细胞生物学应用论文

细胞生物学应用论文

经历了近两年的艰苦努力，《药学细胞生物学》一书终于完稿待印。在欣慰之余，编写组的

全体人员期待着借此书同读者进行学术的交流与沟通。

细胞生物学是最活跃的生物学科之一，其知识结构更新迅速，而药学版细胞生物学书籍国内

外尚无先例可借鉴。为适应学科发展的实际需要，改变国内药学院校细胞生物学课程一直只

能选用《细胞生物学》或《医学细胞生物学》教材而与药学专业有一定偏离的被动局面，我

们竭尽所能，编写了此书。

鉴于本书主要为药学本科专业的生物学基础教材，在编写过程中，既着重考虑了教材所要求

的基础性与系统性，又充分注意到将内容的新颖性与知识结构的合理性相结合。本书的主线

是根据当前细胞生物学与药学两门学科交叉发展的特点与趋势，从细胞、超微结构和分子水

平的不同层次，阐述细胞在生命活动中的规律和本质，特别强调细胞生物学与药学学科的紧

密联系，并提供了一定篇幅的药学示例，以有助于药学专业读者对细胞生物学学科的理解与

把握。本书力求使读者既掌握细胞生物学的基本理论与知识，又增强对药学知识的理解和应

用。

本书虽是应实际所需而编写，但毕竟是初次尝试，编者深感自己的知识水平与能力有限，在

取材范围和编写深度上难免有不当、疏漏甚至错误之处，恳请读者批评指正，以便再版时努

力完善与修正。

编者

2005年9月
作者简介：目录：第一章绪论(1)

内容提要(1)

第一节细胞生物学概述(1)

一、细胞生物学的研究内容(1)

二、细胞生物学发展简史(5)

三、细胞生物学与诺贝尔奖(9)

第二节细胞生物学与现代药学(11)

一、细胞生物学是现代药学的基础理论(11)

二、细胞生物学研究成果与技术在药学领域中的应用(12

)

三、药学细胞生物学的涵义(19)

思考题(20)

参考文献(20)

第二章细胞概述(22)

内容提要(22)

第一节细胞的基本生物学意义(22)

一、细胞是生物有机体的基本结构单位(22)

二、细胞是生物有机体代谢与功能的基本单位(23)

三、细胞是生物有机体生长与发育的基本单位(23)

四、细胞是遗传的基本单位(23)

第二节细胞的化学组成(23)

第三节细胞的形态与大小(24)

一、细胞的形态(24)

二、细胞的大小(25)

三、细胞的计量单位(25)

第四节原核细胞与真核细胞(26)

一、原核细胞的结构特点(26)

二、真核细胞的结构特点(27)

三、原核细胞与真核细胞基本特征的比较(29

)

第五节细胞与药物作用靶标(31)

一、药物作用靶标的概念(31)

二、细胞的药物作用靶标(31)

三、靶标药物在抗肿瘤研究中的应用现状(33)

思考题(33)

参考文献(33)

第三章细胞生物学研究方法与技术(35)

内容提要(35)

第一节细胞形态显微观察技术(35)

一、显微镜的发展简史(35)

二、显微镜的分类(37)

三、显微技术的基本概念与成像原理(38)

四、常用的光学显微镜(44)

五、电子显微镜(48)

六、显微技术在药学领域的应用(58)

第二节细胞化学技术(63)

一、酶细胞化学原理与方法(64)

二、免疫细胞化学原理与方法(65)

三、放射自显影术(67)

四、原位杂交技术(69)

五、问题与展望(69)

第三节细胞及其组分的分级分离与分析(70)

一、细胞的分离与纯化(70)

二、细胞组分的分级分离(73)

三、细胞分离与纯化技术的整合应用(77)

四、细胞组分的显色分析(78)

五、流式细胞计量术及其应用(79)

第四节细胞培养与细胞制药工程(85)

一、细胞培养概述(85)

二、动物细胞培养与Caco-2细胞模型(88)

