基于抗癌藥物的細(xì)胞工程技術(shù)綜合

高三的傳統(tǒng)二輪復(fù)習(xí)的課堂形式主要是專題復(fù)習(xí)。通過專題復(fù)習(xí)，通常達(dá)到以下目的：① 從全面基礎(chǔ)復(fù)習(xí)轉(zhuǎn)入重點(diǎn)復(fù)習(xí)，對(duì)各重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行提煉和掌握，建立局部的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；② 將第一輪復(fù)習(xí)過的基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)戰(zhàn)考題中去，將已經(jīng)掌握的知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際解題能力；③ 通過高考題的綜合訓(xùn)練，把握高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，掌握解題方法，形成應(yīng)試技巧。因此，二輪復(fù)習(xí)對(duì)于學(xué)生應(yīng)付高考來說具有重要意義，不但能彌補(bǔ)一輪復(fù)習(xí)過程中留下的不足，還能全面提升自己各方面的能力。但就筆者近幾年對(duì)高三二輪復(fù)習(xí)課堂的觀察和了解，絕大多數(shù)專題復(fù)習(xí)的課堂還是存在較多的問題，值得高三教師反思和改進(jìn)。

下面以“基于抗癌藥物的細(xì)胞工程技術(shù)綜合”為例對(duì)高考二輪專題復(fù)習(xí)進(jìn)行了探討。

1 課例“基于抗癌藥物的細(xì)胞工程技術(shù)綜合”的過程和分析

1.1 課堂引入

課堂引入主要包括4個(gè)方面：① 通過圖片介紹癌癥在我國(guó)的發(fā)病情況以及高發(fā)區(qū)域的分布，引出本節(jié)課的社會(huì)熱點(diǎn)問題；② 再一次明確《考試說明》上對(duì)“癌癥”的考查內(nèi)容及要求，引出惡性腫瘤治療的一個(gè)方面——藥物治療；③ 用圖片展示清華大學(xué)施一公教授獲得2014年愛明諾夫獎(jiǎng)，其研究成果為抗癌藥物的開發(fā)提供了重要的線索；④ 用圖片展示新近研制的抗癌藥物——苦馬豆素，簡(jiǎn)要介紹其具有良好的抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用，但價(jià)格昂貴，不易從植物中提取。

1.2 苦馬豆素抑癌作用的實(shí)驗(yàn)分析

背景引入：展示2011年第12期的《生物學(xué)教學(xué)》雜志上關(guān)于苦馬豆素抗癌作用的科研論文《苦馬豆素對(duì)小鼠肝癌Hepal-6細(xì)胞體外生長(zhǎng)的抑制作用》，并從該論文中提煉有用信息，編成試題，供學(xué)生訓(xùn)練。

學(xué)生訓(xùn)練：苦馬豆素（SW）是從灰苦馬豆中分離出來而得名，被認(rèn)為是“未來的腫瘤治療藥物”。以下是相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究步驟及結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)步驟：

① 將等量的小鼠肝癌Hepal-6細(xì)胞懸液，分別接種于若干支含等量培養(yǎng)液的培養(yǎng)瓶中。

② 將培養(yǎng)瓶放于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，靜置、去除上清液。

③ 分別加入等量但含不同SW濃度的培養(yǎng)液，于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)。

④ 分別在24 h、48 h、72 h時(shí)吸取培養(yǎng)液，觀察結(jié)果，得到不同濃度SW對(duì)細(xì)胞存活率影響曲線。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

請(qǐng)回答：

（1） 培養(yǎng)箱中5%CO2的作用是 。

（2） 處于間期的肝癌Hepal-6細(xì)胞，其分子水平的主要變化是 。

（3） 步驟③要設(shè)置對(duì)照組，對(duì)照組的處理方法應(yīng)為 。步驟③中每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置5個(gè)培養(yǎng)瓶同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，計(jì)數(shù)后統(tǒng)計(jì)平均值，這是為了

，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可信。

（4） 分析圖中曲線可知，SW對(duì)肝癌Hepal-6細(xì)胞作用效果的特點(diǎn)是：① ；

② 。

（5） 將培養(yǎng)48 h的培養(yǎng)液離心，去除上清液后經(jīng)過一系列的處理及分析，得到培養(yǎng)48 h細(xì)胞數(shù)目及凋亡蛋白Bax和Bcl-2的表達(dá)量，見表1：

