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与单克隆抗体，通过“温故而知新”衔接植物体细胞杂交，结合人—鼠细胞荧光标记融合实验及对比表格，构建前后知识脉络，形成清晰的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过对比表格辨析动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同，结合单克隆抗体制备中两次筛选的原理分析培养逻辑思维；以探究实践为导向，设计荧光标记实验和新冠检测试剂盒应用案例，提升学生探究能力。资料结构化强，典例丰富，助力学生构建生命观念，也为教师提供高效教学资源。

2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体 “生物导弹”追踪癌细胞 抗体 植物体细胞杂交 植物细胞融合 植物组织培养 温故而知新 植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术的优势： 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育出新的作物类型。　　　　 有没有技术能让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞的优势于一身的动物细胞呢？　 温故而知新 实验：人——鼠细胞荧光标记融合实验 融合细胞 细胞 融合 37℃ 40min 正在融合的细胞 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 人细胞 小鼠细胞 该实验说明： 细胞膜具有流动性 思考：如果让动物细胞进行融合，与植物有哪些不同之处？ 动物细胞融合 概念 原理 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。 细胞膜具有一定的流动性 一、动物细胞融合技术 物理法：电融合法 化学法：聚乙二醇（PEG) 生物法：灭活病毒诱导法 融合实质及完成的标志： 细胞核的融合 5 动物细胞融合技术 灭活病毒诱导细胞融合的原理 灭活：指用物理或化学手段使病毒失去感染能力（不感染细胞）， 但是并不破坏病毒的抗原结构（诱导细胞融合）。 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。 【拓展】 P49页思考：科学家曾在患肺结核、天花、和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？ 01 病人体内的病毒等诱导多个细胞融合形成了多核细胞 正在融合的淋巴细胞与骨髓瘤细胞 一、动物细胞融合技术 意义： 细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 应用 (1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。 (2)用于制造单克隆抗体。 生产单克隆抗体 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞融合前的处理方法 诱导细胞融合的方法 细胞融合成功的标志 主要用途 意义 细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性 用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞 电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 再生出细胞壁 细胞核的融合 获得完整的杂种植株 主要用于制造单克隆抗体 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 小结：动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 (1)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(PEG)、灭活的病毒(　　) (2)灭活的含义是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(　　) (3)二倍体动物细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(　　) × √ 判断正误 × 典例：对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是 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.在适宜的条件下，均可产生完整个体 √ 学法P38：典例应用 二、单克隆抗体的制备 1.传统抗体制备方法及缺陷 向动物体内反复注射某种抗原 从动物血清中分离所需抗体 产量低、纯度低、特异性差 （2）缺点： （1）方法： 如何解决这个问题呢？ 二、单克隆抗体的制备 １）体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上 ２）每个B淋巴细胞（浆细胞）只分泌一种特异性的抗体 科学家发现： 单 克 隆 抗 体 如何获得大量、单一的抗体？ 体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖 需解决问题： 遗憾： 如何解决这一难题？ 一个B淋巴细胞 B淋巴 细胞群 单一抗体 克隆 二、单克隆抗体的制备 一个极富创造力的方案： 动物细胞融合 杂交细胞 动物细胞培养 单克隆抗体 骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖 一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 1975年，米尔斯坦和柯勒 1984年，诺贝尔生理学或医学奖 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 二、单克隆抗体的制备 用特定抗原注射小鼠 培养骨髓瘤细胞 目的：获得已免疫B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 诱导融合 多种杂交细胞 小鼠的脾脏中获取 2.单克隆抗体的制备过程 小鼠的骨髓中获取 二、单克隆抗体的制备 第一次筛选 融合的细胞 骨髓瘤细胞 自身融合 B细胞自身融合 杂交细胞 1 3 2 未融合的B淋巴细胞 未融合的骨髓瘤细胞 置于选择性培养基上培养 （HAT培养基） 2 杂交瘤细胞 1 3 （特点：既能迅速大量增殖，又能产生抗体） （目的：筛选获得杂交瘤细胞） 筛选原理： ①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。 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。 筛选出杂交瘤细胞方法？ B淋巴细胞及同型融合细胞 不能无限增殖，死亡 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 D途径被阻断，无法增殖死亡 杂交瘤细胞 能无限增殖，生长 培养基中加入氨基嘌呤 二、单克隆抗体的制备 15 二、单克隆抗体的制备 置于选择性培养基上培养 （HAT培养基） 2 杂交瘤细胞 1 3 第一次筛选 多种杂交 瘤细胞 融合的细胞 骨髓瘤细胞 自身融合 B细胞自身融合 杂交细胞 1 3 2 未融合的B淋巴细胞 未融合的骨髓瘤细胞 B淋巴细胞培养几天后死亡 由于培养基中缺乏相应的营养物，骨髓瘤细胞死亡 （特点：既能迅速大量增殖，又能产生抗体） （目的：筛选获得杂交瘤细胞） 二、单克隆抗体的制备 多孔细胞培养板 用培养液稀释 第二次筛选目的： 筛选得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 方法：抗原—抗体杂交 原理：抗原—抗体特异性结合 克隆化培养和抗体检测 二、单克隆抗体的制备 注射到小鼠腹腔内体内培养 体外培养 单克隆抗体 体内或体外培养 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 细胞培养工程师在工作 从培养液或小鼠腹水中获取 （特点：特异性强、灵敏度高、可大量制备） 【培养杂交瘤细胞的方法比较】 项目 腹腔培养 体外培养 优点 缺点 易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），操作简单，成本较低 规模小，产量少 可大规模培养，大量生产 需要人为控制培养条件，成本相对较高 单克隆抗体的制备过程： 21 02 单克隆抗体及其应用 动物细胞融合 动物细胞培养 给小鼠注射特定的抗原蛋白 B淋巴细胞（免疫） 骨髓瘤细胞 杂交细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 能分泌所需抗体 的杂交瘤细胞 第一次筛选 第二次筛选 诱导融合 选择培养基 克隆化培养，抗体检测 体外培养或小鼠腹腔内增殖 特异性强 灵敏度高 可大量制备 既能大量繁殖又能产生抗体 02 【思考讨论】 ①为什么不直接选用特定的浆细胞直接去培养？ _______________________________________________________。 ②相应的B细胞是从小鼠的 内提取，骨髓瘤细胞是从小鼠的 中提取。 浆细胞已经高度分化，不能再分裂 脾脏 骨髓 ③杂交瘤细胞的特点是__________________________________________ ④细胞融合后需经两次筛选。 第一次筛选的目的是_____________________________________； 第二次筛选的目的是______________________________________。 ⑤单克隆抗体的优点：____________________________________ ⑥筛选获得的杂交瘤细胞可在 条件下做大规模培养，也可以注射到小鼠的 内增殖，这样就可以从 中或小鼠的 中提取出大量的单克隆抗体 筛选得到杂交瘤细胞（多种） 筛选得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 特异性强，灵敏度高，并可大量制备 体外 腹腔 培养液 腹水 既能迅速大量繁殖，又能产生抗体。 学法P39：典例应用 1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。 (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。 D　 课堂练习 √　 ×　 ×　 ×　 ×　 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.前者主要是为了获得细胞产品，后者主要是为了获得杂种植株 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 D　 课堂练习 C A 例4 (不定项)(2024.湖南岳阳高二检测)甘草酸是中药甘草中的主要活性成分。为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体,其基本操作过程如图所示。下列相关叙述正确的是 A.过程①注射相应抗原后应立即从小鼠脾脏中提取细胞甲 B.过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性 C.过程③④的筛选方法相同，细胞丙、丁的遗传物质相同 D.过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖 D　 课堂练习 BD　 2. (不定项)(2024.湖南益阳高二月考)下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关描述正确的是 A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的 B淋巴细胞 B.②中使用胰蛋白酶促进杂交瘤细胞的 形成 C.③可表示杂交瘤细胞，同时具有脾脏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特异性抗体的细胞群 D　 课堂练习 AD　 二、单克隆抗体的制备 3.单克隆抗体的应用 （1）诊断试剂——最广泛应用 抗原-抗体杂交法 抗人绒毛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、快速特点 诊断优点： 原理：抗原—抗体特异性结合 乙肝测定试剂 艾滋病检测试剂 二、单克隆抗体的制备 新冠病毒抗原检测试剂盒 3.单克隆抗体的应用 二、单克隆抗体的制备 3.单克隆抗体的应用 主要用于癌症治疗。如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹” （2）用于治疗疾病和运载药物 优点：位置准确、疗效高、副作用小 (单抗——导向，药物（或放射性同位素等）——弹头) 即抗体——药物偶联物（ADC) 结合同位素的单抗 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 。抗体一药物偶联物(antibody-drugconjugate,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。 三.单克隆抗体的应用 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 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？ ①可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗； ②可以将阻断肿瘤细胞的信号通路的药物与单克隆抗体结合来抑制肿瘤细胞的生长 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； ②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； ③ADC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。 三.单克隆抗体的应用 临床上主要用来治疗淋巴瘤的一种单克隆抗体药物 二 单克隆抗体技术及其应用 课堂总结 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 1.新型冠状病毒表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞ACE2受体结合，入侵细胞后可引起肺炎。针对此环节研发单克隆抗体是治疗新冠肺炎的研究热点之一，下列相关叙述错误的是 A.①过程需多次向小鼠体内注射S蛋白，以便于从 脾脏中获得致敏的B淋巴细胞 B.②过程可通过电融合法使两个细胞融合 C.经③过程筛出的细胞既能无限增殖又能产生识别 S蛋白的单克隆抗体 D.S蛋白的单克隆抗体能够阻断病毒入侵正常细胞以减弱对机体的毒害 √ 2.抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列叙述不正确的是 A.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡 B.ADC可通过胞吞方式进入肿瘤细胞 C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合 D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，会产生新的蛋白质 √ 3.(2022·广西南宁高二阶段练习)如图是一种“生物导弹”的作用原理示意图，没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药，可抑制DNA和RNA的合成，对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是 A.单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和 分泌的 B.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复 制和转录过程 C.在治疗中，应先注射非活化磷酸阿霉素再注射生物导弹 D.单克隆抗体特异性强，能减轻阿霉素对正常细胞的伤害 √ 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.前者主要是为了获得细胞产品，后者主要是为了获得杂种植株 C 一.概念检测 练习与应用 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 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，目前相关技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问题，并且还可能带来一些伦理方面的问题。 二、拓展应用 练习与应用 感 谢 观 看 Lavf58.51.100 $