2.3 课时3 动物细胞融合技术及其应用(共32张PPT) 2024-2025学年浙科版苏教版（2019）高中生物学选择性必修3

(共32张PPT)
2.3 课时3 动物细胞
融合技术及其应用
能阐述动物细胞融合技术的概念,举例说出诱导动物细胞融合的方法。
01
能概括干细胞的类型和特点。
03
能概述单克隆抗体的制备过程。
02
能简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
04
植物体细胞杂交
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交技术跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新的作物类型。　　　　　
温故而知新
有没有技术让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？
一、动物细胞融合技术
在一定的条件下将两个或多个动物细胞，通过物理、化学或生物方法，结合形成一个细胞的技术。
细胞膜的流动性
1、概念：
2、原理：
3、诱导方式
物理法：电融合法
化学法：聚乙二醇（PEG)
生物法：灭活病毒诱导法
与植物原生质体融合的方法相同
——动物细胞融合特有
自发融合
缺点：频率极低。
人为促进细胞融合
①生物方法：
a.诱导物：灭活的病毒，如仙台病毒、疱疹病毒、腮腺炎病毒等。
3.动物细胞融合——诱导方法
仙台病毒
紫外线
灭活
丧失感染活性（不感染细胞）
保留融合活性（诱导细胞融合）
★思考：什么是病毒的灭活？
灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。
★为什么能用灭活的病毒进行动物细胞膜的融合？
动物细胞融合所特有的融合方式
灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面
↓
细胞膜被病毒颗粒穿通
↓
细胞膜连接
↓
细胞核融合，形成杂交细胞
灭活原理：
灭活的病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞质膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞质膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞质膜打开，细胞发生融合
b.诱导机理：病毒可以与细胞质膜发生作用，使细胞紧密凝集，直至融合。
c.缺点：病毒进入细胞后，可能会对细胞的 产生一定的干扰。
生命活动
用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程：
②化学方法
a.诱导剂：聚乙二醇。
b.局限性：有一定的毒性，对某些细胞(如卵细胞)不适用。
③物理方法
a.诱导方法：电场诱导融合法。
b.优点：对细胞伤害小，易操作、控制和观察。
3.动物细胞融合——诱导方法
动物细胞A
动物细胞B
动物细胞______
_______
法诱导
培养
物理 化学 生物
杂交细胞（单核）
膜融合质融合
①融合过程:细胞膜融合→细胞质融合→ ________融合。
②细胞膜融合的过程体现出细胞质膜具有__________________。
③融合后杂交细胞的特点: 具有____________________,杂交细胞表现出两个____________的特点。
④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
一定的流动性
亲本细胞
有丝分裂
4.动物细胞融合的过程
两种细胞的遗传信息
5.诱导细胞融合的机理
在各种方法的促融合作用下，细胞质膜出现 、 和 ，进而发生细胞质融合和细胞核的融合，最终形成 。
6.融合结果
人工诱导细胞融合后，可能产生 类型的细胞，因此需要对细胞进行 ，挑选出所需要的细胞。
多种
筛选
粘连
破裂
融合
杂交细胞
7.意义：
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
8.应用：
（1）细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
（2）利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
至今，种间、属间、科间，甚至动植物之间融合都已获得了成功。
生物种类 细胞来源 成功年代
酵母菌—鸡 原生质体—血红细胞 1975年
人—胡萝卜 腹水癌细胞—原生质体 1976年
人—小鼠 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978年
正在融合的淋巴细胞与骨髓瘤细胞
正在融合的鸡血细胞
【核心探讨】
1.19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、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？
病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
2.比较动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术
(1)动物细胞融合和植物体细胞杂交技术的原理分别是什么？
动物细胞融合的原理是细胞质膜的流动性；植物体细胞杂交技术的原理是细胞质膜的流动性和植物细胞的全能性。
(2)两者在方法上有什么异同？
都可用聚乙二醇(PEG)诱导融合法和电场诱导融合法诱导融合；但动物细胞还可用灭活的病毒诱导融合法诱导细胞融合。
(3)两者在最终结果上有什么不同？
动物细胞融合最终得到的是杂种细胞，而植物体细胞杂交技术最终得到的是杂种植株。
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
步骤
诱导融合的方法
意义
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
细胞膜的流动性
细胞膜的流动性
植物细胞的全能性
纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种细胞，再经植物组织培养形成杂种植株
胰蛋白酶或胶原蛋白酶分散成单个细胞后，诱导细胞融合，形成杂交细胞
化学融合法(聚乙二醇法)、物理融合法(电融合法)
生物方法(病毒诱导)、化学方法(聚乙二醇诱导)、物理方法(电场诱导融合法)
突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能；制备单克隆抗体
核心归纳——植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
结果
形成杂种植株
形成杂种细胞，以生产细胞产品
1.对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是( )
A.均可使用PEG、电融合或灭活病毒诱导细胞融合
B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离
C.两者都可以体现细胞的全能性
D.在适宜的条件下，均可产生完整个体
