3.1細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)（教學(xué)課件）-高二生物（浙科版2019選擇性必修3）

第一節(jié)體液調(diào)節(jié)是通過化學(xué)信號實現(xiàn)的調(diào)節(jié)第一節(jié)體液調(diào)節(jié)是通過化學(xué)信號實現(xiàn)的調(diào)節(jié)第三章動物細胞工程依據(jù)植物細胞的全能性原理，能夠在細胞水平上克隆植物，培育植物新品種。那么，能利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)克隆出動物個體嗎？如果將不同種動物的細胞融合，能夠培育出具有新性狀的動物個體嗎？轟動世界的克隆羊“多莉”是如何培育出來的？通過“試管嬰兒”技術(shù)孕育出新生兒與一般的生殖過程有什么不同？本章將會揭示這些問題的答案。動物細胞工程常用的技術(shù)手段包括動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合等。第一節(jié)體液調(diào)節(jié)是通過化學(xué)信號實現(xiàn)的調(diào)節(jié)第一節(jié)體液調(diào)節(jié)是通過化學(xué)信號實現(xiàn)的調(diào)節(jié)第三章動物細胞工程第二節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)通過下丘腦控制內(nèi)分泌系統(tǒng)第二節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)通過下丘腦控制內(nèi)分泌系統(tǒng)第一節(jié)細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)目

錄動物細胞的適宜條件動物細胞培養(yǎng)的過程動物細胞培養(yǎng)的特點、應(yīng)用動物細胞工程常用的技術(shù)手段包括動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合等。其中動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。那么，動物體細胞在體外進行培養(yǎng)需要什么條件？培養(yǎng)過程如何？

動物細胞培養(yǎng)是指從動物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞生長和增殖的技術(shù)。動物體組織單個細胞細胞生長和增殖取出分散適宜條件（1）相關(guān)組織：

一般是指動物胚胎或幼齡動物的組織，

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)。（2）適宜的培養(yǎng)條件：

不同的細胞、組織適合生存的環(huán)境不同，需要配置不同的培養(yǎng)基。一、動物體細胞可在體外適宜條件下進行培養(yǎng)1.動物細胞培養(yǎng)的概念2.原理：細胞增殖3．動物細胞培養(yǎng)的適宜條件（需要更復(fù)雜的培養(yǎng)基和更嚴格的無菌條件？）

(1)溫度：大多數(shù)情況下，細胞生長的最適宜溫度是37℃，溫差一般不超過±0.5℃。達40

℃以上，細胞很快死亡。（CO2培養(yǎng)箱可以提供適宜的溫度和控制穩(wěn)定的PH環(huán)境，模擬體內(nèi)生長環(huán)境。）一、動物體細胞可在體外適宜條件下進行培養(yǎng)體外培養(yǎng)的細胞失去了對整體的依賴性。體內(nèi)使細胞各方面都處于最佳狀態(tài)。(2)pH：大多數(shù)細胞適宜的pH為7.2～7.4，偏離此范圍對細胞產(chǎn)生有害影響。造成培養(yǎng)基pH波動的主要物質(zhì)是細胞代謝產(chǎn)生的CO2，可通過給培養(yǎng)箱提供恒定的5%的CO2濃度，使之與培養(yǎng)基中的NaHCO3處于平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)pH的相對穩(wěn)定。(3)95%的空氣可以保證細胞呼吸對氧氣的需要。(4)無菌、無毒

的條件①培養(yǎng)材料、培養(yǎng)基、培養(yǎng)環(huán)境、操作過程嚴格控制無菌。②動物細胞培養(yǎng)液中常含有在高溫條件下變性失去功能的物質(zhì)，如血清等，因而對培養(yǎng)液的這些成分采用過濾除菌。（無菌）

③在培養(yǎng)基中加入抗生素能抑制細菌和真菌的生長，從而預(yù)防污染。常用的抗生素有青霉素、鏈霉素、卡那霉素和慶大霉素等。（無菌）④為防止細胞代謝產(chǎn)生的有毒物質(zhì)危害細胞，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液。（無毒）

3．動物細胞的生長和增殖需要充足的營養(yǎng)物質(zhì)。

培養(yǎng)動物細胞的培養(yǎng)基通常為液體培養(yǎng)基。(1)基本成分：水、無機鹽、氨基酸、維生素、糖類、生長因子等。(2)按培養(yǎng)基來源分類：根據(jù)細胞生存所需的物質(zhì)種類和含量嚴格配置而成的培養(yǎng)基動物血清：含有多種未知的促細胞生長因子及其他活性物質(zhì)，可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)主要來自動物體液或動物組織分離提取液，成分復(fù)雜，來源受限實際培養(yǎng)時，在合成培養(yǎng)基中添加一定比例的動物血清動物細胞培養(yǎng)最好選擇固體培養(yǎng)基還是液體培養(yǎng)基？合成培養(yǎng)基：天然培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基思考：幼齡動物的細胞與老齡動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程度高的細胞比較，哪些細胞更易于培養(yǎng)？為什么？【答案】細胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動物的細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物的細胞則相反。所以，一般來說，幼齡動物的細胞比老齡動物的細胞易于培養(yǎng)；分化程度越低的細胞，增殖能力越強，所以分化程度低的細胞更容易培養(yǎng)。a、無菌、無毒：

