【高中生物】動物細(xì)胞工程課件+高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程新課導(dǎo)入因為存在生殖隔離，不同種的植物不能進(jìn)行有性雜交，但可以進(jìn)行體細(xì)胞雜交，培育出體細(xì)胞雜種。不同的動物體細(xì)胞可以雜交(融合嗎)？與植物體細(xì)胞雜交有何區(qū)別？可以雜交。(1)動物細(xì)胞無細(xì)胞壁，雜交前無需去除細(xì)胞壁；(2)動物體細(xì)胞的全能性受很大的限制，因此融合后的雜交細(xì)胞不能發(fā)育成雜種動物。新課講解資料一：19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？(P49旁欄思考)提示：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。資料二：1970年，有兩位科學(xué)家做了一個著名的實驗：人—鼠細(xì)胞融合的實驗，證明了細(xì)胞膜具有一定的流動性。新課講解一、動物細(xì)胞融合技術(shù)(一)概念：使兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程，稱為動物細(xì)胞融合技術(shù)，也稱動物細(xì)胞雜交。融合后形成的雜交細(xì)胞具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息。(二)細(xì)胞融合的原理：細(xì)胞膜具有一定的流動性。(三)大致過程：新課講解(四)人工誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法：(1)物理方法：電融合法、(離心、振動)等。(2)化學(xué)方法：PEG(聚乙二醇)融合法。(3)生物方法：滅活病毒誘導(dǎo)法。促融方法滅活病毒促融示意圖(1)滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。(2)滅活的病毒：指事先用紫外線等方法使病毒的感染活性喪失，而保留病毒的融合活性。新課講解用滅活病毒誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合過程的示意圖2.動物細(xì)胞的融合先是細(xì)胞膜的融合，再是細(xì)胞質(zhì)的融合，而細(xì)胞核的融合是在雜交細(xì)胞第一次有絲分裂時完成的。1.滅活病毒誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細(xì)胞互相凝聚，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細(xì)胞膜打開，細(xì)胞發(fā)生融合。3.小結(jié)：病毒在生物技術(shù)中的應(yīng)用：(1)滅活的病毒在細(xì)胞工程可作為動物細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑。(2)入侵機體的病毒成為抗原，引起體液免疫或細(xì)胞免疫反應(yīng)；減毒或滅活的病毒作為疫苗用于免疫預(yù)防；(3)有些病毒在基因工程中可作為載體。新課講解(五)動物細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用：1.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。2.利用細(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。動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較：比較項目原理融合前處理誘導(dǎo)融合手段應(yīng)用植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞全能性、染色體變異

酶解法：去除細(xì)胞壁，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合

電融合法、PEG融合法

克服遠(yuǎn)源雜交不親和障礙，獲得雜種植株動物細(xì)胞融合

細(xì)胞膜的流動性

用胰蛋白酶離散細(xì)胞后，再誘導(dǎo)細(xì)胞融合

電融合法、PEG融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法。

制備單克隆抗體的技術(shù)之一新課講解二、單克隆抗體及其應(yīng)用1.傳統(tǒng)獲得抗體的方法：把某一種抗原反復(fù)注射到動物體內(nèi)，然后，從動物的血清中分離出所需的抗體。這種方法獲得的抗體稱為常規(guī)抗體或血清抗體。2.血清抗體的特點：產(chǎn)量低、純度低、抗體特異性差、反應(yīng)不夠靈敏。閱讀思考1.B細(xì)胞(漿細(xì)胞)與抗體(1)每一種B淋巴細(xì)胞受抗原刺激后，增殖分化形成特定的漿細(xì)胞，特定的漿細(xì)胞可以產(chǎn)生特定的某一種抗體。(2)動物體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞(指經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞)種類繁多，可以產(chǎn)生百萬種以上的抗體，每種抗體對特定的抗原具有特異性免疫作用。(3)每一個經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞只能產(chǎn)生一種特異性抗體。2.什么是單克隆抗體？由單個B淋巴細(xì)胞經(jīng)過無性繁殖（克隆），形成基因型相同的細(xì)胞群，這一細(xì)胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體稱為單克隆抗體。▼單克隆抗體的特點：特異性強、靈敏度高。3.但是能產(chǎn)生單一抗體的B細(xì)胞(漿細(xì)胞)是高度分化的細(xì)胞，失去了分裂能力，在體外培養(yǎng)條件是無法進(jìn)行克隆的。新課講解1975年英國科學(xué)家米爾斯坦和德國科學(xué)家科勒的設(shè)想：根據(jù)該設(shè)想，通過實驗，得到了單克隆抗體，并于1984年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。米爾斯坦(英)和科勒(德)的設(shè)想：利用經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的功能。利用瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下能無限增殖的特性。利用動物細(xì)胞融合的技術(shù)將兩種細(xì)胞融合獲得具有淋巴細(xì)胞和瘤細(xì)胞特性的雜交瘤細(xì)胞。利用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞，然后從中去提取。觀看視頻新課講解(一)單克隆抗體的制備過程1.雜交瘤細(xì)胞的制備和篩選：(1)將特定的抗原注入小鼠體內(nèi)，并從小鼠脾臟中分離出經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞(有多種)；(2)誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合；(3)用特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出雜交瘤細(xì)胞。(4)對上述經(jīng)選擇培養(yǎng)的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選，獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。2.雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)：將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細(xì)胞在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)(體外培養(yǎng))，或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖(即體內(nèi)培養(yǎng))。3.單克隆抗體的獲?。簭募?xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。建構(gòu)模型單克隆抗體的制備過程特定抗原多種B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞誘導(dǎo)融合多種融合細(xì)胞選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選雜交瘤細(xì)胞抗體檢測分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)注射小鼠腹腔內(nèi)增殖克隆化培養(yǎng)多次篩選單克隆抗體獲取注射小鼠培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞未融合細(xì)胞(第一次篩選)(第二次篩選)知識歸納1.雜交瘤細(xì)胞的特點：既能在體外培養(yǎng)條件下能無限增殖，又能產(chǎn)生單一抗體。3.單克隆抗體的特點：特異性強、靈敏度高，可大量制備。2.單抗制備過程為何要經(jīng)過哪兩次篩選？篩選1：用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞。(誘導(dǎo)融合后，從AA、BB、AB、A、B等中選出AB型細(xì)胞)。篩選2：(進(jìn)行有限稀釋后，在多孔培養(yǎng)板上，利用抗原和抗體的陽性反應(yīng))篩選出能產(chǎn)生相應(yīng)的特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。知識拓展

