2017-2018年高中生物 第一單元 生物技術與生物工程 第二章 細胞工程 第3節(jié) 細胞融合技術學案 中圖版選修3

第三節(jié)　細胞融合技術1．舉例說出細胞融合技術重點)2．簡述單克隆抗體的制備過程難點)細 胞 融 合 技 術 與 作 物 育 種1．細胞融合技術(1)細胞融合①概念：兩個或兩個以上的同種或異種細胞融合成一個細胞的過程②原理：細胞膜的流動性③結果：形成雜交細胞2)細胞融合技術用人工方法誘導細胞融合，并在一定條件下使融合細胞分化再生、形成新物種或新品種的過程3)細胞融合的誘導方法①常用方法：聚乙二醇誘導、病毒誘導、電融合技術②與聚乙二醇誘導的細胞融合相比，電融合技術的優(yōu)點ⅰ.重復性強，對原生質體傷害?、?裝置精巧，方法簡單，免去了聚乙二醇誘導后的洗滌過程ⅲ.誘導過程可控制性強2．細胞融合與作物育種(1)意義可在親緣關系較遠的物種間實現基因轉移，創(chuàng)造出自然界沒有的新物種2)實例“白菜—甘藍”種間雜種、“薯番茄”屬間雜種探討：動物細胞融合與植物原生質體融合所用的誘導方法有何不同？提示：動物細胞融合可用滅活的病毒進行誘導探討：經誘導融合得到的融合細胞還需經過下列哪項措施才能得到雜種植株？提示：篩選鑒定雜種細胞后，再經植物組織培養(yǎng)才能獲得植株探討：科學家通過體細胞雜交培育而成的“白菜—甘藍”為什么能表現出兩種植物的遺傳性狀？提示：體細胞雜交培育而成的“白菜—甘藍”具有兩個親本的遺傳物質，因此能表現出兩種植物的遺傳性狀。

1．植物體細胞雜交與植物組織培養(yǎng)(1)植物組織培養(yǎng)是利用單一親本的組織或細胞，經培養(yǎng)使之增殖、分化為一個完整植株其后代一般均能保持該親本的遺傳性狀(花藥離體培養(yǎng)除外)2)植物體細胞雜交的本質是將兩種不同來源的原生質體，在人為的條件下進行誘導融合由于植物細胞的全能性，因此融合之后的雜種細胞，可以再生出具有雙親性狀的雜種植株因此，這種細胞融合也被稱為體細胞“雜交”3)兩者的聯系是：首先，兩種技術的原理都是利用植物細胞的全能性；另外，融合的植物細胞必須經過植物組織培養(yǎng)過程才能最終發(fā)育為雜種植株，這就是說，植物組織培養(yǎng)技術是植物體細胞雜交的基礎2．植物體細胞雜交和動物細胞融合比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性；植物細胞的全能性細胞膜的流動性過程去壁以后誘導原生質體融合使細胞分離后誘導細胞融合誘導方法物理法(離心、振動、電融合)、化學法(聚乙二醇)物理法(電融合)、化學法(聚乙二醇)、生物法(滅活的病毒)意義克服遠緣雜交不親和的障礙打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能用途獲得雜種植株制備單克隆抗體1.動物細胞融合和植物原生質體融合比較，在動物細胞融合中有特殊性的是(　　)A．融合的原理 B．融合的優(yōu)點C．融合的誘導手段 D．融合的過程【解析】　除了物理、化學法外，動物細胞融合還可以用滅活的病毒來誘導。

答案】　C2．下圖為植物體細胞雜交過程示意圖據圖回答：(1)步驟①是_____________________________________________________，最常用的方法是_________________________________________________2)步驟③一般常用的化學試劑是________，目的是_______________________________________________________________3)在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的技術手段是________________，其中步驟④相當于________，步驟⑤相當于________4)植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使________能夠在新的植物體中有所表現，其根本原因是________________________________________5)若遠緣雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為________倍體6)從理論上講，雜種植株的育性為________若運用傳統有性雜交方法能否實現？________，原因是___________________________________________________________________________________________________________。

因此，這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于______________7)利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？ ________因為____________________________答案】　(1)去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體　酶解法　(2)聚乙二醇　誘導不同植物體細胞的原生質體融合　(3)植物組織培養(yǎng)　脫分化　再分化(4)遠緣雜交親本的遺傳特征　雜種植株獲得了雙親的遺傳物質　(5)四　(6)可育　不能　不同種生物之間存在生殖隔離　克服遠緣雜交不親和的障礙(7)否　有性生殖的過程中進行減數分裂才遵循孟德爾的遺傳規(guī)律細 胞 融 合 與 單 克 隆 抗 體1．抗體B淋巴細胞產生的，其特點是具有特異性，化學本質是蛋白質2．單克隆抗體源自一個B淋巴細胞的克隆所產生的抗體只會特異性地作用于一種抗原決定簇3．單克隆抗體的制備(1)過程　雜交瘤細胞―→單克隆抗體(2)雜交瘤細胞的特點：既能大量增殖，又能產生特異性的抗體3)單克隆抗體的優(yōu)點：理化性質單一、與抗原結合的特異性強等4．單克隆抗體的應用(1)疾病診斷、防治和致病機理的研究等。

