细胞培养技术发展史及培养条件--黄璐.doc

(完整word)细胞培养技术发展史及培养条件 黄璐学号：20095071126本科学年论文（设计）系(院） 生命科学学院 专 业 生物科学专业 年 级 2009 级 姓 名 黄 璐 论文（设计）题目 细胞培养技术的发展史及培养条件 指导教师 卢东升 职称 教 授 2011 年 5 月16 日目 录摘要2Abstract20引言31细胞培养技术发展史32细胞培养的条件42。1 细胞培养的一般条件42。1.1温度42.1.2 pH42。1。3 渗透压42.1。4 营养物42。1。5 水52.1。6 无菌条件52.1。7 光52.1。8 气体52.2动物细胞培养的特殊条件52.2.1 血清62。2。2 支持物62.2.3 气体交换62。3植物细胞培养的特殊条件62.3.1 光照62.3.2 激素62。4微生物细胞培养的特殊条件63小结7参考文献7细胞培养技术的发展史及培养条件学生姓名:黄璐 学号：20095071126生命科学学院 生物科学专业指导教师：卢东升 职称：教授摘 要：19世纪英国生理学家Sydney Ringer研制出可维持离体动物心脏跳动的盐溶液，1885年德国人Roux用温生理盐水在体外培养鸡胚组织并存活数月，从而开始了组织培养.19071912年，人们创建了悬滴培养法,由此建立了体外培养组织.从50年代起,细胞培养进入了迅速发展的阶段并渗透到其他学科中，目前细胞培养技术已广泛用于生物学和医学研究的各个领域.细胞的生长需要一定的营养环境，细胞培养是指从体内组织取出细胞摹拟体内出现环境，在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下，使期生长繁殖，并维持其结构和功能的一种培养技术。因此离体的细胞培养需要在温度、pH、营养物、无菌环境、气体等方面进行设置。而动植物细胞和微生物细胞的培养均有其自身的特殊培养条件。关键词：组织培养；细胞培养；细胞生长;培养条件Abstract： The 19th century British physiologist Sydney Ringer developed from the body can maintain the salt solution animal the beating of the heart， in 1885 German Roux with warm saline the in vitro culture of chicken embryos organization and live for months， and thus began the tissue culture。 1907 1912， people created suspended drops culture method, creating the in vitro organization。 From the 1950s on， cell culture into the rapid development stage and spread to other disciplines, currently cell culture technology has widely used in biology and medicine for different areas of study. Cell growth need certain nutrients environment, cell culture refers to remove cells from body organization in the presence of the environment， echoing the ph and sterile， proper temperature conditions， with certain nutrients that period, and maintain its to grow the structure and function of a culture technology。 So the cells from the body in need of cultivation temperature, ph, nutrients， sterile environment, gas, etc Settings。 But animals and plants cells and microbial cells cultured in all has its own special cultivation condition.Keywords： tissue culture； Cell culture； Cell growth; Culture conditions0引言细胞培养技术也叫细胞克隆技术,在生物学中的正规名词为细胞培养技术。不论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来说，细胞培养都是一个必不可少的过程,细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。