1、第2课时动物细胞融合技术与单克隆抗体课堂互动探究案课程标准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。素养达成1.以细胞结构与功能为基础，理解动物细胞融合的内涵。(生命观念)2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。(科学思维)3说明单克隆抗体的特点及应用。(社会责任)新冠肺炎治疗征集康复患者捐献血浆用于重症患者治疗的目的是什么？如何提高血浆中新冠肺炎治疗抗体的产量？探究点一动物细胞融合技术【师问导学】1动物细胞融合与植物原生质体融合所依据的原理是什么？2动物细胞完成融合的标志是什
2、么？3比较动物细胞融合与植物体细胞杂交所用的促融方法有何异同。4什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理是什么？5融合后的细胞能否直接使用，为什么？6.不灭活的病毒能否作为诱导剂？7结合下面动物细胞融合的过程，探究下列问题：(1)融合过程：细胞膜融合细胞质融合_融合。(2)细胞膜融合的过程体现出细胞膜具有_。(3)融合后重组细胞的特点：融合形成的杂种细胞具有两种细胞的遗传信息，通过动物细胞培养，杂种细胞表现出两个_的特点。【智涂笔记】易错警示病毒在生物技术中的应用(1)灭活的病毒能作为诱导剂，不灭活的病毒不能作为诱导剂。(2)病毒在不同过程或操作中的“身份”不同。在免疫调节中病毒属于抗原；在基因工程
3、中可作为载体；在细胞工程中可作为诱导剂。【师说核心】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。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细胞的特点。3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、细胞的增殖融合前处理先除去细胞壁先使细胞分散开使用的酶纤维
4、素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶诱导手段物理法：电融合法、离心法化学法：PEG融合法除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导过程结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义克服了远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合4.生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源(1)转基因生物：目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。(2)杂种植株：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。(3)经细胞培养获得的动物细胞：遗传物质只来自一个亲本。(4)动物细胞融合形成的杂交细胞：遗传物质来自融合的两个亲本细胞。(5)克隆动物：细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗
5、传物质来自提供卵母细胞的动物个体。【检测反馈】1动物细胞融合属于动物细胞工程的技术手段之一，下列有关动物细胞融合的叙述正确的是()A动物细胞融合产生的细胞称为重组细胞B融合后形成的细胞为单核或多核细胞C常用的诱导融合的生物诱导剂是聚乙二醇、灭活的病毒等D也称细胞杂交，可由两个或多个动物细胞融合成一个细胞2动物细胞融合和植物原生质体融合相比较，特殊性表现在()A融合的原因 B融合的优点C融合的诱导手段 D融合的过程3关于动物细胞融合的说法，不正确的是()A动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程B动物细胞融合后形成的具有两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细
6、胞C常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒诱导、电激、紫外线照射等D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4下列对植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，描述正确的是()A动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同B只有植物体细胞杂交可跨越种属间的生殖隔离，突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能C利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为生产单克隆抗体开辟了新途径D目前科学家终于实现了两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并使它们的性状全部得以体现探究点二单克隆抗体及其应用【师问导学】1为什么要对小
7、鼠注射抗原？2B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经聚乙二醇处理后，培养液中存在哪几种细胞(杂交细胞仅考虑两两融合)?3制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？4用单克隆抗体及相关物质制成的“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？5若不采用动物细胞融合的方法，能否生产出单克隆抗体？试简要说明。6下图为单克隆抗体制备的流程(顺序已被打乱)，请据图分析：(1)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。(2)在单克隆抗体制备的过程中，选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞具有的特点是_。 (3)由图中可以看出，在单克隆抗体
8、制备过程中运用了_和_等动物细胞工程技术手段。(4)请写出图中两次筛选的目的：_。 (5)图中B注射的物质是什么？其目的是什么？(6)在获取C细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？【智涂笔记】易错警示(1)除了受到注射的抗原的刺激外，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同的抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。(2)可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测杂交瘤细胞是否产生了单克隆抗体。杂交瘤细胞产生的单克隆抗体是一种分泌蛋白，能够和特定的抗原结合，产生特定的反应，因此可用来检测抗体的产生。知识拓展“生物导弹”中真正发挥治疗作用的物质是相关药物，单
