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分子生物学实验论文

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分子生物学实验论文

给楼主论文:分子细胞基因组的研究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。高等植物的性状主要由核基因控制,其遗传遵循孟德尔规律。1900年Coorence和Baut等人就已发现影响质体表型的一些突变不符合孟德尔遗传规律;1962年里斯(Ris)和Plont证明植物叶绿体中存在遗传物质DNA。现已证明,植物细胞质中的叶绿体和线粒体都含有自己的DNA及整套的转录和翻译系统,能够合成蛋白质。高等植物的叶绿体和线粒体基因组,多数在有性杂交过程中表现为母性遗传。其机制有两种解释:一是认为雄配子不含有细胞质,因而没有胞质基因;另一种观点是雄配子含有少量的细胞质,其细胞器在受精前即已解体,失去功能。胞质基因组的母性遗传,大大限制了胞质基因的遗传研究,利用有性杂交方法难以知晓当胞质基因处于杂合状态时的遗传和生理效应及其对表型的影响。近年来发展起来的体细胞杂交技术为胞质基因的研究开辟了一条新途径。本文拟对植物体细胞杂交后代胞质基因重组的多样性,创制胞质杂种的可能途径及胞质基因组的传递等问题加以说明。1 植物体细胞杂交后代胞质基因组重组的多样性体细胞杂交时,核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三者均既可以单亲传递又可以双亲传递,因而可以产生许多有性杂交难以产生的核-质基因组的新组合类型。Kumar等人根据已有的实验结果结合理论推导提出,植物体细胞杂交一代理论上可以产生48种类型,而相应的有性杂交一代只能产生两种类型。48种类型可分为亲型、核杂种和胞质杂种3类。胞质杂种即是具有一个亲本的细胞核和双亲细胞质的植株或愈伤组织,它是研究胞质基因组的好材料。2 创制胞质杂种的方法2.1 “供体-受体”原生质体融合技术 这是目前最为可行的方法,由Zelcer等(1987)提出。其原理基于生理代谢互补,利用高于致死剂量的电离辐射处理供体原生质体使其核解或完全失活,细胞质完整无损;再用碘乙酸或碘乙酚胺处理受体原生质体以使其受到暂时抑制而不分裂,这样双亲原生质体融合后,只有融合体能够实现代谢上的补偿,进行持续分裂,形成愈伤组织或再生植株,这些融合体就是各种各样的胞质杂种。此技术的优点是双亲不需任何选择标记,适用范围广,可行性强,缺点是适宜的辐射剂量难以掌握。2.2 “胞质体-原生质体”融合法 所谓胞质体是指去核后的原生质体。该法由Maliga提出。优点是避免了电离辐射可能产生的不利影响,缺点是制备胞质体尚存在一些技术性的困难。最近Lesney等人提出了一种能够从悬浮系原生质体制备大量胞质体的方法。2.3 其它的可能途径(1)根据双亲原生质体形态上的差异或通过荧光染料标记来机械分离融合体,然后进行微培养。(2)利用分别由核基因组和质基因组编码的抗药性状,通过双重抗性选择获得胞质杂种。(3)原生质体直接摄取外缘细胞器。(4)通过显微注射或电激法实现细胞器转移。3 胞质杂种中双亲胞质基因的传递遗传学3.1 叶绿体基因组 胞质杂种中,叶绿体基因组的传递分为单亲传递和双亲传递两种。单亲传递是指胞质杂种愈伤组织及由之再生的植株只含有亲本之一的叶绿体基因组。这种分离机制目前尚不清楚。关于叶绿体基因组的分离是否随机的问题,由于研究者们采用的试验材料不同得出两种结论:一种是叶绿体基因组的随机分离,这在品种间、种间及属间原生质体融合中都被观察到;另一种是叶绿体基因组的非随机分离(即亲本之一的叶绿体基因组优先保留),如弗利克(Flick)和埃文(Evens,1982)在烟草的研究中表明,所有的N.nesophila和N.tabacum体细胞杂种都只具有N.nesophila叶绿体基因组,类似的例子很多。双亲传递是指胞质杂种中,同时含有双亲的叶绿体基因组,其在体细胞杂种以后的有性繁殖过程中能够保持稳定,既然双亲叶绿体能够共存,理论上二者就有可能发生重组。事实上,叶绿体基因组重组现象已被观察到,但频率很低。3.2 线粒体基因组 胞质杂种中,线粒体基因组的传递方式是双亲传递,且发生活跃的重组,产生丰富的新类型。然而在分析线粒体基因组重组类型时不可忽视由于离体培养而诱发的线粒体基因组分子内重组(突变)的可能性,因为离体培养过程中不仅使核基因组产生大量变异,而且对于某些植物,也可诱发线粒体基因组发生变异。4 植物胞质基因组控制的重要性状目前已基本阐明的由叶绿体基因组编码的性状主要是一些抗药性状。如:链霉素抗性、林肯霉素抗性等。在与线粒体基因组有关的性状中,研究最多的是胞质型雄性不育性状。许多学者在不同植物上研究发现,雄性不育系与其同型保持系之间在线粒体DNA内切图谱或其编码的蛋白上存在明显差异。如在玉米上已发现T型雄性不育植株的线粒体基因组发生了多至7次重组,且主要发生于26s rRAN基因附近,产生一个嵌合基因,因此导致转录时阅读框架发生了改变,如果这个嵌合基因发生了缺失或小段插入,则阅读框架恢复正常,育性也随之恢复。总之,植物体细胞杂交是胞质基因组及其所控制性状研究的有效途径,关于胞质性状的研究对于某些植物已从分子水平上深入到了与雄性不育相关的特异线粒体DNA片段及相应的特殊蛋白,但仍有许多问题有待深入研究。这些问题的阐明将会使得从分子水平上改良雄性不育性状成为可能。

扫描版(部分文字乱码)分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景(上)摘要:本文从营养与基因表达调控、基因工程、转基因等三个方面综述了分子生物学技术在动物营养学中应用的最新进展,并对动物营养学的发展前景作了展望。自从发现双螺旋结构以来,分子生物学取得了飞跃性的发展,形成了以基因工程为主要内容的的现代分子生物学技术@在生物学、医学等研究中得到广泛的应用,几乎渗透到生命科学的每一个领域,成为研究和揭示生命现象本质和规律的一种重要工具。当前,世界各国都将分子生物学纳入本国科技发展的重点,可以预见,"21世纪将是生命科学的世纪,全世界所共同面临的许多重大问题,诸如饥饿与营养、疾病、能源与环境污染等问题的根本解决,在很大程度上将依赖于分子生物学技术的发展和应用。及时全面的了解和掌握分子生物学理论和技术的发展动态及研究热点,将具有重要的意义。就目前来看,我国动物营养学方面的研究工作基本尚处在机体水平:即在机体水平上研究各种营养素对机体的作用、在机体内的代谢与平衡、影响机体吸收营养素的因素等问题。分子水平方面的研究还刚刚起步,尚处于初级阶段。动物机体的生理病理变化,如生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等,就本质而言,都是动物基因的表达调控发生了改变的结果,许多生理现象的彻底阐明,最终需要在基因水平上进行解释,所以动物营养学的各方面研究应与分子生物学技术,尤其是基因工程技术相结合,从分子水平上来解释各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理病理变化等问题,这也是动物营养学今后发展的必然趋势之一。*营养与基因的表达调控随着分子生物学技术不断发展,越来越多与代谢有关的动物基因被克隆和鉴定,人们对营养与基因调控的关系越来越感兴趣。营养与动物基因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的一个热点领域;如何通过改变日粮组成成分来调节体内相关基因的表达,从而使动物体处于最佳生长状况已成为现代动物营养学研究的重点;通过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研究,将为人们如何更加有效地对某些特定有益基因的表达提供理论依据。已有大量证据表明,主要的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元素(如锌)对动物体内许多基因的表达都有影响。!"!营养对磷酸烯醇式丙酮酸激酶基因表达的调控PEPCK是动物肝和肾中糖元异生作用的关键酶,目前较为研究清楚的是日粮中糖含量对PEPCK基因表达的调控。糖类对PEPCK的调控主要是通过对其启动子的作用,当动物进食含有大量糖类的饲料时,PEPCK的启动了就会关闭,从而导致ABA8C水平大幅度下降,而当禁食或饲喂高蛋白质低糖的饲料时,PEPCK的启动子就会处于打开状态,从而PEPCK水平得到大幅度提高,其具体调控机制大致如下:?556D4(*0)#)等通过对大鼠ABA8C基因的分析表明,ABA8C基因启动子位于1 E+.至F#,之间,其中包含了大多数激素调控基因转录所必需的组织特异性调控元件。日粮中糖的含量水平会影响胰岛素、;?GA等激素的相对水平,而胰岛素与;?GA等激素相对水平又会影响到特异性!"#!转录因子的活性,特异性转录因子与$%$&’启动子上的相应调控元件结合与否,又会影响$%$&’基因的表达(,)。现有大量证据表明,$%$&’基因一系列复杂的调控元件中,有包括胰岛素、甲状腺激素、糖皮质激素、视黄酸对$%$&’基因转录的正调控元件和胰岛素对$%$&’基因转录的负控调元件,在上述调控元件中,*+,$调控元件-&.%/和$(-0/调控元件是最重要的两种,*+,$对$%$&’基因的诱导和胰岛素对$%$&’基因的抑制作用就是通过这两个调控元件来进行调控的。因此,当进食含大量糖类的饲料时,由于*+,$水平的急剧下降以及胰岛素水平的急剧上升,从而抑制$%$&’基因的表达,导致肝中$%$&’水平大幅度下降,当禁食或饲喂高蛋白低糖的饲料时,则情况恰好相反。!"#营养对脂肪酸合成酶($%&)基因表达的调控1+2是脂肪酸合成的主要限制酶,存在于脂肪、肝脏及肺等组织中,在动物体内起催化丙二酰&3+连续缩合成长链脂肪酸的反应,其活性高低将直接控制着体内脂肪合成的强弱,从而影响整个机体中脂肪的含量。有关营养与1+2基因的表达调控,2!4!&56789-:;;(/曾报道:糖类能诱导1+2基因的转录,而脂肪则抑制这种诱导的表达。&3<=9等(:;;>)试验研究也表明,当给禁食后的成年鼠饲喂含高糖低脂肪的饲料时,1+2基因的表达就增强,而且相应的?.@+含量的增加幅度与碳水化合物的摄入量也成正比。糖类对1+2基因表达的影响。为区分活体中激素水平变化的协同作用,13?,葡萄糖的作用效果。最近H3I73J等-:;;G/试验研究也表明,在成年大鼠肝细胞培养物中G E磷酸E"E脱氧葡萄糖水平与1+2的?.@+含量呈正相关。因此G E磷酸E"E脱氧葡萄糖极有可能是参与1+2基因表达的重要中间代谢物。脂肪对1+2基因表达的影响。&56789-:;;(/的研究表明,脂肪抑制1+2基因表达主要与脂肪抑制1+2基因转录的能力和脂肪中脂肪酸的碳链长度、双键位置和双键的数量有关,饱和脂肪酸和(J E;)族脂肪酸不能抑制1+2基因的表达,多不饱和脂肪酸($K1+)中的-J E G/和-J E(/族脂肪酸是1+2基因的有效抑制剂,研究表明,日粮中$K1+可使1+2?.@+的水平降低D>C E;>C。蛋白质对1+2基因表达的影响。,I5LJ97-:;;:/研究表明,高蛋白饲粮将抑制猪脂肪组织中1+2基因的表达,脂肪组织中1+2基因的?.M@+的含量会显著下降:用蛋白质含量分别为:)C、:#C、")C的日粮饲喂G>E::>8N的肥育猪,其脂肪组织中1+2?.@+的含量分别下降了#!:)C、::!D(C和)#!"C。由此可见日粮蛋白质将会影响脂肪组织中1+2基因的表达,但这种调控具体发生在哪个水平及其作用机理目前还不清楚。!"’营养对()*+,*基因表达的影响长期以来,我国商品猪的瘦肉率较国际优良品种低,而目前常规的育种方法已很难使之有大幅度的提高。因此OP6JN等(:;;))小鼠3Q基因的克隆成功为这方面的研究提供了新的思路。由于R9=SIJ基因具有可以大大降低动物体脂含量这一特性,因此通过营养对R9=SIJ基因表达调控的研究,将有助于深入了解R9=SIJ对动物体重的调控机制。王方年等(:;;;)研究表明,浓度从B??35 TR到:>??35 T R葡萄糖可以显著地促进脂肪细胞中59=SIJ基因的表达。!"-营养与神经肽.(/0.)基因表达的影响@$U是一种含(G个氨基酸残基的生物活性多肽,在体内具有收缩血管、影响激素分泌、调节生物节律及摄食行为等多种生物学功能,其中促进动物采食是@$U最主要的功能之一。试验研究表广东饲料第;卷第G期">>>年:"月综述广东饲料第#卷第$期"%%%年&"月综述明,限饲特别是限制能量采食将会显著提高’()在下丘脑中的表达量,*+,-.等(#/)在限饲、低碳水化合物、低脂肪、低蛋白质日粮组成的试验条件下,发现下丘脑中’()0 1’2显著提高345。!"#微量元素对基因表达的调控&!4!&锌对基因表达的调控锌作为动物体的一种必需微量元素,具有增强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结果,但近年来的研究表明,事实并不如此,锌主要是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列的生物学效应。6,7+.89.:;#<=认为,锌离子是>’2聚合酶的一个重要组成成分,锌对于维持>’2聚合酶的活性具有相当的重要性;另外锌通过影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用,能够导致基因转录异常,从而使蛋白质表达也发生变化;还有饲料中锌的含量,可以通过影响金属调节蛋白的转录活性而影响金属硫蛋白(6?)基因的表达,@A88,BC:等(#3)认为可将6?基因的表达量作为体内锌状况的重要衡量指标。67’C88;#4=发现低锌日粮限制动物生长的直接原因是由于低锌抑制了体内DEF G D、EH受体、EH结合蛋白等基因的表达。&!4!"其他微量元素对基因表达的调控镉、铜、汞等元素的增加将显著提高6?基因的表达量。I+JA;#/=研究表明高铜将显著提高体内EH基因的表达水平。IC+K,:等(M$)认为铁可以通过控制01’2的稳定性和翻译过程,调节铁蛋白的水平。"基因工程技术所谓基因工程,就是按照人们的意愿在体外获得目的基因,再按预先的设计,在体外将目的基因进行酶切连接,构建成适当的表达裁体,然后导入细菌或动物细胞或机体内,以研究该目的基因的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工程,而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。下面就抗菌肽、植酸酶,甜菜碱等,对基因工程技术在动物营养学领域中的应用作一简单阐述。$"!抗菌肽基因工程自从NJ0C:等(M&)首次从美国惜古比天蚕;HOC8JP+JKC 中成功地分离到两种抗菌肽蚕素(,:)2和N后,国内外很多科学家对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究,发现在许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存在,它们由<%多个氨基酸残基组成,不同来源的多肽的氨基酸序列具有较强的保守性且共同具有如下特点:(&)’端由碱性氨基酸残基组成;(")Q端均酰胺化;(<)绝大多数多肽在第二位均为?KP,它对杀菌活性至关重要;(/)它们都有较广的杀菌谱。其抗菌机制大致如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,在目前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性,尤其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批评时,对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的功能便显得极为重要,其中通过抗菌肽基因的克隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有效的方法。目前昆虫和植物抗菌肽基因工程,在国内外已有不少成功的报道,但就畜禽抗菌肽基因工程国内外尚未见报道。因此,运用基因工程技术,通过对畜禽抗菌肽的研究,对提高畜禽的抗病能力、减少甚至替代抗生素的使用将起积极的促进作用。目前,猪抗菌肽((1 G<#)已被发现(8..等,M#),它是一个分子量为/3道尔顿的肽,从猪肠中分离,属于富含(KJ G 2KL的肽家族,不裂解野生型大肠杆菌,但对突变型R&"有作用,其作用机制是通过阻断蛋白质和>’2的合成,从而导致这些成分的降解。(1 G<#在一个单层囊泡中可以诱导钙的降低和电流的线性增加,此诱导与肽浓度和膜上甘油磷酸脂(带负电荷)有关。另外在猪小肠中,还发现另一种抗菌肽,:(&,它是以裂解细菌来完成杀菌作用的。2::;#4=运用基因工程技术从猪骨髓1’2中克隆到一种新型的7>’2,其编码一个3M残基的抗菌肽’R G 8O9,:,有三个分子内二硫键,这种肽对’R G敏感型的肿瘤细胞株)2Q G&有裂解活性,但不裂解红血球细胞。;!"#!分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景$下%郑家茂赵国芬许梓荣!"!植酸酶的基因工程植酸酶的研究已有近.’年的历史,植酸酶作为一种单胃动物的饲料添加剂,其饲喂效果已在世界范围内得到广泛的确证,随着饲料工业的发展和分子生物学的兴起,从(’年代开始的植酸酶的分子生物学研究,已成为世界性的研究热点之一。目前国内外研究的主要思路集中在通过基因工程这一手段解决饲用植酸酶的两个主要问题:一个是植酸酶在天然材料中表达水平太低,这造成植酸酶难以大量生产及生产成本过高的问题,通过基因工程技术,利用生物反应器则有望成百上千倍地提高它的表达量;另一个问题是天然植酸酶的一些酶学性质,如耐温性,/0适性、催化活性等不能完全适合饲料加工业和养殖业的要求,利用基因工程手段在分子水平上对植酸酶基因进行改造,从而提高其在饲料中使用的有效性。#!#!&在微生物中高效表达植酸酶基因目前,植酸酶基因表达的研究主要集中在来源于曲霉的植酸酶基因/123和/425上。06789:;<=>?4@8等$&(("%将来源于3!A:BCDDEFFG"&"-的/123基因导回原菌株,使/12基因的拷贝数增加到&-个以上,从而使植酸酶的表达量提高到,H’’C I D4。J174:B1等(&((-)在3!K72L6?中表达来源于酵母的植酸酶基因和来源于3!;:操纵元能在烟草中表达,因此将.’/01研究室得到的%&’操纵元;!:?@7A,片段导入烟草,探讨甜菜碱是否能表达是一个诱人的研究领域。"转基因技术转基因技术是指用实验手段,将外源基因导入动物细胞或动物受精卵中,由此稳定整合到动物基因组,并能遗传给子代。目前常用的转基因技术主要有:显微注射法;胚胎多能干细胞虫;精子裁体法;反转录病毒载体法以及电转移技术等等,其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技术。目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒基因与BCDE早期启动子联在一起,用显微注射法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。目前,在动物营养领域转基因技术的研究主要包括:"!3提高动物生长性能生长激素$FG+在动物生产中基本上采用注射方法,虽然有一定的促生长作用,但程序复杂繁琐,解决思路之一就是采用转基因技术。G(11&/等$35;8+人生长激素$HFG+转基猪研究成功,这种转基因猪的生长速度比对照组高出38I,日增重可达3#:"J,饲料利用率提高#3I,采食量减少#EI,陈永福$3553+用自己构建的融合基因KL9 M NFG获得了转基猪,其生长速度提高33!;I O 3D!#I,饲料利用率提高3EI。另外,转基因羊、转基因鸡、转基因兔、转基因牛、转基因鱼等研究也相继获得成功。"!#改变动物体内的代谢途径动物营养研究表明,有些生长发育和维持所必需的营养物质必须由外界供给,例如赖氨酸,但是否可以不必由外界供给呢?可行的方案不外乎这么两种:一种是重建动物体内某些丢失的代谢途径;另一种是导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。转基因技术的出现提供了通过改变动物代谢途径从而让动物自身合成赖氨酸的可能性。-&&.等$355E+已经清楚大肠杆菌合成赖氨酸途径中的酶基因编码,运用基因转移技术也证明了在细胞中施行这些途径的可行性,因此-&&.等提出设想:把赖氨酸在微生物中生物合成的途径导入动物体内,使动物自身就能合成赖氨酸。"!"提高动物产毛性能由于胱氨酸在羊瘤胃中降解,所以饲料中加入胱氨酸并不能提高产毛量。因此能够得到一种自身合成胱氨酸的转基因羊,将会大大提高羊毛产量。P(/Q$3553+发现某些细菌能将硫固定并转化为胱氨酸,他们分别在大肠杆菌和沙门氏菌中分离到了丝氨酸乙酸转移酶基因和K 4乙酰丝氨硫化氢解酶基因,并且将这两种基因与金属硫蛋白$L9+基因启动子联接;并在"R端装上FG基因的序列,然后将这组调控序列通过转基因技术导入羊体内而得到高产羊毛转基因绵羊。D展望综上所述,以基因工程为核心的分子生物学技术应用于动物营养学研究领域,具有很大的潜力,它不仅为动物营养学研究提供了一套全新的技术和方法,而且可在基因水平上解决许多动物机体生理病理变化、营养素的代谢调节机制以及其与机体的相互关系等问题。我们可以设想,基因工程抗菌肽完全可以减少甚至替代抗生素的使用;随着转基因技术的日益完善,各种生长性能优越的动物新品种将层出不穷;用转基因动物来大量生产各种生理活性物质,也将成为现实。无可置疑,#3世纪是高新技术畜牧业应用大发展的时期,以基因工程为主导的分子生物学技术将会为我国的畜牧业的发展开辟广阔前景。

