动物细胞与组织培养技术
组织和细胞培养技术
组织和细胞培养技术引言：组织和细胞培养技术是生物科学领域中的一项重要技术，它可以在体外条件下培养和繁殖各种组织和细胞。
这项技术的出现，不仅为生物学研究提供了便利，也在医学、农业等领域起到了重要作用。
本文将从组织培养和细胞培养两个方面介绍这项技术的原理、应用以及未来发展方向。
一、组织培养技术组织培养技术是指将植物或动物的组织切割并在适当的培养基上进行培养，使其继续生长和繁殖的过程。
其基本原理是通过提供适宜的培养基和条件，提供细胞分裂所需的养分和环境，使组织细胞在体外不断生长和分化。
在组织培养技术中，培养基的配方是关键。
培养基通常由无机盐、有机物、植物激素和维生素等组成。
无机盐提供细胞所需的微量元素和离子，有机物为细胞提供能量和碳源，植物激素调节细胞的生长和分化，维生素则是细胞代谢所必需的。
通过调整这些成分的比例和浓度，可以促进组织细胞的生长和分化。
组织培养技术在植物学研究中有着广泛的应用。
例如，通过组织培养技术，可以实现无性繁殖，即通过分离植物体的一部分组织并在培养基上进行培养，最终得到与母体完全相同的新植株。
此外，还可以通过组织培养技术研究植物的生长发育过程、细胞分化和基因表达等。
二、细胞培养技术细胞培养技术是指将动植物的细胞分离并在培养基中进行培养，使其在体外条件下继续生长和分裂的过程。
与组织培养技术相比，细胞培养技术更为广泛，可以培养各种类型的细胞，包括动物细胞、植物细胞和微生物细胞等。
细胞培养技术的基本原理是提供适宜的培养基和条件，使细胞在体外环境下获得生长和分裂所需的养分和环境。
培养基的配方与组织培养技术类似，但通常会根据不同类型的细胞进行调整。
细胞培养技术还需要控制培养条件，如温度、湿度和气体含量等，以提供最适宜的生长环境。
细胞培养技术在医学研究和生物工程领域有着广泛的应用。
在医学中，细胞培养技术可以用于研究疾病的发生机制、筛选药物和治疗方法等。
例如，可以通过培养人体癌细胞株来研究肿瘤的生长和转移机制，从而寻找治疗癌症的新方法。
1 动物细胞与组织培养_细胞工程
1）恒定的温度:37 ℃
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2）PH：7.2-7.４
• 当PH低于6或高于7.6时的生长会受到 影响，甚至死亡。
石蕊试剂用来检测PH的变化： 红色--pH7.4，橙色--pH7.0，黄色-pH6.5，蓝红色--pH7.6，紫色--pH7.8。 更精确的检测，PH计。
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3) 气体：
• 所需气体主要有氧气和二氧化碳。 • 氧气参与三羧酸循环，产生供给细胞生长 增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种 成分。 • CO2有调节PH的作用。 • 开放培养时一般把细胞置于95%空气加5% 二氧化碳混合气体环境中。
根据培养细胞种类要求不同培养瓶的形态 各异，用于细胞传代培养的细胞要求瓶壁 厚簿均匀，便于细胞贴壁生长和观察，瓶 口要大小一致，口径一般不小于1cm，允许 吸管伸入瓶内任何部位。
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三、培养条件
细胞在体外培养中所需的条件与体内细胞基本相同。
• 【讨论】
多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，讨论体外培养 细胞时需要提供哪些条件？ 提示：充足的营养供给、适宜的温度、适宜的pH和气体环境， 无菌。
