一、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)1.概念:使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。2.結(jié)果:形成的雜交細(xì)胞具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的遺傳信息。3.原理:細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。4.方法:誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。5.意義(1)細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限,使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。(2)是研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。(3)雜交瘤技術(shù)為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
二、單克隆抗體及其應(yīng)用1.常規(guī)抗體的制備(1)方法:向動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原,使動(dòng)物體產(chǎn)生抗體,然后從動(dòng)物血清中分離所需抗體。(2)該方法的缺陷:產(chǎn)量低,純度低,特異性差。2.單克隆抗體制備的原理
3.單克隆抗體制備的過程
4.單克隆抗體的應(yīng)用(1)優(yōu)點(diǎn):能準(zhǔn)確地識(shí)別抗原的細(xì)微差異,與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合,并且可以大量制備。(2)應(yīng)用①作為診斷試劑。例如, 利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù),可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。②用單克隆抗體運(yùn)載藥物。如抗體—藥物偶聯(lián)物,通常由抗體、接頭和藥物三部分組成,通過將細(xì)胞毒素與能特異性識(shí)別抗原的單克隆抗體結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。③用于治療疾病。
【預(yù)習(xí)檢測(cè)】 1.判斷正誤。(1)植物原生質(zhì)體融合和動(dòng)物細(xì)胞融合的基本原理是相同的。(  )(2)動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)可用于培育雜種動(dòng)物和制備單克隆抗體。(  )(3)誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合可以用滅活病毒誘導(dǎo)法。(  )(4)與傳統(tǒng)抗體相比,單克隆抗體特異性強(qiáng),并且可大量制備。(  )(5)細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限,使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。(  )(6)將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)融合,培養(yǎng)液中融合后的細(xì)胞即為雜交瘤細(xì)胞。 (  )
2.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較,正確的是(  )①誘導(dǎo)融合的方法完全相同?、诙夹枰壤美w維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁?、刍驹硗耆嗤、芏寄苄纬呻s種細(xì)胞A.①②      B.①③C.②④D.③④ 答案:D
3.下圖是單克隆抗體制備過程示意圖,其中1過程注射的物質(zhì)和A細(xì)胞的名稱分別為(  )A.抗體、T淋巴細(xì)胞B.抗原、T淋巴細(xì)胞C.抗體、B淋巴細(xì)胞D.抗原、B淋巴細(xì)胞答案:D解析: 1過程注射的是抗原,使小鼠產(chǎn)生經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞(A細(xì)胞)。
4.動(dòng)物細(xì)胞融合的原理,以及與植物體細(xì)胞雜交相比,其特有的誘導(dǎo)因素分別是(  )A.細(xì)胞膜的流動(dòng)性、離心B.細(xì)胞膜的流動(dòng)性、滅活的病毒C.細(xì)胞的全能性、電激D.細(xì)胞的全能性、滅活的病毒答案:B解析:植物體細(xì)胞雜交的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性,動(dòng)物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性;動(dòng)物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等,其中滅活的病毒是其特有的誘導(dǎo)因素,而聚乙二醇、電激也可用于誘導(dǎo)植物體細(xì)胞雜交。
5.要想獲得大量的單克隆抗體,就必須用單個(gè)的B淋巴細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖,形成細(xì)胞群。其原因是(  )A.在體外培養(yǎng)條件下B淋巴細(xì)胞可以無限增殖B.在動(dòng)物體內(nèi),每個(gè)B淋巴細(xì)胞可產(chǎn)生多種抗體C.每一個(gè)B淋巴細(xì)胞都參與特異性免疫反應(yīng)D.每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體答案:D
知識(shí)點(diǎn)一 動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)
1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)與動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)有什么不同?提示:(1)利用滅活的病毒誘導(dǎo)是動(dòng)物細(xì)胞融合常用的方法,植物體細(xì)胞雜交不用此方法。(2)在植物體細(xì)胞雜交過程中,首先要去除細(xì)胞壁,制備原生質(zhì)體,而動(dòng)物細(xì)胞無細(xì)胞壁,可直接誘導(dǎo)融合。(3)通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可獲得雜種植株,通過動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)只能得到雜種細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物。
2.細(xì)胞融合的實(shí)質(zhì)是什么?動(dòng)物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是什么?提示:細(xì)胞融合的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞核融合。動(dòng)物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞核融合為一個(gè)細(xì)胞核。3.培養(yǎng)液中存在A、B兩種細(xì)胞,經(jīng)誘導(dǎo)融合處理后,培養(yǎng)液中可能存在的融合細(xì)胞類型有哪些(只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況)?哪種類型才是真正有意義的雜交細(xì)胞?提示:A—A融合細(xì)胞、B—B融合細(xì)胞、A—B融合細(xì)胞。其中A—B融合細(xì)胞才是真正有意義的雜交細(xì)胞。
1.滅活病毒誘導(dǎo)法的原理滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力,但并不破壞它們的抗原結(jié)構(gòu)。滅活病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用,使細(xì)胞互相凝聚,細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布,細(xì)胞膜打開,細(xì)胞發(fā)生融合。具體過程如上圖:
2.植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的比較
下圖為細(xì)胞融合技術(shù)的一些過程,請(qǐng)據(jù)圖回答問題。(1)從甲細(xì)胞和乙細(xì)胞到丙細(xì)胞的過程中,采用的方法中與誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合不同的是用       處理。?(2)如果甲、乙來自單倍體煙草的體細(xì)胞,那么它們已經(jīng)用酶降解且脫掉了    。 該過程所用的酶可能是        ,由此形成的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)形成的細(xì)胞團(tuán)稱為            。?
