(共37张PPT)
第2节
动物细胞工程
动物细胞工程
通常采用的技术手段
动物细胞培养
动物细胞融合
单克隆抗体
动物细胞核移植
是其他动物细胞工程技术的基础
应用
应用
克隆动物
2.2.1
动物细胞培养
一、动物细胞培养
从动物体中取出相关组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和繁殖。
2、原理:
细胞增殖 (有丝分裂)
1、概念:
获得细胞或细胞产物;不能获得完整动物个体。
3、目的:
克隆皮肤
皮肤烧伤
4、实例:
欲使动物细胞体外培养顺利进行,应营造怎样的环境?
思考讨论
二、动物细胞培养的条件
二、动物细胞培养的条件
(1)合成培养基:将细胞所需的营养物质按________________严格配制而成。
种类和所需量
血清
液体
营养物质主要包括:糖类、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、微量元素等。
血清中含有多种维持细胞代谢和生长的物质,如蛋白质、氨基酸、未知的促细胞生长因子等。
(3)一般使用_____培养基,即培养液。
1、营养条件:
(2)天然成分:_____等。
二、动物细胞培养的条件
2、无菌、无毒的环境:
①培养液和所有培养用具灭菌处理,无菌操作。
②定期更换培养液,防止代谢物积累伤害细胞。
3、温度、pH和渗透压:
温度36.5+0.5度,pH7.2~7.4,也需考虑渗透压因素。
4、气体环境:
O2和CO2(95%空气和5%CO2的CO2培养箱中)
是细胞代谢必需的
主要作用:维持培养液的pH
可添加适量抗生素
三、动物细胞培养的过程
胃蛋白酶不可以,pH不适宜。
将组织分散成单个细胞时为什么要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理?胃蛋白酶可以吗?
思考讨论
胰蛋白酶可以将动物组织细胞间的蛋白质成分酶解,使细胞分散开,获得单个细胞。
纤维蛋白、胶原蛋白等
三、动物细胞培养的过程
三、动物细胞培养的过程
注意:动物细胞生长特点:
①细胞贴壁:
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。
(大多数细胞,少数细胞悬浮生长)
要求: 培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
三、动物细胞培养的过程
细胞贴壁过程
那么什么是接触抑制?
注意:动物细胞生长特点:
②接触抑制:
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象
①细胞贴壁:
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。(大多数细胞,少数细胞悬浮生长)
要求: 培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
三、动物细胞培养的过程
接触抑制:细胞在贴壁生长过程中,随着细胞分裂,数量不断增加,最后形成一个单层,此时细胞间相互接触,细胞分裂和生长停止,数量不再增加。
接触抑制
三、动物细胞培养的过程
三、动物细胞培养的过程
保存10代以内的细胞,因为10-50代部分细胞的细胞核型可能发生变化,有少部分还发生突变向癌细胞方向发展
三、动物细胞培养的过程
板书内容:
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
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
液体(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
小结:植物组织培养和动物细胞培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
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
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。
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
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
9.(2022·天津一中高二期中)为了初步检测药物X和Y的抗癌活性,在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞,使其贴壁生长,实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y,对照组中也加入了一定的溶液,培养过程及结果如图所示。下列有关叙述错误的是
实验结果
组别 细胞个数(个/孔)
对照 7.8×106
药物X 6.7×104
药物Y 5.3×105
对点训练
A.对照组和实验组均设置了三个孔,可以减少实验误差
B.可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数
C.对照组中加入的溶液是和实验组等体积的无菌蒸馏水
D.根据实验结果,可以初步判断药物X的抗癌效果较好
组别 细胞个数(个/孔)
对照 7.8×106
药物X 6.7×104
药物Y 5.3×105
√
对点训练
11.动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果,不能从该图获得的结论是
A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同
B.有无血清对正常细胞培养的影响较大
C.培养基中补充血清有助于正常细胞的培养
D.培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
√
对点训练
14.某生物兴趣小组对一种抗癌新药进行实验时,以动物肝癌细胞为材料,测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响。请回答下列有关动物细胞培养的问题:
(1)在动物细胞培养时,将细胞所需的营养物质按其种类和所需量严格配制而成的培养基称为_____培养基。通常在培养基中还需要加入适量____
等一些天然成分。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是________________。另外,还应该保证被培养的细胞处于_____、_____的环境。
合成
血清
维持培养液的pH
无菌
无毒
对点训练
(2)在细胞生长过程中,当细胞贴壁生长到一定程度时,其生长会受到抑制,这种现象称为_________。
