2020-2021學年高中生物 第2章 細胞工程 2.2 動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體學案 新人教版選擇性必修3VIP

1、2020-2021學年高中生物 第2章 細胞工程 2.2 動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體學案 新人教版選擇性必修32020-2021學年高中生物 第2章 細胞工程 2.2 動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體學案 新人教版選擇性必修3年級：姓名：- 13 -動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體 必備知識素養(yǎng)奠基一、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.原理:細胞膜的流動性。3.誘導融合常用的方法:(1)物理:電融合法。(2)化學:peg融合法。(3)生物:滅活病毒誘導法。4.判一判:基于細胞融合的技術(shù)及其應用,判斷下列說法的正誤:(1)在動物細胞融合過程中,既有細胞膜的融合,

2、也有細胞核的融合過程。()(2)細胞融合突破物種間的生殖隔離,實現(xiàn)了遠緣雜交。()(3)目前細胞融合只能在動物和動物之間、植物和植物之間進行,不能實現(xiàn)動物和植物的細胞融合。()提示:至今,動物和植物之間的細胞融合也獲得了成功。(4)動物細胞融合為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤等提供重要的手段。()(5)二倍體動物細胞融合后的雜交細胞仍然是二倍體細胞。()提示:雜交細胞具有4個染色體組,應該是四倍體細胞。 誘導動物細胞融合與植物體細胞雜交融合的方法有什么不同?提示:動物細胞融合能用滅活的病毒進行誘導,植物體細胞雜交融合不能采用此方法。 二、單克隆抗體及其應用1.制備原理:(1)b淋巴細胞的特點:一

3、種b淋巴細胞只分泌一種特異性抗體,b淋巴細胞在體外不能(填“能”或“不能”)無限增殖。(2)骨髓瘤細胞的特點:能無限增殖。(3)雜交瘤細胞的特點:既能大量增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。2.制備過程:填一填:基于單克隆抗體制備的過程,完成下列問題。 (1)a操作注射特定的抗原,目的是可以從小鼠的脾中得到產(chǎn)生特定抗體的b淋巴細胞。(2)雜交瘤細胞技術(shù)選擇融合的兩種細胞:細胞多種b淋巴細胞,細胞骨髓瘤細胞。(3)過程b和c為誘導細胞融合的過程,獲得的細胞是多種(填“一種”或“多種”)。(4)細胞到細胞的過程使用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選,只有細胞雜交瘤細胞才能生長,其他細胞不能生長。(5)細胞來源于細胞(

4、填數(shù)字序號),細胞為抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞,其分泌的抗體能與特定的抗原結(jié)合。(6)培養(yǎng)雜交瘤細胞的方法是注射到小鼠腹腔和d體外培養(yǎng),從培養(yǎng)液或小鼠腹水中可提取單克隆抗體。3.應用:(1)診斷試劑。如:利用同位素或熒光標記的單克隆抗體,定位診斷腫瘤、心血管畸形。(2)治療疾病。 關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成知識點一動物細胞融合1.動物細胞融合過程解讀:(1)操作過程:細胞膜融合細胞質(zhì)融合細胞核融合(實質(zhì))。(2)篩選意義:誘導融合的手段只是促使細胞間的融合,不能保證所有的細胞都發(fā)生融合,形成的融合細胞也有多種。(3)融合細胞特點:具有兩個細胞的遺傳信息,通過動物細胞的培養(yǎng),雜交細胞表現(xiàn)出兩個親本的特點。

5、2.植物體細胞雜交與動物細胞融合:項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性細胞全能性細胞的增殖融合過程酶解法除去細胞壁注射特定的抗原原生質(zhì)體融合動物細胞融合雜種細胞的篩選雜交瘤細胞的篩選培養(yǎng)獲得雜種植株提取提純單克隆抗體融合方法物理法:電融合法、離心法化學法:peg、高ca2+高ph融合法物理法:電融合法化學法:peg融合法生物法:滅活病毒誘導法實例番茄馬鈴薯植株單克隆抗體用途培育作物新品種疾病的診斷和治療 如圖是兩種生物細胞融合技術(shù)的示意圖,關(guān)于該圖的有關(guān)敘述,完全正確的一組是() a過程必須除去細胞膜;b過程需要通過細胞識別若x是抗體,則甲、乙細胞是腫瘤細胞和經(jīng)抗原刺激產(chǎn)生的b淋巴

