3.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体-打击疾病的精准导弹（情境课件）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，以“打击疾病的精准导弹”情境导入，先阐述融合技术的概念、方法及与植物体细胞杂交的对比，再衔接单克隆抗体制备流程与应用，构建连贯知识支架。 其亮点在于融合生命观念（如细胞膜流动性原理）、科学思维（两次筛选比较、动植物融合对比）与态度责任（医学应用探究），通过即学即练、归纳表格等方式，助学生深化理解，教师可高效开展系统性教学。

人教版选择性必修3 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 打击疾病的精准导弹 目录 生命观念 1.理解动物细胞融合技术的定义。 科学思维 1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。 2.掌握单克隆抗体的制备过程和应用，掌握其所涉及的科学手段。 社会责任 1.深刻认同并积极探索单克隆抗体在医学等领域的应用，发扬探索精神。 素 养 目 标 情境导入 打击疾病的精准导弹 情境串讲 一、动物细胞融合技术 阅读课本48页，阐明动物细胞融合技术的概念、方法和意义，重点分析生物方法的原理和方法。 1.概念： 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.结果： 形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 3.原理： 细胞膜具有一定的流动性 4.诱导融合的常用方法： PEG融合法 电融合法 灭活病毒诱导法 5.意义： 情境串讲 一、动物细胞融合技术 阅读课本48页，阐明动物细胞融合技术的概念、方法和意义，重点分析生物方法的原理和方法。 与植物原生质体融合的方法相同 动物细胞融合特有方法 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 6.应用： (1)细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。 (2)利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 情境串讲 一、动物细胞融合技术 相关信息 灭活病毒诱导法 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。 原理：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，使细胞相互凝集，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。 灭活病毒诱导细胞融合的原理 情境串讲 一、动物细胞融合技术 相关信息 灭活病毒诱导法 情境串讲 一、动物细胞融合技术 旁栏思考 19世纪30年代，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？ 肺结核病人病理切片 病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 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（动物特有） 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 归纳总结 植物体细胞杂交和动物细胞融合比较 1.下图为细胞融合的示意图，下列叙述正确的是(　　) A．若a细胞和b细胞是植物细胞，需先脱分化再诱导融合 B．a细胞和b细胞之间的融合需要经促融处理才能实现 C. c细胞的形成与a、b细胞细胞膜的流动性无关 D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因 即学即练 动物细胞融合 诱导融合前需要去除细胞壁，但不需要脱分化 融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性 融合后的杂交细胞中的基因仍是选择性表达的，不会表达全部的基因 2.下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 细胞融合原理是动物细胞的细胞膜具有流动性 即学即练 动物细胞融合 不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合 该融合过程体现了细胞膜具有流动性 阅读课本49页第一段，明确抗体的概念、分布、产生途径和传统抗体生产方法。 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 3.机体通过什么免疫过程分泌抗体？ 4.传统抗体的生产方法 1.抗体定义 2.抗体的分布 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，为新生儿提供抗体） 体液免疫 缺点：产量低、纯度低、特异性差 向动物反复 注射某种抗原 使动物 产生抗体 从动物血清中分离所需抗体 人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内的浆细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每个浆细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体，必须用克隆单个B淋巴细胞形成细胞群。 每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 单一B淋巴细胞 细胞群 选择 克隆 产生 大量纯度高特异性强的抗体 B淋巴细胞不可能无限增殖 如何获得大量、单一的抗体？ 遗憾的是体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖如何解决这一问题？ 资料1: 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 １：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的 思考 ２：有什么方法能使B细胞产生抗体的能力和无限增殖能力同时具备 癌细胞 动物细胞融合 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 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： 资料2: 米尔斯坦 科勒 抗体 动物细胞培养 单克隆抗体 动物细胞融合 杂交瘤细胞 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 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 1984年，诺贝尔生理学或医学奖 1.单克隆抗体 由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。 可大量增值的融合细胞 可大量增值的骨髓瘤细胞 单克隆抗体 (由克隆细胞产生的单一抗体） B淋巴细胞 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 结合图2-16: 米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图，尝试构建制备单克隆抗体带流程，并思考以下问题： 1.