【生物】動物細(xì)胞工程第2課時課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程第2節(jié)動物細(xì)胞工程1.闡明動物細(xì)胞融合技術(shù)的概念、過程與意義,并與植物體細(xì)胞雜交過程進(jìn)行比較,提升科學(xué)思維能力。2.通過分析單克隆抗體制備過程示意圖,概述單克隆抗體制備的原理、過程,探討單克隆抗體的優(yōu)點及應(yīng)用,認(rèn)同動物細(xì)胞融合技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生等方面發(fā)揮了重要作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)二

動物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體③意義：打破生殖隔離，實現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育新的作物類型。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)①植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁。②植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志：形成雜種植株。有沒有技術(shù)能讓不同種動物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，培育出集不同細(xì)胞的優(yōu)勢于一身的動物細(xì)胞呢？2.2動物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體動物細(xì)胞融合技術(shù)一、動物細(xì)胞融合技術(shù)1.概念：指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的技術(shù)。2.原理：細(xì)胞膜具有一定的流動性3.結(jié)果：形成具有原來兩個或多個細(xì)胞的遺傳信息的雜交細(xì)胞。4.融合方法：動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，可以直接誘導(dǎo)融合。與植物原生質(zhì)體融合的方法相同物理法電融合法、離心法化學(xué)法聚乙二醇（PEG）融合法生物法滅活病毒誘導(dǎo)法（動物細(xì)胞融合特有）滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒失去感染能力，但是并不破壞病毒的抗原結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布動物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志:形成具有單核的雜交細(xì)胞課本P48一、動物細(xì)胞融合技術(shù)【問題4】植物原生質(zhì)體融合與動物細(xì)胞融合在誘導(dǎo)方法上有何異同？滅活病毒是如何促使動物細(xì)胞發(fā)生融合的？完成標(biāo)志：形成具有單核的雜交細(xì)胞（具有原來兩個或多個細(xì)胞的遺傳信息）原理：細(xì)胞膜具有一定的流動性意義：突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。滅活：用物理或化學(xué)手段使病毒失去感染能力，但是并不破壞病毒的抗原結(jié)構(gòu)。利用動物細(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。課本P48一、動物細(xì)胞融合技術(shù)5.意義：6.應(yīng)用：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交（種間、屬間、科間、動植物之間）成為可能。成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。特別是利用雜交瘤技術(shù)制造單克隆抗體。植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合原理細(xì)胞融合前的處理方法誘導(dǎo)方法結(jié)果7.植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞融合的比較細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動性用果膠酶和纖維素酶去除細(xì)胞壁用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細(xì)胞分散成單個細(xì)胞物理法、化學(xué)法物理法、化學(xué)法、滅活病毒形成雜種植株形成雜交細(xì)胞金版學(xué)案P55書本P49右上角問題：19世紀(jì)30年代，科學(xué)家曾在患肺結(jié)核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核細(xì)胞。如何解釋這一現(xiàn)象？

病人體內(nèi)的病毒等誘導(dǎo)多個體細(xì)胞融合形成了多核細(xì)胞。一、動物細(xì)胞融合技術(shù)一、概念檢測1.下列有關(guān)動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交比較的敘述，錯誤的是（）A.它們的原理都涉及細(xì)胞膜的流動性B.都可以用電融合法或PEG融合法誘導(dǎo)融合C.融合前都需用纖維素酶或果膠酶處理細(xì)胞D.前者主要是為了獲得細(xì)胞產(chǎn)品，后者主要是為了獲得雜種植株C課本P51金版學(xué)案P55課后練習(xí)：金版學(xué)案課時評價作業(yè)（八）：1-4；6在世界范圍內(nèi)，癌癥患者的數(shù)量逐年遞增（全球平均每年有75-80萬人死于癌癥），而且還呈現(xiàn)出年輕化的趨勢?；熯^程中，由于化學(xué)藥物沒有特異性，因此必然會殺死患者體內(nèi)正常細(xì)胞，對患者身體健康造成較大的影響。目前，化學(xué)療法是治療癌癥的常見手段，化療的原理是借助一定藥物，通過破壞細(xì)胞膜、阻斷DNA的復(fù)制、干擾細(xì)胞內(nèi)生長和增殖所需的信號傳導(dǎo)通路等，促使癌細(xì)胞死亡。然而，化學(xué)療法也會帶來很大的副作用（如惡心、脫發(fā)、嘔吐等），你能解釋其中的原因嗎？任務(wù)一：自主思考

