高中生物《动物细胞融合与单克隆抗体》导学案+课后练习题.docx

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高中生物《动物细胞融合与单克隆抗体》导学案+课后练习题

第2课时　动物细胞融合与单克隆抗体

[学习目标]　1.动物细胞融合的方法。

2.单克隆抗体的制备过程。

3.单克隆抗体的原理和应用。

知识点一　动物细胞融合

知识梳理

1.概念：

两个或

多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称

细胞杂交。

2．原理：

细胞膜的流动性。

3．过程：

包括细胞膜融合和

细胞核的融合。

A细胞B细胞

杂交细胞

多个杂交细胞

4．诱导方法

（1）化学方法：

聚乙二醇（PEG）。

（2）

物理方法：

电激、离心、振动等。

（3）生物方法：

灭活的病毒（失去感染力，保留融合活性）。

5．结果：

形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，这种细胞称为

杂交细胞。

6．动物细胞融合的优点与应用

（1）优点：

突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。

（2）应用：

是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。

特别是利用细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造

单克隆抗体开辟了新途径。

　1.融合后的细胞能否直接用于培养，为什么？

提示：

不可以，还需要进一步筛选。

因为诱导融合后形成的融合细胞有多种，需要筛选出所需要的杂交细胞。

2．细胞融合完成的标志是什么？

提示：

细胞核融合。

3．动、植物细胞融合时，所用诱导方法有何不同？

提示：

动物细胞可用灭活的病毒进行诱导。

4．不灭活的病毒能否作为诱导剂？

提示：

不能。

用病毒作为诱导剂时，必须事先灭活，使病毒失去感染和增殖能力，但不破坏病毒的抗原结构。

而不灭活的病毒会感染细胞，不能诱导细胞融合。

5．归纳生物技术产生后代个体的遗传物质或基因来源。

提示：

①转基因生物：

目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本。

②杂种植株：

遗传物质来自融合的两个亲本细胞。

③经细胞培养获得的动物细胞：

遗传物质只来自一个亲本。

④动物细胞融合形成的杂交细胞：

遗传物质来自融合的两个亲本细胞。

⑤克隆动物：

细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体。

典题分析

题型一　动物细胞融合的分析

[例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

解题分析　A项为动物细胞融合的含义；B项是融合后细胞的特点；C项中紫外线照射常用于人工诱变，可诱发基因突变，而不是诱导细胞融合的因素，常用的诱导动物细胞融合的物理因素是离心、振动和电激；D项为动物细胞融合的意义。

答案　C

题型二　动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较

[例2]　动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（　　）

A．诱导融合的方法完全相同

B．所用的技术手段完全相同

C．所采用的原理完全相同

D．都能形成杂种细胞

解题分析　两种细胞工程所用的技术手段不完全相同，植物体细胞杂交时要先去除细胞壁后诱导原生质体融合，而动物细胞融合时，要先使细胞分散后再诱导细胞融合，B错误；诱导的方法，除动物细胞的融合常用灭活的病毒作诱导剂外，其他的二者基本相同，A错误；二者采用的原理不同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，最终形成的是杂交细胞，植物体细胞杂交还用到细胞的全能性，最终形成杂种植株，C错误。

