細(xì)胞工程二輪復(fù)習(xí)菜單式教學(xué)設(shè)計

王景花

學(xué)情分析：學(xué)生對細(xì)胞工程的相關(guān)內(nèi)容，包括植物組織培養(yǎng)、動物細(xì)胞的培養(yǎng)、細(xì)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(lián)系、細(xì)胞工程知識的應(yīng)用不太準(zhǔn)確。通過本節(jié)課的復(fù)習(xí)，讓學(xué)生對細(xì)胞工程的知識更系統(tǒng)化、生活化、直觀化。

教材分析：本節(jié)知識的復(fù)習(xí)建立在學(xué)生對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、對細(xì)胞體外培養(yǎng)的了解，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，教師可以對教材中的細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)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(xué)生課前完成相關(guān)復(fù)習(xí)，重點(diǎn)通過設(shè)計進(jìn)階菜單完成現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

1 診斷菜單設(shè)計：圍繞癌細(xì)胞增殖計數(shù)和抑癌展開提問

本部分內(nèi)容包括癌細(xì)胞的特點(diǎn)、體外培養(yǎng)增殖的條件、分裂的方式、計數(shù)方式、抗癌方式如何進(jìn)行對比實(shí)驗驗證藥物的藥效等。各學(xué)習(xí)小組通過討論，寫出小組的看法和認(rèn)識中的不足。

教師將各小組的討論匯總為診斷菜單，并設(shè)計課堂教學(xué)的進(jìn)階菜單。

2 進(jìn)階菜單設(shè)計：圍繞抗癌藥物的生產(chǎn)和應(yīng)用展開設(shè)計

實(shí)驗方案一：探究某種抗癌新藥——苦馬豆素，對人肝癌細(xì)胞體外生長的影響。

（1） 著重要求學(xué)生對苦馬豆素的作用效果進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，對其藥效進(jìn)行質(zhì)的分析。

（2） 要求學(xué)生通過質(zhì)的分析后，進(jìn)行量的分析，分別以濃度和時間為自變量設(shè)計實(shí)驗。

（3） 要求學(xué)生對實(shí)驗中的條件，即無關(guān)變量的控制作出準(zhǔn)確的說明。

實(shí)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(chǎn)迫在眉睫。

（1） 要求學(xué)生設(shè)計生產(chǎn)苦馬豆素的生產(chǎn)流程。

（2） 說出這樣生產(chǎn)苦馬豆素的優(yōu)勢。

（3） 要求學(xué)生討論提取苦馬豆素的最佳方法。

實(shí)驗方案三：使用苦馬豆素進(jìn)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(xì)胞所在部位。

（1） 要求學(xué)生設(shè)計抗肝癌細(xì)胞的單克隆抗體。

（2） 抗體只能識別抗原即癌細(xì)胞，而無法消滅癌細(xì)胞，學(xué)生討論怎樣將藥物和抗體有效結(jié)合，達(dá)到消滅癌細(xì)胞的目的。

（3） 學(xué)生討論制備苦馬豆素生物導(dǎo)彈的相關(guān)注意事項。

（4） 說出治療過程中的不良反應(yīng)和控制方法。

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

3 反饋菜單的設(shè)計：圍繞細(xì)胞工程的原理和方法及應(yīng)用展開訓(xùn)練

3.1 與苦馬豆素實(shí)驗相關(guān)的鞏固練習(xí)

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(xì)胞生長的作用，許多學(xué)者做了大量研究，實(shí)驗過程及實(shí)驗結(jié)果如下：

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

回答下列問題：

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

。肝癌細(xì)胞懸液中細(xì)胞有懸浮生長的特征，可能的原因是 。

（2） 實(shí)驗中利用多孔板培養(yǎng)時，每組設(shè)置5個平行孔同時進(jìn)行培養(yǎng)，計數(shù)后統(tǒng)計平均值是為了

。

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

（4）表中結(jié)果說明SW可以誘發(fā)細(xì)胞 ，從而抑制腫瘤細(xì)胞生長，從分子水平上分析，SW可能是導(dǎo)致癌細(xì)胞內(nèi) 的合成量增加。

3.2 與植物組織培養(yǎng)代謝產(chǎn)物提取相關(guān)的鞏固練習(xí)

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

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

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

。

（4） 為了更好地獲得次生代謝產(chǎn)物，生產(chǎn)中采用植物細(xì)胞的固定化技術(shù)，其原理與酵母細(xì)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(xì)胞包埋；② 必須在光照條件下培養(yǎng)；③ 培養(yǎng)過程中需通空氣；④ 固定化后植物細(xì)胞生長會變慢

3.3 與藥物結(jié)合單抗制備相關(guān)的習(xí)題鞏固練習(xí)

H18雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)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(xì)胞在培養(yǎng)過程中的凋亡現(xiàn)象，制約著細(xì)胞的高密度培養(yǎng)以及生產(chǎn)能力的提高。通過基因工程可改造H18雜交瘤細(xì)胞的抗凋亡能力，相關(guān)研究步驟如下：

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

② 免疫小鼠：向小鼠體內(nèi)注射肝癌細(xì)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(xì)胞懸液備用。

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

④ 改造H18雜交瘤細(xì)胞：利用PCR技術(shù)獲得小鼠的bcl-XL基因（抗凋亡基因），構(gòu)建表達(dá)載體，通過脂質(zhì)體法導(dǎo)入H18雜交瘤細(xì)胞，再篩選出抗凋亡能力明顯提高的H18雜交瘤細(xì)胞。

請分析回答：

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

（2） 步驟②中，肝癌細(xì)胞免疫小鼠需在一定時間內(nèi)間隔注射3次，其目的是 。

（3） 步驟③中，除了用50%PEG促進(jìn)細(xì)胞融合外，常用的生物誘導(dǎo)因素是 。步驟④中通過脂質(zhì)體法將表達(dá)載體導(dǎo)入H18雜交瘤細(xì)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(yīng)抗癌藥物結(jié)合制成的“生物導(dǎo)彈”治療肝癌的主要優(yōu)點(diǎn)是 。

各學(xué)習(xí)小組利用課堂10 min解決三道細(xì)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(dǎo)由各組長引領(lǐng)組內(nèi)消化。

菜單式復(fù)習(xí)改變了傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)模式，在學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)約式的“點(diǎn)菜式”復(fù)習(xí)。通過模式的驅(qū)動，以診斷菜單、進(jìn)階菜單，反饋菜單為統(tǒng)領(lǐng)，以小組合作學(xué)習(xí)為抓手、以自主、合作、探究為本質(zhì)，依托“三維目標(biāo)”，通過“先學(xué)后教，以學(xué)定教，依需定學(xué)，因需施教”而達(dá)成三維目標(biāo)，讓學(xué)生有目標(biāo)地學(xué)，自主地學(xué)，開心地學(xué)，成功地學(xué)。