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第2章 细胞工程
第2节　动物细胞工程
第2课时　动物细胞融合技术与单克隆抗体
课时目标 1.通过对动物细胞融合的结构基础、诱导方法及原理的理解，掌握动物细胞融合的过程。(生命观念、科学思维)
2．采用模型与建模的方法，阐明单克隆抗体的制备过程。(科学思维)
3．讨论单克隆抗体在医学领域上的应用，分析与认同其优势和发展潜力。(社会责任)
一、动物细胞融合技术
1．概念：使 或 动物细胞结合形成 的技术。
2．原理： 。
3．诱导融合的方法：PEG融合法、 法、 法。
4．意义
(1)细胞融合技术突破了 的局限，使 成为可能。
(2)是研究细胞遗传、细胞 、肿瘤和培育 等的重要手段。
(3)为制造 开辟了新途径。
两个
多个
一个细胞
细胞膜的流动性
电融合
灭活病毒诱导
有性杂交
远缘杂交
免疫
生物新品种
单克隆抗体
二、单克隆抗体及其应用
1．传统抗体的获得
(1)方法：向动物体内反复注射某种 ，使动物产生抗体，然后从动物 中分离所需抗体。
(2)缺陷：产量 、纯度低、 。
2．单克隆抗体的制备
(1)
抗原
血清
低
特异性差
(2)解决思路：将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合为 。
(3)制备过程
杂交瘤细胞
3．单克隆抗体的优点
(1)能准确地识别 的细微差异。
(2)与特定抗原发生 结合。
(3)可以 制备。
4．单克隆抗体的应用
(1)作为 ，如定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
(2)运载药物，如ADC(抗体—药物偶联物)。
(3)治疗疾病。
抗原
特异性
大量
诊断试剂
◆名师点睛
1．单克隆抗体制备的技术手段和原理
(1)技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养。
(2)原理：细胞膜的流动性和细胞增殖。
2．抗体—药物偶联物(ADC)
主要由单克隆抗体和药物(如细胞毒素)构成，单克隆抗体只是能够识别肿瘤细胞，药物能起到杀伤肿瘤细胞的作用。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．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(PEG)、灭活病毒。(　　　　)
2．灭活的含义是用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。(　　　　)
3．二倍体动物细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。(　　　　)
4．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，得到的都是杂交瘤细胞。(　　　　)
5．单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的相同。(　　　　)
√
×
×
×
×
6．杂交瘤细胞具有两个亲本细胞的遗传信息，具有既能产生抗体又能大量增殖的特点。(　　　　)
7．单克隆抗体的优点是特异性强，灵敏度高，可大量制备。(　　　　)
√
√
◆思维启迪
1．利用传统方法生产的抗体为什么纯度低？
提示：动物在环境中接触到的抗原种类多，故体内产生的抗体种类也较多，导致提取的抗体纯度低。
2．为什么灭活的病毒能作为诱导因素？
提示：灭活的病毒能使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。把两个动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理后，先发生细胞膜融合，然后细胞质融合，最后细胞核融合，进而形成杂交细胞。
任务一 动物细胞融合技术
下图为动物细胞融合的过程图解。
[问题探究]
1．动物细胞融合的基本原理是什么？融合处理后的细胞是否可以直接用于培养？为什么？
答案：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．与诱导植物原生质体融合相比，诱导动物细胞融合特有的方法是什么？
答案：诱导动物细胞融合特有的方法是灭活病毒诱导法。
3．若只考虑A、B两种细胞间的两两融合，诱导形成的融合细胞有几种？
答案：有三种，即同种细胞融合(AA，BB)和不同种细胞融合(AB)。
植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
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
融合前处理 除去细胞壁 使细胞分散开
常用的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
诱导方法 物理法：电融合法和离心法等；
化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等 物理法：电融合法等；
