ifn-γ主要由活化的th细胞和nk细胞产生。其生物学功能主要是免疫调节,诱导多种抗原提呈细胞表达mhc-i/ii分子,活化单核、巨噬细胞并增强起溶菌活性及分泌il-1,6,8,tnf-a等。ifn-γ还能活化中性粒细胞、nk细胞,刺激血管内皮细胞和白细胞合成的粘附分子,促进th1细胞发育和抑制th2细胞活化与增殖,刺激b细胞产生的抗体类型向调理素方向转变。
是为维持内环境稳定,由基因控制细胞而发生的自主的、有序的死亡。
应该就是细胞自主的,有序的发生死亡,而且就是自然老死的情况,并且也是一个主动的过程,等等,这些都是细胞凋亡的原理。
细胞凋亡是一种正常的基因程序性细胞死亡,其中老化细胞在其生命周期结束时收缩,其剩余片段被吞噬而没有任何炎症反应。
1972 年,Kerr、Wyllie 和 Currie 在一篇论文中首次引入了细胞凋亡这一术语,以描述一种形态上不同的细胞死亡类型。它由一系列导致细胞形态变化或死亡的生化变化组成。它导致普通成年人每天有 50 到 700 亿个细胞死亡。它也被称为“细胞自杀”,因为细胞经历了一个高度调控的过程,以程序化地从体内去除细胞。作为细胞周期的一部分,大多数细胞具有内置的细胞凋亡机制。这种机制可以让身体摆脱不必要的细胞或受感染的细胞。
细胞凋亡被认为是各种过程的重要组成部分,包括正常细胞周期、免疫系统的正常发育和功能、胚胎发育和化学诱导的细胞死亡。细胞凋亡是发育的一部分,因为它对于将大量组织分化为不同的群体至关重要。
细胞凋亡发生在可能已感染病毒甚至可能癌变的细胞中。这个过程通常发生在细胞检测到 DNA 中的缺陷并且无法修复它时。细胞凋亡也是免疫系统的重要组成部分,因为一旦异物从体内清除,它就会清除病原体特异性免疫细胞。
这也有助于去除可能与身体细胞发生反应并导致自身免疫疾病的免疫细胞。细胞凋亡的另一个原因是通过去除旧细胞为新细胞腾出空间来维持体内稳态。
启动细胞凋亡的外在途径涉及跨膜受体介导的相互作用。这些相互作用发生在配体和它们相应的死亡受体之间,这些受体都是肿瘤坏死因子 (TNF) 家族的一部分。TNF 受体家族的所有成员共享一个共同的富含半胱氨酸的胞外域,该域包含约 80 个氨基酸,称为“死亡域”。
提高新陈代谢能力、促进全球物质循环、保持循环系统的稳定。
指的就是维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主有序的死亡,和细胞坏死有很大的不一样,在这个过程中是可以由基因自己去进行控制,所以对于身体没有太大的损伤。
细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。 细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。这些活化的caspase可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。 一、凋亡相关的基因和蛋白 细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。 1.Caspase家族 Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。 最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。 细胞中还具有caspase的抑制因子,称为IAPs(inhibitors of apoptosis proteins),属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)[3]与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。 图15-6:ICE家族成员 A:3类caspase:蓝色参与炎症反应,红色为执行者,绿色为启动者;B:caspase-3的结构模型;C:caspase-3的活化过程 引自Katja C. Zimmermann等2001 2.Apaf-1 Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1),在线虫中的同源物为ced-4,在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用,该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。Apaf-1含有3个不同的结构域:①CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9;②ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;③C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细胞色素c[4]的结合到这一区域后,能引起Apaf-1多聚化而激活。Apaf-1具有激活Caspase-3的作用,而这一过程又需要细胞色素c(Apaf-2)和caspase-9(Apaf-3)参与。Apaf-1/细胞色素c复合体与ATP/dATP结合后,Apaf-1就可以通过其CARD结构域召集caspase-9,形成凋亡体(apoptosome),激活caspase-3,启动caspase级联反应。 3.Bcl-2家族 Bcl-2[5]为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的ced-9。现已发现至少19个同源物,它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。 Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),并且通常有一个羧端跨膜结构域(transmembrane region ,TM)。其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域,BH3是与促进凋亡有关的结构域。根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类(图15-7),一类是抗凋亡的(anti-apoptotic),如:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1;一类是促进凋亡的(pro-apoptotic),如:Bax、Bak、Bad、Bid、Bim,在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构,如Bid、Bad。 