結(jié)合所學(xué)，提供一種讓該藥物只作用于癌細(xì)胞而不傷及無辜的方案？

（

提示：癌細(xì)胞對于機體而言，充當(dāng)?shù)氖鞘裁唇巧?/p>

體內(nèi)什么物質(zhì)可與它特異性識別并結(jié)合呢？）抗體222222222222222增殖形成B淋巴細(xì)胞細(xì)胞群大量單一抗體單克隆抗體2222222222222222單個B淋巴細(xì)胞體外培養(yǎng)大量增殖

第2章

細(xì)胞工程

動物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體【問題1】如何制備能與腫瘤抗原特異性結(jié)合的抗體？【問題2】如何大量制備單一抗體？向動物反復(fù)注射腫瘤抗原使動物產(chǎn)生抗體從動物血清中分離所需抗體動物會接觸多種天然抗原，因此體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體的種類超過百萬種。一個B淋巴細(xì)胞B淋巴細(xì)胞群大量化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體克隆產(chǎn)生在體外培養(yǎng)條件下，一個B淋巴細(xì)胞不可能無限增殖每一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體?！締栴}3】如何突破這個障礙？如何獲得既能產(chǎn)生特異性抗體，又能無限增殖的細(xì)胞呢？把B淋巴細(xì)胞與一種能無限增殖的細(xì)胞融合。產(chǎn)量低、純度低、特異性差閱讀課本P49第一段B細(xì)胞產(chǎn)生抗體骨髓瘤細(xì)胞能大量增殖雜交細(xì)胞（雜交瘤細(xì)胞）既能產(chǎn)生抗體，又能大量增殖單克隆抗體動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞培養(yǎng)1975年，英國分子生物學(xué)家米爾斯坦與德國生物化學(xué)家科勒通過用綿羊紅細(xì)胞免疫小鼠，從小鼠脾臟中提取B淋巴細(xì)胞，利用細(xì)胞融合技術(shù)，將其與具有無限增殖能力的骨髓瘤細(xì)胞融合，從而獲得了世界上第一株能穩(wěn)定分泌特定抗體的雜交瘤細(xì)胞株。米爾斯坦和科勒也因此獲得了1984年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎?？评帐巧韺W(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者中最年輕的一位，獲獎時年僅38歲。米爾斯坦（CesarMilstein）

科勒（GeorgesJ.F.K?hler）課本P48-49結(jié)合課本P48-49圖2-16:

嘗試構(gòu)建制備單克隆抗體的流程B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞雜交細(xì)胞融合二：單克隆抗體制備過程任務(wù)二：結(jié)合課本P48-49圖2-16:嘗試構(gòu)建制備單克隆抗體的流程，并回答下列問題

①給小鼠注射特定抗原目的？

②誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法有幾種？

③誘導(dǎo)融合后的細(xì)胞類型？若僅考慮兩兩細(xì)胞融合呢？⑥得到大量單克隆抗體哪兩條途徑？④雜交瘤細(xì)胞是如何篩選出來的？⑤有幾次篩選過程？目的是什么？注射特定的抗原（腫瘤抗原）培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞從脾中提取骨髓瘤細(xì)胞誘導(dǎo)融合PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導(dǎo)法多種雜交細(xì)胞：未融合的細(xì)胞B-B細(xì)胞、瘤-瘤細(xì)胞、B-瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞多種B淋巴細(xì)胞特點：既能無限增殖，又能產(chǎn)生抗體1、單克隆抗體的制備過程1.免疫處理2.誘導(dǎo)融合3.選擇培養(yǎng)如何把雜交瘤細(xì)胞從眾多的細(xì)胞中篩選出來?若只考慮細(xì)胞的兩兩融合，培養(yǎng)基中會存在幾種細(xì)胞？課本P48-49二、單克隆抗體的制備過程在動物細(xì)胞培養(yǎng)液中加入氨基喋呤制成特定的選擇培養(yǎng)基（HAT培養(yǎng)基），將誘導(dǎo)融合后的細(xì)胞接種到該培養(yǎng)基中。第一次篩選：篩選出雜交瘤細(xì)胞①B淋巴細(xì)胞及同型融合細(xì)胞能合成DNA，但不能無限增殖→死亡②骨髓瘤細(xì)胞及同型融合細(xì)胞不能合成DNA，不能增殖→死亡③雜交瘤細(xì)胞能合成DNA，且能無限增殖→存活二、單克隆抗體的制備過程①細(xì)胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基喋呤阻斷。②人淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但不能分裂增殖。