三、细胞工程制药的主要技术与发展(93)

第五节功能基因组学及其重要研究技术(97)

一、功能基因组学的定义和内涵(97)

二、功能基因组的重要研究技术(98)

思考题(101)

参考文献(102)

第四章细胞膜(103)

内容提要(103)

第一节生物膜的化学组成与结构特征(104)

一、生物膜的化学组成(104)

二、细胞膜的分子结构模型(110)

三、细胞膜的基本特性(112)

第二节物质的跨膜运输(116)

一、小分子物质和离子的穿膜运输(117)

二、大分子物质的膜泡运输(124)

第三节膜表面受体与介导的主要信号转导(129

)

一、离子通道受体(131)

二、G蛋白偶联受体与其介导的信号转导(134)

三、酶偶联受体(142)

四、受体理论与临床用药(147)

第四节细胞膜异常与疾病(148)

一、细胞膜转运系统异常(149)

二、细胞膜受体异常(149)

三、细胞膜与肿瘤(150)

四、细胞膜损伤(151)

第五节细胞膜在药学领域中的研究和应用(152

)

一、药物与细胞膜的相互作用(152)

二、细胞膜研究热点内容(158)

三、细胞膜技术及其在药学研究中的应用(158

)

思考题(164)

参考文献(164)

第五章细胞内膜系统(166)

内容提要(166)

第一节研究细胞内膜系统的方法学(167)

一、放射自显影术(168)

二、荧光蛋白技术(168)

三、亚细胞组分的生化分析(168)

四、无细胞系统(168)

五、遗传菌株突变技术(169)

第二节内质网(169)

一、内质网的基本结构特征(170)

二、内质网的化学组成(171)

三、内质网的类型(172)

四、内质网的功能(174)

五、内质网与疾病(183)

六、分子伴侣及其应用(185)

七、内质网研究展望(188)

第三节高尔基体(188)

一、高尔基体的基本特征(190)

二、高尔基体的功能(194)

三、高尔基体的病理状态(203)

四、高尔基体与药学研究的相互促进(204)

第四节溶酶体(205)

一、溶酶体的基本结构特征与分类(205)

二、溶酶体的功能(207)

三、溶酶体的形成(210)

四、溶酶体与疾病(212)

五、溶酶体的相关药学应用(213)

第五节微粒体与药物代谢(217)

一、微粒体与细胞色素P450酶系(218)

二、药物代谢研究的基本概念与方法(221)

三、重要的CYP氧化代谢酶举例(229)

思考题(234)

参考文献(235)

第六章线粒体(237)

内容提要(237)

第一节线粒体的生物学特征(237)

一、线粒体的形态与结构(238)

二、线粒体的化学组成与酶定位(240)

三、线粒体的增殖方式(242)

四、线粒体的半自主性(243)

第二节线粒体的主要功能(246)

一、真核细胞中的氧化作用(247)

二、氧化磷酸化是代谢能量转换的主要环节(249)

第三节线粒体与医药学(256)

一、病理过程中的线粒体变化及线粒体病的诊断(256

)

二、药物与毒物对线粒体的影响(257)

三、线粒体靶标药物制剂技术(262)

四、线粒体与糖尿病(264)

五、线粒体与细胞凋亡(264)

思考题(265)

参考文献(265)

第七章细胞核(267)

内容提要(267)

第一节细胞核的超微结构与功能(268)

一、核被膜的超微结构与功能(268)

二、染色质的结构与染色体的构建(272)

三、核仁的超微结构与功能(284)

四、细胞核基质(核骨架)(288)

五、细胞核的功能(289)

第二节细胞核异常相关疾病及其治疗(291)

一、遗传性疾病(291)

二、恶性肿瘤(294)

思考题(294)

参考文献(295)

第八章核糖体(296)

内容提要(296)

第一节核糖体的形态结构与存在类型(297)

一、核糖体的形态结构(297)

二、核糖体的存在类型(297)

第二节核糖体的理化性质(298)

第三节核糖体的自组装(299)

