~5细胞融合技术·干细胞工程·克隆技术.pptx
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1、第三五节 细胞融合技术干细胞工程克隆技术 动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合与单克隆抗体1.1.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交植物体细胞杂交 动物细胞融合动物细胞融合 原原理理 细胞膜的流动性、细胞细胞膜的流动性、细胞的全能性的全能性细胞膜的流动性细胞膜的流动性植物体细胞杂交植物体细胞杂交 动物细胞融合动物细胞融合 过过程程植物体细胞杂交植物体细胞杂交 动物细胞融合动物细胞融合 相相关关酶酶融融合合方方法法结结果果意意义义纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶物理法物理法:离心、电激、振动;离心、电激、振动
2、;化学法化学法:聚乙二醇等试剂诱导聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外还除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导可以用灭活的病毒诱导杂种植株杂种植株杂交细胞杂交细胞克服了远缘杂交的不亲和性克服了远缘杂交的不亲和性,获得杂种植株获得杂种植株突破了有性杂交方法的突破了有性杂交方法的局限局限,使远缘杂交成为可使远缘杂交成为可能能2.2.单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备(1)(1)制备过程:制备过程:注射特定抗原注射特定抗原的免疫小鼠的免疫小鼠骨髓瘤骨髓瘤细胞细胞B B淋巴细胞淋巴细胞杂交细胞杂交细胞专一抗体专一抗体检验阳性检验阳性筛选培养筛选培养克隆上述克隆上述杂交细胞杂交细胞专一抗体专一抗体检验阳
3、性检验阳性单克隆抗体单克隆抗体将不同杂交将不同杂交细胞分开细胞分开,并克隆专一抗体,并克隆专一抗体,检验阳性细胞检验阳性细胞体外培养体外培养体内培养体内培养从培养液从培养液中提取中提取从小鼠腹水从小鼠腹水中提取中提取(2)(2)关键环节:关键环节:取相应取相应B B淋巴细胞前必须先注射相应抗原,否则不能获得单克隆淋巴细胞前必须先注射相应抗原,否则不能获得单克隆抗体。抗体。细胞融合后需经二次筛选:细胞融合后需经二次筛选:第一次:在特定的选择性培养基上,未融合的亲本细胞第一次:在特定的选择性培养基上,未融合的亲本细胞(B(B淋巴细淋巴细胞和骨髓瘤细胞胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞和融合的
4、具有同种核的细胞(BB(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞、瘤瘤融合细胞融合细胞)都会死亡,只有杂交瘤细胞才能生长。其特点是既能迅都会死亡,只有杂交瘤细胞才能生长。其特点是既能迅速大量繁殖,又能产生单一的特异性抗体。速大量繁殖,又能产生单一的特异性抗体。第二次:经选择培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细第二次:经选择培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞胞(很多种杂交瘤细胞很多种杂交瘤细胞),需经克隆化培养和抗体检测,经筛选后,需经克隆化培养和抗体检测,经筛选后才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。【高考警示钟】【高考警示钟】1.1.植物体细胞杂交
5、与动物细胞融合中酶的作用对象不同,纤维素植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同,纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁,而胰蛋白酶等作用于细胞间质。酶和果胶酶作用于细胞壁,而胰蛋白酶等作用于细胞间质。2.2.灭活的病毒保持了其抗原性,但毒性消失。灭活的病毒保持了其抗原性,但毒性消失。3.3.植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性,但动物杂交细胞植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性,但动物杂交细胞的全能性不能表达。的全能性不能表达。比较三种造血干细胞移植的优点和缺点比较三种造血干细胞移植的优点和缺点优优 点点缺缺 点点骨髓移植骨髓移植外周血干外周血干细胞移植细胞移植是经典的移植方法,效是经典的移
