2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦动物细胞融合技术和单克隆抗体的制备及应用，以克隆猴“中中”“华华”、核酸检测等生活实例导入，通过回顾植物体细胞杂交技术自然过渡到动物细胞融合，构建“概念-原理-应用”的知识支架，帮助学生建立前后知识联系。 其亮点在于融合生命观念（如细胞膜流动性、杂交瘤细胞结构与功能观）、科学思维（比较动植物细胞融合异同、分析单克隆抗体制备中两次筛选的逻辑）和探究实践（设计ADC作用讨论、拓展应用问题）。采用实例驱动和问题链教学，如通过新冠抗原检测原理引出抗体知识，学生能提升知识迁移能力，教师可直接利用资料中的巩固练习和小结优化教学流程。

第2章 细胞工程 照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？ 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展，培养克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来，细胞工程领域成果跌出，方兴未艾。 第2节 动物细胞工程 （第2课时） 02 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 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。 阐明动物细胞培养的条件和过程。 目标 01 03 学习目标 04 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。 3 植物体细胞杂交 植物细胞融合 植物组织培养 温故知新：植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障， 培育出新的作物类型。那么，有没有技术让不同种动物的体细胞 进行杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？ 请同学们快速阅读课本P48页，回答以下问题： ①动物细胞融合的概念？ ②动物细胞融合的原理？ ③诱导融合的方法？ ④融合的结果？ ⑤动物细胞融合的意义和运用？ 知识回顾 必修1第三章第1节 以前学习： 这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。 现在学习： 一、动物细胞融合技术 1、概念： 2、原理： 3、诱导方法： 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 细胞膜的流动性 物理法：电融合法 化学法：PEG（聚乙二醇)融合法 生物法：灭活病毒诱导法 灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？ 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 一、动物细胞融合技术 相关信息 4、结果： 5、意义： 6、应用： 形成具有原来两个或多个细胞 遗传信息的杂交细胞。 突破了有性杂交的局限， 使远缘杂交成为可能。 第一 第二 第三 为制造单克隆抗体开辟了新途径。 研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。 至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。 一、动物细胞融合技术 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 融合前处理 诱导融合的 方法 意义 主要用途 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 打破生殖隔离， 实现远缘杂交育种。 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性 植物细胞的全能性 用纤维素酶和果胶酶 去除细胞壁 用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞 物理法（电融合法、离心法） 化学法（聚乙二醇融合法、 高Ca+—高PH融合法） 物理法（电融合法} 化学法（ PEG 融合法） 生物法（灭活病毒诱导法） 制备单克隆抗体 突破了有性杂交的局限， 使远缘杂交成为可能。 培育植物新品种 1．关于动物细胞融合的说法，不正确的是(　　) A．动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成 一个细胞的过程 B．动物细胞融合后形成的具有两个动物细胞遗传信息的细胞称为杂 交细胞 C．常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒诱导、 紫外线照射等 D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能 C 巩固练习 2.如图表示仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列叙述正确 的是( ) A.细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合 B.细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质 C.该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性 D.此过程的原理是动物细胞具有全能性 B 巩固练习 3. 关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的比较,下列叙述合理 的是(　　) A.均可使用PEG、电融合或灭活病毒诱导细胞融合 B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离 C.两者都可以体现细胞的全能性 D.在适宜条件下,均可发育成完整个体 B 巩固练习 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 做核酸： 这个场景大家 再熟悉不过了 居家隔离不能出去做核酸怎么检测？ 二、单克隆抗体及其应用 抗原检测试纸 新冠病毒 （抗原） 抗体 阳性 阴性 无效 问：为什么抗原试纸能准确 检测出新冠病毒呢？ 还记得什么是抗体？抗体是什么细胞产生的？主要分布在哪吗？ 二、单克隆抗体及其应用 抗体能与相应抗原特异性结合 新冠病毒抗原检测试剂盒 （一）抗体： 1、概念： 机体受抗原刺激后产生的，能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 血清（主要）、组织液 及外分泌液（如乳汁中）。 二、单克隆抗体及其应用 2、产生细胞： 3、分布： 浆细胞 记忆B细胞 浆细胞 抗体 （二）早期获得抗体的方法： 向动物体内反复注射某种抗原， 使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。 抗体不纯 为解决这一难题，科学家进行了多年的研究和探索。 缺点： 产量低、纯度低、特异性差 二、单克隆抗体及其应用 科学家发现哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋 巴细胞（浆细胞），这些细胞能分泌抗体，抗体识别并特异性 结合病原体，从而抑制病原体的增殖等。