第3章 第3节 通过细胞融合可产生具有新特性的细胞（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

第三节　通过细胞融合可产生具有新特性的细胞 课程内容标准 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融合形成一个细胞的过程。 2．概述细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础。 1. 进行动物细胞融合技术的原理及应用的讨论，培养归纳与概括的能力。(科学思维) 2．理解单克隆抗体制备方案的提出背景，认同创造性思维的重要性。(科学思维) 3．关注单克隆抗体的诊断作用，明确疾病诊断、治疗的重要性。(社会责任) [对应学生用书P54] 一、两个或多个动物细胞经诱导可融合形成一个细胞 1．细胞融合：在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。 2．结果：产生具有新特性的细胞 3．原理：细胞膜的流动性 4．融合方法：聚乙二醇处理、电流刺激或病毒诱导等。 5．应用：①染色体基因的定位；②培育单克隆抗体。 1．制备基础：细胞融合技术 2．制备原理：①B淋巴细胞能产生单一的特异性抗体，但寿命有限其在体外培养时是不能无限生长繁殖的；②骨髓瘤细胞具有无限繁殖能力；③杂交瘤细胞既能产生特异性抗体，又能在正常培养条件下进行无限增殖。 3．制备过程 4．最大优点：纯度高，可大量制备，在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。 5．应用 (1)将单克隆抗体作为特异性的探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。 (2)用单克隆抗体可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。 (3)将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上，单克隆抗体就会像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞，专一地杀死肿瘤细胞，这样就避免了抗癌药物在消灭肿瘤细胞的同时对人体正常细胞的损伤。 1．判正误 (1)动物细胞融合的手段有聚乙二醇，电流刺激或病毒诱导等。(√) (2)多克隆抗体能够识别很多种抗原，特异性强，灵敏度高。(×) (3)单克隆抗体制备过程中经免疫的B淋巴细胞只能产生一种类型的抗体。(×) 2．微思考 多克隆抗体与单克隆抗体有什么区别？ 提示　(1)多克隆抗体：由B淋巴细胞(浆细胞)分泌，产量低、种类多、纯度差、特异性差，反应不够灵敏。 (2)单克隆抗体：由杂交瘤细胞分泌，纯度高，可大量制备，在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。 [对应学生用书P55] 任务驱动　单克隆抗体的制备及其应用 1975年，英国人米斯尔坦和德国人科勒在前人的研究基础上巧妙地设计了一种可以大量得到单克隆抗体的技术。下图是单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请据图回答下列问题。 (1)利用传统方法生产的抗体为什么纯度低？ 提示　动物在环境中接触到的抗原种类多，故体内产生的抗体种类也较多，导致提取的抗体纯度低。 (2)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。 提示　 (3)由图可知，单克隆抗体制备过程运用了哪些主要的动物细胞工程技术手段？ 提示　动物细胞融合技术、动物细胞培养技术等。 (4)如何将能产生所需抗体的杂交瘤细胞进行克隆培养？ 提示　可在体外条件下大规模培养，也可注射到小鼠腹腔内进行培养，将来可分别从细胞培养液和小鼠腹水中获得大量的单克隆抗体。 (5)单克隆抗体可与药物结合后制成“生物导弹”，“生物导弹”中真正起治疗作用的物质是什么？是单克隆抗体吗？ 提示　“生物导弹”中真正发挥治疗作用的物质是相关“药物”，单克隆抗体所起的作用在于将药物定向带到靶细胞所在位置，借助其导向作用，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。因此，“生物导弹”可作为一种疗效高、毒副作用小的新型药物。 1．单克隆抗体制备的关键思路及操作依据 (2)用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因 ①每一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同。 ②B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖。 2．三种细胞的比较 细胞类型 来源 特点 浆细胞(免疫的B淋巴细胞) 由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来 能产生单一抗体，但不能无限增殖 骨髓瘤细胞 从骨髓肿瘤中提取 能无限增殖，但不能产生抗体 杂交瘤细胞 浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成 既能产生抗体，又能无限增殖 3．单克隆抗体制备流程 4．两种抗体的比较 名称 产生 特点 多克隆抗体 由浆细胞分泌 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，纯度高，可大量制备 下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．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞 B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞 D　[①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，但不能促进杂交瘤细胞的形成，B项错误；③为杂交细胞，浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞同时具有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；④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。] [借题发挥] 1．(长句专练)单克隆抗体的制备与动物细胞融合相比，其原理有何不同？ 提示　单克隆抗体的制备与动物细胞融合相比，其原理不仅包括细胞膜的流动性，还包括细胞增殖。 2．(科学思维)杂交瘤细胞的小鼠腹腔培养较体外培养有何优点？ 提示　能产生特定抗体的杂交瘤细胞在小鼠腹腔内培养与体外培养相比的优点是不需特定的培养基，不需严格的外界环境条件。 1．下列有关制备单克隆抗体的叙述，错误的是(　　 ) A．采用的动物细胞工程技术包括动物细胞培养和动物细胞融合 B．两次筛选的目的分别是筛选出杂交瘤细胞和筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 C．要先用胃蛋白酶处理得到单个细胞，然后用诱导剂处理得到杂交瘤细胞 D．