人教课标实验版-现代生物科技专题-专题2细胞工程-2.2动物细胞工程“衡水赛”一等奖

《动物细胞融合与单克隆抗体》教学设计教学理念：新课程标准理念是“面向全体学生，提高生物科学素养，倡导自主--合作--探究性学习”。在教学过程中，如何体现这个理念，教师和学生分别由知识的传播者、灌输者和外界刺激的被动接受者，转变成为教学过程的组织者、指导者、知识建构的帮助者和知识的主动建构者，要求教师必须积极开动脑筋，加强师生互动，从多方面调动学生学习的积极性。教学内容：高中生物选修3（人教版）专题2：“2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体”教材分析：本节内容包括“动物细胞融合”和“单克隆抗体”。由于动物细胞融合与前面的章节中植物的原生质体融合相同，所以在本节呈现的较简洁。单克隆抗体的制备，涉及动物细胞培养、动物细胞融合技术等多方面技术，其原理还涉及特异性免疫、细胞癌变等知识，知识跨度大，综合性强。整个制备过程既需要复杂的实验条件，又具有特定的技术步骤（尤其是杂交瘤细胞的筛选），是学生学习的重点和难点。如何充分发挥学生的主体作用，突破难点，将这些知识融会贯通，成为本节教学的重点。学情分析：学习制备单克隆抗体时，距离学习特异性免疫和细胞癌变等知识的时间比较久，学生对这部分知识遗忘较多，教师必须采用合适的方法引导学生回忆起这部分内容。教学目标：1．知识与能力：举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用2．过程与方法：通过一步一步启发学生讨论怎样解决医疗实践中紧靠细胞培养难以获得大量抗体过程中通过大胆想象创造性地解决问题，受到创新精神的教育。3．情感、态度与价值观方面：通过本节课学习用发展的眼光看待问题，分析问题，不墨守陈规，不拘泥于原有知识的限制而勇于开拓，推陈出新。渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育。教法设计：“动物细胞融合”的教学，采用自学──探讨──归纳方式，并通过与“植物组织培养”和“植物体细胞杂交”比较，巩固该部分知识。关于“单克隆抗体”的教学，教师采用层层设问式教学法。教师巧妙设置问题、小台阶，多层次、层层递进，引导学生对难点逐个击破，深刻理解原理，同时精选例题，突破难关。教学准备：多媒体课件：展示相关资料、图片、例题及习题教学过程（1课时）引言：上节课我们学习了动物细胞培养和核移植技术复习：略新课教学：一、动物细胞融合启发学生回顾植物体细胞杂交技术的过程，在通过动植物细胞异同点的对比，引导学生大胆推测出动物细胞融合与植物细胞融合的原理及方法基本相同，以培养学生的知识迁移能力。（展示动物细胞融合过程示意图，学生通过阅读，归纳以下内容）1.诱导融合的方法：灭活的病毒，如：灭活的仙台病毒。化学物质，如：聚乙二醇物理方法，电激等2.动物细胞融合的原理3.动物细胞融合最重要的用途是：制备单克隆抗体——抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移，并由此导入下一学习内容——制备单克隆抗体，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。二、单克隆抗体1单克隆抗体的制备教师提问：既然是抗体，就涉及到我们前面学过的哪一部分内容？学生回答：特异性免疫中的体液免疫。教师提问：抗体的化学本质是什么？学生回答：球蛋白。教师提问：抗体是由什么细胞产生的？学生回答：效应B细胞。教师提问：其他细胞能产生抗体吗？为什么？学生回答：不能。由于基因具有选择性表达。教师提问：效应B细胞在什么情况下产生抗体？学生回答：B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化为效应B细胞分泌相应抗体。教师提问：还有其他情况吗？（适当启发回忆二次反应。）学生回答：当记忆细胞受到相同抗原刺激后，增殖分化为效应B细胞并大量分泌相应抗体。其反应速度快，抗体产生量大。（通过讨论得出效应B细胞可以分泌特定抗体。）教师提问：我们可以采用什么方法获得针对特定抗原的抗体？学生回答：（讨论）用特定抗原刺激人体，从体液中获得特定抗体。教师提问：要想大量获得抗体怎么办呢？学生回答：用相同抗原反复刺激人体。教师提问：由于体液中往往含有多种抗体，所以用这种方法获得的抗体数量少，纯度低，且成本较高。如何获得纯度较高的单一抗体？（适当启发。）学生回答：（讨论）采用动物细胞培养的方法，将能产生特定抗体的效应B细胞进行体外培养，即可获得单一抗体。教师提问：好办法！可是有一个新问题，动物细胞进行体外培养最多可以传代多少次？学生回答：10～50次。教师提问：也就是说动物体细胞培养不能无限增殖，这就限制了获得单一抗体的数量。那什么细胞可以无限增殖呢？学生回答：癌细胞。（顺利引导学生注意到癌细胞无限增殖的特点，为细胞融合埋下伏笔。）教师提问：无限增殖是癌细胞的特征，效应B细胞可以产生特定抗体，我们用什么方法充分利用这两种细胞的特点来大量获得纯度高的单一抗体呢？学生回答：（讨论）用细胞融和技术将癌细胞和效应B细胞融合在一起，获得杂种细胞，进行培养。教师提问：融合后的杂种细胞应具有怎样的特点？学生回答：既能无限增殖，又能产生特定抗体。（通过一系列问题的铺垫和启发，水到渠成地使学生认识了制备单克隆抗体的技术原理。）课件分阶段呈现单克隆抗体的制备过程及处理技术细节。呈现抗原处理小鼠的过程。教师提问：为什么向小鼠注射特定抗原？学生回答：使小鼠体内产生能分泌特定抗体的效应B细胞。呈现细胞融合过程。