动物细胞融合与单克隆抗体.docx

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动物细胞融合与单克隆抗体

课时课题：

专题二细胞工程

2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体

课型：

新授

教

学

目

标

知识

目标

1.掌握动物细胞融合与植物体细胞杂交的区别和联系。

2.简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程。

3.了解单克隆抗体在医学实践中的应用，并说其应用实例。

能力

目标

1．由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。

2．让学生尝试设计革克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。

情感态

度价值

观目标

通过向学生介绍动物细胞融合与单克隆抗体技术的发展动态及一些新的研究成果，

使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展，认

识到学无止境，形成终生学习的意识。

重难点分析

单克隆抗体既是本小节的重点，也是难点内容。

分析：

动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、核移植等。

其中前三大技术为本节教材的主体内容，在教材重点介绍的三大动物细胞工程技术中，动物细胞培养是其他技术的基础，其价值更多的是通过其他技术成果来体现的。

而动物细胞融合技术目前较为成熟的最重要的用途便是制备单克隆抗体。

由此可见，单抗技术应属较高层次的动物细胞工程技术。

对它的学习有助于学生较深刻地领悟动物细胞工程的真谛，并从两位诺贝尔奖获得者对单抗独具匠心的实验设计中，深刻体会科学态度、科学方法，尤其是创造性的思维品质在科学研究、发明创造中的决定性作用。

基于以上认识，单克隆抗体应列为本节的重点内容，同时单克隆抗体技术本身环节多、技术复杂，加之学生对此缺乏必要的感性认识，所以也是本课的难点所在。

拓展点

专一抗体阳性检测

教学模式

设疑，启发，探究。

教具

动物细胞融合、单克隆抗体制备过程的教学课件

教学流程

教学内容

教师与学生活动

设计意图

复习导

入新课

出示教

学目标

一、动物细胞融合

1．概念：

2.原理：

3．过程：

4．发展简史：

5．意义：

一、单倍体抗体的制备：

1．抗体

（1）本质

（2）来源

2.制备方法：

（1）血源性抗体：

方法：

缺点：

（2）单克隆抗体

①概念：

②单克隆抗体的制备过程：

③优点：

④应用：

【复习导入新课】

教师设问：

植物体细胞杂交技术的过程是怎样的？

   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。

师：

动植物细胞在结构上有何区别？

生：

动物细胞无细胞壁、无明显的液泡、无质体（叶绿体）。

师：

既然动物细胞与植物细胞不同，那么动物细胞是否可以融合或杂交？

如果可以，两着的方法、过程相同吗？

有什么用途？

下面就让我们一起来看看有关动物细胞融合的基础知识。

【板书课题】2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体

【出示教学目标】

知识目标：

1.掌握动物细胞融合与植物体细胞杂交的区别和联系。

2.简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程。

3.了解单克隆抗体在医学实践中的应用，并说其应用实例。

生：

默读教学目标，明确本节课的学习目标。

师：

请大家翻开课本P52，阅读第二自然段，理解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。

【板书】（强调概念要点）

一、动物细胞融合

1．概念：

“2个或多个动物细胞”→“1”个“杂交单核细胞”

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，都是利用细胞膜的流动性。

【板书】

2.原理：

细胞膜的流动性

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：

对，下面我们以“仙台病毒”诱导2个动物细胞融合过程为例，来理解动物细胞融合的过程。

请同学们看课本P52图2-23同时阅读第三自然段。

生：

看课本P52图2-23同时阅读第三自然段。

【板书】

3．过程：

同植物原生质体融合、“仙台病毒诱导”

灭活的病毒、PEG、电激

含不同DNA的两个或多个细胞杂交细胞

师：

当我们把2个动物细胞放到一起时，还需要做什么呢？

生：

诱导

师：

在诱导方法上，动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法是否相同？

生：

相类似，但动物细胞融合可用灭活的病毒作为诱导剂。

师：

你们知道这是为什么吗？

请阅读课本P52的生物技术资料卡，思考并回答下面问题：

为什么灭活的病毒能作为诱导剂？

   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：

对，那么不灭活的病毒能作为诱导剂吗？

 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。

【板书】

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，它们就先细胞膜融合，然后细胞质融合，最后细胞核融合，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2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如何处理呢？

这个问题大家下课去后讨论一下。

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，下面同学们来阅读课本P52中的小字，了解一下动物细胞融合技术的发展简史。

