2018_2019学年高中生物专题2细胞工程2.2动物细胞工程2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体学案新人教版选修3.pdf
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1、1 。 。 。 内部文件,版权追溯 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体 学习目标 1. 掌握动物细胞融合的原理和方法。2. 归纳单克隆抗体的制备过程及应用。 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
2、,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 2 (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
3、的特点。 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而发展起来的杂交瘤 技术,为制造单克隆抗体开辟了新途径。 归纳总结 1对动物细胞融合的理解 (1) 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,细胞核融合是细胞融合的实质。 (2) 融合处理后的细胞不可以直接用于培养,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,因此需要进行筛 选。 (3) 细胞融合技术与有性杂交不同。有性杂交有着十
4、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。 2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 3 结果形成杂种植株形成杂交细胞,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
5、,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 例 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 答案D 解析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。 例 2下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,描述正确的是( ) A动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同,诱导融合的方法也完全相同 B只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离,突破有性杂交方法的局限,使远缘杂交 成为可能 C利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术,为生产单克隆
6、抗体开辟了新途径 D目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交,得到了同时具有两个物种遗传物 质的超级植物,并使它们的性状全部得以体现 答案C 解析动物细胞融合的诱导方法有生物方法,如用灭活的病毒,而植物原生质体融合没有生 物方法; 两个植物物种间的体细胞杂交,得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物,但 目前不能使它们的性状全部能得以体现。 拓展提升生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源 (1) 转基因生物:目的基因来自外源生物,绝大多数基因来自两个亲本。 (2) 杂种植株:遗传物质来自融合的两个亲本细胞。 (3) 经细胞培养获得的动物细胞:遗传物质只来自一个亲本。 (4) 动物细
7、胞融合形成的杂交细胞:遗传物质来自融合的两个亲本细胞。 (5) 克隆动物:细胞核中的遗传物质来自供体动物,细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞 的动物个体。 二、单克隆抗体的制备 1传统抗体的获得 (1) 方法:向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体;从动物血清中分离所需抗 体。 4 (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 B 淋巴细胞特点: 一种 B淋巴细胞只产生一种单一抗体,B淋巴细胞在体外不能( 填“能” 或“不能” ) 无限增殖。 骨髓瘤细胞特点:能无限增殖。 杂交瘤细胞特点:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞,既能无限增殖,又能 产生
8、特异性抗体。 (2) 制备过程 制备特异性B淋巴细胞 向小鼠注射特定抗原蛋白 从小鼠脾脏细胞中获取相应B淋巴细胞 ? 获得杂交瘤细胞 将小鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合 用特定的选择性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内增殖 ? 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 作为诊断试剂,具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物。 归纳总结 1血清抗体与单克隆抗体的比较
9、 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. 制备单克隆抗体过程中的两次筛选 5 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 用特定的选择性培养基筛选: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
10、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 3. 利用生物导弹治疗癌症 (1) 组成:“生物导弹”抗癌细胞的单克隆抗体化学药物( 或放射性同位素或细胞毒素) 。 (2) 原理:单克隆抗体和癌细胞表面的特定抗原专一性结合,使药物定向作用于癌细胞。 (3) 优点:用药量小、疗效高、毒副作用小。 例 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 ( ) A从 a、aa、ab、bb、b 中筛选出a、 aa、ab;从 a、aa、ab 中筛选出ab B从 a、aa、ab、bb、b 中筛选出ab、bb、b;从 ab、bb、b 中筛选出ab
11、 C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ab D从 a、aa、ab、bb、b 中筛选出aa;从 aa 中筛选出能大量增殖的aa 答案C 解析第一次筛选是用选择培养基选出杂交瘤细胞,即ab;第二次筛选是通过克隆化培养 和抗体检测选出能产生特异性抗体的ab。 例 4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过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同 B经形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体 C过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞 D抗体的靶向作用使过程具有高度特异性 答案B
12、 解析过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同,都是细胞膜的流动性,A正确; 经形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体,需要经过抗体阳性检测,筛选出能产生特 6 定抗体的杂交瘤细胞,B错误;过程需要采用抗体阳性检测,筛选出能产生特定抗体的杂 交瘤细胞,然后进行克隆化培养( 包括体内培养和体外培养) ,C正确;抗体的靶向作用使 过程具有高度特异性,D正确。 1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 答案A 解析细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。 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
13、 C振动D 电激 答案B 解析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(2017湖北黄梅二中高二下期中) 如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是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T 细胞 B中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性 7 D是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 答案D 解析是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞, A项错误;胰蛋白酶可使组织分散为 单个细胞, B项错误;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 )
14、 和骨髓瘤细胞 ( 可无限增殖 ) 的特性, C项错误;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。 4利用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”。下列对此描述不正确的是( ) A“瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体构成 B“弹头”由放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成 C“弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能 D“生物导弹”是利用细胞工程技术制备出来的 答案C 解析“弹头”中的药物既能杀伤肿瘤细胞,也能杀伤正常细胞,不具有选择性; “生物导 弹”中的“瞄准装置”由专一识别特定肿瘤细胞的单克隆抗体构成;“弹头”由杀死肿瘤细 胞
15、的放射性同位素、化学药物或细胞毒素等物质构成;“生物导弹”是利用动物细胞融合、 动物细胞培养等细胞工程技术制备出来的。 5(2014新课标,40)某研究者用抗原(A) 分别免疫3 只同种小鼠 (X 、Y和 Z),每只小鼠 免疫 5 次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大 稀释倍数 ),结果如下图所示。 若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞 ( 染色体数目为40 条) ,并将该细胞与 体外培养的小鼠骨髓瘤细胞( 染色体数目为60 条) 按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇 诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。 回答下
16、列问题: (1) 制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000 以上,则小 鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这 3 只免疫小 鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠,理由是 _。 (2) 细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有 _ , 体系中出现多种类型细胞的原因 8 是_ 。 (3) 杂交瘤细胞中有_个细胞核,染色体数目最多是_条。 (4) 未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是_。 答案(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高(2)B 淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤 细胞相互融合
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- 2018 _2019 学年 高中生物 专题 细胞 工程 2.2 动物 细胞融合 单克隆抗体 新人 选修
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