人教版生物选修3精品课件222动物细胞融合与单克隆抗体

1、22.2动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合与单克隆抗体学习导航学习导航1.掌握动物细胞融合技术掌握动物细胞融合技术2.理解单克隆抗体技术。理解单克隆抗体技术。 重、难点重、难点3.了解动物细胞融合和单克隆抗体技术的应了解动物细胞融合和单克隆抗体技术的应用。用。 重点重点新知初探思维启动新知初探思维启动一、动物细胞融合一、动物细胞融合概念概念_动动物细胞结合形成一物细胞结合形成一个细胞的过程，也称为细胞杂交个细胞的过程，也称为细胞杂交条件条件需要聚乙二醇需要聚乙二醇(peg)、_或或电激等诱导因素电激等诱导因素原理原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性两个或多个两个或多个灭活的病毒灭活的病毒结果结果

2、形成具有原来两个或多个细胞遗传形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称信息的单核细胞，称为为_意义意义突破突破了了_方方法的局限，使法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制种培育等的重要手段，为制备备_开开辟了新的途径辟了新的途径杂交细胞杂交细胞有性杂交有性杂交单克隆抗体单克隆抗体想一想想一想1动物细胞融合完成的标志是什么？动物细胞融合完成的标志是什么？【提示提示】细胞核融合。细胞核融合。二、单克隆抗体二、单克隆抗体1.制备原理制备原理(1)b淋巴细胞特点：一种淋巴细胞特

3、点：一种b淋巴细胞产生一种淋巴细胞产生一种特异性抗体，特异性抗体，b淋巴细胞在体外淋巴细胞在体外_ (能能/不不能能)无限增殖。无限增殖。(2)骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。不能不能(3)杂交瘤细胞特点：杂交瘤细胞特点：b淋巴细胞与骨髓瘤细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。能产生特异性抗体。2.制备过程制备过程3.单克隆抗体优点：单克隆抗体优点：_、并可大量制备。并可大量制备。4.单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂，具有准确、作为诊断试剂，具有准确、_、简易、简易、_的优点。

4、的优点。(2)用于治疗疾病和用于治疗疾病和_。特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高高效高效快速快速运载药物运载药物想一想想一想2什么是单克隆抗体？鼠的单克隆抗体能什么是单克隆抗体？鼠的单克隆抗体能否用于人体疾病的治疗？为什么？否用于人体疾病的治疗？为什么？【提示提示】单克隆抗体是由单一杂交瘤细胞单克隆抗体是由单一杂交瘤细胞增殖产生的高度专一的抗体。不能。因为鼠增殖产生的高度专一的抗体。不能。因为鼠的的b淋巴细胞所产生的抗体与人体淋巴细胞所产生的抗体与人体b淋巴细胞淋巴细胞产生的抗体是不同的。产生的抗体是不同的。要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点一动物细胞融合要点一动物细胞融合1.动物细胞融合

5、的操作步骤动物细胞融合的操作步骤2.动物细胞的融合过程动物细胞的融合过程细胞膜融合细胞膜融合细胞质融合细胞质融合细胞核融合细胞核融合(标标志着细胞融合的完成志着细胞融合的完成)。3.重组细胞的特点重组细胞的特点融合形成的杂交瘤细胞具有两个细胞的遗传融合形成的杂交瘤细胞具有两个细胞的遗传信息，通过动物细胞培养，杂交瘤细胞表现信息，通过动物细胞培养，杂交瘤细胞表现出两个亲本的特点。出两个亲本的特点。4.植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合原理原理细胞膜流动性和植细胞膜流动性和植物细胞全能性物细胞全能性细胞膜流动性细

6、胞膜流动性步骤步骤酶解法去掉细胞壁酶解法去掉细胞壁后后,诱诱导原生质体融导原生质体融合合,形形成杂种体细成杂种体细胞胞,再再经过植物组织培经过植物组织培养形成杂种植株养形成杂种植株分散成单个细胞分散成单个细胞后诱导细胞融合后诱导细胞融合诱导诱导方法方法物理方法、化学方物理方法、化学方法法物理方法、化学物理方法、化学方法、灭活病毒方法、灭活病毒结果结果形成杂种植株形成杂种植株形成杂种细胞形成杂种细胞特别提醒特别提醒二者的区别除表中所列外，还有二者的区别除表中所列外，还有培养基的类型和成分，所用的酶等的不同，培养基的类型和成分，所用的酶等的不同，但二者均需在无菌条件下进行。但二者均需在无菌条件下进