化学法：聚乙二醇(PEG)融合法等；
生物法：灭活病毒诱导法
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 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
提醒：动物细胞融合时，先是细胞膜发生融合，然后是细胞质融合，最后是细胞核的融合。当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞，则标志着动物细胞融合的完成。
B
1．下图表示仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合
B．细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质
C．该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D．此过程的原理是动物细胞具有全能性
解析：
不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；如题图所示，细胞A、B融合成一个细胞，则细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B正确；该融合过程体现了细胞膜具有流动性，C错误；此过程的原理是动物细胞膜具有流动性，D错误。
B
2．(2024·武汉高二检测)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融合法、电融合法或灭活病毒诱导法诱导细胞融合
B．两者都可以跨越种属间的生殖隔离
C．两者都需要用到纤维素酶和果胶酶
D．在适宜的条件下，均可发育成完整个体
解析：
动物细胞融合和植物体细胞杂交技术中诱导融合的方法不完全相同，动物细胞融合的方法有物理法(电融合法)、化学法(PEG融合法)和生物法(灭活病毒诱导法)，而植物体细胞杂交中诱导融合的方法只有物理法和化学法，A错误；动物细胞融合和植物体细胞杂交都可以跨越种属间的生殖隔离，突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能，B正确；植物细胞含有细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故进行植物体细胞杂交时需要纤维素酶和果胶酶分解细胞壁，而动物细胞不含细胞壁，不需要用纤维素酶和果胶酶，C错误；植物体细胞杂交能够在适宜条件下发育成完整个体，动物细胞融合不能发育成个体，能够用来制备单克隆抗体，D错误。
任务二 单克隆抗体及其应用
下图为单克隆抗体的制备过程。
[问题探究]
1．给小鼠注射抗原的目的是什么？
答案：获得能产生相应抗体的B淋巴细胞(浆细胞)。诱导融合的B淋巴细胞是经免疫产生的，未经免疫的B淋巴细胞不能产生抗体。
2．B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经灭活的病毒处理后，培养液中存在哪几种细胞？(不考虑多个细胞相互融合的情况)
答案：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、B淋巴细胞—B淋巴细胞、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞。
3．选择杂交瘤细胞的两次筛选的目的各是什么？
答案：第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞；第二次筛选的目的是获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
4．抗体—药物偶联物(ADC)是用单克隆抗体及相关物质制成的，ADC中起治疗作用的物质是什么？单克隆抗体的作用是什么？
答案：ADC中真正发挥治疗作用的物质是相关药物，单克隆抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞。
单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
项目 第一次筛选 第二次筛选
原因 诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞 经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
方法 用特定的选择培养基筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞(“B—B”细胞、 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，
项目 第一次筛选 第二次筛选
方法 “瘤—瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B—瘤”细胞)才能生长 经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
C
