細胞工程二輪復習菜單式教學設計

王景花

學情分析：學生對細胞工程的相關內容，包括植物組織培養、動物細胞的培養、細胞的融合、單克隆抗體及克隆動物等有了一定的了解，但對這些知識之間的聯系、細胞工程知識的應用不太準確。通過本節課的復習，讓學生對細胞工程的知識更系統化、生活化、直觀化。

教材分析：本節知識的復習建立在學生對細胞結構的認識、對細胞體外培養的了解，根據學生的學情，教師可以對教材中的細胞培養、細胞融合、單克隆抗體的制備等方面知識，通過診斷菜單要求學生課前完成相關復習，重點通過設計進階菜單完成現實生活中的應用。

1 診斷菜單設計：圍繞癌細胞增殖計數和抑癌展開提問

本部分內容包括癌細胞的特點、體外培養增殖的條件、分裂的方式、計數方式、抗癌方式如何進行對比實驗驗證藥物的藥效等。各學習小組通過討論，寫出小組的看法和認識中的不足。

教師將各小組的討論匯總為診斷菜單，并設計課堂教學的進階菜單。

2 進階菜單設計：圍繞抗癌藥物的生產和應用展開設計

實驗方案一：探究某種抗癌新藥——苦馬豆素，對人肝癌細胞體外生長的影響。

（1） 著重要求學生對苦馬豆素的作用效果進行實驗設計，對其藥效進行質的分析。

（2） 要求學生通過質的分析后，進行量的分析，分別以濃度和時間為自變量設計實驗。

（3） 要求學生對實驗中的條件，即無關變量的控制作出準確的說明。

實驗方案二：苦馬豆素的作用效果好，但提取量少，價格昂貴，所以批量化生產迫在眉睫。

（1） 要求學生設計生產苦馬豆素的生產流程。

（2） 說出這樣生產苦馬豆素的優勢。

（3） 要求學生討論提取苦馬豆素的最佳方法。

實驗方案三：使用苦馬豆素進行抗癌治療的方法，主要是化療，副作用非常大，改善的方法是將苦馬豆素直接帶到癌細胞所在部位。

（1） 要求學生設計抗肝癌細胞的單克隆抗體。

（2） 抗體只能識別抗原即癌細胞，而無法消滅癌細胞，學生討論怎樣將藥物和抗體有效結合，達到消滅癌細胞的目的。

（3） 學生討論制備苦馬豆素生物導彈的相關注意事項。

（4） 說出治療過程中的不良反應和控制方法。

通過對進階菜單的分組討論，各學習小組代表匯報三個方案的交流分析情況，對集中的問題進行組間互動，以師生互動、生生互動的形式，最終達成一致的看法。

3 反饋菜單的設計：圍繞細胞工程的原理和方法及應用展開訓練

3.1 與苦馬豆素實驗相關的鞏固練習

苦馬豆素（SW）最早是從植物灰苦馬豆中分離獲得，為了研究SW是否具有抑制腫瘤細胞生長的作用，許多學者做了大量研究，實驗過程及實驗結果如下：

① 取小鼠肝癌Hepal-6細胞。② 制成單細胞懸液，等量接種于多孔板，加入等量培養液，每組設5個平行孔。③ 于37℃、5%CO2培養箱中培養24 h后靜置去除上清液。④ 加入等量不同濃度的SW溶液，于37℃、5%CO2培養箱中培養。⑤ 分別在24 h、48 h、72 h時吸取培養液，觀察記錄結果，得到不同濃度的SW對細胞存活率的影響曲線（圖1）。⑥ 將培養48 h的培養液離心，細胞染色，在熒光顯微鏡下觀察拍照，記錄正常細胞和凋亡細胞的數目，并采用免疫熒光細胞技術檢測細胞凋亡蛋白Bax和Bcl-2的表達量狀況，匯總統計結果見表1。