第四节核糖体的功能(300)

一、合成蛋白质的类型(301)

二、蛋白质的生物合成(302)

第五节异常情况下核糖体的变化(308)

第六节影响蛋白质合成的药物(308)

一、血红素对血红蛋白合成的调节(309)

二、干扰素对蛋白质合成的调节(309)

三、抗生素对蛋白质生物合成的影响(309)

思考题(310)

参考文献(310)

第九章细胞骨架(311)

内容提要(311)

第一节细胞骨架概述(311)

一、细胞骨架的概念与主要功能(311)

二、细胞骨架的遗传学研究方法(313)

第二节微丝(314)

一、微丝的分子结构(314)

二、微丝结合蛋白(316)

三、肌肉收缩系统(319)

四、微丝的功能(322)

五、研究微丝的遗传学新方法(324)

第三节微管(324)

一、微管的分子结构(324)

二、微管结合蛋白(326)

三、微管组织中心(327)

四、微管的功能(329)

第四节中间纤维(332)

一、中间纤维的类型(332)

二、中间纤维的分子结构(334)

三、中间纤维结合蛋白(335)

四、中间纤维的功能(335)

五、三种细胞骨架的比较(336)

第五节细胞骨架蛋白与疾病及新药开发(336)

一、细胞骨架蛋白异常表达与疾病的举例(336

)

二、微管抑制剂作为抗肿瘤药物的研究与开发(338)

三、功能基因组学为细胞骨架研究提供了新机遇

(347)

思考题(348)

参考文献(348)

第十章细胞增殖(350)

内容提要(350)

第一节细胞周期的基本概念(351)

一、什么是细胞周期(351)

二、细胞同步化(353)

第二节有丝分裂(354)

一、细胞分裂的类型(354)

二、有丝分裂的基本过程(354)

第三节减数分裂(363)

一、间期(365)

二、分裂期(365)

第四节细胞周期调控(369)

一、细胞周期调控的研究背景概述(369)

二、细胞周期的主要调控因子及其调控方式(374)

三、DNA复制的调控(381)

四、细胞周期关卡的调控(382)

五、生长因子的调控(384)

六、蛋白质合成对细胞增殖的影响(384)

第五节酵母细胞周期调控的功能基因组学研究实例(385

)

一、寻找周期性表达的基因(385)

二、M和G1期转录水平达到峰值的基因(386)

三、S期和G2期转录水平达到峰值的基因(386)

四、周期性表达基因的转录调控(386)

五、细胞周期调控的基因表达的保守性(387)

第六节基于细胞周期相关机制的新药开发(389

)

一、细胞周期研究在抗肿瘤新药开发中的应用(389)

二、细胞周期研究在抗病毒与抗真菌药物开发中的应用(

395)

三、利用细胞周期标记分子研究药物作用的机制与筛选新药(395)

思考题(396)

参考文献(397)

第十一章细胞分化(398)

内容提要(398)

第一节细胞分化的概念与胚胎发育过程中细胞分化的潜能变化(398)

一、细胞分化的概念与特点(399)

二、细胞分化的主要标志与研究方法(408)

三、胚胎发育过程中细胞分化的潜能变化(410

)

第二节细胞分化的分子机制与基因表达的调控(414)

一、细胞分化的分子机制(414)

二、细胞分化基因表达的调控(415)

第三节影响细胞分化的因素(419)

一、细胞内部组分对细胞分化的影响(421)

二、位置信息对分化的影响(422)

三、外部信号等对细胞分化的诱导和抑制(423

)

第四节细胞分化及其相关技术在肿瘤研究中的应用(426

)

一、细胞分化与肿瘤(426)

二、干细胞研究的应用价值与肿瘤(433)

三、肿瘤与诱导分化(439)

四、应用蛋白质组学技术研究肿瘤诱导分化的药物靶标(

442)

思考题(445)

参考文献(445)

第十二章细胞凋亡与衰老(446)

内容提要(446)

