資源簡(jiǎn)介

人教版（2019）選擇性必修 3 生物技術(shù)與工程 第 2 章 細(xì)胞工程
第 2 節(jié) 動(dòng)物細(xì)胞工程
細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體（教學(xué)設(shè)計(jì)）
教材分析
“細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體 ”是人教版（2019）選擇性必修 3《生物技術(shù)與工程》
第 2 章“動(dòng)物細(xì)胞工程 ”第 2 節(jié)“細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體 ”中的內(nèi)容。
《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版 2020 年修訂)》對(duì)單克隆抗體相關(guān)的具體內(nèi)容 要求是“概述細(xì)胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)”，教學(xué)提示為: “收集單克隆抗 體在臨床上實(shí)際應(yīng)用的資料，并進(jìn)行交流分享”。單克隆抗體技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞工程領(lǐng)域中
非常重要的技術(shù)之一，也是細(xì)胞工程學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)。
教材先用簡(jiǎn)潔的文字介紹了動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的概念、原理、方法、意義以及應(yīng)用。 筆者從“細(xì)胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)”角度出發(fā)，將該內(nèi)容作為單克隆抗 體制備過(guò)程中的一項(xiàng)技術(shù)難題來(lái)處理。教材從傳統(tǒng)抗體生產(chǎn)存在的問(wèn)題入手，引出單克隆
抗體的概念，進(jìn)一步提出問(wèn)題——怎樣才能獲得單克隆抗體？單克隆抗體制備流程較復(fù)
雜，教材采用示意圖與文字相結(jié)合的方式，以利于學(xué)生理解。
學(xué)情分析
學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握了植物細(xì)胞工程的理論部分，對(duì)細(xì)胞工程的應(yīng)用價(jià)值有了一定 的認(rèn)同，但是對(duì)于某些應(yīng)用，學(xué)生總會(huì)覺(jué)得離生活太遠(yuǎn)。癌癥治療是社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，學(xué)生 有著強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在癌癥的診斷和治療過(guò)程中，很多臨床方面的進(jìn)步都依托于生命科 學(xué)尤其是動(dòng)物細(xì)胞工程的發(fā)展。在此真實(shí)情境下，教師可以和學(xué)生一起討論各種技術(shù)的應(yīng) 用前景及潛在問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生逐步形成科學(xué)思維。在關(guān)注熱點(diǎn)問(wèn)題及醫(yī)學(xué)進(jìn)步的同時(shí)，學(xué)
生也可以提高社會(huì)責(zé)任意識(shí)。
另外，選擇性必修 1 中對(duì)于免疫部分的學(xué)習(xí)已經(jīng)為疾病的預(yù)防、診斷和治療打下了知 識(shí)基礎(chǔ)，此時(shí)再真正的結(jié)合可行性技術(shù)進(jìn)行過(guò)程的設(shè)計(jì)、問(wèn)題的解決、原理的應(yīng)用也是學(xué)
以致用，體驗(yàn)科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)三者之間的關(guān)系。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)
1.概述單克隆抗體制備的過(guò)程。
2.單克隆抗體在臨床上的應(yīng)用。
本節(jié)課的設(shè)計(jì)從真實(shí)情境出發(fā)，資料的豐富性為反轉(zhuǎn)課堂奠定了基礎(chǔ)，即教師提出大
的真問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。師生再拆解大問(wèn)題為一個(gè)個(gè)小任務(wù)、小問(wèn)題，共同