回答下列問題：

（1） 實驗中首先將小鼠肝癌Hepal-6細胞制成單細胞懸液，于37℃、5%CO2培養箱中培養的目的是 。培養箱中要有適量的無菌空氣，原因是

。肝癌細胞懸液中細胞有懸浮生長的特征，可能的原因是 。

（2） 實驗中利用多孔板培養時，每組設置5個平行孔同時進行培養，計數后統計平均值是為了

。

（3） 分析圖中曲線可知，SW對肝癌Hepal-6細胞的作用效果是：① ；② 。

（4）表中結果說明SW可以誘發細胞 ，從而抑制腫瘤細胞生長，從分子水平上分析，SW可能是導致癌細胞內 的合成量增加。

3.2 與植物組織培養代謝產物提取相關的鞏固練習

為了獲得植物次生代謝產物，先用植物外植體獲得愈傷組織，再在液體培養基中懸浮培養。（1） 外植體經誘導后形成愈傷組織的過程稱為 。

（2） 在愈傷組織懸浮培養時，細胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如圖2所示。細胞干重在12 d后下降的原因有 培養液中蔗糖的作用是 、 。

（3） 多倍體愈傷組織細胞產生的次生代謝產物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細胞經 處理，會產生染色體加倍的細胞。為檢測愈傷組織細胞染色體數目，壓片前常用纖維素酶和 酶解離愈傷組織。若愈傷組織細胞（2n）經誘導處理后，觀察到染色體數為8n的細胞，合理的解釋是 、

。

（4） 為了更好地獲得次生代謝產物，生產中采用植物細胞的固定化技術，其原理與酵母細胞固定化類似。下列說法正確的有 （填序號）。

① 選取旺盛生長的愈傷組織細胞包埋；② 必須在光照條件下培養；③ 培養過程中需通空氣；④ 固定化后植物細胞生長會變慢

3.3 與藥物結合單抗制備相關的習題鞏固練習

H18雜交瘤細胞產生的抗人肝癌單克隆抗體HAb18對于人體肝癌的靶向治療具有重要的意義，但H18雜交瘤細胞在培養過程中的凋亡現象，制約著細胞的高密度培養以及生產能力的提高。通過基因工程可改造H18雜交瘤細胞的抗凋亡能力，相關研究步驟如下：

① 細胞培養：將人肝癌細胞在含10%小牛血清的培養液中培養。一段時間后，用胰蛋白酶處理培養液，漂洗后調整細胞懸液濃度為1×107個·mL-1。

② 免疫小鼠：向小鼠體內注射肝癌細胞懸液0.8 mL，以后每隔2周免疫1次，共3次，最后一次免疫后3 d，取脾臟制成細胞懸液備用。

③ 細胞融合及篩選：將脾臟細胞懸液和骨髓瘤細胞懸液在50%PEG作用下進行融合，篩選出能產生抗人肝癌單克隆抗體HAb18的H18雜交瘤細胞。

④ 改造H18雜交瘤細胞：利用PCR技術獲得小鼠的bcl-XL基因（抗凋亡基因），構建表達載體，通過脂質體法導入H18雜交瘤細胞，再篩選出抗凋亡能力明顯提高的H18雜交瘤細胞。

請分析回答：

（1） 步驟①肝癌細胞培養液中加入小牛血清的目的是 ，培養液中還需加入一定量抗生素的目的是 。

（2） 步驟②中，肝癌細胞免疫小鼠需在一定時間內間隔注射3次，其目的是 。

（3） 步驟③中，除了用50%PEG促進細胞融合外，常用的生物誘導因素是 。步驟④中通過脂質體法將表達載體導入H18雜交瘤細胞的原理是 。

（4） 與普通抗肝癌藥物相比，用抗人肝癌單克隆抗體HAb18與相應抗癌藥物結合制成的“生物導彈”治療肝癌的主要優點是 。

各學習小組利用課堂10 min解決三道細胞工程典題。各小組組長計算各小組成績及錯誤，分析匯總反饋給教師，通過課外指導由各組長引領組內消化。

菜單式復習改變了傳統的復習模式，在學生自學基礎上進行預約式的“點菜式”復習。通過模式的驅動，以診斷菜單、進階菜單，反饋菜單為統領，以小組合作學習為抓手、以自主、合作、探究為本質，依托“三維目標”，通過“先學后教，以學定教，依需定學，因需施教”而達成三維目標，讓學生有目標地學，自主地學，開心地學，成功地學。