新教材2023年高中生物第2章细胞工程第2节动物细胞工程2动物细胞融合技术与单克鹿体学案新人教版选择性必修3

二动物细胞融合技术与单克隆抗体必备知识·夯实双基一、动物细胞融合技术的概述特别提醒：动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础，制备单克隆抗体是动物细胞融合技术的应用。二、单克隆抗体及其应用1．原理：一种B淋巴细胞在抗原的刺激下，只能产生一种针对这种抗原的特异性抗体。骨髓瘤细胞能够无限增殖，B淋巴细胞与其融合后形成的__杂交瘤__细胞既能迅速大量增殖，又能产生单一抗体。2．制备过程3．优点：准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。4．应用(1)单克隆抗体可用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。(2)单克隆抗体与某些药物可组成“生物导弹”实现对目标细胞的定向杀伤，其中单克隆抗体发挥导向作用，将药物带到靶细胞。(3)单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。┃┃学霸记忆__■1．动物细胞融合是指使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方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法。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。┃┃活学巧练__■1．动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。(√)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有聚乙二醇、灭活的病毒。(×)3．用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。(×)4．单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(×)5．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(×)思考：1．什么是灭活？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。2．动物细胞融合与植物原生质体融合的原理相同吗？提示：相同，都依据细胞膜的流动性。3．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：免疫的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；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。4．细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基蝶呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。提示：在培养基中加氨基蝶呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基蝶呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B淋巴细胞本身不增殖，两两融合的B淋巴细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。课内探究·名师点睛知识点动物细胞融合1．对动物细胞融合过程的理解(1)细胞融合的过程包括细胞膜的融合、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，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性。(2)动物细胞融合完成的标志：来自不同细胞的两个或多个细胞核融合成一个细胞核。2．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较比较项目动物细胞融合(单克隆抗体制备)植物体细胞杂交(番茄—马铃薯植株)过程正常小鼠的处理(注射特定的抗原)原生质体的制备(酶解法)动物细胞融合原生质体的融合杂交瘤细胞的筛选和培养杂种细胞的筛选和培养提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高)杂种植株鉴定原理细胞膜的流动性、细胞增殖细胞膜的流动性、植物细胞的全能性融合前处理注射特定抗原，免疫处理正常小鼠酶解法去除细胞壁：纤维素酶、果胶酶诱导方法(1)物理法：电融合法等(2)化学法：PEG融合法等(3)生物法：灭活病毒诱导法等(1)物理法：电融合法、离心法等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等意义和用途(1)制备单克隆抗体(2)有助于疾病的诊断、治疗、预防(1)克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍(2)培育作物新品种知识贴士病毒在生物技术中的应用(1)灭活的病毒能作为诱导剂，不灭活的病毒不能作为诱导剂。(2)病毒在不同过程或操作中的“身份不同”。在免疫调节中病毒属于抗原，在基因工程中可作为载体，在细胞工程中可作为(细胞融合的)诱导剂。┃┃典例剖析__■典例1下图表示用灭活病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是(B)A．细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合B．细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质C．该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性D．植物细胞的融合过程与动物细胞的完全相同解析：不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A项错误；如题图所示，细胞A和细胞B融合成细胞C，细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B项正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C项错误；植物细胞的融合通常要先去除细胞壁，过程与动物细胞的不完全相同，D项错误。┃┃变式训练__■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(D)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．都能形成杂种细胞解析：植物体细胞杂交诱导融合的方法有物理法、化学法，动物细胞融合的诱导方法有物理法、化学法和生物法；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。单克隆抗体知识点1．