教
案
教学基本信息
课题
动物细胞工程单元复习
学科
生物学
学段：
高中
年级
二年级
教材
书名：选修3
现代生物科技专题
出版社：人民教育出版社
出版日期：2007年
2
月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.阐明动物细胞工程技术手段中的关键问题，概述技术流程及其生物学原理。
2.结合真实问题情景，围绕研究或实践目的获取并处理信息，综合运用生物学知识与生物工程技术分析并解决实际问题。
3.结合实例，阐明动物细胞工程在医学研究、疾病治疗、畜牧业中的价值，体会科学、技术与社会之间的关系。
教学重点
1.动物细胞培养、单克隆抗体与核移植技术；
2.综合运用生物学知识与生物工程技术分析并解决实际问题。
教学难点
综合运用生物学知识与生物工程技术分析并解决实际问题。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设计意图
课程引入
【讲述】单元内容总结，真实问题分析和学习方法建议。
【演示并讲述】阐明动物细胞培养技术是动物细胞工程其他技术的基础。
明确本课复习内容
单元内容总结
【演示】动物细胞培养的技术流程、原理和培养条件
【问题探讨】
1.
原代培养和传代培养的含义是什么？
2.
动物细胞培养需要满足的条件是如何创设的？
【演示】核移植的技术流程和原理
【问题探讨】为何要选取MⅡ（处于减二中期）的卵母细胞作为核移植的受体细胞？
【演示】动物细胞融合的技术流程和原理
【问题探讨】动物细胞融合
1.
病毒在诱导动物细胞融合中的作用和在基因工程中的作用有何不同？
2.
两个不同来源的细胞一定能形成融合细胞么？
【演示】制备单克隆抗体的技术流程和原理
【问题探讨】制备单克隆抗体的过程中，进行的两次筛选的目的分别是什么？筛选的方法是什么？
【学法建议】通过图文结合的方式复习技术流程。
通过观看技术流程图和进行问题探讨，阐明动物细胞工程中的关键问题，概述技术流程及其原理
真实问题1
【问题1】如何用于生理、病理等方面的研究？
【讲述】问题提出的背景：研究发现，与正常甲状腺组织相比，NDRG2基因（后面简称N基因）在甲状腺髓样癌细胞中表达水平极低或不表达。
【引导设计实验】研究者推测甲状腺髓样癌的发生与发展可能与N基因的低表达有关。如何设计实验来验证这一推测呢？请大家用体外培养的甲状腺髓样癌细胞为实验材料，从自变量的施加、因变量的检测和排除无关变量的影响三个方面，来思考一下实验思路。
【实验设计展示】
【拓展知识】平板克隆形成实验和细胞划痕实验
【演示】实验结果
【提问】分析实验结果，你能得出什么结论？
【资料】进一步研究表明，N基因表达产物作为转录调控因子可有效上调甲状腺髓样癌细胞中碘离子载体NIS的表达水平，进而促进癌细胞对碘离子的摄取。
动物体内的碘主要集中分布于甲状腺，因此临床上可利用
131I治疗部分种类的甲状腺癌，但甲状腺髓样癌细胞摄碘水平极低，难以开展131I的治疗。
【小结】本实验的研究结果为甲状腺髓样癌的治疗提供了参考。这也是动物细胞培养技术用于生理、病理学研究的价值所在。
【学法建议】围绕研究目的进行实验设计与分析。
综合运用细胞癌变、基因工程和动物细胞培养，尝试设计实验对甲状腺髓样癌的病因进行研究。
真实问题2
【问题2】疾病治疗中如何发挥单抗的作用？
【讲述】问题提出的背景：埃博拉出血热以及埃博拉病毒
【引导分析】
科学家采集了多年前感染EV并已康复的甲、乙两人的血液，检测了抗EV-GP抗体的水平，结果如图1。