分析、解釋、評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)等，最終達(dá)到對(duì)大問(wèn)題的解決。
開放性學(xué)習(xí)環(huán)境
希沃白板工作臺(tái) 分組討論模式
學(xué)習(xí)目標(biāo)
結(jié)合教材分析，確定本課時(shí)的教學(xué)目標(biāo)如下：
1.通過(guò)呈現(xiàn) 2018 年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的研究成果， 回顧癌癥治療的新思路。以任務(wù)驅(qū)
動(dòng)引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)的免疫學(xué)和細(xì)胞工程技術(shù)的相關(guān)知識(shí)學(xué)以致用，體驗(yàn)科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)三
者的關(guān)系。
2.針對(duì)癌癥治療的真實(shí)需求，利用免疫學(xué)和細(xì)胞工程技術(shù)的相關(guān)知識(shí)提出初步的工程學(xué)構(gòu)
想，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單克隆抗體的制備的初步流程。
3.通過(guò)對(duì)單克隆抗體的制備流程進(jìn)行可行性分析和技術(shù)難題分析，選取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，
培養(yǎng)科學(xué)思維。
4.通過(guò)設(shè)計(jì)新冠病毒單抗藥物的生產(chǎn)流程， 運(yùn)用生物學(xué)基本概念和原理。并通過(guò)興趣小組成 員分享展示單克隆抗體在診斷試劑、治療疾病方面的應(yīng)用， 認(rèn)同單克隆抗體具有廣闊的應(yīng)用
前景，提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)。
(
呈現(xiàn)
2018
年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的研究成果的真實(shí)情
境，回憶癌癥治療的新武器。引入問(wèn)題“如何獲得大量
)
教學(xué)環(huán)節(jié)：
創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境引入新課
傳統(tǒng)抗體的制備過(guò)程和
缺陷
單克隆抗體的制備過(guò)程
以 PD-1 抗體制備為例， 結(jié)合特異性免疫的內(nèi)容， 討論傳統(tǒng)
解決傳統(tǒng)抗體制備缺陷的新思路
引入問(wèn)題“怎樣獲得既能分泌抗體， 又能在體外培養(yǎng)的無(wú) 限增殖細(xì)胞？ ”引導(dǎo)學(xué)生思考解決傳統(tǒng)抗體制備缺陷的新
思路，引出單克隆抗體初步的生產(chǎn)方案。
設(shè)計(jì)單克隆抗體的初步生產(chǎn)方案
針對(duì)癌癥治療的真實(shí)需求， 利用免疫學(xué)和細(xì)胞工程技術(shù) 的相關(guān)知識(shí)提出初步的工程學(xué)構(gòu)想， 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單克隆抗
體的制備的初步流程。并思考： “怎么做？是否可行？遇
到哪些技術(shù)難題”， 進(jìn)而體驗(yàn)科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)三者的關(guān)系。
解決技術(shù)難題
1.有什么方法可以促進(jìn)融合？
2.兩次篩選的先后順序？
2-1 如何篩選雜交瘤細(xì)胞？
交流單克隆抗體在臨床中的
應(yīng)用
診斷試劑—根據(jù)膠體金試紙的原理解釋各組檢測(cè)結(jié)果
(
小結(jié)
)
(
一句話總結(jié)單克隆抗體的概念和優(yōu)點(diǎn)
)
學(xué) 習(xí) 任 務(wù) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
真 實(shí) 情 境導(dǎo)入 播放2018 年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的 研究成果， 回憶癌癥治療的新武器。引入問(wèn) 題“如何獲得大量 PD-1 抗體？ 觀看視頻， 回憶癌 癥的免疫療法 創(chuàng)設(shè)情境， 基于真實(shí)情 境激發(fā)學(xué)生 內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng) 機(jī)
