【公開課】動物細胞工程課件高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

第二章細胞工程第2節(jié)動物細胞工程一動物細胞培養(yǎng)動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)（基礎）動物細胞融合技術和單克隆抗體動物體細胞核移植技術和克隆動物1.動物細胞培養(yǎng)的條件2.動物細胞培養(yǎng)的過程3.干細胞培養(yǎng)及應用

在治療大面積燒傷時，通常采用的方法是取燒傷病人的健康皮膚進行自體移植。但對這樣的病人來說，自體健康皮膚非常有限，使用他人皮膚來源又不足，而且會產(chǎn)生免疫排斥反應。討論：異體移植面臨的問題：___________________________________________。獲得大量的自體健康皮膚的方法：_______________________________________。取少量正常、健康的皮膚在體外進行培養(yǎng)、擴增；皮膚干細胞培養(yǎng)供體器官短缺、免疫排斥等

從社會中來人造皮膚的構建、動物分泌蛋白的規(guī)?；a(chǎn)等，都離不開動物細胞的培養(yǎng)。1、概念：指動物機體中取出相關的組織,將它分散成

，然后，放在

,讓這些細胞

的技術。單個細胞適宜的培養(yǎng)基中生長和繁殖2、原理：細胞增殖(有絲分裂)3、培養(yǎng)對象：胚胎或幼齡動物的細胞

胚胎或幼齡動物的細胞較成體的細胞更易培養(yǎng)，因為這些組織或細胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力強，容易培養(yǎng)。一、動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)的條件營養(yǎng)條件其他條件無菌、無毒的環(huán)境適宜的溫度、pH和滲透壓適宜的氣體環(huán)境糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等4、動物細胞培養(yǎng)的條件：一、動物細胞培養(yǎng)將細胞所需的上述營養(yǎng)物質按其種類和所需數(shù)量嚴格配制而成的培養(yǎng)基，稱為合成培養(yǎng)基，一般為液體培養(yǎng)基。天然成分由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質還沒有完全搞清楚，因此，在使用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血清和血漿等一些天然成分。注意：這里的糖類不包括淀粉、蔗糖等一、動物細胞培養(yǎng)（4）動物細胞培養(yǎng)的條件----①營養(yǎng)條件合成培養(yǎng)基將細胞所需的營養(yǎng)物質按_________________嚴格配制而成。種類和所需量成分：糖類、氨基酸、無機鹽、維生素、促生長因子、微量元素等。天然成分：血清等一、動物細胞培養(yǎng)（4）動物細胞培養(yǎng)的條件----①營養(yǎng)條件1、血清中含有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素等。為什么對動物細胞進行培養(yǎng)時通常要添加血清？2、氨基酸有多種，是細胞合成蛋白質的基本成分，其中有些氨基酸動物

細胞本身不能合成（稱為必需氨基酸），必須由培養(yǎng)液提供。3、血清激素有胰島素、生長激素等及多種生長因子；血清還含有多種未知的促細胞生長因子、

促貼附因子及其他活性物質，能促進細胞的生長、增殖和貼附。4、因此，細胞培養(yǎng)時，要保證細胞能夠順利生長和增殖，一般需添加10%～20%的血清。補充資料：思考1:為什么培養(yǎng)液需要定期更換？

以便清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素脈動真空滅菌器A.無菌、無毒的環(huán)境對_________和______________進行_______處理在_____________下進行操作還需要________________________________________一、動物細胞培養(yǎng)（4）動物細胞培養(yǎng)的條件----②其他條件培養(yǎng)液所有培養(yǎng)用具滅菌無菌環(huán)境定期更換培養(yǎng)液和添加一定量的抗生素