不足之处是操作复杂,成本较高。以上分子生物学方法对结核杆菌...

CD44分子生物学特性及肿瘤关系的研究进展1 粘附分子CD44的研究进展 CD44是分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白,在淋巴细胞,成纤维细胞表面均能检测到它的表达[1,2]。CD44蛋白属于未分类的粘附分子,其正常功能是作为受体识别透明质酸(HA)和胶原蛋白Ⅰ、Ⅳ等,主要参与细胞-细胞,细胞-基质之间的特异性粘连过程。 CD44基因的定位与结构 人类CD44基因位于11号染色体短臂上,有20个高度保守的外显子,完整基因组在染色体DNA上大约跨越50kb。CD44基因的外显子按表达方式分为两种类型:一种是组成型外显子,另一种是V区变异型外显子。组成型外显子有10个,其中转录片段存在于所有CD44转录子中。仅含组成型外显子的CD44转录子,称为标准型CD44(CD44S),它编码361个氨基酸(Aa)。V区外显子也有10个,在基因组上位于第5和第6个组成型外显子之间,在染色体DNA中专25kb。含有V区外显子的CD44转录子统称为CD44拼接变异体(CD44V)。V区外显子的拼接方式非常特殊,它们既能以连续方式拼接,也能以跳跃方式拼接,参与拼接的V区外显子多少不一,从而使转录片段长短不一。目前通过PCR技术在许多细胞系中已发现10多种CD44V。早期发现血细胞的CD44分子(CD44H)为标准型。最先获得克隆的拼接变异体是含有CD44V8-10的CD44V,它主要存在于上皮细胞又称为上皮细胞型CD44V(CD44E)。目前对CD44的研究较多,如V3、V5、V6。 CD44分子的结构特征 从已知的cDNA序列推测,CD44S由341个Aa组成,N-末端起台于21位Aa,前面20个Aa为信号肽,紧接着是胞质外区域的248个Aa,第249个Aa至269位的21个是疏水性的,为跨膜区,其后是胞质内C-末端尾部有72个Aa。另外还有一种CD44S的短尾形式,其胞质内C-末端尾部仅3个Aa。这种Aa序列具有Ⅰ类膜蛋白的特征。Lokeshwar等[3]用实验观察CD44S分子的合成过程,发现CD44分子首先被合成43KD的蛋白前体,接着在内质网内进行N-糖基化,形成58KD的N-糖基化前体,其后在高尔基复合体内进行O-糖基化和其它翻译后修饰,形成最终的85-95KD分子。 CD44S胞质外结构域特征:CD44S分子信号肽的N-末端的130Aa内编码了5个Asn-x-Ser/Thr序列和6个半胱氨酸残基,前者是5个N-糖苷键连接位点,其中3个被利用。6个半胱酸形成3个二硫键,形成球形结构域,这一球形结构域的重要特征是与动物连接蛋白有较高的同源性。有两个区域与透明质酸结合,分别是21-45Aa,135-195Aa。 CD44S的胞外近膜区存在一个56Aa的结构域(161Arg-216Asp),含有19个ser和Thr残基,常以2~4个成簇,这些是已知的O-糖基化位点特征,表明CD44有7个潜在的O-糖基化位点,其中4~5个位点被利用。此外这一区域含有4个Ser-Gly二肽,是潜在的硫酸软骨素连接位点。并且已得到证实,CD44分子加上硫酸软骨素后,与其结合细胞外基质的能力有关,包括Ⅰ型胶原、层粘边蛋白、纤粘连蛋白。 CD44分子细胞膜外区域有多个潜在的N-糖苷键连接位点,可连换多个碳水化合物,不仅与分子成熟过程中的翻译后修饰有关,也与细胞的功能状态有关。糖基化赋予CD44分子异质性,而其异质性与不同的O-糖基化程度有关,这种现象是CD44分子所特有的。这种新的糖基化调节方式在CD44S结合不同的细胞外基质成分的能力方面超着重要作用。深入研究这一分子的糖基化调节机制及生物功能方面的联系是十分有意义的。 CD44S胞质内结构特征:CD44S分子第249-269跨膜区的Aa序列中存在一个半胱氨酸残基,代表着一个潜在的脂酰化位点,这一位点可与软脂酸连接导致CD44分子脂酰化。在CD44S的胞质内区域尾部存在一结构域可与锚蛋白(ankyntn)结合。胞质内尾部序列有5个保守的丝氨酸残基,可作为蛋白激酶C(PKC)的底物被磷化[4]。上述脂酰化过程均可增强CD44S分子与锚蛋白的结合能力。比较CD44S和其他G蛋白的序列发现存在4个 同源性高的区域,实验证实CD44还是一种GTP结合蛋白,可结合GDP底物并且有GTP酶活性,显著增强CD44与锚蛋白的相互作用[5]。在CD44合成过程的各种中间产物,发现均有锚蛋白结合位点和结合活性,提示糖基化对锚蛋白结合位点的形成无关,并且结合锚蛋白对于CD44分子的输送和信号传导功能起重要作用。 CD44V的特征:目前发现10个V外显子编码的氨基酸中有约30%的丝、苏氯酸残基,具有广泛潜在O-糖基化位点,如:V6具有潜在的O-糖基化位点。V3外显子序列分析中发现Ser-Gly-Ser-Gly片段,它可结合硫酸肝素,结合硫酸肝素后的CD44V能与碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)结合肝素的表皮生长(HBEGF)因子结合,此结果提示这种CD44参与了传递细胞因子的过程。 CD44蛋白的主要功能 CD44基因编码合成的CD44蛋白具有一系列功能,包括:①作为导向性受体,调节淋巴细胞在血液和淋巴液间的运行,即淋巴细胞归巢或再循环[6]。②在淋巴细胞自溶、离体淋巴细胞的活化中发挥作用。③促进成纤维细胞和淋巴细胞与胞外基质成分如透明质酸、硫酸软骨素、纤维素、糖原等的粘附。④参与信号传递蛋白可影响蛋白在细胞间的位置,刺激其分泌特异的生长因子具不同的传导作用。⑤结合并中和透明质酸,该作用类似于清除间质组织。⑥调节药物的吸收及细胞对药物的敏感性。 究竟是何种CD44蛋白参与了何种调节,至今不清楚,选择性剪切过程中的多样性CD44蛋白与细胞结合的多样性也表明其中有重要的协间或调节功能[7]。有研究认为,跨膜的CD44糖蛋白,其膜外成分的变异与细胞粘附及导向作用有关[8]。,而胞内分子的尾部则与活化T淋巴细胞的潜在作用有关,而且胞内分子长度可调节蛋白激酶A/C位置,影响细胞的信号传递[9]。 2 CD44分子在肿瘤细胞中的表达 1989年Stamenkevie等使用不同的单抗分离和克隆了一个编码CD44标准型的cDNA,该基因不仅由淋巴样细胞表达,也可由不同的癌细胞系包括实体瘤典型标本中表达。在裸鼠研究某些人的转移癌时发现,CD44基因表达在转移中起作用。在大鼠胰腺癌细胞中非转移性细胞株只表达标准CD44(CD44S),而转移性细胞株表达CD44V,而且将CD44V变异体cDNA转染到非转移性的细胞株可引起转移[10]。Hofmann[11]用 notherm印迹法研究了20多个体外培养的人癌细胞系,也发现许多肿瘤组织能表达CD44V,但在不同细胞中V区外显子的转录拼接模式不尽相同。第一份临床肿瘤标本(结肠癌)的检测结果是1992年由英国年津大学病理实验室的研究人员首先报道的,以后人们应用免疫组化及RNA-cDNA-PCR印迹杂交在肺癌、结肠癌、食道癌、乳腺癌、膀胱癌、肝癌、宫颈癌、肾癌和非何杰金淋巴瘤等中发现有CD44V表达。认为CD44V5、CD44V6的表达与肿瘤进展程度、转移及预后密切相关[12]。对于各种癌的实验研究已经进入肿瘤的发生、生长、转移增殖潜能及预后复发各环节与CD44分子表达的相关性,并提出实验数据和假说加以论证。 CD44分子与肿瘤的发生、生长、发展 癌的发生发展与癌基因(c-erb2、c-myc, ras)和抑癌基因(P53,nm23)等异常表达有关。有研究表明CD44异常表达可早于ras、P53等基因的异常,所以CD44的变异可能与ras部基因激活有关,是癌形成的一个因素[13]。Muider[14]对结肠癌肿瘤P53突变和CD44蛋白的研究,在结肠肿瘤各期中观察到有统计显著性的P53、CD44V6表达增强的趋势,P53和CD44V6表达间有显著相关性。P53被认为监视基因突变的“分子警察”,失活的P53可引起失控的肿瘤生长,因此P53突变引起失去最后控制时,V6‘表型获得明显的生长优势’。郭亚军等[15]用抗CD44的单抗以阻断其与透明质酸的结合,从而抑制CD44阳性的肿瘤细胞在体内的生长。他推测肿瘤细胞的生长可能是CD44阳性的细胞能与细胞外基质(ECM)中的透明质酸结合,从而获得附着性,并更易从ECM中获得生长因子。FasanoM等[16]报道成人非肿瘤患者肺泡Ⅰ型上皮不表达CD44V6。Ⅱ型上皮细胞和基 底细胞有CD44V6低量表达,Ⅱ型细胞与基底细胞属于干细胞,估计CD44V6对于肺生长有重要意义。所以认为CD44V6对于幼稚细胞生长和对于肿瘤细胞生长的机理可能相似。Lu等[17]发现在宫颈腺癌,无论是原位癌还是浸润癌均有CD44S弥漫表达,且浸润癌比原位癌明显高表达CD44S,几乎所有的原位癌与浸润癌CD44V9均增加,仅有较少的浸润癌表达CD44V4与CD44V6,而原位癌几乎不表达。说明宫颈上皮的癌变与CD44S和几种CD44V表达的量变和质变有关。 分子表达与肿瘤的转移、侵润 Matsumura等[18]用PCR技术检测了转移性结肠癌、非转移性结肠癌、正常结肠粘膜的CD44基因表达活性,发现转移性结肠癌细胞CD44变异拼接外显子表达明显增强。Pales等[19]用单克隆抗体检测以CD44表达情况发现,在人类结肠癌标本中,CD44V在浸润和转移的肿瘤中呈阳性表达,并认为CD44V的表达可作为结肠肿瘤浸润的标志。Herrtich[20]研究发现在一些分化不良的息肉中检测以V6外显子在肿瘤浸润中有增强的高频率表达,推测表达CD44V6的肿瘤细胞能够有利于癌细胞浸润和转移的条件。 Granberg等[21]发现在支气管类癌瘤患者,表达CD44S可减低远距离转移,CD44V77-8阳性肿瘤降低远距离转移风险,CD44V9阳性可降低远距离转移及死亡,而CD44V4、CD44V5、CD44V10与临床结果无关,证明支气管类癌瘤具有潜在恶性,CD44S、V7-8、V9阳性可能引起较好的临床结果,可以考虑作为预后评估的指标。 关于CD44V与肿瘤转移相关性的假说如下:激活的淋巴细胞和转移的癌细胞具有许多共性,即都有很强的侵出行为,均有可逆的粘附接触过程进行细胞迁移,在引流淋巴结中两类细胞皆能大量积聚和快速增殖,最后它们都能释放到循环系统,并通过外渗作用进入周围组织,这些相似性很可能基于CD44V6在二者中的共同作用,提示CD44V6在淋巴细胞活化中的作用机理与CD44V6在肿瘤转移中作用机理是相同的。即CD44V6高表达的癌细胞可能获得淋巴细胞“伪装”,逃避人体免疫系统的识别和杀伤,更易进入淋巴结,形成转移[10]。 有结论认为CD44V6变异体可能通过促进癌细胞与血管内皮细胞和细胞外基质的粘附,促进肿瘤细胞向基质侵袭,从而影响肿瘤细胞的迁移和运动能力。也有结论认为CD44V6可能通过影响癌细胞的骨架构像和分布,从而影响癌细胞的运动能力,而影响癌转移。 3 CD44分子对治疗肿瘤的展望 因为CD44V6对于肿瘤的发生、发展都有一定的相关性,推测CD44V6与肿瘤的分型、分化、分期有一定关系,如果这种关系得以明确,我们就可以通过癌组织CD44V6的表达程度来判断癌的类型,所处时期来进行适当治疗。 有研究认为CD44V6的表达要先于抑癌基因的表达,如果能够检测出CD44异常表达,则对于癌的早期诊断有密切关系。已有研究表明,CD44V6可用于诊断。如1997年吴忠等报道,应用RT-PCR技术检测CD44V6在30例尿液标本脱落细胞检测到CD44V6的表达,而在膀胱炎患者和正常志愿者未检测到CD44V6的表达。 肿瘤的转移是癌症患者的主要死亡原因,Seiter等[10]用抗CD44变异型蛋白的抗体与CD44变异型产物相结合,显示鼠癌细胞的转移潜能被终止,这也为大肠癌的治疗提供了又一个可能途径。 手术切除的肿瘤标本中如有CD44V6蛋白阳性,常会伴术后肿瘤再发或远处转移。CD44V6可作为一种有效的癌预后的标志物,用以指导治疗方案的制定。 CD44基因及其选择性剪切在癌的预测、早期诊断、病情进展、转移潜能与预后的估计等方面具有很大的潜在价值。随着分子生物学不断的发展,癌基因研究的不断深入,相信该基因对癌的预测、诊断、治疗、预后的价值会得到更加全面的认识。