6、細胞若x是蘋果梨幼苗,則c過程是細胞分裂、分化細胞融合技術(shù)的缺點是不能克服遠緣不親和性a.b.c.d.【解題導引】解答本題思維流程如下: 【解析】選c。動物細胞融合不需要去除細胞膜,兩個細胞的細胞膜融合可以不需要識別,錯誤;若x是抗體,則甲、乙細胞是腫瘤細胞和經(jīng)抗原刺激產(chǎn)生的b淋巴細胞,二者融合后的雜交瘤細胞既能無限增殖,又能產(chǎn)生專一抗體,正確;若x是蘋果梨幼苗,則甲、乙細胞是蘋果細胞和梨細胞,c過程是細胞分裂、分化,正確;細胞融合技術(shù)打破了生殖隔離,克服了遠緣雜交不親和的障礙,錯誤。 【素養(yǎng)探究母題追問】(1)科學思維演繹與推理若該圖為植物體細胞雜交,細胞甲有2個染色體組,細胞乙有4個染色體

7、組,那么x個體含有幾個染色體組?提示:x個體含有6個染色體組。(2)科學思維批判性思維某同學為了保證融合不會出現(xiàn)其他情況,只選用一個甲細胞和一個乙細胞進行融合,你認為他的做法是否合理?說出你的理由。提示:不合理。因為細胞融合成功率較低,只選用兩個細胞可能無法獲得融合的細胞。 【素養(yǎng)遷移】下列關(guān)于動物細胞融合的說法,錯誤的是()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.動物細胞融合需要用纖維素酶處理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、滅活的病毒等【解析】選b。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

8、胞無細胞壁,所以誘導融合前不需要用纖維素酶處理。動物細胞融合需要人工誘導融合,誘導因素包括聚乙二醇、滅活的病毒等?！狙a償訓練】如圖為細胞融合的示意圖,下列敘述正確的是() a.若a細胞和b細胞是植物細胞,需先去分化再誘導融合b.a細胞和b細胞之間的融合需要促融處理后才能實現(xiàn)c.c細胞的形成與a、b細胞膜的流動性無關(guān)d.c細胞將同時表達a細胞和b細胞中的所有基因【解析】選b。本題考查細胞工程相關(guān)知識。a、b如果為植物細胞,則需要去細胞壁,但不需要去分化,a項錯誤;兩細胞融合需要用物理或化學等方法使其融合,其融合過程體現(xiàn)了細胞膜具有一定的流動性,b項正確,c項錯誤;融合后的雜種細胞中的基因仍是選擇

9、性表達,不會表達全部的基因,d項錯誤。知識點二單克隆抗體1.制備流程: 【特別提醒】如果僅考慮兩個細胞融合,那么單克隆抗體制備的過程中獲得3種融合細胞,即骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合、b淋巴細胞與b淋巴細胞融合、b淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合。2.兩次篩選:項目第一次篩選第二次篩選篩選原因誘導融合后得到多種雜交細胞,另外還有未融合的細胞由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激,所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞3.三種細胞的比較:細胞類型來源特點已免疫的b淋巴細胞由b淋巴細胞受抗原刺激后增殖分化而來能產(chǎn)生單一抗體,但不能無限增殖骨髓瘤細胞從骨髓腫瘤中提取能無限增殖,但不能產(chǎn)生抗體雜

10、交瘤細胞漿細胞與骨髓瘤細胞融合而成既能產(chǎn)生抗體,又能無限增殖 甘草酸是中藥甘草中的主要活性成分,為了快速檢測甘草酸,科研人員利用細胞工程技術(shù)制備了抗甘草酸的單克隆抗體,其基本操作過程如圖所示,相關(guān)敘述正確的是() a.過程注射相應抗原后應立即從小鼠脾臟中提取細胞甲b.過程誘導細胞融合,利用了細胞膜的選擇透過性c.過程的篩選方法相同,細胞丙、丁遺傳物質(zhì)相同d.過程無論在體內(nèi)還是體外進行,細胞丁都可大量增殖【解題導引】明確兩次篩選的目的和方法不同: 【解析】選d。過程注射相應抗原后,需要機體進行免疫,產(chǎn)生具有免疫能力的b淋巴細胞后,才可以從小鼠脾臟中提取細胞甲,選項a錯誤;過程誘導細胞融合,利用了