虽然Bcl-2蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道 ,或者开启线粒体的PT孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活caspase,导致细胞凋亡。 胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包括去磷酸化,如Bad;被caspase加工为活性分子,如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋白结合在一起的。 图15-7 Bcl-2家族 引自Katja C. Zimmermann等2001 4.Fas Fas又称作APO-1/CD95,属TNF受体家族。Fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的T和B淋巴细胞,巨噬细胞,肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等。Fas蛋白与Fas配体结合后,会激活caspase,导致靶细胞走向凋亡。 5.p53 是一种抑癌基因,其生物学功能是在G期监视DNA的完整性。如有损伤,则抑制细胞增殖,直到DNA修复完成。如果DNA不能被修复,则诱导其调亡,研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的调亡不敏感。 6.myc 在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有c-myc的过度表达,它能促进细胞增殖、抑制分化。 在凋亡细胞中c-myc也是高表达,作为转录调控因子,一方面它能激活那些控制细胞增殖的基因,另一方面也激活促进细胞凋亡的基因,给细胞两种选择:增殖或凋亡。当生长因子存在,Bcl-2基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡。 ATM(ataxia telangiectasia-mutated gene)是与DNA损伤检验有关的一个重要基因。最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者,人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。正常细胞经放射处理后,DNA损伤会激活修复机制,如DNA不能修复则诱导细胞凋亡。ATM是DNA损伤检验点的一个重要的蛋白激酶(参见第十三章第四节) 二、Fas介导的细胞凋亡 细胞表面的凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的跨膜蛋白,它们包括Fas(Apo-1/CD95)、TNFR1、DR3/WSL、DR4/TRAIL-R1和DR5/TRAIL-R2。其配体属于TNF家族,目前已比较清楚的是Fas介导的细胞凋亡途径。 Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域(Death domain,DD,图15-8)的胞内区。Fas的配体FasL(Fas ligand)与Fas结合后,Fas三聚化使胞内的DD区构象改变,然后与接头蛋白FADD(Fasassociated death domain)的DD区结合,而后FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合,形成DISC (death-inducing signaling complex )[6] ,引起caspase-8、10通过自身剪激活,它们启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。 图15-8 FAS介导的细胞凋亡 引自Avi Ashkenazi and Vishva M. Dixit 1998 Caspase 可激活名叫CAD(caspase-activated Dnase)的核酸酶,CAD能在核小体的连接区将其切断,形成约为200bp整数倍的核酸片段。正常情况下CAD存在于胞质中,并且与抑制因子ICAD/DFF-45蛋白结合,不能进入细胞核。Caspase活化后可以降解ICAD/DFF-45,释放出CAD,使它进入细胞核降解DNA。 Fas/FasL系统在免疫系统中具有重要的作用,其一是参与免疫调节,活化成熟的外周T细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆,以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因。其二是细胞毒T细胞(CTL)可以通过FasL诱导靶细胞凋亡,但遗憾的是,某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。 三、线粒体与细胞凋亡 细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放,作为凋亡诱导因子,细胞色素c能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP形成凋亡体(apoptosome,图15-9),然后召集并激活caspase-3,进而引发caspases级联反应,导致细胞凋亡。 在这里,一个核心的问题是细胞色素c究竟通过哪一种途径释放到细胞质中,由于大部分凋亡细胞中很少发生线粒体肿胀和线粒体外膜破裂的现象,所以目前普遍认为细胞色素是通过线粒体PT孔或Bcl-2家族成员形成的线粒体跨膜通道释放到细胞质中的。 线粒体PT孔(permeability transition pore)主要由位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator,ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子通道(Voltage dependent anion channel,VDAC)等蛋白所组成,PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放。Bcl-2家族蛋白对于PT孔的开放和关闭起关键的调节作用,促凋亡蛋白Bax等可以通过与ANT或VDAC的结合介导PT孔的开放,而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与Bax竞争性地与ANT结合,或者直接阻止Bax与ANT、VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。 Bcl-2家族的结构和能形成离子通道的一些毒素(如大肠杆菌毒素)非常相似。插入膜结构中形成较大的通道,允许细胞色素c等蛋白质通过,这可能是细胞色素c释放的另一个途径。 