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]。
3.1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。
3.1.1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。
3.1.2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。
3.2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。
参考文献:
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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
1.1 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。
1.2 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
1.1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。
1.2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
3.1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。
3.2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。
3.3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
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1:胚胎干细胞的自组织,分裂和分化。 应用:修建细胞汽车,细胞房屋,细胞```等等。设定一个具有特定分化功能的干细胞,提供原料,让它自己把汽车,房屋等造出来。 2:叶绿体的光合作用。 应用:将叶绿体的光合作用机制移植到人身上来,从此我们不需要在吃东西了,直接吸收太阳光补充能量。 3:细胞融合&细胞受体,识别信号。 应用:培养共生生物,使之寄居在我们体内,监测身体的各项生理特征,并在某组织,器官发生病变时主动修复。在必要时,还能给我们提供保护功能,如生物防身武器。 4:对神经元网络结构的研究。 应用:研发颠覆性的另一种意义上的网络,它能够将我们所有人的大脑连接起来,这样信息的传递与分享,交流将进入史无前例高效的境界。 5:(这属于分子水平了)揭开基因选择性表达的机制。
遗传学的论文一篇,给点素材你怎么理解,分析探讨具体谈清晰的
生物学主要是研究生物的普遍规律,医学分为基础医学和临床医学.基础医学主要是研究这些普遍规律在人身上的具体规律,和生物学有相关的内容.比如说:同样对于生物化学,生物学研究的是普遍的代谢过程.而基础医学研究的是人得代谢过程,比较具体.临床医学则是解决临床生病人出现的症状,为病人解决痛苦.
用生物学了解了生物之后,对其病症会有更好的措施,这种措施就是医学
基础医学啊,这是你作为医生必须了解的一些东西。讲道理,作用可能并不多但是学好对你以后的职业生涯和个人水平还是蛮有帮助的
细胞生物学与医学有何关系 关系当然有,应该说细胞生物学是医学的基础课,特别是代谢的关的疾病与细胞生物学就有很多联络,要不就没法解理了
一般,微生物和免疫学时放到同一科目下进行教学的。医学病原学和微生物学是同一学科。
药物制剂的生产比方说发酵工艺,质量控制比方说微生物检测,以及抗生素等药物的临床应用比方说抗菌谱,都和微生物学密不可分的。
检验没有准入制,随便挂靠一些医院甚至不挂靠,医学类专业几乎都能来考,甚至还有一些社会人员。
生理学,细胞生物学、分子生物和生物化学是比较靠生物学的,其余其他学科比如微生物更倾向于医学微生物而不是正统的微生物学知识。当然更有生物学根本不开设的科目:病理学、病理生理、人体解剖等
铃铃铃”下课 *** 响了,同学们纷纷排好队伍走出教室。我站在队伍的第一排,慢慢地往外走。突然,站在我后面的张浩然冲到我前面,由于门太小,站不下两个人,他又跑得太快,,我一下子被拌倒在地。唉哟,真疼!旁边的同学好像都没看到我摔倒在地,像一只只快乐的小鸟在我眼前飞快地闪过。这时,一双可爱的小手温柔地把我扶起来,轻轻地帮我拍掉衣服上的灰尘,然后又把我扶到座位上,说:“林书帆,你没事吧!”“没事。”我抬头一看,白皙的脸蛋映入我的眼睛,圆圆的头上扎着一条长长的马尾辫,高高的鼻梁上架著一副眼镜,眼睛里闪烁著温柔的光芒。原来是她-----陈铭源。 陈铭源是我的好同学。一年级刚入学时,她是我们班的“识字大王”,我们有什么字不认识,都纷纷跑去向她请教,她也很耐心地教我们。她还是我们班有名的“高嗓子”,平时老师上课读作文都请她来读。她的声音很响亮,读起作文琅琅入口,大家都听得入迷了。她平时很爱集体,乐于帮助同学,象这样帮助同学的事情不止一次发生在她身上,比如,今天李硕故意打到我的肚子,又是陈铭源第一个跑过来扶着我,还严肃地批评了李硕。 虽然陈铭源的年纪比我小几个月,但是在我的心目中,她好像是我的好姐姐,保护着我。你们说,这么好的同学,应不应该去夸夸她呢