思考2:如何防止培養(yǎng)過程中的微生物污染？維持適宜滲透壓的目的_________________________________維持細胞正常的形態(tài)和功能B.溫度、pH和滲透壓哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以__________________為宜適宜的溫度多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為______________適宜的pH適宜的滲透壓一、動物細胞培養(yǎng)（4）動物細胞培養(yǎng)的條件----②其他條件36.5℃±0.5℃7.2-7.4一、動物細胞培養(yǎng)（4）動物細胞培養(yǎng)的條件----②其他條件C.氣體環(huán)境組成動物細胞培養(yǎng)所需氣體主要有_________和__________O2：____________________________________________CO2：___________________________________________O2CO2O2是細胞代謝所必需的CO2的主要作用維持培養(yǎng)液的pH培養(yǎng)容器通常采用_________或_________________培養(yǎng)皿松蓋培養(yǎng)瓶培養(yǎng)儀器含有___________和__________的混合氣體的_______________95%空氣5%CO2CO2培養(yǎng)箱用機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理，去掉組織間蛋白，將組織分散成單個細胞，用培養(yǎng)液將細胞制成細胞懸液，再將細胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。動物組織處理后的初次培養(yǎng)取動物組織制成細胞懸液放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)轉入培養(yǎng)液進行原代培養(yǎng)一般取材于動物胚胎或幼齡動物的組織、器官，原因：細胞分化程度低，增殖能力強，容易培養(yǎng)。纖維蛋白、膠原蛋白等、動物細胞培養(yǎng)的條件：5.動物細胞培養(yǎng)的過程原代培養(yǎng)

培養(yǎng)分瓶制成細胞懸液傳代培養(yǎng)制成細胞懸液

CO2培養(yǎng)箱

培養(yǎng)分散成單個細胞

取動物組織(幼齡動物)（用機械法

或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理）可以用胃蛋白酶處理嗎？為什么？不可以；胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性，1）機械法、胰蛋白酶、膠原蛋白酶的作用？將動物組織細胞間的蛋白質成分酶解，使細胞分散開，獲得單個細胞。說明細胞間的物質主要是蛋白質。2）培養(yǎng)前為什么分散成單個細胞？①分散不會限制彼此的生長與增殖。②分散有利于與培養(yǎng)液充分接觸，有利于細胞吸收O2與營養(yǎng)和排出代謝廢物。5.動物細胞培養(yǎng)的過程3)在用胰蛋白酶處理組織時應注意什么？

細胞膜含有蛋白質，長時間處理會損傷細胞，要控制好時間。體外培養(yǎng)的動物細胞可以分為兩大類：第1類：懸浮生長細胞會因細胞密度過大、有害代謝物積累和培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質缺乏等因素而分裂受阻。第2類：貼壁生長細胞（大多數(shù)）接觸抑制現(xiàn)象懸浮培養(yǎng)瓶細胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖細胞需要貼附于某些基質(如培養(yǎng)瓶壁)表面才能增殖(主要類型)5.動物細胞培養(yǎng)的過程這些細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細胞貼壁。培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿要求：內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。細胞貼壁過程圓球形細胞剛開始鋪展貼壁生長（100×）培養(yǎng)的動物細胞貼壁生長并進行有絲分裂（100×）細胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（100×）貼壁生長與接觸抑制5.動物細胞培養(yǎng)的過程由于細胞之間有接觸抑制的特性，一般的正常細胞并不重疊于其他細胞之上生長，而是單層生長。癌細胞由于無接觸抑制而能夠繼續(xù)移動和增殖，導致細胞向三維空間擴展，發(fā)生堆積。是否接觸抑制可作為區(qū)別正常細胞與癌細胞的標志之一。5.動物細胞培養(yǎng)的過程原代培養(yǎng)

培養(yǎng)分瓶制成細胞懸液傳代培養(yǎng)制成細胞懸液

CO2培養(yǎng)箱

培養(yǎng)分散成單個細胞

取動物組織(幼齡動物)（用機械法

或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理）4）需分瓶進行傳代培養(yǎng)的原因

①營養(yǎng)物質缺乏②有害代謝物積累③細胞密度過大④接觸抑制導致細胞分裂受阻5.動物細胞培養(yǎng)的過程5）不同培養(yǎng)類型的細胞進行傳代培養(yǎng)時，如何處理？懸浮生長類細胞：貼壁生長類細胞：離心法收集→制成細胞懸液→傳代培養(yǎng)先胰蛋白酶處理→再離心法收集→制成細胞懸液→傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)

