公務(wù)員期刊網(wǎng) 精選范文 細(xì)胞生物學(xué)概述范文

細(xì)胞生物學(xué)概述精選(九篇)

前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的細(xì)胞生物學(xué)概述主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。

細(xì)胞生物學(xué)概述

第1篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞:生物科學(xué);核心課程;邏輯關(guān)系

中圖分類號(hào):G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-9944(2016)21-0130-03

1 引言

生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)是生物科學(xué)專業(yè)的核心課程,由于它們相互聯(lián)系,交叉滲透,因此存在邏輯關(guān)系不清,課程內(nèi)容重疊較多等問題,例如原核生物和真核生物基因表達(dá)調(diào)控在生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)都有介紹,基因工程原理在分子生物學(xué)、基因工程學(xué)中都有介紹,導(dǎo)致教師教學(xué)內(nèi)容難以起舍,課程順序難以安排。要理順生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)的邏輯關(guān)系,確定各課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序,必須把其定義,研究?jī)?nèi)容,發(fā)展歷史動(dòng)態(tài)結(jié)合起來(lái)。

2 生物科學(xué)專業(yè)核心課程概述

2.1 生物化學(xué)

生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法研究生物分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝及遺傳信息傳遞與調(diào)控規(guī)律的科學(xué)。

生物化學(xué)是生命科學(xué)中最古老的學(xué)科之一。 隨著生命科學(xué)的發(fā)展,各學(xué)科相互滲透。18世紀(jì),一些從事化學(xué)研究的科學(xué)家轉(zhuǎn)向生物領(lǐng)域,為生物化學(xué)的誕生播下了種子。19世紀(jì)末,生物化學(xué)從生理化學(xué)中獨(dú)立。20世紀(jì)中后期又從生物化學(xué)分離出部分內(nèi)容與遺傳學(xué)部分內(nèi)容結(jié)合為分子生物學(xué),然后,分子生物學(xué)基因操作部分獨(dú)立出來(lái),形成基因工程學(xué)。

1920年以前,生物化學(xué)研究?jī)?nèi)容以分析生物體的化學(xué)組成、性質(zhì)和含量為主,稱為靜態(tài)生物化學(xué)時(shí)期。

1920年-1950年,隨著同位素示蹤技術(shù)、色譜技術(shù)等物理學(xué)手段的廣泛應(yīng)用,生物化學(xué)從單純的組成分析深入到物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化,如:光合作用、生物氧化、糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝等領(lǐng)域。這是生物化學(xué)飛速發(fā)展的時(shí)期,稱為動(dòng)態(tài)生物化學(xué)時(shí)期。

1950年以后,蛋白質(zhì)化學(xué)和和核酸化學(xué)進(jìn)展迅速,生物化學(xué)進(jìn)入了分子生物學(xué)時(shí)期。分子生物學(xué)的發(fā)展揭示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性,是人類在認(rèn)識(shí)的巨大飛躍。根據(jù)生物化學(xué)的定義和歷史,生物化學(xué)研究的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

2.1.1 生物的物質(zhì)組成

生物是由一定的物質(zhì)按特定的方式組成的,直到今天,新物質(zhì)仍不斷被發(fā)現(xiàn)。如陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的干擾素、環(huán)核苷一磷酸、鈣調(diào)蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等都具有重要的生物學(xué)功能。另一方面,早已熟知的化合物也發(fā)現(xiàn)了新的功能,如20世紀(jì)50年代才知道肉堿是一種生長(zhǎng)因子,而到60年代又發(fā)現(xiàn)其是生物氧化的載體。

2.1.2 物質(zhì)代謝

生物體內(nèi)絕大部分物質(zhì)代謝是在酶催化下進(jìn)行的,具有高度自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。一個(gè)小小的細(xì)胞內(nèi),有近2000種酶,在同一時(shí)間內(nèi),催化各種不同的化學(xué)反應(yīng)。這些化學(xué)反應(yīng)互不干擾,有條不紊地進(jìn)行。表明生物體內(nèi)的物質(zhì)代謝有精確的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。

2.1.3 結(jié)構(gòu)與功能

生物大分子的功能與其特定的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。如酶的活性中心的結(jié)構(gòu)決定其催化活性及其特異性;變構(gòu)酶的活性還與其催化的代謝終末產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

核酸中核苷酸排列順序的不同,其結(jié)構(gòu)就不同,所含遺傳信息不同。這些不同的構(gòu)象對(duì)基因的表達(dá)具有調(diào)控作用。

生物體的糖包括多糖、寡糖和單糖。由于多糖鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有很大的信息容量,對(duì)于細(xì)胞專一地識(shí)別、相互作用具有重要作用。糖類將與蛋白質(zhì)、核酸并列成為生物化學(xué)的主要研究對(duì)象。

在生物化學(xué)中,有關(guān)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究才僅僅開始,尚待大力研究的問題很多,其中重大的有:亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中生物大分子間的結(jié)合,細(xì)胞的相互識(shí)別、細(xì)胞的接觸抑制、細(xì)胞間的粘合、抗原與抗體的作用、激素、神經(jīng)介質(zhì)與其受體的相互作用等。

2.1.4 繁殖與遺傳

生物典型特點(diǎn)是具有繁殖與遺傳特性?;蚴荄NA分子中的一段核苷酸序列,現(xiàn)在DNA分子的核苷酸序列已不難測(cè)得,不但能在分子水平上研究遺傳,而且還可能改變遺傳,從而派生出基因工程學(xué)。

2.2 細(xì)胞生物學(xué)

細(xì)胞生物學(xué)是從顯微水平、亞顯微水平和分子水平研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及其生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。

過去,細(xì)胞生物學(xué)主要是在光學(xué)顯微鏡下對(duì)細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活史進(jìn)行研究,稱為細(xì)胞學(xué)。20 世紀(jì) 50 年代以來(lái),由于電子顯微鏡、放射性同位素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分分離技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,特別是分子生物學(xué)的興起,使細(xì)胞生物學(xué)研究的廣度和深度都有迅猛發(fā)展,從宏觀到微觀、從平面到立體、從定性到定量、從分析到綜合;從細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子三個(gè)水平研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、分裂與分化、衰老與死亡等生命活動(dòng)規(guī)律及其調(diào)控機(jī)制,細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與環(huán)境之間的相互關(guān)系。使原來(lái)以形態(tài)結(jié)構(gòu)研究為主的細(xì)胞學(xué)轉(zhuǎn)變成以生理功能研究為主、將結(jié)構(gòu)與功能緊密結(jié)合起來(lái)的細(xì)胞生物學(xué)。由于細(xì)胞生物學(xué)在分子水平上的研究工作取得了深入的進(jìn)展,因此細(xì)胞生物學(xué)又稱為細(xì)胞分子生物學(xué)。細(xì)胞生物學(xué)研究?jī)?nèi)容如下。

2.2.1 細(xì)胞社會(huì)學(xué)

細(xì)胞社會(huì)學(xué)是細(xì)胞生物學(xué)中的一個(gè)新的領(lǐng)域。它是以系統(tǒng)論的觀點(diǎn)研究細(xì)胞群體中細(xì)胞間的相互關(guān)系、細(xì)胞群體的社會(huì)行為;細(xì)胞識(shí)別、通訊、相互作用;整體和細(xì)胞群對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、形態(tài)發(fā)生和器官形成等活動(dòng)的調(diào)控;細(xì)胞外環(huán)境對(duì)細(xì)胞的影響。

2.2.2 細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)、分化與調(diào)控

研究細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)、分化及其調(diào)控機(jī)制,不僅是控制生物生長(zhǎng)和發(fā)育的基礎(chǔ),而且是研究細(xì)胞癌變和逆轉(zhuǎn)的重要途徑。

2.2.3 細(xì)胞遺傳學(xué)

細(xì)胞遺傳學(xué)從細(xì)胞學(xué)角度來(lái)研究染色體的結(jié)構(gòu)和行為以及染色體與細(xì)胞器的關(guān)系,從而探討遺傳與變異的機(jī)制等。

2.2.4 細(xì)胞化學(xué)

細(xì)胞化學(xué):用切片或分離細(xì)胞成分,對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞各個(gè)部分進(jìn)行定性和定量的化學(xué)分析,研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分的定位、分布及其生理功能。

2.2.5 分子細(xì)胞學(xué)

分子細(xì)胞學(xué):從分子水平研究細(xì)胞與細(xì)胞器中蛋白質(zhì)、核酸等大分子的組成、結(jié)構(gòu)與功能及其遺傳性狀的表現(xiàn)和調(diào)控等,探討細(xì)胞生命活動(dòng)的分子機(jī)理。

2.3 遺傳學(xué)

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異規(guī)律的科學(xué)。孟德爾認(rèn)為生物性狀的遺傳是受遺傳因子控制的,并提出了遺傳因子分離和自由組合的基本遺傳規(guī)律。1900年,孟德爾的成果得到廣泛重視,成為遺傳學(xué)的基石。

20世紀(jì)初,利用光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂過程中染色體及其行為,奠定了遺傳的染色體理論基礎(chǔ)。1910年左右,美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根及其同事根據(jù)對(duì)普通果蠅的研究,提出了基因的連鎖交換規(guī)律,并結(jié)合當(dāng)時(shí)的細(xì)胞學(xué)成就,創(chuàng)立了以染色體遺傳為核心的細(xì)胞遺傳學(xué)。

遺傳信息在分子水平上研究始于20世紀(jì)40年代。隨著電子顯微鏡的發(fā)明,人們已能夠直接觀察遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其在基因表達(dá)過程中的特征,使細(xì)胞遺傳學(xué)的研究進(jìn)入分子水平。

1953年,沃森和克里克提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,為進(jìn)一步闡明DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和遺傳物質(zhì)如何保持世代連續(xù)的問題奠定了基礎(chǔ),開創(chuàng)了分子遺傳學(xué)這一新的學(xué)科領(lǐng)域。

遺傳學(xué)研究的領(lǐng)域非常廣泛,可劃分成經(jīng)典遺傳學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)和生統(tǒng)遺傳學(xué)4個(gè)分支,各個(gè)分支領(lǐng)域相互聯(lián)系、相互重疊、相互印證,組成了一個(gè)不可分割的整體。

經(jīng)典遺傳學(xué)研究從親代到子代的遺傳特性,包括遺傳的分離規(guī)律;獨(dú)立分配規(guī)律;連鎖和交換遺傳規(guī)律及機(jī)理;基因互作及其與環(huán)境的相互關(guān)系;性別決定與伴性遺傳;基因及染色體變異;數(shù)量性狀的特征及其多基因假說(shuō),近親繁殖和雜種優(yōu)勢(shì);細(xì)胞質(zhì)遺傳等。

細(xì)胞遺傳學(xué)是通過細(xì)胞學(xué)手段對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)行研究。其內(nèi)容包括細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能;染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu);細(xì)胞的有絲分裂,減數(shù)分裂;配子的形成和受精。

分子遺傳學(xué)是從分子的水平上研究遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及遺傳信息的傳遞。內(nèi)容包括DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯,基因突變及修復(fù),原核生物和真核基因表達(dá)與調(diào)控;基因、基因組及作圖,遺傳重組。

生統(tǒng)遺傳學(xué)是用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)研究生物遺傳變異規(guī)律的學(xué)科。根據(jù)研究的對(duì)象不同,又可分為數(shù)量遺傳學(xué)和群體遺傳學(xué)。前者研究生物體數(shù)量性狀即由多基因控制的性狀遺傳規(guī)律,后者是研究基因頻率在群體中的變化、群體的遺傳結(jié)構(gòu)和物種進(jìn)化。

2.4 分子生物學(xué)

分子生物學(xué)是從分子水平研究核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息傳遞和調(diào)控,闡明生命本質(zhì)的科學(xué)。

從19世紀(jì)后期到20世紀(jì)50年代初,確定了蛋白質(zhì)是生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ),DNA是生物遺傳的物質(zhì)的載體,是現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的準(zhǔn)備和醞釀階段。

從20世紀(jì)50年代初到70年代初,是現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段,1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的里程碑,確立了核酸作為遺傳信息分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),提出了鹼基配對(duì)是核酸復(fù)制、遺傳信息傳遞的基本方式,為核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系及其在生命中的作用打下了最重要的基礎(chǔ)。

70年代后,基因工程技術(shù)出現(xiàn),人類進(jìn)入認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)并開始改造生命的發(fā)展階段。

分子生物學(xué)原來(lái)是生物化學(xué)的一部分,因其太重要了,20世紀(jì)中后期從生物化學(xué)中分離出來(lái)并與遺傳學(xué)結(jié)合,獨(dú)立出來(lái)成為單獨(dú)的學(xué)科,是生物化學(xué)的發(fā)展和延續(xù)。涉及的部分內(nèi)容比生物化學(xué)更細(xì)致深入,并從整體上考慮。

分子生物學(xué)從蛋白質(zhì)、核酸、基因及基因組結(jié)構(gòu)開始,以中心法則為主線,闡述生物大分子在信息傳導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控中的相互作用和機(jī)理。主要內(nèi)容包括蛋白質(zhì)、核酸、基因和基因組的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、基因突變與修復(fù)、蛋白質(zhì)生物合成和翻譯后加工、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控、真核生物基因表達(dá)的調(diào)控?;蚬こ碳夹g(shù)的原理和應(yīng)用等。

2.5 基因工程學(xué)

20世紀(jì)70年代,隨著 DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機(jī)制逐漸呈現(xiàn)在人們眼前,生物學(xué)家不再僅僅滿足于探索、揭示生物遺傳的秘密,而是開始設(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。這就像工程設(shè)計(jì),按照人類的需要(設(shè)計(jì))把這種生物的某個(gè)“基因”與那種生物的某個(gè)“基因”進(jìn)行“施工”,“組裝”成新的基因組合,創(chuàng)造出新的生物的工程技術(shù)被稱為“基因工程”。

基因工程包括如下幾個(gè)主要的內(nèi)容:①目的基因的合成或提起分離。②載體的構(gòu)建。③將載體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并增殖。④重組DNA分子的受體細(xì)胞克隆篩選。⑤將目的基因克隆到表達(dá)載體上,導(dǎo)入寄主細(xì)胞,使之在新的遺傳背景下實(shí)現(xiàn)功能表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)。

3 課程間的邏輯關(guān)系,教學(xué)內(nèi)容選擇及課程順序安排

從生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)的定義,研究?jī)?nèi)容,發(fā)展歷史動(dòng)態(tài)可知,各學(xué)科的邏輯關(guān)系是:理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能需要一定的生物化學(xué)基礎(chǔ),理解遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能需要一定的細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ),而分子生物學(xué)是生物化學(xué)、遺傳學(xué)交叉融合的產(chǎn)物,研究核酸和蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和功能以及相互關(guān)系,而各個(gè)分子不能孤立發(fā)揮作用,必須依賴于一定的細(xì)胞結(jié)構(gòu),因此,生物化學(xué)是細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ);細(xì)胞生物學(xué)是遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的基礎(chǔ)?;蚬こ淌抢梅肿由飳W(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作的部分獨(dú)立出來(lái)的,因此分子生物學(xué)是基因工程學(xué)的基礎(chǔ)。所以,高校應(yīng)按生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程的順序安排課程教學(xué)最為合適。

