导学案-动物细胞融合和单克隆抗体

《动物细胞融合和单克隆抗体》导学案【目标导航】1.掌握动物细胞融合的原理、方法、过程与意义。2.掌握制备单克隆抗体的方法、过程和应用。【知识清单】一、细胞融合1．细胞融合技术创立于20世纪60年代，是研究细胞间遗传信息的______、染色体上的____________等的有效途径。细胞融合是指在一定的条件下将__________________细胞融合为____个细胞的过程。2．动物细胞融合的方法主要有________法（如电场法）、______法（如聚乙二醇法）和______法（如仙台病毒法）。目前，应用__________法进行细胞融合的效率较高，且对细胞伤害小，易操作、控制和观察，因此在实验室被广泛使用。在细胞融合后，还需对融合细胞进行______和______。二、单克隆抗体1．制备过程eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\o（\s\up7（给小鼠注射特),\s\do5(定的抗原蛋白))→\o(\s\up7(从中),\s\do5(分离B淋巴细胞)),培养骨髓瘤细胞→骨髓瘤细胞))eq\o(→,\s\up7(灭活病毒),\s\do5(融合))多种融合细胞eq\o(→,\s\up7(选择培养基),\s\do5(筛选))_________eq\o(→,\s\up7(克隆化培养和),\s\do5(抗体检测))eq\f(,)→eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(小鼠体内培养,体外培养))→________抗体2．杂交瘤细胞的特点：__________，产生____________。3．单克隆抗体的优点：________，____________，产量大，容易标准化生产。4．单克隆抗体的应用（1）治疗____________，目前进入临床试验的单克隆抗体中有____以上用于治疗各种肿瘤。（2）单克隆抗体还可以用于治疗由于__________的絮乱导致的各种疾病。（3）单克隆抗体用于__________的治疗等等。【对点训练】知识点一：动物细胞融合1．阅读下列材料：材料一由于细胞的密度不同，在地面上受重力影响，细胞的融合非常困难，在太空进行此实验比在地面实验的细胞融合率要高很多。“神舟”六号飞船上进行了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、黄花烟草原生质体和“革新”一号烟草原生质体的融合两个科学实验，在电融合仪内经过160min后，终于获得成功。材料二如图为哺乳动物生殖过程及相关细胞工程的示意图，其中b为卵细胞，c、d为体细胞。根据以上材料回答：（1）细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优越性在于________________。在太空进行细胞融合与在地面进行细胞融合相比，其优越性在于_____________。（2）动物个体甲、乙的产生分别属于哪种生殖？________________________________________________________________。（3）在“神舟”六号飞船上进行的“太空融合”，与上图中的方法________的原理相同。（4）人工诱导动物细胞融合与诱导植物细胞融合的方法相同的是都可用物理法和化学法，此外动物细胞融合还可用________________作为诱导剂。知识点二：单克隆抗体2．近年来，我国死于狂犬病的人数有上升趋势。狂犬病病毒的核酸是RNA，机体感染病毒后产生的特异性IgG抗体，能消除狂犬病病毒，这是接触狂犬病病毒后及时注射疫苗和特异性抗体的重要依据。我国利用地鼠的肾细胞培养狂犬病疫苗，已取得良好效果。请根据上述材料，回答下列问题。（1）巴斯德利用固定毒株制成减毒活疫苗，预防狂犬病，制成减毒活疫苗需要用________培养。（2）特异性抗体获取可用单克隆抗体制备。在制备单克隆抗体的过程中，应用的动物细胞工程技术是_____________________________________________________。（3）下面是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：①图中A过程从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是____________细胞，该细胞能够产生________。从小鼠体内提取分离该细胞之前，给小鼠注射的特定的物质是____________。②图中B过程是细胞融合，该过程需要用灭活的________________、聚乙二醇或电激等诱导。③特异性抗体获取的方法也可以采用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。与这种方法制备的抗体相比，单克隆抗体具有_________________________________________________________等优点。（4）动物细胞体外培养需要满足的环境条件有___________________________________________________________________________________________。（5）单克隆抗体的制备还有哪些用途？