資源簡介

2.2.2動物細胞融合技術與單克隆抗體
學習目標：1.掌握動物細胞融合的原理和方法。
2．歸納單克隆抗體的制備過程及應用。
學科素養：1.科學思維：建立模型——動物細胞融合的方法和單克隆抗體制備的基本操作流程。
2．科學探究：運用所學生物學基礎知識和相關資料，探索單克隆抗體制備過程中的疑難問題。
3．社會責任：關注動物細胞融合與單克隆抗體的發展和應用前景。知識點一　動物細胞融合技術
自主梳理
1．概念：使____________動物細胞結合形成____________的技術。融合后形成的雜交細胞具有原來兩個或多個細胞的________。
2．誘導原理和結果
(1)誘導原理：____________。
(2)誘導結果：形成________細胞。
3．誘導動物細胞融合的常用方法
(1)化學法：________融合法等。
(2)物理法：________等。
(3)生物法：________誘導法等。
4．意義
(1)成為研究________、________、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。
(2)利用動物細胞融合技術發展起來的雜交瘤技術，為
________________開辟了新途徑。
答案：
1．兩個或多個　一個細胞　遺傳信息
2．(1)細胞膜的流動性　(2)雜交
3．(1)PEG　(2)電融合法　(3)滅活病毒
4．(1)細胞遺傳　細胞免疫　(2)制造單克隆抗體
[互動探究]
1．(生命觀念)動物細胞融合的結構基礎是什么？融合處理后的細胞是否可以直接用于培養？為什么？
提示：細胞膜的流動性。不可以。因為誘導融合的手段只是促使細胞間的融合，不能保證所有細胞都發生融合，形成的融合細胞也有多種，因此需要篩選。
2．(科學思維)動物細胞之間或動物與人細胞之間都可以進行融合，產生的融合細胞有多少種？(只考慮兩兩融合)
提示：3種。
3．(科學思維)比較動物細胞融合與植物體細胞雜交所用的促融方法的異同。
提示：相同點：二者都可以采用PEG融合法、電融合法進行促融。不同點：動物細胞融合還可以采用滅活病毒誘導進行促融。
歸納提升
1．融合的原理與過程
(1)原理：細胞膜的流動性。
(2)過程：動物細胞融合的過程包括細胞膜融合、細胞質融合和細胞核融合。其中細胞膜融合是細胞融合的先導，在細胞膜融合中體現出細胞膜具有一定的流動性，細胞融合的實質是核融合。動物細胞融合完成的標志是兩個或多個細胞核融合為一個細胞核。如下圖(以滅活的病毒誘導為例)：
2．融合的結果
形成單核雜交細胞，具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息，可表現出兩個或多個親本的特點。
3．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較
比較項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合
原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞的增殖
融合 前處理 先除去細胞壁 先使細胞分散開
使用的酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶
誘導手段 物理法：電融合法、離心法 化學法：PEG融合法 除物理法和化學法外，也可用滅活的病毒誘導
過程
結果 雜種植株 雜交細胞
應用 培育植物新品種 主要用于制備單克隆抗體
意義 克服了遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合
針對訓練
1．關于動物細胞融合的說法錯誤的是(　　)
A．動物細胞融合后形成的具有原來兩個或多個動物細胞遺傳信息的多核細胞稱為雜交細胞
B．動物細胞融合已經成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種的重要手段
C．常用于誘導動物細胞融合手段有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等
D．細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能
