2015-2016学年高中生物专题二细胞工程第8课时动物细胞融合与单克隆抗体学案新人教版选修3

1第8课时动物细胞融合与单克隆抗体[目标导读]1.掌握动物细胞融合的原理和方法。2.结合P53图2－24，归纳单克隆抗体的制备过程及应用。[重难点击]单克隆抗体的制备和应用。1．将小鼠细胞和人体细胞融合成杂交细胞后，各自的表面蛋白质平均分配到膜表面(如图)，该实验说明了细胞膜具有一定的流动性。2．抗体的化学本质是免疫球蛋白，是由浆细胞分泌的，能和抗原特异性的结合。3．癌细胞在体外培养的条件下，只要提供合适的营养条件就能无限增殖。[课堂导入]我们知道，运用植物体细胞杂交技术，可以跨越植物种属间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。那么能不能也利用这种技术来培育动物新品种呢？今天我们就来学习动物细胞融合及其应用。探究点一动物细胞融合科学家经过长期的探索，也实现了让不同种动物的体细胞进行杂交。完善下图，回答问题。21．动物细胞融合是指两个或者多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后形成的单核细胞，称为杂交细胞。2．动物细胞融合的原理是什么？答案细胞膜的流动性。3．融合方法(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．杂交细胞融合成功的标志是杂交细胞进行有丝分裂。5．细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优越性在于克服远缘杂交的障碍。归纳提炼动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较原理方法步骤诱导方法结果用途或意义动物细胞融合细胞膜具有流动性分散成单个细胞后诱导细胞融合物理方法化学方法生物方法形成杂交细胞培育杂交细胞或大量获得细胞产物植物体细胞杂交①细胞膜具有流动性酶解法去除细胞壁后诱导原生质体物理方法化学方法形成杂种植株克服远缘杂交不亲和的障碍3②植物细胞具有全能性融合，形成杂种细胞后培育成杂种植株活学活用1．如图所示为细胞融合技术的一些过程，据图回答下列问题。(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__________。(4)若将染色体组成为2A＋XX的人细胞与染色体组成为2B＋XX的鼠细胞融合，培育成的人－鼠细胞的染色体组成是______________。答案(1)用灭活的病毒处理(2)细胞壁纤维素酶果胶酶愈伤组织(3)AAAaBBbb(4)2A＋2B＋2X＋2X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)(4)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。探究点二单克隆抗体的制备动物细胞融合技术的最重要用途是单克隆抗体的制备，阅读教材并思考：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)特点：产量低、纯度低、特异性差。2．单克隆抗体的制备原理细胞特点B淋巴细胞能产生单一抗体，但不能无限增殖骨髓瘤细胞能无限增殖，但不能产生抗体融合细胞既能产生抗体，又能无限增殖3.单克隆抗体的制备过程4(1)制备产生特异性抗体的B淋巴细胞：向免疫小鼠体内注射特定的抗原蛋白，然后从小鼠体内获得相应的B淋巴细胞。(2)细胞融合：融合的方法常用聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，这时得到的融合细胞除了杂交瘤细胞，还有B淋巴细胞相互融合的细胞和骨髓瘤细胞相互融合的细胞。(3)筛选：用特定的选择性培养基筛选出杂交瘤细胞。这时候的杂交瘤细胞既能分泌抗体同时又能大量增殖。(4)克隆化培养和抗体检测：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)培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体：将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠的腹水中提取单克隆抗体。4．由上述抗体的产生过程我们可将单克隆抗体的定义归纳为：由杂交瘤细胞大量繁殖所产生的、化学性质单一、高度特异性的抗体。5．单克隆抗体的应用(1)优点：特异性强、灵敏度高、产量大。(2)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。归纳提炼单克隆抗体制备过程中的二次筛选(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况：B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。(2)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养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。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单一、特异性强的单克隆抗体。活学活用2．如图表示用生物工程技术制备人抗A抗体的过程，请回答下列问题：5(1)人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异________________；从免疫学角度看，这种凝集原是__________________。(2)图中细胞1是小鼠体内注入人A型血红细胞后获得的__________细胞，这种细胞具有产生__________________的特点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞2是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能____________，但不会产生抗体。(3)为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞3，这种细胞称为__________。把它在乙培养皿中进行培养，则能产生大量的细胞群。(4)过程①的主要目的是______________________________________________________________________。通过过程②或③的培养方法能产生大量__________抗体。