《一 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)》講義

《一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)》講義動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)同學(xué)們好，今天咱們要一起學(xué)習(xí)高中人教版（2019）選擇性必修3生物技術(shù)與工程第2章細(xì)胞工程第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程中的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)這部分知識(shí)。一、什么是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)簡(jiǎn)單來說，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物體中取出相關(guān)的細(xì)胞，然后在適宜的環(huán)境下讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的技術(shù)。就好比咱們從果園里摘了蘋果的種子（細(xì)胞就類似種子啦），然后找一塊合適的土地（適宜的環(huán)境）讓它發(fā)芽長(zhǎng)大（細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖）。1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的歷史其實(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展也是經(jīng)過了漫長(zhǎng)的過程呢。很早以前，科學(xué)家們就想啊，能不能像種植物一樣，把動(dòng)物細(xì)胞也養(yǎng)起來呢。后來經(jīng)過很多次的嘗試，才慢慢有了現(xiàn)在比較成熟的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。比如說，最初的時(shí)候，科學(xué)家們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)從動(dòng)物身上取下來的細(xì)胞很快就死了，就像咱們把小魚從水里撈出來，不一會(huì)兒魚就沒活力了。但是他們沒有放棄，不斷地摸索什么樣的環(huán)境條件能讓細(xì)胞活得久一點(diǎn)，長(zhǎng)得好一點(diǎn)。2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可有用啦。在醫(yī)學(xué)上，很多疫苗的生產(chǎn)就離不開動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。我給你們講個(gè)真事兒啊。我有個(gè)朋友在一家制藥公司工作，他們公司研發(fā)流感疫苗的時(shí)候，就用到了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。他們先把流感病毒接種到動(dòng)物細(xì)胞里，讓病毒在細(xì)胞里繁殖，然后再對(duì)這些含有病毒的細(xì)胞進(jìn)行處理，提取出能夠刺激人體產(chǎn)生免疫力的成分，制成疫苗。這樣的疫苗就可以幫助人們預(yù)防流感啦。除了疫苗，像一些抗癌藥物的研發(fā)、檢測(cè)也需要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)。還有在生物科學(xué)研究中，想要研究動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)也是很重要的手段呢。二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程1、取材這就像咱們做飯得先選食材一樣。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)取材的時(shí)候呢，要選擇健康的動(dòng)物組織。比如說咱們要培養(yǎng)小鼠的細(xì)胞，那就得從健康的小鼠身上取組織。這個(gè)組織可以是小鼠的肝臟組織、皮膚組織等。一般來說，要選擇比較容易獲取，而且細(xì)胞活力比較強(qiáng)的組織。我有一次在實(shí)驗(yàn)室看師兄取材，他特別小心，就像對(duì)待寶貝一樣。他用專門的工具從一只小鼠的肝臟上取下一小部分組織，這個(gè)過程要快，而且要保證組織不受污染，就像咱們摘水果的時(shí)候要輕拿輕放，不能把水果弄傷了，不然就容易壞。2、原代培養(yǎng)取到組織后，就開始原代培養(yǎng)啦。首先要把組織分散成單個(gè)細(xì)胞。這就好比把一團(tuán)揉在一起的小面團(tuán)（組織）分成一個(gè)個(gè)小面球（單個(gè)細(xì)胞）。這個(gè)過程需要用到一些酶，像胰蛋白酶，它就像一把小剪刀，把細(xì)胞之間連接的“繩子”（細(xì)胞間質(zhì)）剪斷，這樣細(xì)胞就分開了。然后把這些單個(gè)細(xì)胞放在培養(yǎng)瓶里，里面有專門配制的培養(yǎng)液，這個(gè)培養(yǎng)液就像細(xì)胞的“食物”和“房子”，里面有細(xì)胞生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，像葡萄糖、氨基酸、維生素等，還有合適的溫度、pH值等環(huán)境條件。細(xì)胞在這個(gè)培養(yǎng)瓶里就開始慢慢生長(zhǎng)繁殖了。剛開始的時(shí)候，細(xì)胞可能長(zhǎng)得比較慢，就像小種子剛發(fā)芽的時(shí)候，得慢慢適應(yīng)環(huán)境。我看到師兄培養(yǎng)的那些細(xì)胞，第一天的時(shí)候，在顯微鏡下只能看到稀稀拉拉的幾個(gè)細(xì)胞，但是過了幾天，就慢慢變多了。3、傳代培養(yǎng)隨著細(xì)胞的不斷生長(zhǎng)繁殖，細(xì)胞會(huì)越來越多，培養(yǎng)瓶里就裝不下了，就像一個(gè)小房間里人太多了，住不下了。這個(gè)時(shí)候就要進(jìn)行傳代培養(yǎng)了。傳代培養(yǎng)就是把培養(yǎng)瓶里的細(xì)胞分成幾部分，分別放到新的培養(yǎng)瓶里繼續(xù)培養(yǎng)。但是這個(gè)過程也有講究呢。如果細(xì)胞傳代的次數(shù)太多了，細(xì)胞的一些特性可能就會(huì)發(fā)生改變。就像人老了會(huì)有一些變化一樣。我朋友他們公司在做細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)候，就特別注意記錄細(xì)胞傳代的次數(shù)，一旦達(dá)到一定的次數(shù)，就會(huì)重新取材培養(yǎng)新的細(xì)胞。4、細(xì)胞株和細(xì)胞系在傳代培養(yǎng)的過程中，還會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞株和細(xì)胞系的概念。細(xì)胞株就是從原代培養(yǎng)物或者細(xì)胞系中篩選出來的具有特殊性質(zhì)或者標(biāo)記的細(xì)胞群體。比如說有些細(xì)胞株對(duì)某種藥物特別敏感，這就可以用來做藥物篩選的實(shí)驗(yàn)。