高中生物第2章细胞工程第3节动物细胞工程的应用第2课时动物细胞融合和单克隆抗体学案苏教版.docx

第2课时动物细胞融合和单克隆抗体1掌握动物细胞融合的原理、方法、过程与意义。2掌握制备单克隆抗体的方法、过程和应用。(重、难点)知识点一| 动物细胞融合1含义：在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。2结果：形成杂种细胞，如鼠鸡杂种细胞。3促融方法(1)物理法：如离心、振荡、电场法。(2)化学法：如聚乙二醇作为诱导剂。(3)生物法：如仙台病毒作为诱导剂。4应用：制备单克隆抗体。科学家经过长期的探索，终于实现了让不同种动物的体细胞进行杂交的设想，观察下图，图中有多个A细胞和B细胞。探讨：动物细胞融合的结构基础是什么？提示：细胞膜的流动性。探讨：若只考虑两两融合，则诱导细胞融合后可能形成几种融合细胞？融合后的细胞在遗传上有何特点？提示：三种融合细胞，即同种细胞融合(两种)和不同种细胞融合(一种)。特点：具有两个细胞的遗传信息。探讨：经促融处理后的细胞是否均需进一步筛选？提示：是。促融处理后，均会出现不同种融合细胞，所以需要对处理后的细胞进行筛选，选择出符合要求的杂交细胞。 探讨：动物细胞完成融合的标志是什么？提示：动物细胞融合时，先是细胞膜发生融合，然后是细胞核的融合。当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞，则标志着动物细胞融合的完成。探讨：比较动物细胞融合与植物体细胞杂交所用的促融方法的异同。提示：二者都可以采用离心、振动、电场法等物理方法，或者使用化学试剂聚乙二醇进行促融，除上述方法外，动物细胞融合还可以采用灭活的病毒进行促融。1动物细胞融合(1)操作步骤：细胞准备细胞融合：加促融因子于待融合的细胞之中，诱导融合杂种细胞选择：利用选择性培养基等，使亲本细胞死亡，而让杂种细胞存活杂种细胞克隆：对选出的杂种细胞进行克隆，经过培养，就能获得所需要的细胞(2)过程分析：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，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性。2植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较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、细胞的增殖融合前处理先除去细胞壁先使细胞分散开使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶诱导手段物理法：离心、电场法、振动化学法：聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导过程结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义克服了远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合1近几年神舟飞船频频成功发射和着陆。在飞船上，科学家进行了无人搭载的空间动物细胞融合实验。该实验所依据的原理和促进动物细胞融合时最常用的方法分别是()A细胞的全能性、灭活的仙台病毒诱导融合B细胞的全能性、电场法融合C细胞膜的流动性、灭活仙台病毒诱导融合D细胞膜的流动性、电场法融合【解析】不管是动物细胞融合，还是原生质体融合，都是利用了细胞膜具有流动性这一原理。动物细胞融合时最常用的诱导手段就是利用灭活的仙台病毒诱导。【答案】C2下图所示为细胞融合技术的一些过程：(1)从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，采用的方法中与诱导植物原生质体融合不同的是_处理。(2)若A、B细胞为单倍体烟草植物的体细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了_。这种酶可能是_、_，由此生成的细胞经培养形成的细胞团称为_。(3)若A、B分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是_。(4)若将基因型为AaBB的番茄细胞与基因型为AAbb的番茄细胞融合，由融合细胞培养成的愈伤组织细胞的基因型是_。(5)若A、B分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则D细胞的特点是_。由D细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_的特点。(6)若将染色体组成为2AXX的人细胞与染色体组成为2BXX的鼠细胞融合，培育成的人鼠细胞的染色体组成是_。【解析】(1)动物细胞融合特有的方法是用灭活的病毒诱导融合。(2)植物细胞有细胞壁，若A、B细胞为单倍体烟草植物的体细胞，那么这样的细胞已经用纤维素酶和果胶酶脱掉了细胞壁；植物体细胞杂交获得的杂种细胞，经脱分化形成愈伤组织。(3)A是基因型为Hhrr的烟草的花粉，故其基因型为Hr、hr，B是基因型为hhRr的烟草的花粉，故其基因型为hR、hr，因此经细胞融合可能形成的融合细胞有：HHrr、hhrr、hhRR、Hhrr、hhRr、HhRr，共6种。分析这6种细胞的基因型可知，除HhRr之外均有一对隐性纯合基因(rr或hh)，即在光照强度大于800 lx时都不能生长，因此获取基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是给予大于800 lx的光照。(4)、(6)细胞融合后的染色体或基因分别是两种细胞的染色体或基因累加。(5)A、B分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则D细胞为杂交瘤细胞，其特点是既能无限繁殖，又能产生特定的抗体。产生的抗体为单克隆抗体，同血清抗体相比，它具有特异性强、灵敏度高、可大量制备等特点。【答案】(1)灭活的病毒(2)细胞壁纤维素酶果胶酶愈伤组织(3)给予大于800 lx的光照(4)AAAaBBbb(5)既能无限增殖，又能产生特定的抗体特异性强、灵敏度高、可大量制备(6)2A2BXXXX知识点二| 单克隆抗体1制备过程 单克隆抗体。2杂交瘤细胞的特点：能迅速大量增殖、并能产生专一抗体。3单克隆抗体的成分：蛋白质。4单克隆抗体的优点：特异性强、纯度高、灵敏度高、产量大等。5单克隆抗体的应用(1)用于治疗恶性肿瘤。(2)治疗免疫系统紊乱引起的疾病。(3)用于器官移植。长期以来，人们生产抗体的常规方法是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。结合以上材料，探究如下问题：探讨：为什么要对小鼠注射抗原？提示：以获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(浆细胞)。诱导融合的B淋巴细胞是经免疫产生的B淋巴细胞，未经免疫的B淋巴细胞不能产生抗体。探讨：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？