【高中生物】动物细胞融合技术与单克隆抗体第2课时课 2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx
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1、第二章第二章 细胞工程细胞工程第第2节 动物物细胞工胞工程程人教版人教版选择性必修选择性必修3 3(第二课时(第二课时)动物细胞融合技术与单克隆抗体动物细胞融合技术与单克隆抗体01动物细胞融合技术目录/CONTENTS 运用植物体植物体细胞胞杂交技交技术,可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障,培育出新的作物类型。从社会中来有没有技有没有技术能能让不同种不同种动物的体物的体细胞胞进行行杂交,培育出集不同交,培育出集不同细胞的胞的优势于一身的于一身的动物物细胞呢?胞呢?马的动物细胞A天鹅的动物细胞B飞马?需要什么技术?从社会中来 资料:资料:1970 1970年,科学家用发年,科学家用发绿色荧光绿
2、色荧光的染料标记的染料标记小鼠细胞小鼠细胞表面的蛋白质表面的蛋白质分子,用发分子,用发红色荧光红色荧光的染料标记的染料标记人细胞人细胞表面的蛋白质分子,将小鼠细胞和人表面的蛋白质分子,将小鼠细胞和人细胞细胞融合融合。这两种细胞刚融合时,融合细胞的一半发绿色荧光,另一半发红。这两种细胞刚融合时,融合细胞的一半发绿色荧光,另一半发红色荧光。在色荧光。在3737下经过下经过40min40min,两种颜色的荧光,两种颜色的荧光均匀分布均匀分布。小鼠小鼠细胞胞人人细胞胞细胞融合胞融合37,40min正常融合的正常融合的细胞胞融合融合细胞胞红色色荧光染料光染料标记的膜蛋白的膜蛋白绿色色荧光染料光染料标记的
3、膜蛋白的膜蛋白荧光光标记的小鼠的小鼠细胞和人胞和人细胞融合胞融合实验示意示意图动物细胞融合技术培养一一请同学们快速阅读课本P48页回答以下问题1.什么是什么是动物物细胞融合技胞融合技术(概念)?原理是什么?(概念)?原理是什么?2.所形成的所形成的杂种种细胞有什么特点?胞有什么特点?3.诱导动物物细胞融合的方法有哪些?胞融合的方法有哪些?4.动物物细胞融合技胞融合技术的意的意义和和应用有哪些?用有哪些?动物细胞融合技术培养一一1.动物细胞融合技术概念:概念:指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。细胞膜具有一定的流动性。物理法:化学法:生物法:原理:原理:诱导方方式式电融合法聚乙二醇(PE
4、G)融合法灭活病毒诱导法 过程程:病毒颗粒灭活的病毒颗粒粘附于细胞表面,使细胞互相凝聚细胞膜融合细胞核融合形成杂交细胞细胞膜打开细胞质融合动物细胞融合特有的诱导融合方法动物细胞融合技术培养一一3 3、为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活、为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活?灭活的病毒失去感染性。灭活的病毒其表面的糖蛋白结构没有被破坏,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。1、什么是病毒的灭活?灭活是指用物理或化学手段灭活是指用物理或化学手段使病毒失去,但并不破坏病毒的,但并不破坏病毒的。病毒的糖蛋白和一些酶可以与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞膜的蛋白质分
5、子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。思考讨论:2 2、灭活灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒诱导细胞融合的原理是?仙台病毒仙台病毒仙台病毒仙台病毒紫外线紫外线紫外线紫外线灭活灭活灭活灭活丧失感染活性(不感染细胞)丧失感染活性(不感染细胞)丧失感染活性(不感染细胞)丧失感染活性(不感染细胞)保留融合活性(诱导细胞融合)保留融合活性(诱导细胞融合)保留融合活性(诱导细胞融合)保留融合活性(诱导细胞融合)感染能力抗原结构抗原结构动物细胞融合技术培养一一【问题探究2】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?肺结核病人病理切片
6、病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。动物细胞融合技术培养一一结果:果:突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。意意义:形成 核的杂交细胞。即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。融合完成的融合完成的标志志:细胞核的融合细胞核的融合单至今,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年动物细胞融合技术培养一一1.动物细胞融合技术结果:果:意意义:应用:用:研究细胞、细胞、和培育生物等的重要手段,特别是利用动物细胞融合技术发展
7、起来的杂交瘤细胞技术,为制造单克隆抗体开辟了新途径。遗传免疫肿瘤新品种动物细胞融合技术培养一一 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理步骤酶解法去掉后,诱导融合,形成,再经植物组织培养形成。分散成后诱导细胞融合,形成。方法聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2高pH融合法、电融合法、离心法PEG融合法、电融合法、诱导法结果 形成?形成,以生产细胞产品意义打破生殖隔离,实现远缘杂交育种突破有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能细胞膜的流动性细胞的全能性细胞膜的流动性细胞壁原生质体杂种细胞杂种植株单个细胞杂交细胞灭活病毒杂种植株杂交细胞动物细胞融合技术培养一一(1)与植物原生
8、质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒()(2)灭活的含义是用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏它们的抗原结构()(3)二倍体动物细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞()判断常考语句,澄清易混易错01动物细胞融合技术目录/CONTENTS思考讨论:1.视频中了解到针对新冠肺炎真正的特效药是什么?2.这种特效药有着怎样的特点呢?针对新冠病毒的单克隆抗体。这种单克隆抗体可以和新冠病毒特异性结合,准确定位、药效强、持续时间久,并且可以大量储备生产。什么细胞能产生抗体?能产生抗体的细胞能否大量无限增殖?什么细胞具有无限增殖的能力?能否培养出一种能分泌抗