由以上可知,由于歷史的原因,生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)相互聯(lián)系,交叉滲透,研究?jī)?nèi)容重復(fù)較多。因此,本研究根據(jù)其定義、邏輯關(guān)系及發(fā)展歷史,同時(shí)為編寫教材和教學(xué)的方便,建議生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)教學(xué)內(nèi)容如下。

(1)生物化學(xué)主要教學(xué)內(nèi)容主要有:蛋白質(zhì)化學(xué)、核酸化學(xué);酶學(xué)基礎(chǔ);糖代謝與生物氧化;脂類代謝;蛋白質(zhì)的分解代謝等內(nèi)容。而將DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、突變、修復(fù)及原核生物和真核生物基因表達(dá)調(diào)控留在分子生物學(xué)講授。

(2)細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要有:細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu);細(xì)胞生物學(xué)研究方法;細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能及物質(zhì)跨膜運(yùn)輸;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng);細(xì)胞通訊與信號(hào)傳遞;線粒體和葉綠體;細(xì)胞核與染色體;細(xì)胞骨架;細(xì)胞增殖及其調(diào)控;細(xì)胞分化、衰老與凋亡。

(3)遺傳學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要有:遺傳的分離規(guī)律;獨(dú)立分配規(guī)律;連鎖和交換遺傳規(guī)律;基因互作及其與環(huán)境的關(guān)系;基因定位與連鎖遺傳圖;性別決定與伴性遺傳;基因及染色體變異;染色體畸變;數(shù)量性狀的特征及其多基因假說(shuō);近親繁殖和雜種優(yōu)勢(shì);細(xì)胞質(zhì)遺傳;遺傳重組。

(4)分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要有:DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、基因突變與修復(fù)、蛋白質(zhì)生物合成和翻譯后加工、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控、真核生物基因表達(dá)的調(diào)控。

(5)基因工程學(xué)的主要教學(xué)內(nèi)容有:基因工程技術(shù)的原理和應(yīng)用等。

以上各門課的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)前述和我國(guó)現(xiàn)行教材的教學(xué)內(nèi)容作了較大調(diào)整,例如;核酸和蛋白質(zhì)的組成及結(jié)構(gòu)只在生物化學(xué)中講授,細(xì)胞信號(hào)傳遞只在細(xì)胞生物學(xué)中講授,基因工程原理只在基因工程學(xué)中講授,避免了課程內(nèi)容的重復(fù)。

參考文獻(xiàn):

[1]沈振國(guó).細(xì)胞生物學(xué)(第2版)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2011.

[2]歐陽(yáng)五慶.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]翟中和,王喜忠,丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2007(8).

[4]George M.Malacinski,David Freifelder.essentials of molecular biology(third edition)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[5]Jeremy M.Berg,John L. Tymoczko,Lubert Stryer[J].Biochemistry,2002.

[6]徐晉麟.現(xiàn)代遺傳學(xué)原理[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

[7]王亞馥,戴灼華.遺傳學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[8]孫乃恩.分子遺傳學(xué)[M].南京:南京大學(xué)出版社,1990.

[9]Robert H.Tamarin:Principles of Genetics[J].5th ed.,1996.

[10]朱玉賢,李 毅.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2002.

[11]楊業(yè)華.普通遺傳學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[12]Hartwell L,Hood L,Goldberg M L,et al.Genetics:From genes to Genomes(first edition)[J].McGraw-Hill Companies,Boston,2000.

[13]馬建崗.基因工程學(xué)原理[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2001.

第2篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

初中階段學(xué)生好奇心較強(qiáng),且接受新事物的欲望強(qiáng)烈,初中生物則是針對(duì)該階段學(xué)生的特質(zhì)而開設(shè)的課程,是學(xué)生接觸生物學(xué)知識(shí)、掌握生物科學(xué)方法的開始[1]。初中階段生物學(xué)科學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生日后更深層次學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),更將生物世界呈現(xiàn)于學(xué)生眼前,指引學(xué)生探索自然的奧秘。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物教學(xué)必不可少的內(nèi)容與環(huán)節(jié),這是因?yàn)閱渭兊恼毡拘剖浇虒W(xué)模式并不能達(dá)到使學(xué)生掌握基本知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)自我思考、獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的目的。因此,初中生物教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的應(yīng)用[2]。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法概述

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,利用特定實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及藥品試劑等實(shí)驗(yàn)必須用品,對(duì)生物教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行探究及驗(yàn)證的教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是在課堂上進(jìn)行,教師親自演示實(shí)驗(yàn)過程,過程結(jié)束后所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要與教授內(nèi)容保持一致,實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭t是驗(yàn)證課本理論知識(shí)點(diǎn)。課外實(shí)驗(yàn)的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和自主探究精神,從而提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。教學(xué)過程中若應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法,可以讓學(xué)生直接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,幫助學(xué)生強(qiáng)化、鞏固所學(xué)知識(shí),加深印象。當(dāng)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中時(shí),能激發(fā)他們對(duì)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣,使他們迅速掌握新知識(shí),并運(yùn)用這些知識(shí)解決生物學(xué)習(xí)中遇到的問題[3]。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在初中生物教學(xué)的應(yīng)用舉例

1.教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,呈現(xiàn)直觀生物科學(xué)。

教授學(xué)生相關(guān)生物知識(shí)時(shí),教師會(huì)針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解。這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單,步驟相對(duì)較少,且不需要正規(guī)的實(shí)驗(yàn)室,只需要教師將前期準(zhǔn)備工作做好,便能順利將整個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟展現(xiàn)給學(xué)生。此外,教師應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí),要注意提醒學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,只有親眼見到了實(shí)驗(yàn)前后物質(zhì)發(fā)生的變化,學(xué)生才會(huì)印象深刻。例如,《人體對(duì)食物的消化和吸收》一課中,教師可為學(xué)生演示唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用實(shí)驗(yàn),直接通過課堂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)解釋口腔內(nèi)的化學(xué)性消化作用。試驗(yàn)過程中,教師應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)唾液過少,或震蕩不充分時(shí),都會(huì)影響唾液與淀粉糊的反應(yīng)程度。從而得出試驗(yàn)結(jié)論:暴食暴飲會(huì)使食物不能與消化液充分混合,消化液有限,不能消化過多食物,從而引起消化不良。

2.教師做好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),把握學(xué)生認(rèn)知方向。

教學(xué)初中生物實(shí)驗(yàn)時(shí),教師要鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出自己的觀點(diǎn),應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,不打擊學(xué)生積極性,當(dāng)學(xué)生提出不同類型問題與假設(shè)后,教師應(yīng)認(rèn)可學(xué)生的想法,當(dāng)學(xué)生思考方向錯(cuò)誤時(shí),應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)方法為學(xué)生解除疑惑。例如,《生物體的基本結(jié)構(gòu)》一課中,教師利用顯微鏡觀察植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)時(shí),學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)不相同、相同植物中不同部位細(xì)胞結(jié)構(gòu)不相同等現(xiàn)象,此時(shí)教師應(yīng)當(dāng)肯定學(xué)生的觀點(diǎn),鼓勵(lì)學(xué)生觀察多種植物的結(jié)構(gòu),指引他們尋找到植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的共同特征,并思考細(xì)胞各個(gè)結(jié)構(gòu)的功能,試驗(yàn)結(jié)束后為學(xué)生總結(jié)與概括。通過實(shí)驗(yàn)觀察,學(xué)生輕松掌握原本較為抽象的細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)。

3.實(shí)驗(yàn)聯(lián)系生活實(shí)際,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

初中生物知識(shí)只是帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入自然探索世界的敲門磚,初中生物內(nèi)容大多起到為學(xué)生解釋生活常識(shí)的作用,理論知識(shí)相對(duì)淺顯,并且與生活息息相關(guān)。例如,植物的“向光性”在生活中是很常見的,人們?cè)谝巴饷月窌r(shí)常利用植物的生長(zhǎng)方向辨別道路方向。生物知識(shí)和生活之間的聯(lián)系非常緊密,教學(xué)生物知識(shí)時(shí),教師可以聯(lián)系實(shí)際生活進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)。如為學(xué)生講解《能量的釋放和利用》,關(guān)于植物呼吸作用這一部分課程時(shí),教師可以提出問題:日常生活中,我們采用什么方法保持水果新鮮?讓學(xué)生分組討論并實(shí)驗(yàn),或鼓勵(lì)學(xué)生課后與家長(zhǎng)討論,教師將學(xué)生的討論結(jié)果匯集,進(jìn)行相應(yīng)的水果保藏實(shí)驗(yàn),然后得出“低溫、少氧氣、適宜濕度條件下水果能保鮮”的最終結(jié)論。這種教學(xué)方式不僅使學(xué)生掌握生物學(xué)理論知識(shí),更是對(duì)學(xué)生司空見慣的實(shí)際生活現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解釋,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。

第3篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

1癌的組織發(fā)生學(xué)和發(fā)病機(jī)制

1.1 胃癌:胃粘膜上皮癌變是一個(gè)" 漸進(jìn)的過程。組織發(fā)生癌變之前常表現(xiàn)為多年持續(xù)的癌前病變,一些學(xué)者認(rèn)為從正常胃粘膜經(jīng)萎縮性胃炎、腸上皮化生、異型增生到腸型胃癌,是胃粘膜多步驟的漸進(jìn)發(fā)展過程,前兩者屬于癌前狀態(tài),異型增生則屬于癌前病變。我國(guó)病理工作者提出隱窩型異型增生、再生型異型增生、球樣異型增生和異型腺體囊性擴(kuò)張具有癌前病變性質(zhì)。采用聚合酶鏈反應(yīng)(pcr)和分子雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn),c-haras基因點(diǎn)突變與胃癌的發(fā)生有關(guān)。c-erbb-2基因的擴(kuò)增主要見于高分化腺癌,而sam基因擴(kuò)增則見于低分化腺癌和硬癌。癌旁腸化生的rasp21、fesp85癌基因產(chǎn)物含量明顯增加。表明腸化生與胃癌發(fā)生有密切關(guān)系。

1.2 食管癌:文獻(xiàn)報(bào)道1185例食管粘膜〔3h〕dthd標(biāo)記的材料,平均標(biāo)記指數(shù)依次為正常上皮3.6%,棘細(xì)胞增生為3.6%,慢性食管炎為4.6%,不典型增生為4.7%,癌為6.5%。從食管粘膜的核仁組成區(qū)嗜銀顆粒(agnors)特征來(lái)看:正常上皮為2.1%,輕度不典型增生為2.4%,中度不典型增生為2.7%,重度異型增生為3.0%,鱗癌為3.5%。這" 兩種現(xiàn)象是一致的,均代表細(xì)胞的dna活性。說(shuō)明從形態(tài)學(xué)的正常不典型增生癌是一個(gè)譜系過程。從細(xì)胞生物學(xué)的角度也表明慢性食管炎與食管上皮的不典型增生密切相關(guān)。在100例進(jìn)展期食管癌的連續(xù)切片中,發(fā)現(xiàn)底層細(xì)胞癌變與原位癌高達(dá)94%,提示食管癌是多中心發(fā)生的。通過系統(tǒng)的研究顯示,食管癌是來(lái)自多潛能的基底細(xì)胞。首先發(fā)生底層細(xì)胞癌變。慢性食管炎是食管粘膜癌變的基礎(chǔ)條件之一。在此基礎(chǔ)上,通過某些致癌物的作用,導(dǎo)致上皮細(xì)胞癌變。有關(guān)研究顯示,食管粘膜上皮的癌變是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程是一個(gè)譜系過程。重度不典型增生,其dna合成非常旺盛,標(biāo)記指數(shù)接近原位癌,已具備早期癌的某些生物學(xué)特征,在臨床上應(yīng)作為早期癌處理。

1.3 大腸癌:用免疫組織化學(xué)技術(shù),發(fā)現(xiàn)大腸正常組織含有短鏈lewisx抗原,而大腸癌及大腸腺瘤型息肉除有短鏈lewisx外還含有長(zhǎng)鏈lewisx及涎腺化lewisx抗原,并在大腸腺癌中的出現(xiàn)隨癌前病變的加重而增多。

1.4 鼻咽癌:根據(jù)鼻咽癌癌旁病變的觀察說(shuō)明,至少一部分鼻咽癌的發(fā)生是多中心的。但發(fā)生癌變的幾個(gè)中心灶之間十分靠近,常位于一個(gè)相對(duì)限定的小范圍內(nèi),故表現(xiàn)為單發(fā)性。又發(fā)現(xiàn)癌旁??梢娚掀さ漠愋驮錾彤愋突⑼诖嘶A(chǔ)上發(fā)生癌變。因此認(rèn)為異型增生和異型化生,特別是中、重度者是一種" 癌前病變。

1.5 乳腺癌:相當(dāng)例數(shù)的乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌、導(dǎo)管內(nèi)癌有c-erbb-2的過度表達(dá),其基因產(chǎn)物主要位于細(xì)胞膜。

上述例子已經(jīng)證明,人體成癌過程是多階段、漸進(jìn)的過程?,F(xiàn)有資料表明,大多" 數(shù)腫瘤細(xì)胞有多種染色體的異常;癌基因存在于一切正常細(xì)胞的瘤性細(xì)胞中,如果能證實(shí)某一癌基因的過度表達(dá)是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的原因,那么癌基因的檢測(cè)對(duì)癌前病變、組織發(fā)生的研究是十分有意義的。

近年來(lái),已發(fā)現(xiàn)多種抑癌基因,如p53、rb等。這些表明腫瘤的發(fā)生不僅僅和癌基因的激活有關(guān),也受抑癌基因的缺失或失活的影響。這些發(fā)現(xiàn)為腫瘤的發(fā)生學(xué)展示了更" 廣闊的研究前景。

2癌的診斷、分類及有關(guān)預(yù)后因素

第4篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞 動(dòng)物生物技術(shù);課程建設(shè);教學(xué)改革

中圖分類號(hào) G642;G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2013)01-0326-02

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。生物技術(shù)是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史中最悠久、對(duì)人類社會(huì)具有重大貢獻(xiàn)的學(xué)科之一。隨著分子生物學(xué)前沿學(xué)科的不斷進(jìn)步,生物技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。動(dòng)物生物技術(shù)是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論和技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科,主要涉及動(dòng)物基因工程、動(dòng)物細(xì)胞工程、動(dòng)物胚胎工程等幾大領(lǐng)域,在諸多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用,如農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)學(xué)行業(yè)等[1]。生物技術(shù)這門學(xué)科在各大高校中都占有很重要的地位,可見該門學(xué)科的重要性,因此學(xué)好生物技術(shù)這門學(xué)科對(duì)今后的就業(yè)至關(guān)重要。筆者在介紹生物技術(shù)的概念的基礎(chǔ)上,總結(jié)了動(dòng)物生物技術(shù)課程的建設(shè)與改革措施,以期為學(xué)生的就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

