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【關(guān)鍵詞】紅細(xì)胞 生物教學(xué)
紅細(xì)胞又稱(chēng)紅血球或紅血細(xì)胞,是血液中最多的一種血細(xì)胞。紅細(xì)胞分為兩類(lèi),一是哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞;另一類(lèi)是非哺乳動(dòng)物(鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲類(lèi)、魚(yú)類(lèi))的紅細(xì)胞。下面著重介紹與這兩個(gè)方面相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。
1.哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞
1.1 基因突變的實(shí)例。正常人的紅細(xì)胞呈雙凹圓餅狀,中央較薄,周緣較厚,而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀,這種細(xì)胞形狀上的改變用光學(xué)顯微鏡是可以觀察到。究其原因,鐮刀型細(xì)胞貧血癥屬于基因突變的結(jié)果。而基因突變是染色體的某一位點(diǎn)上基因的改變,這種改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下是無(wú)法直接觀察到的。所以講到基因突變就經(jīng)常提及鐮刀型細(xì)胞貧血癥。
1.2 制備細(xì)胞膜。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞,它沒(méi)有細(xì)胞核和眾多的具膜細(xì)胞器,即除細(xì)胞膜外無(wú)其他的膜結(jié)構(gòu),因此可以獲得較純凈的細(xì)胞膜,加之取材方便。故在 “體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法” 實(shí)驗(yàn)中,被認(rèn)為是最理想的材料。
1.3 研究動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水。正常狀態(tài)下紅細(xì)胞內(nèi)的滲透壓與血漿滲透壓大致相等,這對(duì)保持紅細(xì)胞的形態(tài)甚為重要。加之動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁,將紅細(xì)胞置于等滲溶液(NaCl/0.9%)中,它能保持正常的大小和形態(tài);將紅細(xì)胞放在低滲溶液中,水分將進(jìn)入細(xì)胞,紅細(xì)胞容易吸水膨脹變成球形,可至膨脹而破裂;相反,將紅細(xì)胞放在高濃度溶液中,水分將逸出細(xì)胞外,紅細(xì)胞將因失水而皺縮。這些變化在光學(xué)顯微鏡都很容易觀察到。所以,它又是研究“動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水”的好材料。
1.4 真核細(xì)胞并非都有細(xì)胞核。真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的區(qū)別就是前者有真正的細(xì)胞核,但并不是所有的真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。如哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞就無(wú)核,這樣一來(lái),就成了除哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞等少數(shù)細(xì)胞以外,真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。
1.5 細(xì)胞只有保持完整性才能完成各項(xiàng)生命活動(dòng)。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)核,所以一般不能存活多久,即壽命都很短。紅細(xì)胞與健康紅細(xì)胞平均壽命為120天,每天都有一定數(shù)量的紅細(xì)胞進(jìn)行更新。原因是細(xì)胞的各個(gè)部分不是彼此孤立的,而是互相緊密聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致的,細(xì)胞只有保持完整性,才能夠正常地完成各項(xiàng)生命活動(dòng)。這也有力地說(shuō)明細(xì)胞完整性的重要意義。
1.6 體細(xì)胞并非都存在等位基因。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)核,故不含DNA(DNA主要存在細(xì)胞核中),進(jìn)而也不存在染色體,當(dāng)然也就不存在等位基因。
1.7 故衰老的紅細(xì)胞沒(méi)有核體積變化。衰老的細(xì)胞,細(xì)胞核的體積增大,核膜內(nèi)折,染色質(zhì)收縮、染色加深。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)核,故衰老的紅細(xì)胞沒(méi)有核體積變化這個(gè)特征。
1.8 人體的細(xì)胞并非都進(jìn)行有氧呼吸的。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有線粒體,也就是說(shuō)沒(méi)有有氧呼吸的場(chǎng)所,所以只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。這也說(shuō)明人體的細(xì)胞并不都是進(jìn)行有氧呼吸的。
1.9 紅細(xì)胞跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健2溉閯?dòng)物成熟紅細(xì)胞內(nèi)無(wú)線粒體,通過(guò)無(wú)氧呼吸釋放能量,因能量的利用效率較低,所以葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞為協(xié)助擴(kuò)散;而其他細(xì)胞有線粒體能進(jìn)行有氧呼吸,能量的利用效率較高,故葡萄糖進(jìn)入其他細(xì)胞則為主動(dòng)運(yùn)輸。
1.10 提取血紅蛋白。血液由血漿和各種血細(xì)胞組成,其中紅細(xì)胞最多。在紅細(xì)胞的組成中,除水分以為,約90%是血紅蛋白。故用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞提取血紅蛋白。
1.11 血紅蛋白和血漿蛋白。紅細(xì)胞的主要功能是運(yùn)輸O2和CO2,此外還在酸堿平衡中起一定的緩沖作用。這兩項(xiàng)功能都是通過(guò)紅細(xì)胞中的血紅蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果紅細(xì)胞破裂,血紅蛋白釋放出來(lái),溶解于血漿中,即喪失上述功能。血紅蛋白是紅細(xì)胞內(nèi)部的成分,不在細(xì)胞外液(相對(duì)人體外部環(huán)境來(lái)說(shuō),又稱(chēng)為內(nèi)環(huán)境),即血紅蛋白不屬于人體內(nèi)環(huán)境組成成分;血漿是血細(xì)胞直接生活的環(huán)境,血漿中的蛋白質(zhì)稱(chēng)血漿蛋白,它屬于人體內(nèi)環(huán)境組成成分。
2.非哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞
2.1 無(wú)絲分裂。無(wú)絲分裂是最早發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞的分裂方式,早在1841年就在雞胚的的血細(xì)胞中看到了。因?yàn)樵诜至验_(kāi)過(guò)程中核膜、核仁不消失,無(wú)染色體和紡錘絲的變化,所以叫無(wú)絲分裂,它是真核細(xì)胞的一種分裂方式,如蛙的紅細(xì)胞分裂方式就是這樣。
2.2 提取DNA。非哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞仍然有核,含DNA。對(duì)雞血細(xì)胞來(lái)說(shuō)是一種低滲液體,水分子可以大量進(jìn)入血細(xì)胞,使血細(xì)胞脹裂,同時(shí)用玻璃棒攪拌,就加速了雞血細(xì)胞的破裂,從而釋放DNA,過(guò)濾后收取濾液即可。
作者:袁源 王媛麗 楊樹(shù)源 韓忠朝 張曉輝
[摘要]目的 探討人臍帶間質(zhì)干細(xì)胞(MSC)的分離、純化、擴(kuò)增方法,研究其基本生物學(xué)特性。方法 無(wú)菌條件下收集剖宮產(chǎn)新生兒臍帶,分別用組織塊貼壁法和酶消化法獲取臍帶間質(zhì)干細(xì)胞,進(jìn)行原代培養(yǎng)。應(yīng)用DMEM/F12培養(yǎng)液進(jìn)行純化和擴(kuò)增培養(yǎng)。用流式細(xì)胞儀檢測(cè)MSC的細(xì)胞表面標(biāo)志。繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線并測(cè)定細(xì)胞周期。結(jié)果 兩種分離方法均可獲得MSC,原代培養(yǎng)12~14 d后可達(dá)90%融合,細(xì)胞可傳代20代以上。流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果顯示,臍帶MSC強(qiáng)表達(dá)CD13、CD29、CD44、CD105,弱表達(dá)CD106,不表達(dá)CD34、CD11a、CD14、CD31、CD45。結(jié)論 臍帶MSC在體外有較強(qiáng)的增殖能力,可作為組織工程的種子細(xì)胞。
[關(guān)鍵詞] 臍帶;間質(zhì)干細(xì)胞;生物學(xué);細(xì)胞分離
[ABSTRACT]ObjectiveTo explore the isolation, purification and expansion method of human umbilical cord derived mes-enchymal stem cells (UCMSC). MethodsThe umbilical cords from cesarean newborns were collected in sterile condition. Me- senchymal stem cells were obtained by enzyme digest method and cultured in DMEM/F12 medium. Surface antigens of UCMSC were detected by FACS. The cell growth curve and cell cycle of UCMSC were analyzed. ResultsMSCs could be obtained by both of the two methods. After 12-14 days of primary culture, isolated MSCs reached 90% confluence and the cells could expand at least 20 passages. FACS analysis showed that UCMSCs were positive for CD13, CD29, CD44, and CD105 and negative for CD106, CD34, CD11a, CD14, CD31, and CD45. ConclusionUmbilical cord derived MSCs has strong proliferation capacity, which can be used as the seed cells for tissue engineering.
[KEY WORDS]umbilical cord; mesenchymal stem cell; biology;cell separation
間質(zhì)干細(xì)胞(MSC)是最早由FRIEDENSTEIN發(fā)現(xiàn),存在于骨髓中的一類(lèi)成體干細(xì)胞,可在體外培養(yǎng)擴(kuò)增,并能在特定條件下分化為成骨細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、脂肪細(xì)胞,是細(xì)胞工程重要的種子細(xì)胞之一[1]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外多個(gè)實(shí)驗(yàn)組報(bào)道了骨髓MSC(BMMSC)體外特定條件下能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元樣細(xì)胞,使BMMSC受到了越來(lái)越多的關(guān)注[2]。但在臨床上,骨髓取材較困難,供體有限,隨年齡增長(zhǎng)BMMSC增殖能力、多向分化能力下降,且有病毒污染的可能[3]。這些限制了BMMSC的進(jìn)一步臨床應(yīng)用。尋找其他來(lái)源的MSC成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。新近有研究報(bào)道MSC不僅存在于骨髓,還存在于外周血,尤其是臍帶血,更有研究報(bào)道從胎兒肝臟、肺臟、腎臟等部位提取到了MSC[4],表明MSC 不僅存在于血液系統(tǒng),也存在于實(shí)質(zhì)組織內(nèi)。但臍帶血MSC含量稀少,分離極其困難,胎兒MSC的應(yīng)用則受到倫理學(xué)的限制。臍帶血及胎兒內(nèi)臟均存在MSC,臍帶作為新生兒的一部分并且是分娩廢棄物,其中是否也含有并能否提取到足量的MSC引起本研究室的關(guān)注。本文擬探討從臍帶獲取MSC的方法及其基本生物學(xué)特性。
1 材料和方法
1.1 材料 臍帶組織取自天津市中心婦產(chǎn)醫(yī)院剖宮產(chǎn)足月新生兒,均經(jīng)父母授權(quán)同意。主要試劑和誘導(dǎo)劑:DMEM/F12培養(yǎng)液(Hyclone公司)、胎牛血清(Fe-talbovineserum,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院血液病研究所)、碘化丙啶(BD公司)、膠原酶Ⅳ(Sigma公司)、BrdU(Sigma公司)、兔抗人BrdU抗體(北京中杉生物技術(shù)公司)、SP試劑盒(北京中杉生物技術(shù)公司)、流式抗體(除FITC-CD105購(gòu)自Ancell公司,其余均購(gòu)自美國(guó)BD公司)。RT-PCR試劑購(gòu)自Invitro-gen公司,引物由上海博亞生物公司合成。
1.2 臍帶MSC的分離 采用了兩種臍帶MSC的分離方法,分別是組織塊貼壁法和膠原酶消化法。
1.2.1組織塊貼壁法 將臍帶從手術(shù)臺(tái)上取下,無(wú)菌條件下浸入DMEM/F12培養(yǎng)液中,4 ℃保存,超凈臺(tái)內(nèi)取出臍帶,PBS沖洗,沖去臍靜脈及動(dòng)脈內(nèi)的殘存血。將臍帶剪碎至1 mm3 大小組織塊。組織塊接種于含DMEM/F12培養(yǎng)液(含體積分?jǐn)?shù)為0.1的FBS,25 mmol/L谷氨酰胺,105U/L青霉素,100 mg/L鏈霉素)50 mL的塑料培養(yǎng)皿中,放置于37 ℃、體積分?jǐn)?shù)0.05的CO2 飽和濕度的孵箱內(nèi)培養(yǎng)。1周后,去掉組織塊更換培養(yǎng)液。以后每 3 d 換液1次。細(xì)胞長(zhǎng)到80%融合時(shí),用2.5 g/L胰蛋白酶和0.2 g/L的EDTA混合液消化(在顯微鏡下控制消化時(shí)間),以8.0×103 /cm2 的密度接種于傳代培養(yǎng)瓶(T-25)中進(jìn)行擴(kuò)增培養(yǎng)。
