2019-2020学年高中生物 专题2 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体教案 新人教版选修3

2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体学习目标：1.掌握动物细胞融合技术及应用。(重点)2.简述单克隆抗体的制备。(重、难点)一、动物细胞融合1．概念：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。2．原理：细胞膜的流动性。3．诱导细胞融合的三种方法(1)物理法：如电激等。(2)化学法：如聚乙二醇。(3)生物法：如灭活的病毒。4．过程：不同DNA的两个细胞――→促融细胞膜融合―→细胞核融合→有丝分裂→两个完整的杂交细胞。5．意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。二、单克隆抗体1．传统抗体的制备(1)方法(2)缺点：产量低、纯度低、特异性差。2．单克隆抗体的制备(1)(2)解决思路：将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞。(3)制备过程：制备产生特异性抗体的B淋巴细胞：(4)单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高，并可大量制备。1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。()(2)跟植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒。()(3)动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。()(4)单克隆抗体的制备首先要从小鼠体内提取B淋巴细胞。()(5)单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。()提示：(1)√(2)×动物细胞融合特有的诱导因素为灭活的病毒。(3)×若用来融合的动物细胞是二倍体细胞，那么融合后的细胞应是四倍体细胞。(4)×从小鼠体内提取的应该是经免疫的B淋巴细胞。(5)×第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，而第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。2．下列关于动物细胞融合的说法，错误的是()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．动物细胞融合需要用纤维素酶处理C．动物细胞融合时需要人工诱导D．常用的诱导动物细胞融合的因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等B[动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。动物细胞无细胞壁，所以诱导融合前不需要用纤维素酶处理。动物细胞融合需要人工诱导融合，诱导因素包括聚乙二醇、灭活的病毒、电激等。]3．关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是()A．可直接从动物体内获取B淋巴细胞进行培养B．杂交瘤细胞具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的双重特点C．用灭活病毒诱导融合后形成的融合细胞即可产生单克隆抗体D．经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产B[将骨髓瘤细胞与免疫后的B淋巴细胞融合，经过选择培养基的筛选得到杂交瘤细胞，并经专一抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂交瘤细胞，即可得到单克隆抗体。杂交瘤细胞具有骨髓瘤细胞无限增殖的特点和B淋巴细胞产生特异性抗体的特点。诱导融合后可能会形成三种融合细胞，即同种细胞融合(B—B融合细胞、瘤—瘤融合细胞)、不同种细胞融合(B—瘤融合细胞)，故需要进一步筛选。]动物细胞融合[思考交流]1．动物细胞融合与植物原生质体融合所依据的原理是什么？提示：细胞膜的流动性。2．动物细胞完成融合的标志是什么？提示：动物细胞融合时，先是细胞膜发生融合，然后是细胞核的融合。当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞，则标志着动物细胞融合的完成。3．比较动物细胞融合与植物体细胞杂交所用的促融方法的异同。提示：二者都可以采用离心、振动、电激等物理方法，或者使用化学试剂聚乙二醇进行促融，除上述方法外，动物细胞融合还可以采用灭活的病毒进行促融。4．什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理是什么？提示：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。[归纳总结]1．原理细胞膜的流动性。2．诱导方法物理法——离心、振动、电激等；化学法——聚乙二醇(PEG)诱导；生物法——灭活的病毒诱导。3．动物细胞融合的过程用灭活的病毒诱导融合为例，如图所示。(1)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，其中细胞膜的融合是细胞融合的先导，没有细胞膜的融合就不会有细胞质和细胞核的融合。(2)杂交细胞的特点：融合形成的杂交细胞具有两个细胞的遗传特性，通过动物细胞培养，杂交细胞能表现出两个亲本的性状。(3)病毒在细胞工程中作为诱导剂，在基因工程中作为载体，在免疫调节中属于抗原。4．优点突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。1．动物细胞融合和植物原生质体融合相比较，特殊性表现在()A．融合的原因B．融合的优点C．融合的诱导手段D．融合的过程C[动物细胞融合和植物原生质体融合都是为了将不同物种的优良性状集于一体，过程都是先膜融合再质融合，最后核融合，即融合的过程相同；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。]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两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方法有聚乙二醇、灭活的病毒诱导、电激、紫外线照射等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C[常用的诱导动物细胞融合的方法有物理法——离心、振动、电激等；化学法——聚乙二醇(PEG)诱导；生物法——灭活的病毒诱导。紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法。]单克隆抗体[思考交流]1．制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？提示：(1)免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖。(2)骨髓瘤细胞：能无限增殖，不能产生抗体。(3)杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在组织培养条件下进行无限增殖。