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第2章 細胞工程
第2節(第一課時)
動物細胞培養
自主預習
閱讀P43-44, 快速找答案
· 1)動物細胞工程的3大技術
· 2)動物細胞培養的4大條件
· 3)找幾個名詞：細胞貼壁、接觸抑制、 原代培養、傳代培養
動物細胞工程的基礎
動物細胞工程常用三大技術
動物細胞核移植
克隆猴：中中和華華
動物細胞培養
動物細胞融合
單克隆抗體
克隆皮膚
從社會中來 皮膚的自體移植
小面積燒傷：患者通過切除+植皮(自身)后恢復。 大面積燒傷
患者自身的不夠用，如何解決
>使用他人皮膚如何
>培養自身細胞
目前，科學家還在研究 對皮膚干細胞進行培養， 以獲得適合臨床上使用 的人造皮膚。
通過細胞培養構建的 人造皮膚
PART 01
動物細胞培養的條件
1.概念 取動物組織，將它分散成單個細胞，在適宜條件生長和增 殖的技術。
2.原理 細胞增殖(有絲分裂)
3. 目的 獲得細胞或者細胞產物
幼齡或幼龁動物能細胞/hy
4.培養對象選擇
幼齡個體細胞分化程度低、分裂能力強
一、動物細胞培養的條件
動物細胞培養
一、動物細胞培養的條件
動物細胞培養
5.培養條件
無菌、無毒的環境
適宜溫度、pH和滲透壓
適宜的氣體環境
糖類
氨基酸 無機鹽 維生素
動物細胞
培養基本
條件
營養 條件
其他 條件
一、動物細胞培養的條件
動物細胞培養
營養 直接用合成然培養基嗎 Why
合成培養基+血清等天然成分
增殖所必需的物質，滿 足細胞對未知營養成分 的 需 求。
物質按種類和所需 量嚴格配制而成的 培養基。
將細胞所需的營養 含人類未知、細胞生長
一 般 使 用液體培養基
也 稱培養液。
血清等天然成分
合成培養基
①對培養液和所有培養用具進行滅菌處理
②在無菌環境下進行操作
③添加一定量的抗 生 素 → 防止微生物污染
定期更換培養液
目 的 ：清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細 胞自身造成危害。
無菌、無毒的環境
如何維持無菌、無毒的環境
一、動物細胞培養的條件
動物細胞培養
無毒
無菌
95% 空 氣(細胞代謝必需)和 5 %CO ( 維 持pH)
培養皿或松蓋培養瓶置于CO 培養箱。
氣體環境 分別有什么作用 使用什么裝置
( 36.5±0.5)℃;pH7.2-7.4; 適宜的滲透壓
溫度、pH、 滲透壓
一、動物細胞培養的條件
氣體環境
動物細胞培養
松蓋培養瓶
液體培養基
CO 培養箱
PART 02
動物細胞培養的過程
二、動物細胞培養的過程
閱讀P44-45,思考并回答下列問題：
1.動物細胞培養過程為什么將組織分散成單個細胞呢 可用什么方法
2.體外培養動物細胞有哪些類型
3.什么是細胞貼壁 什么是接觸抑制
4.什么是原代培養和傳代培養
5.為什么要進行分瓶培養 怎么處理
6.動物細胞培養與植物組織培養有什么異同
自主預習
二、動物細胞培養的過程
1.取動物組織
取材對象： 動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。
取材原因： 細胞分化程度低，增殖能力強。
2.分散成單個細胞
①從動物體取出的成塊組織中，細胞與細胞靠在一起，彼此限制了生長和增殖。
②利于細胞與培養液充分接觸，更易進行物質交換。
原 因 ：
二、動物細胞培養的過程
2.分散成單個細胞
方法： 機械的方法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理一段時間
①說明動物細胞間的物質主要是什么成分 蛋白質
②用胃蛋白酶可以嗎 不可以，因為胃蛋白酶的最適PH為1.5左右 ③胰蛋白酶處理時間過長，會怎樣
細胞膜也含蛋白質，長時間會分解細胞膜蛋白，破壞細胞結
構，把細胞消化掉。注意控制時間和酶用量。
3.制備細胞懸液 用培養液將細胞制成細胞懸液。
二、動物細胞培養的過程
4.原代培養
細胞貼壁過程
放入CO 培 羊筘中+立羊
思考：細胞培養一段時間，分裂會受阻，這是為什么 怎樣解決這一問題
廠 具 浮生 上 米 · △ 田 細 響宓 度 過 + 方 宇 代 物 和 男和 + 立 羊 液 巾營 美
貼壁生長與接觸抑制
二、動物細胞培養的過程
4.原代培養
正常細胞增殖到相互接觸的時候， 糖蛋白識別了這種信息，會使細胞
停止繼續增殖，出現接觸抑制的現象。某些異常細胞能解除這種現象。
體外動物細胞培養如何解決細胞分裂受阻的問題呢
○ 瓶壁上的細胞層數是 失去接觸抑制，可
一 層(或單層) 以形成多層細胞
癌細胞的細胞
膜上糖蛋白等 物質減少
