给点对文特尔的评价
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!
新冠发烧的原因主要包括病毒引起的炎症反应以及细菌引起的炎症反应,若新冠患者出现发烧症状时,需要积极采取相应措施给予降温处理,并且还需要积极治疗原发疾病,以更好控制患者症状。1、新冠病毒引起的炎症反应:当机体感染新冠病毒时,病毒进入机体后可以刺激机体免疫系统,引起炎症反应释放致热因子,进而刺激机体体温调节中枢,出现发烧的症状,同时还可能会伴有浑身无力、咽喉肿痛等症状;2、细菌引起的炎症反应:通常新冠患者在感染新型冠状病毒后机体抵抗力会有所下降,容易引起细菌感染,而细菌感染机体后会导致白细胞升高,同时也会释放致热因子出现发烧症状,同时还可能会伴有咳黄痰等症状。患者出现发烧症状,且体温<38.5℃时,可以采取物理降温方式治疗,如湿毛巾、冰块冰敷头部以及温水擦拭身体等,可以起到散热的作用,进而达到散热的效果。若体温≥38.5℃时,还应遵医嘱给予退热药物治疗,如布洛芬缓释胶囊、对乙酰氨基酚片等。同时还需要针对病因给予药物治疗,若为病毒感染时,应给予抗病毒药物治疗,如连花清瘟胶囊等,细菌感染时还应给予抗炎药物治疗,如头孢克洛颗粒、注射用头孢曲松钠等进行治疗。
一个神秘又罕见的疾病,肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)至今还未被医学界所破解,为什么说它很神秘呢?根据医学界观察,因为遗传而罹患ALS的患者仅有5-10%是经由遗传而得到,而90%以上的病人发生原因未明,这也是让这些研究人员相当难以找到突破口的原因。但现在,它可能可以借由干细胞技术的发展,找到治疗的新契机。 2014年,一项席卷全球的公益活动「冰桶挑战赛」,让大众认识了ALS,也就是「渐冻人」。ALS是一种快速,侵袭性的神经退行性疾病,从发病开始后,只有2至4年的预期寿命。ALS会破坏神经细胞,从大脑和脊髓发送信号到控制运动的肌肉。去神经性或让神经丧失支配功能,导致肌肉无力和萎缩,患者于是无法控制自己的身体。 目前在美国有两种FDA批准的ALS药物,但它们只能使ALS患者的疾病减缓几个月,无法有效的阻止或治愈这种疾病。鉴于预后不良,使得美国顶级医学研究机构Cedars-Sinai中Clive Svendsen博士展开研究。 Svendsen过去主要研究帕金森氏症,会转变研究跑道的原因,是因为在2002年的某一天,他收到一封询问的讯息,上面写着「Clive,请问干细胞可以救我吗?」,这是一位罹患ALS的40多岁男子所传来的,他几近完全瘫痪,艰困的使用着用眼部肌肉控制的设备,打出这段求救讯息。Svendsen在了解了他的情形之后,很快的决定要转战ALS研究。但治疗ALS是一个很大的挑战,因为无法得知确切的发生原因,在仅有零星的可能遗传基因底下,几乎没办法有效的找到药物靶点。 根据过往的研究经验,干细胞可能是一个治疗的契机。当时,Svendsen正在研究大脑中一项重要的生长因子,神经胶质细胞所衍生的神经营养因子GDNF,可用于保护帕金森患者的多巴胺神经元。同时,也有其他研究表明这些因子在保护运动神经元方面更有效,有机会让神经细胞不被ALS破坏。借此,Svendsen和他的团队开发了一种实验性干细胞疗法,希望这种疗法可以治疗非遗传所致的ALS患者。星形胶质细胞是大脑的弱势细胞,常被各式各样的神经元覆盖,但星形胶质细胞具有很重要作用,能支持神经元功能。在ALS中,星形胶质细胞也受到影响,但与运动神经元不同, ALS星形胶质细胞不是死亡,而是变得功能失调,产生一种对运动神经元的有毒环境。 因此,他认为用新的、健康的星形胶质细胞替代ALS患者的病态星形胶质细胞,会对现有运动神经元周围的环境产生再生效应。Svendsen开始从人类的脑部干细胞中,制造健康的星形胶质细胞,而这种干细胞也会产生治疗剂量的神经营养因子。 不过,单单透过药丸给予患者这种神经营养因子是行不通的,因为这些成分无法进入需要它的大脑或脊髓组织,只有靠组织中的星形胶质细胞分泌保护因子,才能使患者的运动神经元保持健康和活力。Svendsen和他的研究团队测试了将人脑干细胞(也称为神经前驱细胞)移植到大鼠ALS模型中的可行性,结果令人相当振奋,神经前驱细胞成功发育成星形胶质细胞和分泌GDNF,它们共同保护大鼠运动神经元。 从Svendsen开始研究的2002年一直到2016年,终于开始进入人体试验,他形容,这样漫长的15年实验过程,就像是这些ALS病人「从床边的椅子移动到床上」一般的困难。虽然最初向Svendsen求救的那位患者早就已经离开了,但在离世前,他对ALS干细胞疗法的未来仍然抱持乐观态度。 在此时,科学家仍努力不懈的解开ALS实际原因,并且,目前正在进行的实验性干细胞治疗,将有望延迟疾病进展,为ALS患者提供更高质量的生存年限。
