第三节 通过细胞融合可产生具有新特性的细胞说课稿2025学年高中生物浙科版2019选择性必修3 生物技术与工程-浙科版2019

第三节通过细胞融合可产生具有新特性的细胞说课稿2025学年高中生物浙科版2019选择性必修3生物技术与工程-浙科版2019课题课型修改日期教具教学内容分析1.本节课的主要教学内容：细胞融合的概念、诱导方法（物理法、化学法、生物法）、植物体细胞杂交与动物细胞融合的过程、单克隆抗体的制备原理（杂交瘤细胞的筛选与培养）、细胞融合技术的应用实例（如单抗制备、培育高产作物）。

2.教学内容与学生已有知识的联系：基于必修1“细胞膜的结构与功能”（流动性）、必修3“免疫与稳态”（抗原-抗体反应、浆细胞功能），衔接选择性必修3“细胞工程”核心技术，深化对细胞结构和功能的理解，培养工程思维与技术应用能力。核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过细胞融合技术学习，深化对细胞结构与功能整体性、生命活动统一性的认识，形成“细胞是基本生命系统”的生命观念；分析细胞融合原理及单克隆抗体制备流程，提升逻辑推理与模型构建的科学思维；模拟细胞融合实验设计，培养提出问题、设计方案的科学探究能力；结合单抗诊断、作物育种等实例，认同生物技术的社会价值，增强社会责任感。重点难点及解决办法三、重点难点及解决办法重点：细胞融合的原理（细胞膜流动性）、植物体细胞杂交与动物细胞融合的过程、单克隆抗体制备的两次筛选。难点：不同诱导方法的原理差异、单克隆抗体两次筛选的逻辑。解决办法：对比分析植物体细胞杂交（酶解法+PEG诱导）与动物细胞融合（灭活病毒诱导）的流程图；用问题串引导学生思考第一次筛选（杂交瘤细胞）和第二次筛选（能产生特定抗体的细胞）的目的；结合课本实例（如制备抗新冠病毒单抗）深化理解。教学资源硬件资源：显微镜、离心机、恒温培养箱、细胞融合实验器材套装。

软件资源：细胞融合过程模拟动画、单克隆抗体制备流程交互课件。

课程平台：智慧课堂系统、生物学科资源库。

信息化资源：课本配套微课视频、细胞工程案例数据库、在线虚拟实验室。

教学手段：实验演示视频、小组合作探究任务单、概念图构建工具。教学过程：1.导入（约5分钟）：

激发兴趣：展示新冠病毒抗原检测试剂盒图片，提问“为何能精准检测病毒？其核心是单克隆抗体，而单抗的制备依赖于细胞融合技术”。播放细胞融合技术发展简史视频（从1960年代首次成功到现代应用），引发学生对“如何让不同细胞融合产生新功能”的思考。

回顾旧知：提问“细胞膜的结构特点是什么？”（流动性）；“浆细胞的功能是什么？”（产生特异性抗体）。引导学生回忆细胞膜流动性是融合的基础，浆细胞虽能产生抗体但无法无限增殖，为后续学习单克隆抗体制备铺垫。

2.新课呈现（约30分钟）：

（1）细胞融合的概念与诱导方法（8分钟）

讲解新知：结合课本P52定义，明确细胞融合是指两个或多个细胞合并成一个杂交细胞的过程。强调其核心是利用细胞膜流动性实现细胞合并。

举例说明：展示植物原生质体（去壁后的细胞）与动物骨髓瘤细胞图片，说明两类细胞融合的应用方向不同。

互动探究：小组讨论“物理法（电融合）、化学法（PEG）、生物法（灭活病毒）诱导融合的原理差异”。教师引导总结：物理法通过电场破坏细胞膜；化学法PEG改变膜脂分子排列；生物法利用病毒膜蛋白介导细胞融合。

（2）植物体细胞杂交（7分钟）

讲解新知：结合课本P53流程图，分步讲解：①酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶）；②诱导原生质体融合（PEG）；③筛选杂种细胞（培养基筛选）；④组织培养再生植株。

举例说明：以“番茄-马铃薯”为例，说明植物体细胞杂交可克服远缘杂交不亲和，培育新物种。

互动探究：发放植物体细胞杂交流程卡片，小组排序并标注关键步骤，教师巡视纠错，强调“去壁”和“再生细胞壁”是核心难点。

（3）动物细胞融合与单克隆抗体制备（15分钟）

讲解新知：对比植物体细胞杂交，动物细胞融合无需去壁，常用灭活病毒诱导。重点讲解单克隆抗体制备：①免疫小鼠获得浆细胞；②骨髓瘤细胞与浆细胞融合；③两次筛选（第一次用HAT培养基筛选杂交瘤细胞，第二次筛选能产生特定抗体的细胞）；④体外培养或注射小鼠获取单抗。