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1、游走型细胞在支持物上分散生长，一般不连接成 片、形成群落； 2、细胞胞质常伸出伪足和突起。 3、生长位置不固定，呈游走和变形运动，速度快、 方向不规则。 4、细胞内易出现色暗的吞噬性颗粒。
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（二）非附型细胞
• 悬浮生长细胞：血液白细胞、淋巴组织细
胞、某些肿瘤细胞、杂交瘤细胞、转化细
胞系等。
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4）营养—培养基：
• 在保证细胞渗透压的情况下，培养液 里的成分要满足细胞进行代谢所需要的 各种营养，如包括十几种必需氨基酸及 其他多种非必需氨基酸、维生素、碳水 化合物及无机盐类等。只有满足了这些 基本条件，细胞才能在体外正常存活、 生长。 • 动物细胞的培养基一般分为天然、合 成、此外细胞培养还需要一些常用的溶 液。
细胞工程-复习提纲-3.动物组织和细胞培养
━动物细胞的培养■ 动物细胞与组织培养是从动物体内取出细胞或组织，模拟体内的生理环境，在无菌、适温和丰富的营养条件下，使离体细胞或组织生存、生长并维持结构和功能的一门技术。
★特性：■ 倍增时间长，生长缓慢，易受污染；■ 无细胞壁，对机械搅拌或剪切力敏感；■ 细胞间主要以聚集体形式存在，大多数需要粘附在载体表面才能生长；■ 原代细胞一般繁殖50代左右即退化死亡，只有癌细胞和发生转化的细胞才能无限生长下去。
━接触性抑制：是指由于细胞相互接触而抑制细胞运动性的现象，使得正常细胞并不会相互重叠，而是呈单层细胞生长。
━密度抑制：细胞接触汇合成片后，只要营养充分，细胞仍能进行增殖分裂。
但当细胞密度达到一定程度后，营养相对缺乏，代谢产物增多，密度保持不变。
━动物大规模培养技术：悬浮培养、微载体培养、微囊化培养、中空纤维法等━原代培养：接种组织块直接长出单层细胞或组织分散成单个细胞在进行培养。
━传代培养：从原代培养的细胞继续转接培养。
★常用细胞━组织工程：应用细胞生物学和工程学原理，将人体某部分的组织细胞种植和吸附在生物材料的支架上进行人工培养繁殖、扩增，然后移植到人体内所需要的部位，从而达到器官修复或再造的治疗目的。
━干细胞：一类具有自我更新和分化能力的细胞。
■ 根据功能分类：单能干细胞、多能干细胞与全能干细胞；■ 根据来源分类分为：成体干细胞、胚胎干细胞（ES细胞）。
━干细胞增殖特性：①缓慢性②自稳性①缓慢性：干细胞的增殖速度一般比较慢。
而一旦机体需要时，干细胞就可以进入分化过程，其增殖速度开始加快。
这种缓慢增殖的特点利于干细胞对特定的外界信号做出反应，以决定进行增殖还是分化程序。
缓慢增殖还可以减少基因发生突变的可能性，使干细胞尽量避免产生自身突变。
②自稳性：自我更新维持自身数目的恒定。
━胚胎干细胞：ES细胞，是一种全能干细胞，是从着床前胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞系，可以分化成任何一种组织类型的细胞。
动物细胞培养
玻璃：最常用，便于观察、易洗涤可反复使
用。 塑料：常用聚苯乙烯，具亲水性，常加工成 多孔板、培养皿等 金属：不锈钢和钛
动物细胞小规模培养
悬滴培养法
培养瓶培养法 旋转管培养法
灌注小室培养法
培养板培养法
悬滴培养法 ①将培养液滴于盖玻
3、游走型细胞 本型细胞在支持物上散在生长，一般不连