生：

阅读课本P52中的小字，了解动物细胞融合技术的发展简史。

【板书】

4．发展简史：

技术是在不断发展

   从动物细胞融合技术发展简史的资料中，我们能切实体验到这个技术是在不断发展的，那么，实现动物细胞融合有什么意义呢？

生：

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。

【板书】

5．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。

   师：

大家都知道，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？

下面我们就来共同学习单克隆抗体。

【板书】

一、单倍体抗体的制备：

师：

在弄清什么是单克隆抗体之前，我们先回顾一下抗体的基础知识，再来了解以下两个问题：

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的最后一自然段的基础上，回答这个问题。

【板书】

1．抗体

（1）本质（概念）：

免疫球蛋白

（2）来源：

B淋巴细胞（特异性）

生：

阅读课本P52的最后一自然段回答问题：

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。

【板书】

2.制备方法：

（1）血源性抗体：

①方法：

②缺点：

师：

回答得很好！

下面我们再来讨论第二个问题：

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，回答这个问题。

生：

每一个B淋巴细胞只能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，如何做呢？

多数学生会提出如下思路：

把产生相应抗体的B淋巴细胞提取出来，用我们所学的动物细胞培养技术经原代培养和传代培养（把单个B淋巴细胞克隆），将该细胞培养成细胞系，能无限传代，大量繁殖，便能从这些细胞中提取单克隆抗了。

教师质疑：

对。

我们必须用单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆形成细胞群，这样的细胞群就有可能产生出化学性质单一、特异性强的抗体，即单克隆抗体，这就是单克隆抗体的概念。

【板书】

（2）单克隆抗体

①概念：

通过“无性繁殖”获得化学性质单一、特异性强的抗体。

师：

但是该方案可行性如何？

（引导学生确认为什么单纯地进行B细胞培养行不通！

）

一些学生提出异议：

一个B淋巴细胞不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次危机而达到细胞系水平。

因为每经历一次危机，都有大部分细胞被淘汰，只有少部分生存下来，而单个B淋巴细胞在这个过程中的命运便可想而知了。

师：

对，在体外培养的条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的，那么，需解决的难题何在？

生：

B细胞在体外不可能无限增殖。

师：

如何使它无限增殖，方法有哪些？

米尔斯坦和柯勒两位科学家是怎样解决这一问题的呢？

请阅读课本P53～54单克隆抗体制备的文字及示意图，再思考回答问题。

生：

如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。

  师：

对，正是科学家先有了这个极富创造性的设想，然后再锲而不舍地把设想变为现实，才创造出单克隆抗体。

想一想，如果把B淋巴细胞和骨髓瘤细胞放在一起时，会有几种融合方式（只考虑两两融合的类型）？

生：

三种，有B淋巴细胞间的融合、骨髓瘤细胞间的融合以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞间的融合。

师：

还有哪些细胞？

生：

还有没融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞。

师：

回答得非常好！

那么，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞间融合所形成的能产生抗体的杂交瘤细胞是如何筛选出来的？

生：

用选择培养基筛选出杂交瘤细胞。

师补充：

在细胞融合后，要从上述五种细胞中筛选出杂交瘤细胞，一般使用HAT培养进行筛选，HAT培养基中含有次黄嘌呤（H）、氨基喋呤（A）和胸腺嘧啶（T）三种成分。

细胞的DNA合成有内源性途径（主要途径）和外源性途径（旁路途径）两种方式。

内源性途径就是利用谷氨酰胺或单磷酸尿苷酸在二氢叶酸还原酶的催化下来合成DNA；而外源性途径则是利用次黄嘌呤或胸腺嘧啶在次嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（Hypoxanthineguzninephosphoribosyltransferase,HGPRT）或胸腺嘧啶激酶（thymidinekinase,TK）的催化下来补救合成DNA，HAT培养基中氯基喋呤是二氢叶酸还原酶的抑制剂,能有效地阻断DNA合成的内源性途径。

B淋巴细胞具有HGPRTTK这两种酶,因此在内源性途径被阻，断后仍能利用HAT培养基中的次黄嘌呤和胸腺嘧啶来合成DNA，可在HAT培养基中存活,但B淋巴细胞是正常细胞,故不能长期存活。

杂交瘤技术中所使用和SP2/0-Ag14骨髓瘤细胞为HGPRT-的TK-缺陷型,缺乏HGPRT酶和TK酶在内源性途径被阻断后不能进行DNA的外源性合成，故不能在HAT培养基中存活。

杂交瘤细胞由于继承了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的双重特性，能够合成HGPRT酶和TK酶，故在HAT养基中能长期存活。

因此将融合后的混合细胞在HAT培养基中培养两周后，只有杂交瘤细胞能存活下来，成为制造单克隆抗体的细胞源。

师：

在选择培养基上筛选出的杂交瘤细胞是一种吗？

能产生单一抗体吗？

生讨论回答：

不是，小鼠可能曾被其他抗原免疫过，提取的B淋巴细胞不唯一，所以不能产生单一抗体。

师补充：

对。

融合后的细胞经选择性培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞（此为第一次筛选）。

但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择（第二次筛选）。

将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，使每孔细胞不超过一个，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（常用酶联免疫吸附试验法），那些上清液可与特定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，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。

