2.2 动物细胞工程1课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

动物细胞工程发展历程(含胚胎工程) 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 动物细胞工程的基础 克隆猴:中中和华华 单克隆抗体 人造肉 动物细胞工程常用的技术 人教版 选择性必修3 第2章 第2节 - 动物细胞培养 4 一、动物细胞培养 动物细胞培养是指从动物体中取出相关的 ,将它们分散成 ,然后在 下,让这些细胞 和 的技术。 1.概念 生长 组织 单个细胞 适宜的培养条件 增殖 2.原理 细胞增殖 (有丝分裂) 【思考】:动物组织的选择: 幼龄动物 or 老龄动物 幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强,易培养。 3.目的: 获得细胞或细胞产物; (注:不能获得完整动物个体。) 那么,动物细胞的培养需要哪些条件呢? 一、动物细胞培养 【思考1】机体给体内的细胞提供了哪些适宜的条件使其能够维持正常的生命活动? 提供了两个方面的条件: 充足的营养、稳定的内环境 【思考2】动物细胞培养实际上是在体外模拟体内的生理条件进行的培养,你认为体外培养动物细胞需要满足哪些条件?并对每种条件进行详细分析。 糖类 氨基酸 无机盐 维生素等 适宜温度、pH和渗透压 无菌、无毒的环境 适宜的气体环境 营养条件:如糖类、氨基酸、无机盐等; 环境条件:如温度、pH、渗透压等。 一、动物细胞培养 4.培养条件 糖类 氨基酸 无机盐 维生素等 合成培养基 将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基。 血清 + 含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质,满足细胞对未知营养成分的需求。 适宜温度、pH和渗透压 无菌、无毒的环境 适宜的气体环境 一般用液体培养基,也称为培养液 (1)营养条件 一、动物细胞培养 4.培养条件 (2)无菌、无毒的环境 ①对培养液和所有培养用具进行 处理 ②在 下进行操作; ③还需要 。 灭菌 无菌环境 定期更换培养液 思考 1.为什么培养液需要定期更换? 以便清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。 2.如何防止培养过程中的微生物污染? 在细胞培养液中添加一定量的抗生素。 4.培养条件 (3)适宜的温度、pH和渗透压 ①适宜的温度: ②适宜的pH: 多数动物细胞生存的适宜pH为 。 7.2-7.4 ③适宜的渗透压: 维持细胞正常的形态和功能。 哺乳动物细胞培养的温度多以 为宜。 36.5 0.5 O2 CO2 细胞代谢所必需 维持培养液的pH ①气体的组成及作用 (4)气体环境 ②容器: 通常采用培养皿或松盖培养瓶。 95%空气 5%CO2 ③装置: 置于含有_ 和 _ 的混合气体的CO2培养箱中进行培养。 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 _或_的组织、器官 动物胚胎 幼龄动物 细胞分化程度低,增殖能力强,容易培养 ①取材对象 ②取材原因: 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 (1)原因: ①成块组织中,细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和增殖。 ②利于细胞与培养液充分接触,更易进行物质交换。保证细胞所需的营养物质的供应及有害产物的及时排出。 (2)方法: ①机械法 ②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 思考 1.常用胰蛋白酶分散细胞,这说明细胞间的物质主要是什么成分?用胃蛋白酶行吗? 说明细胞间的物质主要是蛋白质。 胃蛋白酶作用的适宜pH约为2,当pH大于6时,胃蛋白酶就失去活性,多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境中没有活性,所以用胃蛋白酶不行。 2.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗,为什么? 胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质,细胞膜也含有蛋白质,长时间作用还会分解细胞膜蛋白等,对细胞造成损伤。因此,用胰蛋白酶分散细胞要控制好作用时间。 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 (1)用_将细胞制成细胞悬液。 培养液 (2)将细胞悬液放入_内,置于适宜环境中进行_。 培养皿或培养瓶 原代培养 原代培养 指动物组织经处理后的初次培养。 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 体外培养的细胞类型: 细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 需要贴附于某些基质表面(如培养瓶壁)才能生长增殖 这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,这种现象称为细胞贴壁。 要求:培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 ①悬浮生长类(少数) ②贴壁生长类(大多数) 细胞贴壁过程 接触抑制 圆球形细胞刚开始 铺展贴壁生长(100 ) 培养的动物细胞贴壁生长 并进行有丝分裂(100 ) 细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制(100 ) 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖。 