资源简介

人教版（2019）选择性必修 3 生物技术与工程 第 2 章 细胞工程
第 2 节 动物细胞工程
细胞融合技术与单克隆抗体（教学设计）
教材分析
“细胞融合技术与单克隆抗体 ”是人教版（2019）选择性必修 3《生物技术与工程》
第 2 章“动物细胞工程 ”第 2 节“细胞融合技术与单克隆抗体 ”中的内容。
《普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》对单克隆抗体相关的具体内容 要求是“概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术”，教学提示为: “收集单克隆抗 体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享”。单克隆抗体技术是动物细胞工程领域中
非常重要的技术之一，也是细胞工程学习的重难点。
教材先用简洁的文字介绍了动物细胞融合技术的概念、原理、方法、意义以及应用。 笔者从“细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术”角度出发，将该内容作为单克隆抗 体制备过程中的一项技术难题来处理。教材从传统抗体生产存在的问题入手，引出单克隆
抗体的概念，进一步提出问题——怎样才能获得单克隆抗体？单克隆抗体制备流程较复
杂，教材采用示意图与文字相结合的方式，以利于学生理解。
学情分析
学生之前已经学习掌握了植物细胞工程的理论部分，对细胞工程的应用价值有了一定 的认同，但是对于某些应用，学生总会觉得离生活太远。癌症治疗是社会热点问题，学生 有着强烈的学习动机。在癌症的诊断和治疗过程中，很多临床方面的进步都依托于生命科 学尤其是动物细胞工程的发展。在此真实情境下，教师可以和学生一起讨论各种技术的应 用前景及潜在问题，引导学生逐步形成科学思维。在关注热点问题及医学进步的同时，学
生也可以提高社会责任意识。
另外，选择性必修 1 中对于免疫部分的学习已经为疾病的预防、诊断和治疗打下了知 识基础，此时再真正的结合可行性技术进行过程的设计、问题的解决、原理的应用也是学
以致用，体验科学-技术-社会三者之间的关系。
学习重点难点
1.概述单克隆抗体制备的过程。
2.单克隆抗体在临床上的应用。
本节课的设计从真实情境出发，资料的丰富性为反转课堂奠定了基础，即教师提出大
的真问题，激发学生的内在学习动机。师生再拆解大问题为一个个小任务、小问题，共同
分析、解释、评价、设计等，最终达到对大问题的解决。
开放性学习环境
希沃白板工作台 分组讨论模式
学习目标
结合教材分析，确定本课时的教学目标如下：
1.通过呈现 2018 年诺贝尔生理学奖获得者的研究成果， 回顾癌症治疗的新思路。以任务驱
动引领学生将所学的免疫学和细胞工程技术的相关知识学以致用，体验科学-技术-社会三
者的关系。
2.针对癌症治疗的真实需求，利用免疫学和细胞工程技术的相关知识提出初步的工程学构
想，设计简单的单克隆抗体的制备的初步流程。
3.通过对单克隆抗体的制备流程进行可行性分析和技术难题分析，选取恰当的技术和方法，
培养科学思维。
4.通过设计新冠病毒单抗药物的生产流程， 运用生物学基本概念和原理。并通过兴趣小组成 员分享展示单克隆抗体在诊断试剂、治疗疾病方面的应用， 认同单克隆抗体具有广阔的应用
前景，提升社会责任意识。
(
呈现
2018
年诺贝尔生理学奖获得者的研究成果的真实情
境，回忆癌症治疗的新武器。引入问题“如何获得大量
)
教学环节：
创设真实情境引入新课
传统抗体的制备过程和
缺陷
单克隆抗体的制备过程
以 PD-1 抗体制备为例， 结合特异性免疫的内容， 讨论传统
解决传统抗体制备缺陷的新思路
引入问题“怎样获得既能分泌抗体， 又能在体外培养的无 限增殖细胞？ ”引导学生思考解决传统抗体制备缺陷的新
思路，引出单克隆抗体初步的生产方案。
设计单克隆抗体的初步生产方案
针对癌症治疗的真实需求， 利用免疫学和细胞工程技术 的相关知识提出初步的工程学构想， 设计简单的单克隆抗
体的制备的初步流程。并思考： “怎么做？是否可行？遇
到哪些技术难题”， 进而体验科学-技术-社会三者的关系。
解决技术难题
1.有什么方法可以促进融合？
2.两次筛选的先后顺序？
2-1 如何筛选杂交瘤细胞？
交流单克隆抗体在临床中的
应用
诊断试剂—根据胶体金试纸的原理解释各组检测结果
(
小结
)
(
一句话总结单克隆抗体的概念和优点
)
学 习 任 务 教师活动 学生活动 设计意图
真 实 情 境导入 播放2018 年诺贝尔生理学奖获得者的 研究成果， 回忆癌症治疗的新武器。引入问 题“如何获得大量 PD-1 抗体？ 观看视频， 回忆癌 症的免疫疗法 创设情境， 基于真实情 境激发学生 内在学习动 机