答案　D

题后归纳

知识点二　单克隆抗体

知识梳理

1.原理

（1）每个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，但在体外培养条件下，不能无限增殖。

（2）骨髓瘤细胞在体外培养条件下能连续增殖但不能产生抗体。

（3）把一种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞既可大量增殖，又能产生大量的特定抗体。

2．制备过程

3．过程分析

（1）B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的获取：

向小鼠注射特定的抗原蛋白，然后从小鼠脾脏中获取相应B淋巴细胞；骨髓瘤细胞的获取可以先获得骨髓细胞再诱发癌变也可从患骨髓瘤的小鼠体内提取。

（2）杂交细胞：

诱导融合形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两两融合，则形成的杂交细胞有：

B－B型、

B－瘤型、瘤－瘤型，其中

B－瘤型才是我们所需要的，所以需用

选择培养基进行筛选。

（3）杂交瘤细胞的特点：

既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体。

（4）两次筛选的目的

①第一次筛选：

筛选出杂交瘤细胞。

②第二次筛选：

筛选出既能产生所需抗体，又能大量增殖的杂交瘤细胞。

（5）单克隆抗体的提取场所

①体外培养——培养液中提取。

②体内培养——小鼠腹水中提取。

（6）单克隆抗体的特点：

特异性强、灵敏度高、可

大量制备。

4．技术手段：

人工免疫、

动物细胞培养、

动物细胞融合，其中基础技术是

动物细胞培养。

5．应用

（1）作为诊断试剂：

诊断多种疾病包括定位诊断

肿瘤、

心血管畸形等疾病。

（2）治疗疾病和运载药物：

可以直接治疗疾病，也可以与药物结合制成“

生物导弹”，治疗肿瘤。

　1.血清抗体与单克隆抗体有什么区别？

提示：

①血清抗体：

由B淋巴细胞（浆细胞）分泌，产量低、种类多、纯度差、特异性差，反应不够灵敏。

②单克隆抗体：

由杂交瘤细胞分泌，化学性质单一，特异性强，反应灵敏，可大量制备。

2．制备单克隆抗体时，为什么对动物进行免疫？

提示：

动物经过免疫后形成的B淋巴细胞（浆细胞）才能产生相应的抗体。

典题分析

题型三　单克隆抗体的制备

[例3]　下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。

下列有关叙述，正确的是（　　）

A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T细胞

B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成

C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性

D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞

解题分析　①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞（浆细胞），A错误；胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞，但不能促进杂交瘤细胞的形成，B错误；③为杂交细胞，浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞同时具有B淋巴细胞（可产生抗体）和骨髓瘤细胞（可无限增殖）的特性，C错误；④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D正确。

答案　D

技法提升

（1）融合过程中，有同种细胞间的融合和不同种细胞间的融合，还有未融合的细胞。

（2）单克隆抗体的制备与动物细胞融合相比，其原理不仅包括细胞膜的流动性，还包括细胞增殖。

（3）能产生特定抗体的杂交瘤细胞在小鼠腹腔内培养与体外培养相比的优点是不需特定的培养基，不需严格的外界环境条件。

题型四　单克隆抗体与“生物导弹”

[例4]　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”。

下列对此描述不正确的是（　　）

A．“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成的

B．“弹头”是由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成的

C．“弹头”中的药物具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能

D．“生物导弹”是利用细胞工程制备出来的

解题分析　“生物导弹”对癌细胞杀伤作用的特异性由单克隆抗体即“瞄准装置”决定，“弹头”中的药物不具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能，C错误。

答案　C

知识拓展

“生物导弹”中真正发挥治疗作用的物质是相关药物，单克隆抗体所起的作用在于将药物定向带到靶细胞所在位置，借助其导向作用，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。

因此，“生物导弹”可作为一种疗效高、毒副作用小的新型药物。

[基础对点]

知识点一　动物细胞融合

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．也称细胞杂交，可由两个或多个动物细胞结合成一个细胞

答案　D

解析　动物细胞融合产生的细胞称为杂交细胞，核移植产生的细胞称为重组细胞，A错误；融合后形成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，D正确。

2．有关动物细胞融合的叙述不正确的是（　　）

A．使远缘杂交成为可能

B．杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息

C．其基本原理是细胞膜的选择透过性

D．为制造单克隆抗体开辟了新途径

答案　C

解析　动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，C错误。

3．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是（　　）

A．细胞膜的流动性、离心

B．细胞膜的流动性、灭活的病毒

C．细胞的全能性、电刺激

D．细胞的全能性、灭活的病毒

答案　B

解析　植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇（PEG）、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子，B正确。

知识点二　单克隆抗体

4.科学家用灭活的病毒把骨髓瘤细胞与已免疫的B淋巴细胞融合，得到杂交瘤细胞，关于灭活病毒的说法正确的是（　　）

A．病毒比较小，可钻入细胞内

B．灭活的病毒已完全死亡，死亡的病毒可以让细胞聚集

C．灭活的病毒已失去感染活性，对各种动物细胞不造成破坏，但所保留的融合活性使不同的动物细胞进行融合

D．灭活的病毒带有目的基因，通过融合可以让杂交细胞带有目的基因

答案　C

解析　动物细胞融合常用灭活的病毒作诱导剂是因为灭活的病毒不再具有感染活性，不会对细胞造成破坏，但保留融合活性，促使不同的动物细胞融合，C正确。

5．下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述，不正确的是（　　）

A．给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的B淋巴细胞

B．骨髓瘤细胞与B淋巴细胞混合培养，是为了获得融合细胞

C．杂交瘤细胞进行体外培养，是为了获得单克隆抗体

D．杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎

答案　D

解析　杂交瘤细胞进行体内培养，是为了通过有丝分裂获得更多的杂交瘤细胞，从而产生大量单克隆抗体，并不是为了得到胚胎，D错误。

6．将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示，下列有关叙述错误的是（　　）

A．①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同

B．经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并能产生特定抗体

C．②过程需要筛选并克隆杂交瘤细胞

D．抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性

答案　B

解析　①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同，都是细胞膜的流动性，A正确；经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体，需要经过②过程进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，获得足够数量能分泌所需抗体的细胞，然后将杂交瘤细胞进行大规模培养（包括体内培养和体外培养），B错误，C正确；抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性，D正确。