【资料】细胞增殖到互相接触的时候,糖蛋白识别了这种信息,就会使细胞停止继续繁殖,出现接触抑制的现象。 5.动物细胞培养的过程 那么有没有什么细胞无接触抑制现象? 癌细胞;癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 思考 细胞培养一段时间,分裂会受阻,这是为什么? 接触抑制 悬浮生长 贴壁生长 (大多数) 细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 解决措施: 对细胞进行分瓶培养 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 ①收集细胞 悬浮细胞:离心法收集 贴壁细胞:胰蛋白酶处理,再离心法收集 ②制成细胞悬液,分瓶培养 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 思考 正常细胞能否一直传代培养下去? 正常细胞的传代培养的次数一般是有限的,一般传至10代后就不易传下去,一般来说细胞在传至10-50代左右,增殖会逐渐缓慢,甚至停止。 少数细胞会克服细胞寿命的自然极限,获得不死性,这些细胞已经发生了突变,正朝癌细胞发展。 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 思考 如何区分原代培养和传代培养? ①分瓶前,第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。 ②第二次用胰蛋白酶处理,使细胞从瓶壁上脱离下来,分瓶后的细胞培养为传代培养。 关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。 5.动物细胞培养的过程 取动物组织 分散成单个细胞 传代培养 制成细胞悬液 原代培养 思考 动物细胞培养的过程中多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶的目的: 第一次使用的目的是:使组织细胞分散开; 贴壁细胞传代培养时使用的目的是: 使细胞从瓶壁上脱离下来,分散成单个细胞,便于分瓶后继续培养。 5.动物细胞培养的过程 思考讨论:动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处? 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 细胞悬浮液 胰蛋白酶 原代培养 传代培养 大量细胞 单个细胞 加培养液 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 根、芽 植物体 脱分化 再分化 接种至培养基 动物细胞培养 植物组织培养 获得细胞或细胞产物 常用固体培养基 植物体 葡萄糖、动物血清 常用液体培养基 细胞增殖 细胞的全能性 许多细胞 快速繁殖等 蔗糖、植物激素 1.培养过程中细胞都进行有丝分裂,不涉及减数分裂; 2.均需无菌操作,需要适宜的温度、pH等条件 1.在治疗烧伤时,通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对大面积烧伤的病人,自体健康的皮肤非常有限,利用动物细胞培养技术可以得到大量的自体健康皮肤。下列叙述错误的是( ) A.可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将烧伤病人的组织分散成单个细胞 B.培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等 C.贴壁生长的皮肤细胞进行传代培养时,直接用离心法收集 D.传代培养时细胞可能出现遗传物质改变而引起的功能变化 C 随堂演练 2.(2025 广东 高考真题)将人眼睑成纤维细胞传代培养后,再培养形成支架,在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞,培养一段时间后分离获得上皮细胞片层,可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及( ) A.制备细胞悬液 B.置于等适宜条件下培养 C.离心收集细胞 D.用胰蛋白酶消化支架后分离片层 D 随堂演练 A.传代培养时,培养皿需密封防止污染 B.选取①的细胞进行传代培养比②更合理 C.直接用离心法收集细胞进行传代培养 D.细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关 3.(2024 黑吉辽选择考)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养,在传代后的不同时间点检测细胞数目,结果如图。下列叙述正确的是( ) 随堂演练 D 4.如图所示为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线,图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。据图分析: (1)原代培养和传代培养的分界点是图中哪个点? B点之前的培养称为原代培养,之后的培养称为传代培养。 (2)AB 段和DE 段繁殖速度缓慢的原因是什么? AB 段发生了接触抑制;DE 段细胞大部分衰老失去分裂能力。 (3)E点后的细胞大多数具有异倍体核型,这样的细胞有什么特点? E点后的细胞属于细胞系,能无限增殖。 随堂演练 二、干细胞培养及其应用 动物和人体内仍保留着少数具有 能力的细胞,这些细胞叫做干细胞。 1.干细胞的概念: 分裂和分化 在一定条件下,干细胞可以 其他类型的细胞。 分化成 2.分布: 干细胞存在于 、 和 等多种组织和器官中。 早期胚胎 骨髓 脐带血 3.类型: 胚胎干细胞 成体干细胞 按来源 全能干细胞 多能干细胞 按分化潜能 专能干细胞 二、干细胞培养及其应用 3.