2016_2017学年高中生物第一单元生物技术与生物工程第2章第3节细胞融合技术教案中图版选修3.docx

第三节细胞融合技术1举例说出细胞融合技术。(重点)2简述单克隆抗体的制备过程。(难点)细 胞 融 合 技 术 与 作 物 育 种1细胞融合技术(1)细胞融合概念：两个或两个以上的同种或异种细胞融合成一个细胞的过程。原理：细胞膜的流动性。结果：形成杂交细胞。(2)细胞融合技术用人工方法诱导细胞融合，并在一定条件下使融合细胞分化再生、形成新物种或新品种的过程。(3)细胞融合的诱导方法常用方法：聚乙二醇诱导、病毒诱导、电融合技术。与聚乙二醇诱导的细胞融合相比，电融合技术的优点.重复性强，对原生质体伤害小。.装置精巧，方法简单，免去了聚乙二醇诱导后的洗涤过程。.诱导过程可控制性强。2细胞融合与作物育种(1)意义可在亲缘关系较远的物种间实现基因转移，创造出自然界没有的新物种。(2)实例“白菜甘蓝”种间杂种、“薯番茄”属间杂种。探讨：动物细胞融合与植物原生质体融合所用的诱导方法有何不同？提示：动物细胞融合可用灭活的病毒进行诱导。探讨：经诱导融合得到的融合细胞还需经过下列哪项措施才能得到杂种植株？提示：筛选鉴定杂种细胞后，再经植物组织培养才能获得植株。探讨：科学家通过体细胞杂交培育而成的“白菜甘蓝”为什么能表现出两种植物的遗传性状？提示：体细胞杂交培育而成的“白菜甘蓝”具有两个亲本的遗传物质，因此能表现出两种植物的遗传性状。1植物体细胞杂交与植物组织培养(1)植物组织培养是利用单一亲本的组织或细胞，经培养使之增殖、分化为一个完整植株。其后代一般均能保持该亲本的遗传性状(花药离体培养除外)。(2)植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为的条件下进行诱导融合。由于植物细胞的全能性，因此融合之后的杂种细胞，可以再生出具有双亲性状的杂种植株。因此，这种细胞融合也被称为体细胞“杂交”。(3)两者的联系是：首先，两种技术的原理都是利用植物细胞的全能性；另外，融合的植物细胞必须经过植物组织培养过程才能最终发育为杂种植株，这就是说，植物组织培养技术是植物体细胞杂交的基础。2植物体细胞杂交和动物细胞融合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；植物细胞的全能性细胞膜的流动性过程去壁以后诱导原生质体融合使细胞分离后诱导细胞融合诱导方法物理法(离心、振动、电融合)、化学法(聚乙二醇)物理法(电融合)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)意义克服远缘杂交不亲和的障碍打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能用途获得杂种植株制备单克隆抗体1.动物细胞融合和植物原生质体融合比较，在动物细胞融合中有特殊性的是()A融合的原理B融合的优点C融合的诱导手段D融合的过程【解析】除了物理、化学法外，动物细胞融合还可以用灭活的病毒来诱导。【答案】C2下图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：(1)步骤是_，最常用的方法是_。(2)步骤一般常用的化学试剂是_，目的是_。(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，其中步骤相当于_，步骤相当于_。(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使_能够在新的植物体中有所表现，其根本原因是_。(5)若远缘杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为_倍体。(6)从理论上讲，杂种植株的育性为_。若运用传统有性杂交方法能否实现？_，原因是_。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于_。(7)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？ _。因为_。【答案】(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体酶解法(2)聚乙二醇诱导不同植物体细胞的原生质体融合(3)植物组织培养脱分化再分化(4)远缘杂交亲本的遗传特征杂种植株获得了双亲的遗传物质(5)四(6)可育不能不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍(7)否有性生殖的过程中进行减数分裂才遵循孟德尔的遗传规律细 胞 融 合 与 单 克 隆 抗 体1抗体B淋巴细胞产生的，其特点是具有特异性，化学本质是蛋白质。2单克隆抗体源自一个B淋巴细胞的克隆所产生的抗体只会特异性地作用于一种抗原决定簇。3单克隆抗体的制备(1)过程杂交瘤细胞单克隆抗体(2)杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生特异性的抗体。(3)单克隆抗体的优点：理化性质单一、与抗原结合的特异性强等。4单克隆抗体的应用(1)疾病诊断、防治和致病机理的研究等。(2)用于治疗疾病：制成“药物导弹”。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)。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。若将两种细胞融合在一起，既能产生一种特异性抗体又能快速增殖。探讨：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？提示：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。探讨：选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的各是什么？提示：第一步筛选的目的是获得杂交瘤细胞；第二步筛选的目的是获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞。1单克隆抗体的制备过程2单克隆抗体制备过程中应注意的问题(1)关键的操作：对免疫小鼠注射特定的抗原；融合；筛选；培养杂交瘤细胞、制备单克隆抗体。