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单细胞测序毕业论文怎么写

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单细胞测序毕业论文怎么写

目前植物的单细胞相关的文章大多集中在模式植物,例如拟南芥和水稻等。而研究组织叶大多集中在叶片和根。下面这个可能是我看到的第一篇关于烟草单细胞研究相关的文章,研究的是花冠细胞。 2022年1月,new phytologist在线发表了韩国sang-gyu kim团队题为“ Single-cell RNA-sequencing of Nicotianaattenuata corolla cells reveals the biosynthetic pathway of a floral scent ” 的研究论文。 该研究通过绘制烟草花冠细胞的单细胞转录图谱,鉴定了3765个花冠细胞,通过比较不同基因在3765个细胞之间的表达模式,鉴定了合成benzylacetone(BA)通路上的关键基因:NaPAL4, Na4CL, NaPKS2/3, NaAFR。同时验证的BA主要在花冠细胞的epidermal layer合成 ,为理解烟草BA的合成和调控规律提供了新的认知。 在这个研究中,作者选取单细胞测序的样品是:corolla limbs和throat cups(下图a)。然后选了三个时间点:ZT8,ZT12, ZT16。通过单细胞测序一共获得了3756个cell,其中从附表数据给出的几个参数来看:Median genes per cell (大约1000),Reads map to genome(30%左右),个人觉得就单细胞测序数据quality是一般的。 通过UMAP结果,可以看出可以分成10个cluster(下图b),从三个不同时间点的聚类分布来看,也是差异不大的(下图c)。接下来就是对每个cluster进行注释了。文中作者指出,因为缺乏花中相关的marker gene,所以作者先de-novo获得每个cluster的marker gene,然后根据marker gene来注释每个cluster。其中主要用的marker gene是:cluster 7 (Pollen: pectin esterase genes, extension families和pollen allergens),cluster 8 (Phloem/xylem: SWEET11/12, SULTR2;1),cluster 0/3/4/5/9 (Epidermal cell:ketoacyl-CoA synthase, ECERIFERUM4, wax ester synthase/diacylglycerol acyltransferase 1, lipid-transfer protein, glycerol-3-phosphate acyltransferase 6, cutin synthase-like)(下图d),cluster 6(chlorenchyma:photosystem I/II),cluster 1/2(parenchyma cell:因为cuticle合成相关的基因比较低,但是光合作用合成的基因比较高,下图e)。接下来,作者着重点研究了BA的合成。在花冠中,BA合成途径首先是由NaPAL4开始的(下图a)。然后接下来需要酶4CL/CNL。下面的一步有NaPKS完成(其中烟草中有4个member 1/2/3/4,但是不确认是那个member)。合成途径中除了已知的PAL4,PKS是不知道那个member,4CL和AER是不太清楚,没有验证。所以作者假设,基于已知的PAL4,合成途径上的其它基因应该在单细胞level和PAL4有很强的相关性,或者表达patter一致(这和研究基因和基因的调控一样)。 所以作者计算了单细胞测序鉴定出来的所有基因和PAL4的相关性(下图b),同时用发表的RNA-seq数据做了同步的双向验证。从结果来看,单细胞结果和RNA-seq的结果有一致的,比如高相关性的4CL1基因,以及PKS2/3,AER1。但是也有不太一致的,比如从相关性分布来看,单细胞的更集中,更符合正态分布(下图c)。还有IFR3就相差很大。然后,作者开始分别验证获得的4CL1,PKS2/3,AER1基因在BA合成过程中的作用。 下图是4CL1敲除的结果。从VIGS敲除来看,敲除4CL1后,花冠顶部和内部4CL1的表达量明显降低(下图a/b),BA含量也都明显降低(下图a/b)。并且代谢产物的类型是cinnamic acid和coumaric acid,而不是caffeic acid和ferulic acid。另外作者也查看了在这个4CL1的敲除材料中,其它4CLmember并没有受影响。然后,作者尝试去验证PKS2/3的功能。从PKS2/3的敲除材料中可以看出,不管是顶部还是内部BA的含量都显著降低(下图a/b)。但是由于PKS家族的高度相似性,PKS1/4在敲除材料中也有所下降。当时当作者把PKS2和PKS3分别加入4CL1的产物CINNAMOLY-CoA中后发现,只有在加入PKS2的反应物中鉴定到了BA,而PKS3中则没有鉴定到(下图c)。从而说明在这个过程中主要是PKS2这个基因起着关键的作用,并且PKS2的相关性也是远强于PKS3的。同样的测试了AER1在BA合成过程中的功能。同样滴,在AER1的敲除材料中,在花冠顶部和内部,BA的含量都显著降低(下图a/b)。进而,在AER1的敲除植株中鉴定到了一个新的benzalacetone化合物(下图c),是BA的一种非还原形式。并且这个新的化合物在野生型的花冠顶部是不存在的(下图c)。证明完这个4个基因在BA合成过程中的作用后( 其实个人觉得这4个基因的发现过程好像也不需要单细胞数据,貌似普通的多组织RNA-seq也能实现,毕竟这4个基因RNA-seq的结果也是包含的 ),作者开始利用单细胞数据来探索这4个基因在不同细胞中的分布规律。然后发现在3756个细胞中,1097个细胞包含这4个基因,而这1097个cell基本都集中在cluster 0/3/4(下图a)。而从4个基因在不同细胞的表达pattern也是可以明显发现主要在cluster 0/3/4富集(下图b/c)。这3个cluster已经知道是epidermal cell了,所以可以合理的假设和猜测BA可能是在花冠的epidermal cell中合成的。GFP定位信息也说明这几个基因主要在epidermal cell中表达(下图)。因为BA在花冠中的合成是受生物钟的调节的所以作者接下来查看了这4个关键的功能基因对于生物钟节律的调控关系。从表达pattern来看,这4个功能基因的表达是随着时间有着节律的变化(下图a),和已知的节律基因类似(下图a),同样的还有BA的含量变化(下图a)。因为单细胞取样是取了3个时间点的,包含白天和晚上的点。所以作者也查看了在单细胞数据中这4个基因的变化,也可以明显看出明显在白天12h有个peak(下图b)。然后作者测定了BA以及4个关键的合成基因在corolla limb和corolla tube中的差异,从化合含量可以看出BA主要在limb中,从表达来说,尽管PAL和4CL在tube中也有表达,但是PKS2和AERA在tube中几乎不表达,再次证明了BA的合成部位(下图c)。

你好,每个学校都有不同的毕业设计要求,要根据学院的文件进行框架书写。

毕业设计论文的基本框架如下:

1、题目

毕业论文题目应简明扼要地反映论文工作的主要内容,切忌笼统。由于别人要通过你论文题目中的关键词来检索你的论文,所以用语精确是非常重要的。论文题目应该是对研究对象的精确具体的描述,这种描述一般要在一定程度上体现研究结论,因此,我们的论文题目不仅应告诉读者这本论文研究了什么问题,更要告诉读者这个研究得出的结论。

