2第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程一

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.運(yùn)用穩(wěn)態(tài)與平衡觀，分析動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件。2.用歸納與概括、演繹與推理等方法，用文字和圖示說明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程。3.對(duì)干細(xì)胞培養(yǎng)用于人類疾病治療等社會(huì)熱點(diǎn)問題進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。目錄一.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件二.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程三.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用一.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件葡萄糖氨基酸無機(jī)鹽維生素1.營(yíng)養(yǎng)條件【思考】：培養(yǎng)基的類型：

固體培養(yǎng)基or液體培養(yǎng)基

合成培養(yǎng)基or天然培養(yǎng)基將細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴(yán)格配制的培養(yǎng)基？動(dòng)物血清(1)培養(yǎng)基的構(gòu)成：合成培養(yǎng)基+血清等天然成分

由于人們對(duì)細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚。血清可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長(zhǎng)因子等。（2）培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞一般使用液體培養(yǎng)基，也稱培養(yǎng)液。有利于培養(yǎng)的細(xì)胞與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件【思考】1:為什么培養(yǎng)液需要定期更換？

2:如何防止培養(yǎng)過程中的微生物污染？一2.無菌、無毒的環(huán)境：(1)對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行

處理(2)在

下進(jìn)行操作；(3)還需要

。滅菌無菌環(huán)境定期更換培養(yǎng)液以便清除代謝物，防止細(xì)胞代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的溫度多以

