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2019-2020年高中生物《動物的克隆》教案1 浙教版選修3 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與能力方面： 1.簡述動物細(xì)胞組織培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆。 2.說出動物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程。 3.描述細(xì)胞系及細(xì)胞株的含義。 4.簡述動物的克隆培養(yǎng)法。 5.描述動物細(xì)胞全能性的表現(xiàn)程度，說出動物難以克隆的原因。 6.簡述動物細(xì)胞核移植的概念和核移植的程序。 7.列舉動物細(xì)胞培養(yǎng)與動物細(xì)胞核移植的應(yīng)用和發(fā)展前景。 過程與方法方面： 通過對植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行比較分析，提高比較、分析的能力。 情感態(tài)度、價值觀方面： 認(rèn)同細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)之間的關(guān)系，體會S（科學(xué)）、T（技術(shù)）、S（社會）三者之間的相互關(guān)系。 【教學(xué)重點】 動物細(xì)胞培養(yǎng)。 【教學(xué)難點】 動物細(xì)胞融合和單克隆抗體的制備。 【教學(xué)方法】 講授法和自學(xué)相結(jié)合。 【教學(xué)課時】 2課時。 【教學(xué)過程】 （導(dǎo)入新課） 植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行植物的無性繁殖，動物能不能通過相同的操作來達(dá)到這個目的？植物的體細(xì)胞雜交可以生產(chǎn)出雜種植株，動物能不能通過相同的操作來達(dá)到這個目的？ 都不能。因為動物體已經(jīng)高度分化的細(xì)胞的全能性很難誘導(dǎo)出來。 一、動物細(xì)胞培養(yǎng) （提出問題）動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程是什么，主要應(yīng)用于哪些方面？ （學(xué)生活動））閱讀課本，觀看視頻，討論并總結(jié)流程。 （總結(jié)歸納） 1.發(fā)展歷史: 20世紀(jì)初，人們不知道神經(jīng)纖維是由神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)向外突出形成的，還是由神經(jīng)細(xì)胞周圍的其他細(xì)胞融合而成的。生物學(xué)家們就這個問題展開了激烈的爭論。1907年，美國生物學(xué)家哈里森(Harrison)從蝌蚪的脊索中分離出神經(jīng)組織，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培養(yǎng)。蝌蚪的神經(jīng)組織存活了好幾周，并且從神經(jīng)細(xì)胞中長出了神經(jīng)纖維。哈里森的實驗不僅解決了神經(jīng)纖維的起源問題，而且開創(chuàng)了動物組織培養(yǎng)的先河。此后，在許多科學(xué)家的不懈努力下，動物組織培養(yǎng)不斷改進(jìn)并逐漸發(fā)展成為動物細(xì)胞培養(yǎng)。 2、動物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用和概念： 動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物有機(jī)體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細(xì)胞,然后,放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長和增殖. 動物細(xì)胞的培養(yǎng)過程： 胰蛋白酶 加培養(yǎng)液 動物胚胎或幼齡動物的組織、器官----------→ 單個細(xì)胞懸浮液------→ 原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng) 思考討論：在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為什么要用胰蛋白酶對取出的動物組織進(jìn)行處理？ 胰蛋白酶處理動物組織，可以使動物組織細(xì)胞間的膠原纖維和細(xì)胞外的其他成分酶解，獲得單個細(xì)胞。 有關(guān)概念: ? 原代培養(yǎng)：從機(jī)體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞為原代細(xì)胞。初次培養(yǎng)稱為原代細(xì)胞培養(yǎng)。 ? 傳代培養(yǎng)：將原代細(xì)胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細(xì)胞懸浮液，分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。 