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編譯原理實驗二 nfa确定化和dfa最小化_【生物實驗室】細胞培養實驗技術(7)...

編譯原理實驗二 nfa确定化和dfa最小化_【生物實驗室】細胞培養實驗技術(7)...
本專題:細胞培養實驗技術,我們系統的學習一下生物實驗室裡細胞培養基的實驗技術,分幾次連載完畢 第二節 細胞分離技術

一、從原代組織中分離細胞 将組織塊分離(散)成細胞懸液的方法有多種,最常用的是機械解離細胞法、酶學解離細胞法以及螯合劑解離細胞法。

從原代組織中獲得單細胞懸液的一般方法是酶解聚。細胞暴露在酶中的時間要盡可能的短,以保持最大的活性。下列步驟可以解聚整個組織,獲得較高産量的有活性細胞。

1、胰蛋白酶 (Trypsin)

在去除不需要的組織後,使用無菌的解剖刀和剪子把剩餘的組織切成3~4mm小片,通過懸浮在無鈣鎂的平衡鹽溶液中清洗組織碎片。讓組織碎片沉澱,去除上清液。重複清洗2到3次。

将盛有組織碎片的容器置于冰上,去除殘留的上清液。加入0.25%溶解在無鈣鎂的平衡鹽溶液中的胰蛋白酶(100mg組織加入1ml 胰蛋白酶)。

在4℃孵育6到18小時,使幾乎沒有胰蛋白酶活性的酶盡可能滲透進去。

移棄組織碎片中的胰蛋白酶,在37℃孵育包含殘留胰蛋白酶的組織碎片20到30分鐘。

在組織碎片加入熱的完全培養基,用移液管輕輕地分散組織。如果使用無血清培養基,要加入大豆胰蛋白酶抑制劑。

通過無菌不鏽鋼絲網(100~200mm)過濾,分散所有剩餘組織。計數和接種細胞,進行培養。

2、膠原酶 (Collagenase)

用無菌解剖刀和剪子把剩餘組織切成3~4mm小片,用Hanks'平衡液(HBSS)清洗組織碎片幾次。

加入膠原酶(50~200機關/ml,溶解在HBSS中)。

在37℃孵育4到18小時。加入3mM CaCl2增加解離效率。

通過無菌不鏽鋼絲網或尼龍網過濾細胞懸液,以分離分散細胞、組織碎片和較大的碎片。如果需要進一步的解聚,在碎片中加入新鮮的膠原酶。

通過離心在HBSS中清洗懸液幾次。

再一次在培養基中懸浮細胞,計數和接種細胞,進行培養。

3、Dispase

用無菌解剖刀和剪子把剩餘組織切成3~4mm小片,用不含鈣鎂的平衡鹽溶液清洗組織碎片幾次。加入Dispase(0.6~2.4機關/ml 溶解在無鈣鎂的平衡鹽溶液)在37℃孵育20分鐘到幾個小時。

通過無菌不鏽鋼絲網或尼龍網過濾細胞懸液,以分離分散細胞、組織碎片和較大的碎片。如果需要進一步的解聚,在碎片中加入新鮮的Dispase。通過離心在平衡鹽溶液中清洗懸液幾次。再一次在培養基中懸浮細胞,計數和接種細胞,進行培養。

二、從原培養容器中分離細胞:以下是從基層迅速分離細胞,且保持細胞完整性的一般步驟。這一步驟并不意味着對于所有細胞系的廣泛應用,每一種系統最佳條件和施用濃度應該根據經驗加以确定。再次培養時檢測細胞的活性。細胞的活率應該超過90%對于無血清培養基,降低胰蛋白酶使用量。

1、移棄使用過的細胞培養基。

2、使用不包含有鈣鎂的平衡鹽溶液或EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid,乙二胺四乙酸.)清洗細胞(看表确定正确的清洗溶液)。在培養瓶對着細胞的一面加入清洗溶液,通過轉動培養瓶1到2分鐘清洗細胞層,然後去除清洗液。

