問題教學(xué)法在《動物細(xì)胞融合與單克隆抗體》一文教學(xué)中的應(yīng)用

楊學(xué)芬

問題教學(xué)法就是教材的知識點以問題的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，讓學(xué)生在尋求、探索解決問題的思維活動中，掌握知識、發(fā)展智力、培養(yǎng)技能，進而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在這種課上，教師有意地創(chuàng)設(shè)問題情境，組織學(xué)生的探索活動，讓學(xué)生提出學(xué)習(xí)問題和解決這些問題，或由教師自己提出這些問題并解決它們，同時向?qū)W生說明在該探索情境下的思維邏輯（引用）。本文以《動物細(xì)胞融合與單克隆抗體》為例，闡述問題教學(xué)法的應(yīng)用。

教師設(shè)問：展示番茄馬鈴薯植株，請問該植物體通過什么完成？

生：植物體細(xì)胞雜交。

師：回顧必修1：1970年，有兩位科學(xué)家做了一個人—鼠細(xì)胞的融合實驗，以證明細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子是運動的。那么，如何實現(xiàn)人—鼠細(xì)胞的融合，以及動物細(xì)胞融合后還有什么用途呢？今天我們一起學(xué)習(xí)動物細(xì)胞融合和單克隆抗體。

探究一：動物細(xì)胞的融合

師：問題1：植物體細(xì)胞雜交的過程是怎樣的？

問題2：動物細(xì)胞融合時需要進行去壁處理嗎？為什么？

生：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。

請閱讀P52第二段找到動物細(xì)胞融合的概念。

師設(shè)問：動物細(xì)胞融合是怎么一回事？

生：動物細(xì)胞融合，也叫細(xì)胞雜交，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。

師：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？

生：應(yīng)該相同。

師：對，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？

生：應(yīng)該基本一樣吧？

師：植物體細(xì)胞雜交誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的方法有哪些？

生：物理法、化學(xué)法。

師：動物細(xì)胞融合能利用上述兩類方法嗎？還有其他方法嗎？

生：生物法：滅活的病毒。

師：滅活的含義？融合的原理？詳讀生物資料卡尋找答案。

生：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。

師：思考1：不滅活的病毒能做誘導(dǎo)劑嗎？

生：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。

師：回答得非常好！從示意圖中我們可以看出，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。剛才我們是用兩個動物細(xì)胞，那在實際中我們用多少個動物細(xì)胞合適呢？

生：多個。

師：為什么用多個呢？如果有很多個雜交細(xì)胞，那么如何處理呢？這個問題大家下去后討論一下。在弄清楚動物細(xì)胞融合的原理和過程后，還需說明的是任何一項技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，都不是憑空產(chǎn)生的，必定有一個發(fā)展的過程，下面我們閱讀課本P52中的小字，了解動物細(xì)胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史。

思考2：兩兩融合后可產(chǎn)生幾種雜交細(xì)胞？

生：兩種，自身融合，非自身融合。

師：意義：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。

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。

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，但此技術(shù)還有一個十分重要的用途，就是制備單克隆抗體。那么單克隆抗體是什么呢？與克隆、抗體有什么關(guān)系呢？下面我們就共同學(xué)習(xí)單克隆抗體。

探究二：單克隆抗體制備原理

師：在弄清什么是單克隆抗體之前，我們先回顧抗體的基礎(chǔ)知識，思考1：傳統(tǒng)的抗體生產(chǎn)方法及缺陷是什么？抗體是從何來的？請同學(xué)們在閱讀課本P52的最后一個自然段的基礎(chǔ)上，討論這個問題。

生：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。

師：回答得很好！下面我們再來討論第二個問題2：抗體是由上面細(xì)胞產(chǎn)生的？B淋巴細(xì)胞有什么特點？請同學(xué)們繼續(xù)閱讀課本P53第一自然段，討論并回答這個問題。

生：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。

師：很好！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，則如何做呢？

生：克隆細(xì)胞群。

師：閱讀教材P53，找出單克隆抗體的概念。

生：單個效應(yīng)B淋巴細(xì)胞克?。簾o性繁殖。

概念：單個效應(yīng)B淋巴細(xì)胞克隆形成細(xì)胞群，細(xì)胞群產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體。

師：一個B淋巴細(xì)胞不能無限增殖，科學(xué)家是如何解決這一問題的呢？閱讀P53，兩位科學(xué)家的設(shè)想是什么？

生：科學(xué)家的設(shè)計方案：

一種效應(yīng)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體 骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖

活動探究三：單克隆抗體的制備

師：設(shè)問1.注射特定抗原的目的是什么？

生：使小鼠脾臟細(xì)胞中產(chǎn)生特定抗體的效應(yīng)B淋巴細(xì)胞。

師：設(shè)問2.從小鼠脾臟中分離效應(yīng)B淋巴細(xì)胞是一種還是多種？

生：是一系列效應(yīng)B淋巴細(xì)胞B1B2B3……

師：設(shè)問3.誘導(dǎo)細(xì)胞融合的手段有哪些？

生：離心、振蕩、電刺激、PEG、特有的滅活的病毒。

師：設(shè)問4.若細(xì)胞兩兩融合后，有幾種融合情況？處理后的細(xì)胞種類有幾種？

生：三種：BB、B瘤、瘤瘤。

五種：BB、B瘤、瘤瘤、B、瘤。

師：設(shè)問5.第一次篩選的目的是什么？閱讀P54第五行。

生：篩選出雜交瘤細(xì)胞（一系列的多種雜交瘤細(xì)胞）。

師：設(shè)問6.第二次篩選是為什么？具體如何實現(xiàn)克隆化培養(yǎng)和抗體檢測？

生：第二次篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。

師：詳細(xì)講解抗體檢測及克隆化培養(yǎng)（拓展）

通常用“有限稀釋法”選擇。將雜交瘤細(xì)胞稀釋，用多孔細(xì)胞培養(yǎng)板培養(yǎng)，通過培養(yǎng)讓其增殖。然后檢測各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體，那么上清液可與特定X抗原結(jié)合的培養(yǎng)孔為陽性孔。陽性孔中的細(xì)胞還不能保證是來自單個細(xì)胞，可能既有能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞，又有其他雜交瘤細(xì)胞，挑選陽性孔的細(xì)胞繼續(xù)進行有限稀釋，一般需進行3～4次，直至確信每個孔中增殖的細(xì)胞為單克隆細(xì)胞。

該過程即為雜交瘤細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)。

經(jīng)過多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細(xì)胞。

活動探究四、單克隆抗體的應(yīng)用

師：1.單克隆抗體最主要的優(yōu)點是什么？

生：特異性強、靈敏度高，可大量制備。

2.單克隆抗體的應(yīng)用有哪些？

（1）診斷試劑——最廣泛應(yīng)用

在臨床生化診斷、病理組織定位、體內(nèi)腫瘤的定位等，與常規(guī)抗體相比，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的特點。

（2）治療疾病和運載藥物

主要用于治療癌癥，單克隆抗體作為載體，運載抗癌藥物，形成“生物導(dǎo)彈”，準(zhǔn)確殺傷癌變細(xì)胞。

“生物導(dǎo)彈”=單克隆抗體+藥物

優(yōu)點：療效高、副作用小。

“問題教學(xué)”為學(xué)生提供了一個交流、合作、探索、發(fā)展的平臺，使學(xué)生在問題解決中感受語文的價值和魅力，在教學(xué)活動中以“問題”為線索，基于問題情境發(fā)現(xiàn)探索知識，掌握技能，學(xué)會思考、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會創(chuàng)造，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。