7、行。 (2012太原五中高二检测太原五中高二检测)运用动物体运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：用人的细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂用人的细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体逐渐丢失，只剩一条或几条。如图是人的缺逐渐丢失，只剩一条或几条。如图是人的缺乏乏hgprt酶突变细胞株酶突变细胞株(hgprt)和小鼠的和小鼠的缺乏缺乏tk酶细胞株酶细胞株(tk)融合后并在融合后并在hat培养培养例例1液中培

8、养的过程，结果表明最终人的染色液中培养的过程，结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅有体在融合细胞中仅有3号染色体或号染色体或17号染色号染色体或两者都有。已知只有同时具有体或两者都有。已知只有同时具有hgprt酶和酶和tk酶的融合细胞才可在酶的融合细胞才可在hat培养液中培养液中长期存活与繁殖。长期存活与繁殖。(1)体细胞杂交突破了体细胞杂交突破了_，过，过程程常用的生物方法是常用的生物方法是_。(2)过程过程中，为了防止细菌的污染，所用培中，为了防止细菌的污染，所用培养液应该添加一定量的养液应该添加一定量的_。此外。此外还要定期用还要定期用_处理细胞，使贴壁处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成

9、细胞悬液。生长的细胞脱落形成细胞悬液。(3)从培养过程看，从培养过程看，hat培养液不仅能提供养培养液不仅能提供养料，还起料，还起_作用。作用。(4)从图示结果看，可以确定人的从图示结果看，可以确定人的_基因位于基因位于_号染色号染色体；该方法可以对鼠基因定位吗？体；该方法可以对鼠基因定位吗？_。【解析解析】(1)体细胞杂交具有突破有性杂交体细胞杂交具有突破有性杂交方法局限的优点方法局限的优点,过程过程是细胞融合的过程是细胞融合的过程,对于动物细胞常采用灭活的病毒诱导融合。对于动物细胞常采用灭活的病毒诱导融合。(2)为防止杂菌污染，在培养液中可加入一定为防止杂菌污染，在培养液中可加入一定量的抗

10、生素；使贴壁细胞脱落形成细胞悬液量的抗生素；使贴壁细胞脱落形成细胞悬液的方法是用胰蛋白酶定期处理。的方法是用胰蛋白酶定期处理。(3)图中过程图中过程是一个筛选的过程，是一个筛选的过程，hat培养液不仅能提培养液不仅能提供养料供养料,还起特殊的选择作用，即只有同时具还起特殊的选择作用，即只有同时具有有hgprt酶和酶和tk酶的融合细胞才能存活。酶的融合细胞才能存活。(4)该方法不能对鼠基因进行定位，因为运用该方法不能对鼠基因进行定位，因为运用此方法定位基因有一个前提，即要保证杂种此方法定位基因有一个前提，即要保证杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类

11、染色体逐渐丢失，或只剩一条或几条。人类染色体逐渐丢失，或只剩一条或几条。鼠的染色体是全部的，即使知道存在某基因鼠的染色体是全部的，即使知道存在某基因,也无法认定该基因位于哪条染色体上。也无法认定该基因位于哪条染色体上。【答案答案】(1)有性杂交方法的局限灭活的有性杂交方法的局限灭活的病毒诱导病毒诱导(2)抗生素胰蛋白酶抗生素胰蛋白酶(3)选择选择(4)tk酶酶17不能不能互动探究互动探究(1)本题中细胞融合手段不同于植物体细胞杂本题中细胞融合手段不同于植物体细胞杂交的是什么？交的是什么？(2)本题中培养液中融合处理后的细胞类型最本题中培养液中融合处理后的细胞类型最多有几种？分别是什么细胞？多有

12、几种？分别是什么细胞？【提示提示】(1)动物细胞融合的手段与植物体动物细胞融合的手段与植物体细胞杂交的区别是前者通常采用灭活的病毒细胞杂交的区别是前者通常采用灭活的病毒作为诱导剂。作为诱导剂。(2)细胞类型通常有细胞类型通常有5种，即鼠种，即鼠鼠、人鼠、人人、人、人人鼠、人、鼠单独的细胞。鼠、人、鼠单独的细胞。【易误警示易误警示】(1)常用的病毒诱导剂有仙台常用的病毒诱导剂有仙台病毒、新城鸡瘟病毒、疱疹病毒等，其中仙病毒、新城鸡瘟病毒、疱疹病毒等，其中仙台病毒最常用。台病毒最常用。(2)用做诱导剂的病毒必须事先灭活，使病毒用做诱导剂的病毒必须事先灭活，使病毒的感染活性、增殖能力丧失但不破坏病毒

