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2019高考生物大一轮复* 现代生物科技专题 第2讲 细胞工程真题演练 新人教版选修3

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第 2 讲 细胞工程

1.(2017 年江苏卷)牛雄性胚胎中存在特异性 H-Y 抗原,可在牛早期胚胎培养液中添 加 H-Y 单克隆抗体,筛选胚胎进行移植,以利用乳腺生物反应器进行制药。下列相关叙述 正确的是( )

A.H-Y 单克隆抗体由骨髓细胞分泌 B.应选用原肠胚做雌雄鉴别 C.鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植 D.用 H-Y 抗原免疫母牛可获得相应抗体 【答案】D 【解析】单克隆抗体是杂交瘤细胞分泌的,A 错误。通常选用囊胚的滋养层细胞进行胚 胎性别鉴定,B 错误。因为是利用乳腺生物反应器进行生物制药,则鉴别后的雌性胚胎应进 行筛选,选出形态正常、发育良好的雌性胚胎进行移植,C 错误。用 H-Y 抗原免疫母牛, 会刺激母牛的免疫系统,产生相应的抗体,D 正确。 2.(2017 年海南卷)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利 用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题: (1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获 得试管苗,其原理是__________________________________________________。 (2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可 得到 ______________ 。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是 ______________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。 (3)图中 A、B、C 所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由于培养基中两 种激素用量的不同造成的,这两种激素是__________________________________。 A 中的愈伤组织是叶肉细胞经__________形成的。

(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同 的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,______(填“能”或“不能”)采用经减数 分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植 株 (2)葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核
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(3)细胞分裂素、生长素 脱分化 (4)不能 对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞 的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株 【解析】(1)绿色叶片和白色花瓣是细胞分化的结果,遗传物质并没有改变,所以以该 植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其 原理是绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性。(2)一分子蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果 糖组成,所以蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该 细胞应具备的条件是具有完整的细胞核。(3)图中 A、B、C 所示的是不同的培养结果,该不 同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是细胞分裂素、 生长素。A 中的愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。(4)若该种植物是一种杂合体的名贵 花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖;在 培养时,不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是对杂合体的植株来说,其体 细胞的基因型相同,通过减数分裂形成花粉粒,可以导致等位基因分离,非同源染色体上的 非等位基因自由组合等,花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,后代会出现性状分离,用 花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。 3.(2017 年全国新课标Ⅲ卷)编码蛋白甲的 DNA 序列(序列甲)由 A、B、C、D、E 五个片 段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图 1 所示。

回答下列问题: (1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的 DNA 序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白 乙,原因是_____________________________________________________________。 (2)某同学在用 PCR 技术获取 DNA 片段 B 或 D 的过程中,在 PCR 反应体系中加入了 DNA 聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为__________,加入了________作为合成 DNA 的原料。 (3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激 T 淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含 T 淋巴细胞的培养液*均分成 四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测 T 淋巴 细胞浓度,结果如图 2。 ①由图 2 可知,当细胞浓度达到 a 时,添加蛋白乙的培养液中 T 淋巴细胞浓度不再增 加, 此时若要使 T 淋巴细胞继续增殖, 可采用的方法是________________________________。 细 胞 培 养 过 程 中 , 培 养 箱 中 通 常 要 维 持 一 定 的 CO2 浓 度 , CO2 的 作 用 是
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__________________。 ②仅根据图 1 、图 2 可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少 __________( 填 “A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激 T 淋巴细胞增殖的效 果。 【答案】(1)编码乙的 DNA 序列起始端无 ATG,转录出的 mRNA 无起始密码子 (2)模板 dNTP

(3)①进行细胞传代培养 维持培养液的 pH ②C 【解析】(1)由基因乙的碱基序列可知,由该序列转录出的 mRNA 无起始密码子,所以在 启动子的下游直接接上编码蛋白乙的 DNA 序列后, 所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻 译出蛋白乙。(2)PCR 反应体系中除了加入了 DNA 聚合酶、引物等,还应加入序列甲作为模 板,加入四种脱氧核苷酸(dNTP)作为合成 DNA 的原料。(3)当细胞浓度达到 a 时,T 淋巴细 胞的浓度不再增加,是因为出现了接触抑制现象,所以可以进行细胞传代培养,使 T 淋巴细 胞继续增殖;培养箱中通常要维持一定的 CO2 浓度,CO2 的作用是维持培养液中的 pH。根据 图 2 可知, 甲、 乙两组的 T 淋巴细胞数量多, 丙组的 T 淋巴经胞数量少, 根据图 1 比较可知, 丙组 T 淋巴细胞少的原因是蛋白丙缺少 C 片段所编码的肽段。 4.(2016 年全国新课标Ⅱ卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍 体)的流程。