一、心理健康及其衡量标准健康的概念古而有之。最初,人们所说的健康是指身体健康,强调身体没有缺陷和疾病。随着社会的发展和科学技术的进步,人们对自身的认识不断深化,从而深刻地意识到人体是生理与心理的统一体,心理健康是健康概念中不可分割的组成部分。1946年第三届国际心理卫生大会上,心理健康被界定为:“心理健康是指在身体、智慧以及情感上与他人的心理不相矛盾的范围内,将个人心境发展成最佳的状态。”这个定义强调如果一个人与其他人比较,符合同年龄阶段大多数人的心理发展水平,那么这个人的心理状态就是健康的,反之就是不健康的。后来,国内外学者对心理健康有许多论述,由于每位学者研究的出发点、侧重点各不相同,各执一词,使心理健康至今尚无一个公认的定义。在理解心理健康的概念时,要注意两点:第一,一个人心理是否健康与一个人是否有不健康的心理不是一回事。前者侧重描述一个人的整体状态,是侧重人,后者侧重描述一个人就某事而言的情况,是侧重事。偶尔出现一些不健康的心理,并不意味着心理不健康,心理健康与否是指在较长一段时间内持续存在的心理状态,而不是短暂的、偶尔的现象。第二,心理健康状态不是静止的、固定的,而是动态的、变化的。这意味着一个人的心理既可以从不健康变为健康,也可以从健康变为不健康。此外,心理健康状态从健康到不健康是一种连续的状态。许多情况下,异常与正常之间并没有明确的界限。因此,心理健康的状态与其说是正确与异常这种型别上的差异,不如说是程度上的差异。如何才能知道学生的心理是否健康?什么是心理健康的标准?由于心理健康缺少像生理健康那样较准确的指标,所以关于标准问题在心理学界还存在很大分歧。将已有的中西方学者关于心理健康的标准的界说加以比较,就会发现我国学者倾向于生存标准,而西方学者在重视生存标准的同时,还倡导发展标准。所谓生存标准是立足于个体生命的存在,目标是最有利于储存与延长生物学寿命,故强调无条件适应环境,顺从文化主流;而发展标准则着眼于个人与社会的发展,希望最有价值地创造生活,强调主动地适应和改造环境,通过挖掘个人最大身心潜力求得身心的满足,成为崇高、尊严、自豪的人。这两种标准,在我们确定学生心理健康的标准时都有重大的参考价值。尤其是发展标准的引入,对学校心理辅导工作具有现实意义。一方面从学生身心特点看,发展性问题是比较突出的一个问题,有些表面上看来属于适应的问题,实际是发展受阻的一种变态反应。另一方面,它能够对学生心理辅导与教育实践加以正确引导,顺应当前世界的新趋势。学生心理健康的基本标准应该包括如下几个方面: 1、智力正常智力是学生进行正常生活最基本的心理条件。一个弱智学生是无从谈心理健康的。正常的智力使人在认识世界、认识环境、认识自我时持客观的态度,正确地看待各种事物,不会“自我中心”;在与他人交往时对他人的内心活动有较敏锐的观察力,不会经常误解他人的言行;能够顺利地完成学业。2、能够正确表达自己的情绪情绪在心理健康中起着重要作用。心理健康的人能经常保持积极情绪,对生活中所遭受的冲突和挫折具有必要的忍耐力,对不良情绪能适度宣泄,既不会逆来顺受压抑情绪,也不会为所欲为放纵情绪。尤其对中学生来讲,情绪处于激荡期,更有必要提高情绪的控制力。3、能够悦纳自我心理健康的人具有积极的自我形象,能现实地评价自己的长处与短处,不会过分掩饰自己,不会刻意取悦于人,能够实事求是地看待别人的评价与议论。4、良好的人际关系和谐的人际关系既是心理健康不可缺少的条件,也是获得心理健康的重要途径。心理健康的人乐于与人交往,能与人合作,有正确的交往态度和有效的人际沟通技巧,宽以待人而不失其独立人格,人际关系范围广而稳定,有知心朋友,有亲密家人。5、有较强的自制力自制力是人能动性的体现。心理健康的人学习工作目标明确,自觉性高,能主动克服困难,有毅力。6、保持人格的完整与健康心理健康的最终目标是使人保持人格的完整性,培养健全人格。人格完整健康的主要标志包括人格各个结构要素的全面和谐发展,具有创造性,以及积极进取的人生观。7、能动地适应现实环境不能有效处理与周围现实环境的关系是导致心理障碍的重要原因。心理健康者对现实环境不会单纯抱怨,束手无策,而是能动地适应与改造,对周围现状有较准确的认知,很快调整自己的行为。二、对心理健康教育的三点认识心理健康教育在中小学越来越受到重视。它的理论价值和实践意义也越来越得到证实。为此,对心理健康教育的地位和作用提出三点认识。首先,心理健康教育是素质教育的基本点。在第三次全国教育工作会议上, *** 中央国务院作出了《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》。素质教育的根本宗旨是全面提高国民素质,核心是加强和改进德育工作,重点是培养创新精神和实践能力,基础是健康教育,其中包括身体健康和心理健康。 *** 早年曾写过一篇文章,强调身体健康的重要性,他把身体比喻为“载智之舟”和“寓德之舍”,进而得出结论:“无体即无德智也。”由此引申开来,我们有理由认为“无心既无德智也”。如果一个人心理不健康,再好的德性,再高的智慧,也难以实现其应有的价值。其次,心理健康教育是德育的生长点。随着改革开放和市场经济的发展,人们的心理压力越来越重,心理问题凸显出来。经济发展不平衡造成人们收入差距的扩大,离婚率的上升造成单亲家庭子女的增多,升学、择业的竞争造成了心理负担过重,使得青少年特别是高中生出现一系列心理问题,诸如自卑、孤独、紧张、恐惧、猜疑、忧郁、嫉妒、报复等不良心理状态,造成神经衰弱、精神分裂,甚至出现离家出走、杀人、自杀等恶性事件。实践证明,解决这些问题,不是政治教育、思想教育、法纪教育、道德教育可以完全奏效的,需要加进心理健康教育。心理健康教育针对不同年龄阶段学生的心理特点和心理问题,进行有针对性和实效性的心理健康和心理发展教育,重点是增强学生的心理适应能力、心理承受能力和心理调节能力,以一种健康的心理、良好的心境、积极的心态面对学习和生活。第三,心理健康教育是德育与智育的结合点。过去,德育与智育往往存在“两张皮”的现象。德育工作者曾经试图解决这个问题,但总是收效甚微。现在,心理健康教育找到了解决这一问题的突破口。这是因为,心理健康教育既有德育心理又有智育心理,这二者相互依存,相互转化,互为条件,互相补充,辩证统一,相得益彰。智力活动的过程是观察、注意、记忆、想像、思维的过程。而这一过程必然伴以兴趣、爱好、情感、意志,乃至理想、信念、价值观。前者是智力因素,后者是非智力因素,二者的结合才是心理活动的全过程。