7．如图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是（　　）

A．图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌的抗体特异性结合的抗原

B．利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙

C．用特定的选择培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长

D．丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁

答案　C

解析　图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌的抗体特异性结合的抗原，A正确；灭活的病毒、聚乙二醇和电激等常用于诱导动物细胞融合，B正确；用特定的选择性培养基进行筛选，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长，C错误；杂交瘤细胞经选择培养基的筛选并经专一抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂交瘤细胞即可制备单克隆抗体，D正确。

8．单克隆抗体与血清抗体相比，最主要的优点在于（　　）

A．单克隆抗体能够制成“生物导弹”

B．单克隆抗体可以在体外制备

C．单克隆抗体特异性强、灵敏度高，并能大量制备

D．单克隆抗体的制备过程简单

答案　C

解析　单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并能大量制备，C正确。

9．生产单克隆抗体时，在培养液中加入某种试剂能够筛选出杂交瘤细胞，因为该试剂（　　）

A．能抑制淋巴细胞和杂交瘤细胞的DNA复制

B．能阻止淋巴细胞的原癌基因被激活

C．选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制

D．能阻止杂交瘤细胞核糖体上所有蛋白质合成

答案　C

解析　由于骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞都能无限增殖，而生产单克隆抗体需要只选择出杂交瘤细胞，因此需要用试剂抑制骨髓瘤细胞DNA的复制，因此该试剂的作用为选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制，C正确；这里不存在原癌基因被激活的问题，B错误。

10．单克隆抗体技术在生物工程中占有重要的地位，下列有关单克隆抗体应用的叙述错误的是（　　）

A．作为诊断试剂，具有准确、高效、快速、简易的优点

B．作为诊断试剂，可定位诊断肿瘤、心血管畸形、白化病等疾病

C．从临床试验来看，单克隆抗体主要用于癌症治疗

D．在“生物导弹”中，单克隆抗体的作用是定位而不是杀伤

答案　B

解析　单克隆抗体在诊断的应用上，具有准确、高效、简易、快速的优点，A正确；白化病的表现型非常直观，不需要单克隆抗体定位诊断，B错误；临床试验中，单克隆抗体主要用于癌症治疗，也有少量用于其他疾病的治疗，C正确；在“生物导弹”中，单克隆抗体作为“瞄准装置”，作用是定位，起杀伤作用的是与其相连接的药物，D正确。

[能力提升]

11．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用到的技术与原理不相符的是（　　）

A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性

B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性

C．原生质体融合和动物细胞融合——细胞膜的流动性

D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂

答案　B

解析　植物细胞培养和动物细胞培养的实质是利用了细胞的有丝分裂，B错误，D正确；在植物体细胞杂交中用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁，动物细胞工程中用胰蛋白酶分离细胞利用了酶的专一性，A正确；原生质体融合和动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，C正确。

12．“筛选”是生物工程中常用的技术手段，下列关于筛选的叙述中错误的是（　　）

A．单克隆抗体制备过程中，在完成细胞融合后，第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞

B．单克隆抗体制备过程中，在完成细胞融合后，第二次筛选的目的是筛选出针对目标抗原的抗体为阳性的杂交瘤细胞

C．基因工程中用不同种限制酶切割载体和含目的基因的DNA片段，酶切产物用DNA连接酶连接，获得的产物可直接导入受体细胞，不需要筛选

D．重组质粒上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来

答案　C

解析　制备单克隆抗体的过程中有两次筛选，第一次筛选的目的是筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，A、B正确；基因工程中一般用同种限制酶切割载体和含目的基因的DNA片段，酶切产物用DNA连接酶连接，获得的产物直接导入受体细胞，不需要筛选，C错误；重组质粒上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，D正确。

13．如图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计生产破伤风杆菌抗体的实验方案。

请据图回答：

（1）该方案能达到预期效果吗？

____________。

原因是______________

____________________。

（2）图中②为________________过程，与诱导植物原生质体融合相比，特有的诱导因素为____________。

该细胞继承了__________________，因此，不仅能__________________，还有________________的本领。

（3）图中③进行细胞培养，目的是______________

__________________。

（4）在制备破伤风杆菌抗体的过程中，进行了两次筛选，其目的不同，②是通过筛选获得______________，④是通过筛选获得______________________________________。

