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2019-2020年高中生物《動物細胞工程》教案4 新人教版選修3 一、[教學目標] 1.簡述動物細胞培養(yǎng)的過程、條件及應用。 2.簡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程和應用前景。 3.舉例說出動物細胞融合與單克隆抗體的原理和應用。 二、[教學重點和難點] 1.[教學重點] （1）動物細胞培養(yǎng)的過程及條件。 （2）用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。 （3）單克隆抗體的制備和應用。 2.[教學難點] （1） 用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。 （2） 單克隆抗體的制備過程。 2．2．1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術（2課時） 三、[教學教程] 教學過程 教學內容 教學手段和方法 預期目標 1、回顧植物細胞工程的技術手段，引入動物細胞工程內容的學習 2、學習新課：一、動物細胞培養(yǎng) （1）概念 （2）原理 （3）過程 （4）條件 （5）應用 3、學習新課：二、動物體細胞核移植技術和克隆動物 （1）概念 （2）分類 （3）原理 （4）過程 （5）應用 （6）局限 4、小結 5、作業(yè)或活動 師：同學們，前面我們一起學習了植物細胞工程的相關知識，請大家來回顧一下其涉及的主要技術手段。 生：有植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交等。 師；今天我們開始一起來學習動物細胞工程的內容，請大家閱讀課本P44引言，介紹動物細胞工程的常用技術手段：動物細胞培養(yǎng)、核移植技術、動物細胞融合、生產單克隆抗體等，其中動物細胞培養(yǎng)技術是基礎技術?，F(xiàn)在先來學習動物細胞培養(yǎng)和核移植技術 師：為什么要進行動物細胞培養(yǎng)？ 生：（沉默） 師：我們一起來看課文本小節(jié)的引言的兩個實例。 師：同學們，要解決這些問題，離不開動物細胞培養(yǎng)技術。那么什么是動物細胞培養(yǎng)呢？ 生：（情緒高漲）從動物機體中取出相關組織，將它分散成單個細胞，然后在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。 師：很好！從概念中我們不難看出，該技術實施的原理是什么？ 生：細胞增殖。 師：怎樣進行動物細胞的培養(yǎng)？需要哪些條件？ 指導學生閱讀P44-46內容，結合插圖或投影過程示意圖，最好能制成動畫。師生共同歸納過程： 取材→分散→配制懸液→原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng)。在各個箭頭上注明處理方法。 注意：原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng)：取材水解后的初次培養(yǎng)； 傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)后再處理后的后續(xù)培養(yǎng)。兩者先后關系，不能倒置，其原理相同。后者一般至10代，也有至40-50代，但細胞核型可能會改變，從而癌變。 師：大家想一想，目前使用的或冷凍保存的細胞常常是10代以內，是什么道理？ 生：以保證細胞正常的二倍體核型。 師生討論P44的兩個旁欄思考題 復習：內環(huán)境及其穩(wěn)態(tài)知識，并思考和討論以下問題： 體外細胞培養(yǎng)需要哪些營養(yǎng)物質？需要怎樣的合適環(huán)境條件？ （閱讀討論后） （1） 環(huán)境條件：滅菌處理、抗生素、定期更換培養(yǎng)基 （2） 營養(yǎng)條件：與體內基本相同，有糖、氨基酸、無機鹽、必需元素、血清、血漿等 （3） 溫度和PH： 接近體溫，PH7。2-7。4 （4） 氣體環(huán)境：O2和CO2（5%） 師：物細胞培養(yǎng)能否象植物組織培養(yǎng)那樣獲得克隆個體？ 生：眾說紛紜。 師：不能，因為動物細胞的全能性受到分化程度的限制，發(fā)育成個體的潛能漸弱。那么這項技術有哪些用途呢？ （1）生產生物制品 （2）提供基因工程的受體細胞 （3）檢測有毒物質的毒性 （4）用于病理、生理、藥理研究 比較：培養(yǎng)基的狀態(tài)、成分；技術依據的原理；過程；結果等方面。 師：剛才我們講過利用上述技術無法克隆動物個體，那么能否克隆？有沒有別的方法？ 生：有（聲音洪亮） 師：大家說得對！什么方法？ 生：動物核移植技術。 板書概念內容（略） 師：胚胎細胞核移植和體細胞核移植，后者難度較大。我們來學習后者。 體細胞核的全能性 教師板畫過程圖： 取材→培養(yǎng)→顯微注射到去核的次級卵母細胞→重組細胞→重組胚胎→受體雌性動物→克隆動物。 討論：P49的三個思考題，初步理解技術的局限性。 （1） 改良動物，提高繁殖率 （2） 保護瀕危物種 （3） 生產轉基因產品；治療疾病等 （1） 成功率低。 （2） 有待改進。 （3） 健康問題。 （4） 安全問題 師：本節(jié)課我們學習動物細胞培養(yǎng)和核移植技術，大家要能說出原理、過程和應用（結果），體驗到科學的偉大力量。 教材P50思考與探究4道題，上網查閱資料 閱讀并筆注，要求學生注意動物細胞培養(yǎng)，不能說成動物組織培養(yǎng)；而植物組織培養(yǎng)不能說成植物細胞培養(yǎng)。 板書或投影標題2，2動物細胞工程 板書或投影標題2。2。1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術 可結合課本插圖或用投影補充一些有關這方面的例子 可在學生閱讀自學后，讓學生拋開書本，口述，教師簡明地板書，帶領學生體會和剖析要點，領略大概過程。 這是本節(jié)學習的重點，關于培養(yǎng)過程，可參照課本P45示意圖講解，注意兩個培養(yǎng)概念的區(qū)分。 注意與植物組織培養(yǎng)的比較。 難度不大，讓學生回答，相互修正完善。 師生歸納小結，教師板書 注意與植物組織培養(yǎng)比較，把知識學通、學活?？闪斜肀容^，讓學生一目了然。 讓學生同時思考P46旁欄題，閱讀下面的小知識卡片。 指導學生閱讀并學會歸納有哪幾個方面的用途 用預先準備好的小黑板或投影出示。 學生會迅速閱讀教材，引發(fā)新的內容的學習 讓學生分析大體思路 回顧所學知識誘發(fā)學生思考原因 這是重點與難點，結合演示（多媒體），理解技術要領和關鍵所在。嘗試讓學生畫圖。 學生筆注 結合“多利羊”實例，讓學生暢所欲言。 課后完成，待講評。 讓學生了解動物細胞工程的技術手段，激發(fā)其求知欲望 激發(fā)學生熱愛科學、關注科學的意識 通過剖析，旨在培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，也有助學生審題能力的加強。 通過比較弄清概念間的本質差異和內在聯(lián)系。培養(yǎng)學生的求異和求同思維能力。 通過思考，培養(yǎng)知識的遷移能力 關注科學技術的不同，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 通過這樣的提問，能引起學生的共鳴。 激趣誘思 讓學生認同科學不斷發(fā)展、不斷創(chuàng)新。 有助于理解，效果好 培養(yǎng)了能力。 理解STS間的關系 激發(fā)學生立志獻身科學的情感態(tài)度。 提出本節(jié)課的最終學習目標 [基礎試題訓練] 選擇題 1．下列與動物細胞培養(yǎng)有關的表述中，不正確的是 （ ） A．培養(yǎng)液通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清 B．