傳統(tǒng)抗 體的制 備過(guò)程 和缺陷 以 PD-1 抗體制備為例， 結(jié)合特異性免疫的 內(nèi)容，討論傳統(tǒng)抗體制備的方法。 并分析傳統(tǒng)方法制備的抗體有何缺陷？ 概述傳統(tǒng)抗 體制備的方法：向 動(dòng)物反復(fù)注射某 種抗原， 使動(dòng)物產(chǎn) 生抗體后， 從血清 中分離提純所需 抗體。 這就決定了 傳統(tǒng)方法獲得的 血清抗體使多種 抗體的混合物， 化 學(xué)性質(zhì)非常相似， 很難分離。 從傳統(tǒng)抗體 生產(chǎn)存在的 問(wèn)題入手， 引入單克隆 抗體的制備
單克隆 抗體的 制備過(guò) 程 解決傳統(tǒng)抗體制備缺陷的新思路 引入問(wèn)題“怎樣獲得既能分泌抗體， 又能在 體外培養(yǎng)的無(wú)限增殖細(xì)胞？” 引導(dǎo)學(xué)生思考解決傳統(tǒng)抗體制備缺陷的新 思路。 活動(dòng) 1：嘗試設(shè)計(jì)單克隆抗體的生產(chǎn)方案 利用免疫后小鼠提取的 B 細(xì)胞和骨髓瘤細(xì) 胞如何生產(chǎn)大量 PD-1 的單一抗體呢？ 雖然抗體的純化 很難實(shí)現(xiàn)， 但是特 異性抗體是由被 激活的 B 細(xì)胞產(chǎn)生 的，分離 B 細(xì)胞簡(jiǎn) 單可行。 解決問(wèn)題的新思 路是：融合骨髓瘤 細(xì)胞和能產(chǎn)生抗 體的效應(yīng) B 細(xì)胞。 結(jié)合已 學(xué)知識(shí)， 引 出單克隆抗 體的制備思 路 分析真 實(shí)問(wèn)題解決
活動(dòng)：分 析 胰 島 素 和 胰 高 血 糖 素 的 作 用途徑 你打算怎么做？分析方案的可行性？并思 考支撐這一方案的生物學(xué)原理是什么？思 考在操作過(guò)程中可能會(huì)遇到哪些技術(shù)難 題？ 解決技術(shù)難題 1. 植物細(xì)胞的促融方法有哪些？這些方法 在動(dòng)物細(xì)胞融合過(guò)程中是否也可以使用？ 教師補(bǔ)充病毒表面含有的糖蛋白和一些酶 能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用， 使細(xì)胞 相互凝集，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分 子重新排布，細(xì)胞膜打開，細(xì)胞發(fā)生融合。 2. 分析兩次篩選的先后順序 可行性方面。 1.由于細(xì)胞膜具有 一定的流動(dòng)性， 所以可以進(jìn)行細(xì) 胞融合 2.雜交細(xì)胞由于具 有癌細(xì)胞的特點(diǎn)， 可以無(wú)限增殖， 所 以根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞 培養(yǎng)的原理， 也可 行。 并從各個(gè)方面分 析可能的技術(shù)難 題 思考、回答 回憶植物體細(xì)胞 雜交的內(nèi)容， 用相 似的基本原理和 方法解決新情境 中的新問(wèn)題。 先分離產(chǎn)生單一 PD-1抗體的B細(xì)胞 不合理， 因?yàn)轶w內(nèi) B 細(xì)胞的種類雖然 很多， 但每種都很 少， 很難篩選， 只 過(guò)程中的技 術(shù)難題，應(yīng) 用已學(xué)免疫 學(xué)知識(shí)，真 正的結(jié)合可 行性技術(shù)進(jìn) 行過(guò)程的設(shè) 計(jì)、問(wèn)題的 解決、原理 的應(yīng)用，培 養(yǎng)科學(xué)思維 和 提 出 問(wèn) 題、解決問(wèn) 題的能力
2-1.如何篩選雜交瘤細(xì)胞？ 活動(dòng) 2：設(shè)計(jì)篩選雜交瘤細(xì)胞的方法 DNA 合成有 2 條途徑： D 通路和 S 通 路。 B 細(xì)胞有兩條通路但不能連續(xù)分裂， 骨髓瘤細(xì)胞只有 D 通路。而氨基喋呤能阻 斷 D 通路。根據(jù)以上信息，設(shè)計(jì)一種方 法，從培養(yǎng)液中篩選出雜交瘤細(xì)胞。 2-2 如何篩選能產(chǎn)生單一 PD-1 抗體的雜 交瘤細(xì)胞 介紹 1.有限稀釋法：用細(xì)胞培養(yǎng)液將雜 交瘤細(xì)胞稀釋至每毫升含有 7-8 個(gè)細(xì)胞， 再按每孔 0.1Ml,分別注入培養(yǎng)板。這樣就 保證了每孔中細(xì)胞的數(shù)量應(yīng)該小于等于 1. 再用倒置相差顯微鏡嚴(yán)格檢查，確保每個(gè) 有培養(yǎng)得到獲得 大量雜交瘤細(xì)胞 后才方便篩選。 思考討論用 HAT 選 擇培養(yǎng)基篩選雜 交瘤細(xì)胞的方法。 比較體內(nèi)培養(yǎng)和 體外培養(yǎng)的差異 提 供 HAT 選 擇 培 養(yǎng)基的相關(guān) 材料，訓(xùn)練 學(xué)生獲取信 息的能力和 實(shí)驗(yàn)探究的 能力。 利用動(dòng) 畫直觀展示 ELISA 的 工 作原理，體 驗(yàn)科學(xué)家巧 妙的的解決 思路和辦法