(3)若將基因型為AaBB的番茄細(xì)胞與基因型為AAbb的番茄細(xì)胞融合,所形成細(xì)胞的基因型是            。?(4)若將染色體組成為2A+XX的人細(xì)胞與染色體組成為2B+XX的鼠細(xì)胞融合,培育成的人—鼠細(xì)胞的染色體組成是            。?答案:(1)滅活的病毒(2)細(xì)胞壁 纖維素酶和果膠酶 愈傷組織(3)AAAaBBbb(4)2A+2B+XX+XX
解析:(1)誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合特有的方法是滅活病毒誘導(dǎo)法。(2)植物細(xì)胞有細(xì)胞壁,如果甲、乙來自單倍體煙草的體細(xì)胞,那么它們已經(jīng)用纖維素酶和果膠酶處理脫掉了細(xì)胞壁。植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種細(xì)胞,經(jīng)脫分化形成愈傷組織。(3)若將基因型為AaBB的番茄細(xì)胞與基因型為AAbb的番茄細(xì)胞融合,所形成細(xì)胞的基因型是兩種細(xì)胞基因型的累加,即AAAaBBbb。(4)細(xì)胞融合后的染色體組成是兩種細(xì)胞染色體組成的累加。
【變式訓(xùn)練】 1.(不定項(xiàng)選擇題)下圖為細(xì)胞融合的示意圖,下列敘述正確的是(  )A.若a細(xì)胞和b細(xì)胞是植物細(xì)胞,需先去除細(xì)胞壁再誘導(dǎo)融合B.a細(xì)胞和b細(xì)胞之間的融合需要促融處理后才能實(shí)現(xiàn)C.c細(xì)胞的形成與a、b細(xì)胞膜的流動(dòng)性都有關(guān)D.c細(xì)胞將同時(shí)表達(dá)a細(xì)胞和b細(xì)胞中的所有基因答案:ABC解析:植物細(xì)胞融合前需去除細(xì)胞壁,形成原生質(zhì)體,再誘導(dǎo)融合。細(xì)胞融合需要促融處理。細(xì)胞融合依賴于細(xì)胞膜的流動(dòng)性。融合細(xì)胞中不能表達(dá)所有基因。
2.下列對(duì)植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合的比較,正確的是(  )A.動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同,誘導(dǎo)融合的方法也完全相同B.兩者都可以跨越種屬間的生殖隔離,突破有性雜交方法的局限,使遠(yuǎn)緣雜交成為可能C.利用植物細(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù),為制造單克隆抗體開辟了新途徑D.目前科學(xué)家終于實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)植物物種間的體細(xì)胞雜交,得到了同時(shí)具有兩個(gè)物種遺傳物質(zhì)的超級(jí)植物,并使它們的性狀全部得以體現(xiàn)答案:B
解析:動(dòng)物細(xì)胞融合可用滅活的病毒誘導(dǎo),而植物原生質(zhì)體不可以。利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù),為制造單克隆抗體開辟了新途徑?!俺?jí)植物”具有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì),但它們的性狀不能全部表達(dá)。
知識(shí)點(diǎn)二 單克隆抗體及其應(yīng)用
1.為什么要給小鼠注射抗原?提示:以獲得能產(chǎn)生相應(yīng)抗體的B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)。2.能否直接用經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)來獲得單克隆抗體?為什么?提示:不能。用于獲得雜交瘤細(xì)胞的B淋巴細(xì)胞為漿細(xì)胞。漿細(xì)胞是高度分化的動(dòng)物細(xì)胞,培養(yǎng)時(shí)很難恢復(fù)分裂能力,不能進(jìn)行無限增殖,難以獲得單克隆抗體。
