第3章 重难加强课(3) 动物细胞融合技术和单克隆抗体的制备（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）

重难加强课(三)　动物细胞融合技术和单克隆抗体的制备 [对应学生用书P65] [典例体验1]　如图为细胞融合的示意图，下列叙述正确的是(　　 ) A．若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去分化再诱导融合 B．a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现 C．c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性无关 D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因 B　[若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去细胞壁再诱导融合，A项错误；a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现，可用物理方法、化学方法和生物方法诱导融合，B项正确；c细胞的形成依靠细胞膜具有流动性，C项错误；c细胞将选择性的表达a细胞和b细胞中的基因，D项错误。] [归纳总结]　 1．原理：细胞膜的流动性。 2．融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电流刺激等。 3．意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。 4．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 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 细胞膜的流动性 融合方法 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合 使用的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 诱导手段 物理法：离心、电刺激、振荡，化学法：聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导 结果 形成杂种植株 形成杂交细胞，以生产细胞产品 [对点集训1]　下列关于动、植物细胞融合的叙述，不正确的是(　　 ) A．都需要无菌操作 B．都可用聚乙二醇诱导融合 C．都体现了细胞膜的流动性 D．都可体现细胞的全能性 D　[动、植物细胞融合过程中操作的对象是细胞，为防止微生物的感染，故需要无菌操作，A项正确；由上述分析中内容可知，二者都可用聚乙二醇诱导融合，动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导融合，B项正确；细胞融合都需要经过细胞膜的融合过程，融合的原理是细胞膜的流动性，C项正确；细胞全能性的体现是由细胞培养成个体，动物细胞融合的最大用途是制备单克隆抗体，没有形成动物个体，D项错误。] [对点集训2]　将小鼠的癌细胞和正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留成纤维细胞的某些染色体就可表现为正常的表现型。下列相关叙述错误的是(　　 ) A．选取的癌细胞和成纤维细胞一般为同一品系 B．成纤维细胞的某些染色体上可能存在抑制细胞癌变的基因 C．成纤维细胞和癌细胞表面的糖蛋白含量存在差异 D．正常细胞转变为癌细胞后，其细胞周期一般会变长 D　[不同品系的细胞的表面白细胞抗原不同，对结果会造成一定影响，所以选取的癌细胞和成纤维细胞一般为同一品系，A项正确；由题干“杂种细胞的后代只要保留成纤维细胞的某些染色体就可表现为正常的表型”可推测，成纤维细胞的染色体上可能存在抑制细胞癌变的基因，B项正确；癌细胞表面的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易分散和转移，C项正确；正常细胞转变为癌细胞后，其细胞周期一般会变短，D项错误。] [典例体验2]　细胞毒素可有效杀伤肿瘤细胞，但没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害。下图示特异性杀死肿瘤细胞的过程，图中抗体是利用单克隆抗体技术制备的。下列叙述不正确的是(　　 ) A．抗体制备需用细胞融合技术 B．细胞毒素识别肿瘤细胞膜上的糖蛋白 C．溶酶体破裂加速肿瘤细胞凋亡 D．