答案(1)糖蛋白抗原(2)B淋巴单一的抗A抗体(或单一的特异性抗体)快速大量增殖(3)杂交瘤细胞(4)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞抗A单克隆解析(1)红细胞表面的凝集原与细胞识别有关，其化学本质是糖蛋白。从免疫学角度看是抗原。(2)小鼠受到抗原刺激后能产生B淋巴细胞，这种细胞能产生单一抗体，但不能增殖，骨髓瘤细胞能无限增殖但不能产生抗体。(3)通过动物细胞融合的方式可以获得杂交瘤细胞，产生单克隆抗体。(4)过程①的目的是筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞，通过②或③可大量产生抗A单克隆抗体。61．动物细胞融合中使用的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，失去感染力答案D解析灭活的仙台病毒不具有生物活性，不具有侵染细胞的能力，但具有抗原性，能够促进动物细胞融合。2．单克隆抗体是指()A．单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体B．单个B淋巴细胞增殖产生的抗体C．单个杂交瘤细胞增殖产生的高度单一的抗体D．单个抗体通过克隆化产生大量抗体答案C解析单克隆抗体的制备过程是：将一种抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞，然后将B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞同时培养，在聚乙二醇的诱导下，促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。从中选出能产生抗体的细胞群，即可得到单克隆抗体。单克隆抗体是利用B淋巴细胞能产生抗体的能力，骨髓瘤细胞能无限增殖的特点，制备出的抗体。骨髓瘤细胞自身不能产生抗体，则A项错误。而一个细胞产生的抗体是非常有限的，不能应用于生产和实践。所以单个B淋巴细胞也不能产生大量的抗体，B项错误。抗体本身很难克隆，而单个杂交瘤细胞通过无性繁殖能产生大量的相同的杂交瘤细胞，产生的抗体专一，特异性强。73．如图是单克隆抗体制备过程示意图，其中1过程注射的物质和A细胞的名称分别是()A．抗体、T淋巴细胞B．抗原、T淋巴细胞C．抗体、B淋巴细胞D．抗原、B淋巴细胞答案D解析单克隆抗体技术首先应该获得能产生单一抗体的B淋巴细胞，所以应该向小鼠注射单一抗原，刺激小鼠产生相应的B淋巴细胞，由B淋巴细胞产生单一抗体。然后利用动物细胞融合技术使B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞。然后在体外进行培养或在体内培养获得大量的单一抗体。4．甲流(H1N1)在世界各地大面积蔓延，有些国家还出现了死亡病例。科学家已分离出H1N1病毒(一种RNA病毒)。某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲流的抗体，请据图回答有关问题。(1)若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自感染病毒的人体内的________________细胞，促进d过程的常用诱导剂是__________。(2)假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成________种类型的C细胞，因此需用培养基筛选出______________________________(填特点)的D细胞用于培养。D细胞的名称是________________。(3)理论上，注射了该抗体的人群不能长期对甲流有免疫作用，试分析原因。________________________________________________________________________。(4)不同种动物的体细胞融合，相比诱变育种和杂交育种方法，具有______________________等突出的优点。(5)请说明单克隆抗体的主要作用。________________________________________________________________________。答案(1)B淋巴聚乙二醇(PEG)(灭活的病毒)(2)3既能无限增殖又能产生特异性抗体杂交瘤细胞(杂交细胞)(3)引起甲流的病毒不断发生变异(4)目的性强；克服远缘杂交不亲和性(其他合理答案亦可)(5)作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物等(其他合理答案亦可)解析若A细胞是小鼠骨髓瘤细胞，则B细胞是取自感染病毒的人体内的B淋巴细胞，二者8在聚乙二醇诱导剂的作用下融合。在细胞融合的过程中，可能有的能融合，有的不能融合。如果仅考虑两个细胞的融合，则可能有A细胞与A细胞、A细胞与B细胞、B细胞与B细胞三种融合方式，所以需要筛选出既能无限增殖又能产生特异性抗体(即A细胞与B细胞融合)的D细胞(杂交瘤细胞)。注射了该抗体的人群不能长期对甲流有防疫作用的原因可能是甲流病毒不断产生变异，因而原抗体对变异的甲流不起作用，或者是抗体已经消失等。诱变育种和杂交育种只能发生在同种生物之间，而动物体细胞融合可以发生在不同种生物之间，因而可以克服远缘杂交不亲和的障碍。单克隆抗体可作为诊断试剂，可用于治疗疾病和运载药物等。基础过关知识点一动物细胞融合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()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、电激D．细胞的全能性、灭活的病毒答案B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、电激等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子，而聚乙二醇、电激均可用于诱导植物体细胞杂交。2．关于动物细胞融合的说法，不正确的是()A．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B．动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞C．常用的诱导动物细胞融合的因素有：聚乙二醇、灭活的病毒、电激、紫外线照射D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能答案C解析紫外线照射常用做人工诱变，可诱发基因突变，而不是诱导细胞融合的因素。3．灭活的病毒可诱导细胞融合，克隆技术可以克服异体组织或