為宜；維持適宜滲透壓的目的______________________3.溫度、PH、滲透壓：多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞生存的適宜pH為________①適宜的溫度：36.5±0.5℃7.2-7.4維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能②適宜的pH：③適宜的滲透壓：一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件4.氣體環(huán)境：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有_____和______用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶,在含有_______________和__________的混合氣體的__________O2CO2細(xì)胞代謝所必需的維持培養(yǎng)液的pH95%空氣5%CO2CO2培養(yǎng)箱①組成不同氣體的作用是什么？②培養(yǎng)儀器（95%）空氣:（5%）CO2：CO2培養(yǎng)箱一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件二.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞:直接用離心法收集貼壁細(xì)胞:用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞，用離心法收集取動(dòng)物組織用機(jī)械法或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理分散成單個(gè)細(xì)胞解決懸浮生長(zhǎng)貼壁生長(zhǎng)(大多數(shù)）細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)加培養(yǎng)液在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)細(xì)胞分裂受阻②制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細(xì)胞二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程結(jié)合上圖思考思考1.常用胰蛋白酶分散細(xì)胞，這說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時(shí)，胃蛋白酶就失去活性，多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程結(jié)合上圖思考思考2.用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理組織塊，使組織分散成單個(gè)細(xì)胞的目的是什么？①使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，一方面保證細(xì)胞所需氧氣和營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)，另一方面，另一方面保證細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的及時(shí)排出。②使得在細(xì)胞水平操作的其他得以實(shí)現(xiàn)。思考3.實(shí)驗(yàn)過程中，胰蛋白酶處理時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？細(xì)胞膜的成分中含有蛋白質(zhì)，而胰蛋白酶能夠水解蛋白質(zhì)，因此，胰蛋白酶會(huì)把細(xì)胞消化掉。因此，胰蛋白酶處理的時(shí)間不能太長(zhǎng)。二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程結(jié)合上圖思考思考4.觀察發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞進(jìn)入培養(yǎng)瓶后并不立即生長(zhǎng)，細(xì)胞發(fā)生了什么行為？黏附貼壁鋪展貼壁生長(zhǎng)（大多數(shù)）懸浮生長(zhǎng)（如淋巴細(xì)胞）懸液中大多數(shù)分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上生長(zhǎng)增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長(zhǎng)增殖二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程結(jié)合上圖思考思考5.原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的鑒定原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細(xì)胞株細(xì)胞系遺傳物質(zhì)改變遺傳物質(zhì)有的改變多數(shù)細(xì)胞固定在表面生長(zhǎng)和分裂隨細(xì)胞增多，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖細(xì)胞懸浮液10代細(xì)胞50代細(xì)胞無限傳代培養(yǎng)危機(jī)：危機(jī)1危機(jī)2二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行培養(yǎng)，為原代培養(yǎng)。細(xì)胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，為傳代培養(yǎng)。第二次第一次二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖固體液體植物激素動(dòng)物血清脫分化、再分化原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)植物體動(dòng)物細(xì)胞群快速繁殖植物得到動(dòng)物細(xì)胞及細(xì)胞產(chǎn)物相同點(diǎn)：培養(yǎng)基中都需要加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、培養(yǎng)過程中都需要防止雜菌污染、都需要提供適宜的溫度、pH和滲透壓的條件。植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)比較三.干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細(xì)胞：一定條件下，能分化成其他類型的細(xì)胞，是細(xì)胞內(nèi)少數(shù)還保留分裂、分化能力的細(xì)胞。干細(xì)胞培養(yǎng)60天后的迷你器官群干細(xì)胞治療老年癡呆三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細(xì)胞：一定條件下，能分化成其他類型的細(xì)胞，是細(xì)胞內(nèi)少數(shù)還保留分裂、分化能力的細(xì)胞。存在：早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中種類：胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）、成體干細(xì)胞三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用①胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcel，簡(jiǎn)稱ES細(xì)胞）a.分布：存在于早期胚胎中b.特點(diǎn)：具有分化為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能。c.實(shí)例：ES細(xì)胞在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和造血干細(xì)胞等電鏡下的胚胎干細(xì)胞（照片經(jīng)后期人工上色處理，放大約1500倍）d.局限性：必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題；因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。e.應(yīng)用實(shí)例：在體外分化成心肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞和造血干細(xì)胞等。三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用②成體干細(xì)胞a.分布：存在于成體組織或器官內(nèi)中b.特點(diǎn)：骨髓中的造血干細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細(xì)胞、睪丸中的精原干細(xì)胞等；c.實(shí)例：一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力d.應(yīng)用實(shí)例：造血干細(xì)胞→神經(jīng)干細(xì)胞→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(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）治療細(xì)胞損傷造成的疾病三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用③誘導(dǎo)多能干細(xì)胞a.概念：通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞得到的類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞b.制備方法：①將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細(xì)胞；②用小分子化合物誘導(dǎo)形成c.優(yōu)點(diǎn)：①誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎；②iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。d.應(yīng)用：可治療鐮狀細(xì)胞貧血癥；在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領(lǐng)域的研究也取得了新進(jìn)展移植取成纖維細(xì)胞等iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細(xì)胞神經(jīng)元血細(xì)胞腸上皮細(xì)胞心肌細(xì)胞肝細(xì)胞病人iPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖三、干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用iPS細(xì)胞的應(yīng)用前景：體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）多種體細(xì)胞臨床治療人類疾病如：白血病、帕金森病、阿爾茲海默病等定向誘導(dǎo)分化拓展延伸動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)前處理取材培養(yǎng)基的物理性質(zhì)培養(yǎng)基的成分特有成分植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖需離體用機(jī)械法或胰蛋白酶、膠原蛋白酶將組織細(xì)胞分散開離體植物器官、組織、細(xì)胞動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基(又稱培養(yǎng)液)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分無機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分植物激素糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及一些天然成分如血清植物激素血清拓展延伸動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較特殊環(huán)境條件結(jié)果是否體現(xiàn)細(xì)胞的全能性過程相同點(diǎn)再分化需光氣體環(huán)境一般獲得新的植株獲得大量細(xì)胞是否外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活取動(dòng)物組織制成細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液進(jìn)行原代培養(yǎng)分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng)①培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的概念和原理動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程原理：細(xì)胞的增殖在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的技術(shù)(1)營(yíng)養(yǎng)條件(2)無菌、無毒的環(huán)境(3)溫度、pH和滲透壓(4)氣體環(huán)境取動(dòng)物組織單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用干細(xì)胞的分布干細(xì)胞的類型干細(xì)胞的應(yīng)用胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）成體干細(xì)胞早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上課堂小結(jié)課堂檢測(cè)1.如圖為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.容器甲中放入的一般是健康幼齡動(dòng)物的組織，原因是其細(xì)胞分裂能力強(qiáng)B.圖中丙和丁分別表示的是原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)，其培養(yǎng)原理相同C.制備乙可用胰蛋白酶處理，且處理時(shí)間越長(zhǎng)越好D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pHC2.實(shí)驗(yàn)小鼠皮膚細(xì)胞進(jìn)行貼壁生長(zhǎng)培養(yǎng)的基本過程如圖所示。下列敘述不正確的是()實(shí)驗(yàn)小鼠

皮膚組織

皮膚細(xì)胞

原代培養(yǎng)

傳代培養(yǎng)A.甲過程需要在無菌條件下進(jìn)行B.乙過程需要將獲得的皮膚組織分散成單個(gè)細(xì)胞C.