③鼠骨髓瘤細(xì)胞中只有D途徑，沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。多孔培養(yǎng)板[常用工具]【思考討論】5.如何篩選能分泌腫瘤抗體的雜交瘤細(xì)胞？1.怎樣檢測細(xì)胞是否能分泌腫瘤抗體？2.將所有細(xì)胞放在一起檢測還是分開成單個細(xì)胞檢測？[回答問題]加入抗原進(jìn)行專一抗體檢測。分成單個細(xì)胞分別檢測。二、單克隆抗體的制備過程篩選出的雜交瘤細(xì)胞都能產(chǎn)生所需抗體嗎？為什么？4.克隆化培養(yǎng)和抗體檢測132如何篩選出能夠分泌腫瘤抗體的雜交瘤細(xì)胞？96孔板二、單克隆抗體的制備過程課本P49稀釋，加入到各孔中培養(yǎng)2122132112122ABCDEFG陽性孔稀釋，加入到各孔中培養(yǎng)ABCDEFGABCDEFG1133331在各孔中加入腫瘤抗原在各孔中加入腫瘤抗原在各孔中加入腫瘤抗原31221222111132133212331322124.克隆化培養(yǎng)和抗體檢測單克隆抗體制備過程中兩次篩選的比較項目第一次篩選第二次篩選篩選原因目的

篩選方法

篩選出雜交瘤細(xì)胞篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇培養(yǎng)獲得的雜交瘤細(xì)胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細(xì)胞用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長。用96孔板培養(yǎng)，在每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞的情況下進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。誘導(dǎo)融合后得到的細(xì)胞中，除雜交瘤細(xì)胞之外，還有未融合的親本細(xì)胞，也有融合的具有同種核的細(xì)胞二、單克隆抗體的制備過程金版學(xué)案P56點撥提升注射到腹腔內(nèi)抗體檢測呈陽性的雜交瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)①體外大規(guī)模培養(yǎng)或②注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖單克隆抗體易于控制培養(yǎng)條件（如無需提供無菌環(huán)境等），操作簡單，成本較低，但規(guī)模小，產(chǎn)量少。從細(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲得大量的單克隆抗體可大規(guī)模培養(yǎng)，大量生產(chǎn)，需要人為控制培養(yǎng)條件，成本相對較高。優(yōu)點：①特異性強②靈敏度高③可大量制備如何利用篩選出來的雜交瘤細(xì)胞獲得大量單克隆抗體？課本P49二、單克隆抗體的制備過程從_______小鼠的脾臟中提取________細(xì)胞①小鼠______多種雜交細(xì)胞抗體檢測呈______性的______細(xì)胞細(xì)胞融合選擇培養(yǎng)_______細(xì)胞______細(xì)胞單克隆抗體②體外細(xì)胞培養(yǎng)________培養(yǎng)與抗體檢測（可進(jìn)行多次）從腹水中提取從培養(yǎng)液中提取第一次篩選：篩選出________細(xì)胞第二次篩選：篩選出_________細(xì)胞_______法、________和_____________法單克隆抗體制備過程運用了哪些技術(shù)？原理分別是什么？已免疫B淋巴骨髓瘤PEG融合滅活病毒誘導(dǎo)電融合雜交瘤雜交瘤陽雜交瘤腹腔內(nèi)分泌特異性抗體的雜交瘤克隆化動物細(xì)胞融合：細(xì)胞膜具有一定流動性動物細(xì)胞培養(yǎng)：細(xì)胞增殖二、單克隆抗體的制備過程金版學(xué)案P57【例3】下圖是單克隆抗體制備流程的示意圖,下列有關(guān)敘述正確的是()

A.①是從已免疫的小鼠脾中獲得的T細(xì)胞B.②中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細(xì)胞的形成C.③同時具有脾細(xì)胞和鼠骨髓瘤細(xì)胞的特性D.④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌所需抗體的細(xì)胞D金版學(xué)案P57應(yīng)用到的技術(shù)？細(xì)胞膜具有一定的流動性多種雜交細(xì)胞及未融合的細(xì)胞小鼠骨髓瘤細(xì)胞多種B淋巴細(xì)胞給小鼠注射特定抗原誘導(dǎo)

融合提取第一次篩選用特定的選擇性培養(yǎng)基第二次篩選足夠數(shù)量的能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔體外培養(yǎng)大量單克隆抗體雜交瘤細(xì)胞（既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生抗體）（能產(chǎn)生抗體）（能無限增殖）從腹水中提取從培養(yǎng)液中提取克隆化培養(yǎng)、抗體檢測（進(jìn)行多次篩選）動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖單克隆抗體制備過程原理？復(fù)習(xí)回顧聯(lián)系生活271、診斷試劑——最廣泛應(yīng)用抗原-抗體雜交法抗人絨毛促性腺激素單克隆抗體在妊娠第8天就可以作出診斷，比原來診斷方法提前了10d左右，準(zhǔn)確率在90﹪以上。具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速特點診斷優(yōu)點：三、單克隆抗體的應(yīng)用新冠病毒檢測試劑課本P50細(xì)胞凋亡①ADC被細(xì)胞吞噬②⑤ADC抗體藥物接頭抗體-藥物偶聯(lián)物(ADC)，實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷

靶向運輸藥物,即通過特異性結(jié)合靶細(xì)胞表面的抗原，

將連接的藥物輸送到靶細(xì)胞。思考：ADC的抗體所發(fā)揮的作用？2015年，全球銷售額排前十位的藥物中，單克隆抗體藥物就有5種。我國的單克隆抗體藥物市場規(guī)模已達(dá)72億元三、單克隆抗體的應(yīng)用2、運載藥物單克隆抗體+藥物=“生物導(dǎo)彈”課本P501.下列有關(guān)動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交比較的敘述，錯誤的是（

）A.它們的原理都涉及細(xì)胞膜的流動性B.都可以用電融合法或PEG融合法誘導(dǎo)融合C.融合前都需用纖維素酶或果膠酶處理細(xì)胞D.前者主要是為了獲得細(xì)胞產(chǎn)品，后者主要是為了獲得雜種植株2.科學(xué)家以SARS病毒的核衣殼蛋白為抗原，制備出了單克隆抗體。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A.利用該單克隆抗體可以診斷是否感染SARS病毒B.體外培養(yǎng)單個B淋巴細(xì)胞可以獲得針對SARS病毒的單克隆抗體C.將等量B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞混合，經(jīng)誘導(dǎo)后融合的細(xì)胞即為雜交瘤細(xì)胞D.將純化的核衣殼蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi)，從小鼠血清中分離出的抗體為單克隆抗體CA課本P51練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測8.下圖是制備乙型肝炎病毒表面抗體的流程,下列敘述正確的是()A.細(xì)胞Ⅰ表示多種T淋巴細(xì)胞B.原生質(zhì)體融合與過程①均可用滅活病毒處理C.兩次篩選均需進(jìn)行專一抗體檢驗D.圖中對小鼠的兩次注射目的不同D小本P22第一次篩選的目的是得到雜交瘤細(xì)胞,不需要第一次注射的是抗原,第二次注射的是能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞9.(2023·廣東)制備新型冠狀病毒單克隆抗體的簡要過程如下:給小鼠注射N蛋白(新型冠狀病毒重要的標(biāo)志蛋白)→從脾臟中獲取細(xì)胞①→誘導(dǎo)細(xì)胞①與小鼠的細(xì)胞②融合→篩選出細(xì)胞③→克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,獲得細(xì)胞④。上述過程的細(xì)胞①~④中,可能不具有增殖能力的是()A.細(xì)胞① B.細(xì)胞②C.細(xì)胞③ D.細(xì)胞④小本P23A二、拓展應(yīng)用假如你掌握了動物細(xì)胞融合技術(shù)，你想用這種技術(shù)來解決哪些問題?解決這些問題的大致思路是怎樣的?這樣做會有什么風(fēng)險?請查閱相關(guān)資料，完善自己的思路，并形成文字報告，與同學(xué)交流。提示：可以利用動物細(xì)胞融合技術(shù)培育多倍體胚胎，研究其發(fā)育機制，甚至可能培育出新的物種。但是，目前相關(guān)技術(shù)還不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等問題，并且還可能帶來一些倫理方面的問題。課本P51課后練習(xí)：金版學(xué)案課時評價作業(yè)（八）：5；7-16練習(xí)與應(yīng)用知識小結(jié)：單克隆抗體的制備（1）該過程中應(yīng)用到的技術(shù)_______________________________________（2）原理_______________________________________（3）注射特定抗原的目的______________________________________________（4）誘導(dǎo)融合的方法______________________________________動物細(xì)胞特有的誘導(dǎo)融合方法為_______________________動物細(xì)胞融合、動物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞膜具有一定的流動性、細(xì)胞增殖用特定的抗原對小鼠進(jìn)行免疫，并從該小鼠的脾中得到能產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細(xì)胞PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導(dǎo)法滅活病毒誘導(dǎo)法（5）第一次篩選的目的______________________

第一次如何篩選___________________________

篩選原理_________________________________________________________________________________篩選獲得雜交瘤細(xì)胞用特定的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選在選擇培養(yǎng)基上，未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長（6）雜交瘤細(xì)胞的特點__________________________________（7）第二次篩選的目的________________________________________________如何篩選___________________________________________________選擇抗體檢測呈___性的雜交瘤細(xì)胞，即_____________

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