3.制備單克隆抗體時(shí),為什么要選用B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞?提示:每個(gè)B淋巴細(xì)胞只能分泌一種特異性抗體,但不能無限增殖;骨髓瘤細(xì)胞可大量快速增殖,卻不能產(chǎn)生抗體。若將兩種細(xì)胞融合在一起,則既能產(chǎn)生特異性抗體,又能快速增殖。4.B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)聚乙二醇處理后,培養(yǎng)液中存在哪幾種細(xì)胞?提示:未融合的B淋巴細(xì)胞、未融合的骨髓瘤細(xì)胞、B—B融合細(xì)胞、瘤—瘤融合細(xì)胞、B—瘤融合細(xì)胞。5.在制備單克隆抗體的過程中需進(jìn)行兩次篩選,其目的分別是什么?提示:第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細(xì)胞,第二次篩選的目的是獲得能產(chǎn)生所需單一抗體的雜交瘤細(xì)胞。
1.血清抗體與單克隆抗體的比較
2.單克隆抗體制備過程的幾個(gè)問題分析(1)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行免疫的原因:B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程,即接觸抗原,增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細(xì)胞,才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,所以,與骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。
(2)單克隆抗體制備過程中的兩次篩選第一次篩選:B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)劑作用后,會(huì)出現(xiàn)多種細(xì)胞,如B—B細(xì)胞、瘤—瘤細(xì)胞、B—瘤細(xì)胞、B細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞等,因而要用選擇培養(yǎng)基篩選獲得雜交瘤細(xì)胞(即B—瘤細(xì)胞)。用特定的培養(yǎng)基篩選,未融合的和融合的具有相同核的細(xì)胞死亡,只有雜種細(xì)胞才能生長。第二次篩選:B淋巴細(xì)胞有多種,與骨髓瘤細(xì)胞融合后產(chǎn)生多種雜交瘤細(xì)胞,因而需要對(duì)雜交瘤細(xì)胞做進(jìn)一步的篩選。通常用“有限稀釋法”,將雜交瘤細(xì)胞稀釋用多孔培養(yǎng)板培養(yǎng),使每孔中的細(xì)胞不超過一個(gè),培養(yǎng)增殖后,檢測(cè)各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體,以確定是不是所需要的雜交瘤細(xì)胞。
(3)雜交瘤細(xì)胞具備雙親的遺傳物質(zhì),不僅具有漿細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的能力,還具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的能力,從而可以克服單純B淋巴細(xì)胞不能無限增殖的缺點(diǎn),大量生產(chǎn)單克隆抗體。
下圖是制備分泌抗X(H1N1流感病毒)抗體的過程,請(qǐng)據(jù)圖回答問題。
(1)給小鼠注射抗原的目的是                。?(2)在單克隆抗體制備過程中,之所以選用B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞,是因?yàn)樗鼈內(nèi)诤虾蟮碾s交瘤細(xì)胞具有            的特性。?(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等,與植物細(xì)胞培養(yǎng)基有所不同的是還含有             。?(4)在動(dòng)物細(xì)胞融合過程中,需要將所選取的組織細(xì)胞分散開,以利于細(xì)胞融合,常用          處理離體組織細(xì)胞使之分散開。?(5)圖中有兩次篩選過程,其中步驟④的目的是篩選出        ,步驟⑤⑥的目的是篩選出                  。?
(6)請(qǐng)根據(jù)以下信息,設(shè)計(jì)一種方法(不考慮機(jī)械方法),從培養(yǎng)液中篩選出雜交瘤細(xì)胞。已知細(xì)胞合成DNA有D和S兩條途徑,其中D途徑能被腺嘌呤阻斷。人淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑,但一般不分裂增殖;鼠骨髓瘤細(xì)胞中盡管只有D途徑,但能不斷分裂增殖。將這兩種細(xì)胞在試管中混合,加入聚乙二醇促融,獲得雜種細(xì)胞。方法:  。?原理:????  。?