第一节细胞凋亡的特征与分子机制(447)

一、细胞凋亡的形态学与生物化学特征(447)

二、细胞凋亡与坏死的区别(452)

三、细胞凋亡发生的四个阶段(453)

四、影响细胞凋亡的因素(459)

五、细胞凋亡检测技术(460)

第二节细胞凋亡在药物开发中的应用远景(463

)

一、细胞凋亡异常与疾病(463)

二、细胞凋亡药物的应用远景(464)

第三节细胞衰老(470)

一、细胞衰老的机制(471)

二、抗衰老药物(476)

思考题(480)

参考文献(480)详细介绍：
《药学细胞生物学》为国内第一部将细胞生物学与药学学科有机结合，面向全国高等药学院

校各专业本科生的生物学基础教材。本书以细胞生物学理论、原理和技术为基础，

研究其在新药研发、药学研究以及药品生产等方面的应用。全书共12章，涵盖药学细胞生物

学所涉及的基本理论和一些研究热点，包括绪论、细胞概述、研究方法、细胞膜、细胞内膜

系统、线粒体、细胞核、核糖体、细胞骨架，细胞增殖、细胞分化、细胞衰老与凋亡，并在

各章中融入了相关的药学知识与应用。相信本书的出版将对读者有所启迪，使其更加易于理

解细胞生物学与药学学科的相关知识和技术。

细胞培养论文范文

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

[1] 柳俊，谢从华.植物细胞工程(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2] 姜振华，周大祥.地方本科院校细胞工程教学改革探索[J].教育教学论坛，2013(27)：52-53.

[3] 王义，刘思言，孙春玉等.在《植物细胞工程》课程教学中培养学生科研能力的思考与实践[J].中国校外教育(理论)，2008(9)：85-86.

[4] 杨清玲，章尧，陈昌杰等.生物技术综合实验建设的研究[J].蚌埠医学院学报，2009(34)：166-168.

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

[1] __勇.细胞工程[M].北京:科学出版社,2003.

[2] 胡尚连,孙短,曹颖.植物细胞工程理论与实践教学体系探索与实践[J]. 中国校外 教育:理论,2008(2):136-137.

[3] 张一春.现代教育技术实用教程[M].南京:南京师范大学出版社,2005.

[4] 梁亦龙,魏进民,张继承.细胞工程教学改革的探索[J].实验室科学,2009(4):25-26.

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我要一篇关于细胞生活的生物论文

激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用》
摘要激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图象分析仪器，现已广泛应用于荧光定量测量、共焦图象分析、三维图象重建、活细胞动力学参数监测和胞间通讯研究等方面。其性能为普遍光学显微镜质的飞跃，是电子显微镜的一个补充。本文以美国Meridian公司的ACASULTIMA312为例简要介绍了激光扫描共聚显微镜系统的结构，功能和生物学应用前景。

关键词; 激光；共聚焦显微镜；粘附细胞分析与筛选（ACAS）
TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplications

ChenYaowen,LinJielong,LaiXiaoying,MeiPinchao

(e,CentralLab,ShantouGuangdong515031)

AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument,swidelyappliedinsuchfieldsasfluorescentquantitativemeasurement,conpocalimageandlyusis,3-Dreconstruction,Kineticsignalmonitioringoflivingcell,cellcellcommunicationresearches,paper,ACSAULTIMA312(MeridianCo,USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy,itsfunetionsandbiologicalapplications.