1 生物技術(shù)的概念

生物技術(shù)是指在現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)上,利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段和其他類科學(xué)的原理和技術(shù)來(lái)對(duì)生物體或生物原料等進(jìn)行加工或改造等,目的是生產(chǎn)出人類所需的產(chǎn)品。先進(jìn)的工程技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)。對(duì)生物體的改造是指按照人類的需要,改造或加工生物包括植物、動(dòng)物、微生物等,使其能夠生產(chǎn)出對(duì)人類有利的產(chǎn)品[1-2]。

2 教學(xué)現(xiàn)狀與分析

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)自1996年開始招生,2006年成為品牌專業(yè),經(jīng)過了16年的專業(yè)建設(shè),首先于2003級(jí)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生中開設(shè)36學(xué)時(shí)的動(dòng)物胚胎工程課程(專業(yè)選修課),隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,36學(xué)時(shí)的理論講授明顯不足,于2005級(jí)學(xué)生中更改教學(xué)大綱,內(nèi)容上增加了動(dòng)物組織、細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)、基因工程技術(shù)等,理論教學(xué)增加到54學(xué)時(shí),并增加18學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué),課程性質(zhì)首次轉(zhuǎn)為專業(yè)必修課,并創(chuàng)新性地更名為動(dòng)物生物技術(shù),當(dāng)時(shí)整個(gè)生物領(lǐng)域還未出現(xiàn)命名為動(dòng)物生物技術(shù)的課程,直到2009年5月1日,科學(xué)出版社出版了普通高等教育十一五規(guī)劃教材《動(dòng)物生物技術(shù)》,至此這一新課程有了正式出版的教材可參考。筆者調(diào)查了部分農(nóng)林院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的主干課程,主要有11門(動(dòng)物學(xué),植物學(xué),微生物學(xué),生物化學(xué),遺傳學(xué),細(xì)胞生物學(xué),分子生物學(xué),基因工程,細(xì)胞工程,發(fā)酵工程和酶工程),在調(diào)查的農(nóng)林院校中(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),西北農(nóng)林科技大學(xué),山東農(nóng)業(yè)大學(xué),湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),東北林業(yè)大學(xué),青島農(nóng)業(yè)大學(xué),江西農(nóng)業(yè)大學(xué),福建農(nóng)業(yè)大學(xué),華中農(nóng)業(yè)大學(xué),華南農(nóng)業(yè)大學(xué),云南農(nóng)業(yè)大學(xué)),都開設(shè)《細(xì)胞工程》課程,目前只有內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)與《細(xì)胞工程》相近課程《動(dòng)物生物技術(shù)》和《植物生物技術(shù)》課程。

3 動(dòng)物生物技術(shù)課程建設(shè)與改革

3.1 教學(xué)思想與目標(biāo)改革

落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,逐步樹立“以學(xué)生為中心”、“一切為了學(xué)生”的意識(shí)。教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念[3],正確處理傳授知識(shí)與提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)系,使學(xué)生在學(xué)習(xí)一些課程基礎(chǔ)知識(shí)的情況下,掌握一種主動(dòng)學(xué)習(xí)課程相關(guān)知識(shí)的能力,成為富有知識(shí)和具有學(xué)習(xí)知識(shí)能力的復(fù)合型人才。

3.2 師資隊(duì)伍建設(shè)

組建教學(xué)團(tuán)隊(duì),將教學(xué)內(nèi)容分為不同的教學(xué)模塊,打破傳統(tǒng)的一人一課的教學(xué)模式,每一模塊由具有相應(yīng)專業(yè)背景的教師承擔(dān),業(yè)務(wù)上要精益求精,力爭(zhēng)緊跟各教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科前沿。定期開展教學(xué)研討,督導(dǎo)組專家聽課、評(píng)課,同時(shí)不定期開展自評(píng)和互評(píng)及學(xué)生評(píng)教,以促進(jìn)整體教學(xué)水平的提高。

3.3 教材建設(shè)與改革

根據(jù)調(diào)研,筆者選用了科學(xué)出版社出版的普通高等教育十一五規(guī)劃教材――蔣思文教授主編的《動(dòng)物生物技術(shù)》作為教材,該書比較全面系統(tǒng)地介紹了動(dòng)物生物技術(shù)的概況、基本原理、技術(shù)方法和最新發(fā)展。同時(shí),由于課時(shí)的限制,在教學(xué)過程中,不可能做到面面俱到,且課程知識(shí)更新速度較快,一些最新熱點(diǎn)在教材中沒有體現(xiàn)的,自行編寫部分講義,以文本形式拷貝給學(xué)生,并推薦其閱讀中外文的優(yōu)秀參考書。

3.4 課程內(nèi)容改革

動(dòng)物生物技術(shù)屬于多學(xué)科交叉課程,也是各國(guó)科研工作者研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,大量的研究成果層出不窮,也在不斷地更新和充實(shí)著這一新興學(xué)科的知識(shí)。無(wú)論是教師的教,還是學(xué)生的學(xué)都具有一定的難度,這就要求在授課內(nèi)容的選擇上,既要注意授課內(nèi)容的完整性,又要保證實(shí)用性和先進(jìn)性,同時(shí)做好與其他課程交叉內(nèi)容的增、減和銜接。在課程內(nèi)容上,首先介紹緒論,動(dòng)物胚胎工程技術(shù)概述,體外受精,胚胎移植,性別控制,胚胎分割,嵌合體;其次,介紹分子生物學(xué)及基因工程基礎(chǔ);最后重點(diǎn)介紹細(xì)胞核移植技術(shù)、干細(xì)胞技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動(dòng)物生物反應(yīng)器、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù),雜交瘤技術(shù)和單克隆抗體技術(shù)。通過精心的安排,使學(xué)生能在有限的時(shí)間內(nèi),全面系統(tǒng)地了解動(dòng)物生物技術(shù)課程體系的基本內(nèi)容。

3.5 教學(xué)方法改革

3.5.1 利用重大科研成果,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。如美國(guó)科學(xué)家馬里奧?卡佩基、奧利弗?史密斯和英國(guó)科學(xué)家馬丁?埃文斯,利用“基因靶向”技術(shù)讓小鼠體內(nèi)的特定基因失去活性,培養(yǎng)出研究?jī)r(jià)值極高的“基因敲除”小鼠,為人類遺傳病研究提供了藥物試驗(yàn)的動(dòng)物模型。有了這些動(dòng)物模型后,人類就能更有效地找到治療各種遺傳病的新療法,徹底攻克遺傳病就為時(shí)不遠(yuǎn)了,這一成果使得他們一起獲得2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。羅伯特?杰弗里?愛德華茲爵士,英國(guó)生理學(xué)家,生殖醫(yī)學(xué)的先驅(qū)者,因創(chuàng)建了“體外受精技術(shù)”,被授予2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一門課程的講授,不但要使學(xué)生掌握和了解課程相關(guān)的一些基礎(chǔ)知識(shí),更重要的是要教會(huì)學(xué)生如何通過有效途徑盡可能的獲取更多的、更豐富的相關(guān)知識(shí),特別是對(duì)于像動(dòng)物生物技術(shù)這樣一門新興的學(xué)科領(lǐng)域,許多知識(shí)都處于動(dòng)態(tài)更新和完善的過程中[1]。

3.5.2 跟蹤學(xué)科科研動(dòng)態(tài),開拓學(xué)生視野,培養(yǎng)創(chuàng)新思維。本科生的課堂教學(xué)過程不僅僅是傳授書本知識(shí),更重要的是啟發(fā)學(xué)生的開拓性思維能力和創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)和提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[3-5]。因此,在應(yīng)用范圍廣、知識(shí)更新快的動(dòng)物生物技術(shù)教學(xué)過程中,介紹學(xué)科研究的新動(dòng)態(tài)和新進(jìn)展,有意識(shí)地拓寬學(xué)生視野,打開學(xué)生思路,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維是十分必要的。例如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cell,IPS cell),由日本的2位科學(xué)家于2006年發(fā)表于世界頂級(jí)雜志《Cell》上。通俗地講,就是通過某種方法,把高度分化的成體細(xì)胞去分化,使之成為多能干細(xì)胞,重新獲得分化成多種細(xì)胞的能力。IPS技術(shù)是干細(xì)胞研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破,它回避了歷來(lái)已久的倫理爭(zhēng)議,解決了干細(xì)胞移植醫(yī)學(xué)上的免疫排斥問題,使干細(xì)胞向臨床應(yīng)用又邁進(jìn)了一大步,該成果的研究者獲得了2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。隨著IPS技術(shù)的不斷發(fā)展以及技術(shù)水平的不斷更新,它在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也已日趨明顯[6]。

3.5.3 創(chuàng)新教學(xué)形式,提高教學(xué)效果。在課堂教學(xué)過程中,要認(rèn)真傾聽學(xué)生意見,像朋友一樣對(duì)待學(xué)生,拉進(jìn)教師與學(xué)生的距離,讓學(xué)生感受課堂文化,使其融入其中,積極思考,成為課堂的主體。同時(shí)可適當(dāng)增加專題討論會(huì),通過學(xué)生準(zhǔn)備ppt演講等形式,一改以往整節(jié)課教師講、學(xué)生記,缺乏溝通的模式,使學(xué)生處于主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)[7]。

3.5.4 優(yōu)化多媒體教學(xué),引入現(xiàn)代信息技術(shù)。利用有限的課時(shí),著重講授課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生自覺地去思考,對(duì)于容易掌握的部分課程內(nèi)容可安排學(xué)生自學(xué)。利用計(jì)算機(jī)和Internet等手段,從國(guó)外引進(jìn)和下載原版圖書和動(dòng)感圖像,進(jìn)行多媒體教學(xué),可以有效提高教學(xué)組織效率,充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。不僅可以多層次、多角度地向?qū)W生提供豐富多彩的教學(xué)信息,還可以提供更加生動(dòng)形象的人機(jī)交互界面,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[8]。例如,細(xì)胞融合,精卵受精,細(xì)胞核移植等內(nèi)容。在多媒體教學(xué)中,堅(jiān)持適度運(yùn)用原則和有機(jī)結(jié)合原則,留出足夠的時(shí)間給學(xué)生理解、思考,且結(jié)合使用板書、實(shí)物等各種教學(xué)媒體,取長(zhǎng)補(bǔ)短,將教學(xué)內(nèi)容化繁為簡(jiǎn),增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性和創(chuàng)造性,使學(xué)生喜歡學(xué)習(xí)[2]。

3.6 考核方法改革

首先,改變以往的考核方法,將重視課本上的知識(shí)轉(zhuǎn)變成重視實(shí)踐、將重視成績(jī)轉(zhuǎn)變成重視課堂教學(xué),今后不以單一的考試成績(jī)?yōu)榭偝煽?jī),而要加上一定比例的實(shí)踐考核成績(jī),讓教師、學(xué)生都能重視實(shí)踐;其次,增減考核方式的多樣性,以平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期中成績(jī)和期末考試等作為綜合考查學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的考核體系,即20%平時(shí)成績(jī)、20%實(shí)驗(yàn)成績(jī)、20%期中成績(jī)和40%期末成績(jī)[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,動(dòng)物生物技術(shù)方面的研究也會(huì)更加深入,因此各個(gè)高校要建設(shè)好動(dòng)物生物技術(shù)專業(yè)已迫在眉睫。課程組立足于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院自身特色,通過分析生物工程、生物技術(shù)、制藥工程3個(gè)專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系,準(zhǔn)確把握動(dòng)物生物技術(shù)課程的教學(xué)地位,注重該門課程特點(diǎn),圍繞課程內(nèi)容,加強(qiáng)教學(xué)建設(shè),創(chuàng)新教學(xué)形式及考核體系,逐步完善優(yōu)化動(dòng)物生物技術(shù)多媒體教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量,達(dá)到人才培養(yǎng)的目的和要求[10]。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 王偉霞,李福后.生物技術(shù)專業(yè)《細(xì)胞工程》課程建設(shè)與改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008(9):245.

[2] 周歡敏.動(dòng)物細(xì)胞工程學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2010.

[3] 蔣思文.動(dòng)物生物技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[4] 朱海英,蘇娟,訾曉淵.課程教學(xué)體系構(gòu)建與學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)[J].中華醫(yī)學(xué)教育雜志,2007,27(4):107-109.

[5] 李淑芳,徐春厚,雍艷紅.動(dòng)物免疫學(xué)理論課教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2009(7):65-67.

[6] 劉鍇棟.細(xì)胞工程教學(xué)改革與探索[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(10):30,32.

[7] 代建麗.植物細(xì)胞工程教學(xué)改革初探[J].科教文匯,2011(6):23,37.

[8] 張一春.現(xiàn)代教育技術(shù)實(shí)用教程[M].南京:南京師范大學(xué)出版社,2005.

