高中人教版 (2019)第2章 细胞工程第2节 动物细胞工程二 动物细胞融合技术与单克隆抗体教案配套ppt课件

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1.概述动物细胞融合的原理、方法和过程,形成正确的生命观念。2.概述动物细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。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,明确在生活中的应用,培养科学思维和工程思维。
一、动物细胞融合技术1.概念: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。2.结果: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。
3.诱导方法。(1)物理法:电融合法等。(2)化学法:PEG融合法等。(3)生物法:灭活病毒诱导法等。4.意义:细胞融合技术突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。
5.应用:成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段,特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术,为制造单克隆抗体开辟了新途径。微提醒 融合后的细胞不能直接用于培养,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。
微思考 动物细胞融合完成的标志是什么?提示:动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞。
二、单克隆抗体及其应用1.传统的抗体制备。(1)方法:向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后从动物血清中分离所需抗体。(2)缺点:产量低、纯度低、特异性差。
2.单克隆抗体的制备原理。(1)
(2)解决思路:将一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞,其既能大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体。
3.单克隆抗体的制备过程。
4.单克隆抗体的应用。(1)广泛用作诊断试剂。如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。(2)用于运载药物和治疗疾病。
微判断1.用特定的抗原对小鼠进行免疫后,从小鼠脾中只能得到一种B淋巴细胞。(　　)2.单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(　　)3.单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(　　)
微训练 下列关于单克隆抗体的制备和应用的叙述,正确的是(　　)A.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合,一般需要灭活的病毒或聚乙二醇诱导B.融合后形成的杂交瘤细胞既能无限增殖,又能产生单克隆抗体C.体外培养时,一个B淋巴细胞既可以产生抗体,也能无限增殖
D.单克隆抗体与常规抗体相比,特异性强,可利用分子克隆技术大量制备答案:A
解析:动物细胞的融合需要物理、化学或生物的方法来诱导,其中生物方法常利用灭活的病毒来诱导,化学方法常利用聚乙二醇作诱导剂,A项正确。第一次筛选出的杂交瘤细胞不一定能产生针对特定抗原的单克隆抗体,需要进行第二次筛选才能达到目的,B项错误。在体外培养条件下,一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的,C项错误。与常规抗体相比,单克隆抗体最主要的优点在于其特异性强,它可以利用杂交瘤细胞的克隆而实现大量制备,而非分子克隆,D项错误。
一 动物细胞融合技术问题探究下图表示动物细胞融合的过程,请结合图示过程回答下列问题。
(1)为什么灭活的病毒可以诱导动物细胞融合?不灭活的病毒可以吗?提示:灭活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。不可以,因为不灭活的病毒会感染细胞。
(2)融合形成的杂交细胞在遗传上有什么特点?提示:杂交细胞具有两个或多个细胞的遗传信息,能表现出两个或多个亲本细胞的性状。(3)结合植物体细胞杂交技术分析,动物细胞融合技术能培养形成杂种动物个体吗?提示:不能。融合后的杂交细胞经过培养只能通过细胞分裂形成细胞群,不能形成杂种动物个体。
归纳总结1.动物细胞融合技术。(1)原理:细胞膜的流动性。(2)操作过程:细胞膜融合→细胞质融合→细胞核融合(实质)。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流动性,细胞融合的实质是细胞核融合。动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞。以灭活的病毒诱导为例,大致过程见下图。
(3)筛选的原因:诱导融合的手段只是促使细胞间的融合,不能保证所有的细胞都发生融合,形成的融合细胞也有多种,因此需要进行筛选。(4)融合细胞的特点:形成单核杂交细胞,具有原来两个或多个细胞的遗传信息,通过动物细胞培养,杂交细胞表现出两个或多个亲本细胞的特点。
2.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较。
典例剖析【例1】下图是两种生物的细胞融合示意图,下列关于该图的叙述,正确的是(　　)①a过程必须去除细胞膜,b过程需要通过细胞识别　②若X是抗体,则甲、乙细胞是肿瘤细胞和经抗原刺激产生的B淋巴细胞　③若X是苹果—梨幼苗,则c过程是细胞分裂、分化　④细胞融合技术的缺点是不能实现远缘杂交A.①B.①②C.②③D.②③④答案:C
解析:动物细胞融合不需要去除细胞膜,两个细胞的细胞膜融合不需要识别,①错误。若X是抗体,则甲、乙细胞是肿瘤细胞和经抗原刺激产生的B淋巴细胞,二者融合后的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖,又能产生抗体,②正确。若X是苹果—梨幼苗,则甲、乙细胞分别是苹果细胞和梨细胞,c过程是细胞分裂、分化,③正确。细胞融合技术打破了生殖隔离,使远缘杂交成为可能,④错误。