细胞培养，既包括微生物细胞的培养，也包括动物和植物细胞及动植物组织的培养。细胞培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节,而且细胞培养本身就是细胞的克隆.通过细胞培养得到大量的细胞或其代谢产物.如今，大多数生物产品都是从细胞得来，而细胞培养技术更是渗透到各个领域中，显然已成为生物技术中最核心、最基础的技术，因此我们应对其有所了解和认识。1细胞培养技术发展史任何事物都有一个由简单到复杂、由初级到高级的发展过程.细胞培养也是如此,其发展经历了近百年的时间。19世纪的英国生理学家Sydney Ringer研制了含适宜钠、钾、钙和镁氯化物的盐溶液，可维持离体动物心脏跳动.而后1885年德国人Wilhelm Roux用温生理盐水在体外培养鸡胚组织并使之存活了数月，这被认为是组织培养的萌芽试验.1906年Beebe和Ewing用盖片悬滴培养法，以动物血清做培养基,培养狗淋巴细胞存活了72小时。现代细胞培养是从Harrison（1907)和Carrel（1912)两人开始的.Harrison参考前人经验，创建了盖片覆盖凹窝玻璃悬滴培养法。此法的基本技术是在无菌条件下,采用淋巴液做培养基，培养蛙胚神经组织生活了数周,并观察到神经细胞突起的生长过程，由此建立了体外培养组织和细胞的基本模式系统。Carrel用血浆包埋组织块外加胎汁的培养法，并采用了更新培养基和分离组织的传代措施,曾培养一鸡胚心肌组织长达数年之久。1923年Carrel又设计了卡氏瓶培养法，扩大了培养空间.从50年代起,细胞培养进入了迅速发展的阶段.相继有很多学者从改进培养操作方法、培养容器和培养液三个方面,作了很多革新。在卡氏瓶原理的启示下，出现了用试管培养，以后人们又设计出多种类型的培养瓶。培养基由天然动物血浆改进为应用人工合成培养基，促细胞生长物质由胎汁改为动物血清。与此同时，培养技术方法的革新进展也非常迅速。Dulbecco(1957）等采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法,获得了单层细胞培养，此后 单层培养便成了组织培养普遍应用的技术，并建立了许多细胞系。50年代末，随着生物科学和技术科学的相互渗透，遗传学和生物化学的相互结合,出现了分子遗传学、分子生物学、细胞工程等新兴科学,这些新科学的形成和发展都与细胞培养有密切关系.当前细胞培养技术已广泛用于生物学和医学研究的各个领域，出现了用各种理化措施诱发出遗传缺欠细胞株、应用细胞杂交瘤技术制备单克隆抗体、用培养细胞检测环境中可疑致癌物质、癌基因转染和细胞转化等5.2细胞培养的条件2.1 细胞培养的一般条件简言之，既细胞需要什么就提供什么，道理是如此，真正能做到这点尚需时日。很多研究说明，离体细胞培养需要的基本条件就是下列细胞生理条件。2.1。1温度 温度过低时细胞生长缓慢甚至不生长.利用冷冻保藏细胞可保持细胞的原有分裂分化能力。温度过高导致细胞死亡。这主要是由酶和蛋白质所需要的最适温度决定的。多数生物大分子遇到高温后容易导致空间结构改变或者丧失(变性）。细胞膜遇到高温后容易变态。在自然界,即有耐高温的细胞，也有耐低温的细胞。在极端情况下生长的生物对付极端环境的机制研究在生物进化和农业、环保、发酵工业中意义重大.2.1.2 pH过酸或过碱可导致细胞死亡。这主要与蛋白质的变性和细胞膜的结构受损有关。2。1.3 渗透压细胞内外可溶于水的物质比例和种类决定细胞的膨胀与收缩程度，因为细胞膜是半透膜，只允许对自己有利的物质通过。同一物质在细胞内外的分布的数量不同，当某一种极溶于水的物质在细胞外浓度过大时，有可能导致细胞干瘪死亡，这些物质在细胞内过多时导致细胞过量吸水膨胀.细胞膜调节渗透压的能力是有限的。2。1.4 营养物营养物和水一起,又叫细胞培养液,培养液中含有细胞增殖和生长所需要的各种物质。营养物包括：N 源、C源，这些物质与提供能量有关；无机盐、维生素、激素，这些物质与代谢调节控制有关。细胞培养液的设计一直是细胞离体培养技术的关键。理想的细胞培养液可以同时解决细胞离体培养所需要的pH、渗透压、营养物、调节物质的全部需要。在干细胞分化研究与应用中，关键是找到一种使干细胞分化成为所需细胞和组织的营养液。相同的人干细胞,放在不同的营养液中分化培养出人的各种脏器，这个昔日的梦想已经开始成为现实。植物细胞的组织培养技术已经基本完善配套。名贵花卉、中草药、脱毒马铃薯、组织培养莲菜苗等植物细胞与组织培养技术的不断完善，特别是由于组织培养液的商品化已经被广大农民普遍接受。82。1。5 水水是细胞需要数量最大的物质，不同的物种、不同部位、不同生长期的细胞含水量差别相当大。干旱植物细胞的含水量高达90。水的需求量一般随同细胞培养液一起考虑。2.1.6 无菌条件培养环境无毒和无菌是保证细胞生存的首要条件.当细胞放置于体外培养时,与体内相比细胞丢失了对微生物和有毒物的防御能力，但环境中（如空气）有各种其他微生物，一旦被污染或自身代谢物质积累等，可导致细胞死亡。因此在进行培养中，保持细胞生存环境无污染、代谢物及时清除等，是维持细胞生存的基本条件. 2。1.7 光植物细胞和少数细菌需要利用光进行光合作用。