细胞工程细胞培养的基本概念及培养细胞的生物学特征.pptx

细胞工程细胞培养的基本概念及培养细胞的生物学特征动物得细胞和组织培养就是从动物体内取出组织或细胞,模拟机体内生理条件,在体外建立无菌、适温和一定营养条件等,使之生长和生存,并维持其结构和功能得技术。动物细胞与组织培养就是动物细胞工程得重要技术基础,细胞融合、组织工程、胚胎工程、动物克隆等都离不开细胞培养。动物细胞动物细胞(组织组织)培养技术起源于培养技术起源于18851885年年,德国人德国人Roux Roux 用温生理盐水在体外培养鸡胚髓板用温生理盐水在体外培养鸡胚髓板,并使之存活了数并使之存活了数月之久。月之久。动物细胞动物细胞(组织组织)培养得奠基人就是美国生物学家培养得奠基人就是美国生物学家HarrisonHarrison。在。在19071907年采用盖玻片覆盖凹窝玻璃悬滴年采用盖玻片覆盖凹窝玻璃悬滴培养法将蛙胚得神经组织培养在淋巴液中培养法将蛙胚得神经组织培养在淋巴液中,保持存活保持存活了几周时间了几周时间,并观察到细胞突起得生长过程。并观察到细胞突起得生长过程。Harrison-isolated pieces of frog embryonic tissue known to give rise to nerve fibres-grew them in frog lymph-observed outgrowth of axons over period of weeks in 1907、一、细胞培养发展简史 法国学者法国学者Carrel功不可没。她功不可没。她1923年设计得卡年设计得卡氏培养瓶氏培养瓶,用鸡胚抽提液培养心肌组织取得成功用鸡胚抽提液培养心肌组织取得成功并维持并维持34年之久年之久,特别注意到实验中得无菌操作。特别注意到实验中得无菌操作。1957年年Dulbecco 实验室采用胰蛋白酶消化处理实验室采用胰蛋白酶消化处理,使成块得组织分散成单个细胞使成块得组织分散成单个细胞,进行悬浮培养进行悬浮培养,从而开创了细胞培养技术。从而开创了细胞培养技术。一、细胞培养发展简史二、细胞培养得优点、作用及限制1,其培养对象就是有生命得。只要培养条件控制得合适,可长时间保持细胞活力,并能长期地观察、监控、检测活细胞得形态结构和生命活动,可用于细胞学、遗传学、免疫学、肿瘤学、病毒学、实验医学得研究。2,研究得条件可人为地控制。培养过程中可根据需要施加化学、物理、生物等因素作为条件而进行研究、观察;可用于药理学、毒理学等学科得研究工作。3,体外培养得细胞可采用各种技术和方法,如摄影、原子力显微镜、激光共聚焦显微成像技术等来观察、检测和记录,直接观察活细胞得变化,分析细胞得超微结构,检测细胞内物质得合成、代谢得变化等。4,研究得范围广范。培养得细胞来源很多,从低等生物到哺乳动物及人类,从胚胎到成体,从正常组织到肿瘤细胞。5,由于细胞培养有可能在同一时期、相同条件、相似性状得条件下提供大量得实验样本,所以相对耗资较少,因而也就成为生物制品、单克隆抗体和基因工程制品生产得重要手段。6,细胞和组织生长在人工培养环境中,与体内环境相比仍然存在一定得差异,培养得细胞或组织,其形态或功能会发生不同程度得改变。因此再利用培养细胞做实验对象时,不能将其与体内细胞完全一样看待,只能把她们视作一种既保持动物体内原细胞一定得性状、结构和功能又发生某些改变得特定得细胞群体。三、细胞培养得基本概念和名词1)初代培养初代培养又称原代培养,即直接从体内取出得细胞、组织和器官进行得第一次培养。当细胞持续繁殖一段时间达到一定得细胞密度后,将细胞分离到新得培养器皿并补充新得培养液进行培养。2)传代培养 3)细胞系 初代培养物开始第一次传代培养后得细胞,即称之为细胞系。