據(jù)此推測(cè)，SW可能是通過誘發(fā)癌細(xì)胞 來抑制腫瘤生長(zhǎng)的，其原因可能是SW促進(jìn)了癌細(xì)胞內(nèi)

的表達(dá)。

訓(xùn)練意圖：通過背景資料的介紹，讓學(xué)生先大概了解苦馬豆素真實(shí)的研究進(jìn)展，苦馬豆素對(duì)小鼠肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)具有抑制作用。通過原創(chuàng)試題的編制和訓(xùn)練，幫助學(xué)生再次鞏固動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和探究性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)。重在提升學(xué)生從曲線和圖表中獲取正確信息的能力以及結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、推理的能力。

1.3 苦馬豆素的細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)

背景引入：全世界范圍內(nèi)，苦馬豆素的供求關(guān)系嚴(yán)重失衡。科學(xué)家利用升華法和高效液相色譜分離法從苦馬豆中分離到苦馬豆素純品，提取率分別為0.001 4%和0.005 2%。但苦馬豆素優(yōu)異的生物活性，使得科學(xué)家對(duì)其提取和生物合成產(chǎn)生了巨大的興趣。展示2012年第12期《農(nóng)業(yè)科學(xué)研究》雜志上論文《苦馬豆素的來源及生物合成研究進(jìn)展》、2009年第29卷《有機(jī)化學(xué)》雜志上論文《抗癌天然產(chǎn)物苦馬豆素的合成研究進(jìn)展》和《苦馬豆素全合成新進(jìn)展》。引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用所學(xué)的植物細(xì)胞工程相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)苦馬豆素的新技術(shù)。

學(xué)生訓(xùn)練：① 請(qǐng)利用植物細(xì)胞工程的相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)苦馬豆素工廠化生產(chǎn)的流程圖。② 一般用播種的方式對(duì)苦馬豆進(jìn)行擴(kuò)大培育，請(qǐng)利用植物細(xì)胞工程技術(shù)設(shè)計(jì)制備苦馬豆人工種子的流程圖。與①依據(jù)的原理、操作方法上有何不同？

訓(xùn)練意圖：通過背景資料的介紹，讓學(xué)生了解苦馬豆素在真實(shí)生活中的需求，許多科學(xué)家正通過不同科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)加緊研發(fā)苦馬豆素生產(chǎn)的新途徑。本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的兩個(gè)問題能點(diǎn)擊知識(shí)的核心和難點(diǎn)；訓(xùn)練方法上也有所創(chuàng)新，要求學(xué)生畫生產(chǎn)的流程圖；還有將兩個(gè)過程進(jìn)行比較，比傳統(tǒng)的題目訓(xùn)練更具有思維性和開放性。訓(xùn)練①要求學(xué)生掌握植物細(xì)胞培養(yǎng)的過程（如圖2），訓(xùn)練②要求學(xué)生掌握植物組織培養(yǎng)的過程以及人工種子包埋等過程（圖3）。兩個(gè)過程依據(jù)的原理和實(shí)際生產(chǎn)過程存在較大的差異。

1.4 苦馬豆素副作用的實(shí)驗(yàn)分析

背景引入：任何藥物在使用過程中都會(huì)出現(xiàn)與治療目的無關(guān)的作用稱為副作用，副作用有時(shí)會(huì)對(duì)其他正常組織器官造成傷害，因此臨床上須規(guī)范藥物的使用方法和使用劑量等問題。展示“中國(guó)科技論文在線網(wǎng)”上的兩篇論文《苦馬豆素對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞免疫功能的影響》和《苦馬豆素對(duì)新生SD大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)學(xué)損傷作用的研究》。改編和重組試題，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)判斷苦馬豆素的副作用。

學(xué)生訓(xùn)練：通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的方法可以研究苦馬豆素是否誘發(fā)正常細(xì)胞染色體畸變，請(qǐng)你完成下列實(shí)驗(yàn)并回答有關(guān)問題：

材料用具：

肝臟小塊、苦馬豆素溶液、某種酶液、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液、動(dòng)物細(xì)胞固定液、適宜濃度的龍膽紫染液、生理鹽水、滅菌設(shè)備、滴管、培養(yǎng)皿、剪刀、錐形瓶、培養(yǎng)瓶、恒溫箱、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1） 制備細(xì)胞懸浮液。

