细胞工程二轮复习菜单式教学设计

王景花

学情分析：学生对细胞工程的相关内容，包括植物组织培养、动物细胞的培养、细胞的融合、单克隆抗体及克隆动物等有了一定的了解，但对这些知识之间的联系、细胞工程知识的应用不太准确。通过本节课的复习，让学生对细胞工程的知识更系统化、生活化、直观化。

教材分析：本节知识的复习建立在学生对细胞结构的认识、对细胞体外培养的了解，根据学生的学情，教师可以对教材中的细胞培养、细胞融合、单克隆抗体的制备等方面知识，通过诊断菜单要求学生课前完成相关复习，重点通过设计进阶菜单完成现实生活中的应用。

1 诊断菜单设计：围绕癌细胞增殖计数和抑癌展开提问

本部分内容包括癌细胞的特点、体外培养增殖的条件、分裂的方式、计数方式、抗癌方式如何进行对比实验验证药物的药效等。各学习小组通过讨论，写出小组的看法和认识中的不足。

教师将各小组的讨论汇总为诊断菜单，并设计课堂教学的进阶菜单。

2 进阶菜单设计：围绕抗癌药物的生产和应用展开设计

实验方案一：探究某种抗癌新药——苦马豆素，对人肝癌细胞体外生长的影响。

（1） 着重要求学生对苦马豆素的作用效果进行实验设计，对其药效进行质的分析。

（2） 要求学生通过质的分析后，进行量的分析，分别以浓度和时间为自变量设计实验。

（3） 要求学生对实验中的条件，即无关变量的控制作出准确的说明。

实验方案二：苦马豆素的作用效果好，但提取量少，价格昂贵，所以批量化生产迫在眉睫。

（1） 要求学生设计生产苦马豆素的生产流程。

（2） 说出这样生产苦马豆素的优势。

（3） 要求学生讨论提取苦马豆素的最佳方法。

实验方案三：使用苦马豆素进行抗癌治疗的方法，主要是化疗，副作用非常大，改善的方法是将苦马豆素直接带到癌细胞所在部位。

（1） 要求学生设计抗肝癌细胞的单克隆抗体。

（2） 抗体只能识别抗原即癌细胞，而无法消灭癌细胞，学生讨论怎样将药物和抗体有效结合，达到消灭癌细胞的目的。

（3） 学生讨论制备苦马豆素生物导弹的相关注意事项。

（4） 说出治疗过程中的不良反应和控制方法。

通过对进阶菜单的分组讨论，各学习小组代表汇报三个方案的交流分析情况，对集中的问题进行组间互动，以师生互动、生生互动的形式，最终达成一致的看法。

3 反馈菜单的设计：围绕细胞工程的原理和方法及应用展开训练

3.1 与苦马豆素实验相关的巩固练习

苦马豆素（SW）最早是从植物灰苦马豆中分离获得，为了研究SW是否具有抑制肿瘤细胞生长的作用，许多学者做了大量研究，实验过程及实验结果如下：

① 取小鼠肝癌Hepal-6细胞。② 制成单细胞悬液，等量接种于多孔板，加入等量培养液，每组设5个平行孔。③ 于37℃、5%CO2培养箱中培养24 h后静置去除上清液。④ 加入等量不同浓度的SW溶液，于37℃、5%CO2培养箱中培养。⑤ 分别在24 h、48 h、72 h时吸取培养液，观察记录结果，得到不同浓度的SW对细胞存活率的影响曲线（图1）。⑥ 将培养48 h的培养液离心，细胞染色，在荧光显微镜下观察拍照，记录正常细胞和凋亡细胞的数目，并采用免疫荧光细胞技术检测细胞凋亡蛋白Bax和Bcl-2的表达量状况，汇总统计结果见表1。

回答下列问题：

（1） 实验中首先将小鼠肝癌Hepal-6细胞制成单细胞悬液，于37℃、5%CO2培养箱中培养的目的是 。培养箱中要有适量的无菌空气，原因是

。肝癌细胞悬液中细胞有悬浮生长的特征，可能的原因是 。

（2） 实验中利用多孔板培养时，每组设置5个平行孔同时进行培养，计数后统计平均值是为了

。

（3） 分析图中曲线可知，SW对肝癌Hepal-6细胞的作用效果是：① ；② 。

（4）表中结果说明SW可以诱发细胞 ，从而抑制肿瘤细胞生长，从分子水平上分析，SW可能是导致癌细胞内 的合成量增加。

3.2 与植物组织培养代谢产物提取相关的巩固练习

为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，再在液体培养基中悬浮培养。（1） 外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 。

（2） 在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图2所示。细胞干重在12 d后下降的原因有 培养液中蔗糖的作用是 、 。

（3） 多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经 处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和 酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞（2n）经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是 、

。

（4） 为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有 （填序号）。

① 选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋；② 必须在光照条件下培养；③ 培养过程中需通空气；④ 固定化后植物细胞生长会变慢

3.3 与药物结合单抗制备相关的习题巩固练习

H18杂交瘤细胞产生的抗人肝癌单克隆抗体HAb18对于人体肝癌的靶向治疗具有重要的意义，但H18杂交瘤细胞在培养过程中的凋亡现象，制约着细胞的高密度培养以及生产能力的提高。通过基因工程可改造H18杂交瘤细胞的抗凋亡能力，相关研究步骤如下：

① 细胞培养：将人肝癌细胞在含10%小牛血清的培养液中培养。一段时间后，用胰蛋白酶处理培养液，漂洗后调整细胞悬液浓度为1×107个·mL-1。

② 免疫小鼠：向小鼠体内注射肝癌细胞悬液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，取脾脏制成细胞悬液备用。

③ 细胞融合及筛选：将脾脏细胞悬液和骨髓瘤细胞悬液在50%PEG作用下进行融合，筛选出能产生抗人肝癌单克隆抗体HAb18的H18杂交瘤细胞。

④ 改造H18杂交瘤细胞：利用PCR技术获得小鼠的bcl-XL基因（抗凋亡基因），构建表达载体，通过脂质体法导入H18杂交瘤细胞，再筛选出抗凋亡能力明显提高的H18杂交瘤细胞。

请分析回答：

（1） 步骤①肝癌细胞培养液中加入小牛血清的目的是 ，培养液中还需加入一定量抗生素的目的是 。

（2） 步骤②中，肝癌细胞免疫小鼠需在一定时间内间隔注射3次，其目的是 。

（3） 步骤③中，除了用50%PEG促进细胞融合外，常用的生物诱导因素是 。步骤④中通过脂质体法将表达载体导入H18杂交瘤细胞的原理是 。

（4） 与普通抗肝癌药物相比，用抗人肝癌单克隆抗体HAb18与相应抗癌药物结合制成的“生物导弹”治疗肝癌的主要优点是 。

各学习小组利用课堂10 min解决三道细胞工程典题。各小组组长计算各小组成绩及错误，分析汇总反馈给教师，通过课外指导由各组长引领组内消化。

菜单式复习改变了传统的复习模式，在学生自学基础上进行预约式的“点菜式”复习。通过模式的驱动，以诊断菜单、进阶菜单，反馈菜单为统领，以小组合作学习为抓手、以自主、合作、探究为本质，依托“三维目标”，通过“先学后教，以学定教，依需定学，因需施教”而达成三维目标，让学生有目标地学，自主地学，开心地学，成功地学。