2024-2025學年高中生物專題二細胞工程第二節(jié)第二課時動物細胞融合與單克鹿體學案新人教版選修3

PAGE8-其次課時動物細胞融合與單克隆抗體學習目標課程標準1．駕馭動物細胞融合技術(shù)。(重點)2．理解單克隆抗體技術(shù)。(重、難點)3．了解動物細胞融合和單克隆抗體技術(shù)的應用。舉例說出細胞融合與單克隆抗體。基礎學問·雙基夯實一、動物細胞融合1．概念：①__兩個__或②__多個__動物細胞結(jié)合形成③__一個細胞__的過程，也稱細胞雜交。2．結(jié)果：形成④__雜交__細胞。3．意義：克服了⑤__遠緣雜交__的不親和性，成為探討⑥__細胞遺傳__、細胞免疫、腫瘤和⑦__生物新品種__的培育等的重要手段。利用⑧__細胞融合技術(shù)__制造單克隆抗體。二、單克隆抗體1．抗體(1)產(chǎn)生細胞：⑨__B淋巴細胞__。(2)成分⑩__免疫球蛋白__。2．傳統(tǒng)獲得抗體(1)方法：a.向動物體內(nèi)反復注射某種?__抗原__，使動物產(chǎn)生?__抗體__；b.從動物?__血清__中分別所需抗體。(2)特點：?__產(chǎn)量低、純度低、制備的抗體特異性差__。3．單克隆抗體的制備制備克隆抗體的技術(shù)流程是：用羊的紅細胞對小鼠進行注射，使小鼠產(chǎn)生免疫反應。然后，把?__B淋巴__細胞和骨髓瘤細胞融合，再用?__選擇性培育基__進行篩選，在該培育基上，未融合的親本細胞和?__融合的具有同種核__細胞都會死亡，只有?__融合的雜種__細胞才能生長。這種雜種細胞的特點是既能?__快速大量繁殖__又能產(chǎn)生專一的抗體。對上述經(jīng)選擇性培育的雜交瘤細胞，還需進行克隆化培育和?__抗體檢測__，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。最終，將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培育，或注射到小鼠eq\o\ac(○,21)__腹腔__內(nèi)增殖，這樣，從eq\o\ac(○,22)__細胞培育液__或小鼠腹水中，就可以提取大量的單克隆抗體了。4．單克隆抗體最主要的優(yōu)點是eq\o\ac(○,23)__特異性強__、靈敏度高和eq\o\ac(○,24)__可大量制備__。5．單克隆抗體的應用：作為eq\o\ac(○,25)__診斷試劑__；用于治療疾病和運載藥物；把抗癌細胞的單克隆抗體跟eq\o\ac(○,26)__放射性同位素__、化學藥物或eq\o\ac(○,27)__細胞毒素__相結(jié)合，可制成生物導彈。思索1．誘導動物細胞融合與植物體細胞雜交融合有什么不同？提示：動物細胞融合能用滅活的病毒進行誘導。2．若不采納動物細胞融合的方法，能否生產(chǎn)出單克隆抗體？試簡要說明。提示：能。可從經(jīng)免疫的B淋巴細胞中獲得確定所需抗體的基因(目的基因)，導入骨髓瘤細胞，然后培育骨髓瘤細胞并從培育液中提取分泌物，便可得到單克隆抗體。┃┃活學巧練__■推斷題1．動物細胞融合過程中既有細胞膜融合也有核的融合。(√)2．跟植物原生質(zhì)體融合相比，動物細胞融合特有的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒。(×)分析：動物細胞融合特有的誘導因素是滅活的病毒。3．動物細胞融合的結(jié)果是形成單核的雜種細胞，植物體細胞雜交的結(jié)果是得到雜種植株。(√)4．動物體細胞融合后的雜交細胞仍舊是二倍體細胞。(×)分析：雜交細胞具有四個或多個染色體組，應當是多倍體細胞。5．單克隆抗體制備過程中的兩次篩選目的相同。(×)分析：兩次篩選的目的不同。第一次是從融合細胞里篩選出雜交瘤細胞，其次次是篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。6．雜交瘤細胞的培育可以實行體內(nèi)培育和體外培育兩種方式。(√)7．單克隆抗體制備過程中，須要進行多次細胞培育，如骨髓瘤細胞的培育、不同雜交細胞的培育、雜交瘤細胞的培育等。(√)8．單克隆抗體由于特異性和導向性強而被譽為“生物導彈”。(×)分析：利用單克隆抗體的導向性強的特點，將抗癌藥物連接在單克隆抗體上，形成生物導彈。課內(nèi)探究·名師點津?qū)W問點動物細胞融合┃┃重難拓展__■1．