13、的的感染活性、增殖能力丧失但不破坏病毒的抗原结构。抗原结构。要点二单克隆抗体的制备要点二单克隆抗体的制备1.单克隆抗体制备的关键思路及操作依据单克隆抗体制备的关键思路及操作依据(1)关键思路：关键思路：克隆单一的克隆单一的b淋巴细胞，形成细胞群；淋巴细胞，形成细胞群；将将b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。瘤细胞。(2)用用b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因：淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因：每一个每一个b淋巴细胞只能分泌一种特异性抗淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的体；不同种类的b淋巴细胞分泌的抗体不同淋巴细胞分泌的抗体不同;b淋巴细胞在体外培养

14、时不能无限增殖；淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。骨髓瘤细胞能够无限增殖。2.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因单克隆抗体制备过程中的筛选及原因(1)第一次筛选是在第一次筛选是在b淋巴细胞与骨髓瘤细胞淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况：融合之后，因为有三种融合情况：b淋巴细淋巴细胞与胞与b淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、细胞融合、b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有而只有b淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。才是需要的杂种细胞。(2)第二次筛选需先在

15、多孔培养皿上培养，在第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生所需特异性抗体的养，然后再筛选出能产生所需特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。单一、特异性强的单克隆抗体。 (2012北京四中高二质检北京四中高二质检)1975年科学年科学家首次利用家首次利用b淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请根据下图回答问题：隆抗体。请根

16、据下图回答问题：例例2(1)病原体注入小鼠体内后，要经过病原体注入小鼠体内后，要经过_细胞处理后形成抗原细胞处理后形成抗原mhc复合体，才能被复合体，才能被免疫细胞识别。免疫细胞识别。(2)制备单克隆抗体所用的制备单克隆抗体所用的b淋巴细胞一般从脾淋巴细胞一般从脾中采集，然后以中采集，然后以_作诱导剂，使作诱导剂，使b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有有_的特点。的特点。(3)单克隆抗体的特点是单克隆抗体的特点是_。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种

17、主要方法体的两种主要方法_。解析：灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导解析：灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。答案：答案：(1)吞噬吞噬(或巨噬或巨噬)(2)灭活的仙台病毒或聚乙二醇既能产生特灭活的仙台病毒或聚乙二醇既能产生特异性抗体，又能无限增殖异性抗体，又能无限增殖(3)特异性强，纯度高特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度或：专一性强、灵敏度高高)体外培养法和动物体内培养法体外培养

18、法和动物体内培养法变式训练变式训练(2012西宁五中高二检测西宁五中高二检测)根据单克隆抗体制备根据单克隆抗体制备流程示意图判断以下选项中正确的是流程示意图判断以下选项中正确的是()a单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细胞膜的流动性、细胞的全能性等胞膜的流动性、细胞的全能性等b根据培养基的物理性质分类，图中根据培养基的物理性质分类，图中hat培培养基属于选择培养基养基属于选择培养基c在制备单克隆抗体的过程中有两次选择，在制备单克隆抗体的过程中有两次选择，第一次是选择杂交瘤细胞，第二次是选择能第一次是选择杂交瘤细胞，第二次是选择能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞够

19、产生特异性抗体的杂交瘤细胞d老鼠骨髓瘤细胞染色体数是老鼠骨髓瘤细胞染色体数是40，效应，效应b细细胞的染色体数为胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细，融合后形成的杂交瘤细胞胞dna分子数为分子数为86解析：选解析：选c。单克隆抗体的制备过程中，杂。单克隆抗体的制备过程中，杂交瘤细胞不能培育成个体，未体现细胞的全交瘤细胞不能培育成个体，未体现细胞的全能性，能性，a错；培养基根据物理性质可分为固错；培养基根据物理性质可分为固体培养基和液体培养基等，按用途分为选择体培养基和液体培养基等，按用途分为选择培养基、鉴别培养基等，培养基、鉴别培养基等，b错；融合后杂交错；融合后杂交瘤细胞染色体数是瘤细胞

20、染色体数是86，dna数要考虑细胞质数要考虑细胞质中的中的dna，多于，多于86，d错；错；c项描述正确。项描述正确。要点三植物体细胞杂交和动物细胞融合的要点三植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较比较比较项比较项目目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合(单克隆抗单克隆抗体制备体制备)融合前融合前处理处理纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶除去细胞壁除去细胞壁注射特定抗原免疫处理注射特定抗原免疫处理正常小鼠正常小鼠促融促融物理法：离心、物理法：离心、振动、电激振动、电激化学法：聚乙二化学法：聚乙二醇醇物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、电激电激化学法：聚乙二醇化学法：聚乙二醇生物法