孔最多只有 1 個(gè)細(xì)胞，培養(yǎng)使其增殖。 2.動(dòng)畫展示 ELISA 工作原理 3.如何獲得大量 PD-1 的單克隆抗體？
交 流 單 克 隆 抗 體 在 臨 床 中 的 應(yīng)用 2014 年靶點(diǎn)為 PD-1 的單抗藥物歐狄沃 和可瑞達(dá)一經(jīng)上市就備受矚目。 介紹我國(guó)單抗藥行業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì) 除了這一種藥物，單克隆抗體在臨床上 還有著廣泛的應(yīng)用。我們生物興趣小組的同 學(xué)課前收集了大量資料， 接下來(lái)請(qǐng)他們交流 和展示單克隆抗體在疾病治療和診斷試劑 方面的應(yīng)用。 活動(dòng) 。：交流單克隆抗體在臨床中的應(yīng) 用 診斷試劑方面： 介紹新冠病毒檢測(cè)試劑盒（抗原）膠體金紙 層析實(shí)驗(yàn)原理 疾病治療方面 在病毒感染方面， 單克隆抗體藥物還可 以用于治療新冠病毒感染， 分析和結(jié)果判讀 : 當(dāng) C、T 線 都 顯 色時(shí)， 證明檢測(cè)結(jié) 果 為陽(yáng)性 ;若只有 C 線顯色， 說(shuō)明結(jié)果 為陰性;若 C、T 均不顯色或只有 T 線顯色， 則證明 操作不當(dāng)或試紙 條失效 學(xué)生展示單抗藥 物在癌癥、自身免 疫和病毒感染方 面的應(yīng)用 提升民族自 豪感，并鼓 勵(lì)從事相關(guān) 研究 結(jié)合社會(huì)熱 點(diǎn)話題，解 決實(shí)際生活 需要 通過(guò)建構(gòu)和 完善流程，
(
培養(yǎng)細(xì)胞并獲
得大量抗體
) (
雜交細(xì)胞
) (
融
合
) (
篩
選
) (
篩選雜交瘤細(xì)胞
) (
作業(yè)布置
)
活動(dòng) 4 設(shè)計(jì)新冠病毒單克隆抗體藥物 的生產(chǎn)方案 寫出制備新冠病毒的單克隆抗體藥物 的基本生產(chǎn)流程。 讓學(xué)生形成 對(duì)單克隆抗 體制備過(guò)程 的完整認(rèn)識(shí)
小結(jié) 概括單克隆抗體的概念 分析單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn) 布置調(diào)查作業(yè)
板書設(shè)計(jì)
第二節(jié) 細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體
注射 PD-1 小鼠的 B 細(xì)胞
骨髓瘤細(xì)胞
擴(kuò)大生產(chǎn)
篩選產(chǎn)生單一抗 體的細(xì)胞
每小組選擇任意感興趣的任務(wù)單， 交流、分享搜集到的有關(guān)單克隆抗體在臨床上應(yīng)用的
資料。
實(shí)踐作業(yè)任務(wù)單 1：?jiǎn)慰寺】贵w在疾病治療上的應(yīng)用
班級(jí) 姓名
題號(hào) 調(diào)查任務(wù)問(wèn)題 我的調(diào)查結(jié)果
1. 2018 年諾貝爾生 理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)諾 獎(jiǎng)介紹
2. 梳理單抗藥物在 各種疾病中的應(yīng) 用
3. 選擇其中一種疾 病，梳理治療機(jī) 理
本作業(yè)但問(wèn)題 1 的設(shè)置在于考察生命觀念， 要求學(xué)生能從分子和細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)生物的結(jié)
構(gòu)與功能相適應(yīng)，穩(wěn)態(tài)與平衡。
問(wèn)題 2 在于培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，分析綜合的能力
問(wèn)題 3 的設(shè)計(jì)在于考察生命觀念和科學(xué)思維， 要求學(xué)生具有信息觀， 并能運(yùn)用觀念分析 和解釋簡(jiǎn)單情境中的生命現(xiàn)象。能夠以特定的生物學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)形成簡(jiǎn)單的生物學(xué)概念， 并
用文字或圖示的方式表達(dá)，進(jìn)而用其解釋相應(yīng)的生命現(xiàn)象。都屬于素養(yǎng)級(jí)別水平二的要求。
實(shí)踐作業(yè)任務(wù)單 2：?jiǎn)慰寺】贵w在診斷檢測(cè)上的應(yīng)用
班級(jí) 姓名
題號(hào) 調(diào)查任務(wù)問(wèn)題 我的調(diào)查結(jié)果
1. 解釋新冠病毒檢 測(cè)試劑盒（抗原） 膠體金紙層析實(shí) 驗(yàn)原理
2. 設(shè)計(jì)新冠病毒抗 體檢測(cè)試劑盒
3. 調(diào)查新冠病毒核 酸檢測(cè)的原理
