生物·选择性必修3(人教版)·课件第2章 第2节 2 动物细胞融合技术与单克隆抗体

第2章细胞工程第2节动物细胞工程二动物细胞融合技术与单克隆抗体课标要点学法指导1．阐述动物细胞融合的原理、方法、过程，并与植物体细胞杂交进行比较2．举例说出单克隆抗体的原理、过程及应用1．列表比较动物细胞融合与植物体细胞杂交的异同(科学思维)2．结合科学家设计的单克隆抗体制备的实验方案，理解单克隆抗体的含义、特点、制备过程和应用(生命观念、科学思维、科学探究)知识导图课前·新知导学1．概念使________或________动物细胞结合形成__________的技术。2．原理________________。3．诱导方法常用方法有_____________、___________和________________等。动物细胞融合技术两个多个一个细胞细胞膜的流动性PEG融合法电融合法灭活病毒诱导法4．过程5．结果形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的____________。通过动物细胞的培养，杂交细胞表现出两个亲本的特点。杂交杂交细胞6．意义及应用(1)克服了____________的不亲和性。(2)成为研究_________、_________、肿瘤和________________等的重要手段。(3)利用____________________发展起来的____________制造单克隆抗体。远缘杂交细胞遗传细胞免疫培育生物新品种动物细胞融合技术杂交瘤技术融合后的细胞能够直接用于培养吗，为什么？【答案】不能，还需要进一步筛选。因为诱导融合后形成的融合细胞有多种，需要筛选出所需要的杂交细胞。

与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导方法分别是 (

)A．细胞膜的流动性、离心B．细胞膜的流动性、灭活病毒诱导法C．细胞的全能性、电融合法D．细胞的全能性、灭活病毒诱导法【答案】B【解析】

植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，动物细胞融合常用的诱导方法有PEG融合法、灭活病毒诱导法、电融合法等，其中灭活病毒诱导法是其特有的诱导方法，B符合题意。1．传统方法获得抗体(1)方法：①向动物体内反复注射某种________，使动物产生________。②从动物________中分离所需抗体。(2)特点：________、________、__________、反应不够灵敏。单克隆抗体及其应用抗原抗体血清产量低纯度低特异性差2．单克隆抗体的制备(1)基本原理：①一种B淋巴细胞(浆细胞)只产生______种特异性抗体，在体外______无限增殖。②小鼠骨髓瘤细胞能在体外________增殖。③细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持____________的特性。④筛选杂交瘤细胞，在体外培养并大量增殖可获得____________。一不能大量两个亲本单克隆抗体(2)过程：【答案】(2)B淋巴细胞杂交瘤抗体单克隆抗体(3)单克隆抗体的优点：__________、____________、可大量制备。(4)应用：①作为诊断试剂：能准确识别____________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。②用于治疗疾病和运载________。特异性强灵敏度高抗原药物制备单克隆抗体时，为什么要对实验动物进行免疫？【答案】动物经过免疫后形成B淋巴细胞(浆细胞)才能产生相应的抗体。

用a表示骨髓瘤细胞，b表示浆细胞，则细胞融合过程中前两次筛选的目的分别为

(

)A．a、aa、ab、bb、b→a、aa、ab→ab培养B．a、aa、ab、bb、b→ab、bb、b→ab培养C．a、aa、ab、bb、b→ab→产生特定抗体的ab培养D．a、aa、ab、bb、b→aa→能无限增殖的aa培养【答案】C【解析】第一次筛选是选出杂交瘤细胞(即ab)，第二次筛选是选出产生特异性抗体的ab细胞，C正确。课堂·重难探究1．原理细胞膜的流动性。2．诱导方法PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法。3．过程细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。动物细胞融合[知识归纳]4．融合成功的标志细胞核融合。5．结果形成杂交细胞。6．意义突破了有性杂交的局限。7．应用主要用于单克隆抗体的制备。如图为动物细胞融合的过程，请结合图示过程探究下列问题：(1)为什么灭活的病毒可以诱导动物细胞融合？未灭活的病毒可以吗？(2)结合植物体细胞杂交技术分析，动物细胞融合技术能培养形成杂种动物个体吗？提示：(1)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，使细胞相互凝聚，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；不能用未灭活的病毒做诱导剂，因为未灭活的病毒会感染细胞。(2)不能。融合后的杂交细胞经过培养只能通过细胞分裂形成细胞群，不能形成杂种动物个体。1．下列关于动物细胞融合技术及其意义的叙述，错误的是