成片。细胞质经常伸出伪足或突起，呈活跃 的游走或变形运动，速度快且不规则。此型 细胞不很稳定，有时亦难和其它型细胞区别。 在一定的条件下，由于细胞密度增大联成片 后，可呈类似多角型或成纤维细胞形态。 4、多形型细胞 形态上不规则，一般分胞体和胞突两部分， 其中胞突细长形，类似丝状伪足，胞体呈多 角形。
贴附型
培养细胞的 生长类型 悬浮型
游走型细胞 多形型细胞
贴附生长是大多数有机体细胞在体内生存和
生长发育的基本存在方式。贴附有两种含义： 一是细胞之间相互接触；二是细胞与细胞外 基质结合。 动物细胞培养中，大多数哺乳动物细胞是必 须附壁即附着在固体表面生长，当细胞布满 表面后即停止生长，这时若取走一片细胞， 存留在表面上的细胞就会沿着表面生长而重 新布满创面。
贴附型细胞 1、成纤维型细胞 本型细胞由形态与体内成纤维细胞的形态相似而 得名，细胞在支持物表面呈梭形或不规则三角形生 长，细胞中央有卵园形核，胞质向外伸出2-3厘米 个长短不同的突起，除真正的成纤维细胞外，凡由 中胚层间质起源的组织细胞常呈本类形态生长。 2、上皮型细胞 细胞呈扁平不规则多角形，中央有圆形核，细 胞彼此紧密相连成单层膜。生长时呈膜状移动， 处于膜边缘的细胞总与膜相连，很少单独行动。 起源于内、外胚层的细胞如皮肤表皮及其衍生 物、 消化管上皮、肝胰、肺泡上皮等皆成上皮型形态。
动物细胞与组织培养
体内外细胞的差异 1. 与体内主要不同 相对孤立、相对单一，
缺乏体内的系统作用、失去神经体液的调节和细胞相互间的影响 2. 主要表现
抗原决定簇---抗原分子上可以诱导出抗体的部位或片段
多克隆抗体----一种抗原通常具有多个不同的抗原决定簇，因此能刺激多个 B 淋巴细胞产生 相应的单克隆抗体，因此血清中的抗体是针对不同抗原决定簇的单克隆抗体混合物，称为多 克隆抗体
杂交瘤细胞---将免疫脾细胞与骨髓瘤细胞融合后形成的
人抗鼠抗体（HAMA）反应----鼠来源的单抗在人体内是外源物质，很可能会产生人体免疫系 统对它的排斥反应：产生抗鼠的抗体
血清的缺点 对大多数细胞，在体内状态，血清不是它们接触的生理学液体，可能改变某种细胞在体内的
正常状态 血清含一些对细胞产生毒性的物质 动物个体不同，血清产地、批号不同，每批质量差异甚大，其成分不能保持一致。 取材中可能带入支原体、病毒，对细胞产生潜在影响，可能导致实验失败或实验结果不可靠 性。 血清的使用使得实验和生产的标准化困难，其中的蛋白质使得某些转基因蛋白生物药品生产 中分离纯化工作很难完成。 大规模生产中，血清来源越来越困难，价格昂贵，是构成动物细胞培养对生产成本的主要部 分之一
体外培养细胞生存所需基本物质 （一）糖 （二）氨基酸 （三）维生素 （四）促生长因子 （五）其它物质
细胞培养的常用液体 水 平衡盐溶液---由无机盐、葡萄糖组成，维持细胞渗透压平衡，保持 pH 稳定及提供简单的营 养。主要用于取材时组织块的漂洗、细胞的漂洗、配制其他试剂等。 消化液---进行原代培养时常常需要将组织块消化解离形成细胞悬液，传代培养时也需要将贴 壁细胞从瓶壁上消化下来。胰酶溶液和 EDTA 溶液，胶原酶溶液 消化酶抑制剂----血清，大豆胰蛋白酶抑制剂 pH 调整液----NaHCO3 溶液，HEPES 溶液 抗生素液---青霉素，链霉素 谷氨酰胺补充液----（1）频繁打开盖子，增加了破坏无菌状态的可能性；
动物细胞组织培养及分类
生长特点
易相连成片 相靠—紧密相连—成
薄层—铺石状
生长时呈膜状移动 很少脱离细胞群而单
个活动
成纤维细 胞样细胞
名称：凡在培养中形态与成纤维细胞类似 的
来源：由中胚层间充质组织起源的组织 如：真正的成纤维细胞 心肌，平滑肌，成骨细胞，血管内皮 形态：似体内成纤维细胞的形态 胞体梭形或不规则三角形 胞质向外伸出2—3个长短不等的突起 中有卵圆形核
正常细胞)
生长特点
排列成放射状，漩涡状 并不紧靠连成片， 细胞—细胞接触易断开而
