2019-2020年高中生物《動物的克隆》教案1 浙教版選修3.doc

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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 【教學目標】 知識與能力方面： 1.簡述動物細胞組織培養(yǎng)與體細胞克隆。 2.說出動物組織培養(yǎng)技術的發(fā)展歷程。 3.描述細胞系及細胞株的含義。 4.簡述動物的克隆培養(yǎng)法。 5.描述動物細胞全能性的表現程度，說出動物難以克隆的原因。 6.簡述動物細胞核移植的概念和核移植的程序。 7.列舉動物細胞培養(yǎng)與動物細胞核移植的應用和發(fā)展前景。 過程與方法方面： 通過對植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)進行比較分析，提高比較、分析的能力。 情感態(tài)度、價值觀方面： 認同細胞生物學基礎理論研究與技術開發(fā)之間的關系，體會S（科學）、T（技術）、S（社會）三者之間的相互關系。 【教學重點】 動物細胞培養(yǎng)。 【教學難點】 動物細胞融合和單克隆抗體的制備。 【教學方法】 講授法和自學相結合。 【教學課時】 2課時。 【教學過程】 （導入新課） 植物組織培養(yǎng)可以進行植物的無性繁殖，動物能不能通過相同的操作來達到這個目的？植物的體細胞雜交可以生產出雜種植株，動物能不能通過相同的操作來達到這個目的？ 都不能。因為動物體已經高度分化的細胞的全能性很難誘導出來。 一、動物細胞培養(yǎng) （提出問題）動物細胞培養(yǎng)的過程是什么，主要應用于哪些方面？ （學生活動））閱讀課本，觀看視頻，討論并總結流程。 （總結歸納） 1.發(fā)展歷史: 20世紀初，人們不知道神經纖維是由神經細胞的細胞質向外突出形成的，還是由神經細胞周圍的其他細胞融合而成的。生物學家們就這個問題展開了激烈的爭論。1907年，美國生物學家哈里森(Harrison)從蝌蚪的脊索中分離出神經組織，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培養(yǎng)。蝌蚪的神經組織存活了好幾周，并且從神經細胞中長出了神經纖維。哈里森的實驗不僅解決了神經纖維的起源問題，而且開創(chuàng)了動物組織培養(yǎng)的先河。此后，在許多科學家的不懈努力下，動物組織培養(yǎng)不斷改進并逐漸發(fā)展成為動物細胞培養(yǎng)。 2、動物細胞培養(yǎng)的應用和概念： 動物細胞培養(yǎng)就是從動物有機體中取出相關的組織,將它分散成單個細胞,然后,放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞生長和增殖. 動物細胞的培養(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----------→ 單個細胞懸浮液------→ 原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng) 思考討論：在動物細胞培養(yǎng)過程中，為什么要用胰蛋白酶對取出的動物組織進行處理？ 胰蛋白酶處理動物組織，可以使動物組織細胞間的膠原纖維和細胞外的其他成分酶解，獲得單個細胞。 有關概念: ? 原代培養(yǎng)：從機體取出后立即培養(yǎng)的細胞為原代細胞。初次培養(yǎng)稱為原代細胞培養(yǎng)。 ? 傳代培養(yǎng)：將原代細胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細胞懸浮液，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)。 細胞系：可連續(xù)傳代的細胞。 細胞株：通過一定的選擇或純化方法，從原代培養(yǎng)物或細胞系中獲得的具有特殊性質的細胞稱為細胞株。 細胞株和細胞系的區(qū)別： 細胞系泛指可傳代的細胞，其中的所有細胞都能傳代培養(yǎng)，但是卻不一定具有相同的特征，不能稱為細胞克?。欢毎晔蔷哂刑厥庑再|的細胞系，一個細胞株就是一個細胞克隆。 3.動物細胞培養(yǎng)的條件: （1）無菌無毒的環(huán)境 （2）營養(yǎng)：水、無機鹽、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.動物細胞培養(yǎng)技術的應用: （1）蛋白質生物制品的生產 ：如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體 （2）健康細胞培養(yǎng)：培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植 （3）細胞的生理、藥理、病理研究 5.