教师提问：细胞融合的促融剂有哪些？学生回答：聚乙二醇、电激、灭活病毒。呈现筛选环节。教师提问：将效应B细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，如果仅考虑细胞两两融合，可以出现几种融合细胞？学生回答：（讨论）三种。2个效应B细胞的融合，2个骨髓瘤细胞的融合，效应B细胞和骨髓瘤细胞的融合。教师提问：如何筛选杂交瘤细胞是个技术问题。我们通过一道练习来了解。练习：根据以下信息，设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中筛选出杂交瘤细胞。已知细胞合成DNA有D和S2条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。淋巴细胞中有这2种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这2种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。方法:_原理:_教师分析：由题意可知，细胞融合后的杂交瘤细胞合成DNA有D和S两条途径，且可在培养基上无限增殖。在培养基内加入氨基嘌呤，骨髓瘤细胞由于只有D途径合成DNA，无法增殖，将其去除，剩下淋巴细胞和杂交瘤细胞，继续培养，由于淋巴细胞不能无限增殖，培养一段时间后，自然去除，只剩下杂交瘤细胞，正是我们想得到的结果。呈现培养环节。教师提问：培养杂交瘤细胞有几种方法？学生回答：2种，体内培养和体外培养。教师提问：体外培养要用到什么技术？学生回答：动物细胞培养。教师提问：通过这种方法获得的抗体与前面所说的方法相比具有怎样的特点？学生回答：数量多，纯度高，特异性强。小结：通过学习，我们了解了制备单克隆抗体的方法和原理，以及单克隆抗体的特点，随着这种技术的不断完善，为我们治疗疾病开辟了更为广阔的领域。2单克隆抗体的应用：（学生阅读教材P54单克隆抗体的应用教师给予适当的指导与点拨。）（1）作为诊断试剂??（2）用于治疗疾病和运载药物综合小结，疑难突破试题精讲精练：首先对部分典型试题进行解析，并依知识的重难点给出各相应知识点试题（包括近年高考题）让学生练习，从而指导其更有效地巩固知识点，逐步提高综合解题能力，引导学生领悟高考试题的特点。1典例精析【例1】苏丹红是一种人工色素（工业染料），它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人员以小鼠为实验材料，用“动物细胞培养技术”对苏丹红毒性进行了检测。（1）该方法检测有毒物质毒性的指标是。（2）请完善检测苏丹红毒性的实验。主要实验步骤：???．第一步，取大小相同的六只培养瓶依次编号为l~6，分别加入等量相同的培养液和小鼠细胞；第二步：；第三步：。结果如下表：结论：。[解析]（略）[答案]（1）变异细胞占全部培养细胞的比例（2）第二步：向1号瓶中加入适量的水，向2—6号瓶中加入等量不同浓度的苏丹红添加剂。第三步：培养一段时间后，取样制成临时装片，观察记录变异细胞的数目。结论：低浓度的苏丹红毒性很小，随浓度增加毒性逐渐增强。【变式训练】在动物细胞培养中有关叙述中正确的是（）[答案]BA.动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白B.动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散C.细胞遗传物质的改变发生于原代培养过程中D.培养至50代后能继续传代的传代细胞叫细胞株【例2】下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。据图回答：（1）该方案能达到预期效果吗？。原因是。（2）图中②为过程，常用作为诱导剂。该细胞继承了，因此不仅能分泌，还有?本领。（3）该方案的目的是。[答案]（1）不能??没有将抗原注入小鼠体内，无法获得单一抗体的B巴细胞（2）细胞融合灭活的仙台病毒（或聚乙二醇）??双亲细胞的遗传物质??特异性抗体在体外培养条件下大量增殖（3）制备单克隆抗体【变式训练】利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是DA．用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体B．体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体C．将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞D．利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者2课堂训练1．在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是[答案]BA．壁虎断尾后重新长出尾部B．蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人D．小鼠腺细胞的自我复制2．有人做了如下实验：用玻璃针移除两栖类卵细胞中的细胞核，然后用玻璃微吸管将蝌蚪胸腺细胞的细胞核注入去卵核的细胞内。经特殊方法刺激，此卵细胞有可能分裂发育成蛙。请根据以上实验回答。(1)此实验属于细胞工程中的技术，实验中卵细胞被称为细胞；(2)由此培育出来的蛙，遗传物质是来自，合成蛙胚细胞DNA和蛋白质的原料来自和。[答案]（1）细胞核移植受体（2）蝌蚪胸腺细胞蛙卵细胞中脱氧核苷酸蛙卵