2、主题

毕业论文只能有一个主题,这个主题要具体到问题的基层,而不是问题所属的领域,更不是问题所在的学科,换言之,研究的主题切忌过大。

3、引言

一篇毕业论文的引言,大致包含如下几个部分:问题的提出;选题背景及意义;文献综述;研究方法;论文结构安排。

问题的提出:讲清所研究的问题“是什么”。

选题背景及意义:讲清为什么选择这个题目来研究,即阐述该研究对学科发展的贡献、对国计民生的理论与现实意义等。

论文结构安排:介绍本论文的写作结构安排。

研究方法:讲清论文所使用的科学研究方法。

文献综述:对本研究主题范围内的文献进行详尽的综合述评,“述”的同时一定要“评”,指出现有研究成果的不足,讲出自己的改进思路。

4、摘要

摘要应包括:对问题及研究目的的描述、对使用的方法和研究过程进行的简要介绍、对研究结论的简要概括等内容。摘要应具有独立性、自明性,应是一篇完整的论文。

5、结论

结论是对论文主要研究结果、论点的提炼与概括,应准确、简明,完整,有条理,使人看后就能全面了解论文的意义、目的和工作内容。主要阐述自己的创造性工作及所取得的研究成果在本学术领域中的地位、作用和意义。同时,要严格区分自己取得的成果与导师及他人的科研工作成果。

我们应该好好对待我们的毕业设计或者是毕业论文,这是对我们大学四年知识的沉淀总结,我们应该好好对待大学生涯的最后一门课程。

单细胞测序的硕士毕业论文怎么发

所有发论文的流程都是:写论文→选刊→投稿→审稿→通过→用稿通知书及版面详情→印刷出刊→邮寄。教育类的期刊一直是需求量巨大的,因为在编教师评职称(中级、高级等)需要学术成果,所以教育类的刊期一般都会延后半年,有的甚至延后到一年。比如你现在发表的论文,可能明年下半年才能出刊见刊了。普刊的审核期一般在七天内,学报和高端刊1-3个月不等。核心期刊的审核期就比较长了,平均一年,部分长达两三年。如果自投的话,需要找到正确的投稿邮箱和联系电话。如果选择代发,一定要找到靠谱的机构,不要找个人中介。两种方式各有利弊。

我们都知道在科研论文中有两大类:一类是研究型论文;另一类是综述型论文。其中,前者主要是以研究为主的行文思路,根据研究发现的不同发表在不同级别的杂志上;而后者多是本身没有新的研究发现,主要是对前人的研究结果进行评价综述。然而,这两种分类都是针对以实验为主论文分类,那么这两年生信为主的文章发文量逐年增加,是否也有这样的分类呢? Immugent今天就来解读特别的一类生信文章,姑且把它称为“生信综述”吧,因为我人微言轻,并不会我把它叫什么,以后都是这种叫法,就不绞尽脑汁想这个名字了。 这类“生信综述”文章已经有很多年的发展史了,主要都是围绕对各种火爆一时(引领科研)的重大技术来展开,比如近些年火热的单细胞测序技术。那么今天我就来以单细胞测序为主题,来解读一下如何利用此类思路发表高分文章,注意全都是一分钱没花的那种! 我先讲的第一篇是2021年发表在J Am Soc Nephrol(IF:)的篇名为“How to Get Started with Single Cell RNA Sequencing Data Analysis”的文章。好吧,看了一下日历,今年已经2022年了,就不吐槽这个文章时效性的问题了。但全文真的很简单,就是介绍了一下单细胞测序数据分析的基本流程。 来看看它的摘要:在过去的5年里,单细胞方法已经能够在一个实验中监测数千个单个细胞的基因和蛋白质表达、遗传和表观遗传变化。随着测量方法的改进以及反应和测序成本的降低,这些数据集的大小正在迅速增加。关键的瓶颈仍然是对单细胞实验产生的丰富信息的分析。在这篇综述中,我们对分析管道进行了一个简化的概述,因为它们通常在该领域中使用。我们的目标是使研究人员开始单细胞分析,以获得挑战和最常用的分析工具的概述。此外,我们希望能够帮助其他人了解单细胞数据集的典型读数在已发表的文献中是如何呈现的。好吧,确实是一篇综述! 全文虽然有7副图,但大多都是那种最基础的绘图,想必大家都会。但是这里Immugent想说的是这篇文章虽然是综述类,但其实比真正的综述好写多了。类比这篇文章,等到下一次再出现类似于单细胞测序这种现象级技术,是不是有的小伙伴也整一篇类似的呢! 接下来要讲的第二篇是2020年发表在Comput Struct Biotechnol J (IF:)的篇名为“Benchmarking algorithms for pathway activity transformation of single-cell RNA-seq data”的文章。这类文章就比上一类有些技术含量了,起码像综述的感觉了! 就像这篇是总结了对单细胞数据进行通路评分的各种算法,并使用已经发表的数据对各类算法的优缺点进行了比较,并在最后给出了自己的见解。嗯,怎么说呢!还是比一般的综述好写一点,比纯算法开发类文章好开发一些。那么如果这类算法在不久的将来出现了更多,那么是不是就科研考虑写一个更新版的呢? 接下来要讲的第三篇是2021年发表在Genome Biol(IF:)的篇名为“Over 1000 tools reveal trends in the singlecell RNA-seq analysis landscape”的文章。这个文章作为汇总类综述,真的不是吹的了,一篇文章总结了1000+种分析单细胞数据的工具,我对这个作者也是膜拜之至。 并且作者还开发了一个网站: ,并这个网站收录的工具还会一直更新,这真是圈内的劳模啊。 这类文章虽然需要耗费一些时间,但思路还是很简洁的,但是主要是得掌握住时效性,而且最好是自己研究的领域,那样能提出自己的一些思考,就能给文章增色不少。 第四篇是2020年,同样发表在Genome Biol(IF:)的篇名为“A benchmark of batch-effect correction methods for single-cell RNA sequencing data”的文章。作者对当时存在的14种对不同来源的单细胞数据进行去批次处理的算法进行比较,深入揭示它们之间的优缺点和功能表现。 全文的图做的都是很精美的,而且从数据处理的效果来看,这应该是一个大型生信实验室的作品。建议大家有时间都读一下这篇文章,将会有助于以后在处理不同来源的单细胞数据时选择最合适的算法。 放在最后一篇的文章当然是压轴出场了,那就是在2019年发表在Nat Biotechnol(IF:)杂志上,篇名为“A comparison of single-cell trajectory inference methods”的文章。对来自数千个单细胞的全基因组组学数据进行轨迹分析,目前已有很多算法来推断这些细胞沿着发展轨迹的分布。基于这些结果,作者开发了一套指导方针,以帮助用户为他们的数据集选择最佳的方法。 事实上,虽然到目前已经开发了70多种推断单细胞轨迹的工具,但比较它们的性能是具有挑战性的,因为它们需要的输入和产生的输出模型差异很大。在这篇文章中,作者在110个真实数据集和229个合成数据集上对其中的45种方法进行了基准测试,以了解细胞排序、拓扑结构、可伸缩性和可用性。结果表明了现有的一些工具之间的互补性,方法的选择应该主要取决于数据集的维度和轨迹拓扑。 最后,作者还免费提供了多种单细胞数据轨迹分析的评估网站( ),这将有助于开发更多轨迹分析的工具,用于探索日益庞大和复杂的单细胞数据集。对于这篇文章,我不做过多评述,只想着大家有时间都要去读一下,其中无论是对数据的处理还是对结果的讨论上都是前面文章无法媲美的,是难得的优质文章。 如今科技发展日新月异,在21世纪做出有价值的科研成果往往缺的不是技术,而是对热点的灵敏嗅觉以及对时局的掌控。张泽民,汤富酬,郭国骥老师均是凭借单细胞测序技术跻身世界一流领域的科学家,就是因为他们把控住了时局。 同样的,上述几类“生信综述”的着力点均是当时迫切需要解决的单细胞测序技术热点问题,才得以不花费半毛钱发表一系列高分文章。而且,因为是热点科学问题,这些文章截止到目前的引用率都很高,后面肯定还会持续升高。如果说单细胞测序是一个制高点,倒不如说是起点,因为此类技术在未来还会有很多,希望本篇推文能给大家带来一些思考,欢迎有推荐类似生信文章的小伙伴通过后台与我们联系。