健康的心理有助于智力因素和非智力因素的共同发展。可以认为,德育中的思想教育、政治教育、道德教育和法纪教育对智力的发展虽然有关系,但不具有完全正相关的关系,而心理健康则对智力的发展具有完全正相关的关系。因此,心理健康教育是德育与智育最好的结合点。三、心理咨询与心理治疗(一)咨询的特征及内涵咨询在国外是一个涵盖非常广的概念。涉及职业指导、教育辅导、心理健康咨询、婚姻家庭咨询等生活的各个方面。各种各样的咨询虽不尽相同,但都具有某些共同的特征。共同的特征之一是咨询体现著对来访者进行帮助的人际关系。咨询过程是建立在咨询与来访者良好的人际关系基础之上的。经过专业训练的咨询者利用其专业技能及所创造的良好咨询气氛,来帮助人们学会以更为有效的方式对待自己、对待他人和生活中的难题。许多咨询工作者认为,定义心理咨询必须涉及与来访者的关系,这与在咨询中使来访者产生变化是同样不可缺少的。他们认为咨询中最根本的核心条件就是共情、理解和尊重来访者。他们所关注的不仅是咨询者的技能,同样也注意咨询者对来访者的基本态度或对他人关心的能力。共同的特征之二是咨询是一系列心理活动的过程。从咨询者的角度看,帮助来访者更好地理解自己,更有效地生活,其中包含有一系列的心理活动在内。咨询过程中,咨询者所运用的有关理论与技术,也是以心理学为基础的。从来访者的角度看,来访者在咨询过程中需要接收新的资讯,学习新的行为,学会解决问题的技能及作出某种决定,这也涉及一系列的心理活动。咨询的第三个共同特征是它属于一个特殊的服务领域。在咨询过程中,咨询者可以帮助来访者认识自己,确定目标,作出决定,解决难题。特殊的咨询,还可提供有关职业、学业、疾病的康复、心理卫生、婚姻家庭、性问题、宗教和价值观的选择,事业的发展,以及其他一些有关问题的咨询服务。在一些发达国家,咨询心理学家活跃进中小学、大学、医院、诊所、康复中心、工矿企业、社会服务机构以及各个社群之中,以帮助人们在个人、社会、教育、职业等方面达到更有效地发展及取得更大的成就。在了解了咨询所具有的上述特征之后,我们又重新面对咨询的定义问题。我国的阮芳赋先生曾推荐里斯曼1963年对咨询所下的定义:“咨询乃是通过人际关系而达到的一种帮助过程、教育过程和增长过程”。这一定义基本表达了咨询的实质内容。以此定义为基础,结合我们前面所谈到的咨询的几种特征,在这里,我们可以给咨询作如下定义:咨询是通过人际关系,运用心理学方法,帮助来访者自强自立的过程。这是我们根据对咨询的实质的理解作出的定义。这一定义涉及到了我们对咨询特征的认识,(1)咨询须建立良好的人际关系;(2)咨询是在心理学的有关理论指导下的活动;(3)咨询是对来访者进行帮助的活动过程。此外,这一定义还涉及到咨询的根本目的;(4)帮助来访者自强自立。这一目标着眼于帮助来访者认清自己的问题所在,通过咨询,能提高应付挫折和各种不幸事件的能力,使之能够自己面对和处理自己人生中的问题,即使其能够自强自立。在这里,帮助的过程实际上就是一种教育的过程和使来访者产生某种转变,促使他们成长的过程。(二)心理治疗一种极有影响的观点是沃尔培格1967年的定义:心理治疗是针对情绪问题的一种治疗方法,由一位经过专门训练的人员以慎重细虑的态度与来访者建立起一种业务性的联络,用以消除、矫正或缓和现有的症状,调解异常行为方式,促进积极的人格成长和发展。北京大学陈仲庚教授认为,心理治疗是治疗者与来访者之间的一种合作努力的行为,是一种伙伴关系;治疗是关于人格和行为的改变过程。美籍华裔学者曾文星、徐静认为,心理治疗是指应用心理学的方法来治疗病人的心理问题。其目的在于:通过治疗者与病人建立的关系,善用病人求愈的愿望与潜力,改善病人的心理与适应方式,以解除病人的症状与痛苦,并帮助病人,促进其人格的成熟。从上述的几种定义中,我们不难发现,这些定义或多或少都涉及了下述几个方面,即:(1)治疗是一个过程;(2)是治疗与来访者的关系;(3)治疗者运用有关的心理治疗理论对来访者进行帮助;(4)以消除或缓解来访者存在的问题或心理障碍,促进人格的健康发展。这几个方面,的确反映了心理治疗的工作特点及主要目的。在综合考察了上述几种观点的基础上,我们提出的心理治疗定义如下:心理治疗是在良好的治疗关系基础上,由经过专业训练的治疗者运用心理治疗的有关理论和技术,对来访者进行帮助的过程,以消除或缓解来访者的问题或障碍,促进其人格向健康、协调的方向发展。(三)心理咨询与心理治疗的同异咨询与心理治疗的确有许多重要之处相互重叠,令人感到难解难分。相似之处有:(1)二者所采用的理论方法常常是一致的。例如:咨询心理学家对来访者采用的来访者中心治疗的理论与方法或合理情绪疗法的理论与技术和心理治疗家采用的对同种理论与技术别无二致。(2)二者进行工作的物件常常是相似的。例如:心理咨询人员与心理治疗工作者可能都会面对来访者的婚姻问题。(3)在强调帮助来访者成长和改变方面,二者是相似的。咨询与心理治疗都希望通过帮助者和求助者之间的互动,达到使求助者改变或增长的目的。(4)二者都注意建立帮助者与求助者之间的良好的人际关系,认为这是帮助求助者改变和成长的必要条件。尽管有上述相似之处,尽管一些咨询工作者也做了一些心理治疗工作,一些心理治疗家也在做咨询工作,在咨询与心理治疗之间还是能够找到一些不同点的。结合一些文献中的看法,我们认为咨询与心理治疗的主要区别有如下几点:(1)心理咨询的工作物件主要是正常人,正在恢复或已复原的病人。心理治疗则主要是针对有心理障碍的人进行工作的。(2)心理咨询所着重处理的是正常人所遇到的各种问题,主要问题有日常生活中人际关系的问题,职业选择方面的问题,教育过程中的问题,婚姻家庭中的问题等等。心理治疗的适应范围则主要为某些神经症、某些性变态、心理障碍、行为障碍、心身疾病、康复中的精神病人等。(3)心理咨询用时较短,一般咨询次数为1次至几次;而心理治疗费时较长,治疗由几次到几十次不等,甚至次数更多,经年累月才可完成。(4)心理咨询在意识层次进行,更重视其教育性、支援性、指导性工作,焦点在于找出已经存在于来访者自身的内在因素,并使之得到发展;或在对现存条件分析的基础上提供改进意见。心理治疗的某些学派,主要针对无意识领域进行工作,并且其工作具有对峙性,重点在于重建病人的人格。(5)心理咨询工作是更为直接地针对某些有限的具体的目标而进行的;心理治疗的目的则比较模糊,其目标是使人产生改变和进步。回答完毕。。
