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2019-2020年高中生物 動物細胞融合與單克隆抗體課件制作說明教案 新人教版必修1 一、參賽作品類型： 本參賽課件是配套當前在我省使用的高中生物蘇教版選修3的多媒體課件，以Powerpoint軟件制作，整合了圖片、動畫等多種媒體形式，旨在創(chuàng)設情境，迅速有效地為學生呈現(xiàn)各類學習資源。 細胞工程是建立在對細胞結(jié)構(gòu)、功能、生理等研究基礎上的新技術(shù)，本節(jié)包含其中兩項動物細胞工程技術(shù)?！皢慰寺】贵w的制備”是“動物細胞融合”技術(shù)最重要的應用，“單克隆抗體的制備”也可以說是一項具體的技術(shù)，是本節(jié)課教學的重難點?！皠游锛毎诤稀苯⒃凇皠游锛毎囵B(yǎng)”技術(shù)基礎上，動物細胞融合的過程、方法、原理、意義與植物細胞原生質(zhì)體融合大體相似，對于動物細胞融合的學習，怎樣與植物體細胞雜交相互比較，找出里面規(guī)律性的內(nèi)容進行遷移，并學習新知識？如何理解單克隆抗體的概念，“單克隆”是“克隆”何種細胞？與傳統(tǒng)抗體的生產(chǎn)相比如何制備“單克隆抗體”才能使“特異性強、靈敏度高”？此優(yōu)點又是怎樣被加以應用的？本節(jié)除涉及兩項技術(shù)的流程、方法，還需要體液免疫、植物體細胞雜交技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞增殖、細胞膜結(jié)構(gòu)特點、動植物細胞結(jié)構(gòu)差異等知識，怎么將多而碎的知識點通過主線串聯(lián)起來？ 本節(jié)課件設計根據(jù)“用教材教，而不是教教材”的思想，努力拓寬學生科技視野，通過神舟四號飛船上舉行的“太空婚禮”——植物原生質(zhì)體融合、動物細胞融合實驗創(chuàng)設情境，由植物體細胞雜交技術(shù)復習導出動物細胞融合技術(shù)及其應用的學習，讓學生主持太空航天動物科研項目“設計單克隆抗體制備方案”，激發(fā)學生探究的熱情。在真實情境、挑戰(zhàn)性的任務驅(qū)動下，借助單克隆抗體制備流程圖解讀，引導學生既關(guān)注宏觀步驟，又重視對一些重要方法細節(jié)的理解，抓住技術(shù)流程、方法和篩選主線，以問題導向，啟迪學生思維，幫助學生理解單克隆抗體制備原理與應用，培養(yǎng)學生綜合運用知識能力。 二、制作要求： 1．技術(shù)要求：本課件使用的是PPTxx制作，點擊播放，交互方式簡單易于操作。 附本節(jié)課教學設計： 《動物細胞融合與單克隆抗體》教學設計 一、教學目標 總：舉例說出動物細胞融合與單克隆抗體的原理和應用。 （一）知識目標 （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。 （二）能力目標 （1）由植物體細胞雜交導出動物細胞融合技術(shù)及其應用的學習，培養(yǎng)學生知識遷移能力； （2）讓學生進行制備單克隆抗體的方案設計，培養(yǎng)學生科學思維能力； （3）通過過程圖的解讀和有關(guān)原理和方法問題的探討，培養(yǎng)學生嚴謹細致的學習作風，提高理解和表達能力。 （三）情感目標 通過創(chuàng)設讓學生主持我國航天工程空間生命科研項目的情境，讓學生更好地融入學習中，初步培養(yǎng)學生熱愛生命科學，勇于探索，不斷創(chuàng)新的精神。 二、教學重點 （1）動物細胞融合技術(shù)與植物體細胞雜交的區(qū)別 （2）單克隆抗體的制備過程、方法與原理 （3）單克隆抗體應用 三、教學難點 單克隆抗體的制備（篩選的方法及必要性理解）與其特異性強的理解（克隆單個雜交瘤細胞，可制備抗一種抗原決定簇的特異單克隆抗體） 四、課前準備 （學案編制、課件制作、教學模式整理） 五、教學過程 （一）情景導入，復習已有知識做好鋪墊 1．學生閱讀“太空婚禮”新聞報道資料 xx年１２月３０日， 兩場籌備了10年的“太空婚禮”首次在神舟四號飛船上舉行，植物細胞“新人”—有液泡的黃花煙草葉肉細胞原生質(zhì)體和脫液泡的革新一號煙草葉肉細胞原生質(zhì)體，動物細胞“新人”是小鼠B淋巴細胞和骨髓瘤細胞，兩批新人同時在 “產(chǎn)房”—電融合儀內(nèi)孕育新生命。