硕士论文不一定都上传知网。

不一定,只有学生主动将论文发表在知网上才可以,将硕士毕业论文发表至知网中后,知网的审核人员会检查论文的重复率以及质量,若符合对应的标准,该篇硕士论文就会被成功发表在知网中。若学生不希望知网搜索到自己的硕士论文,可以不讲论文发表在知网中,但若学校有明确规定必须在知网发表论文,学生需要严格遵守相应的规则。

大多数高校在每年毕业季时,都会统一发通知说明学校的毕业论文规范和查重说明,学校会统一下发论文样式等内容,一般会详细说明查重的范围。要是学校有具体的要求,那提交到学校的时候必须按照学校所要求的来。

硕士论文解释:

硕士论文是攻读硕士学位研究生所撰写的论文。它应能反映出作者广泛而深入地掌握专业基础知识,具有独立进行科研的能力,对所研究的题目有新的独立见解,论文具有一定的深度和较好的科学价值,对本专业学术水平的提高有积极作用。

优秀的硕士论文能够反映出作者对所学习专业的理论知识掌握的程度和水平,能够帮助作者构建起良好的完整的知识体系,还能够反映作者独立的科研能力和学术理论的应用水平,对研究的课题的思考和独立见解。

研究生毕业论文怎么发表哇,好就发表了些个人的一切诚意在论文上发表。

毕业论文细胞培养怎么写

动物细胞和植物细胞工程制药探讨论文

在日复一日的学习、工作生活中,大家都跟论文打过交道吧,借助论文可以有效训练我们运用理论和技能解决实际问题的的能力。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?下面是我为大家整理的动物细胞和植物细胞工程制药探讨论文,欢迎阅读与收藏。

摘要:

细胞工程是生物制药工业中的关键技术,其在医药领域的应用使得生物制药行业得到了极大的发展,细胞工程制药前景广阔。通过对相关文献和数据的整理和分析,概述了细胞工程制药领域相关技术及其在生物制药工业中应用的意义与展望。

关键词:

细胞工程;生物制药;动物细胞工程;植物细胞工程;转基因;反应器;

1、生物制药及细胞工程概述

生物制药是生物技术的综合利用,从生物体、生物组织、细胞和体液中分离出有效成分,制备用于预防、治疗和诊断的产品[1]。天然的生物材料赋予了生物制药安全性高、副作用小、营养价值较高的特点,这些显着的优势使生物药物越来越受人们的青睐,这也是生物药物市场不断扩大的重要原因之一。

细胞工程是以细胞为研究对象,按照需求利用细胞和分子生物学的理论设计和操作,使细胞在遗传学上的特性发生变化,达到改良或创造新品种的目的,在大规模地培养和繁殖后,最终提取出对人类有利的产品。在工业上,主要包括上游工程(包括细胞培养、遗传操作和保存)和下游工程(包括转化细胞在生物制品生产中的应用)[2]。如今,细胞工程在生物制药工业发挥着不可替代的作用。

2、动物细胞工程制药

、动物细胞工程制药的概述及早期发展

动物细胞工程制药最早能够追溯到20世纪50年代,用动物细胞生产病毒,也就是在生物反应器中培养动物细胞,进行大规模培养后,再接种减毒或灭活的病毒来生产疫苗[3]。常见的动物细胞培养技术流程,一般是先将动物组织分散成单个细胞、细胞群(团)后,接种于培养基中进行原代培养,再经过10~50代的传代培养,就初步得到了需要的细胞系。然而,由于自然界的细胞普遍表达水平低,通过这种方法生产的产品不仅产量低,而且成本高,因此,早期动物细胞培养并没有得到充分的重视。

、杂交瘤技术

杂交瘤技术在20世纪70年代的创建,是动物细胞技术发展新的里程碑。随着杂交瘤技术在工业领域的应用,各种新产物相继出现,在生产用于疾病诊断和治疗的生物制品中具有重要意义[3]。1984年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了创立抗原选择抗体学说以及发明单克隆抗体技术的3位科学家。他们提出将能够分泌特异性抗体的B淋巴细胞与能够无限增殖的骨髓瘤细胞融合筛选,形成能产生特定抗体的杂交瘤细胞。这种方法得到的融合细胞可以稳定生产特异性强、效价高的单克隆抗体。

、动物细胞大规模生产技术

动物细胞大规模生产指在人工条件下,在细胞生物反应器内大量培养有用的动物细胞,是生产药品的技术,也是制药业的关键技术。由于动物细胞对外界环境变化高度敏感,细胞培养放大工艺需要从实验室规模逐级放大到生产规模,各个反应器中工艺的差别成为目前放大过程的一大技术挑战[4]。通过动物细胞生产生物制品已成为全球生物产业的主要支柱,目前通过动物细胞培养获得较多的生物制剂是蛋白和抗体。