shén jīng gàn xì bāo
神经干细胞是一种终身具有自我更新能力的细胞,其子细胞能分化产生神经系统的各类细胞,干细胞经过不对称分裂产生一个祖细胞和另一个干细胞,祖细胞具有有限的自我更新能力,并自发分化产生成神经元细胞和成胶质细胞等,从而生成神经元及神经胶质细胞。
长期以来 ,人们一直认为 ,成年哺乳动物脑内神经细胞不具备更新能力 ,一旦受损乃至死亡 ,不能再生 ,这种观点使人们对帕金森病、多发性硬化及脑脊髓损伤的治疗受到了很大的限制。虽然传统的药物及手术取得了一定的进展 ,但是仍不能达到满意的效果。近年来 ,生物医学技术迅猛发展 ,神经生物学的重要进展之一是发现神经干细胞的存在 ,特别是成体脑内神经干细胞的分离和鉴定具有划时代意义。
有关神经干细胞的研究于近十年开始,目前的研究成果已经使神经科医师产生了极大的兴趣。Svendsen和Flaz已经从人胎儿的大脑皮质中分离出中枢神经干细胞,使用EGF和FGF2扩增出细胞团,并用底物诱导细胞分化出神经元及星形细胞。Flax等还将人脑的干细胞移植到幼鼠脑的生发区,移植后的细胞能良好地生存、分化及迁移,并且移植细胞经过基因操作可以表达外源基因。因此,将中枢神经干细胞移植入受损脑组织不仅可以补充、替代受损的神经元,而且还可以将外源性基因导入神经组织,使其在体内有效表达。因而神经干细胞对于颅脑损伤的修复及其它疾病的治疗有着广泛的应用前景。
本文对神经干细胞的特点、分布、分化机制及应用等研究进展做一综述。
神经干细胞的特点如下 :①神经干细胞可以分化。②通过分裂产生相同的神经干细胞来维持自身的存在 ,同时 ,也能产生子细胞并进一步分化成各种成熟细胞。干细胞可连续分裂几代 ,也可在较长时间内处于静止状态。③神经干细胞通过两种方式生长 ,一种是对称分裂 ,形成两个相同的神经干细胞 ;另一种是非对称分裂 ,由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀的分配 ,使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端而成为功能专一的分化细胞 ,另一个子细胞则保持亲代的特征 ,仍作为神经干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。
按分化潜能的大小 ,干细胞基本上可分为 3种类型 :第一类是全能干细胞 ,它具有形成完整个体的分化潜能 ,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力 ,可以无限增殖并分化成全身 2 0 0多种细胞组织的潜能 ,进一步形成机体的所有组织、器官进而形成个体 ;第二类是多能干细胞 ,这种干细胞也具有分化多种细胞组织的潜能 ,但却失去了发育成完整个体的能力 ,发育潜能受到一定的限制 ;第三类是单能干细胞 ,如神经干细胞等 ,这种细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。然而横向分化的发现 ,使这个观点受到了挑战 ,神经干细胞可以分化成造血细胞。总之 ,生命体通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程及组织工程等各种生物技术的快速发展 ,按照一定的目的 ,在体外人工分离、培养干细胞 ,利用干细胞构建各种细胞、组织及器官作为移植来源 ,将成为干细胞应用的主要方向。
神经管形成以前 ,在整个神经板检测到神经干细胞的选择性标记物神经巢蛋白 (nestin),是细胞的骨架蛋白。构成小鼠神经板的细胞 ,具有高效形成神经球的能力。但目前尚不能肯定神经板与神经干细胞是否具有相同的诱导机制。神经管形成后 ,神经干细胞位于神经管的脑室壁周边。关于成脑神经干细胞的分布 ,研究显示成年嗅球、皮层、室管膜层或者室管膜下层、纹状体、海马的齿状回颗粒细胞下层等脑组织中分布著神经干细胞。研究发现脊髓、隔区也分离出神经干细胞 ,这些研究表明 ,神经干细胞广泛存在于神经系统。在中央管周围的神经干细胞培养后亦可形成神经球并产生神经元。脊髓损伤时 ,来自于神经干细胞的神经元新生受到抑制 ,而神经胶质细胞明显增多 ,其机制可能与生成神经元的微环境有关。
