蘇教版選修三 動物細胞工程的應用 教案 (2).docVIP

動物細胞工程的應用【教學目標】1、知識與技能1.簡述細胞工程的基本技術(shù)。2.舉例說出細胞工程的應用。3.知道動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)、單克隆抗體的制備及應用。2、過程與方法1.培育學生查閱資料、歸納分析、表達交流等自主學習的能力。3、情感、態(tài)度與價值觀.通過細胞工程的實際應用使學生體會到細胞工程技術(shù)對人類生活產(chǎn)生的重要影響和潛在的巨大作用，激發(fā)學生進一步關(guān)注細胞工程與人類生產(chǎn)生活的密切關(guān)系?！局攸c難點】重點1.簡述細胞工程的基本技術(shù)。2.舉例說出細胞工程的應用。3.單克隆抗體。難點1.簡述細胞工程的基本技術(shù)。2.單克隆抗體的制備過程。【教學方法】講述、引導、啟發(fā)、討論、探究【課時安排】7課時【教學過程】 來源:學#科#網(wǎng)z#x#x#k第1、2、3課時動物細胞融合與單克隆抗體 【教學過程】 教學內(nèi)容教師活動學生活動設計意圖（一）導入 我們在必修1學習“生物膜的流動鑲嵌模型”這節(jié)課時，看到教材中“熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗示意圖”，說明不同種的細胞可以融合。那人鼠細胞是怎樣融合的？融合后的細胞會具有什么樣的特性呢？ 回顧必修1人鼠細胞融合示意圖，從已知的引出將要深入學習的內(nèi)容，激發(fā)學生的興趣。（二）教學內(nèi)容1、動物細胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史 人鼠細胞融合是通過動物細胞融合技術(shù)實現(xiàn)的。這項技術(shù)從20世紀30年代科學家開始觀察到病理組織的多核細胞開始，一直到1965年，英國科學家用實驗證實了滅活的病毒在適當條件下可以誘發(fā)動物細胞融合。后來，科學家成功誘導了不同種動物的體細胞融合，例如人鼠細胞融合。現(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于細胞學、遺傳學等多種學科的研究工作中。 學生閱讀課本“動物細胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史”。了解技術(shù)發(fā)生、發(fā)展的簡單歷程，知道技術(shù)的產(chǎn)生式來源于自然現(xiàn)象，通過觀察、研究自然現(xiàn)象，形成一項技術(shù)，并在不斷運用中不斷改進。2、動物細胞融合的概念 提問：閱讀“用滅活病毒誘導動物細胞融合過程的示意圖”，描述動物細胞融合過程。 （學生在回答問題時教師要注意分析圖解中重要信息：兩個不同的動物細胞用滅活的病毒處理后，膜融合后形成一個完整的膜，進而細胞質(zhì)融合，接著細胞核融合，進行有絲分裂形成兩個完整的雜交細胞。雜交細胞只有一個核，核中遺傳物質(zhì)來源于兩個不同的動物細胞。） 進一步分析，兩個動物細胞可以融合，多個動物細胞也可以結(jié)合。提問：動物細胞融合的概念是什么呢？提問：為什么滅活病毒可以誘導動物細胞融合？ 提問：為什么不同的動物細胞可以融合成一個細胞呢？ 學生看圖回答問題：學生嘗試得出動物細胞融合的概念。學生閱讀“生物技術(shù)資料卡”，得出答案。學生加工、分析“示意圖”和動物細胞概念，回答動物細胞融合的原理。 訓練學生讀圖能力，引導學生觀察圖解建構(gòu)概念。培養(yǎng)學生自主閱讀自主解決問題的能力，并通過進一步的問題，引導學生深入分析問題。3、動物細胞融合的應用 細胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交稱為可能。至今種間、屬間、科間，甚至動物和植物之間的細胞融合都已獲得了成功。 而且兩位英國的免疫學家利用細胞融合技術(shù)意想不到創(chuàng)造了單克隆抗體技術(shù)。 接下來，我們就來學單克隆抗體技術(shù)。 由細胞融合技術(shù)過渡到單克隆抗體技術(shù)4、單克隆抗體技術(shù)產(chǎn)生的背景 請同學們閱讀教材，回答問題：傳統(tǒng)制備抗體的方法是什么？制備的抗體有什么特點？ 我們在必修3學習免疫調(diào)節(jié)時，知道體液中的抗原觸發(fā)體液免疫，b淋巴細胞增殖分化為漿細胞和記憶細胞，漿細胞合成分泌抗體。抗體特異性結(jié)合抗原，凝聚或殺死這些抗原?？贵w存在于體液中，例如血液。想得到某種抗體，就從血清中提取分離。 但同學們有沒有想到，個體不可避免地受過多種抗原的攻擊，體內(nèi)會有多種抗體。另外，當某種抗原觸發(fā)機體免疫反應時，體內(nèi)會產(chǎn)生不止一種的抗體（如右圖所示）。