单独行动 游离的单独的成纤维样细
胞， 常有几个伸长的细胞突起
贴附生长 型--类型
一．与体内同名的细胞不完全相同
○ 如：形态相似的成纤维细胞，可不同来源 ○ 自同一动物不同组织的成纤维样细胞相似但
发展趋向不同
二．培养细胞的形态不稳定
○ 粘附(锚定或锚着)依赖型(性)细胞：唯有粘附 于固相表面才能生存的细胞
01
添加标题
类型
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添加标题
细胞在体内、外的粘附方 式：存在差异
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添加标题
体内：粘附是全方位
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添加标题
外形具有复杂的立体特征
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添加标题
体外：多数情况，细胞只 有一个附着平面
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添加标题
外形一般与体内时明显不 同
07
添加标题
按照培养细胞的主要形态， 可分为几大类型
1 分类
3 上皮样
5
其它，不定型
根据形态大致的不同，
2
主要2类：
4
成纤维细胞样
上皮样细胞 型
名称：仅形态上似体内，实际上不完全等于- 来源：来源于外胚层，内胚层细胞 如：皮肤及其衍生物 消化道，乳腺，肺泡 上皮性肿瘤 形态：类似体内的上皮细胞 扁平，不规则多角形，中有圆形核
动物细胞培养基本技术与原理备课讲稿
二、动物细胞特性
动物细胞在活体内的特性 培养条件下动物细胞生长特性 培养条件下动物细胞生理特性
1. 动物细胞在活体内的特性
在活体内，动物细胞:
增殖 分化
分化的动物细胞在功能上具有明确的分工，并具有 明显的形态学特征。
如肌肉细胞为纺锤形，以便于行使收缩伸展功能； 神经细胞具有很长的分支，很多的纤维，以便接受和传递刺激； 红细胞呈园盘状，有利于和周围环境交换气体和在血管内流动； 上皮细胞由于它要覆盖于表面，常常相互挤压成不规则形状。
二、取材、分离和组织消化 (to draw the materials from tissue，separation ，digestion )
（一）取材——获取组织
原则上各种动物组织都可进行体外培养，而实际上幼龄组织（尤其 是胚胎组织）比老龄组织容易培养、分化程度低的比分化程度高的 容易培养、肿瘤组织比正常组织容易培养。 取材前要对所取组织的各种情况进行详细记录；
“代”：继代次数和存活时间的长短因细胞来源的年 龄和种族不同而有差异。年龄越大继代次数越少。人胚 成纤维细胞约可以培养50代，而成年人的成纤维细胞则 不能继代50次，同样是成纤维细胞，取自鸡胚的成纤维 细胞可继代培养30代，而小鼠的只能培养8代。
大多数细胞系在有限的代数内以不变的形式增殖，当超 过有限世代后，它们可能有两种情况：一是衰老死亡，二是 发育成永久细胞系或称连续细胞系。有限细胞系转换成永久 细胞系的过度期称为转换期(crisis)，其转换过程在动物细 胞培养中称为体外转化(in vitro transformation)。
用特点及组织成分不同适当选用 （4）EDTA：最适于消化传代细胞时，常与胰蛋白酶配合使用。
2、组织消化操作方法(tissue digestion method of operation)
《动物细胞组织培养》课件
将细胞置于-196℃的液氮中长时间保存。
细胞复苏
从液氮中取出细胞，快速解冻后用培养基培养细胞，使细胞重新生长繁殖。
