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2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体
学习目标：1.掌握动物细胞融合的原理和方法。
2．归纳单克隆抗体的制备过程及应用。
学科素养：1.科学思维：建立模型——动物细胞融合的方法和单克隆抗体制备的基本操作流程。
2．科学探究：运用所学生物学基础知识和相关资料，探索单克隆抗体制备过程中的疑难问题。
3．社会责任：关注动物细胞融合与单克隆抗体的发展和应用前景。知识点一　动物细胞融合技术
自主梳理
1．概念：使____________动物细胞结合形成____________的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的________。
2．诱导原理和结果
(1)诱导原理：____________。
(2)诱导结果：形成________细胞。
3．诱导动物细胞融合的常用方法
(1)化学法：________融合法等。
(2)物理法：________等。
(3)生物法：________诱导法等。
4．意义
(1)成为研究________、________、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
(2)利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为
________________开辟了新途径。
答案：
1．两个或多个　一个细胞　遗传信息
2．(1)细胞膜的流动性　(2)杂交
3．(1)PEG　(2)电融合法　(3)灭活病毒
4．(1)细胞遗传　细胞免疫　(2)制造单克隆抗体
[互动探究]
1．(生命观念)动物细胞融合的结构基础是什么？融合处理后的细胞是否可以直接用于培养？为什么？
提示：细胞膜的流动性。不可以。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合，不能保证所有细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种，因此需要筛选。
2．(科学思维)动物细胞之间或动物与人细胞之间都可以进行融合，产生的融合细胞有多少种？(只考虑两两融合)
提示：3种。
3．(科学思维)比较动物细胞融合与植物体细胞杂交所用的促融方法的异同。
提示：相同点：二者都可以采用PEG融合法、电融合法进行促融。不同点：动物细胞融合还可以采用灭活病毒诱导进行促融。
归纳提升
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
针对训练
1．关于动物细胞融合的说法错误的是(　　)
A．动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的多核细胞称为杂交细胞
B．动物细胞融合已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种的重要手段
C．常用于诱导动物细胞融合手段有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等
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
答案：A　
解析：动物细胞融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞，A错误；动物细胞融合已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种的重要手段，B正确；常用于诱导动物细胞融合手段有：化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒)、物理法(如电激等)，C正确；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，D正确。
2．下列关于植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较，正确的是 ( )
A．诱导融合的方法完全相同
B．所用的技术手段完全相同
C．所采用的原理完全相同
D．都能形成杂种细胞
答案：D　
解析：植物体细胞杂交诱导融合的方法有物理法和化学法，动物细胞融合的诱导方法有物理法、化学法和生物法，A错误；两者所用的技术手段不完全相同，植物体细胞杂交还需要采用植物组织培养技术，而动物细胞融合不需要，B错误；两者所采用的原理不完全相同，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性，而动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，C错误；两者都能形成杂种细胞，D正确。
知识点二　单克隆抗体及其应用
自主梳理
1．传统抗体
(1)制备方法：向动物体内反复注射某种________，使之产生相应抗体，从动物________中分离出所需抗体。
(2)缺点：产量低、________、________。
2．单克隆抗体制备原理
