学年同步备课一体资料之生物苏教版选修3讲义第二章 细胞工程 第9课时 Word版含答案.docx

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学年同步备课一体资料之生物苏教版选修3讲义第二章细胞工程第9课时Word版含答案

[学习目标]　1.掌握动物细胞融合的原理、方法、过程与意义。

2.掌握制备单克隆抗体的方法、过程和应用。

一、动物细胞融合

科学家经过长期的探索，也实现了让不同种动物的体细胞进行杂交。

完善下图，回答问题：

1．什么是动物细胞融合？

答案　动物细胞融合是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。

2．动物细胞融合的原理是什么？

答案　细胞膜的流动性。

3．诱导融合的方法有哪些？

答案　常用的促融合方法有：

（1）生物法：

如病毒诱导融合法；

（2）化学法：

如聚乙二醇诱导融合法；

（3）物理法：

如电场诱导融合法等。

4．杂交细胞融合成功的标志是什么？

答案　杂交细胞能进行有丝分裂。

5．与传统的有性杂交相比，细胞融合技术有何优越性？

答案　其优越性在于克服远缘杂交不亲和的障碍。

二、单克隆抗体的制备

动物细胞融合技术的最重要用途是制备单克隆抗体，阅读教材并回答问题：

1．什么是抗体？

它是如何产生的？

答案　抗体是机体接受抗原刺激后产生的，并能和该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。

是由浆细胞分泌的，能和抗原特异性结合。

2．获取抗体采用传统的方法是怎样的？

有何缺点？

答案　

（1）方法：

①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；②从动物血清中分离所需抗体。

（2）缺点：

产量低、纯度低、特异性差。

3．癌细胞有何特征？

答案　癌细胞的主要特征有无限增殖、形态结构改变、易分散转移等。

4．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？

答案　不可能。

5．如何让B淋巴细胞既能产生特异性抗体，又能大量繁殖？

答案　让B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行动物细胞融合形成杂交瘤细胞。

6．只考虑两两融合，培养液中的融合细胞有几种类型？

细胞共有几种类型？

答案　融合细胞有B淋巴细胞－骨髓瘤细胞、B淋巴细胞－B淋巴细胞、骨髓瘤细胞－骨髓瘤细胞三种。

培养液中还含有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞两种细胞。

7．如何培养筛选出的杂交瘤细胞？

如何获取单克隆抗体？

答案　将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠的腹水中提取单克隆抗体。

8．单克隆抗体有何优点？

答案　特异性强、灵敏度高、产量大。

9．单克隆抗体有哪些用途？

答案　

（1）开发治疗恶性肿瘤的抗体；

（2）还可用于治疗由于免疫系统紊乱导致的疾病；（3）用于器官移植的治疗等。

一、动物细胞融合

动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较

比较项目

原理

方法步骤

诱导方法

结果

用途或意义

动物细胞融合

细胞膜具有流动性　

分散成单个细胞后诱导细胞融合

物理方法、化学方法、生物方法

形成杂交细胞

培育杂交细胞或大量获得细胞产物

植物体细胞杂交　

①细胞膜具有流动性；②植物细胞具有全能性

酶解法去除细胞壁后诱导原生质体融合，形成杂种细胞后培育成杂种植株

物理方法、化学方法

形成杂种植株

克服远缘杂交不亲和的障碍

二、单克隆抗体的制备

如图表示用生物工程技术制备人抗A抗体的过程，请回答下列问题：

（1）根据材料完善下面内容：

（2）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________________________________________________________________________。

（3）图中细胞1是小鼠体内注入人A型血红细胞后获得的__________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。

（4）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。

（5）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）B淋巴细胞　骨髓瘤细胞　产生特定抗体的杂交细胞　（单克隆）抗体　

（2）糖蛋白　抗原　（3）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　（4）杂交瘤细胞　（5）筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞　抗A单克隆

解析　

（2）红细胞表面的凝集原与细胞识别有关，其化学本质是糖蛋白，从免疫学角度看是抗原。

（3）小鼠受到抗原刺激后能产生B淋巴细胞，这种细胞能产生单一抗体，但不能增殖，骨髓瘤细胞能无限增殖但不能产生抗体。

（4）通过动物细胞融合的方式可以获得杂交瘤细胞，产生单克隆抗体。

（5）过程①的目的是筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞，通过②或③可产生大量抗A单克隆抗体。

1．动物细胞融合中使用的灭活的仙台病毒的抗原性和感染力是（　　）

A．失去抗原性，具有感染力

B．具有抗原性，也具有感染力

C．失去抗原性，也失去感染力

D．具有抗原性，失去感染力

答案　D

解析　灭活的仙台病毒不具有生物活性，不具有侵染细胞的能力，但具有抗原性，能够促进动物细胞融合。

2．单克隆抗体是指（　　）

A．单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体

B．单个B淋巴细胞增殖产生的抗体

C．单个杂交瘤细胞增殖产生的高度单一的抗体

D．单个抗体通过克隆化培养产生大量抗体

答案　C

解析　单克隆抗体的制备过程是：

将一种抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞，然后将B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞同时培养，在聚乙二醇的诱导下，促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到杂交瘤细胞。

