细胞融合技术(山东省德州市武城县)

第二章 细胞工程
第三节 细胞融合技术
编写：张凤友 程睦红 武城二中
[学习目标]
1．通过阅读了解细胞融合技术的一般原理，知道细胞融合的几种诱导方法。
2．掌握细胞融合技术在育种上的应用，比较细胞融合技术育种与常规的杂交育种的优缺点。
3．提出自己的单克隆抗体的制备方案，通过讨论和相互评价，在自主探究中，掌握单克隆抗体的制备技术及应用，体验科学家的科学探索过程。
[学习重点]
1．细胞融合技术在作物育种上的应用。
2．单克隆抗体的制备。
[学习难点]
1．细胞融合过程的掌握。
2．细胞融合技术科学的探索过程及科学的思维方式。
[知识导航]
一、细胞融合技术
阅读课本35-36页“细胞融合技术”部分，完成以下内容：
1．细胞融合的概念：
2．细胞融合技术的概念：
3．诱导细胞融合的原理、方法及优缺点：
生物法（ 诱导） 化学法（ 诱导） 物理法（ 诱导）
原理
优点
缺点
二、细胞融合与作物育种
1．分组讨论：植物细胞融合技术应包括哪些基本环节？
讨论结果：（用文字和箭头表示）
2．通过以上讨论，独立完成以下内容：
①植物细胞融合应包括以下几个环节： 、 、 、
、 、 。
②去除细胞壁的方法是 ，所用的酶有 和 。
③植物细胞融合成功的标志是 。
④两个二倍体植物的体细胞融合，形成杂种细胞，经组织培养形成的杂种植株可育吗？
3．细胞融合技术在育种和种质创新上有其独到的意义。
一般情况下，亲缘关系较远的植物进行杂交：往往表现为 或是 ，因此常规的有性杂交很难获得 ，细胞融合技术就可以避免 过程，在亲缘关系较远的物种间实现 ，创造出自然界没有的新物种。
二、细胞融合与单克隆抗体。
1．填写以下内容：
①何为抗体？
②传统获取抗体的方法：某种抗原反射注射到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体。此种抗体的缺点是
③何为单克隆抗体？
其优点是
2．请同学们结合已学过的知识，设计一个制备单克隆抗体的方案。
提示：制备单克隆抗体需解决两个问题：
①体内淋巴细胞类型很多，如何能找到所需类型的淋巴细胞。
②即使能够找到这些B淋巴细胞，但不能在体外大量扩增以产生足够抗体，因为在体外培养过程中，B淋巴细胞很快死亡。
3．将最合理的制备过程写在此处，并与你所设计的方案进行比较，找出不足。
[典例分析]
例：下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
（1） 技术是单克隆抗体技术的基础。
（2）根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于 培养基。
（3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是
。
（4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用 。
（5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞 的特点，又具备淋巴细胞 的特点。
（6）淋巴细胞是由动物 中的 细胞分化而来的。
（7）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是
【解析】考查单克隆抗体制备流程中相关知识及识图获取信息能力。
（1）单克隆抗体制备是动物细胞融合的重要应用之一，其技术基础是动物细胞的培养。
（2）由图示中文字“骨髓瘤细胞（不能在HAT培养基上生长）”和“混合并进行细胞融合，转到HAT培养基上培养”可知：使用的HAT培养基是选择培养基。
（3）单克隆抗体来源于单个淋巴B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，与血清中常规抗体比较，其具有灵敏度高、专一性强等特点。
（4）动物细胞融合最常用诱导方法是利用灭活的病毒诱导。
（5）骨髓瘤细胞与单个效应B细胞融合形成的杂交瘤细胞具备了骨髓瘤细胞体外能无限增殖和效应B细胞产生特异性抗体的特点。
（6）淋巴细胞来源于动物骨髓中的造血干细胞的分裂、分化。
（7）葡萄糖、氨基酸被动物细胞吸收的主要方式是主动运输。
【答案】（1）动物细胞培养 （2）选择 （3）特异性强、灵敏度高
（4）灭活的病毒 （5）在体外大量增殖 分泌特异性抗体
（6）骨髓 造血干 （7）主动运输（主动吸收）
[自我测评]
一、选择题
1．利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备单克隆抗体。下列相关叙述正确的是（ ）
A．用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体
B．体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体
C．将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞
D．利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者
2．下列关于细胞工程的叙述中，正确的是（ ）
A．植物细胞工程中，融合叶肉细胞时，应先去掉细胞膜，制备原生质体
B．植物体细胞杂交培育出的新品种一定不是单倍体
C．植物细胞工程中，叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
D．单克降抗体制备过程中，采用不经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合从而获得杂交瘤细胞
3．现有甲、乙两种植物（均为二倍体纯种），其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物，但乙种植物很适宜在盐碱地种植，且相关性状均为核基因控制。要利用甲、乙两种植物的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中，不可行的是（ ）