3、以2~3ml/25cm2的量,加選擇的分離液(見表)到培養瓶對着細胞的一面。確定分離液覆寫細胞層。在37℃孵育培養瓶,輕輕搖動培養瓶。通常,在5到15分鐘内,細胞就會脫落。細胞分離需要的時間因細胞系不同而有所變化。仔細監測細胞分離過程,避免細胞受損傷。對難于從培養瓶基層分離的細胞系,可以輕輕敲打,以加速分離過程。

4、當細胞完全分離時,垂直放置培養瓶,讓細胞流到培養瓶的底部。在培養瓶中加入完全培養基,通過移液管在單層細胞表面反複吹打來分散細胞。計數并再次培養細胞。

5、對于無血清培養基,加入大豆胰蛋白酶抑制劑。通常使用1∶1(v∶v)0.25mg/ml胰蛋白酶抑制劑到胰蛋白酶中将抑制胰蛋白酶活性。

第三節 細胞的凍存與複蘇

為了防止因污染或技術原因使長期培養功虧一篑,考慮到培養細胞因傳代而遲早會出現變異,有時因寄贈、交換和購買,培養細胞從一個實驗室轉運到另一個實驗室,最佳的政策是進行低溫儲存。這對于維持一些特殊細胞株的遺傳特性極為重要。現簡要介紹深低溫儲存法(-70℃~-196℃)的特點。細胞深低溫儲存的基本原理是:在-70℃以下時,細胞内的酶活性均己停止,即代謝處于完全停止狀态,故可以長期儲存。細胞低溫儲存的關鍵,在于通過0~20℃階段的處理過程。在此溫度範圍内,水晶呈針狀,極易招緻細胞的嚴重損傷。

一、細胞的凍存:為避免污染造成的損失,最小化連續細胞系的遺傳改變和避免有限細胞系的老化和轉化,需要凍存哺乳細胞。凍存細胞前,細胞應該特性化并檢查是否污染。

有幾種普通培養基用來凍存細胞。對于包含有血清的培養基,成分可能如下:

包含10%甘油的完全培養基,

包含10%二甲基亞砜(DMSO)的完全培養基,

50% 細胞條件培養基和50%含有10%甘油的新鮮培養基,或

50% 細胞條件培養基和50%含有10%二甲基亞砜的新鮮培養基。

對于無血清培養基,一些普通的培養基成分可能是:

50% 細胞條件無血清培養基和50%包含有7.5%二甲基亞砜的新鮮的無血清培養基,或

包含有7.5%二甲基亞砜和10%細胞培養級BSA的新鮮無血清培養基。

1、懸浮細胞

計數将要凍存的活細胞。細胞應該處于對數生長期。以大約200~400g離心5分鐘沉澱細胞,使用移液管移去上清到最小體積,不要攪亂細胞。

以1×107到5×107細胞/ml密度,在包含有血清的冷凍培養基中再次懸浮細胞,或者以0.5×107到1×1027在無血清培養基中,再次懸浮細胞。

分裝進凍存管,将凍存管置于濕冰上或放入4℃冰箱中,5分鐘内開始冷凍步驟。

細胞以1℃/分鐘進行冷凍,可以通過可程式設計式的冷凍器進行或者把隔離盒中的凍存管放到-70℃到-90℃的冰箱中,然後轉移到液氮中貯存。

2、貼壁細胞

使用分離試劑從基層分離細胞,分離時盡可能溫和,使對細胞的損傷減少到最小。

在完全生長培養基中,再次懸浮分離細胞,确定有活力細胞數。

以大約200g離心5分鐘沉澱細胞。使用移液管移去上清到最小體積,不要攪亂細胞。

以5×106到1×106細胞/ml密度,在凍存液中懸浮細胞。

分裝進凍存管,将凍存管置于濕的冰上或放入4℃冰箱中,5分鐘内開始冷凍步驟。

細胞以1℃/分鐘進行冷凍,可以通過可程式設計式的冷凍器進行或者把隔離盒中的凍存管放到-70℃到-90℃的冰箱中,然後轉移到液氮中貯存。

二、凍存細胞的複蘇:凍存細胞較脆弱,要輕柔操作。凍存細胞要快速融化,并直接加入完全生長培養基中。若細胞對凍存劑(DMSO或甘油)敏感,離心去除凍存培養基,然後加入完全生長培養基中。