1.你认为该选择哪位康复者提供的血液来分离经免疫的B细胞制备单抗？
2.你能简述一下大致流程么？
科学家将制备的多种单抗分别与病毒混合，然后检测病毒对宿主细胞的感染率，得到如下结果。
1.EV表面的糖蛋白EV-GP是引起机体免疫应答的抗原，为何同一抗原会对应多种抗体？
2.根据图示结果，你认为对病毒抑制效果最好的是哪两种单抗？
3.在临床应用时，你希望上述两种抗体与EV-GP结合位点相同，还是不同？
【实验步骤展示】
【绘图引导分析】略
【资料】2016年，中国科学家分离得到三株抗EV-GP的单克隆抗体Q206、Q314、Q411，并采用分子结构成像技术证实了这三种抗体与EV-GP结合的位点均不同。基于这些研究，你能为治疗EV病毒提供一些思路么？
【小结】这是2016年北京高考给考生们出一道开放性试题，也是我们高考同样要面临的挑战，希望大家都能基于我们对生物技术和生物学知识的学习，在高考中交出满意答案。
【学法建议】获取有效信息理清思路并勇于创新
综合运用体液免疫、单克隆抗体制备的相关知识，对抗EV-GP的两种单抗与抗原结合位点是否相同，进行实验的原理分析和结果预期。
真实问题3
【问题3】核移植在家畜遗传改良中的作用？
【讲述】问题提出的背景：乳腺炎和口蹄疫是两种分别由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的严重疾病。研究者尝试将抗细菌的乳铁蛋白肽基因和抗病毒的人α干扰素基因转给奶牛，培育抗病的奶牛新品种。
【引导设计流程】如果你是研究者，培育思路是什么？会用到哪些生物技术？
【培育流程展示】
【提问】
1.目的基因的受体细胞一般是什么细胞？如何将基因导入该细胞？
2.研究者希望培育的转基因奶牛，能够在乳腺中特异性表达乳铁蛋白肽以抵抗乳腺炎，并且在全身细胞内表达人α干扰素以抵抗口蹄疫。那么，哪一技术环节决定了目的基因在特定时期、特定细胞中表达？
3.会患乳腺炎的牛主要是产奶的母牛，研究者希望能在培育过程中决定转基因牛的性别，只想育抗病母牛，研究结果才有实践指导意义。那要如何设计？
【分析】上述培育流程的缺陷
【引导设计流程】如果用体细胞作为目的基因的受体细胞可以培育转基因抗病奶牛么？
【培育流程展示】
【提问】
1.图中的甲细胞和乙细胞分别代表什么细胞？
2.这一培育过程涉及了哪些生物技术？
【小结】这一培育流程与前面的设计相比，除了基因工程、动物细胞培养、胚胎移植以外，还多了核移植技术。因此，最后培育而来的奶牛称为“转基因克隆奶牛”。可以说，它的诞生是生物技术综合运用的结果。
【资料】经过层层设计、筛选、鉴定，研究者最终培育出两头转基因克隆牛，建立了转基因牛耳成纤维细胞系，并得到了再克隆囊胚，为后续的研究奠定了基础。
【学法建议】综合运用生物技术解决实际问题
综合运用基因工程、动物细胞培养、核移植等技术设计流程图，培育转基因基因奶牛新品种
本课小结
最后，我们对本课内容做一个小结。
本节课复习了动物细胞工程的四个技术手段，并结合真实问题分析了这些技术的实践应用价值。
可以看出，动物细胞培养作为其他技术的基础，应用最为广泛。通过培养动物细胞，人们可以进行生理、病理、药理学研究，为疾病的预防、诊断和治疗提供理论依据；也可对培养的细胞进行遗传改造，从而按照人的意愿赋予其新的性状；还可借助大规模的动物细胞培养，生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等生物制品……
