高中生物人教版选修3 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体 学案(含答案)

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名称 高中生物人教版选修3 2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体 学案(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 生物学
更新时间 2020-11-18 16:59:28

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文档简介

动物细胞融合和单克隆抗体
一、学习目标
1.理解和掌握动物细胞融合的原理、过程和意义。
2.理解和掌握单克隆抗体制备的过程的步骤和应用。
二、重点难点
重点:了解单克隆抗体的制备和应用。
难点:了解单克隆抗体制备过程中两次筛选的作用。
三、学习过程
【温故知新】
1.简要说明植物体细胞杂交的过程。
2.植物原生质体融合的原理是 。
3.植物体细胞杂交的意义是 。
【课前预习】
(一)动物细胞融合
1.概念: 或 动物细胞结合形成一个细胞的过程,也称细胞杂交。
2.结果:形成 。
3.动物细胞融合原理:细胞膜的 。
4.诱导动物细胞融合的方法:
物理方法: 。
化学方法: 。
生物方法: 。
5.过程:两个或多个细胞在灭活的病毒或PEG的作用下 。
6.意义:克服了 的不亲和性,成为研究 、 、肿瘤和 培育的重要手段。
(二)单克隆抗体
1.抗体
(1)产生细胞: 。
(2)特点:从 中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
(3)成分: 。
2.单克隆抗体的制备
(1)过程:
①给小鼠注射特定的抗原蛋白质,进行免疫。
②从 中分离出能产生抗体的效应B细胞。
③将效应B细胞与培养的 细胞诱导融合,可能形成三种类型的融合细胞: 、 、 。
④进行选择性培养得到 瘤细胞。
⑤克隆化培养,专一抗体检测阳性,得到足够数量的能分泌所需要抗体的细胞。
⑥ 培养,或者体外培养。
⑦得到单克隆抗体。
(2)杂交瘤细胞的特点: 、 。
(3)单克隆抗体的优点: 、 、 。
3.单克隆抗体的应用
(1)作为诊断试剂,具有________________、________________、________________、_____________的优点。
(2)用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗 、可制成 。
【课内探究】
(一)动物细胞融合
结合教材P52第三、四自然段,填写下表。
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理