1.2.2膠原酶消化法 開(kāi)始同組織塊貼壁法,臍帶剪碎至1 mm3 大小組織塊后轉(zhuǎn)移至1 g/L膠原酶Ⅳ中,37 ℃持續(xù)攪拌消化30 min,隨即用1 g/L胰酶37 ℃持續(xù)攪拌消化30 min。細(xì)胞篩過(guò)濾,濾液離心,PBS洗2次。以1.0×106 /cm2 的密度接種于含DMEM/F12培養(yǎng)液(含體積分?jǐn)?shù)為0.1的FBS,25 mmol/L谷氨酰胺,105U/L青霉素, 100 mg/ L鏈霉素)的T-25塑料培養(yǎng)瓶中。3~4 d后更換培養(yǎng)液,去掉未貼壁細(xì)胞。以后每3 d換液1次,至細(xì)胞融合傳代。
1.3 細(xì)胞表面分子標(biāo)志檢測(cè) 分別取第3、5、10代的臍帶MSC,去掉培養(yǎng)液,PBS洗2次,用2.5 g/L胰蛋白酶消化,PBS洗滌后制成濃度為3.0×109 /L的單細(xì)胞懸液,每個(gè)Ep-pendof管加100 μL細(xì)胞懸液,共12個(gè)管。1號(hào)和2號(hào)管為陰性對(duì)照,分別加入5 μL抗鼠的IgG1-FITC和IgG1-PE單克隆抗體(單抗);其余10管分別加入抗人的CD13-PE、CD14-FITC、CD31-PE、CD34-PE、CD45-PE、CD11a-PE、CD29-PE、CD105-FITC、CD106-PE以及Cy-chrome-HLA-DR單抗各 5 μL 。4 ℃孵育30 min,流式細(xì)胞儀檢測(cè)。
1.4 細(xì)胞增殖能力測(cè)定
1.4.1細(xì)胞生長(zhǎng)曲線 分別取原代及第2、6、12代臍帶MSC,調(diào)整細(xì)胞密度至4×107 /L,接種至24孔板。第2天起每天取3孔進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),取平均值。連續(xù)測(cè)8 d,繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線。
1.4.2BrdU摻入實(shí)驗(yàn) BrdU可以隨細(xì)胞分裂在S期進(jìn)入細(xì)胞核DNA,并標(biāo)記細(xì)胞,可以將其作為判斷細(xì)胞增殖能力的指標(biāo)。細(xì)胞傳代后,將BrdU以 200 μmol/ L加入培養(yǎng)液。48 h后,行BrdU免疫組化染色檢測(cè)其標(biāo)記率。
1.5 克隆形成能力的測(cè)定 取培養(yǎng)的第2代臍帶MSC制成細(xì)胞懸液,計(jì)數(shù)后吸取適量接種于6孔板,調(diào)整孔內(nèi)細(xì)胞密度為10/mm2 ,3 d換液1次,7 d后取出6孔板,PBS洗滌后用姬母薩染液染色,計(jì)數(shù)孔中的集落數(shù),計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為50個(gè)細(xì)胞以上者計(jì)為1個(gè)集落。
1.6 RT-PCR檢測(cè) 分別取3×106 個(gè)第3代UCMSC,以Trizol提取總RNA,逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,反應(yīng)體系含2 μg總RNA,25 mg/L隨機(jī)引物,0.5 mmol/L dNTP, 1.5 mmol/L MgCl 2 ,10 mmol/L DTT,1×buffer和2 μL M-MLV。PCR法檢測(cè)OCT-4 mRNA表達(dá)。引物序列Primer 1: 5′-GAGTCCCAGGA-CATCAAAGC-3′,Primer 2: 5′-CTTCCTCCAC-CCACTTCTGC-3′。PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度228bp。PCR反應(yīng)條件為94 ℃ 45 s,58 ℃ 1 min,72 ℃ 45 s ,共30個(gè)循環(huán)。
1.7 細(xì)胞周期測(cè)定 分別取第3代及第8代臍帶MSC,消化后離心,PBS洗滌2次。50 mg/L碘化丙啶標(biāo)記細(xì)胞, 100 mg/L 的RNA酶處理。行流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞周期。
1.8 透射電鏡觀察臍帶MSC的形態(tài)和超微結(jié)構(gòu) 將生長(zhǎng)良好的第3代臍帶MSC用2.5 g/L胰酶消化后,PBS清洗,2000 r/min離心10 min,以體積分?jǐn)?shù)為0.02的戊二醛固定,透射電鏡下觀察。
2 結(jié)果
2.1 臍帶MSC的分離、純化及擴(kuò)增 用組織塊貼壁法分離臍帶MSC,1周后于組織塊間隙已可見(jiàn)散在分布的長(zhǎng)條索狀紡錘形細(xì)胞(圖1)。此時(shí),去掉組織塊,更換培養(yǎng)液。倒置顯微鏡下可見(jiàn)幾個(gè)或十幾個(gè)散在分布、貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞集落。每個(gè)集落細(xì)胞數(shù)從十幾到幾十個(gè)不等,細(xì)胞形態(tài)與骨髓來(lái)源MSC相似,多為兩個(gè)突起的長(zhǎng)梭形或扁平形的成纖維樣細(xì)胞,少量為多突起的星形樣細(xì)胞。細(xì)胞折光度好,核仁明顯,胞體較骨髓MSC稍寬 大。2周后,每個(gè)細(xì)胞集落細(xì)胞數(shù)達(dá)到上百個(gè)或數(shù)百個(gè)。細(xì)胞形態(tài)漸變?yōu)榫坏募忓N形。3周左右細(xì)胞達(dá)到80%融合。此時(shí)以2.5 g/L胰酶消化,按 1∶ 3的比例傳代。傳代后的細(xì)胞約每3 d即可達(dá)到90%~95%融合,需再次傳代或凍存。用膠原酶消化法分離臍帶MSC,第2天即看見(jiàn)有少量形態(tài)各異的貼壁細(xì)胞,散在分布(圖2)。1周左右時(shí),貼壁細(xì)胞形成集落,占優(yōu)勢(shì)的是成纖維樣細(xì)胞,此外還可見(jiàn)少量鵝卵石樣細(xì)胞組成的集落,考慮為臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞。成纖維樣細(xì)胞增殖能力旺盛,至2周左右可達(dá)到80%融合,臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)則受到明顯抑制。2.5 g/L胰酶消化,傳代后可得到純化的成纖維樣細(xì)胞(圖3)。傳代后的細(xì)胞形態(tài)無(wú)明顯變化,性質(zhì)穩(wěn)定。每根臍帶經(jīng)2周左右原代培養(yǎng)結(jié)束時(shí)可獲得6.5×105 個(gè)細(xì)胞,至少能體外培養(yǎng)4個(gè)月,傳20代以上,擴(kuò)增3×109 倍。
2.2 免疫表型測(cè)定 分別對(duì)第3、5、10代臍帶MSC行FACS檢測(cè)。結(jié)果表明各代間免疫表型無(wú)明顯差異,均強(qiáng)烈表達(dá)CD13、CD29、CD105、CD44,弱表達(dá)CD106,不表達(dá)CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45。