、动物生物反应器

动物生物反应器可以从转基因动物体内源源不断地获得人类需要的某种蛋白,并进行工业化生产蛋白质。依据产生蛋白部位的不同,可分为多种类型的生物反应器,如血液生物反应器、唾液腺生物反应器等。科学家发现,由于雌性动物的乳腺能够高效表达重组蛋白并进行一定的修饰,乳腺生物反应器成为最被看好的生物反应器发展方向。随着技术的发展,乳腺生物反应器的产物已经扩大到了抗凝血酶、凝血因子、人蛋白,还有各种溶菌酶、超氧化物歧化酶、干扰素等许多具有极高医用价值的酶或细胞因子。作为一种全新的生物生产模式,由于其在生产天然产物时的高产量、低成本的优势[5],乳腺生物反应器在生物医药行业将得到更广泛的应用。

、动物细胞核移植

动物细胞核移植在细胞工程中同样具有良好的前景。将动物的供体细胞核取出,注入另一个去核并且处于减数分裂中期的卵母细胞,改变细胞的遗传特性,以产生新产品,再将其进行体外培养、繁殖、纯化、提取,最终用于疾病治疗。我国对鱼类的核移植研究最早,“中国克隆之父”童第周在20世纪60年代就完成了世界上第一例鱼类细胞核移植。后来,我国学者又尝试在其他多种品系鱼类之间进行核质融合实验,并利用模式动物斑马鱼,揭示鱼类核移植后再程序化的分子机制,取得了巨大的研究成果,推动了鱼类核移植技术及其他相关领域的快速发展[6]。如今,动物细胞工程在生物制药领域意义重大。由于动物细胞结构的复杂性和分工的明确[7],动物细胞工程具有巨大的优势。

3、植物细胞工程制药

、植物细胞工程制药的概述及早期发展

将植物直接入药或者从植物体中提取有效成分是一种生产药物的传统方法。随着技术的成熟,处理和提取过程越来越简便,目前多种中药都是这样生产的。但是,这样的方法只适合容易栽培、繁殖速度快的植物,对于那些生长周期长、提取难度大的植物并不适合,所以受到了诸多限制。比如拥有抗癌成分的红豆杉曾因为人们的大规模砍伐,遭受了毁灭性的破坏[8]。

植物细胞工程制药,是将植物细胞作为基本研究单位,对植物细胞进行一系列操作,改变植物细胞生物特性,最终达到改良或培育新品种的目的[9]。应用植物细胞及组织培养,具有杂质少、提取简单、有效成分含量高和培养周期短的优势。植物细胞工程制药目前主要体现在组织及细胞培养、遗传特性改造以及转基因植物等方面。

、植物细胞工程大规模培养

最早提出应用植物大规模提取天然药物的是20世纪50年代美国的科学家,他们从多升发酵罐中得到了大量药用成分呋喃色酮。我国作为植物药用历史最悠久的国家之一,应用细胞培养技术能够帮助我国传统中药材发挥更大的价值。

丹参是具有活血化瘀、通经止痛功效的一味中药,其中的'主要成分——酚酸类和二萜类,药理作用主要表现在对心血管系统疾病的治疗。目前,由于丹参有效成分含量低、生长缓慢,野生丹参资源遭到大规模破坏,加上各地培育出的品种质量良莠不齐等原因,其在数量以及质量上都难以满足市场的供给需求[10]。经过实验研究发现,用一种10L规模的特殊植物组织反应器培养丹参发根,仅用50天,鲜重增殖倍数高达240倍,各种有效成分含量也得到大幅度提升。这是一种非常适合丹参发根生长及产物积累的方法,而且避免了农药等物质的污染。

、植物转基因技术

转基因植物与转基因动物相比有独特的优势,一方面植物细胞具有全能性,细胞培养条件简单且易于成活;另一方面进入植物体的外源基因,可以在与其他植物杂交的过程中积累有益基因优化表达。利用转基因植物也能生产疫苗,以植物作为生物反应器,将携带抗原基因的载体导入受体细胞,在植物体内表达和修饰这类特定抗原,成为具有免疫活性的蛋白质。香蕉、胡萝卜、土豆等都可以作为受体植物。一些转化编码基因的植物疫苗,如HBsAg、LTB、诺沃克病毒等,已被用于预防和治疗乙型肝炎及细菌性腹泻。在生物和临床试验中,均展示了良好的免疫应答,相较于传统疫苗,具有生产成本低、成功率高、易形成规模化生产等优势。尽管植物转基因疫苗的研究还处于起步阶段,但我国报道的转基因植物生物试验已经取得了一些成果[11],成为我国制药业的重要进步。

、植物生物反应器

植物生物反应器,又名“植物基因药厂”。这种技术拓宽了药用蛋白及疫苗的来源,在降低成本的同时,扩大了生物制药产业规模,并产生了巨大的商业价值。植物生物反应器的研发,对于在全球范围内抢占生物经济制高点有着重要的意义,许多发达国家都已把植物生物反应器的研发列入了国家重点生物技术研究的战略性计划[12]。我国开发植物作为反应器始于20世纪90年代,目前对于植物生物反应器的研发和投入与发达国家还存在一定的差距。在我国“九五”计划对这一项目进行政策扶持后,目前已经取得了大幅度进展[13]。

4、细胞工程制药的意义与展望

研究细胞工程制药的研究进展和前景,对于制药业的发展有重要意义。据统计,世界上50%的医药产品来自细胞工程制药,其中,植物细胞提取物和动物细胞提取物大约各占1/2。细胞工程在生物制药工业中占据重要地位,为新药开发提供了技术操作基础,在治疗免疫性疾病、提升治病疗效、创新医药品等方面都有广泛的应用[8],细胞工程制药的研究在不断取得突破,其影响和前景也日渐得到展现。如今,生物制药与细胞工程已经紧密联系在一起,随着细胞工程技术在生物制药生产中的普遍应用,生物制药行业发展迅速,取得了巨大的经济效益[14]。

伴随着更多新兴技术的出现和更新,在未来细胞工程制药研发过程中,可以充分利用各种技术平台寻找最佳研究方案。与其他相关领域的结合,也将更好地推动我国生物制药领域的发展。近半个世纪以来,细胞工程制药发展迅猛,并且已在医药领域取得了众多的研究成果。所以,在“十四五”规划期间,应更加重视战略性新兴产业,进一步加快和壮大新一代生物技术的发展。

参考文献

[1]雷世成,杨永红生物制药的发展现状、特征及技术平台[J].临床医药文献电子杂志,2019(6):22-24.

[2]李刚,刘鹏,刘诚迅,等我国细胞工程制药的研究现状和发展前景[J].中国现代应用药学,2002(4):28-31.

[3]胡显文,肖成祖.细胞工程在生物制药工业中的地位[J].生物技术通讯,2001(2):39-44.

[4]刘小双,陈飞,赵孟江,等大规模哺乳动物细胞培养中pCO2的控制策略[J]药物生物技术,2019(2):82-87.

[5]谢晶莹,张勇,冯若飞乳腺生物反应器在生物制药领域的研究进展[J].西北民族大学学报(自然科学版),2018(2):61-66.