一段時間后，我國首批“太空娃娃”終于順利誕生。對照實驗結(jié)果表明，細胞融合率大大提高。 2．教師展示“神舟四號飛船” 圖片，說明如果這次 “動物細胞婚禮”進展順利，人們將從雜交瘤細胞的分泌物中提取到乙肝抗體，這將為規(guī)劃未來空間藥廠提供第一手數(shù)據(jù)。展示幾個月后已經(jīng)長成的“太空煙草”和普通煙草對照圖片。 挑戰(zhàn)自我：神舟放飛強國夢，你能主持“太空婚禮”中的科研項目嗎？ 3．幫助學生回憶植物體細胞雜交過程，理解為什么在太空中細胞（原生質(zhì)體）融合率會大大上升？為什么選用物理法誘導？分析真實實驗操作中關(guān)鍵細節(jié)：融合后需要篩選、要獲得優(yōu)良性狀的雜種植株需要經(jīng)過鑒定與篩選。 4．讓學生填寫“太空婚禮”植物科研項目計劃書，教師評價 項目 植物體細胞雜交 原理 融合前處理 促融方法 步驟一 步驟二 步驟三 步驟四 用途 （二）學習新知 1動物細胞融合 1．1結(jié)合問題閱讀課本：什么是動物細胞融合？它相當于植物體細胞雜交過程的哪一步？它們的過程、基本原理、誘導融合方法和意義是否相同？ 學生嘗試回答后，教師評價。講解動物細胞融合過程、滅活病毒誘導融合的原理；動物細胞融合概念與意義。 1．2根據(jù)體液免疫過程圖解，回答相關(guān)內(nèi)容：抗體由什么細胞產(chǎn)生？其化學本質(zhì)是什么？主要作用？與抗原作用的特點？主要分布在哪里？ 1．3閱讀資料，討論相關(guān)免疫特異性問題，糾正“一個天然抗原是引起產(chǎn)生一種效應B細胞和一種特異性抗體”的錯誤認識，抗原決定簇才是引發(fā)免疫特異性細胞和物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。 抗原決定簇是決定抗原性的特殊化學基團。大多存在于抗原物質(zhì)的表面，有些存在于其內(nèi)部，須經(jīng)處理后才暴露出來。一個天然抗原物質(zhì)可有多種和多個決定簇。教材中所說的抗原分子刺激淋巴細胞，說的也就是抗原決定簇刺激B淋巴細胞，使其分裂分化出特異性的效應B細胞，分泌特異性抗體。 1．4．通過看圖分析說明傳統(tǒng)抗體的生產(chǎn)方法及缺陷——產(chǎn)量低、純度低，且抗體的特異性差、靈敏度低 2單克隆抗體 2．1單克隆抗體的概念 閱讀資料，找出單克隆抗體的概念 人們發(fā)現(xiàn)，在動物發(fā)生免疫反應的過程中，體內(nèi)的B細胞可以產(chǎn)生多達百萬種以上的特異性抗體，但是每個B細胞只分泌一種化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體。要想獲得大量的單一抗體，必須用單個B細胞進行無性繁殖，即克隆。 讓學生分析“單、“克隆”、“單克隆抗體”的含義。 2．2單克隆抗體的制備 2．2．1請學生根據(jù)所學動物細胞融合原理提出單克隆抗體的設計方案 問題：如何大量生產(chǎn)單克隆抗體？小組討論，請代表發(fā)言。 提示：可以通過對B細胞進行動物細胞培養(yǎng)獲取單克隆抗體嗎？我們所學的哪種細胞是可以無限增殖的？從誘變育種、基因工程、細胞工程等角度有哪些可能的設計思路？ 2．2．2介紹1975年英國科學家米爾斯坦和柯勒極富創(chuàng)造性的實驗方案與實驗過程步驟，讓學生看書上53頁單克隆抗體制備過程示意圖，分組討論，單抗制備過程分哪幾步？請用箭頭把搞亂的代表單克隆抗體制備過程步驟圖解的字母按正確順序連接起來。順序是？ 2．2．3讓學生描述單克隆抗體制備過程步驟，分析包含哪些原理、哪些動物細胞工程技術(shù) 2．2．4引導學生分析討論單克隆抗體的制備過程中的關(guān)鍵問題與方法 問題①注射抗原的目的是什么？②誘導細胞融合的手段有哪些？③若細胞兩兩融合后，有幾種融合情況？④第一次篩選出的雜交瘤細胞為何需進行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測？