人教版高中生物《動物細胞融合與單克隆抗體》教學設計

打破沙鍋“問”到底——《動物細胞融合與單克隆抗體》的教學設計[設計思想]：隨著新課改的深入開展，問題導學的教學方式得到了更多人的認可，而學生由于學習經(jīng)驗有限，生活經(jīng)驗有限，很難在課堂上提出有效的問題，所以，教師在課堂上設計問題就顯得尤為重要，只有好的問題，才能促進教師與學生的溝通，促進學生的思考，從而推動課堂教學，提高課堂教學有效性。本節(jié)課以問題導學，層層深入，打破常規(guī)，根據(jù)實際教學需要將“動物細胞融合”這一部分內(nèi)容穿插到“單克隆抗體”的學習過程中去，有效的整合了教學內(nèi)容，達成教學目標。[教學分析]：1.教材分析：《動物細胞融合與單克隆抗體》是《生物（選修3）現(xiàn)代生物科技專題》中“專題二《細胞工程》”第2節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容包括動物細胞融合、單克隆抗體兩部分。這一內(nèi)容放在植物細胞工程之后，方便學生進行對比學習，同時，單克隆抗體這一內(nèi)容凸顯了“科學·技術(shù)·社會”三者的聯(lián)系，能更好的吸引學生興趣。2.學情分析：總體來講，高二學生的認知發(fā)展已經(jīng)接近成人的水平，認知特點正由以形象思維為主逐漸轉(zhuǎn)入以抽象思維為主的發(fā)展階段，他們思想敏銳，反應迅速。因此本節(jié)課設置了一系列有效的問題，以期教給他們思考的方法，培養(yǎng)良好的思維品質(zhì)。同時高二學生已經(jīng)學習了“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)”之“免疫調(diào)節(jié)”，對抗體、抗原、B淋巴細胞等概念已有一定的認識和理解，再加上剛學習完“植物細胞工程”，學生對細胞工程的相關(guān)技術(shù)興趣濃厚，這時再來學習“動物細胞工程”中的“動物細胞融合與單克隆抗體”，再恰當不過。在本節(jié)課中學生對“單克隆抗體”的理解會存在很大的困難，因此在教學中特別注意通過層層深入的問題使學生明白“單”，“克隆”，“抗體”的含義，在學習內(nèi)容即將結(jié)束的時候，進一步通過給“單克隆抗體”下一個更加完整準確的定義來深入學生對概念的理解，從而起到“畫龍點睛”的效果。[教學目標]：1.知識與技能（1）說明動物細胞融合與植物體細胞雜交的異同。（2）簡述動物細胞融合和單克隆抗體制備的過程、方法與原理。（3）了解單克隆抗體在醫(yī)學實踐中的應用，并說其應用實例。2.過程與方法（1）通過問題道學，培養(yǎng)學生科學思維能力；（2）通過過程圖的解讀和有關(guān)原理和方法問題的探討，提高學生理解和表達能力。3.情感態(tài)度與價值觀（1）培養(yǎng)學生的知識遷移能力。（1）通過大膽的想象，創(chuàng)造性的解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。[教學重點]：單克隆抗體的制備與應用[教學難點]：單克隆抗體的制備過程[課前準備]教師：多媒體課件，學生：查閱相關(guān)資料[教學過程]學生活動教師活動設計意圖思考，小組討論并嘗試回答：癌癥治療中為什么需要抗體？問題1：放療和化療有何副作用？為什么？（提示答案：放療和化療在殺死癌細胞的同時，也會損傷人體的正常細胞，尤其是損害人體的免疫機能，導致患者對其它疾病的抵抗力下降，面容憔悴，皮膚衰老，食欲不振，頭發(fā)脫落，精神不濟，睡眠不好等）問題2：如何減輕或避免放療和化療的副作用呢？（提示答案：在原位殺死癌細胞，例如化療時應將藥物準確帶到癌細胞所在的位置）問題3：如何將藥物準確的帶到癌細胞所在的位置呢？你有什么設想？（提示答案：因為癌細胞具有特異的抗原，抗體可以與之特異結(jié)合，所以可以利用抗體的導向作用將藥物定向帶到癌細胞所在的位置）一．引言目前，癌癥已經(jīng)成為人類健康的最大殺手，現(xiàn)在許多人談癌色變。醫(yī)學上進行癌癥治療主要是通過放療和化療。提供【素材1】生物導彈：借助單克隆抗體的導向作用，將藥物定向帶到癌細胞所在位置，在原位殺死癌細胞。從學生已有的知識和生活經(jīng)驗入手，引起學生的思考。給學生一個全新的思考角度，關(guān)注人類的抗癌研究。癌癥治療中為什么需要單克隆抗體？