1、直接鋪闆方法

取出貯存細胞,37℃水浴中快速融化。

直接用完全生長培養基鋪闆細胞。1ml凍存細胞使用10~20ml完全生長培養基。進行活細胞計數,細胞接種應該至少在3×105活細胞/ml。培養細胞12到24小時,更換新鮮的完全生長培養基,去除凍存劑。

2、離心方法

取出貯存細胞,37℃水浴中快速融化。

把1到2ml凍存細胞加入到大約25ml完全生長培養基,輕輕混勻。

以大約80x g離心2到3分鐘。

棄去上清。

在完全生長培養基輕輕再次懸浮細胞,并且進行活細胞計數。

細胞鋪闆,細胞接種應該至少為3×105活細胞/ml。

三、細胞的分化、衰老與死亡

1、細胞的分化:一個成年人全身細胞總數約1012個,可以區分為200多種不同類型的細胞:形态結構,代謝,行為,功能等各不相同。追根溯源,這麼多種細胞均來自一個受精卵細胞。是以,通常把發育過程中,細胞後代在形态、結構和功能上發生差異的過程稱為細胞分化。細胞分化發生在胚胎階段,也發生在胎兒出生以後,乃至成人階段。例如,人體血細胞的産生和分化,這個過程在人的一生中一直持續着。

由旺盛生長不斷分裂的細胞,轉入分化,通常從細胞周期中G1期開始時一個确定的點G0點“逃逸”出細胞周期。旺盛生長分裂的細胞和各種分化了的細胞,它們的基因表達和代謝活動各不相同。

2、細胞的衰老:體外細胞培養實驗證明:

成纖維細胞:來自胎兒傳代50次後衰老死亡,來自成人傳代20次後衰老死亡(與具體年齡有關);來自小鼠傳代14--28次後衰老死亡,來自烏龜傳代90--125次後衰老死亡。

細胞衰老過程中會發生一系列的變化,包括:蛋白質合成速度降低,已有蛋白質結構變化,特異蛋白質成份出現;同時,細胞核,線粒體,膜系統、骨架系統等都有結構、功能的改變。

細胞衰老原因,尚無定論,出現過好幾種理論與假說,其中得到較廣泛認可的是“自由基損傷假說”。

3、細胞凋亡:細胞的死亡是個體存活的正常現象,常見的細胞死亡形式有3種:壞死、凋亡和細胞毒性。多細胞生物的生命活動中,因為環境因素的突然變化或病原物的入侵,導緻一部分細胞死去,稱為細胞的病理死亡,或細胞壞死。壞死是細胞暴露于嚴重的實體或化學刺激時導緻的細胞死亡;細胞毒性是由細胞或者化學物質引起的單純的細胞殺傷事件,不依賴于其它兩種細胞死亡機理,如殺傷T細胞的細胞毒性作用。

還有一種情況,一部分細胞的死亡是生物個體正常生命活動(代謝、生長、發育、分化)的一個必要部分;似乎帶有“犧牲局部,保全整體”的意味。這種情況下的細胞死亡,明顯地受遺傳控制,稱為細胞凋亡。 凋亡(Apoptosis)則是程式性的、正常的細胞死亡,是機體清除無用的或者不想要的細胞的手段。它與細胞壞死是兩個截然不同的過程,無論從形态學、生物學還是生化的特征來說,都有明顯的差別。細胞凋亡現象普遍存在于生物界。細胞凋亡與細胞增殖、分化和衰老起着互補與平衡的作用,在多細胞動物的發育、形态建成與維持中扮演至關重要的角色。作為細胞的一種基本生命現象,凋亡失控的結果将是可怕的:凋亡不足時,易發生癌變、病毒性疾病和自身免疫疾病;而凋亡過量則可能産生獲得性免疫缺陷綜合征(HIV)、重症肝炎與退行性神經疾病,如老年性癡呆症(Alzheimer's disease)、帕金森氏症(Parkinson's disease)。是以研究細胞凋亡及其機理具有重要的理論和實踐意義。

