高三生物備考中雜交細(xì)胞的篩選和應(yīng)用

摘 要：在高三生物選修模塊細(xì)胞工程專題備考中，雜交細(xì)胞的篩選是難點(diǎn)，且教材沒(méi)有背景知識(shí)介紹。本文在做好雜交細(xì)胞篩選方法的拓展及歸納的基礎(chǔ)上，以典型考題為例，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用，并最終實(shí)現(xiàn)本考點(diǎn)的突破。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞融合;雜交細(xì)胞;篩選;應(yīng)用;備考指導(dǎo)

細(xì)胞融合即將真核生物的體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)把兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合，從而形成一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過(guò)程。細(xì)胞融合可以分成兩種類(lèi)型，一種是同核融合細(xì)胞即在相同基因型間進(jìn)行的細(xì)胞融合;另一種是異核融合細(xì)胞即在不同基因型間進(jìn)行的細(xì)胞融合。此外，細(xì)胞融合又叫做細(xì)胞雜交，融合后形成的單核細(xì)胞稱為雜交細(xì)胞，具有兩個(gè)或多個(gè)遺傳信息。

1.雜交細(xì)胞的篩選和應(yīng)用——在植物細(xì)胞工程中

1.1 雜交細(xì)胞的篩選方法

1.1.1 以互補(bǔ)法篩選雜交細(xì)胞：包括抗性互補(bǔ)，營(yíng)養(yǎng)缺陷互補(bǔ)和葉綠素缺失互補(bǔ)等。

1.1.2 以物理特異性差異篩選雜交細(xì)胞：通過(guò)比較兩個(gè)原生質(zhì)體的顏色、大小、浮密度等不同物理特異性差異進(jìn)行選擇。

1.1.3 以生長(zhǎng)特異性差異篩選雜交細(xì)胞：將需要篩選的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，生成植株，然后通過(guò)對(duì)再生植株的不同性狀進(jìn)行鑒定。

1.2 雜交細(xì)胞篩選方法的應(yīng)用

（2015年高考天津理綜卷）DHA對(duì)腦神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要。以A、B兩種單細(xì)胞真核藻為親本，利用細(xì)胞融合技術(shù)選育高產(chǎn)DHA融合藻。兩種藻特性如下表：

通過(guò)以下三步篩選融合藻，步驟 b 可淘汰B藻，步驟 a 可淘汰生長(zhǎng)速成率較慢的藻落，再通過(guò)步驟 c 獲取生產(chǎn)所需的融合藻。

步驟a：觀察藻落的大小

步驟b：用不含有機(jī)碳源（碳源——生物生長(zhǎng)的碳素來(lái)源）的培養(yǎng)基進(jìn)行光照培養(yǎng)

步驟c：測(cè)定DHA含量

2.動(dòng)物細(xì)胞工程中雜交細(xì)胞的篩選和應(yīng)用

2.1 雜交細(xì)胞的篩選方法

采用HAT選擇性培養(yǎng)基篩選。

人教版選修三教材中制備單克隆抗體時(shí)，對(duì)雜交瘤細(xì)胞的篩選方法是設(shè)法將鼠的骨髓瘤細(xì)胞與脾細(xì)胞中產(chǎn)生的B淋巴細(xì)胞融合，隨機(jī)將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)移到一種特定的選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，在這種特定的選擇培養(yǎng)基上，只有融合了的雜種細(xì)胞才可以生長(zhǎng)，而未融合的親本細(xì)胞以及融合的同種核的細(xì)胞在該培養(yǎng)基上都會(huì)死亡。

HAT選擇性培養(yǎng)基即特定的選擇培養(yǎng)基（培養(yǎng)基中加胸腺嘧啶核苷Thymidine T，氨基喋呤Aminoopterin A及次黃嘌HyPoxanthine H）。在這種特定的選擇性培養(yǎng)基中，變異的瘤細(xì)胞不能利用培養(yǎng)基中的胸腺嘧啶核苷或次黃嘌呤而合成DNA（即D途徑），因?yàn)槠湓摷?xì)胞不具有次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶（HGPRT酶）或胸腺嘧啶核苷激酶（TK）。并且，只能利用尿核苷酸單磷酸與谷酰胺合成DNA（即S途徑），但是，這唯一的途徑又被氨基喋呤所阻斷，因此未融合的瘤細(xì)胞在該培養(yǎng)基上不可避免地要死亡。B淋巴細(xì)胞不能長(zhǎng)期在一般培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，通常在兩周內(nèi)都會(huì)死亡。但是，雜交瘤細(xì)胞可以通過(guò)大量繁殖生長(zhǎng)在培養(yǎng)基上從而被篩選出來(lái)，因?yàn)槿诤系碾s交瘤細(xì)胞的脾淋巴細(xì)胞具有次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶，可以通過(guò)D途徑將次黃嘌呤合成。

若融合后雜交瘤細(xì)胞不能再培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，且可以排除融合技術(shù)上的問(wèn)題時(shí)，可以考慮以下幾個(gè)主要因素：①PEG作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或有毒性。②使用了篩選不合格的牛血清。③支原體被骨髓瘤細(xì)胞污染了。④HAT含量不對(duì)，主要可能是HT含量不足或A含量過(guò)高。

2.2 雜交細(xì)胞篩選方法的應(yīng)用

科研人員通過(guò)雜交細(xì)胞的篩選方法確定了胸苷激酶基因所在的染色體。這是因?yàn)樾∈笳＜?xì)胞中含HGPRT酶但缺乏胸苷激酶（TK），人突變細(xì)胞中含TK但缺乏HGPRT酶，所以，這兩種細(xì)胞都不可以在HAT培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，但可以在普通培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。人們即利用上述兩種細(xì)胞融合從而獲得雜種細(xì)胞，然后在雜種細(xì)胞一代代生長(zhǎng)的過(guò)程中，人的染色體將隨機(jī)丟失，通常最后只剩一條或幾條人染色體（如圖，數(shù)字代表保留的人染色體編號(hào)），而鼠的染色體會(huì)被保留下來(lái)。

如果分別在HAT培養(yǎng)基中培養(yǎng)某一次實(shí)驗(yàn)得到的各種人鼠雜種細(xì)胞，培養(yǎng)一段時(shí)間后，在HAT培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)只有A、B、C三種雜種細(xì)胞可以生長(zhǎng)，檢查雜種細(xì)胞中保留的人染色體情況如下表（表中“+”表示有相應(yīng)染色體，“﹣”表示無(wú)相應(yīng)染色體）：

根據(jù)表中信息，可推測(cè)人細(xì)胞中胸苷激酶基因位于17號(hào)染色體上。

3.備考指導(dǎo)

依據(jù)高考大綱，結(jié)合歷年高考試題，針對(duì)細(xì)胞工程中涉及到雜交細(xì)胞篩選的信息題、能力題進(jìn)行收集匯編，整理雜交細(xì)胞篩選的原理和方法，洞察命題的方向，體會(huì)命題的規(guī)律。教學(xué)中在突出學(xué)生能力的培養(yǎng)同時(shí)，還要注重對(duì)知識(shí)分析和運(yùn)用的能力的培養(yǎng)，當(dāng)然也不能忽略基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)，全面提高學(xué)生的科學(xué)應(yīng)考素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介 ：姓名：韓麗;出生年月：1981.12;性別：女;籍貫：安徽省阜陽(yáng)市太和縣;民族：漢;最高學(xué)歷：本科;職稱：中教一級(jí);研究方向：高中生物教學(xué);郵編：236600;單位：安徽省太和中學(xué)