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abB．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b；从ab、bb、b中筛选出abC．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abD．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．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①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，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，B错误；②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③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．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T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答案 D解析①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；③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)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性，C项错误；④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Ⅰ，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___________________。