A．利用植物体细胞杂交技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B．将乙种植物耐盐基因导入到甲植物的受精卵中，可培育出目的植株
C．两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体育种技术，可较快获得纯种的目的植株
D．诱导两种植物的花粉融合，并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株
4．植物体细胞杂交要先除去细胞壁的原因是（ ）
A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B．细胞壁使原生质体失去活力
C．细胞壁阻碍了原生质体的融合
D．细胞壁不是原生质的组成成分
5．与传统的有性杂交相比较，植物体细胞杂交的最大优点是（ ）
A．可以使两个亲本的优良性状组合在一起
B．可以克服远缘杂交不亲和的障碍
C．可以培育出高产性状优良的新品种
D．可以降低生产成本提高经济效应
6．单克隆抗体制备过程中培育的杂交瘤细胞是（ ）
A．由小鼠能产生抗体的B淋巴细胞与肝细胞融合而成
B．由小鼠的两个B淋巴细胞诱导融合而成
C．由小鼠一个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞诱导融合而成
D．由小鼠一个浆细胞与骨髓瘤细胞诱导融合而成
二、填空题
7．科学家利用细胞工程培育了“白菜—甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：
（1）由D形成F过程所依据的原理是 ，从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是 的结果。
（2）若“白菜—甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是 倍体。
（3）“白菜—甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。
①取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株甲上，再取等量生活状态基本一一致的昆虫幼虫放在 植株乙上。
②适宜条件下培养一段时间后，分别观察 的生活情况。
③若 ，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若 ，说明甲植株的抗虫基因得到表达。
8．下图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。请回答下列问题。
（1）人的红细胞膜表面有被称为凝集原
的特异 ；从免疫学角度看，
这种凝集原是 。
（2）图中细胞1是小鼠体内注入人A型
血红细胞后而获得的 细胞，这
种细胞具有产生 的特
点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养
的细胞2，是从患骨髓瘤的小鼠体内获取
的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能 ，但不会产生抗体。
（3）为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点，经特殊处理，在促细胞融合因子的作用下，使两种细胞发生融合，形成图中的细胞3，这种细胞称为 。把它在乙培养皿中进行培养，则能产生大量的细胞群，这种方法称为 。
（4）过程①的主要目的是 。通过过程②或③的培养方法能产生大量 抗体。
答案：
1．D 2．B 3．C 4．C 5．B 6．D
7．【解析】（1）D→F的过程说明细胞具有全能性，杂种植物具有的性状是基因选择性表达的结果。（2）凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。（3）应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。
【答案】（1）细胞的全能性 基因选择性表达 （2）单
（3）①长势相似的普通“白菜—甘蓝” ②昆虫幼虫 ③甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活 甲植株上昆虫幼虫灭亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活（②、③其他答案合理也给分）
8．【解析】杂交瘤抗体技术的基本原理是通过融合两种细胞而同时保持两者的主要特征。这两种细胞分别是经抗原免疫的小鼠B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞。效应B淋巴细胞的主要特征是它的抗体分泌功能和能够在选择培养基中生长，小鼠骨髓瘤细胞则可在培养条件下无限分裂、增殖，即所谓永生性。在选择培养基中，只有效应B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞才具有持续增殖的能力，形成同时具备抗体分泌功能和保持细胞永生性两种特征的细胞克隆。这种技术的主要用途是制备单克隆抗体，各种单克隆抗体的制备过程基本相同。
【答案】（1）糖蛋白 抗原 （2）免疫B淋巴 单一的抗A抗体（或单一的特异性抗体） 快速大量增殖 （3）杂交瘤细胞 单克隆 （4）筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞 抗A单克隆
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