2024-2025學年新教材高中生物第2章細胞工程第2節(jié)第2課時動物細胞融合技術(shù)與單克鹿體教案新人教版選擇性必修3

PAGE8-第2課時動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1.闡明動物細胞融合是指通過物理、化學或生物學等手段，使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。2．概述細胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)。1.生命觀念：以細胞結(jié)構(gòu)與功能為基礎，理解動物細胞融合的內(nèi)涵。2．科學思維：結(jié)合詳細實例，以流程圖的形式表示單克隆抗體的制備過程。3．社會責任：說明單克隆抗體的特點及應用。一、動物細胞融合技術(shù)1．概念使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的技術(shù)。2．誘導原理和結(jié)果(1)誘導原理：細胞膜的流淌性。(2)誘導結(jié)果：形成雜交細胞。3．誘導方法：PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。4．意義：突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。5．動物細胞融合技術(shù)的應用(1)成為探討細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。(2)用于制備單克隆抗體。二、單克隆抗體1．制備原理(1)B淋巴細胞特點：一種B淋巴細胞分泌一種特異性抗體。(2)骨髓瘤細胞特點：能在體外大量增殖。(3)雜交瘤細胞特點：B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞，既能無限增殖又能產(chǎn)生大量特定抗體。2．制備過程3．單克隆抗體的優(yōu)點能精確地識別抗原的微小差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可以大量制備。4．單克隆抗體的應用(1)作為診斷試劑，具有精確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。(2)用于治療疾病和運載藥物。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．動物細胞融合過程中既有細胞膜融合也有核的融合。 (√)2．與植物原生質(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。 (×)提示：動物細胞融合特有的誘導因素為滅活的病毒。3．用特定的抗原對小鼠進行免疫后，從小鼠脾臟中只能得到一種B淋巴細胞。 (×)提示：免疫后的小鼠從脾臟中獲得的是多種B淋巴細胞。4．單克隆抗體是單個B淋巴細胞增殖并產(chǎn)生的抗體。 (×)提示：單克隆抗體是雜交瘤細胞產(chǎn)生的抗體。5．單克隆抗體制備過程中的兩次篩選目的相同。 (×)提示：第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細胞，而其次次篩選是為了獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。動物細胞融合1．融合的原理與過程(1)原理：細胞膜的流淌性。(2)過程：動物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。其中細胞膜融合是細胞融合的先導，在細胞膜融合中體現(xiàn)出細胞膜具有肯定的流淌性，細胞融合的實質(zhì)是核融合。動物細胞融合完成的標記是兩個或多個細胞核融合為一個細胞核。如下圖(以滅活的病毒誘導為例)：2．融合的結(jié)果形成單核雜交細胞，具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息，可表現(xiàn)出兩個或多個親本的特點。3．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流淌性、細胞的全能性細胞膜的流淌性、細胞的增殖融合前處理先除去細胞壁先使細胞分散開運用的酶纖維素酶和果膠酶胰蛋白酶或膠原蛋白酶誘導手段物理法：電融合法、離心法化學法：PEG融合法除物理法和化學法外，也可用滅活的病毒誘導過程結(jié)果雜種植株雜交細胞應用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體意義克服了遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合合作探究：(1)什么是滅活？滅活病毒誘導融合的原理是什么？提示：滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染實力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。滅活病毒誘導細胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細胞相互凝合，細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細胞膜打開，細胞發(fā)生融合。(2)動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理相同嗎？