回答下列问题: (1)图中 A 表示正常细胞核,染色体数为 2n,则其性染色体的组成可为____________。 过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用 ______________的方法。②代表的过程是__________。 (2)经过多次传代后,供体细胞中________________的稳定性会降低。因此,选材时必 须关注传代次数。 (3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 与 克 隆 羊 “ 多 莉 ( 利 )” 培 育 成 功 一 样 , 其 他 克 隆 动 物 的 成 功 获 得 也 证 明 了 ________________________________________________________________________。 【答案】(1)XX 或 XY 显微操作(去核法) 胚胎移植 (2)遗传物质 (3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)已经分化的动物体细胞核具有全能性
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【解析】(1)提供体细胞的供体可能为雌性,也可能为雄性,因此图中 A(正常细胞核) 的性染色体组成为 XX 或 XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示 将早期胚胎移入受体,其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养,一般选用传代 10 代以内的细胞,因为 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常 的遗传基础。超过 10 代继续培养,则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的 细胞核基因来自供体,因此大部分性状与供体相同,但细胞质基因来源于受体(或提供卵母 细胞的个体),即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响,这就决定 了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术,核移植技 术的原理是已经分化的动物体细胞核具有全能性。 5.(2014 年全国新课标Ⅰ卷)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 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 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 16 000 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瘤细胞外,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 过 多 次 传 代 培 养 后 都 不 能 存 活 , 原 因 是 ________________________________________________________________________。 【答案】(1)4 Y Y 小鼠的血清抗体效价最高
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(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)分析题图可知,经 4 次免疫后,小鼠 Y 的血清抗体效价就可达到 16 000 以上。由于 4 次免疫后的 Y 小鼠的血清抗体效价最高,故最适合用于制备 B 淋巴细胞。(2) 细胞融合实验中,由于细胞融合是随机的,而且诱导融合率不可能达到 100%,所以会有未 融合的 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞。(3)杂交瘤细胞 同时具有 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质, 但细胞核只有一个。 由于杂交瘤细胞在分裂过 程中染色体会丢失, 故细胞核中染色体数目最多是 40+60=100(条)。 (4)B 淋巴细胞已经分 化,没有无限增殖的潜能。 6.(2014 年广东卷)铁皮石斛是我国名贵中药,生物碱是其有效成分之一。应用组织培 养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称 PLBs,类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下:

在固体培养基上,PLBs 的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示,请回答 下列问题:

(1)选用新生营养芽为外植体的原因是________________________________,诱导外植 体形成 PLBs 的过程称______________。 (2) 与黑暗条件下 相比, PLBs 在 光照条件下生长的优势体现 在 ______________ , ______________,______________。 (3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量,但会抑制 PLBs 的生长。若采用液体培养,推测添 加适量的 ABA 可提高生物碱产量。 同学们拟开展探究实验验证该推测, 在设计实验方案时探 讨了以下问题: ①ABA 的浓度梯度设置和添加方式:设置 4 个 ABA 处理组,1 个空白对照组,3 次重复。 因 ABA 受热易分解,故一定浓度的无菌 ABA 母液应在各组液体培养基___________________ 后按比例加入。 ②实验进程和取样:实验 50 天完成,每 10 天取样,将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定 生物碱含量。如初始(第 0 天)数据已知,实验过程中还需测定的样品数为________。 ③ 依 所 测 定 数 据 确 定 适 宜 的 ABA 浓 度 和 培 养 时 间 : 当 某 3 个 样 品 ( 重 复 样 ) 的 ________________________________________________________________________
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时,其对应的 ABA 浓度为适宜浓度,对应的培养时间是适宜培养时间。 【答案】(1)细胞分化程度低,容易诱导形成 PLBs(或含病毒极少,甚至无毒) 细胞的 脱分化 (2)生长起始较快 快速生长时间较长 PLBs 产量较高 (3)①灭菌、冷却 ②75 ③PLBs 重量和生物碱含量乘积的*均值最大 【解析】 本题主要考查植物组织培养相关知识, 并以植物组织培养实验为背景考查实验 探究能力。(1)植物组织培养中外植体常选用茎尖、芽尖,原因是茎尖和芽尖分裂能力强, 易诱导其脱分化, 而且一般不含病毒。 (2)从图中比较光照和黑暗条件下 PLBs 重量曲线可知, 光照条件下 PLBs 生长优势主要体现在开始生长时间、快速生长的时间及达到生长稳定时 PLBs 重量的大小等方面。(3)①因 ABA 受热易分解,所以必须在培养基灭菌并冷却至常温后 才能加入无菌 ABA。②依题干信息可知,本实验有 5 组,每组 3 个样品,需分别在第 0 天、 10 天、20 天、30 天、40 天、50 天测定 PLBs 重量和生物碱含量,而初始数据(第 0 天)已知, 因此还需测定的样品数是 5×3×5=75。 ③根据实验探究目的, 当 3 个样品(重复样)的 PLBs 重量和生物碱含量乘积的*均值最大时, 其对应的 ABA 浓度为适宜浓度, 对应的培养时间为 适宜培养时间。 7.(2014 年福建卷)Rag2 基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干 细胞(ES 细胞)对 Rag2 基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如下图:

