基于抗癌药物的细胞工程技术综合

高三的传统二轮复习的课堂形式主要是专题复习。通过专题复习，通常达到以下目的：① 从全面基础复习转入重点复习，对各重点、难点进行提炼和掌握，建立局部的知识网络；② 将第一轮复习过的基础知识运用到实战考题中去，将已经掌握的知识转化为实际解题能力；③ 通过高考题的综合训练，把握高考命题的特点和规律，掌握解题方法，形成应试技巧。因此，二轮复习对于学生应付高考来说具有重要意义，不但能弥补一轮复习过程中留下的不足，还能全面提升自己各方面的能力。但就笔者近几年对高三二轮复习课堂的观察和了解，绝大多数专题复习的课堂还是存在较多的问题，值得高三教师反思和改进。

下面以“基于抗癌药物的细胞工程技术综合”为例对高考二轮专题复习进行了探讨。

1 课例“基于抗癌药物的细胞工程技术综合”的过程和分析

1.1 课堂引入

课堂引入主要包括4个方面：① 通过图片介绍癌症在我国的发病情况以及高发区域的分布，引出本节课的社会热点问题；② 再一次明确《考试说明》上对“癌症”的考查内容及要求，引出恶性肿瘤治疗的一个方面——药物治疗；③ 用图片展示清华大学施一公教授获得2014年爱明诺夫奖，其研究成果为抗癌药物的开发提供了重要的线索；④ 用图片展示新近研制的抗癌药物——苦马豆素，简要介绍其具有良好的抗肿瘤和免疫调节作用，但价格昂贵，不易从植物中提取。

1.2 苦马豆素抑癌作用的实验分析

背景引入：展示2011年第12期的《生物学教学》杂志上关于苦马豆素抗癌作用的科研论文《苦马豆素对小鼠肝癌Hepal-6细胞体外生长的抑制作用》，并从该论文中提炼有用信息，编成试题，供学生训练。

学生训练：苦马豆素（SW）是从灰苦马豆中分离出来而得名，被认为是“未来的肿瘤治疗药物”。以下是相关的实验研究步骤及结果。

实验步骤：

① 将等量的小鼠肝癌Hepal-6细胞悬液，分别接种于若干支含等量培养液的培养瓶中。

② 将培养瓶放于37℃、5%CO2培养箱中培养24 h，静置、去除上清液。

③ 分别加入等量但含不同SW浓度的培养液，于37℃、5%CO2培养箱中继续培养。

④ 分别在24 h、48 h、72 h时吸取培养液，观察结果，得到不同浓度SW对细胞存活率影响曲线。

实验结果见图1。

请回答：

（1） 培养箱中5%CO2的作用是 。

（2） 处于间期的肝癌Hepal-6细胞，其分子水平的主要变化是 。

（3） 步骤③要设置对照组，对照组的处理方法应为 。步骤③中每个实验组设置5个培养瓶同时进行培养，计数后统计平均值，这是为了

，使实验结果更可信。

（4） 分析图中曲线可知，SW对肝癌Hepal-6细胞作用效果的特点是：① ；

② 。

（5） 将培养48 h的培养液离心，去除上清液后经过一系列的处理及分析，得到培养48 h细胞数目及凋亡蛋白Bax和Bcl-2的表达量，见表1：

据此推测，SW可能是通过诱发癌细胞 来抑制肿瘤生长的，其原因可能是SW促进了癌细胞内

的表达。

训练意图：通过背景资料的介绍，让学生先大概了解苦马豆素真实的研究进展，苦马豆素对小鼠肝癌细胞的生长具有抑制作用。通过原创试题的编制和训练，帮助学生再次巩固动物细胞培养和探究性实验的基础知识。重在提升学生从曲线和图表中获取正确信息的能力以及结合所学知识对实验结果进行分析、推理的能力。