⑤實際操作中如何進行兩次篩選獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞？（用選擇性培養(yǎng)基進行第一次篩選，有限稀釋法培養(yǎng)進行第二次篩選） 2．3單克隆抗體的應用 2．3．1單克隆抗體的優(yōu)點 因為單克隆是克隆單個雜交瘤細胞，制備的是抗一種抗原決定簇的特異性單克隆抗體，因此單抗的突出優(yōu)點——特異性強、靈敏度高。 2．3．2單克隆抗體用途 由于單抗的突出優(yōu)點，它的最廣泛的用途是作為①診斷試劑，以“早早孕單抗試劑”來說明其說明其準確、高效、簡易、快速的特點。②治療、預防疾病 ③運載藥物（ “生物導彈” —單抗導向，藥物為彈頭，主要用于綠色抗癌） （三）總結(jié)歸納 補全“太空婚禮”科研項目計劃書 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 步驟一 步驟二 步驟三 步驟四 用途 （四）作業(yè)布置 通過報刊、雜志、互聯(lián)網(wǎng)或其他媒體搜集資料，了解細胞融合技術(shù)與單克隆抗體的新進展，就自己感興趣的領(lǐng)域，自定選題，寫一篇綜述報告。 附件1： “情境—問題鏈”導學課堂教學模式 一、模式目標 以學生為主體，激發(fā)學生學習熱情，使其處于愿學、樂學、會學的狀態(tài)，教師成為學生學習的引導者、幫助者、促進者。 二、模式流程主要包括“自主整理—情境導入—問題探究—解釋遷移—歸納整合—訓練提升”六個環(huán)節(jié)。 1、準備階段-----（課前預習） 課前給學生自主預習提綱（以問答或填充等形式），進行本節(jié)內(nèi)容學習預備知識和基礎知識的整理?？梢赃_到課前就調(diào)動其學習的積極性，同時節(jié)省課堂時間用于重點知識的討論與分析，提高課堂效率。讓學生寫出預習中發(fā)現(xiàn)的疑難問題（2個以上），帶著問題進課堂。 2、導學階段-----（課堂完成） （1）情境導入 一個好的情境，是教學成功的一半。它能吸引學生的注意力，激發(fā)學生學習興趣，讓學生的思維處于活躍狀態(tài)，為探究環(huán)節(jié)提供情感動力。情境創(chuàng)設最好具有真實性、本土性、時代感，要聯(lián)系學生生活實際，吸引學生眼球。 （2）問題探究 情境起什么作用？問題情境，情境創(chuàng)設是為提出與學習內(nèi)容相關(guān)的問題，圍繞相關(guān)主線設計問題串（如現(xiàn)代生物技術(shù)的過程或方法，科學探究思維過程等），在符合學生認知規(guī)律的情況下展開，要圍繞學生的最近發(fā)展區(qū)提問，讓他“跳一跳，夠得到”，提出的問題要有針對性，是重點、關(guān)鍵點、學生學習的難點、疑點、興奮點，問題要具體、明確，任務性強。啟發(fā)學生通過看書、實驗、觀察、思考、查閱資料、討論、動手操作等活動進行探究性學習。 （4）解釋遷移 學生探究性學習后，做出問題解答，教師評價或生生互評、自評。不要害怕學生暴露出來的錯誤，錯誤是好的教學資源。（教學生學會、教學生學、教學生會學）教師要有針對性地聚焦重點、突破難點、厘清疑點，對問題進行精要的解釋，以此糾正一部分學生模糊的知識，幫助學生形成正確概念。進行變式訓練，促進知識遷移。 （3）歸納整合 對知識進行歸納、整理，使形成系統(tǒng)明晰的知識結(jié)構(gòu)。教師要努力總結(jié)揭示知識背后的規(guī)律、方法。 3、應用評價階段----訓練提升（課堂或課后完成） 呈現(xiàn)體現(xiàn)本節(jié)內(nèi)容的典型練習題，最好是新情境下的信息題，以檢測學習效果（是否真正理解和掌握），鞏固內(nèi)化新知識，形成運用知識解決實際問題的能力。 以試卷、作業(yè)的形式檢查學生對學習任務的掌握情況。最好在規(guī)定的時間內(nèi)，當堂完成。當堂反饋，便于掌握學生在課堂上的真實學情，檢測自己的教學質(zhì)量，及時查漏補缺。 “情境—問題鏈”導學模式需要精心開發(fā)的課程資源做支撐，一定要樹立“用教材教，而不是教教材的思想”、“留心處處皆資源”。 