2017-2018学年高二生物人教版选修3文档：专题2 基因工程 2.2.2 Word版含答案

2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体

目标导航 1.掌握动物细胞融合的原理和方法。2.结合图2－24，归纳单克隆抗体的制备过程及应用。

重难点击 1.动物细胞融合的原理和方法。2.单克隆抗体的制备过程。

课堂导入

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――→灭活的病毒PEG、电激等杂交细胞。

5.结果：形成杂交细胞。

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，为制造单克隆抗体开辟了新途径。

合作探究

1.关于动物细胞融合过程与结果的思考：

(1)融合处理后的细胞是否可以直接用于培养，为什么？

答案 不可以，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，因此需要筛选。

(2)动物细胞融合完成的标志是什么？

答案 动物细胞融合完成的标志是来自不同细胞的两个或多个细胞核融合成一个细胞核。

(3)动物细胞融合与植物原生质体融合所用的诱导方法有何不同？

答案 动物细胞融合可用灭活的病毒进行诱导。

2.细胞融合技术与有性杂交相比有哪些优点？

答案 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。

3.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 形成杂种细胞，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

1.判断正误

(1)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)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双核或多核细胞称为杂交细胞( )

(3)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、离心等( )

(4)动物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 (1)√ (2)× (3)√ (4)√

2.如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合，获得部分杂种细胞的过程(注：杂种细胞中人类的染色体会随机丢失，各种杂种细胞保留人类染色体的种类和数量是不同的)。请回答下列问题：

(1)图中诱导动物细胞融合常用的诱导因素有________________________(至少写出两种)，细胞融合后，再用特定的____________________培养基进行筛选，得到杂种细胞。

(2)培养杂种细胞时，根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养基，此外经常会在培养基中加入____________________。培养过程中细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的__________________。

(3)若只考虑人成纤维细胞与小鼠细胞两两融合形成的杂种细胞，假如每种杂种细胞只保留了人的1条染色体，从染色体组成的角度考虑，杂种细胞可能有________种。

答案 (1)聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激(写出两种即可) 选择性 (2)动物血清、血浆 pH (3)24

解析 (1)诱导动物细胞融合的因素包括物理因素(如电激)、化学因素(如聚乙二醇)、生物因素(如灭活的病毒)。通过选择性培养基将杂种细胞筛选出来。(2)动物细胞培养液一般包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清、动物血浆。(3)人体细胞中含有24种染色体，分别是22种常染色体和2种性染色体(即X染色体和Y染色体)。

一题多变

在人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合的混合体系中可能有几种细胞？

答案 在混合体系中可能有五种细胞，即三种融合细胞和两种未融合细胞。

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淋巴细胞产生一种单一抗体，B淋巴细胞在体外不能(能/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 ①向小鼠注射特定抗原蛋白②从小鼠脾脏中获取相应B淋巴细胞

⇓

获得杂交瘤细胞

①将鼠的骨髓瘤细胞与脾中形成的B淋巴细胞融合

②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能迅速大量繁殖又能产生专一的抗体

⇓

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中增殖

⇓

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。

合作探究

1.仔细观察教材P53图2－24，探讨下列问题：

(1)制备单克隆抗体过程中的几种细胞有何特点？

答案 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，又能在培养条件下进行无限增殖。

(2)单克隆抗体制备过程中有两次筛选，其目的分别是什么？

答案 第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，筛选出只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂种细胞。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。

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？

答案 “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是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.判断正误

(1)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞是经过免疫的B淋巴细胞( )

(2)细胞融合之后需要一次筛选，方可获得能产生单一抗体的杂交瘤细胞( )

(3)利用单克隆抗体制成的“生物导弹”，其选择性是由药物决定的，与抗体无关( )

(4)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体能体现细胞全能性( )

答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×

4.下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(浆细胞)，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。

一题多变 (1)体外培养骨髓瘤细胞，会不会出现接触抑制现象？为什么？

答案 不会。骨髓瘤细胞是一种癌细胞，细胞表面糖蛋白减少，失去了接触抑制作用。

(2)体外培养③时，应提供什么条件？

答案 无菌、无毒的环境；必要的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等；适宜的温度和pH；提供氧气和二氧化碳。

1.下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，叙述正确的是( )

A.诱导融合的方法完全相同

B.所用的技术手段完全相同

C.所采用的原理完全相同

D.都能形成杂种细胞

答案 D

解析 两种细胞工程技术都要进行细胞融合，但融合的方法不完全相同；诱导的方法，除动物细胞的融合常用灭活的病毒做诱导剂外，其他的两者基本相同；两者采用的原理不同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，最终形成的是杂种细胞。植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。故正确答案为D。

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。科学家米尔斯坦和科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，下图为其实验流程图。则相关的叙述或说法中，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B淋巴细胞的原因是它能分泌多种特异性抗体