细胞工程中克隆原理的应用
苏教版高中生物选修3 2.3《细胞融合和单克隆抗体》学习要点
第三节 动物细胞工程
细胞融合和单克隆抗体
学习目标
举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
学习重、难点
学习重点
单克隆抗体的制备和应用。
学习难点
单克隆抗体的制备过程。
知识要点梳理
一、细胞融合
1.细胞融合技术创立于20世纪60年代，是研究细胞间遗传信息的转移、染色体上的基因定位等的有效途径。
细胞融合是指在一定的条件下将2个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
2.动物细胞融合的方法主要有物理法（如电场法）、化学法（如聚乙二醇法）和生物法（如仙台病毒法）。
目前，应用物理法进行细胞融合的效率较高，且对细胞伤害小，易操作、控制和观察，因此在实验室被广泛使用。
在细胞融合后，还需对融合细胞进行筛选和检测。
二、单克隆抗体
1.制备过程
B →⎫⎪−−−−→⎬⎪→⎭
灭活病毒融合脾脏细胞中 给小鼠注射特定的抗原蛋白从培养骨髓瘤细胞骨髓瘤细 离胞分淋巴细胞多种融合细胞−−−−→选择培养基筛选杂交瘤细胞−−−−→克隆化培养和抗体检测
能分泌所需抗体的细胞→⎫⎧⎪⎨⎬⎪⎩⎭小鼠体内培养体外培养→单克隆抗体
2.杂交瘤细胞的特点：无限增殖，产生单克隆抗体。
3.单克隆抗体的优点：纯度高，特异性强，产量大，容易标准化生产。
4.单克隆抗体的应用
（1）治疗恶性肿瘤，目前进入临床试验的单克隆抗体中有30%以上用于治疗各
种肿瘤。
（2）单克隆抗体还可以用于治疗由于免疫系统的紊乱导致的各种疾病。
（3）单克隆抗体用于器官移植的治疗等等。
新高考一轮复习人教版动物细胞工程及应用教案
考点2 动物细胞工程及应用1．动物细胞培养(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。
其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。
(2)培养过程(3)培养条件 ①无菌、无毒环境⎩⎪⎨⎪⎧培养液和培养用具进行无菌处理培养过程加抗生素定期更换培养液，清除代谢产物②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③适宜的温度：36.5 ℃±0.5 ℃；适宜的pH ：7.2～7.4。
④气体环境⎩⎪⎨⎪⎧ 95%的空气：其中O 2为细胞代谢必需5%的CO 2：维持培养液的pH2．动物体细胞克隆技术(核移植技术)(1)原理：动物细胞核具有全能性。
(2)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)(4)应用①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
②保护濒危物种。
③生产医用蛋白。
④作为异种移植的供体。
⑤用于组织器官的移植。
3．动物细胞融合和单克隆抗体的制备(1)动物细胞融合①原理：细胞膜的流动性。
②融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。
③意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
(2)单克隆抗体①制备过程②优点：特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。
③用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。
提醒单克隆抗体制备过程B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。
(析图建模)下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱)，请据图分析：(1)图中B注射的物质是什么？其目的是什么？(2)在获取C细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？(3)C细胞有什么特点？(4)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。
答案(1)注射特定抗原；目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生浆细胞(效应B细胞)。
2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体(含视频)(教学课件)高中生物人教版(2019)选择性必修3
体内或体外培养
抗体检测呈阳性 的杂交瘤细胞
注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
体外培养
单克隆抗体的制备过程
单克隆抗体的制备过程
注射抗原
已免疫的B淋巴细胞
诱导融合
骨髓瘤细胞
动物细胞 融合技术
杂交细胞
第一次筛选 选择性培养基上培养
杂交瘤细胞
单克隆抗体的制备小结
