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2021人教版（新教材）必修二
遗传和进化
第二章
细胞工程
第2节
动物细胞融合技术和单克隆抗体（第二课时）
本节聚焦:
1.什么是细胞融合技术？
2.单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用?
我们知道
运用植物体细胞杂交技术，可以跨越不同植物之间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。那么，有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出及不同细胞的优势于一身的动物细胞呢？
1970年，有两位科学家做了一个人—鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜上的蛋白质分子是运动的。
回忆
实例1：自然条件
受精作用
一.动物细胞融合技术
1970年人工条件下的人-鼠细胞融合实验
实例2：人工诱导
请同学们快速阅读课本P48页回答以下问题
1.
什么是动物细胞融合技术（概念）？原理是什么？
2.
所形成的杂种细胞有什么特点？
3.
诱导动物细胞融合的方法有哪些？
4.
动物细胞融合技术的意义和应用有哪些？
概念：
结果：
杂交细胞
原理：
细胞膜的流动性
动物细胞融合也称________
。是指_________
动物细胞结合成一个细胞的过程。
两个
多个
或
单核
细胞杂交
一.动物细胞融合技术
1.
什么是动物细胞融合技术（概念）？原理是什么？
形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的
____
细胞，称为
________
。
2.
所形成的杂种细胞有什么特点？
正在融合的
淋巴细胞与骨髓瘤细胞
正在融合的鸡血细胞
诱导方法：
物理法：
化学法：
生物法：
灭活的病毒
如：仙台病毒
电激
聚乙二醇（PEG)
一.动物细胞融合技术
3.
诱导动物细胞融合的方法有哪些？
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）
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。
因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合
为什么能用灭活的病毒能进行动物细胞膜的融合？
用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程：
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
处理方法
诱导手段
结果
原理
看图对比动物和植物细胞融合的异同
项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
原理
融合前处理
用_____________和__________去除细胞壁后诱导原生质体融合
用____________使细胞分散后诱导细胞融合
诱导融合的方法
杂种植株（或杂交细胞）特点
杂种植株含有两种生物的遗传物质
杂交细胞具有
意义和用途
克服
不亲和的障碍，获得杂种_________
突破_________________，使__________成为可能。获得杂交细胞，用于_______
细胞膜的流动性
植物细胞全能性
细胞膜的流动性
纤维素酶
果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
物理法（离心，振动，电激）
化学法：PEG
物理法（离心，振动，电激）
化学法：PEG
还有
生物法：灭活的病毒
远缘杂交
两个或多个细胞的遗传物质
远缘杂交
单克隆抗体制备
植株
有性杂交局限
总结：比较植物体细胞杂交和动物细胞融合
意义：
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。
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。特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体
应用：
一.动物细胞融合技术
4.
动物细胞融合技术的意义和应用有哪些？
已成功的动物细胞融合实例有很多，如鼠—鸡、鼠—兔、鼠—猴、人—鼠、人—兔、人—鸡、人—蛙等上百种融合细胞。甚至已成功完成了酵母菌—鸡
、人—胡萝卜
等细胞的融合。
想了解更多信息，可通过网络、电视、杂志等途径关注动物细胞融合和单克隆抗体的最新信息。
生物种间杂交想像图
20世纪90年代初，英国科学家成功地利用“生物导弹”单克隆抗体瞄准并杀死了癌细胞，使患血癌的一名67岁退休教授与一名女患者的癌细胞奇迹般消失了。被称为“生物导弹”的单克隆抗体，能够跟踪和杀死细菌、病毒或癌细胞。
创设情境
抗原
动物体内
刺激
浆细胞
抗体
抗原不纯
抗体不纯
筛选单一B细胞
不能无限增殖产生大量抗体
传统抗体制备方法及缺陷
缺陷：
产量低、纯度低，
且抗体的特异性差、灵敏度低。
如何解决这个问题呢？
活动２:阅读P５３并思考：
科学家发现B淋巴细胞有什么特点？
怎样才能获得大量的单一抗体？
体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖
问题１：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的
问题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
科学家发现：１.体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上
２.每个B细胞只分泌一种特异性的抗体
单
克
隆
抗
体
克隆
一个
B淋巴细胞
细胞群
抗体
遗憾：
癌细胞
动物细胞融合
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