1．(2025·承德高二期中)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某科研团队以小鼠为实验材料设计了以下实验流程。下列说法正确的是 (　　)
A．实验前必须对小鼠注射活性病毒A
B．图中B淋巴细胞均能产生抗病毒A的抗体
C．可能有多种杂交瘤细胞在筛选1的培养基上生长
D．筛选2需用特异性抗体对杂交瘤细胞进行检测
解析：
为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞，实验前给小鼠甲注射灭活的病毒A或减毒的病毒A，有活性的病毒A可能会导致小鼠死亡，A错误；由于小鼠可能接触过多种抗原，因此从小鼠体内提取的B淋巴细胞有多种，不都能产生抗病毒A的抗体，B错误；筛选1是利用特定的选择培养基筛选出融合的杂交瘤细胞，而杂交瘤细胞可能有多种，C正确；筛选2是将杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，筛选出能分泌抗病毒A的抗体，需用特异性抗原(如病毒A)对杂交瘤细胞进行检测，D错误。
B
2．(2025·桂林高二检测)羊乳因其营养成分最接近人乳，且不含牛乳中的某些可致过敏的异性蛋白质而受到消费者的青睐，但市场上存在着用牛乳冒充羊乳欺骗消费者的现象。对此，研究人员开发制备了羊乳asl-酪蛋白单克隆抗体检测试剂盒。下图为制备asl-酪蛋白单克隆抗体的示意图，1～5代表相关过程。
下列叙述正确的是(　　)
A．为制备单克隆抗体，应确保图中两处小鼠注射同种抗原
B．过程2可以用灭活的病毒处理
C.过程3表示用HAT培养基筛选得到单一的杂交瘤细胞
D．过程5可以从小鼠血浆中分离得到单克隆抗体
解析：
左侧注射抗原是为了使小鼠产生更多的B细胞，右侧注射的是杂交瘤细胞，使其在小鼠腹腔内增殖，A错误；过程2为B细胞与骨髓瘤细胞的融合，可以用灭活的病毒处理，B正确；过程3表示用HAT培养基筛选杂交瘤细胞，得到的杂交瘤细胞为多种，C错误；过程5可以从小鼠腹水中分离得到单克隆抗体，D错误。
单克隆抗体的制备及应用——科学探究与社会责任
双特异性抗体是指一个抗体分子可以与两个不同抗原或同一抗原的两个不同抗原表位相结合，目前最常利用杂交瘤杂交法来制备。长春花是原产于非洲东海岸的野生花卉，其所含的长春碱具有良好的抗肿瘤作用。图1是某双特异性抗体作用图，图2是科研人员通过杂交—杂交瘤细胞技术(免疫的B淋巴细胞和杂交瘤细胞杂交技术)生产双特异性单克隆抗体的部分过程。
设计1：考查识图与长句表达能力
(1)与植物体细胞杂交相比，图2中过程②特有的诱导融合的方法是________________，过程②选用的骨髓瘤细胞________(填“能”或“不能”)在HAT培养基上生长。
(2)图2中步骤①多次注射癌胚抗原的目的是_______________________。
设计2：考查知识迁移能力
(3)对③筛选出的杂交瘤细胞，还需进行__________，才能筛选出所需的单克隆杂交瘤细胞，该细胞的特点是________________________。
设计3：考查长句表达能力与社会责任
(4)与直接使用长春碱相比，将长春碱与双特异性单克隆抗体结合后给药，对人体的副作用更小，原因是________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)灭活病毒诱导法　不能
(2)刺激小鼠产生更多的已免疫的B淋巴细胞
(3)克隆化培养、抗体检测(或专一抗体检测或抗原—抗体杂交)　既能迅速大量增殖，又能产生抗癌胚抗原抗体
(4)双特异性单克隆抗体能特异性结合肿瘤细胞表面膜抗原，将长春碱靶向运输至肿瘤细胞所在位置，在原位杀死肿瘤细胞，减少对正常细胞的伤害
解析：
(1)诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等，动物细胞融合特有的方法是灭活病毒诱导法。小鼠B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及融合的具有同种核的细胞在HAT培养基上都会死亡，骨髓瘤细胞与B淋巴细胞形成的融合细胞能在HAT培养基上正常存活，并无限增殖。(2)图2中步骤①多次注射癌胚抗原的目的是发生多次免疫反应，刺激小鼠产生更多的已免疫的B淋巴细胞。(3)为筛选出能产生专一抗体的杂交瘤细胞，要将从HAT培养基上筛选出的细胞稀释液滴入多孔培养板中，使多孔培养板每个孔中有一个细胞，
解析：
然后筛选出专一抗体检测呈阳性的细胞，进行克隆化培养，这样才能筛选出所需的单克隆杂交瘤细胞，该细胞的特点是既能迅速大量增殖，又能产生抗癌胚抗原抗体。(4)根据题图分析：双特异性抗体制备流程为先给小鼠注射特定癌胚抗原使之发生免疫反应，然后获取已经免疫的B淋巴细胞。诱导已经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基和多孔培养板筛选出单克隆杂交瘤细胞；再把单克隆杂交瘤细胞与经注射长春碱后从小鼠中获得的已经免疫的B淋巴细胞再杂交，得到单克隆杂交—杂交瘤细胞，再培养该细胞，最终生产出能同
解析：
