生物一 动物细胞培养教课内容课件ppt

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1.通过对动物细胞培养过程及条件的分析,形成物质与能量观、稳态与平衡观。2.基于事实和证据,采用归纳与概括、演绎与推理等方法,以文字、图示的形式表示动物细胞的培养过程,培养科学思维能力。
一、动物细胞培养的定义1.概念:动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织,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。2.地位:动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
二、动物细胞培养的条件1.营养。(1)合成培养基:将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基。(2)天然成分:血清等。(3)培养动物细胞一般使用液体培养基,即培养液。
2.无菌、无毒的环境。(1)对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。(2)在无菌环境下进行操作。(3)培养液定期更换的目的:清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
3.温度、pH和渗透压。(1)适宜的温度:哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5)℃为宜。(2)适宜的pH:多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。(3)适宜的渗透压。
4.气体环境。(1)O2作用:细胞代谢所必需的。(2)CO2的主要作用:维持培养液的pH。(3)CO2培养箱中的气体环境:95%空气和5%CO2的混合气体。
三、动物细胞培养的过程
四、相关概念1.细胞贴壁:细胞悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上的现象。2.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的现象。3.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。
4.传代培养:分瓶后的细胞培养。在进行传代培养时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集;贴壁细胞需要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。之后,将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养。
微思考 植物组织培养的原理是细胞的全能性,动物细胞培养能体现细胞的全能性吗?提示:植物组织培养的结果一般是形成完整的植株,体现了植物细胞的全能性。而动物细胞培养的结果是获得细胞或细胞产物,没有发生细胞分化,其过程不能体现细胞的全能性。
微判断11.制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。(　　)2.具有接触抑制现象的细胞在培养瓶的瓶壁上可形成多层细胞。(　　)3.动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。(　　)
微训练 下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是(　　)A.传代培养时需要用胰蛋白酶等处理贴壁生长的细胞B.大多数细胞能够悬浮在培养液中生长增殖C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱答案:B
解析:由原代培养换瓶进行传代培养时,需要用胰蛋白酶等处理贴壁生长的细胞,A项正确。动物细胞培养过程中,大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,B项错误。癌细胞膜上糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性降低,不会出现接触抑制现象,容易分散和转移,C项正确。动物细胞培养的场所是CO2培养箱,培养箱内含有95%空气和5%CO2的混合气体,为动物细胞提供适宜的气体环境,D项正确。
五、干细胞培养及其应用1.功能:在一定条件下,干细胞可以分化成其他类型的细胞。2.分布:干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。3.种类:胚胎干细胞和成体干细胞。
微判断21.胚胎干细胞可以来源于早期胚胎,也可以来源于成熟个体。(　　)2.成体干细胞没有组织特异性,可以分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力。(　　)3.由iPS细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用。(　　)
4.造血干细胞是发现最早、研究最多、应用最为成熟的一类成体干细胞。(　　)5.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。(　　)
一动物细胞培养重难归纳1.培养条件的分析。(1)添加血清的作用:血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质,如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时,通常需要加入血清等一些天然成分。(2)气体环境:CO2维持培养液的pH,O2是细胞代谢所必需的。
(1)原理:细胞增殖。(2)选材:一般取幼龄动物的组织或器官,因为这些组织或器官中的细胞生命力旺盛,分化程度低、分裂能力强。(3)酶处理:①两次用酶处理的目的:第一次使用的目的是将组织分散成单个细胞;第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱落下来,便于分散成单个细胞后继续培养。
②使细胞分散开的原因:一是能保证细胞所需要的营养供应;二是能保证细胞内有害代谢产物的及时排出。③不能用胃蛋白酶处理的原因:由于多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4,而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为1.5左右,因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。
3.动物细胞培养过程中的四个“2”。(1)培养材料为“2”:即动物胚胎、幼龄动物的组织和器官。(2)培养过程为“2”:即原代培养、传代培养。(3)胰蛋白酶使用“2”次:即原代培养和传代培养中均使用,目的是使组织分散成单个细胞或使细胞从瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞。
(4)体外培养的动物细胞可以分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖;另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,大多数细胞属于这种类型,这类细胞的生长特点有“2”个,即细胞贴壁生长和接触抑制。
特别提醒 (1)培养动物细胞时没有脱分化的过程,因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄,失去了发育成完整个体的能力。(2)不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制。例如,癌细胞增殖时不存在接触抑制,在培养瓶中可以形成多层细胞。