提示：相同，都依據(jù)細胞膜的流淌性。1．關(guān)于動物細胞融合的說法，不正確的是()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．動物細胞融合后形成的具有兩個動物細胞遺傳信息的單核細胞稱為雜交細胞C．常用的誘導動物細胞融合的方法有聚乙二醇、滅活的病毒誘導、電激、紫外線照耀等D．細胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能C[常用的誘導動物細胞融合的方法有物理法——離心、振動、電激等；化學法——聚乙二醇(PEG)誘導；生物法——滅活的病毒誘導。紫外線照耀不是誘導動物細胞融合的方法。]2．下列關(guān)于動物細胞融合與植物體細胞雜交技術(shù)的說法，正確的是()A．基本原理相同B．誘導細胞融合的方法相同C．細胞融合前的處理過程相同D．融合后都須要進行篩選D[植物體細胞雜交的原理為細胞膜的流淌性、植物細胞的全能性，而動物細胞融合利用的是細胞膜的流淌性和細胞增殖；動物細胞融合常用滅活的病毒誘導，而植物體細胞雜交不能；動物細胞融合前需用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細胞分散開，植物體細胞雜交常用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁；誘導融合后會形成多種融合細胞，還有未融合細胞，因此要進行篩選。]單克隆抗體1．血清抗體與單克隆抗體的比較名稱產(chǎn)生特點血清抗體由B淋巴(漿)細胞分泌一般從血清中分別，產(chǎn)量低、純度低、特異性差單克隆抗體由雜交瘤細胞分泌特異性強、靈敏度高，能大量制備2.制備過程3．制備單克隆抗體過程中的兩次篩選項目第一次篩選其次次篩選篩選緣由誘導融合后得到多種雜交細胞，另外還有未融合的細胞從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細胞有許多種，形成的雜交瘤細胞也有許多種篩選方法用特定的選擇培育基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長用多孔培育皿培育，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的狀況下起先克隆化培育和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群篩選目的得到雜交瘤細胞得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞4.單克隆抗體制備過程的關(guān)鍵分析(1)對動物免疫的緣由：B淋巴細胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細胞，才能產(chǎn)生相應的抗體，所以，與骨髓瘤細胞融合的B淋巴細胞事實上是漿細胞。(2)雜交瘤細胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有漿細胞產(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，而大量生產(chǎn)單克隆抗體。合作探究：1.制備單克隆抗體的過程中的幾種細胞，如免疫的B淋巴細胞、骨髓瘤細胞、雜交瘤細胞各有何特點？提示：免疫的B淋巴細胞：能產(chǎn)生單一抗體，但不能無限增殖；骨髓瘤細胞：能無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體；雜交瘤細胞：既能產(chǎn)生特定的抗體，又能在組織培育條件下進行無限增殖。2．細胞內(nèi)DNA的合成一般有兩條途徑，主要途徑是在細胞內(nèi)由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑。協(xié)助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的狀況下，經(jīng)酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此協(xié)助途徑。如何利用DNA合成途徑不同的特點配制培育基篩選出雜交瘤細胞？請說明原理。提示：在培育基中加氨基喋呤就可以篩選出雜交瘤細胞。因為培育基中加入氨基喋呤后，骨髓瘤細胞和兩兩融合的骨髓瘤細胞由于其唯一的DNA合成途徑被抑制而不能增殖。B淋巴細胞本身不增殖，兩兩融合的B淋巴細胞也不增殖，只有雜交瘤細胞通過協(xié)助途徑合成DNA進行增殖。1．下列關(guān)于單克隆抗體制備的說法，正確的是()A．將特定抗原注射到小鼠體內(nèi)，可以從小鼠血清中獲得單克隆抗體B．經(jīng)特定抗原免疫過的B淋巴細胞在體外培育時可分泌單克隆抗體C．誘導B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后，發(fā)生融合的細胞均為雜交瘤細胞D．篩選出雜交瘤細胞后，需利用特定抗原再次篩選分泌單克隆抗體的細胞D[制備單克隆抗體過程中，可在體外雜交瘤細胞的培育液中，或體內(nèi)小鼠腹水中獲得純化的單克隆抗體，A錯誤；免疫過的B淋巴細胞高度分化，不能增殖，無法分泌單克隆抗體，B錯誤；發(fā)生融合的細胞可能有三種：B淋巴細胞－B淋巴細胞、B淋巴細胞－骨髓瘤細胞、骨髓瘤細胞－骨髓瘤細胞，C錯誤；制備單克隆抗體時，需篩選兩次，第一次得到雜交瘤細胞，其次次得到既能無限增殖又能產(chǎn)生單克隆抗體的雜交瘤細胞，D正確。]2．(不定項)下圖為雜交瘤細胞制備示意圖。