04
动物细胞组织培养的实验操作
实验准备
培养基制备
准备适宜的动物细胞生 长的培养基，确保培养 基的营养成分、pH值和
渗透压适宜。
细胞来源
确保细胞来源可靠，并 经过必要的消毒和检测
异质性的原因
培养细胞异质性主要与细胞在生长和分化过程中 受到的微环境因素、基因突变等因素有关。
解决异质性的措施
采用标准化操作流程、优化培养条件、选用同质 化细胞系等方法，降低培养细胞的异质性。
动物细胞组织培养的前景展望
动物细胞组织培养在科学研究 、生物工程、医学等领域具有 广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和应用领 域的拓展，动物细胞组织培养 将迎来更多的发展机遇和挑战 。
细胞鉴定
通过形态学观察、免疫荧光等技术对细胞进行鉴定，确保细胞的种类 和来源。注意事项：选择适当的鉴定方法，确保准确性。
细胞观察与记录
定期观察细胞的生长状态、形态变化等，并记录数据。注意事项：保 持观察的连续性和准确性。
实验结果分析
细胞生长曲线绘制
根据观察数据绘制细胞生长曲 线，分析细胞的生长特性和规
律。
细胞形态学分析
观察细胞的形态变化，分析细 胞的分化、凋亡等情况。
基因表达分析
通过PCR、Western blot等技 术分析细胞中特定基因的表达 情况。
细胞功能检测
根据实验目的，对细胞进行特 定的功能检测，如药物筛选、
毒性测试等。
05
动物细胞组织培养的挑战与前景
培养细胞的污染问题
污染来源
植物组织培养与动物细胞培养的比较
植物组织培养与动物细胞培养的⽐较
植物组织培养与动物细胞培养的⽐较⽐较项⽬植物组织培养动物细胞培养
区别
原理植物细胞的全能性细胞增殖
培
养
基
状态固体或半固体培养基液体培养基
成分包括矿质元素、蔗糖、维⽣素、
琼脂、植物激素等
包括⽆机盐、葡萄糖、维⽣素、
氨基酸、动物⾎清等
培养条件再分化阶段需光不需光
细胞来源离体植物器官、组织或细胞胚胎或幼龄动物组织、器官过程脱分化、再分化原代培养、传代培养结果获得新个体或细胞产品⼤量产⽣细胞或细胞产物
⽤途
①快速繁殖名贵花卉和果树
②培养⽆病毒植株、转基因植物
③⼤规模⽣产细胞产品如药物、
⾷品添加剂、⾹料、⾊素等
①⽣产蛋⽩质制品如病毒疫苗、
⼲扰素、单克隆抗体等
②检测有毒物质
③研究⽣理、药理、病理
相同点
①都需要⼈⼯条件下的⽆菌操作，⽆菌培养
②都是合成培养基
③都需要适宜的温度、pH等条件
④都进⾏有丝分裂。
第二篇动物细胞工程第4章(09)
单核细胞、巨噬细胞及某些肿瘤细胞在体
外培养时常呈现此种形态。
4)多形型细胞(polymorphic)
生长时像
神经细胞那样呈多角形，并伸出较长的神
经纤维，很难确定它们的形状，因而我们
将此类细胞称为多形型细胞。体外培养时
常见的多形型细胞是神经元和神经胶质细
胞。
2．悬浮型细胞(suspendcell)
3．每代细胞的生长过程
所有体外培养细胞包括原代培养和各种细 胞系(株)，生长达到一定的密度后都须做 传代处理。传代的频率和间隔与接种细胞
数量、细胞生物学性质以及营养液性质等
有关。一般是在细胞长满瓶壁，培养液pH
稍降低时做分离培养。
所谓细胞“一代”，仅指从细胞接种到分 离再培养的一段时间，这已成为培养工作 中的一种习惯说法。如某一细胞系为第 153代细胞，即指该细胞系已传代很快(约5—10min)便可见细
胞形成伪足，与底物形成一些接触点；随
后细胞逐渐呈放射状地伸展开，细胞体的
中心部分变为扁平状；最后，细胞成为成
纤维细胞的形态。
影响因素
离子的作用，细胞的伸展需要有钙离子的存在， 而含低浓度钙的培养液不利于细胞的伸展。
