2018-2019学年高二生物选修1-3专题三 细胞工程3.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体

3．2.2 动物细胞融合与单克隆抗体

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．动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。

3．动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。

4．杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。

5．制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。

6．单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。

7．单克隆抗体的主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。

一、动物细胞融合

1．概念：是指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．结果：形成杂交细胞。

3．诱导因素：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。

4．意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。

5．应用

(1)是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。

(2)为制备单克隆抗体开辟了新途径。

二、单克隆抗体

1．传统抗体的获得

(1)方法：

抗原――→注射 动物体内――→形成 多种效应细胞――→产生

多种抗体―→从血清中分离抗体

(2)缺点：产量低、纯度低、特异性差。

2．单克隆抗体的制备及优点

(1)杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。 (2)制备过程：

(3)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。

3．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。

1．动物细胞融合技术最重要的意义是( )

A．克服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

解析：选A 与植物体细胞杂交相似，进行动物细胞融合的最大意义是突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。

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

解析：选B 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．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

解析：选A 细胞能融合的原理是细胞膜具有流动性。

4．科学家们用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是( )

A．经过免疫的T淋巴细胞

B．未经过免疫的T淋巴细胞

C．经过免疫的B淋巴细胞

D．未经过免疫的B淋巴细胞

解析：选C B淋巴细胞接受抗原刺激后，能形成效应B细胞，从而产生抗体与相应的抗原特异性结合而发挥免疫效应，所以只有经过免疫的B淋巴细胞才会产生专一性的抗体。

5．运用细胞工程技术获得单克隆抗体时，下列操作不必要的是( )

A．对小动物注射抗原 B．融合并筛选杂交瘤细胞

C．培养杂交瘤细胞 D．将胰蛋白酶注入小鼠腹腔

解析：选D 胰蛋白酶在动物细胞培养时用到，是加到培养基中用于分离细胞的。

核心要点一| 动物细胞融合

1．融合的原理与过程

(1)原理：细胞膜的流动性。

(2)过程：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，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性，细胞融合的实质是核融合。动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核。如下图(以灭活的病毒诱导为例)：

2．融合的结果

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。

3．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较

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、细胞的增殖

融合前处理 先除去细胞壁 先使细胞分散开

使用的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶

诱导手段 物理法：离心、电激、 振动

化学法：聚乙二醇等 试剂诱导 除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导 过程

结果 杂种植株 杂交细胞

应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体

意义 克服了远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合

[题组冲关]

1．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

解析：选C 动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，紫外线照射不能诱导细胞融合。

2．下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的说法，正确的是( )

A．基本原理相同

B．诱导细胞融合的方法相同

C．细胞融合前的处理过程相同

D．融合后都需要进行筛选

解析：选D 植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，而动物细胞融合利用的是细胞膜的流动性和细胞增殖；动物细胞融合常用灭活的病毒诱导，而植物体细胞杂交不能；动物细胞融合前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开，植物体细胞杂交常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；诱导融合后会形成多种融合细胞，还有未融合细胞，因此要进行筛选。

核心要点二| 单克隆抗体

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．制备过程

3．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

4.单克隆抗体制备过程的关键分析

(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。

(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。

[题组冲关]

3．用动物细胞工程获得单克隆抗体，下列实验步骤错误的是( )

A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞

B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞

C．用聚乙二醇作诱导剂，使能产生抗体的B淋巴细胞与能在体外大量增殖的小鼠骨髓瘤细胞融合

D．筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体

解析：选B 用纤维素酶处理植物细胞，可去掉植物细胞的细胞壁，而动物细胞无细胞壁，所以用不到纤维素酶。

4．下面为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图回答下列问题：

(1)图中向小鼠注射包含多种抗原决定簇的抗原后，所获得的免疫抗血清实际上是含有____________________________(填写抗体的名称)的混合物，这种方法制备的多克隆抗体不仅产量低，而且纯度低。与多克隆抗体相比，单克隆抗体突出的优点在于它的__________________，并能大量制备。

(2)图中选用B细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，说明细胞膜具有____________；如果仅考虑细胞的两两融合，其融合细胞有________种类型。

(3)图中两次筛选的目的不同，其中筛选①的目的是筛选出________________，筛选②的目的是筛选出____________________________。筛选时所用的培养基是特定的____________培养基。

(4)科学工作者正在研究的用于治疗癌症的“生物导弹”就是__________________，用“生物导弹”治疗癌症的方法优于化疗的原因是________________________________

________________________________________________________________________。

(5)由图中可看出，单克隆抗体的制备过程中，运用了动物细胞工程中的________________和________________两大技术。

解析：(1)结合题图可看出，向小鼠注射包含多种抗原决定簇的抗原后，获得的免疫抗血清实际上是含有Ab1、Ab2、Ab3、Ab4多种抗体的混合物。(2)动物细胞融合的过程体现了细胞膜的流动性；仅考虑两个细胞的融合，可得到B细胞＋B细胞、骨髓瘤细胞＋骨髓瘤细胞及B细胞＋骨髓瘤细胞3种类型的融合细胞。(3)在单克隆抗体的制备过程中，第1次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第2次筛选的目的是获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。筛选时所用的培养基是特定的选择性培养基。(4)把单克隆抗体与抗癌药物相结合制成“生物导弹”，注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，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。(5)单克隆抗体的制备运用了动物细胞融合与动物细胞培养两大技术。

答案：(1)Ab1、Ab2、Ab3、Ab4 特异性强、灵敏度高 (2)流动性 3 (3)杂交瘤细胞 能产生所需抗体的杂交瘤细胞 选择性 (4)单克隆抗体上连接抗癌药物 不损伤正常细胞，且用药剂量少，毒副作用小 (5)动物细胞融合 动物细胞培养

[随堂基础巩固]

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

解析：选D 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。

2．在单克隆抗体制备过程中，对骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是( )

①B淋巴细胞 ②骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞

A．①②③④ B．①③⑤

C．②④ D．①③

解析：选A 在题中所述特定的选择培养基上，能够存活、增殖的细胞只有杂交瘤细胞。

3．将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生大量单克隆抗体，其依据是( )

A．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖

B．B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合才能产生抗体

C．骨髓瘤细胞可以无限增殖，且能产生抗体

D．B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖，骨髓瘤细胞可以无限增殖