2.3 增殖能力及細(xì)胞周期檢測(cè) 本實(shí)驗(yàn)選擇原代培養(yǎng)及第2、6、12代臍帶MSC的生長(zhǎng)曲線進(jìn)行觀察比較,發(fā)現(xiàn)不同代數(shù)細(xì)胞具有以下共同特征:培養(yǎng)潛伏期12~24 h,2 d后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,對(duì)數(shù)增殖期持續(xù)4~5 d,7~8 d后長(zhǎng)滿瓶底,進(jìn)入細(xì)胞生長(zhǎng)平臺(tái)期,生長(zhǎng)停止,12代以內(nèi)各代間增殖能力無(wú)明顯差別(圖4)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,按照以下公式計(jì)算細(xì)胞倍增時(shí)間:DT= t ×log2/(logNt-logN0 )。結(jié)果表明,第2、6、12代MSC倍增時(shí)間分別為33.1、34.4、34.6 h。在BrdU摻入實(shí)驗(yàn)中,80%~90%細(xì)胞BrdU表達(dá)陽(yáng)性,表明細(xì)胞有絲分裂旺盛,增殖能力強(qiáng)。流式細(xì)胞儀進(jìn)行細(xì)胞周期檢測(cè)表明,第3代和第8代臍帶MSC細(xì)胞周期比較無(wú)明顯差別,均為有80%~90%細(xì)胞處于G0 ~G1 期,表明細(xì)胞增殖活躍。該結(jié)果與骨髓及臍血MSC結(jié)果一致。
2.4 臍帶MSC克隆形成能力測(cè)定 低密度接種到6孔板后,臍帶MSC可形成散在分布的克隆,克隆大小形態(tài)各不相同。按以下公式計(jì)算克隆形成率,克隆形成率=平均克隆數(shù)/種入的單個(gè)細(xì)胞數(shù)×100%。本文結(jié)果表明,第2代臍帶MSC克隆形成率為21.25%。2.5 RT-PCR檢測(cè)結(jié)果臍帶MSC的OCT-4 mRNA表達(dá)陽(yáng)性(圖5)。2.6 超微結(jié)構(gòu)觀察 透射電鏡觀察顯示臍帶MSC核大,不規(guī)則,核仁明顯,常染色質(zhì)多,異染色質(zhì)少;胞漿少,有少量細(xì)胞器,以粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體為主,胞漿內(nèi)有較多游離核糖體(圖6)。
3 討論
干細(xì)胞是指一類(lèi)具有多向分化潛能和自我更新能力的細(xì)胞。依據(jù)其來(lái)源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是全能干細(xì)胞,理論上能分化為各種成體細(xì)胞,但其研究受到倫理學(xué)及法理的限制,且因胚胎干細(xì)胞的原始特性,其存在潛在致瘤性的危險(xiǎn)。近期研究表明,部分成體干細(xì)胞也具有跨系甚至跨胚層分化能力。如神經(jīng)干細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為造血干細(xì)胞,骨髓基質(zhì)細(xì)胞分化為神經(jīng)樣細(xì)胞[5,6]。這些研究為成體干細(xì)胞的細(xì)胞替代治療及組織工程研究打下了基礎(chǔ)。近年來(lái),MSC的概念越來(lái)越引起人們的重視。MSC最初是特指骨髓基質(zhì)細(xì)胞,后來(lái)研究發(fā)現(xiàn),在胎兒肝臟、肺臟、心臟等實(shí)質(zhì)臟器及臍帶血中均提取到了與骨髓基質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)特性相似、免疫表型相同的干細(xì)胞。因此將間質(zhì)組織來(lái)源的與骨髓MSC生物學(xué)性狀相似,具有多向分化潛能的細(xì)胞統(tǒng)稱(chēng)為間質(zhì)干細(xì)胞[7]。MSC因其擴(kuò)增迅速,免疫原性低,易于轉(zhuǎn)染外源基因等優(yōu)點(diǎn)使其成為組織工程最理想的種子細(xì)胞。本研究在臍帶中提取到的細(xì)胞增殖能力強(qiáng),形態(tài)及生理學(xué)特征與骨髓MSC相似。RT-PCR檢測(cè)示OCT-4 mRNA表達(dá)陽(yáng)性,OCT-4是胚胎干細(xì)胞特異性基因,對(duì)維持干細(xì)胞未分化狀態(tài)具有重要作用[8],表明臍帶MSC具有干細(xì)胞特性。流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果顯示,臍帶MSC強(qiáng)烈表達(dá)CD13、CD29、CD105、CD44,弱表達(dá)CD106,不表達(dá)CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45。CD29屬于整合素家族,CD105是間充質(zhì)相關(guān)抗原,CD14是單核巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志,CD11a是淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原1α鏈,CD34和CD45是造血干細(xì)胞陽(yáng)性標(biāo)記,CD31是內(nèi)皮細(xì)胞特異性抗原標(biāo)記。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,臍帶MSC表達(dá)間充質(zhì)細(xì)胞特異性抗原標(biāo)志而不表達(dá)造血干細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞特異性抗原。這與骨髓、臍血、胎肺等其他組織來(lái)源的MSC流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果一致。目前尚未明確間質(zhì)干細(xì)胞的特異性抗原標(biāo)志,通常以細(xì)胞形態(tài)、流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果、多向分化潛能作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。我們據(jù)此認(rèn)為臍帶分離到的貼壁細(xì)胞也屬于MSC,表明除骨髓、胎兒臟器外,MSC還存在于新生兒臍帶組織。臍帶中分離出MSC的重要意義在于,臍帶作為分娩廢棄物,來(lái)源廣泛,取材方便,不受任何倫理及法理的限制。而本研究建立的分離培養(yǎng)方法更能高效、快速、大量地?cái)U(kuò)增MSC,這又是臍血源性干細(xì)胞所不能比擬的。已有研究證實(shí),在臍帶的連接組織Whartonjel-ly中分離出的細(xì)胞在特定條件下能分化為軟骨細(xì)胞或神經(jīng)樣細(xì)胞,并表達(dá)神經(jīng)烯醇化酶(NSE)等神經(jīng)元特異性抗原。表明臍帶來(lái)源的干細(xì)胞具有多向分化潛能,可以作為細(xì)胞替代治療的種子細(xì)胞。本實(shí)驗(yàn)建立了相對(duì)成熟、穩(wěn)定的體外分離培養(yǎng)、擴(kuò)增臍帶MSC的方法,有助于獲得大量的MSC作為進(jìn)行細(xì)胞治療、基因治療的靶細(xì)胞,以及組織工程研究的種子細(xì)胞,并為MSC最終應(yīng)用于臨床治療奠定了理論基礎(chǔ)。
(本文圖1~6見(jiàn)封二)(略)
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摘要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和考核方式等方面介紹了研究生細(xì)胞分子生物學(xué)課程的教學(xué)開(kāi)展與體會(huì),為適應(yīng)多研究方向的研究生培養(yǎng)要求、提高教學(xué)效果提供參考。
關(guān)鍵詞研究生;細(xì)胞分子生物學(xué);教學(xué);內(nèi)容;考核
