問題教學法在《動物細胞融合與單克隆抗體》一文教學中的應用

楊學芬

問題教學法就是教材的知識點以問題的形式呈現在學生的面前，讓學生在尋求、探索解決問題的思維活動中，掌握知識、發展智力、培養技能，進而培養學生發現問題、解決問題的能力。在這種課上，教師有意地創設問題情境，組織學生的探索活動，讓學生提出學習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，同時向學生說明在該探索情境下的思維邏輯（引用）。本文以《動物細胞融合與單克隆抗體》為例，闡述問題教學法的應用。

教師設問：展示番茄馬鈴薯植株，請問該植物體通過什么完成？

生：植物體細胞雜交。

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

探究一：動物細胞的融合

師：問題1：植物體細胞雜交的過程是怎樣的？

問題2：動物細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第二段找到動物細胞融合的概念。

師設問：動物細胞融合是怎么一回事？

生：動物細胞融合，也叫細胞雜交，指的是兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。

師：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？

生：應該相同。

師：對，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？

生：應該基本一樣吧？

師：植物體細胞雜交誘導原生質體融合常用的方法有哪些？

生：物理法、化學法。

師：動物細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胞膜上的蛋白質分子和脂質重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。

師：思考1：不滅活的病毒能做誘導劑嗎？

生：不能，因為不滅活的病毒會感染細胞，而不能誘導細胞融合。

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。剛才我們是用兩個動物細胞，那在實際中我們用多少個動物細胞合適呢？

生：多個。

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

思考2：兩兩融合后可產生幾種雜交細胞？

生：兩種，自身融合，非自身融合。

師：意義：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。

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。

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，但此技術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、抗體有什么關系呢？下面我們就共同學習單克隆抗體。

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知識，思考1：傳統的抗體生產方法及缺陷是什么？抗體是從何來的？請同學們在閱讀課本P52的最后一個自然段的基礎上，討論這個問題。

生：傳統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。

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

生：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。

師：很好！根據B淋巴細胞的這個特點，若要想獲得大量的單一抗體，則如何做呢？

生：克隆細胞群。

師：閱讀教材P53，找出單克隆抗體的概念。

生：單個效應B淋巴細胞克?。簾o性繁殖。

概念：單個效應B淋巴細胞克隆形成細胞群，細胞群產生的化學性質單一、特異性強的抗體。

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

生：科學家的設計方案：

一種效應B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體 骨髓瘤細胞能無限增殖

活動探究三：單克隆抗體的制備

師：設問1.注射特定抗原的目的是什么？

生：使小鼠脾臟細胞中產生特定抗體的效應B淋巴細胞。

師：設問2.從小鼠脾臟中分離效應B淋巴細胞是一種還是多種？

生：是一系列效應B淋巴細胞B1B2B3……

師：設問3.誘導細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：設問4.若細胞兩兩融合后，有幾種融合情況？處理后的細胞種類有幾種？

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：篩選出雜交瘤細胞（一系列的多種雜交瘤細胞）。

師：設問6.第二次篩選是為什么？具體如何實現克隆化培養和抗體檢測？

生：第二次篩選出能產生特定抗體的雜交瘤細胞。

師：詳細講解抗體檢測及克隆化培養（拓展）

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

該過程即為雜交瘤細胞的克隆化培養。

經過多次篩選，就可獲得足夠數量的能分泌所需抗體的細胞。

活動探究四、單克隆抗體的應用

師：1.單克隆抗體最主要的優點是什么？

生：特異性強、靈敏度高，可大量制備。

2.單克隆抗體的應用有哪些？

（1）診斷試劑——最廣泛應用

在臨床生化診斷、病理組織定位、體內腫瘤的定位等，與常規抗體相比，具有準確、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“生物導彈”，準確殺傷癌變細胞。

“生物導彈”=單克隆抗體+藥物

優點：療效高、副作用小。

“問題教學”為學生提供了一個交流、合作、探索、發展的平臺，使學生在問題解決中感受語文的價值和魅力，在教學活動中以“問題”為線索，基于問題情境發現探索知識，掌握技能，學會思考、學會學習、學會創造，促進學生創造性思維的發展。