原代培養(yǎng)的細胞一般傳至10代左右便會出現(xiàn)生長停滯 C．動物細胞培養(yǎng)一般能夠傳到40～50代，但其遺傳物質發(fā)生了改變 D．動物細胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質和獲得大量自身健康細胞 2．生物技術的發(fā)展速度很快，已滅絕生物的“復生”將不再是神話。如果世界上最后一只野驢剛死亡，以下較易成功“復生”野驢的方法是 （ ） A．將野驢的體細胞取出，利用組織培養(yǎng)技術，經脫分化、再分化，培育成新個體 B．將野驢的體細胞兩兩融合，再經組織培養(yǎng)培育成新個體 C．取出野驢的體細胞核移植到母家驢的去核卵細胞中，經孕育培養(yǎng)成新個體 D．將野驢的基因導入家驢的受精卵中，培育成新個體 3．一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后，這個卵細胞經過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內發(fā)育，結果產下一只羊羔。這種克隆技術具有多種用途，但是不能 （ ） A．有選擇地繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)秀個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 [教學反思] 動物細胞融合與單克隆抗體（2課時） 教學 過程 教學 內容 教學手段 和方法 預期 目標 1.實例引入新課──細胞融合。 2.復習提問。 3.學習新課──細胞融合。 （1）動物細胞融合的概念。 （2）動物細胞融合的過程。 　 （3）動物細胞融合的意義和應用。 4.學習新課──單克隆抗體。 （1）單克隆抗體的概念。 （2）單克隆抗體的生產過程。 　 （3）克隆抗體的應用。 5.小結。 6.布置作業(yè)或實踐活動。 師：1970年，有兩位科學家做了一個人—鼠細胞融合的實驗，以證明細胞膜上的蛋白質分子是運動的。那么，如何實現(xiàn)人—鼠細胞的融合，以及動物細胞融合后還有什么用途呢？這就是今天我們這節(jié)課要學習的內容。 師：由于動物細胞融合與前面所學的植物體細胞雜交技術相似，所以我們通過兩個問題，來回顧一下有關植物體細胞雜交技術的基本知識。第一個問題是：植物體細胞雜交技術的過程是怎樣的？ 生：先用酶去除兩種植物細胞的細胞壁，使之成為原生質體，再用物理或化學的方法，誘導兩種原生質體融合成雜種細胞，最后用植物組織培養(yǎng)的方法把雜種細胞培育成新的植物體。 師：第二個問題是：動植物細胞在結構上有何區(qū)別？ 生：動物細胞無細胞壁、無明顯的液泡、無質體。 師：有了以上的基本知識，首先讓我們一起來看看有關動物細胞融合的概念。請大家翻開課本P52，閱讀第二自然段。 師：動物細胞融合的基本原理與植物原生質體融合的基本原理是否相同？ 生：應該相同。 師：對，動物細胞融合與植物原生質體融合的基本原理相同，那么動物細胞融合的具體過程是否也和植物原生質體融合的過程一樣呢？ 生：應該基本一樣吧？ 師：對，下面我們以滅活病毒誘導動物細胞融合過程為例，來理解動物細胞融合的過程。 誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似，但動物細胞融合時可用滅活的病毒作為誘導劑，你們知道這是為什么嗎？請閱讀課本P52的生物技術資料卡，思考并回答下面問題： 為什么滅活的病毒能作為誘導劑？ 生：因為滅活的病毒能使細胞膜上的蛋白質分子和脂質重新排布，細胞膜打開，細胞發(fā)生融合。 師：對，那么不滅活的病毒能作為誘導劑嗎？ 生：不能，因為不滅活的病毒會感染細胞，而不能誘導細胞融合。 師：回答得非常好！從示意圖中我們可以看出，把兩個不同的動物細胞放在一起，用滅活的病毒處理細胞后，它們就先質融合，再核融合，進而形成雜交細胞，這個細胞有絲分裂后仍能形成兩個完整的雜交細胞。 