举例说明：展示抗新冠病毒单抗制备流程图，说明单抗“特异性强、灵敏度高”的特点在诊断、治疗中的应用。

互动探究：发放单克隆抗体制备实验步骤卡，小组合作分析“为何第一次筛选需HAT培养基？”（骨髓瘤细胞缺乏HGPRT基因，在HAT培养基中死亡；杂交瘤细胞可存活）；“第二次筛选为何需克隆化培养？”（确保每个细胞群只产生一种抗体）。教师用动画演示两次筛选过程，强化理解。

3.巩固练习（约10分钟）：

学生活动：

（1）实验设计：小组合作设计“利用细胞融合技术培育耐盐烟草”的实验方案，需包含材料选择、诱导方法、筛选步骤。

（2）案例分析：提供“某公司利用单抗开发癌症靶向药”案例，学生分析其技术优势（精准杀伤癌细胞，减少副作用）及可能面临的挑战（抗体人源化改造）。

教师指导：针对实验设计，提示“耐盐性状可通过筛选高盐培养基中的杂种细胞实现”；针对案例分析，引导学生从“技术原理-应用价值-伦理问题”多角度思考，及时纠正学生表述中的错误（如混淆“一次筛选”与“二次筛选”目的）。

小结（5分钟）：学生总结本节课核心知识点（细胞融合原理、植物体细胞杂交流程、单克隆抗体制备两次筛选），教师强调细胞融合技术是生物工程的核心工具，推动医学、农业等领域发展，呼应核心素养中的“社会责任”。知识点梳理：1.**细胞融合的概念与原理**

