【高中生物】動(dòng)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?yàn)榇嬖谏掣綦x，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(dòng)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(dòng)物細(xì)胞無細(xì)胞壁，雜交前無需去除細(xì)胞壁；(2)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)著名的實(shí)驗(yàn)：人—鼠細(xì)胞融合的實(shí)驗(yàn)，證明了細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。新課講解一、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)(一)概念：使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程，稱為動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)，也稱動(dòng)物細(xì)胞雜交。融合后形成的雜交細(xì)胞具有原來兩個(gè)或多個(gè)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(dòng)性。(三)大致過程：新課講解(四)人工誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法：(1)物理方法：電融合法、(離心、振動(dòng))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(dòng)物細(xì)胞融合過程的示意圖2.動(dòng)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(shí)完成的。1.滅活病毒誘導(dǎo)動(dòng)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(dòng)物細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑。(2)入侵機(jī)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(dòng)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(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較：比較項(xiàng)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(dòng)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(dòng)物細(xì)胞融合

細(xì)胞膜的流動(dòng)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(dòng)物體內(nèi)，然后，從動(dòng)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(diǎn)：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(dòng)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(duì)特定的抗原具有特異性免疫作用。(3)每一個(gè)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(gè)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(qiáng)的抗體稱為單克隆抗體。▼單克隆抗體的特點(diǎn)：特異性強(qiáng)、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(shí)驗(yàn)，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(jiǎng)。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(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)，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(cè)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.單克隆抗體的獲取：從細(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(cè)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(shí)歸納1.雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：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(diǎn)：特異性強(qiáng)、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(shí)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(bǔ)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(bǔ)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?yàn)椋孩盉細(xì)胞和B-B細(xì)胞死亡，能進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)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(shí)拓展克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè)★每一個(gè)孔中盡量只接種一個(gè)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(shí)間取上清液進(jìn)行抗體檢測(cè)2.第二次篩選的方法和原理：檢測(cè)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(duì)胎兒造成不利影響。該方法檢測(cè)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(shí)還會(huì)對(duì)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(shí)別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jī)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(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細(xì)胞的信號(hào)通路來抑制其生長(zhǎng)，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：?jiǎn)慰寺】贵w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(cè)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(shí)別的靶向作用和細(xì)胞毒素對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，因此它在臨床上具有靶點(diǎn)清楚、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)。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(shì)？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：?jiǎn)慰寺】贵w能準(zhǔn)確地識(shí)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(shí)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(yùn)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(diǎn)：特異性強(qiáng)、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(qǐng)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(qǐng)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(gè)_________________________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(diǎn)是_______________________。(4)在培養(yǎng)時(shí)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(diǎn)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(yíng)養(yǎng)；適宜的溫度、pH和滲透壓；氣體環(huán)境特異性強(qiáng)、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(gè)骨髓瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體B.單個(gè)B淋巴細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體C.單個(gè)雜交瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的抗體D.單個(gè)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(shí)驗(yàn)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(cuò)誤的是（

）A.電刺激可誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合或動(dòng)物細(xì)胞融合B.去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動(dòng)物組織分散成單個(gè)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(gè)B細(xì)胞可以獲得大量針對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(qǐng)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(jì)一方法（不考慮機(jī)械方法），從培養(yǎng)液中分離出雜種細(xì)胞，