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2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体情境导入课程目标假设培育“人—兽”杂交动物,与植物体细胞杂交技术进行类比,哪项动物工程技术在理论上具有一定的可能性?该技术目前的实际应用有哪些?1.简述动物细胞融合的原理、过程和应用。2.简述单克隆抗体制备的过程。3.举例说出单克隆抗体在医学实践中的应用。4.列表比较动物细胞融合和植物体细胞杂交。5.尝试设计某种单克隆抗体的制备过程。一二一、动物细胞融合1.概念:指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。2.特点:融合后形成的杂交细胞是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。3.原理:膜的流动性。4.诱导因素:常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。5.意义:细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能。6.用途:最重要的用途是制备单克隆抗体。一二温故知新植物体细胞杂交技术的主要目的和诱导原生质体融合的主要方法分别是什么?提示:植物体细胞杂交技术的主要目的是培育杂种植株。诱导原生质体融合的方法包括物理法和化学法,前者包括离心、振动、电激等;后者一般是用聚乙二醇作为诱导剂诱导细胞融合。一二二、单克隆抗体1.单克隆抗体的制备(1)过程。将已免疫小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合,经过筛选后得到杂交瘤细胞,这种细胞能产生特定抗体。将这样的细胞群在体外条件下做大规模培养,或注射到小鼠腹腔内增殖,从细胞培养液或小鼠腹水中,就可以提取出大量的单克隆抗体。(2)杂交瘤细胞的特点:既能大量增殖,又能产生专一的抗体。(3)单克隆抗体最主要的优点:特异性强,灵敏度高,能大量制备。2.单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂:准确地识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,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:主要用于癌症治疗,也有少量用于治疗其他疾病。探究一探究二易错点排查动物细胞融合●问题导引●在必修1,我们学习过荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验,思考:(1)该实验的目的是什么?(2)作为一项动物细胞工程技术,动物细胞融合的基本原理和诱导动物细胞融合的因素分别是什么?提示:(1)该实验的目的是证明细胞膜具有一定的流动性。(2)动物细胞融合的基本原理是膜的流动性,诱导动物细胞融合的因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较植物体细胞杂交动物细胞融合基本原理膜的流动性前期处理原生质体制备:纤维素酶和果胶酶处理细胞分散:胰蛋白酶处理方法和手段①物理法:离心、振动、电激②化学法:聚乙二醇(PEG)①物理法:离心、振动、电激②化学法:聚乙二醇(PEG)③生物法:灭活的病毒应用进行远缘杂交,创造植物新品种等制备单克隆抗体等探究一探究二易错点排查特别提醒动物细胞融合的目的不包括培育杂种动物体;而诱导动物细胞融合的方法中,增加了植物体细胞杂交所没有的生物法(即用灭活的病毒诱导细胞融合)。探究一探究二易错点排查2.动物细胞融合与受精作用的区别(1)受精作用是同种生物之间进行的,精子与卵细胞的融合不需要任何诱导剂,就能形成受精卵,受精卵内具备同种生物的两个亲本的遗传物质。(2)动物细胞融合是在不同物种间进行的细胞融合,由于物种间存在生殖隔离,所以自然条件下不能融合成杂种细胞,必须有诱导剂诱导才能融合。形成的杂种细胞具备两个亲本细胞的遗传物质,从而体现两个亲本的遗传特性。探究一探究二易错点排查【例题1】下列关于细胞融合的说法,不正确的是()A.动物细胞融合首先用酶解法分散成单个细胞B.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同C.融合后的动物细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息D.植物原生质体在自然条件下常自发融合解析:植物原生质体在自然条件下一般不会自发融合,需要诱导剂诱导。答案:D典型方法明确细胞融合的基本原理和诱导方法是解题的关键。诱导方法包括物理法(离心、振动、电激等)、化学法〔聚乙二醇(PEG)〕、生物法(灭活的病毒)。探究一探究二易错点排查单克隆抗体●问题导引●长期以来,人们生产抗体的常规方法是向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后,从动物血清中分离所需抗体。思考:(1)生产抗体的常规方法有何不足?(2)单克隆抗体制备技术弥补了常规生产抗体技术的不足,单克隆抗体主要有哪些优点?(3)简述制备单克隆抗体的大致思路。探究一探究二易错点排查提示:(1)常规方法生产出的抗体产量低、纯度低、特异性差。(2)单克隆抗体特异性强、灵敏度高、可大量制备。(3)制备单克隆抗体的大致思路是对小鼠注射特定的抗原蛋白→从免疫的小鼠体内提取并培养B淋巴细胞培养骨髓瘤细胞→诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合→筛选出杂交瘤细胞→筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞→克隆和培养筛选出的杂交瘤细胞→获得单克隆抗体。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.单克隆抗体的概念由单个已免疫的B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系(实际上是与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞)所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。2.单克隆抗体的特点化学性质单一,特异性强,灵敏度高,可大量制备。探究一探究二易错点排查3.单克隆抗体的制备过程(1)关键的操作:①对免疫小鼠注射特定的抗原;②融合;③筛选;④培养杂交瘤细胞,制备单克隆抗体。(2)培养杂交瘤细胞的方法有体内培养和体外培养。前者的优点是培养条件简单,无需配制培养液;后者的优点是在短期内获得大量单克隆抗体。探究一探究二易错点排查4.单克隆抗体制备过程的几个问题分析(1)对动物免疫的原因:B淋巴细胞要经过免疫过程,即接触抗原,增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞,才能产生相应的抗体,所以,最后筛选出的与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是效应B细胞。