抗体可使细胞毒素进行特异性的杀伤 B　[单克隆抗体制备主要涉及的细胞工程技术包括动物细胞培养、动物细胞融合技术，A项正确；细胞毒素没有特异性，B项错误；溶酶体破裂，溶酶体内含的蛋白酶及其他水解酶释放至胞浆中，加速了肿瘤细胞凋亡，C项正确；抗体与毒素结合，结合物中的抗体能特异地识别肿瘤细胞，使毒素对其产生特异性的杀伤，不会对健康细胞造成伤害，D项正确。故选B。] [归纳总结]　 1．制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。 2．制备过程 3．单克隆抗体的提取场所 体外培养——培养液中提取。 体内培养——小鼠腹水中提取。 4．单克隆抗体的优点及用途 (1)优点：特异性强、灵敏度高，纯度高，可大量制备。 (2)用途： [对点集训3]　单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是(　　 ) A．特异性强，灵敏度高，并可大量制备 B．制备过程中第二次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞 C．可用聚乙二醇作诱导剂，促使细胞融合 D．在制成“生物导弹”中主要起“瞄准”的作用 B　[单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，纯度高并可能大量制备的特点，A项正确；第二次筛选的目的是筛选出能产生特异性抗体的细胞群，B项错误；促使细胞融合的方法有物理诱导、化学诱导和灭活病毒诱导，如可用聚乙二醇作化学诱导剂，C项正确；“生物导弹”中的“瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体组成，D项正确。] [对点集训4]　已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被腺嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，则试管中细胞的种类数和能增殖的细胞种类数分别是(　　 ) A．5和1　　　　　 B．5和3 C．3和1 D．3和3 B　[据题意，将这两种细胞在含腺嘌呤的试管中混合，加聚乙二醇促融后试管中细胞有人淋巴细胞、鼠骨髓瘤细胞、人淋巴细胞与人淋巴细胞融合细胞、鼠骨髓瘤细胞与鼠骨髓瘤细胞融合细胞以及杂交瘤细胞共5种类型； 其中人淋巴细胞、人淋巴细胞与人淋巴细胞融合细胞不能分裂，B项正确。故选B。] [对点集训5]　2021年10月17日国家卫健委公布，全国共报告新冠肺炎确诊病例125 226例，其中死亡5 482例。医学界正在致力于研究预防新冠病毒的疫苗和单克隆抗体。科学家决定采用基因敲除术将小鼠的lg基因敲除，代之以人的lg基因，然后用新冠病毒去免疫小鼠，再经杂交瘤技术即可产生大量完全人源化抗体。下图是某科研机构的实验方案。请回答： (1)此处基因敲除技术的受体细胞不是小鼠的受精卵，而是小鼠的________细胞，经技术处理后的该细胞，再重新植入小鼠脾脏中增殖。 (2)小鼠B淋巴细胞用B表示，小鼠骨髓瘤细胞用A表示，在培养液中，用灭活的动物病毒作促融剂，培养液中共有______种类型的融合细胞(只考虑两两融合)。 (3)第一次筛选是选出______型的细胞(用字母组合表示)，筛选具体方法是在培养基中加入某种物质，抑制骨髓瘤细胞DNA的复制，而B细胞DNA复制虽不受影响，但增殖能力很有限，只有杂交瘤细胞可以借助B细胞DNA复制的途径继续增殖。此种培养基称为______培养基。 (4)将能产生新冠病毒抗体的杂交瘤细胞在动物培养液中进行培养，通常该培养液需加入______等一些天然成分。 (5)利用上述技术生产的单克隆抗体可制作成诊断盒，用于准确、快速诊断新冠病毒的感染者，这种诊断运用了________杂交技术。 解析　(1)此处基因敲除技术的受体细胞不是小鼠的受精卵，而是小鼠的B淋巴细胞，因为B淋巴细胞可以产生抗体。 (2)在诱导细胞融合时，若考虑两两融合，则有AA、BB和AB三类细胞。 (3)第一次筛选是选出AB型的细胞，筛选具体方法是在培养基中加入某种物质，抑制骨髓瘤细胞DNA的复制，而B细胞DNA复制虽不受影响，但增殖能力很有限，只有杂交瘤细胞可以借助B细胞DNA复制的途径，继续增殖，此种培养基称为选择培养基。 (4)将能产生新冠病毒抗体的杂交瘤细胞在动物培养液中进行培养，其培养液与植物组织培养的MS培养基相比，特有成分是动物血清或血浆。 (5)利用上述技术生产的单克隆抗体可制作成诊断盒，用于准确、快速诊断新冠病毒的感染者，这种诊断运用了抗体—抗原杂交技术。 答案　(1)B淋巴　(2)3　(3)AB　选择　(4)动物血清、血浆　(5)抗原—抗体 重难疑突破练(3) [对应学生用书P153] [易错易混矫正练] 1．下列对“克隆”广义概念认识的叙述，不正确的是(　　 ) A．由单一细菌长成菌落，属于细胞水平克隆 B．胰岛素基因导入大肠杆菌细胞后大量扩增，属于克隆范畴 C．淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞属于有性生殖范畴，不属于克隆 D．