（加抗生素抑菌，定期更換培養(yǎng)液，清除代謝廢物保證無毒）b、營養(yǎng)物質(zhì)和激素：

（葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等）c、適宜的溫度和pH：

（37±0.5℃，PH7.2---7.4）d、氣體環(huán)境：

O2和CO2（95%空氣和5%CO2

），加入CO2是為了維持培養(yǎng)液中的PH值，加入O2是為了保證細胞的需氧呼吸，放入CO2

培養(yǎng)箱歸納動物細胞培養(yǎng)是所需要的條件：(3)動物細胞培養(yǎng)時,二氧化碳培養(yǎng)箱內(nèi)應(yīng)含有5%的CO2和95%的空氣,而非5%的CO2和95%的O2。(1)動物細胞培養(yǎng)所用的通常是液體培養(yǎng)基,其并非完全的合成培養(yǎng)基,因為還添加了動物血清等天然成分。(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中,應(yīng)該對培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進行滅菌而非消毒。胰蛋白酶或機械處理剪碎動物胚胎或幼齡動物的組織、器官單個細胞懸浮液放在培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)1.過程：貼壁生長接觸抑制二、動物細胞培養(yǎng)包括原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)動物組織塊先剪碎再用機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)：細胞或組織離開機體后的首次培養(yǎng)2.原代培養(yǎng)：若直接培養(yǎng)組織塊，只有處于周邊的少量細胞可以生存和繁殖，大部分中間細胞因不能獲得穿透能力有限的營養(yǎng)物質(zhì)而代謝不良。（1）為什么要分散成單個細胞培養(yǎng)？注：胰酶的作用：酶解、消化組織中的膠原蛋白纖維和細胞外的其他成分，獲得單個細胞懸液，使細胞與培養(yǎng)液充分接觸，保證細胞所需氧氣和營養(yǎng)的供應(yīng)，保證細胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的及時排出。思考：能不能用胃蛋白酶代替胰酶（胰蛋白酶）？3.體外培養(yǎng)的細胞生長特點（1）細胞貼壁：在培養(yǎng)瓶

懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上。培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿壁要求：表面光滑、無毒、易于貼附。培養(yǎng)皿培養(yǎng)瓶所有的動物細胞都會貼壁生長嗎？

來源于血液、淋巴組織細胞以及某些腫瘤細胞不需要貼附在支持物上，而是呈懸浮生長狀態(tài)。瓶壁上的細胞層數(shù)是：一層（或單層）貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。（2）接觸抑制分瓶培養(yǎng)解除方法癌變細胞沒有接觸抑制現(xiàn)象，可以在培養(yǎng)瓶中形成多層細胞是否接觸抑制可作為區(qū)分正常細胞與癌細胞的標(biāo)志之一動物細胞培養(yǎng)的過程動物組織塊用機械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液原代培養(yǎng)問題細胞分裂受阻懸浮生長貼壁生長密度過大、有害代謝物積累和營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制解決傳代培養(yǎng)分瓶原代培養(yǎng)：細胞或組織離開機體后的首次培養(yǎng)將原培養(yǎng)瓶內(nèi)的細胞分離并稀釋后轉(zhuǎn)移到多個培養(yǎng)瓶中，在的培養(yǎng)基中進行傳代培養(yǎng)。4.傳代培養(yǎng):（分瓶培養(yǎng)）在進行傳代培養(yǎng)時，懸浮培養(yǎng)的細胞直接用離心法收集；貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，使之分散成單個細胞，然后再用離心法收集。之后，將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)。用胰蛋白酶兩次處理：第一次處理的目的是使組織細胞分散開；第二次處理的目的是使細胞從瓶壁上脫離下來，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)。（每一次傳代培養(yǎng)都需要用到胰酶）4.傳代培養(yǎng)（分瓶培養(yǎng)）（1）需要傳代培養(yǎng)的原因：①解除接觸抑制②密度過大、有害代謝物積累和營養(yǎng)缺乏定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝物（2）操作：將原培養(yǎng)瓶內(nèi)的細胞分離并稀釋后轉(zhuǎn)到多個培養(yǎng)瓶中，在新的培養(yǎng)基中進行傳代培養(yǎng)。（分瓶培養(yǎng)后）（繼代培養(yǎng)？）（3）要求：一般來說，原代培養(yǎng)的貼壁細胞達到生長基質(zhì)的80%表面面積后可進行傳代培養(yǎng)。若傳代過晚，可影響下一代細胞的動能狀態(tài)。貼壁生長的細胞需經(jīng)酶（胰蛋白酶或膠原蛋白酶）消化制成細胞懸液后才能傳代。原代培養(yǎng)視頻演示傳代培養(yǎng)視頻演示比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)理論基礎(chǔ)培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的獲得細胞或