细胞融合的方法 用 去除细胞壁后诱导原生质体融合 用
使细胞分散后诱导细胞融合
诱导手段
除应用植物细胞杂交手段外,还有用
结果

应用 培育植物新品种 主要
意义
相同点 原生质体融合原理相同,原生质体融合的方法相似
探究:
1.为什么灭活的病毒可以诱导动物细胞融合?不灭活的病毒可以吗?
2.动物细胞融合后能培养形成杂种动物个体吗?
(二)单克隆抗体
探究1:关于抗体的产生
①抗体由什么细胞产生?传统的抗体生产方法及缺点是什么?
②一种抗原侵入机体后,引起机体免疫反应产生的抗体只有一种吗?一种效应B淋巴细胞能产生几种抗体?
探究2:关于B淋巴细胞
①在体外培养的条件下,一个B淋巴细胞有没有可能无限增殖?若要想获得大量的单一抗体,如何做呢?
②有什么办法可以让B淋巴细胞无限增殖?
探究3:关于单克隆抗体的制备过程
①如何获得能产生所需抗体的B淋巴细胞?
②如果把多个B淋巴细胞和骨髓瘤细胞放在一起时,一定会全部发生融合吗?仅考虑两两融合的话会有几种融合类型?
③符合要求的杂交瘤细胞是如何筛选出来的?能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞是如何筛选出来的?
④如何利用杂交瘤细胞来生产抗体?
⑤单克隆抗体制备过程用到了哪两种技术?制备原理是什么?
探究4:关于单克隆抗体的应用
①单克隆抗体的“单克隆”怎样理解?该抗体有何特点?
②基于单克隆抗体的优点而制备的“生物导弹”是怎么回事?
四、自主练习
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结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因素有:聚乙二醇、灭活的病毒、电激、紫外线照射
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
2.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合,得到杂交瘤细胞,经培养可产生大量的单克隆抗体。与骨髓瘤细胞融合的细胞是( )
A.经过特定抗原免疫的B淋巴细胞
B.不经过免疫的B淋巴细胞
C.经过特定抗原免疫的T淋巴细胞
D.不经过免疫的T淋巴细胞
3.用动物细胞工程技术制备单克隆抗体,下列实验步骤中错误的是( )
A.将抗原注入小鼠体内,获得能产生抗体的B淋巴细胞
B.用氯化钙作诱导剂,促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
C.筛选杂交瘤细胞,并从中选出能产生所需抗体的细胞群,培养后提取单克隆抗体
D.该杂交瘤细胞株的增殖方式和产物分别是有丝分裂和单克隆抗体
4.单克隆抗体制备过程中,对骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后,要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是( )
①B淋巴细胞 ②骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞
A.①②③④ B.①③⑤
C.②④ D.①③
5.下图是单克隆抗体制备过程示意图,其中①过程注射的物质和A细胞的名称分别是( )
A.抗体、T淋巴细胞 B.抗原、T淋巴细胞
C.抗体、B淋巴细胞 D.抗原、B淋巴细胞
6.(多选)下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤:
①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞
②将X抗原注入小鼠体内,获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞
③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养
④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞
⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞
⑥从腹水中提取抗体
⑦利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合
其中对单克隆抗体制备的相关叙述中正确的是( )
A.实验顺序应当是①②⑦⑤④③⑥
B.③过程中产生的多个杂交瘤细胞称为克隆
C.⑦过程获得的细胞均可无限增殖
D.利用细胞融合生产单克隆抗体通常要经过两次筛选
7.某实验室做了下图所示的实验研究,下列相关叙述,正确的是( )
A.与纤维母细胞相比,过程①形成的诱导干细胞的全能性较低
B.过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程
C.每个Y细胞只产生一种抗体,故过程③不需用选择性培养基进行筛选
D.过程④产生的单抗,不需细胞膜上载体蛋白的协助就能释放到细胞外
8.近几年神舟飞船频频成功发射和着陆。在飞船上,科学家进行了无人搭载的空间动物细胞融合实验。该实验所依据的原理和促进细胞融合的方法分别是( )
A.细胞的全能性、灭活病毒诱导融合
B.细胞的全能性、电刺激融合
C.生物膜的流动性、灭活病毒诱导融合
D.生物膜的流动性、电刺激融合
9.由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成,一是“瞄准装置”,二是杀伤性“弹头”。下列对此叙述不正确的是( )
A.“瞄准装置”是指识别肿瘤的单克隆抗体
B.“弹头”是由化学药物构成的
C.“弹头”具有特异性
D.“瞄准装置”具有特异性
10.实质上是单个B淋巴细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。下列有关叙述中,错误的是( )
A.单抗作为生物导弹能定向到达癌细胞所在部位
B.单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术
C.在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选
D.只有用物理或化学方法的诱导,才能促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞
11.在进行课题研究时,甲、乙、丙、丁四位同学所采用的方法中错误的是( )
A.甲用酶解法去除植物细胞的细胞壁
B.乙用青蛙的血清来配制小鼠细胞的培养液
C.丙用化学法诱导原生质体的融合
D.丁用体外培养法制备单克隆抗体
12.在现代生物工程技术中,下列研究方案不能实现其目的的是( )
选项 方案 目的
A 将胰岛素基因导入大肠杆菌进行培养 大量生产人胰岛素
B 将外源基因导入受体植物叶绿体中 防止外源基因扩散
C 通过体外培养或体内培养骨髓瘤细胞 制备单克隆抗体
D 用胰蛋白酶处理剪碎的动物组织块 制备动物细胞悬浮液
13.要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖,形成细胞群。其原因是( )
A.在体外培养条件下,B淋巴细胞可以无限增殖
B.在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体
C.每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
D.每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
14.用a表示骨髓瘤细胞,b表示效应B细胞,则细胞融合过程中关于两次筛选的目的分析正确的是( )
A.a、aa、ab、bb、b→a、aa、ab→ab培养
B.a、aa、ab、bb、b→ab、bb、b→ab培养
C.a、aa、ab、bb、b→ab→产生特定抗体的ab培养
D.a、aa、ab、bb、b→aa→能无限增殖的aa培养
15.关于单克隆抗体,下列叙述不正确的是( )
A.可以制成诊断盒,用于疾病的诊断
B.可以与药物结合,用于病变细胞的定向治疗
C.可以利用基因工程技术生产
D.可以在生物体内生产,不能体外生产
16.下图表示细胞融合技术的一些过程,据图回答:
(1)从A和B细胞到C细胞的过程中,必须用_____________________________处理。