答案：A　
解析：動物細胞融合后形成的具有原來兩個或多個動物細胞遺傳信息的單核細胞稱為雜交細胞，A錯誤；動物細胞融合已經成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種的重要手段，B正確；常用于誘導動物細胞融合手段有：化學法(聚乙二醇)、生物法(滅活的病毒)、物理法(如電激等)，C正確；細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能，D正確。
2．下列關于植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較，正確的是 ( )
A．誘導融合的方法完全相同
B．所用的技術手段完全相同
C．所采用的原理完全相同
D．都能形成雜種細胞
答案：D　
解析：植物體細胞雜交誘導融合的方法有物理法和化學法，動物細胞融合的誘導方法有物理法、化學法和生物法，A錯誤；兩者所用的技術手段不完全相同，植物體細胞雜交還需要采用植物組織培養技術，而動物細胞融合不需要，B錯誤；兩者所采用的原理不完全相同，植物體細胞雜交的原理是細胞膜的流動性和細胞的全能性，而動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性，C錯誤；兩者都能形成雜種細胞，D正確。
知識點二　單克隆抗體及其應用
自主梳理
1．傳統抗體
(1)制備方法：向動物體內反復注射某種________，使之產生相應抗體，從動物________中分離出所需抗體。
(2)缺點：產量低、________、________。
2．單克隆抗體制備原理
(1)B淋巴細胞特點：一種B淋巴細胞只分泌____________。
(2)骨髓瘤細胞特點：能在體外大量________。
(3)雜交瘤細胞特點：B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞，既能________又能產生大量________。
3．制備過程
4．單克隆抗體的優點
能準確地識別______________，與特定抗原發生特異性結合，并且可以________。
5．單克隆抗體的應用
(1)作為________，具有準確、高效、簡易、快速的優點。
(2)用于________和________。
答案：
1．(1)抗原　血清
(2)純度低　特異性差
2．(1)一種特異性抗體　(2)增殖
(3)無限增殖　特定抗體
4．抗原的細微差異　大量制備
5．(1)診斷試劑　(2)治療疾病　運載藥物
[互動探究]
1．(科學思維)單克隆抗體的制備過程
(1)思考不直接用經過免疫的B淋巴細胞(漿細胞)獲得抗體的原因是什么？
(2)連線比較單克隆抗體制備過程中幾種細胞的特點。
Ⅰ.免疫過的B淋巴細胞?、倌軣o限增殖但不能產生抗體
Ⅱ.骨髓瘤細胞 ②既能無限增殖，又能產生單一抗體
Ⅲ.雜交瘤細胞 ③能增殖、分化形成漿細胞、記憶細胞
Ⅳ.B淋巴細胞 ④能產生單一抗體，但不能無限增殖
(3)單克隆抗體制備過程中用到了哪些技術手段？
(4)兩次篩選雜交瘤細胞的目的分別是什么？
(1)提示：可以產生抗體的B淋巴細胞為漿細胞，是高度分化的動物細胞，培養時很難恢復分裂能力，不能進行無限增殖，難以獲得大量抗體。
(2)提示：Ⅰ—④，Ⅱ—①，Ⅲ—②，Ⅳ—③。
(3)提示：動物細胞培養、動物細胞融合。
(4)提示：第一次篩選的目的：獲得雜交瘤細胞。
第二次篩選的目的：獲得能產生所需單一抗體的雜交瘤細胞。
2．(社會責任)單克隆抗體的應用
單克隆抗體被廣泛用作診斷試劑的原因是什么？
提示：單克隆抗體能準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合，并且可以大量制備。
歸納提升
1．兩種抗體的比較
名稱 產生 特點
血清抗體 由漿細胞分泌 一般從血清中分離，產量低、純度低、特異性差
單克隆 抗體 由雜交瘤細胞分泌 特異性強，靈敏度高，能大量制備
2.制備單克隆抗體過程中的兩次篩選
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 從小鼠體內提取的B淋巴細胞有很多種，形成的雜交瘤細胞也有很多種