动物细胞融合技术，主要用于制备单抗。单克隆抗体凭借其“特异性强、灵敏度高”的特点，广泛应用在科学研究、医学诊断、临床治疗等诸多领域。
核移植则实现了动物的克隆，对于繁育优良畜禽、保护濒危动物等都有积极的意义。
可以说动物细胞工程技术“大有作为”。当然，生物技术是一把“双刃剑”，我们也要谨慎对待其背后隐藏的“生物安全问题”和“伦理道德问题”，以负责任的态度发展和应用生物技术。
本节课就上到这里，祝同学们学习愉快！
小结本课内容(共33张PPT)
动物细胞工程单元复习
高二年级
生物学
动物细胞工程单元复习
学习方法建议
单元内容总结
实践问题分析
动物细胞培养
核移植
单克隆抗体
【单元内容总结】
动物细胞融合
【动物细胞培养】
原理：
细胞增殖
无菌、无毒的环境；营养；温度和pH；气体环境
培养条件：
技术流程：
【动物细胞融合】
细胞膜的流动性
原理：
技术流程：
【单克隆抗体】
1.细胞膜的流动性；
2.细胞增殖；
3.通过细胞工程实现细胞水平的遗传改造，获得的杂交瘤细胞既能产生特异性抗体又能无限增殖。
原理：
技术流程：
【核移植】
细胞核的全能性
原理：
技术流程：
【学习方法建议】
04
01
通过图文结合的方式复习技术流程
如何用于生理、病理等方面的研究？
在疾病治疗中如何发挥单抗的作用？
核移植在家畜遗传改良中的作用？
03
02
01
【实践问题分析】
问题1
如何用于生理、病理等方面的研究？
研究者推测甲状腺髓样癌的发生与发展可能与NDRG2基因（简称N基因）的低表达有关。如何设计实验来验证这一推测呢？
实验选材
自变量
因变量
施加
检测
甲状腺髓样癌细胞
N基因
TT
TT-E
TT-N
癌细胞特征？
细胞水平：
无限增殖；
形态结构改变；
易扩散转移
……
分子水平：
表面糖蛋白减少;
表达癌细胞抗原
……
研究甲状腺髓样癌的发生发展是否与N基因的低表达有关。
实验目的：
注1：平板克隆形成实验
注2：细胞划痕实验
实验步骤：
平板克隆形成实验
用途：测定细胞增殖能力的有效方法之一。
原理：贴壁后的细胞不一定每个都能增殖和形成克隆（单个细胞繁殖形成的细胞群体），而形成克隆的细胞必为贴壁和有增殖活力的细胞。因此，细胞克隆形成率可反映其增殖能力。
细胞划痕实验
用途：最简单经济的研究细胞迁移的体外试验方法。
原理：当细胞长到融合成单层状态时，在融合的单层细胞上人为制造一个空白区域，称为“划痕”。去除划下的细胞后，加入无血清的培养基，由于缺乏信号分子，细胞停止增殖，因此“划痕”的愈合速度可以反映细胞的迁移能力。?
分析实验结果，你能得出什么结论？
图1结果说明N基因的表达可抑制甲状腺髓样癌细胞的增殖；
图2
细胞划痕实验结果
图1
平板克隆形成实验结果
研究甲状腺髓样癌的发生发展是否与N基因的低表达有关。
实验目的：
实验结果：
图2结果说明N基因的表达可以降低甲状腺髓样癌细胞的分散转移能力。
N基因
载体NIS较少
正常表达
低表达
癌细胞摄碘少
载体NIS较多
不利于
癌细胞摄碘多
开展131I治疗
有利于
04
01
02
通过图文结合的方式复习技术流程
围绕研究目的进行实验设计与分析
【学习方法建议】
问题2
在疾病治疗中如何发挥单抗的作用？
埃博拉病毒（EV）是引起人类和灵长类动物发生埃博拉出血热的烈性病毒，由此引起的出血热是当今世界上最致命的病毒性出血热。
埃博拉病毒的电镜照片
埃博拉病毒传播途径
抗原（EV-GP）
埃博拉病毒（EV）结构示意图：