植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較 比較項目 植物組織培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 原理 細胞的全能性 細胞增殖 培養(yǎng)基性質 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)結果 植物體 細胞株、細胞系 培養(yǎng)目的 快速繁殖、培育無病毒植株 獲得細胞或細胞分泌蛋白 思考： 1、動物細胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)基有何獨特之處？ 主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。獨特之處有：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胞培養(yǎng)材料？ 因為這些組織或器官上的細胞生命力旺盛，分裂能力強。（注意：不是因為細胞的全能性，因為動物細胞培養(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胞。） 3、為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞？ 成塊組織不利培養(yǎng)，其中的細胞不能與培養(yǎng)液充分接觸，而且動物細胞具有接觸抑制的特性，分散了做成細胞懸浮液利于培養(yǎng)。 4、動物細胞培養(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，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數目增多，不能發(fā)育成新的動物個體 二、動物細胞培養(yǎng)融合技術 （提出問題）讓學生回顧有關植物體細胞雜交技術的基本知識，教師設問：植物體細胞雜交技術的過程是怎樣的？ 先用酶去除兩種植物細胞的細胞壁，使之成為原生質體，再用物理或化學的方法，誘導兩種原生質體融合成雜種細胞，最后用植物組織培養(yǎng)的方法把其培育成新的植物體。 動植物細胞在結構上有何區(qū)別？ 動物細胞無細胞壁、無明顯的液泡、無質體（葉綠體）。 既然動物細胞與植物細胞不同，那么動物細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。 動物細胞融合是怎么一回事？ 動物細胞融合指的是兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。 （學生活動）閱讀課文，總結動物細胞融合的過程，方法和應用。 （總結歸納） 1.動物細胞融合的基本原理與植物原生質體融合的基本原理是否相同？ 相同，都是依賴于細胞膜的流動性。 動物細胞融合與植物原生質體融合的基本原理相同，那么動物細胞融合的具體過程是否也和植物原生質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.動物細胞融合過程 （1）動物細胞融合的誘導方法: 物理法：電刺激 化學法：聚乙二醇（PEG） 生物法：滅活的仙臺病毒（動物細胞融合特有的方法） 為什么滅活的病毒能作為誘導劑？ 因為滅活的病毒能使細胞膜上的蛋白質分子和脂質重新排布，細胞膜打開，細胞發(fā)生融合。 不滅活的病毒能作為誘導劑嗎？ 不能，因為不滅活的病毒會感染細胞，而不能誘導細胞融合。 （2）融合過程： 把兩個不同的動物細胞放在一起，用滅活的病毒處理細胞后，它們就先質融合，再核融合，進而形成雜交細胞，這個細胞有絲分裂后仍能形成兩個完整的雜交細胞。 在實際操作中，要用到多個細胞在同一體系中誘導，增加成功率，但誘導之后必須加以篩選，以選出雜交細胞。 3.動物細胞融合的意義 （1）打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能；廣泛應用；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，而細胞融合技術能打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能。（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，細胞融合技術已廣泛應用于細胞學、遺傳學、免疫學及生物新品種培育等領域。 此技術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知識，再來了解以下兩個問題：傳統(tǒng)的抗體生產方法及缺陷是什么？抗體是從何來的？ （學生活動）閱讀課本，討論總結。 傳統(tǒng)的抗體生產方法是向動物體內反復注射某種抗原，使動物產生抗體，然后從動物血清中分離所需要的抗體。這種生產抗體的方法產量和純度都很低，而且制備的抗體特異性差。 B淋巴細胞有什么特點？ B淋巴細胞能產生抗體，但每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。 根據B淋巴細胞的這個特點，若要想獲得大量的單一抗體，如何做呢？ 采用動物細胞培養(yǎng)。 