资源简介

(共21张PPT)
教学目标：
1、阐明动物细胞培养的条件和过程。
2、简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
3、阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程，认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。
4、阐明利用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和该技术的应用前景。
教学重点：
1、动物细胞培养的条件和过程。
2、干细胞在生物医学工程中的应用。
3、单克隆抗体的应用和制备。
4、用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程
教学难点：单克隆抗体的制备过程；用动物细胞体细胞核移植技术克隆动物的过程。
1890年，希普（W. Heape，1855-1929）将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。
1907年，哈里森（R. G. Harrion，1870-1959）用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。
1951年，张明觉（1908-1991）等发现哺乳动物精子的获能现象。
1958年，格登（J. Gurdon，1933-）用非洲爪蟾进行体细胞核移植，成功培育出性成熟个体。同一时期，童弟周（1902-1979）等开展了鱼类细胞核移植工作。
1959年试管兔诞生，之后多种试管动物相继出生。
1975年，米尔斯坦（C. Milstein，1927-2002）和科勒（G. K hler，1946-1995）等创立了单克隆抗体技术。
1978年，小鼠桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
1981年，埃文斯（M. J. Evans，1941-）等成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞。
1996年，世界上第一只细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。
2006年，山中伸弥（S. Yamanaka，1962-）等获得了诱导多能干细胞。我国科学家利用这种细胞培育出了 小鼠。
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。
2017年，我国科学家首次培育出体细胞克隆猴。
植物细胞工程
动物细胞工程（含胚胎工程）
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
从社会中来
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。
讨论：异体移植面临的问题： 。
供体器官短缺、免疫排斥等
获得大量的自体健康皮肤的方法： 。
取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；
皮肤干细胞培养（研究中）
通过细胞培养构建的人造皮肤
动物细胞融合
动物细胞培养
动物体细胞核移植
动物细胞工程
基础
从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖的技术。
2、原理：
一、动物细胞培养
1、概念：
细胞增殖
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
动物细胞培养
所需的基本条件
一般来说，动物细胞培养（模拟体内细胞正常生长增殖的环境）需要满足以下条件：
营养条件
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
糖类、氨基酸、无机盐、维生素……
（一）动物细胞培养的条件
+
合成培养基
血清等天然成分
将细胞所需的营养物质(糖类、氨基酸、无机盐、维生素… …)按种类和所需量严格配制而成的培养基。
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。
①成分：
定义
原因
②状态：
培养动物细胞一般使用液体培养基，也称培养液。
1、营养:
2、无菌无毒
对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；在无菌环境下进行操作
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
防止培养过程中的微生物污染
3、温度、pH和渗透压
维持细胞正常的形态和功能
温度：36.5±0.5℃
pH：7.2~7.4
适宜的渗透压
4、气体环境
O2：细胞代谢所必需
CO2：维持培养液的pH值
95%空气+5%CO2
培养皿 或 松盖培养瓶
CO2培养箱
置于
传代培养
取动物组织
制成细胞悬液
原代培养
放入CO2培养箱中培养
放入CO2培养箱中培养
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞
（二）动物细胞培养的过程
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
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，哪些细胞更容易培养？为什么？
细胞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，幼龄动物细胞比老龄动物细胞易于培养。
分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
幼龄动物的组织、器官（细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养）
①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
②细胞所需的营养物质容易供应，代谢废物容易排除
①机械法②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
不可以；胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。
2.可以用胃蛋白酶处理吗？为什么？
4.为什么要将组织分散成单个细胞？
3.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗，为什么？
细胞膜的成分中含有蛋白质，而胰蛋白酶能够水解蛋白质，因此，胰蛋白酶会把细胞消化掉。因此，胰蛋白酶处理的时间不能太长。
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
方法：①机械法②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
原因：细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
营养物质容易供应，代谢废物容易排除
加培养液
培养瓶
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
5.原代培养
①悬浮生长：能够悬浮在培养液中生长增殖
②贴壁生长：大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
（细胞贴壁）
细胞贴壁：细胞贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象叫细胞贴壁。
接触抑制：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。
是否接触抑制可作为区别正常细胞与癌细胞的标志之一。
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
圆球形细胞刚开始
铺展贴壁生长（100×）
培养的动物细胞贴壁生长
并进行有丝分裂（100×）
细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100×）
分瓶
6、为什么要进行分瓶培养？
悬浮生长
贴壁生长
细胞密度过大
有害代谢物积累
培养中营养物质缺乏
接触抑制
细胞分裂受阻
分瓶培养
(传代培养)
导致
需要
因为
因为
动物组织块
分散成
单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
原代培养: 分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。
（1）类型：①悬浮生长：
②贴壁生长：
（2）细胞贴壁
（3）接触抑制：
（4）分瓶的原因：
分瓶
传代培养: 分瓶后的细胞培养。
分瓶方法：
①悬浮生长类：
②贴壁生长类：
离心法收集
贴壁细胞用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，再用离心法收集
取动物组织块
分散成单个细胞
细胞悬液
原代培养
传代培养
问题
细胞分裂受阻
细胞密度大
有害代谢物积累
营养物质缺乏
原因
接触
抑制
原因
解决
分瓶
悬浮生长
贴壁生长
总结：动物细胞培养的过程
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养过程
培养结果
培养目的
植物细胞的全能性
细胞增殖
固体
液体
植物激素、蔗糖
动物血清、葡萄糖
脱分化、再分化
原代培养、传代培养
植物体
动物细胞群
快速繁殖植物
得到动物细胞及细胞产物
相同点：
植物组织培养与动物细胞培养比较
1.培养过程中细胞只有丝分裂；
2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
注：植物细胞(如愈伤组织细胞) 培养时，也需分散成单个细胞，制成细胞悬液用液体培养基培养。
（三）干细胞的培养及应用
动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。
2、分布：
1、概念：
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中
3、类型：
3、类型：
①胚胎干细胞(ES细胞)：
②成体干细胞：
存在于早期胚胎中；分化为成年动物体内任何一种细胞
存在于成体组织获器官中(如：造血干细胞、神经干细胞等)；具有组织特异性
4、干细胞的应用：
造血干细胞→治疗白血病；放疗化疗后的造血系统、免疫系统功能障碍
神经干细胞→神经组织损伤和神经系统退行性疾病等
病人
取成纤维细胞等
转入相关因子
细胞发生转变
iPS细胞
分化
血细胞
肠上皮细胞
神经元
胰岛细胞
肝细胞
心肌细胞
5、诱导多能干细胞(iPS)：
① 概念：
体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞。
② 制备方法：
a.借助载体将特定基因导入细胞中；
b.直接将特定蛋白导入细胞中；
c.用细胞分子化合物来诱导
③ 优点：
a.诱导过程无须破坏胚胎；
b.避免免疫排斥反应

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