2.2动物细胞工程（第2课时）2025-2026学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019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制备，通过“早期抗体获取缺点”情境导入，联系免疫调节中浆细胞特性，以“问题-解决”为支架，串联细胞融合原理、两次筛选过程及应用，构建完整知识脉络。 其亮点在于结合科学史（米尔斯坦和科勒实验）与真实情境（早早孕诊断、ADC药物），通过对比表格梳理两次筛选，培养科学思维与探究实践能力。小结流程化呈现，助学生形成生命观念，教师使用可明确重难点，提升教学效率。

第2节 动物细胞工程 第2章 细胞工程 克隆猴：中中和华华 单克隆抗体 人造肉 1 教学目标 TEACHING OBJECTIVES 学习目标： 1.阐明动物细胞培养的条件和过程。 2.阐述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 3.阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。 重难点： 1.动物细胞培养的条件和过程。 2.干细胞在生物医学工程中的应用。 3.单克隆抗体的制备和应用。 4.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。 动物细胞融合技术与单克隆抗体 2 动物细胞培养 1 目录 CONTENT 动物体细胞核移植技术与克隆动物 2 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 4 动物细胞融合技术 概念：也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞形成一个细胞的过程。 融合的原理？ 细胞膜的流动性 1.诱导融合的方法： 与植物原生质体融合的方法相同 物理方法： 电融合法、离心法 化学方法： 聚乙二醇（PEG）法 生物方法： 灭活病毒诱导法 动物细胞融合特有 问：与植物细胞诱导融合的不同之处是什么？ 动物细胞没有细胞壁，可直接诱导融合。 杂交细胞：具有原来两个或多个细胞的遗传信息的单核细胞 细胞核的融合 2.融合实质及完成的标志：_______________ 3. 意义： 动物细胞A 动物细胞B 膜融合、质融合 动物细胞培养 杂交细胞（单核） 物理、化学、 生物法诱导 4.过程： 补充1.“灭活病毒诱导法”中灭活具体含义是什么？ 补充2.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？ 用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但不破坏它们的抗原结构（诱导融合） 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。 旁栏：19世纪30年代，科学家曾在肺结核、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？ 病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 5. 应用： 动物细胞融合成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体。 向动物体内反复注射某种抗原→分化出多种浆细胞→从血清中分离所需抗体 【情境】结合免疫调节的内容，思考早期如何获得某种抗体？ 每一个浆细胞只产生一种特异性抗体 血清中含有不同浆细胞产生的多种抗体，可达百万种以上 产量低，纯度低，特异性差、反应不灵敏 缺点： 问：如何获得大量的单一抗体？ 1个B淋巴细胞 B淋巴细胞群 大量纯度高特异性强的抗体（单克隆抗体） 克隆 产生 缺点：单个B淋巴细胞寿命有限，又因为能产生抗体的B淋巴细胞属于高度分化的细胞，不可能无限增殖。 问：在体外培养条件下，如何让一个B淋巴细胞在产生抗体的同时又能无限增殖？ 一种B淋巴细胞 （只产生1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 大量 增殖 单克隆抗体 既能迅速大量增殖， 又能产生抗体 英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计了一个极富创造性的试验方案： 单克隆抗体：由单个B淋巴细胞经过克隆（无限增殖），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。 1.注射特定抗原 免疫动物 2.培养骨髓瘤细胞 目的： 获得产生特定抗体的B淋巴细胞 多种B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 *不是为了得到抗体！ 诱导 融合 B细胞 瘤细胞 B-B细胞 B-瘤细胞 瘤-瘤细胞 3.用特定的选择培养基进行第一次筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和具有同种核的融合细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。 5 单克隆抗体的制备 问：如何筛选出既能迅速大量增殖，又能产生抗体的杂交细胞？ 筛选方法：培养基中加入氨基嘌呤，阻断D途径（HAT培养基） 【资料】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。 B淋巴细胞 合成DNA S途径 D途径 不能无限分裂增殖 骨髓瘤细胞 合成DNA D途径 能无限增殖 B细胞 瘤细胞 B-B细胞 B-瘤细胞 瘤-瘤细胞 不能无限增殖，死亡 不能合成DNA，死亡 B淋巴细胞及B-B融合细胞 骨髓瘤细胞及瘤-瘤融合细胞 杂交瘤细胞 能合成DNA，无限增殖，生长 B1-瘤 B2-瘤 多种杂交瘤细胞 克隆化培养： 将杂交瘤细胞群稀释，尽量每孔1个进行培养 4.对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测（二次筛选），经多次筛选，获得足够数量的分泌所需抗体的细胞。 抗体检测：取每个小孔上清液+标记的抗原 检测是否含有所需的特异性抗体（阳性孔） 抗原-抗体杂交技术 原理：抗原和抗体能够特异性结合 阳性孔 杂交细胞产生的抗体 特定抗原 外源标记抗体 显色底物 抗体检测原理：抗原-抗体特异性结合 不一定。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。 问：阳性孔中的细胞一定都是产生特定抗体的单克隆细胞吗？ 经过多次克隆化培养以及有限稀释法的 筛选，选出抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 抗体检测呈阳性 的杂交瘤细胞 注射到小鼠腹腔内 体外培养 5.杂交瘤细胞培养方法？每种方法各从哪里收集抗体？ 