2)用于治療疾?。褐瞥伞八幬飳棥碧接懀簽槭裁匆獙π∈笞⑸淇乖?？提示：以獲得能產生相應抗體的B淋巴細胞(漿細胞)探討：制備單克隆抗體時，為什么要選用B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞？提示：每一個B淋巴細胞只能分泌一種特異性抗體，但不能無限增殖；骨髓瘤細胞可大量快速增殖，卻不能產生抗體若將兩種細胞融合在一起，既能產生一種特異性抗體又能快速增殖探討：B淋巴細胞和骨髓瘤細胞經聚乙二醇處理后，培養(yǎng)液中存在哪幾種細胞？提示：未融合的B淋巴細胞、未融合的骨髓瘤細胞、B－B融合細胞、瘤—瘤融合細胞、B—瘤融合細胞探討：選擇雜交瘤細胞的兩步篩選的目的各是什么？提示：第一步篩選的目的是獲得雜交瘤細胞；第二步篩選的目的是獲得能產生所需單一抗體的雜交瘤細胞1．單克隆抗體的制備過程2．單克隆抗體制備過程中應注意的問題(1)關鍵的操作：①對免疫小鼠注射特定的抗原；②融合；③篩選；④培養(yǎng)雜交瘤細胞、制備單克隆抗體2)選擇滅活的病毒或聚乙二醇來誘導細胞融合，由此形成的雜交細胞有多種，若僅考慮細胞兩兩融合的情況，融合細胞有三種，即兩個B淋巴細胞的融合細胞、兩個骨髓瘤細胞的融合細胞、一個B淋巴細胞與一個骨髓瘤細胞的融合細胞(雜交瘤細胞)。

需要篩選才能獲得能產生單克隆抗體的雜交瘤細胞3)整個過程需要經過兩次篩選，第一次篩選獲得雜交瘤細胞，第二次篩選獲得能產生單克隆抗體的雜交瘤細胞4)培養(yǎng)雜交瘤細胞的方法有體內培養(yǎng)和體外培養(yǎng)前者的優(yōu)點是培養(yǎng)條件簡單，無需配制培養(yǎng)液；要在短期內獲得大量單克隆抗體，可采用體外培養(yǎng)的方法1.單克隆抗體制備過程中，骨髓瘤細胞和B淋巴細胞融合后，要用特定的培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，在這種培養(yǎng)基上不能存活增殖的細胞是(　　)①B淋巴細胞②小鼠骨髓瘤細胞③B淋巴細胞自身融合細胞④小鼠骨髓瘤細胞自身融合細胞⑤雜交瘤細胞A．①②③④ B．①③⑤C．②④ D．②③【解析】　單克隆抗體的制備過程中，骨髓瘤細胞和B淋巴細胞融合時，發(fā)生了以下三種情況：未發(fā)生融合的細胞(B淋巴細胞，小鼠骨髓瘤細胞)；自身融合的細胞(B淋巴細胞自身融合，小鼠骨髓瘤細胞自身融合)；骨髓瘤細胞與單個B淋巴細胞融合的雜交瘤細胞雜交瘤細胞是制備單克隆抗體所必需的，因此將其篩選出來答案】　A2．下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖1)________技術是制備單克隆抗體技術的基礎2)在圖中HAT培養(yǎng)上，未融合的________和融合的________都會死亡，只有融合的雜種細胞才能生長。

動物細胞融合除了采用植物細胞原生質體融合常用的誘導劑外，還可以采用________3)單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最主要的優(yōu)點是__________________________________________________________________4)選出的雜交瘤細胞既具備骨髓瘤細胞的迅速______________特點，又具備淋巴細胞的______________特點，經過選擇性培養(yǎng)的雜交瘤細胞，還需進行________和________，經多次篩選，就可獲得足夠數量的能分泌所需抗體的細胞最后將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)，或小鼠腹腔內增殖，從________或________中，就可以提取出大量的單克隆抗體了5)淋巴細胞是由動物體________中的________細胞分化、發(fā)育而來的解析】　細胞融合技術最主要的應用就是制備單克隆抗體，動物細胞融合和植物細胞融合的不同點在于動物細胞融合可以使用滅活的病毒進行誘導滅活是指使病毒失去感染能力，但是具有誘導細胞融合的能力答案】　(1)動物細胞培養(yǎng)　(2)親本細胞　具有同核的細胞　滅活的病毒　(3)理化性質單一、與抗原結合的特異性強　(4)在體外大量增殖　分泌專一抗體　克隆化培養(yǎng)　抗體檢測　細胞培養(yǎng)液　小鼠腹水　(5)骨髓　造血干1．與植物體細胞雜交相比，動物細胞融合的原理及其特有的誘導因子分別是(　　) 【導學號：99310031】A．細胞膜的流動性、離心B．細胞膜的流動性、滅活的病毒C．細胞的全能性、電刺激D．細胞的全能性、滅活的病毒【解析】　植物體細胞雜交的原理是細胞膜的流動性、植物細胞的全能性，動物細胞融合的原理是細胞膜的流動性；動物細胞融合的常用誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電融合技術等，其中滅活的病毒是其特有的誘導因子，而聚乙二醇、電融合技術均可用于誘導植物體細胞雜交。

