2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体课件-2026-2027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，以“飞马培育”“新冠血浆捐献”等问题导入，通过回顾必修1细胞膜流动性旧知，构建“概念-原理-方法-应用”知识支架，衔接细胞融合技术与单克隆抗体制备流程。 其亮点在于运用对比表格（植物与动物细胞融合）、科学史（冈田善雄实验、米尔斯坦成果）及实验流程分析（两次筛选），培养科学思维与探究实践。通过“生物导弹”等应用实例及“趁热打铁”练习题，助力学生深化理解，也为教师提供清晰教学路径。

第2节 动 物 细 胞 工 程 第二章 细胞工程 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 动物细胞培养 运用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。 动物细胞培养 有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同细胞的优势于一身的动物细胞呢？ 飞马？ 需要什么技术？ 壹 动物细胞融合技术 动物细胞培养 知识回顾： 现在学习： 什么是细胞融合？人细胞和小鼠细胞如何融合在一起？ 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。 壹 动物细胞融合技术 动物细胞培养 1. 概念 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。 形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞遗传信息的。 细胞膜具有一定的流动性。 物理法：电融合法 化学法：聚乙二醇（PEG)融合法 生物法：灭活病毒诱导法 ——动物细胞融合特有 方法 原理 结果 意义 与植物原生质体融合方法相同 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。 常用：仙台病毒、疱疹病毒、腮腺炎病毒 动物细胞就像植物的原生质体一样，即使相互紧贴在一起也不会自动发生融合，需要提供一些特殊的诱导因素；动物细胞没有细胞壁，直接融合 壹 拓展：灭活病毒诱导法 动物细胞培养 动物细胞融合 动物细胞培养 AA、AB、BB 2.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？ 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 1.什么是病毒的灭活？ 病毒丧失感染性，但保留抗原特性 灭活的病毒粘附 使细胞凝聚 膜打开 膜融合 质融合 细胞核融合 动物细胞融合实质及完成的标志：细胞核的融合 动物细胞A 动物细胞B 杂交 细胞AB 诱导、融合、筛选 膜融合 质融合 核融合 杂交细胞经第一次有丝分裂，两个核才融合 小资料：动物细胞技术融合简史 细胞融合的现象早在19世纪就已经被发现了。1838年在肿瘤中观察到了细胞融合后产生的多核细胞。此后在有病毒感染的病理组织如天花脓包周围、受水痘损害的皮肤、麻疹患者的扁桃体中陆续发现多核细胞。1875年首次观察到了脊椎动物（蛙类）血液细胞的融合现象。虽然很早就发现了细胞融合的现象，但受当时科技发展水平的限制，人们对这一现象并没有给予足够的重视。 直到20世纪50年代末，日本学者冈田善雄 （Okada, 1928—2008）发现仙台病毒（HVJ流感病毒）可以促进腹水癌细胞（ETC）进行细胞融合，至此，才真正开启了人们对细胞融合技术的探索。 原因：病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 肺结核病人病理切片 壹 动物细胞融合技术 动物细胞培养 （1）受精作用：是在同种生物之间进行的，精子与卵细胞的融合不需要任何诱导剂，受精卵内具备同种生物的两个亲本的遗传物质 （2）动物细胞融合可在不同物种间进行，由于物种间存在生殖隔离，所以自然条件下不能融合成杂交细胞，必须有诱导剂才能融合。形成的杂交细胞具备两个亲本细胞的遗传物质，从而体现两个亲本的遗传特性 注意： 动物细胞融合与受精作用的区别 壹 动物细胞融合技术 动物细胞培养 2. 应用 ①至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间细胞融合都已获得成功。 ②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。 ③为制造单克隆抗体开辟了新途径。 （主要） 正在融合的鸡血细胞 壹 动物细胞融合技术 动物细胞培养 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 结果 意义 遗传信息 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 物理法：电融合法、离心法； 化学法：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 杂种植株 杂交细胞 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 具有原来两个或多个细胞的遗传信息 动物细胞培养 为什么要号召新冠感染痊愈者捐献自己的血浆？这样的血浆对新冠感染患者有什么作用呢？ 血浆中有新冠病毒的抗体, 可以用于治疗新冠感染患者。 但一个捐献者的200-300毫升的血浆，如果合格，一般也只能治疗2-3个患者。 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 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) 体液免疫 病原体 处理呈递 结合 直接接触（第一个信号） 分裂、分化 并 分泌 分裂分化 促进 产生分泌 摄取 抗原呈递细胞 辅助性T细胞 B细胞 细胞因子 记忆B细胞 浆细胞 抗体 病原体 特异性 结合 被其他免疫细胞吞噬消化 （第二个信号） 产生 定义 分布 抗体 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 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。 抗原 克隆形成细胞群，产生抗体 动物体内 抗原 反复 注射 浆细胞 抗体 B细胞 增殖 分化 抗体不纯 缺点：产量低，纯度低，特异性差。 如何解决这个问题呢？ 1.传统的抗体生产方法 筛选单一B细胞 抗原不纯 动物体内产生的特异性抗体种类超过百万种，但每一个B细胞只分泌一种特异性抗体 不能无限增殖！ 动物细胞培养 B细胞1 抗体1 产生 能产生抗体1，但不能大量增殖 有没有什么方法让B细胞获得无限增殖的能力？什么细胞能无限增殖呢？ 英国科学家米尔斯坦 德国科学家科勒 极富创造性的实验方案 单克隆抗体的制备 贰 动物细胞培养 骨髓瘤细胞 （癌细胞） 能无限增殖，但不能产生抗体 单克隆抗体的制备 贰 B细胞1 抗体1 产生 能产生抗体1，但不能大量增殖 动物细胞培养 B细胞1 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 既能无限增殖， 又能产生专一性抗体 单克隆抗体的制备 贰 动物细胞培养 单 克 隆 抗 体 一个B淋巴细胞 细胞群 抗体 克隆 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 （能无限增殖） 一种B淋巴细胞 （只分泌一种特异性抗体） 杂交瘤细胞 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 极富创造性的实验方案: 单克隆抗体的制备 贰 1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒发明了单克隆抗体的制备技术，于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。 两种细胞如何获得 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞 多种B细胞 骨髓瘤细胞 将骨髓瘤细胞和B细胞融合 多种杂交细胞 诱导融合 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 诱导融合操作后细胞有多少种形态 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 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 如何筛选？ 第一次筛选获得杂交瘤细胞 动物细胞培养 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。 筛选出杂交瘤细胞方法？ 培养基中加入氨基蝶呤 B细胞1 B细胞2 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞1、2、3、4 能合成DNA（S途径），但不能无限增殖，死亡 不能合成DNA（D途径被阻断），因此无法增殖，死亡 能正常合成DNA(S途径)无限增殖，生长 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 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 思考：得到的杂交瘤细胞一定是所需的吗？ 