从中选出能产生抗体的细胞群，即可得到单克隆抗体。

单克隆抗体是利用B淋巴细胞能产生抗体的能力及骨髓瘤细胞能无限增殖的特点制备出的抗体。

骨髓瘤细胞自身不能产生抗体，则A项错误。

而一个细胞产生的抗体是非常有限的，不能应用于生产和实践，所以单个B淋巴细胞也不能产生大量的抗体，B项错误。

抗体本身很难克隆，而单个杂交瘤细胞通过无性繁殖能产生大量的相同的杂交瘤细胞，产生的抗体专一，特异性强，C项正确，D项错误。

3．如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

答案　D

解析　单克隆抗体技术首先应该获得能产生单一抗体的B淋巴细胞，所以应该向小鼠注射单一抗原，刺激小鼠产生相应的B淋巴细胞，由B淋巴细胞产生单一抗体。

然后利用动物细胞融合技术使B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞。

然后在体外进行培养或在体内培养获得大量的单一抗体。

4．单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面与常规抗体相比，其特点是（　　）

A．单克隆抗体特异性强、纯度低、灵敏度高、产量高

B．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度低、产量高

C．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量低

D．单克隆抗体特异性强、纯度高、灵敏度高、产量高

答案　D

解析　单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强、灵敏度高、纯度高、产量高。

5．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，每个B淋巴细胞可产生多种抗体

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但不能大量增殖

答案　D

解析　B淋巴细胞寿命短，它能够参与特异性免疫，但不一定都参与；B淋巴细胞的免疫具有特异性，即每一个B淋巴细胞只能产生一种与特定抗原结合的抗体。

基础再现

1．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的促融合因子分别是（　　）

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；动物细胞融合的常用促融合因子有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的促融合因子，而聚乙二醇、电激均可用于促进植物体细胞融合。

2．灭活的病毒可诱导细胞融合，克隆技术可以克服异体组织或器官的排斥，这些都依赖于细胞的识别功能。

这种细胞识别功能的物质基础是（　　）

A．磷脂分子B．氨基酸

C．核酸D．糖蛋白

答案　D

3．目前，动物细胞融合的用途中最重要的是（　　）

A．克服远缘杂交不亲和的障碍

B．制备单克隆抗体

C．培育新物种

D．生产杂交细胞

答案　B

解析　动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种；另外，植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性；动物细胞作为整体，它的全能性受到限制，目前只见到高度分化的细胞核在去核卵母细胞中表现出全能性，还未见到融合细胞核表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新物种；生产杂交细胞，不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。

4．科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体。

与骨髓瘤细胞融合的是（　　）

A．经过免疫的B淋巴细胞

B．不经过免疫的T淋巴细胞

C．经过免疫的T淋巴细胞

D．不经过免疫的B淋巴细胞

答案　A

解析　单克隆抗体的产生是利用了细胞工程中的细胞融合技术。

小鼠的骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，在体外培养的条件下能无限增殖，产生特异性的单一抗体。

5．制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括（　　）

①细胞培养　②细胞融合　③胚胎移植　④细胞核移植

A．①②B．①③

C．②③D．③④

答案　A

解析　制备单克隆抗体时，首先采用细胞融合技术得到杂交瘤细胞，再采用动物细胞培养技术获得能产生所需抗体的细胞群。

能力提升

6．下列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．常用的促进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

答案　C

解析　紫外线照射常用做人工诱变，可诱发基因突变，而不是促进细胞融合。

7．下列有关细胞工程的说法正确的是（　　）

A．在愈伤组织形成的过程中，除适宜的温度、pH和无菌条件外，还需要有植物激素进行调节

B．植物体细胞杂交前需要用酶去除细胞壁获得原生质体，然后再用灭活的病毒促进融合

C．利用动物体细胞核移植的方法得到克隆动物是培育新物种的一种方式

D．动物细胞应在含5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是为细胞提供碳源

答案　A

解析　在愈伤组织形成的过程中，需添加生长素和细胞分裂素等植物激素进行调节；灭活的病毒是促进动物细胞融合特有的方法；核移植属于克隆，为无性生殖，不会产生新物种；动物细胞应在含5%CO2的恒温箱中培养，CO2的作用是维持培养液中的pH。

