1、第2课时动物细胞融合技术与干细胞技术课标内容要求核心素养对接1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物方法，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。3简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。生命观念：以细胞结构与功能为基础，理解动物细胞融合的过程及原理。科学思维：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。社会责任：说明干细胞在疾病治疗、新药的研制和开发等领域的应用及发展潜力。一、动物细胞融合技术及其应用1动物细胞融合技术(1)概念：在一定条件下将两个或多个动物细胞，通过物理、化学或生物方法，结合形成一个细胞的技术。(2)诱导方
2、法生物方法：仙台病毒、疱疹病毒、腮腺炎病毒。利用仙台病毒诱导动物细胞融合的过程示意图如下：化学方法：聚乙二醇诱导融合法成功率高，但有一定毒性。物理方法：采用电场诱导融合法。对细胞伤害小，易操作、控制和观察。成为细胞融合的重要技术手段。(3)融合过程细胞质膜出现粘连、破裂和融合进而细胞质和细胞核的融合形成杂种细胞挑选所需要细胞(4)诱导对象：同物种细胞和不同物种的细胞。2单克隆抗体(1)概念：单个细胞进行无性繁殖形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体。(2)传统抗体的不足含有多种抗体的混合抗体，不能专一性地对付某一类病原体，治疗效果不佳。(3)单克隆抗体的制备流程(4)应用制备单克隆抗体
3、靶向制剂：化疗药物与单克隆抗体结合，对肿瘤细胞有较好的选择性杀伤作用。疾病诊断：单克隆抗体检测相关抗原是否表达及其表达水平，作为肿瘤诊断的辅助方法；用同位素标记某种单克隆抗体，诊断结肠癌肿瘤病灶是否已经转移。导向手术：利用同位素标记的单克隆抗体在体内显示肿瘤位置，用以指导手术范围。二、干细胞技术及其应用1干细胞的概念：动物(包括人)胚胎及某些器官中同时具有自我更新和分化能力的细胞。2干细胞的形态特点：通常呈圆球形或椭圆球形，细胞体积小，核相对较大。4干细胞技术的应用(1)干细胞技术应用于疾病治疗。(2)干细胞技术应用于新药研制和开发。(3)对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的人体发育过
4、程，促进对人胚胎发育的基础研究，揭示人的发育机制及影响发育的因素。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。()答案2与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒。()提示：动物细胞融合特有的诱导因素为灭活的病毒。3用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B细胞。()提示：免疫后的小鼠从脾脏中获取的是多种B细胞。4单克隆抗体是单个B细胞增殖并产生的抗体。()提示：单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。5单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。()提示：第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，而第二次筛选是为了获得能分泌
5、所需抗体的杂交瘤细胞。6干细胞均具有发育形成完整个体的潜能。()提示：多能干细胞和单能干细胞均失去了发育成完整个体的能力。动物细胞融合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。如下图(以灭活的病毒诱导为例)：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
6、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合作探究：(1)什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理是什么？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
7、，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。(2)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理相同吗？提示：相同，都依据细胞膜的流动性。1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动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞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C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
8、射不是诱导动物细胞融合的方法。2下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的说法，正确的是()A基本原理相同B诱导细胞融合的方法相同C细胞融合前的处理过程相同D融合后都需要进行筛选D植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，而动物细胞融合利用的是细胞膜的流动性和细胞增殖；动物细胞融合常用灭活的病毒诱导，而植物体细胞杂交不能；动物细胞融合前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散开，植物体细胞杂交常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；诱导融合后会形成多种融合细胞，还有未融合细胞，因此要进行筛选。单克隆抗体1血清抗体与单克隆抗体的比较名称产生特点血清抗体由B(浆)细胞分泌一般从血清中分离，产量低、
9、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2制备过程3制备单克隆抗体过程中的两次筛选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从小鼠体内提取的B细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种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都会死亡，只有融合的杂交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4单克隆抗体制备过程的关键分析(1)对动物免疫的原因：B细胞要经过免疫过