（6）杂交瘤细胞的特点____既__能__迅__速___大__量__增__殖__，___又__能__产__生___抗_ 体 （7）第二次筛选的目的__获__得__足___够__数__量__的___能__分__泌__所___需__抗__体__的___杂__交__瘤__细__胞____
（9）如何获取大量所需杂交瘤细胞__在__体___外__条__件__下___大__规__模__培___养__（__接__种__于___培__养__液__中）或注
（10）如何获取单克隆抗体
射到小鼠腹腔内增殖
①体外培养___从__细___胞__培__养__液__中___获__取______
②小鼠腹腔内培养__从___小__鼠__腹__水___中__获__取_______
B 分裂 细 胞 分化
分裂、分化 并分泌
促进
细胞因子
记忆B细胞 浆细胞 产生 抗体
分泌
结合
抗体与病原体结合后形成沉淀等，进而被其他免疫细胞吞噬消化。
二、单克隆抗体及其应用
(一)传统抗体制作方法及缺陷：
血清（抗体主要 分布部位）
传统抗体制备方法:
向动物体内反复注射 某种抗原，使动物产 生抗体，然后从动物 血清中分离所需抗体。
细胞工程的发展历程
细胞工程的发展历程
细胞工程是一门综合性学科，涉及生物化学、生物物理、细胞生物学、分子生物学等多个学科，旨在利用生物技术手段改造和利用生物体中的细胞和分子机制。
细胞工程的发展历程可以追溯到19世纪末的细胞培养，随着技术的不断发展，细胞工程的范围和应用领域也在不断扩展。
20世纪50年代，人类首次成功培育了动物细胞，这标志着细胞工程的诞生。
60年代至70年代，重组DNA技术的出现推动了细胞工程的进一步发展，研究人员开始利用基因工程技术对细胞进行改造，使其具有更强大的功能。
80年代，克隆技术的出现促进了细胞工程的应用，例如利用克隆技术可以制作出大量相同的细胞用于生产药物和疫苗。
90年代以来，细胞工程在生物医学、生物制药、环境保护等领域得到了广泛的应用，例如利用细胞工程技术生产人类重组蛋白、细胞培养技术用于治疗癌症等疾病、利用细胞工程技术改造菌群用于污水处理等。
随着科技的不断进步，细胞工程的发展前景也越来越广阔，未来细胞工程将在生命科学、医药保健、工业制造等领域发挥重要作用。
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克隆技术发展简介
克隆技术简介克隆技术，是由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。
一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一个生物完全一样。
克隆可以是自然克隆，例如由无性生殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体（例如同卵双生一样）。
但是我们通常所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制。
“克隆”的来源及发展克隆技术，已经经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆，即用一个细菌很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌，而变成一个细菌群；第二个时期是生物技术克隆，比如用遗传基因――DNA克隆；第三个时期是动物克隆，即由一个细胞克隆成一个动物。
克隆绵羊“多利”由一头母羊的体细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。
克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提出的，1952年，科学家首先用青蛙开展克隆实验，之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。
由于该项技术几乎没有取得进展，研究工作在80年代初期一度进入低谷。
后来，有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。
1996年7月5日，英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊(多莉)，给克隆技术研究带来了重大突破，它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难关，首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标，实现了更高意义上的动物复制。
多莉与那头6岁母羊具有完全相同的基因，可谓是它母亲的复制品。
具体有四个步骤如下①从一只六岁雌性的芬兰多塞特(Finn Dorset)白面绵羊（称之为A）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞。
②从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。
③利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。
电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞。
2.1什么是克隆
中国第二头克隆牛“科科”目前 状况一切正常。