学以致用1.下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交的说法,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答案:D
解析: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病毒诱导法,而植物体细胞杂交不能使用该方法;动物细胞融合前需用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,将组织分散成单个细胞,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和未融合细胞,因此要进行筛选。
二 单克隆抗体及其应用问题探究下图是单克隆抗体制备过程的各阶段图解,请据图回答下列问题。
(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。提示:(2)在单克隆抗体制备过程中,B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞具有什么样的特点?提示:既能迅速大量增殖,又能产生抗体。
(3)图中进行了两次筛选,这两次筛选的目的相同吗?请说明理由。提示:不相同。第一次筛选出杂交瘤细胞,第二次筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(4)新型冠状病毒导致的全球疫情影响了人类的生产和生活。如果你是一名研究员,想从单克隆抗体的角度研发治疗新型冠状病毒感染的药物,请思考过程B注射的抗原是什么。提示:减毒或灭活的新型冠状病毒。
归纳总结1.血清抗体与单克隆抗体的比较。
2.制备单克隆抗体过程中的两次筛选。
3.三种细胞的比较。
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淋巴细胞要经过免疫过程,即接受抗原刺激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。所以,与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。(2)杂交瘤细胞具备原来两个细胞的遗传信息,不仅具有B淋巴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,从而可以大量生产单克隆抗体。
典例剖析【例2】甘草酸是中药甘草的主要活性成分。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,其基本操作过程如下图所示。
下列相关叙述正确的是(　　)A.过程①注射相应抗原后应立即从小鼠脾中提取细胞甲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答案:D
解析:过程①注射相应抗原后,需要机体进行免疫,产生具有免疫能力的B淋巴细胞后,才可以从小鼠脾中提取细胞甲,A项错误。过程②诱导细胞融合,利用了细胞膜的流动性,B项错误。过程③用选择培养基获得杂交瘤细胞,过程④用克隆化培养和抗体检测得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,C项错误。杂交瘤细胞既能迅速大量增殖又能产生抗体,过程⑤无论在体内还是体外进行,细胞丁都可大量增殖,D项正确。
学以致用2.将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合,可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体,其依据是(　　)A.B淋巴细胞可产生抗体,但不能无限增殖;骨髓瘤细胞不产生抗体,但能无限增殖B.B淋巴细胞和骨髓瘤细胞都能进行体外培养C.B淋巴细胞既能无限增殖,也可以产生抗体D.骨髓瘤细胞只有与B淋巴细胞融合,才能产生抗体答案:A
解析:用杂交瘤细胞生产单克隆抗体,依据的原理是B淋巴细胞可产生抗体,但不能无限增殖;骨髓瘤细胞不产生抗体,但能无限增殖。
1.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答案:D解析:胰蛋白酶在动物细胞培养时用到,可将动物组织分散成单个细胞。
2.下列关于动物细胞融合的说法,错误的是(　　)A.动物细胞融合是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程B.动物细胞融合需要用纤维素酶处理C.动物细胞融合时需要人工诱导D.常用的诱导动物细胞融合的因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等答案:B
解析:动物细胞没有细胞壁,所以诱导融合前不需要用纤维素酶处理。
3.下图是单克隆抗体制备过程示意图,其中过程1注射的物质和A细胞的名称分别是(　　)A.抗体、T淋巴细胞B.抗原、T淋巴细胞C.抗体、B淋巴细胞D.抗原、B淋巴细胞答案:D
4.下图表示细胞融合的部分过程,请据图回答下列问题。(1)若上图表示植物细胞融合的过程,欲将丁细胞培育成植株,可选用　　　　　　技术,这一培养过程主要包括　　　　　　和　　　　　　两个阶段。 
(2)若上图表示动物细胞融合的过程,过程①常用的区别于植物细胞的诱导剂是　　　　　　　　,丁细胞称为　　　　　　　　。对动物细胞进行培养时,培养基中除必要的营养物质外,通常需要加入　　　　等一些天然成分。(3)若上图表示制备单克隆抗体的部分过程,甲细胞为小鼠的骨髓瘤细胞,则乙细胞为　　　　　　　　　　　。在分离乙细胞之前,应对小鼠进行的处理是　　　　　　　　　。只考虑两个细胞融合,获得的丙细胞有　　种。 
(4)若上图表示制备单克隆抗体的部分过程,过程②筛选得到的丁细胞的特点是　　　　　　　　　　　　　　　。上述制备过程涉及的生物技术有　 　。获得丁细胞后进行体内培养或体外培养,可提取单克隆抗体。单克隆抗体的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。