1、通过遗传学研究人类起源2、在遗传学的指导下通过生物工程开发转基因作物3、基因治疗
胚胎干细胞:来自胚胎的、自然存在的全能干细胞。iPS:非干细胞通过人工诱导方式获得的干细胞。
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)是来自哺乳动物胚泡期胚胎内细胞团的细胞,并具有无限增殖和保持多能性的能力。多功能干细胞(induced pluripotent stemcell,iPS细胞)就是通过基因转染技术将某些转录因子导入动物或人的体细胞并进行重新编程,使其成为ES细胞样的多潜能细胞,这类细胞在细胞形态、生长特性、表面标志物和形成畸胎瘤等方面与ES细胞非常相似。参考文献 Progress in Veterinary Medicine 2010,31(4):99—102 诱导性多功能干细胞研究进展 袁进、邱正良、吴清洪、顾为望;
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作为科研人员,阅读文献是必修课,但面对海量的文献,我们到底应该选择哪些文献确实是一个比较纠结的问题。
现在每天只SCI收录的文献数量就可以达到3000篇。
例如只Plos One一个杂志每天的论文数量都可以达到50篇,也就是说文献的数量增加幅度非常迅速,我们阅读的文献不仅包括新文献,也包括过去的文献,特别是经典的文献,那么在文献海洋面前,我们必须掌握和了解畅游在文献海洋中的基本游泳技巧,其中关于我们应该阅读那类文献的问题,我想谈点看法。
第一、课题相关文献
这是我们做科研的最重要信息来源,阅读这类文献必须看是少有异议的,由于和课题密切程度非常大的文献数量一般比较有限,对这类文献,应该报着研究的心态,要弄明白文献的来龙去脉,例如文献引用的参考文献都应该详细了解,文献使用的研究方法都应该熟悉,甚至文献的统计学方法都应该明白。
例如我自己,因为是作氢气生物学效应,我从2007年到现在,可以说所有相关文献全部阅读过,甚至全部都进行了分析和记录,并随时跟踪相关研究小组的进展,这样才能作到心中有数。
遇到新的文献可以马上判断其价值和意义,因为自己心里早就有一套文献的结构图,那些是已经解决的问题,那些是没有弄清楚的范围,那些是问题的关键,那些是单纯为发表论文而进行的修饰性研究和表达,基本上都心中有数。
这样也并不耗费太大精力,因为反复阅读可以明显提高阅读速度,有时候看看摘要就基本上掌握大部分信息,少量信息简单选择性看一下全文就可以。
第二、学科相关文献
我个人是从事潜水高气压医学教学和科研的,因此对潜水医学、高压氧临床等相关进展都比较关注,一般来讲这类文献主要是关注新进展。
这不仅是开展教学工作的必要,也是丰富和更新自己学科知识的重要方式,当然前提是要熟悉整个学科知识,不能在不了解全面知识的情况只追求新进展。
因此应该首先阅读一些本学科的专著,甚至是英文专著的基础上再选择性针对某些方向经常关注和了解,对某些比较重要的进展应及时进行评价。
由于是本学科方向,自己有比较全面和系统的认识,可在必要时争取发表一些评述性文章,公开自己的看法,以开展和国际同行的书面交流,这类文献阅读也可以变成一种非常好的学术交流模式。
第三、兴趣类文献
每个人都可能有除课题和学科以外信息爱好,这多属于兴趣爱好的情况,当然也不一定每个人都会有,这类文献往往包括自己过去的研究领域,参加会议和各类讨论中遇到的感兴趣的话题。
例如我过去曾经对核酸疫苗有过兴趣,曾经对MRI特别是功能成像有过兴趣,也曾经对神经发育有过兴趣,对热量限制、细胞自噬、细胞程序性坏死、低氧诱导因子等等相关文献有过兴趣,对这些文献都进行过追踪和了解。
兴趣文献也包括自己审阅别人基金和文章时,为了提高自己的判断力,临时阅读的一些文献。兴趣类文献可以不必要看过于详细,只需要对一些宏观上的进展有所了解,对一些新的趋势有所判断就可以。
由于范围比较广泛,这类文献可作为自己课题思路的借鉴,作为课题延伸文献库对待比较好,也可以找出一些上乘的文献进行欣赏性阅读。
第四、热点类文献
所以成为热点,总有其道理,这类文献可以关注从国际国内大型科技类网站和《自然》、《科学》、《细胞》、《神经元》等重要学术期刊,这些网站和期刊都会有一些热点文章的介绍,当然一般都是新的文献。
另外也可以跟踪一些大型科技奖励,例如每年的诺贝尔医学生理学奖,因为一旦获得诺贝尔奖,你往往非常容易获得相关研究背后的故事,而这些故事往往从一般文献中难以获得,这是一个学习和了解科研悟性,提高科学鉴赏能力的好机会。
例如2012年关于iPS的研究,你可以学习日本学者是如何从肿瘤细胞到干细胞再到细胞转化研究的历程,也可以了解过去几十年来这一领域的历史发展过程。
关于化学奖,你可以通过这次机会了解G蛋白的相关知识,了解这类分子的重要意义,了解早期科学家是怎么认识到这个分子,这个分子的那些重要科学问题在那个年代被认识和解决的,了解那些重要进展和突破是这些科学家获得大奖的原因。
这些关键进展往往是具有较大科学意义的研究。