时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物) 的双特异性单克隆抗体。因此与直接使用长春碱相比，将长春碱与双特异性单克隆抗体结合后给药，对人体的副作用更小，原因是双特异性单克隆抗体能特异性结合肿瘤细胞表面膜抗原，将长春碱靶向运输至肿瘤细胞所在位置，在原位杀死肿瘤细胞，不对其他正常细胞造成损伤。
D
1．动物细胞融合属于动物细胞工程的技术手段之一。下列有关动物细胞融合的叙述，正确的是 (　　)
A．动物细胞融合产生的细胞称为重组细胞
B．融合后形成的细胞为单核或多核细胞
C．常用的诱导融合的生物诱导剂是聚乙二醇、灭活的病毒等
D．可由两个或多个动物细胞结合成一个细胞
解析：
动物细胞融合产生的细胞称为杂交细胞，A错误；融合后形成的细胞为具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，B错误；诱导动物细胞融合的生物诱导剂是灭活的病毒，聚乙二醇属于化学诱导剂，C错误；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，D正确。
B
2．(2025·济南高二检测)下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述，正确的是 (　　)
A．动物细胞经PEG诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体
B．动物细胞融合最主要的目的是制备单克隆抗体
C．杂交瘤细胞实质上就是癌变的浆细胞
D．单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同
解析：
由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂交细胞不能培育成动物个体，A错误；动物细胞融合在多个方面都有应用，但最主要的应用是制备单克隆抗体，B正确；杂交瘤细胞是由骨髓瘤细胞和浆细胞融合形成的，不是浆细胞癌变的结果，C错误；单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质相同，都是蛋白质，D错误。
C
3．(2025·南昌高二检测)单克隆抗体在病原体鉴定、疾病治疗等方面有广泛的应用。下表中关于制备病原体A的单克隆抗体的相关操作及目的或结果，都正确的是 (　　)
选项 操作 目的或结果
A 注射灭活的抗原结构均被破坏的病原体A 获得能产生特定抗体的B淋巴细胞
B 利用PEG诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 获得的都是既能产生单一抗体，又能大量增殖的杂交瘤细胞
选项 操作 目的或结果
C 筛选出杂交瘤细胞后，再利用96孔板培养和筛选 培养和筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
D 将所得杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内 使杂交瘤细胞在小鼠体内大量增殖，从而获得病原体A的抗原
解析：
注射灭活的病原体A，抗原的结构被破坏，不能获得能产生特定抗体的B淋巴细胞，A错误；利用PEG诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，可以获得多种类型细胞，B错误；筛选出杂交瘤细胞后，再用96孔板培养和筛选，通过这一步骤可以进一步培养和筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，C正确；将所得杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内的目的是获得大量的单克隆抗体，D错误。
D
4．(2025·大同高二检测)白细胞介素-5(IL-5)是一种细胞因子。抗IL-5单克隆抗体通过与IL-5特异性结合，阻止IL-5与其受体结合，从而抑制相关免疫细胞过度生成和活化，可用于治疗哮喘等疾病。下列叙述错误的是 (　　)
A．相比于传统方法生产的抗体，抗IL-5单克隆抗体特异性强
B．抗IL-5单克隆抗体和IL-5的受体均可与IL-5特异性结合
C．抗IL-5单克隆抗体的制备利用了动物细胞膜的流动性
D．该单克隆抗体除了治疗上述疾病外，还可预防过敏和AIDS
解析：
单克隆抗体的优点是能准确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，A正确。正常情况下，IL-5会与其受体结合。抗IL-5单克隆抗体通过与IL-5特异性结合，阻止IL-5与其受体结合，B正确。抗IL-5单克隆抗体的制备过程中，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞发生融合，利用了动物细胞膜的流动性，C正确。该单克隆抗体可抑制相关免疫细胞过度生成和活化。过敏是免疫防御功能过强所致，用该单克隆抗体可预防。AIDS属于免疫缺陷病，免疫功能弱，使用该抗体会加重AIDS症状，D错误。
5．(2025·亳州高二检测)人肌红蛋白(Myo)是早期诊断急性心肌梗死的生化标志物之一。为制备抗Myo的单克隆抗体，科研人员通过细胞工程技术获得杂交瘤细胞。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．在培养骨髓瘤细胞时，为防止接触抑制现象，需进行传代培养
B．用选择培养基进行筛选时，只有能产生抗Myo的单克隆抗体的细胞能生长
C．将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔，一段时间后可在细胞培养液中获得单克隆抗体
D．若利用制得的单克隆抗体进行检测，结果为阳性，则说明该患者可能患有急性心肌梗死
D
解析：
骨髓瘤细胞能够无限增殖，进行细胞培养时，一般不会出现接触抑制现象，A错误；用选择培养基进行筛选时，只有融合的杂交瘤细胞能生长，B错误；将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔，一段时间后可在小鼠腹腔中获得单克隆抗体，若在体外条件下大规模培养，可在细胞培养液中获得单克隆抗体，C错误；人肌红蛋白(Myo)是早期诊断急性心肌梗死的生化标志物之一，故利用制得的单克隆抗体进行检测，结果为阳性，则说明该患者可能患有急性心肌梗死，D正确。
6．(2024·中山高二检测)细胞工程在药物生产和育种等领域应用十分广泛。阅读下列材料，回答下列问题。
材料一　人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白。如图是制备抗HCG单克隆抗体流程示意图。
材料二　西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物，具有提神、抗衰老功效，可利用植物组织培养技术来实现茶碱的工业化生产。
(1)免疫处理的小鼠产生的B淋巴细胞群能合成并分泌________(填“一种”或“多种”)抗体。诱导小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合时，采用的化学诱导试剂是____________。经HAT培养基培养筛选得到杂交瘤细胞，该细胞具有______________________________________的特点，再进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选，才能获得足够数量的能分
泌____________的杂交瘤细胞。该过程一般在多孔细胞培养板上进行：先将细胞悬浮液稀释到7～10个细胞/mL，再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液，其目的是 。
(2)单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂，如科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早孕试纸，该试纸可以利用尿液诊断早孕的理由是 。
(3)若利用植物组织培养技术，可将龙井茶叶细胞培养到__________阶段，然后从__________(填细胞器)中提取茶碱；一般来说，植物组织培养培育成植株的生殖方式为____________。
答案：(1)多种　聚乙二醇(PEG)　既能迅速大量增殖，又能产生抗体　所需抗体(或抗HCG抗体)　使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的
(2)怀孕后尿液中含有HCG，抗HCG单克隆抗体可以与HCG特异性结合，从而诊断早孕
(3)愈伤组织　液泡　无性生殖
解析：
(1)免疫处理的小鼠产生相应的B淋巴细胞群，能合成并分泌多种抗体，而1个浆细胞只能合成一种抗体；诱导小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合时，采用的化学诱导试剂是聚乙二醇(PEG)；经HAT培养基培养筛选得到杂交瘤细胞，该细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生抗体的特点，再进行克隆化培养和抗体检测，经过多次筛选，才能获得足够数量的能分泌所需抗体(或抗HCG抗体)的杂交瘤细胞；步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养及抗体检测，该过程一般在多孔
解析：
细胞培养板上进行；用多孔培养板培养时，需要稀释，其目的是使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。(2)人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体本质为蛋白质，所用检测早孕的方法为抗原—抗体杂交，怀孕后尿液中含有HCG，抗HCG单克隆抗体可以与HCG特异性结合，从而诊断早孕。(3)愈伤组织是一群未分化的细胞，液泡中含有无机盐、糖类等有机物，故若利用植物组织培养技术，可将龙井茶叶细胞培养到愈伤组织阶段，然后从其液泡中提取茶碱；由于该过程中没有经过精卵结合，故生殖方式为无性生殖。

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