細(xì)胞系：可連續(xù)傳代的細(xì)胞。 細(xì)胞株：通過一定的選擇或純化方法，從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞稱為細(xì)胞株。 細(xì)胞株和細(xì)胞系的區(qū)別： 細(xì)胞系泛指可傳代的細(xì)胞，其中的所有細(xì)胞都能傳代培養(yǎng)，但是卻不一定具有相同的特征，不能稱為細(xì)胞克隆；而細(xì)胞株是具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞系，一個細(xì)胞株就是一個細(xì)胞克隆。 3.動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件: （1）無菌無毒的環(huán)境 （2）營養(yǎng)：水、無機(jī)鹽、葡糖糖、氨基酸、核苷酸、動物血清等 （3）溫度和pH （4）氣體環(huán)境 4.動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用: （1）蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn) ：如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體 （2）健康細(xì)胞培養(yǎng)：培養(yǎng)健康細(xì)胞用于燒傷病人皮膚移植 （3）細(xì)胞的生理、藥理、病理研究 5.植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 比較項目 植物組織培養(yǎng) 動物細(xì)胞培養(yǎng) 原理 細(xì)胞的全能性 細(xì)胞增殖 培養(yǎng)基性質(zhì) 固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基 培養(yǎng)基特有成分 蔗糖 植物激素 葡萄糖 動物血清 培養(yǎng)結(jié)果 植物體 細(xì)胞株、細(xì)胞系 培養(yǎng)目的 快速繁殖、培育無病毒植株 獲得細(xì)胞或細(xì)胞分泌蛋白 思考： 1、動物細(xì)胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)基有何獨(dú)特之處？ 主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動物血清等。獨(dú)特之處有：1）、液體培養(yǎng)基 2）、成分中有動物血清等。 2、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細(xì)胞培養(yǎng)材料？ 因為這些組織或器官上的細(xì)胞生命力旺盛，分裂能力強(qiáng)。（注意：不是因為細(xì)胞的全能性，因為動物細(xì)胞培養(yǎng)一般不能最終形成新的動物個體，而只能獲得更多的動物細(xì)胞。） 3、為什么培養(yǎng)前要將組織細(xì)胞分散成單個細(xì)胞？ 成塊組織不利培養(yǎng)，其中的細(xì)胞不能與培養(yǎng)液充分接觸，而且動物細(xì)胞具有接觸抑制的特性，分散了做成細(xì)胞懸浮液利于培養(yǎng)。 4、動物細(xì)胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？ 不能，動物細(xì)胞培養(yǎng)只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體 二、動物細(xì)胞培養(yǎng)融合技術(shù) （提出問題）讓學(xué)生回顧有關(guān)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的基本知識，教師設(shè)問：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過程是怎樣的？ 先用酶去除兩種植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，使之成為原生質(zhì)體，再用物理或化學(xué)的方法，誘導(dǎo)兩種原生質(zhì)體融合成雜種細(xì)胞，最后用植物組織培養(yǎng)的方法把其培育成新的植物體。 動植物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？ 動物細(xì)胞無細(xì)胞壁、無明顯的液泡、無質(zhì)體（葉綠體）。 既然動物細(xì)胞與植物細(xì)胞不同，那么動物細(xì)胞是否可以融合或雜交？如果可以，兩著的方法、過程相同嗎？ 不同。 動物細(xì)胞融合是怎么一回事？ 動物細(xì)胞融合指的是兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。 （學(xué)生活動）閱讀課文，總結(jié)動物細(xì)胞融合的過程，方法和應(yīng)用。 （總結(jié)歸納） 1.動物細(xì)胞融合的基本原理與植物原生質(zhì)體融合的基本原理是否相同？ 相同，都是依賴于細(xì)胞膜的流動性。 