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1. 细胞背景: HCT116细胞是由M·Brattain等人于1979年从一位患结直肠癌的48岁男性病人中分离得到的。该细胞在半固体琼脂糖培养基中形成克隆,在无胸腺裸鼠中有致瘤性,形成上皮样的肿瘤,属于上皮样贴壁生长的肿瘤细胞系。 2. 应用范围和前景: 结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是常见的消化道恶性肿瘤之一,在恶性肿瘤中发病率位居第三,死亡率位居第二,根据 GLOBOCAN 数据显示,2018 年全球结直肠癌新增 185 万例,约 88 万人死亡,给人类健康带来了巨大威胁。[1]因此,研究结直肠癌的发病机制以及治疗手段对临床诊断和治疗结直肠癌具有十分重要的意义。目前,在药物开发的最初级阶段即细胞生物学水平的鉴定中,HCT166细胞已成为结直肠癌研究领域中被广泛使用的模式细胞,具体应用举例如下: (1) 探究药物影响结直肠癌细胞增殖,迁移和侵袭的机制。例如:PPARα在白霉素处理的HCT116细胞迁移活性及CYP2S1和CYP1B1的表达中起重要作用[2] (2) 探究药物影响结直肠癌细胞生长的体外作用机制,如细胞凋亡和细胞周期改变等。例如:Raddeanin A通过PI3K/AKT通路调控人HCT116细胞凋亡和周期阻滞[3] (3) 探究药物对结直肠癌治疗的敏感性和耐药性。例如:Doxorubicin抑制HCT116细胞中miR-140的表达而上调PD-L1,从而使肿瘤细胞对药物产生耐药性[4] (4) 开发新的癌相关信号通路,为临床治疗结直肠癌提供指导:例如,研究Notch和Wnt信号通路在结直肠癌细胞HCT116耐药中的意义等[5] (5) 开发LncRNA和miRNA在结直肠癌治疗中的新途径。例如:在HCT116细胞中,YWHAE长链非编码RNA通过激活K-Ras/Erk1/2和PI3K/Akt信号通路与miR-323a-3p和miR-532-5p竞争,为结直肠癌的治疗提供新的靶位点[6] 如上所述,HCT116细胞在结肠癌的各种机制都具有重要的研究价值,而最基本的研究思路一般都从分子层面即基因或蛋白开始,因此CRISPR/Cas9技术的身影也就理所当然地出现在许多研究课题中,毕竟它在研究致癌相关的单基因功能中有着无可替代的优势。 如发现TRPM4在人结直肠癌中高表达,似乎与结直肠癌细胞的增殖、细胞周期和侵袭有关,通过在HCT116细胞中利用CRISPR/Cas9技术对TRPM4基因敲除后发现肿瘤细胞的迁移和侵袭的确都降低了,同时伴随着细胞周期的改变[7]; 以及Cell报道利用CRISPR/Cas9技术,将野生型KRAS替换为突变型使得杂合突变的HCT116细胞对药物治疗更为敏感[8]; 再如利用CRISPR/Cas9技术对HCT116细胞中的Tks4基因敲除,表现出显著的上皮间质转化,细胞运动增加,细胞间的粘附程度降低,发现Tks4基因在EMT调控和肿瘤发展中发挥重要作用[9]; 发现CTC1L1142H突变导致端粒酶维持受损,研究人员利用CRISPR/Cas9技术对HCT116细胞中的CTC1点突变,证实了CTC1:STN1相互作用为抑制端粒酶活性所必需[10]。 可以看出,研究人员对于CRISPR/Cas9技术的青睐是毋庸置疑的,源井生物提供的CRISPR/Cas9技术服务也为众多科研人员解决了实验难题,如细胞基因敲除不彻底、细胞基因敲入不稳定等等,让更多科研人员能顺利实现他们的科研目标。 1. 基因点突变[11] Hiroyuki Kato等研究者利用CRISPR/Cas9技术在HCT116细胞中突变了UTX基因第137和138位氨基酸:G137V和 G137VΔ138,发现原本表达于细胞核的野生型UTX,在两种突变株的细胞核中表达量大大降低了,而在细胞质中的表达增加了,如图A-C所示:A,B为免疫荧光图片,C为Western Blot结果;免疫共沉淀的结果如图D所示,这是一种新的UTX调控机制,文章中还进一步揭示了UTX与MLL3/4复合物(ASH2L, PTIP and PA1是MLL3/4复合物的成分)相互作用在癌症形成中的重要性。 2. 基因敲除[12] Sara Steinmann等人利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了DAPK1缺失型的HCT116单克隆细胞系,最终揭示了DAPK1对结直肠癌侵袭性的影响。 经过Western Blot验证,Sara Steinmann等人得到了三种DAPK1基因敲除型单克隆细胞(如图A所示)。免疫荧光实验检测pERK1/2主要位于野生型HCT116细胞质,然而在三种基因敲除型细胞中,pERK1/2均在细胞核中显著表达。(如图B所示) 由于绒毛膜尿囊膜模型(CAM)实验是血管生成的经典体内模型,研究人员将DAPK1基因敲除型克隆和野生型HCT116细胞移植到鸡CAM上,并在蛋中培养5天,发现DAPK1的缺失导致CAM体内生长模式的改变和肿瘤出芽的增强(如图C所示) 此外,该研究团队利用大鼠脑3D体外模型发现肿瘤细胞在鸡胚胎器官中有更多的扩散,并且侵袭能力也增强了。DAPK缺失型HCT116细胞表现出更多的弥散性肿瘤细胞,并优先在鸡胚的肝、心、脑中积累(如图D所示)。最后,研究人员发现DAPK1-ERK1信号通路参与了CRC的转移过程(如图E所示)。 3. 基因敲入[13] Bax是促凋亡Bcl-2基因家族成员之一,在线粒体依赖的凋亡起始中发挥重要作用,R Peng等研究人员在BAX-KO HCT116细胞中敲入了5种位于Bax基因上且与Bcl-2其它成员有相互作用的突变位点。 已有文献报道BAX-KO HCT116细胞在一种甾醇类药物 sulindac的刺激下并不会发生凋亡,而R Peng等研究人员发现在BAX-KO HCT116细胞中敲入WT BAX能恢复sulindac和TRAIL引起的HCT116细胞凋亡;敲入K21E和D33A突变,Bax介导的凋亡被完全恢; 敲入D68R和 S184V突变只恢复了一部分,而敲入L70A/D71A突变恢复药物引起的凋亡程度更低。 该研究是在目的基因敲除了的目的细胞的基础上,再进行含有突变位点的目的基因敲入以及WT目的基因敲入(作为对照),便可清晰地了解目的基因表达的蛋白和与之相互作用的其它蛋白间相互作用的特定位点关系,是一个验证通过生物信息学分析得到的预测位点是否在蛋白质相互作用中真实起作用的好方法。