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1、第三节 动物细胞工程的应用() 第二章 细胞工程 学习导航 1.结合教材P6566，概述动物细胞融合的原理、方法、过程，并与 植物体细胞杂交进行比较。 2.结合教材P66图217，概述单克隆抗体的制备方法、过程和应用。 重难点击 单克隆抗体的制备和应用。 课堂导入 方式一方式一 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
2、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 内容索引 当堂检测 二、单克隆抗体 一、动物细胞融合 基础梳理 1.概念：概念：是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞 的过程，也叫细胞杂交。 2.原理原理： 。 3.诱导融合的方法：诱导融合的方法：物理法( 法)、化学法(_ 法)和生物法( 法)。其中
3、广泛应用的是 法。 细胞膜的流动性 电场诱导融合聚乙二醇诱导 融合 病毒诱导融合物理 4.过程过程 5.应用范围应用范围 (1)研究表明，不同类型的动物细胞之间能进行融合，形成 ， 如鼠鸡、鼠猴杂种细胞等。 (2)动物细胞融合技术的最重要的用途之一是制备 。 杂种细胞 单克隆抗体 答案 答案 不可以，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， 因此需要筛选。 问题探究 1.结合下面动物细胞融合的过程，探究下列问题： (1)融合处理后的细胞是否可以直接用于培养，为什么？ 答案 (2)动物细胞融合完成的标志是什么？ 答案 答案 答案
4、 动物细胞融合完成的标志是来自不同细胞的两个或多个细胞核 融合成一个细胞核。 (3)动物细胞融合与植物原生质体融合所用的诱导方法有何不同？ 答案 答案 答案 动物细胞融合可用灭活的病毒进行诱导。 2.细胞融合技术与有性杂交相比有哪些优点？ 答案 答案 答案 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。 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_ 细胞融合方法 用 酶去除细胞 壁后诱导原生质体融合 用 酶使细胞分散 后，诱导细胞融合
5、3.动物细胞融合与植物体细胞杂交的对比 细胞膜的流动性 纤维素酶、果胶胰蛋白 诱导手段 离心、电场诱导、振动、聚乙二 醇等诱导 与植物体细胞杂交相比， 还可用 诱导 结果形成_ 形成 ，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 、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 灭活的病毒 杂种细胞 单克隆抗体 杂种植株 1.如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合，获得部分杂交细胞的过 程(注：杂交细胞中人类的染色体会随机丢失，各种杂种细胞保留人类染 色体的种类和数量是不同的)。请回答下列问题： (1)图中诱导动物细胞融合常用
6、的诱导因素有_ _(至少写出两种)，细胞融合后，再用特定的 _培养基进行筛选，得到杂交细胞。 拓展应用 解析答案 聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、 电场诱导(写出两种即可) 选择性 解析 解析 诱导动物细胞融合的因素包括物理因素(如电场诱导)、化学因 素(如聚乙二醇)、生物因素(如灭活的病毒)。通过选择性培养基将杂 交细胞筛选出来。 解析 解析 动物细胞培养液一般包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微 量元素、动物血清、动物血浆。 (2)培养杂交细胞时，根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养 基，此外经常会在培养基中加入_。培养过程中细胞需置 于含CO2的混合气体的培养箱中培养，CO2的
7、主要作用是维持培养液的_。 解析答案 动物血清、血浆 pH 解析 解析 人体细胞中含有24种染色体，分别是22种常染色体和2种性染色体 (即X染色体和Y染色体)。 (3)若只考虑人成纤维细胞与小鼠细胞两两融合形成的杂交细胞，假如每 种杂交细胞只保留了人的1条染色体，从染色体组成的角度考虑，杂交细 胞可能有_种。 解析答案 24 一题多变一题多变 在人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合的混合体系中可能有几种细胞？ (只考虑细胞两两融合) 答案 答案 在混合体系中可能有五种细胞，即三种融合细胞和两种未融合 细胞。 答案 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
8、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，突破了有性杂交方法 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 答案解析 解析 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，并不一定使它们的 性状都能得以体现，这是基因选择性表达的结果。 归纳提
9、升归纳提升 生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源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 1.制备过程制备过程 (1)第一步：向免疫小鼠体内注射特定的 ，然后从小鼠体内获 得已免疫的 细胞；培养骨髓瘤细胞，为融合做准备。 (2)第