10、程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B细胞实际上是浆细胞。(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细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。合作探究：(1)制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？提示：免疫的B细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞：能无限增殖，但不能产生抗体；杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在培养条件下进行无限增殖。(2)细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要
11、途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。提示：在培养基中加氨基喋呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基喋呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B细胞本身不增殖，两两融合的B细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。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
12、得单克隆抗体B经特定抗原免疫过的B细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体C诱导B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分泌单克隆抗体的细胞D制备单克隆抗体过程中，可在体外杂交瘤细胞的培养液中，或小鼠腹水中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B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细胞B细胞、B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单克隆抗体的杂交瘤细胞，D正确。2(多选)下图为杂交瘤细胞制备示意图。骨髓瘤细胞由
13、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ACD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移酶，但不具有无限
14、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；动物细胞融合是以细胞膜的流动性为基础的，D正确。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1.动物细胞融合技术是指在一定条件下将两个或多个动物细胞，通过物理、化学或生物方法，结合形成一个细胞的技术。2.动物细胞融合的方法主要有生物方法(仙台病毒)、化学方法(聚乙二醇诱导融合法)和物理方法(电
15、场诱导融合法)。3.人工诱导细胞融合可产生多种类型的细胞，因此需要对细胞进行筛选。4.浆细胞可以产生抗体、骨髓瘤细胞可以无限增殖，通过细胞融合技术获得的杂交瘤细胞，既可以产生所需抗体，又能在体外无限增殖。5.干细胞是指动物(包括人)胚胎及某些器官中同时具有自我更新和分化能力的细胞。6.全能干细胞具有形成完整个体的分化潜能，多能干细胞具有分化出多种细胞组织的能力，单能干细胞只能向一种类型或密切相关的细胞类型分化。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A细胞能融合的原理是细胞膜具有流动性。2单克隆抗体制备过程中，涉及的生物学原理是 ()动物细
16、胞核具有全能性细胞膜具有一定的流动性肿瘤细胞能无限增殖一个浆细胞产生一种抗体A BCDB利用核移植技术克隆动物证明了高度分化的动物细胞核具有全能性，但单克隆抗体的制备过程中未体现该原理，错误；单克隆抗体的制备过程涉及动物细胞融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性，正确；单克隆抗体的制备过程涉及体外细胞培养，利用了肿瘤细胞在体外培养时可以无限增殖的原理，正确；一个浆细胞只能产生一种抗体，故可以让B细胞和骨髓瘤细胞融合生产大量单一的抗体，正确。3将小鼠的骨髓瘤细胞与一种免疫B细胞融合，融合后的细胞经培养产生单克隆抗体，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
17、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，但不能无限增殖，骨髓瘤细胞可以无限增殖DB细胞能分泌抗体，但是在体外培养条件下，B细胞不能无限增殖，如果把一种B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，并产生足够数量的特定抗体，故选D。4下图表示人体干细胞发生的变化过程。下列有关此图的叙述，正确的是()Aa、b、c均代表细胞分化过程B图中各细胞中蛋白质种类相同Cb、c过程产生的细胞一般都具有细胞周期Da、b、c过程产生的各细胞遗传物质没有发生变化Da过程表示干细胞的生成，即干细胞的自我更新；干细胞通过b、c生成了不同形态结构的细胞，所以
18、b、c过程表示细胞分化的过程，A项错误。细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，导致各细胞中蛋白质种类存在差异，B项错误。高度分化的细胞会丧失分裂能力，不具有细胞周期，C项错误。在细胞的分裂和分化过程中，遗传物质不发生变化，D项正确。5下图表示单克隆抗体的制备过程，请据图回答下列问题：(1)据图可知，_技术是动物细胞工程技术的基础，而_技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。(2)图中过程常用的诱导因素是_，过程常在_培养基中完成。(3)A细胞为_细胞，其特点是_。(4)合成的单克隆抗体最终可以从_和_中提取。解析(1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养，细胞融合技术突破了有性杂交方
19、法的局限，使远缘杂交成为可能。(2)过程中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要有生物法如用灭活的病毒，化学法如用聚乙二醇(PEG)和物理法如电激等。过程是单克隆抗体技术的筛选过程，是在特定的选择性培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提取单克隆抗体；体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。答案(1)动物细胞培养细胞融合(2)灭活的病毒(或聚乙二醇)选择性(3)杂交瘤既能迅速大量增殖，又能产生特定抗体(4)培养液小鼠腹水
