学年高中生物专题2细胞工程22动物细胞工程222动物细胞融合与单克隆抗体学案新人教版.docx
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学年高中生物专题2细胞工程22动物细胞工程222动物细胞融合与单克隆抗体学案新人教版
2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
[学习目标] 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。
2.归纳单克隆抗体的制备过程及应用。
方式一 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?
方式二 “太空婚礼”
2002年12月30日,两场筹备了10年的“太空婚礼”首次在神舟四号飞船上举行,植物细胞“新人”是黄花烟草和革新一号烟草叶肉细胞原生质体,动物细胞“新人”是小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,两批新人同时在“产房”——电融合仪内孕育新生命。
请思考:
新人一的婚礼流程是怎样的?
爱情结晶是什么?
新人二的婚礼流程又是怎样的?
爱情结晶会是什么呢?
要想知道答案,就让我们一起来进入今天的课题吧!
一、动物细胞融合
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:
具有不同遗传信息的两个或多个细胞
杂交细胞。
5.结果:
形成单核杂交细胞,具有原来两个或多个细胞的遗传信息,可表现出两个或多个亲本的特点。
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而发展起来的杂交瘤技术,为制造单克隆抗体开辟了新途径。
归纳总结
1.对动物细胞融合的理解
(1)动物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,细胞核融合是细胞融合的实质。
(2)融合处理后的细胞不可以直接用于培养,还需要筛选。
因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合,不能保证所有的细胞都发生融合,形成的融合细胞也有多种,因此需要进行筛选。
(3)细胞融合技术与有性杂交不同。
有性杂交有着十分严格的时空关系和物种界限;动物细胞融合则不同,它通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障,从而能够按照人们的意愿,把不同物种的不同组织类型的细胞融合在一起。
2.动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比
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
细胞融
合方法
用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后,诱导细胞融合
诱导手段
离心、电激、振动、聚乙二醇等诱导
与植物体细胞杂交相比,还可用灭活的病毒诱导
结果
形成杂种植株
形成杂交细胞,以生产细胞产品
用途
克服远缘杂交不亲和的障碍,扩展杂交亲本范围,培育新品种
制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等
意义
突破有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能
例1
下列不属于细胞融合技术应用的是( )
A.细胞遗传与细胞免疫的研究
B.生物新品种的培育
C.单克隆抗体的制备
D.濒危动物的克隆
答案 D
解析 克隆濒危动物是体细胞核移植技术的应用,不属于细胞融合技术的应用。
例2
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.只有植物体细胞杂交可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,为生产单克隆抗体开辟了新途径
D.目前科学家终于实现了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 C
解析 动物细胞融合的诱导方法有生物方法,如用灭活的病毒,而植物原生质体融合没有生物方法;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,但目前不能使它们的性状全部能得以体现。
拓展提升
生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源
(1)转基因生物:
目的基因来自外源生物,绝大多数基因来自两个亲本。
(2)杂种植株:
遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(3)经细胞培养获得的动物细胞:
遗传物质只来自一个亲本。
(4)动物细胞融合形成的杂交细胞:
遗传物质来自融合的两个亲本细胞。
(5)克隆动物:
细胞核中的遗传物质来自供体动物,细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。
二、单克隆抗体的制备
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
①B淋巴细胞特点:
一种B淋巴细胞只产生一种单一抗体,B淋巴细胞在体外不能(填“能”或“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的杂交瘤细胞,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B淋巴细胞
⇓
获得杂交瘤细胞
⇓
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内增殖
⇓
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。
②用于治疗疾病和运载药物。
归纳总结
1.血清抗体与单克隆抗体的比较
名称
产生
特点
血清抗体
由B淋巴(浆)细胞分泌
一般从血清中分离,产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体
由杂交瘤细胞分泌
特异性强、灵敏度高,能大量制备
2.制备单克隆抗体过程中的两次筛选
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种,形成的杂交瘤细胞也有很多种
筛选方法
用特定的选择性培养基筛选:
未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长
用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
3.利用生物导弹治疗癌症
(1)组成:
“生物导弹”=抗癌细胞的单克隆抗体+化学药物(或放射性同位素或细胞毒素)。
(2)原理:
单克隆抗体和癌细胞表面的特定抗原专一性结合,使药物定向作用于癌细胞。
(3)优点:
用药量小、疗效高、毒副作用小。
例3
用a表示骨髓瘤细胞,b表示B淋巴细胞,则单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的分别为( )
A.从a、aa、ab、bb、b中筛选出a、aa、ab;从a、aa、ab中筛选出ab
B.从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b;从ab、bb、b中筛选出ab
C.从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab;从ab中筛选出能产生特定抗体的ab
D.从a、aa、ab、bb、b中筛选出aa;从aa中筛选出能大量增殖的aa
答案 C
解析 第一次筛选是用选择培养基选出杂交瘤细胞,即ab;第二次筛选是通过克隆化培养和抗体检测选出能产生特异性抗体的ab。
例4
将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”,能够用于杀死人类某些癌细胞,其过程如图所示。
下列有关叙述错误的是( )
A.①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
B.经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体
C.②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞
D.抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性
答案 B
解析 ①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同,都是细胞膜的流动性,A正确;经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体,需要经过抗体阳性检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,B错误;②过程需要采用抗体阳性检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,然后进行克隆化培养(包括体内培养和体外培养),C正确;抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性,D正确。
1.动物细胞融合的原理是( )
A.细胞膜的流动性B.细胞膜的选择透过性
C.细胞质的流动性D.细胞质酶的活性
答案 A
解析 细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。
2.与植物原生质体融合相比,动物细胞融合特有的诱导因素是( )
A.聚乙二醇B.灭活的病毒
C.振动D.电激
答案 B
解析 动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导,而植物原生质体融合不能用灭活的病毒诱导。
3.(2017·湖北黄梅二中高二下期中)如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.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
答案 D
解析 ①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;③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;④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。
4.利用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成,一是“瞄准装置”,二是杀伤性“弹头”。
下列对此描述不正确的是( )
A.“瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体构成
B.“弹头”由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成
C.“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能
D.“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的
答案 C
解析 “弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞,也能杀伤正常细胞,不具有选择性;“生物导弹”中的“瞄准装置”由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成;“弹头”由杀死肿瘤细胞的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成;“生物导弹”是利用动物细胞融合、动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。
5.(2014·新课标Ⅰ,40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题:
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上,则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。
达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠,理由是___________________。
(2)细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有__________________________________________________,体系中出现多种类型细胞的原因是___________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核,染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是____________________。
答案
(1)4 Y Y小鼠的血清抗体
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