问题教学法在《动物细胞融合与单克隆抗体》一文教学中的应用获奖科研报告

问题教学法在《动物细胞融合与单克隆抗体》一文教学中的应用获奖科研报告问题教学法就是教材的知识点以问题的形式呈现在学生的面前，让学生在寻求、探索解决问题的思维活动中，掌握知识、发展智力、培养技能，进而培养学生发现问题、解决问题的能力。在这种课上，教师有意地创设问题情境，组织学生的探索活动，让学生提出学习问题和解决这些问题，或由教师自己提出这些问题并解决它们，同时向学生说明在该探索情境下的思维逻辑（引用）。本文以《动物细胞融合与单克隆抗体》为例，阐述问题教学法的应用。

教师设问：展示番茄马铃薯植株，请问该植物体通过什么完成？

生：植物体细胞杂交。

师：回顾必修1：1970年，有两位科学家做了一个人—鼠细胞的融合实验，以证明细胞膜上的蛋白质分子是运动的。那么，如何实现人—鼠细胞的融合，以及动物细胞融合后还有什么用途呢？今天我们一起学习动物细胞融合和单克隆抗体。

探究一：动物细胞的融合

师：问题1：植物体细胞杂交的过程是怎样的？

问题2：动物细胞融合时需要进行去壁处理吗？为什么？

生：先用酶去除两种植物细胞的细胞壁，使之成为原生质体，再用物理或化学的方法，诱导两种原生质体融合成杂种细胞，最后用植物组织培养的方法把其培育成新的植物体。

请阅读P52第二段找到动物细胞融合的概念。

师设问：动物细胞融合是怎么一回事？

生：动物细胞融合，也叫细胞杂交，指的是两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

师：动物细胞融合的基本原理与植物原生质体融合的基本原理是否相同？

生：应该相同。

师：对，动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，那么动物细胞融合的具体过程是否也和植物原生质体融合的过程一样呢？

生：应该基本一样吧？

师：植物体细胞杂交诱导原生质体融合常用的方法有哪些？

生：物理法、化学法。

师：动物细胞融合能利用上述两类方法吗？还有其他方法吗？

生：生物法：灭活的病毒。

师：灭活的含义？融合的原理？详读生物资料卡寻找答案。

生：因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。

师：思考1：不灭活的病毒能做诱导剂吗？

生：不能，因为不灭活的病毒会感染细胞，而不能诱导细胞融合。

师：回答得非常好！从示意图中我们可以看出，把两个不同的动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理细胞后，它们就先质融合，再核融合，进而形成杂交细胞，这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞。刚才我们是用两个动物细胞，那在实际中我们用多少个动物细胞合适呢？

生：多个。

师：为什么用多个呢？如果有很多个杂交细胞，那么如何处理呢？这个问题大家下去后讨论一下。在弄清楚动物细胞融合的原理和过程后，还需说明的是任何一项技术的发现，都不是凭空产生的，必定有一个发展的过程，下面我们阅读课本P52中的小字，了解动物细胞融合技术的发展简史。

思考2：两两融合后可产生几种杂交细胞？

生：两种，自身融合，非自身融合。

师：意义：打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能；广泛应用；制备单克隆抗体。

物种间由于存在生殖隔离使得有性杂交方法有局限性，而细胞融合技术能打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能。

正因为如此，细胞融合技术已广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学及生物新品种培育等领域，但此技术还有一个十分重要的用途，就是制备单克隆抗体。那么单克隆抗体是什么呢？与克隆、抗体有什么关系呢？下面我们就共同学习单克隆抗体。

探究二：单克隆抗体制备原理

师：在弄清什么是单克隆抗体之前，我们先回顾抗体的基础知识，思考1：传统的抗体生产方法及缺陷是什么？抗体是从何来的？请同学们在阅读课本P52的最后一个自然段的基础上，讨论这个问题。

生：传统的抗体生产方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。这种生产抗体的方法产量和纯度都很低，而且制备的抗体特异性差。

师：回答得很好！下面我们再来讨论第二个问题2：抗体是由上面细胞产生的？B淋巴细胞有什么特点？请同学们继续阅读课本P53第一自然段，讨论并回答这个问题。

生：B淋巴细胞能产生抗体，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。

师：很好！根据B淋巴细胞的这个特点，若要想获得大量的单一抗体，则如何做呢？

生：克隆细胞群。

师：阅读教材P53，找出单克隆抗体的概念。

生：单个效应B淋巴细胞克隆：无性繁殖。

概念：单个效应B淋巴细胞克隆形成细胞群，细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体。

师：一个B淋巴细胞不能无限增殖，科学家是如何解决这一问题的呢？阅读P53，两位科学家的设想是什么？

生：科学家的设计方案：

一种效应B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体骨髓瘤细胞能无限增殖

活动探究三：单克隆抗体的制备

师：设问1.注射特定抗原的目的是什么？

生：使小鼠脾脏细胞中产生特定抗体的效应B淋巴细胞。

师：设问2.从小鼠脾脏中分离效应B淋巴细胞是一种还是多种？

生：是一系列效应B淋巴细胞B1B2B3……

师：设问3.诱导细胞融合的手段有哪些？

生：离心、振荡、电刺激、PEG、特有的灭活的病毒。

师：设问4.若细胞两两融合后，有几种融合情况？处理后的细胞种类有几种？

生：三种：BB、B瘤、瘤瘤。

五种：BB、B瘤、瘤瘤、B、瘤。

师：设问5.第一次筛选的目的是什么？阅读P54第五行。

生：筛选出杂交瘤细胞（一系列的多种杂交瘤细胞）。

师：设问6.第二次筛选是为什么？具体如何实现克隆化培养和抗体检测？

生：第二次筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。

师：详细讲解抗体检测及克隆化培养（拓展）

通常用“有限稀释法”选择。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体，那么上清液可与特定X抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，可能既有能产生特定抗体的杂交瘤细胞，又有其他杂交瘤细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。

该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。

经过多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。

活动探究四、单克隆抗体的应用

师：1.单克隆抗体最主要的优点是什么？

生：特异性强、灵敏度高，可大量制备。

2.单克隆抗体的应用有哪些？

（1）诊断试剂——最广泛应用

在临床生化诊断、病理组织定位、体内肿瘤的定位等，与常规抗体相比，具有准确、高效、简易、快速的特点。

（2）治疗疾病和运载药物

主要用于治疗癌症，单克隆抗体作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”，准确杀伤癌变细胞。

“生物导弹”=单克隆抗体+药物