而細(xì)胞系是能夠連續(xù)傳代的細(xì)胞群體。不過細(xì)胞系的形成有時(shí)候是因?yàn)榧?xì)胞發(fā)生了一些變異，就像有的動(dòng)物突然變得不一樣了。三、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1、無菌、無毒的環(huán)境這個(gè)是非常重要的哦。細(xì)胞就像嬌弱的小寶寶，一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)菌或者毒素都可能讓它們生病或者死亡。在實(shí)驗(yàn)室里，所有的實(shí)驗(yàn)器具都要經(jīng)過嚴(yán)格的消毒。像培養(yǎng)瓶、移液管等，都要用專門的消毒設(shè)備進(jìn)行消毒。操作人員也要穿專門的實(shí)驗(yàn)服，戴手套、口罩等，就像醫(yī)生做手術(shù)一樣，要保證環(huán)境干凈無菌。我有一次在實(shí)驗(yàn)室不小心沒注意，拿了一個(gè)沒消毒徹底的移液管，結(jié)果培養(yǎng)的細(xì)胞很快就被污染了，細(xì)胞周圍出現(xiàn)了一些黑乎乎的東西，那就是細(xì)菌在繁殖，細(xì)胞就慢慢死了。2、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)前面也提到了，細(xì)胞需要各種各樣的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。除了葡萄糖、氨基酸、維生素這些基本的營(yíng)養(yǎng)成分，還需要一些微量元素，像鐵、鋅等。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就像我們?nèi)顺燥堃粯樱鄙倭四囊环N都不行。不同類型的細(xì)胞可能對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求也會(huì)有一點(diǎn)差別，就像不同的人喜歡吃不同的食物一樣。所以在配制培養(yǎng)液的時(shí)候，要根據(jù)細(xì)胞的類型進(jìn)行調(diào)整。3、溫度和pH值動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)候，溫度一般要保持在36.5℃37.5℃之間，這個(gè)溫度和動(dòng)物的體溫差不多。pH值一般要維持在7.27.4之間。就像我們?nèi)松钤诤线m的溫度和空氣環(huán)境中一樣，細(xì)胞也需要合適的溫度和pH值才能健康生長(zhǎng)。如果溫度太高或者太低，細(xì)胞就像人在太熱或者太冷的環(huán)境里一樣，會(huì)變得沒精神，甚至死亡。pH值不合適的話，細(xì)胞內(nèi)的一些化學(xué)反應(yīng)就不能正常進(jìn)行，也會(huì)影響細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖。4、氣體環(huán)境細(xì)胞培養(yǎng)還需要合適的氣體環(huán)境呢。主要是氧氣和二氧化碳。氧氣是細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用的必要條件，就像我們?nèi)撕粑枰鯕庖粯?。二氧化碳的作用也很重要，它可以調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值。在培養(yǎng)箱里，會(huì)有專門的裝置來控制氧氣和二氧化碳的濃度，就像空調(diào)可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度一樣。四、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的難點(diǎn)1、污染問題這個(gè)前面也提到了一些，污染是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中非常頭疼的問題。除了細(xì)菌污染，還有可能會(huì)被真菌、病毒等污染。一旦細(xì)胞被污染了，前面做的所有工作可能都白費(fèi)了。而且有時(shí)候污染很難發(fā)現(xiàn)，特別是一些比較隱蔽的病毒污染。所以在整個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)的過程中，要時(shí)刻保持警惕，嚴(yán)格遵守?zé)o菌操作的規(guī)范。就像我們守著一個(gè)寶藏（細(xì)胞培養(yǎng)），要防止各種小偷（細(xì)菌、真菌、病毒等）來偷走我們的寶藏。2、細(xì)胞特性的保持在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，特別是經(jīng)過多次傳代后，細(xì)胞的一些特性可能會(huì)發(fā)生改變。比如說細(xì)胞的功能、形態(tài)等。這對(duì)于一些需要特定細(xì)胞特性的研究或者生產(chǎn)來說是非常不利的。就像我們本來想要培養(yǎng)一種紅色的花（具有特定特性的細(xì)胞），結(jié)果傳代幾次后，花變成了白色（細(xì)胞特性改變），那就不符合我們的要求了。所以如何在細(xì)胞培養(yǎng)過程中保持細(xì)胞的特性是一個(gè)難點(diǎn)?？茖W(xué)家們也在不斷地研究新的方法，比如改進(jìn)培養(yǎng)液的成分，優(yōu)化培養(yǎng)條件等。3、成本問題動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的成本可不低呢。從實(shí)驗(yàn)設(shè)備、培養(yǎng)液，到各種試劑，都需要花費(fèi)很多錢。而且細(xì)胞培養(yǎng)是一個(gè)比較精細(xì)的工作，需要耗費(fèi)大量的人力。像那些高精度的培養(yǎng)箱、顯微鏡等設(shè)備都很貴。培養(yǎng)液里的一些成分也很昂貴，比如說一些生長(zhǎng)因子。所以在進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)候，要合理規(guī)劃，盡量降低成本，同時(shí)又要保證細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量。五、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的未來發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)也有著廣闊的前景。在疾病治療方面，除了疫苗和藥物研發(fā)，可能會(huì)有更多基于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的治療方法出現(xiàn)。比如說細(xì)胞治療，就是利用培養(yǎng)的細(xì)胞來修復(fù)或者替代受損的人體細(xì)胞。還有在生物工程領(lǐng)域，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可以用來生產(chǎn)更多有價(jià)值的生物制品?？茖W(xué)家們也在不斷探索新的技術(shù)，讓動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)更加高效、穩(wěn)定，成本也更低。就像我們的手機(jī)從以前的大哥大變成現(xiàn)在的智