我們從圖中看出：一種抗原表面有多種抗原決定簇（表示抗原特異性的基團），觸發(fā)體內(nèi)產(chǎn)生多種b淋巴細胞，每一個b淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，多種b淋巴細胞產(chǎn)生多種特異性抗體，這些抗體叫做多克隆抗體。 因此，想得到針對一種抗原決定簇的抗體，就比較困難。 如果把一個b淋巴細胞提取分離出來，在體外培養(yǎng)，是否可得到大量的單一特異性抗體呢？在體外培養(yǎng)條件下，一個b淋巴細胞是不可能無限增殖的，不可能得到大量單一特異性抗體。 兩位英國的免疫學家米爾斯坦和科勒研究抗體基因調(diào)節(jié)的基本理論，他們也想得到大量高純度、特異性強的抗體。這時遇到了同樣的困難，怎么辦呢？當時已經(jīng)有科學家嘗試進行小鼠的骨髓瘤細胞融合，而且融合成功。米爾斯坦和科勒兩位科學家在前人的基礎上，設計了一個極富創(chuàng)造性的實驗方案：把一種b淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，所得到的融合細胞就能大量增殖，產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體。 按照科學技術(shù)的設想，融合的細胞能不能大量增殖并且能產(chǎn)生特定抗體呢？學生閱讀教材回答問題：（回答問題的內(nèi)容省略） 學生回答問題：融合的細胞具有兩個親本b淋巴細胞和骨髓瘤細胞的遺傳物質(zhì)，應具有兩個親本細胞的特性。 學生自主閱讀教材，回顧抗體的產(chǎn)生過程。 考察學生是否理解單克隆抗體產(chǎn)生的背景知識。5、單克隆抗體的制備 兩位科學家根據(jù)這一設想，經(jīng)實踐產(chǎn)生了第一個單克隆抗體，而且使此項技術(shù)逐漸完善。單克隆抗體技術(shù)的問世為廣泛的生物學技術(shù)提供了有用的工具，已廣泛應用于診斷疾病、治療疾病等諸多方面，這項研究也因此榮獲1984年諾貝爾獎生理學或醫(yī)學獎。 單克隆抗體是怎樣制備呢？我們以教材中“單克隆抗體制備過程示意圖”為重點學習內(nèi)容，結(jié)合文字來進行學習。 第一個問題：為什么注射特定的抗原蛋白？ 第二個問題：怎樣進行細胞融合？ 第三個問題：細胞融合會形成那些細胞？ 我們從圖解中看到，“多種雜交細胞”和沒有融合的b淋巴細胞、骨髓瘤細胞，實際上還有融合的同種b淋巴細胞和骨髓瘤細胞。 “多種雜交細胞”是指抗原刺激產(chǎn)生的多種b淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合的雜交細胞。 要篩選出b淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合的雜種細胞，這種雜種細胞叫做雜交瘤細胞。怎樣篩選呢？ 提問：雜交瘤細胞，b淋巴細胞和骨髓瘤細胞，以及同型核融合的細胞，有什么區(qū)別呢？（提示：遺傳物質(zhì)不同，可能某些表現(xiàn)型就不同。）兩位科學家在前人研究的基礎上采用hat培養(yǎng)基進行篩選，即在選擇培養(yǎng)基上進行篩選。在hat培養(yǎng)基上篩選出雜交瘤細胞，是單克隆抗體技術(shù)取得成功的關(guān)鍵。細胞融合成功產(chǎn)生雜交瘤細胞，但不能篩選出雜交瘤細胞，單克隆抗體也無法制備。 （hat培養(yǎng)基篩選的原理在題目中會涉及到，課堂上簡單提到，強調(diào)在選擇性培養(yǎng)基上只有雜種細胞才能生長，其他細胞都不能大量繁殖。） 第四個問題：觀察圖解，看到“多種雜交細胞”其中一種為“專一抗體檢驗陽性”這是什么意思？ 用抗原刺激會產(chǎn)生多種b淋巴細胞，多種b淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合就會產(chǎn)生多種雜交細胞。某一個b淋巴細胞融合的雜交瘤細胞會產(chǎn)生所需要的專一抗體，其他雜交細胞不需要，這就要進行篩選。第五個問題：怎樣篩選出產(chǎn)生專一特異性抗體的雜交瘤細胞呢？大家觀察圖解，能不能嘗試回答：通過“有限稀釋法”克隆化培養(yǎng)不同種雜交細胞，將不同種雜交細胞分開。把細胞培養(yǎng)在多孔細胞板，使每孔細胞不超過一個，通過培養(yǎng)讓其增殖，然后檢測產(chǎn)生抗體。檢測到所需抗體的細胞，繼續(xù)培養(yǎng)，一般進行34次，直到確信每孔中培養(yǎng)的細胞為單個b淋巴細胞融合的雜交瘤。上述內(nèi)容這就是教材中提到的“克隆化培養(yǎng)和抗體檢測”。最后，將雜交瘤細胞在體外條件下或小鼠腹腔內(nèi)培養(yǎng)，從中提取出大量的單克隆抗體。 學生回答問題，答案省略。 引導學生分析圖解，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。 把難點分解成問題串，逐一解決問題。 關(guān)于hat選擇培養(yǎng)基的解釋，結(jié)合練習提供的背景材料，進行學習。 