細胞凋亡與壞死的差別

壞死 :

形态學特征-膜完整性喪失,胞漿和線粒體膨脹,全細胞裂解。

生化特征-離子内環境失調:非能量依賴性的(被動過程,在4°C也可以發生),随機消化DNA(電泳顯示為DNA彌散狀态),Postlytic DNA斷裂。

生理學特征-影響群組細胞:由非生理學因素引起(如補體攻擊、代謝中毒、缺氧等),被巨噬細胞吞噬,周圍有明顯的發炎反應。

凋亡 :

形态學特征-胞膜出芽,但保持完整,染色體聚集在核膜周邊,胞漿收縮、細胞核凝集,最後細胞分裂為凋亡小體,Bcl-2家族蛋白導緻線粒體膜通透性增加。

生化特征--ATP依賴性的(主動過程,在4°C不能發生),以核小體為機關剪切DNA(電泳顯示為DNA ladder),Prelytic DNA 斷裂,線粒體釋放多種因子至胞漿中(細胞色素c、AIF),Caspases級聯活化,膜對稱性改變(PS外翻)

生理學特征--隻影響單個細胞,由生理學刺激誘導(如生長因子缺乏、激素環境改變等),被臨近細胞和巨噬細胞吞噬,無發炎反應。

第四節 細胞計數及活力測定

一、原理 培養的細胞在一般條件下要求有一定的密度才能生長良好,是以要進行細胞計數。計數結果以每毫升細胞數表示。細胞計數的原理和方法與血細胞計數相同。

在細胞群體中總有一些因各種原因而死亡的細胞,總細胞中活細胞所占的百分比叫做細胞活力,由組織中分離細胞一般也要檢查活力,以了解分離的過程對細胞是否有損傷作用。複蘇後的細胞也要檢查活力,了解凍存和複蘇的效果。

用台盼蘭染細胞,死細胞着色,活細胞不着色,進而可以區分死細胞與活細胞。利用細胞内某些酶與特定的試劑發生顯色反應,也可測定細胞相對數和相對活力。

二、儀器、用品與試劑

1、儀器與用品:普通顯微鏡、血球計數闆、試管、吸管、酶标儀(或分光光度計)

2、試劑:0.4%台盼蘭,0.5%四甲基偶氮唑鹽(MTT)、酸化異丙醇

3、材料:細胞懸液

三、操作步驟

(一)細胞計數

1、将血球計數闆及蓋片用擦試幹淨,并将蓋片蓋在計數闆上。

2、将細胞懸液吸出少許,滴加在蓋片邊緣,使懸液充滿蓋片和計數闆之間。

3、靜置3分鐘。

4、鏡下觀察,計算計數闆四大格細胞總數,壓線細胞隻計左側和上方的。然後按下式計算:

