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

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，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

(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

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，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：①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需抗体。

(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

①B 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。

②骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。

③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，又能产生特异性抗体。 (2)制备过程

制备特异性B 淋巴细胞⎩

⎪⎨

⎪⎧

①向小鼠注射特定抗原蛋白②从小鼠脾脏细胞中获取相应B 淋巴细胞

⇓

获得杂交瘤细胞⎩⎪⎨⎪

⎧

①将小鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B 淋巴细胞融合②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

①作为诊断试剂，具有准确、高效、简易、快速的优点。 ②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

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 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