传统抗 体的制 备过程 和缺陷 以 PD-1 抗体制备为例， 结合特异性免疫的 内容，讨论传统抗体制备的方法。 并分析传统方法制备的抗体有何缺陷？ 概述传统抗 体制备的方法：向 动物反复注射某 种抗原， 使动物产 生抗体后， 从血清 中分离提纯所需 抗体。 这就决定了 传统方法获得的 血清抗体使多种 抗体的混合物， 化 学性质非常相似， 很难分离。 从传统抗体 生产存在的 问题入手， 引入单克隆 抗体的制备
单克隆 抗体的 制备过 程 解决传统抗体制备缺陷的新思路 引入问题“怎样获得既能分泌抗体， 又能在 体外培养的无限增殖细胞？” 引导学生思考解决传统抗体制备缺陷的新 思路。 活动 1：尝试设计单克隆抗体的生产方案 利用免疫后小鼠提取的 B 细胞和骨髓瘤细 胞如何生产大量 PD-1 的单一抗体呢？ 虽然抗体的纯化 很难实现， 但是特 异性抗体是由被 激活的 B 细胞产生 的，分离 B 细胞简 单可行。 解决问题的新思 路是：融合骨髓瘤 细胞和能产生抗 体的效应 B 细胞。 结合已 学知识， 引 出单克隆抗 体的制备思 路 分析真 实问题解决
活动：分 析 胰 岛 素 和 胰 高 血 糖 素 的 作 用途径 你打算怎么做？分析方案的可行性？并思 考支撑这一方案的生物学原理是什么？思 考在操作过程中可能会遇到哪些技术难 题？ 解决技术难题 1. 植物细胞的促融方法有哪些？这些方法 在动物细胞融合过程中是否也可以使用？ 教师补充病毒表面含有的糖蛋白和一些酶 能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用， 使细胞 相互凝集，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分 子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 2. 分析两次筛选的先后顺序 可行性方面。 1.由于细胞膜具有 一定的流动性， 所以可以进行细 胞融合 2.杂交细胞由于具 有癌细胞的特点， 可以无限增殖， 所 以根据动物细胞 培养的原理， 也可 行。 并从各个方面分 析可能的技术难 题 思考、回答 回忆植物体细胞 杂交的内容， 用相 似的基本原理和 方法解决新情境 中的新问题。 先分离产生单一 PD-1抗体的B细胞 不合理， 因为体内 B 细胞的种类虽然 很多， 但每种都很 少， 很难筛选， 只 过程中的技 术难题，应 用已学免疫 学知识，真 正的结合可 行性技术进 行过程的设 计、问题的 解决、原理 的应用，培 养科学思维 和 提 出 问 题、解决问 题的能力
2-1.如何筛选杂交瘤细胞？ 活动 2：设计筛选杂交瘤细胞的方法 DNA 合成有 2 条途径： D 通路和 S 通 路。 B 细胞有两条通路但不能连续分裂， 骨髓瘤细胞只有 D 通路。而氨基喋呤能阻 断 D 通路。根据以上信息，设计一种方 法，从培养液中筛选出杂交瘤细胞。 2-2 如何筛选能产生单一 PD-1 抗体的杂 交瘤细胞 介绍 1.有限稀释法：用细胞培养液将杂 交瘤细胞稀释至每毫升含有 7-8 个细胞， 再按每孔 0.1Ml,分别注入培养板。这样就 保证了每孔中细胞的数量应该小于等于 1. 再用倒置相差显微镜严格检查，确保每个 有培养得到获得 大量杂交瘤细胞 后才方便筛选。 思考讨论用 HAT 选 择培养基筛选杂 交瘤细胞的方法。 比较体内培养和 体外培养的差异 提 供 HAT 选 择 培 养基的相关 材料，训练 学生获取信 息的能力和 实验探究的 能力。 利用动 画直观展示 ELISA 的 工 作原理，体 验科学家巧 妙的的解决 思路和办法
孔最多只有 1 个细胞，培养使其增殖。 2.动画展示 ELISA 工作原理 3.如何获得大量 PD-1 的单克隆抗体？
交 流 单 克 隆 抗 体 在 临 床 中 的 应用 2014 年靶点为 PD-1 的单抗药物欧狄沃 和可瑞达一经上市就备受瞩目。 介绍我国单抗药行业的发展优势 除了这一种药物，单克隆抗体在临床上 还有着广泛的应用。我们生物兴趣小组的同 学课前收集了大量资料， 接下来请他们交流 和展示单克隆抗体在疾病治疗和诊断试剂 方面的应用。 活动 。：交流单克隆抗体在临床中的应 用 诊断试剂方面： 介绍新冠病毒检测试剂盒（抗原）胶体金纸 层析实验原理 疾病治疗方面 在病毒感染方面， 单克隆抗体药物还可 以用于治疗新冠病毒感染， 分析和结果判读 : 当 C、T 线 都 显 色时， 证明检测结 果 为阳性 ;若只有 C 线显色， 说明结果 为阴性;若 C、T 均不显色或只有 T 线显色， 则证明 操作不当或试纸 条失效 学生展示单抗药 物在癌症、自身免 疫和病毒感染方 面的应用 提升民族自 豪感，并鼓 励从事相关 研究 结合社会热 点话题，解 决实际生活 需要 通过建构和 完善流程，