为什么给小鼠注射特定的抗原？ 2.会有几种细胞融合方式（只考虑两个细胞融合）？ 3.杂交瘤细胞是如何筛选出来的？ 4.是否所有的杂交瘤细胞都能产生专一性抗体？ 5.有几次筛选过程？目的是什么？ 6.如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？ 第一次筛选 第二次筛选 第二次筛选目的：在杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。 二、单克隆抗体及其应用 SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等 BB 、B瘤 、瘤瘤 √ 第一次筛选 第1次筛选目的：选出杂交瘤细胞。 ？ 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 第一次筛选 第二次筛选 第二次筛选目的：在杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。 单·克隆·抗体 骨髓瘤细胞培养 杂交细胞 单一抗体 阳性细胞 单克隆 抗体 细胞融合 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 融合 筛选 克隆 抗体检测 · 筛选 脾脏中获取 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 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，专一抗体检验 体外培养或小鼠腹腔内增殖 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 (1)该过程中应用到的技术:动物细胞融合、动物细胞培养。 (2)原理:细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖。 (3)注射特定抗原的目的: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。 (4)诱导融合的方法:PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法。 动物细胞特有的诱导融合方法为:灭活病毒诱导法。 (5)第一次筛选的目的:筛选获得杂交瘤细胞第一次如何筛选:用特定的选择。培养基进行筛选筛选原理:在选择培养基上，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。 归纳总结 单克隆抗体的过程中相关考点总结 (6)杂交瘤细胞的特点:既能迅速大量增殖，又能产生抗体。 (7)第二次筛选的目的:获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 如何筛选:进行克隆化培养和抗体检测(进行多次筛选选择抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，即:分泌的抗体能与特定的抗原结合。 (8)抗体检测原理:抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的鉴定)。 如何获取大量所需杂交瘤细胞:在体外条件下大规模培养(接种于培养液中）或注射到小鼠腹腔内增殖。 (10)如何获取单克隆抗体： ①体外培养:从细胞培养液中获取 ②小鼠腹腔内培养:从小鼠腹水中获取 (11)单克隆抗体的优点:与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。 归纳总结 单克隆抗体的过程中相关考点总结 项目 第一次筛选 第二次筛选（需要多次筛选） 筛选原因 方法 筛选结果 诱导融合后得到多种杂交细胞，还有未融合细胞等 用特定的选择培养基进行筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。 筛选出融合的杂种细胞 选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。 用96孔板培养，在每个孔中尽量接种一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞 归纳总结 两次筛选的比较 归纳总结 两种培养杂交瘤细胞方法的优缺点比较 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 ①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。 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？ 培养基中加入氨基嘌呤 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 不能无限增殖，死亡 杂交瘤细胞 能无限增殖，生长 【第一次筛选】获得杂交瘤细胞 资料1 知识拓展 27 AB1、AB2、AB3 …… 专一抗体检验阳性：有限稀释法、抗原-抗体杂交法 将杂交瘤细胞培养液稀释后滴入多孔板，如果稀释度足够高，多孔板的一个孔里就可能只有1个杂交瘤细胞，培养之后(即克隆化培养)，用标记的抗原检测每个小孔上清液里是否含有我们需要的特异性的抗体（抗原抗体能结合即为阳性孔）。这样经过多次克隆化培养以及有限稀释法的筛选，就能选出需要的那种杂交瘤细胞。 多孔细胞培养板 抗体检测板 阳性孔 【第二次筛选】能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 资料2 知识拓展 多孔细胞培养板 阳性孔 将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养 （克隆化培养） 一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体 上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔 抗体检测板 分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞 【第二次筛选】能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法 知识拓展 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 单克隆抗体的应用 思考.讨论 阅读教材“思考 • 讨论单克隆抗体的应用” 中的资料，思考、讨论前3题。 1. ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 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？ 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 单克隆抗体的应用 思考.讨论 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。 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 单克隆抗体的应用 思考.