[6]王学耕,朱作言,孙永华,等鱼类核移植与重编程[J].遗传,2013(4):45-52.

[7]唐亚雄细胞工程在生物制药I业中的地位[J].科技风。2020(6):198.

[8]成静,郭勇.植物细胞工程药物生产的研究进展[J].江西科学,2000(1):62-64.

[9]赵玉平,杨夏,高峰丽植物细胞制药的研究进展[J]中国中医药现代远程教育,2012(12):169-170.

[10]晏琼提高丹参毛状根生产丹参酮的诱导和过程策略研究[D]天津:天津大学,2005.

[11]郝宇娉,陆琳,杨志红.转基因植物疫苗的研究进展[J].核农学报,2020(12):86-102.

[12]张胜利,李东方,许桂芳,等.植物生物反应器在生物制药中的应用[J]资源开发与市场,2011,27(2):102-105.

[13]李从林.细胞工程在制药方面的研究[J]科技风,2021(5):173-174.

[14]陈劼.细胞工程在生物制药工业中的地位[J].中国高新区,2018(3):58.

从细胞的类型,作用,功能,深入阐述,最好有自己独特的见解,再联系现实生活谈,也可以写些细胞间的相互协作,怎样共同完成各项生命活动的。选取一些作用独特的细胞写,更吸引人!

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。

【参考文献】

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6 Brown AL,BrookAllred TT,Waddell JE,et acellular matrix as a substrate for studying in vitro bladder smooth muscleurothelial cell interactions〔J〕.Biomaterials,2005;26:52943.

7 Suh JK,Matthew of chitosanbased polysaccharide biomaterials in cartilage tissue engineering:A review〔J〕.Biomaterials,2000;21(24):258998.

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9 Fansa H,Schneider W,Wolf G,et responses after acellular muscle basal lamina allografting used as a matrix for tissue engineered nerve grafts〔J〕.Transplantation,2002;74(3):3817.

10 李培建,胥少汀.去细胞肌肉支架移植及神经生长因子对脊髓横断性损伤的修复作用〔J〕.中国脊柱脊髓杂志,2000;10(4):2203.

11 Fansa H,Keilhoff of different biogenic matrices seeded with cultured Schwann cells for bridging peripheral nerve defects〔J〕. Neurol Res,2004;26(2):16773.

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.

毕业论文细胞膜怎么画

如下:

工具/原料:彩笔、纸

1、使用橙色和红色画出细胞质和细胞膜

2、使用紫色、黄色和绿色画出内质网和细胞核

3、使用绿色画出两个中心体

4、使用红色和白色画出一些溶酶体

5、使用蓝色画出一些线粒体

6、最后,使用紫红色画出一些高尔基体

使用ChemDraw Prime 15的Solid Bond单键工具绘制基本结构。使用Wedged Bond楔形粗体键工具在中心原子位置向下拖拉生成楔形粗体键并将右上侧的单键改变为双键。使用Text文本工具在相应位置输入原子符号O、OH和NH2。点击ChemDraw Prime 15的Marque矩形框选择工具选择以上分子结构,使用Object/Show Stereochemistry命令可显示出分子立体化学信息,此时在中心原子上方显示出(S)。点击矩形框选择工具选择以上分子结构,使用Object/Flip Horizontal命令将分子进行水平翻转,此时在中心原子上方显示出(R)。

生物细胞的画法:

主要是画植物细胞和动物细胞图,先画植物细胞和动物细胞相同的结构即细胞膜,细胞质、细胞核和线粒体。然后再画他们不相同的地方,即植物细胞的细胞壁和液泡以及叶绿体。

画图的时候,按照生物图的指示方法来画图,然后标注上各部分的名称。

胞壁,液泡(中央大液泡)应该画出来,线粒体(双膜结构)要画出它内膜的脊结构,叶绿体(双膜结构)突出它是双层膜就可以了。 比较暗的地方,用铅笔点上细点来表示。字尽量注在图的右侧。用尺引出水平的指示线,然后注字。在图的下方写上图形的名称。 还有在几倍条件下观察的。

细胞筛选毕业论文

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

优化教学内容

教学内容决定了学生的基本知识结构,影响学生基本能力的形成,教学内容是否充实与新颖,对教学质量的提高具有重大影响。鉴于精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,在细胞工程这门课程的教学中,结合中医药院校的中医药特色以及生物技术教研室教师队伍的实际,我们引进了由“211”高校华中农业大学创建的国家精品课程——细胞工程学的内容。

在教材的选用上,以高等 教育 出版社出版的柳俊教授主编的《植物细胞工程》作为教学参考书,该书系统地介绍了植物组织细胞培养技术,既说明了操作方法,也论述了其中的理论原理,比较适合于本科生的学习。同时,在教学中补充关于动物细胞工程的内容,并向学生推荐了一些参考书。

同时完善教学大纲,对教学内容作适当增减。细胞工程与其他生物科学密切相关, 如作为先修课程的植物生物学、动物生物学、细胞生物学和分子生物学等,因此在内容上有些章节会有重复,对此可以略讲或加以提问以示复习。如植物胚乳培养中涉及胚乳发育的三种途径(核型胚乳、细胞型胚乳和沼生目型胚乳),该内容在植物生物学中已经学习,在此可略讲。

此外,进入新世纪后包括细胞工程在内的生物技术各领域的新成果日新月异,因此对教师而言,不仅要教授给学生这个领域的基本原理、基本方法和基本技术,而且也要把最新研究进展融入到教学中来。这就要求教师必须能够随时关注该领域发展的最新动态(查阅国内外权威文献),并及时把相关内容补充到教学内容中,从而激发学生学习的兴趣,增强学生学习的自觉性和创造性。要求认真细致地备好每每一节课(包括实验课),并在课后进行教学 反思 ,所以尽管课程每年基本是重复的,但每年都有新的体会,需要花大量时间认真备课。

改革教学方法

激发学生的学习兴趣,发挥其主观能动性。所谓兴趣是最好的老师,带着兴趣学习,可以发挥学生的主观能动性,对教学效果的提高无疑是大有裨益的。大学传统的教学模式往往是灌输式的,老师是知识的传输者;新的教学模式比如启发式教学则要求老师由知识的传输者转变为学习的引导启发者,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性。因此在教学过程中,可以选择细胞工程的某一章节或者某一知识点的内容,尝试让学生体验课堂教学,以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、 总结 归纳能力及语言表达能力。