特定的選擇性培養(yǎng)基（HAT培養(yǎng)基）的篩選原理：①細(xì)胞合成DNA有兩條途徑，正常細(xì)胞內(nèi)兩種途徑都有，若全合成途徑(D途徑)被阻斷，可以通過補救合成途徑(S途徑)合成DNA；②骨髓瘤細(xì)胞不能合成轉(zhuǎn)化酶和激酶，因此只能進(jìn)行全合成途徑(D途徑)；③全合成途徑能(S途徑)被氨基喋呤（A）阻斷；④次黃嘌呤（H）、胸腺嘧啶（T）是補救合成途徑的原料；⑤無增殖能力的細(xì)胞在培養(yǎng)基中存活僅5～7天。將誘導(dǎo)融合后的細(xì)胞接種于HAT培養(yǎng)基后兩周，則細(xì)胞生存狀況及原因為：⒈B細(xì)胞和B-B細(xì)胞死亡，能進(jìn)行補救合成途徑，但是無增殖能力；⒉骨髓瘤細(xì)胞和瘤-瘤細(xì)胞死亡，兩種途徑均無法進(jìn)行，無法合成DNA并增殖；⒊雜交瘤細(xì)胞存活，能進(jìn)行補救合成途徑，能合成DNA并大量增殖。1.第一次篩選的方法和原理：知識拓展克隆化培養(yǎng)和抗體檢測★每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞2023/5/25有限稀釋法側(cè)面模擬圖克隆化培養(yǎng)一段時間取上清液進(jìn)行抗體檢測2.第二次篩選的方法和原理：檢測原理：抗原和抗體r的特異性結(jié)合(分子水平的鑒定)思考討論資料1用抗人絨毛膜促性腺激素單克隆抗體做成的“早早孕診斷試劑盒”。在妊娠第8天就可以作出診斷，這比原來的診斷方法提前了10d左右，可以避免孕婦在不知道妊娠的情況下因服用藥物而對胎兒造成不利影響。該方法檢測的準(zhǔn)確率在90%以上。資料2使用高效的細(xì)胞毒素類藥物進(jìn)行化療可以有效殺傷腫瘤細(xì)胞。但細(xì)胞毒素沒有特異性，在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時還會對健康細(xì)胞造成傷害，這限制了它在臨床上的應(yīng)用。抗體-藥物偶聯(lián)物（antibody-drugconjugates，ADC）通過將細(xì)胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物(如細(xì)胞毒素)三部分組成，它的作用機制如下圖所示。思考討論1.ADC抗體和藥物各具有什么作用？提示：抗體主要發(fā)揮靶向運輸作用，即通過特異性結(jié)合靶細(xì)胞表面的抗原(即抗體與抗原的特異性結(jié)合)，將連接的藥物輸送到靶細(xì)胞；藥物發(fā)揮治療效應(yīng)，如殺傷靶細(xì)胞。