第5篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞:食品檢測(cè) 生物技術(shù) 應(yīng)用

食品安全問題是由于食品中含有毒、有害物質(zhì),對(duì)人體健康產(chǎn)生危害而造成的公共衛(wèi)生問題。近年來(lái),食品安全問題已成為人們普遍關(guān)注的社會(huì)熱點(diǎn)問題,引起了政府和公眾的廣泛重視。目前,國(guó)內(nèi)的食品安全問題的產(chǎn)生既有政府監(jiān)管不嚴(yán)、制度體系不完全的原因,也有食品檢測(cè)技術(shù)不夠科學(xué)先進(jìn)的原因。隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)食品檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求,傳統(tǒng)分析方法難以滿足當(dāng)前食品檢測(cè)的需要,靈敏度高、特異性強(qiáng)、簡(jiǎn)便快捷的生物技術(shù)逐漸在食品檢測(cè)領(lǐng)域大放異彩,文章將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)論述。

一、生物技術(shù)概述

生物技術(shù)是利用生物有機(jī)體及其組成部分,或是利用其組織、細(xì)胞、酶來(lái)合成、轉(zhuǎn)化、降解,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品等目的的技術(shù)。生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有幾百年的歷史,從最初的面包、醬油生產(chǎn),如今已延伸到食品領(lǐng)域的各個(gè)方面,得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和不斷的完善?,F(xiàn)代生物技術(shù)是建立在細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)之上的高科技技術(shù),包括細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、發(fā)酵工程等諸多類技術(shù)。細(xì)胞工程是以動(dòng)物、植物細(xì)胞及細(xì)胞融合技術(shù)為基礎(chǔ)的一類生物技術(shù),主要用于食品生產(chǎn);酶工程是通過特定細(xì)胞酶來(lái)控制食品生產(chǎn)過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化;基因工程是通過重組基因來(lái)改造食品生物特性,起到生產(chǎn)特殊產(chǎn)品的作用;食品發(fā)酵技術(shù)如今已發(fā)展為發(fā)酵工程學(xué),用于預(yù)定食品及成分的生產(chǎn)。

二、生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用,表現(xiàn)在食品中微生物、轉(zhuǎn)基因成分等對(duì)人體有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)。例如借助細(xì)菌學(xué)、血清學(xué)方法可以檢測(cè)食品中是否含有致病菌,但是這些傳統(tǒng)生物技術(shù)方法操作繁瑣,耗時(shí)較長(zhǎng),目前應(yīng)用更多的是操作簡(jiǎn)便、快捷且精準(zhǔn)的生物芯片、膠體金免疫層技術(shù)、PCR技術(shù)、酶聯(lián)免疫吸附法、基因探針等生物技術(shù)。

1.生物芯片的應(yīng)用

生物芯片技術(shù)是建立在現(xiàn)代生物化學(xué)、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)上的,檢測(cè)原理是利用生物分子間的抗原、抗體等親和反應(yīng)或堿基對(duì)互補(bǔ)雜交,檢測(cè)、分析樣品中的成分。由于生物芯片技術(shù)可在小面積內(nèi)對(duì)多種生物分子進(jìn)行并行檢測(cè)分析,分析量很大,因而檢測(cè)效率較高,檢測(cè)結(jié)果具有很好的可比性。

生物芯片包括基因芯片和蛋白質(zhì)芯片。基因芯片是將基因探針固化在檢測(cè)工具表面,利用軟件分析檢測(cè)工具與樣品間發(fā)生的基因雜交信息,從而檢測(cè)出遺傳信息?;蛐酒赏瑫r(shí)進(jìn)行定性定量檢測(cè),能夠快速檢測(cè)分析大量序列的雜交信息。蛋白質(zhì)芯片的原理則是利用生物分子間的特異性結(jié)合來(lái)測(cè)定樣品成分,具體操作與基因芯片技術(shù)類似?;诨蛐酒偷鞍踪|(zhì)芯片的原理及特點(diǎn),生物芯片技術(shù)通常用于轉(zhuǎn)基因食品、原料、病原微生物的檢測(cè)。

2.膠體金免疫層技術(shù)的應(yīng)用

一直以來(lái),膠體金免疫層技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,近年來(lái)逐漸應(yīng)用于食品檢測(cè)領(lǐng)域。膠體金免疫層技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、耗時(shí)較短等優(yōu)勢(shì),一般需要定性分析或半定量分析,主要用于有害微生物、藥物殘留、違禁藥物的檢測(cè)。該技術(shù)用于有害微生物的檢測(cè)較多,例如檢測(cè)食品中是否含有大腸桿菌、沙門氏菌、霍亂弧菌等致病菌,較為常見的檢測(cè)方法是雙抗體夾心法;用于藥物殘留的檢測(cè)是通過制得的抗體抗原與藥物殘留反應(yīng)來(lái)分析食品中是否含有黃曲霉毒素、磺胺類藥物、氯霉素等殘留;用于違禁藥物的檢測(cè)一般是利用競(jìng)爭(zhēng)免疫層析法來(lái)分析食品中是否含有罌粟堿、嗎啡等物質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用膠體金免疫層技術(shù)仍處于初級(jí)階段,尚未投入廣泛的應(yīng)用,還有待新型免疫層析產(chǎn)品的開發(fā)、研制。

3.PCR技術(shù)的應(yīng)用

PCR技術(shù)是上世紀(jì)八十年代產(chǎn)生的一種技術(shù),借助體外擴(kuò)增DNA來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品以及病原微生物的檢測(cè)。傳統(tǒng)PCR技術(shù)早于1992年便用于病原菌的檢測(cè),但直到近年來(lái)才得到廣泛應(yīng)用,目前可用于檢測(cè)沙門氏菌、腸出血性大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等。但在實(shí)際應(yīng)用中,傳統(tǒng)技術(shù)存在一些缺陷,無(wú)法定量檢測(cè),而且存在死細(xì)菌的環(huán)境下檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確,難以檢測(cè)微生物毒素,因此在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過一系列改進(jìn)和技術(shù)融合產(chǎn)生了多種改進(jìn)的PCR技術(shù),包括實(shí)時(shí)定量的PCR技術(shù)、PCR―DGGE技術(shù)、巢式及半巢式PCR技術(shù)等。定時(shí)定量的PCR技術(shù)是在傳統(tǒng)技術(shù)中加熒光基團(tuán)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè),能夠做定量分析,主要應(yīng)用于檢測(cè)外源基因污染、病原微生物、摻假量等,例如檢測(cè)葡萄中的曲霉菌、肉骨粉中的牛羊源成分。PCR―DGGE技術(shù)在傳統(tǒng)PCR技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合變性梯度凝膠電泳技術(shù),不僅特異性強(qiáng),而且敏感度高。巢式及半巢式PCR技術(shù)通過設(shè)計(jì)兩對(duì)或1對(duì)半引物來(lái)降低假陽(yáng)性結(jié)果的產(chǎn)生,使檢測(cè)下限大幅度下降,檢測(cè)結(jié)果通常無(wú)需其他方法再驗(yàn)證。

4.酶聯(lián)免疫吸附法的應(yīng)用

酶聯(lián)免疫吸附法是利用免疫或酶促反應(yīng)來(lái)進(jìn)行食品檢測(cè),具有操作簡(jiǎn)便、特異性強(qiáng)、耗時(shí)短、靈活、可批量檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。酶聯(lián)免疫吸附法用于有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)比常規(guī)培養(yǎng)法耗時(shí)少三至四天,而且無(wú)需特殊設(shè)備支持,結(jié)果易于觀察辨別,樣品易于保存,例如有研究用該法檢測(cè)牛奶中的沙門氏菌敏感性100%、特異性99.7%,檢測(cè)時(shí)間不超過3天,因而廣泛應(yīng)用在黃曲霉毒素等毒素檢測(cè)、殘留藥物檢測(cè)、過敏原檢測(cè)、生理活性物質(zhì)檢測(cè)、轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)等領(lǐng)域。

5.DNA探針技術(shù)的應(yīng)用

DNA探針技術(shù)利用堿基對(duì)結(jié)合原理制成DNA探針,能夠檢測(cè)樣品中的堿基序列,從而判定樣品基因序列。由于該技術(shù)操作簡(jiǎn)便,而且檢測(cè)結(jié)果精確度高,應(yīng)用十分廣泛,通常用于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等檢測(cè)。DNA探針技術(shù)主要有異相雜交和同相雜交兩種技術(shù),其關(guān)鍵在于針對(duì)檢測(cè)目標(biāo)構(gòu)建相應(yīng)的DNA探針,只有DNA探針的基因序列具有針對(duì)性和特異性,方能取得理想的檢測(cè)結(jié)果。

三、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),隨著生物技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,其在食品安全領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用,在食品檢測(cè)的各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而雖然生物技術(shù)普遍具有成本低、操作簡(jiǎn)便、效率高、特異性高等優(yōu)勢(shì),但是在實(shí)際應(yīng)用中各種生物檢測(cè)技術(shù)均存在自身的局限性,需要結(jié)合實(shí)際需要靈活選擇、搭配。為了更好的提高食品檢測(cè)水平,解決食品安全問題,還需要開發(fā)新的生物檢測(cè)技術(shù)和方法,對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方法不斷進(jìn)行優(yōu)化,這需要相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者持續(xù)不懈的努力

參考文獻(xiàn)

[1]謝修志.生物技術(shù)在食品檢測(cè)方面的應(yīng)用[J].生物技術(shù)通報(bào).2010(1).

[2]唐亞麗.生物芯片技術(shù)及其在食品營(yíng)養(yǎng)與安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,2010(5).

[3]劉彥輝.淺議生物技術(shù)在食品檢測(cè)方面的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2011(16).

[4]胡朝暉.生物傳感技術(shù)在食品生物安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2009(17).

[5]吳彤.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化,201l(S1).

[6]張奇志.DNA探針和 PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2007(23).

第6篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革;資源整合

中圖分類號(hào):G647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-0432(2011)-05-0333-2

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物學(xué)與工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心始建于2006年,由隸屬于生命科學(xué)學(xué)院的生物化學(xué),生物技術(shù),生物工程和制藥工程等四個(gè)校一級(jí)本科實(shí)驗(yàn)室組建而成。2009年7月,本中心被吉林省教育廳批準(zhǔn)為吉林省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。目前中心面向全校開設(shè)生物化學(xué)、基礎(chǔ)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、化工原理、細(xì)胞工程、基因工程、酶工程等30余門課程,涉及全校20多個(gè)專業(yè),每年授課人數(shù)近7000人次。中心目前承擔(dān)的課程中,有國(guó)家精品課程1門,吉林省精品課程4門,公開出版實(shí)驗(yàn)教材4部?;仡欉^去的五年,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)在全體人員的努力下取得了豐碩成果。

1 化零為整,整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,發(fā)揮學(xué)院整體辦學(xué)優(yōu)勢(shì)

生命科學(xué)學(xué)院自2000年建院以來(lái),實(shí)驗(yàn)室一直劃歸各教研室管理。實(shí)驗(yàn)室面積狹小,實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重老化,部分關(guān)鍵儀器缺乏,各實(shí)驗(yàn)室管理水平參差不齊,實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、耗材的使用管理不到位。有鑒于此,在學(xué)校的支持下,學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)室原有管理體系進(jìn)行了調(diào)整,在四個(gè)一級(jí)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上建立實(shí)驗(yàn)中心,實(shí)行校、院、實(shí)驗(yàn)中心、實(shí)驗(yàn)室四級(jí)管理,實(shí)驗(yàn)中心相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行。調(diào)整后,中心在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)使用,實(shí)驗(yàn)人員管理,實(shí)驗(yàn)資源調(diào)配方面擁有了自。實(shí)驗(yàn)中心在2006-2009年期間相繼獲得了中央與地方共建生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、中央與地方共建農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與生物資源實(shí)驗(yàn)室等建設(shè)資金的支持,購(gòu)置了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器。同時(shí),通過質(zhì)量工程項(xiàng)目,對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)室、基因工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了配套建設(shè)。在2010-2011年,中心利用中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展資金,對(duì)生物制藥與發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了建設(shè)。通過一系列資金的支持,中心的教學(xué)儀器設(shè)備已達(dá)到比較先進(jìn)的水平,為順利開展本科教學(xué)創(chuàng)造了非常好的條件,此外,實(shí)驗(yàn)中心積極改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。2008-2009年期間,在理科樓設(shè)計(jì)、規(guī)劃、建設(shè)、分配以及后期裝修過程中,中心均積極參與并提出合理的建議,較好地實(shí)現(xiàn)了中心整體建設(shè)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的規(guī)劃要求。目前,中心擁有16個(gè)本科實(shí)驗(yàn)室,3個(gè)無(wú)菌室,1個(gè)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)室,1個(gè)植物組織培養(yǎng)室,2個(gè)精密儀器室,1個(gè)制藥中試車間,1個(gè)人工氣候室和1個(gè)動(dòng)物室,總面積達(dá)2350m2,從目前建設(shè)效果來(lái)看,中心的硬件條件已經(jīng)能夠滿足整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要,實(shí)習(xí)中心統(tǒng)一管理,充分發(fā)揮了學(xué)院整體資源優(yōu)勢(shì),達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

2 規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員管理,凝聚實(shí)力,激發(fā)教職員工原動(dòng)力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)象是學(xué)生,建設(shè)高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍對(duì)圓滿完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),達(dá)到人才培養(yǎng)的目的至關(guān)重要,優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)群體有助于將實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)模式改革的各項(xiàng)措施落到實(shí)處,保證實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的連續(xù)性和教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步上升。因此,實(shí)驗(yàn)中心成立伊始,就將實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)列為關(guān)鍵問題。通過制度努力調(diào)動(dòng)教師的積極性,鼓勵(lì)承擔(dān)科研課題的高職稱教師承擔(dān)部分實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),參與實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理,同時(shí)吸引一批在科研前沿工作的中青年教師從事實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和管理。中心鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)管理和技術(shù)人員深造、進(jìn)修,不定期組織實(shí)驗(yàn)室管理人員到國(guó)內(nèi)各高校實(shí)驗(yàn)中心交流學(xué)習(xí)。以上措施既保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的穩(wěn)定和水平的提高,又為實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了現(xiàn)代生命科學(xué)的研究方式和思維,有力地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容和教學(xué)思想的更新及與學(xué)科發(fā)展的密切銜接。

經(jīng)過多年的建設(shè),實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心現(xiàn)擁有一支53人的教學(xué)隊(duì)伍,由專兼職教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員組成。其中專,兼職教師42人,試驗(yàn)管理人員11人。教授8人,副教授19人,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師1人。具有博士學(xué)位25人,碩士學(xué)位23人,已經(jīng)形成一支年齡結(jié)構(gòu),學(xué)歷結(jié)構(gòu),職稱結(jié)構(gòu)合理的高水平師資隊(duì)伍。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,打造實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、科技創(chuàng)新一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

作為農(nóng)業(yè)院校中的農(nóng)業(yè)生物學(xué)與工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,在具體教學(xué)工作中根據(jù)農(nóng)科院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn),注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力;同時(shí)針對(duì)地方本科院校與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)緊密聯(lián)系的特點(diǎn),立足于應(yīng)用型人才的培養(yǎng),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中著重對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)操作能力進(jìn)行訓(xùn)練和培養(yǎng)。五年來(lái)中心始終以先進(jìn)的教學(xué)理念為指導(dǎo),結(jié)合本校實(shí)際特點(diǎn)和學(xué)科建設(shè)規(guī)劃,構(gòu)建了科學(xué)、高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。中心一直堅(jiān)持“突出農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)和特色,立足生命科學(xué)前沿,強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)”的方針,將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)訓(xùn)練與工作能力訓(xùn)練相結(jié)合,建立了規(guī)范的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、科學(xué)研究輔助平臺(tái)和就業(yè)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái),使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生命學(xué)科和農(nóng)業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展同步。中心以加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心,建立了“層進(jìn)式”的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,即驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、就業(yè)實(shí)訓(xùn)層層遞進(jìn),由基礎(chǔ)到應(yīng)用,由理論到實(shí)踐。中心統(tǒng)一制訂了各門實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)大綱,注意使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)合理銜接,內(nèi)容融會(huì)貫通。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心除完成基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容外,還可參與大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”科技競(jìng)賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新基金以及教師承擔(dān)的國(guó)家課題和省部級(jí)課題等科研工作,從而擴(kuò)大了視野,提高自主創(chuàng)新意識(shí)。中心秉承“明德崇智,厚樸篤行”的校訓(xùn)精神不斷吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)和辦學(xué)理念,努力培養(yǎng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。五年來(lái),中心先后參與校大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目10余項(xiàng),所支持的項(xiàng)目分別獲吉林省挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽銀獎(jiǎng)、銅獎(jiǎng)及吉林省首屆生命科學(xué)科技創(chuàng)新大賽特等獎(jiǎng)。畢業(yè)生的動(dòng)手能力得到就業(yè)單位的一致好評(píng)。