干细胞的类型: (1)胚胎干细胞 (简称ES细胞) 分布: 存在于 中 特点: 具有分化为成年动物体内的 类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至 的潜能。 局限性: 必须从 中获取 ,涉及伦理问题;因而限制了在医学上的应用。 早期胚胎 任何一种 个体 胚胎 应用实例: 在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等。 二、干细胞培养及其应用 3.干细胞的类型: (2)成体干细胞 特点 分布: 存在于 组织或器官内的干细胞 常见类型 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 具有 性,只能分化成 细胞或组织, _ 发育成完整个体的能力。 成体 (骨髓、外周血和脐带血中) (神经系统中) (睾丸中) 组织特异 特定的 不具有 二、干细胞培养及其应用 3.干细胞的类型: (2)成体干细胞 应用: 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。 造血干细胞: 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)。 神经干细胞: 发现最早、研究最多、应用最成熟 3.干细胞的类型: (3)诱导多能干细胞 简称iPS细胞 概念: 通过 诱导小鼠 细胞,获得了类似胚胎干细胞的一种细胞,称为诱导多能干细胞。 体外 成纤维 诱导方法: ①借助载体将 或 导入细胞 (成纤维细胞以及已分化的 均可); ②用 诱导形成。 特定基因 特定蛋白 T细胞、B细胞 小分子化合物 诱导多能干细胞优点: ①诱导过程 破坏胚胎; 无须 ②iPS细胞可以来源于病人自身的 细胞,将它移植回病人体内后,理论上可以避免 反应。 体 免疫排斥 取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为iPS细胞 诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞 移植回病人体内 诱导多能干细胞的应用: 可治疗镰状细胞贫血症,在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。 (3)诱导多能干细胞 简称iPS细胞 应用前景优于胚胎干细胞 早期胚胎 能够分化成为动物体内的任何细胞,并进一步形成组织、器官甚至生物个体的潜能 成体组织或器官,如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等 体外诱导体细胞(小鼠成纤维细胞)产生,类似胚胎干细胞 能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎,且避免免疫排斥反应。 具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织 不具有发育成完整个体的能力 需从胚胎中获取,涉及伦理问题,限制了它在医学上的应用 前景优于胚胎干细胞,技术不成熟。 干细胞应用面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。 1.(2025 贵州 二模)研究人员通过体外诱导小鼠成纤维细胞,培育出了类似胚胎干细胞的一种诱导多能干细胞,即iPS细胞。iPS细胞可以来源于病人自身,为再生医疗开辟了一条崭新的道路。下列相关叙述错误的是( ) A.克隆培养iPS细胞时,需加入一定量的抗生素以防止杂菌污染 B.皮肤细胞与其诱导产生的iPS细胞的蛋白质不完全相同 C.科学家普遍认为胚胎干细胞的应用前景优于iPS细胞 D.成纤维细胞转变为iPS细胞后,其细胞增殖能力增强 C 随堂演练 2.胚胎干细胞(ES细胞)在功能上具有发育的全能性,下列有关胚胎干细胞的叙述错误的是( ) A.胚胎干细胞可以由早期胚胎中分离获得 B.ES细胞分化程度低,具有较强的组织特异性 C.在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点 D.分化诱导因子可诱导ES细胞向不同类型细胞分化 B 随堂演练 问题探讨 【思考】早期传统获取抗体的方法有何缺点? 传统蛇毒抗体血清的获取方法大致过程如下:先利用蛇毒反复注射到具有较强抗蛇毒的动物体内(如蛇獴)体内,一定时间(30min左右)后抗体浓度可达到巅峰,此刻抽取血液进行分离,在30ml血液中,抗体效价仅有200mlu,抗体的有效纯度仅占52% 产量低、纯度低、 特异性差、灵敏度低 问题探讨 【资料1】浆细胞在体内只能由B细胞或记忆细胞增殖分化而来,不再进行分裂,在体外培养的条件下,也很难分裂。 【资料2】骨髓瘤(癌细胞)细胞在体外培养条件下能大量增殖。 讨论:由于一个B细胞只能产生一种特异性抗体,且B淋巴细胞不能无限增殖,那如何在短时间内获取大量特异性抗体? 杂交瘤细胞 可大量增殖的骨髓瘤细胞 B淋巴细胞 单克隆抗体 既能迅速大量增殖, 又能产生专一抗体。 动物细胞培养 人教版 选择性必修3 - 第2章 第2节 动物细胞融合技术与单克隆抗体 43 一、动物细胞融合技术 1、概念: 使 或 动物细胞结合形成 细胞的技术。 两个 多个 一个 2.结果: 形成的 具有原来两个或多个细胞的 。 杂交细胞 遗传信息 3.原理: 细胞膜具有一定的流动性 4.动物细胞融合的方法: (1)物理方法: 电融合法、离心法 (2)化学方法: 聚乙二醇(PEG)法 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? 一、动物细胞融合技术 病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 4.动物细胞融合的方法 4.动物细胞融合的方法 (3)生物方法: 灭活病毒诱导法 ——动物细胞融合特有 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。 灭活的仙台病毒用于细胞融合 5.