第2章第2节第2部分动物细胞融合技术与单克隆抗体教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

附件： 教学设计 课程基本信息 课题 动物细胞融合技术 与单克隆抗体 课型 新授课 学科 生物学 年级 高二 学段 高中 版本章节 人教版选择性必修三 教学目标 1．生命观念： (1)精准阐述动物细胞融合技术的概念、原理、诱导方法、结果及意义。 (2)清晰说明单克隆抗体制备的流程、筛选方法和特点。 (3)举例阐释单克隆抗体在诊断、治疗等方面的应用。 2．科学思维： (1)通过小组合作探究，提升学生归纳总结、逻辑分析及解决问题的能力。 (2)借助分析单克隆抗体制备过程，培养学生批判性思维和创新思维。 3．态度责任： (1)体会科学技术在疾病诊断和治疗中的重要价值，激发学生对生命科学的探索热情。 (2)了解动物细胞融合技术潜在风险，培养学生的社会责任感和科学伦理意识。 教学重难点 1．教学重点： (1)动物细胞融合技术的原理、诱导方法及意义。 (2)单克隆抗体制备过程和筛选原理。 (3)单克隆抗体的应用。 2．教学难点： (1)灭活病毒诱导细胞融合的原理和融合实质。 (2)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的和方法。 学情分析 学生已经学完动物细胞培养，对细胞工程有一定的了解，学习细胞融合有一定的基础。但这部分内容离高中生比较远，需要较强的抽象思维、逻辑思维能力才能理解动物细胞融合和单克隆抗体的制备过程。此外，本节有大量的新名词，比如单克隆抗体、灭活病毒诱导融合、骨髓瘤细胞、HAT选择培养基、克隆化培养、小鼠腹水等等，内容多，陌生感强，对学生会形成很强的认知压力。学生已有的字面分析能力和串联发散能力可以帮助他们进行有效建构，形成大体的知识体系结构。 教学准备 知识准备：查阅细胞融合和单克隆抗体的发展历程，主要人物。 媒体准备：搜集细胞融合和单抗制作步骤的卡通图。 利用AI制备闯关网页小程序，加强课堂的趣味性和互动性。 资料准备：围绕课本，设计导学案，包括详细知识填空和思维关节点问答，帮助学生聚焦重点难点。 教学过程 教学任务 教学内容 设计意图 创新设计（含AI应用） 新课导入 20世纪50年代末，日本学者冈田善雄发现仙台病毒（HVJ）可以促进腹水癌细胞（ETC）进行细胞融合，标志着动物细胞融合技术应用阶段的落地，为什么HVJ能诱导动物细胞融合？ 课本P48答案：灭活病毒表面的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质和脂质分子重排，细胞膜打开，细胞融合。 PPT切换到目录页，速览本节的主要内容：动物细胞融合的概念、方法，单克隆抗体的优势、原理、步骤、应用。 交代科学史，引发学生兴趣，聚焦到本节重点问题：病毒诱导融合的机制。 后面的课件会反复出现目录页，帮助学生抓住本节核心概念，建立基本知识框架，避免蜻蜓点水、转瞬即逝地学习 科学史引导增强本节课的站位高度 目录页过渡自然，运用了变体技术，能突出重点，同时明确知识的变化过程 动物细胞融合技术 1.自主探究： 联系植物体细胞杂交和动物细胞培养技术，讨论以下问题： 动物细胞融合技术的概念、原理、结果分别是什么？常用的诱导方法有哪些？什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理？动物细胞融合技术的意义及应用有哪些？ 学生展示，教师点评和补充。 2.对比动植物细胞融合的区别，加深理解 对比植物原生质体融合方法，介绍动物细胞融合的物理法（电融合法）、化学法（聚乙二醇PEG）和生物法（灭活病毒诱导法，动物细胞融合特有）。 解释灭活的概念：用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但不破坏其抗原结构。通过展示动画或图片，详细讲解灭活病毒诱导细胞融合的原理：病毒表面糖蛋白和酶与细胞膜上糖蛋白作用，使细胞凝聚，细胞膜成分重新排布、打开，从而发生融合。明确融合实质是细胞核的融合。 3.练习：判断 细胞融合技术的发展使动物细胞和植物细胞融合成为可能（ ） 与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒。（ ） 灭活病毒失去感染能力，保留了抗原结构，可以诱导动物细胞融合 （ ） 动物细胞融合技术的目的是形成具有双方遗传信息的双核细胞 （ ） 培养人细胞与小鼠细胞的融合细胞 发现，细胞会随机丢失来自人细胞 的染色体，将分离出的杂种细胞在 不同条件下继续培养，获得A、B、 C三细胞株。各细胞株内含有的人染色体如下表，测定各细胞株中人体所具有的五种酶的活性。结果是： ①B株有a酶活性；②A、B、C株均有b酶活性； ③A、B株有c酶活性；④C株有d酶活性；⑤A、B、C株均无e酶活性。 若人基因的作用不受鼠基因的影响，则支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于哪条染色体上（     ） A．1、2、3、4、5 B．6、1、2、7、8 C．3、8、7、2、1 D．2、3、4、5、6 给学生时间建构知识，也给学生表达展示的舞台。 训练科学方法：培养对知识归纳、对比的习惯，巩固旧知识的同时理解新知识 讲练结合，突出考点。 4个判断题，分别选4个学生回答，既可以反馈学习情况，又占用时间少不影响节奏 动物细胞融合用于研究遗传问题在新情境试题中屡见不鲜，这类试题信息量大，实验过程复杂，难度较大。 本题通过人鼠细胞融合对基因进行定位，让学生了解细胞融合在科学研究领域的应用，也训练了学生科学思维：对实验进行变量分析和共性分析。最后归纳出融合类情境的基本分析路径：明确目的→两两对照→得出结论→串联结论。 