注重师生互动,积极引导学生学习。一般上新课之前会花几分钟时间复习旧课,即对上次课的内容提出几个问题,让学生思考回答。这样既可以巩固已学内容,又可以衔接新课内容,可谓承上启下,一举两得。另外在授课过程中也需要观察同学们对某一知识点的掌握情况,尤其是涉及一些先修课程的内容,也会随时提问并做解答。所有的提问,要兼顾到每一位同学,即每一个同学都有回答问题的机会;对回答得好的同学要大力表扬,对回答不上来的同学也要加以鼓励。 认真制作多媒体课件,优化多媒体教学。随着社会经济水平的提高和科技水平的进步,充分利用多媒体等现代教学手段也是对专任教师的必然要求。目前我校绝大多数教室都配备了多媒体教学系统,细胞工程这门课程也采用了多媒体授课。如何将传统板书教学的提纲挈领与多媒体教学的大信息量实现有机结合,是教学过程中需要用心思考的问题。在多媒体课件(PPT幻灯片)的制作过程中,坚持“文字少而不缺,图表多而不杂”的原则,将传统的板书的要点集中体现在其中某一张幻灯片上,然后添加一些超级链接用图表对每一要点作详细说明,做到既要发挥多媒体教学的优势,又不失传统教学的效果。同时还可以在多媒体课件上完善外文(英语)专业词汇,增加学生 专业英语 的基础。

2 实践教学改革

细胞工程是一门实践性很强的学科。在实验内容的设置上,本着整合教学资源,优化教学内容的原则,在我校生物技术专业培养方案中将包括细胞工程在内的数门专业课的实验加以整合,开设了生物技术综合实验。其中有对应的细胞工程部分以动物细胞培养和植物组织培养过程为基本内容。在实验过程中前一个实验为后一个实验做准备,后一个实验是前一个实验的深入。实验过程从培养基的制备到材料的消毒灭菌接种,到实验结果的观察,学生需要全程参与。考虑到因为污染等原因导致某一次实验失败而导致后续实验无法开展的问题,在实验过程中指导老师要随时关注培养情况并采取预防 措施 ,比如多准备一些实验材料;或者指导老师除演示实验过程外,每次也作为其中的实验小组参与实验。实验 报告 的书写上要求同学们如实报告实验结果,即使是失败的结果也要求写上并分析原因。

3 结语

课程教学是实现教育培养目标的重要手段。在细胞工程课程教学过程中, 我们优化教学内容,引入了“211”高校的精品课程并加以消化,把最新的科研成果融入到教学内容中;采用了灵活多样的教学方法和多媒体教学手段,使教学质量得到了相应的提高。在今后的教学过程中将与时俱进,不断总结 经验 ,进一步完善教学内容、教学方法,尤其要加强细胞工程实验的开设,丰富实验内容,把细胞工程课程教学水平提高到一个新的层次。

细胞培养论文文献

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[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

组建教学团队

为了解决教学内容学科跨度大、背景不同的问题,打破传统的一人一课的教学模式,组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块。每一模块由具有相应专业背景的教师承担,力争紧跟各教学内容的学科前沿。

提高教师教学水平

为了提高教学水平,课题组成员定期进行现代教学思想和现代教学方法的学习与讨论;定期组织在教学方法上有建树的专家进行听课和有针对性的评课;督促教师认真备课,业务上要精益求精,特别要求教学内容要紧跟学科前沿,使自己成为本专业的真正专家和学者,站在本专业知识发展前沿。同时不定期展开自评和互评,以促进整体教学水平的提高。

2融合科技发展,改革、更新教学内容

细胞工程是一门涉及面较广的综合性学科,无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,即要注意内容的系统性与完整性,又要保证授课内容的全面、趣味、实用。结合生物技术专业的教学目的和现有教材,在课程内容上,主要围绕以下几个方面展开:一是细胞工程基础,包括基本概念,主要研究内容,细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等;二是植物细胞工程,包括植物组织培养、脱毒与快繁、单倍体诱导与育种、胚胎培养、体细胞胚胎发生和人工种子技术、原生质体融合、染色体工程、转基因技术等;三是动物细胞工程,包括动物细胞培养、细胞融合、染色体工程、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等;四是细胞工程的实践与应用,包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展,及其产业化发展前景等。

此外,由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,细胞工程的研究内容也日新月异,新技术、新方法不断涌现。这就要求任课教师在教学中要适时地调整并更新教学内容,站在现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,激发学生学习探索新知识的兴趣,提高学生的综合能力。如在讲解“克隆技术”时,及时把国内外最新的成果向学生传播,包括2007年12月14日韩国孔一根教授通过一只成年雌性土耳其安哥拉猫的表皮细胞克隆出3只含荧光蛋白的白色小猫;2009年1月Cloning and Stem Cells杂志网络版报道,山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人体细胞克隆胚。又如在讲解“染色体工程”时,结合2009诺贝尔生理医学奖的最新成果进行阐述。

3改革教学方法

采用启发式、探究式教学方法

作为综合技术课程,细胞工程的各章节逻辑性不强,理论表述较少,应用技术细节较多,给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此,在教学过程中,要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法,鼓励学生大胆质疑、自由探索,最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲授细胞重组与克隆过程中,只讲解细胞重组和克隆相关原理,而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后,对其做讲解和归纳总结,由教师和其他学生给予评价和修正。

应用 现代教学手段,提高教学质量

细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科,课程的信息量大,内容基本是微观水平,传统的的教学模式无法为学生呈现如此大信息量的课程内容,而且也很容易引起学生对课程的懈怠,降低学习兴趣,影响教学效果。为了提高教学效果,以 计算机为工具,通过多媒体、教学录像、 网络资源、CAI课件等现代化教学手段,不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加美观的人机交互界面,充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣[3]。这样就可以使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的过程直观而形象地展示出来,有利于增长学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力,提高教学质量,同时激发学生的学习兴趣。

开展各种教学活动

在正常的授课之余,还尝试打破常规的教学方式,开展丰富多彩的教学活动,对于培养学生学习兴趣、充分调动学生学习积极性有着很好的效果[4]。如在期中时,给学生布置写一篇综述的任务,题目和内容自定,只要是学生自己感兴趣、与本学科内容相关的即可。学生通过查找资料,对生物学科产生了浓厚的兴趣,甚至产生了以后从事这方面工作的愿望,有的还主动找到教师,申请提前进入实验室。又如在教学过程中,尝试让学生在学完每章内容后自己试编题并给出答案,然后以作业的形式上交,教师综合学生编写的题目和各方面资料建立题库。这种形式,一方面,体现尊重学生、信任学生的教学原则,同时极大地调动了学生学习细胞工程的积极性和主动性;另一方面,学生编题的过程也是学习掌握的过程,让学生的学习达到事半功倍的效果。