(

)A．融合后的动物细胞具有原来两个或多个动物细胞的细胞核B．灭活病毒可以诱导动物细胞融合与病毒表面的糖蛋白有关C．动物细胞融合后的杂交细胞在体外培养时可加入CO2以维持培养液pH的稳定D．细胞融合技术突破了有性杂交的局限，动、植物细胞也可以融合[对点精练]【答案】A【解析】融合后的动物细胞具有单核，A错误；灭活病毒可以促进细胞融合，首先需要识别细胞，与病毒表面的糖蛋白有关，B正确；动物细胞培养常用5%的CO2，以维持培养液中的pH稳定，C正确；细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能，动、植物细胞也可以融合，D正确。2．细胞融合技术应用广泛，如图为细胞融合过程，下列叙述错误的是 (

)A．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B．诱导细胞融合的方法有电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等C．“番茄—马铃薯”植株的培育成功说明了它们之间不存在生殖隔离D．基因型为AaBB与aaBb植株的花粉去壁后两两融合得到6种基因型细胞【答案】C【解析】根据抗原抗体特异性结合原理，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，A正确；植物细胞融合的诱导手段主要有离心、电刺激、聚乙二醇(PEG)等试剂诱导，动物细胞还可借助灭活的病毒诱导，B正确；“番茄－马铃薯”的培育是利用植物体细胞杂交技术，克服了由于生殖隔离而导致的远缘杂交不亲和障碍，C错误；基因型为AaBB与aaBb植株的花粉基因型分别是：AB、aB和aB、ab，去壁后两两融合得到AABB、AaBB、aaBB、AaBb、aabb、aaBb6种基因型细胞，D正确。【技巧归纳】植物体细胞杂交与动物细胞融合的异同项目植物体细胞杂交动物细胞融合细胞融合原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞融合前的处理用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合用胰蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合诱导融合的方法电融合法、离心法、PEG融合法、高Ca2+－高pH融合法等电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等项目植物体细胞杂交动物细胞融合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突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离相同点原生质体融合的原理相同；原生质体融合的方法相似1．需要的技术手段动物细胞融合技术和动物细胞培养技术。2．原理细胞膜的流动性和细胞增殖。单克隆抗体的制备[知识归纳]3．制备过程(1)免疫处理时：提供B淋巴细胞的动物必须预先经过免疫处理。(2)诱导融合的方法：动物细胞融合特有的诱导方法为灭活病毒诱导法，其他物理、化学诱导融合的方法与植物体细胞杂交过程中诱导原生质体融合的方法基本相同。(3)杂交细胞：诱导融合后，形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细胞有三种，AA型、BB型、AB型。只有AB型是我们需要的杂交细胞，需要用选择培养基进行筛选。(4)杂交瘤细胞：既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体。(5)两次筛选：第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(6)获取单克隆抗体的场所：可以从培养液中提取；可以从小鼠的腹水中提取。1．下图是单克隆抗体制备流程的示意图。下列有关叙述正确的是

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)A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的T淋巴细胞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小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[对点精练]【答案】D【解析】只有浆细胞能产生抗体，所以①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞，A错误；形成杂交瘤细胞需要将①浆细胞与骨髓瘤细胞诱导融合，且要最低程度地损伤细胞并能产生高效融合效率，可使用PEG作融合剂，但②中不能使用胰蛋白酶，B错误；③是浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞，同时具有浆细胞和骨髓瘤细胞的特性，C错误；④是第二次筛选，目的是筛选培养获得能分泌特异性抗体的细胞群，D正确。2．将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是

(

)A．①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同B．经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体C．②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞D．抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性【答案】B【解析】①过程表示脾细胞与骨髓瘤细胞融合，与植物原生质体融合的原理相同，都是细胞膜的流动性，A正确；经①形成的杂交细胞可能有三种，要经过筛选得到杂交瘤细胞，去掉未杂交的细胞以及自身融合的细胞，B错误；②过程需要筛选出能够产生特异性抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞，然后才能进行克隆化培养，C正确；将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“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，疗效高，副作用小，D正确。课堂·延伸提分易错易混：单克隆抗体制备中两次筛选的目的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等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项目第一次筛选第二次筛选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细胞培养板培养，在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到足够数量的能产生所需抗体的细胞筛选结果得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞例1

