1、22.2 动物细胞融合与单克隆抗体学习导航1.掌握动物细胞融合技术2.理解单克隆抗体技术。重、难点3.了解动物细胞融合和单克隆抗体技术的应用。重点新知初探思维启动 一、动物细胞融合 概念 _动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称为细胞杂交 条件 需要聚乙二醇(PEG)、_或电激等诱导因素 原理 细胞膜的流动性 两个或多个灭活的病毒结果 形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为_ 意义 突破了_方法的局限，使远缘杂交成为可能。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，为制备_开辟了新的途径 杂交细胞有性杂交单克隆抗体想一想 1动物细胞融合完成的标志是什么？【提示】细胞
2、核融合。二、单克隆抗体 1.制备原理(1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞产生一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外_(能/不能)无限增殖。(2)骨髓瘤细胞特点：能无限增殖。不能(3)杂交瘤细胞特点：B淋巴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.单克隆抗体优点：_、并可大量制备。4.单克隆抗体的应用(1)作为诊断试剂，具有准确、_、简易、_的优点。(2)用于治疗疾病和_。特异性强、灵敏度高高效快速运载药物想一想 2什么是单克隆抗体？鼠的单克隆抗体能否用于人体疾病的治疗？为什么？【提示】单克隆抗体是由单一杂交瘤细胞增殖产生的高度专一的抗体。不能。因为鼠的B
3、淋巴细胞所产生的抗体与人体B淋巴细胞产生的抗体是不同的。要点突破讲练互动 要点一 动物细胞融合 1.动物细胞融合的操作步骤2.动物细胞的融合过程 细胞膜融合细胞质融合细胞核融合(标志着细胞融合的完成)。3.重组细胞的特点 融合形成的杂交瘤细胞具有两个细胞的遗传信息，通过动物细胞培养，杂交瘤细胞表现出两个亲本的特点。4.植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜流动性和植物细胞全能性 细胞膜流动性 步骤 酶解法去掉细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种体细胞,再经过植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合 诱导方法 物理方法、化学方法 物理方法、化学
4、方法、灭活病毒 结果 形成杂种植株 形成杂种细胞 特别提醒 二者的区别除表中所列外，还有培养基的类型和成分，所用的酶等的不同，但二者均需在无菌条件下进行。(2012太原五中高二检测)运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：用人的细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体逐渐丢失，只剩一条或几条。如图是人的缺乏HGPRT酶突变细胞株(HGPRT)和小鼠的缺乏TK酶细胞株(TK)融合后并在HAT培养例1液中培养的过程，结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK
5、酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。(1)体细胞杂交突破了_，过程常用的生物方法是_。(2)过程中，为了防止细菌的污染，所用培养液应该添加一定量的_。此外还要定期用_处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液。(3)从培养过程看，HAT培养液不仅能提供养料，还起_作用。(4)从图示结果看，可以确定人的_基因位于_号染色体；该方法可以对鼠基因定位吗？_。【解析】(1)体细胞杂交具有突破有性杂交方法局限的优点,过程是细胞融合的过程,对于动物细胞常采用灭活的病毒诱导融合。(2)为防止杂菌污染，在培养液中可加入一定量的抗生素；使贴壁细胞脱落形成细胞悬液的方法是用胰蛋白酶定期处理。(3)图中
6、过程是一个筛选的过程，HAT培养液不仅能提供养料,还起特殊的选择作用，即只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才能存活。(4)该方法不能对鼠基因进行定位，因为运用此方法定位基因有一个前提，即要保证杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体逐渐丢失，或只剩一条或几条。鼠的染色体是全部的，即使知道存在某基因,也无法认定该基因位于哪条染色体上。【答案】(1)有性杂交方法的局限 灭活的病毒诱导(2)抗生素 胰蛋白酶(3)选择(4)TK酶 17 不能互动探究(1)本题中细胞融合手段不同于植物体细胞杂交的是什么？(2)本题中培养液中融合处理后的细胞类型最多有几种？分别是什么细胞？【提示】(1
7、)动物细胞融合的手段与植物体细胞杂交的区别是前者通常采用灭活的病毒作为诱导剂。(2)细胞类型通常有5种，即鼠鼠、人人、人鼠、人、鼠单独的细胞。【易误警示】(1)常用的病毒诱导剂有仙台病毒、新城鸡瘟病毒、疱疹病毒等，其中仙台病毒最常用。(2)用做诱导剂的病毒必须事先灭活，使病毒的感染活性、增殖能力丧失但不破坏病毒的抗原结构。要点二 单克隆抗体的制备 1.单克隆抗体制备的关键思路及操作依据(1)关键思路：克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群；将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，获得杂交瘤细胞。(2)用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因：每一个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
8、;B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.单克隆抗体制备过程中的筛选及原因(1)第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况：B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞才是需要的杂种细胞。(2)第二次筛选需先在多孔培养皿上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生所需特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。(2012北京四中高二质检)1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交