21、：灭活的病毒生物法：灭活的病毒理论基理论基础础细胞的全能性、细细胞的全能性、细胞膜的流动性胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞细胞膜的流动性、细胞增殖增殖比较项目比较项目植物体细胞植物体细胞杂交杂交动物细胞融合动物细胞融合(单单克隆抗体制备克隆抗体制备)过过程程原生质体原生质体的制备的制备原生质体原生质体的融合的融合杂种细胞杂种细胞的筛选与的筛选与培养培养杂种植株杂种植株诱导与鉴诱导与鉴定定比较比较项目项目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合(单克隆单克隆抗体制备抗体制备)意义意义和用和用途途克服远缘杂交克服远缘杂交不亲和的障碍，不亲和的障碍，大大扩展杂交的大大扩展杂交的亲本组合范

22、围亲本组合范围应用：如白应用：如白菜菜甘蓝杂种植甘蓝杂种植株株制备单克隆抗体制备单克隆抗体诊断、治疗、预防疾诊断、治疗、预防疾病。例如：病。例如：a.肿瘤定位肿瘤定位诊断，放射性抗体诊断，放射性抗体肿瘤肿瘤b.生物导弹治疗，抗生物导弹治疗，抗体体抗癌药物抗癌药物肿瘤肿瘤 有性生殖的生物产生后代需进行受有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关下

23、列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：问题：例例3(1)若若a、b分别是基因型为分别是基因型为hhrr、hhrr两个烟两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对草品种的花粉，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同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或或hh)的作用，在光照强度大于的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为型为hhrr的杂种细胞，较为简便的筛选方法的杂种细胞，较为简便的筛选方法是是_。(2)若若a、b表示两种植物体细胞，则由表示两种植物体细胞，则由d细胞形细胞

24、形成杂种植株的原理是成杂种植株的原理是_。这种育种方法的优点是这种育种方法的优点是_。(3)若若a、b分别为骨髓瘤细胞和分别为骨髓瘤细胞和b淋巴细胞，则淋巴细胞，则d细胞的特点是细胞的特点是_。由由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有具有_的特点。一的特点。一般不能通过直接培养般不能通过直接培养b淋巴细胞的方法生产单淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是克隆抗体的主要原因是_。【解析解析】(1)a是基因型为是基因型为hhrr的烟草的花粉的烟草的花粉,故其基因型为故其基因型为hr、hr；b是基因型为是基因型为hhrr的烟的烟草的花粉，故其基因型为草的花

25、粉，故其基因型为hr、hr,因此经细胞因此经细胞融合可能形成的融合细胞有：融合可能形成的融合细胞有：hhrr、hhrr、hhrr、hhrr、hhrr、hhrr，共，共6种，分析这种，分析这6种细胞除种细胞除hhrr之外均有一对隐性纯合基因之外均有一对隐性纯合基因(rr或或hh)，即在光照强度大于，即在光照强度大于800 lx时都不能时都不能生长生长,因此获取基因型为因此获取基因型为hhrr的杂种细胞，较的杂种细胞，较为简便的筛选方法是给予大于为简便的筛选方法是给予大于800 lx的光照。的光照。(2)a、b表示两种植物体细胞，则通过细胞融表示两种植物体细胞，则通过细胞融合形成合形成d细胞可借助

26、植物体细胞杂交技术，细胞可借助植物体细胞杂交技术，杂交细胞能形成杂种植株是由于植物细胞具杂交细胞能形成杂种植株是由于植物细胞具有全能性，这种育种方法的最大优点是克服有全能性，这种育种方法的最大优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。了远缘杂交不亲和的障碍。(3)a、b分别为骨髓瘤细胞和分别为骨髓瘤细胞和b淋巴细胞，则淋巴细胞，则d细胞为杂交瘤细胞细胞为杂交瘤细胞,其特点是既能无限繁殖，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、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。生产上一般灵敏度

27、高、可大量制备等特点。生产上一般不能通过直接培养不能通过直接培养b淋巴细胞来制备单克隆抗淋巴细胞来制备单克隆抗体是因为体是因为b淋巴细胞高度分化淋巴细胞高度分化,不能增殖。不能增殖。【答案答案】(1)给予大于给予大于800 lx的光照的光照(2)植物细胞的全能性克服了远缘杂交的障植物细胞的全能性克服了远缘杂交的障碍碍(3)既能无限增殖，又能产生特定的抗体特既能无限增殖，又能产生特定的抗体特异性强、灵敏度高、可大量制备异性强、灵敏度高、可大量制备b淋巴细淋巴细胞高度分化，不能增殖胞高度分化，不能增殖【探规寻律探规寻律】杂交细胞的筛选方法杂交细胞的筛选方法(1)细胞工程中运用特定的选择培养基可将人细胞工程中运用特定的选择培养基可将人们所需的细胞筛选出来。利用细胞的某些代们所需的细胞筛选出来。利用细胞的某些代谢特点，在培