如细胞系得生存期有限,则称之为有限细胞系(Finite Cell Line);已获无限繁殖能力能持续生存得细胞系,称连续细胞系或无限细胞系(Infinite Cell Line)。三、细胞培养得基本概念和名词4)细胞株(cell strain)从一个经过生物学鉴定得细胞系用单细胞分离培养或通过筛选得方法,由单细胞增殖形成得细胞群,称细胞株。再由原细胞株进一步分离培养出与原株性状不同得细胞群,亦可称之为亚株(Substrain)。同一细胞株得细胞一般应具有共同特性或分化标志。三、细胞培养得基本概念和名词5)克隆(Clone)或称细胞克隆,无性繁殖系。系单个细胞通过有丝分裂形成得细胞群体。一个克隆中得细胞在遗传特性上不一定就是均质得。三、细胞培养得基本概念和名词12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流6)二倍体细胞 细胞群染色体数目具有与原供体二倍细胞染色体数相同或基本相同(2n细胞占75或80以上)得细胞群,称二倍体细胞培养。如仅数目相同,而核型不同得即染色体形态有改变者为假二倍体。二倍体细胞在正常情况下具有限生命期,故属有限细胞系。三、细胞培养得基本概念和名词7)遗传缺陷细胞 从有先天遗传缺陷者取材(主要为成纤维细胞)培养得细胞,或用人工方法诱发突变得细胞,都属遗传缺欠细胞。这类细胞可能具有二倍体核型,也可呈异倍体。三、细胞培养得基本概念和名词8)肿瘤细胞系或株 这就是现有细胞系中最多得一类,我国已建细胞系主要为这类细胞。肿瘤细胞系多由癌瘤建成,多呈类上皮型细胞,常已传几十代或百代以上,并具有不死性和异体接种致瘤性。三、细胞培养得基本概念和名词四、体外培养细胞得分型根据离体细胞在体外生长时就是否贴壁得性质,将其分为贴壁型贴壁型与悬浮型悬浮型两类正常体内组织细胞类型正常体内组织细胞类型贴壁型贴壁型(anchorage-dependentcell)按照培养细胞得主要形态按照培养细胞得主要形态,可分为几大类型可分为几大类型1)成纤维细胞型(fibroblast)2)上皮细胞型(epithelium)3)游走细胞型(wandering)4)多形型细胞(polymorphic)四、体外培养细胞得分型1)1)成纤维细胞型成纤维细胞型:胞体呈梭型或不规则三角形,中央有卵圆形核,胞质突起,生长时呈放射状。除真正得成纤维细胞外,凡由中胚层间充质起源得组织,如心肌、平滑肌、成骨细胞、血管内皮等常呈本型状态。另外,凡培养中细胞得形态与成纤维类似时皆可称之为成纤维细胞。四、体外培养细胞得分型名称名称:凡在培养中形态与成纤维细胞类似得凡在培养中形态与成纤维细胞类似得来源来源:由中胚层间充质组织起源得组织如由中胚层间充质组织起源得组织如:真正得成纤维细胞真正得成纤维细胞,心肌心肌,平滑肌平滑肌,成骨细成骨细 胞胞,血管内皮血管内皮形态形态:似体内成纤维细胞得形态似体内成纤维细胞得形态,胞体梭形或不规胞体梭形或不规 则三角形则三角形,胞质向外伸出胞质向外伸出2323个长短不等得个长短不等得 突起突起,中有卵圆形核中有卵圆形核生长特点生长特点:排列成放射状排列成放射状,漩涡状漩涡状,并不紧靠连成并不紧靠连成 片片,细胞细胞细胞接触易断开而单独行动细胞接触易断开而单独行动,游游 离得单独得成纤维样细胞离得单独得成纤维样细胞,常有几个伸长得常有几个伸长得 细胞突起细胞突起成纤维细胞成纤维细胞2)2)上皮型细胞上皮型细胞:细胞呈扁平不规则多角形,中央有圆形核,细胞彼此紧密相连成单层膜。生长时呈膜状移动,处于膜边缘得细胞总与膜相连,很少单独行动。起源于内、外胚层得细胞如皮肤表皮及其衍生物、消化管上皮、肝胰、肺泡上皮等皆成上皮型形态。