二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
[课标内容]
1.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。2.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。3.收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料,并进行交流分享。
INCLUDEPICTURE "课前自主预习LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、动物细胞融合技术
INCLUDEPICTURE "XBWK26.TIF" INCLUDEPICTURE "XBWK26.TIF" \* MERGEFORMAT
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抗原,使动物产生____________________,然后从动物__________________________中分离所需抗体。
(2)缺点:产量低、纯度低、________________。
2.单克隆抗体的制备
(1)制备原理
①B淋巴细胞的特点:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
②骨髓瘤细胞的特点:能在体外大量_____________。
③B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的融合细胞,既能_________________又能产生足够数量的__________________________。
(2)制备过程
INCLUDEPICTURE "XLTTLL101A.TIF" INCLUDEPICTURE "XLTTLL101A.TIF" \* MERGEFORMAT
3.单克隆抗体的优点及应用
(1)优点:①能准确地识别_____________的细微差异。
②与特定_____________发生特异性结合。
③可以大量制备。
(2)应用:①用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成“早早孕诊断试剂盒”。
②利用_______________________________________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。
INCLUDEPICTURE "箭头A.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头A.TIF" \* MERGEFORMAT 即“生物导弹”
③可以运载药物,抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别___________________的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。
④单克隆抗体自身也可用于________________。
[答案自填] 两个或多个动物细胞 细胞膜的流动性 杂交 遗传信息 PEG 远缘杂交 细胞遗传 细胞免疫 单克隆抗体 抗体 血清 特异性差 增殖 大量增殖 特定抗体 骨髓瘤 能分泌所需抗体 抗原 抗原 同位素或荧光标记 肿瘤抗原 治疗疾病
INCLUDEPICTURE "自查自纠LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "自查自纠LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)动物细胞融合过程中既有细胞膜的融合也有细胞核的融合。( )
(2)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、灭活的病毒。( )
(3)动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞。( )
(4)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的相同。( )
(5)杂交瘤细胞的培养可以采取体内培养和体外培养两种方式。( )
(6)ADC的抗体具有靶向运输作用,药物具有治疗作用。( )
提示:(1)√
(2)× 动植物细胞的融合都可以用聚乙二醇进行诱导。
(3)× 动物体细胞融合后的杂交细胞为四倍体细胞。
(4)× 单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的不同,第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,而第二次筛选的目的是获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
(5)√ (6)√
【知识框架】
INCLUDEPICTURE "24t32A.TIF" INCLUDEPICTURE "24t32A.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
核心点一 动物细胞融合技术
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
[探究1] 分析动物细胞融合的原理和过程
材料Ⅰ:科学家在培养动物细胞时加入失去活性的仙台病毒,发现能使两个动物细胞融合。研究表明,很多不同种的动物细胞都能进行融合,形成杂交细胞,如人—猴杂交细胞、人—鼠杂交细胞、鼠—兔杂交细胞、鼠—猴杂交细胞等。
材料Ⅱ:19世纪30年代,科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中,观察到多核细胞。
结合上述材料讨论回答相关问题:
(1)灭活病毒使两个动物细胞融合的原理是什么?
(2)结合材料分析在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞的可能原因。
提示:(1)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,使细胞互相凝聚,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。
(2)病人体内的病毒诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
[探究2] 对比分析动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术。
(1)动物细胞融合和植物体细胞杂交的原理分别是什么?
(2)两者在方法上有什么异同?
(3)两者在最终结果上有什么不同?
提示:(1)动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
(2)都可用聚乙二醇(PEG)融合法和电融合法诱导融合;但动物细胞还可用灭活病毒诱导法诱导细胞融合。
(3)动物细胞融合最终得到的是杂交细胞,而植物体细胞杂交最终得到的是杂种植株。
INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.(2024·广东梅州高二检测)下图为动物细胞融合技术过程图,下列相关叙述错误的是( )
INCLUDEPICTURE "23-62.TIF" INCLUDEPICTURE "23-62.TIF" \* MERGEFORMAT
A.图中C为灭活的病毒,此外还可用物理或化学方法诱导动物细胞融合
B.图中①过程发生了细胞膜的融合,体现了细胞膜的选择透过性
C.图中②过程表示细胞核融合形成杂交细胞
D.动物细胞融合的结果是获得融合细胞
解析:选B。题图中C为灭活的病毒,此外还可用物理或化学方法诱导动物细胞融合,A正确;题图中①过程发生了细胞膜的融合,体现了细胞膜的流动性,B错误;题图中②过程表示细胞核融合形成杂交细胞,C正确;动物细胞的全能性受到限制,动物细胞融合的结果是获得融合细胞,D正确。
2.(教材P51“概念检测”T1改编)对比动物细胞融合和植物体细胞杂交,下列叙述正确的是( )
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.都可以跨越种属间的生殖隔离
C.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
解析:选B。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都可以打破生殖隔离,B正确;植物体细胞杂交体现了细胞的全能性,动物细胞融合没有体现,C错误;目前,动物细胞融合形成的细胞不能发育成完整个体,D错误。
核心点二 单克隆抗体及其应用
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
依据教材P49图2-16单克隆抗体的制备过程,回答以下问题:
(1)给小鼠注射特定抗原的目的是什么?