B
2.基因型为Aa与基因型为Bb的动物体细胞混合，用灭活的病毒处理后，不可能获得下列哪种基因型的细胞( )
A.AAaa B.AaBb
C.Aabb D.BBbb
C
抗原 动物体内
刺激
浆细胞
抗体
抗原不纯
抗体不纯
1.传统抗体制备方法及缺陷
①是含有多种抗体的 抗体。
②不能 地对付某一类病原体。
③治疗效果不佳。
混合
专一性
二、生产单克隆抗体
①体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上
②每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
1）科学家发现：
单
克隆
抗体
一个
B淋巴细胞
抗体
细胞群
克隆
如何获得大量、单一的抗体？
体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖。
2）需解决问题：
3）遗憾：
积极思维：如何解决传统抗体制备的缺陷？
如何解决这一难题？
癌细胞
动物细胞融合
思考１：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的？
思考２：有什么方法能使B细胞产生抗体的能力和无限增殖能力同时具备？
积极思维：如何解决传统抗体制备的缺陷？
2.一个极富创造力的方案：
动物细胞融合
杂交细胞
动物细胞培养
单克隆抗体
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，
又能产生专一抗体
骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
1975年，米尔斯坦和柯勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
二、生产单克隆抗体
注射特定抗原
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
小鼠的脾脏中获取
3、单克隆抗体的制备过程
PEG融合法、
电融合法、
灭活病毒诱导法
能产生抗体，但不能大量增殖
不能产生抗体，但能大量增殖
2
杂交瘤细胞(多种)
1
3
置于选择性培养基上培养
第一次筛选
融合的细胞
BB
1
3
2
B
B瘤
瘤瘤
瘤
√
克隆化培养
抗体检测
第二次筛选
(抗原-抗体杂交技术)
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
阳性细胞
杂交瘤细胞(多种)
每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞
96孔板
阳性孔
在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。
阳性孔
抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养（克隆化培养）
一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体
上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔
多孔细胞培养板
抗体检测板
分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞
体外培养
体内或体外培养
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
注射到小鼠腹腔
项目 体内培养 体外培养
优点
缺点
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
体外培养
单克隆抗体
体内或体外培养
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
注射到小鼠腹腔
灵敏度高
特异性强
可大量制备
第一次筛选
（1）筛选原因：诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞。
骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
（2）筛选方法：用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种融合后形成的细胞（“B-B细胞”、“瘤-瘤细胞”）都会死亡，只有杂交瘤细胞（“B-瘤细胞”）才能生长。
杂交瘤细胞
选择培养基
（3）筛选目的：得到杂交瘤细胞。
【注意说明】
（1）筛选原因：由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经第一次筛选获得的杂交瘤细胞中存在产生其他抗体的细胞。
（2）筛选方法：用多孔培养皿培养，在每个孔内只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群。
（3）筛选目的：得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞
多孔培养板
克隆化培养和抗体检测
筛选抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖
又能产生特异性抗体
第二次筛选
【注意说明】
动物细胞融合
动物细胞培养
给小鼠注射特定的抗原
B淋巴细胞（免疫）
骨髓瘤细胞
杂交细胞
杂交瘤细胞
单克隆抗体
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
第一次筛选
第二次筛选
诱导融合
选择培养基
克隆化培养，抗体检测
体外培养或小鼠腹腔内增殖
灵敏度高
特异性强
可大量制备
既能大量繁殖又能产生抗体
①制备单克隆抗体 ，其优点是对肿瘤细胞
有较好的 杀伤作用。
靶向制剂
选择性
如：制成“生物导弹”
生物导弹：单克隆抗体＋抗癌药物(放射性同位素/细胞毒素）
4.单克隆抗体的应用
②由于单克隆抗体可以高度 地识别抗原，它在 上也有一定的临床价值。
特异性
疾病诊断
导向手术
同位素标记
位置
③利用单克隆抗体进行 ，其目的是利用 的单克隆抗体在体内显示肿瘤 ，用以指导手术范围。
艾滋病检测试剂
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。
作为诊断试剂的优点：准确、高效、简易、快速
3.下列有关单克隆抗体制备过程的叙述错误的是（ ）
A.过程①注射一种灭活病毒可使
小鼠体内产生浆细胞
B.过程②形成的两两融合细胞只
有图中所示的类型
C.过程③采用抗原—抗体反应进
行特定杂交细胞的筛选
D.过程④获得的全部杂交细胞都只能产生同一种抗体
B
4.下图是一种“生物导弹”的作用原理示意图，没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药，可抑制DNA和RNA的合成，对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是（ ）
A.单克隆抗体是由杂交细胞合
成和分泌的
B.活化阿霉素能抑制细胞中的
DNA复制和转录过程
C.在治疗中，应先注射非活化
磷酸阿霉素再注射生物导弹
D.单克隆抗体特异性强，能减轻阿霉素对正常细胞的伤害
c