北京市人教版高中生物选修三-专题2-细胞工程教学设计(共39张PPT)课件.pptx

1、 本模块涉及的生物技术是指广义的生物技术。内容包括发酵工程、基因工程、细胞工程细胞工程、胚胎工程和生物技术安全与伦理等。 本模块既是对必修内容的扩展和应用，又是对生物技术和工程的认识和理解。实践的环实践的环节是帮助学生达成教学目标的关键。节是帮助学生达成教学目标的关键。这些实验有的使学生了解基本原理或获得基本知识，有的偏重于实际应用。教师要充分利用学校教师要充分利用学校的现有条件，为学生提供实践的机会的现有条件，为学生提供实践的机会。选自选自20172017级普通高中生物学科指导意见级普通高中生物学科指导意见一、课标要求 围绕围绕“细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有细胞工程通过细胞水平上的操

2、作，获得有用的生物体或其产品用的生物体或其产品” 大概念，组织开展教学大概念，组织开展教学活动。活动。 在教学中，教师既要使用讲授演示的方式进行教在教学中，教师既要使用讲授演示的方式进行教学，学，更要为学生提供实验条件及必要的参考资料，更要为学生提供实验条件及必要的参考资料，指导其设计和进行实验。指导其设计和进行实验。根据本模块的特点，根据本模块的特点，教教师应该给予学生更多的机会参与主动的学习活动。师应该给予学生更多的机会参与主动的学习活动。 例如，要求学生在学习了有关知识的基础上，自例如，要求学生在学习了有关知识的基础上，自己己设计实践方案设计实践方案并进行实验，也可以安排学生并进行实验，

3、也可以安排学生收收集和整理资料，撰写报告，相互讨论集和整理资料，撰写报告，相互讨论。教师要充。教师要充分利用实验室条件，使每个学生都有充分的动手分利用实验室条件，使每个学生都有充分的动手实践机会实践机会。选自选自20172017级普通高中生物学科指导意见级普通高中生物学科指导意见3.3 3.3 细胞工程细胞工程具体内容标准活动要求简述植物的组织培养。 简述动物的细胞培养与体细胞克隆。 举例说出细胞融合与单克隆抗体。利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培。收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料，并进行交流分享。选自选自20172017级生物学科指导意见级生物学科指导意见核心核心素养

4、素养生命观念理性思维科学探究社会责任结构与功能观结构与功能观物质与能量观物质与能量观稳态与平衡观稳态与平衡观进化与适应观进化与适应观归纳与概括归纳与概括演绎与推理演绎与推理模型与建模模型与建模批判性思维批判性思维观察提问观察提问设计实验设计实验方案实施方案实施交流讨论交流讨论参与相关事务的讨论参与相关事务的讨论生态意识、环保实践生态意识、环保实践健康生活、关爱生命健康生活、关爱生命与新课标核心素养的联系浙科版和人教版教材内容的比较浙科版和人教版教材内容的比较浙科版教材（浙科版教材（克隆技术克隆技术）人教版教材（人教版教材（细胞工程细胞工程）什么是克隆什么是克隆细胞工程的发展历程细胞工程的发展历

5、程植物的克隆植物的克隆植物细胞的全能性和植物组植物细胞的全能性和植物组织培养方法织培养方法植物组织培养程序植物组织培养程序植物细胞的全能性的体现植物细胞的全能性的体现细胞培养和器官培养细胞培养和器官培养原生质体培养原生质体培养与植物细胞工与植物细胞工程（植物体细胞杂交、转基程（植物体细胞杂交、转基因植物细胞培养）因植物细胞培养）多途径的植物克隆实践（单多途径的植物克隆实践（单倍体育种、突变体的培育）倍体育种、突变体的培育）植物克隆的发展（历史）植物克隆的发展（历史）植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术（植物细胞全能性植物细胞全能性）植物组织培）植物组织培养技术、

6、植物体细胞杂交技术养技术、植物体细胞杂交技术植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用植物繁殖性途径（微型植物、人植物繁殖性途径（微型植物、人工种子、作物脱毒）工种子、作物脱毒）作物新品种培育（单倍体育种、作物新品种培育（单倍体育种、突变体利用）突变体利用）细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产浙科版教材（浙科版教材（克隆技术克隆技术）人教版教材（人教版教材（细胞工程细胞工程）动物的克隆动物的克隆动物细胞的培养和克隆的形成动物细胞的培养和克隆的形成（动物细胞、（动物细胞、组织的培养组织的培养；动动物组织培养技术的发展物组织培养技术的发展；细胞细胞系、细胞株系、细胞株；克隆培养法克隆培养法）