(2)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后,培养基中共出现几种细胞?理论上融合的细胞有几种?体系中出现多种类型细胞的原因是什么?(若细胞融合,则只考虑两两融合)
(3)单克隆抗体制备过程中,第一次筛选的目的是什么?方法是什么?
(4)细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基蝶呤阻断。免疫的B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但它不能分裂增殖,其本身也不能在体外长期存活。鼠骨髓瘤细胞中只有D途径,没有S途径,但它能不断分裂增殖。如果它的D途径被阻断的话,它会因不能合成DNA而死亡。
请根据上述材料提出筛选出杂交瘤细胞的方法。
(5)单克隆抗体制备过程中,第二次筛选的目的是什么?方法是什么?其原理是什么?
(6)抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。简述ADC选择性杀伤肿瘤细胞的过程。
提示:(1)从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。
(2)若只考虑细胞两两融合,培养基中共出现5种细胞。理论上融合的细胞有3种。细胞融合是随机的,且融合率达不到100%。
(3)第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞。方法是用特定的选择培养基进行培养。
(4)在培养基中加入氨基蝶呤。
(5)第二次筛选的目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。方法是抗体检测。其原理是抗原—抗体的特异性结合。
(6)ADC中的单克隆抗体与肿瘤细胞表面的抗原特异性结合,使ADC被细胞吞噬,经溶酶体裂解,释放药物,杀伤肿瘤细胞,诱发细胞凋亡。
INCLUDEPICTURE "归纳深化LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "归纳深化LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
两次筛选的比较
INCLUDEPICTURE "BWK24a.TIF" INCLUDEPICTURE "BWK24a.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "BWK24b.TIF" INCLUDEPICTURE "BWK24b.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.(2024·广东东莞高二期末)下图为科研人员制备抗病毒A单克隆抗体的部分过程,有关叙述错误的是( )
INCLUDEPICTURE "24T32.TIF" INCLUDEPICTURE "24T32.TIF" \* MERGEFORMAT
A.以提纯的病毒A作为抗原对小鼠甲进行免疫
B.单细胞悬液可由小鼠甲的脾脏用解离液分散成单个细胞制得
C.制备过程中筛选1和筛选2的原理和目的均不相同
D.制备成功的单克隆抗体可用于检测某动物是否感染病毒A
解析:选B。以提纯的病毒A作为抗原对小鼠甲进行免疫,使小鼠产生相应的B淋巴细胞,A正确;用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间,将组织分散成单个细胞获得单细胞悬液,B错误;制备过程中筛选1和筛选2的原理和目的均不相同,C正确;单克隆抗体特异性强、灵敏度高,可快速检测动物是否感染相应病原体,D正确。
2.(教材P50“思考·讨论”改编)下图为抗体—药物偶联物(ADC)的作用机制示意图,下列相关叙述正确的是( )
INCLUDEPICTURE "F39.tif" INCLUDEPICTURE "F39.tif" \* MERGEFORMAT
A.ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成
B.ADC释放的药物能使细胞凋亡,其过程不会产生新的蛋白质
C.ADC释放的药物在肿瘤细胞外直接发挥作用,导致细胞死亡
D.ADC中的抗体不能通过杂交瘤技术大量制备
答案:A
INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.关于动物细胞融合的说法,错误的是( )
A.细胞融合前通常要用酶解法将组织分散成单个细胞
B.细胞融合的原理是细胞膜具有流动性
C.融合后得到的杂交细胞具有两个或多个亲本细胞的遗传信息
D.融合后得到的杂交细胞具有两个细胞核
解析:选D。动物细胞融合前通常要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等将组织分散成单个细胞,A正确;动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性,B正确;融合后得到的杂交细胞具有两个或多个亲本细胞的遗传信息,C正确;融合后得到的杂交细胞只有一个细胞核,D错误。
2.诱导多能干细胞(iPS细胞)是通过基因转染技术将某些诱导基因导入动物或人的体细胞,使体细胞直接重构成为胚胎干细胞(ES细胞)细胞样的多潜能细胞。下图表示科学家利用小鼠皮肤细胞培养出多种细胞的过程,下列叙述错误的是( )