动物细胞融合
动物细胞培养
单克隆抗体
杂交瘤细胞
1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒的实验
阅读课本P49-50,了解单克隆抗体的制备过程
一个大胆的猜想
1975年，米尔斯坦和柯勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
二、单克隆抗体的制备
B、瘤、BB
、B瘤
、瘤瘤
√
第1次筛选目的：得到杂交瘤细胞（多种）。
例．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（
）
①淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞
A．
②④
B．①③⑤
C．
①②③④
D．②③
C
牛刀小试
抗体检测板
多孔细胞培养板
怎样再次筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
二选方法：克隆化培养和专一抗体检测
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个进行培养（克隆化培养）
一段时间后，检测每个孔内的抗体
分泌抗体能跟抗原结合的细胞即为所需细胞
多孔细胞培养板
怎样二次筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞？
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个进行培养（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
抗体检测板
专一抗体检测呈阳性
多孔细胞培养板
第2次筛选目的：在杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
单抗制备过程分哪几步？请用箭头把以下各步骤的字母按正确顺序连接起来。
顺序是？
牛刀小试
诱导其融合的方法有哪些？
注射抗原的目的是什么？
大量增殖杂交瘤细胞获得单抗的方法
两次筛选的目的
获得能产生相应抗体的B淋巴细胞
物理:离心、振动、电激
化学:聚乙二醇
生物：灭活的病毒
第1次筛选得到杂交瘤细胞（多种）。
第2次筛选得到能产生所需抗体的
杂交瘤细胞。
体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖。
效应B细胞
B淋巴细胞
注射抗原
骨髓瘤细胞
融合
B-B细胞
杂交瘤细胞
瘤-瘤细胞
选择性培养基
筛选1
多种杂交瘤细胞
符合要求的杂交瘤细胞
抗原-抗体
杂交法
筛选2
克隆化
体外培养
小鼠腹腔内增殖
单克隆抗体
总结
效应B细胞
B淋巴细胞
注射抗原
骨髓瘤细胞
融合
B-B细胞
杂交瘤细胞
瘤-瘤细胞
选择性培养基
筛选1
多种杂交瘤细胞
符合要求的杂交瘤细胞
抗原-抗体
杂交法
筛选2
克隆化
体外培养
小鼠腹腔内增殖
单克隆抗体
杂交瘤细胞特点
既可以产生特异性抗体，又可以大量增殖
单克隆抗体制备中包括几个阶段？
动物细胞融合、动物细胞培养
原理
细胞膜的流动性、细胞增殖
单克隆抗体的优点：
特异性强，灵敏度高，可大量制备。
总结
⑶图中B为________过程，
常用_________作为诱导剂
，该细胞继承___________的遗传特性，既能__________,又能___________
。
B
体外培养
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
足够数量的细胞群
注射到
小鼠腹腔
A
C
1.下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的抗体实验方案
⑴该实验方案的
目是
；
⑵A是从小鼠的脾脏中取得_______,该细胞能够产生
；
制备单克隆抗体
B细胞
专一抗体
细胞融合
灭活病毒
双亲细胞
分泌专一抗体
无限增殖
小试牛刀
(一)作为诊断试剂——最广泛应用
同位素标记的单克隆抗体，在特定组织中成像，定位诊断相关疾病。
准确、高效、简易、快速
单抗隆抗体的应用
⑵用于治疗疾病和运载药物
①特异性强、灵敏度高
生物导弹——单克隆抗体＋抗癌药物
②疗效高、毒副作用小
结合同位素的单抗
-----生物导弹
单抗
放射性同位素
课堂小结
动物
细胞
融合
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
单克隆抗体
筛选二
杂交细胞等
杂交瘤细胞
体外或
体内培养
筛选一
骨髓瘤
细胞
诱导融合
分泌特异抗体
的杂交瘤细胞
杂交瘤细胞群
提取
已免疫的
B淋巴细胞
动物细胞融合技术
动物细胞培养技术
单克隆抗体的制备
既能迅速大量繁殖
又能产生专一抗体
特异性强
灵敏度高
可大量制备
课堂
小结
注射
抗原
1.由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”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B.“弹头”是由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成
C.“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D.“生物导弹”是利用细胞工程制出来的
C
巩固练习
2.右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
淋巴细胞
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
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
D
巩固练习
3.下图为科研工作者利用小鼠制备H7N9禽流感病毒单克隆抗体的过程,请据图回答有关问题。
(1)图中将H7N9病毒抗原基因导入受体细胞常用的方法是
。?