(1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌____________。
(2)骨髓瘤细胞特点：能在体外大量________。
(3)杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能________又能产生大量________。
3．制备过程
4．单克隆抗体的优点
能准确地识别______________，与特定抗原发生特异性结合，并且可以________。
5．单克隆抗体的应用
(1)作为________，具有准确、高效、简易、快速的优点。
(2)用于________和________。
答案：
1．(1)抗原　血清
(2)纯度低　特异性差
2．(1)一种特异性抗体　(2)增殖
(3)无限增殖　特定抗体
4．抗原的细微差异　大量制备
5．(1)诊断试剂　(2)治疗疾病　运载药物
[互动探究]
1．(科学思维)单克隆抗体的制备过程
(1)思考不直接用经过免疫的B淋巴细胞(浆细胞)获得抗体的原因是什么？
(2)连线比较单克隆抗体制备过程中几种细胞的特点。
Ⅰ.免疫过的B淋巴细胞　①能无限增殖但不能产生抗体
Ⅱ.骨髓瘤细胞 ②既能无限增殖，又能产生单一抗体
Ⅲ.杂交瘤细胞 ③能增殖、分化形成浆细胞、记忆细胞
Ⅳ.B淋巴细胞 ④能产生单一抗体，但不能无限增殖
(3)单克隆抗体制备过程中用到了哪些技术手段？
(4)两次筛选杂交瘤细胞的目的分别是什么？
(1)提示：可以产生抗体的B淋巴细胞为浆细胞，是高度分化的动物细胞，培养时很难恢复分裂能力，不能进行无限增殖，难以获得大量抗体。
(2)提示：Ⅰ—④，Ⅱ—①，Ⅲ—②，Ⅳ—③。
(3)提示：动物细胞培养、动物细胞融合。
(4)提示：第一次筛选的目的：获得杂交瘤细胞。
第二次筛选的目的：获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞。
2．(社会责任)单克隆抗体的应用
单克隆抗体被广泛用作诊断试剂的原因是什么？
提示：单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。
归纳提升
1．两种抗体的比较
名称 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
2.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淋巴细胞有很多种，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
3.三类细胞的比较
细胞类型 来源 特点
浆细胞 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 浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成 既能产生抗体，又能无限增殖
针对训练
1．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。
2．人工合成的脂质体是由磷脂双分子层形成的纳米级别的囊泡，可实现靶向给药。下列叙述错误的是(　　)
A．脂质体的稳定性受温度的影响
B．脂质体可以运载脂溶性药物
C．脂质体表面结合单克隆抗体可提高给药的靶向性
D．脂质体膜无选择透过性
答案：D　
解析：脂质体类似于含生物膜的结构，所以其稳定性受温度影响，A正确；脂溶性药物可以直接穿过脂质体结构进入细胞内，所以脂质体可以运载脂溶性药物，B正确；单克隆抗体特异性高，所以脂质体表面结合单克隆抗体可提高给药的靶向性，C正确；脂质体由磷脂双分子层形成，易溶于脂类的物质才容易进入脂质体，所以脂质体膜存在一定的选择透过性，D错误。
[要语必背]
1．动物细胞融合技术是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2．动物细胞融合的常用方法有聚乙二醇(PEG)法、灭活病毒诱导法、电融合法。
3．动物细胞融合技术的主要用途是制备单克隆抗体。
4．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，具有既能大量增殖又能产生专一抗体的能力。
5．制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
6．单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。
7．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。
巩固练习
1．(2021吉林高二期末)动物细胞融合的结果是(　　)
A．获得新个体
B．获得杂交细胞
C．获得新物种
D．获得多倍体种群
答案：B　
解析：动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，结果是获得杂交细胞。动物细胞融合最大的用途是制备单克隆抗体，综上分析，B正确。
2．下列关于动物细胞融合的说法，不正确的是　(　　)
A．细胞融合前要用酶解法分散成单个细胞
B．细胞融合的原理是细胞膜的流动性
C．融合后得到的杂交细胞能表现出两个亲本细胞的特点