分子生物学大实验论文

分子生物学技术在国内防制虫媒传染病领域的应用分子生物学在医院感染控制中的应用和评价觉得合适与我索取全文

分子生物学技术在国内防制虫媒传染病领域的应用【摘要】本文综述了国内近年来,分子生物学技术在虫媒病中蚊媒传染病防制的应用情况,以期为蚊媒传染病的防制、应对突发公共卫生事件中蚊媒传染病的发生提供参考。【关键词】分子生物学技术;虫媒;传染病虫媒病是由节肢动物携带病原体传播的一组疾病。1992年在国际虫媒病毒中心登记的已达535种,其中128种对人有致病性[1]。我国法定报告的传染病中,虫媒病占13种,蚊虫作为媒介,除了传播病毒性疾病外,还可传播寄生虫病。这类疾病大都属于自然疫源性疾病,有一定的地域性和时间性,发病率低、死亡率高,主要通过媒介的控制进行防制[2]。近年来,随着分子生物学技术的研究和发展,在医学领域的应用日趋广泛,并取得了重大进展,作者就近年来分子生物学技术在蚊媒传染病的诊断和防制等方面的应用综述如下。1常用的分子生物学技术[3]1·1核酸分子杂交技术核酸的分子杂交(molecular hybridization)它是利用核酸分子的碱基互补原则,在特定的条件下,双链解开成两条单链,与异源的DNA或RNA (单链)复性,若异源DNA或RNA之间的某些区域有互补的碱基序列,则在复性时可形成杂交的核酸分子。杂交的双方是待测核酸序列及探针。核酸探针可用放射性核素、生物素或其它活性物质标记。根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探针、寡核苷酸探针、RNA探针等。分类:根据被测定的对象,分为Southern杂交和Northern杂交;根据所用的方法,分为斑点(dot)杂交、狭槽(slot)杂交和菌落原位杂交;根据环境条件:分为液相杂交和固相杂交。1·2聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)是以拟扩增的DNA分子为模板,以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物,在DNA聚合酶的作用下,按照半保留复制的机理沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成。通过不断重复这一过程,可以使目的DNA片段得到扩增,同时新合成的DNA片段也可以作为模板,使DNA的合成量呈指数型增长。PCR各种应用模式:兼并引物( degenerate primer)pcr、套式引物(nested primer) pcr、复合pcr (multiplexpcr)、反向pcr ( inverse pcr或reverse pcr)、不对称pcr(asymmetric pcr)、标记pcr ( lp-pcr)和彩色pcr、加端pcr、锚定pcr或固定pcr、玻片pcr、反转录pcr方法检测rna、定量pcr。1·3DNA芯片基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray)。是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相应处理的载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、数量及序列,从而获得受检样品的遗传信。特点:具有通量大,并行性、微量化与自动化等优点,但在实践中其研究成本较高;方法标准化不足;配套软件不够完善。2分子生物学技术在虫媒病诊断的应用2·1疟疾黄炳成等[4]用pBF2 DNA片断,经标记后作探针,从多种疟原虫DNA样本中检出恶性疟原虫。基因芯片在疟原虫的研究内容还有疟原虫新基因发现[5]、转录因子调控网络[6]、疟原虫适应人体宿主机制[7]、疟原虫比较基因组杂交分析[8]、恶性疟原虫抗原变异分子机制[9]以及疟原虫攻击红细胞机制[10]等。2·2丝虫病黄志彪等[11]运用PCR技术检测血液中的班氏丝虫微丝蚴,可检出lOOul阳性血样中的l条班氏丝虫微丝蚴;用于检测班氏丝虫监测点540份血液样本结果均为阴性,镜检血片结果亦为阴性。常规丝虫检测是在夜间采血,有资料显示[12], SsP/PCR扩增系统可用于检测班氏丝虫病患者血样中的循环DNA,能用于周期性或夜间周期性丝虫病的日间血检工作,从根本上改变了丝虫病的诊断、监测和工作方式。2·3登革热病郑夔等[13]应用多重PCR技术快速鉴定4种血清型登革病毒,并在同一反应管中进行多重PCR对登革病毒进行分型鉴定,证实了2004年在广东发生的登革热疫情为I型登革病毒;也有报道应用寡核苷酸芯片技术能同时确认流感和登革热病毒[14]。长期受这种疾病困扰的地区将有望通过这种技术的完善,获得有效的治疗和保护。

