高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 动物细胞融合技术与单克隆抗体第2课时导学案

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 动物细胞融合技术与单克隆抗体第2课时导学案，共10页。学案主要包含了动物细胞融合技术，单克隆抗体及其应用等内容，欢迎下载使用。


一、动物细胞融合技术
1．概念
使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2．诱导原理和结果
(1)诱导原理：细胞膜的流动性。
(2)诱导结果：形成杂交细胞。
3．诱导方法：PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
4．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
5．动物细胞融合技术的应用
(1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
(2)用于制备单克隆抗体。
二、单克隆抗体及其应用
1．制备原理
(1)B淋巴细胞的特点：一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外不能(填“能”或“不能”)无限增殖。
(2)骨髓瘤细胞的特点：能无限增殖。
(3)杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生特异性抗体。
2．制备过程
基于单克隆抗体制备的过程，完成下列问题。
(1)A操作注射特定的抗原，目的是可以从小鼠的脾中得到产生特定抗体的B淋巴细胞。
(2)杂交瘤细胞技术选择融合的两种细胞：细胞①多种B淋巴细胞，细胞②骨髓瘤细胞。
(3)过程B和C为诱导细胞融合的过程，获得的细胞③是多种(填“一种”或“多种”)。
(4)细胞③到细胞④的过程使用特定的选择培养基进行筛选，只有细胞④杂交瘤细胞才能生长，其他细胞不能生长。
(5)细胞⑤来源于细胞④(填数字序号)，细胞⑤为抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，其分泌的抗体能与特定的抗原结合。
(6)培养杂交瘤细胞的方法是注射到小鼠腹腔和D体外培养，从培养液或小鼠腹水中可提取⑥单克隆抗体。
3．应用
(1)诊断试剂。如：利用同位素或荧光标记的单克隆抗体，定位诊断肿瘤、心血管畸形。
(2)治疗疾病。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。(√)
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有聚乙二醇、灭活的病毒。(×)
提示：动物细胞融合特有的诱导因素为灭活的病毒。
3．用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。(×)
提示：免疫后的小鼠从脾脏中获取的是多种B淋巴细胞。
4．单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(×)
提示：单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。
5．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(×)
提示：第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，而第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
动物细胞融合
1．融合的原理与过程
(1)原理：细胞膜的流动性。
(2)过程：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，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性，细胞融合的实质是核融合。动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核。如下图(以灭活的病毒诱导为例)：
2．融合的结果
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。
3．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
1．什么是灭活？灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？
提示：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
2．动物细胞融合与植物原生质体融合的原理相同吗？
提示：相同，都依据细胞膜的流动性。
1．下图表示用仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是( )
A．细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合
B．细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质
C．该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D．植物细胞的融合过程与动物细胞完全相同
B [不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A项错误；如题图所示，细胞A和细胞B融合成一个细胞，细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B项正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C项错误；植物细胞的融合通常要先去掉细胞壁，该过程与动物细胞不完全相同，D项错误。]
2．下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的说法，正确的是( )
A．基本原理相同
B．诱导细胞融合的方法相同
C．细胞融合前的处理过程相同
D．融合后都需要进行筛选
D [植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，而动物细胞融合利用的是细胞膜的流动性和细胞增殖；动物细胞融合常用灭活的病毒诱导，而植物体细胞杂交不能；动物细胞融合前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开，植物体细胞杂交常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；诱导融合后会形成多种融合细胞，还有未融合细胞，因此要进行筛选。]
单克隆抗体
1．血清抗体与单克隆抗体的比较
2．制备过程
3．制备单克隆抗体过程中的两次筛选
细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。
提示：在培养基中加氨基喋呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基喋呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B淋巴细胞本身不增殖，两两融合的B淋巴细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。
1．(2020·北京检测)下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是( )
A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体
C．诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞
D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞
D [制备单克隆抗体过程中，可在体外杂交瘤细胞的培养液中，或体内小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B淋巴细胞高度分化，不能增殖，无法分泌单克隆抗体，B错误；发生融合的细胞可能有三种：B淋巴细胞－B淋巴细胞、B淋巴细胞－骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞－骨髓瘤细胞，C错误；制备单克隆抗体时，需筛选两次，第一次得到杂交瘤细胞，第二次得到既能无限增殖又能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，D正确。]
2．下图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。下列叙述不正确的是( )