細胞數/ml=4大格細胞總數/ 4×10000

注意:鏡下偶見由兩個以上細胞組成的細胞團,應按單個細胞計算,若細胞團占10%以上,說明分散不好,需重新制備細胞懸液。

(二)細胞活力

1、将細胞懸液以0.5ml加入試管中。

2、加入0.5ml 0.4%台盼蘭染液,染色2一3分鐘。

3、吸取少許懸液塗于載玻片上,加上蓋片。

4、鏡下取幾個任意視野分别計死細胞和活細胞數,計細胞活力。

死細胞能被台盼蘭染上色,鏡下可見深蘭色的細胞,活細胞不被染色,鏡下呈無色透明狀。

活力測定可以和細胞計數合起來進行,但要考慮到染液對原細胞懸液的加倍稀釋作用。

(三)MTT法測細胞相對數和相對活力

活細胞中的琥珀酸脫氫酶可使MTT分解産生蘭色結晶狀甲贊顆粒積于細胞内和細胞周圍。其量與細胞數呈正比,也與細胞活力呈正比。

l、細胞懸液以1000rpm離心10分鐘,棄上清液。

2、沉澱加入0.5-1ml MTT,吹打成懸液。

3、37℃下保溫2小時。

4、加入4—5 ml酸化異丙醇(定容)。打勻。

5、1000 rpm離心,取上清液酶标儀或分光光度計570nm比色,酸化異丙醇調零點。

注意:MTT法隻能測定細胞相對數和相對活力,不能測定細胞絕對數。

第五節 細胞的分裂指數

一、原理:體外培養細胞生長、分裂繁殖的能力,可用分裂指數來表示。它與生長曲線有一定的聯系,如随着分裂指數的不斷提高,細胞也就進入了指數生長期。分裂指數指細胞群體中分裂細胞所占的百分比,它是測定細胞周期的一個重要名額,也是不同實驗研究選擇細胞的重要依據。

二、儀器、用品與試劑

1、儀器與用品:CO2培養箱、普通顯微鏡、細胞培養血、蓋玻片、吸管

2、試劑:培養液、胰酶、甲醇、冰醋酸、Giemsa染液

三、操作步驟

1、消化細胞,将細胞懸液接至内含蓋玻片的培養皿中。

2、CO2培養箱中培養48小時,使細胞長在蓋片上。

3、取出蓋片,按下列順序操作:

PBS漂洗3分鐘→甲醇:冰醋酸=3:1固定液中固定30分鐘→Giemsa液染色10分鐘→自來水沖洗。

4、蓋片晾幹後反扣在載玻片上,鏡檢。

5、計算:

分裂指數=分裂細胞數/總細胞數×100%

四、注意事項;操作時動作要輕,以免使蓋片上的細胞脫落。

第六節 細胞周期的測定

一、原理:細胞周期指細胞一個世代所經曆的時間。從一次細胞分裂結束到下一次分裂結束為一個周期。細胞周期反應了細胞增殖速度。

單個細胞的周期測定可采用縮時攝影的方法,但它不能代表細胞群體的周期,故現多采用其他方法測群體周期。測定細胞周期的方法很多,有同位素标記法、細胞計數法等,這裡介紹一種利用BrdU滲入測定細胞周期的方法。

BrdU(5-溴脫氧尿嘧啶核苷)加入培養基後,可做為細胞DNA複制的原料,經過兩個細胞周期後,細胞中兩條單鍊均含BrdU的DNA将占l/2,反映在染色體上應表現為一條單體淺染。如經曆了三個周期,則染色體中約一半為兩條單體均淺染,另一半為一深一淺。細胞如果僅經曆了一個周期,則兩條單體均深染。計分裂相中各期比例,就可算出細胞周期的值。

二、儀器、用品與試劑

1、儀器、用品:同正常細胞培養

2、試劑:BrdU(1.0mg/ml),甲醇、冰醋酸,Giemsa染液,秋水仙素,2×SSC液

三、操作步驟

1、細胞生長至指數期時,向培養液中加入BrdU,使最終濃度為10μg/ml。

2、44小時加秋水仙素,使每ml中含0.1μg。

3、48小時後正常消化細胞至離心管中,注意培養上清的漂浮細胞也要收集到離心管中。

4、正常染色體制片(見第三部分:染色體技術)。

5、染色體玻片置56℃水浴鍋蓋上,鋪上2×SSC 液,距紫外燈管6cm處紫外照射30分鐘。

6、棄去2×SSC液,流水沖洗。

7、Giemsa液染色10分鐘,流水沖洗,晾幹。

8、鏡檢100個分裂相,計第一、二、三、四細胞期分裂指數。

9、計算:

細胞周期(Tc)=48/{(M1+2M2+3M3+4M4)/100}(小時)