动物体内产生的特异 性抗体的种类可多达百万种以上，但每一个B淋巴细胞只分泌 一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须克隆 单一的B淋巴细胞，形成细胞群。 遗憾的是，在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能 无限增殖的。 二、单克隆抗体及其应用 怎样解决这一难题呢？ 1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人工作的基础上，充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案： 一种B淋巴细胞 （只产生一种特定抗体） 能在体外大量增殖的 骨髓瘤细胞 融合 杂交瘤细胞 产生足够数量的特定抗体 米尔斯坦 科勒 由于发明了单克隆抗体的制备技术，米尔斯坦 和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。 大量 增殖 单克隆抗体 二、单克隆抗体及其应用 单 克 隆 抗 体 一个B淋巴细胞 细胞群 抗体 克隆 米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 （三）单克隆抗体的制备过程： 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 二、单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 融合后会出现哪些不同细胞？ 二、单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 融合后会出现哪些不同细胞？ B细胞1 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞2 杂交瘤细胞3 杂交瘤细胞4 …… 等多种杂交瘤细胞 B细胞1 B细胞1 B细胞2 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞间融合 骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 两两融合的细胞 …… 等多种未融合的细胞 如何筛选？ B细胞2 B细胞3 B细胞4 骨髓瘤细胞 B细胞1 第一次筛选： 未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡 只有融合的杂交瘤细胞才能生长 二、单克隆抗体及其应用 用特定的选择培养基 筛选出杂交瘤细胞方法？ 知识拓展：第一次筛选获得杂交瘤细胞 ①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。 ②人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。 ③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。 B淋巴细胞及同型融合细胞 不能分裂增殖，死亡 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 虽有增殖能力，但合成DNA的D途径被阻断，死亡 杂交瘤细胞 二、单克隆抗体及其应用 有增殖能力，靠S途径合成DNA，能无限增殖，生长 培养基中加入氨基蝶呤 两两融合的细胞 B细胞2 B细胞3 B细胞4 骨髓瘤细胞 B细胞1 …… 等多种未融合的细胞 未融合的亲本细胞 融合的具有同种核的细胞 融合的杂交瘤细胞 二、单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 二、单克隆抗体及其应用 二 单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 用特定的选择培养基进行筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。 第一次筛选 如何从不同的杂交瘤细胞中筛选出我们所需要的杂交瘤细胞呢？ 二、单克隆抗体及其应用 二 单克隆抗体及其应用 第二次筛选：得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 二、单克隆抗体及其应用 将这些杂交瘤细胞进行培养并稀释 二、单克隆抗体及其应用 将这些杂交瘤细胞进行培养并稀释 稀释到之后将培养液滴入96孔板的每个孔中，每一个孔中尽量只接种一个杂 交瘤细胞。 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 进行克隆化培养 抗原1 二、单克隆抗体及其应用 抗体检测呈阳性 二、单克隆抗体及其应用 补充： 若滴入每个孔中的不是一个杂交瘤细胞，可再进行多次稀释并检测！ 二、单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 对上述经选择培养的杂交瘤 细胞进行克隆化培养和抗体 检测，经多次筛选，就可获 得足够数量的能分泌所需抗 体的细胞。 第一次筛选 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合） 第二次筛选 二、单克隆抗体及其应用 二 单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 对上述经选择培养的杂交瘤 细胞进行克隆化培养和抗体 检测，经多次筛选，就可获 得足够数量的能分泌所需抗 体的细胞。 第一次筛选 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合） 第二次筛选 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。 体外培养 注射到小鼠腹腔内 二、单克隆抗体及其应用 二 单克隆抗体及其应用 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 对上述经选择培养的杂交瘤 细胞进行克隆化培养和抗体 检测，经多次筛选，就可获 得足够数量的能分泌所需抗 体的细胞。 第一次筛选 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合） 第二次筛选 体外培养 注射到小鼠腹腔内 单克隆抗体 二、单克隆抗体及其应用 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。 从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。 抗原1 从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 …… 等多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 诱导融合 对上述经选择培养的杂交瘤 细胞进行克隆化培养和抗体 检测，经多次筛选，就可获 得足够数量的能分泌所需抗 体的细胞。 第一次筛选 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合） 第二次筛选 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。 体外培养 注射到小鼠腹腔内 单克隆抗体 二、单克隆抗体及其应用 从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。 