4 更新思路,立志改革,為學(xué)校長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供動(dòng)力

生命科學(xué)是二十一世紀(jì)自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,該學(xué)科發(fā)展成就與農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),生物科技人才的培養(yǎng)對(duì)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展仍具有舉足輕重的作用。因此,中心在現(xiàn)有建設(shè)成果的基礎(chǔ)上,不斷更新思路,根據(jù)人才培養(yǎng)的實(shí)際需求和市場(chǎng)需求,對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)綱進(jìn)行了認(rèn)真的修訂,調(diào)整和整合了部分實(shí)驗(yàn)課程,同時(shí)陸續(xù)開設(shè)了一系列與農(nóng)業(yè)高科技人才培養(yǎng)緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)課程。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中確立了“突出基礎(chǔ),強(qiáng)化技能,著力創(chuàng)新,服務(wù)地方”的指導(dǎo)思想,本著“以人為本,授人以漁”的生命科學(xué)教學(xué)理念,堅(jiān)持“共享資源,合理分配,科學(xué)管理”的原則,繼續(xù)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè),管理體制改革,力求逐漸形成有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和中心管理體系。

實(shí)驗(yàn)中心五年建設(shè)歷程充分表明,只有堅(jiān)持以教學(xué)為中心,豐富人才培養(yǎng)內(nèi)涵,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體制,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路,才能為學(xué)生創(chuàng)造優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。展望未來(lái),中心全體人員將繼續(xù)以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo),以學(xué)生為本,堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀,繼續(xù)加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度,為創(chuàng)建一流實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境而努力。

參考文獻(xiàn)

[1]徐慧,喻強(qiáng),戴雷.國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的思考.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2006,44(10):28-29

[2]蘭繼紅,吳曉晨,虞春生.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與探索.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(7):89-91

[3]李忠光,龔明,周滔,等.建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,提高實(shí)驗(yàn)資源利用率.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2006,2:66-68

[4]賈之士.對(duì)當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的看法[J].江漢大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),1990,(06)

第7篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

糖尿病腎?。―N)是糖尿病(DM)重要微血管并發(fā)癥之一,患病人數(shù)逐年上升,成為終末期腎病和DM患者死亡的重要原因。美國(guó)腎臟病資料系統(tǒng)(United States Renal Data System,USRDS)的統(tǒng)計(jì)顯示〔1〕,超過30%的終末期腎衰竭(ESRF)為DN所致,預(yù)計(jì)到2030年,DM患者將達(dá)到3.6億左右,近40%的患者發(fā)展為DN。DN的防治已成為亟待解決的問題。近年來(lái),隨著細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的深入研究,學(xué)者們開始廣泛關(guān)注和研究細(xì)胞因子在DN中的作用。色素上皮衍生因子(pigment epitheliumderived factor,PEDF)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種強(qiáng)有力的新生血管抑制因子,具有神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)保護(hù)、調(diào)節(jié)血管通透性和高效抑制血管生成等作用。以往研究較多的是PEDF與糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy,DR)之間的關(guān)系。近年來(lái)關(guān)于PEDF與DN關(guān)系的研究證實(shí)PEDF同樣在DN中發(fā)揮了有益的作用〔2〕。本文就PEDF在DN中作用的研究進(jìn)展做一綜述。

1 PEDF概述與生物學(xué)作用

1.1 PEDF概述

PEDF是1989年TombranTink等首次在培養(yǎng)人胎兒視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的一種神經(jīng)活性因子,可以誘導(dǎo)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞Y79向成熟的神經(jīng)元分化。它屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超基因家族,但無(wú)抑制蛋白水解酶活性的作用〔3〕。PEDF含418個(gè)氨基酸,是相對(duì)分子量約為50 kD的糖蛋白。由單基因編碼,位于染色體17p13,基因全長(zhǎng)16 kb,由8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子組成。在人胚胎17周時(shí)視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)就開始分化PEDF,可能與早期神經(jīng)元的發(fā)育有關(guān)〔4〕。發(fā)育中胎兒的RPE顆粒,發(fā)育中的錐細(xì)胞以及許多神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層的細(xì)胞均有PEDF的表達(dá),網(wǎng)膜細(xì)胞和錐細(xì)胞胞漿、脈絡(luò)膜和角膜的上皮及內(nèi)皮細(xì)胞,睫狀體的細(xì)胞亦有PEDF的表達(dá)。PEDF由RPE旁分泌至視網(wǎng)膜感光細(xì)胞間基質(zhì),對(duì)視網(wǎng)膜的分化起重要作用。胎兒和年輕人的RPE有較高水平的PEDF基因表達(dá),而衰老的RPE細(xì)胞PEDF基因表達(dá)下調(diào)。PEDF廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、眼、肝臟、、卵巢、胎盤、胰腺、前列腺等組織。Abramson等〔5〕發(fā)現(xiàn)鼠類腎臟也有PEDF表達(dá),且主要表達(dá)于腎小管上皮細(xì)胞。最近Joshua等〔6〕首次發(fā)現(xiàn)PEDF在腎臟的表達(dá)水平明顯高于視網(wǎng)膜的表達(dá)水平,在腎臟主要分布于腎小球系膜和基底膜。

1.2 PEDF的生物學(xué)作用

1.2.1 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用

主要體現(xiàn)在PEDF有保護(hù)神經(jīng)元免受谷氨酸鹽的毒性和氧化應(yīng)激損害的作用。研究表明PEDF可保護(hù)鼠的視神經(jīng)細(xì)胞,有對(duì)抗過氧化氫導(dǎo)致的凋亡作用。PEDF不僅對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有保護(hù)作用,對(duì)周圍神經(jīng)細(xì)胞也有保護(hù)及營(yíng)養(yǎng)作用。PEDF可明顯抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng),完全阻斷粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GMCSF)刺激的小膠質(zhì)細(xì)胞的分化,增加神經(jīng)細(xì)胞的存活數(shù)量,這對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的疾病是有益的。

1.2.2 調(diào)節(jié)血管通透性

PEDF可調(diào)節(jié)血管通透性〔7〕。它可以有效地緩解血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)所導(dǎo)致的血管滲透性增高。目前認(rèn)為PEDF與VEGF之間存在一種動(dòng)態(tài)平衡〔8〕。PEDF的44個(gè)氨基酸結(jié)構(gòu)域可起到有效的抗血管滲透的作用,特別是其中的4個(gè)氨基酸(谷氨酸101、異亮氨酸103、亮氨酸112、絲氨酸115)對(duì)此活性極其關(guān)鍵。

1.2.3 抑制血管生成

Dawson等〔9,10〕首次發(fā)現(xiàn)PEDF具有很強(qiáng)的抑制血管生成的作用。正常人的房水、玻璃體腔中有較高水平的PEDF,可能是維持角膜玻璃體等眼內(nèi)組織無(wú)血管結(jié)構(gòu)的主要原因。在體外PEDF抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞移行的活性較血管抑素、內(nèi)皮抑素、血小板反應(yīng)蛋白1更強(qiáng),故PEDF被認(rèn)為是最有效的天然血管抑制劑。在PEDF的作用下,新生血管內(nèi)皮細(xì)胞通過權(quán)衡由PEDF啟動(dòng)的FasFasL介導(dǎo)的凋亡作用和由誘導(dǎo)劑所產(chǎn)生的生存信號(hào)之間的強(qiáng)弱關(guān)系來(lái)決定其是增殖還是發(fā)生凋亡。除了上述的直接抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞移行的作用外,PEDF還可抑制內(nèi)皮細(xì)胞分泌各種血管生成刺激因子(如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)。研究表明PEDF抑制新生血管的形成是通過凋亡的機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。

1.2.4 抑制纖維生成

發(fā)生DM后2 w PEDF的水平就已急劇下降,提示PEDF的表達(dá)在DN早期就已存在〔6〕。Wang等〔2〕應(yīng)用腺病毒介導(dǎo)的PEDF(adenovirus expressing PEDF,AdPEDF)轉(zhuǎn)染大鼠的方法證實(shí)在DN中PEDF顯著抑制了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGFβ1)和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)的過表達(dá),而這兩種因子是目前認(rèn)為致腎臟纖維化的兩種最重要的因子;并且上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2的水平,促進(jìn)基質(zhì)的降解、抑制細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的產(chǎn)生,對(duì)抗腎臟纖維化,在DM早期階段顯著降低了蛋白尿。

1.2.5 抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是內(nèi)皮細(xì)胞損傷及血視網(wǎng)膜屏障(bloodretinal barrier,BRB)破壞的關(guān)鍵因素。在DR、氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜疾?。╫xygeninduced retinopathy,OIR)及內(nèi)毒素誘導(dǎo)的眼葡萄膜炎模型(endotoxininduced uveitis,EIU)中,炎癥因子包括細(xì)胞間黏附分子(ICAM1)、腫瘤壞死因子α(TNFα)和單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP1)等的表達(dá)均上調(diào)。生理?xiàng)l件下,高水平的PEDF可抑制視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng),阻止BRB的破壞。Zhang等〔11〕研究表明在DR及OIR模型中,玻璃體內(nèi)注射低劑量的PEDF可顯著降低視網(wǎng)膜血管通透性,上調(diào)聯(lián)系內(nèi)皮之間結(jié)合的主要結(jié)構(gòu)蛋白的表達(dá),與對(duì)照組相比,視網(wǎng)膜炎癥因子VEGF、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2(VEGFR2)、MCP1、TNFα、ICAM1等表達(dá)顯著下降。由此可見,PEDF抗炎作用與其調(diào)節(jié)血管通透性的作用密切相關(guān)。

1.2.6 抑制腫瘤生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移

腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移都依賴于腫瘤血管的生成。抑制血管生長(zhǎng)就可能有效地控制腫瘤的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。PEDF這種天然的、高效的新生血管抑制劑與腫瘤的關(guān)系及其用于腫瘤治療的潛在可能性也引起了人們的注意。Guan等〔12〕發(fā)現(xiàn)人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞分化越差,其表達(dá)的PEDF就越少。Cai等〔13〕研究表明乳腺癌組織中PEDF表達(dá)水平越低,患者預(yù)后越差。馮智英等〔14〕發(fā)現(xiàn)PEDF低表達(dá)的胃癌組織分化差,易發(fā)生淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,易于漿膜浸潤(rùn)。因此,PEDF在胃癌組織中的表達(dá)情況對(duì)判斷預(yù)后可能有重要的參考價(jià)值。PEDF的免疫活性與肝臟的轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)。PEDF表達(dá)呈陽(yáng)性的患者的生存時(shí)間明顯長(zhǎng)于PEDF陰性表達(dá)的患者,說(shuō)明PEDF對(duì)抑制腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移有積極的作用。

2 PEDF與DN

2.1 PEDF與DN的關(guān)系

隨著對(duì)DN發(fā)病機(jī)制的深入研究,PEDF在DN中的作用引起了研究者極大的重視。PEDF在正常大鼠的腎臟有高水平的表達(dá),與肝臟的表達(dá)水平無(wú)明顯差異,甚至較視網(wǎng)膜中PEDF的表達(dá)水平高。腎皮質(zhì)中的表達(dá)水平明顯高于腎髓質(zhì),主要在腎小球中表達(dá),沿腎小球囊壁和腎小球基底膜分布。鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DM大鼠腎臟PEDF的表達(dá)在蛋白質(zhì)及mRNA水平上明顯下降,而TGFβ1和纖維結(jié)合素(fibronectin,F(xiàn)N)的水平明顯升高。高糖條件下培養(yǎng)人腎小球系膜細(xì)胞(human mesangial cells,HMCs)的培養(yǎng)液中PEDF的水平明顯降低,而40~160 nmol/L水平的PEDF可抑制高糖條件下人系膜細(xì)胞TGFβ1的表達(dá),并呈現(xiàn)劑量依賴性。鐘海花等〔15〕研究結(jié)果提示,在高糖作用下,大鼠腎系膜細(xì)胞PEDF mRNA的表達(dá)明顯受到抑制,且呈濃度依賴性。崔靜等〔16〕應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)DM大鼠腎臟PEDF的表達(dá),也證明DM大鼠腎臟PEDF的表達(dá)較正常大鼠明顯減少,并且腎臟PEDF的表達(dá)與尿白蛋白排泄率(UAER)呈明顯負(fù)相關(guān),提示DM大鼠腎臟PEDF表達(dá)的減少可能參與了DN的發(fā)病,PEDF可能在DN中發(fā)揮了有益的作用。

2.2 PEDF在DN中的保護(hù)作用機(jī)制

PEDF在DN的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了有益的作用。可能是通過以下機(jī)制:

2.2.1 抗纖維化作用

DN主要病理特征為腎小球硬化,基底膜增厚和ECM沉積等。目前其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,大量研究表明TGFβ1和CTGF在其中發(fā)揮了重要作用。在正常大鼠的腎臟,PEDF通過旁分泌和自分泌形式來(lái)抑制TGFβ1的表達(dá),起到了內(nèi)源性TGFβ1抑制劑的作用 。在基質(zhì)代謝中CTGF是一個(gè)位于TGFβ1下游區(qū)域調(diào)節(jié)纖維形成的因子〔17〕。Wang等〔10〕研究表明DM大鼠的PEDF mRNA及蛋白表達(dá)水平均顯著下降,TGFβ1、CTGF及FN的水平明顯升高,給予外源性PEDF治療后3 w,CTGF、TGFβ1和FN的表達(dá)明顯下降。高糖條件下培養(yǎng)的HMCs,培養(yǎng)液中PEDF的含量明顯減少,甘露醇高滲對(duì)照組對(duì)PEDF的分泌沒有影響,說(shuō)明PEDF表達(dá)的變化歸因于高糖的直接作用;而TGFβ1和FN的表達(dá)明顯上調(diào),給予AdPEDF干預(yù)后二者的表達(dá)量相應(yīng)減少,有些甚至恢復(fù)到了與非DM的對(duì)照組一致的水平。以上研究結(jié)果提示PEDF治療可以降低CTGF、TGFβ1和FN的過量表達(dá),從而緩解這些病理因子導(dǎo)致的纖維化。此外,PEDF上調(diào)了DM大鼠腎組織MMP2的水平,抑制ECM的產(chǎn)生、促進(jìn)基質(zhì)的降解,也起到了抗纖維化的作用。

