生物人教版選修3學(xué)案2-2-2動物細(xì)胞融合與單克隆抗體

2．2.2動物細(xì)胞融合與單克隆抗體知識點一動物細(xì)胞融合1．概念：兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程，也稱細(xì)胞雜交。2．結(jié)果：形成單核雜交細(xì)胞。3．原理：細(xì)胞膜的流動性。4．過程：不同動物的兩個或多個細(xì)胞eq\o(→,\s\up17(滅活的病毒),\s\do15(或PEG))雜交細(xì)胞5．誘導(dǎo)方法物理法——離心、振動、電激；化學(xué)法——聚乙二醇(PEG)；生物方法——滅活的病毒。注意：滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。6．滅活病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合的原理病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細(xì)胞相互凝聚，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細(xì)胞膜打開，細(xì)胞發(fā)生融合。這一過程既能反映出糖蛋白在細(xì)胞識別中的重要作用，又能反映出細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的流動性特點。7．動物細(xì)胞融合的優(yōu)點與應(yīng)用(1)優(yōu)點：突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。目前，已有種間、屬間、科間，甚至動物與植物之間的細(xì)胞融合獲得了成功。(2)應(yīng)用：是研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。特別是利用細(xì)胞融合技術(shù)而發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞融合的區(qū)別植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合原理細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動性步驟酶解法去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，形成雜種體細(xì)胞，再經(jīng)過植物組織培養(yǎng)形成雜種植株分散成單個細(xì)胞后誘導(dǎo)細(xì)胞融合誘導(dǎo)方法物理方法、化學(xué)方法物理方法、化學(xué)方法、滅活病毒結(jié)果形成雜種植株形成雜種細(xì)胞【典題精練1】下列有關(guān)植物體細(xì)胞雜交與動物細(xì)胞融合的比較，正確的是()A．兩者應(yīng)用的原理都是高度分化的細(xì)胞具有全能性B．兩者都可用聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo)細(xì)胞融合C．兩者細(xì)胞融合成功的標(biāo)志都是形成融合細(xì)胞核D．兩者的目的都是用于大量生產(chǎn)分泌蛋白【解析】植物體細(xì)胞雜交的原理是細(xì)胞膜具有流動性和植物細(xì)胞具有全能性，動物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜具有流動性，A錯誤；聚乙二醇(PEG)既可誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合，又可誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合，B正確；植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁，動物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成融合細(xì)胞核，C錯誤；植物體細(xì)胞雜交的目的是產(chǎn)生雜種植株，動物細(xì)胞融合可用于大量生產(chǎn)分泌蛋白，D錯誤。【答案】B解題歸納本題看似不難，但極易答錯：一是混淆兩種細(xì)胞工程的原理；二是沒有注意兩種細(xì)胞工程都可用聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合。對于這種有相似點的技術(shù)手段，我們要從多個方面對比記憶?！镜漕}精練2】關(guān)于動物細(xì)胞融合的說法，正確的是()A．動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理不同B．動物細(xì)胞融合后形成的雜交細(xì)胞一般為雙核細(xì)胞C．常用的誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的因素或方法有聚乙二醇、滅活的病毒、電激、紫外線照射等D．細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能【解析】動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理相同，都為細(xì)胞膜的流動性，A錯誤；動物細(xì)胞融合后形成的具有兩個或多個動物細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞，B錯誤；紫外線照射常用來進行人工誘變，它不是誘導(dǎo)細(xì)胞融合的因素，誘導(dǎo)細(xì)胞融合的物理法有離心、振動、電激等，C錯誤；細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，D正確。