第二章 克隆技术
有性生殖：有性生殖是指经过两性生殖细胞结合， 产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。 意义：后代的遗传物质来自2个亲本，所以具有2 个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性， 对于生物的进化有重要意义。
无性生殖：不经过两性生殖细胞结合，由母体直 接产生新个体。 意义：保持了亲本的遗传性状
补充：动物克隆技术的发展
克隆鱼
美国研究人员成功克隆出世界上 第一头骡子。
克隆技术的发展
世界上首例克隆马“普罗梅泰亚”在意 大利出生。后面是它的“母亲兼姐姐”。
巴西首次培育成功克隆牛。
第一只克隆猫cc诞生
第一只克隆猴
我国成功繁殖克隆兔体形要比 普通兔大许多。
克隆山羊“阳阳”降生在中国 西北农林科技大学种羊场。
课堂练习
1.下列有关克隆的叙述，不正确的一项是 （D）
A．生物体通过体细胞进行的无性繁殖是个体水 平的克隆 B．大肠杆菌在培养基中形成一个菌落，是细胞 水平的克隆 C．扦插和嫁接实质上也是克隆，可看作个体水 平的克隆 D．将苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因导入棉花的 受精卵中，是分子水平的克隆
2．下列哪—项属于克隆（ D ） A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA 分子中 B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融 合成杂交瘤细胞 D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细 胞系
Ａ母绵羊
多 莉 羊 的 培 育 过 细胞核移植
细胞核 融合后的卵细胞 卵裂 早期胚胎 C母绵羊子宫 妊娠 分娩 多莉羊
胚胎移植
三、克隆的条件
• 理论条件：细胞具有的发育全能性（克隆的
潜能）
2019-2020学年高中生物 专题二 细胞工程 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体课时作业 新人教版选修3
2019-2020学年高中生物 专题二 细胞工程 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体课时作业 新人教版选修3 目标导航 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。
2.结合图2－24，归纳单克隆抗体的制备过程及应用。
一、动物细胞融合(阅读P 52－53)1．概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
2．原理：细胞膜的流动性。
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，如聚乙二醇、电激等。
(2)生物方法：灭活的病毒。
4．过程：不同遗传信息的两个或多个细胞――→灭活的病毒PEG 、电激等杂交细胞。
5．结果：形成杂交细胞。
6．意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
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。
如：利用动物细胞融合技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
二、单克隆抗体(阅读P 52－54)1．传统抗体的获得(1)方法：①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需抗体。
(2)缺陷：产量低、纯度低、特异性差。
2．单克隆抗体的制备(1)制备原理①浆细胞特点：一种B 淋巴细胞产生一种单一抗体，B 淋巴细胞在体外不能(能/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杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
(2)制备过程制备特异性 ①向小鼠注射特定抗原蛋白②从小鼠脾脏中获取相应B淋巴细胞B淋巴细胞⇓获得杂交①将鼠的骨髓瘤细胞与脾中形成的B淋巴细胞融合②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能迅速大量繁殖又能产生专一的抗体)瘤细胞⇓克隆化培养和抗体检测⇓将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔中增殖⇓提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取(3)单克隆抗体优点：特异性强、灵敏度高、并可大量制备。
(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。
复习思考题-细胞工程
1、简述细胞工程的定义，主要有哪几个领域的的应用？细胞工程（Cell engineering）是指以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术1.动植物人工繁殖技术主要是指采用细胞工程技术实现优良动植物的快速繁殖以及濒危物种的保护。