__________________________________________________________________________________________________________________。【课后作业】基础落实1．科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与免疫的B淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，则灭活病毒的作用是（）A．病毒比较小，可钻入到细胞内B．灭活的病毒已完全死亡，死亡的病毒可以让细胞聚集C．灭活的病毒已失去感染活性，对各种动物细胞不造成破坏，但所保留的融合活性，可以使不同的动物细胞进行融合D．灭活的病毒带有目的基因，通过融合可以让杂合细胞带有目的基因2．动物细胞融合技术最重要的用途是制备单克隆抗体。米尔斯坦和柯勒选用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，从而得到单克隆抗体。杂交瘤细胞的主要特点是（）A．B淋巴细胞具有分泌特异性抗体的能力，但不能无限增殖B．小鼠骨髓瘤细胞带有癌变特点，可在培养条件下无限增殖，但不能分泌特异性抗体C．同时具有上述A、B特性D．具有能在体外大量增殖的本领，同时又能分泌特异性抗体3．单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定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小鼠骨髓瘤细胞③B淋巴细胞自身融合细胞④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞⑤杂交瘤细胞A．①②③④ B．①③⑤C．②④ D．①③4．近几年神舟飞船频频成功发射和着陆。在飞船上，科学家进行了无人搭载的空间动物细胞融合实验。该实验所依据的原理和促进细胞融合的方法分别是（）A．细胞的全能性、灭活病毒诱导融合B．细胞的全能性、电刺激融合C．生物膜的流动性、灭活病毒诱导融合D．生物膜的流动性、电刺激融合5．由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此叙述不正确的是（）A．“瞄准装置”是指识别肿瘤的单克隆抗体B．“弹头”是由化学药物构成的C．“弹头”具有特异性D．“瞄准装置”具有特异性6．新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术（或仪器）与应用匹配正确的是（多选）（）A．PCR技术——扩增蛋白质B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒D．花粉离体培养——培育单倍体植物能力提升7．用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误的是（）A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞B．用氯化钙作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合C．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D．该杂交瘤细胞株的增殖方式和产物分别是有丝分裂和单克隆抗体8．下列关于生物技术的有关说法，正确的是（）A．细胞具有全能性的原因是体细胞具有使后代细胞形成完整个体的能力B．杂交瘤细胞的主要特点是既能在体外大量增殖，同时又能分泌特异性抗体C．在基因操作的基本步骤中，实现功能表达不进行碱基互补配对D．灭菌是指杀死一定环境中的所有微生物的细胞9.下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请据图回答下列问题：（1）请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。________________________________________________________________。（2）在单克隆抗体制备过程中，之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有_____________________、__________________的特性。（3）由图示可看出，单克隆抗体的制备过程运用了__________________和__________等动物细胞工程技术手段。综合拓展10．人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和单克隆抗体制备的流程之一如下图。请回答：（1）过程①代表的是________。（2）过程②构建A基因表达载体时，必须使用________________和________两种工具酶。（3）过程③采用的实验技术是____________，获得的X是__________。（4）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行________________比较；或用图中的________________进行特异性结合检测。【参考答案】【知识清单】一、1.转移基因定位2个或多个一2．物理化学生物物理筛选检测二、1.脾脏细胞杂交瘤细胞能分泌所需抗体的细胞单克隆2.无限增殖单克隆抗体3．纯度高特异性强4.