讨论 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 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 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 单克隆抗体的应用 思考.讨论 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；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； ② 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。 1.下图是科研人员将药物与单克隆抗体连接形成的抗体—药物偶联物(ADC)的示意图，它由抗体、接头和药物三部分组成，能实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。例如用于治疗乳腺癌的Kadcyla是由阿多曲妥珠单抗和药物美坦新偶联的ADC。下列叙述正确的是(　　) 即学即练 单克隆抗体及应用 A．单克隆抗体由免疫过的B淋巴细胞释放，体现了生物膜的流动性 B．Kadcyla中阿多曲妥珠单抗和药物都具有抗肿瘤的作用 C．ADC设计需综合考虑抗体选择、药物分子大小及其细胞毒性等问题 D．ADC中接头稳定性偏高会导致在循环过程中药物分子脱落造成“脱靶毒性” 单克隆抗体由免疫过的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞合成并分泌 Kadcyla中的抗体能实现靶向投递，药物具有抗肿瘤的作用， 其稳定性偏低可能会导致药物分子脱落，进而与正常细胞接触，造成“脱靶毒性” 2．(2023·湖北选择考节选)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。 回答下列问题： (1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞(含浆细胞)    (填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是 。 　改变细胞膜结构，（使两细胞接触点处细胞膜的脂质 不需要 分子发生疏散和重组） 即学即练 单克隆抗体及应用 (2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对                              和                                                                 生长具有抑制作用。 (3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是                                                                                     未融合的(亲本)细胞 融合的具有同种核的细胞 筛选出能分泌与该病毒外壳蛋白A特异性结合的抗体的杂交瘤细胞 即学即练 单克隆抗体及应用 2.单克隆抗体的应用 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 （1）作为诊断试剂——最广泛的应用 抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体 具有准确、高效、简易、快速特点 新冠病毒抗原检测试剂盒 艾滋病检测试剂 （2）运载药物 优点：位置准确、疗效高、副作用小 单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC（抗体-药物偶联物） 单克隆抗体+药物 =“生物导弹” 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 （3）单克隆抗体自身用于治疗疾病 情境串讲 二、单克隆抗体及应用 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 特异性强 灵敏度高 可大量制备 注射抗原 选择性培养基上培养 第二次筛选 克隆化培养抗体检测 既能大量繁殖又能产生专一抗体 课堂小结 单克隆抗体的制备 40 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单核细胞称为杂交细胞 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、电激、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 课堂练习 能力提升 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 课堂练习 能力提升 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、电激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 课堂练习 能力提升 4.如图2-2-6为单克隆抗体的制备流程示意图。下列叙述正确的是 (　　) 图2-2-6 A.甲是从已免疫的小鼠脾脏中获得的致敏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表示筛选能产生特异性抗体的细胞 课堂练习 能力提升 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 课堂练习 能力提升 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效应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 课堂练习 能力提升 7.单克隆抗体制备过程中使用的骨髓瘤细胞是一种缺陷型细胞，在含有次黄嘌呤、氨基嘌呤和胸腺嘧啶的培养基(HAT)中无法生长；而小鼠B淋巴细胞是正常细胞，在HAT培养基上可正常存活。用聚乙二醇诱导细胞融合后，经过数代培养，最终可在HAT培养基上存活的细胞是(　　) A.骨髓瘤细胞之间形成的融合细胞 B.B淋巴细胞间形成的融合细胞 C.骨髓瘤细胞与B淋巴细胞之间形成的融合细胞 D.B淋巴细胞 课堂练习 能力提升 8.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 课堂练习 能力提升 人教版选择性必修3 感谢观看！ $你知道医学界精准打击疾病的导弹是什么吗？它就是单克隆抗体。这类抗体能精准识别目标，副作用还更可控。它的第一个优势是指哪打哪。比如抗癌药物能锁定肿瘤细胞的核二蛋白，就像导弹识别敌机一样，保护正常细胞少受伤害。第二个特点是质量稳定可靠，同一批生产的抗体结构完全相同，检测结果和治疗效果都有保障，临床应用就更厉害了，不仅能治疗癌症和类风湿，还能快速筛查病毒，比如新冠抗体试剂盒用的就是这种技术。更厉害的是，科学家还能对它改装升级，有的加上化疗药物直送肿瘤，有的改造人员化，避免排斥反应。当然，它也不是完美无缺，个别患者会出现过敏，但整体安全性比传统化疗高得多。随着基因测序发展，未来还能为患者量身定制抗体药物，这才是真正的精准医疗。更多健康问题，来百度搜我。