《动物细胞融合与单克隆抗体》教学设计
课题
动物细胞融合与单克隆抗体
学生年级
高二
课型
新授
课时
1课时
内容要求
1.阐明动物细胞融合是通过物理、化学或生物手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。
教学重点
1.动物细胞融合原理与方法。
2.单克隆抗体的制备流程与应用。
教学难点
1.1杂交细胞的遗传特性。1.2动物细胞融合前、后的处理。1.3动物细胞融合与植物原生质体融合的区别。
2.1单克隆抗体的概念。2.2单克隆抗体制备流程。2.3单克隆抗体与“生物导弹”
教学手段
课件展示、讲解、课堂练习、学生展示
教学用具
教学平板电脑
教学过程
教师活动
学生活动
教学意图
导入
20世纪70年代科学家利用动物细胞融合技术完成了两个里程碑式的实验。课件展示人鼠细胞融合实验，选取学生介绍该实验
根据课件由学生介绍人鼠细胞融合实验的流程、现象和结论。
介绍细胞学发展历史，激发学生兴趣，为下一环节铺垫。
细胞融合
展示动物细胞融合原理、定义，结合植物原生质体融合内容介绍动物细胞融合方法及融合前的准备。
回忆植物原生质体融合内容并集体回答。
介绍动物细胞融合知识点，引导学生与植物原生质体融合做初步对比。
提问：融合后所有细胞都是杂交细胞吗？为什么？
学生回答问题。
引发学生对杂交细胞遗传信息来源的思考，认识到细胞融合存在随机性。
列表比较动植物细胞融合的区别，让学生思考回答有关问题。
从动植物细胞出发比较两者结果的不同，引出下一小节。
单克隆抗体
回顾免疫学中抗原抗体知识，设计问题检查学生相关知识深度，讲解免疫应答为什么会产生不止一种抗体。
完成课件中的问题并通过平板电脑提交答案；回答问题。
为何传统方法难以制备单克隆抗体是本节一个难点，需要结合免疫学知识回答。在此设计了难易两个问题检查学生基础，根据平板反馈决定讲解内容。
展示抗体制备的传统方法，说明该方法的缺陷，说明单克隆抗体的来源。
介绍抗体制备的传统方法，提出淋巴B细胞，引导学生思考细胞培养知识。
指出淋巴B细胞在细胞培养中的问题，提出骨髓瘤细胞，引出1975年米尔斯坦柯勒的实验（细胞融合第二个重要实验），并提示从设想到实践的曲折。
提出实验思路，说明创新思维的重要性，同时引导学生思考将实验思路落实的实际流程。
展示实验流程，根据学情提问或讲解每个环节的原理与方法。
集体思考回答。
认识单克隆抗体制备的流程图，引导学生思考每个环节遇到的问题和解决的方法。
介绍单克隆抗体的医学应用。
引导学生注意“生物导弹”中单克隆抗体的作用。
练习巩固
根据单克隆抗体制备流程图解设计问题，学生回答后选取学生进行讲解。
回答、讲解。
检测学生对单克隆抗体制备的掌握情况；根据平板电脑学生上传的答案选取学生讲解。
播放自制微视频
巩固课堂所学内容。
要求学生完成习题。
完成习题
利用平板电脑发布答案，查看报告。
布置课后分组讨论任务
布置课后分组讨论题
引导学生思考细胞融合与受精作用
课件28张PPT。动物细胞融合与单克隆抗体高二生物组
动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
细胞融合原理
细胞膜具有一定的流动性
问题：
诱导融合后的细胞一定具有双方的遗传信息吗？
诱导A、B两种细胞融合，融合后可能有A、B等未融合细胞及AA、AB、BB等多种杂交细胞，因此细胞融合后需要进行筛选。动物细胞融合与植物细胞融合的比较什么是抗原：
能够引起机体产生特异性
免疫应答的物质叫做抗原，如病毒、细菌及自身异常细胞。
1.一个细菌只带有一种抗原吗?