（1）恶性肿瘤30%（2）免疫系统（3）器官移植【对点训练】1．（1）克服了远缘杂交不亲和的障碍解决了因两种细胞密度不同而难以融合的问题（2）有性生殖；无性生殖（3）三（4）灭活的病毒解析（1）细胞融合与精卵结合相比，通过人工的方法克服了存在于物种之间的遗传屏障的困难，从而能够按照人们的主观意愿，把来自不同物种的不同组织类型的细胞融合起来，克服了远缘杂交不亲和的障碍。若在太空中进行细胞融合，可以解决因两种细胞密度不同而难以融合的问题。（2）动物个体甲是通过精卵结合产生的，属于有性生殖，而乙是通过体细胞核移植技术产生的，属于无性生殖。（3）“太空融合”是细胞融合，与方法三的原理相同，都是细胞膜的流动性。（4）动物细胞融合，除了可以利用诱导植物原生质体融合的方法外，还可以采用灭活的病毒。知识链接动物细胞融合（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，也叫细胞杂交。（2）原理：细胞膜的流动性。（3）诱导融合的方法①物理方法和化学方法：与植物体细胞杂交相同，如聚乙二醇、电激法等。②生物方法：灭活的病毒。（4）过程（5）总结：①过程：膜融合→质融合→核融合②融合成功的标志：杂交细胞进行有丝分裂。③重组细胞的特点：杂交细胞具有两个细胞的遗传信息，能表现两个亲本的性状。2．（1）活细胞（2）动物细胞融合技术和动物细胞培养技术（3）①免疫的B淋巴抗体抗原（或狂犬病病毒）②病毒（或仙台病毒）③特异性强、灵敏度高，并可以大量制备（4）无菌、无毒、适宜温度和pH、充足的气体、营养物质（5）作为诊断试剂、运载药物（或“生物导弹”）等解析病毒是营寄生生活的，所以体外培养只能利用活细胞进行。单克隆抗体制备应用的动物细胞工程技术是动物细胞的融合。①图示中A过程从小鼠的脾脏中获取的“小鼠细胞”是免疫的B淋巴细胞，该细胞能够产生抗体，该细胞是受到相应抗原刺激后才产生的。②诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的促融剂是聚乙二醇、灭活的病毒等。③单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备的优点。动物细胞的培养需要在无菌、无毒、温度和pH适宜、充足的O2、营养物质充足的条件下进行。单克隆抗体可用于制备“生物导弹”和诊断试剂等。归纳提升（1）制备单克隆抗体的关键思路及操作依据①关键思路a．克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群；b．将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。②用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因a．每一个B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体；不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同；b．B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖；骨髓瘤细胞能够无限增殖。（2）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，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。【课后作业】1．C[动物细胞融合常用灭活的病毒作诱导剂，是因为灭活的病毒不再具有感染活性，不会对细胞造成破坏，但仍可穿透细胞膜，促使不同的动物细胞融合。]2．D[杂交瘤细胞具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性，即既能产生特异性抗体，又能在体外大量增殖。]3．A[单克隆抗体的制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合时，发生了以下三种情况：未发生融合的细胞（B淋巴细胞、小鼠骨髓瘤细胞）；自身融合的细胞（B淋巴细胞自身融合、小鼠骨髓瘤细胞自身融合）；骨髓瘤细胞与单个B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞是制备单克隆抗体必需的，因此要将其筛选出来。]4．C[不管是动物细胞融合，还是原生质体融合，都是利用了生物膜具有流动性这一原理。动物细胞融合时最常用的诱导手段就是利用灭活的病毒诱导。]5．C[单克隆抗体具有特异性识别肿瘤细胞等的作用，可以作为确定目标的“瞄准装置”。而“弹头”是由具有杀伤力的药物构成的，但它不具有特异性识别肿瘤细胞的功能。]6．BD[PCR技术应用于DNA的扩增，A选项错误；叶绿体的基粒属于细胞的亚显微结构，只有通过电子显微镜才能观察到，C选项错误；单克隆抗体的制备是通过已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交后实现的，属于杂交瘤技术，B选项正确；培育单倍体植物常采用花粉离体培养技术，D选项正确。]7．B[B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合需要灭活的病毒、聚乙二醇或物理因素来诱导，氯化钙不能作为诱导剂。氯化钙的作用是在基因工程中用于增大细胞壁的通透性，便于重组质粒进入微