2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 第二课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体 在植物体细胞杂交基础上，通过类比提出问题，体现了科学探究的核心素养。 把小鼠的瘤细胞和人的成纤维细胞的悬液混合在一起，再加入一定浓度的经紫外线灭活的仙台病毒，会使两细胞发生融合，随之细胞核也发生融合，从而成为单核的杂种细胞系。 思考： （1）人鼠细胞融合需要什么条件? （2）动物细胞融合技术在生产中有哪些应用? 1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。 1.举例说出动物细胞融合的概念、原理及应用。（生命观念） 2.举例说出单克隆抗体的原理及应用。（科学思维、社会责任） 3.单克隆抗体的制备过程。（科学思维） 一、动物细胞融合技术 1．概念：使 或多个动物细胞结合形成 的过程，也称细胞杂 交。 2．结果：形成 细胞。 3．诱导因素： (PEG)融合法、 、电融合法等。 4．意义：突破了 的局限，使远缘杂交成为可能。 5．应用 (1)是研究细胞遗传、 、肿瘤和 等的重要手段。 (2)为制备 开辟了新途径。 两个 一个细胞 杂交 聚乙二醇 灭活病毒诱导法 有性杂交 细胞免疫 培育生物新品种 单克隆抗体 2．动物细胞融合的结构基础是什么？融合处理后的 细胞是否可以直接用于培养？为什么？ 细胞膜的流动性。不可以。因为诱导融合的手段只是促使细胞 间的融合，不能保证所有细胞都发生融合，形成的融合细胞也 有多种，因此需要筛选。 3．动物细胞之间或动物与人细胞之间都可以进行融合， 产生的融合细胞有多少种？(只考虑两两融合) 3种。 1．什么是灭活？灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？ ？ 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。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，使细胞相互凝集，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。 对动物体细胞融合原理和过程进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 【例1】（2024·红河尔高二检测）下图表示用灭活的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 不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；动物细胞融合技术就是使两个或 多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。图中，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正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C错误；植物细胞的融合通常要先去掉细胞壁，过程与动物细胞不完全相同，D错误。 B 【归纳提升】 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 原理 方法步骤 诱导方法 结果 用途或意义 动物细胞融合 细胞膜具有流动性 分散成单个细胞后诱导细胞融合 物理方法、化学方法、生物方法 形成杂交细胞 培养杂交细胞或大量获得细胞产物 植物体细胞杂交 ①细胞膜具有流动性； ②植物细胞具有全能性 酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合，形成杂种细胞后培育成杂种植株 物理方法、化学方法 形成杂种植株 克服远缘杂交不亲和的障碍 二、单克隆抗体及其应用 1．传统抗体的获得 (1)方法 抗原―--→动物体内―--→多种效应B细胞―--→ ―--→从血清中分离抗体 (2)缺点：产量低、纯度低、 差。 注射 形成 产生 特异性 血清（抗体主要分布部位） 多种抗体 2．单克隆抗体的制备及优点 (1)单克隆抗体的制备原理： ① 每一个B淋巴细胞只分泌一种 ，在体外培养条件下，不能无限增殖。 ② 骨髓瘤细胞能 ，不能产生抗体。 ③ 通过动物细胞融合技术将两种细胞融合， 得到的融合细胞既能迅速大量增殖，又能 产生 。 专一抗体 骨髓瘤细胞：能无限增殖 B淋巴细胞：能产生抗体 特异性抗体 无限增殖 单克隆抗体的制备过程： 体外或体内培养 第一次筛选 第二次筛选 诱导融合 提取 特异性强灵敏 度高可大量制备 （2）单克隆抗体的制备过程 选择性培养基上培养 克隆化培养抗体检测 注射抗原 已免疫的B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 多种杂交细胞 杂交瘤细胞 分泌特异抗体的杂交瘤细胞 注射到小鼠腹腔 体外培养 动物细胞培养技术 动物细胞培养技术 单克隆抗体 提取 第一次筛选：获得杂交瘤细胞 1.筛选原理： ★细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。 ★B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。 ★鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。 2.筛选方法： 培养基中加入氨基嘌呤（HAT选择培养基），出现三种结果： ★B淋巴细胞及同型融合细胞不能无限增殖，死亡。 ★骨髓瘤细胞及同型融合细胞，不能无限增殖，死亡。 ★杂交瘤细胞，能无限增殖，生长。 筛选方法：使用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞，每一个孔尽量只接种一个杂交瘤细胞，即将单个杂交瘤细胞单独培养，通过克隆化培养和抗体检测，即可获得大量能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 第二次筛选：获得产生专一抗体的杂交瘤细胞 3．单克隆抗体的优点 (1)能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生 结合。 (2)可以 制备。 4．单克隆抗体的应用 (1)广泛用作 试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。 (2)单克隆抗体可以运载 ，形成抗体—药物偶联物，实现对肿瘤细胞的 杀伤。 (3)单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。 特异性 大量 诊断 药物 选择性 1．单克隆抗体的制备过程，为什么不直接用 经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞)获得抗体的原 因是什么？ 可以产生抗体的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，难以获得大量抗体。 2.单克隆抗体制备过程中用到了哪些技术手段？ 动物细胞培养、动物细胞融合。 分析单克隆抗体制备过程并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 ？ 3．单克隆抗体的应用单克隆抗体被广泛用作诊断试剂的原因是什么？ 单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。 [归纳提升] 细胞类型 来源 特点 已免疫的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 杂交瘤细胞 融合而成 能无限增殖，但不能产生抗体 既能产生单一抗体，又能无限增殖 浆细胞与骨髓瘤细胞 对三种细胞进行比较，体现了科学思维的核心素养。 1．三种细胞的比较 2．