結(jié)合圖解進行簡要介紹。6、單克隆抗體的應用 單克隆抗體技術(shù)在生物工程中占有重要的地位，至今已研制出數(shù)以千計的單克隆抗體，廣泛應用于生物學和醫(yī)學的各個領(lǐng)域。學生自主閱讀和討論單克隆抗體的應用。 通過教材中具有、熟悉的例子，使學生體會到生物技術(shù)給生活帶來的巨大改變。7、課后作業(yè) 通過查閱多種媒體資料，寫一寫單克隆抗體應用的綜合報告，要求自己撰寫能看懂的實例。學生自主查閱和撰寫單克隆抗體的應用。 了解單克隆抗體的應用，體驗科學、技術(shù)和社會三者間的關(guān)系。板書設計 第1、2、3課時動物細胞融合與單克隆抗體1、動物細胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史2、動物細胞融合的概念3、動物細胞融合的應用4、單克隆抗體技術(shù)產(chǎn)生的背景5、單克隆抗體的制備6、單克隆抗體的應用【課堂作業(yè)】第4課時 專題訓練一一、選擇題1在植物細胞工程的技術(shù)中，無需激素調(diào)節(jié)的是()a組織培養(yǎng)中促使細胞脫分化b制備原生質(zhì)體時去除細胞壁c組織培養(yǎng)中促使細胞再分化d促使融合細胞形成愈傷組織【答案】b2(2013信陽高二檢測)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)出()a食品添加劑b無病毒植物c人工種子d前三項都是【答案】d3(2012東城模擬)將番茄和馬鈴薯通過體細胞雜交技術(shù)培育成雜種植株，此過程不涉及()a植物細胞的全能性b用滅活的病毒誘導融合c酶解法去除細胞壁d染色體數(shù)目變異【答案】b4下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是()a培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)，同時可以調(diào)節(jié)滲透壓b培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化c離體器官或組織的細胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織d同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型相同【答案】d5(多選)(2013江蘇高考)小鼠雜交瘤細胞表達的單克隆抗體用于人體試驗時易引起過敏反應，為了克服這個缺陷，可選擇性擴增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達。下列相關(guān)敘述正確的是()a設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列b用pcr方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列cpcr體系中一定要添加從受體細胞中提取的dna聚合酶d一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞【答案】bd 第5、6、7課時 專題訓練6乙馬的卵細胞核被甲馬的體細胞核置換后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再植入丙馬的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只小馬。下列敘述正確的是()a直接在體外對甲馬的體細胞進行誘導也能培養(yǎng)出胚胎來b小馬的性狀完全與甲馬相同c此項技術(shù)可用于保護瀕危物種d該過程可以很好地證明動物細胞的全能性【答案】c7下列關(guān)于細胞全能性的理解不正確的是()a高度分化的植物體細胞仍具有全能性b細胞內(nèi)含有個體發(fā)育所需的全部基因是細胞具有全能性的內(nèi)在條件c通過植物組織培養(yǎng)得到試管苗，是植物細胞具有全能性的有力證據(jù)d通過動物細胞培養(yǎng)獲得細胞群，證明了動物體細胞也具有全能性【答案】d8(2012合肥高二檢測)設計植物體細胞雜交實驗時，如果期望獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，不需要考慮的是()a親本細胞的生殖隔離問題b選擇具有優(yōu)良性狀的親本c親本細胞的融合技術(shù)d雜種細胞愈傷組織的誘導和再分化【答案】a9(2011上海高考)關(guān)于哺乳動物細胞體外培養(yǎng)的難易程度，下列表述正確的是()a乳腺癌細胞易于乳腺細胞；胚胎細胞易于脂肪細胞b.乳腺細胞易于乳腺癌細胞；胚胎細胞易于脂肪細胞c.乳腺細胞易于乳腺癌細胞；脂肪細胞易于胚胎細胞d.