2.2.2 单克隆抗体、核移植和克隆动物 学案-2023-2024学年高二人教版（2019）生物选择性必修3

( www.zxxk.com www.zxxk.com ) ( 202 3 -202 4 学年高二年级 生物学案 第（29-2）期 姓名 班级 学号 m 励志格言： 不要等待机会，而要创造机会。 命制人： 校对人： 课题： 单克隆抗体、核移植和克隆动物 )- 学习目标：1.阐明利用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和该技术的应用前景。【科学思维】 2.阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程，认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。【社会责任】 学习重、难点：1.单克隆抗体的制备和应用。2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。 【自主学习】（阅读课本完成以下内容） 一、传统抗体的获得 (1)方法：向动物体内 注射某种 ，使动物产生 ，然后从动物 中分离所需抗体。 (2)缺陷： 低、 低、 差。 二、单克隆抗体 1．制备原理 (1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞分泌一种 抗体。 (2)骨髓瘤细胞特点：能在体外大量 。 (3)杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能 又能产生大量 。 2．制备过程（如图） （1）第一次筛选使用特定的 ，在该培养基上， 的亲本细胞和 的细胞都会死亡。对上述经过 的杂交瘤细胞进行 和 ，经多次筛选，就可获得足够数量的能分 泌 的细胞。 （2） 将第二次筛选得到的杂交瘤细胞在 培养或注射到小鼠 内增殖。 （3）提取单克隆抗体：从 或 中提取。 3．单克隆抗体的优点 能准确地识别 ，与特定抗原发生特异性结合，并且可以 。 4．单克隆抗体的应用 (1)作为 ，在 和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如利用 或 的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。 ②用于 和 。 二、动物细胞核移植技术 1．概念 (1)供体：动物一个细胞的 。 (2)受体：去掉细胞核的 。 (3)结果：形成 并发育成新胚胎，最终发育成 。 2．种类：胚胎细胞核移植和 。 由于动物胚胎细胞分化程度 ，表现 相对容易。而动物体细胞分化程度 ，表现 困难，因此动物体细胞核移植难度明显高于 。 3．原理：动物细胞核具有 、细胞膜具有一定的 。 三、体细胞核移植的过程（如右图） 四、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1．应用前景 (1)畜牧生产方面：加速家畜 进程，促进优良畜群繁育。 (2)医药卫生领域：转基因克隆动物作为 ，生产珍贵的 。 (3)治疗人类疾病： ①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为 的供体。 ②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时，可以避免 反应。 ③研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。 ④克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析 。 ⑤克隆 的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。 (4)保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量。 2．存在问题 （1）成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。 （2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。 （3）一些研究者指出，绝大多数克隆动物存在 ，许多克隆动物表现出遗传和 缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。 【探究·实践】 1.制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？ 2．细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。 3.通过体细胞核移植产生的克隆动物是有性生殖还是无性生殖？ 4.为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？ 【典例分析】 例1．下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是(　　) A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体 B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体 C．诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞 D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞 例2．下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述错误的是(　) A．该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植 B．通常采用MⅡ中期卵母细胞作为受体细胞 C．可通过显微操作法除去卵母细胞核 D．克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制 判断对错： 1．动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。 ( ) 2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒。 (×) 3．用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。 （ ） (×) 4．单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。 ( ) 5．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。 ( ) 6．动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 ( ) 7．体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。 ( ) 8．经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。 ( ) 9．克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。 ( ) 10．克隆动物技术成功率很高。 ( ) 【归纳总结】 一、单克隆抗体 1．血清抗体与单克隆抗体的比较 名称 产生 特点 血清抗体 由B淋巴(浆)细胞分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差 单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。 2.制备过程 3．制备单克隆抗体过程中的两次筛选 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞 从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种 筛选方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群 筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 4.单克隆抗体制备过程的关键分析 (1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。 (2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。 二、体细胞核移植和克隆动物 1．细胞核移植的原理 动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。 2．供体和受体的选择 (1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 (2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞，其原因是： ①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 ②卵母细胞体积大，便于操作。 ③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。 3．克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。 (3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。 探究： 1.制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？ 提示：免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞：能无限增殖，但不能产生抗体；杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在组织培养条件下进行无限增殖。 2．细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。 提示：在培养基中加氨基喋呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基喋呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B淋巴细胞本身不增殖，两两融合的B淋巴细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。 3.通过体细胞核移植产生的克隆动物是有性生殖还是无性生殖？ 提示：通过体细胞核移植产生的克隆动物没有经过生殖细胞的结合，属于无性生殖。 4.为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？ 提示①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。 ②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。 ③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。 典型分析：例1 D 例2 D 判断对错：√×××× √√×√× 课本P-49页思考题 病毒诱导了多个体细胞的融合，形成多核细胞。 课本P-50页思考讨论题 1.抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞;药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。 2.可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长,理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。 3.单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高;生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC 能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。 4.单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤，曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。 课本P-54思考讨论题 1.为了使核移植后得到的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。 2.克隆动物绝大部分 DNA 来自体细胞供体(核供体)动物的细胞核，但其细胞核外的 DNA，即线粒体中的 DNA 同时来自体细胞供体细胞和受体卵母细胞（细胞质中的遗传物质不只来自受体）。所以，用教材中所述的方法克隆动物不是对体细胞供体动物进行完全相同的复制。 此外,即便动物的遗传基础完全相同,但因为动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系,克隆动物所生活的环境与体细胞供体动物生活的环境不会完全相同,所以从这一角度看,克隆动物也不是对体细胞供体动物进行了100%的复制。克隆动物在个体发育过程中可能发生基因突变等变异,产生体细胞供体动物没有的性状。 3.利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞,但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞;诱导iPS 细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下，体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低;可诱导成为iPS 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明,成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS 细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作;诱导iPS 细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。 第2小节 一、概念检测 1.（C）2.  （A） 二、拓展应用 【提示】可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎,研究其发育机制,甚至可能培育出新的物种。但是,日前相关技术还不成熟,存在融合率低、胚胎死亡率高等问题,并且还可能带来些伦理方面的问题。 第3小节 一、概念检测 （D）2.（C） 二、拓展应用 1.【提示】是否赞成克隆大熊猫,学生的回答只要言之有理,就应该予以支持,并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究,都应该保护好大熊猫的生存环境,否则即使成功克隆了大熊猫,它们没有适宜的生存环境,也可能走向灭绝。 2.【提示】在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。 高三语文（2） 第3页（共18页） 学科网（北京）股份有限公司 $$