运用的生物学原理包括细胞分裂和细胞膜具有流动性 C　[制备单克隆抗体采用的动物细胞工程技术包括动物细胞培养和动物细胞融合，A项正确；单克隆抗体的制备过程需要两次筛选，第一次是用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞，去除未融合的细胞和自身融合细胞，第二次筛选是从杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞，B项正确；分散细胞获得单个细胞，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，C项错误；运用的生物学原理包括细胞分裂和细胞膜具有流动性，D项正确。] 2．(2022·山东卷)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是(　　 ) A．双抗可同时与2种抗原结合 B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞 C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原 D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞 D　[根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确； 在两种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成两种抗体，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原－抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。] 知识网络构建 关键知识积累 1.细胞融合就是在一些融合因子的作用下，将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。细胞融合可以在基因型相同的细胞间进行，也可以在基因型不同的同种生物细胞间以及亲缘关系非常远的不同种生物细胞间进行。 2.由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子就称为单克隆抗体。 3.单克隆抗体的最大优点是：纯度高，可大量制备，在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。 [对应学生用书P58] 1．动物细胞融合的目的中，最主要的是(　　 ) A．克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 B．制备单克隆抗体 C．培育新物种 D．生产杂交细胞 B　[植物体细胞杂交主要是为了克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种。动物细胞的全能性受到限制，目前只见到高度分化细胞的细胞核在去核卵母细胞中表现全能性，还未见到融合细胞细胞核表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新物种。生产杂交细胞，也不是动物细胞融合的主要目的。] 2．关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是(　　) A．可直接从动物体内获取B淋巴细胞进行培养 B．杂交瘤细胞具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的双重特点 C．用灭活病毒诱导融合后形成的融合细胞即可产生单克隆抗体 D．经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产 B　[必须先注射特定的抗原，才能从动物体内获取相应的B淋巴细胞进行培养，A项错误；杂交瘤细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的，具有两种细胞的双重特点，B项正确；用灭活病毒诱导融合后形成的融合细胞，需通过特定的选择培养基筛选获得杂交瘤细胞，杂交瘤细胞还需经过克隆化培养和抗体检测后才能用于单克隆抗体的生产，C项错误；经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞还需经过克隆化培养和抗体检测后才能用于单克隆抗体的生产，D项错误。] 3．将人细胞与小鼠细胞融合，培养出的杂种细胞可能会随机丢失来自人细胞的染色体。在丢失人的1号染色体的融合细胞中，不能合成人的尿苷单磷酸激酶。下列有关叙述不合理的是(　　 ) A．与人细胞和小鼠细胞相比，融合细胞发生了遗传物质的改变 B．研究方法中需要选择适当的培养基和细胞融合诱导技术 C．融合细胞经过培养，产生了新的动物个体 D．尿苷单磷酸激酶的基因很可能在1号染色体上 C　[与人和小鼠细胞相比，融合细胞含有两个细胞的遗传物质，说明发生了遗传物质的改变，A项正确；适当的培养基用来选择融合细胞，常用聚乙二醇、病毒或电流刺激来诱导细胞融合，B项正确；该过程没有将杂种细胞培养成个体，C项错误；在丢失人的1号染色体的融合细胞中，不能合成人的尿苷单磷酸激酶，说明尿苷单磷酸激酶的基因很可能在1号染色体上，D项正确。] 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对抗癌细胞 B．以单克隆抗体作抗癌药物杀死癌细胞 C．抗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 D　[借助单克隆抗体的导向作用，将单克隆抗体跟抗癌药物结合，制成“生物导弹”，可以直达“病灶”，杀死癌细胞。] 5．如图为细胞融合的简略过程，请据图回答： (1)若A、B是动物细胞，一般取自____________________________，然后用____________使其分散开来；由A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞融合的手段是________________，所形成的D称为__________，A、B融合为C的过程说明了细胞膜具有________。 (2)若该过程是制备单克隆抗体，在A、B到C的过程中，所形成的C有________种(只考虑两两融合的情况)，用来培养的D细胞应该____________________________。从中选择出它的方法是____________________________培养，获得D后，常用的培养方法是培养液中培养和________________。 解析　(1)A、B细胞一般取自幼龄动物的组织或器官或胚胎，因为其生命力旺盛，细胞分裂能力强；用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶处理使其分散开形成单个细胞；动物细胞融合过程中，不同于植物细胞融合的手段是灭活的病毒，所形成的D称为杂种细胞；A、B融合为C的过程说明了细胞膜具有一定的流动性。 (2)制备单克隆抗体，A、B融合成C的过程中，所形成的C有3种，分别是B淋巴细胞自身融合细胞，骨髓瘤细胞自身融合的细胞和杂交瘤细胞；其中用来培养的D杂交瘤细胞应该既能无限增殖，又能产生特异性抗体。筛选出D细胞需要用特定的选择性培养基筛选，获得D后，常用的培养方法是培养液中培养和注入小鼠腹腔内培养。 答案　(1)幼龄动物的组织或器官或胚胎　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　灭活的病毒诱导　杂种细胞/杂交细胞　流动性　(2)3　既能无限增殖，又能产生特异性抗体　用特定选择培养基　小鼠腹腔内增殖 学科网（北京）股份有限公司 $$