2.2.2 抑制血管增生和調(diào)節(jié)血管滲透性

在機(jī)體正常組織中,血管生成因子和血管生成抑制因子形成相互協(xié)調(diào)的動(dòng)態(tài)平衡以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。VEGF是一種有效的血管形成誘導(dǎo)因子,并且可以增強(qiáng)血管通透性〔18〕,PEDF是血管生成最有效的天然抑制劑。DM狀態(tài)下,血管生成和抑制的平衡被打破,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能異常,促進(jìn)DN的發(fā)生發(fā)展。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),外源性給予PEDF可顯著上調(diào)內(nèi)源性PEDF的表達(dá),下調(diào)VEGF的表達(dá),通過直接抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的移行和降低血管通透性,發(fā)揮了抑制新生血管的生成、改善了血管滲透性,、維持腎臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的作用。研究表明,缺氧可誘導(dǎo)VEGF啟動(dòng)子活性增加,誘導(dǎo)缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)核轉(zhuǎn)位及促分裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)磷酸化,而以上過程可被PEDF抑制。這說(shuō)明PEDF 對(duì)VEGF的抑制作用發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。體外實(shí)驗(yàn)證明〔6〕,PEDF的另一作用機(jī)制是可與VEGF競(jìng)爭(zhēng)VEGFR2。

2.2.3 抑制氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)

PEDF具有抑制氧化應(yīng)激(OS)及對(duì)抗多種炎癥介質(zhì)的表達(dá)等作用。PEDF可以通過抑制糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)〔19〕及血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)〔20〕誘導(dǎo)的還原型輔酶Ⅱ(nicotinamideadenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化介導(dǎo)的OS,以減少活性氧簇(ROS)〔21〕的生成及后續(xù)的VEGF的表達(dá)增加,起到了保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞的作用。在DN的發(fā)生發(fā)展中,炎癥反應(yīng)起著十分重要的作用〔11〕。AdPEDF轉(zhuǎn)染大鼠的干預(yù)研究證實(shí)PEDF抑制了促炎性因子如ICAM1、MCP1、TNFα和VEGF在腎臟組織的過表達(dá),并且抑制了高糖條件下NFκB和HIF1的激活。NFκB是介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵性的因子,而HIF1是刺激人系膜細(xì)胞VEGF表達(dá)的激動(dòng)因子。PEDF對(duì)腎臟的保護(hù)作用很可能部分是通過阻斷NFκB和HIF1通路而發(fā)揮其抗炎的特性。

2.2.4 抑制ECM產(chǎn)生和增加ECM降解

DN主要病理改變是腎小球毛細(xì)血管基底膜增厚和系膜區(qū)ECM積聚,Ⅳ型膠原和FN是基底膜和ECM的主要成分。MMPs在基質(zhì)降解中起主要作用,其中MMP2是降解Ⅳ型膠原的主要MMPs。高糖條件下,MMP2在腎小球系膜細(xì)胞和上皮細(xì)胞的表達(dá)和活性明顯降低,從而引起ECM降解減少和腎小球系膜增厚。PEDF通過抑制腎臟中過分表達(dá)的TGFβ1起到抗纖維化作用,降低ECM產(chǎn)生。給予AdPEDF治療后〔2〕,F(xiàn)N的表達(dá)減少,MMP2恢復(fù)到正常水平,提示PEDF是一種有效的ECM產(chǎn)生的抑制劑。

3 展 望

總之,DN的發(fā)生是一個(gè)很復(fù)雜的病理過程,它是多因素作用、多階段演變的結(jié)果。PEDF通過其抗纖維化、調(diào)節(jié)血管通透性、抑制血管增生、抗炎等作用對(duì)腎臟發(fā)揮了保護(hù)作用。給予外源性或重組PEDF來(lái)補(bǔ)充DN時(shí)內(nèi)源性PEDF的不足成了DN新的治療方向。因此,PEDF及其誘導(dǎo)劑在治療DN方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

1 Ziyadeh FN,Sharma K.Overview:combating diabetic nephropathy〔J〕.J Am Soc Nephrol,2003;14:13557.

2 Wang JJ,Zhang SX,Mott R,et al.Salutary effect of pigment epitheliumderived factor in diabetic nephropathy:evidence for antifibrogenic activities〔J〕.Diabetes,2006;55:167885.

3 Gettins PG,Simonovic M,Volz K.Pigment epitheliumderived factor(PEDF),a serpin with potent antiangiogenic and neurite outgrowthpromoting properties〔J〕.Biol Chem,2002;383:167782.

4 Barnstable CJ,TombranTink J.Neuroprotective and antiangiogenic actions of PEDF in the eye:molecular targets and therapeutic potential〔J〕. Prog Retin Eye Res,2004;23:56177.

5 Abramson LP,Stellmach V,Doll JA,et al.Wilms′tumor growth is suppressed by antiangiogenic pigment epitheliumderived factor in a xenograft model〔J〕.J Pediatr Surg,2003;38(3):33642.

6 Wang JJ,Zhang SX,Kangmo Lu,et al.Decreased expression of pigment epitheliumderived factor is involved in the pathogenesis of diabetic nephropathy〔J〕.Diabetes,2005;54:24350.

7 Hua L,Ren J G,William L,et al.Identification of the anti vasopermeability effect of pigment epithelium derived factor and its active site〔J〕. Proc Nat Acad Sci USA,2004;17:6605.

8 Zhang SX,Wang JJ,Gao G,et al.Pigment epitheliumderived factor downregulates vascular endothelial growth factor(VEGF)expression and inhbits VEGFVEGF receptor 2 binding in diabetic retinopathy〔J〕.Mol Endocrinol,2006;37:112.

9 Dawson DW,Volpert OV,Gillis P,et al.Pigment epitheliumderived factor:a potent inhibitor of angiogenesis〔J〕.Science,1999;285:2458.

10 Bouck N.PEDF:antiangiogenic guardian of ocular function〔J〕.Trends Mol Med,2002;8:3304.

11 Zhang SX,Wang JJ,Gao GQ,et al.Pigment epitheliumderived factor(PEDF)is an endogenous antiinflammatory factor〔J〕.Diabetes,2005;54:24350.

12 Guan M,Yam HF,Su B,et al.Loss of pigment epithelium derived factor expression in glioma progression〔J〕.J Clin Pathol,2003;56(4):27782.

13 Jun Cai,Christian Parr,Gareth Watkins,et al.Decreased pigment epitheliumderived factor expression in human breast cancer progression〔J〕.Clin Cancer Res,2006;12:35107.

14 馮智英,邵春奎,金 亦,等.胃癌組織P27、MMP9和PEDF蛋白表達(dá)及意義〔J〕.中國(guó)誤診學(xué)雜志,2007;7(7):14302.

15 鐘?;ǎ?勇,顧峻菱,等.高糖和SB203580對(duì)大鼠腎系膜細(xì)胞色素上皮細(xì)胞衍生因子表達(dá)的影響〔J〕.中國(guó)糖尿病雜志,2008;16(5):3079.

16 崔 靜,李 競(jìng),王蜀鄂.色素上皮衍生因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在糖尿病大鼠腎臟的不平衡表達(dá)〔J〕.中國(guó)微循環(huán),2008;6(12):1558.

17 Umezono T,Toyoda M,Kato M,et al.Glomerular expression of CTGF,TGFbete1 and type Ⅳ collagen in diabetic nephropathy〔J〕.Nephrol,2006;19:7517.

18 Bates DO,Harper SJ.Regulation of vascular permeability by vascular endothelial growth factors〔J〕.Vascular Pharmacol,2002;39:22537.

19 Shoichi Yamagishi,Kazuo Nakamura,Takanori Matsui,et al.Pigment epitheliumderived factor inhibits advanced glycation end productinduced retinal vascular hyperpermeability by blocking reactive oxygen speciesmediated vascular endothelial growth factor expression〔J〕.Biol Chem,2006;281(29):2021320.

第8篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

關(guān)鍵詞:流式細(xì)胞術(shù);臨床醫(yī)學(xué);應(yīng)用

近年來(lái),隨著單克隆抗體的應(yīng)用及流式細(xì)胞術(shù)的快速發(fā)展,流式細(xì)胞術(shù)(FCM)已成為許多疾病診斷和分性的重要依據(jù)。流式細(xì)胞術(shù)是20世紀(jì)70年展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù),它作為一門生物檢測(cè)技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、激光技術(shù)、流體動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞化學(xué)、細(xì)胞免疫學(xué)于一體,是對(duì)快速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的細(xì)胞、生物顆?;蛞后w中的大分子物質(zhì)進(jìn)行多參數(shù)的、快速的定量分析和分選的一種技術(shù)[1]。1973年美國(guó)BD公司推出全國(guó)第一臺(tái)流式細(xì)胞儀,通過對(duì)流動(dòng)液體中排列成單列細(xì)胞或顆粒進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)得到該細(xì)胞或顆粒的光散射和熒光指標(biāo),分析它們的體積、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、抗原等物理及化學(xué)性質(zhì),還能對(duì)所需要的細(xì)胞進(jìn)行分選等。具有檢測(cè)速度快、測(cè)量指標(biāo)多、采集數(shù)量大,對(duì)所需的細(xì)胞或生物顆粒進(jìn)行分析或分選等特點(diǎn)[2],其在生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、遺傳免疫學(xué)、腫瘤學(xué)等眾多研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1流式細(xì)胞儀的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1流式細(xì)胞儀的結(jié)構(gòu)

主要由五部分組成:(1)流動(dòng)室及液流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);(2)激光光源及光束形成系統(tǒng);(3)光學(xué)系統(tǒng);(4)信號(hào)檢測(cè)與儲(chǔ)存、顯示、分析系統(tǒng);(5)細(xì)胞分選系統(tǒng)。

1.2流式細(xì)胞儀的工作原理

將待測(cè)細(xì)胞染色后制成單細(xì)胞懸液,用一定壓力將待測(cè)樣品壓入流動(dòng)室,不含細(xì)胞的硫酸緩沖液在高壓下從鞘液管噴出,鞘液管入口方向與待測(cè)樣品流成一定角度,這樣鞘液就能夠包繞樣品高速流動(dòng),組成一個(gè)圓形的流束,待測(cè)細(xì)胞在鞘液的包繞下單行排列,依次通過檢測(cè)區(qū)域。流式細(xì)胞儀通常以激光作為光源,經(jīng)過聚焦整形后的光束,垂直照射在樣品流上,被熒光染色的細(xì)胞在激光束的照射下,產(chǎn)生散射光和激發(fā)熒光,這兩種信號(hào)同時(shí)被前向光電二極管和90°方向的光電倍增管接收,光散射信號(hào)在前向小角度進(jìn)行檢測(cè),這種信號(hào)基本上反映了細(xì)胞體積的大?。粺晒庑盘?hào)的接受方向與激光束垂直,經(jīng)過一系列雙色性反射鏡和帶通濾光片的分離,形成多個(gè)不同波長(zhǎng)的熒光信號(hào),這些熒光信號(hào)的強(qiáng)度代表了所測(cè)細(xì)胞膜表面抗原的強(qiáng)度或核內(nèi)物質(zhì)的濃度,經(jīng)光電倍增管接收后可轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將這些數(shù)字信號(hào)收集、儲(chǔ)存,以一維直方圖或二維點(diǎn)陣圖及數(shù)據(jù)表或三維圖形顯示出來(lái),可以用不同的標(biāo)記物進(jìn)行雙參數(shù)、三參數(shù)甚至多參數(shù)的分析[3,4]。

2流式細(xì)胞儀的技術(shù)指標(biāo)

包括:(1)分析速度:很高可以達(dá)到5000個(gè)/s左右,大型的流式細(xì)胞儀的分析速度可達(dá)10000個(gè)/s;(2)熒光檢測(cè)靈敏度:?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞上的熒光分子<600個(gè),或兩個(gè)細(xì)胞之間的熒光差>5%就能區(qū)分;(3)前向角散射光檢測(cè)靈敏度:一般的可以檢測(cè)到的最小顆粒直徑在0.2~0.5μm;(4)分辨率(CV):一般流式細(xì)胞儀能夠達(dá)到<2.0%;(5)分選速度:一般流式細(xì)胞儀分選速度>100個(gè)/s,分選細(xì)胞純度可達(dá)99%[5]。

3流式細(xì)胞術(shù)在臨床中的應(yīng)用

3.1在血液學(xué)中的應(yīng)用

流式細(xì)胞術(shù)通過對(duì)外周血細(xì)胞和骨髓細(xì)胞表面抗原和DNA的檢測(cè)分析對(duì)各種血液病如白血病、淋巴瘤等血液系統(tǒng)疾病的分型、診斷、治療及預(yù)后判斷均有重要作用。血細(xì)胞在白細(xì)胞系、紅細(xì)胞系、巨核細(xì)胞系、血小板及非造血細(xì)胞均有不同的分化抗原表達(dá),分布在細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜中。血液腫瘤細(xì)胞的特征是喪失了正常細(xì)胞的系類專一性和分化階段的規(guī)律性,運(yùn)用流式細(xì)胞術(shù)將具有系列特異性并涵蓋不同分化階段的單克隆體作為分子探針來(lái)檢測(cè)血液腫瘤細(xì)胞的內(nèi)外抗原,可以反映其本質(zhì)上與正常造血細(xì)胞的差異[6]。流式細(xì)胞術(shù)采用各種抗血細(xì)胞表面分化抗原的單克隆抗體,借助于各種熒光染料(異硫氰基熒光素FITC,藻紅蛋白PE等)測(cè)定一個(gè)細(xì)胞的多種參數(shù),以正確判斷出該細(xì)胞的屬性。流式細(xì)胞術(shù)還可以應(yīng)用在白血病免疫分型方面,目前國(guó)內(nèi)外均主張采用FCMCD45/SSC雙參數(shù)散點(diǎn)圖設(shè)計(jì)方法進(jìn)行白血病免疫分析。采用此法可將骨髓細(xì)胞清晰地分成淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、成熟粒細(xì)胞、幼稚細(xì)胞和有核紅細(xì)胞群,這樣可以排除正常細(xì)胞對(duì)免疫分型的干擾,從而提高免疫分析的準(zhǔn)確性,而且測(cè)量細(xì)胞一般在1~5萬(wàn)個(gè)細(xì)胞,快速特異、準(zhǔn)確性好,并且能夠提供正常細(xì)胞在演變成惡性腫瘤過程細(xì)胞基因及抗原標(biāo)志發(fā)生變化的信息。而這種細(xì)胞的變化是常規(guī)FAB法所不能分辨的。這種分型對(duì)于治療方案的正確選擇與預(yù)后有著重要的意義同時(shí)也提供了可靠的依據(jù)[7]。近年研究發(fā)現(xiàn),在臨床血液病檢測(cè)和診斷中診斷準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上,與普通檢測(cè)法相比準(zhǔn)確率提高達(dá)20%[8]。流式細(xì)胞術(shù)可以通過某些熒光染料與紅細(xì)胞中的RNA結(jié)合,定量地測(cè)定網(wǎng)織紅細(xì)胞中的RNA,得到網(wǎng)織紅細(xì)胞占成熟紅細(xì)胞的百分比,從而準(zhǔn)確地反映骨髓造血功能。有作者報(bào)道FCM方法比目測(cè)法結(jié)果精確度更高[9]。此外FCM還可以測(cè)出網(wǎng)織紅細(xì)胞的成熟度,對(duì)紅細(xì)胞增值能力的判斷很有意義,為干細(xì)胞移植術(shù)后恢復(fù)的判斷、貧血的治療監(jiān)測(cè)、腫瘤患者放化療對(duì)骨髓的抑制狀況等提供依據(jù)。

