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(共26张PPT)
动物细胞培养
细胞工程
01
动物细胞培养的条件
动物细胞培养：从动物体中取出相关的组织或器官，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
动物细胞培养需要什么样的条件？
回忆：机体给体内细胞提供了哪些适宜的条件使其能够维持正常的生命活动？
原理？
细胞增殖(有丝分裂)
血浆
淋巴
组织液
营养
激素，生长因子等
神经系统
内分泌系统免疫系统
抗 体
特殊物质
O2，CO2
无 毒
无菌
pH
渗透压
温度
01
动物细胞培养的条件
01
动物细胞培养的条件
无菌、无毒的环境
无菌：无菌操作—防止培养过程中的微生物污染
无毒：定期更换培养液
温度、pH和渗透压
气体环境
温度：36.5±0.5℃
pH：7.2-7.4
渗透压：
O2：细胞代谢所必须
CO2 ：维持培养液的pH值
用培养皿或松盖培养瓶，在95%空气和5%CO2 的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
维持细胞正常形态
—清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞造成危害。
01
动物细胞培养的条件
糖类、氨基酸、无机盐、维生素等
营养条件
将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。
通常需加入血清等一些天然成分。
抗生素
酚红
基础营养
胎牛血清
液体培养基
01
拓展
血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中,蛋白质主要为白蛋白和球蛋白;氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本原料，且有些氨基酸是动物细胞本身不能合成的，必须由培养液提供;激素有胰岛素、生长激素等。血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，它们能促进细胞的生长、增殖和贴附。
灭菌？
建构动物细胞培养的流程？
02
动物细胞培养的过程
动物组织的选择：幼龄动物？老龄动物？
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养
新鲜取材的动物组织块
分散成
单个细胞
细胞
悬液
原代培养
传代培养
02
动物细胞培养的过程
机械方法
胰蛋白酶处理
胶原蛋白酶处理
思考1.常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
说明细胞间的物质主要是蛋白质
胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就失去活性，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，所以用胃蛋白酶不行。
动物
组织块
分散成
单个细胞
02
动物细胞培养的过程
机械方法
胰蛋白酶处理
胶原蛋白酶处理
思考2.用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理组织块，使组织分散成单个细胞的目的是什么？
①使细胞与培养液充分接触，一方面保证细胞所需氧气和营养的供应，另一方面，另一方面保证细胞内代谢产物的及时排出。
②使得在细胞水平操作的其他得以实现。
动物
组织块
分散成
单个细胞
思考3.实验过程中，胰蛋白酶处理时间过长，会出现什么结果？
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。
加培养液
细胞
悬液
放入培养瓶
在适宜条件
02
动物细胞培养的过程
思考4.观察发现，细胞进入培养瓶后并不立即生长，细胞发生了什么行为？
黏附
贴壁
铺展
贴壁生长（大多数）
悬浮生长（如淋巴细胞）
悬液中大多数分散的细胞很快就贴附在瓶壁上生长增殖，这种现象称为细胞贴壁。
细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
02
动物细胞培养的过程
细胞接触抑制
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，糖蛋白识别了这种信息，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制。
肿瘤细胞失去接触抑制，
在培养液可以无限增殖下去。
思考5. 动物细胞培养中贴壁细胞能否在培养瓶中不停增殖？
悬浮细胞呢？
02
动物细胞培养的过程
细胞悬液
放入培养瓶
在适宜条件
在适宜条件
分瓶培养
原代培养
传代培养
思考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
营养物质缺乏
接触抑制
分瓶培养
(传代培养)
解决
原因
原代培养
问题
细胞分裂受阻
02
动物细胞培养的过程
细胞悬液
放入培养瓶
在适宜条件
在适宜条件
分瓶培养
原代培养
传代培养
思考7.进行分瓶培养时，如何处理？
悬浮细胞
贴壁细胞
离心法收集
胰蛋白酶处理
制成细胞悬液
分瓶培养
02
动物细胞培养的过程
机械方法
胰蛋白酶处理
胶原蛋白酶处理
动物
组织块
分散成
单个细胞
加培养液
细胞
悬液
放入培养瓶
在适宜条件
在适宜条件
分瓶培养
原代培养
传代培养
原代培养
将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经过处理后的初次培养称为原代培养。
将分瓶后的细胞培养称为传代培养。
传代培养
分瓶传代
10代细胞
50代细胞
无限增殖
保持细胞正常二倍体核型
少数：细胞核型改变，常出现异常染色体，失去接触抑制、形状不规则，获得不死性（永生性）
（遗传物质没改变）
思考8.能无限传代么？
原代培养
使用或保存的细胞通常为10代以内
有限细胞系
无限细胞系