在线虫中ced-3和ced-4的缺失突变抑制所有发育阶段的细胞死亡。在哺乳动物中,尽管Apaf-1基因缺失的小鼠没有caspase活化,但除了神经细胞过多外,大多数器官发育是正常的。近年来的研究发现随细胞色素c释放的蛋白还有Smac(second mitochondria-derived activator of caspase)、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)和核酸内切酶G( Endo G)。Smac能通过N端的几个氨基酸与IAPs(凋亡抑制蛋白)的BIR结构域结合,从而解除IAP对caspase的抑制;AIF[7]则引起核固缩和染色质断裂;Endo G可以使DNA片段化。可见即使在caspase不参与的情况下,由线粒体途径仍可引起细胞凋亡。 在对Fas应答的细胞中,一型细胞(type I),如胸腺细胞,其caspase-8有足够的活性,被Fas活化后导致细胞凋亡,在这类细胞中高表达Bcl-2不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在二型细胞(type II),如肝细胞中,Fas介导的caspase-8活化不能达到足够的水平,因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途径来放大。活化的caspase-8将胞质中的Bid剪切,形成活性分子tBid(truncated Bid),tBid进入线粒体,导致细胞色素c释放,使凋亡信号放大。 图15-9 细胞色素释放引起的凋亡 引自R. Chris Bleackley and Jeffrey A. Heibein 2001 我们不看出线粒体既是细胞的能量工厂,也是细胞的凋亡控制中心,可是为什么线粒体会担负起如此重要的双重功能呢?一个主要的原因是各类生长因子都可以促进葡萄糖转运和己糖激酶等向线粒体转运、加速能量生产,相反地剥夺生长因子后,细胞氧消耗降低、ATP合成不足、蛋白质合成受阻,最后细胞走向死亡。由于这一方面的资料较少,目前还很难作出一个较好的解释,只能留在以后再完善。 -------------------------------------------------------------------------------- [1]Horvitz实验室的袁均英1993年发现哺乳动物ced-3的同源物为白介素-1-β转换酶(ICE)。 [2] 哺乳动物中已发现14个。 [3] 最早在细菌和病毒中发现。 [4] 是线粒体内膜的外周蛋白,呼吸链中的两个可移动组分之一,位于膜间隙,释放到细胞质中会引起细胞凋亡。 [5] 是一种原癌基因,名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/Leukemia-2,bcl-2),最早由Tsujimoto(1985)从伴有14、18染色体易位的淋巴瘤细胞中发现,在正常人体内位于18号染色体,在患者易位于14号染色体。 [6] Kischkel等1995发现Fas活化时可以与至少4种蛋白相连,分别称为CAP1(Cytotoxicity-dependent APO-1 (Fas/CD95)-associated proteins 1)、CAP2、CAP3和CAP4,这4种蛋白与活化的Fas受体一起被称为死亡诱导信号复合物(death-inducing signaling complex, DISC)。随后的研究证实CAP1和CAP2是不同形式丝氨酸磷酸化的FADD蛋白,CAP3和CAP4实际上就是活化的caspase-8。 [7]是一种依赖于黄素的一种氧化还原酶,目前还不清楚其作用机制。
细胞凋亡:生物体内细胞在特定的内源和外源信号诱导下,其死亡途径被激活,并在有关基因的调控下发生的程序性死亡过程。是程序性死亡过程的一种主要形式,强调的是形态学上的改变。它涉及染色质凝聚和外周化、细胞质减少、核片段化、细胞质致密化、与周围细胞联系中断、内质网与细胞膜融合,最终细胞片段化形成许多细胞凋亡体,被其他细胞吞入。细胞凋亡的意义:由基因控制细胞有目的,有选择性的自我消亡过程,这种淘汰机制是保证生命进化的基础。生物适应环境的需要,使各种细胞的生存时限达到平衡。
细胞凋亡与细胞坏死的区别及其生物学意义细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用;它并不是病理条件下,自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。细胞发生凋亡时,就像树叶或花的自然凋落一样,对于这种生物学观察,借用希腊“apoptosis”来表示,意思是像树叶或花的自然凋落,可译为细胞凋亡。细胞凋亡与细胞程序性死亡(pcd)从严格的词学意义上来说,细胞程序性死亡与细胞凋亡是有很大区别的。细胞程序性死亡的概念是1956年提出的,pcd是个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中某些细胞死亡是个体发育中的一个预定的、并受到严格程序控制的正常组成部分。例如蝌蚪变成青蛙,其变态过程中尾部的消失伴随大量细胞死亡,高等哺乳类动物指间蹼的消失、颚融合、视网膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与。这些形形色色的在机体发育过程中出现的细胞死亡有一个共同特征:即散在的、逐个地从正常组织中死亡和消失,机体无炎症反应,而且对整个机体的发育是有利和必须的。因此认为动物发育过程中存在的细胞程序性死亡是一个发育学概念,而细胞凋亡则是一个形态学的概念,描述一件有着一整套形态学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。但是一般认为凋亡和程序性死亡两个概念可以交互使用,具有同等意义。细胞凋亡与坏死的区别虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似,但它们的过程与表现却有很大差别。坏死(necrosis):坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。表现为细胞胀大,胞膜破裂,细胞内容物外溢,核变化较慢,dna降解不充分,引起局部严重的炎症反应。凋亡是细胞对环境的生理性病理性刺激信号,环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与坏死有明显的不同
细胞传代几亿年,一个受精卵可以发育成拥有几亿细胞的人类个体,说明人类可以战胜衰老
细胞凋亡是细胞程序性死亡,属于自杀;细胞坏死是由于病理性刺激等原因而引起的细胞死亡,属于他杀。
教你一招 你就这样写..... 细胞由一个分两个,两个分四个,四个分八个,八个分十六个………… 1000字怎么还能在话下? 求给分急..
