1、第第 2 节节 动物细胞工程动物细胞工程 第第 1 课时课时 动物细胞培养技术与单克隆抗体技术动物细胞培养技术与单克隆抗体技术 目标导读 1.结合教材 P5355图文，掌握哺乳动物细胞培养条件和流程。2.分析教材 P55图 314，理解动物细胞融合技术。3.单克隆抗体的制备过程。 重难点击 1.动物细胞培养条件和流程。2.单克隆抗体的制备过程。 1970 年，有两位科学家做了人鼠细胞融合的实验，以证明细胞膜的流动性。思考该如何实 现人鼠细胞的融合，动物细胞融合后还有什么用途呢？植物体细胞杂交可得到杂种植株， 动物细胞融合后能像电影上一样形成杂种动物个体吗？ 一、哺乳动物细胞培养技术 1.动物细
2、胞培养条件 (1)培养基状态和成分：液体培养基，成分主要包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物 血清等。 特别提醒 动物细胞进行培养时通常要添加动物血清的原因有两点： 一是补充合成培养基中 不足的营养物质；二是为动物细胞提供与内环境相似的生活环境。 (2)气体环境：需要足够的氧气和一定的二氧化碳。二氧化碳具有调节培养液 pH 的作用。 (3)温度和 pH：培养温度要与动物体内温度保持一致；培养基的适宜 pH 为 7.27.4。 2.动物细胞培养流程 (1)取材：取动物的胚胎或幼龄动物的组织或器官剪碎，加入适量胰蛋白酶或胶原纤维酶使细 胞分散。 (2)原代培养：经过滤、离心后将动物细胞接种到无
3、菌的培养液中，在适宜的条件下进行静止 或慢速转动培养，称为原代培养。 贴壁生长：悬液的细胞贴附在培养瓶的表面，开始有丝分裂，其数目以指数增长的方式增 多。 接触抑制：当细胞铺满培养瓶的整个表面后，就形成致密的单层细胞层，此时细胞分裂停 止，不再继续生长。 (3)传代培养： 贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理， 然后分瓶继续培养， 让细胞增殖， 即为传代培养。 细胞生长到 10 代左右时，出现生长停滞，大部分细胞衰老死亡。 极少部分细胞可以传到 4050 代，遗传物质没有(填“有”或“没有”)发生改变。 有些细胞(如肿瘤细胞)遗传物质发生了改变，可以无限制的传代下去。 结合动物细胞培养的过程
4、分析下列问题： 1.为什么要取动物的胚胎或幼龄动物的组织或器官细胞进行细胞培养？ 答案 这类细胞具有较强的分裂能力，容易培养。 2.培养过程中两次使用胰蛋白酶，目的有何不同？ 答案 第一次是将组织分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。 3.能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？ 答案 胃蛋白酶作用的适宜 pH 约为 2，多数动物细胞培养的适宜 pH 为 7.27.4，胃蛋白酶 在此环境中没有活性。 4.动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？ 答案 离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢 物质积累等，培养的细胞就会死亡。 1.下列说法正确的是( )
5、A.动物细胞培养和动物组织培养无任何联系 B.在细胞培养中，有原代培养和传代培养之分 C.原代培养比传代培养进行得晚 D.在对动物成纤维细胞培养时，需用纤维素酶将细胞分散开 答案 B 解析 动物细胞培养和动物组织培养之间相互依存；原代培养和传代培养都属于细胞培养， 且传代培养较晚；纤维素酶是分解纤维素的，而动物细胞之间的连接物质的成分主要为蛋白 质，应用胰蛋白酶使细胞分散开。 2.下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较中，叙述错误的是( ) A.所用的培养基的成分基本相同 B.植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞培养的结果是培育成很多细胞 C.植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无病毒
6、的植株，动物细胞培养的目的是为了获 得细胞产物或杂交细胞 D.植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞的增殖 答案 A 解析 动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素 等， 另外还有动物血清等。 植物组织培养所用的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分， 如矿质元素、有机营养成分、植物激素，但没有动物血清。 题后归纳 动物细胞培养与植物组织培养的比较 比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 生物学原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 培养基性质 固体 液体 培养基成分 蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长 素、细胞分裂素、琼脂等 葡萄糖、氨基酸、无机盐、
7、维生素、 水、动物血清等 培养条件 无菌、适宜的温度和 pH 取材 植物器官、组织或细胞 动物胚胎、幼龄动物的组织或器官 过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 培养结果 植株或组织 细胞或细胞产物 二、动物细胞融合与单克隆抗体技术 1.细胞融合 (1)概念：在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成为一个细胞的技术。 (2)融合方法 物理、化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电流刺激等。 生物方法：灭活的病毒。 2.单克隆抗体 (1)定义：由一个 B 淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子。 (2)制备过程 取小鼠体内的 B 淋巴细胞和营养缺陷型的骨髓瘤细胞。 用
8、聚乙二醇诱导两种细胞融合。 利用选择性培养液筛选出杂交瘤细胞。 在新的培养液中大量繁殖。 注射到小鼠体内培养或者在培养液中悬浮培养获得单克隆抗体。 (3)功能 诊断试剂：快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。 “生物导弹”：单克隆抗体携带抗癌药物，专一地杀死肿瘤细胞。 完善单克隆抗体制备过程，思考下列问题： 1.为什么要对小鼠注射抗原？ 答案 以获得能产生相应抗体的 B 淋巴细胞(浆细胞)。 2.制备单克隆抗体时，为什么要选用 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？ 答案 每一个 B 淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可大量快 速增殖，却不能产生抗体。若将这两种细胞融合
