高中生物人教版 (2019)选择性必修3动物细胞融合技术与单克隆抗体教学设计

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3动物细胞融合技术与单克隆抗体教学设计，共12页。
1.阐明动物细胞融合技术的概念，举例说出诱导动物细胞融合的方法。
2.概述单克隆抗体的制备过程。
3.认同单克隆抗体在临床上具有重要的应用价值。
二、教学重难点
1.教学重点
（1）动物细胞融合技术。
（2）单克隆抗体的制备和应用。
2.教学难点
（1）单克隆抗体的制备和应用。
三、教学设计思路
本节课在学习动物细胞融合时，要注意与植物体细胞杂交相互比较，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，锻炼学生的思维能力。
四、教学过程
【新课导入】
我们知道，运用植物体细胞杂交技术可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。那么，有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同细胞的优势于一身的动物细胞呢？
问题探讨：
人体血液中的树突状细胞是一种具有很强的抗原呈递功能的淋巴细胞。近年来的研究发现，树突状细胞与肿瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞，既能表达肿瘤抗原，又能合成激活T细胞的相关刺激分子。
用此方法制成的肿瘤疫苗可以诱导机体产生较强的特异性免疫反应，这为癌症的治疗提供了新的方法。
讨论：
1.但如何才能让两个不同的细胞融合?
2.细胞融合技术在生产实践中有哪些应用?
学生：思考并讨论问题。
引出本节内容——动物细胞融合技术与单克隆抗体。
【新课讲授】
（一）动物细胞融合技术
教师带领学生回忆学习过的“植物体细胞杂交技术”的相关知识，并指导学生阅读教材第48页，根据教材中的相关文字，对学生进行提问：
1.简述细胞融合的概念、过程、结果和意义
2.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？
3.为什么灭活的病毒能作为诱导剂？不灭活的病毒能作为诱导剂吗？
4.植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别。
教师通过带领学生回忆植物体细胞杂交技术的相关知识，提供一个比较的对象，以此达到知识迁移的目的。
展示植物体细胞杂交技术流程图和人鼠细胞融合技术流程图：
知识梳理：动物细胞融合技术
1.概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
2.原理：细胞膜具有一定的流动性。
3.诱导融合的常用方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法。
4.意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
5.应用：
（1）细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
（2）利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
6.意义：
（1）突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
（2）成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。
（3）利用细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
（二）单克隆抗体及其应用
动物细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段，但还有一个更重要的用途——制备单克隆抗体
教师指导学生阅读教材第49页的文字和制备单克隆抗体示意图，思考并回答问题：
1.两位科学家极具创造性的设想是什么？
2.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？
3.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？
教师通过一系列的问题引导学生思考，帮助学生理解，并且在这个过程中，锻炼学生的思维能力。
教师展示教材中“思考·讨论”的相关资料，并让学生分为小组，互相讨论教材中的问题
资料1：用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒”，在妊娠第8天就可以作出诊断，这比原来的诊断方法提前了10d左右，可以避免孕妇在不知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。
资料2 使用高效的细胞毒素类药物进行化疗可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应用。抗体－药物偶联物（antibdy-drugcnjugates，ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成，它的作用机制如下图所示。
讨论：
1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？
提示：抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。
2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
提示：单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。
4.单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。
提示：单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤；曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。
通过思考讨论，让学生认同单克隆抗体具有广阔的应用前景，培养学生的沟通、交流能力，增强团队合作意识。
知识梳理：
1.传统抗体制备方法及缺陷
（1）制备方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物细胞中分离所需抗体。
（2）缺陷：产量低、纯度低，而且特异性差。
2.单克隆抗体的制备
（1）单克隆抗体：由单一B淋巴细胞克隆产生的特异性抗体。
（2）单克隆抗体的制备思路
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体；骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖→动物细胞融合→杂交瘤细胞：既能迅速大量增殖，又能产生抗体→动物细胞培养→单克隆抗体。
（3）单克隆抗体制备的过程
注射特定的抗原→多种B淋巴细胞，骨髓瘤细胞→诱导融合→①未融合的细胞②多种杂交细胞（包括B-B细胞、瘤-瘤细胞、杂交瘤细胞）→用特定的选择培养基进行第一次筛选→杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测进行第二次筛选（可进行多次）→抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合）→注射到小鼠腹腔内（体内培养），培养液（体外培养）→获取单克隆抗体。
3.不同水平的克隆及实例
（1）分子水平的克隆：如DNA复制、PCR技术。
（2）细胞水平的克隆：如细胞增殖、动物细胞培养。
（3）个体水平的克隆：如植物组织培养、动物细胞核移植。
4.单克隆抗体的应用
（1）广泛用作诊断试剂
①原理：单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。用于多种疾病的诊断和病原体鉴定。
②实例：利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
（2）用于疾病检测
甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为抗原免疫小鼠，制备抗AFP单克隆抗体，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的AFP会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在肿瘤上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。
（3）用于治疗疾病和运载药物，如ADC
A.特异性强、灵敏度高
生物导弹——单克隆抗体＋抗癌药物
B.疗效高、毒副作用小
五、板书设计
2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体