高三生物备考中杂交细胞的筛选和应用

摘 要：在高三生物选修模块细胞工程专题备考中，杂交细胞的筛选是难点，且教材没有背景知识介绍。本文在做好杂交细胞筛选方法的拓展及归纳的基础上，以典型考题为例，让学生体验知识的应用，并最终实现本考点的突破。

关键词：细胞融合;杂交细胞;筛选;应用;备考指导

细胞融合即将真核生物的体细胞进行培养，通过把两个或多个细胞融合，从而形成一个双核或多核细胞的过程。细胞融合可以分成两种类型，一种是同核融合细胞即在相同基因型间进行的细胞融合;另一种是异核融合细胞即在不同基因型间进行的细胞融合。此外，细胞融合又叫做细胞杂交，融合后形成的单核细胞称为杂交细胞，具有两个或多个遗传信息。

1.杂交细胞的筛选和应用——在植物细胞工程中

1.1 杂交细胞的筛选方法

1.1.1 以互补法筛选杂交细胞：包括抗性互补，营养缺陷互补和叶绿素缺失互补等。

1.1.2 以物理特异性差异筛选杂交细胞：通过比较两个原生质体的颜色、大小、浮密度等不同物理特异性差异进行选择。

1.1.3 以生长特异性差异筛选杂交细胞：将需要筛选的细胞进行培养，生成植株，然后通过对再生植株的不同性状进行鉴定。

1.2 杂交细胞筛选方法的应用

（2015年高考天津理综卷）DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表：

通过以下三步筛选融合藻，步骤 b 可淘汰B藻，步骤 a 可淘汰生长速成率较慢的藻落，再通过步骤 c 获取生产所需的融合藻。

步骤a：观察藻落的大小

步骤b：用不含有机碳源（碳源——生物生长的碳素来源）的培养基进行光照培养

步骤c：测定DHA含量

2.动物细胞工程中杂交细胞的筛选和应用

2.1 杂交细胞的筛选方法

采用HAT选择性培养基筛选。

人教版选修三教材中制备单克隆抗体时，对杂交瘤细胞的筛选方法是设法将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中产生的B淋巴细胞融合，随机将这些细胞转移到一种特定的选择培养基上进行培养，在这种特定的选择培养基上，只有融合了的杂种细胞才可以生长，而未融合的亲本细胞以及融合的同种核的细胞在该培养基上都会死亡。

HAT选择性培养基即特定的选择培养基（培养基中加胸腺嘧啶核苷Thymidine T，氨基喋呤Aminoopterin A及次黄嘌HyPoxanthine H）。在这种特定的选择性培养基中，变异的瘤细胞不能利用培养基中的胸腺嘧啶核苷或次黄嘌呤而合成DNA（即D途径），因为其该细胞不具有次黄嘌呤磷酸核糖转化酶（HGPRT酶）或胸腺嘧啶核苷激酶（TK）。并且，只能利用尿核苷酸单磷酸与谷酰胺合成DNA（即S途径），但是，这唯一的途径又被氨基喋呤所阻断，因此未融合的瘤细胞在该培养基上不可避免地要死亡。B淋巴细胞不能长期在一般培养基中生长，通常在两周内都会死亡。但是，杂交瘤细胞可以通过大量繁殖生长在培养基上从而被筛选出来，因为融合的杂交瘤细胞的脾淋巴细胞具有次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，可以通过D途径将次黄嘌呤合成。

若融合后杂交瘤细胞不能再培养基上生长，且可以排除融合技术上的问题时，可以考虑以下几个主要因素：①PEG作用时间过长或有毒性。②使用了筛选不合格的牛血清。③支原体被骨髓瘤细胞污染了。④HAT含量不对，主要可能是HT含量不足或A含量过高。

2.2 杂交细胞筛选方法的应用

科研人员通过杂交细胞的筛选方法确定了胸苷激酶基因所在的染色体。这是因为小鼠正常细胞中含HGPRT酶但缺乏胸苷激酶（TK），人突变细胞中含TK但缺乏HGPRT酶，所以，这两种细胞都不可以在HAT培养基中生长，但可以在普通培养基中生长。人们即利用上述两种细胞融合从而获得杂种细胞，然后在杂种细胞一代代生长的过程中，人的染色体将随机丢失，通常最后只剩一条或几条人染色体（如图，数字代表保留的人染色体编号），而鼠的染色体会被保留下来。

如果分别在HAT培养基中培养某一次实验得到的各种人鼠杂种细胞，培养一段时间后，在HAT培养基中发现只有A、B、C三种杂种细胞可以生长，检查杂种细胞中保留的人染色体情况如下表（表中“+”表示有相应染色体，“﹣”表示无相应染色体）：

根据表中信息，可推测人细胞中胸苷激酶基因位于17号染色体上。

3.备考指导

依据高考大纲，结合历年高考试题，針对细胞工程中涉及到杂交细胞筛选的信息题、能力题进行收集汇编，整理杂交细胞筛选的原理和方法，洞察命题的方向，体会命题的规律。教学中在突出学生能力的培养同时，还要注重对知识分析和运用的能力的培养，当然也不能忽略基础知识的复习，全面提高学生的科学应考素养。

参考文献

[1] 朱正威，赵占良.普通高中课程标准试验教科书教师教学：生物·选修三·现代生物科技专题[M].2版.北京：人民教育出版社，2007：37.

[2] 曹善东，薛建平，向邓云.细胞生物学[M].黑龙江：教育出版社，2000：53.

[3] 李能国. 谈杂种细胞的筛选和鉴定[J].生物学教学，2009（2）：67-68.

作者简介 ：姓名：韩丽;出生年月：1981.12;性别：女;籍贯：安徽省阜阳市太和县;民族：汉;最高学历：本科;职称：中教一级;研究方向：高中生物教学;邮编：236600;单位：安徽省太和中学