扫描版(部分文字乱码)分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景(上)摘要:本文从营养与基因表达调控、基因工程、转基因等三个方面综述了分子生物学技术在动物营养学中应用的最新进展,并对动物营养学的发展前景作了展望。自从发现双螺旋结构以来,分子生物学取得了飞跃性的发展,形成了以基因工程为主要内容的的现代分子生物学技术@在生物学、医学等研究中得到广泛的应用,几乎渗透到生命科学的每一个领域,成为研究和揭示生命现象本质和规律的一种重要工具。当前,世界各国都将分子生物学纳入本国科技发展的重点,可以预见,"21世纪将是生命科学的世纪,全世界所共同面临的许多重大问题,诸如饥饿与营养、疾病、能源与环境污染等问题的根本解决,在很大程度上将依赖于分子生物学技术的发展和应用。及时全面的了解和掌握分子生物学理论和技术的发展动态及研究热点,将具有重要的意义。就目前来看,我国动物营养学方面的研究工作基本尚处在机体水平:即在机体水平上研究各种营养素对机体的作用、在机体内的代谢与平衡、影响机体吸收营养素的因素等问题。分子水平方面的研究还刚刚起步,尚处于初级阶段。动物机体的生理病理变化,如生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等,就本质而言,都是动物基因的表达调控发生了改变的结果,许多生理现象的彻底阐明,最终需要在基因水平上进行解释,所以动物营养学的各方面研究应与分子生物学技术,尤其是基因工程技术相结合,从分子水平上来解释各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理病理变化等问题,这也是动物营养学今后发展的必然趋势之一。*营养与基因的表达调控随着分子生物学技术不断发展,越来越多与代谢有关的动物基因被克隆和鉴定,人们对营养与基因调控的关系越来越感兴趣。营养与动物基因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的一个热点领域;如何通过改变日粮组成成分来调节体内相关基因的表达,从而使动物体处于最佳生长状况已成为现代动物营养学研究的重点;通过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研究,将为人们如何更加有效地对某些特定有益基因的表达提供理论依据。已有大量证据表明,主要的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元素(如锌)对动物体内许多基因的表达都有影响。!"!营养对磷酸烯醇式丙酮酸激酶基因表达的调控PEPCK是动物肝和肾中糖元异生作用的关键酶,目前较为研究清楚的是日粮中糖含量对PEPCK基因表达的调控。糖类对PEPCK的调控主要是通过对其启动子的作用,当动物进食含有大量糖类的饲料时,PEPCK的启动了就会关闭,从而导致ABA8C水平大幅度下降,而当禁食或饲喂高蛋白质低糖的饲料时,PEPCK的启动子就会处于打开状态,从而PEPCK水平得到大幅度提高,其具体调控机制大致如下:?556D4(*0)#)等通过对大鼠ABA8C基因的分析表明,ABA8C基因启动子位于1 E+.至F#,之间,其中包含了大多数激素调控基因转录所必需的组织特异性调控元件。日粮中糖的含量水平会影响胰岛素、;?GA等激素的相对水平,而胰岛素与;?GA等激素相对水平又会影响到特异性!"#!转录因子的活性,特异性转录因子与$%$&’启动子上的相应调控元件结合与否,又会影响$%$&’基因的表达(,)。现有大量证据表明,$%$&’基因一系列复杂的调控元件中,有包括胰岛素、甲状腺激素、糖皮质激素、视黄酸对$%$&’基因转录的正调控元件和胰岛素对$%$&’基因转录的负控调元件,在上述调控元件中,*+,$调控元件-&.%/和$(-0/调控元件是最重要的两种,*+,$对$%$&’基因的诱导和胰岛素对$%$&’基因的抑制作用就是通过这两个调控元件来进行调控的。因此,当进食含大量糖类的饲料时,由于*+,$水平的急剧下降以及胰岛素水平的急剧上升,从而抑制$%$&’基因的表达,导致肝中$%$&’水平大幅度下降,当禁食或饲喂高蛋白低糖的饲料时,则情况恰好相反。!"#营养对脂肪酸合成酶($%&)基因表达的调控1+2是脂肪酸合成的主要限制酶,存在于脂肪、肝脏及肺等组织中,在动物体内起催化丙二酰&3+连续缩合成长链脂肪酸的反应,其活性高低将直接控制着体内脂肪合成的强弱,从而影响整个机体中脂肪的含量。有关营养与1+2基因的表达调控,2!4!&56789-:;;(/曾报道:糖类能诱导1+2基因的转录,而脂肪则抑制这种诱导的表达。&3<=9等(:;;>)试验研究也表明,当给禁食后的成年鼠饲喂含高糖低脂肪的饲料时,1+2基因的表达就增强,而且相应的?.@+含量的增加幅度与碳水化合物的摄入量也成正比。糖类对1+2基因表达的影响。为区分活体中激素水平变化的协同作用,13?,葡萄糖的作用效果。最近H3I73J等-:;;G/试验研究也表明,在成年大鼠肝细胞培养物中G E磷酸E"E脱氧葡萄糖水平与1+2的?.@+含量呈正相关。因此G E磷酸E"E脱氧葡萄糖极有可能是参与1+2基因表达的重要中间代谢物。脂肪对1+2基因表达的影响。&56789-:;;(/的研究表明,脂肪抑制1+2基因表达主要与脂肪抑制1+2基因转录的能力和脂肪中脂肪酸的碳链长度、双键位置和双键的数量有关,饱和脂肪酸和(J E;)族脂肪酸不能抑制1+2基因的表达,多不饱和脂肪酸($K1+)中的-J E G/和-J E(/族脂肪酸是1+2基因的有效抑制剂,研究表明,日粮中$K1+可使1+2?.@+的水平降低D>C E;>C。蛋白质对1+2基因表达的影响。,I5LJ97-:;;:/研究表明,高蛋白饲粮将抑制猪脂肪组织中1+2基因的表达,脂肪组织中1+2基因的?.M@+的含量会显著下降:用蛋白质含量分别为:)C、:#C、")C的日粮饲喂G>E::>8N的肥育猪,其脂肪组织中1+2?.@+的含量分别下降了#!:)C、::!D(C和)#!"C。由此可见日粮蛋白质将会影响脂肪组织中1+2基因的表达,但这种调控具体发生在哪个水平及其作用机理目前还不清楚。!"’营养对()*+,*基因表达的影响长期以来,我国商品猪的瘦肉率较国际优良品种低,而目前常规的育种方法已很难使之有大幅度的提高。因此OP6JN等(:;;))小鼠3Q基因的克隆成功为这方面的研究提供了新的思路。由于R9=SIJ基因具有可以大大降低动物体脂含量这一特性,因此通过营养对R9=SIJ基因表达调控的研究,将有助于深入了解R9=SIJ对动物体重的调控机制。王方年等(:;;;)研究表明,浓度从B??35 TR到:>??35 T R葡萄糖可以显著地促进脂肪细胞中59=SIJ基因的表达。!"-营养与神经肽.(/0.)基因表达的影响@$U是一种含(G个氨基酸残基的生物活性多肽,在体内具有收缩血管、影响激素分泌、调节生物节律及摄食行为等多种生物学功能,其中促进动物采食是@$U最主要的功能之一。试验研究表广东饲料第;卷第G期">>>年:"月综述广东饲料第#卷第$期"%%%年&"月综述明,限饲特别是限制能量采食将会显著提高’()在下丘脑中的表达量,*+,-.等(#/)在限饲、低碳水化合物、低脂肪、低蛋白质日粮组成的试验条件下,发现下丘脑中’()0 1’2显著提高345。!"#微量元素对基因表达的调控&!4!&锌对基因表达的调控锌作为动物体的一种必需微量元素,具有增强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结果,但近年来的研究表明,事实并不如此,锌主要是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列的生物学效应。6,7+.89.:;#<=认为,锌离子是>’2聚合酶的一个重要组成成分,锌对于维持>’2聚合酶的活性具有相当的重要性;另外锌通过影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用,能够导致基因转录异常,从而使蛋白质表达也发生变化;还有饲料中锌的含量,可以通过影响金属调节蛋白的转录活性而影响金属硫蛋白(6?)基因的表达,@A88,BC:等(#3)认为可将6?基因的表达量作为体内锌状况的重要衡量指标。67’C88;#4=发现低锌日粮限制动物生长的直接原因是由于低锌抑制了体内DEF G D、EH受体、EH结合蛋白等基因的表达。&!4!"其他微量元素对基因表达的调控镉、铜、汞等元素的增加将显著提高6?基因的表达量。I+JA;#/=研究表明高铜将显著提高体内EH基因的表达水平。IC+K,:等(M$)认为铁可以通过控制01’2的稳定性和翻译过程,调节铁蛋白的水平。"基因工程技术所谓基因工程,就是按照人们的意愿在体外获得目的基因,再按预先的设计,在体外将目的基因进行酶切连接,构建成适当的表达裁体,然后导入细菌或动物细胞或机体内,以研究该目的基因的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工程,而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。下面就抗菌肽、植酸酶,甜菜碱等,对基因工程技术在动物营养学领域中的应用作一简单阐述。$"!抗菌肽基因工程自从NJ0C:等(M&)首次从美国惜古比天蚕;HOC8JP+JKC 中成功地分离到两种抗菌肽蚕素(,:)2和N后,国内外很多科学家对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究,发现在许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存在,它们由<%多个氨基酸残基组成,不同来源的多肽的氨基酸序列具有较强的保守性且共同具有如下特点:(&)’端由碱性氨基酸残基组成;(")Q端均酰胺化;(<)绝大多数多肽在第二位均为?KP,它对杀菌活性至关重要;(/)它们都有较广的杀菌谱。其抗菌机制大致如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,在目前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性,尤其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批评时,对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的功能便显得极为重要,其中通过抗菌肽基因的克隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有效的方法。目前昆虫和植物抗菌肽基因工程,在国内外已有不少成功的报道,但就畜禽抗菌肽基因工程国内外尚未见报道。因此,运用基因工程技术,通过对畜禽抗菌肽的研究,对提高畜禽的抗病能力、减少甚至替代抗生素的使用将起积极的促进作用。目前,猪抗菌肽((1 G<#)已被发现(8..等,M#),它是一个分子量为/3道尔顿的肽,从猪肠中分离,属于富含(KJ G 2KL的肽家族,不裂解野生型大肠杆菌,但对突变型R&"有作用,其作用机制是通过阻断蛋白质和>’2的合成,从而导致这些成分的降解。(1 G<#在一个单层囊泡中可以诱导钙的降低和电流的线性增加,此诱导与肽浓度和膜上甘油磷酸脂(带负电荷)有关。另外在猪小肠中,还发现另一种抗菌肽,:(&,它是以裂解细菌来完成杀菌作用的。2::;#4=运用基因工程技术从猪骨髓1’2中克隆到一种新型的7>’2,其编码一个3M残基的抗菌肽’R G 8O9,:,有三个分子内二硫键,这种肽对’R G敏感型的肿瘤细胞株)2Q G&有裂解活性,但不裂解红血球细胞。;!"#!分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景$下%郑家茂赵国芬许梓荣!"!植酸酶的基因工程植酸酶的研究已有近.’年的历史,植酸酶作为一种单胃动物的饲料添加剂,其饲喂效果已在世界范围内得到广泛的确证,随着饲料工业的发展和分子生物学的兴起,从(’年代开始的植酸酶的分子生物学研究,已成为世界性的研究热点之一。目前国内外研究的主要思路集中在通过基因工程这一手段解决饲用植酸酶的两个主要问题:一个是植酸酶在天然材料中表达水平太低,这造成植酸酶难以大量生产及生产成本过高的问题,通过基因工程技术,利用生物反应器则有望成百上千倍地提高它的表达量;另一个问题是天然植酸酶的一些酶学性质,如耐温性,/0适性、催化活性等不能完全适合饲料加工业和养殖业的要求,利用基因工程手段在分子水平上对植酸酶基因进行改造,从而提高其在饲料中使用的有效性。#!#!&在微生物中高效表达植酸酶基因目前,植酸酶基因表达的研究主要集中在来源于曲霉的植酸酶基因/123和/425上。06789:;<=>?4@8等$&(("%将来源于3!A:BCDDEFFG"&"-的/123基因导回原菌株,使/12基因的拷贝数增加到&-个以上,从而使植酸酶的表达量提高到,H’’C I D4。J174:B1等(&((-)在3!K72L6?中表达来源于酵母的植酸酶基因和来源于3!;:操纵元能在烟草中表达,因此将.’/01研究室得到的%&’操纵元;!:?@7A,片段导入烟草,探讨甜菜碱是否能表达是一个诱人的研究领域。"转基因技术转基因技术是指用实验手段,将外源基因导入动物细胞或动物受精卵中,由此稳定整合到动物基因组,并能遗传给子代。目前常用的转基因技术主要有:显微注射法;胚胎多能干细胞虫;精子裁体法;反转录病毒载体法以及电转移技术等等,其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技术。目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒基因与BCDE早期启动子联在一起,用显微注射法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。目前,在动物营养领域转基因技术的研究主要包括:"!3提高动物生长性能生长激素$FG+在动物生产中基本上采用注射方法,虽然有一定的促生长作用,但程序复杂繁琐,解决思路之一就是采用转基因技术。G(11&/等$35;8+人生长激素$HFG+转基猪研究成功,这种转基因猪的生长速度比对照组高出38I,日增重可达3#:"J,饲料利用率提高#3I,采食量减少#EI,陈永福$3553+用自己构建的融合基因KL9 M NFG获得了转基猪,其生长速度提高33!;I O 3D!#I,饲料利用率提高3EI。另外,转基因羊、转基因鸡、转基因兔、转基因牛、转基因鱼等研究也相继获得成功。"!#改变动物体内的代谢途径动物营养研究表明,有些生长发育和维持所必需的营养物质必须由外界供给,例如赖氨酸,但是否可以不必由外界供给呢?可行的方案不外乎这么两种:一种是重建动物体内某些丢失的代谢途径;另一种是导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。转基因技术的出现提供了通过改变动物代谢途径从而让动物自身合成赖氨酸的可能性。-&&.等$355E+已经清楚大肠杆菌合成赖氨酸途径中的酶基因编码,运用基因转移技术也证明了在细胞中施行这些途径的可行性,因此-&&.等提出设想:把赖氨酸在微生物中生物合成的途径导入动物体内,使动物自身就能合成赖氨酸。"!"提高动物产毛性能由于胱氨酸在羊瘤胃中降解,所以饲料中加入胱氨酸并不能提高产毛量。因此能够得到一种自身合成胱氨酸的转基因羊,将会大大提高羊毛产量。P(/Q$3553+发现某些细菌能将硫固定并转化为胱氨酸,他们分别在大肠杆菌和沙门氏菌中分离到了丝氨酸乙酸转移酶基因和K 4乙酰丝氨硫化氢解酶基因,并且将这两种基因与金属硫蛋白$L9+基因启动子联接;并在"R端装上FG基因的序列,然后将这组调控序列通过转基因技术导入羊体内而得到高产羊毛转基因绵羊。D展望综上所述,以基因工程为核心的分子生物学技术应用于动物营养学研究领域,具有很大的潜力,它不仅为动物营养学研究提供了一套全新的技术和方法,而且可在基因水平上解决许多动物机体生理病理变化、营养素的代谢调节机制以及其与机体的相互关系等问题。我们可以设想,基因工程抗菌肽完全可以减少甚至替代抗生素的使用;随着转基因技术的日益完善,各种生长性能优越的动物新品种将层出不穷;用转基因动物来大量生产各种生理活性物质,也将成为现实。无可置疑,#3世纪是高新技术畜牧业应用大发展的时期,以基因工程为主导的分子生物学技术将会为我国的畜牧业的发展开辟广阔前景。