9、克隆抗体所起的作用在于将药物定向带到靶细胞所在的位置，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。【师说核心】1制备流程2单克隆抗体制备过程的关键分析(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体。(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。3已免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞和杂交瘤细胞的比较细
10、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能无限增殖，但不能产生抗体杂交瘤细胞已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合而成既能产生抗体，又能无限增殖4.制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的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由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以需经过选择性培养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(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B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
11、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5.血清抗体与单克隆抗体的比较项目产生特点血清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，能大量制备【检测反馈】1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能够分泌单克隆抗体的细胞2要想
12、获得大量的单克隆抗体就必须用单个的浆细胞进行无性繁殖，形成细胞群。其原因是()A在体外培养条件下，浆细胞可以无限增殖B在动物体内浆细胞可产生多达百万种以上的抗体C每一个浆细胞都参与特异性免疫反应D每一个浆细胞只分泌一种特异性抗体3由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此描述，不正确的是()A“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成的B“弹头”是由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成的C“弹头”中的药物具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能D“生物导弹”是利用细胞工程制备出来的4(多选)下图为杂交瘤细胞制备的示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖
13、转移酶(HGPRT)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，因而无法生长。下列叙述正确的是()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【网络建构】【主干落实】1动物细胞融合也称细胞杂交，是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因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。3动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。4动物细胞融合突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。5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。6
14、传统抗体的特点是产量低、纯度低、特异性差。7单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并能大量制备。8单克隆抗体与化学药物结合制成“生物导弹”，主要用于治疗癌症，也有少量用于其他疾病的治疗。9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。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可产生单克隆抗体，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
15、限增殖，骨髓瘤细胞可以无限增殖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()B淋巴细胞骨髓瘤细胞B淋巴细胞自身融合细胞骨髓瘤细胞自身融合细胞杂交瘤细胞A BC D4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5如图表示将人成纤维细胞与小鼠细胞进行融合，以获得部分杂种细胞的过程。下列相关叙述，错误的是()A在细胞融合过程中可用胰蛋白酶处理离体组织细胞使之分散B与植物细胞融合相比较，可采用独特的促融方法是电刺激C需
16、要用特定的选择培养基筛选出杂种细胞D培养过程中，细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中6下面所示为动物体细胞杂交的流程图，请回答下列问题：(1)图中过程常用的诱导因素有_(至少答出3点)等。(2)已知只有杂交瘤细胞才能在HAT培养基上存活，即过程得到的具有_的融合细胞不能在该培养基上存活。(3)过程筛选出的细胞应具有的特性是_。(4)从图中信息可知，特异性抗体最好选择_(填“体外培养”或“体内培养”)。一般来说体外培养需要满足的条件有：无菌和无毒的环境、营养、适宜的温度、pH和_，其中旋转培养的目的是_。(5)与普通抗体相比，单克隆抗体最主要的优点在于它的_，并可以大量制备。第2小节(一)旁栏
17、思考题提示：病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。(二)思考讨论1抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。2提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。3提示：单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异
18、性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。4提示：单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤；曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。(三)练习与应用概念检测1C2A拓展应用提示：可以利用动物