2。1.8 气体气体是动物细胞培养生存必需条件之一,所需气体主要有氧气和二氧化碳.氧气参与三羧酸循环，产生供给细胞生长增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种成分.开放培养时一般把细胞置于95空气加5二氧化碳混合气体环境中。二氧化碳既是细胞代谢产物,也是细胞生长繁殖所需成分，它在细胞培养中的主要作用在于维持培养基的PH值。大多数细胞的适宜PH为7。2-7.4，偏离这一范围对细胞培养将产生有害的影响。但细胞耐酸性比耐碱性大一些，在偏酸环境中更利于细胞生长5。2.2 动物细胞培养的特殊条件在所有的细胞离体培养中，最困难的是动物细胞培养。下面是它所需要的特殊条件。2。2。1 血清动物细胞离体培养常常需要血清。最常用的是小牛血清.血清提供生长必需因子，如激素、微量元素、矿物质和脂肪。有一天人们真正学会了配制和血清一样的培养液，那时血清才可被取代。在这里,血清等于是动物细胞离体培养的天然营养液2.2.2。2 支持物大多数动物细胞有贴壁生长的习惯。离体培养常用玻璃,塑料等作为支持物。2。2.3 气体交换二氧化碳和氧气的比例要在细胞培养过程中不断进行调节,不断维持所需要的气体条件，每一次开箱操作后的快速恢复对设备的要求可想而知有多难？由此决定了动物细胞离体培养设备要求高、投资大3。2。3 植物细胞培养的特殊条件2。3。1 光照离体培养的植物细胞对光照条件不甚严格,因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给的。但光照不但与光合作用有关，而且与细胞分化有关，例如光周期可对性细胞分化和开花调控作用，所以以获得植株为目的的早期植物细胞培养过程中，光照条件特别重要。以植物细胞离体培养方式获得重要物质，如药物的过程，植物细胞大多是在反应器中悬浮培养。2.3。2 激素植物细胞的分裂和生长特别需要植物激素的调节，促进生长的生长素和促进细胞分裂的分裂素是最基本的激素。植物细胞的分裂，生长，分化和个体生长周期都有相应的激素参与调节.和动物细胞相比，植物细胞离体培养对激素要求的原理已经了解，其应用技术也已相当成熟，已经有一套广泛作为商品使用的培养液.同时解决了植物细胞对水、营养物、激素、渗透压、酸碱度、微量元素等的需求1。2.4 微生物细胞培养的特殊条件微生物多为单细胞生物，野生生存条件比较简单。所以微生物人工培养的条件比动植物细胞简单得多。其中厌氧微生物培养比好氧微生物复杂，因为严格厌氧需要维持二氧化碳等非氧的惰性气体浓度，而好氧微生物则只需要通过不断搅拌提供无菌氧气。微生物对培养条件要求不如动植物细胞那样苛刻，玉米浆、蛋白胨、麦芽汁、酵母膏等成为良好的微生物天然培养基。对于一些特殊微生物的营养条件要求，可以在这些天然培养基的基础上额外添加。3小结 细胞生物学、分子生物学以及免疫学是现代三大前沿生物科学,发展异常迅速。细胞培养是细胞生物学研究中最常用的方法之一。在培养条件下，人们可以有目的的的、有选择地控制细胞生长的环境，因此可以研究在某些特殊条件下的细胞生物学行为.当前细胞培养技术已广泛用于生物学和医学研究的各个领域,出现了应用细胞杂交瘤技术制备单克隆抗体、用培养细胞检测环境中可疑致癌物质、癌基因转染和细胞转化等。植物方面利用单倍体培养物的突变能力产生抗病、抗旱、抗盐、抗虫的高产植株。近二十年来细胞培养用品，培养基、血清、试剂等也已商品化。随着市场经济的繁荣、高科技的引入和发展，一次性培养用品也逐渐使用,各种精巧的培养用品不断进入实验室，极大地促进了培养技术的发展。这些都说明了细胞培养技术的发展前景是不可估量的。7参考文献：1 森木悌次郎，周荣仁。植物细胞的大量培养技术J，细胞生物学杂志，1988,(04):3-52 孔永,秦秀云.动物细胞培养技术研究进展J，重庆文理学院学报，2007,（04):7103林福玉，陈昭烈,刘红，黄培堂。 大规模动物细胞培养的问题及对策J生物技术通报, 1999,(01)：2-4 4韩贻仁. 细胞生物学（第二版）M,北京:科学出版社，20015鄂征等. 组织培养技术(修订本）M,北京：人民卫生出版社,19886刘长青，鲍明升.医学院研究生细胞培养技术教学实践与思考,中国西部科技J， 2010,（09）：14-177赵佼,谭文松，俞俊棠.动物细胞培养工程的现状与展望J,华东理工大学学报,1997,23（2）:131-1378王丽娟,田京伟，杨建雄.植物组织培养的研究进展J，运城高等专科学校学报，1999，17（3)：131-137信阳师范学院本科生学年论文(设计）指导教师指导记录 论文（设计）题目： 细胞培养技术的发展史及培养条件 生命科学学 院(系) 生物科学 专业 2009 年级阶段时间地点教师指导情况15月7日植物实验室学年论文选题指导25月12日植物实验室资料查阅指导35月19日植物实验室论文格式讲解及论文提纲指导45月25日办公室论文初稿修改指导 56月2日办公室论文成绩评定6 7 指导教师（签名) 学生（签名) 注：此表由教师填写，如指导次数多，可另附.学年论文（设计）成绩评定表评 语 成 绩： 指导教师（签字)： 20 年 月 日学院意见：学院院长(签名）： 20 年 月 日9