过程 一、动物细胞融合技术 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 动物细胞融合完成的标志: 两个或多个细胞核融合为一个细胞核 ①融合过程:细胞膜融合 细胞质融合 _融合。 ②重组细胞的特点: 具有_, 杂种细胞表现出两个_的特点。 ③融合后的杂交细胞经过_后仍能形成两个完整的 杂交细胞。 细胞核 亲本细胞 有丝分裂 两种细胞的遗传信息 一、动物细胞融合技术 突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。 6.意义: 7.应用: ①成为研究_、_、_和_等的重要手段。 细胞遗传 细胞免疫 肿瘤 培育生物新品种 ②利用动物细胞融合技术发展起来的_,为_开辟了新途径。 杂交瘤技术 制造单克隆抗体 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 1.动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。下列有关动物细胞融合技术的叙述,正确的是( ) A.灭活病毒是动物细胞融合和植物体细胞杂交常用的促融剂 B.融合后具有原来两个或多个细胞遗传信息的多核细胞为杂交细胞 C.细胞工程中植物体细胞杂交和动物细胞融合技术的原理完全相同 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 D 随堂演练 2.(2024 贵州贵阳 一模)科学家经过长期的探索,实现了用不同种动物的体细胞进行杂交。图为动物细胞融合的示意图,下列叙述错误的是( ) A.通过动物细胞融合技术、早期胚胎培养 等生物技术能获得鼠首兔身的新物种 B.诱导动物细胞融合常用的方法有PEG 融合法、电融合法和灭活病毒诱导法 C.当两个细胞核融合后形成具有单核 的杂交细胞,标志着动物细胞融合的完成 D.只考虑两两融合,动物细胞与人细胞 之间诱导融合,产生的融合细胞有3种 A 随堂演练 二、单克隆抗体及其应用 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。 1、单克隆抗体制备的基本原理 ①B淋巴细胞特点:一种B淋巴细胞只分泌 种特异性抗体,但不能增殖。 ②骨髓瘤细胞特点:能在体外 。 ③杂交瘤细胞的特点:既能 ,又能产生足够数量的 。 一 大量增殖 大量增殖 特定抗体 二、单克隆抗体及其应用 3、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 诱导融合 二、单克隆抗体及其应用 3、单克隆抗体的制备过程 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞1 杂交瘤细胞2 杂交瘤细胞4 杂交瘤细胞3 B细胞2 B细胞3 B细胞4 骨髓瘤细胞 B细胞1 -2 B细胞1 -1 B细胞2 B细胞3 -4 骨髓瘤 -骨髓瘤细胞 3、单克隆抗体的制备过程 未融合的B细胞、瘤细胞 B—瘤 B—B 瘤瘤 如何筛选? 3、单克隆抗体的制备过程 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。 人B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但一般不能分裂增殖。 鼠骨髓瘤细胞是一种代谢缺陷型株系,DNA合成只有D途径,没有S途径,但能不断分裂增殖。若D途径被阻断,它会因不能合成DNA而死。 思考:筛选出杂交瘤细胞方法? 培养基中加入氨基喋呤 B淋巴细胞及同型融合细胞 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 杂交瘤细胞 不能无限增殖,死亡 不能合成DNA,死亡 能无限增殖,生长 3、单克隆抗体的制备过程 多种杂交瘤细胞 第一次筛选:特定的选择培养基(HAT培养基) 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 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? 3、单克隆抗体的制备过程 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 将这些杂交瘤细胞进行培养并稀释 3、单克隆抗体的制备过程 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 稀释之后将培养液滴入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(克隆化培养)。 抗原1 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 一段时间后,用标记的抗原检测各孔上清液中细胞分泌的抗体 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔,说明里面含有所需杂交瘤细胞 3、单克隆抗体的制备过程 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 经过多次克隆化培养以及有限稀释法(通过逐步稀释得到一定体积内只有1个或少量细胞的方法)的筛选,就能选出需要的杂交瘤细胞 第二次筛选:得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞 —克隆化培养和抗体检测 思考:通过上述操作,已经得到了能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,为什么教材中要强调多次筛选呢? (1)初始细胞数仍有概率不是1个,可能有多个杂交瘤细胞; (2)即便初始细胞数是1个,也不代表该杂交瘤细胞能稳定增殖以及能持续分泌抗体。 