細胞分泌蛋白細胞的全能性細胞株、細胞系植物體快速繁殖、培育無病毒植株等葡萄糖、

動物血清蔗糖、

植物激素液體培養(yǎng)基（半）固體培養(yǎng)基細胞增殖植物細胞和動物細胞培養(yǎng)的比較動物細胞培養(yǎng)時，培養(yǎng)細胞能否無限制存活下去？原代培養(yǎng)物經(jīng)首次傳代成功后即成細胞系。能連續(xù)培養(yǎng)下去的稱連續(xù)細胞系或無限細胞系。不能連續(xù)培養(yǎng)下去的細胞稱有限細胞系。5．細胞系連續(xù)細胞系(無限細胞系)：能連續(xù)培養(yǎng)下去的細胞系。其被認為是發(fā)生轉(zhuǎn)化了的細胞系(遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，突變且具有癌性細胞的特點)，有的連續(xù)細胞系是惡性細胞系，有的連續(xù)細胞系雖已獲得了不死性，但保留接觸抑制現(xiàn)象，不致癌，是良性無限細胞系。如人的成纖維細胞可傳30～50代，相當(dāng)于150～300個細胞周期。傳代次數(shù)與細胞周期的關(guān)系如何？如何獲得純的細胞系？細胞克?。簩⒁粋€單細胞從群體中分離出來單獨培養(yǎng)，使之成為一個新的細胞群體的技術(shù)。

細胞株特點：一般具有恒定的染色體組型、病毒敏感性或抗性及其他生化特性6.細胞株：通過一定的選擇或純化方法，從原代培養(yǎng)物或細胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)的細胞。細胞克隆（1）最基本要求：來源于單個細胞，不能是多個細胞。（2）特點：經(jīng)克隆后的細胞群基因型一致，遺傳性狀均一，是研究遺傳規(guī)律和生理特性的重要材料。異質(zhì)性細胞系

克隆培養(yǎng)

純系（克?。?/p>

單抗細胞株等具備特殊性狀的細胞株都是應(yīng)用克隆培養(yǎng)法建立的。細胞株細胞系經(jīng)過進一步的克隆培養(yǎng)得到的。與細胞系關(guān)系：細胞系是泛指可傳代的細胞，細胞株是具有特殊性質(zhì)的細胞系。細胞系所有細胞都能傳代培養(yǎng)，卻不一定具有相同的特征，不能稱為細胞克??；而細胞株是具有特殊性質(zhì)的細胞系，一個細胞株就是一個細胞克隆。（細胞系是原代培養(yǎng)物經(jīng)傳代培養(yǎng)得到的一群不均一的細胞）（異質(zhì)性）（細胞株強調(diào)細胞培養(yǎng)物中細胞成分單一性，所有遺傳、生化等特性完全相同，是克隆的結(jié)果。）連續(xù)細胞株：可連續(xù)多次傳代的細胞株有限細胞株：可傳代次數(shù)有限的細胞株細胞株

連續(xù)細胞系有限細胞系：不能連續(xù)培養(yǎng)。由二倍體細胞傳代培養(yǎng)建成；有接觸抑制特點：是發(fā)生轉(zhuǎn)化了的細胞系，大多數(shù)具有異倍體核型。惡性細胞系：具有異體致瘤性良性細胞系：雖獲得不死性，但保留接觸抑制現(xiàn)象，不致癌。含義：能連續(xù)培養(yǎng)下去的細胞系分類細胞株連續(xù)細胞株：可連續(xù)多次傳代的細胞株有限細胞株：可傳代次數(shù)有限的細胞株細胞系細胞系是泛指可傳代的細胞，細胞株是具有特殊性質(zhì)的細胞系。(1)應(yīng)用：細胞全能性的揭示、細胞周期調(diào)節(jié)控制的分析、癌變機理和衰老原因、抗癌藥物的篩選、有毒物的檢測等研究，都與細胞培養(yǎng)技術(shù)密不可分。7.動物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用與意義(2)意義：皮膚細胞的培養(yǎng)用于燒傷患者的皮膚移植，其他器官的細胞培養(yǎng)用于相關(guān)損傷組織器官的修復(fù)等。借助于某些細胞的大規(guī)模培養(yǎng)獲得細胞代謝產(chǎn)物，如獲得動物疫苗、干擾素、單克隆抗體等有重要價值的生物制品，是動物細胞培養(yǎng)的重要應(yīng)用之一?！叭嗽炫Ｈ鉂h堡”動物性食品的獲得。思考：在用胰蛋白酶酶解組織塊時，由于胰蛋白酶比較溫和，一定不會對細胞造成損傷嗎？【答案】使用胰蛋白酶消化處理組織塊時，要控制好作用時間，因為胰蛋白酶不僅能分解細胞間的蛋白質(zhì)，長時間作用還會分解細胞膜蛋白等，會對細胞造成損傷。A．步驟①的操作不需要在無菌環(huán)境中進行

B．步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質(zhì)使細胞分離

C．步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理

D．步驟④培養(yǎng)過程中不會發(fā)生細胞轉(zhuǎn)化

（2021·1月浙江選考）下圖為動物成纖維細胞的培養(yǎng)過程示意圖。下列敘述正確的是（）C(1)過程②表示_______________。(2)過程③和⑥表示用___________