“筛选”是生物工程中常用的技术手段，下列关于筛选的叙述错误的是 (

)A．在诱变育种中需通过筛选才能得到数量较少的有利变异B．植物体细胞杂交过程中，原生质体融合后获得的细胞需进行筛选C．单克隆抗体制备过程中，第一次筛选的目的是获得足够数量的能产生所需抗体的杂交瘤细胞D．动物细胞融合过程中，用一定的方法诱导融合后，需要进行筛选【答案】C【解析】诱变育种的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性和多害少利性，因此在诱变育种中需要通过筛选才能得到数量较少的有利变异，A正确；植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合后，可获得多种融合细胞，因此需要对获得的细胞进行筛选，B正确；单克隆抗体制备过程中，第一次筛选出的是杂交瘤细胞，第二次筛选出的是既能迅速大量增殖又能产生所需抗体的杂交瘤细胞，C错误；动物细胞融合过程中，由于细胞融合具有随机性，会得到AA型细胞、BB型细胞、AB型细胞，需要进行筛选，从而筛选出杂交瘤细胞，D正确。错因分析：一是没有理解诱变育种的特点；二是对植物体细胞杂交和单克隆抗体的制备过程掌握不清；三是对细胞融合过程掌握不清。解题技巧：信息题和实验分析题的综合运用例2神经纤毛蛋白－1(NRP－1)是血管内皮生长因子的新型受体，通过参与多种信号转导来促进肿瘤血管的生成。本研究将为NRP－1单克隆抗体靶向治疗乳腺癌提供数据基础。(1)取乳腺癌(MCF7)组织块，运用________技术获得大量MCF7细胞用于后续实验。用重组的人____________蛋白对小鼠进行注射，使小鼠产生免疫反应，制备杂交瘤细胞，将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，吸取培养孔中的____________(填“上清液”或“沉淀细胞”)，进行抗体阳性检测。经多次筛选和细胞培养，获得NRP－1单克隆抗体(NRP－1MAb)。(2)将MCF7细胞制成单细胞悬液，等量注入4组裸鼠右前腋下，接种后3天开始给药，共给药7次。每隔5天测算一次肿瘤的肿瘤体积，如下图所示。对照组注射____________，从图中可以看出___________。(3)注射不同剂量NRP－1MAb33天后，剥离肿瘤组织称重，实验结果如下图：该结果表明_______________________________________。(4)基于以上研究，科学家们对该抗体的用药方式有两种观点：谨慎用药和适宜浓度用药。你支持哪个观点？请说出理由。_____________________________________。【答案】(1)动物细胞培养神经纤毛蛋白－1(NRP－1)上清液(2)等量的生理盐水NRP－1MAb能够有效地降低肿瘤的体积，中、高浓度抗体的降低效果比低浓度的效果更显著(3)NRP－1MAb可以明显降低肿瘤组织的质量，中、高浓度抗体的降低效果没有低浓度的好，但这种差异并不显著(4)支持谨慎用药，理由：随着治疗时间的延长，中高剂量和低剂量的NRP－1MAb在降低肿瘤体积和降低肿瘤质量上出现的不一致性可能会加大，应进行后续研究，现阶段谨慎用药(或支持适宜浓度用药。理由：该抗体已经显示了显著的抑瘤效果，中高剂量和低剂量的NRP－1MAb在降低肿瘤体积和降低肿瘤质量上虽然出现了不一致性，但这种不一致性很小，可以考虑适宜浓度用药)审题流程：第一步解读题干，提取有用信息由题干“神经纤毛蛋白－1(NRP－1)是血管内皮生长因子的新型受体，通过参与多种信号转导来促进肿瘤血管的生成。本研究将为NRP－1单克隆抗体靶向治疗乳腺癌提供数据基础。”可以提取信息：①神经纤毛蛋白－1(NRP－1)是血管内皮生长因子的受体；②(NRP－1)可以通过多种信号转导来促进肿瘤血管的生成；③制备NRP－1单克隆抗体可以抑制肿瘤血管的生成；④用单克隆抗体进行药物效果的检测。第二步对接教材和实验分析方法，迁移应用单克隆抗体的制备与教材中《动物细胞融合技术与单克隆抗体》一节相对接。第三步结合小题，逐个突破逐个小题分析，结合教材知识正确解答。(1)取乳腺癌(MCF7)组织块，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行分散处理后，运用动物细胞培养技术获得大量MCF7细胞。要制备NRP－1单克隆抗体，需要用重组的人NRP－1蛋白对小鼠进行注射，使小鼠产生免疫反应，产生相应的浆细胞，该浆细胞与骨髓瘤细胞进行融合处理，制备杂交瘤细胞。将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，可以从培养液即上清液中提取到单克隆抗体，可以用抗原－抗体杂交技术进行抗体阳性检测。经多次筛选和细胞培养，获得NRP－1单克隆抗体(NRP－1MAb)。(2)实验的自变量是给药的剂量和时间，因变量是肿瘤的体积，对照组应该注射等量的生理盐水，根据实验结果可知，NRP－1MAb能够有效地降低肿瘤的体积，中、高浓度抗体的降低效果比低浓度的效果更显著。(3)注射不同剂量NRP－1MAb33天后，剥离肿瘤组织称重，根据实验数据可知，NRP－1MAb可以明显降低肿瘤组织的质量，中、高浓度抗体的降低效果稍微没有低浓度的好，但这种差异并不显著。(4)支持谨慎用药。理由：随着治疗时间的延长，中高剂量和低剂量的NRP－1MAb在降低肿瘤体积和降低肿瘤质量上出现的不一致性可能会加大，应进行后续研究，现阶段谨慎用药。或支持适宜浓度用药。理由：该抗体已经显示了显著的抑瘤效果，中高剂量和低剂量的NRP－1MAb在降低肿瘤体积和降低肿瘤质量上虽然出现了不一致性，但这种不一致性很小，可以考虑适宜浓度用药。小练·素养达成1．(2024·吉林白山期末)植物细胞融合和动物细胞融合都广泛应用于生物工程生产中，下列有关两者共同点的说法。正确的是 (