2．用单克隆抗体及相关物质制成的“生物导弹”中真正起治疗作用的物质是什么？是单克隆抗体吗？提示：“生物导弹”中真正发挥治疗作用的物质是相关“药物”，单克隆抗体所起的作用在于将药物定向带到靶细胞所在位置，借助其导向作用，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。因此，“生物导弹”可作为一种疗效高、毒副作用小的新型药物。3．若不采用动物细胞融合的方法，能否生产出单克隆抗体？试简要说明。提示：能。可从经免疫的B淋巴细胞中获取决定所需抗体的基因(目的基因)，导入骨髓瘤细胞，然后培养骨髓瘤细胞并从培养液中提取分泌物，便可得到单克隆抗体。[归纳总结]1．概念由单个已免疫的B淋巴细胞进行无性繁殖形成的无限增殖的细胞群体所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。2．与传统抗体制备的比较(1)传统抗体的制备抗体的传统生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后，从动物血清中分离所需抗体。这种方法的缺点是产量低、纯度低，而且制备的抗体特异性差。(2)单克隆抗体的优点特异性强，灵敏度高，可大量制备。3．制备流程4．两种抗体的比较名称产生特点血清抗体由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5.三种细胞的比较细胞类型来源特点浆细胞由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来能产生单一抗体，但不能无限增殖骨髓瘤细胞从骨髓肿瘤中提取能无限增殖，但不能产生抗体杂交瘤细胞浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成既能产生抗体，又能无限增殖6.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合细胞和同种细胞融合而成的细胞。(2)第二次筛选需先在多孔培养板上培养，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。1．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，下列相关叙述中不正确的是()①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②从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞③利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合④将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养⑤筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞⑥从腹水中提取抗体A．实验顺序应当是①②③⑤④⑥B．④过程中产生的多个杂交瘤细胞也称为克隆C．③过程获得的细胞均可无限增殖D．③到⑤的过程中通常要经过两次筛选C[③过程获得的细胞有AA、BB、AB型三种类型，其中两种可以无限增殖，两个B淋巴细胞融合后的细胞不能无限增殖。]2．单克隆抗体在医疗、诊断等方面发挥着越来越重要的作用。英国科学家米尔斯坦和柯勒设计了一个用已免疫的B淋巴细胞制备单克隆抗体的实验，如图为其实验流程图。下列相关叙述不正确的是()A．a是骨髓瘤细胞，②表示在选择培养基上进行培养B．制备单克隆抗体时，选择(已免疫的)B淋巴细胞的原因是它能分泌多种特异性抗体C．④过程如果在体外培养，则需要无菌、无毒的环境，营养充足，温度、pH适宜等环境条件D．诱导动植物细胞融合常用的一种化学诱导剂是聚乙二醇B[对于B淋巴细胞来说，每一种B淋巴细胞经特定抗原刺激后只能产生一种特异性抗体。根据单克隆抗体制备的流程判断：a是骨髓瘤细胞，b是杂交瘤细胞。①是诱导已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的过程；②表示在选择培养基上进行培养，筛选出杂交瘤细胞；③表示筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞；④包括体外培养和注入小鼠腹腔内培养两种方法。选择培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，其他细胞不能生存。动物细胞培养需要具备的条件是无菌、无毒的环境，营养充足，温度、pH适宜，气体环境等。诱导细胞融合时常用聚乙二醇作诱导剂。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.动物细胞融合也称细胞杂交，是两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。2．动物细胞融合突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。3．传统抗体的特点是产量低、纯度低、特异性差。4．杂交瘤细胞的特点是无限增殖、产生单克隆抗体；单克隆抗体的优点是灵敏度高、特异性强、产量大。5．单克隆抗体与化学药物结合制成“生物导弹”，主要用于治疗癌症，也有少量用于其他疾病的治疗。1．用于诱导动物细胞融合的病毒需要灭活，灭活的目的是使病毒()A．易于促进细胞的融合B．失去感染能力C．易被抗体消灭D．没有抗原结构B[用于诱导动物细胞融合的病毒需要灭活，灭活的目的是使病毒失去感染能力，以免使细胞死亡。]2．动物细胞融合的目的中，最主要的是()A．克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍B．制备单克隆抗体C．培育新物种D．生产杂交细胞B[植物体细胞杂交主要是为了克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种。动物细胞的全能性受到限制，目前只见到高度分化细胞的细胞核在去核卵母细胞中表现全能性，还未见到融合细胞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物种。生产杂交细胞，也不是动物细胞融合的主要目的。]3．下列有关单克隆抗体制备的叙述，正确的是()A．先利用特定的抗原蛋白饲喂小鼠，再从小鼠脾脏中分离出B淋巴细胞B．体外培养杂交瘤细胞需要在培养液中添加动物血清和一些抗生素C．为避免病毒感染，需用聚乙二醇诱导骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合D．单克隆抗体制备技术和植物体细胞杂交技术均依据细胞的全能性原理B[本题考查单克隆抗体制备的相关内容。先利用特定的抗原蛋白注射小鼠，再从小鼠脾脏中分离B淋巴细胞，蛋白质饲喂小鼠，水解失去活性，A错误；由于培养液中缺乏天然培养基中某些无法替代的成分，则体外培养杂交瘤细胞需要在培养液中添加动物血清，添加抗生素进行消毒，B正确；诱导骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合的方法有离心、电刺激，聚乙二醇、灭活病毒等试剂诱导，C错误；细胞的全能性是指最后能获得完整个体，而单克隆抗体制备依据的是动物细胞融合的原理，D错误。]4．单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是()A．特异性强、灵敏度高B．与抗癌药物结合可制成“生物导弹”C．体外培养B