總之，“情境—問題鏈”導學模式是努力開發(fā)營造寬松、愉悅、樂學的環(huán)境，引導學生自主學習、獨立思考、積極探究，使學生在輕松愉快的氛圍中體驗到學習成功的樂趣，感受創(chuàng)新的快樂。 附件2： 《動物細胞融合與單克隆抗體》課前預習提綱 學校 班級 姓名 一、問答 1．植物體細胞雜交包括哪些步驟？原生質(zhì)體融合前應如何處理？促進融合的方法有哪些? 融合的原理是什么？ 2．抗體由什么細胞產(chǎn)生？其化學本質(zhì)是什么？主要作用？與抗原作用的特點？主要分布在哪里？ 3．動物細胞工程常用技術(shù)有哪些？單克隆抗體制備過程中用到哪些？技術(shù)原理是什么？ 4．仔細閱讀書上單克隆抗體制備過程示意圖，回答問題①注射抗原的目的是什么？②誘導細胞融合的手段有哪些？③若細胞兩兩融合，有幾種融合情況？④進行專一抗體檢測和篩選的目的是什么？⑤篩選最少要進行幾次？ 二、填空 1、動物細胞融合的原理 ，誘導其融合的手段 ，最主要用途 。 2、雜交瘤細胞的特點 、 。 3、單克隆抗體的優(yōu)點 。 4、單克隆抗體主要用途 。 三、請寫出預習中你自己不能解決的疑難問題（2個以上） 附件3： 《動物細胞融合與單克隆抗體》課后檢測題 1．中科院上海植物生理生態(tài)研究所在“神舟四號”飛船進入太空后為一對“新人”——黃花煙草原生質(zhì)體和革新一號煙草原生質(zhì)體舉辦了特殊的“婚禮”。將兩個“新人”放入融合器中，當充滿液體的融合器加上直流電場，兩個原本相互游離的細胞一下子貼到一起，開始了“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細胞膜被擊出了一個小孔，透過這微小的空間，兩股細胞質(zhì)展開了“心靈溝通”。漸漸地，它們倆已是你中有我，我中有你，一個新生命就這樣誕生了。地面實驗結(jié)果顯示：用于融合的兩個“新人”，一個開的是粉花（標記為“一號”），一個開的是黃花（標記為“二號”）融合后的細胞再生植株開的是黃花，但形狀卻和一號相同（稱“一號形狀”，另一個稱“二號形狀”）。這種“太空煙草”比普通煙草個子矮，株稈粗，煙葉多，是我國太空育種試驗的一項重大成果。據(jù)此回答下列問題： （1）由于細胞的密度不同，因此在地面上進行細胞融合非常困難。從理論上講，在太空中細胞更容易融合，可能的原因是 。在顯微鏡下觀察，“新人”的細胞膜融合在一起，使細胞呈圓球狀，這是因為膜具有 特性?！凹毎槎Y”中用到的誘導融合技術(shù)是 。 （2）兩種煙草原生質(zhì)體融合時， 類型是要被淘汰的。 類型是我們需要的，這樣的細胞經(jīng)組織培養(yǎng)后，再生的植株屬 倍體。 （3）植物體細胞融合技術(shù)與傳統(tǒng)的有性雜交相比，其優(yōu)點是 。 （4）“太空煙草”能穩(wěn)定遺傳嗎？為什么？ 2．下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。 （1） 技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎。 （2）在圖中HAT培養(yǎng)上，未有融合的_________________和融合的_________________ 都會死亡，只有融合的雜種細胞才能生長。 （3）單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最主要的優(yōu)點是 _________ 。 （4）選出的雜交瘤細胞既具備骨髓瘤細胞的迅速 特點，又具備淋巴細胞的_________ 特點，經(jīng)過選擇性培養(yǎng)的雜交瘤細胞，還需進行______________和___________，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。最后將雜交瘤細胞在體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)，或小鼠腹腔內(nèi)增殖，從________________或________________中，就可以提取出大量的單克隆抗體了。 （5）淋巴細胞是由動物體 中的 細胞分化、發(fā)育而來。 3．