)A．诱导融合的方法完全相同B．均依赖细胞膜的流动性C．融合前都要用酶处理D．都能获得杂种个体【答案】B【解析】可用灭活病毒法诱导动物细胞融合，但不能用于诱导植物体细胞杂交，A错误；植物细胞融合和动物细胞融合都利用了细胞膜的流动性，B正确；动物细胞融合前不需要用纤维素酶和果胶酶等酶处理，C错误；动物细胞融合的目的是获得细胞产物，植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株，D错误。2．(2024·广东佛山期末)如图表示单克隆抗体或植物体细胞杂交的部分过程，据图判断下列说法正确的是 (

)A．甲、乙细胞都是具有连续分裂能力的细胞B．动物细胞融合前需要用酶处理，植物细胞融合前则不需要C．诱导动物细胞融合和植物细胞融合的方法完全相同D．丁细胞融合了甲、乙细胞的部分特点，但不一定能表现全能性【答案】D【解析】甲、乙细胞不一定都是具有连续分裂能力的细胞，如在单克隆抗体的制备过程中，甲、乙细胞可以为骨髓瘤细胞和免疫过的B淋巴细胞，其中免疫过的B淋巴细胞是高度分化的细胞，不具有连续分裂能力，A错误；植物细胞融合前需要用纤维素酶和果胶酶处理去除细胞壁，动物细胞融合前不需要，B错误；动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，植物原生质体融合可采用电融合法、离心法、PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等，两者融合的方法存在差异，C错误；丁细胞可能是杂交瘤细胞或植物杂种细胞，都能进行有丝分裂，都具有细胞周期，但杂交瘤细胞(保持无限繁殖能力)没有全能性，D正确。3．如图为单克隆抗体的制备流程示意图。下列叙述正确的是

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)

A．甲是从已免疫的小鼠脾脏细胞中获得的能产生特定抗体的B淋巴细胞，该细胞分泌的抗体参与机体的细胞免疫B．①表示将骨髓瘤细胞去核后进行细胞融合C．乙为融合细胞，同时具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性D．②表示筛选能产生所需特定抗体的细胞【答案】D【解析】图中甲是从已免疫的小鼠脾脏细胞中获得的B淋巴细胞，该细胞分泌的抗体参与机体的体液免疫，A错误；①是完整骨髓瘤细胞与已免疫的B淋巴细胞融合的过程，B错误；乙为融合细胞，融合细胞不一定同时具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性，比如同种融合细胞：瘤－瘤细胞或B－B细胞，C错误；②表示利用抗原—抗体杂交法筛选能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞，D正确。4．(2024·黑龙江哈尔滨期末)埃博拉病毒(EBOV)是一种能导致人类等脊椎动物出血热的致死性病毒，对公共卫生具有较严重的危害。EBOV的NP蛋白在病毒复制中具有重要作用。实验小组用NP蛋白免疫小鼠，获得了一株小鼠