一个亲代个体通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的个体，属于个体水平克隆 C　[淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，这是无性生殖的过程，同样属于克隆，C项错误。] 矫正点2　不能正确区分动物细胞融合与植物体细胞杂交 2．关于单克隆抗体制备与植物体细胞杂交的说法中正确的是(　　 ) A．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交的基本原理相同 B．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交诱导细胞融合的方法相同 C．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交在细胞融合前处理过程相同 D．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交都需要筛选 D　[单克隆抗体制备的原理是细胞膜的流动性和细胞增殖，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性及植物细胞的全能性，A项错误；单克隆抗体制备与植物体细胞杂交诱导细胞融合的方法不完全相同，动物细胞融合可用灭活的病毒诱导，B项错误；单克隆抗体制备与植物体细胞杂交在细胞融合前处理过程不相同，单克隆抗体制备在细胞融合前需要用胰蛋白酶处理分散细胞，植物体细胞杂交在细胞融合前需要用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁获得原生质体，C项错误；单克隆抗体制备与植物体细胞杂交都需要筛选，以获得所需要的杂种细胞，D项正确。] 3．下列有关植物细胞工程和动物细胞工程的叙述不正确的是(　　 ) A．动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用结果不相同 B．无论是植物体细胞杂交还是动物细胞融合，都需要诱导 C．植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备 D．动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒 A　[动物细胞培养中，第一次使用是为了将组织细胞彼此分开，第二次使用是为了使贴附生长的细胞从培养瓶壁上下来，两次使用胰蛋白酶都能使得组织细胞相互分散开来制成细胞悬浮液，A项错误；植物体细胞杂交和动物细胞融合，都需要诱导融合，B项正确；植物体细胞杂交可用于作物育种，动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备，C项正确；动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒，D项正确。] 4．下列哪项不是人工受精和体外受精的区别(　　 ) A．人工受精能更有效地发挥公畜的优良特性 B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C．人工受精和体外受精的本质不同 D．人工受精的精卵结合在母畜体内，而体外受精的这一过程在母畜体外 C　[在人工受精时，一般选择优良品种公牛的精液进行受精作用，因此人工受精能更有效地发挥公畜的优良特性，A项正确；体外受精是分别将卵子与精子取出后，在体外(培养皿中)使其受精，能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B项正确；二者的本质都是两性生殖细胞的结合，C项错误；人工受精的精卵结合在母畜体内，而体外受精的这一过程在母畜体外，D项正确。] 5．对囊胚期的胚胎进行性别鉴定时应选用(　　 ) A．透明带细胞　　　　　 B．内细胞团 C．滋养层细胞 D．囊胚腔 C　[滋养层将来发育为胚胎的附属结构或胚外结构如绒毛膜，胚盘等，对囊胚期的胚胎进行性别鉴定时选用滋养层细胞，不会对胚胎造成伤害。] [重点难点突破练] 6．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　 ) A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体 B．培养中的人B淋巴细胞能够无限地增殖 C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞 D　[效应T细胞不产生抗体；B淋巴细胞不能无限增殖；单克隆抗体是由已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经融合获得的杂交瘤细胞经培养产生的。