INCLUDEPICTURE "SWT14.TIF" INCLUDEPICTURE "SWT14.TIF" \* MERGEFORMAT
A.iPS细胞在细胞形态、生长特性等方面与ES细胞相似
B.过程①中细胞内发生了基因重组
C.过程②中细胞内某些基因处于关闭状态
D.获得iPS细胞需要使用卵细胞或者胚胎细胞
解析:选D。iPS细胞为诱导多能干细胞,在细胞形态、生长特性等方面与ES细胞相似,A正确;由题图可知,过程①是将诱导基因导入小鼠皮肤细胞中,该过程中细胞内发生了基因重组,B正确;过程②表示细胞分化,其实质是基因的选择性表达,所以细胞内某些基因处于关闭状态,C正确;由题意可知,诱导多能干细胞(iPS细胞)是通过基因转染技术将某些诱导基因导入动物或人的体细胞,使体细胞直接重构成为胚胎干细胞(ES细胞)细胞样的多潜能细胞,D错误。
3.(教材P49图2-16改编)用单克隆抗体治疗传染性疾病获评为2021年度十大科学突破之一。下图表示单克隆抗体的制备过程。下列有关说法错误的是( )
INCLUDEPICTURE "24t33.TIF" INCLUDEPICTURE "24t33.TIF" \* MERGEFORMAT
A.过程①的目的是使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞
B.过程②细胞融合后,培养体系中只有两两融合的杂交细胞
C.过程③用多孔板培养时,每一个孔尽量只接种一个杂交瘤细胞
D.过程④能筛选得到分泌特定抗体的杂交瘤细胞
解析:选B。过程①对小鼠注射特定抗原,刺激其体内发生特异性免疫,产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞,A正确;过程②是将已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行细胞融合,由于融合是随机的,培养体系中有未融合的细胞、融合的具有同种核的细胞,以及B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞,B错误;过程③为克隆化培养,每个孔尽量只接种一个杂交瘤细胞,是为了保证繁殖得到的细胞群体来自同一杂交瘤细胞,产生的是同一种抗体,以便后续抗体检测,C正确;过程④为抗体检测,加入抗原后,能产生特定抗体的杂交瘤细胞所在的孔会发生阳性反应,筛选得到所需杂交瘤细胞,D正确。
4.(2024·山东菏泽高二月考)下图为制备抗P单克隆抗体的过程示意图,据图分析,下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "24t34.tif" INCLUDEPICTURE "24t34.tif" \* MERGEFORMAT
A.从物理性质上来看,HAT培养基属于选择培养基
B.细胞全能性是抗P单克隆抗体制备过程中应用的原理之一
C.第一次筛选时融合成功的细胞都能在HAT培养基中生长
D.第二次筛选需对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测
解析:选D。根据物理性质划分,培养基有液体培养基和固体培养基;从功能角度划分,HAT培养基属于选择培养基,A错误。在单克隆抗体制备过程中并没有利用细胞的全能性这一原理,因为该过程并没有形成完整个体或分化出其他各种细胞,B错误。第一次筛选,利用HAT培养基筛选,获得杂交瘤细胞,即B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的细胞,去除未融合的细胞和融合的具有同种核的细胞,所以只有融合的杂交瘤细胞才能在HAT培养基中生长,C错误。第二次筛选,利用多孔板对杂交瘤细胞进行克隆化培养和用抗原—抗体杂交法筛选,获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞,D正确。
5.(2024·广东广州高二期中)下图是一种“生物导弹”的作用原理示意图,没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后会被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成,对正常细胞也有一定毒性。下列说法错误的是( )
INCLUDEPICTURE "24t35.TIF" INCLUDEPICTURE "24t35.TIF" \* MERGEFORMAT
A.单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的
B.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和转录过程
C.在治疗中,应先注射非活化磷酸阿霉素,再注射“生物导弹”
D.单克隆抗体特异性强,能减轻阿霉素对正常细胞的伤害
解析:选C。单克隆抗体是由骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合形成的杂交瘤细胞合成和分泌的,A正确;由题意可知,活化阿霉素可抑制DNA和RNA的合成,即活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和转录过程,B正确;根据题图信息可知,阿霉素的活化需要“生物导弹”携带的碱性磷酸酶,所以在治疗中,应先注射“生物导弹”,再注射非活化磷酸阿霉素,但不能间隔太长时间,C错误;单克隆抗体特异性强,可与肿瘤细胞特异性结合,所以能减轻阿霉素对正常细胞的伤害,D正确。