探究活动促进学生主动获取知识，同时暴露认知漏洞，教师点评和补充完善思维构建体系 简短判断，链接考点 情境丰富，训练思维，培养分析探究能力 单克隆抗体及其应用 1．传统抗体制备方法及缺陷 展示传统抗体制备过程的示意图，讲解其通过动物体内免疫、筛选单一B细胞获得抗体的流程。 分析传统抗体制备方法产量低、纯度低、特异性差、灵敏度低的缺陷，提出问题：“如何解决这些问题？”引发学生思考。 2．单克隆抗体制备的思路 介绍米尔斯坦和科勒提出的创造性方案：利用动物细胞融合技术将骨髓瘤细胞（能无限增殖）与B淋巴细胞（能产生特异性抗体）融合，获得既能大量增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞，进而制备单克隆抗体。 3．合作探究二 组织学生阅读教材P48-49内容，小组讨论以下问题：单克隆抗体制备过程中为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白？会有几种细胞融合方式？杂交瘤细胞具有什么特点？产生特定抗体的杂交瘤细胞的获得需要几次筛选？各自筛选的方法和目的是什么？如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？ 4．单克隆抗体制备过程 邀请小组代表分享讨论结果，教师结合动画或示意图，详细讲解单克隆抗体制备的具体过程： 注射特定抗原：使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞。 诱导融合：取小鼠脾脏中的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，在PEG等诱导剂作用下融合。 第一次筛选：利用HAT培养基，筛选出杂交瘤细胞（讲解筛选原理：细胞合成DNA有D和S两条途径，D途径能被氨基喋呤阻断，人淋巴细胞有两种途径但不能分裂增殖，鼠骨髓瘤细胞只有D途径，杂交瘤细胞融合了两种细胞的优势，能利用S途径在含氨基喋呤的培养基中无限增殖）。 切到ppt28页对选择培养进行概括与总结，把这个过程比喻为：挖坑、投毒、筛选。 第二次筛选：通过抗体检测，筛选出能分泌专一抗体的杂交瘤细胞。 克隆化培养：对筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养，可通过腹腔培养或体外培养获得大量单克隆抗体，对比两种培养方式的优缺点。 切到ppt32页，用简单的动画让抗原-抗体杂交筛选的过程形象生动。 教师提问：96孔板筛选目的细胞的方法分别类似于前面发酵工程、植物细胞工程中的什么技术？ 提示引导学生回答：酵母菌菌种通过梯度稀释纯化，马铃薯通过反复取茎尖培养获得脱毒苗。 5．单克隆抗体的特点和应用 总结单克隆抗体特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点。 介绍单克隆抗体作为诊断试剂（如新冠病毒抗原检测试剂盒、乙肝测定试剂、艾滋病检测试剂等）的广泛应用，讲解其原理是抗原-抗体特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 讲述单克隆抗体用于运载药物和治疗疾病（如“生物导弹”）的原理和优势：单克隆抗体携带药物特异性结合肿瘤细胞，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤，疗效高、副作用小。介绍脂质体给药等新型应用，体现其高效、低毒、靶向的特点。 为单克隆抗体的研究提供铺垫 通过简短的介绍，倡导学生学习米尔斯坦和科勒的想象力和创新思维，启发学生天才的发明来自于大胆的尝试，进行价值观教育 问题导向让探究过程目的明确，提高学习深度和效率 以流程图的形式呈现单克隆抗体的制备过程，流程图贯穿始末，成为这节课的逻辑主线，方便学生理解记忆，也强化了重点 通过“挖坑、投毒、筛选”三步的比喻，将枯燥理论情节化，生动展示了选择培养基的筛选原理，为学生理解记忆提供抓手 两次筛选是本节重点和难点。本节通过情节化的比喻和形象的动画，立足学生的已有认知，让学生理解两次筛选的原理，明确其目的、方法的区别，达到有效理解的目的 掌握新知的同时不忘已学习的知识，可以通过这种关联培养学生对比、归纳、总结的科学思维，形成科学素养 用简要的语言概括繁琐的单克隆抗体制备流程，增强趣味性和逻辑线 用较为夸张的语言和戏剧化的比喻，增强同学的注意力，产生强烈的认知共鸣 串联新旧知识，归纳知识的内在逻辑，实际上是学习过程中思维上的创新 本节问题、表达和总结 ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 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。 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 放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。 阻断肿瘤细胞的信号通路的药物来靶向抑制肿瘤生长。 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？ 诊断试剂/特异性和灵敏度大大提高； 单克隆抗体的生产/有利于控制产品的质量和标准化生产； ADC/靶点清楚、毒副作用小。 利用AI编写本节基础知识大闯关游戏。主要问题为： 1. 制备单克隆抗体的第一步是什么？ 2. 在单克隆抗体制备中，B淋巴细胞与什么细胞融合形成杂交瘤细胞？ 3. HAT选择培养基的主要作用是什么？ 4. 单克隆抗体的主要特点是什么？ 5. 单克隆抗体不能应用于以下哪个领域？ 游戏界面如下： 通过对单克隆抗体一些关键应用的问答，对本节内容的能力层级升级为评价、应用层次，凸显新课程改革理念，同时培养学生的表达能力和逻辑论证和逻辑链建构能力。 