10、二步：用 法、聚乙二醇法、 法等，诱导两种细胞发 生融合，这时得到的融合细胞除了杂交瘤细胞，还有 相互融 合的细胞和 相互融合的细胞。 基础梳理 抗原蛋白 B淋巴 电场仙台病毒 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 (3)第三步：用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。然后再从杂交瘤细 胞群中选出能产生 的杂交瘤细胞。这时候的杂交瘤细胞既能_ 同时又能 。 (4)第四步：克隆化培养杂交瘤细胞。 (5)第五步：将杂交瘤细胞在 培养或注射到小鼠 内增殖，从_ 或小鼠的 中提取单克隆抗体。 分泌 体外 特定抗体 腹腔细胞 抗体大量增殖 培养液腹水 (1)融合过程中一共有五种细胞(一般只考虑了细胞两两融合)，未融 合的
11、有两种，已融合的有三种，符合要求的只有杂交瘤细胞。 (2)两次筛选：第一次利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次 是筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞。 小贴士 小贴士 2.杂交瘤细胞的特点杂交瘤细胞的特点： ，产生 。 3.单克隆抗体的优点单克隆抗体的优点： ， ，产量大，容易标准化生产。 4.单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用 (1)治疗 ，目前进入临床试验的单克隆抗体中有 以上用于治疗 各种肿瘤。 (2)单克隆抗体还可以用于治疗由于 的紊乱导致的各种疾病。 (3)单克隆抗体用于 的治疗等等。 单克隆抗体 恶性肿瘤 无限增殖 30% 免疫系统 纯度高特异性强 器官移植 问题探究 结合下面制备单
12、克隆抗体的流程，探究下列问题： 1.单克隆抗体的制备过程 (1)思考制备单克隆抗体时，不直接 用经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞)获 得单克隆抗体的原因是什么？ 答案 答案 用于获得杂交瘤细胞的B淋巴细胞为浆细胞，是高度分化的动物 细胞，培养时很难恢复分裂能力，不能进行无限增殖，难以获得单克隆 抗体。 答案 (2)单克隆抗体制备过程中用到的技术手段有 。 (3)选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的分别是： 第一步筛选的目的： 。 第二步筛选的目的：。 获得杂交瘤细胞 动物细胞培养、动物细胞融合 获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞 2.单克隆抗体的应用 (1)与从血清中提取的抗体相比，单克隆抗体主要的优点
13、有_ 。 (2)“生物导弹”可用于临床癌症的治疗，请根据功能分析“生物导弹” 的组成及优点。 答案 答案 组成：“生物导弹”单克隆抗体化学药物(或放射性同位素 或细胞毒素)。优点：疗效高、毒副作用小。 答案 灵敏度高，并能大量制备 特异性强、 制备单克隆抗体过程中的两次筛选 归纳归纳 总结 总结 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
14、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 拓展应用 3.右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.是从已免疫的小鼠脾脏中获得 的效应T细胞 B.中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C.同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 D.是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 答案解析 解析 解析 是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞(浆细胞)，A项 错误； 胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，B项错误； 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
15、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； 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。 一题多变一题多变 (1)体外培养骨髓瘤细胞，会不会出现接触抑制现象？为什么？ (2)体外培养时，应提供什么条件？ 答案 答案 不会。骨髓瘤细胞是一种癌细胞，细胞表面的糖蛋白减少，失 去了接触抑制作用。 答案 答案 答案 无菌、无毒的环境；必要的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、促 生长因子、无机盐、微量元素等；适宜的温度和pH；提供氧气和二氧 化碳。 4.研究单克隆抗体治疗癌症的思路是 A.利用单克隆抗体特异性地对抗癌细胞 B.以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞 C.抗