初代培养物开始第一次传代培养后的细胞，即称为细胞系
大部分：衰老死亡。
02
动物细胞培养的过程
有关动物细胞培养的问题
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。
讨论3.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？
从培养原理、所需营养条件、环境条件以及培养过程等方面分析比较。
讨论2.多次用到胰蛋白酶的目的是什么？
第一次：使组织细胞分散开
传代时：使细胞从瓶壁上脱落下来分散成单个细胞
动物胚胎、幼龄动物
机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理将组织分散成单个细胞
用培养液将细胞制成细胞悬液
一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
直接用离心法收集
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
取动物组织
分散细胞
制细胞悬液
原代培养
传代培养
（分瓶培养）
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
动物血清
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：培养基中都需要加入营养物质、培养过程中都需要防止杂菌污染、都需要提供适宜的温度、pH和渗透压的条件。
植物组织培养与动物细胞培养比较
1.动物细胞培养的特点是 ( )
①细胞贴壁 ②有丝分裂 ③分散生长 ④接触抑制 ⑤减数分裂
A.①②④ B.②④⑤ C.①③④ D.③④⑤
2．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件 (　 )
①无毒的环境　 ②无菌的环境　 ③培养液中需加血浆　
④温度与动物体温相近　 ⑤需要O2，不需要CO2　 ⑥加CO2维持培养液的pH
A．①②③④⑤⑥　 B．①②③④ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥
D
A
3. 下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是 ( 　 )
A．动物细胞培养的目的就是获得大量的分泌蛋白
B．对动物组织块和分散的细胞进行培养，效果是基本相同的
C．细胞遗传物质的改变发生于原代培养过程中
D．培养高度分化的动物体细胞一般不能发育成幼体
D
1.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.分布：
干细胞存在于 、 和 等多种组织和器官中
早期胚胎
骨髓
脐带血
3.分类：
包括胚胎干细胞和成体干细胞等。
(1)胚胎干细胞（简称ES细胞）
①分布：
存在于 中
早期胚胎
②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
③应用实例：
ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等
干细胞培养及其应用
03
干细胞培养及其应用
骨髓中的 、神经系统中的 、睾丸中的 等；
(2)成体干细胞
①分布：
存在于 中
成体组织或器官内
②举例：
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
③特点：
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，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。
④发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例：
主要存在于成体的骨髓、外周血、脐带血中。
造血干细胞
03
干细胞培养及其应用
03
干细胞培养及其应用
治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）
治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
1.应用原理：
2.应用实例：
a.造血干细胞：
b.神经干细胞：
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。
4.面临的问题：
①存在肿瘤发生的风险②涉及伦理问题；
3.应用展望：
5.诱导多能干细胞（iPS细胞）
通过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，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。
优点：
干细胞培养及其应用
诱导过程无须破坏胚胎；
iPS细胞可来源于病人自身体细胞，移植后可避免免疫排斥反应。
03
干细胞培养及其应用
诱导方法：
①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）；
②用小分子化合物诱导形成。
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
分化
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
病人
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
可治疗镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。
5.诱导多能干细胞（iPS细胞）
应用：
干细胞培养及其应用
03
干细胞培养及其应用
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
原理
概念

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