KeywordsLaserConfocalMicroscopyAdherentCellAnalysisandsorting(ACSA)

激光扫描共聚焦显微镜（LaserscanningConfocalMicroscopy，简称LSCM）是近代生物医学图象仪器的最重要发展之一，它是在荧光显微镜成象的基础上加装激光扫描装置，使用紫外光或可见光激发荧光探针，利用计算机进行图象处理，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图象，以及在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值、膜电位等生理信号及细胞形态的变化。已广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域[1、2、3]，对生物样品进行定性、定量、定时和定位研究具有很大的优越性，为这些领域新一代强有力的研究工具。

创建于1983年的美国Meridian公司，在90年代推出的“激光扫描共聚焦显微镜”这一项具有划时代的义意的高科技产品，曾获得美国“政府新产品奖”和两次“高科技领先技术奖”，它能达到每秒120幅画面的高速扫描激光共聚焦观察，可提供实时，真彩色的激光共聚焦原色图象。我院最近引起的ACASuLTIMA312是Meridian公司最新的高科技产品，为同类仪器中档次最高、功能最全的精密仪器。现以该仪器为例介绍激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用。

1、激光扫描共聚焦显微镜成像原理及组成

有关共聚焦显微镜的某些技术原理，早在1957年就已提出，二十年后由Brandengoff在高数值孔径透镜装置上改装成功具有高清晰度的共聚焦显微镜[5]，1985年WijnaendtsVanResandt发表了第一篇有关激光扫描共聚焦显微镜在生物学中应用的文章，到了1987年，才发展成现在通常意义上的第一代激光扫描共聚焦显微镜。

激光扫描共聚焦显微镜成像原理如图1所示，激光器发出的激光束经过扩束透镜和光束整形镜，变成一束直径较大的平行光束，长通分色反射镜使光束偏转90度，经过物镜会聚在物镜的焦点上，样品中的荧光物质在激光的激发下发射沿各个方向的荧光，一部分荧光经过物镜、长通分色反射镜、聚焦透镜、会聚在聚焦物镜的焦点处，再通过焦点处的针孔，由检测器接收。

从图1中可以看出，只有在物镜的焦平面上发出的荧光才够到达检测器，其它位置发出的光均不能过针孔。由于物镜和会聚透镜的焦点在同一光轴上，因而称这种方式成像的显微镜为共聚焦显微镜为共聚显微镜。在成像过程中针孔起着关键作用，针孔直径的大小不仅决定是以共聚焦扫描方式成像还是以普遍学显微镜扫描方式成像，而且对图像的对比度和分辨率有重要的影响。

ACASULTIMa312采用快速镜扫描或台阶扫描对样品逐点扫描成像，由于样品中不同的扫描点始终在物镜和会聚透镜的光轴上，因而它以相同的信噪比扫描整个样品，扫描精度达0.1μm，扫描面积最大的为10cm×8cm，当激光逐点扫描样品时，针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像，并将之转化为数字信号传输至计算机，最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚聚焦图像。一个微动步进马达控制栽物台的升降，使焦平面依次位于标本的不同层面上，可以逐层获得标本相应的光学横断面的图像。这称为“光学切片”。再利用计算机的图像处理及三维重建软件。可以得到高清晰度来表现标本的外形剖面，十分灵活、直观地进行形态学观察。

2、激光扫描共聚焦显微镜硬件和软件系统

2.1ACASULTIMa312硬件及参数指标 激光光源：氩离子激光（50mW的紫外光、999mW的可见光），能同时/顺序/分别输出紫外光和可见光，激发波长为351-364nm；488nm；514nm。 计算机系统：80586/133MHzPCI/80MBRAM/2000MBSCSI硬盘/150MBBernoulli盘驱动器/17’’大屏幕显示器。 共聚焦系统：计算机自动控制光路准调节；计算机控制孔径校准；计算机调节孔径大小；自动Z轴调节（最小0.1μm）。 光学探测系统：3个测窗式PMT采集荧光；1个CCD系统；12位的高速A/D转换器。 图像分辨率：图像大小1535×1535；像素最小距离：0.1μm；灰度为4096级。 扫描方式：快速镜扫描DualScan台阶扫描；扫描精度0.1μm；扫描面积最大为10cm×8cm；扫描平面：XY和XZ和独特点、线、面扫描。2.2激光扫描共聚焦显微镜软件系统

ACASULTIMa312系统采用独特设计的软件将激光细胞仪与先进的计算机技术结合，产生快速、高效、灵活的操作系统，完备的数据采集、分析与管理功能。基于生物医学研究有如下的软件。