(2)选择灭活的病毒或聚乙二醇来诱导细胞融合，由此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(杂交瘤细胞)。需要筛选才能获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。(3)整个过程需要经过两次筛选，第一次筛选获得杂交瘤细胞，第二次筛选获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。(4)培养杂交瘤细胞的方法有体内培养和体外培养。前者的优点是培养条件简单，无需配制培养液；要在短期内获得大量单克隆抗体，可采用体外培养的方法。1.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合后，要用特定的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()B淋巴细胞小鼠骨髓瘤细胞B淋巴细胞自身融合细胞小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞杂交瘤细胞ABCD【解析】单克隆抗体的制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合时，发生了以下三种情况：未发生融合的细胞(B淋巴细胞，小鼠骨髓瘤细胞)；自身融合的细胞(B淋巴细胞自身融合，小鼠骨髓瘤细胞自身融合)；骨髓瘤细胞与单个B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞是制备单克隆抗体所必需的，因此将其筛选出来。【答案】A2下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。(1)_技术是制备单克隆抗体技术的基础。(2)在图中HAT培养上，未融合的_和融合的_都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用_。(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最主要的优点是_。(4)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的迅速_特点，又具备淋巴细胞的_特点，经过选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行_和_，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。最后将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或小鼠腹腔内增殖，从_或_中，就可以提取出大量的单克隆抗体了。(5)淋巴细胞是由动物体_中的_细胞分化、发育而来的。【解析】细胞融合技术最主要的应用就是制备单克隆抗体，动物细胞融合和植物细胞融合的不同点在于动物细胞融合可以使用灭活的病毒进行诱导。灭活是指使病毒失去感染能力，但是具有诱导细胞融合的能力。【答案】(1)动物细胞培养(2)亲本细胞具有同核的细胞灭活的病毒(3)理化性质单一、与抗原结合的特异性强(4)在体外大量增殖分泌专一抗体克隆化培养抗体检测细胞培养液小鼠腹水(5)骨髓造血干1与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是() 【导学号：99310031】A细胞膜的流动性、离心B细胞膜的流动性、灭活的病毒C细胞的全能性、电刺激D细胞的全能性、灭活的病毒【解析】植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合技术等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子，而聚乙二醇、电融合技术均可用于诱导植物体细胞杂交。【答案】B2下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述中，不正确的是()AB淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，一般不需要灭活的病毒或聚乙二醇诱导B融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体C体外培养时，一个B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖D单克隆抗体与常规抗体相比，理化性质单一、与抗原结合的特异性强【解析】B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时可采用聚乙二醇、电融合技术或灭活的病毒促融；融合后的杂交瘤细胞既有B淋巴细胞的特点，又有骨髓瘤细胞的特点，因此杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生单克隆抗体；杂交瘤细胞产生的单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，优越性明显。【答案】A3“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易于储存等优点。下图是“白菜甘蓝”的杂交过程示意图，请据图回答：(1)在上述过程中，除去细胞壁的方法是_。(2)图中白菜原生质体和甘蓝原生质体能融合形成一个杂种细胞，所依据的生物学原理是_。(3)通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不成功的，原因是_。(4)通过细胞工程获得的“白菜甘蓝”植株是否可育？为什么？_。(5)白菜细胞与甘蓝细胞的原生质体融合成功的标志是_。(6)愈伤组织的细胞特点是_。【答案】(1)酶解法(用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁)(2)细胞膜的流动性(3)存在生殖隔离(4)可育；减数分裂过程中，同源染色体能正常进行联会，能产生正常的有性生殖细胞，再经受精作用形成受精卵并最终发育成种子(5)杂种细胞再生出细胞壁(6)无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞4下图所示为细胞融合技术的一些过程：(1)从A、B细胞到C细胞的过程中，必须用_处理。