骨髓瘤細胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT－)，在HAT篩選培育液中不能正常合成DNA，無法生長。下列敘述正確的是()A．可用滅活的仙臺病毒誘導細胞融合B．兩兩融合的細胞都能在HAT培育液中生長C．雜交瘤細胞需進一步篩選才能用于生產(chǎn)D．細胞膜的流淌性是細胞融合的基礎ACD[誘導動物細胞融合的方法有電激、聚乙二醇、滅活的病毒(如滅活的仙臺病毒)等，A正確；兩兩融合的細胞包括免疫B細胞與免疫B細胞融合的具有同種核的細胞、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合的具有同種核的細胞、免疫B細胞與骨髓瘤細胞融合的雜交瘤細胞，骨髓瘤細胞雖然能無限增殖，但缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，免疫B細胞雖然有次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，但不具有無限增殖的本事，所以在HAT篩選培育液中，兩兩融合的具有同種核的細胞都無法生長，只有雜交瘤細胞才能生長，B錯誤；因每個免疫B細胞只分泌一種特異性抗體，因此在HAT篩選培育液中篩選出來的眾多的雜交瘤細胞所分泌的抗體，不肯定都是人類所須要的，還須要進一步把能分泌人類所須要抗體的雜交瘤細胞篩選出來，C正確；動物細胞融合是以細胞膜的流淌性為基礎的，D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡構(gòu)建核心語句背誦1.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。2.動物細胞融合常用的誘導方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法。3.動物細胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。4.雜交瘤細胞是由經(jīng)免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的實力。5.制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，其次次篩選是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。6.單克隆抗體最主要的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。7.單克隆抗體的主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。1．動物細胞融合的原理是()A．細胞膜的流淌性B．細胞膜的選擇透過性C．細胞質(zhì)的流淌性D．細胞質(zhì)酶的活性A[細胞能融合的原理是細胞膜具有流淌性。]2．將小鼠的骨髓瘤細胞與一種免疫B淋巴細胞融合，融合后的細胞經(jīng)培育產(chǎn)生單克隆抗體，其依據(jù)是()A．骨髓瘤細胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖B．淋巴細胞只有與骨髓瘤細胞融合才能產(chǎn)生抗體C．骨髓瘤細胞可以無限增殖，且能產(chǎn)生抗體D．淋巴細胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖，骨髓瘤細胞可以無限增殖D[B淋巴細胞能分泌抗體，但是在體外培育條件下，B淋巴細胞不能無限增殖，假如把一種B淋巴細胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞進行融合，所得到的融合細胞就能大量增殖，并產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體，故選D。]3．在單克隆抗體制備過程中，對骨髓瘤細胞和B淋巴細胞誘導融合后，要用特定的選擇培育基篩選出雜交瘤細胞。在這種培育基上不能存活、增殖的細胞是()①B淋巴細胞②骨髓瘤細胞③B淋巴細胞自身融合細胞④骨髓瘤細胞自身融合細胞⑤雜交瘤細胞A．①②③④ B．①③⑤C．②④ D．①③A[在題中所述特定的選擇培育基上，能夠存活、增殖的細胞只有雜交瘤細胞。]4．運用細胞工程技術(shù)獲得單克隆抗體時，下列操作不必要的是()A．對小動物注射抗原 B．融合并篩選雜交瘤細胞C．培育雜交瘤細胞 D．將胰蛋白酶注入小鼠腹腔D[胰蛋白酶在動物細胞培育時用到，是加到培育基中用于分別細胞的。]5．下圖表示單克隆抗體的制備過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)據(jù)圖可知，________________技術(shù)是動物細胞工程技術(shù)的基礎，而________技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。(2)圖中過程①常用的誘導因素是________，過程②常在________培育基中完成。(3)A細胞為________細胞，其特點是_____________________。(4)合成的單克隆抗體最終可以從________和________中提取。[解析](1)動物細胞工程技術(shù)的基礎是動物細胞培育，細胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。(2)過程①中誘導細胞融合的方法許多，常用的主要有生物法，如用滅活的病毒，化