因此,源井生物也为科研人员提供了相应的服务便利,在享受细胞基因敲入服务的同时,还会得到我们赠送的基因敲除细胞,满足科研人员的各种研究需求。 参考文献 : [1] Bray, Freddie et al. “Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries.” CA: a cancer journal for cliniciansvol. 68,6 (2018): 394-424. doi:10.3322/caac.21492[2] Khor CY, Khoo BY. PPARα plays an important role in the migration activity, and the expression of CYP2S1 and CYP1B1 in chrysin-treated HCT116 cells. Biotechnol Lett. 2020;42(8):1581-1595. doi:10.1007/s10529-020-02904- [3] Meng C, Teng Y, Jiang X. Raddeanin A Induces Apoptosis and Cycle Arrest in Human HCT116 Cells through PI3K/AKT Pathway Regulation In Vitro and In Vivo. Evid Based Complement Alternat Med. 2019;2019:7457105. Published 2019 May 26. doi:10.1155/2019/7457105 [4] Naba NM, Tolay N, Erman B, Sayi Yazgan A. Doxorubicin inhibits miR-140 expression and upregulates PD-L1 expression in HCT116 cells, opposite to its effects on MDA-MB-231 cells. Turk J Biol. 2020;44(1):15-23. Published 2020 Feb 17. doi:10.3906/biy-1909-12 [5] Kukcinaviciute, Egle et al. “Significance of Notch and Wnt signaling for chemoresistance of colorectal cancer cells HCT116.” Journal of cellular biochemistry vol. 119,7 (2018): 5913-5920. doi:10.1002/jcb.26783 [6] Bjeije, Hassan et al. “YWHAE long non-coding RNA competes with miR-323a-3p and miR-532-5p through activating K-Ras/Erk1/2 and PI3K/Akt signaling pathways in HCT116 cells.” Human molecular genetics vol. 28,19 (2019): 3219-3231. doi:10.1093/hmg/ddz146 [7] Kappel, Sven et al. “TRPM4 is highly expressed in human colorectal tumor buds and contributes to proliferation, cell cycle, and invasion of colorectal cancer cells.” Molecular oncology vol. 13,11 (2019): 2393-2405. doi:10.1002/1878-0261.12566 [8] Szeder, Bálint et al. “Absence of the Tks4 Scaffold Protein Induces Epithelial-Mesenchymal Transition-Like Changes in Human Colon Cancer Cells.” Cells vol. 8,11 1343. 29 Oct. 2019, doi:10.3390/cells8111343 [9] Burgess, Michael R et al. “KRAS Allelic Imbalance Enhances Fitness and Modulates MAP Kinase Dependence in Cancer.” Cell vol. 168,5 (2017): 817-829.e15. doi:10.1016/j.cell.2017.01.020 [10] Gu, Peili et al. “CTC1-STN1 coordinates G- and C-strand synthesis to regulate telomere length.” Aging cell vol. 17,4 (2018): e12783. doi:10.1111/acel.12783 [11] Kato, Hiroyuki et al. “Cancer-derived UTX TPR mutations G137V and D336G impair interaction with MLL3/4 complexes and affect UTX subcellular localization.” Oncogene vol. 39,16 (2020): 3322-3335. doi:10.1038/s41388-020-1218-3 [12] Steinmann, Sara et al. “DAPK1 loss triggers tumor invasion in colorectal tumor cells.” Cell death & disease vol. 10,12 895. 