把肝臟小塊放在培養(yǎng)皿中剪碎，轉(zhuǎn)入錐形瓶中，加入 酶液（寫出酶的具體名稱）處理，使組織離散成單個(gè)細(xì)胞，再加入動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液，制成細(xì)胞懸浮液。

（2） 進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。

① 取A、B兩個(gè)潔凈的培養(yǎng)瓶， 。②向A培養(yǎng)瓶中加入適量的苦馬豆素溶液并將培養(yǎng)瓶搖勻；向B瓶中加入 。在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，由于動(dòng)物細(xì)胞在培養(yǎng)瓶中貼壁生長(zhǎng)具有 現(xiàn)象，所以細(xì)胞停止分裂增殖時(shí)，培養(yǎng)瓶壁上形成的細(xì)胞層數(shù)是 。

（3） 制作臨時(shí)裝片。

① 細(xì)胞增殖到大約第8代左右時(shí)，同時(shí)從恒溫箱中取出二個(gè)培養(yǎng)瓶，再次將瓶?jī)?nèi)動(dòng)物細(xì)胞處理成細(xì)胞懸浮液，加入動(dòng)物細(xì)胞固定液以便迅速殺死并固定細(xì)胞。

② 靜置一段時(shí)間后，分別從各培養(yǎng)瓶底部吸取適量的細(xì)胞懸浮液，滴在與培養(yǎng)瓶有相同編號(hào)的載玻片的中央， ，3～5min后，蓋上蓋玻片。

（4） 鏡檢和統(tǒng)計(jì)

把臨時(shí)裝片放在顯微鏡下，先用低倍鏡后用高倍鏡，尋找處于 期的細(xì)胞。并與B組觀察結(jié)果作對(duì)比。

預(yù)期結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)論

訓(xùn)練意圖：人教版《選修3》教材“動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用”部分有如下描述：科學(xué)家培養(yǎng)正常或各種病變的細(xì)胞，用于生理、病理、藥理等方面研究，如用于篩選抗癌藥物等為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù)。本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)一方面緊扣細(xì)胞培養(yǎng)的基本技能，同時(shí)關(guān)注生產(chǎn)實(shí)踐，關(guān)注真實(shí)的科學(xué)研究，同時(shí)也對(duì)教材中的上述描述作了有效的回應(yīng)。訓(xùn)練中從定性分析到最后的定量分析，讓學(xué)生明確生產(chǎn)實(shí)踐中必須找到一個(gè)合理的苦馬豆素濃度，既能有效抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，又能減小對(duì)正常細(xì)胞的傷害。

1.5 苦馬豆素“生物導(dǎo)彈”的制備

背景引入：從目前臨床試驗(yàn)來看，單克隆抗體主要用于癌癥的治療。如果把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體跟放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”，注入體內(nèi)，借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用，能將藥物定向帶到癌細(xì)胞所在位置，在原位殺死癌細(xì)胞。這樣既不損傷正常細(xì)胞，又減少了用藥劑量。因此，如果將苦馬豆素和相應(yīng)的單克隆抗體相結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，將是一種療效高、毒副作用小的新型藥物。引導(dǎo)學(xué)生思考如何生產(chǎn)相應(yīng)的單克隆抗體。

學(xué)生訓(xùn)練：請(qǐng)結(jié)合單克隆抗體制備技術(shù)，設(shè)計(jì)抗肝癌細(xì)胞的單克隆抗體的制備流程。繼續(xù)思考：通過上述流程制備的單克隆抗體與苦馬豆素結(jié)合形成的“生物導(dǎo)彈”注入肝癌病人體內(nèi)后，可能有什么不良反應(yīng)？如果苦馬豆素不容易進(jìn)入癌細(xì)胞，可采取什么樣的方法？