需要對細胞進行分瓶培養，讓細胞繼續增殖。
二、動物細胞培養的過程
4.原代培養
正常細胞
腫瘤細胞
5.傳代培養 取動物組織
制成細胞懸液 轉入培養液進 行原代培養
即分瓶后的細胞培養。
(細胞由原代培養瓶中分離稀釋后 ，
轉到新的培養瓶中繼續培養的過程)
二、動物細胞培養的過程
放入CO 培 養箱中培養
放入CO 培 養箱中培養
概 念 ：
將收集的細胞制成細胞懸液，分瓶培養
動物細胞的整個培養過程中可能多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶：
第一次：使組織細胞分散開
使細胞從瓶壁上脫離下來，分散成單個細胞，
貼壁細胞傳代培養時：
便于分瓶后繼續培養。
「懸浮生長類:直接用離心法收集
L貼壁生長類：用胰蛋白酶處理，分散成單個細胞，再離心法收集
二、動物細胞培養的過程
5.傳代培養
收集細胞
過 程 ：
繼續培養
(50代以后) 少數細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死
大部分細胞 性，這些細胞已經發生了突變，正朝癌細胞發展 衰老死亡
有限細胞系 無限細胞系
傳代培養
10~50代
部分細胞的細胞核型可能會發生 變化，增殖緩慢，甚至完全停止
二、動物細胞培養的過程
思考：正常細胞能否一直傳代培養下去
實驗使用或保存的細胞通常為10
代以內，以保持細胞正常的二倍 體核型(遺傳物質不改變)
這一階 段的細 胞稱為
細胞株
①原代培養：指動物組織經處理后的初次培養。
②細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質表 面才能增殖，如貼附在培養瓶的瓶壁上。
③接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互 接觸時，細胞停止分裂增殖的現象。
④傳代培養：分瓶后的細胞培養。
細胞密度過大、
有 害 代 謝 物 積 累 、
營養物質缺乏等 細胞分裂受阻
接觸抑制 解決
①收集細胞 懸浮培養的細胞：離心法收集
貼壁細胞：胰蛋白酶處理分散成單個細胞 → 離心法收集
②制成細胞懸液，分瓶培養
取動物組織
用機械法或用胰蛋白酶、 膠原蛋白酶等處理
分散成單個細胞
加培養液
細胞懸液
在培養皿或 培養瓶內
原代培養
分瓶
動物細胞培養小結
懸浮生長
貼壁生長
培養
傳代培養
比較項目 植物組織培養
動物細胞培養
原理 細胞的全能性
細胞增殖
培養基性質 常用固體培養基
常用液體培養基
培養基特有成分 蔗 糖 、植物激素
葡萄糖、動物血清
培養結果 完整的植株
許多細胞
是否體現全能性 是
否
相同點 1.培養過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數分裂 2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件
植物組織培養和動物細胞培養的比較
PART 03
干細胞培養及其應用
動物和人體內仍保留的少數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。
干細胞存在于早期胚胎、骨 髓 和臍帶血_等多種組織和器官中。
2.分布
3 .分類
三、干細胞的培養及其應用
胚胎干細胞
L 成體干細胞
1.概念
干細胞
3.應用實例 在體外分化成心肌細胞、神經元細胞和造血干細胞等
4.局限性 必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫學上的應用。
早期胚胎中
(1)形態上 體積小、細胞核大、核仁明顯。
(2)功能上 具有發育的全能性。
具有分化為成年動物體內的_任何一種
形成機體的所有組織和器官甚至_ 個體
三、干細胞的培養及其應用
1.胚胎干細胞(簡稱ES 細胞)
類型的細胞，并進一步
的 潛 能。
1 . 分布
2.特點
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、免疫系統功能障礙等疾病
治療神經組織損傷和神經系統退行性
疾 病(如帕金森病、阿爾茨海默病等)
成體組織或器官內
造血干細胞( 骨髓、外周血和臍帶血中 ) 神經干細胞(神經系統中)
精原干細胞(睪丸中)
「造血干細胞
4.應用實例
神經干細胞
具 有組織特異性，只能分化成特定的細胞 或組織，不具有發育成完整個體的能力
三、干細胞的培養及其應用
2.成體干細胞
3.特點
1.分布
2.舉例
