动物细胞培养课件-高二生物人教版选择性必修3

➢ 依据动物细胞培养概念，初步构建动物细胞培养的流程。 动物体 取出 组织 分散成 单个细胞 适宜条件 细胞生长和增殖
二、动物细胞培养的过程 1. 动物细胞培养的过程
取动物组织
制成细胞悬液
用机械的方法，或用胰 蛋白酶、胶原蛋白酶等 处理，去掉组织间蛋白， 将组织分散成单个细胞。
➢ 思考·讨论：
1、培养前，为什么要将组织分散成单个细胞? ①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需的O2和营
乏等因素而分裂受阻。
贴壁生长类：除受以上因素影响外，还会 （大多数） 发生接触抑制现象。
当贴壁细胞分裂生长到 表面相互接触时，细胞 通常会停止分裂增殖。
二、动物细胞培养的过程
细胞贴壁：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，
这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上
培养瓶或培养皿壁要求： 内表面光滑、无毒、易于贴附。
1951年，张明觉， 发现哺乳动物精 子获能现象。
1975年，米尔斯坦 和科勒，创立单克 隆抗体技术
2017年，我国 科学家首次培育 了体细胞克隆猴
2006年，山中伸弥，
1890年，希普，
获得诱导多能干细胞
世界上首例胚胎 移植成功。
1996年，克隆羊诞生
1978年，胚胎分割移植工程
1907年，哈里森， 首创了动物组织 体外培养法。
制成细胞悬液
用机械的方法，或用胰 蛋白酶、胶原蛋白酶等 处理，去掉组织间蛋白， 将组织分散成单个细胞。
➢ 思考·讨论：
4、胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？那将动物组织分散成单个细胞 时要注意什么问题呢？
能，应注意时间的控制。因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间 的蛋白质，长时间还会分解膜蛋白，对细胞造成损伤。
5、能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？ 不能，因为动物细胞培养适宜的PH为7.2～7.4，此环境下
细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动 物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化 程度越低的细胞，増殖能力越强，所以更容易培养。
2.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？
比较项目 植物组织培养
动物细胞培养
原理
体内
神经组织
神经组织损伤
神经退行性疾病 （帕金森病/阿尔茨海默）
➢ 干细胞应用面临的问题：存在_导___致__肿__瘤__发__生___的__风__险___。
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。
三、干细胞培养及其应用
4. 诱导多能干细胞（简称iPS细胞） 2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的
二、动物细胞培养的过程
1. 动物细胞培养的概念 对象：一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 原因：细胞分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在 适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
原理：细胞增殖 （有丝分裂）
操作原因：将组织块分散成单个细胞 后，细胞所需的营养容易供应，其代 谢废物容易排出。
➢ 所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
三、干细胞培养及其应用 ➢ 课堂小结
来源或存在
胚胎干细胞 (ES细胞)
早期胚胎
功能、特点
局限性
能够分化成为动物体内的任何 需从胚胎中获取，涉及
细胞，并进一步形成组织、器 伦理问题，限制了它在
官甚至生物个体
医学上的应用
成体组织或器官，如
成体干细胞 造血干细胞、神经干
一、动物细胞培养的条件
1. 动物细胞培养的概念 对象：一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。 原因：细胞分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在 适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
原理：细胞增殖 （有丝分裂）
操作原因：将组织块分散成单个细胞 后，细胞所需的营养容易供应，其代 谢废物容易排出。
干细胞可以分化成其他类型的细胞。
2. 干细胞的分类 分布 成体组织或器官内
成体干细胞
举例
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） 神经细胞 精原干细胞（睾丸中） 精原细胞
血细胞和免疫细胞
特点 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、干细胞培养及其应用
取动物组织
制成细胞悬液 转入培养液进行 动物组织处理后 原代培养
的初次培养
分瓶后的细胞培养
悬浮生长类：直接用离心法收集。 贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处 理，使之分散成单个细胞，然后再 用离心法收集。将收集的细胞制成 细胞悬液，分瓶培养。
传代培养
放入CO2培养箱 中培养
放入CO2 培养箱中培养
二、动物细胞培养的过程
胚胎干细胞 （ ES细胞）
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。
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
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。
三、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，
培养皿 培养瓶
二、动物细胞培养的过程
接触抑制 解除方法 分瓶培养
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
正常细胞
肿瘤细胞
平面观
瓶壁上的细胞层数是： 一层（或单层）
失去接触抑制
癌变细胞没有接触抑制现象， 可以在培养瓶中形成多层细胞
二、动物细胞培养的过程 1. 动物细胞培养的过程
一、动物细胞培养的条件
➢ 思考·讨论： 1.动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养。请根据内环境 与外界环境进行物质交换的示意图，分析在体外培养动物细胞需要满足哪些条件?