（5）图中⑤的培养能获得______________细胞，便于大规模培养。

（6）破伤风杆菌的抗体最终可从____________和____________中提取。

（7）该方案的目的是_____________________。

答案　

（1）不能　没有将抗原注入小鼠体内，无法获得产生单一抗体的B淋巴细胞

（2）细胞融合和筛选　灭活的病毒　双亲细胞的遗传物质　大量繁殖　产生特异性抗体

（3）在体外条件下大量增殖

（4）杂交瘤细胞　产生特定抗体的杂交瘤细胞

（5）足够量的杂交瘤

（6）细胞培养液　小鼠腹水

（7）制备单克隆抗体

解析　单克隆抗体制备过程首先需要注射与制备的单克隆抗体发生特异性免疫反应的抗原，否则小鼠体内不会发生特异性免疫反应，不会产生合成所需抗体的B淋巴细胞。

动物细胞融合必须在诱导剂的诱导下才能发生，灭活病毒是动物细胞融合特有的诱导因素。

两种细胞融合是随机的，有三种情况：

B淋巴细胞—B淋巴细胞，骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞，B淋巴细胞—骨髓瘤细胞，我们需要的是杂交瘤细胞，它结合了双亲的遗传物质，具备大量增殖和产生抗体的能力，所以需经筛选培养。

第一次筛选是选择需要的杂交瘤细胞，第二次筛选是在杂交瘤细胞中选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。

然后通过扩大培养后就可转移到体外培养液中或小鼠腹腔中生产大量的单克隆抗体。

14．肺癌在全国的发病率居肿瘤之首，小细胞肺癌是恶性程度最高的一种，上海肿瘤研究所细胞与分子免疫研究室在国内率先研制出一种名叫“2F7”的靶向生物导弹。

这种生物导弹是专门对小细胞肺癌产生特定靶向性的特异性单克隆抗体。

注入静脉后，会“直扑”小细胞肺癌病灶，使其携带的肿瘤化疗药物能“集中火力”抑制、杀灭肿瘤细胞。

这预示着化疗药物有望弥补“良莠不分”、损害全身免疫力的缺陷。

（1）制备单克隆抗体时选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的原因是_____________________

_____________________。

（2）杂交瘤细胞体内培养的优点是_____________________

_____________________。

（3）静脉注入而不是口服单克隆抗体的原因是_____________________

_____________________。

（4）单克隆抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于________免疫。

答案　

（1）每种B淋巴细胞只能产生一种特异性抗体，但在体外培养下，不能无限增殖，骨髓瘤细胞能无限增殖，但不能产生抗体

（2）不需要配制培养液，不需要控制培养液的无菌、无毒、温度、pH、气体等条件

（3）抗体是蛋白质，若口服则被消化，使抗体失去其功能

（4）体液

解析　

（1）每种B淋巴细胞只能产生一种特异性抗体，但是不能无限增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖，但是不能产生抗体。

（2）杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养，不需要配制培养液，不需要控制培养液的无菌、无毒、温度、pH、气体等条件。

（3）单克隆抗体的化学本质是蛋白质，口服后会被消化。

（4）在体液免疫中，抗体与抗原结合，发挥作用。

15．请回答以下与抗X单克隆抗体的制备相关的问题：

（1）首先将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得免疫细胞，其中至少有一种________（填细胞名称）能分泌抗该抗原的抗体。

（2）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_____________________。

（3）动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基相比，二者的主要区别是_____________________

_____________________。

（4）在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用________或____________处理离体组织细胞使之分散开。

（5）______________技术是单克隆抗体技术的基础。

（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__________________。

答案　

（1）抗原X　B淋巴细胞

（2）灭活的病毒

（3）动物细胞培养基要加入促生长因子、动物血清，植物组织培养基要加入植物激素等

（4）胰蛋白酶　胶原蛋白酶

（5）动物细胞培养　

（6）主动运输

解析　

（1）抗X单克隆抗体，指的是针对特定抗原X制备的单克隆抗体。

将抗原X注入小鼠体内后，刺激B淋巴细胞增殖分化为特定细胞，此细胞产生和分泌针对抗原X的特定的抗体。

（2）动物细胞融合特有的诱导方法：

用灭活的病毒来诱导融合。

（3）动物细胞培养液和植物组织培养基配方的不同：

前者要加入促生长因子、动物血清，后者要加入植物激素等。

（4）要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理动物组织，使之分散成单个细胞，才能利于细胞与细胞之间的融合。

（5）整个单克隆抗体的制备过程，需要培养各类细胞，如骨髓瘤细胞的培养、杂交瘤细胞的培养（包括筛选过程中的培养以及最后的体内和体外培养）等，可以说动物细胞培养贯穿始终，是单克隆抗体技术的基础。

（6）细胞培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，它们是通过主动运输的方式进入细胞内的。