概念：是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程，又稱細胞雜交。學問貼士融合形成的雜交細胞具有兩個細胞的遺傳信息，通過動物細胞的培育，雜交細胞表現(xiàn)出兩個親本的特點。2．原理：細胞膜的流淌性。3．誘導方法：物理法——離心、振動、電激；化學法——聚乙二醇；生物方法——滅活的病毒。4．過程：細胞融合的過程包括細胞膜融合、細胞質(zhì)融合和細胞核融合。細胞膜融合是細胞融合的先導。沒有細胞膜的融合，就不會有細胞質(zhì)和細胞核的融合。(如圖所示，以滅活的病毒誘導細胞融合為例)：學問貼士①細胞融合的實質(zhì)是核融合。②重組細胞的特點：融合形成的雜種細胞具有兩種細胞的遺傳信息，其染色體數(shù)目、基因組成、染色體組都是兩個細胞之和，通過動物細胞培育，雜種細胞表現(xiàn)出兩個親本細胞的特點。5．特點：克服了有性雜交方法的局限性，打破了物種界限。6．應用：應用于細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等，特殊是利用細胞融合技術(shù)而發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)，為制造單克隆抗體開拓了新途徑。┃┃典例評析__■典例1下列關(guān)于動物細胞融合的說法，錯誤的是(B)A．動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程B．動物細胞融合須要用纖維素酶處理C．動物細胞融合時需人工誘導D．常用的誘導動物細胞融合的因素有：聚乙二醇、滅活的病毒、電激等解析：動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。動物細胞無細胞壁，所以誘導融合前不須要用纖維素酶處理。動物細胞融合須要人工誘導融合，誘導因素包括聚乙二醇、滅活的病毒、電激等。┃┃變式訓練__■1．動物細胞融合的目的中最重要的用途是(B)A．克服遠緣雜交不親和 B．制備單克隆抗體C．培育新物種 D．生產(chǎn)雜種細胞解析：動物細胞融合不像植物體細胞雜交那樣，主要是為了克服遠緣雜交不親和的障礙，以培育新品種為目的。動物細胞目前只見到高度分化的細胞核在去核卵細胞中表現(xiàn)全能性，還未見到融合細胞核表現(xiàn)出全能性的例子，因此動物細胞融合不能用來培育新的物種。生產(chǎn)雜種細胞不是細胞融合的主要目的，只是細胞完成融合后所形成的結(jié)構(gòu)的名稱。目前動物細胞融合技術(shù)最重要的用途就是制備單克隆抗體。學問點單克隆抗體的制備過程┃┃重難拓展__■1．概念：由單個B淋巴細胞進行無性繁殖形成的細胞系所產(chǎn)生出的化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體。2．特點：化學性質(zhì)單一，特異性強，靈敏度高，可大量制備。3．單克隆抗體的制備過程如下圖：4．制備過程中需留意的幾個問題(1)首先要注射特定的抗原蛋白免疫小鼠，對小鼠免疫的緣由：B淋巴細胞要經(jīng)過免疫過程，接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的效應B細胞，才能產(chǎn)生相應的抗體，所以，與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞事實上是效應B淋巴細胞。(2)融合后可以得到多種細胞，包括未融合的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞、相互融合的B淋巴細胞、相互融合的骨髓瘤細胞、各種雜交瘤細胞，而所需的細胞是專一抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞。(3)整個制備過程中要經(jīng)過兩次篩選。第一次篩選得到雜交瘤細胞(去掉未雜交的細胞及自身融合的細胞)，其次次需先在多孔培育板上培育，在每孔只有一個雜交瘤細胞的狀況下起先培育，然后再篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群。(4)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有效應B淋巴細胞產(chǎn)生特異性抗體的實力，還具有骨髓瘤細胞在體外培育條件下大量增殖的實力，從而可以克服單純B淋巴細胞不能無限增殖的缺點，而大量產(chǎn)生單克隆抗體。