Congenital kidney maldevelopment and molecular biology research The abstract kidney maldevelopment is the kidney has theunusual clinical consequence, its typical histo-pathologycharacteristic is appears originally Beginning kidney pellet and 肾小管, 软骨样 metaplasia andso on. In recent years through application molecular technology and soon target gene and home position clone Has the molecular regulation mechanism research to the normalmammal kidney, has to the congenital kidney maldevelopmentpathogenesis More understandings. This article will make a discussion to thecongenital kidney maldevelopment molecular biology research recentsituation, and will be right Including the growth factor several kind of gene mutation,copies the regulative barrier and the expression change and the kidneysends the good relations Carries on the discussion. The kidney maldevelopment is the kidney has not been able to carry onthe congenital disease which the normal growth growth forms, in thepast arose to it The mechanism understanding are really few, along with themember biological technology development and the application, expoundsthe kidney occurrence from the member study mechanism Had a more thorough understanding from the molecular biologylevel to the kidney maldevelopment occurrence. This article onshort-term regarding this question The research progress makes an introduction. 1 kidney occurs with the kidney maldevelopment Before the normal mammalia kidney is located between liesbetween 中胚层, 中胚层 the differentiation forms the kidneydrive pipe, after further tempts Leads forms 中肾 the drive pipe to the ureter bud, under theureter bud induction, end the embrionic body two sides fresh reninssplits up into after The kidney 胚基, the kidney embryonic development isprecisely completes by the ureter bud and the latter kidney 胚基 twoparts, former gradually grows Becomes 肾盂, 肾盏 and 集合管, latter grows肾小管and the kidney pellet, finally 肾小管and集合管docking, Constitutes normally 肾单位. If the ureter bud and thelatter kidney 胚基 two parts cannot grow according to the normaldegree and implement rightly Meets namely creates the kidney maldevelopment. The kidneymaldevelopment may be partial, also may be complete. Most types The kidney maldevelopment partner has the cyst, prompts themaldevelopment each kind of form to have machine-made together in theformation. On clinical common congenital kidney maldevelopment including multi-pouches, obstruction kidney maldevelopment as well as with gene The related kidney growth is unusual. The histo-pathologyimportant characteristic appears primitive 肾小管and the metaplasiacartilage. Complete list The side kidney maldevelopment, may display for does not havethe symptom. In most maldevelopment case of illness, the kidney flawis the double side, prompts Gene mutation in normal kidney growth vital role. Shan Cexingdisease then possibly is one kind of obtaining damage is the resultof, This damage destroyed the gene normal expression, thenaffected maturely had the vital significance to the kidney the proteinproduction. 2 kidneys maldevelopment common type congenital multi- pouches kidneys maldevelopment The multi- pouches kidney maldevelopment (multiple cystichypoplastic) is one common completeness The kidney maldevelopment, are many for the single sidepathological change (14-20% for double side nature), contracts thekidney to lose the normal shape, irregular The size cyst replaces, the kidney function loses and oftenthe partner has the ureter obstruction, is newborn abdomen Bao Kuaizuicommon One of reasons. The multi- pouches maldevelopment kidney outlook assumes thekidney-shaped structure, the most case of illness partner has a 闭锁ureter. Pregnancy The early polycystic kidney includes the normal growth to havethe ingredient, loses the urine including the induction after kidney胚基 island and the branch The tube drive pipe, may distinguish the pouch change in thisstage 肾单位 each Duan Yijun [ 1 ]. After lives the multi- pouchesmaldevelopment kidney The histo-pathology variation including the primitive肾小管pouch change, expands also the disarrangement of thestructure, has around the obvious tube Response nature, textile fiber myo- link formation, cartilageingredient as symbol organization transformation and so on. congenital obstructions kidneys maldevelopment The congenital urine road obstruction in dissects in theposition often to occur to the ureter and urinary bladder 连接处,after congenitalness The urethra valve is the babies and infants uninary systemobstruction important reason. Congenital obstruction kidney histologycharacteristic and multi- pouches The kidney maldevelopment is similar, including 肾单位 eachDuan Rushen the pellet pouch transformation, the nature expands alsothe disarrangement of the structure, the marrow The nature and the straight small blood vessel remarkablehypoplasia, has around the tube the textile fiber myo- link, the manykinds of forms kidney pellet and the growth kidney Unit each section. Is same with the multi- pouches kidneymaldevelopment, the congenital obstruction kidney performance is aseries of diseases, its degree and The embryonic period urine 流阻 related fills the time whichoccurs [ 2 ]. The table partner has the kidney to grow the unusual syndrome ------------------------------------------------------ Syndrome chromosome heredity form ------------------------------------------------------ The tip and refers to (foot) to be abnormal (Apert ' s)常染色体 the dominance Sends chest gallery malnutrition 常染色体 recessivenesswhich suffocates Obese, reproduction hypofunction and so on 常染色体recessiveness Gill - ear - kidney 常染色体 dominance Campomelic growth exceptionally 常染色体 recessiveness Brain - liver - kidney (Passarge ' s) 常染色体recessiveness Fryns ' s 常染色体 recessiveness Goemine ' s X- connection Goldston (hereditary blood capillary expands) 常染色体recessiveness? Hall-Pallster ' s sending out Ivemark ' s 常染色体 recessiveness Marden-Walker ' s 常染色体 recessiveness Mecket-Gruber 常染色体 recessiveness Miranda ' s 常染色体 recessiveness Senlor-Loken ' s 常染色体 recessiveness? Three bodies chromosomes 16-18 (Edwards) Three bodies chromosomes 13-15 (Patau) Three bodies chromosomes 21 (Down) 结节性 hardened 常染色体 dominance Von Hippel-Lindau 常染色体 dominance ------------------------------------------------------ kidneys maldevelopment syndrome The kidney maldevelopment syndrome is includes kidney abnormalthe and so on pouch maldevelopment hereditary indication group (seesthe table ). Presently expounds a part of syndromes its special gene andthe protein flaw. The maldevelopment phenotype apparent rate assumes Presently a band, prompts has other gene influence kidneysfinally 表型. The maldevelopment usually all contains the many kindsof organs, Explained the flaw the gene involves the normal organogenesisthe foundation. The histo-pathology discovered that, this kind ofsyndrome light is possible Appears the great pouch to form (for example 结节性hardening), heavy possibly appears the pouch growth exceptionally withthe renal failure (Meckel- Gruber syndrome). 3 kidneys maldevelopment molecular biology The present research discovery has the many kinds of genes andthe kidney maldevelopment related, like WT-1, Pax-2, GDNF, B Gene and so on F-2, BMP-7, PDGF, Wnt-4 in after kidney 胚基expression. Pax-2, c-ret, BMP-7, alpha 3 beta 1 and so on in ureter bud expression. When these genes lack ordestroys, the kidney cannot normally occur with the growth [ 3 ]. Sonnenberg and so on [ 4 ] 补体 RNA and the DNA probeconducts the research with the specificity immune body and theemission mark, the determination Multi- peptides growth factor, heparin structure growth factorand their acceptor, extracellular matrix member and cell surfaceentire Gathers gene and so on element in the kidney growth specificexpression position. For example liver cell growth factor mainly inafter kidney embryo gene Expression, but its acceptor c-met in ureter plumule epidermisexpression. This kind of peptides and its the acceptor are thin in twokind of types On butcher's expression explanation ureter drive pipe formsthe induction to the after 肾间 archery target. Schuchardt and so on[ 5 ] passes Using the gene recombination and the preparation 纯合子invalid sudden change mouse, discovers some influence kidney growththe gene and the multi- peptides, like The shift growth factor - beta, the liver cell growth factor,the insulin type growth factor - II, according to saw finally shows The inference specific gene has the function in the normalkidney. Tyrosine activating enzyme body acceptor c-ret leads in thebranch ureter The tube as well as matches in the nerve nutrition factorwhich the body - neuroglia grows to express. When the mouse c-ret geneis destroyed, leads Sends the entire kidney maldevelopment. Copies the factor genecode protein to be able with the DNA union, moreover has regulatesother gene tables Reaches function. In the mammal kidney growth, Wilms ' tumorgene WT-1 and Pax2 code copies the factor, Its expression form influence kidney cell differentiation [ 6,7 ]. The gene syndrome and the kidney form exceptionally related, inthe table arranges in order Leaves the disease, some syndromes have the heredity, somewhathas located the specific gene flaw with the home position clonetechnology [ 8 ]. These syndromes are being sick the family members to beable to have the remarkable 表型 variation. This kind of situationand in 纯合子 is invalid The sudden change mouse sees the variation is similar, namelythe kidney finally 表型 is decided by the experimental mouse's genebackground. The kidney maldevelopment occurrence is several kind of differentgenes flaws, perhaps meets in the embryo development period sends 畸the factor And so on many kinds of genes regulation barrier finaloutcome. 肾间 the nature - epidermis transforms process as well asureter branch and growth Is complex and the huge gene system guides by, some genes arethe kidney specificity, some rights and wrongs are special . Certain growth factor genes, although they have the timeexpression in the kidney to be active, but when they are destroyedcertainly not shade The loud kidney normal growth, this meant the growth kidneynormal expression each kind of gene has in the function overlaps [ 9]. Another one Plants the possibility is this kind of normal expression formdestruction in the kidney maldevelopment occurrence development thecertain function, or Is the kidney maldevelopment cause. The latter 肾间 nature flaw may cause the kidney , the gene ill should is the dislocation expression, possiblyto kidney The maldevelopment plays the certain role. On clinical hasthe isolation the multi- pouches kidney maldevelopment and theobstruction kidney maldevelopment two Parallel existence case of illness. Congenitalness and theexperimental nature single gene mutation may cause the pouch kidneygrowth to be unusual, these genes The sudden change may change mutually relates. Theoreticallyspeaking, the sudden change may affect: (1) 胚基 proliferation andsplit up ureter drive pipe minute An institute must peptide and matrix protein expression; (2)Ureter drive pipe to after kidney 胚基 signal reaction capacity; (3)Loses After the ureter drive pipe expression starts and maintainsthe kidney 胚基 epidermis induction to need the protein the ability;(4) Latter kidney 胚基 to these letters The number carries on the response the ability; (5) Ureterbud and latter kidney 胚基 cell to signal reaction capacity [ 10 ]. Recently already separated the phosphoric acid glucose phaseomanniteglycoprotein gene, was called the GPC3 gene. The GPC3 flaw and aremany Pouch kidney maldevelopment related [ 11 ]. Although thesingle gene may finally cause the kidney maldevelopment with themulti- genes flaw, but Its 表型 possibly decided to receives the gene regulationwhich affects to be out of balance or the expression change at first,like congenital obstruction and pouch Kidney maldevelopment [ 12, 13 ]. The multi- pouchesmaldevelopment kidney, and in the nature has the growth factor gene inthe pouch epidermis Change. In the mouse obstruction growth kidney, the bloodvessel tense element and the shift growth factor assumes excessivelyexpresses [ 14 ]. Grinds Investigates the proof, in the after kidney growth unusualarea, promotes the acorn tube epidermis to appear the pouch changefactor Pax2 and Bcl-2 same Assumes excessively expresses [ 15, 16 ]. This researchpossibly can provide the important line to each kind of form kidneymaldevelopment pathogenesis Rope. 先天性肾发育不良与分子生物学的研究 摘要 肾发育不良是肾发生异常的临床后果,其典型病理组织学特征是出现原始肾小球和肾小管、软骨样化生等。近年来通过应用靶基因和原位克隆等分子技术对正常哺乳动物肾脏发生分子调控机制的研究,对先天性肾发育不良的发病机理有了更多的了解。本文将对先天性肾发育不良的分子生物学研究近况作一讨论,并对包括生长因子在内的几种基因突变、转录调控障碍及表达变化与肾发良不良的关系进行探讨。 肾发育不良是肾脏未能进行正常生长发育形成的先天性疾病,过去对其发病机理了解甚少,随着分子生物技术的发展和应用,从分子学机理来阐明肾脏的发生,从分子生物学水平对肾发育不良的发生有了较深入的认识。本文就近期对此问题的研究进展作一介绍。1 肾发生与肾发育不良 正常哺乳类肾脏位于间介中胚层,中胚层分化形成前肾导管,经进一步诱导形成中肾导管至输尿管芽,在输尿管芽诱导下,胚体尾端两侧的生肾素分化为后肾胚基,肾脏的胚胎发育正是由输尿管芽和后肾胚基二部分完成的,前者逐步发育成肾盂、肾盏和集合管,后者发育成肾小管和肾小球,最后肾小管和集合管对接,构成正常的肾单位。如果输尿管芽和后肾胚基二部分不能按正常程度发育和实行对接即造成肾发育不良。肾发育不良可以是部分性的,也可以是完全性的。多数类型的肾发育不良伴有囊肿,提示发育不良的各种形式在形成中有共同机制。 临床上常见的先天性肾发育不良包括多囊性、梗阻性肾发育不良以及与基因有关的肾发育异常。病理组织学重要特征是出现原始肾小管和化生软骨。完全性单侧肾发育不良,可表现为无症状。多数发育不良病例中,肾缺陷是双侧性的,提示基因突变在正常肾发育中起重要作用。单侧性疾病则可能是一种获得性损伤所致,该损伤破坏了基因的正常表达,进而影响了对肾成熟有重要意义的蛋白质的产生。2 肾发育不良常见类型 先天多囊性肾发育不良 多囊性肾发育不良(multiple cystic hypoplastic)是一种常见的完全性肾发育不良,多为单侧病变(14-20%为双侧性),患肾失去正常形态,被不规则的大小囊肿所代替,肾脏功能丧失并常伴有输尿管梗阻,是新生儿腹部包块最常见的原因之一。 多囊性发育不良肾外型呈肾形结构,多数病例伴有一个闭锁的输尿管。妊娠早期的多囊肾含有正常发育所必须的成份,包括未诱导的后肾胚基岛和分支的输尿管导管,在此阶段肾单位各段已均可鉴别出囊性改变[1]。生后多囊性发育不良肾的病理组织学变异包括原始肾小管的囊性改变、膨大且结构破坏、具有明显管周围反应的间质、纤维肌环的形成、软骨成分为标志的组织转化等。 先天梗阻性肾发育不良 先天性尿路梗阻在解剖位置上常发生于输尿管和膀胱的连接处,先天性后尿道瓣膜是婴幼儿泌尿系统梗阻的重要原因。先天梗阻性肾的组织学特征与多囊性肾发育不良相似,包括肾单位各段如肾小球的囊性转化、间质膨大且结构破坏、髓质和直小血管显著发育不全、发生管周围纤维肌环、多种形式的肾小球和发育的肾单位各段。与多囊性肾发育不良一样,先天梗阻性肾表现为一系列疾病,其程度与胚胎期尿流阻塞发生的时间有关[2]。表 伴有肾发育异常的综合症------------------------------------------------------综合症 染色体遗传形式------------------------------------------------------尖头并指(趾)畸形(Apert’s) 常染色体显性 致窒息的胸廓营养不良 常染色体隐性 肥胖、生殖机能减退等 常染色体隐性 鳃-耳-肾 常染色体显性 Campomelic发育异常 常染色体隐性 脑-肝-肾(Passarge’s) 常染色体隐性 Fryns’s 常染色体隐性 Goemine’s X-连接的 Goldston(遗传性毛细血管扩张) 常染色体隐性? Hall-Pallster’s 散发的 Ivemark’s 常染色体隐性 Marden-Walker’s 常染色体隐性 Mecket-Gruber 常染色体隐性 Miranda’s 常染色体隐性 Senlor-Loken’s 常染色体隐性? 三体染色体16-18(Edwards) 三体染色体13-15(Patau) 三体染色体21(Down) 结节性硬化 常染色体显性 Von Hippel-Lindau 常染色体显性------------------------------------------------------ 肾发育不良综合症 肾发育不良综合症是包括囊性发育不良等肾畸形在内的遗传性征候群(见表)。现阐明一部分综合症其特异的基因和蛋白质缺陷。发育不良表现型的外显率呈现一个谱带,提示有其他基因影响肾的最终表型。发育不良通常都包含多种器官,说明缺陷的基因涉及正常器官发生的基础。病理组织学发现,此类综合症轻者可能出现巨囊形成(如结节性硬化),重者可能出现囊性发育异常和肾衰竭(Meckel-Gruber综合症)。3 肾发育不良分子生物学 目前的研究发现有多种基因与肾发育不良有关,如WT-1、Pax-2、GDNF、BF-2、BMP-7、PDGF、Wnt-4等基因在后肾胚基表达。Pax-2、c-ret、BMP-7、α3β1等在输尿管芽表达。当这些基因缺乏或被破坏时,肾脏不能正常地发生与发育[3]。Sonnenberg等[4]用特异性抗体与放射标记的补体RNA和DNA探针进行研究,确定了多肽生长因子、肝素结构生长因子及它们的受体、细胞外基质分子和细胞表面整合素等基因在肾发育中的特定表达位置。例如肝细胞生长因子主要在后肾胚基因内表达,而其受体c-met则在输尿管胚芽上皮表达。这种多肽及其受体在两种类型细胞上的表达说明输尿管导管对后肾间质的形成起诱导作用。Schuchardt等[5]通过应用基因重组与制备纯合子无效突变小鼠,发现一些影响肾发育的基因和多肽,如转移生长因子-β、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子-Ⅱ,根据所见到的最终表型推断特定基因在正常肾发生中的作用。酪氨酸激酶体受体c-ret在分支输尿管导管以及配体-神经胶质衍生的神经营养因子上表达。当小鼠c-ret基因被破坏时,导致全肾发育不良。转录因子基因编码蛋白能与DNA结合,而且具备调控其它基因表达的功能。在哺乳动物肾发育中,Wilms’肿瘤基因WT-1及Pax2均编码转录因子,其表达形式影响肾细胞的分化[6,7]。基因性综合症与肾形成异常有关,表中所列出的疾病,有些综合症有遗传性,有些用原位克隆技术已定位出特定的基因缺陷[8]。这些综合症在患病家族成员能发生显著的表型变异。这种情况与在纯合子无效突变小鼠所见的变异相似,即肾的最终表型取决于实验小鼠的基因背景。 肾发育不良的发生是几种不同的基因缺陷,或是在胚胎发育期遇到致畸因子等多种基因调控障碍的最终结果。肾间质-上皮转化的过程以及输尿管分支和生长,是由一个复杂而庞大的基因体系来导向,有些基因是肾特异性的,有些是非特异的。某些生长因子基因,尽管它们在肾发生期表达活跃,但当它们被破坏时并不影响肾的正常发育,这意味着发育肾正常表达的各种基因在功能上有重叠[9]。另一种可能性是这种正常表达形式的破坏在肾发育不良的发生发展中起一定作用,或者就是肾发育不良的起因。 后肾间质缺陷可导致肾发育不良。另外,基因不适应和错位表达,可能对肾发育不良起一定作用。临床上有孤立的多囊性肾发育不良和梗阻性肾发育不良两者并行存在的病例。先天性和实验性单基因突变均可导致囊性肾发育异常,这些基因突变可改变相互联系。从理论上讲,突变可影响:①胚基增生和分化输尿管导管分支所必需的肽和基质蛋白的表达;②输尿管导管对后肾胚基信号的反应能力;③输尿管导管表达启动和维持后肾胚基上皮诱导所需蛋白的能力;④后肾胚基对这些信号进行反应的能力;⑤输尿管芽和后肾胚基细胞对信号的反应能力[10]。 最近已经分离出磷酸葡萄糖肌醇糖蛋白基因,简称GPC3基因。GPC3缺失与多囊性肾发育不良有关[11]。虽然单基因与多基因缺陷均可最终导致肾发育不良,但其表型可能决定于最初受影响的基因调控失调或表达改变,如先天性梗阻性和囊性肾发育不良[12,13]。多囊性发育不良肾,在囊性上皮和间质中均有生长因子基因的改变。在小鼠梗阻性发育肾中,血管紧张素和转移生长因子呈过度表达[14]。研究证明,在后肾发育异常区,促进小管上皮出现囊性改变的因子Pax2和Bcl-2同样呈过度表达[15,16]。此研究可能会对各种形式肾发育不良的发病机制提供重要线索。

实验生物学杂志

据外媒报道,许多动物为了自卫而进化出了伪装“战术”,但一些蝴蝶和飞蛾甚至走得更远。它们已经进化出透明的翅膀,使它们对捕食者来说几乎看不见。由海洋生物实验室(MBL)科学家领导的一个小组研究了这样一个物种的发展,即玻璃翼蝶Greta oto,以揭开这种天然“隐形技术 ” 的秘密。他们的工作发表在《实验生物学杂志》上。

尽管动物的透明结构已被证实,但它们更经常出现在水生生物中。“这是一个有趣的生物学问题,因为陆地上没有那么多的透明生物,”研究主要作者Aaron Pomerantz指出,他是加州大学伯克利分校综合生物学的博士生。“所以我们提出了这样一个问题:它们如何创造出透明的翅膀的实际发育基础是什么?”