篩選 方法 用特定的選擇培養基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長 用多孔培養皿培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選得到能產生特異性抗體的細胞群
篩選 目的 得到雜交瘤細胞 得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
3.三類細胞的比較
細胞類型 來源 特點
漿細胞 由B淋巴細胞受抗原刺激后增殖分化而來 能產生單一抗體，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，但不能產生抗體
雜交瘤 細胞 漿細胞與骨髓瘤細胞融合而成 既能產生抗體，又能無限增殖
針對訓練
1．將小鼠骨髓瘤細胞與一種B淋巴細胞融合，可使融合的細胞經培養產生單克隆抗體，其依據是(　　)
A．B淋巴細胞可產生抗體，但不能無限增殖，骨髓瘤細胞不產生抗體，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
C．B淋巴細胞既能無限增殖，也可以產生抗體
D．骨髓瘤細胞只有與B淋巴細胞融合，才能產生抗體
答案：A　
解析：用雜交瘤細胞生產單克隆抗體，依據的原理是B淋巴細胞可產生抗體，但不能無限增殖；骨髓瘤細胞不產生抗體，但能無限增殖。
2．人工合成的脂質體是由磷脂雙分子層形成的納米級別的囊泡，可實現靶向給藥。下列敘述錯誤的是(　　)
A．脂質體的穩定性受溫度的影響
B．脂質體可以運載脂溶性藥物
C．脂質體表面結合單克隆抗體可提高給藥的靶向性
D．脂質體膜無選擇透過性
答案：D　
解析：脂質體類似于含生物膜的結構，所以其穩定性受溫度影響，A正確；脂溶性藥物可以直接穿過脂質體結構進入細胞內，所以脂質體可以運載脂溶性藥物，B正確；單克隆抗體特異性高，所以脂質體表面結合單克隆抗體可提高給藥的靶向性，C正確；脂質體由磷脂雙分子層形成，易溶于脂類的物質才容易進入脂質體，所以脂質體膜存在一定的選擇透過性，D錯誤。
[要語必背]
1．動物細胞融合技術是使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。
2．動物細胞融合的常用方法有聚乙二醇(PEG)法、滅活病毒誘導法、電融合法。
3．動物細胞融合技術的主要用途是制備單克隆抗體。
4．雜交瘤細胞是由經免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能大量增殖又能產生專一抗體的能力。
5．制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞。
6．單克隆抗體最主要的優點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。
7．單克隆抗體的主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。
鞏固練習
1．(2021吉林高二期末)動物細胞融合的結果是(　　)
A．獲得新個體
B．獲得雜交細胞
C．獲得新物種
D．獲得多倍體種群
答案：B　
解析：動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程，結果是獲得雜交細胞。動物細胞融合最大的用途是制備單克隆抗體，綜上分析，B正確。
2．下列關于動物細胞融合的說法，不正確的是　(　　)
A．細胞融合前要用酶解法分散成單個細胞
B．細胞融合的原理是細胞膜的流動性
C．融合后得到的雜交細胞能表現出兩個親本細胞的特點
D．融合后得到的雜交細胞具有兩個細胞核
答案：D　
解析：動物細胞融合前需用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，將組織細胞分散成單個細胞，A正確；動物細胞融合的原理是細胞膜具有流動性，B正確；雜交細胞獲得了兩個親本的遺傳物質，能表現出兩個親本細胞的特點，C正確；融合后得到的雜交細胞是單核細胞，D錯誤。
3．對比動物細胞融合和植物體細胞雜交技術，下列論述合理的是(　　)
A．均可使用PEG、電融合法或滅活病毒的方法誘導細胞融合
B．兩者都可以跨越種屬間的生殖隔離