5．應用(1)診斷疾?。涸\斷病毒引起的疾病和用癌細胞抗原制備的單克隆抗體定位診斷。(2)用于治療疾病和運載藥物：運用藥物與單克隆抗體連接在一起制成“生物導彈”；(3)分別和純化抗原分子。┃┃典例評析__■典例2下圖是單克隆抗體制備流程示意圖。(1)__動物細胞培育__技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎。(2)在圖中HAT培育基上，未融合的__親本細胞__和融合的__具有同核的細胞__都會死亡，只有融合的雜種細胞才能生長。動物細胞融合除了采納植物細胞原生質(zhì)體融合常用的誘導手段，還可以采納__滅活的病毒__。(3)單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最主要的優(yōu)越性是__特異性強，靈敏度高，并可大量制備__。(4)選出的雜交瘤細胞既具備骨髓瘤細胞的快速__在體外大量增殖__特點，又具備淋巴細胞的__分泌專一抗體__特點，經(jīng)過選擇性培育的雜交瘤細胞，還需進行__克隆化培育__和__抗體檢測__，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。最終將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培育，或小鼠腹腔內(nèi)增殖，從__細胞培育液__或__小鼠腹水__中，就可以提取出大量的單克隆抗體了。(5)淋巴細胞是由動物體__骨髓__中的__造血干__細胞分化、發(fā)育而來的。解析：解決本題首要要對課本內(nèi)容嫻熟駕馭，命題的主要方式是對課本內(nèi)容進行挖空，所以立足課本是解決這類問題的關(guān)鍵。細胞融合技術(shù)最主要的應用就是制備單克隆抗體，動物細胞融合和植物細胞原生質(zhì)體融合的不同點在于動物細胞融合可以運用滅活的病毒進行誘導。滅活是指使病毒失去感染實力，但是具有誘導細胞融合的實力。┃┃變式訓練__■2．下列關(guān)于單克隆抗體制備過程的敘述，正確的是(D)A．制備過程中不須要動物細胞培育技術(shù)B．雜交瘤細胞具有B淋巴細胞與癌細胞的全部特點C．經(jīng)選擇性培育基篩選出來的雜交瘤細胞即可用于單克隆抗體的生產(chǎn)D．單克隆抗體最廣泛的用途是用作體外診斷試劑解析：將骨髓瘤細胞與經(jīng)過免疫的B淋巴細胞融合，得到雜交瘤細胞，經(jīng)過選擇性培育基的篩選并經(jīng)單一抗體檢測后，培育能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞才可得到單克隆抗體，雜交瘤細胞能無限繁殖但不具有癌細胞的轉(zhuǎn)移實力。指引迷津·撥云見日1．植物體細胞雜交和動物細胞融合的區(qū)分項目細胞融合原理細胞融合方法誘導因素用途植物體細胞雜交細胞膜的流淌性去除細胞壁后誘導原生質(zhì)體融合離心、電激、聚乙二醇等克服遠緣雜交不親和的障礙，獲得雜種植株動物細胞融合細胞膜的流淌性使細胞分散后，誘導細胞融合離心、電激、聚乙二醇、滅活的病毒等制備單克隆抗體等2．動物細胞融合、單克隆抗體制備與動物細胞培育的區(qū)分與聯(lián)系動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程，也叫細胞雜交。雜交細胞是具有兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞。雜交細胞的形成須要人工誘導，常用的誘導因素有聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。融合的細胞要繁殖就要進行動物細胞的培育，通過動物細胞的培育，雜交細胞表現(xiàn)出兩個親本各自的優(yōu)良特點。單克隆抗體的制備，首先應獲得雜交瘤細胞，其過程是用已免疫的效應B淋巴細胞和骨髓瘤細胞雜交獲得三種融合細胞：BB細胞、B瘤細胞、瘤瘤細胞，然后用選擇培育基篩選獲得雜交瘤細胞，雜交瘤細胞要發(fā)揮其繁殖快，產(chǎn)生特異性抗體的優(yōu)點，應通過動物細胞培育才能實現(xiàn)。所以無論是動物細胞融合還是單克隆抗體的制備，都是以動物細胞培育為基礎的。典例3下列關(guān)于細胞工程的敘述，錯誤的是(D)A．