1.3 苦马豆素的细胞工程技术生产

背景引入：全世界范围内，苦马豆素的供求关系严重失衡。科学家利用升华法和高效液相色谱分离法从苦马豆中分离到苦马豆素纯品，提取率分别为0.001 4%和0.005 2%。但苦马豆素优异的生物活性，使得科学家对其提取和生物合成产生了巨大的兴趣。展示2012年第12期《农业科学研究》杂志上论文《苦马豆素的来源及生物合成研究进展》、2009年第29卷《有机化学》杂志上论文《抗癌天然产物苦马豆素的合成研究进展》和《苦马豆素全合成新进展》。引导学生思考如何利用所学的植物细胞工程相关技术设计生产苦马豆素的新技术。

学生训练：① 请利用植物细胞工程的相关技术设计苦马豆素工厂化生产的流程图。② 一般用播种的方式对苦马豆进行扩大培育，请利用植物细胞工程技术设计制备苦马豆人工种子的流程图。与①依据的原理、操作方法上有何不同？

训练意图：通过背景资料的介绍，让学生了解苦马豆素在真实生活中的需求，许多科学家正通过不同科学领域的技术加紧研发苦马豆素生产的新途径。本环节设计的两个问题能点击知识的核心和难点；训练方法上也有所创新，要求学生画生产的流程图；还有将两个过程进行比较，比传统的题目训练更具有思维性和开放性。训练①要求学生掌握植物细胞培养的过程（如图2），训练②要求学生掌握植物组织培养的过程以及人工种子包埋等过程（图3）。两个过程依据的原理和实际生产过程存在较大的差异。

1.4 苦马豆素副作用的实验分析

背景引入：任何药物在使用过程中都会出现与治疗目的无关的作用称为副作用，副作用有时会对其他正常组织器官造成伤害，因此临床上须规范药物的使用方法和使用剂量等问题。展示“中国科技论文在线网”上的两篇论文《苦马豆素对小鼠腹腔巨噬细胞免疫功能的影响》和《苦马豆素对新生SD大鼠大脑皮质神经细胞形态学损伤作用的研究》。改编和重组试题，引导学生通过实验判断苦马豆素的副作用。

学生训练：通过动物细胞培养的方法可以研究苦马豆素是否诱发正常细胞染色体畸变，请你完成下列实验并回答有关问题：

材料用具：

肝脏小块、苦马豆素溶液、某种酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫染液、生理盐水、灭菌设备、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、培养瓶、恒温箱、载玻片、盖玻片、显微镜等。

实验步骤：

（1） 制备细胞悬浮液。

把肝脏小块放在培养皿中剪碎，转入锥形瓶中，加入 酶液（写出酶的具体名称）处理，使组织离散成单个细胞，再加入动物细胞培养液，制成细胞悬浮液。

（2） 进行细胞培养。

① 取A、B两个洁净的培养瓶， 。②向A培养瓶中加入适量的苦马豆素溶液并将培养瓶摇匀；向B瓶中加入 。在动物细胞培养过程中，由于动物细胞在培养瓶中贴壁生长具有 现象，所以细胞停止分裂增殖时，培养瓶壁上形成的细胞层数是 。

（3） 制作临时装片。

① 细胞增殖到大约第8代左右时，同时从恒温箱中取出二个培养瓶，再次将瓶内动物细胞处理成细胞悬浮液，加入动物细胞固定液以便迅速杀死并固定细胞。

② 静置一段时间后，分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液，滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央， ，3～5min后，盖上盖玻片。

（4） 镜检和统计

把临时装片放在显微镜下，先用低倍镜后用高倍镜，寻找处于 期的细胞。并与B组观察结果作对比。

预期结果及相应的结论

训练意图：人教版《选修3》教材“动物细胞培养技术的应用”部分有如下描述：科学家培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面研究，如用于筛选抗癌药物等为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。本环节的设计一方面紧扣细胞培养的基本技能，同时关注生产实践，关注真实的科学研究，同时也对教材中的上述描述作了有效的回应。训练中从定性分析到最后的定量分析，让学生明确生产实践中必须找到一个合理的苦马豆素浓度，既能有效抑制癌细胞的生长，又能减小对正常细胞的伤害。