主要技术包括：试管植物、人工种子、试管动物、克隆动物2.新品种培育技术主要是指在细胞、细胞器、染色体、细胞核或组织水平上进行遗传性状改良或培育出生物新品种。
具体的细胞工程育种技术包括细胞水平上的原生质体诱变、细胞融合技术；细胞器水平上的细胞重组；染色体水平上的多倍体、单倍体育种；以及雌（雄）核发育、胚胎嵌合等。
3.生物制品生产技术利用动植物细胞、组织培养或者转基因动植物生物反应器生产生物制品是现代细胞工程的一个代表性领域，主要包括食品、药物、生物能源等。
基于细胞培养的生物制品生产不受气候、季节等限制，同时可以采用代谢工程方法改善、调控积累产物，大量获得药物原料和其它有用物质以植物或动物细胞作为表达载体制备相关药用产品也已成为生物制药的热点方向。
近年来，以杂交瘤细胞培养大量制备单克隆抗体、动物细胞培养生产疫苗、生长因子等已经产生了可观的经济与社会效益。
以转基因动物为代表的生物反应器在生物制药领域已经展现巨大的应用潜力。
蓝藻、绿藻、光合细菌等一些单细胞生物可以在特定条件下产生氢气，硅藻等微藻富含油脂，一些微生物具有利用纤维素等原料生产乙醇的能力，因此，微藻细胞高密度培养产氢、制备生物柴油以及微生物发酵生产乙醇等大有可为4.细胞疗法与组织工程干细胞是当今生命科学最前沿领域，有望给现代医学带来一场革命。
利用培养的细胞或者离体再造的组织修复受损细胞与组织或器官的技术，属于细胞工程最新发展领域之一2、什么是体细胞杂交？在育种上有什么意义？将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程称为体细胞杂交克服有性不亲和性，实现远源遗传重组3、分析激素在植物再生过程中的作用。
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细胞工程中克隆原理的应用
一、克隆原理
细胞工程中的克隆是指根据已有细胞的遗传信息，通过人为手段复制出与原细
胞完全一样的新细胞的过程。
克隆原理主要有两种方法：基因克隆和细胞克隆。
1. 基因克隆
基因克隆是指通过DNA重组技术将感兴趣的基因从一个生物体中剪切出来，
并将其插入到另一个生物体的染色体上，使其在新生物体中得以表达。
基因克隆的主要步骤包括：
•DNA提取：从原细胞中提取出包含目标基因的DNA片段；
•DNA剪切：使用限制酶将目标基因从DNA片段中剪切出来；
•DNA连接：将目标基因插入到载体DNA上，形成重组DNA；
•转化：将重组DNA导入到目标细胞中，使其表达目标基因。
基因克隆技术的应用非常广泛，包括农业、医学、药物研发等领域。
通过基因
克隆，科学家可以将具有特定性状的基因导入作物中，使其具有抗病虫害、耐逆性等优点，提高农作物的产量和品质；同时，基因克隆也用于生产重要药物，如胰岛素和人血红蛋白等。
2. 细胞克隆
细胞克隆是指利用体细胞核转移技术，将一个成熟细胞的细胞核移植到一个没
有细胞核的细胞中，形成一个与原细胞完全一样的细胞。
细胞克隆的主要步骤包括：
•提取卵细胞：从一个捐助者中提取出卵细胞；
•清除卵细胞细胞核：利用显微注射将卵细胞的细胞核取出；
•体细胞核注射：将捐助者的体细胞核注入已去核的卵细胞；
•电融合：用电脉冲将体细胞与卵细胞融合；
•培养：将融合细胞培养至囊胚阶段；
•移植：将囊胚移植到一个母体中进行孕育。
细胞克隆技术主要应用于动物繁殖、医学研究和组织工程等领域。
例如，通过
细胞克隆可以实现动物的复制繁殖，解决珍贵动物濒危问题；在医学研究中，细胞克隆可以用于研究疾病的发生机制和药物疗效的评估；在组织工程中，细胞克隆可以用于培养器官和组织，为患者提供移植源。
二、细胞工程中克隆原理的应用
细胞工程是一个综合性学科，细胞克隆作为其中的一个重要技术手段，在以下
几个领域得到了广泛的应用。
1. 农业领域
细胞工程中的克隆技术在农业上有着广泛的应用。
通过基因克隆技术，科学家
可以将具有抗病虫害、耐逆性等优点的基因导入农作物中，提高其产量和品质。
例如，基因克隆技术已经成功地应用于玉米、水稻等农作物中，使其具有抗虫害的能力，减少对农药的依赖，提高了农作物的产量。
2. 医学研究领域
在医学研究中，细胞克隆技术可以用于研究疾病的发生机制和药物疗效的评估。
通过细胞克隆技术，科学家可以提取患者的体细胞，将其转变为干细胞，再分化为具有特定功能的细胞。
这些细胞可以用于研究疾病的发生机制，并测试新药的疗效。
此外，细胞克隆技术还可以用于治疗某些疾病，如白血病等。
3. 组织工程领域
细胞克隆技术在组织工程领域也有着广泛的应用。
科学家可以利用细胞克隆技
术培养人体器官和组织，为病人提供移植源。
例如，通过细胞克隆技术可以培养出与患者组织相匹配的皮肤细胞，用于治疗烧伤患者；同时，细胞克隆技术还可以用于培养人工血管、人工心脏等器官。
细胞工程中的克隆原理的应用可以说是非常广泛的，在农业、医学研究和组织
工程等领域都发挥着重要作用。
通过克隆技术，可以实现基因的重组，改良作物的性状；可以研究疾病的发生机制和药物的疗效；同时还可以培养出人工器官和组织，为患者提供移植源。
随着细胞工程技术的不断进步，相信克隆原理的应用将会越来越广泛，为人类的生活和健康带来更多的福祉。