师：

那么，科学家又是如何利用杂交瘤细胞来生产抗体的呢？

   生：

第一种方法是：

将杂交瘤细胞在体外大规模培养，从细胞培养液中就能提取大量的单克隆抗体；第二种方法是：

把杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖，再从小鼠腹腔中提取单克隆抗体。

师：

完全正确。

正是由于这两位科学家的杰出贡献，他们于1984年双双获得诺贝尔生理学或医学奖。

师：

下面我们一起总结下单克隆抗体的制备过程。

【板书】

②单克隆抗体的制备过程：

师：

单克隆抗体有什么优点？

生：

纯度高、特异性强、可以大量制备。

【板书】

③优点：

纯度高、特异性强、可以大量制备。

师：

有关单克隆抗体的应用。

请大家阅读课本P54-55的内容，阅读后，请一位同学归纳一下单克隆抗体有哪些主要的用途。

最好能结合其中一个用途，如“生物导弹”问题，谈一谈你对其应用前景的认识。

生：

阅读课本P54-55的内容，了解单克隆抗体的主要用途。

【板书】

④应用：

诊断试剂；治疗疾病和运载药物。

师：

本节课我们学习了有关动物细胞融合和单克隆抗体的内容，通过本节课的学习，大家应不仅能说出动物细胞融合的过程、单克隆抗体的生产过程，而且应能充分体验科学是一个过程及不断更新并向前发展，下面我们一起总结小本节课所学的主要内容。

【小结】见板书设计

复习旧知以引入新课，为学习新知识奠定基础。

引入学生思考，激发兴趣进入新课学习。

目标导学

了解动物细胞融合的概念

培养学生应用已知知识解决新问题的能力

了解动物细胞融合的过程

培养学生的阅读能力及自主解决问题的能力。

培养思维的广阔性。

培养学生交流的能力及查阅相关资料的能力。

让学生体验科学技术是一个不断发展的过程。

自然过度到单克隆抗体制备的内容。

通过教师的层层引导，让学生尝试设计单克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。

抓住学生这一认识过程中的矛盾冲突，引领学生进人下一挑战性环节。

部分内容教师多媒体展示，学生快速阅读，不需多用时间，能帮助学生理解第一次筛选的原理和目的即可。

然学生理解第二次筛选的方法和目的。

明确单克隆抗体的制备过程。

通过向学生介

绍动物细胞融合与单克隆抗体技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展，认识到学无止境，形成终生学习的意识。

引导学生通过对本节学习内容的小结，理清知识之间的关系，形成知识框架和脉络，建构知识体系。

课堂巩固

《非常学案》当堂检测

对所学知识的理解，同时培养学生的答题速度和规范，将学习延伸到课下。

针对不同层次的学生提出明确的完成目标。

作业

《非常学案》活页卷和《自主学习丛书》

板书设计：

2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体

一、动物细胞的融合二、单克隆抗体*

1.概念：

1.抗体①概念：

Ig②来源：

B细胞

2.过程：

2.血源性抗体①制备过程：

②缺点：

3.发展简史：

技术是不断发展的3.单克隆抗体

4.意义：

制备单克隆抗体①概念：

②制备过程：

③优点：

④应用：

教学反思：

对于动物细胞融合的学习，教师启发学生回忆植物体细胞杂交过程；通过新旧知识对比，引导学生大胆推测动物细胞融合过程，培养学生知识迁移能力。

通过比较，找出里面规律性的联系进行理解和记忆。

对于单克隆抗体的学习，要以问题串的形式，通过生生、师生的共同讨论和探究得出结论从而突破难点。

在教学中，应强化学生的主体意识，开发学生的潜能，使学生的个性在共性发展的同时也能协调发展，使知识不单是讲课的内容，考试的内容，而成为有利于学生综合素质全面提高的载体和素材。

教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，采用多种方法设计富有启发性的问题，创设探索的情境，激发学生思考和探索的欲望，从而达到在获取知识的同时培养他们的多方面能力的目的。

对于单克隆抗体的学习，适当增加难度，能在教学过程中引起学生适度的认识冲突。

前苏联教育家赞可夫就极力主张“高难度原则”，以求得学生在一定困难水平出现认知冲突，增强学生参与讨论的积极性，促进其发展。

适度拓宽教学内容，扩大学生的知识面，开发学生的思维空间，有利于学生发散性思维的培养。

根据学生的认知水平和教学内容的难易程度，合理安排教学容量，控制好课堂教学的密度；该讲的要讲深、讲透，并善于从多角度、多层面来挖掘知识的蕴含，从而把握好教学的力度；同时还要注意课堂节奏的急缓、疏密、错落有致。