“细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础”的命题,只要求解释细胞增殖与生物体生长的因果关系。细胞周期是本单元知识的核心概念之一,教学时,首先让学生依据上面的图示表述细胞周期的定义,进而通过识图和分析,说出一个细胞周期的起止时间和划分的阶段。然后,教师用板书形式概括细胞周期划分的阶段及细胞分裂的方式。间期是细胞分裂期的准备阶段。教学时,首先提示学生依据细胞周期的图解说出间期的起止时间和持续时间的长短;进而在阅读课文的基础上,用表格整理间期细胞的代谢状况。最后,让学生概述间期细胞的主要特征,以及在细胞周期中的地位。有丝分裂是真核细胞的主要分裂方式,其知识点应包括:植物细胞有丝分裂、动物细胞有丝分裂、细胞有丝分裂的特征、细胞有丝分裂的意义。标准要求“观察细胞的有丝分裂并概述其过程”,按照这个要求,植物细胞有丝分裂的教学应先组织学生观察植物根尖细胞有丝分裂的制片,对照图片从显微镜视野中识别间期细胞和有丝分裂的各个时期细胞。在学生对植物细胞有丝分裂过程具有初步感性认识的基础上,教师再借助挂图、图片或录像等教学媒体,依次阐述有丝分裂各个时期细胞的分裂相,然后师生共同以表格的形式归纳植物细胞有丝分裂过程中发生的核、质分裂相变化。最后,组织学生独立完成制作和观察根尖临时压片,在亲自制作的根尖临时压片中寻找和鉴别各个分期细胞的核、质分裂相。为了帮助学生理解有丝分裂中DNA和染色体的动态变化,也可以组织学生用不同颜色的塑料或橡皮泥塑成染色体,模拟染色体行为和数量的动态变化。在细胞有丝分裂的教学过程中,组织学生制作并观察植物细胞有丝分裂装片是十分必要的,这个实验活动有助于提高学生的制作装片、显微观察和绘制生物图等基本技能。教学时,首先阐述制作洋葱根尖细胞有丝分裂临时装片的程序,进而演示制作装片的方法。然后指导学生制片和观察,并根据观察画出细胞有丝分裂各个时期的简图。在组织学生制作并观察植物细胞有丝分裂装片时,安排一定时间让他们观察马蛔虫卵细胞分裂的制片,识别细胞两极的中心体结构和核、质分裂状况,从而为比较动物细胞有丝分裂与植物细胞的异同,归纳细胞有丝分裂的特征打下基础。细胞有丝分裂是一个连续的过程,为了研究和揭示有丝分裂的具体过程中染色体和DNA分子的变化规律,人为地将其分为不同的时期。因此,教学中不仅要阐明分裂间期为分裂期进行着物质和能量的准备,而且还要揭示细胞分裂过程中染色体与纺锤体的动态变化及两者之间的关系,以此培养学生事物是相互联系,不断运动和发展的观点。细胞有丝分裂过程的特征可概括为:染色体复制一次后,平均地分配到两个子细胞中去,从而将亲代遗传信息传递给子代。为了强调细胞有丝分裂的重要意义,可用下面的曲线图概括细胞有丝分裂过程中DNA数量和染色体动态和数量之间的变化关系及规律。细胞无丝分裂最主要的特征是没有出现染色体和纺锤丝的变化。教学时,结合洋葱表皮细胞或蛙蟾类红细胞无丝分裂的图解描述无丝分裂过程,首先强调细胞分裂过程也分为核分裂和质分裂,然后启发学生比较无丝分裂的核质分裂相与有丝分裂的异同,从而理解细胞无丝分裂的主要特征。 细胞分化、衰老和凋亡的教学前面提到,细胞增殖、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命活动,这些生命活动是细胞的行为表现,而不能误认为是细胞发育的4个阶段。这是因为细胞凋亡不是衰老细胞的死亡,细胞凋亡与细胞增殖都是维持生物体内细胞动态平衡的基本行为。因此,本单元教学的开始,可以蛙的个体发育为实例,概述细胞增殖、分化、衰老和凋亡之间的复杂关系,如下:本单元知识包含一系列概念,是教会学生学习概念的良好素材。高中生物的概念学习方法主要是:分析典型的正确例证,揭示一类事物的共同本质特征,进而以下定义的形式加以表述并赋予名称,最后确认概念应用的范围。因此,在细胞分化的教学中,首先借助图片、录像等媒体展示未分化的干细胞、分化的肌肉细胞、神经细胞、红细胞和胰岛分泌细胞(也可以植物细胞为例),引导学生认识到分化细胞与未分化细胞在形态、结构和功能上发生的差异,从而理解细胞分化的概念,进而列举受精卵与人体组织的发生、植物茎的形成层与木质部和韧皮部的形成等实例,使学生明确细胞分裂不仅发生在胚胎发育阶段,而且贯穿于生命个体的终生,以补充衰老和死亡的细胞。然后,以红细胞和胰岛细胞为例,阐明红细胞具有其他细胞没有的血红蛋白,胰岛细胞可分泌胰岛素,这表明分化细胞具有某种特殊的功能,这种特殊功能可以通过蛋白质表现出来,而蛋白质是基因表达的产物。由此,引导学生推理得出“细胞分化是基因在特定条件下选择性表达的结果”这一结论。细胞全能性的原意指受精卵的分化潜能。上课前一周,要布置学生搜集有关干细胞研究进展和应用的资料。教学时,先以植物组织培养或以动物克隆为实例,说明分化的细胞仍然保持其全能性;进而用动物细胞的核移植技术进一步说明细胞核的全能性。这些实例使学生认识到分化细胞的细胞核中含有本物种的全部核基因,因此,分化细胞与受精卵一样,具有分化出各种细胞和组织,形成一个完整个体的潜能。这样,细胞全能性的定义应运而生。在此基础上,可结合图解介绍造血干细胞的培养和分化,组织学生交流有关干细胞研究进展和应用的资料,讨论研究干细胞与人类健康的关系。细胞衰老又叫细胞老化,是指在正常情况下,随着年龄增长内稳态下降,机体组织细胞发生退行性变化并趋向死亡的不可逆现象。由于细胞衰老与个体衰老具有同步性,所以,教学时先启发学生从宏观上描述呈现衰老体态的老年人的面部特征,如老年斑、皮肤干燥和皱纹等;然后,让学生阅读课文,从微观角度初步认识衰老细胞的结构和功能的特征(如下表):细胞凋亡是细胞发育过程中由基因引发的自动结束生命的生理过程。教学时,通过列举人体神经系统形成过程中的细胞凋亡的现象,以及健康成人的骨髓和肠黏膜上皮细胞凋亡的现象,使学生明确在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余或完成使命的分化细胞,保证胚胎发育正常;在成体发育阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的组织细胞,保证机体健康。因此,不能将细胞凋亡与细胞衰老而死亡混为一谈。最后,组织学生讨论如何延缓细胞衰老,关注老年人的健康问题。 细胞癌变的教学细胞癌变的教学可以放在细胞分化部分,也可以与细胞的衰老和凋亡放在一起。学生对细胞癌变知之甚少,上课前布置他们搜集恶性肿瘤及防治方面的资料。教学可采用讨论式,让学生围绕以下问题展开讨论:什么是癌?癌细胞的主要特征是什么?细胞发生癌变的根源是什么?诱发原癌基因发生突变的因素是什么?怎样防治恶性肿瘤等等。针对上述问题开展的讨论活动,不仅有利于激发学生的兴趣和调动他们的学习主动性,而且还可以考查学生的学习能力、处理信息的能力、分析和解决问题的能力,以及他们的情感态度与价值观。 上述对“细胞的增殖、分化、衰老和凋亡”的教学构思是粗糙和肤浅的,但愿能够起到抛砖引玉的作用,深入学习和领会高中生物课程标准的精神,推动高中生物教学改革和提高生物教学质量。