26 Nov. 2019, doi:10.1038/s41419-019-2122-z [13] Peng, R et al. “Targeting Bax interaction sites reveals that only homo-oligomerization sites are essential for its activation.” Cell death and differentiation vol. 20,5 (2013): 744-54. doi:10.1038/cdd.2013.4
分子生物学(molecular biology) 在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。 发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面,1951年L.C.波林等提出了 α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 J.C.肯德鲁和M.F.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。 另一方面,M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年G.W.比德尔和E.L.塔特姆提出了“一个基因,一个酶”的假设,即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究细菌中的转化现象,证明了DNA是遗传物质。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA的双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念,解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。 仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。 基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。 蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系叫四级结构。 蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。 蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。 1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。 生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。 生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。 理论意义和应用 分子生物学的成就说明:生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如,不论在何种生物体中,都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质,除某些病毒外,都是DNA,并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码,除个别例外,在绝大多数情况下也都是通用的。 物理学的成就证明,一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成,说明了物质世界结构上的高度一致,揭示了物质世界的本质,从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致,揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样,分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域,带动了整个生物学的发展,使之提高到一个崭新的水平。 过去生物进化的研究,主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展,比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构,即可根据差异的程度,来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树,与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先,构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次,根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的,因而也是更准确的概念。第三,对于形态结构非常简单的微生物的进化,则只有用这种方法才能得到可靠结果。 