動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同，那么動物細(xì)胞融合的具體過程是否也和植物原生質(zhì)體融合的過程一樣呢？ 基本一樣，但在方法和過程上稍有差別？ 2.動物細(xì)胞融合過程 （1）動物細(xì)胞融合的誘導(dǎo)方法: 物理法：電刺激 化學(xué)法：聚乙二醇（PEG） 生物法：滅活的仙臺病毒（動物細(xì)胞融合特有的方法） 為什么滅活的病毒能作為誘導(dǎo)劑？ 因為滅活的病毒能使細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)重新排布，細(xì)胞膜打開，細(xì)胞發(fā)生融合。 不滅活的病毒能作為誘導(dǎo)劑嗎？ 不能，因為不滅活的病毒會感染細(xì)胞，而不能誘導(dǎo)細(xì)胞融合。 （2）融合過程： 把兩個不同的動物細(xì)胞放在一起，用滅活的病毒處理細(xì)胞后，它們就先質(zhì)融合，再核融合，進(jìn)而形成雜交細(xì)胞，這個細(xì)胞有絲分裂后仍能形成兩個完整的雜交細(xì)胞。 在實際操作中，要用到多個細(xì)胞在同一體系中誘導(dǎo)，增加成功率，但誘導(dǎo)之后必須加以篩選，以選出雜交細(xì)胞。 3.動物細(xì)胞融合的意義 （1）打破生殖隔離，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能；廣泛應(yīng)用；制備單克隆抗體。 大家都知道，物種間由于存在生殖隔離使得有性雜交方法有局限性，而細(xì)胞融合技術(shù)能打破生殖隔離，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。（要注意的是，雖然可以打破種間隔離，但因為動物細(xì)胞一般不能通過培養(yǎng)發(fā)育成完整的個體，所以這個意義只是理論上的意義） 正因為如此，細(xì)胞融合技術(shù)已廣泛應(yīng)用于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)及生物新品種培育等領(lǐng)域。 此技術(shù)還有一個十分重要的用途，就是制備單克隆抗體。 三、單克隆抗體 （提出問題）在弄清什么是單克隆抗體之前，我們先回顧一下抗體的基礎(chǔ)知識，再來了解以下兩個問題：傳統(tǒng)的抗體生產(chǎn)方法及缺陷是什么？抗體是從何來的？ （學(xué)生活動）閱讀課本，討論總結(jié)。 傳統(tǒng)的抗體生產(chǎn)方法是向動物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原，使動物產(chǎn)生抗體，然后從動物血清中分離所需要的抗體。這種生產(chǎn)抗體的方法產(chǎn)量和純度都很低，而且制備的抗體特異性差。 B淋巴細(xì)胞有什么特點？ B淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生抗體，但每一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。 根據(jù)B淋巴細(xì)胞的這個特點，若要想獲得大量的單一抗體，如何做呢？ 采用動物細(xì)胞培養(yǎng)。 我們必須用單個B淋巴細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，也就是通過克隆形成細(xì)胞群，這樣的細(xì)胞群就有可能產(chǎn)生出化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的抗體，即單克隆抗體，這就是單克隆抗體的概念。 可遺憾的是，在體外培養(yǎng)的條件下，一個B淋巴細(xì)胞是不可能無限增殖的，那么，米爾斯坦和柯勒兩位科學(xué)家是怎樣解決這一問題的呢？想一想，能利用細(xì)胞融合技術(shù)來制備單克隆抗體嗎？請閱讀課本單克隆抗體制備的文字及示意圖，再思考回答問題。 兩位科學(xué)家極富創(chuàng)造性的設(shè)想是什么？ 如果把一種B淋巴細(xì)胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，所得到的融合細(xì)胞既能大量增殖，又能產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體。 如果把B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞放在一起誘導(dǎo)時，會有幾種融合方式（類型）？ 三種，有B淋巴細(xì)胞間的融合、骨髓瘤細(xì)胞間的融合以及B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞間的融合。 那么，B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞間融合所形成的能產(chǎn)生抗體的雜交瘤細(xì)胞是如何篩選出來的？ 先用選擇性培養(yǎng)基篩選出雜種細(xì)胞，再進(jìn)行抗體檢測和克隆化培養(yǎng)就能得到雜交瘤細(xì)胞。 科學(xué)家又是如何利用雜交瘤細(xì)胞來生產(chǎn)抗體的呢？ 