一、动物细胞培养的条件
2. 动物细胞培养的条件
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
营养物质 <
动物细胞 培养所需 的基本条
植物细胞的全能性
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
植物激素
动物血清
培养结果
完整植株
新的细胞群，不形成个体
三、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. 干细胞的分类 分布 早期胚胎中
①培养液和培养用具：灭菌处理； ②无菌操作；③添加适量抗生素
定期更换培养液，以便清除 代谢物，防止细胞代谢物积 累对细胞自身造成危害。
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
营养物质 <
动物细胞 培养所需 的基本条
件
<
其他条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和 渗透压
适宜的气体环境
①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以 36.5 ± 0.5℃ 为宜； ②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为 7.2～7.4 ； ③适宜的渗透压：维持细胞正常的 形态 和功能。
1959年，试管家兔诞生
1958年，格登， 体细胞核移植成功；
问题探究：
问题探究：
在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤 病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说 ，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足 ，而且会产生免疫排斥反应。 ➢ 思考·讨论： 1.那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能 用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？
胃蛋白酶（1.5～2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2～8.4)的活性 较高。
二、动物细胞培养的过程 1. 动物细胞培养的过程
取动物组织
制成细胞悬液 转入培养液进行 动物组织处理后 原代培养
的初次培养
放入CO2培养箱 中培养
体外培养的 动物细胞
会因细胞密度过大、有害代谢
悬浮生长类：物积累和培养液中营养物质缺
一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小 鼠的镰状细胞贫血。
①iPS细胞的诱导及其流程
体外诱导小鼠成纤维细胞
①导入特定基因 ②导入特定蛋白 ③小分子化合物
诱导多能干细胞（iPS细胞）
定向诱导分化
各种类型的体细胞
病人 移植
转入 相关因子
取成纤维细胞等
细胞发生 转化
神经元 胰岛细胞
养物质的供应，另一方面保证细胞内代谢废物的及时排出； ②使得在细胞水平操作的其它技术得以实现。
2、怎样将组织分散成单个细胞? 用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。
3、用胰蛋白酶分散细胞，由此可说明细胞间的物质主要是什么 成分？
主要是蛋白质(胶原蛋白等)。
二、动物细胞培养的过程 1. 动物细胞培养的过程
取动物组织
件
<
其他条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和 渗透压
适宜的气体环境
培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
将细胞所需的营养物质 按种类和所需量严格配 制而成的培养基。
含人类未知、细胞生长增殖 所必需的物质，满足细胞对 未知营养成分的需求。
➢ 一般使用液体培养基，也称为培养液。
一、动物细胞培养的条件 2. 动物细胞培养的条件
一、动物细胞培养的条件
2. 动物细胞培养的条件
糖类 氨基酸 无机盐 维生素
营养物质 <
动物细胞 培养所需 的基本条
件
<
其他条件
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和 渗透压
适宜的气体环境
CO2培养箱
松盖培养瓶
95%空气 + 5%CO2 的CO2 培养箱
维持培养液的pH O2：细胞代谢所必需的
（有氧呼吸）
人教版·选择性必修3
第二章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
（第一课时） 动物细胞培养
➢ 细胞工程的发展历程
1. 细胞工程的概念 细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学
和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞 器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特 定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综 合性的生物工程。
动物细胞工程（动物细胞培养） 可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外 进行培养、扩增；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
问题探究：
动物细胞 工程
动物细胞培养 动物细胞工程的基础 动物细胞融合 动物细胞核移植
人造皮肤
单克隆抗体
克隆猴：中中和华华
在培养皿或培养瓶内
原代培养
悬浮生长 贴壁生长
(大多数）
分瓶培养
细胞密度过大、 有害代谢物积累、 营养物质缺乏等
接触抑制
细胞分裂受阻
解决
传代培养
①收集细胞 悬浮培养的细胞：直接用离心法收集
贴壁细胞：用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
②制成细胞悬液，分瓶培养
二、动物细胞培养的过程
➢ 思考·讨论： 1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的 细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？
➢ 课堂小结 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
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，这类细胞往往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
能分化成为具有特定功能的细
多能干细胞 体外诱导体细胞产生 胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，
血细胞
肠上皮细胞 肝细胞 心肌细胞
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
iPS细胞 分化
三、干细胞培养及其应用
4. 诱导多能干细胞（简称iPS细胞） ②iPS细胞的应用
可治疗镰状细胞贫血症； 在治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。
③iPS细胞应用的优点 诱导过程无需破坏胚胎。 iPS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。
3. 干细胞的应用 干细胞有着自我更新能力及分化的潜能，与组织、器官的发育、再生和修
复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用
正常造血 移植 患者 修复或替换 受损的 治疗
干细胞
体内
血细胞
白血病
恶性肿瘤放疗或化疗后 引起的造血系统、免疫 系统功能障碍疾病
正常神经 移植 患者 修复或替换 受损的 治疗
干细胞
原理和方法 操作水平
目的 分类
细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 植物细胞工程和动物细胞工程
➢ 细胞工程的发展历程
2. 动物细胞工程的发展历程
2014年，单细胞基因 组测序进行遗传病筛 1981年，埃文斯， 查的试管婴儿诞生 分离和培养小鼠 胚胎干细胞