将简单的问题融入到闯关游戏，并设计计分计时效果，让课堂变身竞技场，顿时提升学生斗志，可以极大活跃气氛。同时，简易的题目让所有学生都能参与，实现了面对每一个学生的平等教育观。 通过提示词让AI生成html网页制作知识闯关小游戏，提升了课堂的互动性和趣味性 作业设计 1． 判断题 【动物细胞融合技术】 细胞融合技术的发展使动物细胞和植物细胞融合成为可能（ ） 与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒。（ ） 灭活病毒失去感染能力，保留了抗原结构，可以诱导动物细胞融合 （ ） 动物细胞融合技术的目的是形成具有双方遗传信息的双核细胞 （ ） 【单克隆抗体】 为提高单抗制备成功率，往往需要多次给实验动物注射多种抗原 （ ） 杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎 （ ） 将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内，就可以从小鼠脾脏中提取出大量的单克隆抗体 （ ） 动物细胞融合主要为了获得细胞产品，植物体细胞杂交主要为了获得杂种植株 （ ） 2． 选择题 1.培养人细胞与小鼠细胞的融合细胞发现，细胞会随机丢失来自人细胞的染色体，将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培养，获得A、B、C三细胞株。各细胞株内含有的人染色体如下表，测定各细胞株中人体所具有的五种酶的活性。结果是： ①B株有a酶活性；②A、B、C株均有b酶活性； ③A、B株有c酶活性；④C株有d酶活性；⑤A、B、C株均无e酶活性。 若人基因的作用不受鼠基因的影响，则支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于哪条染色体上（     ） A．1、2、3、4、5 B．6、1、2、7、8 C．3、8、7、2、1 D．2、3、4、5、6 2. 下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述， 错误的是 A. 它们的原理都涉及细胞膜的流动性 B. 都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合 C. 融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞 D. 前者主要为了获得细胞产品，后者主要为了获得杂种植株 3. 科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是 A. 利用该单克隆抗体可以诊断是否感染 SARS病毒 B. 体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体 C. 将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞 D. 将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体 3． 表述题 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 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 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？ 4.假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。 参考答案： 一．判断题 【单位细胞融合技术】√ × √ × 【单克隆抗体】× × × √ 二．选择题 1.B 2.C 3.A 三．表述题 1.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.放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。 阻断肿瘤细胞的信号通路的药物来靶向抑制肿瘤生长。 3.诊断试剂/特异性和灵敏度大大提高； 单克隆抗体的生产/有利于控制产品的质量和标准化生产； ADC/靶点清楚、毒副作用小。 4.可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎,研究其发育机制,甚至可能培育出新的物种。但是,日前相关技术还不成熟,存在融合率低、胚胎死亡率高等问题,并且还可能带来些伦理方面的问题。 板书设计/课堂小结 1． 单位细胞融合技术 概念/ 方法/ 2． 单克隆抗体 优势/ 原理/ 步骤/ 注射抗原→获取2种细胞→细胞融合→筛选1→克隆化培养→筛选2→注入腹腔/体外培养 应用/ 教学反思 如何能提高学生的学习效率，一直是笔者在思考的问题。毫无疑问，充足的准备是基础，也是教师对讲台的尊重。然而，仅仅是调动教师自身的积极性，很容易出现台上五谷丰登，台下颗粒无收的惨淡窘境。 笔者所教的是基础一般的普通班学生，他们上课容易走神，抽象思维较弱，思想惰性较重。但有一个共同的特点，也是优点：普遍特别关注自己的成绩！这样一来，可以抓住他们这个特点，运用AI设置闯关游戏环节，让学生挑战得分，活跃课堂气氛。事实证明，坚持发动学生，及时记录学生表现追踪学生动态，是可以很好地发挥学生学习的积极性和主动性。 此外，课堂重点突出和学科术语的简化也是降低学习门槛和提升学习效率的关键突破口。笔者通过统一ppt风格，将每一页内容删减，一页仅有一个关键词，围绕它进行深入思考，达到消化理解的目的。 本节的遗憾是教师讲授的部分偏多，内容也偏多，节奏太快，部分学生容易出现思维跟不上而走神。应关注到这些同学并在日后的教学中提升他们的参与度与主动性。 学科网（北京）股份有限公司 $