揚(yáng)州大學(xué)碩士研究生培養(yǎng)方案課程設(shè)置將細(xì)胞分子生物學(xué)作為生物學(xué)一級(jí)學(xué)科的學(xué)位課程,包含植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、生理學(xué)、水生生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、生物物理學(xué)、生態(tài)學(xué)等11個(gè)生物學(xué)二級(jí)學(xué)科。揚(yáng)州大學(xué)是江蘇省屬重點(diǎn)綜合性大學(xué),目前設(shè)有27個(gè)學(xué)院,11個(gè)生物學(xué)二級(jí)學(xué)科分散在生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、農(nóng)學(xué)院、獸醫(yī)學(xué)院、醫(yī)學(xué)院,各二級(jí)學(xué)科的研究方向也較廣泛,如何適應(yīng)這種多學(xué)院、多學(xué)科和多研究方向的碩士研究生培養(yǎng)要求,提高教學(xué)效果,揚(yáng)州大學(xué)不斷進(jìn)行嘗試、改革,構(gòu)建了適合各二級(jí)學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)要求的細(xì)胞分子生物學(xué)教學(xué)體系,現(xiàn)將這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和考核方式介紹如下。
1細(xì)胞分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容
細(xì)胞分子生物學(xué)是隨著細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)發(fā)展而興起的一門(mén)較新的學(xué)科,是一門(mén)在分子水平上研究基因?qū)?xì)胞活動(dòng)調(diào)控以及各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形成和功能執(zhí)行的科學(xué)[1]。對(duì)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究生來(lái)講,本科階段都學(xué)過(guò)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)這2門(mén)課程,因此研究生所開(kāi)設(shè)的細(xì)胞分子生物學(xué)課程體系應(yīng)該和本科生的課程體系有所區(qū)別。由于傳統(tǒng)的細(xì)胞分子生物學(xué)教材與細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)在內(nèi)容上有很多雷同,若采用這些教材,很容易使研究生對(duì)該門(mén)課程失去興趣。揚(yáng)州大學(xué)將該門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容分為4個(gè)部分:細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞遺傳、細(xì)胞代謝與調(diào)控、細(xì)胞發(fā)育,該校沒(méi)有選擇任何固定教材,僅僅指定少數(shù)最新出版的教材作為參考書(shū),如韓貽仁主編的分子細(xì)胞生物學(xué)[2]、Gerald Karp主編的Cell and Molecular Biology:Concepts and Experi-ments等[3]。
2細(xì)胞分子生物學(xué)的教學(xué)過(guò)程
揚(yáng)州大學(xué)細(xì)胞分子生物學(xué)的授課對(duì)象差異比較大,學(xué)生的來(lái)源和專(zhuān)業(yè)背景也不同,在教學(xué)過(guò)程中,筆者嘗試使用開(kāi)放式教師、開(kāi)放式教學(xué)和開(kāi)放式課堂的教學(xué)方法。
2.1開(kāi)放式教師
以往的研究生課程都是由固定的教師一上到底,由于教師的精力有限,不可能對(duì)細(xì)胞生物學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的前沿知識(shí)都熟悉。為了解決這一問(wèn)題,揚(yáng)州大學(xué)采用不固定教師上課的制度,跨學(xué)科跨學(xué)院請(qǐng)資深教師進(jìn)行授課,確保學(xué)生能夠了解該領(lǐng)域的基本知識(shí)與前沿動(dòng)態(tài)。設(shè)置的4個(gè)部分教學(xué)內(nèi)容中,每一部分由1~2位專(zhuān)業(yè)教師負(fù)責(zé)主講,教師可結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)背景,根據(jù)不同教學(xué)模塊,設(shè)置具體的教學(xué)內(nèi)容,不拘泥于任何教科書(shū)進(jìn)行授課。有些教師的研究方向是植物,對(duì)植物細(xì)胞分子生物學(xué)的研究進(jìn)展和前沿動(dòng)態(tài)比較熟悉,講授植物細(xì)胞分子生物學(xué)可以做到深入淺出,而對(duì)動(dòng)物細(xì)胞分子生物學(xué)的講授效果會(huì)比較差,因此主講教師可選擇來(lái)自植物、動(dòng)物、微生物、病毒等研究方向的老師。對(duì)于學(xué)生,有些是來(lái)源于農(nóng)學(xué)院,其背景知識(shí)和興趣側(cè)重在植物方面,而有些來(lái)源于醫(yī)學(xué)院或獸醫(yī)學(xué)院,其背景知識(shí)和興趣側(cè)重在動(dòng)物方面,這就要求選擇具有不同學(xué)科背景的教師。開(kāi)展開(kāi)放式的教學(xué)方式,滿足不同學(xué)生的要求。
2.2開(kāi)放式教學(xué)
由于細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)的前沿學(xué)科之一,因此在把握現(xiàn)有教材和參考資料的基礎(chǔ)上,教學(xué)過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際將細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)展、新知識(shí)、新方法介紹給學(xué)生,拓寬學(xué)生知識(shí)的深度、廣度,培養(yǎng)其對(duì)未來(lái)工作的適應(yīng)能力。
在每一個(gè)教學(xué)模塊中,教師可通過(guò)不同的教學(xué)方式講解不同側(cè)重點(diǎn)的專(zhuān)題。如細(xì)胞結(jié)構(gòu)部分包括講了2個(gè)專(zhuān)題,一個(gè)是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng):結(jié)構(gòu)、功能、蛋白質(zhì)分選和膜泡運(yùn)輸,另一個(gè)是細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。內(nèi)膜系統(tǒng)一般是指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞核、溶酶體和液泡(包括內(nèi)體和分泌泡)5類(lèi)細(xì)胞器膜的總稱(chēng),而廣義的內(nèi)膜系統(tǒng)概念也包括線粒體、葉綠體、過(guò)氧化物酶體、細(xì)胞核等細(xì)胞內(nèi)所有細(xì)胞器膜的總稱(chēng)。在本科細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中,這些細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生是分別獨(dú)立介紹。