3.2在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用

流式細(xì)胞術(shù)在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用主要是對(duì)腫瘤細(xì)胞DNA含量進(jìn)行測(cè)定,包括癌前病變及早期癌變的檢出,輔助腫瘤的早期診斷和鑒別診斷。不僅如此,還可以根據(jù)化療過程中腫瘤DNA分布直方圖的變化評(píng)估療效,了解細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的變化。臨床醫(yī)生可根據(jù)各細(xì)胞周期各時(shí)相的分布情況,結(jié)合化療藥物對(duì)細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的干擾理論,設(shè)計(jì)最佳治療方案,再依照DNA直方圖直接地看到腫瘤細(xì)胞的殺傷變化,及時(shí)調(diào)整治療方案,選取有效藥物以使對(duì)腫瘤細(xì)胞達(dá)到最大的殺傷效果[10]。

3.3在免疫學(xué)中的應(yīng)用

利用抗原抗體特異性反應(yīng)的原理將流式細(xì)胞儀與單克隆抗體結(jié)合,對(duì)細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)抗原、癌基因蛋白及膜受體進(jìn)行定量檢測(cè),廣泛應(yīng)用于臨床,對(duì)人體細(xì)胞免疫功能的評(píng)估具有重要的意義。流式細(xì)胞術(shù)可進(jìn)行T、B和NK淋巴細(xì)胞水平的分析,還可以進(jìn)行淋巴細(xì)胞亞群的分析,區(qū)分不同的淋巴細(xì)胞亞群,計(jì)算其相互間的比例,進(jìn)而了解淋巴細(xì)胞的分化功能。更重要的是,通過研究大多數(shù)疾病的特異性淋巴細(xì)胞亞群,對(duì)一些疾病如免疫性疾病、感染性疾病、腫瘤等的診斷、治療、免疫功能的重建具有重要的指導(dǎo)意義。例如CD4是輔淋巴細(xì)胞,它是遲發(fā)性超敏反應(yīng)的啟動(dòng)者,是促使B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體的輔細(xì)胞,也是抑制性T細(xì)胞的誘導(dǎo)細(xì)胞,而CD8是抑制性T細(xì)胞,是細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)反應(yīng)的效應(yīng)細(xì)胞,是抑制B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的抑制性細(xì)胞[11]。在許多免疫性疾病中,淋巴細(xì)胞亞群的增多與減少對(duì)疾病的發(fā)展具有重要的作用。如在先天性發(fā)育不良綜合征中FCM分析顯示外周血CD3TCD4+和CD8+T細(xì)胞均減少,在殘余T細(xì)胞中T細(xì)胞受體(TCR)αβ分子表達(dá)減少,γδ分子表達(dá)正常,CD4+/CD8+T細(xì)胞比例升高,隨著受累者年齡的增加CD8+細(xì)胞數(shù)增多,而有些患者T細(xì)胞數(shù)量增加,最終可達(dá)正常[12]。流式細(xì)胞術(shù)還可以進(jìn)行HLA群體分析,在強(qiáng)直性脊柱炎患者中用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)HLA-B27抗原陽(yáng)性率高達(dá)92.6%,而且可以排除交叉反應(yīng),提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性[13]。

3.4在中醫(yī)藥研究方面的應(yīng)用

流式細(xì)胞術(shù)可用于單味中藥有效成分的作用效果測(cè)定分析。如研究復(fù)方苦參方劑對(duì)大腸癌LoVo細(xì)胞體外增值凋亡的影響中,分析DNA含量及細(xì)胞周期,結(jié)果顯示Lo-Vo細(xì)胞可檢測(cè)亞G1峰,凋亡率于對(duì)照組相對(duì)比例增高,細(xì)胞周期分析發(fā)現(xiàn)S期阻滯現(xiàn)象,表明復(fù)方苦參方劑具有一定的抑制腫瘤細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用[14]。在慢性阻塞性肺疾病的肺氣虛證、肺陰虛證患者中CD4+、CD4+/CD8+均降低,CD8+升高,說(shuō)明肺氣虛證與肺陰虛證患者均存在細(xì)胞免疫功能低下[15]。

3.5在細(xì)菌學(xué)中的應(yīng)用

流式細(xì)胞術(shù)具有快速、靈敏、精確并能進(jìn)行多參數(shù)分析的特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于細(xì)菌的診斷和藥敏實(shí)驗(yàn),是研究細(xì)菌異質(zhì)性、細(xì)菌抗生素后效應(yīng)、多種病原菌混合感染等的有效方法。常用的為流式細(xì)胞術(shù)藥敏試驗(yàn):檢測(cè)不同細(xì)菌時(shí),根據(jù)藥物對(duì)細(xì)菌的作用機(jī)理選擇合適的熒光染料,通過細(xì)菌總體平均熒光強(qiáng)度束反映抗生素對(duì)細(xì)菌的抗菌活性,3h左右即可得出檢測(cè)結(jié)果,尤其適用于急需藥敏報(bào)告的重癥感染病菌的檢測(cè)。

3.6在血小板疾病診斷中的作用

血小板是止血機(jī)制中一個(gè)重要因素,其表面含有多種糖蛋白及各種受體,這些受體與相應(yīng)的配體相結(jié)合后,血小板被激活,并發(fā)生形態(tài)變化,血小板聚集和顆粒釋放等一系列反應(yīng)。利用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)血小板標(biāo)志物在許多血小板相關(guān)疾病的診斷上具有重要的臨床價(jià)值[16]。如GPⅠb/Ⅸ復(fù)合物先天缺陷導(dǎo)致巨大血小板綜合征;GPⅡb/Ⅲa復(fù)合物先天缺陷導(dǎo)致血小板無(wú)力癥[17]。在免疫性血小板減少性紫癜的患者中,F(xiàn)CM可以測(cè)定患者血液中的PAIgG、PAIgM、PAIgA,熒光陽(yáng)性百分率的診斷效率為45.8%,平均熒光強(qiáng)度的診斷效率為72.5%,兩項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合的診斷效率為74.2%[18];因此FCM檢測(cè)血小板抗體可用于免疫性血小板減少性紫癜的診斷及治療監(jiān)測(cè)。用FCM內(nèi)參定位法定量分析血小板微粒在血栓性疾病和血栓前狀態(tài)的發(fā)生發(fā)展中的作用,有利于血栓性疾病的診斷和治療。

3.7在相關(guān)疾病檢測(cè)中的應(yīng)用

質(zhì)量檢測(cè)是診斷男性不育癥的重要手段,由于檢測(cè)數(shù)低及主觀因素的影響,常規(guī)的檢查只能反映的形態(tài)特征和有限的功能,不能為生育能力提供準(zhǔn)確評(píng)估的依據(jù),用FCM檢查可把定性的描述變成定量的研究,提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,可對(duì)進(jìn)行高通量、多參數(shù)分析,得到不同時(shí)期的細(xì)胞數(shù)據(jù)及形態(tài)指標(biāo),對(duì)臨床診斷發(fā)生障礙的性質(zhì)、原因和程度提高了客觀依據(jù),可對(duì)少、弱和無(wú)癥的判斷、治療及療效的觀察作出正確的評(píng)價(jià),為客觀評(píng)價(jià)男性生育能力提供了有力的依據(jù)。用FCM檢測(cè)生精細(xì)胞凋亡情況是迅速、準(zhǔn)確、客觀、可靠地評(píng)估功能和男性生育力的新方法[19]。

3.8在器官移植中的作用

可用流式細(xì)胞術(shù)判斷供者與受者之間的配型是否合適。檢測(cè)受者血清中抗供者的抗HLA抗體,如果受者血清中存在針對(duì)供者的循環(huán)抗體,就會(huì)同供者的淋巴細(xì)胞結(jié)合,在加入熒光素的二抗來(lái)顯示這種結(jié)合,就可在移植前后發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)抗體,以判斷供者與受者之間是否合適。移植后的免疫表型監(jiān)測(cè)也很重要,移植后的CD4/CD8比值低下的患者排斥反應(yīng)發(fā)生較多,受者血清中產(chǎn)生抗供體細(xì)胞抗體預(yù)后較差,應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)以便進(jìn)行抗排斥的預(yù)防和治療[4]。綜上所述,流式細(xì)胞術(shù)是一種在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)、臨床及科學(xué)研究中具有廣泛應(yīng)用前景的細(xì)胞分析技術(shù)。它具有分辨率高、分辨細(xì)胞數(shù)量大、參數(shù)多、準(zhǔn)確性高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。隨著流式細(xì)胞分析技術(shù)與方法的迅速發(fā)展,流式細(xì)胞術(shù)在臨床的應(yīng)用范圍也不斷拓展,并將成為推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要手段。

參考文獻(xiàn)

[1]吳曉娜,蔣紅兵.流式細(xì)胞術(shù)的工作原理及其臨床應(yīng)用〔J〕.臨床工程,2011,26(3):91.

[2]李超,韓金路,王玉剛,等.流式細(xì)胞儀的工作原理及應(yīng)用〔J〕.中國(guó)實(shí)用醫(yī)藥2009,4(20):235-236.

[3]王書奎,周振英.實(shí)用流式細(xì)胞術(shù)彩色圖譜〔M〕.上海:第二軍醫(yī)大學(xué)出版社,2004:1-58.

[4]李華,?,摚魇郊?xì)胞儀的工作原理及臨床應(yīng)用〔J〕.中國(guó)醫(yī)療器械信息2011,17(5):37-38.

[5]張瑞華,王進(jìn),蘭文軍.流式細(xì)胞術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用〔J〕.山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,25(3):21-22.

[6]IchinohasamaR,DecoteauJF,myersJ,etal.Threecolorflowcytometryinthediagnosisofmalignantlymphomabasedonthecomparativecellmorphologyoflymphomacellsandreac-tivelymphocytes〔J〕.Leukemia,1997,11(11):1891-1903.

[7]邢娟娟,黃濤,彭燕.流式細(xì)胞術(shù)白血病免疫分型的臨床應(yīng)用〔J〕.實(shí)用臨床醫(yī)學(xué),2005,6(7):64.

[8]王文平,楊進(jìn)波.流式細(xì)胞儀在白血病臨床研究中的應(yīng)用〔J〕.臨床檢驗(yàn),2006,3(26):152-153.

[9]劉小林,周彥,孫林.流式細(xì)胞儀檢測(cè)網(wǎng)織紅細(xì)胞百分比性能評(píng)價(jià)〔J〕.蚌埠醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,35(8):828-830.

[10]董荔紅.流式細(xì)胞儀檢測(cè)直方圖在常見故障維護(hù)中的應(yīng)用〔J〕.中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2009,24(10):106-107.

[11]李珺,郝洪軍,高楓,等.流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)腦脊液T淋巴細(xì)胞亞群的臨床應(yīng)用前景〔J〕.中國(guó)神經(jīng)免疫學(xué)和神經(jīng)病學(xué)雜志,2011,18(2):129.

[12]陳冉,白麗.流式細(xì)胞術(shù)在原發(fā)性免疫缺陷病診斷中的應(yīng)用中國(guó)臨床醫(yī)學(xué),2011,18(3):410.

[13]金明威,陳哲,陳穎.流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)HLA-B27及其臨床意義〔J〕.中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志,2011,19(5):35.

[14]徐月,秦劍,等.復(fù)方苦參方劑對(duì)大腸癌LoVo細(xì)胞體外增殖凋亡的影響〔J〕.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(15):1391.

[15]李澤庚,張四春,等.慢性阻塞性肺疾病肺氣虛證與肺陰虛證患者細(xì)胞免疫功能的比較〔J〕.北京中醫(yī)藥,2009,28(1):16.

[16]劉婷婷.流式細(xì)胞儀在中西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用〔J〕.西部醫(yī)學(xué),2011,23(6):1148-1149.

[17]王志杰.流式細(xì)胞術(shù)在血小板疾病中的應(yīng)用〔J〕.血栓與止血學(xué)2004,10(1):39-41.

[18]吳艾霖,吳麗娟,劉毓剛,等.流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)血小板相關(guān)免疫球蛋白的臨床應(yīng)用〔J〕.國(guó)際檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志,2011,32(20):2304-2306.

第9篇:細(xì)胞生物學(xué)概述范文

【中圖分類號(hào)】R622.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1008-6455(2011)08-0081-02

自體脂肪作為一種軟組織填充材料,在整形外科的應(yīng)用已有100多年的歷史。自從1889年vande meulen 報(bào)道了首例游離脂肪移植的臨床應(yīng)用后,人們發(fā)現(xiàn)脂肪移植有很多的并發(fā)癥,如液化、壞死、吸收,其吸收率從5%~100%相差甚遠(yuǎn)。其主要原因是由于血供不足,導(dǎo)致移植后的脂肪缺氧,出現(xiàn)壞死硬結(jié)[1-2]。鑒于此,自體游離脂肪移植的臨床應(yīng)用曾一度發(fā)展很緩慢。2001年zuk[3]等首次從脂肪組織中分離獲得一群具有多向分化潛能的細(xì)胞――脂肪源性干細(xì)胞(adipose-derived stem cells,ASCs)。這種類型的細(xì)胞能自我更新、不斷增殖,而且經(jīng)定向誘導(dǎo)可分化形成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞等多種類型的細(xì)胞,為脂肪細(xì)胞的應(yīng)用提供了新的思路[4]。因此ASCs已在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)。筆者僅就脂肪源性干細(xì)胞在整形美容外科的臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 脂肪源性干細(xì)胞的概述

脂肪源性干細(xì)胞是一個(gè)新生的概念,它與大家熟知的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞形態(tài)相似,具有同樣強(qiáng)大的體外增殖能力和多向分化潛能。2001年Zook等[3]首次從抽脂術(shù)中獲得的脂肪組織懸液中分離獲得了此種細(xì)胞。由于脂肪組織在體內(nèi)儲(chǔ)量豐富,脂肪抽吸技術(shù)又是安全和可接受的措施,且創(chuàng)傷小,又沒有倫理學(xué)爭(zhēng)議等優(yōu)點(diǎn),來(lái)自脂肪抽吸的ASCs,是臨床應(yīng)用中安全的自體脂肪來(lái)源。自此許多國(guó)家的學(xué)者開始致力于ASCs的研究,并取得了重大進(jìn)展。各研究團(tuán)體不同時(shí)期有許多不同的命名,如脂肪來(lái)源基質(zhì)細(xì)胞(adipose-derived stromal cells,ADSCs),脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose mesenchymal stem cells,ADMSCs),脂肪祖細(xì)胞(adipose progenitor cells),脂肪前體細(xì)胞(adipose precursor cells,APCs),脂肪基質(zhì)細(xì)胞(adipose stromal/stem cells,ASCs),脂肪來(lái)源干細(xì)胞(adipose-derived stem cell,ASCs)等等。因?yàn)槊芑靵y,后來(lái)國(guó)際脂肪應(yīng)用技術(shù)協(xié)會(huì)(International Fat Applied Technology Society),將從脂肪組織中分離提取的貼壁生長(zhǎng)、具有可塑黏附性和多向分化能力的細(xì)胞群,稱為脂肪來(lái)源干細(xì)胞(adipose-derived stem cells,ASCs)[5-7]。