3、单克隆抗体的制备过程 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 体外培养 注射到小鼠腹腔内 细胞培养液提取 小鼠腹水中提取 单克隆抗体 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 3、单克隆抗体的制备过程 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 原理:细胞增殖 原理:细胞膜具有流动性 既能大量繁殖 又能产生专一抗体 特异性强 灵敏度高 可大量制备 第一次筛选 第二次筛选 原因 方法 结果 诱导融合后得到的细胞中,除杂交瘤细胞之外,还有未融合的亲本细胞,也有融合的具有同种核的细胞 用特定的选择培养基进行筛选 获得杂交瘤细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经第一次筛选之后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,在每一个孔中尽量只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(进行多次筛选) 获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 3、单克隆抗体的制备过程 4、单克隆抗体的应用 (1)作诊断试剂——最广泛的应用 女性怀孕后会分泌一种糖蛋白——人绒毛膜促性腺激素(HCG),尿液中会检出HCG的存在。用抗HCG单克隆抗体制备的试纸可以测试女性是否怀孕。(抗原-抗体杂交法) 4、单克隆抗体的应用 (1)作诊断试剂——最广泛的应用 利用同位素或荧光标记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。 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 4、单克隆抗体的应用 (2)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。 4、单克隆抗体的应用 (3)用于运载药物 例: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(或放射性同位素或细胞毒素)=“生物导弹” 瞄准装置 爆炸装置 优点:位置准确、疗效高、副作用小。 抗体—药物偶联物(ADC)的局限性: 成本高 抗体与药物的连接可能分开,导致药物作用于健康细胞 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。 4、单克隆抗体的应用 (3)用于运载药物 4、单克隆抗体的应用 (3)用于运载药物 脂质体给药 高效 低毒 靶向 单克隆抗体的制备 单克隆抗体的应用 动物细 胞融合 技术 1.动物细胞融合的概念、结果、原理 2.动物细胞融合常用的方法 3.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 1.单克隆抗体制备的研究背景 2.单克隆抗体制备的过程 1.诊断试剂 2.运载药物 3.治疗疾病 动物 细胞 融合 技术 与单 克隆 抗体 课堂小结 随堂演练 1.(2025 广东 二模)下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述中,正确的是( ) A.动物细胞经灭活病毒诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体 B.杂交瘤细胞是B淋巴细胞癌变的结果 C.杂交瘤细胞既能大量增殖,又能产生抗体 D.单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同 C 2.(2025 甘肃 高考真题)肿瘤坏死因子 (TNF- )是一种细胞因子,高浓度时可以引发疾病。研究者利用细胞工程技术制备了TNF- 的单克隆抗体,用于治疗由TNF- 引发的疾病,制备流程如下图。下列叙述正确的是( ) A.①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞 B.②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞 C.③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞 D.④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测 B 随堂演练 3.(2025 新疆乌鲁木齐 一模)单克隆抗体在医学领域具有重要的应用价值。下列叙述错误的是( ) A.制备单克隆抗体需运用动物细胞培养技术,培养过程需要O2和CO2 B.制备单克隆抗体需运用动物细胞融合技术,并用选择培养基进行筛选 C.单克隆抗体能够准确地识别抗原的细微差异,可用作诊断试剂 D.单克隆抗体能精准地运载药物,但自身不能用于治疗疾病 D 随堂演练 (1)本实验中,小鼠注射的特定抗原应取自_。 4.为降低乳腺癌治疗药物的副作用,科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上,构建抗体—药物偶联物(ADC),过程如图1所示。请回答下列问题: 人的乳腺癌细胞 (2)步骤①常用方法包括_融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。 PEG 随堂演练 (3)步骤②的细胞必须经过步骤③克隆化培养和_才能筛选得到符合要求的杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的特点是_ _。杂交瘤细胞可采用注射到小鼠腹腔内培养或进行_培养的方式进行扩大培养。 抗体检测 既能大量增殖,又能 产生特定抗体 体外 (4)步骤④是将获得的a_和b_这2部分,通过接头结合在一起,从而获得ADC。 单克隆抗体 治疗乳腺癌的药物 随堂演练 (5)研究发现,ADC在患者体内的作用如图2所示。 ①ADC能降低乳腺癌治疗药物的副作用,是因为_能精确地定位乳腺癌细胞,该过程依赖于_反应。 ②ADC进入乳腺癌细胞后,细胞中的溶酶体可将其_,释放出的药物最终作用于_,可导致癌细胞凋亡。 单克隆抗体 特异性的抗原—抗体 水解 细胞核 随堂演练 【详解】在培养液中单独培养ES细胞时,ES细胞容易发生分化,结合图二MEF细胞若与ES细胞一起培养,则可保持EA细胞增殖而不分化的状态,故可推知MEF细胞的作用是抑制ES细胞分化。 “(悟空)拔一把毫毛,丢在口里嚼碎,望空喷去,叫一声变!即变作三二百个小猴,周围攒簇。”这是《西游记》中的一段描述,展示了中华先贤的想象力。 问题探讨 思考:毫毛来自体细胞,我们能用体细胞“变”出猴来吗? 2017年,中国的科学家将这一幕变成了现实,他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。 克隆猴“中中”“华华”诞生 【思考1】为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”? 问题探讨 克隆(Clone)技术 是一个很广的概念,凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。 在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次,即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。 分子克隆: 细胞克隆: 个体克隆: 单克隆抗体技术、PCR技术(一般指DNA分子扩增) 动物细胞培养技术、植物细胞培养技术 植物组织培养技术、核移植技术 【思考2】克隆猴的过程中最大的困难是什么? 最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。 【思考3】由于植物细胞具有全能性,所以可以直接利用其体细胞培育出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗? 不能。因为动物细胞的全能性受到限制,不能经培养直接发育成完整个体,所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。 问题探讨 人教版 选择性必修3 - 第2章 第2节 动物体细胞核移植技术与克隆动物 84 一、动物细胞核移植技术 1.概念 将动物的一个细胞的 ,移入 中,使这个重新组合的细胞发育成 ,继而发育成 的技术。 细胞核 去核的卵母细胞 新胚胎 动物个体 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 受体细胞: 供体细胞: 提供细胞核的细胞 接受细胞核的细胞(即去核的卵母细胞) 一、动物细胞核移植技术 2.原理 3.生殖方式 动物细胞核的全能性 无性生殖 4.种类 种类 难易程度 原因 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 分化程度低,全能性容易表现 分化程度高,全能性难表现 相对容易 十分困难 【思考】克隆猴“中中”和“华华”的诞生震惊了全世界,非灵长类动物的体细胞核移植非常困难,原因是什么? ①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态,导致胚胎发育率低。 ②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 一、动物细胞核移植技术 1997年,美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛,年产奶量为30.8 t,创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛,年平均产奶量一般为十几吨,而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3~4 t。 能否依据“克隆猴”的培育过程,进行优质奶牛的快速繁育? 一、动物细胞核移植技术 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 采集牛卵巢中的卵母细胞,在体外培养到M 期 去核: 显微操作 去核的卵母细胞 (1)为何选用卵母细胞? (2)为何要培养到M 期? 正常排出的卵细胞即处于M 期,此时卵母细胞已发育成熟,细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子 ①卵母细胞体积大,易操作 ②其细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 ③卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 采集牛卵巢中的卵母细胞,在体外培养到M 期 去核: 显微操作 去核的卵母细胞 (3)卵母细胞为什么要“去核”? (4)“核”的实质是什么? 保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞; 纺锤体-染色体复合物 (5)卵母细胞去核的方法? ①显微操作法 ②梯度离心 ③紫外光短时间照射 ④化学物质处理 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) (5)卵母细胞去核的方法? ①显微操作法 ②梯度离心 ③紫外光短时间照射 ④化学物质处理 ②③④在没有刺破卵母细胞膜的情况下去核,或使其中的DNA变性,对卵母细胞伤害小。 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 去核: 显微操作 去核的卵母细胞 高产奶牛(供体) 取体 细胞 供体细胞 (6)用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞,这是为什么? 因为当传代至10~50代左右时,部分细胞核型可能会发生变化,而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。 