問題1：抗體由什么細胞產(chǎn)生？其化學本質(zhì)是什么？與抗原作用的特點？主要分布在哪里？（提示答案：抗體由效應B淋巴細胞產(chǎn)生，其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，抗體可以和抗原特異性結(jié)合，其主要分布在人體血清中）問題2：傳統(tǒng)生產(chǎn)抗體的方法是什么？這種方法有何不足？（提示答案：向動物體內(nèi)反復注射某種抗原，使動物產(chǎn)生抗體，然后，從動物血清中分離所需要的抗體。這種方法生產(chǎn)的抗體產(chǎn)量低，純度低，并且特異性差。）問題3：人們希望生產(chǎn)什么樣的抗體？（提示答案：人們需要產(chǎn)量高，純度高，特異性強的抗體，即大量的單一抗體）如何大量生產(chǎn)單克隆抗體呢？問題1：要獲得大量單一抗體,前提條件是獲得什么細胞？（提示答案：前提條件是獲得單一B淋巴細胞）問題2：要獲得大量單一抗體，在獲得單一B淋巴細胞之后，下一步應該怎么做？（提示答案：同時必須克隆單一B淋巴細胞，從而形成細胞群）問題3：但是B淋巴細胞在體外培養(yǎng)條件下能無限增殖嗎？我們所學的哪種細胞是可以無限增殖的？用什么方法可以獲得既能產(chǎn)生抗體又能無限增殖的細胞呢？你有什么設想？從基因工程、細胞工程等角度有哪些可能的方法？(提示答案：骨髓瘤細胞在體外可以大量增殖，可以讓B淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合成為一個細胞)問題4：B淋巴細胞和骨髓瘤細胞能融合嗎？依據(jù)是什么？自然界中有沒有細胞融合的例子呢？如果有，請舉例。(提示答案：因為細胞膜具有流動性，所以B淋巴細胞和骨髓瘤細胞能融合成為雜交瘤細胞，自然界中有細胞融合的情況，例如精子與卵細胞融合成為受精卵)問題5：B淋巴細胞和骨髓瘤細胞能自動融合嗎？誘導融合的方法有哪些？融合過程怎樣？（提示答案：需要誘導融合，誘導融合的方法有物理法，化學法，也可以用滅活的病毒誘導，融合時核先融合而后質(zhì)融合）問題6：融合而成的雜交瘤細胞有何特點？（提示答案：雜交瘤細胞既能產(chǎn)生特異性抗體，又能大量繁殖）問題7：動物細胞融合成功的實例很多，例如人——鼠雜交細胞，人——雞雜交細胞等，這一技術(shù)有什么積極的意義呢？（提示答案：突破有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能）問題8：在實際操作中人們怎樣獲得Ｂ淋巴細胞？（提示答案：往小鼠體內(nèi)注射特定抗原）問題9：當人們用經(jīng)免疫獲得的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞進行融合后，可能有幾種融合情況？（提示答案：B細胞—B細胞；B細胞-瘤細胞；瘤細胞-瘤細胞，當然還有不融合的B細胞、瘤細胞）問題10：怎樣從融合后的各種細胞中獲得雜交瘤細胞？(提示答案：用選擇培養(yǎng)基進行篩選)問題11：雜交瘤細胞肯定能生產(chǎn)人們所需要的特定抗體嗎？為什么？如不能，下一步應該怎么操作？（提示答案：體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體種類可多達百萬種以上，但是每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，所以第一次篩選出的雜交瘤細胞不一定能生產(chǎn)人們所需要的抗體，需要進行第二次篩選：克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測）問題12：如何利用經(jīng)多次篩選后獲得的足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞來生產(chǎn)抗體呢？(提示答案：體外培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，再從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中提取出單克隆抗體)問題13：此種方法生產(chǎn)出來的單克隆抗體的突出優(yōu)點是什么？（提示答案：特異性強，靈敏度高）問題14：請你重新給單克隆抗體下一個更加完整準確的定義。