科学家采集了多年前感染EV并已康复的甲、乙两人的血液，检测抗EV-GP抗体的水平，结果如图1。
1.欲得到经免疫的B细胞制备抗EV-GP单抗，该选择哪位康复者提供的血液？
2.请简述一下制备单抗的大致流程。
科学家将制备的多种抗EV-GP单抗分别与病毒混合，然后检测病毒对宿主细胞的感染率，得到如下结果。
思考：
EV表面的糖蛋白（EV-GP）是引起机体免疫应答的抗原，为何同一抗原会对应多种抗体？
病原体→抗原→抗原结合位点（抗原表位、抗原决定簇）
病原体（EV）
抗原（EV-GP）
表位
刺激机体产生相应的效应细胞或抗体
抗体B
抗体A
1.根据图示结果，你认为对病毒抑制效果最好的是哪两种单抗？
2.在临床应用时，你希望上述两种抗体与EV-GP结合位点相同，还是不同？
科学家从EV康复者体内采集并分离出记忆B细胞制备单克隆抗体。并将制备的多种单抗分别与病毒混合，然后检测病毒对宿主细胞的感染率，得到如下结果。
抗体AB结合位点不同
抗体BC结合位点相同
为了研究上述两种单抗与EV-GP结合的位点是否相同，研究者进行了实验。实验的简要流程如下图：
结果预期：
细胞
—EV-GP
加入
未标记的Ⅲ
Ⅲ
细胞
再加入
标记的Ⅴ
Ⅴ
Ⅲ
细胞
荧光强度较高
Ⅴ
荧光强度较低
如何为本实验设置对照？
2016年，中国科学家分离得到三株抗EV-GP的单克隆抗体Q206、Q314、Q411，并采用分子结构成像技术证实了这三种抗体与EV-GP结合的位点不同。基于这些研究，你能为治疗EV病提供一些思路么？
思路一：单独或共同使用三种抗体进行治疗
思路二：利用单抗制成靶向药物
思路三：针对EV-GP与抗体的结合位点的结构研制新型药物
04
03
04
01
02
通过图文结合的方式复习技术流程
围绕研究目的进行实验设计与分析
获取有效信息理清思路并勇于创新
【学习方法建议】
问题3
核移植在家畜遗传改良中的作用？
乳腺炎和口蹄疫是两种分别由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的严重疾病。
研究者尝试将抗细菌的乳铁蛋白肽基因和抗病毒的人α干扰素基因转给奶牛，培育抗病的奶牛新品种。
培育转基因抗病奶牛的思路是什么？会用到哪些生物技术？
1.目的基因的受体细胞一般选择什么细胞？如何将基因导入该细胞？
2.哪一环节决定了目的基因在特定时期、特定细胞表达？
3.如果只想获得产奶的母奶牛，还需要如何设计？
基因工程
动物细胞培养
胚胎移植
受精卵
显微注射
构建
如何用体细胞作为目的基因的受体细胞，培育转基因抗病奶牛？
基因工程
核移植
胚胎移植
1.甲细胞和乙细胞分别代表什么细胞？
2.培育过程涉及了哪些生物技术？
动物细胞培养
转基因
成纤维细胞
MⅡ期
卵母细胞
经过层层设计、筛选、鉴定，研究者最终培育出两头转基因克隆牛，建立了转基因牛耳成纤维细胞系，并得到了再克隆囊胚，为后续的研究奠定了基础。
建系用牛胎儿以及胎儿成纤维细胞
两头新出生的转基因克隆牛
04
03
04
01
02
04
通过图文结合的方式复习技术流程
围绕研究目的进行实验设计与分析
综合运用生物技术解决实际问题
【学习方法建议】
获取有效信息理清思路并勇于创新
动物细胞
培养
动物细胞
融合
核移植
单克隆
抗体
小结
用于科学研究；
进行遗传改造；
生产生物制品；
检测有毒物质
……
研究细胞遗传、细胞免疫……
作为诊断试剂；
用于治疗疾病；
用于运载药物
……
繁育优良畜禽；
保护濒危动物；
生产医用蛋白
……