1.概念 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 基因或蛋白導入細胞(成纖維細胞、已分化的T細胞、B細胞)。
2.制備方法
② 用小分子化合物誘導形成。
① 誘導過程無須破壞胚胎；
[② iPS細胞可取自病人的體細胞，理論上可以避免免疫排斥反應。
可治療鐮狀細胞貧血癥；
在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領域的研究也取得新進展。
所以，科學家普遍認為iPS 細胞的應用前景優于胚胎干細胞。
3.誘導多能干細胞(iPS 細胞)
三、干細胞的培養及其應用
4.應用
3.優點
三、干細胞的培養及其應用
iPS 細胞應用
取成纖維細胞
O e 轉入相關因子
轉入相關因子 取成纖維細胞等
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
神經元
血細胞
腸上皮細胞
心肌細胞
細胞發生轉化
iPS 細
胞
病人
移 植
胰島細胞
肝細胞
iPS 細胞用于治療人類疾病示意圖
分 化
干細胞應用面臨的問題存在存在著導致腫瘤發生的風險。
來源或存在 功能、特點
局限性
胚胎干細 胞(ES細胞) 早期胚胎 能夠分化成為動物體內 的任何細胞，并進一步 形成組織、器官甚至生 物個體
需從胚胎中獲取， 涉及倫理問題，限 制在醫學中的應用
成體干細胞 成體組織或器 官中，如造血 干細胞、神經 干細胞和精原 干細胞等 具有組織特異性 ,能分化成特定 的細胞或組織
不具有發育成完 整個體的能力
誘導多能 干細胞 (iPS細胞) 誘導高度 分化的體 細胞產生 類似胚胎干細胞，無 須破壞胚胎，且避免 免疫排斥反應。
技術不成熟。
原理：細胞的增殖
適當的培養條件下，讓細胞生長和增殖的技術
(1)營養條件
(2)無菌、無毒的環境
(3)溫度、pH和滲透壓
(4)氣體環境
動物細胞培養的 概念和原理
動物細胞培
養的條件
動物細胞培
養的過程
干細胞的分布
干細胞的類型
iPS細胞的應用
胚胎干細胞(ES 細胞)
成體干細胞
干細胞培養
及其應用
動物細胞培養
課堂小結
取動物
組織
單個
細胞
原代
培養
細胞
懸液
傳代 培養
練習
1.下圖為幼鼠腎臟上皮細胞培養過程示意圖，下列有關敘述錯誤的是( D )
腎臟組織塊 0
0.
0
甲 乙 丙 丁
A. 甲→乙過程通常需要剪碎后，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理
B. 在丙中培養的細胞通常在10代以內， 一般未發生癌變
C. 丁過程表示傳代培養，大多細胞一般能增殖10~50代
D. 培養過程中應提供95%O 和5%CO 的氣體環境，以維持培養液正常的pH
練習
1.判斷下列有關動物細胞培養的表述是否正確。
(1)培養環境中需要O , 不需要CO 。( × )
(2)細胞要經過脫分化形成愈傷組織。(× )
(3)培養液中通常含有糖類、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清( √ )
(4)培養瓶中的細胞需定期用胰蛋白酶處理，分瓶后才能繼續增殖( × )
2.干細胞有著廣泛的應用前景。下列相關敘述錯誤的是(A )
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 細胞產生的特定細胞，可以在新藥的測試中發揮重要作用
練習
現在關于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 細胞進行醫療只限于時間比較充裕的情形。從實際事故、疾病發生的不可預 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(Human Leukocyte
Antigen,人類白細胞抗原)多態性豐富的iPS 細胞庫，可以為需要的人找到HIA 匹配度較高的iPS 細胞，這樣不僅可以節省時間、成本，還能減輕異體干細胞 移植后發生的免疫排斥反應。
練習
(2)如果誘導iPS細胞定向分化為生殖細胞的技術發展成熟，該技術可能會有
哪些應用 又可能帶來哪些問題
該技術可能被用于治療不孕癥；獲得足夠量的生殖細胞來進行瀕危物種的
克隆研究；獲得生殖細胞進行轉基因操作，再經過受精、胚胎發育等過程來 獲得轉基因動物。該技術可能帶來一系列的倫理問題。例如，如果用同一個 人的iPS細胞分別誘導形成精子和卵子，兩者受精可能培育出“單親”嬰兒；有 的人還可能有目的地選擇iPS細胞，從而“設計”嬰兒。

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