19、细胞融合技术培育多倍体胚胎，研究其发育机制，甚至可能培育出新的物种。但是，目前相关技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问题，并且还可能带来一些伦理方面的问题。第2课时动物细胞融合技术与单克隆抗体互动探究智涂探究点一【师问导学】1提示：细胞膜的流动性。2提示：动物细胞融合时，先是细胞膜发生融合，然后是细胞核的融合。当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞，则标志着动物细胞融合的完成。3提示：二者都可以采用离心、振动、电激等物理方法，或者使用化学试剂聚乙二醇进行促融，除上述方法外，动物细胞融合还可以采用灭活的病毒进行促融。4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
20、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。5提示：不可以，还需要进一步筛选。因为诱导融合后形成的融合细胞有多种，需要筛选出所需要的杂交细胞。6提示：不能。用病毒作为诱导剂时，必须事先灭活，使病毒失去感染和增殖能力，但不破坏病毒的抗原结构，而不灭活的病毒会感染细胞。7(1)细胞核(2)一定的流动性(3)亲本细胞【检测反馈】1解析：动物细胞融合产生的细胞称为杂交细胞，核移植产生的细胞称为重组细胞，A错误；融合后形成具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞
21、，B错误；诱导动物细胞融合的生物诱导剂是灭活的病毒，聚乙二醇属于化学诱导剂，C错误；动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，D正确。答案：D2解析：动物细胞融合和植物原生质体融合都是为了将不同物种的优良性状集于一体，该过程都是先膜融合，再质融合，最后核融合，即融合的过程相同；动物细胞融合可以用灭活的病毒诱导，而植物原生质体融合不能用灭活的病毒诱导。答案：C3解析：常用的诱导动物细胞融合的方法有物理法离心、振动、电激等；化学法聚乙二醇(PEG)诱导；生物法灭活的病毒诱导。紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法。答案：C4解析：动物细胞融合的诱导方法有生物方法，如用灭
22、活的病毒，而植物原生质体融合没有生物方法；两个植物物种间的体细胞杂交，得到了同时具有两个物种遗传物质的超级植物，并不一定使它们的性状都能得以体现，这是基因选择性表达的结果。答案：C探究点二【师问导学】1提示：为了获得能产生相应抗体的B淋巴细胞。2提示：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、BB融合细胞、瘤瘤融合细胞、B瘤融合细胞(杂交瘤细胞)。3提示：(1)免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖。(2)骨髓瘤细胞：能无限增殖，不能产生抗体。(3)杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在组织培养条件下进行无限增殖。4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
23、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。5提示：能。可从经免疫的B淋巴细胞中获取决定所需抗体的基因(目的基因)，导入骨髓瘤细胞，然后培养骨髓瘤细胞并从培养液中提取分泌物，便可得到单克隆抗体。6(1)(2)既能迅速大量增殖，又能产生抗体(3)动物细胞融合动物细胞培养(4)第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞(5)提示：注射特定抗原；目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生相应浆细胞和相应B淋巴细胞。(6)提示：未融合的细胞和同种细胞融合后形成
24、的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会被淘汰，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长。【检测反馈】1解析：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所需抗体的杂交瘤细胞，D正确。答案：D2解析：能产生抗体的浆细胞属于高度分化的细胞，不能无限繁殖，A错误；在动物体内，浆细胞只能产生一种特异
25、性抗体，B错误；当有特定的抗原刺激机体时，浆细胞才能参与特异性免疫反应，C错误；每一个浆细胞只分泌一种特异性抗体，D正确。答案：D3解析：“生物导弹”对癌细胞杀伤作用的特异性由单克隆抗体即“瞄准装置”决定，“弹头”中的药物不具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能，C错误。答案：C4解析：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
26、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；因每个浆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。答案：ACD随堂巩固达标1解析：细胞能融合的原理是细胞膜具有流动性。答案：A2解析：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
27、，并产生足够数量的特定抗体，故选D。答案：D3解析：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。答案：A4解析：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。答案：D5解析：在细胞融合之前需要将细胞分散成单个细胞，可用胰蛋白酶处理离体组织细胞使之分散，A正确；与植物细胞融合相比较，动物细胞融合独特的促融方法是用灭活的病毒诱导，B错误；由于可形成多种融合细胞，因此需要用特定的选择培养基筛选出杂种细胞，C正确；培养过程中，细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中，D正确。答案：B6解析：(1)图中过程常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒和电激等。(2)已知只有杂交
28、瘤细胞才能在HAT培养基上存活，即过程得到的具有同种核的融合细胞不能在该培养基上存活。(3)过程筛选出的细胞是杂交瘤细胞，应具有的特性是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。(4)从图中信息可知，特异性抗体最好选择体内培养。一般来说体外培养需要满足的条件有：无菌和无毒的环境、营养、适宜的温度、pH和气体环境，其中旋转培养的目的是使培养液中有足够的氧气(或使营养物质充分被利用)。(5)与普通抗体相比，单克隆抗体最主要的优点在于它的特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。答案：(1)聚乙二醇、灭活的病毒和电激(2)同种核(3)既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体(4)体内培养气体环境使培养液中有足够的氧气(或使营养物质充分被利用)(5)特异性强、灵敏度高