1.5 苦马豆素“生物导弹”的制备

背景引入：从目前临床试验来看，单克隆抗体主要用于癌症的治疗。如果把抗癌细胞的单克隆抗体跟放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，注入体内，借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞。这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。因此，如果将苦马豆素和相应的单克隆抗体相结合制成“生物导弹”，将是一种疗效高、毒副作用小的新型药物。引导学生思考如何生产相应的单克隆抗体。

学生训练：请结合单克隆抗体制备技术，设计抗肝癌细胞的单克隆抗体的制备流程。继续思考：通过上述流程制备的单克隆抗体与苦马豆素结合形成的“生物导弹”注入肝癌病人体内后，可能有什么不良反应？如果苦马豆素不容易进入癌细胞，可采取什么样的方法？

训练意图：通过背景资料的介绍，让学生自然而然想到降低苦马豆素副作用的解决方法，很容易联想到单克隆抗体制备的相关知识。通过训练，帮助学生再次强化单克隆抗体的制备过程，尤其要注意制备过程中抗原的选择问题，抗原应来源于肝癌细胞表面的相关蛋白质。通过动物制备的单克隆抗体注入人体中，可能引发人体相应的免疫排斥反应或过敏反应，学生可联系蛋白质工程技术对单克隆抗体进行改造。如果苦马豆素不容易进入癌细胞，学生可联系人工膜技术，用人工磷脂小球包裹药物运输到相应细胞，通过小球膜和细胞膜的融合，将药物送入细胞，从而达到治疗的目的。训练过程中，既突出了单克隆抗体的制备过程，同时又巧妙地联系了蛋白质工程、人工生物膜技术等先进技术，对学生思维的拓展是很有效的。

2 二轮专题复习课的建构

2.1 具有明确的课堂主题

与新授课要有明确的教学目标相比，高三专题复习课除了教学目标外，更需有明确的课堂主题，围绕主题设计相应的课堂环节，通过环节的实施达到相应的复习目标。本节专题复习课以“抗癌药物——苦马豆素”为课堂主题，以“苦马豆素的抑癌作用→苦马豆素的细胞工程生产→苦马豆素的副作用→苦马豆素‘生物导弹’的制备”为课堂主线，合理自然综合了植物组织培养、人工种子制备、动物细胞培养以及单克隆抗体制备等细胞工程的相关考点。

2.2 具有巧妙的情景创设

传统的专题复习课几乎没有情景创设环节，上来就某个知识点或某种能力展开复习，如果组织不好，课堂乏味，更多的时候都是低水平重复，很难激发学生复习的兴趣，复习的效率可想而知。本节专题复习课以社会热点“癌症”为切入点，一开始通过清华大学施一公教授的科研成果为背景引入抗癌药物，然后围绕苦马豆素的一系列科研过程展开复习，从学生的角度来说，也许知识是陈旧的，但课堂的情境是全新的，是感兴趣的。

2.3 具有丰富的训练形式

说到高三的训练，学生想到的肯定是做大量的题目。通过题海战术，提高学生的应试能力。本节专题复习课在学生训练环节上有了很多的创新，就训练内容看，既有教材核心主干知识的填空，也有知识的总结和及时归纳；就训练形式看，既有传统的题目训练，但这些题目都是原创或改编，和课堂、教师的意图是紧密相扣的，又有创新的训练形式，如要求学生画相应的过程图和作比较等。训练形式的多样化，既避免了学生对某种单一训练形式的疲倦和厌恶，也确实从各方面提高了学生的解题能力。

3 结语

高三专题复习课无论从哪个方面或哪个层次来说，对学生是至关重要的。不但要保证专题复习课的正常开设，同时要不断研究、不断创新专题复习课的各个方面，真正提升专题复习课的效果和效率，为学生科学素养的培养以及升入高校深造作出应有的贡献。

参考文献：

[1] 沈鸣.巧设专题 精选习题[J].福建教育，2014（1、2）：64-65.

[2] 蔡利永.有效训练：内涵、特征和建构[J].江苏第二师范学院学报，2014（2）：42-46.