D．融合后得到的杂交细胞具有两个细胞核
答案：D　
解析：动物细胞融合前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，将组织细胞分散成单个细胞，A正确；动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性，B正确；杂交细胞获得了两个亲本的遗传物质，能表现出两个亲本细胞的特点，C正确；融合后得到的杂交细胞是单核细胞，D错误。
3．对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是(　　)
A．均可使用PEG、电融合法或灭活病毒的方法诱导细胞融合
B．两者都可以跨越种属间的生殖隔离
C．两者都可以体现细胞的全能性
D．在适宜的条件下，均可发育成完整个体
答案：B　
解析：灭活的病毒是动物细胞融合特有的诱导剂，A错误；动物细胞融合和植物体细胞杂交技术都可以打破生殖隔离，B正确；植物体细胞杂交技术体现了细胞的全能性，动物细胞融合没有体现，C错误；目前，动物细胞融合不能发育成完整个体，D错误。
4．下列关于细胞工程的叙述中，正确的是(　　)
A．PEG是促细胞融合剂，可直接诱导动物细胞融合
B．动物细胞融合与植物体细胞杂交都能形成杂种个体
C．动物细胞培养和植物组织培养中所用培养基的营养成分完全相同
D．动物细胞培养中只进行过一次用胰蛋白酶进行处理
答案：A　
解析：PEG是促细胞融合剂(化学诱导)，可直接诱导动物细胞融合，A正确；动物细胞融合不能形成杂种个体，植物体细胞杂交能形成杂种个体，B错误；动物细胞培养和植物组织培养中所用培养基的营养成分不同，C错误；动物细胞培养中进行过两次用胰蛋白酶进行处理，首先用胰蛋白酶处理使组织细胞分散，还有动物细胞培养贴壁生长的细胞，在传代培养时需用胰蛋白酶进行处理，D错误。
5．无论是植物细胞，还是动物细胞，都可以利用一定的方法诱导融合，可用模型图表示细胞融合技术的一些过程，下列有关叙述错误的是(　　)
A．若该过程表示植物原生质体的融合，则甲、乙细胞可用酶解法获取
B．若该过程表示动物细胞融合，可用灭活的病毒诱导
C．若该过程表示制备单克隆抗体，则丙细胞是杂交瘤细胞
D．以上三个过程体现了细胞的全能性
答案：D　
解析：植物细胞融合需先用酶除去细胞壁，制备原生质体，再诱导细胞融合，A正确；若该过程表示动物细胞融合，则可用物理、化学和生物的方法诱导，生物方法即用灭活的病毒诱导，B正确；若该过程表示制备单克隆抗体，则丙细胞是杂交瘤细胞，C正确；以上三个过程都体现了细胞膜的流动性，D错误。
6．新型冠状病毒和SARS病毒都会造成肺炎。如图是SARS－CoV S蛋白特异性单克隆抗体的制备过程。回答下列问题：
(1)若只考虑细胞两两融合，图中产生甲细胞的溶液中理论上________种类型的细胞，在细胞融合的过程中区别于植物体细胞杂交技术所持有的诱导因素是________________
(2)用特定的选择性培养基筛选出的甲细胞具有的特点是____，筛选出的甲细胞还需进行________________，经多次的筛选，就可以获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(3)在SARS－CoV S蛋白特异性单克隆抗体的制备过程中，需要用到动物细胞培养技术。一般来说，动物细胞培养需要的条件有______(至少答出两点)。
(4)SARS－CoV S蛋白单克隆抗体________(填“能”或“不能”)对新型冠状病毒发挥作用，理由是________________。
答案：(1)3　灭活的病毒
(2)既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体　克隆化培养和抗体检测　(3)无菌、无毒环境，营养，温度、pH，气体环境
(4)不能　新型冠状病毒与SARS病毒的抗原不同，SARS－CoV S蛋白单克隆抗体只能与SARS－CoV S蛋白发生特异性结合　
解析：(1)只考虑细胞两两融合，甲理论上有3种融合细胞，包括两个骨髓瘤细胞融合的类型，两个已免疫的B细胞融合的类型，一个骨髓瘤细胞与一个已免疫B细胞融合的类型。动物细胞融合，区别于植物体细胞杂交技术所特有的诱导因素是灭活的病毒。(2)单克隆抗体的制备过程需要经过多次筛选，首先用特定的选择性培养基筛选出杂交瘤细胞，其具有的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体，还需进行克隆化培养和(专一)抗体检测，最终获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞，选出符合要求的细胞后，可在体外条件下培养或注射到小鼠腹腔内进行增殖。(3)动物细胞培养的条件包括以下几点：①无毒、无菌的环境；②营养物质：无机物(无机盐、微量元素等)，有机物(糖类、氨基酸、促生长因子等)；③血清和血浆(提供细胞生长必需的营养成份)；④适宜的温度和pH等。(4)抗体具有特异性，针对特定的病毒人体会产生相对应的抗体，故相应的SARS－CoV S蛋白单克隆抗体只会对SARS病毒起作用，不能对新型冠状病毒发挥作用。

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