9、在一起，既能分泌大量特异性抗体又能快速 增殖。 3.B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞经聚乙二醇处理后，培养液中存在哪几种细胞？ 答案 未融合的 B 淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、BB 融合细胞、瘤瘤融合细胞、B 瘤融合细胞。 3.用动物细胞工程获得单克隆抗体，下列实验步骤错误的是( ) A.将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的 B 淋巴细胞 B.用纤维素酶处理 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞 C.用聚乙二醇作诱导剂，使能产生抗体的 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合 D.筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体 答案 B 解析 单克隆抗体的制备过程是： 将一种抗原注入小鼠体内
10、， 获得能产生抗体的 B 淋巴细胞， 然后将 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞同时培养，在聚乙二醇的诱导下，促使 B 淋巴细胞与骨 髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。从中选出能产生抗体的细胞群，即可得到单克隆抗体。因 为动物细胞无细胞壁，所以在细胞融合过程中不需要使用纤维素酶处理。 4.下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是( ) A.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同 B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能 C.利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为试管婴儿的诞生开辟了新途径 D.目前科学家终于实现了
11、两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质 的超级植物，并使它们的性状全部得以体现 答案 B 解析 动物细胞融合可用灭活的病毒诱导，而植物原生质体是不能的；杂交瘤技术是细胞工 程技术，而试管婴儿则是胚胎工程内容；生物性状的体现是基因型与环境共同作用的结果， “超级植物”具有两个亲本的遗传物质，但性状不一定能全部表达。 题后归纳 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 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 过程 细胞 A、B 去壁 原生质体 A、B 融合 融合的原生质体 杂种细胞 植物组织培养 杂种植株 细胞 A、B 融合 杂交细胞 有丝
12、分裂 多个相同杂交细胞 相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原纤维酶 融合方法 物理法： 离心、 电流刺激、 振动； 化学法：聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外还可 以用灭活的病毒诱导 结果 杂种植株 杂交细胞 用途或意义 克服了远缘杂交不亲和的障碍， 获得杂种植株 培育杂交细胞或大量获得 细胞产物 单 克 隆 抗 体 技 术 细胞来源：B淋巴细胞和营养缺陷型的骨髓瘤细胞 诱导融合因子：聚乙二醇 筛选培养基：选择性培养液，其中培养中死亡的 细胞是未融合的B淋巴细胞和未融合的骨髓 瘤细胞，能繁殖的细胞是杂交瘤细胞 “单抗”的特点：特异性强、化学性质单一 “单抗”的功能 诊断试剂 “生物导弹
13、” 1.进行动物细胞培养时，最好选用的培养材料是( ) A.衰老退化的动物组织细胞 B.成熟动物个体的体细胞 C.动物的卵细胞 D.健康动物胚胎或幼龄动物个体的体细胞 答案 D 解析 在进行动物细胞培养时，用的是健康动物的胚胎或幼龄动物的组织或器官，这类细胞 有旺盛的分裂能力。 2.下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是( ) A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的组织或器官 B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞 C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成细胞悬液 D.动物细胞培养只能传 50 代左右，所培养的细胞会全部衰老死亡 答案 D 3.关于单克隆抗体的
14、生产和应用，错误的是( ) A.对小动物注射特定抗原以获取所需的 B 淋巴细胞 B.融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养发生遗传物质改变后才能进行传代培养 C.特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否受某种抗原的感染 D.治疗癌症的“生物导弹”原理之一是利用单克隆抗体的特异性识别癌细胞 答案 B 4.利用细胞工程方法，以 SARS 病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正 确的是( ) A.用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体 B.体外培养单个 B 淋巴细胞可以获得大量针对 SARS 病毒的单克隆抗体 C.将等量 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经 P
15、EG 诱导融合后的细胞不一定为杂交瘤细胞 D.利用该单克隆抗体与 SARS 病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法不能诊断出 SARS 病毒感染 者 答案 C 5.回答下列有关动物细胞培养的问题： (1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞 会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数 是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理， 可用的酶是_。 (2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的现象； 但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 _细胞，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 _。 (3)在细胞培养过程中，通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中 _的活性降低，细胞_的速率降低。 答案 (1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶(或胶原纤维酶) (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)低温 酶 新陈代谢