6、植方法,效果可靠果可靠寻找配型相同的骨髓难,寻找配型相同的骨髓难,捐献者和患者都要遭受很捐献者和患者都要遭受很大的痛苦大的痛苦方法比较简单,对供者方法比较简单,对供者平安,影响小,几乎无平安,影响小,几乎无不适反响不适反响外周血干细胞数量采集困外周血干细胞数量采集困难,不能满足移植所需数难,不能满足移植所需数量;收集的外周血干细胞量;收集的外周血干细胞可能混杂有肿瘤细胞;费可能混杂有肿瘤细胞;费用较高用较高优优 点点缺缺 点点脐带血干脐带血干细胞移植细胞移植脐带血资源丰富、采脐带血资源丰富、采集简单;异体间排斥集简单;异体间排斥反响小,再生能力强;反响小,再生能力强;纯度高;配型相合的纯度高;
7、配型相合的要求相对较低,可扩要求相对较低,可扩大供者范围;成功率大供者范围;成功率高高目前不适用于高体重成目前不适用于高体重成人,另外,血小板恢复人,另外,血小板恢复较慢较慢 动物体细胞核移植与克隆动物动物体细胞核移植与克隆动物1.1.原理:动物体细胞核具有全能性原理:动物体细胞核具有全能性2.2.过程过程【高考警示钟】【高考警示钟】1.1.供体细胞:取优良动物的体细胞培养,一般选用传代供体细胞:取优良动物的体细胞培养,一般选用传代1010代以内代以内的细胞,这样可以保证正常的二倍体核型。的细胞,这样可以保证正常的二倍体核型。2.2.动物体细胞核移植是一种无性繁殖技术,用核移植的方法得到动物体
8、细胞核移植是一种无性繁殖技术,用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。的动物称为克隆动物。动物细胞融合和单克隆抗体制备动物细胞融合和单克隆抗体制备【典例训练【典例训练1 1】有性生殖的生物产生后代需进行受精作用,植物】有性生殖的生物产生后代需进行受精作用,植物体细胞杂交要进行原生质体的融合,单克隆抗体的制备需进行动体细胞杂交要进行原生质体的融合,单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合,可见细胞的融合技术有着广泛的应用。以下为细胞物细胞融合,可见细胞的融合技术有着广泛的应用。以下为细胞融合的简略过程,据图答复相关问题:融合的简略过程,据图答复相关问题:(1)(1)假设假设a a、b b分别是基因型为分
9、别是基因型为HhrrHhrr、hhRrhhRr两个烟草品种的花粉,且两个烟草品种的花粉,且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于受一对隐性纯合基这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于受一对隐性纯合基因因(rr(rr或或hh)hh)的作用,在光照强度大于的作用,在光照强度大于800lx800lx时都不能生长。要想从时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中别离出基因型为融合细胞的培养液中别离出基因型为HhRrHhRr的杂种细胞,较为简便的杂种细胞,较为简便的筛选方法是的筛选方法是_。(2)(2)假设假设a a、b b表示两种植物体细胞,则由表示两种植物体细胞,则由d d细胞形成杂种植株的原细胞形
10、成杂种植株的原理是理是_,这种育种方法的优点是,这种育种方法的优点是_。(3)(3)假设假设a a、b b分别为骨髓瘤细胞和分别为骨髓瘤细胞和B B淋巴细胞,则淋巴细胞,则d d细胞特点是细胞特点是_。由。由d d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较,具有细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较,具有_的的特点。生产上一般不能通过直接培养特点。生产上一般不能通过直接培养B B淋巴细胞的方法生产单克隆淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是抗体的主要原因是_。(4)(4)以下各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解,请用箭头把以下各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解,请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗
11、体制备过程的顺序连接起来:代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来:_。【解题指南】【解题指南】1.1.考查实质:植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。考查实质:植物体细胞杂交与单克隆抗体的制备。2.2.解题关键:解题关键:(1)hr(1)hr是是a a、b b产生配子中相同的配子,另外两种配子分别是产生配子中相同的配子,另外两种配子分别是HrHr、hRhR。(2)(2)两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。两个不同的细胞形成的杂种细胞发育成植株。(3)(3)骨髓瘤细胞特点、骨髓瘤细胞特点、B B淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之淋巴细胞特点与融合后的细胞具备的特点之间的关系。间的
12、关系。(4)(4)单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两局部组单克隆抗体产生的过程由细胞融合和杂交细胞的培养两局部组成。成。【解析】【解析】(1)a(1)a的花粉基因型为的花粉基因型为HrHr和和hrhr,b b的花粉基因型为的花粉基因型为hRhR和和hrhr,只有只有HhRrHhRr的基因组合方式没有隐性纯合基因,所以杂种细胞的基因组合方式没有隐性纯合基因,所以杂种细胞HhRrHhRr能在光照强度大于能在光照强度大于800lx800lx时生长。时生长。(2)(2)植物体细胞杂交形成植株,是植物细胞全能性的表现,克服了植物体细胞杂交形成植株,是植物细胞全能性的表现,克服了自然条件下物
13、种之间的生殖隔离。自然条件下物种之间的生殖隔离。(3)(3)在单克隆抗体产生过程中细胞在单克隆抗体产生过程中细胞d d是杂交瘤细胞,具备了融合前是杂交瘤细胞,具备了融合前两种细胞的优点,能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的两种细胞的优点,能无限增殖且产生特定抗体。而且反复筛选的细胞细胞d d产生的抗体品质优良。产生的抗体品质优良。B B淋巴细胞能产生特定抗体,但不能淋巴细胞能产生特定抗体,但不能无限增殖,无法得到大量的抗体。无限增殖,无法得到大量的抗体。(4)(4)只能注射特定抗原后才能得到特定的只能注射特定抗原后才能得到特定的B B淋巴细胞,再与骨髓瘤淋巴细胞,再与骨髓瘤细胞融合,经筛选
14、后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆细胞融合,经筛选后可体内培养也可体外培养以得到大量单克隆抗体。抗体。答案答案:(1):(1)给予大于给予大于800lx800lx的光照的光照(2)(2)植物细胞的全能性植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍(3)(3)既能无限增殖,又能产生特定抗体既能无限增殖,又能产生特定抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一特异性强、灵敏度高、化学性质单一B B淋巴细胞不能无限增殖淋巴细胞不能无限增殖(4)(4)植物体细胞融合植物体细胞融合【典例训练【典例训练2 2】通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优】通过细胞工程技术,利用甲、乙
15、两种植物的各自优势势(甲耐盐、乙高产甲耐盐、乙高产),培育高产耐盐的杂种植株。请完善以下实,培育高产耐盐的杂种植株。请完善以下实验流程并答复以下问题:验流程并答复以下问题:(1)A(1)A是是_酶,酶,B B是是_,D D是具有是具有_优良性状的幼芽。优良性状的幼芽。D D长长成的幼苗需要选择的原因是成的幼苗需要选择的原因是_。(2)(2)由由C C形成植株的过程利用了形成植株的过程利用了_技术,形成愈伤组织需要经过技术,形成愈伤组织需要经过_过程,愈伤组织形成过程,愈伤组织形成D D需要经过需要经过_过程。整个培养过程要过程。整个培养过程要在在_条件下进行。条件下进行。(3)(3)植物体细胞
16、融合成功的标志是植物体细胞融合成功的标志是_。目前植物体细胞杂交还。目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决,如存在许多问题没有解决,如_,尽管如此,这项新技术在,尽管如此,这项新技术在_等方面取得的重大突破还是震撼人心的。等方面取得的重大突破还是震撼人心的。【解题指南】【解题指南】1.1.知识储藏:植物体细胞杂交过程和植物组织培养过程。知识储藏:植物体细胞杂交过程和植物组织培养过程。2.2.解题关键:解题关键:(1)(1)明确诱导原生质体融合后产生的杂种细胞有多种,明确诱导原生质体融合后产生的杂种细胞有多种,需经筛选。需经筛选。(2)(2)注意流程图中关键字眼:注意流程图中关键字眼:“用钠盐