想一想，在動物細胞融合的實際操作過程中，是只用單個的兩種細胞來融合嗎？請你們再次結合植物體細胞雜交的過程，思考這個問題。 生：我記得在植物體細胞雜交過程的實際操作過程中，是把多個兩種細胞放在一起，讓它們融合的。 師：回答正確。 生：為什么在進行兩種細胞融合時必須用多個細胞呢？ 師：這個問題問得很好，請同學們課下思考并討論這個問題。如果能查閱到有關資料，你們就能更全面地回答這個問題。 在弄清楚動物細胞融合的原理和過程后，還需說明的是任何一項技術的發(fā)現(xiàn)，都不是憑空產生的，必定有一個發(fā)展的過程，下面我們來閱讀課本P52中的小字，了解一下動物細胞融合技術的發(fā)展簡史。 從動物細胞融合技術發(fā)展簡史的資料中，我們能切實體驗到這個技術是在不斷發(fā)展的，那么，實現(xiàn)動物細胞融合有什么意義呢？ 大家都知道，物種間由于存在生殖隔離使得有性雜交方法有局限性，而細胞融合技術能打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能。具體成功的實例見大屏幕。 正因為如此，細胞融合技術已廣泛應用于細胞學、遺傳學、免疫學及生物新品種培育等領域，但此技術還有一個十分重要的用途，就是制備單克隆抗體。有同學聽說過單克隆抗體一詞嗎？ 生：（大多數(shù)同學回答不出來。） 師：在弄清什么是單克隆抗體之前，我們先來了解以下兩個問題： 第一個問題，傳統(tǒng)的抗體生產方法及缺陷是什么？請同學們在閱讀課本P52的最后一自然段的基礎上，討論這個問題。 生：傳統(tǒng)的抗體生產方法是向動物體內反復注射某種抗原，使動物產生抗體，然后從動物血清中分離所需要的抗體。這種生產抗體的方法產量和純度都很低，而且制備的抗體特異性差。 師：回答得很好！下面我們再來討論第二個問題：B淋巴細胞有什么特點？請同學們繼續(xù)閱讀課本P53第一自然段，討論并回答這個問題。 生：B淋巴細胞能產生抗體，但每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。 師：很好！正是由于B淋巴細胞的這個特點，所以要想獲得大量的單一抗體，必須用單個B淋巴細胞進行無性繁殖，也就是通過克隆形成細胞群，這樣的細胞群就有可能產生出化學性質單一、特異性強的抗體，即單克隆抗體，這就是單克隆抗體的概念。 可遺憾的是，在體外培養(yǎng)的條件下，一個B淋巴細胞是不可能無限增殖的，那么，科學家是怎樣解決這一問題的呢？想一想，能利用細胞融合技術來制備單克隆抗體嗎？請大家先閱讀課本P53~54單克隆抗體制備的文字及示意圖，再思考回答問題。 師：兩位科學家極富創(chuàng)造性的設想是什么？ 生：如果把一種B淋巴細胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞進行融合，所得到的融合細胞既能大量增殖，又能產生足夠數(shù)量的特定抗體。 師：對，正是科學家先有了這個極富創(chuàng)造性的設想，然后再鍥而不舍地把設想變?yōu)楝F(xiàn)實，才創(chuàng)造出單克隆抗體。想一想，如果把B淋巴細胞和骨髓瘤細胞放在一起時，會有幾種融合方式？ 生：有B淋巴細胞間的融合、骨髓瘤細胞間的融合以及B淋巴細胞與骨髓瘤細胞間的融合。 師：回答得非常好！那么，B淋巴細胞和骨髓瘤細胞間融合所形成的能產生抗體的雜交瘤細胞是如何篩選出來的？ 生：先用選擇性培養(yǎng)基篩選出雜種細胞，再進行抗體檢測和克隆化培養(yǎng)就能得到雜交瘤細胞。 師：對，基本的過程就是這樣。那么，科學家又是如何利用雜交瘤細胞來生產抗體的呢？ 生：第一種方法是：將雜交瘤細胞在體外大規(guī)模培養(yǎng)，從細胞培養(yǎng)液中就能提取大量的單克隆抗體；第二種方法是：把雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖，再從小鼠腹腔中提取單克隆抗體。 