此期细胞移动比较活跃，可见细胞分裂， 但不旺盛。原代培养细胞与体内原组织相 似性大，更能代表其来源组织的细胞类型 及组织特异质，是药物测试很好的对象。
(2)传代期
原代细胞生长一定时间之后，如是贴附
型细胞就会连接成片而铺满瓶底，这时就
需要将原代细胞分开至多个新的培养瓶中，
这个过程叫传代。传代以后的细胞称为细
核苷酸双链分开，易于受到致突变或致癌
物的影响。
(3)G2期
动物细胞组织培养的原理
动物细胞组织培养的原理动物细胞组织培养是指将动物体内的细胞组织样本在体外特定的培养基中进行培养和繁殖的技术方法。
这一技术方法的发展使得科研人员能够更深入地研究动物细胞的生理功能、病理机制以及药物的毒理作用等。
动物细胞组织培养的原理主要涉及以下几个方面。
1. 细胞来源动物细胞组织培养的首要前提是获得细胞样本。
细胞可以来自于新鲜的动物组织、胚胎、血液等。
在获得细胞样本后，需要进行细胞分离，将细胞从组织中解离出来，以获得单个的细胞。
2. 培养基选择培养基是动物细胞组织培养的基础，它提供了细胞所需的营养物质、生长因子和适宜的环境条件。
培养基的选择要根据具体的细胞类型和研究目的来确定。
常见的培养基包括DMEM、MEM、RPMI 1640等，这些培养基中含有葡萄糖、氨基酸、维生素等营养物质，同时还添加有胰岛素、转铁蛋白、胆固醇等生长因子和血清等，以提供细胞生长和繁殖所需的条件。
3. 细胞培养条件细胞在体外培养时，需要适宜的生理条件来保持其正常的生长状态。
培养室内的温度通常控制在37摄氏度，与动物体内的体温相近。
此外，细胞还需要适当的湿度和气体环境，通常是5%的二氧化碳和95%的空气。
培养皿的选择也很重要，细胞可以生长在塑料培养皿或玻璃培养皿中，具体选择取决于细胞类型和实验要求。
4. 细胞培养技术动物细胞组织培养需要掌握一定的技术操作，如细胞传代、细胞冻存、细胞培养密度的控制等。
细胞传代是指将细胞从一只培养皿中转移到另一只培养皿中，以保证细胞的持续生长和繁殖。
细胞冻存是将细胞在低温条件下保存起来，以备后续实验使用。
细胞培养密度的控制则是指在培养皿中放置适当数量的细胞，以避免细胞过度生长导致的细胞死亡和萎缩。
5. 细胞培养的应用动物细胞组织培养在生物医学研究中具有广泛的应用价值。
通过细胞培养，科研人员可以研究细胞的生理功能、病理机制以及药物的毒理作用等。
在药物研发中，细胞培养可以用于筛选药物的活性和毒性，评估药物的疗效和安全性。
关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是
关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是
A. 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同
B. 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶
C. 给予适宜的条件，有的植物可在愈伤组织的基础上直接发育出花器官
D. 细胞培养产生出变异的新植株，为选择有益性状的新作物创造了条件
答案：
B
分析：
试题分析：动物细胞培养和植物组织培养由于细胞生活环境和需要营养不同，故所用培养基不同，故A正确。
动物细胞培养要用胰蛋白酶分散细胞有利培养，植物组织培养不需要胰蛋白酶，故B错。
给予适宜的条件，有的植物可在愈伤组织的基础上再分化直接发育出花器官，故C正确。
细胞培养产生出变异的新植株，为选择有益性状的新作物提供可供选择的材料，故D正确。
考点：本题考查动物细胞培养和植物组织培养相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系能力。
评价：
【答案】
B。