蝴蝶的翅膀以其五颜六色的图案而闻名,这些图案是由微小的、重叠的、甲壳质的鳞片创造的,这些鳞片反射或吸收各种波长的光以产生颜色。Pomerantz说,尽管对鳞片着色进行了深入的研究,但对陆生蝴蝶的透明性的发育起源的调查以前还没有做过。他说:“透明度有点像颜色的反面。”

Pomerantz和他的合著者,包括他的博士生导师和MBL主任Nipam Patel,从MBL的胚胎学课程的学生的工作中得到了启发。Patel说:“我决定把我收藏的一些透明的蝴蝶和飞蛾物种带到课程上,并作为一项挑战让学生们看看这些翅膀是如何透明的。”Patel表示:“一群学生通过用各种显微镜对翅膀进行成像来解决这个问题。他们意识到,几乎所有你能想到的使翅膀透明的方法,一些蝴蝶或飞蛾都想出了办法。这就是让我们更详细地研究透明的发展的原因。”

在这项工作的基础上,研究人员使用共聚焦和扫描电子显微镜构建了一个透明性如何在Greta oto中出现的发育时间尺度,从蛹阶段到成年期。他们发现,玻璃翼蝶的翅膀发育与不透明的物种不同,在以后发展为透明的区域,前体鳞片细胞的密度较低。在非常早期的阶段,鳞片的生长和形态是不同的,在透明区域发展出薄的、像鬃毛一样的鳞片,而在不透明区域内则是扁平的、圆形的鳞片形态。

“Greta oto所做的是制造更少的鳞片,并将它们做成这些非常不同的、类似于刚毛的形状,”Patel解释说。“但是把鳞片弄出来只是创造透明度问题的一部分。Aaron还对机翼上的纳米结构进行了一系列观察,这些结构在明亮的阳光下可以防止眩光。“当光线照射到这些纳米结构的小阵列上时,它不会反射,而是直接穿过。因此,这提供了更好的透明度,”他说。

Patel说:“作为人类,我们认为自己很聪明,因为我们想出了如何在玻璃上涂抹防眩光涂层,但蝴蝶基本上在几千万年前就想出了这个办法。”

不寻常的翅膀鳞片和纳米结构只是故事的一部分。第二层蜡质碳氢化合物纳米柱位于翅膀表面,提供进一步的抗反射特性。研究人员检查了用正己烷去除蜡质层之前和之后的翅膀的反射率。

"我们测量了从机翼上反射的光量,"Pomerantz说。"这些实验表明,上层对于帮助减少眩光非常重要。生化分析表明,蜡质层主要由长链正烷烃组成,与其他昆虫物种中发现的蜡质层相似。它们主要被认为是帮助防止昆虫变干或变干的东西。但在这种情况下,似乎它们也被用于这些防眩光特性。"

未来的研究方向可能包括更深入地研究这些透明结构是如何演变的。Pomerantz指出,“如果我们能更多地了解大自然是如何创造新型纳米结构的,这对人类的应用会有很大的启发。”

1、Nature子刊名

(1)Nature Cell Biology

(2)Nature Immunology

(3)Nature Medicine (03年创刊)

(4)Nature Genetics (03年创刊)

(5)Nature Structural & Molecular Biology (Nature Structural Biology)

(6)Nature Materials

(7)Nature Biotechnology

(8)Nature Chemical Biology (05年创刊)

(9)Nature Physics (05年创刊)

(10)Nature Neuroscience

(11)Nature Methods (04年创刊)

临床医学类期刊

(1)Nature Clinical Practice Cardiovascular Medicine

(2)Nature Clinical Practice Endocrinology & Metabolism

(3)Nature Clinical Practice Gastroenterology & Hepatology

(4)Nature Clinical Practice Nephrology

(5)Nature Clinical Practice Neurology

(6)Nature Clinical Practice Oncology

(7)Nature Clinical Practice Rheumatology

(8)Nature Clinical Practice Urology

2、Science子刊名

(1)Science Advances

(2)Science Translational Medicine

(3)Science Signaling

(4)Science Immunology

(5)Science Robotics

3、CELL子刊名

(1)Molecular Cell:1997年创刊。细胞生物学、分子生物学。

(2)Developmental Cell:2001年创刊。发育生物学。

(3)Cancer Cell:2002年创刊。癌症领域。

(4)Cell Metabolism:2005年创刊。代谢领域。

(5)Cell Host & Microbe:2007年创刊。感染症领域、微生物学。

(6)Cell Stem Cell:2007年创刊。干细胞领域、再生医学。

扩展资料

Science期刊发展历程:

1880年,纽约新闻记者约翰·迈克尔斯(英语:John Michaels)创立了《科学》,这份期刊先后得到了托马斯·爱迪生以及亚历山大·格拉汉姆·贝尔的资助。但由于从未拥有足够的用户而难以为继,《科学》于1882年3月停刊。

一年后,昆虫学家Samuel Hubbard Scudder使其复活并取得了一定的成功。然而到了1894年,《科学》重新陷入财政危机,随后被以500美元的价格转让给心理学家James McKeen Cattell。

1900年,Cattell与美国科学促进会秘书Leland Ossian Howard达成协议,《科学》成为美国科学促进会的期刊。

在20世纪早期,《科学》发表的重要文章包括托马斯·亨特·摩根的果蝇遗传、阿尔伯特·爱因斯坦的引力透镜以及埃德温·哈勃的螺旋星系。1944年Cattell去世后,AAAS成为《科学》新主人。

参考资料来源:百度百科-nature

百度百科-CELL (《细胞》期刊)

百度百科-科学 (美国科学促进会官方刊物)

《细胞》(Cell)杂志为另一份同行评审科学期刊,是由爱尔塞维亚(Elsevier)出版公司旗下的细胞出版社(Cell Press)发行。主要发表实验生物学领域中的最新研究发现。《细胞》是深受关注并具有较高学术声誉的期刊,刊登过许多重大的生命科学研究进展。与《自然》和《科学》一样,是全世界最权威的学术杂志之一。是评选诺贝尔奖,竞选院士,展示大学和科研机构研究实力的重要依据,单从其影响因子来看,它一直高于《自然》和《科学》两杂志,表明它所刊登的文章广受引用。英国著名杂志《Nature》是世界上最早的国际性科技期刊,自从1869年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。影响因子(20年最新数据)。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。《Nature》网站涵盖的内容相当丰富,是最有名望的科学杂志之一,是科学界普遍关注的,国际性、跨学科的科学杂志。 《科学》(Science)是美国科学促进会(英语:American Association for the Advancement of Science,AAAS)出版的一份学术期刊,为全世界最权威的学术期刊之一。该杂志于1880年由爱迪生投资1万美元创办,于1894年成为美国最大的科学团体“美国科学促进会”(American Association for the Advancement of Science ,AAAS)的官方刊物。全年共51期,为周刊,TOP期刊,《科学》也刊登关于科学的新闻、关于科技政策、科学家感兴趣的事务的观点。《科学》是发表最好的原始研究论文、以及综述和分析当前研究和科学政策的同行评议的期刊之一。

生物实验教学论文

初中生物教学论文:让学生动起来要:“活动化教学”具有源远流长的理论和实践基础。但大都冠以“课外”前提。如何在生物学科课堂教学中开展活动化教学,给学生提供参与课堂教学的机会,同时为学生创造自我实现的条件,从而激发了学生主体积极性,让学生在活动中学,在快乐中学,有利于提高生物课堂教学质量,培养学生知识、技能、情感等综合素质,促进学生的全面发展。如何实现生物课堂教学活动化?我校生物科组教师对此进行了专题研究与实践,通过在教学设计与实施中抓住活动中的“动点”,设计好“动法”,“激活”学生,取得了良好的教学效果。 关键词:初中生物 课堂 活动化教学 动点 动法 存在问题 生物活动教学是指在初中生物课堂的教学过程中,建构一些既具有教育性、创造性、实践性,又具有生活性、趣味性的学生主体活动,让学生在活动中学习,在快乐中学习,以提高学生整体素质全面提高为目的的一种新型的教学观和教学形式。 1、生物学科课堂教学活动化的必要性 “活动教学”具有源远流长的理论和实践基础。国外早期可追溯到卢梭的“自然教育论”以及后来杜威提出的“学校及生活”、“从做中学”的教育思想。国内从两千多年前荀子的“不闻不若闻之,闻之不若见之,见之不若知之,知之不若行之,学至于行之而止矣。”,到陶行知先生的“教学做合一”,都十分强调充分调动学生的多种感官让学生动起来,让教与学达到最好效果。 我国的活动教学先后在课外活动、活动课、活动、活动类课程、科学探究课、研究性学习、综合实践等活动课程中得到充分体现和发展。但在具体学科教学过程中,这方面的研究比较欠缺。因此,初中生物课堂教学中如何设计相关的教学活动,使学生在快乐中学习,积极主动地去学习,生动活泼地去探索,积极热情地去交往,是初中生物教师面临的一个新课题。 生物学科课堂教学活动化是新课程改革的需要。我国义务教育新一轮课程改革的基本理念是改变人才培养模式,倡导探究性学习,实现学生学习方式的根本变革。“充分调动、发挥学生自主、探究、合作的学习方式”成为本次课程与教学改革的核心任务。学习方式的转变离不开教学方式的改革。教学方式的改革必须实现三大转变:教学内容从过去的以教材为中心的单一书本知识转变为以教材为轴线,以活动为纽带,与现实生活紧密联系的多元化的教学内容;教学方法从以知识量为目标,讲授为基本方法的填鸭式教学转变为以能力为目标,以活动为基本方法,集中表现为“做中学”的开放式教学;教师的角色也由知识的传授者转变为学生自主、探究、合作学习活动的设计者和组织者。实现上述三个转变的核心,是能否有效地将“活动”引入课堂,让学生真正动起来。因此,“活动化教学”是实施新课程学科课堂教学较为适宜的教学方式。 生物学科课堂教学活动化也是生物学科本身教学特点的需要。生物学本身就是一们实验性科学,大量的实验、观察、操作、思考、探究,讨论意味着生物学习过程的活动性,学生要获得生物学知识,既要动手,还要动脑。活动寓生物学知识于学习,探究于游戏之中,既体现生物学知识的科学性,又符合学生认知发展规律,故能大大激发学生学习生命科学的兴趣。 生物学科课堂教学活动化还是初中学生心理发展的需要。初中学生活泼、好动、好奇心强,喜欢探索,不满足。“好动与不满足是进步的第一必需品。”活动符合他们的兴趣和动机,也可为学生个性的发展提供广阔的空间。 2、生物学科课堂教学活动化的研究实施 谈到“活动”,人们普遍想到学科课堂以外,冠以“课外”前提。即使是生物课堂中活动,为了赶进度,许多学校也多是延续到课外,学生自行开展,教学质量难以控制。我们应该让生物课堂教学也“活动”起来,进行课堂教学活动化研究,让学生用“动”的方法学习,在“动”中学,解放学生头脑、双手、眼睛、思维、空间,使我们的课堂真正成为学生主体的课堂。那么如何实现生物课堂教学活动化?我校生物科组教师对此进行了专题研究与实践,取得了良好的教学效果。我们认为,实现生物课堂教学活动化关键是:在教学设计与实施中一定要抓住活动中的“动点”,设计好“动法”,“激活”学生。 2.1 寻找“动点” 2.1.1 “科学、人文”的氛围有利于激发学生的“动点”。“科学、人文”的学习氛围即民主、和谐、平等、合作的师生关系。给学生提供参与课堂教学的机会,为学生创造自我实现的条件是主体发展的前提。让学生享受到学习快乐,从而激发学生主体积极性,激发学生“动点”。如在探究《人的反应速度》时,我首先在前面表演了抛接硬币,一个、两个、三个,其中我有成功、也偶尔有失败。成功时,同学们为我鼓掌,失败为我叹息。此时,师生的关系已经拉近,在不知不觉中已激发了学生“动点”,当我刚停下,许多同学争着“试一试”。当即请两位同学上台比赛。课堂气氛一下活跃起来。此时自然引出课题,再顺势启发:反应速度还与哪些因素有关?你想探究反应速度在哪方面的问题?学生:“反应速度与人的性别有没有关?”“反应速度与人的高矮有没有关?”“反应速度与人的注意力有关吗?”“反应速度与心理素质有关?”“反应速度与手指长短有没有关?”等等,全班一下提出了39个不同的问题。人文、民主、平等的学习氛围,放飞学生心灵,学生的创造性思维得到极大发展。紧接着我鼓励大家以四人小组为单位选定探究课题,设计实验方案,开展探究实验。整节课大家在快乐活动中积极主动地学习。 2.1.2 从学生的生活中挖掘“动点”。学生的生活与经验是接受教育、学习理解的基础,所以,要通过日常生活中具体的经验来学习,使教育与学生的生活密切相关。生物学本身就是一门生活中的科学。在教学中充分考虑学生的身心发展特点,结合他们的生活经验和已有知识设计富有情趣和意义的活动,使他们有更多的机会从周围熟悉的事物中学习和理解生物知识,学会生活。如在讲《鸟与空中飞行生活相适应特点》时,折纸飞机是大家从小就玩的游戏,但要折得好,飞得远也不容易,有一定技巧。课堂上通过折纸飞机比赛,看谁的纸飞机飞的最高最远,研究分析飞得高远的原因:纸材质轻还是重;纸大小;飞机翅膀大或小;机头折法……最后引导得出纸飞机要飞得远,必须解决“三个力”:重力、阻力、动力。那“鸟是怎样解决空中飞行的这三个力?”引导大家分析讨论课本中资料,总结得出鸟适于与飞行生活相适应的特点,水到渠成。又如许多同学家养有宠物,如何解决宠物随地大小便?同学们根据经验,提出了多种解决方法,促进了对条件反射的理解。此外,利用学生关注和社会正发生的热点问题,学习相关的知识,也是调动学生学习兴奋性、激发“动点”的有效方法。如2003年我国非典的流行为我们在讲初中生物传染病和免疫提供活生生的情景和材料。总之,现实生活为生物课堂教学提供了最丰富的活动内容。只要留心,你就会发现无处不有丰富的教育环境与教育资源。2.1.3 创设生动的教学活动情景,激发“动点”。俗话说,良好的开端是成功的一半。如果我们能在活动的起始阶段多着笔墨,多动脑筋,使创设的教学活动情景具有针对性、趣味性、创造性,活动中常会起到意想不到的效果。如每节课,我会更改电脑桌面背景,将生物科技成果与生物科学家作为桌面,通过猜一猜、听一听、讲一讲,动一动活动,极大吸引学生兴趣,调动学习积极性,而且有利于培养学生的创新思维,引发很多疑问,让学生真正动起来,课堂也真正活起来。此外,我们还充分利用媒体资源,教师课前收集大量科技录象片:如基因、克隆人、病毒、试管婴儿、吸烟、吸毒的危害、人体奥秘等等,穿插在相关的课堂教学中,也为生物活动教学开展、激发学生学习兴趣,实现教学目标,提供了条件。 2.2 设计“动法”。 初中生物课堂活动教学旨在让学生生动活泼、愉快学习,德、智、体协调发展。根据初中生物教材内容、教学目的及初中生的心理特点,我们在初中生物课堂教学中主要设计以下几类活动: 2.2.1 游戏类。人们对喜欢的东西学得最快。学生对于游戏有很强烈的兴趣。陶行知说:“学生有了兴味,就会用全副精力去做事。所以,学与乐是不可分离的。”游戏活动能充分调动学生的情感因素,使其思维和情感需求得到和谐发展,在游戏中,学生快乐学习,快乐发展。教学中我们常采用拼图游戏、竞猜游戏、填字游戏、角色扮演游戏等。如我们采用人体骨骼拼图,消化系统拼图;编制食物网和“一个也不能少”,跟我做生态球,猫和老鼠、听声音比赛,神经调节系列活动等等。通过各种活动,变具体为抽象,寓知识于游戏中,极大激发学生兴趣和参与欲望,充分调动每位学生学习积极性,促进人人动手、个个动脑,个个动起来。每次教师走进教室,学生就会上前追问,今天做什么活动?如在介绍《生态系统》一节时,我们设计两个学生参与活动:《编制食物链和食物网》,《一个也不能少》。如讲到生态平衡时我们设计了活动《一个也不能少》。事先编制好一个网,请10位同学出来分别代表生态系统中的各种成分,其中一个代表人类。让人坐在网中间,其他同学将他抬起来代表生态系统中其他成员支撑着人。当人类破坏某一环境因素如使水污染,同学分析水污染会导致其他相继污染。当说到某因素污染,代表相应的成分的同学就离开,同学一个一个离开,坐在中间的人受到的威胁越来越大,也越来越紧张,越来越害怕自己掉下来。通过学生自己体会,让他们真正感受到生态系统的各种成员是相互依存,相互影响的;人类如果不遵照客观规律,按规律办事,破坏环境,最终会遭到环境的报复影响人类自己的生存;生态系统中的成分一个也不能少,保护环境人人有责。又如:在初一《营养物质》的教学中,我们设计了《医生与病人》的游戏活动,“医生”背对黑板,“病人”面向黑板。当教师投影出某种营养物质缺乏的疾病名称,“病人”说出该病的主要症状,请“医生”诊断,并提出合理建议。课堂气氛非常好,同学们踊跃参加。通过医生与病人的扮演活动,同学们轻松、愉快地掌握了所学知识。 2.2.2 制作类。前苏联教育家苏霍姆林斯基曾经说过:“儿童的智慧在他的手指尖上。”意思是说,儿童多动手操作会促进智力的发展。从脑的结构看,人的大脑皮层的各种感觉和运动部位中,管手的部位所占面积很大,所以手的运动能使大脑的很大区域得到训练。俗话说:心灵手巧。训练手就是训练脑,“十指连心”手巧才会促进心灵。在课堂上,我们设计许多制作活动,如:细胞模型、人体骨骼模型、耳模型、骨骼肌在运动中的协调作用的模型制作,环境污染课件、手抄报等等,培养学生动手动脑的习惯,同时也充分挖掘学生的创造潜能。如在学习生态系统时,我们设计《跟我做生态球》的活动,目的在使学生在制作“生态球”及观察中认识生态系统和生态平衡的真正含义。通过实验和观察提高学生学习生态环境知识的兴趣,培养实验能力、观察能力和思维能力,树立环境观念,提高环境意识。首先,老师通过展示各种各样的生态球图片和自制生态球,吸引学生兴趣,再利用FLASH 动画引导学生分析瓶中生态系统组成成分,通过讨论、提出假设、设计方案、制做生态球,观察、记录,分析讨论。每个学生都积极参与其中,学生思维活跃,气氛热烈。如果没有学生的主动参与、直接体验与感悟,是难以充分发挥活动教学的特殊功能与价值的。 2.2.3 探究实验类。如光对鼠妇生活的影响,种子结构和成分的探究,种子萌发的条件探究、探测脉搏与运动关系,探究反应速度……。如在探究鱼鳍作用、观察鱼呼吸时,我们没有完全照搬教材,在实验材料、教学方法等方面都根据实际作了相应改变。在课堂上,给予学生极大的自由空间,教师只适当介绍实验内容、目的,实验器材、提出纪律要求,然后让学生根据所给材料自己设计方案,自己开展实验。实验时,因为当时季节问题,鲫鱼比较少,价格较贵,所以我们选用小金鱼,实验时发现金鱼比鲫鱼灵活很多,在观察红墨水从口入从鳃出的时候,按照教材方法将红墨水滴在鱼嘴前方时,整杯水马上变红,无法观察水进出的方向。怎么办?当时教师做了适当引导:“你们可以抓住鱼直接滴在口中观察,也可以尝试在不伤害小鱼生命情况下采用其他方法”。最后每个小组都找到相应方法观察到红墨水从口入从鳃出现象。 方法一:“让鱼在染了红墨水的烧杯里游一会,再放回清水。”;方法二:“将鱼放在桌上蜡盘,因为蜡盘面积大,水浅 ”;方法三:“用手挡住鱼不让游动”;方法四:“用桌上绑鱼鳍的塑料片拦住鱼”;方法五:“用手抓住鱼,直接往鱼口滴墨水”;方法六:“减少水,使鱼游速减慢”。并且对老师介绍的方法提出建议,认为直接滴墨水方法太粗鲁,容易伤害小鱼。学生的创造潜能是巨大的。开放性的活动为学生创造力培养提供自由空间。不仅培养了学生的动手能力,积极观察、思考能力、合作精神,同时也培养了学生珍惜生命的良好品德以及不盲从,敢于向老师、权威挑战的科学探究的精神。 2.2.4 设计与创作类:我们开展了生物园设计、宠物条件反射建立设计,新的动物运动方式设计与制作、动物通讯方式探究方案设计、营养食谱设计…… 此外还有调查、分析讨论等等。 以上的各种活动过程需经历亲身实践,记录数据,分析归纳,得出结论等综合过程,眼、脑、手、全身并用才能完成。其中动手实践是个核心环节,体现了活动的本质特点,离开这一环节即失去了活动的特点。 总之,课程中生物学科的价值不只体现在它的结论中,更在于它的发现和发展过程之中。知识永远是一条河流,它在不断地演变、充实和发展。在帮助学生学习和继承人类优秀文化遗产的同时,更要帮助其学习和获得镌刻在其中的情意、态度和认知能力。这些仅靠接受和记忆学习都是不能获得的,只有通过对科学发现过程的亲身直接体验才能获得。而学生只有在实践中才能真正体验学习的过程、学习的价值,才能养成探索,追求真理的顽强精神,才能使学习成为人的生活有机的一部分。教学中通过设计丰富多彩的活动,引导学生积极用眼、用口、用脑,在活动中启动多种感官去获得直接经验,让学生在实践和体验中独立思考,提高解决问题的能力。活动化教学,激发学生学习兴趣,培养学生能力,真正减轻了学生学习负担。作为非中考科目,学生学得轻松,乐学、爱学。 3.存在问题 3.1 课堂组织。生物课堂活动化教学,有效地促进学生学习的积极性和主动性,激发学生学习潜能,扩大了学生的创新思维,发散思维,活动中学生情绪激昂,教师如组织不当,容易出现为了活动而活动,忽视学习目标思维内化活动。要做到形、神结合,形散而神不散。师生需要默契,老师更需要有较强组织能力。不是每个老师都能很好地控制。 3.2 课堂评价。由于不同班级,不同学生,自主学习能力存在一定差异,兴趣爱好也有差异,从而导致在生物课堂活动化教学具体实施过程中,教学进度与产生效果产生一定差异。因此,在活动中如何及时、科学地评价课堂活动化教学效果,具有一定困难。 3.3 教师的知识与能力。生物课堂教学内容是丰富多彩的,具有很强的时代性的,因此活动形式应该具有多样性,老师应该具备渊博的知识和不断进取的精神。但是对于新课程,教师普遍缺乏相关的教学经验和资料,在教学活动设计中会遇到很大困难,深感自己知识和能力严重不足,故往往会需要花很多精力和时间去搜集资料,不断学习,给自己充电。 参考资料: 1、《我国活动教育的回顾与前瞻(代序)》全国活动课程与活动教学专业委员会主任委员吴惠青 2、《愉快教育》基础教育课程改革教师通识培训书系。 3、《生物新课程标准解读》 4、《活动教学》基础教育课程改革教师通识培训书系。