4 比較新冠病毒核 酸檢測(cè)、抗原檢 測(cè)、抗體檢測(cè)的 區(qū)別 項(xiàng)目 核酸檢測(cè) 抗體檢測(cè) 抗原檢測(cè)
樣本來(lái)源
檢測(cè)底物
原理
特異性抗體 使用情況
優(yōu)勢(shì)
不足
本作業(yè)但問(wèn)題 1 的設(shè)置在于考察生命觀念和科學(xué)思維， 核心素養(yǎng)水平表現(xiàn)為要求學(xué)生能 從分子和細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)生物的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)；能夠認(rèn)識(shí)到生物學(xué)概念都是基于科學(xué)事實(shí)
經(jīng)過(guò)論證形成的，并能用這些概念解釋現(xiàn)象。
問(wèn)題 2 在于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力， 討論并嘗試解釋抗體檢測(cè)試紙條的制備方案和工
作原理，引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)相關(guān)知識(shí)加以復(fù)習(xí)鞏固和遷移應(yīng)用。
問(wèn)題 3 的設(shè)計(jì)在于培養(yǎng)學(xué)生查閱資料， 分析綜合的能力。雖然學(xué)生還未學(xué)習(xí) PCR 的基本
原理，但必修二遺傳的分子基礎(chǔ)已經(jīng)為查找資料奠定了理論基礎(chǔ)。
問(wèn)題 4 的設(shè)計(jì)是基于顯示生活中的真實(shí)情境， 分析不同處境下的人群應(yīng)該使用何種檢測(cè)
手段，并能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，分析其臨床學(xué)意義，提升學(xué)以致用的能力。
實(shí)踐作業(yè)任務(wù)單評(píng)價(jià)量規(guī)
評(píng)價(jià)指標(biāo) A 級(jí)（8-10 分） B 級(jí)（4-7 分） C 級(jí)（0-3 分） 得分
自 評(píng) 組內(nèi)互評(píng)
1 2 3 4
調(diào)查收集 能夠順暢地運(yùn) 用多種途徑收 集大量有價(jià)值 的資料， 認(rèn)真調(diào) 查，并能理解他 人表達(dá)的觀點(diǎn)， 準(zhǔn)確收集其他 能夠較好的運(yùn) 用基中方式收 集一定的資料， 可以完成調(diào)查， 不能完全理解 他人表達(dá)的觀 點(diǎn)，只能收集部 能夠使用較少 的方式收集資 料，資料較為雜 亂或部分內(nèi)容 缺失， 無(wú)法理解 他人的觀點(diǎn)， 不 能很好地收集
組員補(bǔ)充的信 息 分其他組員補(bǔ) 充的信息 組員補(bǔ)充的信 息
科學(xué)解釋 能夠結(jié)合調(diào)查 資料利用已學(xué) 對(duì)調(diào)查問(wèn)題進(jìn) 行科學(xué)解釋， 并 能有邏輯地清 晰表達(dá)觀點(diǎn) 結(jié)合調(diào)查資料 解釋所調(diào)查的 問(wèn)題中存在一 定科學(xué)錯(cuò)誤， 或 表達(dá)不清晰 不能科學(xué)地解 釋所調(diào)查的問(wèn) 題，錯(cuò)誤很多， 表達(dá)觀點(diǎn)邏輯 混亂
合作參與 能夠組織組員 合作， 積極主動(dòng) 與組員溝通， 發(fā) 揮個(gè)人領(lǐng)導(dǎo)作 用實(shí)現(xiàn)共同合 作完成任務(wù) 能較好地與組 員溝通， 較為主 動(dòng)地參與溝通， 在團(tuán)隊(duì)中能夠 配合發(fā)揮一定 作用 在組內(nèi)比較被 動(dòng)，很少發(fā)揮個(gè) 人作用， 但可聽 從組織安排
教學(xué)反思：
單克隆抗體在癌癥治療、新冠肺炎的診斷、治療方面應(yīng)用的情境性為此部分知識(shí)的學(xué)習(xí) 創(chuàng)造了學(xué)以致用的載體。本課聯(lián)系熱點(diǎn)問(wèn)題， 通過(guò)有挑戰(zhàn)性的任務(wù)和問(wèn)題串層層深入， 提升 學(xué)生分析和解決實(shí)際應(yīng)用性問(wèn)題的能力。在本課的設(shè)計(jì)中， 注重對(duì)于科學(xué)思維的培養(yǎng)， 注重 情境性， 充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性， 通過(guò)將大問(wèn)題拆解成一個(gè)個(gè)學(xué)生可以解決的小問(wèn)題， 實(shí)
現(xiàn)了知識(shí)的遷移。

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