ImageAnalyze—对于单色、比色和三色标记的二维荧光图像的定量分析，可产生透射光图像重叠，同时AutoImage可多个区域的自动扫描和荧光定量，以及相同区域的时间顺序扫描。 RatioAnalysis和Kinetics—测定细胞内的离子变化，可有点扫描、线扫描及图像扫描三种测定形式，以监测各种速率的生物反应。 Cell–CellCommunicationandFRAP-相邻细胞的FRAP分析。该软件首先用可光淬灭特异的细胞荧光，然后在多个时间点扫描，此扫描可对单一区域或细胞的多个选择区域，可产生透射光图像并与其它图像重叠。 CellList—储存被选择细胞的位置，即可自动对较大样品进行扫描，又可产生较小样品特异部位的网络位置表，以进行自动的测量、筛选和重复测定。 CellSorting—ACAS具备如下四种分选方式： AblationSort:预选定义一个荧光阈值，然后对特定细胞杀伤。②CookieCutterSort在用户定义的中心点四周切割Cookies。③QuickSort：对已定义的细胞表列，用Ablation或CookieCutter作分选。④ManualSort：直接使用鼠标控制载物台位置及激光脉冲，并杀灭和分选细胞，进行细胞显微外科，染色体切割和光隐阱等操作。 ConfocalImaging—共聚焦分析，可实现Z轴定量，三维立体图像分析（包括SFP模拟荧光处理法，DP深度投影法和SP文体投影法），以及视点移动动画。

3激光扫描共聚焦显微镜在细胞生物学中的应用

3.1定量荧光测量

ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体，线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定，还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外，还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定，这种定量可以准确监测抗原表达，细胞结合和杀伤及定量的形态学特性，以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。
3.2定量共聚焦图像分析

借助于ACAS激光共焦系统，可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片，从而得到各层面的信息，三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化，如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等，亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。

3.3三维重组分析生物结构

ACAS使用SFP进行三维图像重组，SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像，并可从任意角度观察，也可以借助改变照明角度来突出其特征，产生更生动逼真的三维效果。

3.4动态荧光测定

Ca2+、pH及其它细胞内离子测定，利用ACAS能迅速对样品的点，线或二维图像扫描，测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率，使用诸如Indo-1、BCECF、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率，能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应，以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。

3.5荧光光漂白恢复（FRAP）--活细胞的动力学参数

荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域，从而造成该区域荧光分子的光淬灭，该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散，可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度，并由此而揭示细胞结构及相关的机制。

3.6胞间通讯研究

动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯，测量由细胞缝隙连接介导的分子转移，研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用，以及胞内Ca2+,PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。

3.7细胞膜流动性测定

ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后，其发射光极性依赖于荧光分子的旋转，而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性，因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点，温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。

3.8笼锁—解笼锁测定

许多重要的生活物质都有其笼锁化合物，在处于笼锁状态时，其功能被封闭，而一旦被特异波长的瞬间光照射后，光活化解笼锁，使其恢复原有活性和功能，在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间，从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。

3.9粘附细胞分选

ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器，它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法：（1）Coolie-CutterTM法，它是Meidian公司专利技术，首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上，然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状，而非选择细胞则因在八角形之外而被去除，该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞，即使百万分之一机率的也非常理想。（2）激光消除法，该方法亦基于细胞形态及荧光特性，用高能量激光自动杀灭不需要的细胞，留下完整活细胞亚群继续培养，此方法特别适于对数量较多细胞的选择。

3.10细胞激光显微外科及光陷阱技术

借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用，借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构，该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。
4、结语

激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器，与传统的光学显微镜相比，大大地提高了分辨率，能得到真正具有三维清晰度的原色图象。并可探测某些低对比度或弱荧光样品，通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+、pH值，Na1+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标[9]，对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本，不会对标本造成物理化学特性的破坏，更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃，是电子显微镜的一个补充，现已广泛用于荧光定量测量，共焦图像分析，三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面，在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。