8．用绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体（　　）

A．能识别绵羊整个红细胞

B．只识别绵羊红细胞表面的特定分子

C．能识别绵羊所有体细胞

D．只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子

答案　B

解析　单克隆抗体具有特异性强的特点，只能针对特定的抗原。

本题中的抗原是绵羊红细胞表面的特定分子，并非整个红细胞，也非其他体细胞。

9．下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是（　　）

A．制备过程中不需要动物细胞培养技术

B．杂交瘤细胞具有B淋巴细胞与癌细胞的所有特点

C．经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞可用于单克隆抗体的生产

D．单克隆抗体最广泛的用途是用做体外诊断试剂

答案　D

解析　单克隆抗体制备过程需要动物细胞培养技术培养杂交瘤细胞，故A错误；杂交瘤细胞具有B淋巴细胞产生专一抗体和癌细胞无限增殖的特点，不一定具有它们所有特点，故B错误；经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和专一抗体检测，才可用于单克隆抗体的生产，故C错误；单克隆抗体特异性强，灵敏度高，可大量制备，最广泛的用途是用作体外诊断试剂，故D正确。

10．下列关于单克隆抗体的生产和应用的叙述，错误的是（　　）

A．对小动物注射特定抗原以获取所需的B淋巴细胞

B．融合并筛选特定的杂交瘤细胞，原代培养发生遗传物质改变后才能进行传代培养

C．特定的单克隆抗体可制成试剂，用于检测人体是否受某种抗原的感染

D．治疗癌症的“生物导弹”原理之一是利用单克隆抗体的特异性识别癌细胞

答案　B

解析　单克隆抗体的制备是用骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞融合后得到杂交瘤细胞；杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞无限增殖的能力，又具有B淋巴细胞产生抗体的特点，所以不需经过遗传物质的改变便能无限增殖；单克隆抗体最广泛的应用是作为诊断试剂；如果把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，将药物带到癌细胞所在位置，便可将癌细胞杀死。

11．下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图，请据图回答下列问题：

（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促融合因子外，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。

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

解析　单克隆抗体是通过细胞融合、动物细胞培养制备的，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

由图示信息可知：

图中所用的培养基是选择培养基，目的是筛选出杂交瘤细胞，并将杂交瘤细胞分开，筛选之后进行扩大培养，从而获得大量抗体。

单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。

动物细胞融合除了使用离心、振动、电激等物理方法和聚乙二醇等化学方法诱导外，通常还采用灭活的病毒诱导融合。

抗体是由已免疫的B淋巴细胞分泌的，每一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，要想得到大量的单一抗体，必须将同一种B淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，因此，通过细胞融合，得到既能分泌抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞。

12．某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如下图所示：

若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞（染色体数目为40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目为60条）按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。

回答下列问题：

（1）制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。

达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是____________________________________。

（2）细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交廇细胞外，可能还有__________________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是______________________________。

（3）杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。

（4）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后不能存活，原因是____________________。

答案　

（1）4　Y　Y小鼠的血清抗体效价最高　

（2）B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%

（3）1　100　（4）不能无限增殖

解析　

（1）据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。

（2）融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。

细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。

（3）动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。

杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为40＋60＝100（条）。

（4）正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。

个性拓展

13．自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。

某同学提出问题：

“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？

”他尝试设计出下列具体的实验方案。

结合实验方案回答：

实验原理：

根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。

实验步骤如下：

（1）①中选的植物材料细胞中，必须有的细胞器是______________________。

（2）③过程所用的酶是__________________________。

（3）④过程除了用电激之外，还可以用_______________________________________________、

____________等作为促融合因子。

（4）⑤过程动物细胞体外培养需要满足的条件是__________________、__________、________、____________。

（5）在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和无菌操作，原因是各种杂菌可以在培养基上迅速生长，培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和______________争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量______________________，导致培养物迅速死亡。

（6）在⑤⑥过程中，通常要添加血清，原因是___________________________________________

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）叶绿体　

（2）纤维素酶和果胶酶　（3）灭活的病毒　聚乙二醇　振动　离心（任写两种）　（4）无菌、无毒的环境　充足的营养　适宜的温度、pH　气体环境

（5）培养物　对培养物有害的物质　（6）人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时通常要加入血清、血浆等一些天然成分

解析　

（1）根据题意可知，所选植物材料中必须含有叶绿体。

（2）图中③是去除植物细胞细胞壁的过程，所应用的酶是纤维素酶和果胶酶。

（3）诱导细胞融合的因素除了电激外，还有振动、离心、聚乙二醇、灭活的病毒等。

（4）图中⑤是动物胚胎细胞培养，此过程需要满足以下条件：

无菌、无毒的环境，合适的营养，适宜的温度和pH以及气体环境。

（5）整个实验过程中，都是严格无菌的，否则各种杂菌会在培养基中生长，与所培养的细胞争夺营养，同时杂菌代谢也可能会产生出对培养物有毒的物质，导致培养物死亡。

（6）动物细胞培养过程中需要加入血清或血浆，因为动物细胞生长过程中需要一些未知成分，而血清、血浆中含有一些天然成分。