7、动物的克隆繁殖动物的克隆繁殖（动物细胞全（动物细胞全能性的表现程度；动物细胞难能性的表现程度；动物细胞难以克隆的根本原因；细胞核移以克隆的根本原因；细胞核移植实验和动物的克隆繁殖）植实验和动物的克隆繁殖）动物细胞融合技术及其应用动物细胞融合技术及其应用细细胞融合与胞融合与细胞杂交细胞杂交；杂交瘤技术和单克隆抗体制备杂交瘤技术和单克隆抗体制备动物细胞工程动物细胞工程动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养：动物细胞培养：（培养过程、条（培养过程、条件、技术的应用）件、技术的应用） 动物体细胞核移植技术和克隆动动物体细胞核移植技术和克隆动物（物（体细胞核移植过程、体细胞体细胞核

8、移植过程、体细胞核移植的应用前景、体细胞核移核移植的应用前景、体细胞核移植技术存在的问题）植技术存在的问题）动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合；动物细胞融合；单克隆抗体（单克隆抗体的制备单克隆抗体（单克隆抗体的制备、单克隆抗体的应用）、单克隆抗体的应用）二、本章知识框架理论理论基础基础干细胞干细胞育种育种癌变癌变分化分化增殖增殖三、单元课时安排克隆、植物组织培养及实验 3课时植物体细胞杂交 1课时动物细胞培养 1课时动物细胞融合和单克隆抗体 2课时 核移植 1课时 干细胞的应用与前景 1课时机动 2课时 清楚原理，明确操作，联系应用清楚原理，明确操作，联系应用 为什么

9、能做？怎么做？有何用？为什么能做？怎么做？有何用？四、教学策略1 1、创设问题情境，激发学生思维、创设问题情境，激发学生思维2 2、根据教学内容和现实条件，设计合适的、根据教学内容和现实条件，设计合适的学习活动，给学生实践的机会。学习活动，给学生实践的机会。3 3、设计问题串，引导分析问题，明确操作、设计问题串，引导分析问题，明确操作流程流程4 4、重视归纳总结，进行对比学习、重视归纳总结，进行对比学习5 5、梳理概念之间的联系和区别、梳理概念之间的联系和区别1 1、创设问题情境，激发学生思维、创设问题情境，激发学生思维导入一：孙悟空拔毫毛变小猢狲导入一：孙悟空拔毫毛变小猢狲孙悟空拔毫毛变小猢

10、狲竟成现实！世界首个体细胞克隆孙悟空拔毫毛变小猢狲竟成现实！世界首个体细胞克隆猴在中国诞生。猴在中国诞生。 问：联系到哪项技术？（无性繁殖）问：联系到哪项技术？（无性繁殖）问：植物的一片叶子或一片花瓣能长成一株完整的植株问：植物的一片叶子或一片花瓣能长成一株完整的植株吗吗? ?1 1、创设问题情境，激发学生思维、创设问题情境，激发学生思维导入二：美国总统卡特肿瘤治愈导入二：美国总统卡特肿瘤治愈抗癌神药（抗癌神药（20182018年的诺贝尔奖）年的诺贝尔奖）引入单抗。引入单抗。美国前总统卡特脑部癌细胞消失美国前总统卡特脑部癌细胞消失 让世界再次聚焦让世界再次聚焦PD-PD-1/PD-L11/PD

11、-L120152015年年1212月月6 6日，美国各大主流日，美国各大主流媒体纷纷报道，美国第媒体纷纷报道，美国第3939届总统届总统吉米吉米卡特于卡特于6 6日发表声明说，日发表声明说，医生在给他做完最近一次脑部磁医生在给他做完最近一次脑部磁力共振扫瞄后，没有发现此前在力共振扫瞄后，没有发现此前在他大脑中出现的黑色素瘤他大脑中出现的黑色素瘤（melanomamelanoma）或新的癌细胞。）或新的癌细胞。抗抗人绒毛膜促性腺激素人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体单克隆抗体血型：B型医学诊断医学诊断请同学们讨论如何实现请同学们讨论如何实现? ?19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯(Melchers)

12、(Melchers)等等首次获得了番茄和马铃薯的属首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种间体细胞杂种“PotamatoPotamato”。2 2、根据教学内容和现实条件，设计合适的、根据教学内容和现实条件，设计合适的学习活动，给学生实践的机会。学习活动，给学生实践的机会。动手实践活动动手实践活动资料分析活动资料分析活动实验设计实验设计活动活动2 2、根据教学内容和现实条件，设计合适的、根据教学内容和现实条件，设计合适的学习活动，给学生实践的机会。学习活动，给学生实践的机会。 动手实践活动动手实践活动观看图片和视频观看图片和视频实验操作实验操作小课题小课题本单元开设的实验以及改进：本单元开设的实