高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象,过去多是在细胞乃至整体水平上研究,近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如,在高等动物学习与记忆的过程中,大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化,并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如,“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现,有一种重要的神经传递介质(5-羟色胺)和一种激素(褪黑激素)以及控制它们变化的一种酶,在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。 在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。 分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。[编辑本段]分子生物学的应用 1,亲子鉴定 近几年来,人类基因组研究的进展日新月异,而分子生物学技术也不断完善,随着基因组研究向各学科的不断渗透,这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上,STR位点和单核苷酸(SNP)位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心,是继RFLPs(限制性片段长度多态性)VNTRs(可变数量串联重复序列多态性)研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术,DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段,使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平,DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用,DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的,也是国际上公认的最好的一种方法。
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]。
3.1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。
3.1.1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。
3.1.2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。
3.2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。
参考文献:
[1]郭齐,李玉森,陈强,等.脱氧核苷酸钠抗人肾脏细胞衰老的分子机制[J].中国老年学杂志,2013,33(15):3688-3690.
[2]胡玉萍,吴建平.细胞衰老与相关基因的关系[J].中外健康文摘,2012,09(14):35-37.
[3]孔德松,魏东华,张峰,等.肝纤维化进程中细胞衰老的作用及相关机制的研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2012,26(05):688-691.
D-gal诱导复制细胞衰老模型将原代分离的大鼠PMVECs先传代,等 细胞贴壁后换用含10g/L D-gal的DMEM培养液培养. 细胞长成单层后,仍用含D-gal的培养液传代3次, 培养7 d后终止培养。对照组为不含D-gal的上述培养液培养传代3次并继续培养7 d的细胞
人类衰老之谜初见端倪--------------------------------------------------------------------------------作者: 发表时间:2003-2-27 摘自:中国科学院和中国工程院于2003年1月26日联合在北京宣布了由568位中国科学院和中国工程院院士参与评选的"2002年中国十大科技进展新闻"。 "北京大学医学部科学家初步揭开了人类衰老之谜"成为该十大新闻中唯一的一条医学方面的新闻。该成果还在2003年1月25日公布的"2002年公众关注的中国十大科技事件"评比中名列榜首。该项研究成果是在国家自然科学基金面上项目和重点项目及国家 "973"项目共同支持下,由北京大学医学部童坦君、张宗玉两位教授领导的科研小组,在多年潜心研究基础上取得的。该研究初步阐明了P16基因是人类细胞衰老的主导基因,是人类细胞衰老遗传控制程序的主要因素,揭示了P16基因在衰老过程中高表达是细胞衰老的主要原因。衰老是一种有机体的死亡危险随年龄增加而增大的现象。细胞衰老是生物衰老的基本单位、老年病的发病基础。近年来有关衰老的研究取得了一些进展如细胞凋亡与特殊基因的关系、端粒长度的控制等。童坦君、张宗玉教授领导的课题组密切关注国际前沿发展方向,他们将P16基因导入人成纤维细胞,结果衰老加快,而将其反义重组载体导入细胞则抑制P16使细胞较长时间维持年轻态,且使细胞增殖能力与DNA损伤修复能力加强。这些重要发现在国际著名杂志J Biol Chem 上以两篇文章发表。童坦君、张宗玉教授领导的课题组长期从事衰老及肿瘤形成的分子机理研究。主持和完成了5项相关课题的国家自然科学基金面上项目和重点项目,在国际、国内一流杂志发表多篇研究论文,并多次获省部级科技进步奖。他们的研究是对人类细胞衰老机理研究的原创性贡献,为进一步阐明人类细胞衰老问题提供了一条新途径。
王亚平. 细胞衰老的特征性变化及其分子机制. 杨恬 主编. 医学细胞生物学. 第3版,北京:人民卫生出版社,2014,p231-247.