细胞悬液
在培养皿或 培养瓶内
原代培养
分瓶
动物细胞培养小结
悬浮生长
贴壁生长
培养
传代培养
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 完整的植株
许多细胞
是否体现全能性 是
否
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
植物组织培养和动物细胞培养的比较
PART 03
干细胞培养及其应用
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。
干细胞存在于早期胚胎、骨 髓 和脐带血_等多种组织和器官中。
2.分布
3 .分类
三、干细胞的培养及其应用
胚胎干细胞
L 成体干细胞
1.概念
干细胞
3.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
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。
早期胚胎中
(1)形态上 体积小、细胞核大、核仁明显。
(2)功能上 具有发育的全能性。
具有分化为成年动物体内的_任何一种
形成机体的所有组织和器官甚至_ 个体
三、干细胞的培养及其应用
1.胚胎干细胞(简称ES 细胞)
类型的细胞，并进一步
的 潜 能。
1 . 分布
2.特点
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)
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)
「造血干细胞
4.应用实例
神经干细胞
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
三、干细胞的培养及其应用
2.成体干细胞
3.特点
1.分布
2.举例
1.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 基因或蛋白导入细胞(成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞)。
2.制备方法
② 用小分子化合物诱导形成。
① 诱导过程无须破坏胚胎；
[② iPS细胞可取自病人的体细胞，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新进展。
所以，科学家普遍认为iPS 细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
3.诱导多能干细胞(iPS 细胞)
三、干细胞的培养及其应用
4.应用
3.优点
三、干细胞的培养及其应用
iPS 细胞应用
取成纤维细胞
O e 转入相关因子
转入相关因子 取成纤维细胞等
转化为iPS 细胞
诱导iPS 细胞定向分 化为多种组织细胞
移植回病人体内
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
细胞发生转化
iPS 细
胞
病人
移 植
胰岛细胞
肝细胞
iPS 细胞用于治疗人类疾病示意图
分 化
干细胞应用面临的问题存在存在着导致肿瘤发生的风险。
来源或存在 功能、特点
局限性
胚胎干细 胞(ES细胞) 早期胚胎 能够分化成为动物体内 的任何细胞，并进一步 形成组织、器官甚至生 物个体
需从胚胎中获取， 涉及伦理问题，限 制在医学中的应用
成体干细胞 成体组织或器 官中，如造血 干细胞、神经 干细胞和精原 干细胞等 具有组织特异性 ,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
诱导多能 干细胞 (iPS细胞) 诱导高度 分化的体 细胞产生 类似胚胎干细胞，无 须破坏胚胎，且避免 免疫排斥反应。
技术不成熟。
原理：细胞的增殖
适当的培养条件下，让细胞生长和增殖的技术
(1)营养条件
(2)无菌、无毒的环境
(3)温度、pH和渗透压
(4)气体环境
动物细胞培养的 概念和原理
动物细胞培
养的条件
动物细胞培
养的过程
干细胞的分布
干细胞的类型
iPS细胞的应用
胚胎干细胞(ES 细胞)
成体干细胞
干细胞培养
及其应用
动物细胞培养
课堂小结
取动物
组织
单个
细胞
原代
培养
细胞
悬液
传代 培养
练习
1.下图为幼鼠肾脏上皮细胞培养过程示意图，下列有关叙述错误的是( D )
肾脏组织块 0
0.
0
甲 乙 丙 丁
A. 甲→乙过程通常需要剪碎后，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
B. 在丙中培养的细胞通常在10代以内， 一般未发生癌变
C. 丁过程表示传代培养，大多细胞一般能增殖10~50代
D. 培养过程中应提供95%O 和5%CO 的气体环境，以维持培养液正常的pH
练习
1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。
(1)培养环境中需要O , 不需要CO 。( × )
(2)细胞要经过脱分化形成愈伤组织。(× )
(3)培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清( √ )
(4)培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖( × )
2.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
现在关于iPS 细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进
行思考。(1)由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的 iPS 细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预 测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施
像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte
Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS 细胞库，可以为需要的人找到HIA 匹配度较高的iPS 细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞 移植后发生的免疫排斥反应。
练习
(2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有
哪些应用 又可能带来哪些问题
该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的
克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来 获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个 人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有 的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。