细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字: 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。
关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。
3 细胞衰老原因
迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。
遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
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生物是由初始的单细胞发展到多细胞,含有叶绿素可进行光合自养发展到不含叶绿素进行捕食异养。科学家们发现,叶绿体的结构和最原始的单细胞生物--蓝藻的结构很相似,猜想高等植物体内的叶绿体就是由原始的无叶绿体细胞吞噬蓝藻细胞而发育来的。细胞的发展过程告诉我们进化是无时无刻不存在的,自然选择,适者生存!
论细胞生物学的发展 悠悠300余年,关于细胞的研究硕果累累;近50年来更进入了分子水平,老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活:植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗;动物体细胞核移植诞生了克隆动物;不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品;病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在,生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展,越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学,不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究,分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究,并从中提炼出了三个要点,构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立,不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础,更为后人对细胞生物学的研究,做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间,人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平,细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物,里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德,他决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信,要深入了解细胞的秘密,就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门,那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现,使人类对细胞内部的进一步探究,有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究,人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧,一个个小小的细胞器,在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到:“我确信哪怕最简单的一个细胞,也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年,科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年,美国科学见文特尔领导的研究小组,对这种支原体的基因组进行了测序,发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”,那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因,看那些基因是绝对不可或缺的,终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因,但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为,如果能人工合成这300个基因的DNA分子,再用一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基中培养,让他能够生存、生长和繁殖,组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段,文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍,因此,DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是,把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中,不过可以确信的是,人类对细胞生物学的研究愈加深入,对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究,我相信在不久的将来,细胞生物学将成为一个重要的科学领域,会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉,来迎接着这崭新的时代!