二、单克隆抗体及其应用 单克隆抗体 杂交细胞 杂交瘤细胞 体外或 体内培养 第一次筛选 骨髓瘤细胞 诱导融合 分泌特异抗体的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞群 提取 已免疫的B淋巴细胞 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 能准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并可大量制备 注射抗原 单克隆抗体的制备小结 选择性培养基上培养 第二次筛选 克隆化培养抗体检测 既能迅速大量繁殖,又能产生抗体 （进行多次） 46 4.如图为单克隆抗体的制备流程示意图。下列叙述正确的是( 　) A.甲是从已免疫小鼠脾脏中获得的能产生特定抗体的T淋巴细胞 B.①表示将骨髓瘤细胞去核后进行细胞融合 C.乙为融合细胞,同时具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性 D.②表示筛选能产生所需抗体的细胞 D 巩固练习 5.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养 可产生大量的单克隆抗体，与骨髓疤细胞融合的是（ ） 　 A.经过免疫的B淋巴细胞 B.没经过免疫的T淋巴细胞 C.经过免疫的T淋巴细胞 D.没经过免疫的Ｂ淋巴细胞 A 巩固练习 6.下图是单克隆抗体制备流程的示意图,有关叙述正确的是 (　　) A.①是从已免疫的小鼠脾中获得的细胞毒性T细胞 B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C.③同时具有脾细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 D.④是经筛选培养获得的能分泌所需抗体的细胞群 D 巩固练习 单克隆抗体的应用 资料1 用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒”。在妊娠第8天就可以作出诊断，这比原来的诊断方法提前了10d左右，可以避免孕妇在不知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。 资料2 使用高效的细胞毒素类药物进行化疗可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性， 在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应用。抗体-药物偶联物（antibody-drugconjugates, ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物 (如细胞毒素)三部分组成，它的作用机制如下图所示。 抗体 药物 接头 ADC被细胞吞噬 释放药物 溶酶体裂解 细胞凋亡 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 讨论 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.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？ 3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？ ①可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗； ②一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。 ①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； ②ADC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还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以 “单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板 报宣传相关知识。 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-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。 1、作为诊断试剂—在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要 的作用。 抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体 比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。 具有准确、高效、简易、快速的特点 诊断优点： 新冠病毒抗原检测试剂盒 艾滋病检测试剂 二、单克隆抗体及其应用 （四）单克隆抗体的应用： 细胞凋亡 ADC的作用机制示意图 ① ADC被细胞吞噬 ② ⑤ ADC 抗体 药物 接头 如：单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC 实现了对肿瘤细胞的 选择性杀伤。 2、用来运载药物 二、单克隆抗体及其应用 （四）单克隆抗体的应用： 3、用于治疗疾病:在医药领域，单克隆抗体占有非常重要的地位。 概述 应用 动物细胞融合 技术 过程 结果 意义 原理 融合方法 原理 应用 单克隆抗体的制备 免疫处理 第一次筛选 诱导融合 第二次筛选 大规模培养 诊断试剂 运载药物 治疗疾病 克隆化培养 抗体检测 体外培养 小鼠腹腔 课堂小结 练习与应用 57 1. 下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述，错误的是（ ） A.它们的原理都涉及细胞膜的流动性 B.都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合 C.融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞 D.前者主要为了获得细胞产品，后者主要为了获得杂种植株 C 一、概念检测 2. 科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。 下列相关叙述正确的是 （ ） A.利用该单克隆抗体可以诊断是否感染 SARS病毒 B.体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体 C.将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,经诱导后融合的细胞即 为杂交瘤细胞 D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分 离出的抗体为单克隆抗体 A 一、概念检测 假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。 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。 二、拓展应用 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 61 Lavf58.51.100 单克隆抗体的制备过程 jasmine $