A.是的 B.不一定
2.一种抗原只与一种抗体结合吗？
A.是的 B.不一定由血清中提取的抗体是由不同淋巴细胞产生的多种抗体的混合物（可达百万种以上）。向动物体内注射某种抗原，使其产生抗体，让后从血清中分离所需抗体。
产量低、纯度低、特异性差
问题：
怎样才能得到单克隆抗体？
每一个效应B淋巴细胞（浆细胞）只分泌一种特异性抗体，要获得大量的单一抗体必须克隆单一的效应B淋巴细胞。可是B淋巴细胞体外培养条件下不能长期存活，无法大量制备单克隆抗体。效应B淋巴细胞:
分泌特异性抗体
骨髓瘤细胞：
适宜条件下无限增殖将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到既能分泌特异性抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞。单克隆抗体制备过程中，共有两次筛选，第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，两次筛选的原理和方法不同。第一次筛选：在HAT选择培养基中，骨髓瘤细胞因不能合成DNA而无法增殖；而杂交瘤细胞因具有B淋巴细胞特性可合成DNA而正常增殖。第二次筛选：
将杂交瘤细胞稀释后接种在多孔细胞培养板。每孔一个细胞，培养后检测每孔上清液中抗体。
最终选出能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。将最终选出的杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。
优点：
特异性强，灵敏度高，可大量制备①体外诊断试剂（最广泛应用）②治疗疾病和运载药物：
将药物定向带到癌细胞所在的部位（生物导弹）如图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题：
(1)据图可知，________________技术是动物细胞工程技术的基础，而________技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
(2)图中过程①常用的诱导因素是__________________，过程②常在________培养基中完成。
(3)A细胞为________细胞，其特点是______________________________。
(4)合成的单克隆抗体最终可以从________和________中提取。导学案第6题二者都能长成为个体吗？
二者细胞内分别有几个染色体组？
二者遗传信息来自哪里？
细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人体淋巴细胞有这两种DNA的合成途径，淋巴细胞一般不分裂增殖。小鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径。在培养液中加入氨基嘌呤，可使 D 合成途径阻断，仅有 D 合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞不能增殖；但淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞因为可以利用淋巴细胞中的 S 途径合成DNA而增殖。
单克隆抗体的第一次筛选经初步筛选得到的杂交瘤细胞并非都能分泌所需抗体，这时常用“有限稀释法”来二次筛选。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，尽量使每孔细胞不多于一个。待其增殖后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体（常用酶联免疫吸附试验法），那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，需挑选阳性孔细胞继续进行有限稀释，如此进行3～4次，直至确保每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。 单克隆抗体的第二次筛选《动物细胞融合与单克隆抗体》导学
[学习目标] 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。2.归纳单克隆抗体的制备过程及应用。
课前预习
1970年，有两位科学家做了人—鼠细胞融合的实验，证明细胞膜具有流动性。该如实现人—鼠细胞的融合，动物细胞融合后有什么用途？
一、动物细胞融合
1．概念：_______或多个动物细胞结合形成______________的过程，也称细胞杂交。
2．原理：细胞膜______________。
3．诱导融合的方法
(1)物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如______________、_______等。
(2)生物方法：______________。
4．过程：具有不同遗传信息的两个或多个细胞_______细胞。
5．结果：形成单核杂交细胞，具有原来______________细胞的遗传信息，可表现出两个或多个亲本的特点。
6．意义：成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。如：利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
归纳总结
1．对动物细胞融合的理解
(1)动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。其中细胞膜融合是细胞融合的先导，细胞核融合是细胞融合的实质。
(2)融合后的细胞不可以直接培养，还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有的细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要进行筛选。
(3)细胞融合技术与有性杂交不同。有性杂交有着十分严格的时空关系和物种界限；动物细胞融合则不同，它通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障，从而能够按照人们的意愿，把不同物种的不同组织类型的细胞融合在一起。
拓展提升 生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源
(1)转基因生物：目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。
(2)杂种植株：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(3)经细胞培养获得的动物细胞：遗传物质只来自一个亲本。
(4)动物细胞融合形成的杂交细胞：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(5)克隆动物：细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。
动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比
比较项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
细胞膜的流动性、细胞的全能性
细胞膜的流动性
融合前处理
用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁
用胰蛋白酶细胞分散
诱导手段
电激、聚乙二醇等诱导
电激、聚乙二醇、灭活病毒诱导
结果
形成杂种植株
形成杂交细胞，以生产细胞产品
用途
培育新品种
制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等
意义
突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
二、单克隆抗体的制备
1．传统抗体的获得
(1)方法：①向动物体内注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需_______。
(2)缺陷：产量_______、纯度_______、特异性_______。