分类: 教育/科学 >> 学习帮助 问题描述: 谁能给个有关细胞生物学综述的好点的连接!或者好的提示什么的!大概要2000左右的字!谢谢! 解析: 细胞生物学[cell biology] 作者:未知 当然这仅是人为地划分,这些方面都不是各自孤立的,而是相互有关连的,一定要把细胞作为一个整体看待,一定要把生命过程和细胞组分的结构和功能联系起来。既然细胞生物学的主要任务是把发育和遗传联系起来,细胞分化这个问题的重要性就不言而喻。因为就整个有机体而言,遗传特点不仅显示在长成的个体,而是在整个生命过程不断地显示出来。在细胞水平,细胞的分化也就是显示遗传特征的过程。 一个经常被引用的例子是红细胞中血红素的转换。人类胚胎早期的红细胞中首先出现胚期血红素,后来逐渐被胎儿期血红素所代替,胎儿三个月之后,后者又被成体型血红素所代替。关于这些血红素已经有很多研究例如它们各自由那些肚链组成,这些肚链在个体发育中交互出现的情况,它们各自的氨基酸组成和排列顺序,各个肽链的基因位点,以至基因的结构都已比较清楚,工作可以说是相当深入了。 但是,追根到底有些问题依然没有得到明确的解答,甚至没有解答——这也适用于关于其他细胞的终末分化的研究。 实现了终末分化的细胞,已经失去了转变为其他细胞类型的潜能,只能向一个方面分化。例如红细胞,虽然发生血红素的转换,但不能转变为其他类型的正常细胞,与胚胎细胞相比,它们的情况要简单些,因为胚胎细胞在尚未获得决定的时候是具有广泛潜能的。拿中胚层细胞来说,它们既可以分化为肌细胞,也可以分化为前肾细胞、血细胞、间质细胞等。 细胞生物学的研究往往乐于使用培养的细胞,它的优点是可以提供足够量的细胞做生化分析,并且只有一种细胞,材料比较单一,分析结果方便。但是对于某些方面的研究则有不足之处,因为细胞在任何一个有机体里都是处于一个社会之中,和别的细胞不同程度地混杂在一起,在其生命活动中不可能不受到相邻的其他细胞的影响,甚至是相邻的同类细胞的影响,其处境要比培养的细胞复杂得多。因此为了研究在一个细胞群中细胞与细胞间的相互关系,细胞社会学被提了出来。 细胞社会学的内容相当广泛,包括不同细胞或相同细胞的相互识别,细胞的聚集与粘连、细胞间的交通和信息交流,细胞与细胞外间质的相互影响,甚至还可包括细胞群中组织分化模式的形成。有些方面已经积累了一些资料,从细胞社会学的角度有目的地深入下去一定会提供更系统的,有用的信息。由于细胞社会学是以细胞群体为对象,而且有些问题也是发育生物学需要了解的,发展下去很可能它会成为细胞生物学与发育生物学之间的桥梁。 展望细胞生物学的研究,除了关于各细胞组分的结构与功能,以及对各种生命现象的研究还要继续深入外。研究是什么原因使得基因能够有序地选择性地表达,可能会成为今后重点研究的问题。此外细胞社会学也会越来越受到重视。 不知这里面有没有你能用到的信息
细胞培养技术是细胞生物学研究的基础,在生物技术研究领域占有十分重要的位置。下面是我为大家整理的细胞培养论文,供大家参考。
细胞工程课程教学改革初探
细胞培养论文摘要
摘 要 细胞工程是我国本科院校生物技术专业的一门专业必修课。针对该课程特点,本文从优化理论教学和强化实践教学等方面进行了积极的探索,以便为细胞工程课程的教学改革提供参考。
细胞培养论文内容
关键词 生物技术 细胞工程 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A
Discussion on Teaching Reform of Cell Engineering Course
LI Anzheng
(Teaching and Research Section of Biotechnology, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan, Hubei 430065)
Abstract Cell engineering is a professional required course for undergraduate biotechnology major of universities and colleges in china. In this paper, according to the characteristics of this course, positive exploration was carried on to optimize the theory teaching and strengthen the practice teaching, which may provide references to teaching reform of cell engineering course.
Key words biotechnology; cell engineering; teaching reform
21世纪是生命(生物)科学的世纪。生物技术是应用生命科学研究成果对生物或生物的成分进行改造和利用的综合性技术体系,包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生化工程五大技术范畴。其中细胞工程是应用运用生物学研究所积累的知识和技术,在细胞水平上开发利用生物材料或生物系统,并以一定的工艺获得产品(细胞系、细胞株,生物体或其次生代谢产物)的有关理论和技术的学科。
我校生物技术专业于2005年开始招生,经8年的专业建设,目前已经形成较为完善的理论和实践教学体系。目前细胞工程已经成为高等院校生物技术专业的主干课程之一。学好这门课程, 将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作莫定良好的理论和技术基础。贯彻“以学生为主体”的教学理念,提高教学质量、培养高素质应用型人才是包括我校在内的诸多院校孜孜追求的目标。结合细胞工程课程特点以及本校的实际情况,生物技术教研室对该课程教学内容、 教学 方法 、实验教学等进行了一系列的改革探索。
1 理论教学改革
优化教学内容
教学内容决定了学生的基本知识结构,影响学生基本能力的形成,教学内容是否充实与新颖,对教学质量的提高具有重大影响。鉴于精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,在细胞工程这门课程的教学中,结合中医药院校的中医药特色以及生物技术教研室教师队伍的实际,我们引进了由“211”高校华中农业大学创建的国家精品课程——细胞工程学的内容。
在教材的选用上,以高等 教育 出版社出版的柳俊教授主编的《植物细胞工程》作为教学参考书,该书系统地介绍了植物组织细胞培养技术,既说明了操作方法,也论述了其中的理论原理,比较适合于本科生的学习。同时,在教学中补充关于动物细胞工程的内容,并向学生推荐了一些参考书。