答案:(1)獲得能產(chǎn)生相應(yīng)抗體的B淋巴細(xì)胞(2)既能無限增殖,又能產(chǎn)生特定抗體(3)動(dòng)物血清(4)胰蛋白酶(5)雜交瘤細(xì)胞 能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞(6)培養(yǎng)液中加入腺嘌呤,收集增殖的細(xì)胞 加入腺嘌呤后,使D合成途徑阻斷,僅有D合成途徑的骨髓瘤細(xì)胞及其自身融合的細(xì)胞不能增殖,但人的淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合后形成的雜種細(xì)胞可以利用B淋巴細(xì)胞中的S途徑合成DNA而增殖
解析:(1)根據(jù)抗原與抗體特異性結(jié)合的原理,用特定抗原刺激,小鼠體內(nèi)生成能產(chǎn)生特定抗體的漿細(xì)胞,即可獲得相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞。(2)雜交瘤細(xì)胞具有兩種細(xì)胞的遺傳物質(zhì),既能產(chǎn)生特定的抗體,又能無限增殖。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液與植物組織培養(yǎng)基相比,除物理狀態(tài)不同外,成分也不相同,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中還含動(dòng)物血清。(4)為使動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞,可用胰蛋白酶處理。(5)在單克隆抗體制備過程中,從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細(xì)胞可能有多種,以及細(xì)胞融合方式有多種,從而產(chǎn)生多種融合細(xì)胞以及多種雜交瘤細(xì)胞,因此需多次篩選。從圖中可以看出,④是用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞,⑤⑥是篩選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。
(6)據(jù)題干信息可知,可在培養(yǎng)液中加入腺嘌呤,使D合成途徑阻斷,僅有D合成途徑的骨髓瘤細(xì)胞及其自身融合的細(xì)胞不能增殖,而B淋巴細(xì)胞一般不增殖,但B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合后形成的雜種細(xì)胞可以利用B淋巴細(xì)胞中的S途徑合成DNA而增殖。
【變式訓(xùn)練】 1.根據(jù)單克隆抗體制備流程示意圖判斷,下列敘述正確的是(  )A.制備單克隆抗體的原理包括細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的全能性等B.根據(jù)培養(yǎng)基的物理性質(zhì)分類,圖中HAT培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基C.在制備單克隆抗體的過程中有兩次篩選,第一次是篩選雜交瘤細(xì)胞,第二次是篩選能夠產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞D.小鼠骨髓瘤細(xì)胞染色體是40條,B淋巴細(xì)胞的染色體為46條,融合后形成的雜交瘤細(xì)胞中DNA分子為86個(gè)答案:C
解析:制備單克隆抗體不涉及細(xì)胞的全能性,A項(xiàng)錯(cuò)誤。HAT培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基,是根據(jù)功能分類的,而不是物理性質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤。動(dòng)物細(xì)胞兩兩融合,可能出現(xiàn)3種不同的情況,需要通過篩選獲取雜交瘤細(xì)胞,這些雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體并不單一,需要經(jīng)過第二次篩選,以獲得能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞,C項(xiàng)正確。融合后的雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中含有少量的DNA,因此雜交瘤細(xì)胞中的DNA分子數(shù)應(yīng)大于86個(gè),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.單克隆抗體在醫(yī)療、診斷等方面發(fā)揮著越來越重要的作用??茖W(xué)家米爾斯坦和科勒設(shè)計(jì)了一個(gè)用已免疫的B淋巴細(xì)胞制備單克隆抗體的實(shí)驗(yàn),下圖為其實(shí)驗(yàn)流程圖。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(  )A.a是骨髓瘤細(xì)胞,②表示在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)B.制備單克隆抗體時(shí),選擇B淋巴細(xì)胞的原因是它能分泌多種特異性抗體C.③過程如在體外培養(yǎng),則需要無菌、無毒,營養(yǎng)充足,溫度、pH 適宜等環(huán)境條件D.誘導(dǎo)動(dòng)、植物細(xì)胞融合常用的一種化學(xué)誘導(dǎo)劑是聚乙二醇答案:B解析:每一種B淋巴細(xì)胞經(jīng)特定抗原刺激只能產(chǎn)生一種特異性抗體。

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選擇性必修3二 動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體課文內(nèi)容課件ppt

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高中生物人教版 (2019)選擇性必修3電子課本

第2節(jié) 基因工程的基本操作程序

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 選擇性必修3

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