13、验以及改进：选自选自生物学教学生物学教学 2011 2011 年第年第 9 9 期期人工种子的制作人工种子的制作选自选自细胞工程实验细胞工程实验高教社高教社用正交实验探究不同激素浓度组合对地被菊花序轴组织用正交实验探究不同激素浓度组合对地被菊花序轴组织培养的影响培养的影响选自选自生物学通报生物学通报20182018年第年第5 5期期2 2、根据教学内容和现实条件，设计合适的、根据教学内容和现实条件，设计合适的学习活动，给学生实践的机会。学习活动，给学生实践的机会。资料分析活动资料分析活动例：单克隆抗体的应用例：单克隆抗体的应用形式形式1：资料查阅、整理资料：资料查阅、整理资料汇报交流汇报交流

14、例：肿瘤免疫治疗例：肿瘤免疫治疗2018年诺贝尔奖年诺贝尔奖抗癌神药抗癌神药形式形式2：老师整理，设计问题，学生阅读，观看：老师整理，设计问题，学生阅读，观看视频（单克隆抗体治疗癌症），交流讨论视频（单克隆抗体治疗癌症），交流讨论2018年诺贝尔生理学或医学奖詹姆斯艾利森（James P Allison）和京都大学教授本庶佑（Tasuku Honjo），他们因在肿瘤免疫领域（PD-1 免疫治疗靶点）做出的贡献而获奖。其中获奖的日本科学家本庶佑因其PD-1、活化诱导胞苷脱氧酶的有关研究举世闻名。两名科学家两名科学家“松开松开”了人体的抗癌了人体的抗癌“刹车刹车”，让免疫系统能全力对抗癌细胞，让免

15、疫系统能全力对抗癌细胞，“现在现在已彻底改变了癌症疗法已彻底改变了癌症疗法”。 肿瘤免疫治疗（肿瘤免疫治疗（Immuno-Oncology，IO）是通过调动机体的免疫系统，增强）是通过调动机体的免疫系统，增强抗肿瘤免疫力，从而抑制和杀伤肿瘤细胞。抗肿瘤免疫力，从而抑制和杀伤肿瘤细胞。PD-1抑制剂，包括抑制剂，包括PD-1抗体和抗体和PD-L1抗体，是一类免疫治抗体，是一类免疫治疗的新药。疗的新药。 作用机制是阻断作用机制是阻断PD-1和和PD-L1之间的相互作用，因为这两个蛋白的相互作用，之间的相互作用，因为这两个蛋白的相互作用，会帮助恶性肿瘤逃脱免疫系统的追杀，典型的会帮助恶性肿瘤逃脱免疫

16、系统的追杀，典型的“金蝉脱壳金蝉脱壳”。PD-1/PD-L1抗体，抗体，通过阻断这种通过阻断这种“欺骗的伪装欺骗的伪装”，促进病人自身的免疫系统杀伤肿瘤。，促进病人自身的免疫系统杀伤肿瘤。 免疫治疗药物如何免疫治疗药物如何“救命救命”乙肝疫苗生产发展历程乙肝疫苗生产发展历程 第一代疫苗，血中提取，弱反应，第一代疫苗，血中提取，弱反应，10%不产生反应不产生反应 第二代疫苗，第二代疫苗， 利用酵母菌表达利用酵母菌表达 第三代疫苗，在哺乳细胞或第三代疫苗，在哺乳细胞或CHO细胞表达细胞表达 在细菌 、酵母菌中表达复杂的哺乳动物蛋白，由于翻译后加工修饰缺乏或有差异等缺陷，难以获得具有天然生物活性的蛋

17、白质。而哺乳动物细胞表达的外源蛋白，其结构最接近天然蛋白，是生产人类蛋白质药物最理想的表达系统，但生产中存在着哺乳动物细胞娇嫩挑剔，生长缓慢，培养成本昂贵等问题。日本科学家山中伸弥日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)与英国科学家与英国科学家约翰约翰格登格登(John Gurdon) 因在细胞核重新编程研究领域因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献，获得的杰出贡献，获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。年诺贝尔生理学或医学奖。干细胞的研究进展和应用前景干细胞的研究进展和应用前景2012年诺贝尔奖年诺贝尔奖山中伸弥利用逆转录病毒载体向小鼠的成体成纤维细胞转入四个山中伸弥利用逆转录病毒载