同时完善教学大纲,对教学内容作适当增减。细胞工程与其他生物科学密切相关, 如作为先修课程的植物生物学、动物生物学、细胞生物学和分子生物学等,因此在内容上有些章节会有重复,对此可以略讲或加以提问以示复习。如植物胚乳培养中涉及胚乳发育的三种途径(核型胚乳、细胞型胚乳和沼生目型胚乳),该内容在植物生物学中已经学习,在此可略讲。
此外,进入新世纪后包括细胞工程在内的生物技术各领域的新成果日新月异,因此对教师而言,不仅要教授给学生这个领域的基本原理、基本方法和基本技术,而且也要把最新研究进展融入到教学中来。这就要求教师必须能够随时关注该领域发展的最新动态(查阅国内外权威文献),并及时把相关内容补充到教学内容中,从而激发学生学习的兴趣,增强学生学习的自觉性和创造性。要求认真细致地备好每每一节课(包括实验课),并在课后进行教学 反思 ,所以尽管课程每年基本是重复的,但每年都有新的体会,需要花大量时间认真备课。
改革教学方法
激发学生的学习兴趣,发挥其主观能动性。所谓兴趣是最好的老师,带着兴趣学习,可以发挥学生的主观能动性,对教学效果的提高无疑是大有裨益的。大学传统的教学模式往往是灌输式的,老师是知识的传输者;新的教学模式比如启发式教学则要求老师由知识的传输者转变为学习的引导启发者,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性。因此在教学过程中,可以选择细胞工程的某一章节或者某一知识点的内容,尝试让学生体验课堂教学,以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、 总结 归纳能力及语言表达能力。
注重师生互动,积极引导学生学习。一般上新课之前会花几分钟时间复习旧课,即对上次课的内容提出几个问题,让学生思考回答。这样既可以巩固已学内容,又可以衔接新课内容,可谓承上启下,一举两得。另外在授课过程中也需要观察同学们对某一知识点的掌握情况,尤其是涉及一些先修课程的内容,也会随时提问并做解答。所有的提问,要兼顾到每一位同学,即每一个同学都有回答问题的机会;对回答得好的同学要大力表扬,对回答不上来的同学也要加以鼓励。 认真制作多媒体课件,优化多媒体教学。随着社会经济水平的提高和科技水平的进步,充分利用多媒体等现代教学手段也是对专任教师的必然要求。目前我校绝大多数教室都配备了多媒体教学系统,细胞工程这门课程也采用了多媒体授课。如何将传统板书教学的提纲挈领与多媒体教学的大信息量实现有机结合,是教学过程中需要用心思考的问题。在多媒体课件(PPT幻灯片)的制作过程中,坚持“文字少而不缺,图表多而不杂”的原则,将传统的板书的要点集中体现在其中某一张幻灯片上,然后添加一些超级链接用图表对每一要点作详细说明,做到既要发挥多媒体教学的优势,又不失传统教学的效果。同时还可以在多媒体课件上完善外文(英语)专业词汇,增加学生 专业英语 的基础。
2 实践教学改革
细胞工程是一门实践性很强的学科。在实验内容的设置上,本着整合教学资源,优化教学内容的原则,在我校生物技术专业培养方案中将包括细胞工程在内的数门专业课的实验加以整合,开设了生物技术综合实验。其中有对应的细胞工程部分以动物细胞培养和植物组织培养过程为基本内容。在实验过程中前一个实验为后一个实验做准备,后一个实验是前一个实验的深入。实验过程从培养基的制备到材料的消毒灭菌接种,到实验结果的观察,学生需要全程参与。考虑到因为污染等原因导致某一次实验失败而导致后续实验无法开展的问题,在实验过程中指导老师要随时关注培养情况并采取预防 措施 ,比如多准备一些实验材料;或者指导老师除演示实验过程外,每次也作为其中的实验小组参与实验。实验 报告 的书写上要求同学们如实报告实验结果,即使是失败的结果也要求写上并分析原因。
3 结语
课程教学是实现教育培养目标的重要手段。在细胞工程课程教学过程中, 我们优化教学内容,引入了“211”高校的精品课程并加以消化,把最新的科研成果融入到教学内容中;采用了灵活多样的教学方法和多媒体教学手段,使教学质量得到了相应的提高。在今后的教学过程中将与时俱进,不断总结 经验 ,进一步完善教学内容、教学方法,尤其要加强细胞工程实验的开设,丰富实验内容,把细胞工程课程教学水平提高到一个新的层次。
细胞培养论文文献
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细胞工程教学改革与探索
细胞培养论文摘要
摘要根据细胞工程教学实际,从师资队伍、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行探讨,以为细胞工程教学改革提供新思路。
细胞培养论文内容
关键词细胞工程;教学改革;考核方式
细胞工程是理论与实践结合的综合性很高的一门学科,是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法,在细胞水平上研究、改造生命遗传物质,以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科,它既是现代生物技术的重要组成部分,也是现代生物学研究的重要技术工具,在高校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位[1-2]。学好这门课程,将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。授课教师必须充分发挥自身专业优势,适应学科发展需要,积极引导学生科学认知并对该领域产生兴趣,系统把握相关原理、方法、技术和进展;同时培养学生综合能力,增强教学效果。在不断探索的过程中,结合细胞工程的特点,就提高细胞工程教学的质量进行探讨。
1加强师资队伍建设
组建教学团队
为了解决教学内容学科跨度大、背景不同的问题,打破传统的一人一课的教学模式,组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块。每一模块由具有相应专业背景的教师承担,力争紧跟各教学内容的学科前沿。
提高教师教学水平
为了提高教学水平,课题组成员定期进行现代教学思想和现代教学方法的学习与讨论;定期组织在教学方法上有建树的专家进行听课和有针对性的评课;督促教师认真备课,业务上要精益求精,特别要求教学内容要紧跟学科前沿,使自己成为本专业的真正专家和学者,站在本专业知识发展前沿。同时不定期展开自评和互评,以促进整体教学水平的提高。
2融合科技发展,改革、更新教学内容