答案】　B2．下列關于單克隆抗體的制備和應用的敘述中，不正確的是(　　)A．B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合，一般不需要滅活的病毒或聚乙二醇誘導B．融合后形成的雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產生單克隆抗體C．體外培養(yǎng)時，一個B淋巴細胞可以產生抗體，但不能無限增殖D．單克隆抗體與常規(guī)抗體相比，理化性質單一、與抗原結合的特異性強【解析】　B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合時可采用聚乙二醇、電融合技術或滅活的病毒促融；融合后的雜交瘤細胞既有B淋巴細胞的特點，又有骨髓瘤細胞的特點，因此雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產生單克隆抗體；雜交瘤細胞產生的單克隆抗體與常規(guī)抗體相比，特異性強，靈敏度高，優(yōu)越性明顯答案】　A3．“白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長周期短，耐熱性強和易于儲存等優(yōu)點下圖是“白菜—甘藍”的雜交過程示意圖，請據圖回答：(1)在上述過程中，除去細胞壁的方法是________2)圖中白菜原生質體和甘藍原生質體能融合形成一個雜種細胞，所依據的生物學原理是_______________________________________________________3)通常情況下，白菜和甘藍雜交是不成功的，原因是_______________________________________________________________。

4)通過細胞工程獲得的“白菜—甘藍”植株是否可育？為什么？_______________________________________________________________________5)白菜細胞與甘藍細胞的原生質體融合成功的標志是___________________________________________________________________6)愈傷組織的細胞特點是_________________________________________答案】　(1)酶解法(用纖維素酶、果膠酶去除細胞壁)(2)細胞膜的流動性　(3)存在生殖隔離　(4)可育；減數分裂過程中，同源染色體能正常進行聯會，能產生正常的有性生殖細胞，再經受精作用形成受精卵并最終發(fā)育成種子　(5)雜種細胞再生出細胞壁　(6)無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞4．下圖所示為細胞融合技術的一些過程：(1)從A、B細胞到C細胞的過程中，必須用________處理2)若A、B細胞為植物細胞，那么這樣的細胞已經用酶降解脫掉了________，這種酶可能是________酶，由此生成的A和B細胞稱為________。

3)若A細胞為骨髓瘤細胞，B細胞為B淋巴細胞，那么D細胞稱為________細胞，由D細胞連續(xù)分裂產生大量細胞的過程，稱為________過程這種細胞既能無限增殖，又能產生________4)若A為人細胞，B為鼠細胞，并分別用紅、綠熒光染料標記細胞膜上的蛋白質，在形成C細胞時，細胞一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光到D細胞階段，兩種顏色的熒光均勻分布，請解釋原因解析】　此題是對植物體細胞雜交、動物細胞融合以及細胞膜的特性比較全面的考查植物細胞外有一層細胞壁，阻礙了植物體細胞的雜交因此，植物體細胞雜交的第一步是去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體要去掉細胞壁就要利用酶的專一性這一特點因為細胞壁主要成分為纖維素和果膠，所以要用纖維素酶、果膠酶分解植物細胞的細胞壁第二步就是讓不同植物體細胞的原生質體融合，融合必須通過一定的技術手段進行人工誘導單克隆抗體制備過程需得到化學性質單一、特異性強的抗體科學家發(fā)現，在動物發(fā)生免疫過程中，每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，要想獲得大量的單一抗體，必須用單個B淋巴細胞進行克隆，形成細胞群但在體外培養(yǎng)條件下，一個B淋巴細胞不可能無限增殖，這就需要B淋巴細胞與骨髓瘤細胞在滅活的仙臺病毒或聚乙二醇的誘導下融合，再篩選出雜交瘤細胞。

雜交瘤細胞繼承了雙親細胞的遺傳物質，既能分泌特異性抗體，又能大量增殖最后考查了細胞膜的結構特點：具有一定的流動性答案】　(1)誘導劑　(2)細胞壁　纖維素(或果膠)　原生質體　(3)雜交瘤　克隆　特異性抗體　(4)細胞膜上的蛋白質是可以運動的(或細胞膜具有流動性)課堂小結：網絡構建核心回扣1.兩個或兩個以上的同種或異種細胞融合成一個細胞的過程，叫做細胞融合2.細胞融合的方法有聚乙二醇、滅活的病毒、電融合3.一個B淋巴細胞只能針對一種抗原決定簇產生一種特異性的抗體4.融合的雜交瘤細胞既能像骨髓瘤細胞那樣無限增殖，又能像B淋巴細胞那樣產生和分泌特異性的抗體5.單克隆抗體具有理化性質單一，與抗原結合的特異性強等優(yōu)點。