我們必須用單個B淋巴細胞進行無性繁殖，也就是通過克隆形成細胞群，這樣的細胞群就有可能產生出化學性質單一、特異性強的抗體，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淋巴細胞是不可能無限增殖的，那么，米爾斯坦和柯勒兩位科學家是怎樣解決這一問題的呢？想一想，能利用細胞融合技術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。 兩位科學家極富創(chuàng)造性的設想是什么？ 如果把一種B淋巴細胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞進行融合，所得到的融合細胞既能大量增殖，又能產生足夠數量的特定抗體。 如果把B淋巴細胞和骨髓瘤細胞放在一起誘導時，會有幾種融合方式（類型）？ 三種，有B淋巴細胞間的融合、骨髓瘤細胞間的融合以及B淋巴細胞與骨髓瘤細胞間的融合。 那么，B淋巴細胞和骨髓瘤細胞間融合所形成的能產生抗體的雜交瘤細胞是如何篩選出來的？ 先用選擇性培養(yǎng)基篩選出雜種細胞，再進行抗體檢測和克隆化培養(yǎng)就能得到雜交瘤細胞。 科學家又是如何利用雜交瘤細胞來生產抗體的呢？ 第一種方法是：將雜交瘤細胞在體外大規(guī)模培養(yǎng)，從細胞培養(yǎng)液中就能提取大量的單克隆抗體；第二種方法是：把雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖，再從小鼠腹腔中提取單克隆抗體。 正是由于這兩位科學家的杰出貢獻，他們于1984年雙雙獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。單克隆抗體一般用于哪些方面？ 診斷試劑；治療疾病和運載藥物。 四、動物的克隆繁殖 （提出問題）對高等動物能不能通過細胞培養(yǎng)的方法來進行無性繁殖？不能。 （學生活動）閱讀課文，討論歸納。 （歸納總結） 1.動物細胞全能性的表現程度。 全能干細胞→多能干細胞→單能干細胞→高度特化。在這個過程中，細胞分化的結果使得細胞在結構和功能上高度特化。 2.動物難以克隆的根本原因 細胞分化使得細胞發(fā)生了基因的差異表達，有的基因開放，有的基因關閉。分化成熟的體細胞基因組中基因的活動很不完全，不能像受精卵那樣發(fā)揮細胞的全能性。 但因為細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來誘導核基因全能性的表達。 3．細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胞的細胞核,移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中.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 （1）克隆羊培育過程 A羊取體細胞核 B羊取卵細胞去核 重組細胞→早期胚胎→植入代孕羊子宮發(fā)育→幼體娩出→成體 （2）體細胞核移植技術的應用前景 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、轉基因動物的擴群等。 【板書設計】 過程：原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng)： 應用：生產產品、組織器官、進行細胞生理病理研究 動物的克隆 動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較：培養(yǎng)基、培養(yǎng)結果、培養(yǎng)目的 原理：膜的流動性 方法：物理法、化學法、生物法 動物細胞融合 應用：單克隆抗體 單克隆抗體的制備：已免疫的B細胞 融合 骨髓瘤細胞 雜交瘤細胞→單克隆抗體 動物細胞的全能性：全能→多能→單能 動物的克隆繁殖 動物難以克隆的原因：細胞基因的差異表達 細胞核移植：克隆羊多莉 【隨堂練習】 1．為了使用于培養(yǎng)的動物組織細胞分散開以便配制成一定濃度的細胞懸浮液，選取來的動物組織應選用下列哪種物質處理 （ ） 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．動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行 C．動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能 D．動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞只能培養(yǎng)成植株 3．在克隆多利羊的過程中，下列哪項技術沒有運用到 （ ） A．細胞培養(yǎng)技術 B．細胞核移植 C．胚胎移植技術 D．基因工程技術 【布置作業(yè)】完成學案和作業(yè)本上內容。 【教學反思】本節(jié)課比較難上，所以一定要逐步進行，循循善誘，一點一點引導學生討論，而且要將動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)進行比較，將動物細胞融合與植物體細胞雜交進行比較，這樣才能使學生理解動物細胞工程的不同之處。 w.w.w.g.k.x.x.c.o.m