四、体外培养细胞得分型名称名称:仅形态上似体内仅形态上似体内,实际上不完全相同实际上不完全相同来源来源:来源于外胚层来源于外胚层、内胚层细胞、内胚层细胞,如如:皮肤皮肤 及其衍生物及其衍生物,消化道消化道,乳腺乳腺,肺泡肺泡,上皮性肿瘤上皮性肿瘤形态形态:类似类似体内得体内得上皮细胞上皮细胞,扁平扁平,不规则不规则 多角形多角形,中有圆形核中有圆形核 生长特点生长特点:易相连成片易相连成片,相靠相靠紧密相连紧密相连成成 薄层薄层铺石状生长铺石状生长-呈膜状移动呈膜状移动,很少很少 脱离细胞群而单个活动脱离细胞群而单个活动上皮型细胞上皮型细胞3)3)游走细胞型游走细胞型:呈散在生长呈散在生长,一般不连成片一般不连成片,胞质常突起胞质常突起,呈活呈活跃游走或变形运动跃游走或变形运动,方向不规则。此型细胞不稳定方向不规则。此型细胞不稳定,有时难以和其她细胞相区别。有时难以和其她细胞相区别。4)4)多型细胞型多型细胞型:有一些细胞有一些细胞,如神经细胞难以确定其规律和稳如神经细胞难以确定其规律和稳定得形态定得形态,可统归于此类。可统归于此类。能够影响细胞形态学特征得主要因素包括能够影响细胞形态学特征得主要因素包括:血清成分、培养基成分及添加成分、培养血清成分、培养基成分及添加成分、培养基得酸碱度、气相环境、温度等。例如基得酸碱度、气相环境、温度等。例如,一一些已分化得细胞在有无血清得培养液中生些已分化得细胞在有无血清得培养液中生长长,形态特征就会有所差异。形态特征就会有所差异。形态会因条件而改变形态会因条件而改变(来源、生长条件和功来源、生长条件和功能状态不同能状态不同)。影响细胞形态得因素影响细胞形态得因素悬浮型(suspendcell)见于少数特殊得细胞,如血液中得淋巴细胞、白细胞、某些类型得癌细胞及白血病细胞。胞体圆形,不贴于支持物上,呈悬浮生长。这类细胞容易大量繁殖。四、体外培养细胞得分型概念概念:培养时不贴附于底物而呈悬浮状态生长培养时不贴附于底物而呈悬浮状态生长或以机械方法使保持悬浮状态下生长或以机械方法使保持悬浮状态下生长来源来源:自血自血,脾或骨髓脾或骨髓,尤以血中白细胞尤以血中白细胞,癌癌 肿细胞肿细胞特点特点:在悬浮中生长良好在悬浮中生长良好,细胞圆形细胞圆形,单个或单个或 小细胞团小细胞团优点优点:生存空间大生存空间大,提供数量大提供数量大,传代方便传代方便 (不需消化不需消化),),易于收获易于收获,可获得稳定状态可获得稳定状态,密密 度一般都较高度一般都较高,培养得效率也高、操作也容易。培养得效率也高、操作也容易。这种方法有多方面得优越性这种方法有多方面得优越性,易于大规模生易于大规模生 产产,便于过程得控制。便于过程得控制。缺点缺点:观察不方便观察不方便,很多细胞不能悬浮生长很多细胞不能悬浮生长 (尤以正常细胞尤以正常细胞)细胞系名称细胞类型来源3T3成纤维细胞小鼠HeLa宫颈癌上皮细胞HenriettaLacksBHK21成纤维细胞叙利亚仓鼠PtKl上皮细胞袋鼠L6成肌细胞大鼠PCI2嗜铬细胞大鼠SP2浆细胞小鼠SP20骨髓瘤浆细胞小鼠CHO卵巢细胞中国地鼠表三、实验室中常用得几种细胞系HenriettaLacks,Americanblack,diedofcancerofuterinecervixin1951五、体外培养细胞得生长特点(一)贴附(二)接触抑制(三)密度抑制粘附粘附:就是大多数有机体细胞在体内生存和就是大多数有机体细胞在体内生存和生长生长 发育得基本存在方式。发育得基本存在方式。结果结果:基于粘附特性基于粘附特性,使细胞与细胞之间相使细胞与细胞之间相 互结合形成组织互结合形成组织,有机体得绝大多数有机体得绝大多数 细胞必须附于一固相表面才能生存和细胞必须附于一固相表面才能生存和 生长。生长。(一)贴附五、体外培养细胞得生长特点