(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的___________________________________。 (2)步骤②中,重组胚胎培养到________期时, 可从其内细胞团分离出 ES 细胞。 (3)步骤③中,需要构建含有 Rag2 基因的表达载体。可以根据 Rag2 基因的________设计 引物,利用 PCR 技术扩增 Rag2 基因片段。用 Hind Ⅲ和 PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶 切获得 Rag2 基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有 ________________________酶的酶切位点。 (4)为检测 Rag2 基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的________,用抗 Rag2 蛋白的抗体进行杂交实验。 【答案】(1)细胞核 (2)囊胚 (3)核苷酸序列 Hind Ⅲ和 PstⅠ限制 (4)蛋白质 【解析】(1)步骤①为动物核移植,核移植是将动物一个体细胞(上皮细胞)的细胞核移 入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中, 使其重组并发育成一个新的胚胎, 最终发育为动物个
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体的过程。(2)步骤②为动物细胞培养,当培养到囊胚期时,可从其内细胞团分离出胚胎干 细胞(ES 细胞)。(3)利用 PCR 技术获取目的基因(Rag2 基因)的前提是要有一段已知目的基因 (Rag2 基因)的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。由于 Rag2 基因的两侧是用 Hind Ⅲ 限制酶和 PstⅠ限制酶剪切的,为了将该片段直接连接到表达载体上,也应用 Hind Ⅲ限制 酶和 PstⅠ限制酶剪切载体,以确保产生的末端一致,再利用 DNA 连接酶连接起来,故所选 择的表达载体上应具有 Hind Ⅲ限制酶和 PstⅠ限制酶的酶切位点。(4)为了检测目的基因 (Rag2 基因)是否表达出蛋白质, 可采用抗原—抗体杂交技术, 因此可用抗 Rag2 蛋白的抗体与 治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质(抗原)进行杂交实验。 8.(2014 年江苏卷)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后 在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题: (1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为_________________________________。 (2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和 pH 的变化如图所示。细胞干重在 12 d 后 下 降 的 原 因 有 ______________________ ; 培 养 液 中 蔗 糖 的 作 用 是 ____________________、______________________________。

(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经 ________处理,会产生染色体数目加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常 用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。 若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后, 观察到染色体 数为 8n 的细胞,合理的解释是________________________、_____________________。 (4)为了更好地获得次生代谢产物,生产中采用植物细胞的固定化技术,其原理与酵母 细胞固定化类似。下列说法正确的有________(填序号)。 ①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋 空气 ④固定化后植物细胞生长会变慢 【答案】(1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降,pH 降低 提供能源 调节渗透压 ②必须在光照条件下培养 ③培养过程中需通

(3)秋水仙素(低温) 果胶 经加倍到 4n 的细胞处于有丝分裂后期 经加倍到 8n 的细 胞处于有丝分裂中期 (4)①③④ 【解析】(1)外植体经脱分化可形成愈伤组织。(2)分析坐标曲线图可知,培养液中的蔗 糖浓度已降至较低,pH 也由 6 降为 4,因此使得细胞生命活动受阻,细胞干重减小。培养液