生物模拟性实验教学应用的论文

一、初中生物实验教学现状

初中生物实验教学是培养初中生学科素养和科学技能探究的一项重要教学训练措施。20世纪60年代的国外教学中,就已经把生物实验教学的基本方法和原理体现在教材之中,美、日、英的教学改革中,尽管方式不一但都将其作为重点研究和应用对象加以重视。2000年以后,我国教育部门颁布的《普通初中生物课程标准》中,以“主动参与、勤于动手、善于处理信息能力,善于分析解决能力和合作交流能力”为指导思想的课改理念深入人心。在学科全面发展中,生物实验教学也在与时俱进,在实验教学中将新课标的理念渗透进去。尽管如此教法单一,以教师为中心的实验教学正在社会范围内被广泛应用。实验教学内容陈旧,对学生的学科素养来说是一大瓶颈。以此为基础展开的教学,是教师充分吃透教材的基础上产生的,学生并没有积极性广泛参与到教学实践中去。

二、模拟性实验研究目的和意义

模拟性实验是基于初中生身心发展状况,为学生搭建的实验教学平台,是初中实验的策略创新。其研究的主要目的是面向全体初中生,提高生物学科科学素养,将探究性学习,贯穿到具体的学科研究形式之中。模拟性实验与实际演示实验相比,不需要浪费珍贵的生物材料,更能节省学生花费,且简单易于操作。学生可以直观化地了解不能用感观了解的现象,可以促成学生形成自身的思维方式,从整体到局部、从宏观到微观、从简单的实验之中窥探到具体的实验原理。它是初中生适应现代生活和未来发展需要的要求,也是着眼于改革,挖掘实验教学创新功能,培养学生创新精神和实践能力的要求。

三、模拟性实验在初中生物实验教学中的应用研究

以多媒体计算机仿真技术,将生物实验课程贯穿到具体的实验教学中,这是汇集多媒体、教师、学生三位一体的互动式情境式教学,其软件技术和功能的开发,应用于现代生物课堂之中,给学生带来了无限惊喜,大大提高了他们学习兴趣。模型性教学场景中,学生可以自由观察实验,发挥自身想象,加上教师正确引导,从而创新自身技能,不断发现问题、提出问题、解决问题,最后验证自身实验能力。例如“植物的组织培养”实验,在课堂上不可能花费大量时间和精力去组织采集实验,除了浪费学生时间和精力外,组织起来难度也较大。模拟性实验,是基于现代计算机软件的高科技内涵,来实现同步实验和科学演示讲演的课程。这样不断演示的过程,不但活跃了课堂气氛,还以探究性问题,使学生心理产生期待,从书本理论教学和实践教学的桎梏中走出来。初中生物模拟性实验教学的'课堂进行,以五彩绚丽、不断变换的画面刺激学生感官。从现代新型教学方法上分析,是一种直观性、富有成效性的教学。以动态的教学,克服生物实验的繁杂程度,将教学内容贯穿到三维动画技术治中,让学生从微观的模拟小世界里窥探到大世界;或者从宏观的大环境里,见证草长莺飞、候鸟迁徙的过程。

从效果来看,要比呆滞、枯燥、空洞的实验教学空架子更能显示出模拟教学本身的价值。模拟数字化教学平台的设置,能使多媒体虚拟实验教学情景再现,使学生观察到细胞破壁、人体基因突变、机器人运转、试管婴儿、人体构造、蚂蚁储物、蚕从蛹到蝴蝶的生长规律、蝴蝶扇动翅膀的频次。对于生物这些抽象化的概念,利用数字实验室模拟式教学,突破时间和空间限制,使学生保持持久不灭的激情,为他们进一步理解生物习性、结构特征与生存环境做足了准备。由模拟化的“虚”升华到课程问题设置答辩的“实”,不同环节的变迁,能使学生的思维突破课堂的限制自由地发挥想象,从而在智力和思维上形成全面的发展趋势。模拟性电子教学实践平台教学的不断深化,使得初中生物实验教学获得了事半功倍的成果。生物教学的实践性特征,使得生物教学不等同于其他理科教学直观实用的演示教学。基于新课改的动态方案,多媒体数字化模拟试验教学,更能迎合初中生发展特点,从科学策略上分析,它是生物实验教学中一种高效的辅助教学手段。从整体实践来看,模拟试验并不能滥用,它也不是万能的,在实际教学中,除了要有计划外,还要实现它与其他教学手段的有机联动,才能最终促成这种颇具优势的教学方法。

一般写论文之前都是要找下参考文献的~你去看下(计算生物学、生物物理学)吧~争取早日完成论文

细胞生物学实验论文

动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位。下面是我为大家整理的动物细胞工程论文,供大家参考。

摘 要 动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位,本文就如何提高学生对本门课程的学习兴趣作一探讨,以为动物细胞工程这门课程的教学改革提供参考。

关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学

中图分类号:G424 文献标识码:A

Interesting Teaching of Animal Cell Engineering

XU Yipeng

(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory,

College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)

Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline, animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course, in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.

Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching

细胞工程是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程,是理论与实践相结合的典范,在现代生命科学的研究中,细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台,代表着现代生物工程最新的发展前沿,在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用,在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分,主要内容包括:细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事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。通过近两年的教学实践和改革,笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。

1 合理定位课程,让学生充分认识到本课程的重要性

我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设,学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习,这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程,其教学目的也必然有别于必修课程。因此,教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理,而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造,让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程,而是一门理论和实践结合非常强的课程,是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为,在教授此课程时,需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心,联系现代生物技术产业,使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和 方法 及其应用。

2 上好第一节课,吸引学生眼球

上好第一节课,也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分,大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来,但是却不能引起学生的兴趣,笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时,笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座,以激起学生的兴趣。

3 紧跟时代步伐,更新教学内容

目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、__勇版《细胞工程》(高等 教育 出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等,笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多,但生物技术发展日新月异,教材的更新速度根本无法赶上,因此,必须及时查阅相关文献或信息,传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。

4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识

单纯理论的讲课效果,或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好,因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识,这样一来,学生课上的专注度明显提高,收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时,笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目,其中就有不少抗体制备技术,这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时,引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件,让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时,引入广州“代孕事件”。

5 合理利用多媒体技术

动物细胞工程是一门综合性很高的课程,传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用,通过多媒体技术,我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息,甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时,可以发散学生思维,不但可以补充书本内容,也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时,可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时,可引入《人兽杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时,可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息,可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口,也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来,多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用,否则就主次不分,学生把握不住重点,效果就会适得其反。

6 在讨论中实践实验

笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验,实验内容为细胞培养的基本过程,基本为验证性实验,但这并不妨碍学生对知识的学习,这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前,笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等,让学生思考视频中实验人员的操作规范问题,让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中,引导学生对比实验前后结果,得出自己的结论,比如在做细胞培养基过滤实验时,教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况,判断污染微生物的类型,从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。

7 结语

动物细胞工程是一门综合性非常强的课程,唯有调动其学习的兴趣,学生才有学习积极性,才有可能得到好的教学效果。通过这两三年的兴趣教学法,笔者所教授的动物细胞工程深受学生喜爱,学生有时更简称笔者为“细胞老师”。当然,对于动物细胞工程课程,除了兴趣教学法外应当还有 其它 教学方法 与之相辅相成,共同达到良好的教学效果。

摘要对生物工程专业的动物细胞工程实验进行了开放式实验教学模式探讨,通过实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文 报告 、实验 总结 等5个教学环节的实施,达到了较好的教学效果。同时分析了此种教学模式存在的问题与改进 措施 ,以为切实搞好开放实验教学活动提供参考。

关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学

AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design,project discussion,experiment operation,experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While,existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.

Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology

西南科技大学地处四川省绵阳市,是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业,其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科,对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面,较强的实验、实践能力和创造能力。因此,笔者在优化理论教学的同时,也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学,强化实验与实践能力的训练,培养学生的动手能力,激励学生学习兴趣和创新精神,提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验,且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设,实验方法刻板,学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发,限制了创造性思维的发展,不能充分调动学生的积极性和能动性。因此,生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来,西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入,大大改善了本科生实验条件。2010年,生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机,根据实际情况,申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”,得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中,不仅考虑了实验室软、硬条件的改善,同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。

1课程简介

《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课,主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分,在课程的教学过程中,动物细胞工程的实验周期相对稍短一些,同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些,因此,在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。

2教学形式

教学共分为5部分内容,包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。

实验方案设计

笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中,发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理,在课程结束时,安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立,该设计既是理论课程的一个结课报告,也是本实验的一个实验指导。为节省材料,将学生分成几个大组,每个大组8个人,然后每个大组再分成4个小组,每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠,每个小组的学生根据自己的兴趣,可自由选择目的细胞,包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞,便于同学之间的相互交流和学习,同时也节约了材料。

该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案,包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中,要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项,这就要求学生认真思考自己所需要的材料,因为每组学生所做的细胞不同,采用的培养及纯化方法也不相同,所需要的材料也不相同,包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管,甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性,而不再像以前一样由老师准备好所有器材,自己只需要按照老师指定的步骤,将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。

方案讨论

方案设计好以后,教师进行修改,主要指出一些原则上的错误,让学生进行改进,然后进行交流。挑选一个比较典型的小组,向大家汇报,让同学来指出其设计上的不足,再在老师的指点下,比较自己的方案,这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后,给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像,详细介绍在操作中的注意事项,特别是一些细节问题,让同学们事先有所了解。

实验操作

大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改,经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材,自己进行清洗、包装和灭菌处理,配制所需的试剂,按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中,由于细胞生长的进度不同,同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾,实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式,保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中,要求学生每天来观察细胞生长情况。

实验论文报告

该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告,要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的,由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多,多种方法大多可以使用,学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行,但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细,以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分,要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符,应分析原因,列出改进措施。最后,要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。

实验 总结

课程结束后要对此次实验的情况进行总结,对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节,及操作上的一些不正确的地方,让学生明白自己的不足之处。

3教学效果

此次开放实验教学,总体来说还是取得了较为满意的效果,与以前传统的实验教学方式相比,该教学主要达到了以下目的[3-4]:

真正做到了理论和实践相结合

由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程,在课程讲授过程中,会涉及到许多与实验操作有关的知识,而学生以前并没有相关知识的积累,讲解起来非常空洞。比如,在讲授原代细胞的制备方法中,会包括酶消化法和组织块法2种方法,这2种方法有何优缺点,应怎样根据实际情况进行选用等,这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识,而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。

另外,由于要求学生自己动手设计实验方案,而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上,这就要求学生在实验方案设计的同时,必须理清楚方案设计的理论依据,同时也培养了同学们查阅资料、阅读 文献的能力。

有效培养了学生的动手能力、思维能力,训练了从事科研工作的基本功

由于实验带教老师仅指出实验的名称,提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等,其余由学生通过阅读教材、查阅资料,明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容,并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中,学生始终处于主体位置,教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能,完成整个实验,包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战性,试验结果不是预先知道的,学生必须对实验中出现的异常现象及时分析,并提出相应解决办法,这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的 科学态度,调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作,平时大家都不太重视,而通过实验,就有了切身体会,有的同学在做过滤除菌制备培养基时,由于无菌工作未作好,导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同,也进一步拓宽了学生的知识面,充分挖掘了学生的创造才能,促进学生科学素质的提高,培养学生的综合能力。

实验结束后要求学生按照 论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说,撰写论文是一件遥不可及的事情,现在他们具有了论文的素材,就可以模仿科技论文的写作要求去完成,使学生获得了撰写科研论文的训练,掌握了从事科研工作的基本功。

加强了老师和学生之间的交流,增进了师生感情

由于学生频繁出入实验室,与老师接触的时间增多,师生之间可广泛的进行交流,可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。

培养了责任心和科学态度,提高了兴趣,增强了自信心

实验分小组,做到任务到人,每个人对自己培养的细胞都爱护有加,这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同,同学之间是用自己的劳动成果做比较,都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验,获到了很好的结果,会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气,但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上,在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外,由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行,增进了同学的团结、互助、协调的精神。

提高了师资队伍水平和实验教学质量

开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的 发展水平,涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响,对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用,这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路,是培养学生创新能力的必备条件。

4存在的问题与改进措施

实验室配套设施不完善

由于实验人数剧增、延续时间较长,仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作,所以,大部分操作都在超净台上进行,这样就造成对超净台需求的矛盾。而且,因为同学们大多是新手,操作时非常小心、谨慎,这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验,设备流动速度慢,同学们等待时间较长。另外,由于学生人数多,人流量大,导致无菌室有名无实,也由此使一些同学的实验材料被污染。

增加了教师的实际工作量

设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备,缓解实验室设备紧张的压力,在一个规定的时间段,采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验,同学们无论中午、晚上,只要有时间就可以到实验室做实验,由于学生以前没有受过这样的训练,教师必须随时在场给学生提供帮助,这就要求教师做出更多的奉献。另外,由于学生采用了各种各样的材料,教课老师需要查阅大量的资料,自己做一些预备实验,这样才能更好地指导学生。

加大了实验费用开支

实验要求学生自己准备实验材料和试剂,这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料,从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致,虽然老师在审阅设计方案时,取消了一些耗费较大的项目,但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料,也造成了实验开支的大大增加。

5结语

与课堂理论教学相比,实验教学更有利于培养学生的创新能力,实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所,是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事,综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。

6 参考文献

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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!

细胞工程论文

细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说,它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。下面是我为大家整理的细胞工程论文,欢迎阅读。

【摘要】 目的制作去细胞肌肉组织工程支架,并检测其与人羊膜上皮细胞的生物相容性。方法 采用TNT和十二烷基磺酸钠结合的化学萃取方法制作去细胞肌肉组织工程支架,冰冻切片观察其结构。将人羊膜上皮细胞种入支架培养7 d后,用免疫组化检测羊膜上皮细胞的增殖活性、NT3及BDNF的表达,扫描电子显微镜观察其超微结构。结果 支架中细胞去除完全,其主要结构为平行排列的管状结构。细胞外基质的主要成分弹性纤维和胶原纤维保持完好。羊膜上皮细胞在支架里有增殖活性,并呈现NT3、BDNF免疫反应阳性。扫描电镜显示,羊膜上皮细胞在支架中分布均匀,生长良好。结论 成功的制作了去细胞肌肉组织工程支架,其与人羊膜上皮细胞有良好的相容性。

【关键词】 去细胞肌肉;人羊膜上皮细胞;生物相容性

近年来组织工程研究的重要进展之一就是采用自体或异体移植物制作天然生物降解材料的组织工程支架。其中去细胞移植物与机体有良好的生物相容性。去细胞肌肉支架可作为生物工程支架支持神经细胞轴突再生。Mligiliche等〔1〕把去细胞肌肉移植入大鼠坐骨神经缺损处,4 w后发现有大量神经轴突长入去细胞肌肉支架中。由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限,去细胞肌肉支架要发挥更大的作用往往需要向支架中植入种子细胞〔2,3〕。研究表明羊膜上皮细胞可分泌多种神经因子〔4,5〕,促进神经元轴突的生长,是一种良好的治疗神经系统疾病的种子细胞。本研究利用化学去细胞的方法制成去细胞肌肉支架,并把羊膜上皮细胞种入去细胞肌肉支架内,探究两者的相容性,为开展组织工程治疗神经系统方面的疾病提供新的途径。

1 材料与方法

材料

实验动物 Wistar 大鼠由吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供。

试剂 IMDM培养基及小牛血清由Hyclone 公司提供。5′溴尿嘧啶核苷(BrdU) 及BrdU 单克隆抗体购自Neomarker公司;神经营养素(NT)3,脑源性神经营养因子(BDNF)兔抗人多克隆抗体购自武汉博士德公司,SABC免疫组化试剂盒购自福州迈新生物公司。人羊膜上皮细胞株为本实验室保存。

方法

去细胞肌肉支架的制备 参考 Brown等〔6〕去细胞膀胱的制作方法制备去细胞肌肉支架,简述如下:取Wistar大鼠腹锯肌,放入蒸馏水中,在摇床中以37℃、50 r/min摇48 h后,转入3%的TritonX100溶液,摇床中37℃、50 r/min摇48 h。然后放入蒸馏水中,摇床37℃、50 r/min摇48 h。换成1% SDS溶液,摇床37℃,50 r/min摇48 h。PBS洗24 h。PBS中4℃保存备用。

支架形态结构的观察及成分鉴定 肉眼观察去细胞肌肉的形态。去细胞肌肉用4%多聚甲醛PBS固定1 h,5%蔗糖90 min,15%蔗糖90 min,30%蔗糖过夜以梯度脱水,OCT包埋,冷丙酮速冻,之后放入-70℃冰箱保存。恒冷箱切片机切片,HE 染色,观察其内部结构。此外对切片进行Van Gienson(VG)染色和 Weigert染色(VG+ET染色)检测支架的细胞外基质成分。

人羊膜上皮细胞的培养 人羊膜上皮细胞在DMEM培养液中(含10%胎牛血清,100 U/ml青霉素,100 mg/ml链霉素,200 μg/ml的谷氨酰胺),37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,待单层培养细胞生长至80%汇合后,传代培养。

人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架相容性的鉴定

取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合,弃去培养液,胰蛋白酶消化,当胞体回缩,细胞间隙变宽时,用血清终止消化,反复轻吹瓶壁细胞,制成单细胞悬液于离心管中,1 000 r/min,离心3 min。用DMEM重悬细胞。用1 ml注射器吸入细胞悬液,以2×106/ml 密度注入去细胞肌肉支架中分装至24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,培养1 w。掺入Brdu(终浓度为10 mg/L),继续培养1 d后,恒冷箱切片机切片(方法同前)。切片经PBS 洗后,3% H2O2灭活内源性过氧化物酶10 min,血清封闭20 min;一抗用BrdU(1∶1 000稀释)单克隆抗体,BDNF和NT3多克隆抗体(1∶100稀释)4℃孵育过夜,PBS 洗后,二抗37℃孵育30 min,PBS 洗后,SABC37℃孵育30 min,DAB显色。光镜下观察。

扫描电子显微镜鉴定羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架上的生长情况 取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合时,用上述方法消化下来后,把羊膜上皮细胞种植到去细胞肌肉支架中,放在24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养7 d后,用2%戊二醛固定后,梯度乙醇脱水,CO2临界点干燥,镀膜,采用扫描电子显微镜观察并拍照。

2 结 果

支架的组织结构与成分 去细胞肌肉外观呈乳白色,半透明,质地柔软。从大体上看,肌肉去细胞前后整体大小与形状无显著变化。支架纵切面的HE染色观察可见骨骼肌细胞成分消失,而纤维网架结构保持完整,支架内主要为平行管道。VG+ET染色证明支架成分主要为胶原纤维和弹力纤维等细胞外基质成分,胶原纤维为红色波浪状结构,弹性纤维为蓝色丝状结构,见图1。

羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架的兼容性 见图2,HE染色显示人羊膜上皮细胞在支架中生长良好,分布均匀(图

图1 去细胞肌肉支架大体与组织切片染色

图2 去细胞肌肉支架的病理图片2A)。免疫组化染色显示,BrdU阳性细胞数目多,提示支架中的人羊膜上皮细胞有增殖能力(图2B)。抗NT3和BDNF染色显示,支架中的人羊膜上皮细胞含有NT3、BDNF阳性颗粒,呈棕褐色分布在细胞质中(图2C,2D)。JSM5600LV扫描电子显微镜显示,在支架内部分布有大量细胞,细胞在支架中分布比较均匀,生长状态良好(图2E)。

3 讨 论

理想的支架材料应与细胞外基质类似,与活体细胞有良好的生物相容性〔7,8〕。去细胞肌肉作为治疗神经损伤的生物工程支架材料有如下优势:(1)去细胞肌肉的细胞外基质成分对组织细胞的'迁移、黏附、生长代谢都有重要作用,研究表明再生的轴突可以很好的黏附在去细胞肌肉支架上〔9〕。(2)去细胞肌肉的排列结构与神经膜管类似,仅在直径上略大于神经膜管〔10〕,它们提供了轴突可生长穿过的足够空间〔9〕,该结构对于诱导神经轴突再生是十分重要的。 Fansa等比较了接种施万细胞的不同去细胞生物材料(肌肉,静脉,神经外膜)桥接缺损的外周神经的结果,发现缺乏神经膜管样结构的去细胞肌肉支架(静脉和神经外膜支架)中的再生轴突是无序和排列混乱的,而有神经膜管样结构的去细胞肌肉支架中的再生轴突是有序排列的〔11〕。这种轴突再生的有序性对神经损伤的轴突再生同样也是十分重要的。(3)去细胞肌肉引起的免疫排斥反应较小〔9,12〕。这些优势都说明去细胞肌肉可作为治疗神经损伤的理想的材料。本研究采用的制作去细胞肌肉的方法主要用来减少异种移植材料的免疫排斥反应。该方法能有效的去除脂膜和膜相关抗原以及可溶性蛋白,并能有效的保留细胞外基质成分的原始空间结构。肌细胞正常呈平行分布,其细胞外基质成分也是平行分布的,从支架纵切面的结果看支架的纤维成分也是平行排布的,VG+ET染色结果显示细胞外基质的主要成分胶原纤维和弹性纤维保持完好。这些结果进一步证实此方法可成功制备去细胞肌肉支架。

由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限〔13〕,去细胞肌肉的生物相容性也有待验证。本研究用人羊膜上皮细胞作为种子细胞种入去细胞肌肉支架以探讨其相容性。研究表明,羊膜上皮细胞中含有多种生物活性因子,包括黏蛋白、转移生长因子、前列腺素E、表皮生长因子样物质,IL1,IL8 等因子,另外,还可分泌BDNF和NT3等重要的神经营养因子〔4〕。其中层黏蛋白、BDNF和NT3等生物活性因子对神经损伤的治疗具有十分重要的作用。羊膜上皮细胞可作为一种较理想的种子细胞,与去细胞肌肉支架结合可能成为治疗神经系统疾病的一个理想的组织工程材料。本实验观察到人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中分布均匀,抗BrdU、BDNF及NT3免疫组化显示去细胞肌肉支架中羊膜上皮细胞有良好的增殖能力,并能表达BDNF和NT3,说明羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中保持了良好的生物学活性。以上结果一方面证明了本研究制作的去细胞肌肉支架有良好的生物相容性,另一方面为应用羊膜上皮细胞和去细胞肌肉支架结合治疗神经系统疾病提供了理论和实验基础。

总之 ,本研究成功制备了去细胞肌肉支架,并证实人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中能分泌重要的神经营养因子,人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体为神经缺损再生提供了基底膜、神经营养因子等种种有利因素,构成了良好的神经再生微环境,有利于使神经缺损得到较好地修复,为进一步研究羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体治疗神经损伤奠定了一定的实验基础。

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12 Brown AL,Farhat W,Merguerian PA,et week assessment of bladder acellular matrix as a bladder augmentation material in a porcine model〔J〕.Biomaterials,2002;23:217990.

13 李培建,李兵仓,胥少汀.肌基膜管移植修复脊髓缺损的实验研究〔J〕.中华创伤杂志,2001;17(9):5258.

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