(2)在受体细胞的培养过程中,为了防止污染,通常还要在细胞培养液中添加一定量的 ,其培养液与植物组织培养的培养基相比,特有的天然成分是
。
?
(3)图中X细胞一般选用
,与植物体细胞杂交相比,诱导X细胞和Y细胞融合还可采用
。?
(4)单克隆抗体的制备过程需要经过多次筛选,首先用特定的选择性培养基筛选出
,最终获得足够数量的
的细胞，选出符合要求的细胞后,可在体外条件下或注射到 进行增殖培养。
?
(5)利用上述技术生产的单克隆抗体可制作成诊断盒,用于准确、快速诊断H7N9禽流感病毒的感染者,这种诊断运用了
杂交技术,这体现了单克隆抗体
的特性。?
显微注射技术
抗生素
动物血清
骨髓瘤细胞
灭活的病毒
杂交瘤细胞
能产生所需抗体
小鼠腹腔
抗原—抗体
特异性强、灵敏度高
4.(1)若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自小鼠体内的
细胞，从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射_____________类物质。
（2）d过程是一个___________的过程，该过程的进行常用_____________或_____________诱导。
(3)假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成
种类型的C细胞，因此需用__________培养基筛选出D细胞用于培养，D细胞的名称是
，其特点是_________________________________________。
B淋巴
抗原
动物细胞融合
聚乙二醇
灭活病毒
选择性
3
既能无限增殖又能产生特异性抗体
杂交瘤细胞
(4)在培养时通过________分裂方式大量繁殖。D细胞体外培养需要注意的条件是（要求答4项）___________________________________________。
（5）单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，其特点是_________________。
特异性强、灵敏度高，
并可能大量制备
有丝
无菌、无毒的环境；充足的营养；适宜的温度和pH；适宜的气体环境
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遗传和进化
第二章
细胞工程
第2节
动物细胞培养（第一课时）
动物细胞培养
动物细胞培养
动物细胞核移植
动物细胞融合
其它动物细胞工程的基础
生产单克隆抗体
动物
细胞
工程
常用
技术
为什么要进行动物细胞培养？
什么是动物细胞培养？
怎样进行动物细胞的培养？
一、动物细胞培养
1、概念：
就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
2、原理：
细胞增殖
回顾：植物组织培养的原理是：
细胞的全能性
3、动物细胞培养的条件
1）无菌、无毒的环境（即对培养液和所有培养用具进行无菌处理，
添加一定量的抗生素，定期更换培养液）
2）营养
（葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、促生长因子、动物血清等。）
3）温度和H
温度：36.5±0.5度,
pH值：7.2-7.4
4）气体环境：
O2和CO2（95%空气和5%
CO2
）
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
3、动物细胞培养的条件
4.动物细胞培养的意义
（1）生物制品：酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等
（2）进行有毒物质和药物的检测
（3）临床治疗：人工皮肤
（4）生物学基础研究
：细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究
研发病毒疫苗
干扰素
通过细胞培养检测有毒物质
细胞培养板
例.动物细胞工程技术的基础是
（
）
A.动物细胞融合
B.单克隆抗体
C.胚胎移植
D.动物细胞培养
D
牛刀小试
项目
原理
结果
培养基的状态
培养基的特有成分
植物组织
培养
植物细胞
全能型
产生新植株、
细胞产物
固体
植物激素
动物细胞
培养
细胞增殖
产生细胞群
细胞产物
液体
动物血清血浆
植物组织培养与动物细胞培养技术的比较
阅读教材44-45页，尝试回答以下问题
1、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料
2、为什么将取出的组织分散成单个细胞？
3、如何将组织分散成单个细胞？
4、细胞培养用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？
5、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？
6、动物细胞生长特性：
7、原代培养、传代培养
8、10代以内的细胞的遗传物质有何特点？10代以后的？
5、动物细胞培养过程
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
胰蛋白酶
剪碎
单个细胞
加培养液
细胞
悬浮液
10代
细胞
部分细胞“癌变”，无限传代
动物细胞培养不能最终培养成动物体
50代细胞
原代培养
传代培养