C．兩者都可以體現細胞的全能性
D．在適宜的條件下，均可發育成完整個體
答案：B　
解析：滅活的病毒是動物細胞融合特有的誘導劑，A錯誤；動物細胞融合和植物體細胞雜交技術都可以打破生殖隔離，B正確；植物體細胞雜交技術體現了細胞的全能性，動物細胞融合沒有體現，C錯誤；目前，動物細胞融合不能發育成完整個體，D錯誤。
4．下列關于細胞工程的敘述中，正確的是(　　)
A．PEG是促細胞融合劑，可直接誘導動物細胞融合
B．動物細胞融合與植物體細胞雜交都能形成雜種個體
C．動物細胞培養和植物組織培養中所用培養基的營養成分完全相同
D．動物細胞培養中只進行過一次用胰蛋白酶進行處理
答案：A　
解析：PEG是促細胞融合劑(化學誘導)，可直接誘導動物細胞融合，A正確；動物細胞融合不能形成雜種個體，植物體細胞雜交能形成雜種個體，B錯誤；動物細胞培養和植物組織培養中所用培養基的營養成分不同，C錯誤；動物細胞培養中進行過兩次用胰蛋白酶進行處理，首先用胰蛋白酶處理使組織細胞分散，還有動物細胞培養貼壁生長的細胞，在傳代培養時需用胰蛋白酶進行處理，D錯誤。
5．無論是植物細胞，還是動物細胞，都可以利用一定的方法誘導融合，可用模型圖表示細胞融合技術的一些過程，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．若該過程表示植物原生質體的融合，則甲、乙細胞可用酶解法獲取
B．若該過程表示動物細胞融合，可用滅活的病毒誘導
C．若該過程表示制備單克隆抗體，則丙細胞是雜交瘤細胞
D．以上三個過程體現了細胞的全能性
答案：D　
解析：植物細胞融合需先用酶除去細胞壁，制備原生質體，再誘導細胞融合，A正確；若該過程表示動物細胞融合，則可用物理、化學和生物的方法誘導，生物方法即用滅活的病毒誘導，B正確；若該過程表示制備單克隆抗體，則丙細胞是雜交瘤細胞，C正確；以上三個過程都體現了細胞膜的流動性，D錯誤。
6．新型冠狀病毒和SARS病毒都會造成肺炎。如圖是SARS－CoV S蛋白特異性單克隆抗體的制備過程?；卮鹣铝袉栴}：
(1)若只考慮細胞兩兩融合，圖中產生甲細胞的溶液中理論上________種類型的細胞，在細胞融合的過程中區別于植物體細胞雜交技術所持有的誘導因素是________________
(2)用特定的選擇性培養基篩選出的甲細胞具有的特點是____，篩選出的甲細胞還需進行________________，經多次的篩選，就可以獲得足夠數量的能分泌所需抗體的細胞。
(3)在SARS－CoV S蛋白特異性單克隆抗體的制備過程中，需要用到動物細胞培養技術。一般來說，動物細胞培養需要的條件有______(至少答出兩點)。
(4)SARS－CoV S蛋白單克隆抗體________(填“能”或“不能”)對新型冠狀病毒發揮作用，理由是________________。
答案：(1)3　滅活的病毒
(2)既能迅速大量繁殖，又能產生專一抗體　克隆化培養和抗體檢測　(3)無菌、無毒環境，營養，溫度、pH，氣體環境
(4)不能　新型冠狀病毒與SARS病毒的抗原不同，SARS－CoV S蛋白單克隆抗體只能與SARS－CoV S蛋白發生特異性結合　
解析：(1)只考慮細胞兩兩融合，甲理論上有3種融合細胞，包括兩個骨髓瘤細胞融合的類型，兩個已免疫的B細胞融合的類型，一個骨髓瘤細胞與一個已免疫B細胞融合的類型。動物細胞融合，區別于植物體細胞雜交技術所特有的誘導因素是滅活的病毒。(2)單克隆抗體的制備過程需要經過多次篩選，首先用特定的選擇性培養基篩選出雜交瘤細胞，其具有的特點是既能迅速大量繁殖，又能產生專一的抗體，還需進行克隆化培養和(專一)抗體檢測，最終獲得足夠數量的能分泌所需抗體的細胞，選出符合要求的細胞后，可在體外條件下培養或注射到小鼠腹腔內進行增殖。(3)動物細胞培養的條件包括以下幾點：①無毒、無菌的環境；②營養物質：無機物(無機鹽、微量元素等)，有機物(糖類、氨基酸、促生長因子等)；③血清和血漿(提供細胞生長必需的營養成份)；④適宜的溫度和pH等。(4)抗體具有特異性，針對特定的病毒人體會產生相對應的抗體，故相應的SARS－CoV S蛋白單克隆抗體只會對SARS病毒起作用，不能對新型冠狀病毒發揮作用。

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