A．可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合
B．两两融合的细胞都能在HAT培养液中生长
C．杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产
D．细胞膜的流动性是细胞融合的基础
B [诱导动物细胞融合的方法有电激、聚乙二醇、灭活的病毒(如灭活的仙台病毒)等，A正确；两两融合的细胞包括免疫B细胞与免疫B细胞融合的具有同种核的细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的具有同种核的细胞、免疫B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，骨髓瘤细胞虽然能无限增殖，但缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，免疫B细胞虽然有次黄嘌呤磷酸核糖转移酶，但不具有无限增殖的本领，所以在HAT筛选培养液中，两两融合的具有同种核的细胞都无法生长，只有杂交瘤细胞才能生长，B错误；因每个免疫B细胞只分泌一种特异性抗体，因此在HAT筛选培养液中筛选出来的众多的杂交瘤细胞所分泌的抗体，不一定都是人类所需要的，还需要进一步把能分泌人类所需要抗体的杂交瘤细胞筛选出来，C正确；动物细胞融合是以细胞膜的流动性为基础的，D正确。]
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。请思考回答：
本案例考查学生模型与建模、演绎与推理的科学思维能力及实验方案实施的能力。
(1)实验前对小鼠甲应做怎样的处理？处理的目的是什么？(科学思维)
(2)怎样以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的？(科学思维)
(3)图中筛选1从融合细胞中筛选出杂交瘤细胞的方法是什么？(科学思维)
(4)图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是什么？(生命观念)
(5)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用哪些方法？(科学思维)
提示：(1)实验前对小鼠甲应注射病毒A，目的是诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。
(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液。
(3)使用只能让杂交瘤细胞生长的选择培养基培养细胞。
(4)抗原与抗体的反应具有特异性。
(5)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖或将杂交瘤细胞在体外培养。
[课堂小结]
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
A [细胞能融合的原理是细胞膜具有流动性。]
2．将小鼠的骨髓瘤细胞与一种免疫B淋巴细胞融合，融合后的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是( )
A．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
B．淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合才能产生抗体
C．骨髓瘤细胞可以无限增殖，且能产生抗体
D．淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖，骨髓瘤细胞可以无限增殖
D [B淋巴细胞能分泌抗体，但是在体外培养条件下，B淋巴细胞不能无限增殖，如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，并产生足够数量的特定抗体，故选D。]
3．在单克隆抗体制备过程中，对骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是( )
①B淋巴细胞 ②骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞
A．①②③④ B．①③⑤
C．②④ D．①③
A [在题中所述特定的选择培养基上，能够存活、增殖的细胞只有杂交瘤细胞。]
4．运用细胞工程技术获得单克隆抗体时，下列操作不必要的是( )
A．对小动物注射抗原
B．融合并筛选杂交瘤细胞
C．培养杂交瘤细胞
D．将胰蛋白酶注入小鼠腹腔
D [胰蛋白酶在动物细胞培养时用到，是加到培养基中用于分离细胞的。]
5．下图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题：
(1)据图可知，________________技术是动物细胞工程技术的基础，而________技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
(2)图中过程①常用的诱导因素是________，过程②常在________培养基中完成。
(3)A细胞为________细胞，其特点是________________。
(4)合成的单克隆抗体最终可以从________和________中提取。
[解析] (1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养，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。(2)过程①中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要有生物法，如用灭活的病毒，化学法，如用聚乙二醇(PEG)和物理法，如电激等。过程②是单克隆抗体技术的筛选过程，是在特定的选择性培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
[答案] (1)动物细胞培养 细胞融合 (2)灭活的病毒(或聚乙二醇) 选择性 (3)杂交瘤 既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体 (4)培养液 小鼠腹水
课标内容要求
核心素养对接
1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2．概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。
1．生命观念：运用结构与功能观，理解动物细胞融合的原理和过程。
2．科学思维：结合具体实例，以流程图的形式表示单克隆抗体的制备过程。
3．社会责任：说明单克隆抗体的特点及应用。
项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
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组织分散成单个细胞后，诱导细胞融合
诱导
手段
①物理法：电融合法、离心法等；②化学法：PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
①物理、化学法：与植物体细胞杂交的相同；②生物法：灭活病毒诱导法
结果
获得杂种植株
获得杂种细胞，以生产细胞产品
用途
培育植物新品种
制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等
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
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
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 背 诵
1.动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2.动物细胞融合常用的诱导方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法。
3.动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。
4.杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生特定抗体的能力。
5.制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
6.单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。
7.单克隆抗体的主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。