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 去核的卵母细胞 供体细胞 将供体细胞注入去核的卵母细胞 (7)为什么核移植操作是将整个供体细胞注入去核卵母细胞中? ①操作方便; ②对卵母细胞损伤较小; ③保证供体细胞的细胞核不被破坏 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 通过电融合法使两细胞融合,供体核进入卵母细胞,形成重构胚。 (8)什么是重构胚? 人工重新构建的胚胎,具有发育成完成个体的能力。 (9)激活重构胚的方法有哪些? 物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等) (10)重构胚激活后是否直接进行移植? 激活的重构胚必须完成细胞分裂和发育进程,形成早期胚胎才能进行胚胎移植。 早期胚胎 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 早期胚胎 将胚胎移入受体 (代孕)母牛体内 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛(克隆牛) 全部来自 ①克隆动物遗传物质来源 核遗传物质: 质遗传物质: 一部分来自 细胞, 另一部分来自_ (11)你认为用体细胞核移植技术培养的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗?为什么? 不是 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) ②生物性状还受环境因素的影响。 供体动物的细胞核 供体 受体卵母细胞 ③克隆动物在个体发育过程中可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。 表现型 = 基因型 + 环境 (12)整个过程中应用到了哪些技术? (13)动物体细胞核移植技术证明了什么? 动物体细胞的细胞核具有全能性。 二、体细胞核移植的过程(以克隆高产奶牛为例) 动物细胞培养; 动物细胞融合; 早期胚胎培养; 胚胎移植; 动物细胞核移植 三、体细胞核移植技术的应用前景 1.在畜牧生产中 加速家畜 、促进优良畜群繁育。 遗传改良进程 2018年,中国西北农林科技大学成功克隆荷斯坦奶牛“妞妞”,其核供体为年产奶量超10吨的精英母牛。后续批量克隆的奶牛群体乳蛋白含量提升12%,繁殖效率提高30%。 三、体细胞核移植技术的应用前景 2.在医药卫生领域 ①建立转基因体细胞系,再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为_生产珍贵的医用蛋白。 生物反应器 三、体细胞核移植技术的应用前景 2.在医药卫生领域 ②在治疗人类疾病时,转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于 _。 异种移植 三、体细胞核移植技术的应用前景 2.在医药卫生领域 ③患者的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发生_。 免疫排斥反应 治疗性克隆 三、体细胞核移植技术的应用前景 都能生成干细胞,但它们的过程是完全不同的 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 涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作 技术流程相对简单,可能更适合用于生产实践 三、体细胞核移植技术的应用前景 3.在科研领域 ①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。 ②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致病基因。 ③克隆特定疾病模型的动物,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。 三、体细胞核移植技术的应用前景 4.在保护濒危物种方面 该技术有望增加濒危物种的存活数量。 白鳍豚 金丝猴 北方白犀牛 北方白犀牛是全球最濒危的哺乳动物之一,截至2024年,仅剩两只雌性个体(纳金和法图),且均为不孕老龄,物种已处于功能性灭绝边缘。为挽救这一物种,科学家尝试通过体细胞核移植技术(克隆)结合基因编辑进行干预。 三、体细胞核移植技术的应用前景 四、体细胞核移植技术存在的问题 培育克隆羊多莉时,共获得了277个融合的细胞,早期发育成功的胚胎却只有29个,移植后成功怀孕的母羊仅有1只,成功率只有0.36%。 培育体细胞克隆猴时,用了127个卵母细胞,获得109个核移植胚胎,移植给21只代孕母猴,只有6只成功怀孕,最后只诞生了2只健康的小猴,成功率为1.57%。 多莉在2003年2月15日,因肺部感染而死亡,寿命只有7岁,而普通羊的平均寿命是12岁。 1.成功率低: 克隆胚胎移植成功率平均不到10% 许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷, 如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷、免疫缺陷等。 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.健康问题: 2.理论研究较为滞后: 韦尔穆特与克隆羊多莉 克隆羊多莉真身标本 “多莉”存活不足7年,远低于平均寿命 四、体细胞核移植技术存在的问题 到社会中去 2017年,克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后,不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆,下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了! 