訓(xùn)練意圖：通過背景資料的介紹，讓學(xué)生自然而然想到降低苦馬豆素副作用的解決方法，很容易聯(lián)想到單克隆抗體制備的相關(guān)知識(shí)。通過訓(xùn)練，幫助學(xué)生再次強(qiáng)化單克隆抗體的制備過程，尤其要注意制備過程中抗原的選擇問題，抗原應(yīng)來源于肝癌細(xì)胞表面的相關(guān)蛋白質(zhì)。通過動(dòng)物制備的單克隆抗體注入人體中，可能引發(fā)人體相應(yīng)的免疫排斥反應(yīng)或過敏反應(yīng)，學(xué)生可聯(lián)系蛋白質(zhì)工程技術(shù)對(duì)單克隆抗體進(jìn)行改造。如果苦馬豆素不容易進(jìn)入癌細(xì)胞，學(xué)生可聯(lián)系人工膜技術(shù)，用人工磷脂小球包裹藥物運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)細(xì)胞，通過小球膜和細(xì)胞膜的融合，將藥物送入細(xì)胞，從而達(dá)到治療的目的。訓(xùn)練過程中，既突出了單克隆抗體的制備過程，同時(shí)又巧妙地聯(lián)系了蛋白質(zhì)工程、人工生物膜技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)學(xué)生思維的拓展是很有效的。

2 二輪專題復(fù)習(xí)課的建構(gòu)

2.1 具有明確的課堂主題

與新授課要有明確的教學(xué)目標(biāo)相比，高三專題復(fù)習(xí)課除了教學(xué)目標(biāo)外，更需有明確的課堂主題，圍繞主題設(shè)計(jì)相應(yīng)的課堂環(huán)節(jié)，通過環(huán)節(jié)的實(shí)施達(dá)到相應(yīng)的復(fù)習(xí)目標(biāo)。本節(jié)專題復(fù)習(xí)課以“抗癌藥物——苦馬豆素”為課堂主題，以“苦馬豆素的抑癌作用→苦馬豆素的細(xì)胞工程生產(chǎn)→苦馬豆素的副作用→苦馬豆素‘生物導(dǎo)彈’的制備”為課堂主線，合理自然綜合了植物組織培養(yǎng)、人工種子制備、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)以及單克隆抗體制備等細(xì)胞工程的相關(guān)考點(diǎn)。

2.2 具有巧妙的情景創(chuàng)設(shè)

傳統(tǒng)的專題復(fù)習(xí)課幾乎沒有情景創(chuàng)設(shè)環(huán)節(jié)，上來就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某種能力展開復(fù)習(xí)，如果組織不好，課堂乏味，更多的時(shí)候都是低水平重復(fù)，很難激發(fā)學(xué)生復(fù)習(xí)的興趣，復(fù)習(xí)的效率可想而知。本節(jié)專題復(fù)習(xí)課以社會(huì)熱點(diǎn)“癌癥”為切入點(diǎn)，一開始通過清華大學(xué)施一公教授的科研成果為背景引入抗癌藥物，然后圍繞苦馬豆素的一系列科研過程展開復(fù)習(xí)，從學(xué)生的角度來說，也許知識(shí)是陳舊的，但課堂的情境是全新的，是感興趣的。

2.3 具有豐富的訓(xùn)練形式

說到高三的訓(xùn)練，學(xué)生想到的肯定是做大量的題目。通過題海戰(zhàn)術(shù)，提高學(xué)生的應(yīng)試能力。本節(jié)專題復(fù)習(xí)課在學(xué)生訓(xùn)練環(huán)節(jié)上有了很多的創(chuàng)新，就訓(xùn)練內(nèi)容看，既有教材核心主干知識(shí)的填空，也有知識(shí)的總結(jié)和及時(shí)歸納；就訓(xùn)練形式看，既有傳統(tǒng)的題目訓(xùn)練，但這些題目都是原創(chuàng)或改編，和課堂、教師的意圖是緊密相扣的，又有創(chuàng)新的訓(xùn)練形式，如要求學(xué)生畫相應(yīng)的過程圖和作比較等。訓(xùn)練形式的多樣化，既避免了學(xué)生對(duì)某種單一訓(xùn)練形式的疲倦和厭惡，也確實(shí)從各方面提高了學(xué)生的解題能力。

3 結(jié)語

高三專題復(fù)習(xí)課無論從哪個(gè)方面或哪個(gè)層次來說，對(duì)學(xué)生是至關(guān)重要的。不但要保證專題復(fù)習(xí)課的正常開設(shè)，同時(shí)要不斷研究、不斷創(chuàng)新專題復(fù)習(xí)課的各個(gè)方面，真正提升專題復(fù)習(xí)課的效果和效率，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)以及升入高校深造作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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