(2)若A、B细胞为植物细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了_，这种酶可能是_酶，由此生成的A和B细胞称为_。(3)若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为_细胞，由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为_过程。这种细胞既能无限增殖，又能产生_。(4)若A为人细胞，B为鼠细胞，并分别用红、绿荧光染料标记细胞膜上的蛋白质，在形成C细胞时，细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光。到D细胞阶段，两种颜色的荧光均匀分布，请解释原因。_【解析】此题是对植物体细胞杂交、动物细胞融合以及细胞膜的特性比较全面的考查。植物细胞外有一层细胞壁，阻碍了植物体细胞的杂交。因此，植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。要去掉细胞壁就要利用酶的专一性这一特点。因为细胞壁主要成分为纤维素和果胶，所以要用纤维素酶、果胶酶分解植物细胞的细胞壁。第二步就是让不同植物体细胞的原生质体融合，融合必须通过一定的技术手段进行人工诱导。单克隆抗体制备过程需得到化学性质单一、特异性强的抗体。科学家发现，在动物发生免疫过程中，每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，要想获得大量的单一抗体，必须用单个B淋巴细胞进行克隆，形成细胞群。但在体外培养条件下，一个B淋巴细胞不可能无限增殖，这就需要B淋巴细胞与骨髓瘤细胞在灭活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，再筛选出杂交瘤细胞。杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，既能分泌特异性抗体，又能大量增殖。最后考查了细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。【答案】(1)诱导剂(2)细胞壁纤维素(或果胶)原生质体(3)杂交瘤克隆特异性抗体(4)细胞膜上的蛋白质是可以运动的(或细胞膜具有流动性)。课堂小结：网络构建核心回扣1.两个或两个以上的同种或异种细胞融合成一个细胞的过程，叫做细胞融合。2.细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒、电融合。3.一个B淋巴细胞只能针对一种抗原决定簇产生一种特异性的抗体。4.融合的杂交瘤细胞既能像骨髓瘤细胞那样无限增殖，又能像B淋巴细胞那样产生和分泌特异性的抗体。5.单克隆抗体具有理化性质单一，与抗原结合的特异性强等优点。学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)学业达标1如图是“白菜甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是() 【导学号：99310032】A培育出的“白菜甘蓝”植株是单倍体B该培育过程遵循孟德尔的遗传规律C上述过程中包含着减数分裂和细胞分化等过程D“白菜甘蓝”杂种植株具有两个亲本的性状【解析】杂种植株是利用“白菜甘蓝”杂交细胞，经植物组织培养而形成的，其细胞数目的增加靠有丝分裂来完成，组织和器官的形成是通过细胞分化实现的。杂种植株的2个染色体组来自白菜，2个染色体组来自甘蓝，是异源四倍体，因含有两个远缘亲本的遗传物质，所以具有两个亲本的遗传性状。生物进行有性生殖才遵循孟德尔的遗传规律，而图示育种过程不属于有性生殖，不遵循孟德尔的遗传规律。【答案】D2植物体细胞杂交是利用不同物种的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程，该过程是指()A不同植物的精子和卵细胞的融合B不同植物细胞原生质体的融合C完整的两个体细胞的融合D植物花粉细胞的两两融合【解析】植物体细胞杂交指的是体细胞，A和D是生殖细胞，所以应排除。在进行植物体细胞杂交时，由于细胞壁会阻碍体细胞杂交，因此，首先采用酶解法去除细胞壁，分离出有活力的原生质体，然后进行融合。所以，植物体细胞杂交实际上是两个不同植物细胞原生质体的融合。【答案】B3植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是()A植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁B细胞壁使原生质体失去活力C细胞壁阻碍了原生质体的融合D细胞壁不是原生质的组成部分【解析】细胞膜具有一定的流动性，是细胞融合的前提条件，但植物细胞细胞膜的外面，还有细胞壁的保护。【答案】C4植物体细胞杂交的目的是()A用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体B以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株D通过以上三者来完成【解析】植物体细胞杂交就是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技术。【答案】C5与传统育种相比，植物体细胞杂交在培育作物新品种方面的重大突破表现在() 【导学号：99310033】A证明杂交细胞具有全能性B克服远缘杂交不亲和的障碍C缩短育种周期，减少盲目性D快速培育无病毒植株，保留杂种优势【解析】植物体细胞杂交技术应用于作物新品种的培育，其最主要的意义在于克服了远缘杂交不亲和的障碍。在作物育种中，目的最强的育种方法是基因工程，能缩短育种年限的育种方法是单倍体育种。【答案】B6我国“神九”飞船已顺利发射并与“天宫一号”成功对接。在飞船上，科学家进行了空间动物细胞融合实验，该实验所依据的原理和促进细胞融合的方法分别是()A细胞的全能性；灭活病毒诱导融合B细胞的全能性；电融合C细胞膜的流动性；灭活病毒诱导融合D细胞膜的流动性；电融合【解析】细胞融合的理论基础是细胞膜的流动性，在“神九”飞船上进行动物细胞融合所用融合方法是电融合。