2．单克隆抗体的制备
(1)制备原理
①B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只产生一种单一抗体，B淋巴细胞在体外_______(填“能”或“不能”)无限增殖。
②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。
③杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能______________，又能产生______________。
(2)制备过程
①制备特异性B淋巴细胞
②获得杂交瘤细胞
③克隆化培养和抗体阳性检测
④将杂交瘤细胞在_______培养或注射到小鼠_______内增殖
⑤从细胞培养液或小鼠的腹水中提取单克隆抗体
(3)单克隆抗体优点：____________________________。
(4)单克隆抗体的应用
①作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和______________。
巩固练习
1．动物细胞融合的原理是( )
A．细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
C．细胞质的流动性 D．细胞质酶的活性
2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素是( )
A．聚乙二醇 B．灭活的病毒
C．振动 D．电激
3．如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
4．利用单克隆抗体研制而成的“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”由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B．“弹头”由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成
C．“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D．“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的
5．某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是___________________。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有__________________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是___________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是____________________。
6．如图表示单克隆抗体的制备过程，据图回答下列问题：
(1)据图可知，________________技术是动物细胞工程技术的基础，而________技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
(2)图中过程①常用的诱导因素是__________________，过程②常在________培养基中完成。
(3)A细胞为________细胞，其特点是______________________________。
(4)合成的单克隆抗体最终可以从________和________中提取。
7．科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发许多动物细胞的分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答下面的问题：
(1)利用细胞融合技术制备单克隆抗体，一般选用的是_____________和____________融合。
(2)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，其思路如图所示。
①酶A是指________，酶B是指____________。
②对已导入重组质粒的Ⅱ进行“检测”的原因是________________；Ⅲ指代的细胞具有的特点是：________________________________。
③有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，试用相关的图示及文字表示该过程。
_______________________________________________________________________________
参考答案
1．A 解析 细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。
2．B 解析 动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导，而植物原生质体融合不能用灭活的病毒诱导。
3．D 解析 ①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；③为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。
4．C 解析 “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞，也能杀伤正常细胞，不具有选择性；“生物导弹”中的“瞄准装置”由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成；“弹头”由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成；“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。
5．(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% (3)1 100
(4)不能无限增殖
解析 (1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。
(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100(条)。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。
6．(1)动物细胞培养 细胞融合 (2)灭活的病毒(或聚乙二醇) 选择性 (3)杂交瘤 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 (4)培养液 小鼠腹水
解析 (1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养，细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。(2)过程①中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要有生物法(如用灭活的病毒)、化学法(如用聚乙二醇)、物理法(如电激等)。过程②是单克隆抗体技术的筛选过程，是在特定的选择性培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
7．(1)骨髓瘤细胞 经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞) (2)①限制酶 DNA连接酶 ②导入成功率很低 既能无限增殖又能产生特异性抗体 ③如图所示
解析 (1)制备单克隆抗体选用的融合细胞一般为骨髓瘤细胞(能无限增殖)与经过免疫的B淋巴细胞(能产生特异性抗体)。(2)图示Ⅰ过程为获取目的基因，需用限制酶切取出目的基因片段；由于目的基因导入成功率并不高，故常需进行导入检测；由于Ⅲ指代的细胞具有“无限增殖”的调控基因，故可进行无限增殖，从而产生大量的单克隆抗体。