细胞工程是一门涉及面较广的综合性学科,无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,即要注意内容的系统性与完整性,又要保证授课内容的全面、趣味、实用。结合生物技术专业的教学目的和现有教材,在课程内容上,主要围绕以下几个方面展开:一是细胞工程基础,包括基本概念,主要研究内容,细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等;二是植物细胞工程,包括植物组织培养、脱毒与快繁、单倍体诱导与育种、胚胎培养、体细胞胚胎发生和人工种子技术、原生质体融合、染色体工程、转基因技术等;三是动物细胞工程,包括动物细胞培养、细胞融合、染色体工程、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等;四是细胞工程的实践与应用,包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展,及其产业化发展前景等。
此外,由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,细胞工程的研究内容也日新月异,新技术、新方法不断涌现。这就要求任课教师在教学中要适时地调整并更新教学内容,站在现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,激发学生学习探索新知识的兴趣,提高学生的综合能力。如在讲解“克隆技术”时,及时把国内外最新的成果向学生传播,包括2007年12月14日韩国孔一根教授通过一只成年雌性土耳其安哥拉猫的表皮细胞克隆出3只含荧光蛋白的白色小猫;2009年1月Cloning and Stem Cells杂志网络版报道,山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人体细胞克隆胚。又如在讲解“染色体工程”时,结合2009诺贝尔生理医学奖的最新成果进行阐述。
3改革教学方法
采用启发式、探究式教学方法
作为综合技术课程,细胞工程的各章节逻辑性不强,理论表述较少,应用技术细节较多,给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此,在教学过程中,要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法,鼓励学生大胆质疑、自由探索,最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲授细胞重组与克隆过程中,只讲解细胞重组和克隆相关原理,而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后,对其做讲解和归纳总结,由教师和其他学生给予评价和修正。
应用 现代教学手段,提高教学质量
细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科,课程的信息量大,内容基本是微观水平,传统的的教学模式无法为学生呈现如此大信息量的课程内容,而且也很容易引起学生对课程的懈怠,降低学习兴趣,影响教学效果。为了提高教学效果,以 计算机为工具,通过多媒体、教学录像、 网络资源、CAI课件等现代化教学手段,不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加美观的人机交互界面,充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣[3]。这样就可以使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的过程直观而形象地展示出来,有利于增长学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力,提高教学质量,同时激发学生的学习兴趣。
开展各种教学活动
在正常的授课之余,还尝试打破常规的教学方式,开展丰富多彩的教学活动,对于培养学生学习兴趣、充分调动学生学习积极性有着很好的效果[4]。如在期中时,给学生布置写一篇综述的任务,题目和内容自定,只要是学生自己感兴趣、与本学科内容相关的即可。学生通过查找资料,对生物学科产生了浓厚的兴趣,甚至产生了以后从事这方面工作的愿望,有的还主动找到教师,申请提前进入实验室。又如在教学过程中,尝试让学生在学完每章内容后自己试编题并给出答案,然后以作业的形式上交,教师综合学生编写的题目和各方面资料建立题库。这种形式,一方面,体现尊重学生、信任学生的教学原则,同时极大地调动了学生学习细胞工程的积极性和主动性;另一方面,学生编题的过程也是学习掌握的过程,让学生的学习达到事半功倍的效果。
4改革考核方式
目前,大多大学生对期末 考试“一考定终身”不满,因此,制定 科学可行的考核办法对提高学生的学习积极性和改进教学效果都具有重要的作用。为了引导学生全面 发展,科学评价学生的学习情况,该课程针对目前考试中存在的问题,从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了包括课程的基础理论、基本知识、基本技能等,同时也考察学生的在融会贯通基础上分析问题、解决问题的能力;二是加强平时成绩考核,将课堂的出勤、回答问题、作业、讨论及课堂讲述等情况记入平时成绩;三是最后总评分时按平时成绩占30%(作业、出勤、课堂的参与程度等),平时的课堂活动、创新活动占10%(包括撰写研究综述、运用细胞工程技术手段、设计方案解决实际问题、成立兴趣小组、参与课题研究、课堂讲课等),期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力)。
5结束语
在科技竞争、人才竞争、 经济和科学技术迅速发展的形势下,通过研究与探索细胞工程课程教学体系,把最新的科技发展成果融入到教学内容中,采用先进的教学内容和现代化的教学方法与手段,改革考核方式,细胞工程课程教学改革取得了一些成绩。今后,要不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平,同时每次上课前精心备课,并在教学实践中对课程教学体系不断改进,提高细胞工程的教学质量。
细胞培养论文文献
[1] __勇.细胞工程[M].北京:科学出版社,2003.
[2] 胡尚连,孙短,曹颖.植物细胞工程理论与实践教学体系探索与实践[J]. 中国校外 教育:理论,2008(2):136-137.
[3] 张一春.现代教育技术实用教程[M].南京:南京师范大学出版社,2005.
[4] 梁亦龙,魏进民,张继承.细胞工程教学改革的探索[J].实验室科学,2009(4):25-26.
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