中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力:“不!克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康,但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。 自绵羊“多利”诞生之日起,围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。 2003 年1月,欧盟制定法案,制止克隆人;2003 年 12月,我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》,规定禁止生殖性克隆人研究,允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。 中国政府反对生殖性克隆、支持治疗性克隆 1.(2025 广东惠州 二模)犏牛是牦牛与黄牛杂交产生的后代,它融合了双亲的优良性状,但其雄性不育缺陷长期制约着良种扩繁。如图表示克隆犏牛的培育过程,下列叙述,正确的是( ) A.克隆犏牛的成功,证明了动物体细胞具有全能性 B.该技术通过激活重构胚,使其完成减数分裂并开始发育 C.耳缘细胞作为核供体是因为其已高度分化,不再分裂 D.克隆得到的雄性犏牛依然会表现出雄性不育的特征 D 随堂演练 2.2018年1月,中国科学院宣布世界首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生,标志着我国在非人灵长类动物克隆领域取得重大突破。下图为克隆猴的诞生过程简图,下列相关叙述正确的是( ) A.克隆猴“中中”的遗传物质全部来自B猴,与A猴和C猴无关 B.该技术说明高度分化的动物体细胞具有全能性 C.若B猴成纤维细胞核中某基因发生突变,则该突变可能会遗传给克隆猴“中中” D.C猴因需要为克隆猴提供早期发育所需的营养物质从而影响克隆猴的基因型 C 随堂演练 3.(2024 河北邯郸 二模)体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生、拯救濒危动物等方面有着广泛的应用前景。下列关于动物细胞核移植技术应用的叙述,错误的是( ) A.哺乳动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植的 B.克隆动物与供核动物的遗传性状完全相同,原因是遗传物质主要分布在细胞核中 C.利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物,可作为生物反应器生产医用蛋白 D.将患者细胞核移植到胚胎干细胞,诱导重组干细胞发育形成的器官可避免免疫排斥反应 B 随堂演练 4.体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。下列关于体细胞核移植技术的应用前景及存在问题的叙述,错误的是( ) A.利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育 B.从“多莉”再到“中中”“华华”,体细胞核移植技术发展到今天已相当成熟,成功率较高 C.利用体细胞核移植技术培育后代可以避免细胞核供体的线粒体遗传病基因传递给后代 D.有研究者指出,绝大多数克隆动物存在健康问题,如体型过大、脏器缺陷、免疫失调等 B 随堂演练 课堂小结 Lavf58.46.101 动物细胞培养大闯关 关卡 1/5 准备好开始实验了吗? 你将扮演一名细胞生物学家,完成从组织取材到传代培养的全过程。只有掌握了正确的知识,细胞才能存活哦! 评级标准 完美专家 0 次失误 资深研究员 1-2 次失误 实习生 3次及以上失误 开始实验 第一关:取材与分散 请将下列步骤按正确顺序排列 提示 操作步骤库 剪碎动物组织 制成细胞悬液 取动物组织块 胰蛋白酶处理 实验流程 1 2 3 4 提交实验 第二关:原代培养 观察显微镜下的细胞状态,回答问题 提示 显微镜视野 (100x) 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖。这种现象叫做: A. 细胞分化 B. 接触抑制 C. 细胞凋亡 第三关:传代培养 细胞接触抑制了,需要进行传代培养。对于贴壁细胞,第一步操作是什么? 提示 ️ 直接离心收集 胰蛋白酶处理 直接加培养液 提示:贴壁细胞紧紧抓着瓶壁,需要先让它们"松手"。 第四关:环境配置 将正确的培养条件拖入CO₂培养箱中 提示 拖入此处 ️ 36.5 0.5 pH 7.2-7.4 ️ 25 室温 95%空气+5%CO₂ 100% O₂ ️ 无菌无毒环境 已收集: 0/4 启动培养 第五关:终极挑战 总结关键知识点,完成填空 1. 动物细胞培养的原理是细胞 请选择 增殖 全能性 。 2. 培养液中通常需要加入 请选择 琼脂 血清 等天然成分。 3. CO₂的主要作用是维持培养液的 请选择 pH值 温度 。 提交答卷 恭喜通关! 完美专家 总失误次数: 0 你已经成为一名合格的细胞培养专家了! 知识点回顾: 取材:幼龄动物组织(分化低,增殖强) 分散:使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 原代:初次培养,出现接触抑制 传代:分瓶后的培养 条件:无菌、无毒、营养、适宜温度pH、气体环境 再玩一次 回答错误 请再试一次吧! 继续尝试 孙悟空拔毛 jasmine 动物体细胞核移植模拟实验 通过交互式模拟,逐步学习克隆高产奶牛的核心生物学原理和技术流程。每完成一步,自动解锁下一步按钮,请先点击相应步骤按钮再根据语音和操作反馈提示进行操作。 实验操作区 步骤 1/8 牛卵巢 代孕母牛 采集卵母细胞 培养卵母细胞 显微去核操作 获取供体细胞 细胞融合 激活重构胚 培养早期胚胎 胚胎移植 妊娠分娩 操作反馈 欢迎开始实验!请点击"采集卵母细胞"按钮开始第一步。 实验报告 重置实验 $