乳腺癌細胞易于乳腺細胞；脂肪細胞易于胚胎細胞【答案】a10(2013平頂山高二模擬)下列現(xiàn)代生物科技的應用中，不需要進行檢測與篩選的是()a對植物的莖尖進行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗b將鼠的骨髓瘤細胞與b淋巴細胞融合，制備單克隆抗體c利用植物體細胞雜交技術(shù)培育“蘿卜甘藍”d將抗蟲基因?qū)胫参锛毎?，培育具有抗蟲特性的新植株【答案】a 11如圖為克隆羊“多利”的培育過程示意圖。下列各項有關(guān)表述，不正確的是()a由于細胞核基因完全來自甲羊，所以克隆羊“多利”的性狀與甲羊完全一致b克隆羊“多利”的培育過程中采用的生物技術(shù)有核移植c乙羊的去核卵細胞為重組細胞的基因表達提供了細胞內(nèi)的環(huán)境條件【解析】a12(多選)動物細胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質(zhì)。下圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)影響的實驗結(jié)果。從該圖提供的信息可以獲得的正確結(jié)論有() a正常細胞與癌細胞的增殖速率相同b有無血清對正常細胞培養(yǎng)的影響不同c培養(yǎng)基中補充血清有助于正常細胞的培養(yǎng)d培養(yǎng)基中是否補充血清對癌細胞的培養(yǎng)影響不大【答案】bcd二、非選擇題(共40分)13(10分)玉米是一種重要的農(nóng)作物，為了提高玉米的產(chǎn)量，科學家做了大量的研究工作。如圖是關(guān)于玉米培養(yǎng)的過程，請據(jù)圖回答問題。(1)取玉米幼苗的莖尖進行_，如圖ac，發(fā)育成植株d，取d的花藥進行離體培養(yǎng)成幼苗；如圖ef，經(jīng)秋水仙素處理后發(fā)育成植株g，此過程屬于_；從生殖方式上分析，ad屬于_生殖；從細胞分裂方式上分析，ef過程中進行了_分裂。(2)取莖尖進行培養(yǎng)的原因是_。(3)ac的過程要嚴格控制_。(4)用eg途徑育種的優(yōu)點是_。(5)若想培育出一種新的玉米品種，可以采用_育種方式；若想培育出一種能抗蟲的玉米新品種，可以采用_育種?！敬鸢浮?1)組織培養(yǎng)單倍體育種無性有絲(2)分生組織附近病毒極少，甚至無病毒(3)無菌環(huán)境(4)直接得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，極大地縮短了育種年限(5)誘變基因工程14(12分)(2013新鄉(xiāng)高二檢測)現(xiàn)有a和b兩個肉牛品種，a品種牛的細胞組成可表示為a細胞核、a細胞質(zhì)，b品種牛則為b細胞核、b細胞質(zhì)。(1)如果要獲得一頭克隆牛，使其細胞由a細胞核和b細胞質(zhì)組成，基本步驟是：從a品種牛體內(nèi)取出體細胞，進行體外培養(yǎng)，然后再從培養(yǎng)細胞中取出_注入b品種牛的_卵細胞中，經(jīng)過某些刺激和培養(yǎng)后，可形成胚胎，該胚胎被稱為_，將該胚胎移入代孕母牛的_中，通過培育可達到目的。(2)上述過程中運用了動物細胞工程的哪些技術(shù)？_。(3)克隆牛的產(chǎn)生說明_具有全能性。由a、b兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比，雜交牛細胞核的遺傳物質(zhì)來自_個親本，細胞質(zhì)來自_性親本，克隆牛和雜交牛的遺傳物質(zhì)組成_(填“相同”或“不同”)。(4)請舉一例，說明克隆牛培育成功的實際意義。_。【答案】(1)細胞核去核重組胚胎子宮(2)動物細胞核移植和動物細胞培養(yǎng)(3)動物體細胞核兩雌不同(4)保護瀕危物種，繁育優(yōu)良品種，醫(yī)學上克隆器官等15(18分)動物器官的體外培養(yǎng)技術(shù)對于研究器官的生理、病理過程及其機制意義重大。下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。(1)肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細胞_。(2)氣室中充入5%co2氣體的主要作用是_。(3)培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細菌生長，但要注意選擇抗生素的_，以保證抗生素對肝臟無害。(4)有機物x有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對有機物x是否具有解毒作用。材料用具：肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養(yǎng)液，植物凝集素(刺激淋巴細胞分裂)；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液(使染色