培養(yǎng)分瓶制成細胞懸液傳代培養(yǎng)制成細胞懸液

CO2培養(yǎng)箱

培養(yǎng)分散成單個細胞

取動物組織(幼齡動物)（用機械法

或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理）6）動物細胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？不能，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體。5）目前使用的或冷凍保存的正常細胞通常為幾代以內(nèi)？為什么？通常為10代以內(nèi)，以保持細胞正常的二倍體核型。5.動物細胞培養(yǎng)的過程比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)取材培養(yǎng)前處理培養(yǎng)基的成分特殊環(huán)境條件結果離體植物器官、組織、細胞植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較動物胚胎或幼齡動物的組織、器官需離體用機械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶將組織細胞分散開有機營養(yǎng)成分無機營養(yǎng)成分植物激素糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質及一些天然成分如血清再分化需光氣體環(huán)境新的植株許多細胞比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基的物理性質培養(yǎng)基特有成分過程相同點固體培養(yǎng)基葡萄糖、動物血清液體培養(yǎng)基(又稱培養(yǎng)液)細胞增殖植物細胞的全能性蔗糖、植物激素①都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件外植體↓脫分化愈傷組織

↓再分化芽、根或胚狀體↓生長發(fā)育植物體動物的組織

↓機械法或胰蛋白酶、

↓膠原蛋白酶處理細胞懸液↓原代培養(yǎng)↓細胞懸液↓傳代培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較1.干細胞的概念：

動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。2.干細胞的分類：包括胚胎干細胞、成體干細胞、誘導多能干細胞等。二、干細胞培養(yǎng)及其應用早期胚胎中具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。分布特點應用實例ES細胞在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等。（需要分化誘導因子誘導）局限性必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學上的應用。二、干細胞培養(yǎng)及其應用胚胎干細胞IES細胞成體組織或器官內(nèi)造血干細胞（成體骨髓、外周血和臍帶血中）可分化成各種血細胞和免疫細胞。也叫做多能干細胞。具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力分布舉例特點成體干細胞專能干細胞發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、應用最成熟的實例二、干細胞培養(yǎng)及其應用神經(jīng)干細胞（神經(jīng)系統(tǒng)中，可分化成神經(jīng)細胞）精原干細胞（睪丸中，可分化成精子）應用造血干細胞神經(jīng)干細胞治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病（如帕金森病、阿爾茨海默病等）取成纖維細胞轉入相關因子細胞轉化為iPS細胞誘導iPS細胞定向分化為多種組織細胞移植回病人體內(nèi)二、干細胞培養(yǎng)及其應用移植取成纖維細胞等iPS細胞轉入相關因子細胞發(fā)生轉化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPS細胞用于治療人類疾病示意圖通過體外誘導小鼠成纖維細胞得到的類似胚胎干細胞的一種細胞①將特定基因或特定蛋白導入細胞（成纖維細胞、已分化的T細胞、B細胞）概念制備方法優(yōu)點②用小分子化合物誘導形成。①誘導過程無須破壞胚胎②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應。誘導多能干細胞二、干細胞培養(yǎng)及其應用二

來源或存在功能、特點局限性胚胎干細胞(ES細胞)成體干細胞誘導多能干細胞(iPS細胞)早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體成體組織或器官，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和精原干細胞等體外誘導體細胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細胞來治療疾病。無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應。具有組織特異性，能分化成特定的細胞或組織不具有發(fā)育成完整個體的能力需從胚胎中獲取，涉及倫理問題，限制了它在醫(yī)學上的應用技術不成熟。比較：三種干細胞1.判斷下列有關動物細胞培養(yǎng)的表述是否正確。（1）培養(yǎng)環(huán)境中需要O2，不需要CO2。（

）（2）細胞要經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。（

）（3）培養(yǎng)液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清（

）（4）培養(yǎng)瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理,分瓶后才能繼續(xù)增殖（

）一.概念檢測×√××練習與應用（P47）

2.干細胞有著廣泛的應用前景。下列相關敘述錯誤的是()A.干細胞是從胚胎中分離提取的細胞B.造血干細胞可以分化為各種血細胞C.不同類型的干細胞,它們的分化潛能是有差別的D.由iPS細胞產(chǎn)生的特定細胞,可以在新藥的測試中發(fā)揮重要作用A練習與應用（P47）一.概念檢測現(xiàn)在關于iPS細胞的研究正在不斷深入。請你從以下兩個方面來查閱資料進行思考。（1）由于誘導iPS細胞、促使其分化都需要時間，因此用某人特異的iPS細胞進行醫(yī)療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發(fā)生的不可預測性方面考慮，如果要將這些細胞用于緊急情況，應該提前采取什么措施?像建立骨髓庫一樣，有研究團隊正在嘗試建立HLA(HumanLeukocyteAntigen,人類白細胞抗原)多態(tài)性豐富的iPS細胞庫，可以為需要的人找到HIA匹配度較高的iPS細胞，這