(2)对杂交瘤细胞的选择:经过免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞杂交获得三种融合细胞(仅考虑两个细胞融合的情况),即B淋巴细胞与B淋巴细胞融合形成的融合细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合形成的融合细胞,然后用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞。杂交瘤细胞可发挥其繁殖快、产生特异性抗体的优点。(3)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质,不仅具有效应B细胞产生特异性抗体的能力,还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下无限增殖的能力,从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点,而大量生产单克隆抗体。探究一探究二易错点排查(4)在单克隆抗体制备过程中,一般认为有两次筛选过程,第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基),第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞。特别提醒从已免疫的小鼠体内提取的淋巴细胞不仅仅是浆细胞,还包括记忆细胞、未受抗原刺激的B细胞、T细胞等其他淋巴细胞。探究一探究二易错点排查5.应用(1)作为诊断试剂:诊断由病毒引起的疾病和用癌细胞抗原制备的单克隆抗体进行定位诊断。(2)用于治疗疾病和运载药物:从目前临床试验来看,单克隆抗体主要用于癌症治疗;运用药物与单克隆抗体连接在一起制成“生物导弹”。特别提醒单克隆抗体两方面的应用均依据了单克隆抗体的高度特异性原理即单克隆抗体能特异性识别抗原并且与其结合。探究一探究二易错点排查【例题2】对于下面制备单克隆抗体过程示意图,不正确的叙述是()A.①表示已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的B.②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇诱导C.④中的筛选是通过抗原—抗体反应进行的D.⑤可以无限增殖探究一探究二易错点排查解析:已免疫的B淋巴细胞可以从小鼠的脾脏中提取,骨髓瘤细胞是从小鼠的骨髓中提取的。诱导动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。如果要筛选能产生特定抗体的细胞群,可以通过检测抗原—抗体反应,如果有反应说明表达了抗体。融合细胞具有双亲的特点,既能无限增殖又能产生单一抗体。答案:A典型方法掌握并区别杂交瘤细胞与单克隆抗体的特点是解题的关键。单克隆抗体由杂交瘤细胞合成、分泌,单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高,可以大量制备;而杂交瘤细胞的特点是既能大量增殖,又能产生专一的抗体。探究一探究二易错点排查变式训练单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述,错误的是()A.特异性强、灵敏度高B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹”C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体D.由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌解析:单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高,与抗癌药物结合可制成“生物导弹”,通常单克隆抗体是由效应B细胞和骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞经培养而成的细胞系分泌的。体外培养的B淋巴细胞因为不能大量增殖,所以不可能大量分泌单克隆抗体。答案:C探究一探究二易错点排查判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。1.植物体细胞杂交和动物细胞融合用到的酶依次为纤维素酶、果胶酶。()提示:×纤维素酶和果胶酶均为植物体细胞杂交过程用到的酶。2.动物细胞融合与植物原生质体融合的方法完全相同。()提示:×动物细胞融合可用灭活的病毒诱导,植物原生质体融合没有此方法。3.动物细胞具有全能性是动物细胞融合依据的主要原理。()提示:×细胞膜的流动性是动物细胞融合依据的主要原理。4.培育杂交瘤细胞是动物细胞融合技术的典型应用。()提示:√探究一探究二易错点排查5.通过动物细胞融合过程得到的融合细胞不可能来自三个细胞的融合。()提示:×融合细胞可以来自两个或多个细胞的融合。6.从接受过特定抗原蛋白注射的小鼠体内提取的B淋巴细胞不仅仅是浆细胞。()提示:√7.杂交瘤细胞的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备。()提示:×单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备。8.单克隆抗体是制备生物导弹的必需成分。()提示:√9.单克隆抗体用作诊断试剂的原理是抗原—抗体杂交。()提示:√123451.下列属于动物细胞融合原理的是()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.细胞质酶的活性解析:细胞膜具有流动性是动物细胞能够融合的前提和基础。答案:A123452.与植物体细胞杂交相比,动物细胞融合特有的诱导因素是()A.离心B.聚乙二醇C.电激D.灭活的病毒解析:诱导动物细胞融合除了物理、化学方法之外,还可用灭活的病毒诱导。答案:D123453.单克隆抗体产生于()A.脾脏中产生单一抗体的浆细胞B.经多次筛选后的杂交瘤细胞C.B淋巴细胞突变形成的瘤细胞D.在诱导剂作用下形成的融合细胞答案:B123454.利用动物细胞融合技术可以获得杂交瘤细胞,下列针对单个杂交瘤细胞的叙述不正确的是()A.需经筛选过程方可获得B.具有双亲细胞的遗传物质C.可分泌多种特异性抗体D.体外培养条件下可大量增殖解析:单克隆抗体制备过程中,需要对融合细胞、杂交瘤细胞进行筛选,选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,进一步培养获得单克隆抗体。一种杂交瘤细胞只能产生一种特异性抗体。答案:C123455.用于诱导动物细胞融合的病毒需灭活,灭活的目的是使病毒()A.易于促进细胞的融合B.不侵染细胞C.易被抗体消灭D.没有了抗原结构解析:用于诱导动物细胞融合的病毒需灭活,灭活的目的是使病毒不侵染细胞,以免使细胞死亡。答案:B