细胞培养液提取 小鼠腹水中提取 单克隆抗体 优点：可大规模培养，大量生产 缺点：需要人为控制培养条件，成本较高 优点：易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），成本较低 缺点：规模小，产量少 原理：_________ 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 细胞增殖 原理：_______________ 骨髓瘤细胞 已免疫的 B淋巴细胞 注射抗原 杂交细胞 诱导 融合 筛选二 杂交瘤细胞 筛选一 分泌特异抗体的杂交瘤细胞 单克隆抗体 杂交瘤细胞群 体外或 体内培养 提取 细胞膜具有流动性 单克隆抗体的优点： 特异性强；灵敏度高；可大量制备 小结：单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的 第一次筛选 第二次筛选（需要多次筛选） 原因 目的 方法 结果 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞 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。 筛选出杂交瘤细胞 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞 习题检测 1. 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 15 2.(2023东莞质检)病毒A常导致西瓜、甜瓜等多种瓜类发病或减产，如图示科研人员制备抗病毒A单克隆抗体的部分过程，有关叙述错误的是(　　) A.以提纯的病毒A作为抗原 对小鼠甲进行免疫 B.单细胞悬液可由小鼠甲的 脾脏用解离液分散成单个 细胞制得 C.制备过程中筛选1和筛选2的原理和目的均不相同 D.制备成功的单克隆抗体可用于检测田间西瓜是否感染病毒A B 16 A.ADC可通过主动运输 进入肿瘤细胞 B.抗体进入细胞后激活溶酶体酶， 导致细胞凋亡 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，所以不会产生新的蛋白质 3.(2023·北京延庆区模拟)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。下列表述正确的是(　　) C 据图分析可知，ADC可通过胞吞的方式进入肿瘤细胞，A错误；据图分析可知，抗体进入细胞后被溶酶体裂解，释放的药物导致细胞凋亡，B错误；肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，细胞凋亡过程中基因进行选择性表达，因此会产生新的蛋白质，D错误。 17 1.作为诊断试剂 (最广泛的用途) 6 单克隆抗体的应用 资料1：女性怀孕后，体内的人绒毛膜促性腺激素（简称HCG，1种糖蛋白）含量会增加，尿液中会检出HCG的存在。用抗HCG单克隆抗体做成“早早孕诊断试剂盒”可妊娠第8天测试女性是否怀孕。 例2：甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为______免疫小鼠，制备____________________，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的______会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在______上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。 抗原 抗AFP单克隆抗体 AFP 肿瘤 荧光标记的单抗 2.单克隆抗体用于运载药物 (主要用于癌症治疗) “生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，由单克隆抗体与药物、酸或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。 【资料】抗体—药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素类药物（有效杀伤肿瘤细胞，但没有特异性）与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现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，作用机制如下： 单克隆抗体 接头（连接体） 连接抗体和药物，在肿瘤细胞内释放药物 药物 如细胞毒素，释放后杀死肿瘤细胞 ①ADC（抗体—药物偶联物） 释放到血液中，与肿瘤抗原结合（抗原-抗体特异性结合） ②ADC通过受体介导的内吞作用进入细胞 ③溶酶体（水解酶）与晚期胞内体融合，释放活性细胞毒素 细胞毒素发挥作用，细胞凋亡 ADC=单克隆抗体+接头+药物 讨论1：ADC的抗体和药物各有什么作用？ 单克隆抗体： 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，将药物定向输送到癌细胞。 抗癌药物： 杀死癌细胞 讨论2.除了细胞毒素外，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？ 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。 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，因此检测的特异性强、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。 抗体—药物偶联物（ADC）的局限性： （1）成本高 （2）抗体与药物的连接可能分开，导致药物作用于健康细胞 （3）脱靶效应：药物不仅结合到目标靶点，还意外结合到其他非预期的分子上，导致副作用或其他不良反应。 3.用于治疗疾病：主要用于癌症治疗,如PD-1抗体或PD-L1抗体。 临床上主要用来治疗淋巴瘤的一种单克隆抗体药物。 利妥昔单抗是一种人鼠嵌合型单克隆抗体，能特异性地结合B细胞上CD20抗原，启动介导B细胞溶解的免疫反应。 习题巩固 人乳头瘤病毒(HPV)是一种DNA病毒，可诱发细胞癌变。抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程如下图所示。下列叙述错误的是（ ） A.在HAT培养基上存活的杂交瘤细胞既能无限增殖又可以分泌抗体 B.单克隆抗体的特点是灵敏度高、特异性强，可以大量制备 C.可用HPV衣壳蛋白检测筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 D.单克隆抗体制备过程涉及的生物学原理有细胞增殖和细胞膜的选择透过性 D 单克隆抗体的制备过程主要运用的细胞工程技术包括动物细胞培养和动物细胞融合，原理依次是细胞的增殖、细胞膜的流动性，D错误。 24 【课堂小结】 单克隆抗体的制备过程 jasmine $