1.动物细胞培养过程中有接触抑制现象,这一现象说明了细胞膜具有什么功能?细胞膜接受信息后,细胞停止分裂又说明了什么?提示:细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后,细胞停止分裂,说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核。
2.为什么动物细胞培养中有贴壁生长的特性?是不是所有的细胞都有接触抑制现象?请举例说明。提示:动物细胞膜上有糖蛋白使细胞具有黏着性。不是,癌变的细胞无接触抑制现象。
3.动物细胞培养时,用胰蛋白酶把组织分散成单个细胞,若用胃蛋白酶可行吗?胰蛋白酶对细胞有伤害吗?应如何解决?提示:不行,因为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。用胰蛋白酶处理细胞作用时间长了会损伤细胞膜蛋白。要控制好胰蛋白酶的作用时间,不要过长也不要过短。
典例剖析实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)A.甲过程需要在无菌条件下进行B.乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织C.丙过程是原代培养,细胞会出现接触抑制现象D.丁过程是传代培养,细胞不会出现接触抑制现象答案:D
解析:取小鼠的皮肤组织应在无菌条件下进行;乙过程可用胰蛋白酶处理皮肤组织,获得单细胞悬液;原代培养的细胞会出现接触抑制现象;传代培养的细胞也会出现接触抑制现象。
学以致用下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是(　　)A.两次使用胰蛋白酶处理的目的不同B.原代培养可形成单层细胞C.动物细胞培养技术的原理是细胞增殖D.培养皿需置于含有95% O2和5% CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养答案:D
解析:第一次使用胰蛋白酶处理是为了使组织分散成单个细胞,第二次使用胰蛋白酶处理是为了使细胞从瓶壁上脱落下来,便于分散成单个细胞后继续培养,A项正确。大多数动物细胞培养过程中细胞会贴壁生长,并出现接触抑制现象,故原代培养可形成单层细胞,B项正确。动物细胞培养技术的原理是细胞增殖,即有丝分裂,C项正确。培养皿需置于含有95%空气和5% CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养,D项错误。
二干细胞培养及其应用重难归纳1.三种干细胞的比较。
2.干细胞的应用。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,因而在医学上有着广泛的应用。例如,将正常的造血干细胞移植到病人体内,恢复病人的造血和免疫功能,已成为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的一种重要手段;神经干细胞在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)方面有重要的应用价值。
下图为iPS细胞的培养和应用过程示意图,请据图回答下列问题。
(1)iPS细胞分化为各种组织细胞过程的实质是什么?提示:基因的选择性表达。(2)iPS细胞用于治疗人类的某些疾病的原理是什么?提示:诱导多能干细胞具有发育的全能性,可以被诱导分化形成新的组织细胞,经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
(3)iPS细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题?提示:通过干细胞体外诱导分化,可以培育出人造器官,从而解决供体器官不足的问题。另一方面,由于是自身细胞经诱导分化形成的,所以理论上可以避免免疫排斥反应。
典例剖析研究人员成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的多能干细胞——iPS细胞,人类iPS细胞可以形成神经元等人体多种组织细胞。下列有关iPS细胞的说法,正确的是(　　)A.iPS细胞可来源于任何细胞B.iPS细胞既可分化形成神经元,也可用于制造心肌细胞,说明iPS细胞在分裂时很容易发生突变
C.iPS细胞有细胞周期,它分化形成的神经细胞没有细胞周期D.iPS细胞能分化成人体多种组织细胞,是因为它具有人体部分细胞的遗传物质答案:C
解析:并不是所有细胞都可诱导为iPS细胞,如哺乳动物成熟的红细胞并不能诱导为iPS细胞,A项错误。iPS细胞分化为多种细胞是基因选择性表达的结果,B项错误。iPS细胞具有连续分裂能力,有细胞周期,而其分化形成的神经细胞无增殖能力,故没有细胞周期,C项正确。iPS细胞能分化成人体多种组织细胞是因为其具有人体全套的遗传物质,D项错误。
学以致用下列关于ES细胞和iPS细胞及其应用的说法,正确的是(　　)A.ES细胞存在于早期胚胎中,能分化成各种功能细胞,不能形成生物个体B.ES细胞存在于成体组织和器官内,能分化成特定的组织C.iPS细胞存在于成体组织和器官内,能分化成特定的组织D.iPS细胞是人工诱导产生的,可诱导分化成为各种组织细胞答案:D
解析:ES细胞存在于早期胚胎中,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。成体干细胞存在于成体组织和器官内,只能分化成特定的细胞或组织。
1.在动物细胞工程中,最基础的一项技术是(　　)A.动物细胞培养技术B.细胞核移植技术C.动物细胞融合技术D.干细胞的培养答案:A解析:动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
2.下列动物细胞培养过程中,属于原代培养的是(　　)A.用胰蛋白酶使细胞分散开的过程B.从机体取得细胞后立即进行培养的过程C.出现接触抑制现象后接下来的细胞培养过程D.哺乳动物细胞在培养液中悬浮生长的过程答案:B
解析:在原代培养和传代培养过程中,都会用到胰蛋白酶,使细胞分散开,A项错误。从机体取得细胞后立即进行培养的过程是原代培养,B项正确。出现接触抑制现象后,接下来的细胞培养过程是传代培养,C项错误。无论是原代培养还是传代培养,细胞都有在培养液中悬浮生长的过程,D项错误。
3.下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的?(　　)A.无菌、无毒的环境B.充足的营养物质C.适宜的温度和pHD.95%的空气和5%的O2答案:D解析:CO2培养箱的气体条件是95%的空气和5%的CO2。
4.下列关于iPS细胞及其应用的说法,正确的是(　　)A.iPS细胞是从早期胚胎中获取的B.造血干细胞是一种iPS细胞C.采用不同的方法可将成纤维细胞诱导产生iPS细胞D.iPS细胞诱导基因突变可分化成各种组织细胞答案:C解析:iPS细胞是体细胞体外诱导产生的干细胞,诱导iPS细胞产生的方法有多种。iPS细胞分化成各种组织细胞是基因选择性表达的结果。
5.某研究小组进行药物实验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。可供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量　　　。 
(2)在动物细胞培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。细胞培养应在含有95%空气和5% CO2的混合气体的CO2培养箱中进行,其中CO2的作用是　　　　　　　　　　。(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长　　　　。药物实验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更　　　。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需要用　　　　　　　　等处理。 
(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的　　　　　　。 答案:(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质　维持培养液的pH(3)停止　多　胰蛋白酶、胶原蛋白酶(4)抗生素