17、浓度为用钠盐浓度为0.6%0.6%的固体培养基培的固体培养基培养,即筛选掉了不耐盐的愈伤组织。养,即筛选掉了不耐盐的愈伤组织。【解析】植物细胞经纤维素酶和果胶酶处理后,去除细胞壁,得【解析】植物细胞经纤维素酶和果胶酶处理后,去除细胞壁,得到原生质体。两个原生质体经到原生质体。两个原生质体经PEGPEG诱导后融合,再生出细胞壁后变诱导后融合,再生出细胞壁后变成杂种细胞,利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构成杂种细胞,利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗,并非每个细胞都能表达出耐盐性状,需要利用含盐培和试管苗,并非每个细胞都能表达出耐盐性状,需要利用含盐培养基进行选择。养基
18、进行选择。(2)C(2)C细胞是杂种细胞,形成植株需要植物组织培养过程,经历了细胞是杂种细胞,形成植株需要植物组织培养过程,经历了细胞的脱分化和再分化过程。该过程涉及到培养基培养过程,所细胞的脱分化和再分化过程。该过程涉及到培养基培养过程,所以无菌操作非常重要。以无菌操作非常重要。(3)(3)植物细胞融合时,核质都应该进行融合,当细胞壁再生时,植物细胞融合时,核质都应该进行融合,当细胞壁再生时,说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢了,即融合说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢了,即融合成功。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍,但成功。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不
19、亲和的障碍,但让杂合体表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。让杂合体表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。答案:答案:(1)(1)纤维素酶和果胶纤维素酶和果胶 融合的原生质体融合的原生质体 耐盐耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种有耐盐高产和耐盐不高产两种(2)(2)植物组织培养植物组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化 无菌无菌(3)(3)再生出新的细胞壁再生出新的细胞壁 不能按照人的意愿表达两个亲本的性状不能按照人的意愿表达两个亲本的性状克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍1.1.如图表示高等动、植物细胞融合的局部过程,请据图答复:如图表示高等动、植物细胞融合的局部过程,请据图答复
20、:(1)(1)假设上图表示植物体细胞杂交的局部过程,欲将丁细胞培育假设上图表示植物体细胞杂交的局部过程,欲将丁细胞培育成植株,可选用成植株,可选用_技术,这一技术的两个关键步骤是技术,这一技术的两个关键步骤是_和和_。(2)(2)假设上图表示制备单克隆抗体的局部过程,甲细胞为小鼠的假设上图表示制备单克隆抗体的局部过程,甲细胞为小鼠的骨髓瘤细胞,则乙细胞为骨髓瘤细胞,则乙细胞为_。在别离乙细胞之前,应对小鼠。在别离乙细胞之前,应对小鼠进行的处理是进行的处理是_。过程。过程区别于植物细胞常用的诱导方法是区别于植物细胞常用的诱导方法是_,过程,过程可利用可利用_培养基进行筛选,筛选得到的丁细培养基进
21、行筛选,筛选得到的丁细胞还需进行胞还需进行_和抗体检测,经屡次筛选,就可获得足够数量和抗体检测,经屡次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。上述制备过程涉及到的生物技术有的能分泌所需抗体的细胞。上述制备过程涉及到的生物技术有_。【解析】【解析】(1)(1)将丁细胞培育成植株利用了植物组织培养的方法,将丁细胞培育成植株利用了植物组织培养的方法,包括脱分化和再分化过程,利用了细胞全能性原理。包括脱分化和再分化过程,利用了细胞全能性原理。(2)(2)甲细胞假设为骨髓瘤细胞,则乙细胞为甲细胞假设为骨髓瘤细胞,则乙细胞为B B淋巴细胞,两者融淋巴细胞,两者融合后会形成杂交瘤细胞,需要通过选择培养
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