師：完全正確。正是由于這兩位科學家的杰出貢獻，他們于1984年雙雙獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。有關單克隆抗體的應用。請大家閱讀課本P54~55的內容，閱讀后，請一位同學歸納一下單克隆抗體有哪些主要的用途。最好能結合其中的一個用途，如“生物導彈”問題，談一談你對其應用前景的認識。 師：課后作業(yè)為課本P55“思考與探究”的三道題，如有條件，可按課本中實踐活動的要求組織學生完成。 投影人—鼠細胞融合過程的圖片，教師按圖講解，以引入新課，寫出或投影本節(jié)課的標題──2.2.2動物細胞融合與單克隆抗體。如果學生回答不全，則可投影植物體細胞雜交技術流程圖。 教師講解和學生討論的方法相結合，以突出本節(jié)課的重點。 師生一起閱讀教材，教師按教材上的概念給學生講解。 投影用滅活病毒誘導動物細胞融合過程的示意圖。 學生閱讀生物技術資料卡，思考并回答問題。 讓學生再次回顧植物體細胞雜交過程，思考并回答問題。 給學生留下更多地思維空間。 讓學生自己閱讀動物細胞融合技術的發(fā)展簡史。 把教參上的已成功的動物細胞融合實例打在大屏幕上。 學生閱讀和討論相結合，以突破本節(jié)課的難點。 由于教材上沒有單克隆抗體的概念，所以應在黑板上寫出或投影在大屏幕上。 先讓學生閱讀教材，再采用師生共同討論的方法學習此部分內容。 此問題對學生來講稍難些，教師可提醒學生看圖或相應的文字。 學生閱讀教材，討論，教師可投影有關應用的資料。 課后完成，下節(jié)課由學生回答。 激發(fā)學生學習興趣。 復習舊知識，為學習新知識奠定基礎。 了解動物細胞融合的概念。 培養(yǎng)學生運用已有知識解決新問題的能力。 了解動物細胞融合的過程。 培養(yǎng)學生的閱讀能力及自主解決問題的能力。培養(yǎng)思維的廣闊性。 聯(lián)系舊知識，提供一個比較的對象，以此達到知識遷移的目的。 培養(yǎng)學生交流的能力及查閱相關資料的能力。 體驗科學技術是一個不斷發(fā)展的過程。 自然過渡到單克隆抗體的內容。 把本節(jié)課的難點問題分解成問題串逐一討論解決。 了解單克隆抗體的概念。 提出問題，誘導思考，步步深入地了解單克隆抗體的生產過程。 培養(yǎng)學生的閱讀及識圖能力，使學生體驗到科學是一個探究過程，科學研究需要創(chuàng)新的意識和合作精神。 了解單克隆抗體的應用，體驗科學、技術、社會三者間的關系。 提出本節(jié)課最終的學習目標。 [基礎試題訓練] 選擇題 1．（xx，天津、山西理綜卷）科學家用小鼠骨髓瘤細胞與某種細胞融合，得到雜交細胞，經培養(yǎng)可產生大量的單克隆抗體，與骨髓瘤細胞融合的是（ ） A．經過免疫的B淋巴細胞 B．不經過免疫的T淋巴細胞 C．經過免疫的T淋巴細胞 D．不經過免疫的B淋巴細胞 2（xx年，全國）用動物細胞工程技術獲取單克隆抗體，下列實驗步驟中錯誤的是（ ） A．將抗原注入小鼠體內，獲得能產生抗體的B淋巴細胞 B．用纖維素酶處理B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞 C．用聚乙二醇作誘導劑，促使能產生抗體的B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合 D．篩選雜交資金積累細胞，并從中選出能產生所需抗體的細胞群，培養(yǎng)后提取 單克隆抗體 3．只能使動物細胞融合的常用誘導方法是 （ ?。? A．PEG　　B．滅活的病毒 　C．電刺激 D．離心 4．單克隆抗體是由下列哪種細胞產生的 （ ?。? A.B淋巴細胞 　B．T淋巴細胞 C．骨髓瘤細胞 D．雜交瘤細胞 5．用于動物細胞培養(yǎng)的組織和細胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織細胞 （　 ） A.容易產生各種變異 B．具有更強的全能性 C.取材十分方便 　　D．分裂增殖的能力強 [教學反思]