第一種方法是：將雜交瘤細(xì)胞在體外大規(guī)模培養(yǎng)，從細(xì)胞培養(yǎng)液中就能提取大量的單克隆抗體；第二種方法是：把雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，再從小鼠腹腔中提取單克隆抗體。 正是由于這兩位科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)，他們于1984年雙雙獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。單克隆抗體一般用于哪些方面？ 診斷試劑；治療疾病和運(yùn)載藥物。 四、動物的克隆繁殖 （提出問題）對高等動物能不能通過細(xì)胞培養(yǎng)的方法來進(jìn)行無性繁殖？不能。 （學(xué)生活動）閱讀課文，討論歸納。 （歸納總結(jié)） 1.動物細(xì)胞全能性的表現(xiàn)程度。 全能干細(xì)胞→多能干細(xì)胞→單能干細(xì)胞→高度特化。在這個過程中，細(xì)胞分化的結(jié)果使得細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上高度特化。 2.動物難以克隆的根本原因 細(xì)胞分化使得細(xì)胞發(fā)生了基因的差異表達(dá)，有的基因開放，有的基因關(guān)閉。分化成熟的體細(xì)胞基因組中基因的活動很不完全，不能像受精卵那樣發(fā)揮細(xì)胞的全能性。 但因為細(xì)胞核還是具有個體發(fā)育的全套基因，所以可以利用核移植技術(shù)來誘導(dǎo)核基因全能性的表達(dá)。 3．細(xì)胞核移植和動物的克隆繁殖 動物核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中.使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體. 核移植技術(shù) （1）克隆羊培育過程 A羊取體細(xì)胞核 B羊取卵細(xì)胞去核 重組細(xì)胞→早期胚胎→植入代孕羊子宮發(fā)育→幼體娩出→成體 （2）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景 遺傳疾病的治療、優(yōu)良品種的培育、物種的優(yōu)化、瀕危動物的保存、轉(zhuǎn)基因動物的擴(kuò)群等。 【板書設(shè)計】 過程：原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng) 動物細(xì)胞培養(yǎng)： 應(yīng)用：生產(chǎn)產(chǎn)品、組織器官、進(jìn)行細(xì)胞生理病理研究 動物的克隆 動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較：培養(yǎng)基、培養(yǎng)結(jié)果、培養(yǎng)目的 原理：膜的流動性 方法：物理法、化學(xué)法、生物法 動物細(xì)胞融合 應(yīng)用：單克隆抗體 單克隆抗體的制備：已免疫的B細(xì)胞 融合 骨髓瘤細(xì)胞 雜交瘤細(xì)胞→單克隆抗體 動物細(xì)胞的全能性：全能→多能→單能 動物的克隆繁殖 動物難以克隆的原因：細(xì)胞基因的差異表達(dá) 細(xì)胞核移植：克隆羊多莉 【隨堂練習(xí)】 1．為了使用于培養(yǎng)的動物組織細(xì)胞分散開以便配制成一定濃度的細(xì)胞懸浮液，選取來的動物組織應(yīng)選用下列哪種物質(zhì)處理 （ ） A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．鹽酸 D．胰脂肪酶 2．下列屬于動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)主要區(qū)別的是 （ ） A．培養(yǎng)基成分不同 B．動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行 C．動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能 D．動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培養(yǎng)成植株 3．在克隆多利羊的過程中，下列哪項技術(shù)沒有運(yùn)用到 （ ） A．細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) B．細(xì)胞核移植 C．胚胎移植技術(shù) D．基因工程技術(shù) 【布置作業(yè)】完成學(xué)案和作業(yè)本上內(nèi)容。 【教學(xué)反思】本節(jié)課比較難上，所以一定要逐步進(jìn)行，循循善誘，一點一點引導(dǎo)學(xué)生討論，而且要將動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)進(jìn)行比較，將動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交進(jìn)行比較，這樣才能使學(xué)生理解動物細(xì)胞工程的不同之處。 w.w.w.g.k.x.x.c.o.m