提示：每一个B淋巴细胞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。将两种细胞融合形成的杂交瘤细胞，既能产生特异性抗体又能快速增殖。探讨：细胞融合后会得到哪些杂交细胞？我们需要的是哪种杂交细胞？提示：融合后形成的杂交细胞有多种，若仅考虑细胞两两融合的情况，融合细胞有三种，即两个B淋巴细胞的融合细胞、两个骨髓瘤细胞的融合细胞、一个B淋巴细胞与一个骨髓瘤细胞的融合细胞。其中最后一种是我们需要的。1原理：要获得大量的单一抗体，必须克隆单一的浆细胞，形成细胞群；将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合，其原因如下：(1)每一个效应B细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的效应B细胞分泌的抗体不同。(2)效应B细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖。(3)效应B细胞与骨髓瘤细胞的杂交细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。2单克隆抗体的制备过程3杂交瘤细胞的特点：无限增殖，产生单克隆抗体。4制备单克隆抗体的两次筛选第一次筛选：由于细胞融合是随机的，因此细胞混合物中融合细胞将以多种形式出现，因此必须从中筛选出既能分泌抗体同时又能大量增殖的杂交瘤细胞。第二次筛选：从杂交瘤细胞群中选出能产生专一抗体的特异性杂交瘤细胞。5单克隆抗体的优点：特异性强、纯度高、灵敏度高、产量大，容易标准化生产等。6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。1用灭活的埃博拉病毒(EV)注射小鼠制备单克隆抗体。下列说法正确的是()A免疫后小鼠体内的B淋巴细胞可产生单克隆抗体B可用果胶酶处理促进骨髓瘤细胞与B淋巴细胞的融合C用选择培养基可筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞D制备的单克隆抗体可用于埃博拉病毒感染者的诊断和治疗【解析】免疫后小鼠体内的B淋巴细胞，即效应B细胞，能产生抗体，但不是单克隆抗体，A错误；可用灭活的病毒处理促进骨髓瘤细胞与B淋巴细胞的融合，B错误；经过筛选培养及抗体检测，可选育出产生特异性抗体的杂交瘤细胞，C错误；单克隆抗体可制作成诊断盒，用于准确、快速诊断埃博拉病毒的感染者，这种诊断运用了抗体抗原杂交技术，D正确。【答案】D2下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。请根据示意图回答下列问题。(1)单克隆抗体技术是_技术中最重要的用途。将特定的抗原注入小鼠体内，其目的是使小鼠产生_细胞。(2)单克隆抗体的化学本质是_；合成与分泌单克隆抗体涉及到的细胞器是_、_、_、_。(3)骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞混合在一起，细胞融合完成后，在培养基中有_种两两融合的细胞，融合的原理是_，融合的方法除了电场法外，还可以用化学诱导剂_或灭活的_。(4)从图中可以看出，单克隆抗体制备经过了_次筛选，第一次筛选得到的细胞是_，该细胞的特点是既能在体外_，又能分泌_抗体。【解析】(1)单克隆抗体的制备利用了动物细胞融合、动物细胞培养的技术，单克隆抗体技术是动物细胞融合技术中最重要的用途。特定抗原注射入小鼠体内，目的是刺激机体在体液免疫中产生浆细胞，因为浆细胞能产生抗体。(2)单克隆抗体的化学本质是分泌蛋白，参与分泌单克隆抗体的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，核糖体是合成场所，内质网是初步加工场所，高尔基体是再加工、分类和包装场所，线粒体为这些过程提供能量。(3)骨髓瘤细胞与B细胞融合后，培养基中有3种融合细胞，为B细胞和B细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合细胞、B细胞和骨髓瘤细胞的融合细胞。(4)单克隆抗体的制备经过了两次筛选，第一次筛选是为了将融合的杂交瘤细胞筛选出来，第二次筛选是为了将能产生特定抗体的杂交瘤细胞筛选出来。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性的抗体。【答案】(1)动物细胞融合浆(2)球蛋白(或蛋白质)核糖体内质网高尔基体线粒体(3)三细胞膜具有一定的流动性聚乙二醇(PEG)病毒(4)两杂交瘤细胞无限增殖特异性课堂小结知识网络构建核心语句归纳1.动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。2.动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电场法等。3.动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。4.杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。5.单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。1灭活的仙台病毒的抗原性和感染力是()A失去抗原性，具有感染力B具有抗原性，也具有感染力C失去抗原性，也失去感染力D具有抗原性，失去感染力【解析】灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。【答案】D2动物细胞融合的目的中最重要的用途之一是()A克服远缘杂交不亲和B制备单克隆抗体C培育新物种D生产杂交细胞【解析】动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种。另外，植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性，动物细胞作为整体，它的全能性受到限制，目前只见到高度分化的细胞核在去核卵细胞中表现出全能性，还未见到融合细胞核表现出全能性的例子，因此A、C不符合题意。生产杂交细胞，不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。【答案】B3单克隆抗体与血清抗体相比，其优越之处在于()A单克隆抗体可作为药物治疗肿瘤等疾病B单克隆抗体可以在体外制备C单克隆抗体特异性强、灵敏度高，并可大量制备D单克隆抗体的制备过程简单，操作方便【解析】普通的抗体其实也可作为药物的载体，并可在体外通过细胞培养制备，但其纯度低、特异性差。单克隆抗体的制备过程比普通抗体的制备过程要复杂得多。【答案】C4要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，进行无性繁殖，形成细胞群，其原因是()A在体外培养条件下，B淋巴细胞可以无限增殖B在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体C每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应D每一个B淋巴细胞只分泌