2 脂肪源性干細(xì)胞在整形美容外科的臨床應(yīng)用

2.1 脂肪源性干細(xì)胞的獲取有關(guān)脂肪源性干細(xì)胞的提取,國(guó)內(nèi)外有各種不同的報(bào)道[3,7-9]?;静襟E就是:首先提取脂肪組織,取材部位以腹部或大腿為多,認(rèn)為脂肪干細(xì)胞最多[10],亦有學(xué)者報(bào)道與腹部、大腿和來(lái)源的脂肪組織相比,人前臂的脂肪組織中含有更多的ASCs來(lái)源[11]。脂肪源性干細(xì)胞一般均為在全麻下行脂肪抽吸術(shù)獲得;細(xì)胞經(jīng)過分離培養(yǎng),用膠原酶消化,然后在DMEM培養(yǎng)液下培養(yǎng)。膠原酶的濃度有0.075%、0.05%等,各個(gè)文獻(xiàn)報(bào)道不一[12-14]。對(duì)于培養(yǎng)的基本條件也有一些差別,陶凱等[15]為了了解不同膠原酶濃度、膠原酶消化時(shí)間和血清濃度對(duì)于人脂肪來(lái)源干細(xì)胞體外培養(yǎng)的不同效果,采用0.5,1.0,1.5,2.0mg/ml四種不同膠原酶濃度進(jìn)行消化,最后結(jié)果是在消化1h時(shí),2.0mg/ml組消化細(xì)胞總數(shù)最多,提示消化過程中有濃度依賴性。通過這些操作后,移除上層液體后就得到了脂肪源性干細(xì)胞。最后如果要進(jìn)一步提取更純的脂肪干細(xì)胞需繼續(xù)進(jìn)行分離、培養(yǎng)、傳代等步驟。整形美容外科的臨床應(yīng)用主要是得到脂肪源性干細(xì)胞,進(jìn)行填充、各種凹陷填充及各部位的年輕化治療。

2.2 脂肪源性干細(xì)胞的注射:對(duì)普通脂肪的移植,有coleman”s技術(shù)[16-17]和謝蕓等[18-19]提出的在低位供區(qū),低壓抽?。ㄊ殖獒樛差A(yù)留空氣法),低速離心(轉(zhuǎn)速

圖1

A.注射針先進(jìn)入預(yù)定的層次位置,然后邊退變推注脂肪;B注射點(diǎn)及輻射方向

2.3 脂肪源性干細(xì)胞在整形美容外科的應(yīng)用現(xiàn)狀:脂肪源性干細(xì)胞在整形美容外科臨床的應(yīng)用時(shí)間很短暫,其最早的就是自體細(xì)胞輔助脂肪移植技術(shù)(CAL)的應(yīng)用。在2009年,Yoshimura等是首先將ASCs的臨床應(yīng)用公布的作者[21]。Yoshimura等應(yīng)用ASCs復(fù)合脂肪組織,即CAL技術(shù),對(duì)6例Romberg綜合癥的嚴(yán)重患者進(jìn)行軟組織增大技術(shù)[22],具體方法是:建議用2.5mm內(nèi)徑的注射器抽取腹部脂肪,因?yàn)檫@種抽吸方法脂肪細(xì)胞破壞少。將抽取的脂肪分兩部分。一部分用來(lái)提取脂肪源性干細(xì)胞,提取方法是:將抽吸的脂肪組織以800轉(zhuǎn)/分的速度離心10分鐘,離心后的脂肪,用0.075%膠原酶在37°C溫度下震蕩消化30分鐘,再反復(fù)沖洗三次后同速離心8分鐘,最后獲取底層的有形部分。這種有形部分就是SVF,將其與另一部分只離心的脂肪細(xì)胞混合后注射到受區(qū)。Yoshimura認(rèn)為通過這種離心分離后,抽吸的脂肪體積減少30%,脂細(xì)胞減少12%,而ASCs卻沒有減少,這樣就致使?jié)饪s后每體積ASCs的量和脂肪細(xì)胞的量分別增加了43%和25%[9]。用此方法為面部脂肪萎縮或者脂肪缺少的病人注射后脂肪成活率提高到80%以上,壞死及吸收率明顯下降。他還采用此種技術(shù),進(jìn)行了60例增大成形術(shù)[9],其中單純隆胸手術(shù)40例,其它的有乳癌術(shù)后的胸部整形等。同樣的分離提取方法[22],只是注射時(shí)采用18G針頭,150mm長(zhǎng)注射針于四點(diǎn),并呈放射狀的分層注入乳腺脂肪層、腺體層、胸大肌層等(見圖1)[9]。對(duì)這40例增大術(shù)的患者隨訪6個(gè)月到42個(gè)月不等,填充體積變化在前兩個(gè)月最明顯,因?yàn)樘畛浜蟮闹窘?jīng)歷了一個(gè)缺血再灌注的損傷,之后填充的ASCs分泌許多因子包括血管內(nèi)皮細(xì)胞、毛細(xì)血管再生因子、紅細(xì)胞和白細(xì)胞等,降低了脂肪吸收率,使填充物趨于穩(wěn)定。Clauser[23]等對(duì)不同性別、不同年齡的患者,抽取腹部、大腿前側(cè)或者后側(cè)不同部位的脂肪,離心提純后,分別行前額、顳、頰、鼻根等部位抗老化治療,額紋、顳部凹陷、頰部凹陷、瞼頰溝、鼻根川字紋、鼻唇溝等部位填充之后,獲得了面部的年輕化。Lendeckel[24]等2004年報(bào)道了1例ASCs修復(fù)顱骨缺損的患者,應(yīng)用髂骨松質(zhì)骨15ml復(fù)合ASCs(10ml)修復(fù)缺損,移植后3個(gè)月,影像學(xué)檢查即證實(shí)有骨化現(xiàn)象。Park[25]等將ASCs液注射行面部皺紋修復(fù),于魚尾紋區(qū)真皮內(nèi)注射,發(fā)現(xiàn)皺紋變淺,皮膚質(zhì)地變得細(xì)膩。這是因?yàn)樵诜蛛x培養(yǎng)及研究ASCs時(shí)發(fā)現(xiàn),ASCs可分泌促血管生長(zhǎng)因子,造血細(xì)胞因子,抗凋亡因子等,促進(jìn)血管合成及內(nèi)皮細(xì)胞增殖[26-28]。

3 脂肪源性干細(xì)胞存在的問題

3.1 在整形美容外科,有關(guān)脂肪源性干細(xì)胞的應(yīng)用,目前多集中在自體細(xì)胞輔助脂肪移植技術(shù)(CAL)方面.CAL提取平均要花費(fèi)90-100分鐘的時(shí)間,與傳統(tǒng)的單純脂肪注射相比,明顯地延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間,同時(shí)注射費(fèi)用也很高[29],從經(jīng)濟(jì)上加重了患者的負(fù)擔(dān)。其次,在CAL技術(shù)方面,脂肪源性干細(xì)胞和脂肪細(xì)胞以什么樣的一個(gè)比例注射,能做到既不浪費(fèi)ASCS又不影響注射效果,仍然沒有文獻(xiàn)報(bào)道。有文獻(xiàn)報(bào)道[9,30],對(duì)填充的脂肪可以通過影像學(xué)方法做術(shù)前、術(shù)后的對(duì)比,按此方法或許做相關(guān)的實(shí)驗(yàn),能找到合適的注射比例。

3.2 盡管對(duì)ASCs的抽取、分離、培養(yǎng)都有很多文獻(xiàn)報(bào)道,但一直都缺乏一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的方法。迄今為止,對(duì)脂肪干細(xì)胞沒有發(fā)現(xiàn)明確的標(biāo)志物,目前只能通過功能性分析或是分化后的回顧分析而鑒別確定[31]。由于倫理學(xué)的限制,所有關(guān)于ASCs的臨床研究,都沒有辦法從組織學(xué)方面去比較,單純脂肪細(xì)胞填充與脂肪細(xì)胞和ASCs混合填充的療效差別,今后應(yīng)當(dāng)研究填充后的ASCs的作用。

4 展望

現(xiàn)在整形美容手術(shù)的最突出特征就是追求最小的侵入性手術(shù)操作,沿著最自然的技術(shù)方向發(fā)展。脂肪組織來(lái)源干細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在整形美容外科占有重要的地位,并且未來(lái)更將如此[32]。盡管ASCs有一些存在問題和不足,但基于它在基因治療、細(xì)胞和細(xì)胞因子治療、組織工程等方面有巨大的應(yīng)用前景,相信隨著細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的快速發(fā)展,對(duì)ASCs的更多特性和功能將有更深入的研究,從而在未來(lái),脂肪干細(xì)胞將可能成為修復(fù)重建外科及整形美容外科中的一顆奇葩!

參考文獻(xiàn)

[1]GOMILLION C T,BURG K J.Stem cells and adipose tissue engineering[J].Biomaterial,2006,27(36):6052-6063

[2] SAJJADIANA, MAGGE KT. Treating facial soft tissue deficiency:fat grafting and adipose-derived stem cell tissue engineering[J].Aesthetic surg J,2007,27(1):100-104

[3] ZUK P A,Zhu M,Mizuno H,et al.Multilineage cells from human adipose tissue:implications for cell_based therapies[J].Tissue Eng,2001,7(2):211-228

[4] RODRIGUEZ A M, ELABD C, AMRI E Z,et al. The human adipose tissue is a source of muhipotent stem cells[J].Biochimie,2005,87(1):125-131

[5] GIMBLE J M, KATZ A J, BUNNELL B A.Adipose-derived stem cells for regenerative medicine[J].Circ Res,2007,100(9):1249-1260

[6] ASHJIAN P H, De UGARTE D A,KATHZ A J,et al. Lipoplasty:fom body contouring to tissue engineering(J).Aesthetic Surg J,2002 22(2):121-127

[7] LOCKE M, WINDSORT J, DUNBAR P R. Human adipose-derived stem cells:isolation,characterization and application in surger[J].ANZ J Surg, 2009,79(1):235-244

[8] Katz A J, Llull R,Hedrick M H,et al. Emerging approaches to the tissue engineering of fat[J]. Clin Plast Surg,1999,26(4):587-596

[9] YOSHIMURA K, SATO K, AOIN,er al. cell-assisted lipotransfer for cosmetic breast augmentation: supportive use of adipose-derived stem/stomal cells[J].Aesthetic Plast Surg,2008,32(1):48-55

[10] 高景恒,袁繼龍,王志軍等.CAL技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)美容整形外科雜志,2009,7(20):442-444.

[11] SCHIPPER B,MARRA K G, RUBIN J P. Regional anatomic and age effects on cells function of human adipose-derived stem cells[J].Ann Plast Surg,2008,60(5):538-544

[12] Stosich M S,Mao J J. Adipose tissue engineering from humanstem cells:clinical implicationgs in plastic and reconstructive surgery. Plast Reconstr Surg[J].2007,119(1);71-83

[13] Clarser L, Polito J,Mandrioli S, et,al. Structural fat grafting in complex reconstructive surgery. Craniofacial Surgery.2008,19(1):187-191

[14] Yamamoto N, Akamatsu H, Hasegawa S,et al. Isolation of multipotent stem cells from mouse adipose tissue.J Dermatol Sci.2007,48(1):43-52

[15] 陶凱,劉曉燕,梁久龍,等。人脂肪組織來(lái)源干細(xì)胞體外培養(yǎng)條件的優(yōu)化[J].中國(guó)美容整形外科雜志,2007,18(3):223-226

[16] Coleman S R. Facial recontouring with lipistructure. Clin plast surg.1997,24:347-67

[17] Coleman S R, Structural Fat Grafting:More Than a Permanent Filler.Plast Reconst Surg.2006,118:108s-120s

[18] Xie Y, Zheng D N, Li Q F, et al. An integrated fat grafting technique for cosmetic facial contouring[J]. J Plast Reconstr Aesthet Surg,2010,63(2),270-276

[19] 謝蕓,鄭丹寧,劉凱,等。自體脂肪移植綜合技術(shù)在面部輪廓整形中的應(yīng)用[J].中華整形外科雜志,2010,26(3):178-181

[20] MATSUMOTO D, SATO K, GONDA K, et al. Cell-Assisted lipotransfer:supportive use of Huamn Adipose-Derived cells for soft Tissue Augmentation with Lipoinjection. Tissue Engineering,2006,12(12),3375-3382.

[21] Yoshimura K, Suga H, Eto H. Adipose-derived stem/progenitor cells:roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation[J].Regen Med,2009,4(2):265-273

[22] YOSHIMURA K,SATO K,AOI N. et,al. cell-assisted lipotransfer for facial lipoatrophy:efficacy of clinical use of adipose-derived stem cells.Dermatologic surg,2008,34(9):1178-1185

[23] CLAUSER L, POLITO J, MANDRIOLIS, et al. Structural fat grafting in complex reconstructive surgery[J],J Craniofac Surg,2008,19(1):187-191

[24] Lendeckel S, Jodicke A, Christophis P, Heidinger K, et al.autologous stem cells(adipose)and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects:case report[J].Craiomaxillofac Surg,2004 32(6):370-3

[25] Park B S, JANG K A,SUNG J H,et al. Adipose-derived stem cells and their secretory factors as a promising therapy for skin aging[J]. Dermatol Surg,2008,34(12):1323-1326

[26] Li BG,Zeng QT,Wang HX,et al. Effect of cytokines secreted by human adipose stromal cells on endothelial cells[J]. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci,2006,26(4):396-398

[27] Majumdar M K,Thiede M A, Haynesworth S E,et al. Human marrow-derived mesenchymal stem cells(MSCs) express hematopoietic cytokines and support long-term hematopoiesis when differentiated toward stromal and osteogenic lineages[J]. J Hematother stem cell Res,2000,9(6):841-848

[28] Lu F,Mizuno H,Uysal C A,et al.Improved Viability of random pattern skin flaps through the use of adipose-derived stem cells[J].Plast Reconstr Surg,2008,121(1):50-58

[29] Sterodimas A, Faria J D, Nicaretta B,et al.Cell-Assisted Lipotransfer[J].Aesthetic Surgery,2010,30(1):78-82.

[30 Fontdevila J,Serra-Renom J M,Raigosa M. Assessing the long-term viability of facial fat grafts:an objective measure using computed tomograply[J].Aesthetic Surg,2008,4(28):380-386