-定义：两个或多个细胞合并形成一个杂交细胞的过程。

-原理：细胞膜的结构特性（流动性）是融合的基础，膜脂分子重排实现细胞合并。

2.**细胞融合的诱导方法**

-**物理法**：电融合（高压电场使细胞膜可逆穿孔）。

-**化学法**：聚乙二醇（PEG）改变膜脂分子排列，促进融合。

-**生物法**：灭活病毒（如仙台病毒）的包膜蛋白介导细胞膜融合。

3.**植物体细胞杂交技术**

-**流程**：

①酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶获得原生质体）；

②诱导原生质体融合（PEG或电融合）；

③杂种细胞筛选（培养基中特定营养缺陷型筛选）；

④组织培养再生完整植株。

-**应用**：克服远缘杂交不亲和，培育新物种（如番茄-马铃薯）。

4.**动物细胞融合技术**

-**特点**：无需去除细胞壁，常用灭活病毒或化学诱导剂。

-**应用**：单克隆抗体制备、疫苗研发、基因工程载体构建。

5.**单克隆抗体制备**

-**原理**：杂交瘤细胞（浆细胞+骨髓瘤细胞）兼具抗体分泌与无限增殖能力。

-**流程**：

①免疫小鼠获取浆细胞；

②骨髓瘤细胞与浆细胞融合；

③**第一次筛选**：HAT培养基筛选杂交瘤细胞（骨髓瘤细胞死亡）；

④**第二次筛选**：ELISA检测筛选能产生特异性抗体的细胞；

⑤克隆化培养与单抗纯化。

-**优势**：特异性强、灵敏度高、可大量生产。

6.**细胞融合技术的应用**

-**医学**：单抗诊断试剂（如新冠病毒抗原检测试剂）、靶向药物（癌症治疗）。

-**农业**：培育抗病、耐盐作物（如耐盐烟草）。

-**工业**：生产酶制剂、疫苗（如流感疫苗）。

7.**技术关键点**

-**原生质体活力**：酶解条件控制（温度、pH、酶浓度）影响融合效率。

-**筛选机制**：HAT培养基利用核苷酸合成途径缺陷筛选杂交瘤细胞。

-**抗体特异性**：需通过克隆化培养确保单一抗体类型。

8.**技术局限性**

-植物体细胞杂交：杂种细胞再生植株难度大，遗传稳定性不确定。

-单克隆抗体：可能引发免疫排斥（需人源化改造），生产成本高。

9.**与教材知识的关联**

-衔接必修1：细胞膜流动性是融合的分子基础。

-关联必修3：浆细胞功能与抗原-抗体反应原理。

-深化选择性必修3：细胞工程的核心技术手段。

10.**生物技术应用价值**

-推动医学精准化（靶向治疗）、农业高效化（抗逆作物）。

-体现工程思维：从原理到流程的系统设计能力。教学反思与改进：七、教学反思与改进课后通过知识清单检测发现，学生对细胞膜流动性原理和单克隆抗体制备两次筛选的掌握分化明显，约30%学生对HAT培养基筛选杂交瘤细胞的逻辑理解模糊。反思原因：讲解时侧重流程步骤，对“骨髓瘤细胞缺乏HGPRT基因”这一核心铺垫不足，导致学生机械记忆而非理解。改进措施：下次授课时在动物细胞融合环节增加“核苷酸合成途径”示意图，用不同颜色标注正常细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞在HAT培养基中的代谢差异，配合问题链“为何骨髓瘤细胞不能存活？杂交瘤细胞如何获得生存优势？”引导学生自主推导。同时，在巩固练习中增设“模拟筛选”小游戏，用不同颜色小球模拟细胞，让学生亲手操作“HAT培养基筛选”过程，强化理解。此外，收集学生实验设计方案发现，部分小组在植物体细胞杂交的“杂种细胞筛选”环节忽略“再生细胞壁”步骤，需在流程图标注中增加“壁再生”的醒目提示，并补充烟草-枸杞体细胞杂交的失败案例，提醒学生注意技术细节。未来还将增加课堂即时反馈，用平板答题系统实时统计学生对两次筛选目的的选择题正确率，针对性讲解易错点，确保难点突破。板书设计：①**细胞融合基础**

-定义：两细胞→一杂交细胞

-原理：细胞膜流动性

-诱导方法：物理法（电融合）、化学法（PEG）、生物法（灭活病毒）

②**植物体细胞杂交**

-流程：酶解去壁→原生质体融合→杂种细胞筛选→组织培养再生植株

-关键点：纤维素酶/果胶酶去壁；PEG诱导融合；培养基筛选杂种细胞

③**单克隆抗体制备**

-杂交瘤细胞：浆细胞+骨髓瘤细胞

-两次筛选：

第一次：HAT培养基淘汰骨髓瘤细胞（利用HGPRT缺陷）

第二次：ELISA检测筛选特异性抗体细胞

-应用：诊断试剂、靶向药物（特异性强、灵敏度高）课后作业：1.**植物体细胞杂交流程分析**：简述植物体细胞杂交技术的完整流程，并指出每步使用的关键试剂或方法。

答案：①酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶）；②诱导原生质体融合（PEG或电融合）；③杂种细胞筛选（培养基中特定营养缺陷型筛选）；④组织培养再生完整植株（生长素、细胞配比调节）。

2.**单克隆抗体制备两次筛选目的**：解释单克隆抗体制备中第一次和第二次筛选的目的及原理。

答案：第一次用HAT培养基筛选杂交瘤细胞（骨髓瘤细胞缺乏HGPRT基因，在HAT培养基中死亡；杂交瘤细胞可存活）；第二次用ELISA检测筛选能产生特异性抗体的细胞（确保每个细胞群只产生一种抗体）。

3.**细胞融合诱导方法比较**：比较物理法、化学法、生物法诱导细胞融合的原理及适用对象。

答案：物理法（电融合）通过高压电场使细胞膜可逆穿孔，适用于动植物原生质体；化学法（PEG）改变膜脂分子排列，促进融合，适用于植物原生质体；生物法（灭活病毒）利用病毒包膜蛋白介导融合，主要用于动物细胞融合。

4.**实验设计：利用细胞融合技术培育抗盐水稻**：设计实验方案，需包含材料选择、诱导方法、筛选步骤。

答案：材料选择：耐盐水稻愈伤组织（高盐环境下存活）与高产水稻愈伤组织；诱导方法：PEG诱导原生质体融合；筛选步骤：在高盐培养基中筛选杂种细胞，通过组织培养再生抗盐水稻植株。

5.**单克隆抗体应用分析**：举例说明单克隆抗体在医学中的一个应用，并分析其优势。

答案：应用：新冠病毒抗原检测试剂（单抗与病毒抗原特异性结合）。优势：特异性强（只识别特定抗原）、灵敏度高（可微量检测）、可快速大规模生产，提高检测准确性。课堂：课堂评价：通过即时提问检测学生对细胞膜流动性原理的理解，如“为何PEG能促进细胞融合？”；观察小组讨论中单克隆抗体制备两次筛选逻辑的表述准确性；利用平板答题系统实时统计“植物体细胞杂交流程排序”正确率，对错误率超30%的步骤（如“壁再生”环节）进行二次讲解。课