【答案】D知識點二單克隆抗體1．傳統(tǒng)抗體：抗體的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是向動物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原，使動物產(chǎn)生抗體，然后從動物血清中分離所需抗體。缺點：產(chǎn)量低、純度低，特異性差。2．單克隆抗體：由單一雜交瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的高度專一的抗體。3．單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強、靈敏度高，可大量生產(chǎn)。4．需要的技術(shù)手段：細(xì)胞融合和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。5．單克隆抗體的制備(1)關(guān)鍵思路要獲得大量的單一抗體，必須克隆單一的B淋巴細(xì)胞，形成細(xì)胞群；將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合。(2)用B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合的原因①每一個B淋巴細(xì)胞只能分泌一種特異性抗體，不同種類的B淋巴細(xì)胞分泌的抗體不同。②B淋巴細(xì)胞在體外培養(yǎng)時不能無限增殖，骨髓瘤細(xì)胞能夠無限增殖。(3)比較制備單克隆抗體中的幾種細(xì)胞細(xì)胞特點B淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生單一抗體，但不能無限增殖骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體雜交瘤細(xì)胞既能產(chǎn)生單一抗體，又能在體外培養(yǎng)條件下無限增殖(4)制備過程6．單克隆抗體的應(yīng)用(1)作為診斷試劑：能準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。(2)用于治療疾病和運載藥物①單獨使用：直接用于癌癥或其他疾病的治療(作為藥物本身)。②綜合使用：與放射性同位素、細(xì)胞毒素或化學(xué)藥物結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，主要用于治療癌癥，也可用于治療其他疾病。單克隆抗體制備過程中的兩次篩選及原因1．第一次篩選是用特定的選擇培養(yǎng)基從融合后的雜交細(xì)胞中篩選出雜交瘤細(xì)胞。因為有三種細(xì)胞融合情況；B淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合、骨髓瘤細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合、B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，而只有B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的融合細(xì)胞才是所需要的雜種細(xì)胞。2．第二次篩選是從雜交瘤細(xì)胞中篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。此次篩選需要先將細(xì)胞在多孔培養(yǎng)皿上培養(yǎng)，在每個孔只有一個雜交瘤細(xì)胞的情況下開始培養(yǎng)，然后再篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群。由于該細(xì)胞群是由單個雜交瘤細(xì)胞克隆來的，所以產(chǎn)生的抗體一定是化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的單克隆抗體?！镜漕}精練3】如下圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是()A．①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應(yīng)T淋巴細(xì)胞B．②中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細(xì)胞的形成C．③同時具有脾臟細(xì)胞和鼠骨髓瘤細(xì)胞的特性D．④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細(xì)胞群【解析】圖示中①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應(yīng)B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)，A項錯誤；胰蛋白酶常用在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，其作用是使組織分散成單個細(xì)胞，圖示中②過程應(yīng)使用促融劑如聚乙二醇(PEG)，B項錯誤；圖示中③為雜交瘤細(xì)胞，它同時具有漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體的特性和骨髓瘤細(xì)胞無限增殖的特性，C項錯誤；圖示中④是經(jīng)篩選獲得的能分泌特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞，D項正確。