4改革考核方式

目前,大多大学生对期末 考试“一考定终身”不满,因此,制定 科学可行的考核办法对提高学生的学习积极性和改进教学效果都具有重要的作用。为了引导学生全面 发展,科学评价学生的学习情况,该课程针对目前考试中存在的问题,从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了包括课程的基础理论、基本知识、基本技能等,同时也考察学生的在融会贯通基础上分析问题、解决问题的能力;二是加强平时成绩考核,将课堂的出勤、回答问题、作业、讨论及课堂讲述等情况记入平时成绩;三是最后总评分时按平时成绩占30%(作业、出勤、课堂的参与程度等),平时的课堂活动、创新活动占10%(包括撰写研究综述、运用细胞工程技术手段、设计方案解决实际问题、成立兴趣小组、参与课题研究、课堂讲课等),期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力)。

5结束语

在科技竞争、人才竞争、 经济和科学技术迅速发展的形势下,通过研究与探索细胞工程课程教学体系,把最新的科技发展成果融入到教学内容中,采用先进的教学内容和现代化的教学方法与手段,改革考核方式,细胞工程课程教学改革取得了一些成绩。今后,要不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平,同时每次上课前精心备课,并在教学实践中对课程教学体系不断改进,提高细胞工程的教学质量。

细胞培养论文文献

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收稿日期:2007-10-25基金项目:深圳市科技和信息局基金资助项目作者简介:王丹(1982-),女,辽宁本溪人,硕士研究生,从事植物生物技术研究。注:雷江丽为通讯作者。大花美人蕉茎尖组织培养技术研究王 丹1,2,雷江丽2,吴燕民3,吕 慧2,郁继华1(1.甘肃农业大学 农学院,甘肃 兰州 730070;2.深圳市园林科学研究所,广东 深圳 518003;3.中国农业科学院 生物技术研究所,北京 100081)摘 要:以大花美人蕉(Canna×generalis)根茎茎尖为外植体进行组织培养技术研究,筛选出芽诱导适宜的培养基为MS + 6-BA (单位下同)+ TDZ ;MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基能较好地诱导分化出丛生芽, 继代增殖培养中与MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基交替使用可减少畸形芽,增殖系数达;适宜的生根培养基为MS + 6-BA + NAA ,生根率达,且植株生长健壮,移栽易成活。关键词:大花美人蕉;茎尖;组织培养中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2008)01-0033-04Research on Shoot-tip Culture of Canna×generalisWANG Dan1,2, LEI Jiang-li2, WU Yan-min3, LÜ Hui2, YU Ji-hua1( of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu China; Institute of LandscapeGardening, Shenzhen 518003, Guangdong China; Research Institute, Chinese Academy of AgriculturalSciences, Beijing 100081, China)Abstract: The paper mainly studied on tissue culture of Canna×generalis with the stem tips asexplants. The results showed that the bud inoculation medium was MS + 6-BA ; the best of clump shoot induction and differentiation medium was MS + 6-BA +TDZ + NAA ; using MS + 6-BA + TDZ + NAA asproliferation medium, an optimal proliferation rate was obtained. When the two kinds of mediumused alternatively, the effect was better. The optimum rooting medium was MS + 6-BA +NAA , the rate of rooting could reach , and cultured in this medium, the plant grewwell and easy to words: Canna×generalis; shoot-tip; tissue culture大花美人蕉(Canna×generalis)属美人蕉科(Cannaceae)美人蕉属(Canna)的园艺杂交种[1],是多年生喜光宿根草本花卉,原产美洲热带和非洲等地。其枝叶茂盛、花朵艳丽、姿态优美、花期长,在深圳地区几乎全年开花,是配置大型花坛的优良品种。大花美人蕉不仅观赏价值高,而且能吸收硫、氯、氟、汞等有害物质,具有净化空气、保护环境的作用,因此,世界许多城市的园林绿化中都广泛应用。美人蕉传统的繁殖方式主要采用分切地下根茎的方法,繁殖速度慢、增殖效率低,而且连续营养繁殖造成病毒积累致使病毒病在各地相当普遍,严重影响其观赏价值。利用茎尖组织培养进行脱毒试管苗快繁,是目前大力繁殖与推广美人蕉的主要手段。关于美人蕉组织培养的研究报道较少[2,3],本研究探索其组织培养高效的再生体系,以期为品种提纯复壮及遗传转化、性状改良奠定基础。2008,37(1): Plant Science第·34· 37 卷1 材料与方法 材料供试材料为目前城市绿化中普遍应用的大花美人蕉‘President’品种。 外植体选择与处理选择生长健壮、无病虫害的优良母株,挖取带芽胞的根茎,去除表面老皮并用肥皂水清洗。用75%乙醇棉擦拭,然后采用不同的消毒剂及处理时间(升汞10min、2%次氯酸钠10min、2%次氯酸钠20min、2%次氯酸钠 + 升汞5min、2%次氯酸钠 + 升汞10min),封闭式振摇灭菌。无菌水冲洗5 次,置于超净工作台上备用。接种前,剥去外部叶片,露出生长点,立即切取茎尖进行接种。 培养方法及培养条件试验于2006 年10 月在深圳市园林科学研究所组培室进行。诱导、增殖和生根培养基均选用MS为基本培养基,在不同培养阶段附加不同种类、不同浓度配比的植物生长调节剂(表2~表4),蔗糖3%,pH 。培养温度(28±2)℃,光照强度2 500 lx,光照周期为14h/d,相对湿度70%~80%。每处理接种30 瓶。定期观察试管苗生长与分化情况。2 结果与分析 不同消毒处理方式对外植体无菌化的影响因供试外植体取自美人蕉地下根茎,表面污染物较多,不易消毒,且不同植物及外植体的成熟度对消毒剂的反应不同,故本试验选用升汞和次氯酸钠进行灭菌效果比较,以筛选合适的消毒剂及消毒处理时间。由表1 可知,2%次氯酸钠20min 处理的无菌化效果较好,但茎尖褐化较严重,说明灭菌时间过长对去老皮后的幼嫩根茎影响较大。升汞10min 处理与2%次氯酸钠 + 升汞 10min处理,无菌化效果差异不大,但2%次氯酸钠 + 升汞 10min 处理有轻微药害。因此,后续实验选用升汞处理10min 进行外植体消毒。 不同生长调节剂配比对芽诱导的影响以MS 为基本培养基,附加不同浓度6-BA、NAA、2,4-D、KT、TDZ 等(表2),以筛选出较适宜美人蕉茎尖诱导分化的配方。因美人蕉根茎具有休眠特性,芽诱导分化较难。TDZ 具有很强的促进细胞分裂活性,~μmol/L 即可有效促进分化[4],因此,本实验对TDZ 的诱导效果进行初步探索。试验表明,在不添加任何生长调节剂的MS 基本培养基(1 号)上,茎尖接种10d 后开始生长,叶片展开后,生长停止;15d 后转接到新的MS 培养基上无明显生长,随后叶片逐渐变黄、萎蔫,说明基本培养基中添加生长调节剂是美人蕉离体培养的必要条件。在仅添加6-BA 的2、3、4 号培养基中,高浓度的2 号培养基分化率为,明显好于3、4号培养基,说明美人蕉启动芽诱导分化需要高浓度的细胞分裂素(表2)。11~16 号培养基添加物为不同生长调节剂与TDZ 组合(表2)。仅添加TDZ 的培养基分化率为0,而多种生长调节剂配合使用分化效果更好[5]。其中15 号培养基的侧芽分化率最高,达,且每个茎尖可增殖2~3 个侧芽,但个别茎尖经多次转接后有畸形芽;与2 号培养基相比,分化率明显提高,说明添加低浓度TDZ 可促进芽诱导分化(表2)(图版-a)。5、6、7 号培养基为生根培养基,探讨NAA 对美人蕉茎尖生长和生根的影响。试验结果初步说明美人蕉在6-BA/NAA 小于2/ 时生根率可达50%以上(表2)。8、9、10 号培养基,探讨美人蕉脱分化,诱导愈伤组织,但结果均不理想。