单克隆抗体制备过程的要点分析项目步骤技术方法原理取材从已免疫的小鼠的脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞、体外培养骨髓瘤细胞动物细胞培养细胞增殖融合通过灭活的病毒等诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合动物细胞融合细胞膜的流动性筛选第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞选择培养基—第二次要从杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞专一性抗体检测、克隆化培养免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)培养在小鼠腹腔内进行体内培养，或在细胞培养液中进行体外培养动物细胞培养细胞增殖提取从小鼠腹中或从培养液中获得单抗——2．两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3．三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4．单克隆抗体制备过程中两次筛选的区别项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔板培养，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┃┃典例剖析__■典例2下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是(D)A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体C．诱导已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞解析：单克隆抗体是由经特定抗原免疫过的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞产生的，A、B项错误；诱导已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，产生的融合细胞(仅两两融合的)可能是已免疫的B淋巴细胞—已免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞、已免疫的B淋巴细胞—骨髓瘤细胞，C项错误；小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞，需要利用特定抗原再次筛选能分泌单克隆抗体的细胞，D项正确。┃┃变式训练__■2．下图是抗HCG(人绒毛膜促性腺激素)单克隆抗体制备流程图，相关叙述正确的是(D)A．①过程中促融剂常用聚乙二醇，不可用灭活的病毒B．②过程中筛选出的杂交瘤细胞都能产生HCG抗体C．③过程中利用了DNA分子杂交的原理D．④过程中培养液中需要添加动物血清、抗生素等物质解析：①过程促融剂常用灭活的病毒，也可用聚乙二醇，A项错误；②过程中筛选出的杂交瘤细胞不一定都能产生HCG抗体，还需通过抗体检测，B项错误；③过程中利用了抗原和抗体特异性结合的原理，C项错误；④过程为动物细胞培养，培养液中需要添加动物血清、抗生素等物质，D项正确。指点迷津·拨云见日一、杂交瘤细胞与单克隆抗体杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。二、培养杂交瘤细胞的方法项目腹腔培养体外培养优点易于控制培养条件，成本较低可大规模培养、大量生产缺点规模小，产量少需要人为控制培养条件，成本相对较高三、获取单克隆抗体的场所若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。┃┃典例剖析__■典例3下图为制备单克隆抗体过程示意图，下列相关叙述错误的是(A)A．④中的筛选是为了获得能产生多种抗体的杂交瘤细胞B．②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质C．图中有一处明显错误D．⑤可以无限增殖解析：④中的筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，A错误；②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质，这样才更容易筛选出杂交瘤细胞，B正确；题图中的小鼠没有经过免疫处理，应该注射相应的抗原，小鼠才能形成相应的B淋巴细胞，C正确；⑤是能产生特定抗体的杂交瘤细胞，能无限增殖，D正确。解疑答惑旁栏思考⇨P49提示：病毒介导了细胞的融合，形成多核细胞。思考·讨论⇨P501．提示：ADC的抗体在生物体内与特定目标细胞或组织相结合，具有导向作用。药物起治疗作用。2．提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。3．提示：单克隆抗体诊断试剂盒具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优势。ADC在临床上用于治疗癌症或其他疾病，具有疗效高、毒副作用小的特点。4．提示：单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。练习与应用⇨P51一、概念检测1．C(2)A提示：一个B淋巴细胞不能无限增殖，B项错误。经诱导后的细胞还有未融合的亲本细胞和同种细胞融合后的细胞，C项错误。小鼠体内产生的特异性抗体的种类很多，从血清中分离出的抗体不是单克隆抗体，D项错误。二、拓展应用开放性问题，答案略。训练巩固·课堂达标1．动物细胞融合的目的中最重要的是(B)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：植物体细胞杂交主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种；植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性；动物细胞的全能性受到限制，目前还未见到融合细胞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；生产杂交细胞不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。2．要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，形成细胞群。其原因是(D)A．在体外培养条件下，B淋巴细胞可以无限增殖B．在动物体内B淋巴细胞可产生超过百万种的抗体C．每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应D．每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体解析：能产生抗体的B淋巴细胞属于高度分化的细胞，不能无限增殖，A不符合题意；动物体内产生的特异性抗体的种类可超过百万种，但不是为获得单克隆抗体必须将单个的B淋巴细胞进行无性繁殖形成细胞群的原因，B不符合题意；当有特定的抗原刺激机体时，B淋巴细胞才能参与特异性免疫反应，C不符合题意；每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，D符合题意。3．用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的分别为(C)A．从a、aa、ab、bb、b中筛选出a、aa、ab；从a、aa、ab中筛选出abB．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b；从ab、bb、b中筛选出abC．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab；从ab中筛选出能产生特定抗体的abD．从a、aa、ab、bb、b中筛选出aa；从a