【答案】D解題歸納單克隆抗體制備過程中，漿細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞的混合物經(jīng)誘導(dǎo)后會產(chǎn)生多種雜交細(xì)胞，如漿細(xì)胞——漿細(xì)胞、漿細(xì)胞——瘤細(xì)胞、瘤細(xì)胞——瘤細(xì)胞，只有漿細(xì)胞——瘤細(xì)胞才是既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞?！镜漕}精練4】近年來，世界多個地區(qū)有禽流感疫情的出現(xiàn)：已造成巨額經(jīng)濟損失和眾多人員傷亡。下圖是制備用于預(yù)防和治療禽流感的單克隆抗體的過程，請分析回答：(1)若A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞，則B細(xì)胞是取自________________體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞，促進d過程的常用誘導(dǎo)劑有_______________________________________。(2)假設(shè)僅考慮某兩個細(xì)胞的融合，則可形成________種類型的C細(xì)胞，因此需要篩選出具有____________特點的D細(xì)胞用于培養(yǎng)。D細(xì)胞的名稱是________。(3)D細(xì)胞的培養(yǎng)方式有___________________________?！窘馕觥?1)小鼠的骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖，而經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生特異性抗體。常用誘導(dǎo)劑有聚乙二醇和滅活的病毒。(2)在誘導(dǎo)劑的作用下，如果僅考慮細(xì)胞兩兩結(jié)合，可形成3種類型的雜交細(xì)胞：瘤瘤細(xì)胞，BB細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞，所以需要篩選出既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。(3)雜交瘤細(xì)胞可在體外大規(guī)模培養(yǎng)，也可注入小鼠腹腔內(nèi)增殖?！敬鸢浮?1)感染禽流感病毒的動物或人聚乙二醇和滅活的病毒(2)3既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體雜交瘤細(xì)胞(3)小鼠體內(nèi)培養(yǎng)和體外培養(yǎng)基培養(yǎng)一、選擇題1．科學(xué)家用滅活的病毒把骨髓瘤細(xì)胞與效應(yīng)B細(xì)胞融合，得到雜交瘤細(xì)胞，滅活病毒的作用是(C)A．病毒比較小，可鉆入到細(xì)胞內(nèi)B．滅活的病毒已完全死亡，死亡的病毒可以讓細(xì)胞聚集C．滅活的病毒已失去感染活性，對各種動物細(xì)胞不造成破壞，但所保留的融合活性，使不同的動物細(xì)胞進行融合D．滅活的病毒帶有目的基因，通過融合可以讓雜交細(xì)胞帶有目的基因解析：動物細(xì)胞融合常用滅活的病毒作誘導(dǎo)劑是因為滅活的病毒不再具有感染性，不會對細(xì)胞造成破壞，但仍可促使不同的動物細(xì)胞融合。2．單克隆抗體與血清抗體相比優(yōu)越之處在于(C)A．單克隆抗體能夠制成“生物導(dǎo)彈”B．單克隆抗體可以在體外制備C．單克隆抗體的特異性強，靈敏度高，產(chǎn)量也大大高于血清抗體D．單克隆抗體的制備過程簡單解析：單克隆抗體的制備是通過已免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞在體外或體內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的。它區(qū)別于血清抗體的特點是特異性強、靈敏度高，產(chǎn)量大大高于血清抗體。3．要想獲得大量的單克隆抗體就必須用單個的B淋巴細(xì)胞進行無性繁殖，形成細(xì)胞群。其原因是(D)A．在體外培養(yǎng)條件下B淋巴細(xì)胞可以無限增殖B．在動物體內(nèi)，B淋巴細(xì)胞可產(chǎn)生多達(dá)百萬種以上的抗體C．每一個B淋巴細(xì)胞都參與特異性免疫反應(yīng)D．每一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體解析：此題結(jié)合單克隆抗體的制備，考查了有關(guān)B淋巴細(xì)胞等免疫學(xué)知識。C選項的敘述有誤，一是B淋巴細(xì)胞壽命短，它能夠參與特異性免疫，但不一定都參與；二是B淋巴細(xì)胞的免疫有其特異性，即每一個B淋巴細(xì)胞只能產(chǎn)生一種與特定抗原結(jié)合的抗體。4．生產(chǎn)單克隆抗體時，在培養(yǎng)液中加入某種試劑能篩選出雜交瘤細(xì)胞，因為該試劑(C)A．能抑制淋巴細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞的DNA復(fù)制B．能阻止淋巴細(xì)胞的原癌基因被激活C．選擇性抑制骨髓瘤細(xì)胞的DNA復(fù)制D．能阻止雜交瘤細(xì)胞核糖體上所有蛋白質(zhì)的合成解析：效應(yīng)B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合產(chǎn)物中，效應(yīng)B細(xì)胞及其融合細(xì)胞不能無限增殖，培養(yǎng)一段時間會自然死亡。但骨髓瘤細(xì)胞及其相互融合的細(xì)胞則能無限增殖，只要能抑制其DNA復(fù)制，就可將其淘汰，最終剩下雜交瘤細(xì)胞。5．