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，并說原理。 方法： 。 原理： 。 細胞株 人染色體編號 1 2 3 4 5 6 7 8 A株 ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － B株 ＋ ＋ － － ＋ ＋ － － C株 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － （3）將分離出的雜種細胞在不同條件下繼續(xù)培 養(yǎng)，獲得A、B、C三細胞株。各細胞株內(nèi) 含有的人染色體如有表（“+”有，“—”無） 測定各細胞株中人體所具有的五種酶的活 性。結(jié)果是：①B株有a酶活性；②A、B、 C株均有b酶活性：③A、B株有c酶活性； ④C株有d酶活性；⑤A、B、C株均無e酶活性。若人基因的作用不受鼠基因影響，則支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于人的 、 、 、 和 號染色體上。 答案 1．（1）重力作用很弱 一定的流動性 電刺激誘導融合 （2）自身融合 黃花煙草——某新一號煙草 多（或四） （3）克服了遠緣雜交不親和的障礙 （4）如果“太空煙草”為純合子，無性繁殖和有性繁殖都能穩(wěn)定遺傳；如果為雜合子，無性繁殖能穩(wěn)定遺傳，有性繁殖會出現(xiàn)性狀分離。培養(yǎng)過程中也可能會發(fā)生基因突變。 2.(1)動物細胞培養(yǎng) (2) 親本細胞 具有同種核的細胞 (3)特異性強，靈敏度高，并可能大量制備 (4)大量增殖 分泌專一抗體 克隆化培養(yǎng) 抗體檢測 細胞培養(yǎng)液 小鼠腹水 (5)骨髓 造血干 3．（1）2 （2）培養(yǎng)液中加入氨基嘌呤，收集增殖的細胞 加入氨基嘌呤后，使D合成途徑阻斷，僅有D合成途徑的骨髓瘤細胞及其彼此融合的細胞就不能增殖，但人淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合后的雜種細胞中可以利用淋巴細胞中的S途徑合成DNA而增殖 （3）6 1 2 7 8 動物細胞融合與單克隆抗體 1、動物細胞融合 （1）概念：動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。 （2）過程：動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。 （3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。 2、單克隆抗體 （1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。 （2）單克隆抗體的制備過程 說明： （1）融合形成的雜交細胞有多種，若僅考慮兩個細胞的融合，僅有3種情況。 （2）整個制備過程要經(jīng)過兩次篩選。第一次用特定的選擇培養(yǎng)基從融合的細胞中篩選出雜交瘤細胞。第二次在多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng)，篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群。 （3）雜交瘤細胞的特點：既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。 （4）單克隆抗體是指通過克隆雜交瘤細胞，形成遺傳物質(zhì)完全相同的細胞群，由該細胞群產(chǎn)生出化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體。 （5）單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。 3、單克隆抗體的應用 ① 作為診斷試劑：具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。 ② 用于治療疾病和運載藥物：主要用于癌癥治療，可制成“生物導彈”，也有少量用于治療其它疾病。