细胞贴壁
剥离、分瓶
细胞
分化程度低，增殖能力强
去掉组织间蛋白
原代培养——初次培养
传代培养——分瓶后的培养
动物细胞培养过程中涉及到名词解释
细胞贴壁：
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上(单层)。
要求：
培养瓶（皿）内表面光滑、无毒、易于贴附。
接触抑制：
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。
动物细胞培养过程中涉及到名词解释
原代培养
把第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。
传代培养
当原代培养的细胞生长停止，这时如果要使细胞继续生长，就要及时用胰蛋白酶等，使细胞从瓶壁上解离下来，然后加入新的培养液，将细胞分离稀释，并从原培养瓶内转接到新的培养瓶内的过程。
细胞株
从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到40-50代，其遗传物质没有发生变化。
细胞系
传到40-50代后有部分细胞遗传物质发生了变化，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，可能在培养条件下无限制的传代下去。
细胞悬浮液
细胞株
10代细胞
50代细胞
细胞系
无限传代
原代培养
传代培养
遗传物质改变
原代培养、传代培养、细胞株、细胞系四者之间的关系
注意
总结：动物细胞培养过程
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
配置细胞悬液
剪碎用胰蛋白酶处理
10代细胞
转入培养瓶
40-50代细胞
传代培养
无限传代
单个细胞
加培养液稀释
传代10代以内，遗传物质不改变，保持正常二倍体核型。
传代10-50代左右，增长缓慢以至于完全停止，部分细胞核型可能发生变化（遗传物质可能改变）
为什么用胰蛋白酶处理？
分瓶传代培养
原代培养特点：细胞贴壁、接触抑制
继续传代培养少部分细胞获得不死性，细胞突变，遗传物质已经改变，等同于癌细胞。
细胞株：一般说遗传物质未改变
细胞系：遗传物质已改变
原代培养
7、干细胞培养及其应用
7、干细胞培养及其应用
7、干细胞培养及其应用
干细胞应用
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遗传和进化
第二章
细胞工程
第2节
动物体细胞核移植技术和克隆动物（第三课时）
本节聚焦
什么是动物体细胞核移植技术？
动物体细胞核移植技术的基本过程是什么？
拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷出，一声“变”！既变作三二百个小猴，周围攒簇。
多利羊实验
移植
去细胞核
新细胞
黑色母羊C代孕
多利
白色母羊A
黑色母羊B
提取细胞核
动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、概念：
将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
2、核移植
种类：
胚胎细胞核移植（易）；体细胞核移植（难）
供体细胞培养
（MⅡ卵母细胞）
减数第二次分裂中期
去核的卵母细胞
供体细胞注入去核卵母细胞
受体细胞激活，完成减数分裂、发育
胚胎移植
3、体细胞核移植的过程：
卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
1.受体细胞为什么选用卵母细胞？
思考：
卵细胞
次级卵母细胞
第一极体
MⅡ期：
减数第二次分裂中期
卵母细胞作受体细胞的原因：
体积大，易操作；
含有激发细胞核全能性的物质。
4.克隆过程
供体细胞
去核卵母细胞
重组胚胎
克隆动物
一般指DNA分子扩增。
由一个细胞分裂所形成的细胞群体。
指基因型完全相同的个体或群体。
分子水平：
细胞水平：
个体水平：
克隆就是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
补充：克隆
练习：下列有关克隆的叙述，不正确的是
A、生物体通过体细胞进行的无性繁殖
B、将某种瘤细胞体外培养繁殖成大量细胞
C、扦插和嫁接实质上也是克隆?
D、将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA中
D
克隆：是通过无性繁殖的方法产生出来的一群
遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
牛刀小试
教材54页
讨论：
1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来供体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。
培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
讨论：
3.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
讨论：
5.体细胞核移植技术的应用前景
6.体细胞核移植技术存在的问题
①
成功率低
②
克隆动物存在健康问题
③
克隆动物食品的安全性问题存有争议
练习与应用
练习与应用
练习与应用
练习与应用
谢谢