9、瘤技术制备出单克隆抗体。请根据下图回答问题：例2(1)病原体注入小鼠体内后，要经过_细胞处理后形成抗原MHC复合体，才能被免疫细胞识别。(2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以_ 作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有_的特点。(3)单克隆抗体的特点是_。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_。解析：灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。答案：(1)吞噬(或巨噬)(2)灭活的仙台病毒或聚乙二醇 既能产生特异性抗体，又
10、能无限增殖(3)特异性强，纯度高(或：专一性强、灵敏度高)体外培养法和动物体内培养法变式训练(2012西宁五中高二检测)根据单克隆抗体制备流程示意图判断以下选项中正确的是()A单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细胞膜的流动性、细胞的全能性等B根据培养基的物理性质分类，图中HAT培养基属于选择培养基C在制备单克隆抗体的过程中有两次选择，第一次是选择杂交瘤细胞，第二次是选择能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞D老鼠骨髓瘤细胞染色体数是40，效应B细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86解析：选C。单克隆抗体的制备过程中，杂交瘤细胞不能培育成个体，未体现细胞的全能性，A错；培养基根据
11、物理性质可分为固体培养基和液体培养基等，按用途分为选择培养基、鉴别培养基等，B错；融合后杂交瘤细胞染色体数是86，DNA数要考虑细胞质中的DNA，多于86，D错；C项描述正确。要点三 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合(单克隆抗体制备)融合前处理 纤维素酶、果胶酶除去细胞壁 注射特定抗原免疫处理正常小鼠 促融 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇 物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇 生物法：灭活的病毒 理论基础 细胞的全能性、细胞膜的流动性 细胞膜的流动性、细胞增殖 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合(单克隆抗体制备)过程 原生质体的制备
12、 原生质体的融合 杂种细胞的筛选与培养 杂种植株诱导与鉴定 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合(单克隆抗体制备)意义和用途 克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围 应用：如白菜甘蓝杂种植株 制备单克隆抗体 诊断、治疗、预防疾病。例如：a.肿瘤定位诊断，放射性抗体肿瘤 b.生物导弹治疗，抗体抗癌药物肿瘤 有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：例3(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于
13、两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是_。(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_。这种育种方法的优点是_。(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是_。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_的特点。一般不能通过直接培养B淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是_。【解析】(1)a是基因型为Hhrr的烟草的花粉,故其基因型为Hr、hr；b是基因型为hhRr的烟草的花粉，故其基因型为hR、hr,因此经细胞融
14、合可能形成的融合细胞有：HHrr、hhrr、hhRR、Hhrr、hhRr、HhRr，共6种，分析这6种细胞除HhRr之外均有一对隐性纯合基因(rr或hh)，即在光照强度大于800 lx时都不能生长,因此获取基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是给予大于800 lx的光照。(2)a、b表示两种植物体细胞，则通过细胞融合形成d细胞可借助植物体细胞杂交技术，杂交细胞能形成杂种植株是由于植物细胞具有全能性，这种育种方法的最大优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。(3)a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞为杂交瘤细胞,其特点是既能无限繁殖，又能产生特定的抗体。产生的抗体为单克隆抗体，同血清
15、抗体相比，它具有特异性强、灵敏度高、可大量制备等特点。生产上一般不能通过直接培养B淋巴细胞来制备单克隆抗体是因为B淋巴细胞高度分化,不能增殖。【答案】(1)给予大于800 lx的光照(2)植物细胞的全能性 克服了远缘杂交的障碍(3)既能无限增殖，又能产生特定的抗体 特异性强、灵敏度高、可大量制备 B淋巴细胞高度分化，不能增殖【探规寻律】杂交细胞的筛选方法(1)细胞工程中运用特定的选择培养基可将人们所需的细胞筛选出来。利用细胞的某些代谢特点，在培养基中加入特定的化学物质，使细胞代谢进行或不能进行下去而得以保留或淘汰，如单克隆抗体的筛选。(2)动物细胞融合与植物体细胞杂交的筛选方法不同：前者可用免
16、疫法，后者可用机械方法、生理学或遗传学方法。变式训练下列关于细胞工程的叙述，错误的是()A电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 C小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 D某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同解析：选D。在植物体细胞杂交和动物体细胞融合时，均可采用离心、电刺激、振动等物理方法或化学促融剂如聚乙二醇等方法；植物细胞的外面因有细胞壁会影响细胞的融合，故应在实验前用纤维素酶或果胶酶除去细胞壁，而动物细胞培养过程中存在着接触性抑制效应，故需要用胰蛋白酶进行处理；单克隆抗体的制备就是利用经抗原免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合再经筛选而成的；甲、乙两个品种的植物体细胞杂交相当于形成了异源四倍体，而常规的杂交形成的是二倍体。