【答案】D7关于应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤如下，其中对单克隆抗体制备的相关叙述中不正确的是()将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞从腹水中提取抗体A实验顺序应当是B过程中产生多个杂交瘤细胞的过程也为克隆C过程获得的细胞均可无限增殖D到的过程中通常要经过两次筛选【解析】解答本题的关键是知道单克隆抗体制备的过程，理解其原理。只有骨髓瘤细胞与B淋巴细胞的融合体才可以无限增殖。【答案】C8能使动物细胞融合的特有诱导因子是()A离心B灭活的病毒C电融合D振动【解析】在体外培养条件下，动物细胞会自发融合，但是频率很低。因此，一般都需要添加具有诱导细胞融合效应的生物药剂或化学药剂，或者采用电融合技术，人为地促进细胞融合。常用的动物细胞融合的诱导因子是聚乙二醇、灭活的病毒和电融合等。其中聚乙二醇既可用于促进植物原生质体融合，又可用于促进动物细胞融合。而灭活的病毒只能用于促进动物细胞的融合，如灭活的仙台病毒是最常用的诱导因子，其诱导原理是病毒具有侵染细胞的能力，优点是融合率高，对各种动物细胞都适用。【答案】B9动物细胞融合目的中最重要的是()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生产杂种细胞【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，以培育新品种为目的。另外，植物体细胞杂交还应用了植物细胞的全能性，而动物细胞作为整体，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全能性，还未见到融合细胞核表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新的物种。生产杂种细胞不是细胞融合的主要目的，只是细胞融合完成后所形成的结构的名称。【答案】B10破伤风杆菌侵入哺乳动物后能产生破伤风毒素，使动物致死。为获得抗破伤风毒素的单克隆抗体，可以采用如下图所示的办法： 【导学号：99310034】请据图回答下列问题：(1)细胞融合所用的细胞A应是_，要使两种细胞融合，可用_作为诱导剂。(2)过程中有两次筛选，第一次筛选的细胞B是_细胞，第二次筛选的细胞C是_细胞。(3)实验前用破伤风杆菌感染老鼠，诱导老鼠产生抗体属于特异性免疫的_。进行感染时需划破老鼠皮肤进行接种，划破的伤口应深一些还是浅一些？为什么？_。【解析】(1)实验目的是获取抗破伤风毒素的单克隆抗体，产生抗体的是经免疫的B淋巴细胞。为使细胞相互融合，必须有一定的诱导剂辅助，常用的有灭活的病毒、聚乙二醇(PEG)等。(2)经诱导后的细胞不一定融合，且融合的细胞也有多种，可能是A与A融合、A与瘤细胞融合或瘤细胞与瘤细胞融合，所以要用一定的方法筛选。而筛选出来的杂交瘤细胞产生的抗体不一定是抗破伤风毒素的抗体，所以要再一次筛选，选出产生抗破伤风毒素抗体的杂交瘤细胞。(3)抗体的产生属于特异性免疫的体液免疫。另外，破伤风杆菌是厌氧生物，为使感染成功，需接种得深一些。【答案】(1)经免疫的B淋巴细胞灭活的病毒或聚乙二醇(PEG)等(2)杂交瘤能产生抗破伤风毒素抗体的杂交瘤(3)体液免疫深一些；因为破伤风杆菌是厌氧生物能力提升11用细胞工程技术将天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草，有关培育过程的叙述错误的是()A需要用酶解法制备原生质体B愈伤组织的代谢类型是自养型C克服了远缘杂交不亲和的障碍D包含了有丝分裂和细胞分化的过程【解析】愈伤组织多数无叶绿素无法进行光合作用，是异养型。【答案】B12用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为()Aa、aa、ab、bb、ba、aa、abab细胞Ba、aa、ab、bb、bab、bb、bab细胞Ca、aa、ab、bb、bab产生特定抗体的ab细胞Da、aa、ab、bb、baa能无限增殖的aa细胞【解析】第一次筛选是获得杂交瘤细胞，即ab。第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。【答案】C13下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是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞B中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成C同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性D是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群【解析】本题考查动物细胞工程中的制备单克隆抗体。是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误；为杂交细胞，若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有(效应)B淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。【答案】D14下图为细胞融合的简略过程，请据图回答有关问题。(1)若A、B是植物细胞，在细胞融合之前已用_处理，除去了_。A、B到C的过程中，常用的物理方法是_、_、_。融合完成的标志是_。形成的D细胞还要应用_技术培养成植株。(2)若A、B是动物细胞，一般取自_，然后用_处理使其分散开。与植物细胞融合相比，其特有的诱导融合手段是_，所形成的D称为_。(3)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了_。注射后小鼠体内产生了相应的_，同时形成了少量的_。由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程称为_。这种细胞既能无限增殖，又能分泌_。图中B为_。(4)若该过程仍是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有_种(只考虑两个细胞的相互融合)。用来培养的D细胞应该是_，从中选择出它的方法是_培养。获得D后，常用的培养方法是_和_。【解析】本题是一道综合性比较强的习题，主要考查了两部分内容，即植物细胞工程和动物细胞工程。在植物细胞工程的有关内容中应注意，植物原生质体融合完