16、癌物质在克隆细胞中大量合成 D.单克隆抗体携带抗癌药物特异性地与癌细胞结合 答案解析 解析 解析 单克隆抗体主要用于治疗癌症，可制成“生物导弹”，生物导弹 就是单克隆抗体放射性同位素或化学药物或细胞毒素，这其实是借助 单克隆抗体的定位导向作用将药物定向带到癌细胞，靠药物在原位杀死 癌细胞。这种治疗疗效高，副作用小，位置准确。 课堂小结 两个或多 一 细胞膜的流动性 聚乙二醇诱导融合法 B淋巴细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 特异性强、灵敏度高 并能大量制备 当堂检测 1.下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，叙述正确的是 A.诱导融合的方法完全相同 B.所用的技术手段完全相同 C.所采用的
17、原理完全相同 D.都能形成杂种细胞 23451 答案解析 解析 解析 两种细胞工程技术都要进行细胞融合，但融合的方法不完全相同； 诱导的方法，除动物细胞的融合常用灭活的病毒做诱导剂外，其他的两 者基本相同；两者采用的原理不同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流 动性，最终形成的是杂种细胞。植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动 性和细胞的全能性。 2.单克隆抗体在医疗、诊断等方面发挥着越来越重要的作用。科学家米 尔斯坦和科勒设计了一个用已免疫的B淋巴细胞制备单克隆抗体的实验， 下图为其实验流程图。则相关的叙述或说法中，不正确的是 A.a是骨髓瘤细胞，表示在选择性培养基上 进行培养 B.制备单克隆抗体时
18、，选择B淋巴细胞的原因 是它能分泌多种特异性抗体 C.过程如在体外培养，则需要无菌、无毒， 营养充足，温度、pH适宜等环境条件 D.诱导动、植物细胞融合常用的一种化学诱导剂是聚乙二醇 答案 23415 解析 23415 解析 解析 对于B淋巴细胞来说，每一种B淋巴细胞经特定抗原刺激只能产生 一种特异性抗体。根据单克隆抗体制备的流程判断：a是骨髓瘤细胞、b 是杂交瘤细胞。 是诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的过程。 表示在选择性培养基上进行培养、筛选能产生单一抗体的杂交瘤细胞 的过程。 包括体外培养和注入小鼠腹腔内培养。选择性培养基只允许杂交瘤细 胞生长、增殖，其他细胞不能生存。动物细胞培养需具备
19、的条件是：无 菌、无毒，营养充足，温度适宜，pH适宜，充足的空气。诱导细胞融合 时常用聚乙二醇作诱导剂。 23415 3.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”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成 B.“弹头”是由放射性同位素、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 答案解析 解析 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”是由专一识别特定肿瘤细胞 的单克隆抗体构成；“弹
20、头”是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。 4.下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是 A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原 B.利用聚乙二醇、灭活的病毒和电场诱导等方法均可诱导细胞融合获得乙 C.用特定的选择性培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均 不能生长 D.丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所 需抗体的丁 2341 答案 5 解析 23415 解析 解析 选择性培养基只能让特定的符合条件的细胞存活下来，在题目给
21、定的选择性培养基上，只有杂交瘤细胞才能够存活；图中实验小鼠注射 的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原；利用聚乙二醇、灭活的 病毒和电场诱导等方法均可诱导动物细胞融合；丙为能无限增殖和分泌 抗体的杂交瘤细胞；为获得大量专一性抗体，需进行克隆化培养和抗体 检测、多次筛选。 5.科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG)， 该基因能激发许多动物细胞的分裂， 这为单克隆抗体的制备提供了更为广 阔的前景。请回答下面的问题： (1)利用细胞融合技术制备单克隆抗 体，一般选用的是_和 _融合。 23415 骨髓瘤细胞 答案 解析 解析 制备单克隆抗体选用的融合细胞一般为骨髓瘤细
22、胞(能无限增殖) 与经过免疫的B淋巴细胞(能产生特异性抗体)。 解析 经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞) (2)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗 体，其思路如图所示。 酶A是指_，酶B是指_。 23415 限制酶 答案 解析解析 图示过程为获取目的基因，需 用限制酶切取出目的基因片段；由于目 的基因导入成功率并不高，故常需进行 导入检测；由于的细胞具有“无限增 殖”的调控基因，故可进行无限增殖， 从而产生大量的单克隆抗体。 解析 DNA连接酶 对已导入重组质粒的进行“检测”的原 因是_；指代的细胞具有的 特点_。 有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来 生产单克隆抗体，试用相关的图示及文字表示该过程。 23415 既能无限增殖又能产生特异性抗体 答案 答案 答案 如图所示 导入成功率很低