两次筛选的比较 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选原因 诱导融合后得到 杂交细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受其他 的 刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 筛选方法 用特定的选择培养基筛选； 细胞和 融合后形成的细胞(B­B杂交细胞、瘤—瘤杂交细胞)都会死亡，只有 细胞(瘤—B杂交细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔只有 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 抗体的杂交瘤细胞 筛选目的 得到 细胞 得到能分泌 抗体的杂交瘤细胞 多种 抗原 未融合的 同种细胞 杂交瘤 一 特异性 杂交瘤 所需 【例2】（多选）甘草酸是中药甘草中的主要活性成分。为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体，其基本操作过程如图所示。下列相关叙述错误的是( 　 　) A．过程①注射相应抗原后应立即从小鼠脾脏中提取细胞甲 B．过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的选择透过性 C．过程③④的筛选方法相同，细胞丙、丁的遗传物质相同 D．过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖 过程①注射相应抗原后，需要机体进行免疫，使B淋巴细胞增殖分化产生具有免疫能力的B淋巴细胞，才可以从小鼠脾脏中提取细胞甲，A错误；过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性，B错误；过程③是用选择性培养基获得杂交瘤细胞，过程④是用抗体检测和克隆化培养得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞，C错误；杂交瘤细胞既能无限增殖又能产生特异性抗体，过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖，D正确。 ABC 概念 动物细胞融合与单克隆抗体 单克隆抗体 过程 制备过程 作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物 动物细胞融合 特点 获得杂交瘤细胞 应用 应用 动物细胞培养 提取单克隆抗体 1.单克隆抗体与血清抗体相比，最主要的优点在于(　　) A．单克隆抗体能够制成“生物导弹” B．单克隆抗体可以在体外制备 C．单克隆抗体的制备过程简单 D．单克隆抗体特异性强、灵敏度高，并可以大量制备 D 单克隆抗体的功能用于治疗疾病和运载药物，可制成“生物导弹”，属于单克隆抗体的应用，A错误；杂交瘤细胞能注射到小老鼠体内和体外培养，属于制备过程，B错误；单克隆抗体的制备过程复杂，单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备，C错误、D正确。 2.无论是植物细胞，还是动物细胞，都可以利用一定的方法诱导融合，可用模型图表示细胞融合技术的一些过程，下列有关叙述错误的是 (　　) A．若该过程表示植物原生质体的融合，则甲、乙细胞可用酶解法获取 B．若该过程表示动物细胞融合，可用灭活的病毒诱导 C．若该过程表示制备单克隆抗体，则丙细胞是杂交瘤细胞 D．以上三个过程体现了细胞的全能性 D 植物细胞融合需先用酶除去细胞壁，制备原生质体，再诱导细胞融合，A正确；若该过程表示动物细胞融合，则可用物理、化学和生物的方法诱导，生物方法即用灭活的病毒诱导，B正确；若该过程表示制备单克隆抗体，则丙细胞是杂交瘤细胞，C正确；以上三个过程都体现了细胞膜的流动性，D错误。 3．（多选）（2024·辽宁重点高中联考）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。下列叙述正确的是（ ） A.可用灭活病毒诱导细胞融合 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 ACD 诱导动物细胞融合的方法有电融合法、聚乙二醇融合法、灭活的病毒诱导法等，A正确；两两融合的细胞包括已免疫B细胞与已免疫B细胞融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合细胞、已免疫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，已免疫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；因每个已免疫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；动物细胞融合依赖细胞膜的流动性完成，故是以细胞膜的流动性为基础，D正确。 4．（2024·齐齐哈尔高二检测）下列关于植物体细胞杂交与动物细胞融合比较的叙述，正确的是（ ） A. 过程中都涉及细胞膜流动性，都需要用酶将细胞分散成单个细胞 B. 都可以用PEG融合法或高Ca2+-高pH融合法诱导融合 C. 两种杂交细胞都能获得杂交前2个细胞的全部优势 D. 前者主要是为了获得杂种植株，后者主要是为了获得杂交细胞 D 动物细胞融合前需用胰蛋白酶处理使细胞分散开，而植物体细胞杂交前需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，无需分散为单个细胞，A错误；都可以用PEG融合法诱导融合，高Ca2+-高pH只用于植物原生质体融合，B错误；由于不同来源的遗传物质会相互影响，则两种杂交细胞不一定获得杂交前2个细胞的全部优势，C错误；动物细胞融合技术主要是为了获得细胞产品，即为了获得杂交细胞，而植物体细胞杂交技术主要是为了获得杂种植株，D正确。 5.(2020·全国Ⅰ卷)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。 (1)实验前给小鼠甲注射病毒A,是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。 (1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A,该处理的目的是_______________ __________________________________。  诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞 (2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_________ _________________________________________________________________。 (3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞,需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于___________,使用该培养基进行细胞培养的结果是__________________ 。图中筛选2含多次筛选,筛选所依据的基本原理是_________________________ _。  (2)制备单细胞悬液时可以取小鼠的脾脏,剪碎组织,用胰蛋白酶处理获得单个细胞,加入培养液即可。(3)图中筛选1需要用到选择培养基,只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞,该过程要用到抗原—抗体杂交技术,故筛选所依据的原理是抗原与抗体反应具有特异性。 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 选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性 单克隆抗体的制备过程 jasmine $$