（提示：克隆的是什么細胞？B淋巴細胞或雜交瘤細胞）單克隆抗體有哪些應用價值呢？問題1：單克隆抗體有哪些應用價值？請說明。(提示答案：用作體外診斷試劑，臨床上主要用于癌癥治療)問題2：目前全球?qū)τ趩慰寺】贵w的研究進展如何？（學生展示交流搜集到的資料）請你根據(jù)“太空婚禮”中的植物科研項目“植物體細胞雜交”，主持“太空婚禮”中的動物科研項目“單克隆抗體的制備”。項目植物體細胞雜交單克隆抗體制備原理融合前處理促融方法過程用途二．單克隆抗體的制備1.抗體①產(chǎn)生：效應B淋巴細胞②本質(zhì)：蛋白質(zhì)③作用的特點：與抗原特異結(jié)合④分布（主要）：血清2.抗體的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法①血清抗體的生產(chǎn)：抗原→動物體內(nèi)→多種效應B細胞→多種抗體→從血清中分離抗體②血清抗體的不足：產(chǎn)量低，純度低，特異性差3.單克隆抗體的概念單個細胞克隆產(chǎn)生的化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體4.雜交瘤細胞的特性既能產(chǎn)生特異性抗體，又能大量繁殖5.獲得雜交瘤細胞的途徑─動物細胞融合①概念：兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。②依據(jù)：細胞膜的流動性③實例：精子與卵細胞融合成為受精卵④誘導融合的方法：物理法、化學法、生物法⑤動物細胞融合的過程：先核融合后質(zhì)融合⑥動物細胞融合的意義：突破有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能。6.單克隆抗體的制備過程①注射特定抗原獲得B淋巴細胞；②培養(yǎng)骨髓瘤細胞③B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合；④雜交瘤細胞的篩選與克??；篩選一：用選擇培養(yǎng)基進行篩選篩選二：克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測（有限稀釋法）⑤體外培養(yǎng)抗體檢驗呈陽性的細胞⑥用陽性細胞注射小鼠獲得單克隆抗體。7.單克隆抗體的“再理解”由單個雜交瘤細胞通過克隆，形成細胞群，這一細胞群所產(chǎn)生的化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體。三．單克隆抗體的應用1.診斷試劑例：早早孕診斷試紙2.治療疾病例：生物導彈

四．知識歸納小結(jié)植物體細胞雜交與單克隆抗體制備的比較復習以前的知識，為新知的學習做好鋪墊。學生應用所學知識解決生活實際問題，并提出新問題。通過層層深入的問題，使學生真正理解“單克隆抗體”這個重要概念，明白“單”“克隆”“抗體”的含義，突破難點。根據(jù)精子與卵細胞融合，植物原生質(zhì)體融合等原有知識進行遷移，激發(fā)思想的火花，創(chuàng)造性的解決問題。拋磚引玉，引出“動物細胞融合”這一知識內(nèi)容。使學生從“植物體細胞雜交”中找出規(guī)律性的內(nèi)容進行遷移學習新知識，培養(yǎng)學生的知識遷移能力?？磿?3頁圖，培養(yǎng)學生的識圖能力。符合學生認知規(guī)律的問題串突出重點，突破難點，盤清疑點，有效促進學生小組合作學習和積極思考。學生親自搜集、整理、閱讀、展示交流資料，真正參與到各種學習活動中，達成師-生，生-生互動。學生自己歸納總結(jié)，形成知識體系，同時教師達成教學目標。[作業(yè)布置]：１．通過電視、報紙、雜志、網(wǎng)絡或其他媒體搜集資料，了解動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體的新進展，就自己感興趣的領(lǐng)域，寫一篇綜述報告，一星期后班級同學展示交流。２（感興趣的同學請完成）．已知細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖，將這兩種細胞在試管中混合，加聚乙二醇促融，獲得雜種細胞。請回答：（1）試管中除融合的雜種細胞外，還有種融合細胞。（2）設計一方法（不考慮機械方法），從培養(yǎng)液中分離出雜種細胞