人的成熟红细胞无细胞核，失去了细胞的完整性，不再分裂，更不会形成细胞株。将所选用的动物组织取出后，首先用胰蛋白酶等处理，使组织分散成单个细胞，然后将配好的细胞悬液置于适宜环境中培养。] 7．犬细小病毒(CPV)单克隆抗体(CPV McAbs)可抑制病毒对宿主细胞的侵染及病毒的复制，进而杀灭幼犬体内病毒。下列相关叙述，错误的是(　　 ) A．在CPV McAbs的制备过程中用到了动物细胞培养和动物细胞融合技术 B．给幼犬注射CPV后，CPV的抗体检测呈阳性，说明发生了体液免疫反应 C．在获得能分泌CPV McAbs的杂交瘤细胞的过程中需进行一次筛选 D．对杂交瘤细胞培养时，需要无菌、无毒环境，且温度、气体环境等条件要适宜 C　[制备CPV McAbs所需的杂交瘤细胞由经过CPV免疫的鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来，CPV McAbs是培养杂交瘤细胞获得的细胞产物，A项正确；给幼犬注射CPV后，CPV的抗体检测呈阳性，说明幼犬体内发生了体液免疫反应，产生了CPV抗体，B项正确；在获得能分泌CPV McAbs的杂交瘤细胞的过程中需进行两次筛选，第一次是筛选出杂交瘤细胞，第二次是筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，C项错误；对杂交瘤细胞培养时，需要无菌、无毒环境，且温度、气体环境等条件要适宜，D项正确。] 8．下列关于单克隆抗体的生产和应用的叙述，错误的是(　　 ) A．对小动物注射特定抗原以获取所需的B淋巴细胞 B．融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养发生遗传物质改变后才能进行传代培养 C．特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否被某种抗原感染 D．治疗癌症的“生物导弹”的原理之一是单克隆抗体能特异性识别癌细胞 B　[制备单克隆抗体是用骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞融合得到杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞无限增殖的能力，又具有已免疫的B淋巴细胞产生抗体的特点，所以不需要经过遗传物质的改变便能无限增殖；单克隆抗体最广泛的应用是作为诊断试剂；如果把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，注入体内，就能将药物带到癌细胞所在位置，在原位置将癌细胞杀死。] 9．关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法错误的是(　　 ) A．桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同 B．囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的 C．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异 B　[桑葚胚的各细胞结构、功能基本相同，是全能细胞；囊胚期细胞分化是基因选择性表达的结果；囊胚期的细胞进行有丝分裂，遗传物质一般不变；内细胞团和滋养层细胞内遗传物质相同，蛋白质不同，这与转录有关。] 10．下列关于高等哺乳动物受精卵与胚胎发育的叙述，正确的是(　　 ) A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 B．卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大 C．囊胚的滋养层细胞具有发育的全能性 D．原肠胚进一步发育成的胚胎叫囊胚 A　[细胞膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有细胞识别功能，精子、卵细胞的相互识别保证了同种精卵结合，A项正确；受精卵在卵裂过程中，细胞的总体积基本不变或略有减小，B项错误；囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，但是滋养层细胞只能发育成胎膜和胎盘，C项错误；原肠胚是由囊胚发育来的，原肠胚的各个胚层进一步发育成动物的组织、器官和系统，D项错误。] 11．下列关于胚胎发育和胚胎工程的叙述，错误的是(　　 ) A．在胚胎发育的桑葚胚阶段出现了细胞分化 B．囊胚的内细胞团细胞和滋养层细胞功能上的差异是基因选择性表达的结果 C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 D．