18、体向小鼠的成体成纤维细胞转入四个基因，结果诱导了这些细胞重新编程，产生了类似小鼠胚胎干细基因，结果诱导了这些细胞重新编程，产生了类似小鼠胚胎干细胞的特征，这就是诱导多能干细胞。胞的特征，这就是诱导多能干细胞。iPS细胞研究进展 2014年9月15日 首例iPS细胞眼部疾病手术实施 2016年4月 新研究用iPS细胞再生出完整皮肤系统 2016年10月10日 全球首例利用iPS细胞治猴子心脏病见效果 2016年10月 日本首次利用老鼠iPS细胞培养出卵子 2008年1月7日，我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪成功产下2头具有绿色荧光遗传特征的“荧光猪崽 ”。这次试验的成功标志着我国通过体细胞核移植

19、技术生产转基因猪已经发展成熟。请同学们结合所学写出培育过程图。去核猪卵细胞去核猪卵细胞3 3、设计问题串，引导分析问题，明确操作流程、设计问题串，引导分析问题，明确操作流程非洲紫罗兰的叶片非洲紫罗兰的叶片瓶中开花成株瓶中开花成株 为什么非洲紫罗兰叶片的一小部分能培养成一个完整的非为什么非洲紫罗兰叶片的一小部分能培养成一个完整的非洲紫罗兰植株洲紫罗兰植株? ? （理论基础理论基础） 什么叫细胞的全能性？细胞具有全能性的原因？什么叫细胞的全能性？细胞具有全能性的原因？ 如何让植物细胞的全能性表现出来如何让植物细胞的全能性表现出来? ?（组培条件组培条件） 离体的植物细胞或组织经过怎样的过程发育成一

20、个完整的离体的植物细胞或组织经过怎样的过程发育成一个完整的植物体植物体? ?（组培过程组培过程） 培养基中添加激素的种类、作用及不同比例的结果？培养基中添加激素的种类、作用及不同比例的结果？ 举例说明植物组织培养的应用举例说明植物组织培养的应用 科学家为什么要研究制备单克科学家为什么要研究制备单克隆抗体（隆抗体（和传统血清抗体比较和传统血清抗体比较的优点的优点） 单抗制备过程用到哪些技术？单抗制备过程用到哪些技术？ 选择用来融合的细胞是什么选择用来融合的细胞是什么? ?二二者的各自特点是什么？者的各自特点是什么？ 如何获得如何获得B B淋巴细胞淋巴细胞? ? 融合的方法？融合的细胞类型融合的方

21、法？融合的细胞类型？ 如何获得既能无限增殖又能分如何获得既能无限增殖又能分泌特定抗体的杂交瘤细胞？泌特定抗体的杂交瘤细胞？（两次筛选两次筛选） 如何获得单克隆抗体？如何获得单克隆抗体？ 举例说明单抗的应用举例说明单抗的应用4 4、重视归纳总结，进行对比学习、重视归纳总结，进行对比学习避光避光光照光照体细胞体细胞生殖细胞生殖细胞代谢代谢产物产物悬悬浮浮培培养养快速快速繁殖繁殖人工人工种子种子人人工工种种皮皮转基因细胞转基因细胞杂种细胞杂种细胞4 4、重视归纳总结，进行对比学习、重视归纳总结，进行对比学习植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理（理论基础）原理（理论基础）植物细胞全能性

22、植物细胞全能性动物细胞增殖动物细胞增殖培养基成分培养基成分（特殊）（特殊）蔗糖蔗糖植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖动物血清动物血清培养基性质培养基性质固体固体液体液体培养目标（结果）培养目标（结果）完整植株完整植株细胞系、细胞株细胞系、细胞株应用应用快速繁殖、植物脱快速繁殖、植物脱毒、转基因植物培毒、转基因植物培养等养等获得细胞或细胞产获得细胞或细胞产物物植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合原理原理生物膜的流动性生物膜的流动性植物细胞全能性植物细胞全能性生物膜的流动性生物膜的流动性诱导方法诱导方法物理方法物理方法化学方

23、法化学方法物理方法物理方法化学方法化学方法生物方法生物方法技术流程技术流程酶解法去壁酶解法去壁原生质体原生质体融合融合组培组培酶解离散细胞酶解离散细胞细胞细胞培养培养应用（目的）应用（目的）获得杂种植株获得杂种植株基因定位、制备单克基因定位、制备单克隆抗体隆抗体植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较5、梳理概念之间的联系和区别、梳理概念之间的联系和区别 克隆的概念、克隆的概念、3 3个水平的克隆个水平的克隆 无菌操作、消毒、灭菌无菌操作、消毒、灭菌 脱分化、再分化脱分化、再分化 愈伤组织、胚状体愈伤组织、胚状体 植物组织培养和动物细胞培养（植物组织培养和动物细胞培养（组织培养组织培养） 植物体细胞杂交和动物细胞融合植物体细胞杂交和动物细胞融合