(
培养细胞并获
得大量抗体
) (
杂交细胞
) (
融
合
) (
筛
选
) (
筛选杂交瘤细胞
) (
作业布置
)
活动 4 设计新冠病毒单克隆抗体药物 的生产方案 写出制备新冠病毒的单克隆抗体药物 的基本生产流程。 让学生形成 对单克隆抗 体制备过程 的完整认识
小结 概括单克隆抗体的概念 分析单克隆抗体的优点 布置调查作业
板书设计
第二节 细胞融合技术与单克隆抗体
注射 PD-1 小鼠的 B 细胞
骨髓瘤细胞
扩大生产
筛选产生单一抗 体的细胞
每小组选择任意感兴趣的任务单， 交流、分享搜集到的有关单克隆抗体在临床上应用的
资料。
实践作业任务单 1：单克隆抗体在疾病治疗上的应用
班级 姓名
题号 调查任务问题 我的调查结果
1. 2018 年诺贝尔生 理学或医学奖诺 奖介绍
2. 梳理单抗药物在 各种疾病中的应 用
3. 选择其中一种疾 病，梳理治疗机 理
本作业但问题 1 的设置在于考察生命观念， 要求学生能从分子和细胞水平认识生物的结
构与功能相适应，稳态与平衡。
问题 2 在于培养学生查阅资料，分析综合的能力
问题 3 的设计在于考察生命观念和科学思维， 要求学生具有信息观， 并能运用观念分析 和解释简单情境中的生命现象。能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念， 并
用文字或图示的方式表达，进而用其解释相应的生命现象。都属于素养级别水平二的要求。
实践作业任务单 2：单克隆抗体在诊断检测上的应用
班级 姓名
题号 调查任务问题 我的调查结果
1. 解释新冠病毒检 测试剂盒（抗原） 胶体金纸层析实 验原理
2. 设计新冠病毒抗 体检测试剂盒
3. 调查新冠病毒核 酸检测的原理
4 比较新冠病毒核 酸检测、抗原检 测、抗体检测的 区别 项目 核酸检测 抗体检测 抗原检测
样本来源
检测底物
原理
特异性抗体 使用情况
优势
不足
本作业但问题 1 的设置在于考察生命观念和科学思维， 核心素养水平表现为要求学生能 从分子和细胞水平认识生物的结构与功能相适应；能够认识到生物学概念都是基于科学事实
经过论证形成的，并能用这些概念解释现象。
问题 2 在于培养学生科学探究的能力， 讨论并尝试解释抗体检测试纸条的制备方案和工
作原理，引领学生将所学相关知识加以复习巩固和迁移应用。
问题 3 的设计在于培养学生查阅资料， 分析综合的能力。虽然学生还未学习 PCR 的基本
原理，但必修二遗传的分子基础已经为查找资料奠定了理论基础。
问题 4 的设计是基于显示生活中的真实情境， 分析不同处境下的人群应该使用何种检测
手段，并能够根据检测结果，分析其临床学意义，提升学以致用的能力。
实践作业任务单评价量规
评价指标 A 级（8-10 分） B 级（4-7 分） C 级（0-3 分） 得分
自 评 组内互评
1 2 3 4
调查收集 能够顺畅地运 用多种途径收 集大量有价值 的资料， 认真调 查，并能理解他 人表达的观点， 准确收集其他 能够较好的运 用基中方式收 集一定的资料， 可以完成调查， 不能完全理解 他人表达的观 点，只能收集部 能够使用较少 的方式收集资 料，资料较为杂 乱或部分内容 缺失， 无法理解 他人的观点， 不 能很好地收集
组员补充的信 息 分其他组员补 充的信息 组员补充的信 息
科学解释 能够结合调查 资料利用已学 对调查问题进 行科学解释， 并 能有逻辑地清 晰表达观点 结合调查资料 解释所调查的 问题中存在一 定科学错误， 或 表达不清晰 不能科学地解 释所调查的问 题，错误很多， 表达观点逻辑 混乱
合作参与 能够组织组员 合作， 积极主动 与组员沟通， 发 挥个人领导作 用实现共同合 作完成任务 能较好地与组 员沟通， 较为主 动地参与沟通， 在团队中能够 配合发挥一定 作用 在组内比较被 动，很少发挥个 人作用， 但可听 从组织安排
教学反思：
单克隆抗体在癌症治疗、新冠肺炎的诊断、治疗方面应用的情境性为此部分知识的学习 创造了学以致用的载体。本课联系热点问题， 通过有挑战性的任务和问题串层层深入， 提升 学生分析和解决实际应用性问题的能力。在本课的设计中， 注重对于科学思维的培养， 注重 情境性， 充分调动了学生的积极性， 通过将大问题拆解成一个个学生可以解决的小问题， 实
现了知识的迁移。

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