9、体且增殖能力强的细胞?要制备单克隆抗体,就需要找到一种能分泌抗体且增殖能力强的细胞。单克隆抗体及其应用二二病原体(如流感病毒)B细胞抗原呈递细胞辅助性T细胞B细胞记忆B细胞浆细胞抗体1一些病原体可以和B细胞接触,这为激活B细胞提供了第一个信号。1抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面,然后传递给辅助性T细胞。3一些病原体被树突状细胞、B细胞等抗原呈递细胞摄取。223456辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合,这是激活B细胞的第二个信号;辅助性T细胞开始分裂、分化,并分泌细胞因子。4单克隆抗体及其应用二二病原体(如流感病毒)B细胞抗原呈递细胞辅助性T细胞B细胞记忆B细胞浆细胞抗体1B
10、细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化,大部分分化为浆细胞,小部分分化为记忆B细胞。细胞因子能促进B细胞的分裂、分化过程。523456浆细胞产生和分泌大量抗体,抗体可以随体液在全身循坏并与这种病原体结合。抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附。6单克隆抗体及其应用二二1.传统抗体的获得方法(1)分泌细胞:化学本质:分布?浆细胞蛋白质主要分布在中,少量分布于组织液和外分泌液中(2)获取方法:向动物体内注射某种,使动物产生抗体,然后从动物中分离所需抗体。血清抗体反复抗原血清血清单克隆抗体及其应用二二不能无限增殖产生大量抗体动物体内抗原刺激浆细胞抗体筛选单一B细胞增殖分化抗原不纯抗
11、体不纯产量低、纯度低,且抗体的特异性差、灵敏度低。缺陷:抗原免疫传统抗血清所有抗体混合(3)缺点:回回顾旧知:抗体的旧知:抗体的产生生单克隆抗体及其应用二二2单克隆抗体的制备思路(1)B淋巴细胞特点:哺乳动物感染病原体后,体内会形成效应B细胞,这些细胞能分泌抗体,抗体识别并特异性结合病原体,从而抑制病原体的增殖等。实质是浆细胞动物体内产生的特异性抗体种类超过百万种,但每一个B淋巴细胞只分泌 特异性抗体。要想获得大量单一抗体,面临面临困难困难:在体外培养条件下,一个:在体外培养条件下,一个B B淋巴细胞淋巴细胞是是不可能不可能无限增殖无限增殖的。的。如何解决这一难题?一种必须单一的B淋巴细胞,形
12、成细胞群。克隆(大量增殖)单克隆抗体及其应用二二(2)骨髓瘤细胞特点:在体外培养条件下,在体外培养条件下,能大量能大量增殖增殖。英国:米尔斯坦德国:科勒由于发明了单克隆抗体的制备技术,于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。大胆设想一种B淋巴细胞骨髓瘤细胞(能产生抗体)(能大量增殖)融合细胞(既能产生抗体,又能大量增殖)(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,既能大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体。单克隆抗体:由单个B淋巴细胞经过克隆(无限增殖),形成基因型相同的细胞群,由这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。单克隆抗体及其应用二二3单克隆抗体的制备过程注
13、射特定的抗原进行免疫培养骨髓瘤细胞从脾中提取多种B淋巴细胞骨髓瘤细胞诱导融合将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合能产生抗体,但不能大量增殖不能产生抗体,但能大量增殖单克隆抗体及其应用二二【问题探究】过程分析不注射抗原,直接提取B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,能得到单克隆抗体吗?给小鼠注射特定抗原的目的是什么?诱导细胞融合的方法:能从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。不能实质是浆细胞物理方法:电融合法化学方法:聚乙二醇(PEG)融合法特有生物方法:灭活病毒诱导法单克隆抗体及其应用二二将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合多种杂交细胞若只考虑细胞的两两融合,融合形成的细胞有几种?需要的是?B-B细胞B-瘤细
14、胞瘤-瘤细胞3种杂交瘤细胞【延伸】若只考虑细胞的两两融合,培养液中共会出现几种细胞?5种融合的细胞3种未融合的细胞2种诱导融合单克隆抗体及其应用二二多种杂交细胞第一次筛选用特定的培养基在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长杂交瘤细胞(既能迅速大量增殖,又能产生抗体)单克隆抗体及其应用二二选择知识拓展:第一次筛选获得杂交瘤细胞。资料:已知细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基喋呤阻断。B淋巴细胞及同型融合细胞不能无限增殖,死亡骨髓瘤细胞及同型融合细胞不能合成DNA,死亡杂交瘤细胞能无限增殖,生长培养基中加入氨基喋呤B淋巴细胞合成合
15、成DNADNAS途径D途径不能分裂增殖骨髓瘤细胞合成合成DNADNAD途径能无限增殖任务:请根据以上信息,设计一种方法,从培养液中筛选出杂交瘤细胞。单克隆抗体及其应用二二杂交瘤细胞既能迅速大量增殖又能产生抗体第二次筛选克隆化培养、抗体检测抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(分泌的抗体能与特定抗原结合)能产生所需抗体的杂交瘤细胞经多次筛选单克隆抗体及其应用二二96孔板培养和筛选阳性孔抗体检测的方法抗原 抗体杂交法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。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
16、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阳性孔中的细胞还保证是来自单个细胞,挑选孔的细胞继续进行有限稀释,一般需进行34次,直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。不能阳性检测原理:抗原抗体杂交技术单克隆抗体及其应用二二多孔细胞培养板阳性克隆的筛选和克隆化培养用培养液有限稀释克隆化培养抗体检测单克隆抗体及其应用二二抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞能产生所需抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内体外培养单克隆抗体从细胞培养液中提取从小鼠腹水中提取体内培养杂交瘤细胞的特点:既能无限增殖,又能分泌特异性抗体 具备两种细胞的遗传物质特异性强,灵敏度高,可大量制备单克隆抗体及其应用二
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