因此,建立高效的美表1 不同消毒剂及处理时间对外植体无菌化的影响处 理 接种数污染数污染率(%) 药害情况升汞10min 30 5 基本无药害2%次氯酸钠10min 30 12 无药害2%次氯酸钠20min 30 4 20%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞5min 30 10 3%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞10min 30 5 7%有药害第1 期 王丹,等:大花美人蕉茎尖组织培养技术研究 ·35·人蕉遗传转化再生体系还需进一步探索愈伤组织诱导途径。 芽继代增殖为了探讨优化的芽继代增殖培养基配方,按表3 设计6-BA、NAA、TDZ 的正交实验,以15 号培养基上分化出的丛生芽为接种材料,进行继代增殖培养(图版-b)。由表3 可见,除17、18 号培养基外,低浓度TDZ()的分化促进作用较高浓度()的效果好,说明高活性的TDZ 浓度过高反而抑制分化。当 时, NAA 促分化作用显著优于。在TDZ、NAA 浓度相同的情况下,随着6-BA 浓度的升高,分化率提高。但随着继代次数的增多,含高浓度6-BA的27 号培养基分化率略有下降,甚至有个别畸形芽产生,说明高浓度细胞分裂素对短期的分化有促进作用[9],但继代数次后,芽已经萌动,自身具有分化能力,需适当降低6-BA 浓度进行壮苗,以避免畸形芽产生。因此,在增殖过程中交替使用分化增殖系数较高的19 号培养基和27 号培养基,既可保证较高的芽分化率,又可使继代苗生长健壮,减少畸形芽。 生根诱导增殖芽3~5cm 长时,转接到生根培养基上培养约10d 后,可见到根生成(图版-c)。接种20d 后统计生根结果(表4)。从表4可见,所用培养基上都有根生成,说明美人蕉生根较容易;结合生根率和生长势,我们认为MS + 6-BA + NAA 培养基较适宜美人蕉生根。表2 不同植物生长调节剂组合的比较植物生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA 2,4-D KT TDZ分化率(%) 生根率(%) 备注1 0 0 0 0 02 9 0 0 0 0 参考[2]3 5 0 0 0 0 参考[3]4 3 0 0 0 0 2 1 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 08 0 0 4 0 09 0 0 2 1 0 参考[6]10 0 0 2 0 参考[7]11 0 0 0 0 012 0 0 0 参考[8]13 0 0 0 0 0 1 0 8 0 0 0 5 0 0 表3 不同生长调节剂配比对芽继代繁殖的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA TDZ接种数分化率(%)增值系数 生长势17 30 ++18 30 ++19 30 ++20 30 ++21 30 ++22 30 ++23 30 ++24 30 +25 30 ++26 30 +27 30 ++28 30 +注:++ 表示生长势强;+表示生长势弱。同列中不同字母表示差异显著(P<=,表4 同。表4 不同的生长调节剂配比对组培苗生根的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA接种数生根苗数生根率(%)植株生长势29 0 30 19 +30 0 30 21 ++31 30 20 +++32 30 16 ++注:+++ 表示生长势强;++表示生长势中等;+表示生长势弱。第·36· 37 卷3 结 论美人蕉根茎生长在土壤中,无菌化操作较困难。灭菌试验表明,升汞震荡灭菌10min 效果较好,采回的外植体应尽快处理接种,放置时间过长伤口处易染菌,导致接种后褐化较严重。MS + 6-BA + ZDT + NAA 培养基能较好地诱导分化丛生芽,MS + 6-BA + TDZ NAA 为较好的增殖培养基,在增殖培养过程中这两种配方交替使用效果更好;短时间使用高浓度生长调节剂对增殖有促进作用,但长时间使用高浓度生长调节剂会使组培苗质量下降。在试验中还发现,转接次数多的茎尖较转接次数少的分化率大,建议在接种后的10~20d 内及时转接。选用MS + 6-BA + NAA 为生根培养基,生根率较高,根系粗壮、根毛密集,植株生长健壮(图版-d),且移栽成活率较高。参考文献:[1] Segeren W, et al. The genus Canna in Northern South America[J]. Acta Bot Neerl., 1971,20(6): 663-680.[2] 刘文萍,等. 美人蕉茎尖组织培养及快繁技术[J]. 北方园艺, 2001(6): 32.[3] 丁爱萍,等. 美人蕉组织培养及快速繁殖技术[J]. 园林科技, 2006(1): 11-12.[4] Singh N D, et al. The effect of TDZ on organogenesis and somatic embryogenesis in pigeonpea (Cajanus cajan L. Millsp)[J].Plant Science, 2003,164(3): 341-347.[5] 王关林,等. 高活性细胞激动素TDZ 在植物组织培养中的应用[J]. 植物学通报, 1997,14(3): 47-53.[6] 宣朴,等. 生姜茎尖组培快繁技术研究[J]. 西南农业学报, 2004,17(4): 484-486.[7] Kromer K, et al. In vitro cultures of meristem tips of Canna indica L.[J]. Acta Horticulturace, 1985,167: 279-286.[8] Vendrame W A, et al. In vitro propagation and plantlet regeneration from Doritaenopsis Purple Gem 'Ching Hua' flowerexplants[J]. HortScience, 2007,42(5): 1 256-1 258.[9] 刘敏. 花卉组织培养与工厂化生产[M]. 北京: 地质出版社, 2002: 101-102.

细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!

细胞因子的生物学活性

关键字: 细胞因子

细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。

一、免疫细胞的调节剂

免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)

二、免疫效应分子

在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。

三、造血细胞刺激剂

从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。

四、炎症反应的促进剂

炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。

五、其它

许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。

细胞衰老的分子生物学机制

摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。

关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究

细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。

细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。

衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。

1 细胞衰老的特征

科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。

衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。

2 分子水平的变化

①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。

3 细胞衰老原因

迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。

差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。

自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。

英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。

生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。

端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。

遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。

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