電刺激可以誘導植物原生質(zhì)體融合或動物細胞融合B．去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶的處理C．小鼠骨髓瘤細胞和經(jīng)免疫小鼠的B淋巴細胞融合可以制備單克隆抗體D．某種植物甲乙兩品種的體細胞雜交和甲乙兩品種的雜交后代的染色體數(shù)目相同解析：誘導植物原生質(zhì)體融合和動物細胞融合的共同方法有物理法和化學法，電刺激屬于物理法，A正確；去除植物細胞壁用纖維素酶和果膠酶，將動物細胞分散成單個細胞用胰蛋白酶或膠原蛋白酶，B正確；用骨髓瘤細胞和B淋巴細胞融合后的雜交瘤細胞培育可以制備單克隆抗體，C正確；植物體細胞雜交產(chǎn)生的后代的染色體數(shù)目是兩種生物的染色體之和，而有性雜交的后代染色體數(shù)目是兩種生物染色體數(shù)目之和的一半，D錯誤。核心素養(yǎng)·技能培優(yōu)案例如圖可表示細胞融合技術(shù)的一些過程，請據(jù)圖回答問題。(1)若A、B細胞為動物細胞，從A和B細胞到C細胞的過程中，常用__滅活的病毒或PEG__作為誘導劑來誘導融合。A、B融合為C的過程說明白細胞膜具有__流淌性__。(2)若A、B細胞為植物細胞，那么這樣的細胞已經(jīng)用酶降解脫掉了__細胞壁__，這種酶可能是__纖維素酶和果膠__酶，由此生成的A和B細胞稱為__原生質(zhì)體__。形成的D細胞還要應用__植物組織培育__技術(shù)把D培育成植株。(3)假如A細胞的基因型是AABB，B細胞的基因型是aabb，則融合形成的C細胞中含有__4__個染色體組。(4)如A細胞為甲牛的供核細胞，B細胞為乙牛的去核卵細胞，兩種細胞融合成C細胞后，再培育出一頭小牛，則該小牛的大多數(shù)性狀與__甲__牛相像。解析：誘導動物細胞融合過程常用滅活的病毒或聚乙二醇作誘導劑；細胞融合體現(xiàn)了細胞膜具有肯定的流淌性。(2)植物細胞有細胞壁，所以須要先用酶解法去除細胞壁。細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，依據(jù)酶的專一性原理，可用纖維素酶和果膠酶處理細胞壁形成原生質(zhì)體；將細胞培育成植株的技術(shù)是植物組織培育技術(shù)。(3)假如A細胞的基因型是AABB，B細胞的基因型是aabb，可見這兩種細胞都含有2個染色體組，因此它們?nèi)诤闲纬傻腃細胞中含有4個染色體組。(4)如A細胞為甲牛的供核細胞，E細胞為乙牛的去核卵細胞，兩種細胞融合成C細胞后，再培育出一頭小牛，由于生物的性狀主要由核基因限制，因此該小牛的大多數(shù)性狀與甲牛相像。探規(guī)尋律生物工程技術(shù)產(chǎn)生后代個體的遺傳物質(zhì)或基因來源(1)轉(zhuǎn)基因生物：目的基因來自外源生物，絕大多數(shù)基因來自兩個親本。(2)雜種植株：遺傳物質(zhì)來自融合的兩個親本細胞。(3)經(jīng)細胞培育獲得的動物細胞：遺傳物質(zhì)只來自一個親本。(4)動物細胞融合形成的雜交細胞：遺傳物質(zhì)來自整合的兩個親本細胞。(5)克隆動物：細胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體動物，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自供應卵母細胞的動物個體。問題釋疑·探究升華教材P55思索與探究1．植物體細胞雜交技術(shù)與動物細胞融合技術(shù)有什么不同？提示：植物體細胞雜交技術(shù)與動物細胞融合技術(shù)基本相同，不同的是植物體細胞融合前需去掉細胞壁，然后再融合；動物細胞融合是兩個體細胞干脆融合。誘導融合的方式也不盡相同，動物細胞融合方法除可以用植物原生質(zhì)體融合的方法外，還可以用滅活的病毒誘導。2．制備單克隆抗體時，為什么要選用B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞？提示：哺乳動物感染抗原后，其體內(nèi)會形成相應的B淋巴細胞，B淋巴細胞能分泌相應的抗體以凝合或殺死這些抗原。動物在免疫反應的過程中，每一種B淋巴細胞能分泌一種特異性抗體，要想獲得大量的特異性抗體，必需使能分泌該單一抗體的B淋巴細胞大量增殖。B淋巴細胞具有產(chǎn)生單一抗體的實力，但不能在體外增殖；骨髓瘤細胞是一種癌細胞，它