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中的蔗糖可为培养的细胞提供能源,又可调节培养液的渗透压。(3)二倍体愈伤组织经秋水 仙素或低温等人工诱导处理,可产生染色体数目加倍的细胞。植物细胞之间除纤维素外,还 存在果胶层, 因此可利用纤维素酶和果胶酶解离愈伤组织。 愈伤组织细胞(2n)经人工诱导后, 细胞中染色体数目加倍成 4n,染色体数为 4n 的细胞进行有丝分裂,处于有丝分裂后期的细 胞中含有 8n 条染色体;若加倍到 4n 的细胞经诱导后继续加倍形成染色体数为 8n 的细胞, 这样的细胞再进行有丝分裂, 在中期时会看到染色体数为 8n 的细胞。 (4)通过愈伤组织获得 次生代谢产物时,需选择生长旺盛的细胞,由于植物细胞进行有氧呼吸,培养过程需通入空 气。愈伤组织细胞没有叶绿体,不进行光合作用,无需光照。植物细胞固定化后,与外界环 境的物质交换能力降低,生长变慢。 9.(2013 年新课标Ⅱ卷)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成 分 A,乙含有效成分 B。某研究小组拟培育同时含有 A 和 B 的新型药用植物。回答下列问题: (1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用________酶和________酶去除 细胞壁,获得具有活力的__________,再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一 步培养形成 ________ 组织,然后经过 ________ 形成完整的杂种植株。这种培育技术称为 ________________________________________________________________________。 (2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指__________________________________ ________________________________________________________________________。 假设甲与乙有性杂交的后代是不育的, 而上述杂种植株是可育的, 造成这种差异的原因 是_______________________________________________________________________。 (3) 这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的 ________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。 【答案】(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(或分化) 植物体细胞杂交技术 (2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可) 程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常 (3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一项即可) 【解析】(1)纤维素和果胶是细胞壁的主要成分,所以去除细胞壁常用纤维素酶和果胶 酶。去除细胞壁后,得到原生质体。诱导原生质体融合后,融合细胞需要经过脱分化过程形 成愈伤组织,然后再经过再分化过程形成完整的杂种植株。(2)植株是否可育的关键是同源 染色体能否正常联会,甲与乙有性杂交后代含有两个染色体组,但是没有同源染色体,故进 行减数分裂时联会异常,而甲与乙体细胞杂交后代含有 4 个染色体组,含有同源染色体,能 进行正常联会。(3)制造人工种子一般采用经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或 腋芽等。 10.(2013 年海南卷)单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术 制备出抗 HSV1 的单克隆抗体可快速检测 HSV1。回答下列问题:
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在减数分裂过

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(1)在制备抗 HSV1 的单克隆抗体的过程中, 先给小鼠注射一种纯化的 HSV1 蛋白, 一段 时 间 后 , 若 小 鼠 血 清 中 抗 ______________ 的 抗 体 检 测 呈 阳 性 , 说 明 小 鼠 体 内 产 生 了 __________反应,再从小鼠的____中获取 B 淋巴细胞。将该 B 淋巴细胞与小鼠的________ 细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是 ________________________________。 (2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中 使其增殖,再从__________中提取、纯化获得。 (3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种 HSV1 蛋白,其原因是该抗体具 有__________和____________等特性。 【答案】 (1)HSV1 蛋白 体液免疫 脾脏(其他合理答案也可) 骨髓瘤 能无限增殖且 可产生专一性抗体(其他合理答案也可) (2)腹腔 腹水 (3)灵敏度高 特异性强(其他合理答案也可) 【解析】 (1)单克隆抗体制备的第一步是免疫处理。 先给小鼠注射一种纯化的 HSV1 蛋白, 一段时间后,若小鼠血清中抗 HSV1 蛋白的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了体液免疫 反应。第二步制备杂交瘤细胞。从小鼠的淋巴器官(如脾、骨髓、扁桃体、胸腺等)中获取 B 淋巴细胞,与小鼠的骨髓瘤细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞。 杂交瘤细胞既能无限增殖,又能产生专一性抗体。(2)若想获得大量单克隆抗体,通常有两 种方法: 一是将杂交瘤细胞培养在动物细胞培养液中, 然后从动物细胞培养液中分离出单克 隆抗体; 二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖, 然后从小鼠的腹水中提取纯化获 得。(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高等特性。

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