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 杂交瘤细胞 （既可以大量增殖又能产生抗体） 第一次筛选 筛选出抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 如何筛选 第二次筛选 注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞 多种B细胞 骨髓瘤细胞 将骨髓瘤细胞和B细胞融合 多种杂交细胞 诱导融合 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 将这些杂交瘤细胞进行培养并稀释 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。 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 抗原1 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 抗体检测呈阳性 上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔 动物细胞培养 贰 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？ 抗体检测板（绿色为阳性） （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且持续分泌抗体。 方法：抗原—抗体杂交 原理：抗原—抗体特异性结合 第二次筛选获得抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 项目 第一次筛选 第二次筛选（需要多次筛选） 筛选目的 筛选方法 筛选原因 诱导融合后得到多种融合细胞，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，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。 筛选出杂交瘤细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。 克隆培养、抗体检测：用96孔板培养，在每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，经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞 多种B细胞 骨髓瘤细胞 将骨髓瘤细胞和B细胞融合 多种杂交细胞 诱导融合 B细胞1 B细胞2 B细胞3 B细胞4 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 单克隆抗体 从培养液或小鼠腹水中获得大量的单克隆抗体 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 贰 获取大量单克隆抗体的方法 Ⅰ. 优点： Ⅱ. 缺点：规模小，产量少 Ⅰ. 优点：可大规模培养，大量生产 ①腹腔培养 ②体外培养 不需培养基，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 Ⅱ. 缺点：需要人为控制培养条件，成本相对较高 单克隆抗体的优点 动物细胞培养 贰 单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合 可以大量制备 灵敏度高、特异性强、可以大量制备 单克隆抗体的应用 动物细胞培养 贰 （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 比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。 准确、高效、简易、快速 艾滋病检测试剂 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。 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。 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 （2）用于运载药物和治疗疾病 (主要用于癌症治疗)如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹” ADC 抗体 药物 接头 ADC被细胞吞噬 ② ① ⑤ 细胞凋亡 单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC 瞄准装置 爆炸装置 发挥靶向运输作用 发挥治疗效应。如杀伤靶细胞。 其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。 实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。 优点：位置准确、疗效高、副作用小 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 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。 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 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？ 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。 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。 单克隆抗体的制备 动物细胞培养 贰 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？ 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。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．动物细胞融合过程中，既有细胞膜融合也有核的融合。( ) 2．细胞融合技术突破了有性杂交的局限，创造出了许多动物、植物的新物种。( ) 3．筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞时，需要运用到抗原—抗体杂交的方法。( ) 4．经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产。( ) 5．抗体—药物偶联物是指将单克隆抗体与细胞毒素相结合。( ) 1-5/10 完成 √ √ √ × × 趁热打铁 36 6．下列关于动物细胞融合的说法，不正确的是( ) A．动物细胞融合是指两个或多个细胞结合形成一个细胞的过程 B．动物细胞融合后形成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PEG融合法、灭活病毒诱导法、紫外线照射法等 D．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 6/10 完成 C 趁热打铁 37 7．猴痘是一种病毒性人畜共患病，B6R蛋白是猴痘病毒的抗原。下图是筛选、制备抗B6R蛋白单克隆抗体的示意图，①～④表示细胞，下列叙述正确的是( ) A．细胞①含有从小鼠的脾中得到的能 产生特定抗体的B淋巴细胞 B．诱导①②融合常用的方法与 诱导原生质体融合的方法完全相同 C．④过程需要添加抗生素等物质， 以防止病毒污染 D．图中的培养瓶需要置于含有95%O2 和5%CO2的混合气体中培养 7/10 完成 A 趁热打铁 38 8．单克隆抗体在多种疾病的诊断和治疗中发挥重要作用，下图是利用小鼠制备单克隆抗体的过程，以下叙述错误的是( ) A．从已免疫小鼠获取的B细胞均可分泌目标抗体 B．可在无菌条件下采用电融合法诱导细胞融合 C．在特定培养基中筛选出的细胞M为杂交瘤细胞 D．抗体阳性检测的原理是抗原—抗体特异性结合 8/10 完成 A 趁热打铁 39 9．若用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则单克隆抗体制备过程中的两次筛选可表示为( ) 9/10 完成 D 趁热打铁 40 10．由单克隆抗体研制而成的抗体—药物偶联物被叫作“生物导弹”，由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此描述不正确的是( ) A．“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成的 B．“弹头”是由细胞毒素等物质构成的 C．“弹头”中的药物具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能 D．“生物导弹”是利用细胞工程制备出来的 10/10 完成 C 趁热打铁 41 www.aliyun.com - Media Transcoding Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $