(共6张PPT)
1.概念:在一些融合因子的作用下,将两个或两个以上的细胞(基因型相同的细胞、基因型不
同的同种生物细胞、亲缘关系非常远的不同种生物细胞)合并成一个细胞的技术。
2.原理:细胞膜的流动性。
3.融合方法:聚乙二醇处理、病毒诱导、电脉冲融合、激光融合等。
4.结果:产生具有新特性的细胞。
5.意义:突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。
特别提醒 病毒诱导法是诱导动物细胞融合特有的方法,不能用于诱导植物原生质体融合。
第三节 通过细胞融合可产生具有新特性的细胞
知识点 1 动物细胞融合
必备知识 清单破
1.概念:由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子。
2.优点:纯度高,可大量制备,在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。
3.制备原理及过程
知识点 2 细胞融合技术的应用——单克隆抗体
4.单克隆抗体的应用
(1)作为特异性的探针,研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。
(2)快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。
(3)运载药物。将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上,单克隆抗体就会
像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞,专一地杀死肿瘤细胞,而不损伤
正常细胞。
知识辨析
1.诱导动物细胞融合的方法与诱导植物原生质体融合的方法相同,有聚乙二醇处理病毒诱导等。这种说法正确吗
不正确。诱导植物原生质体融合的方法不包括病毒诱导。
2.与血清中分离得到的抗体相比,单克隆抗体灵敏度高、特异性强。这种说法正确吗
正确。血清中获取的是多克隆抗体,有很多种抗体混合在一起,能够识别很多种抗原,导致
特异性差。单克隆抗体是由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子,具
有特异性强、灵敏度高的特点。
3.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后,可利用HAT选择培养基筛选得到产生特定抗体的
杂交瘤细胞。这种说法正确吗
不正确。HAT选择培养基可筛选得到杂交瘤细胞,但这些杂交瘤细胞有多种(可分泌多种
抗体),还需进行第二次筛选才能得到分泌特定抗体的杂交瘤细胞。
提示
提示
提示
定点 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
关键能力 定点破
植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
步骤 酶解法去除细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种细胞,再经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,形成杂交细胞
方法 聚乙二醇(PEG)融合法、电刺激法、离心法、振荡法等 聚乙二醇处理、病毒诱导、电脉冲融合、激光融合等
结果 形成杂种植株 形成杂交细胞
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
典例 下列关于植物体细胞杂交和动物细胞融合的叙述,错误的是 ( )
A.植物体细胞杂交和动物细胞融合的原理中都用到细胞膜的流动性
B.植物体细胞杂交需要用酶解法去除细胞壁
C.诱导原生质体融合的方法和诱导动物细胞融合的方法完全不同
D.植物体细胞杂交最终培育成杂种植株,动物细胞融合没有培育成杂种个体
C
思路点拨 明确植物体细胞杂交、动物细胞融合的基本过程和原理→逐项分析。
解析 植物体细胞杂交与动物细胞融合都有细胞膜接触融合的过程,细胞膜接触融合的原理
是细胞膜具有流动性,A正确;植物细胞有细胞壁阻碍了细胞的融合,需要用纤维素酶和果胶
酶去除细胞壁,B正确;二者都可以用聚乙二醇处理等方法诱导融合,C错误;植物体细胞杂交最终经过植物组织培养获得杂种植株,动物细胞融合只能获得杂交细胞,D正确。第三节 通过细胞融合可产生具有新特性的细胞
基础过关练
题组一 动物细胞融合
1.关于动物细胞融合的说法,不正确的是( )
A.动物细胞融合也称细胞杂交,是指两个或多个动物细胞融合形成一个细胞的过程
B.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
C.常用的诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活的病毒、电脉冲融合、紫外线照射等
D.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
2.如图表示仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程,下列叙述正确的是( )
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
题组二 单克隆抗体及其制备
3.关于制备单克隆抗体的过程,下列叙述错误的是( )
A.为获得足量相应的B细胞,可多次给小鼠注射特定抗原
B.细胞融合前,已免疫的脾细胞不需要经过原代培养扩大
C.用PEG诱导细胞融合后,可加入过量培养基终止融合
D.杂交瘤细胞在体外培养时,会贴培养瓶壁单层生长
4.HCG是女性怀孕后滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,抗HCG单克隆抗体可用于早期妊娠的诊断。有关叙述正确的是( )
A.体外培养单个B细胞也可以获得大量抗HCG的单克隆抗体
B.多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞
C.过程③产生的细胞集落a~d既能大量繁殖,又能产生抗体
D.图中细胞集落c可用于扩大化培养生产抗HCG单克隆抗体
5.犬细小病毒(CPV)感染幼犬后会引发出血性肠炎或心肌炎,VP2蛋白是其主要的抗原。下图是利用小鼠制备抗CPV单克隆抗体的基本流程示意图。回答下列问题:
(1)制备单克隆抗体的基础是 。抗体是由已免疫的B淋巴细胞产生的,生产单克隆抗体时,一般不直接培养B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,原因是 。
(2)过程①是给实验小鼠注射 ,目的是 。
(3)过程②采用的技术是 ,得到的是多种类型的细胞,原因是 。
题组三 单克隆抗体的应用
6.与血清抗体相比,单克隆抗体具有更多优势。下图是制备抗埃博拉病毒(抗原)单克隆抗体的流程图,下列相关叙述错误的是( )
A.单克隆抗体的特异性、灵敏度和产量都超过血清抗体
B.细胞①、细胞②、细胞③都既能无限增殖又能分泌抗体
C.由于细胞融合率低、融合细胞不都是杂交瘤细胞,故需要进行筛选(Ⅰ)
D.利用单克隆抗体与抗原特异性结合的特点可诊断出病毒感染者
7.由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子就称为单克隆抗体。下列有关单克隆抗体制备及应用的叙述,正确的是( )
A.单克隆抗体可直接用于相应病毒的核酸检测
B.部分杂交瘤细胞不能合成抗体可能是因为染色体丢失
C.杂交瘤技术制备单克隆抗体过程涉及多次抗原检测
D.“生物导弹”的原理是利用单克隆抗体能特异性结合癌细胞上抗原,从而使癌细胞死亡
8.(教材习题改编)H18杂交瘤细胞产生的抗人肝癌单克隆抗体(HAb18)对人体肝癌的靶向治疗具有重要的意义,但H18杂交瘤细胞在培养过程中的凋亡现象制约着细胞的高密度培养以及生产能力的提高。通过基因工程可改造H18杂交瘤细胞的抗凋亡能力,相关研究步骤如下,请回答下列问题:
(1)请完善表格中的实验步骤及具体操作。
实验步骤 具体操作
肝癌细胞的培养 将人肝癌细胞在培养液中培养一段时间后,用① 酶处理培养液,漂洗后调整细胞悬液浓度为1×107个·mL-1
② 向小鼠体内注射肝癌细胞悬液0.8 mL,以后每隔2周免疫1次,共3次,最后一次免疫后3天,取脾脏制成细胞悬液备用
细胞融合及筛选 将脾脏细胞悬液和③ 细胞悬液进行融合,筛选出H18杂交瘤细胞
改造H18杂交瘤细胞 利用PCR技术获得小鼠的抗凋亡基因,构建表达载体,通过脂质体法导入H18杂交瘤细胞,再筛选出抗凋亡能力明显提高的H18杂交瘤细胞
(2)向培养肝癌细胞的培养液中加入 ,能为动物细胞生长增殖和保持动物细胞生物学性状提供不可缺少的物质,培养液中还需加入一定量抗生素的目的是 ,培养时提供二氧化碳气体的目的是 。
(3)在细胞融合及筛选步骤中,常用的生物诱导因素是 。在改造H18杂交瘤细胞时,通过脂质体法将基因表达载体导入H18杂交瘤细胞的原理是利用了 。
(4)与普通抗肝癌的化疗药物相比,用抗人肝癌单克隆抗体(HAb18)与相应抗癌药物结合制成的“生物导弹”治疗肝癌的主要优点是能 ,减少对正常细胞的伤害,减少用药剂量,也可以使用 标记抗人肝癌单克隆抗体(HAb18),显示肝癌肿瘤的位置,诊断肝癌肿瘤病灶是否转移,以指导手术范围。
能力提升练
题组一 动物细胞融合技术
1.我国科研人员利用大鼠、小鼠两个远亲物种创造出世界首例异种杂合二倍体胚胎干细胞(AdESCs),具体流程见下图。下列叙述不正确的是( )
A.单倍体囊胚1最可能由小鼠的卵细胞经体外诱导培养获得
B.可用灭活病毒诱导孤雌与孤雄单倍体胚胎干细胞发生融合
C.体外培养AdESCs需向培养液中添加动物血清等天然成分
D.AdESCs的染色体组数与大鼠-小鼠体细胞融合的杂种细胞相同
2.(教材习题改编)将人细胞与小鼠细胞融合得到的人-鼠杂种细胞进行长期培养,杂种细胞内人的染色体会随机丢失。选取三种杂种细胞,对编码人的芳烃羟化酶(AHH)和磷酸甘油酸激酶(PGK)的基因进行染色体定位研究,结果如下表(“+”表示有,“-”表示无)。下列有关叙述错误的是( )
杂种 细胞 人的染色体 AHH PGK
2号 11号 17号 X
甲 - + - + - +
乙 + + - - + -
丙 - + + + - +
A.诱导因素可以使细胞膜发生一定程度的损伤,从而实现不同细胞相互粘连和融合
B.培养杂种细胞时,通常需在培养液中添加一定量的抗生素
C.编码AHH的基因在11号染色体上
D.编码PGK的基因在X染色体上
题组二 单克隆抗体的制备及应用
3.如图所示,将由两种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子,在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体,简称双抗。下列说法错误的是( )
A.双抗可同时与两种抗原结合
B.利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C.筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的两种抗原
D.同时注射两种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
4.CD47是一种在多种细胞中广泛表达的跨膜糖蛋白,能够与巨噬细胞膜上的受体结合,并抑制其吞噬作用。结肠癌等多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6~5倍。科研人员尝试合成抗CD47的单克隆抗体,并进一步探究其对巨噬细胞吞噬作用的影响。过程如下图所示,下列分析正确的是( )
A.可用灭活病毒诱导②过程两种细胞融合,该方法也适用于植物体细胞的杂交
B.③过程可利用CD47糖蛋白筛选出目标杂交瘤细胞
C.抗CD47单克隆抗体与巨噬细胞结合,增强其吞噬作用
D.在肿瘤细胞培养液中加入抗CD47抗体将抑制肿瘤细胞的增殖
5.精准爆破肿瘤细胞的“生物导弹”——ADC(抗体偶联药物)能对肿瘤细胞进行选择性杀伤,该物质由抗体(导弹体)、药物(核弹头)和接头三部分组成,ADC的作用机制如图,下列叙述正确的是( )
A.ADC中药物的制备需要经历动物细胞培养和动物细胞融合过程
B.该抗体能准确地识别抗原的细微差异并与其特异性结合
C.接头的稳定性偏高,药物可能与正常细胞接触造成“脱靶毒性”
D.ADC经主动转运运至靶细胞,药物在靶细胞内释放并发挥作用
6.新型冠状病毒抗原检测试剂盒是比较简便、快速的检测方法,抗原检测试剂盒的生产依赖于新型冠状病毒单克隆抗体的制备。制取抗新型冠状病毒S蛋白的单克隆抗体部分过程如图所示,请回答下列问题。
(1)图中操作a是指对小鼠注射 ,之后一般从小鼠的 中提取B淋巴细胞,并在体外让B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。
(2)诱导融合后至少要经过两次筛选,图中的筛选1是指利用HAT培养基将具有 特点的 细胞筛选出来;筛选2需要将细胞接种到多孔培养板上,每个孔接种1个细胞,取上清液作为待测样本进行抗体阳性检测,检测原理如下图所示:
加入酶标抗体一段时间后,需要将未与 结合的酶标抗体洗脱。据图可知在抗体检测中,杂交瘤细胞呈阳性的判断依据为 。
(3)单克隆抗体的优点是 (答出两点)。利用筛选出的符合要求的细胞生产单克隆抗体,既可以将细胞注入小鼠腹腔内进行生产,也可以在体外生产,两种方式相比,后者的优点是 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 常用的诱导动物细胞融合的方法有电脉冲融合、聚乙二醇处理、病毒诱导等,紫外线照射不能诱导动物细胞融合,C错误。
2.B 不同种的细胞也能融合,如人、鼠细胞融合,A错误;由题图可知,细胞a、b融合成了一个细胞,即细胞c,故细胞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;动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性,D错误。
3.D 制备单克隆抗体的过程中,需多次向小鼠体内注射特定抗原,以激发小鼠产生更多相应的B细胞,A正确;一般认为,已免疫的脾细胞(含浆细胞)中已经含有足够数量的能产生特异性抗体的细胞,不需要通过原代培养扩大细胞数量,并且高度分化的细胞不能通过原代培养扩大细胞数量,B正确;通过添加适宜浓度的PEG进行融合,融合一定时间后,加入过量的培养基进行稀释,稀释的目的是降低PEG浓度,使其失去促融作用,C正确;杂交瘤细胞培养时无接触抑制,故杂交瘤细胞在体外培养时,不会贴培养瓶壁单层生长,D错误。
4.C B细胞的寿命有限,其在体外培养时是不能无限生长繁殖的,因此需要与鼠瘤细胞融合获得杂交瘤细胞才能获得大量抗HCG的单克隆抗体,A错误;多孔玻璃板中有多种形式的细胞:未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞以及杂交瘤细胞,B错误;图中细胞集落a~d是经过筛选获得的杂交瘤细胞,所以既能大量繁殖,又能产生抗体,C正确;图中细胞集落a能够产生阳性反应,故可用于扩大化培养,生产抗HCG单克隆抗体,D错误。
5.答案 (1)细胞融合技术 B淋巴细胞不能无限增殖,骨髓瘤细胞不能分泌抗体 (2)VP2蛋白 (或灭活的CPV) 获得能产生抗VP2蛋白抗体的B淋巴细胞 (3)动物细胞融合 细胞融合是随机的,且不能百分之百成功融合
解析 (1)B淋巴细胞不能无限增殖,骨髓瘤细胞不能分泌抗体,故生产单克隆抗体时,一般不直接培养B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,而是将二者融合,培养杂交瘤细胞。(2)过程①的目的是获得能产生抗VP2蛋白抗体的B淋巴细胞,具体操作是给实验小鼠注射VP2蛋白(或灭活的CPV)引发特异性免疫。该过程一般需要反复给实验小鼠注射VP2蛋白(或灭活的CPV),以获得大量的分泌抗VP2蛋白抗体的B淋巴细胞。(3)过程②采用的技术是动物细胞融合,由于细胞随机融合,且不能百分之百成功融合,因此获得的是多种类型的细胞,包括未融合的细胞、同种融合的细胞和杂种细胞。
6.B 单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点,其特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体,A正确;细胞①是B淋巴细胞,不具有无限增殖的能力,B错误;融合细胞可能还包括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而成的细胞,所以需要进行筛选,筛选(Ⅰ)是选出杂交瘤细胞,筛选(Ⅱ)是选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,C正确。
7.B 单克隆抗体的本质是蛋白质,不能直接用于相应病毒的核酸检测,A错误;部分杂交瘤细胞不能合成抗体,可能是因为发生了基因缺失或者突变,其中基因缺失可能是染色体丢失导致的,B正确;杂交瘤技术制备单克隆抗体过程涉及多次抗体检测,结果呈阳性的才是需要的单克隆抗体,C错误。
8.答案 (1)胰蛋白(或胶原蛋白) 能产生抗人肝癌抗体的B淋巴细胞的获取 骨髓瘤 (2)动物血清 防止杂菌污染 维持培养液的pH (3)灭活的病毒 细胞膜的流动性 (4)将药物定向带到癌细胞所在部位 同位素
解析 (1)在肝癌细胞的培养步骤中,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理培养液,可获得单细胞悬液。将肝癌细胞作为抗原多次注射到小鼠体内,然后取小鼠脾脏制成细胞悬液备用,其目的是获得能产生抗人肝癌抗体的B淋巴细胞。在生物诱导因素灭活的病毒的作用下,将脾脏细胞悬液和骨髓瘤细胞悬液进行融合,筛选出H18杂交瘤细胞。(2)由于对动物细胞培养过程中所需要的营养物质尚不明确,因此在培养肝癌细胞的培养液中加入动物血清,可以达到补充细胞所需的未知营养物质的目的。
能力提升练
1.D 根据单倍体囊胚1能发育成孤雌单倍体胚胎干细胞可知,单倍体囊胚1最可能由小鼠的卵细胞经体外诱导培养获得,A正确;诱导动物细胞融合的方法有聚乙二醇处理、病毒诱导、电脉冲融合、激光融合等,因此可用灭活病毒诱导孤雌与孤雄单倍体胚胎干细胞发生融合,B正确;体外培养AdESCs需向培养液中添加动物血清等天然成分,以补充动物细胞对特殊营养物质的需求,C正确;结合题意和题图分析可知,该AdESCs是“杂合二倍体胚胎干细胞”,体内有2个染色体组,大鼠-小鼠杂种细胞是由体细胞融合产生的,含有4个染色体组,D错误。
2.C 分析表格内容可知,C错误,D正确。
3.D 根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测,双抗可同时与两种抗原结合,A正确; 根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性,利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞,B正确;在两种不同的抗原刺激下,B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞,因此,筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的两种抗原来进行抗原-抗体杂交检测,从而实现对双抗的筛选,C正确;同时注射两种抗原可刺激B细胞增殖、分化成不同的浆细胞,而不是分化成产双抗的浆细胞,D错误。
4.B 植物体细胞杂交过程可用物理或化学方法诱导原生质体融合,但不能用灭活的病毒诱导,灭活病毒可诱导动物细胞的融合,A错误;③过程筛选的目的是筛选出能分泌抗CD47抗体的杂交瘤细胞,可利用CD47糖蛋白特异性结合的功能筛选目标杂交瘤细胞,B正确;抗CD47抗体与肿瘤细胞表面的CD47发生特异性结合,抑制肿瘤细胞表面的CD47蛋白的活性,从而解除CD47对巨噬细胞的抑制作用,巨噬细胞的吞噬指数会显著高于未加入抗CD47抗体的,但抗CD47抗体不能抑制肿瘤细胞的增殖,C、D错误。
5.B ADC中的抗体是指单克隆抗体,单克隆抗体的制备需要经历动物细胞培养和动物细胞融合过程,而药物的制备不需要,A错误;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,B正确;ADC中接头的作用是连接药物分子,其稳定性偏低可能会导致药物分子脱落,进而与正常细胞接触,造成“脱靶毒性”,C错误;由题图可知,ADC进入细胞是通过细胞膜内陷完成的,因此ADC经过靶细胞的胞吞作用进入靶细胞,药物在靶细胞内释放并发挥作用,D错误。
6.答案 (1)新型冠状病毒的S蛋白(或抗原) 脾脏 (2)既能产生抗体又能无限增殖 杂交瘤 抗S蛋白抗体 酶促反应底物由无色变为蓝色 (3)纯度高、灵敏度高、特异性强、可大量制备等 可大量生产单克隆抗体,且纯度高,容易提取
解析 (1)图中操作a是指给小鼠注射新型冠状病毒S蛋白,从而获得能产生抗S蛋白抗体的B淋巴细胞,该细胞主要分布在淋巴器官如脾脏中。(2)筛选1是用HAT培养基筛选出骨髓瘤细胞和B细胞融合形成的杂交瘤细胞,其既能产生抗体又能无限增殖。筛选2是将能产生抗S蛋白抗体的杂交瘤细胞筛选出来,需要先进行克隆化培养,然后进行抗体阳性检测,对检测原理分析如下:
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