提示：可以用放射性同位素標(biāo)記單克隆抗體進(jìn)行靶向放療。一些作用于細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細(xì)胞的信號通路來抑制其生長，理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結(jié)合進(jìn)行治療。提示：單克隆抗體診斷試劑盒中的單克隆抗體只與特定的抗原反應(yīng)，因此檢測的特異性和靈敏度大大提高；生產(chǎn)單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)、冷凍保存和復(fù)蘇利用，有利于控制產(chǎn)品的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)診斷試劑盒。ADC能夠協(xié)同發(fā)揮抗體特異性識別的靶向作用和細(xì)胞毒素對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，因此它在臨床上具有靶點清楚、毒副作用小等優(yōu)點。2.除了細(xì)胞毒素，還有哪些物質(zhì)理論上可以作為ADC偶聯(lián)的藥物？3.單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應(yīng)用上各具有什么優(yōu)勢？新課講解(二)單克隆抗體的應(yīng)用1.廣泛用作診斷試劑：①原理：單克隆抗體能準(zhǔn)確地識別抗原的細(xì)微差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可以大量制備。②實例：利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù)，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。2.運載藥物：如ADC(抗體-藥物偶聯(lián)物)。3.用于治療疾病。如把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體跟放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素等抗癌藥物相結(jié)合，制成”生物導(dǎo)彈”，即ADC(抗體-藥物偶聯(lián)物)。提示：”生物導(dǎo)彈”(ADC)的瞄準(zhǔn)器——單克隆抗體；彈頭——放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素等抗癌藥物。單克隆抗體的特點：特異性強、靈敏度高，可大量制備。課堂訓(xùn)練1.單抗制備過程分哪幾步？請用箭頭把以下各步驟的字母按正確順序連接起來。

課堂訓(xùn)練2.如圖為單克隆抗體制備的過程圖，請回答：(1)若A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞，則B細(xì)胞是取自小鼠脾臟內(nèi)的________細(xì)胞，從小鼠體內(nèi)提取分離該細(xì)胞之前，應(yīng)給小鼠注射_______類物質(zhì)。(2)d過程是一個_________________________的過程，該過程的進(jìn)行常用________________或_____________誘導(dǎo)。(3)假設(shè)僅考慮一種B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的兩兩融合，則可形成______種類型的C細(xì)胞，因此需用______培養(yǎng)基篩選出D細(xì)胞用于培養(yǎng)，D細(xì)胞的名稱是__________，其特點是_______________________。(4)在培養(yǎng)時通過________分裂方式大量繁殖。D細(xì)胞體外培養(yǎng)需要注意的條件是_____________________________________________。(5)單克隆抗體在疾病的診斷、治療和預(yù)防方面，與常規(guī)抗體相比，其特點是______________________________。特定抗原誘導(dǎo)B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合聚乙二醇(PEG)選擇3既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體雜交瘤細(xì)胞滅活病毒無菌、無毒的環(huán)境；充足的營養(yǎng)；適宜的溫度、pH和滲透壓；氣體環(huán)境特異性強、靈敏度高，可大量制備有絲經(jīng)過免疫的B淋巴課堂訓(xùn)練3.單克隆抗體是指（）A.單個骨髓瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體B.單個B淋巴細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體C.單個雜交瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體D.單個抗體通過克隆化，產(chǎn)生大量抗體C4.科學(xué)家將經(jīng)過羊紅細(xì)胞免疫過的小鼠B淋巴細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，并能分泌單克隆抗體。羊紅細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞在該實驗中分別屬于（）A.癌細(xì)胞和記憶淋巴細(xì)胞

B.抗原物和漿細(xì)胞C.特定抗體物和記憶淋巴細(xì)胞

D.癌細(xì)胞和漿細(xì)胞B5.下列關(guān)于細(xì)胞工程的敘述，錯誤的是（

）A.電刺激可誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合或動物細(xì)胞融合B.去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動物組織分散成單個細(xì)胞均需酶處理C.小鼠骨髓瘤細(xì)胞和經(jīng)抗原免疫小鼠的B淋巴細(xì)胞融合可制備單克隆抗體D.某種植物甲乙兩品種的體細(xì)胞雜種與甲乙兩品種雜交后代的染色體數(shù)目相同D課堂訓(xùn)練6.利用細(xì)胞工程方法，以SARS病毒核衣殼蛋白為抗原制備出單克隆抗體。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A.用純化的核衣蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi)，產(chǎn)生的血清抗體為單克隆抗體B.體外培養(yǎng)單個B細(xì)胞可以獲得大量針對SARS病毒的單克隆抗體C.將等量經(jīng)過免疫的B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞混合，經(jīng)PEG誘導(dǎo)融合后的細(xì)胞均為雜交瘤細(xì)胞D.利用該單克隆抗體與SARS病毒核衣殼蛋白特異性結(jié)合的方法可診斷出該病毒感染者D課堂訓(xùn)練7.如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關(guān)敘述，正確的是（）A.①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的經(jīng)過免疫的T淋巴細(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同時具有脾臟細(xì)胞(B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)胞群D課堂訓(xùn)練8.已知細(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。人的B淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細(xì)胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖，將這兩種細(xì)胞在試管中混合，加聚乙二醇促融，獲得雜種細(xì)胞。請回答：(1)試管中除融合的雜種細(xì)胞外，還有

種融合細(xì)胞。(2)設(shè)計一方法（不考慮機械方法），從培養(yǎng)液中分離出雜種細(xì)胞，