11、細胞膜的流動性,選項b錯誤;過程用選擇培養(yǎng)基獲得雜交瘤細胞,過程用抗體檢測和克隆培養(yǎng)得到能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞,選項c錯誤;雜種細胞既能夠增殖又能產(chǎn)生抗體,過程無論在體內(nèi)還是體外進行,細胞丁都可大量增殖,選項d正確。 【素養(yǎng)探究母題追問】(1)社會責任關(guān)注社會熱點問題新型冠狀病毒導致的全球疫情,如果你是一個研究員,請從單克隆抗體的角度進行藥物研發(fā),過程注射的抗原是什么?提示:減毒或滅活的新型冠狀病毒。(2)科學思維演繹與推理已知小鼠的體細胞含2n=40條染色體,那么融合的雜交瘤細胞中染色體和染色體組數(shù)分別是多少?提示:80條染色體,4個染色體組。 【素養(yǎng)遷移】將小鼠骨髓瘤細胞與一種b淋巴細

12、胞融合,可使融合的細胞經(jīng)培養(yǎng)產(chǎn)生單克隆抗體,其依據(jù)是()a.b淋巴細胞可產(chǎn)生抗體,但不能無限增殖;骨髓瘤細胞不產(chǎn)生抗體,但能無限增殖b.b淋巴細胞和骨髓瘤細胞都能進行體外培養(yǎng)c.b淋巴細胞既能無限增殖,也可以產(chǎn)生抗體d.骨髓瘤細胞只有與b淋巴細胞融合,才能產(chǎn)生抗體【解析】選a。用雜交瘤細胞生產(chǎn)單克隆抗體,依據(jù)的原理是b淋巴細胞可產(chǎn)生抗體,但不能無限增殖;骨髓瘤細胞不產(chǎn)生抗體,但能無限增殖?！菊n堂回眸】 課堂檢測素養(yǎng)達標 【概念診斷】1.動物細胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限,為制備單克隆抗體開辟了新途徑,下列有關(guān)動物細胞融合技術(shù)的描述合理的是_。細胞融合技術(shù)與傳統(tǒng)的有性雜交相比,其優(yōu)越性在于能定

13、向地改造生物的性狀。動物雜交瘤細胞產(chǎn)生單克隆抗體能體現(xiàn)細胞的全能性。制備單克隆抗體時,要選用已免疫的b淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞。單克隆抗體能夠與抗原發(fā)生特異性結(jié)合,因此單克隆抗體僅用于疾病的治療。單克隆抗體制備的過程中需要進行兩次目的不同的篩選?！窘馕觥窟x。細胞融合技術(shù)可以設計不同的細胞融合,但是生物的性狀不一定按照人們的設計表現(xiàn)出來,錯誤;動物雜交瘤細胞產(chǎn)生單克隆抗體沒有體現(xiàn)細胞的全能性,錯誤;制備單克隆抗體時先注射抗原,獲得能夠分泌抗體的b淋巴細胞,然后與骨髓瘤細胞融合,正確;單克隆抗體不僅用于疾病的治療還可用于疾病的診斷,錯誤;單克隆抗體制備的過程中需要進行兩次篩選,第一次

14、的目的是獲得雜交瘤細胞,第二次的目的是獲得產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞,正確。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.融合后都需要進行篩選【解析】選d。植物體細胞雜交的原理為細胞膜的流動性、植物細胞的全能性,而動物細胞融合利用的是細胞膜的流動性;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;動物細胞融合前需要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。3.運用細胞工程技術(shù)獲得單克隆抗體時,下列操作