關(guān)于單克隆抗體的敘述，不正確的是(D)A．培養(yǎng)經(jīng)過免疫的漿細(xì)胞(效應(yīng)B細(xì)胞)不能獲得大量的單克隆抗體B．產(chǎn)生單克隆抗體利用的生物技術(shù)是細(xì)胞工程C．單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備D．將單克隆抗體與抑癌藥物結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，通過抑癌藥物的導(dǎo)向作用可使單克隆抗體有效地作用于癌變部位解析：培養(yǎng)經(jīng)過免疫的漿細(xì)胞，雖然可以獲得單克隆抗體，但不能獲得大量的單克隆抗體，原因是漿細(xì)胞在體外條件下不能大量增殖；“生物導(dǎo)彈”依靠單克隆抗體定向?qū)Ш?，而發(fā)揮控制、殺死癌細(xì)胞作用要依靠與單克隆抗體相結(jié)合的特定藥物。故選D。6．下列關(guān)于單克隆抗體的制備和應(yīng)用的敘述中，不正確的是(A)A．B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的融合，一般不需要滅活的仙臺病毒或聚乙二醇誘導(dǎo)B．融合后形成的雜交瘤細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生單克隆抗體C．體外培養(yǎng)時，效應(yīng)B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖D．單克隆抗體與常規(guī)抗體相比，特異性強，靈敏度高，優(yōu)越性明顯解析：誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的因素有：滅活的病毒、聚乙二醇、電激等。二、非選擇題7．世界上第一只克隆綿羊“多利”的培育程序如下圖所示：(1)請寫出①、②所指的細(xì)胞工程名稱：①細(xì)胞核移植，②胚胎移植。(2)圖中實施細(xì)胞工程①時，所需的受體細(xì)胞大多采用動物卵細(xì)胞的原因是卵細(xì)胞體積大，易操作，含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。(3)小羊的性狀與A一樣，原因是“多利”的全部細(xì)胞核基因來自山羊A。(4)繼植物組織培養(yǎng)之后，克隆綿羊的培育成功證明動物細(xì)胞核也具有全能性。(5)從分子水平上看，克隆技術(shù)實際上是遺傳信息的全部復(fù)制。解析：本題主要考查細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物的相關(guān)知識。選擇去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞，主要因為卵母細(xì)胞體積大，易操作，含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件?？寺【d羊的培育成功證明了動物細(xì)胞核的全能性。8．如下圖表示用生物工程制備人抗A抗體的過程。請回答下列問題。(1)人的紅細(xì)胞膜表面有被稱為凝集原的特異糖蛋白；從免疫學(xué)角度看，這種凝集原是抗原。(2)圖中細(xì)胞1是小鼠體內(nèi)注入人A型血紅細(xì)胞后而獲得的B淋巴細(xì)胞，這種細(xì)胞具有產(chǎn)生單一的抗A抗體(或單一的特異性抗體)的特點，但難以在體外培養(yǎng)。甲培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細(xì)胞2，是從患骨髓瘤的小鼠體內(nèi)獲取的骨髓瘤細(xì)胞，這種細(xì)胞在體外培養(yǎng)時能快速大量增殖，但不會產(chǎn)生抗體。(3)為了能充分發(fā)揮上述兩種細(xì)胞各自的特點，經(jīng)特殊處理，在促細(xì)胞融合因子的作用下，使兩種細(xì)胞發(fā)生融合，形成圖中的細(xì)胞3，這種細(xì)胞稱為雜交瘤細(xì)胞。把它在乙培養(yǎng)皿中進行培養(yǎng)，則能產(chǎn)生大量的細(xì)胞群，這種方法稱為單克隆。(4)過程①的主要目的是篩選出能產(chǎn)生單一抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。通過過程②或③的培養(yǎng)方法能產(chǎn)生大量抗A單克隆抗體。解析：此題主要考查了單克隆抗體的制備過程及其相關(guān)知識。(1)紅細(xì)胞表面的凝集原與細(xì)胞識別有關(guān)，其化學(xué)本質(zhì)是糖蛋白。從免疫學(xué)角度看是抗原。(2)小鼠受到抗原刺激后能產(chǎn)生B淋巴細(xì)胞，這種細(xì)胞能產(chǎn)生單一抗體，但不能增殖，骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖但不能產(chǎn)生抗體。(3)通過動物細(xì)胞融合的方式可以獲得雜交瘤細(xì)胞，產(chǎn)生單克隆抗體。(4)過程①的目的是篩選出能產(chǎn)生單一抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞，通過②或③可大量產(chǎn)生抗A單克隆抗體。[思考與探究]P551．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)有什么不同？[提示]植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動物細(xì)胞融合技術(shù)基本相同，不同的是植物體細(xì)胞融合前需去掉細(xì)胞壁，然后再融合；動物細(xì)胞融合是兩個體細(xì)胞直接融合。2．制備