(2)若A、B细胞为植物细胞,那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了细胞壁,这种酶可能是________________,由此生成的A和B细胞称为______________。由A、B到C的过程中,常用的物理方法有______________。融合完成的标志是______________,形成D细胞还要应用______________技术,把其培养成植株。
(3)若A细胞为骨髓瘤细胞,B为淋巴细胞,那么D细胞称为____________,由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程,称为____________,这种细胞既能无限繁殖,又能产生__________。
(4)若A为人细胞,B为鼠细胞,并分别用红、绿荧光染料标记细胞上的蛋白质,在C细胞阶段,细胞一半发红色荧光,一半发绿色荧光,到D细胞阶级,两种颜色的荧光均匀分布,原因是____________________________。
(5)若A、B细胞为动物细胞,一般取自__________________________,然后用________将其分散开。由A、B到C的过程中,采用的不同于植物细胞融合的手段是________________________________________________________________________。
(6)若该过程为制备单克隆抗体,A和B融合后形成的C有几种?(只考虑两两结合)____________。
17.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)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_________。
(4)选用的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的________________的特点,又具备淋巴细胞的________________特点。
(5)淋巴细胞是由动物体________中的________细胞分化、发育而来。
(6)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是________________。
参考答案
温故知新
1.选择要进行杂交的细胞→去除细胞壁,获得原生质体→原生质体的融合→杂种细胞再生细胞壁→培养愈伤组织→再生植株
2.细胞膜的流动性和植物细胞全能性
3.植物体细胞杂交打破了不同生物远缘杂交不亲和的障碍,即打破了生殖隔离
课前预习
(一)1.两个 多个
2.杂交细胞
3.流动性
4.离心、振动、电激 聚乙二醇(PEG) 灭活的病毒
5.融合形成一个具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞
6.远缘杂交 细胞遗传 细胞免疫 生物新品种
(二)1.(1)浆细胞(效应B淋巴细胞)
(2)动物血清
(3)免疫球蛋白
2.(1)①小鼠脾脏细胞 ②骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞—B淋巴细胞 B淋巴细胞—骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞 ④杂交 ⑥注射到小鼠腹腔内
(2)无限增殖 产生特定抗体
(3)特异性强 灵敏度高 可大量制备
3.(1)准确 高效 简易 快速
(2)癌症 生物导弹
课内探究
(一)动物细胞融合
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜流动性、植物细胞全能性 细胞膜流动性
细胞融合的方法 用纤维素酶和果胶酶 去除细胞壁后诱导原生质体融合 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 使细胞分散后诱导细胞融合
诱导手段 物理:离心、振动、电激、
化学:聚乙二醇 除应用植物细胞杂交手段外,还有用灭活的病毒
结果 杂种植株 杂交细胞
应用 克服远缘杂交不亲和的障碍,扩展杂交亲本范围,培育新品种 主要制备单克隆抗体
意义 突破远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离
相同点 融合原理相同,融合的方法相似
探究1.灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合;不能用不灭活的病毒做诱导剂,因为不灭活的病毒会感染细胞。
2.不能。融合后的杂交细胞经过培养只能通过细胞分裂形成细胞群。
(二)单克隆抗体
探究1
①抗体又称免疫球蛋白,是由浆细胞(或效应B细胞)分泌产生的。传统生产抗体的方法是向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后,从动物血清中分离所需抗体。其缺点是不仅产量低、纯度低,而且制备的抗体特异性差。
②一种抗原侵入机体后,体内会产生相应的B淋巴细胞,从而产生抗体;由于B淋巴细胞有很多种类,而每一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,所以,体内产生的特异性抗体种类可多达百万种以上。
探究2
①由于B淋巴细胞是高度分化的细胞,所以在体外培养条件下,一个B淋巴细胞不能够无限增殖,从而不能产生足够数量的单一抗体;要想获得大量的单一抗体,就需要得到足够数量的单一种类的B淋巴细胞。
②可以采取把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合的方法,所得到的融合细胞就能大量增殖,产生足够数量的特定抗体。
探究3
①用合适的抗原反复注射小鼠,在抗原的刺激下,就可以得到能产生相应的抗体的B淋巴细胞。
②有的细胞并没有发生融合,依然是未融合的B淋巴细胞和未融合的骨髓瘤细胞;三种,有B淋巴细胞间的融合、骨髓瘤细胞间的融合以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞间的融合。
③用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞,在这样的培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡;用专一抗体检测和克隆话培养的方法筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。具体为:将杂交瘤细胞稀释,用多孔细胞培养板培养,使每孔不超过一个细胞,通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体,那么上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞,挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释,一般需进行3~4次,直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
④第一种方法是:将杂交瘤细胞在体外大规模培养,从细胞培养液中就能提取大量的单克隆抗体;第二种方法是:把杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖,再从小鼠腹腔中提取单克隆抗体。
⑤单克隆抗体制备过程用到了动物细胞培养和动物细胞融合两项技术,因此,依据的原理就是细胞增殖和细胞膜的流动性。
探究4
①“单”是指单一的杂交瘤细胞,“克隆”是指克隆化培养,即通过细胞培养形成同一种细胞组成的细胞群。单克隆抗体就是克隆化培养单一的杂交瘤细胞,最终获得化学性质单一的抗体。该抗体的特点是特异性强、灵敏度高、能大量制备
②“生物导弹”是指将单克隆抗体、放射性同位素和化学药物(例如抗癌药物)结合在一起制成的。借助单克隆抗体的导向作用,能将药物定向带到癌细胞所在位置,在原位杀死癌细胞。具有疗效高、毒副作用小的特点。
自主练习
1.C 2.A 3.B 4.A 5.D 6.ABD 7.D 8.C 9.C 10.D 11.B 12.A 13.D 14.C 15.D
16.(1)诱导因素
(2)纤维素酶和果胶酶 原生质体 电激、振动 产生新的细胞壁 植物组织培养
(3)杂交瘤细胞 细胞培养 单一抗体
(4)构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子具有一定的流动性
(5)动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织或器官 胰蛋白酶 用灭活的病毒诱导细胞融合
(6)3种
17.(1)动物细胞培养
(2)选择
(3)灭活的病毒
(4)在体外大量增殖 分泌特异性抗体
(5)骨髓 造血干
(6)主动运输