15、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.培養(yǎng)雜交瘤細胞d.將胰蛋白酶注入小鼠腹腔【解析】選d。胰蛋白酶在動物細胞培養(yǎng)時用到,是加入培養(yǎng)基中用于分離細胞的。4.據(jù)媒體報道,自然子刊雜志發(fā)表了一篇最新論文,介紹了一種能夠阻斷新冠病毒感染的全人源單克隆抗體。下列敘述錯誤的是() a.人b細胞在超免疫缺陷鼠體內(nèi)受到抗原刺激會增殖分化產(chǎn)生抗體b.人抗體基因克隆前需要進行多次篩選和檢測c.產(chǎn)生的重組抗體,需要細胞膜上載體蛋白的協(xié)助才能釋放到細胞外d.全人源單克隆抗體能有效降低人體的免疫排斥反應【解析】選c。根據(jù)圖示,人b細胞在超免疫缺陷鼠體內(nèi)受到抗原刺激會增殖分化產(chǎn)生抗體,a正確;人

16、抗體基因克隆前需要進行多次篩選和檢測,b正確;抗體屬于分泌蛋白,是通過胞吐作用釋放到細胞外,不需要載體蛋白,c錯誤;全人源單克隆抗體能有效降低人體的免疫排斥反應,d正確。【思維躍遷】5.如圖為細胞融合的簡略過程,請據(jù)圖回答: (1)植物細胞工程常用的技術(shù)手段有_;動物細胞工程的各技術(shù)手段的基礎(chǔ)是_。(2)若圖中甲、乙是植物細胞,在細胞融合之前應用_處理,除去_;甲細胞、乙細胞到丙細胞的過程中,常用的化學方法是_;融合完成的標志是_。(3)與植物細胞相比,動物細胞融合特有的誘導因素是_。(4)若利用動物細胞融合技術(shù)來生產(chǎn)單克隆抗體,應將_和_進行融合,融合后需經(jīng)多次篩選,以得到能產(chǎn)生特異性抗體的

17、雜交瘤細胞,第一次篩選一般利用_進行,第二次篩選需對細胞進行反復的_培養(yǎng)和_檢測,以篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。(5)生產(chǎn)少量單克隆抗體時,可將篩選得到的雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)繁殖,該方法的優(yōu)點是_。【解析】(1)植物細胞工程常用的技術(shù)手段有植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交。動物細胞工程的各技術(shù)手段的基礎(chǔ)是動物細胞培養(yǎng)。(2)植物體細胞雜交前,先采用酶解法去除細胞壁,即采用纖維素酶、果膠酶去除細胞壁;誘導細胞融合常用的化學方法是peg融合法;原生質(zhì)體融合完成的標志是再生出新的細胞壁。(3)誘導原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動、電激等)、化學法(聚乙二醇),誘導動物細胞融合的方法有物

18、理法(離心、振動、電激等)、化學法(peg融合法)和生物法(滅活的病毒)。因此,與植物細胞相比,動物細胞融合特有的誘導因素是滅活的病毒。(4)若利用動物細胞融合技術(shù)來生產(chǎn)單克隆抗體,應將經(jīng)免疫的b淋巴細胞和骨髓瘤細胞進行融合,融合后需經(jīng)多次篩選,以得到能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞,第一次篩選一般利用選擇培養(yǎng)基進行,第二次篩選需對細胞進行反復的克隆化培養(yǎng)和抗體檢驗,以篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。(5)生產(chǎn)少量單克隆抗體時,可將篩選得到的雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)繁殖,該方法的優(yōu)點是節(jié)約培養(yǎng)基(成本),易于控制培養(yǎng)條件等。答案:(1)植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交動物細胞培養(yǎng)(2)纖維素酶、果膠酶細胞壁peg融合法再生出新的細胞壁(3)滅活的病毒(4)經(jīng)免疫的b淋巴細胞骨髓瘤細胞選擇培養(yǎng)基克隆化抗體(5)節(jié)約培養(yǎng)基(成本),易于控制培養(yǎng)條件等 【拓展探究】6.(2020全國卷)為研制抗病毒a的單克隆抗體,某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程。 回答下列問題:(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒a,該處理的目的是_。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材