(3)请你帮助兴趣小组的同学分析本实验,实验的自变量是___________
_______,实验组和对照组除了自变量不同外,其他处理均应该相同,这是为了遵循实验设计的_________原则。
接触抑制
癌药物
单一变量
是否加入抗
实验的目的是要测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响,故实验的自变量为抗癌药物的有无,其他无关变量应该相同,否则会干扰实验结果,这种设计遵循的是实验的单一变量原则。
对点训练
四、干细胞培养及其应用
1.干细胞的概念:
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。
2.干细胞的分布:
干细胞存在于____________、________和__________等多种组织和器官中;
早期胚胎
骨髓
脐带血
3.干细胞的分类:
胚胎干细胞
( ES细胞)
成体干细胞
四、干细胞培养及其应用
(1)胚胎干细胞(ES细胞):
①分布:
存在于早期胚胎中
②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
③应用实例:
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
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;
①分布:
存在于成体组织或器官内中
②举例:
③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。
④发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例:_____________
主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中
造血干细胞
(2)成体干细胞:
四、干细胞培养及其应用
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
4.干细胞的应用实例
造血干细胞:
神经干细胞:
四、干细胞培养及其应用
5.诱导多能干细胞(iPS细胞)
胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ,涉及伦理问题;因而限制了在医学上的应用。
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,称为诱导多能干细胞,简称iPS细胞。
诱导方法:
①将特定基因或特定蛋白导入细胞(成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可);
②用小分子化合物诱导形成。
四、干细胞培养及其应用
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
诱导多能干细胞的应用:
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
体外诱导小鼠成纤维细胞
诱导多能干细胞
iPS
多种体细胞
定向诱导分化
四、干细胞培养及其应用
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。
6.干细胞应用面临的问题
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。
(1)面临的问题:
存在导致肿瘤发生的风险
(2)应用展望:
动物细胞培养
动物细胞培养的概念和原理
干细胞培养及其应用
营养条件;无菌、无毒的环境;温度、pH和渗透压;气体环境
原理:细胞的增殖
在适当的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术
干细胞的分布
干细胞的类型
干细胞的应用
胚胎干细胞( ES细胞)
成体干细胞
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
取动物组织
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中
主要应用在医学上
【课堂小结】
10.(2024·福建宁德高二期中)日本京都大学的教授将 4 个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达,使这个细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS 细胞)。如图为该技术在人体细胞中的实验示意图,据图分析下列说法正确的是
对点训练
A.iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传
物质,关键基因在肌肉细胞中能
复制、转录和翻译
B.过程①②③是基因选择性表达的结果,图示过程体现了iPS细胞具有全能性
C.用该技术得到的新生器官替换供体病变器官,可避免异体移植产生的
免疫排斥反应
D.4个关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境,使iPS细胞功能
趋向专门化
√
对点训练
12.一名婴儿在出生后医院为他保留了脐带血,在他以后生长发育过程中如果出现了某种难以治疗的疾病,就可以利用血液中的干细胞进行治疗,下列关于这个实例的说法正确的是
A.用干细胞培育出人体需要的组织或器官用来移植治病,需要激发细胞
的全能性
B.用脐带血中的干细胞可治疗这个孩子所有的疾病
C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,需要用到细胞培养技术
D.如果要移植用他的干细胞培育出的器官,应该长期给他使用免疫抑制
药物
√
对点训练
13.科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS细胞”,人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”的说法,正确的是
A.“iPS细胞”分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性
B.“iPS细胞”有细胞周期,它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期
C.“iPS细胞”可分化形成多种组织细胞,说明“iPS细胞”在分裂时很
容易发生突变
D.“iPS细胞”分化成人体多种组织细胞,是因为它具有不同于其他细
胞的特定基因
√
对点训练
感谢您的观看
202X/01/01