雖然這些細(xì)胞器具有各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)和功能[4],但它們又是密切相關(guān)的,尤其是它們的膜結(jié)構(gòu)是可以相互轉(zhuǎn)換的,轉(zhuǎn)換的機(jī)制則是通過(guò)蛋白質(zhì)分選和膜泡運(yùn)輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在講授內(nèi)膜系統(tǒng)時(shí),可通過(guò)蛋白質(zhì)合成這條線將這些相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)講述。由于核糖體在蛋白質(zhì)合成上與內(nèi)膜系統(tǒng)互為一體,因此將核糖體也加入進(jìn)來(lái),同時(shí)向上講可以提及細(xì)胞核中核糖體大小亞基及mRNA的合成,向下還可講述細(xì)胞膜上的蛋白功能,從而用蛋白質(zhì)合成一條線將細(xì)胞的三大結(jié)構(gòu)即細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核聯(lián)系了起來(lái)。同時(shí),也啟迪研究生自己去找線索,找出一根主干,將盡可能多的內(nèi)容串起來(lái)。又如細(xì)胞骨架對(duì)于維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性以及在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞和細(xì)胞分化分裂等一系列方面起重要作用,因此對(duì)細(xì)胞骨架的研究是近代生命科學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一,它的快速發(fā)展主要得益于大型分析儀器的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)方法技術(shù)的改進(jìn)。在這一部分內(nèi)容的教學(xué)中,可重點(diǎn)向?qū)W生講解細(xì)胞骨架的研究方法,包括每種方法的原理、基本過(guò)程和結(jié)果分析,以最新的國(guó)外權(quán)威期刊上發(fā)表的細(xì)胞骨架方面的論文為例,向?qū)W生介紹細(xì)胞骨架的研究是如何開(kāi)展的。
2.3開(kāi)放式課堂
研究生課堂和本科生課堂相比,講授內(nèi)容量非常大。筆者一般會(huì)在課后將課件提供給學(xué)生,使他們?cè)谡n堂上不用花太多精力記筆記,而是將主要精力集中到聽(tīng)課上,跟著教師的引導(dǎo)考慮問(wèn)題,這樣使其思維保持很高的興奮度,且感到疲勞。在嚴(yán)格遵守課堂紀(jì)律的前提下,在上課時(shí)要盡量調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,以開(kāi)拓學(xué)生的思維,培養(yǎng)創(chuàng)造性。課后要讓學(xué)生自己閱讀指定或推薦的原始文獻(xiàn),或者讓他們自己到網(wǎng)上查閱自己感興趣的問(wèn)題,以此可培養(yǎng)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)、查找資料、進(jìn)行科研的能力。
3細(xì)胞分子生物學(xué)的考核方式
作為生物學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士研究生的學(xué)位課程,細(xì)胞分子生物學(xué)的考核以考試為主,考慮到研究生學(xué)習(xí)細(xì)胞分子生物學(xué)課的目的主要是為了提高學(xué)生利用學(xué)到的細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)解決課題研究中的問(wèn)題,實(shí)用性較強(qiáng),因此筆者選用開(kāi)卷考試的形式,所出的試題都是綜合性的分析題,在考場(chǎng)內(nèi)學(xué)生可以查閱任何參考資料,但參考資料中沒(méi)有現(xiàn)成的答案,促使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),通過(guò)仔細(xì)分析才能得出答案。這種考核方式一方面提高了學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,另一方面也使教師了解了學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的掌握情況,檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,很大程度上促進(jìn)了以后教學(xué)的開(kāi)展。
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關(guān)鍵詞:高中生物;植物細(xì)胞;有絲分裂;實(shí)驗(yàn)取材
G633.91
作為高中階段生物教學(xué)的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)――植物細(xì)胞有絲分裂具有重要的意義。通過(guò)該實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以初步的認(rèn)識(shí)植物染色體的構(gòu)成情況以及對(duì)細(xì)胞的分裂過(guò)程有直觀的了解,并具有自主制備洋蔥根尖制作的能力,進(jìn)而完成繪制和處理植物有絲分裂圖。可以這樣講,該實(shí)驗(yàn)是高中生物教學(xué)中最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)之一,也是細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生深刻、鞏固地掌握生物學(xué)知識(shí), 培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)基本技能、觀察分析能力, 以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。此外, 還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣, 培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。而在高中學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)中,植物有絲分裂實(shí)驗(yàn)有不少中學(xué)未做, 有的即使做了, 效果不好。因此筆者針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)進(jìn)行摸索探討。
一、方法及結(jié)果
1.材料的選取和培養(yǎng)
植物細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)材料選取的范圍非常廣, 如洋蔥、大蒜、蠶豆、向日葵、小麥、大豆等等都可以。但哪種材料效果較好, 課本沒(méi)涉及,資料也難以明確。我在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選用了洋蔥、大蒜、蠶豆三種材料, 對(duì)它們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。
(1)洋蔥的培養(yǎng)
簡(jiǎn)單的培養(yǎng)方法可以用一塊紗布, 將其中間紗線抽稀疏這里為了使根尖長(zhǎng)出不受阻礙固定于裝滿水的廣口瓶上, 讓紗布略接觸水面。然后將洋蔥置于紗布上, 放于溫暖的地方進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中注意每天換水一次, 一般培養(yǎng)三天, 當(dāng)根尖長(zhǎng)到1到2厘米時(shí),即可用于實(shí)驗(yàn)。
(2)大蒜的培養(yǎng)