对囊胚进行分割时，要将内细胞团均等分割 A　[在胚胎发育过程中，桑葚胚阶段没有出现细胞分化，囊胚时期开始出现细胞分化，故A项错误；囊胚时期分化出的内细胞团细胞和滋养层细胞是基因选择性表达的结果，故B项正确；早期胚胎培养和动物细胞培养的培养液中都要加入血清，故C项正确；对囊胚进行胚胎分割时，需要把内细胞团细胞均等分割，故D项正确。] 12．如图为细胞融合的简略过程(只考虑两个细胞的融合)，请据图回答问题： Ⅰ.若A、B是基因型分别为rrHH、RRhh的两个烟草品种细胞的花粉，且这两对基因位于非同源染色体上，由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长。 (1)实验开始时必须用______________除去不利于原生质体融合的物质。 (2)实验中除获得杂种细胞外，还有基因型为________的融合细胞。 (3)设计一方法(不考虑机械方法)，从培养液中分离出杂种细胞，方法： ________________________________________________________________________。 (4)将杂种细胞培养成杂种植株依据的理论基础是__________。 Ⅱ.若该过程是制备治疗人禽流感的单克隆抗体，A为人浆细胞(染色体组成为2A＋XX＝46)，B为鼠骨髓瘤细胞(染色体组成为2A＋XX＝40)。 (5)用单克隆抗体制成“生物导弹”主要利用了抗体的________________的特点。 (6)A细胞来自____________________，杂种细胞C共有____________个染色体组，____________对同源染色体。 (7)杂交瘤细胞在体外培养时与植物组织培养的主要区别是培养基要用____________培养基，培养基中除了添加必要的营养物质外还需加入含天然成分的________________。 解析　(1)植物细胞具有细胞壁，无法直接融合，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解后形成原生质体才可以实现融合。　　 (2)花粉细胞的基因型有两种rH、Rh，所以两两融合的细胞有三种基因型：rrHH、RRhh、RrHh，其中RrHh为杂种细胞。　 (3)据题意可知，基因型为rrHH、RRhh的融合细胞在大于800勒克斯光照下不能生长，只有杂种细胞RrHh在大于800勒克斯光照下培养会增殖、分化。 (4)利用植物组织培养技术可以将植物杂种细胞培养到杂种植株，其理论基础是植物细胞的全能性。 (5)利用单克隆抗体的特异性强、灵敏度高的特点，将药物与单克隆抗体结合，制成“生物导弹”，可以直接把药物送达“病灶”。 (6)禽流感患者体内存在禽流感抗体，可以从患者脾脏内提取浆细胞。杂种细胞C是由细胞A和细胞B融合而来的，所以会具有4个染色体组(人的2个＋鼠的2个)，43对同源染色体(人的23对＋鼠的20对)。 (7)动物细胞培养用的是液体培养基，而植物组织培养用的是固体培养基。动物细胞培养基中除各种营养成分外，还要加入特有的天然成分——动物血清、血浆。 答案　(1)纤维素酶和果胶酶 (2)rrHH、RRhh (3)置于大于800勒克斯光照下培养，收集分化的细胞团 (4)植物细胞的全能性 (5)特异性强、灵敏度高 (6)禽流感患者　4　43 (7)液体　动物血清、血浆 13．下图所示为科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程，请据图回答有关问题。 (1)图中c的操作名称是________，d、f的操作名称是________。 (2)图中用到的激素是____________，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中的早期胚胎属于胚胎发育的________期，其中胚胎干细胞来源于________(填数字标号)。 (3)过程h常用的方法是____________。采用________技术来检测转基因牛D的DNA中是否插入了目的基因。 (4)图中A、B牛的性别________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。 解析　(1)分析题图可知，a过程是体外受精，b过程是早期胚胎培养，c操作是胚胎分割，d、f操作是胚胎移植。(2)用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；胚胎移植时宜选用桑葚胚或囊胚期的胚胎，囊胚的内细胞团细胞具有全能性，胚胎干细胞可来源于此类细胞。(3)常用显微注射法将外源基因导入动物受体细胞，采用DNA分子杂交技术来检测转基因牛D的DNA中是否插入了目的基因。(4)A、B牛由同一个胚胎分割而来，二者遗传物质相同，性别也相同。 答案　(1)胚胎分割　胚胎移植　(2)促性腺激素　囊胚　③　(3)显微注射法　DNA分子杂交　(4)相同 学科网（北京）股份有限公司 $$