在實(shí)驗(yàn)課之前一天取健壯的大蒜瓣, 剝?nèi)ネ馄ぃ?將數(shù)個(gè)蒜瓣用鐵絲穿起放入盛有清水的培養(yǎng)皿中,以水浸沒(méi)大蒜根部為宜,把它放在溫暖的地方。注意每天換水一到兩次, 保持蒜瓣根部浸沒(méi)于水中。待根長(zhǎng)到1到1.5厘米時(shí),即可剪取根尖。
(3)蠶豆的培養(yǎng)
切取蠶豆側(cè)根根尖一, 用刀片將根尖端縱剖一次, 使根尖內(nèi)部組織在解離時(shí)能與解離液充分接觸。此操作要快速進(jìn)行, 以防材料變干燥。
2.取材時(shí)間
我們知道, 植物細(xì)胞的有絲分裂不僅有一定的周期性, 而且還有一定的分裂高峰。如果我們?nèi)〔臅r(shí)間處在細(xì)胞分裂高峰時(shí), 就能夠觀察到各個(gè)分裂相的細(xì)胞, 達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。所以, 取材的時(shí)間是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一。而據(jù)相關(guān)資料的記載, 一般是:
3.固定分離
將剪下的根尖立即投人盛有濃鹽酸與酒精的固定離析液中, 迅速殺死細(xì)胞并使細(xì)胞保持于分裂狀態(tài), 同時(shí)溶解了細(xì)胞間的胞間層, 在壓片時(shí)細(xì)胞易于分散。一分鐘后, 根尖完全酥軟時(shí)取出。氣溫高時(shí), 解離時(shí)間要稍短些。此操作注意嚴(yán)格控制時(shí)間, 如果解離過(guò)久, 材料完全離散就無(wú)法進(jìn)行清洗等操作。我們實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是大蒜和洋蔥固定離析時(shí)間為二十到三十分鐘, 蠶豆為二十分鐘。若解離不夠充分, 則壓片時(shí)材料細(xì)胞堆積在一起, 不易分散, 無(wú)法觀察。而實(shí)驗(yàn)方法可在分裂高峰取材以后迅速固定, 就能使學(xué)生在顯微鏡下看到各期分裂的細(xì)胞, 達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。
4.染色
把經(jīng)固定分離的根尖, 用清水漂洗以后, 進(jìn)行染色。染色液采用龍膽紫或醋酸洋紅。龍膽紫在使用時(shí)溶液濃度與染色時(shí)間的關(guān)系難以掌握, 而往往影實(shí)驗(yàn)效果。一般認(rèn)為醋酸洋紅染色的效果也不好, 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn), 確實(shí)如此實(shí)驗(yàn)證明, 按此操作染色太深, 不易觀察。改進(jìn)的辦法有二, 一是降低龍膽紫溶液的濃度, 以萬(wàn)分之五為宜;另外是縮短染色時(shí)間, 以一分鐘為宜, 決不能超過(guò)兩分鐘分鐘。
5.壓片觀察
教材在指導(dǎo)壓片時(shí)采用的方法是蓋上蓋玻片以后, 在蓋玻片上加一載玻片。學(xué)生因初次操作容易造成蓋玻片滑動(dòng), 造成細(xì)胞重疊,影響觀察效果。而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)壓片過(guò)程中, 蓋上蓋玻片以后, 在蓋片上蓋兩層吸水紙, 用手指輕輕按壓蓋片,然后再用鉛筆頭輕輕均勻地敲打注意敲打時(shí)不要使蓋片滑動(dòng)。這樣能使生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞分散開(kāi), 呈云霧狀。
然后讓學(xué)生根據(jù)課本所學(xué)的植物細(xì)胞分裂各期染色體的特點(diǎn), 找出處于有絲分裂間期和前、中、后、末期的細(xì)胞。觀察時(shí)應(yīng)先在低倍鏡下觀察, 找到典型的又換高倍鏡觀察。
二、分析總結(jié)
1.選取材料
要使實(shí)驗(yàn)有比較好的效果, 選擇合適的材料也是很重要的。在此文所選的洋蔥、蠶豆、大蒜三種材料的觀察中, 從總的實(shí)驗(yàn)效果看, 用蠶豆、大蒜、洋蔥作材料所壓的片有一共同的優(yōu)點(diǎn)染色體比較清晰, 各個(gè)時(shí)期染色體的特點(diǎn)容易辨認(rèn)。但是最好的實(shí)驗(yàn)體是蠶豆。
2.取材時(shí)間
從實(shí)驗(yàn)可以看出, 不同材料的根尖細(xì)胞分裂高峰不同, 而且也不是一天中只有一個(gè)。任何材料和時(shí)間無(wú)絕對(duì)不分裂期。一定要根據(jù)材料選時(shí)間。
3.固定離析
首先,在離析前應(yīng)固定以保證觀察到分裂高峰期各分裂相的細(xì)胞。其次,為節(jié)省時(shí)間,固定、離析可同時(shí)進(jìn)行, 即把固定液與分離液等量混合即可。
4.染色
由于所述兩種染色方法的優(yōu)缺點(diǎn), 學(xué)生觀察了自己制作的裝片以后, 再對(duì)照看一下教師所做的演示片, 這樣可以更好的鞏固和提高實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量。
5.壓片
為避免蓋玻片沿功造成細(xì)胞重疊, 蓋上蓋片, 不宜用載玻片一而應(yīng)用兩層吸水紙, 用手指按壓, 用鉛筆頭敲打, 效果最好。
三、結(jié)束語(yǔ)
我們所觀察的植物根尖細(xì)胞是被固定的死細(xì)胞。分析起來(lái), 主要是抓好選材、取材、固定、分離、染色及壓片幾個(gè)步驟, 特別是要掌握好取材和染色兩步驟, 方能取得良好實(shí)驗(yàn)效果。因此,不可能見(jiàn)到四個(gè)時(shí)期連續(xù)變化的過(guò)程,通過(guò)不同時(shí)期細(xì)胞特點(diǎn), 應(yīng)該讓學(xué)生建立起植物細(xì)胞在活細(xì)胞中有絲分裂是動(dòng)態(tài)、連續(xù)的過(guò)程的概念。
參考文獻(xiàn):
[1]周儀.植物形態(tài)解剖實(shí)驗(yàn)北京北京師范大學(xué)出版社
[2]高信曾.植物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)北京高等教育出版社
[3]滕崇德.植物學(xué)長(zhǎng)春東北師范大學(xué)出版社
關(guān)鍵詞: 高中生物教學(xué) 分子與細(xì)胞模塊 教學(xué)思考
一、高中生物學(xué)分子與細(xì)胞模塊的解析
在高中生物教學(xué)中,對(duì)于分子與細(xì)胞模塊,不僅是高中生物新課程中必修的模塊,更是學(xué)習(xí)其他生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。高中生物學(xué)分子與細(xì)胞模塊中,包括酶的特性教學(xué)、細(xì)胞的衰老和凋亡教學(xué)、細(xì)胞的癌變教學(xué)、細(xì)胞呼吸教學(xué)等模塊[1],因此加強(qiáng)該模塊的教學(xué)非常重要,不僅可以提高學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)的積極性,還可以提升生物教學(xué)在高中教學(xué)中的地位。在高中生物分子與細(xì)胞模塊的教學(xué)中,不僅面臨新課程理念如何教授學(xué)生的方法的問(wèn)題,還包括如實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo),把握好高中生物的教學(xué)內(nèi)容,引發(fā)學(xué)生對(duì)高中生物的學(xué)習(xí)興趣及探索精神的問(wèn)題。新課改背景下,高中生物教師對(duì)于運(yùn)用教材的方式,以及如何開(kāi)發(fā)與利用課程資源的問(wèn)題,都將是解決高中生物分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中存在問(wèn)題的關(guān)鍵。
二、高中生物分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中的重點(diǎn)
在高生物教學(xué)中,教師對(duì)于分子與細(xì)胞模塊的教學(xué)地位,應(yīng)該注重科學(xué)探究過(guò)程,充分體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位,以“指導(dǎo)型探究”[2]的形式提高學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)的興趣;并且在生物教學(xué)中,教師對(duì)于學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題,也應(yīng)該及時(shí)給予幫助,及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生解決遇到的困難。
教師在高中生物的分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中,還應(yīng)該注重聯(lián)系生活實(shí)際,盡量在課程設(shè)計(jì)中找到貼近學(xué)生生活的相關(guān)案例,提高學(xué)生對(duì)生物學(xué)中分子與細(xì)胞學(xué)習(xí)的興趣,拓寬學(xué)生的視野,不再局限于課本教學(xué),使學(xué)生對(duì)生物學(xué)有更充分的認(rèn)識(shí)。
在高中生物的分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中,可以采用鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)機(jī)制,更好地發(fā)揮學(xué)生潛能,并且注意培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。促進(jìn)學(xué)生在課后對(duì)課堂知識(shí)的再學(xué)習(xí),培養(yǎng)綜合能力,激發(fā)學(xué)生在生物課堂學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)熱情,更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)生物中分子與細(xì)胞模塊學(xué)習(xí)的積極性。
三、改進(jìn)高中生物分子與細(xì)胞模塊教學(xué)的措施
1.明確教師的指導(dǎo)思想
在高中生物教學(xué)中,應(yīng)該明確指導(dǎo)思想,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在分子與細(xì)胞模塊的自主性,發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用。教師在高中生物教學(xué)中,對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)要起到引導(dǎo)作用,加深學(xué)生對(duì)分子與細(xì)胞模塊的知識(shí)理解,將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力,體現(xiàn)課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位,正確分析每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況及知識(shí)儲(chǔ)備及能力,并給予合理指導(dǎo)。
2.采用合理的教學(xué)模式
在高中生物分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中,教師應(yīng)該使用合理的教學(xué)模式,比如對(duì)于“細(xì)胞呼吸”使用“目標(biāo)教學(xué)”與“自主性學(xué)習(xí)”相結(jié)合的教學(xué)模式[3],不僅可以活躍課堂教學(xué)氣氛,還可以激發(fā)學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的興趣,避免學(xué)習(xí)的枯燥乏味,有效提高生物教學(xué)的水平,避免學(xué)生盲目性地學(xué)習(xí),使得學(xué)生的表達(dá)能力及動(dòng)手能力都得到進(jìn)一步的鍛煉與提高。在生物教學(xué)中,還可以采用多媒體演示、分組討論、識(shí)圖閱讀、問(wèn)題鏈等方式,以更直觀的模式將教學(xué)內(nèi)容教授給學(xué)生,不僅直觀易懂,而且能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.注重交流
在講課過(guò)程中,教師應(yīng)該重視與學(xué)生的交流,使學(xué)生敢于參與到課堂教學(xué)中,關(guān)注學(xué)生的反應(yīng),可以先設(shè)定好的一些“程序”,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在高中生物教學(xué)中,應(yīng)該注重學(xué)生與教師的交流,還應(yīng)注重生物科學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系,將生物學(xué)的知識(shí)滲透到生活中,培養(yǎng)學(xué)生探索、分析及總結(jié)問(wèn)題的能力,從而有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在探究性的生物學(xué)習(xí)過(guò)程中,教師應(yīng)該做好引導(dǎo)工作,調(diào)動(dòng)每位學(xué)生的積極性,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的生物學(xué),讓學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)原理解決實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)中對(duì)于內(nèi)容十分抽象、微觀的知識(shí),教師應(yīng)該注重對(duì)課程資源的選擇及優(yōu)化整合,以親身探究、生生互動(dòng)的形式,并運(yùn)用多媒體教學(xué)手段,讓學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容形成更加直觀的了解。
4.深入研究教材
在高中生物的分子與細(xì)胞模塊教學(xué)中,教師在上課前一定要深入研究教材,做好課前的模塊式教學(xué)設(shè)計(jì)工作,密切分子與細(xì)胞模塊教材之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系,優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)揮及學(xué)生的全面發(fā)展。高中生物教學(xué)中,教師還要認(rèn)真做好每節(jié)生物課后的反思與總結(jié)工作,總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn),積累好的教學(xué)方法,提高自身教學(xué)能力,仔細(xì)分析每堂課中的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),糾正課堂教學(xué)中出現(xiàn)的知識(shí)性錯(cuò)誤,不斷提高教學(xué)水平,改進(jìn)高中生物分子與細(xì)胞模塊的教學(xué)方法。
參考文獻(xiàn):
[1]席燕.人教版高中生物“分子與細(xì)胞”模塊的教材分析[D].河南師范大學(xué),2012(06).
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