神经干细胞定向诱导分化调控是目前神经干细胞研究的重大课题 ,脑内主要组织细胞包括神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞等。大脑的功能主要依赖于神经元并通过神经信息的传递方式来实现。脑内神经元种类繁多且功能极为复杂 ,如胆堿能神经元、儿茶酚胺能神经元、5羟色胺能神经元及肽能神经元等。不同功能的神经元分布在脑内不同的部位 ,通过合成及释放相应的神经递质发挥各自独特的功能。虽然神经干细胞应用中还存在较多未解决的问题 ,但由于其广阔的应用前景 ,仍成为世界上神经科学界研究的热点之一。
神经干细胞的分化受基因调控。基因表达的时空方式受到其自身固有的分子程序的调控和周围环境的影响。胚胎干细胞向神经干细胞的分化需要基因调控 ,特别是不同发育分化阶段决定神经干细胞向所需功能神经细胞定向分化的主要调控基因。目前 ,虽然基因组测序已完成草图 ,但基因组序列分析仅仅反映遗传信息复杂性的一方面 ,而有关遗传信息有序地、时相性地表达等复杂性的另一方面尚未完善。生物的类型变化主要是其内在的 ,所表达的基因是确定的 ,如分化细胞与祖细胞 ,肿瘤细胞与正常细胞等都存在着基因表达差别。若能在这些关系密切的细胞群之间发现那些有表达差别的基因 ,则可为这些相关细胞群所发生的复杂代谢和功能变化提供有意义的信息。Pevny等将神经元特异性的Sox2基因转染胚胎干细胞 ,再经维甲酸诱导 ,可获得90 %以上的神经细胞。Giebel等表达Nurrl基因对于中脑神经前体细胞分化为多巴胺能神经元起决定作用。这些研究表明基因调控与神经干细胞的定向分化密切相关。
细胞因子与神经干细胞的增殖、分化密切相关。不同的细胞因子在神经干细胞的诱导分化中起重要作用 ,但尚没有一种细胞因子能在体外将神经干细胞全部诱导分化为所需的功能神经细胞 ,参与神经干细胞诱导分化的细胞因子有白细胞介素类 ,如IL1、IL7、IL9及IL1 1等。神经营养因子对神经干细胞分化到终末细胞的整个过程均有影响 ,如果将培养的神经干细胞置于脑源性神经营养因子作用下 ,大量的神经干细胞可以表现出分化神经元的特性。生长因子类 ,如上皮生长因子、神经生长因子及堿性成纤维细胞生长因子等也影响神经干细胞的分化。神经干细胞对不同种类、不同浓度的因子 ,以及多种因子联合应用作用各不相同 ,在神经干细胞发育分化的不同阶段 ,相同因子的作用也不同。如在表皮生长因子及堿性成纤维细胞生长因子存在的条件下 ,胚胎神经干细胞主要向神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞分化 ,而出生后及成年的脑神经干细胞 ,则无论是否有上皮生长因子及堿性成纤维细胞生长因子 ,都主要分化为星形胶质细胞。这些研究提示 ,上皮生长因子及堿性成纤维细胞生长因子对神经干细胞向功能细胞的诱导分化是复杂的。
信号转导在神经干细胞分化中十分重要。作为一种信号传导途径 ,Notch信号传导系统尚未完全阐明。目前认为Notch受体是一种整合型膜蛋白 ,是一个保守的细胞表面受体 ,它通过与周围配体接触而被激活 ,其信号传导途径开始于Notch受体与配体结合后其胞浆区从细胞膜上脱落 ,并向细胞核转移 ,将信号传递给下游信号分子。该途径的信号传递主要是通过蛋白质相互作用 ,引起转录调节因子的改变或将转录调节因子结合到靶基因上 ,实现对特定基因转录的调控。当激活Notch途径时 ,干细胞进行增殖 ,当抑制Notch活性时 ,干细胞进入分化程序。这些研究结果表明找到调节Notch信号途径的方式 ,就可能通过改变Notch信号来精确调控神经干细胞向神经功能细胞分化的过程和比例。此外 ,Janus激酶信号转导递质与转录激活剂 (JAKSTAT)信号传导系统也参与干细胞的调控。
神经干细胞在神经发育和修复受损神经组织中发挥重要作用。神经干细胞移植是修复和代替受损脑组织的有效方法 ,能重建部分环路和功能。此外神经干细胞可作为基因载体 ,用于颅内肿瘤和其它神经疾病的基因治疗 ,利用神经干细胞作为基因治疗载体 ,弥补了病毒载体的一些不足。Wagner等将神经干细胞移植到帕金森病模型的鼠脑 ,神经干细胞在其脑组织中迁移并修复损毁的脑组织 ,且震颤症状明显减轻 ,可能是神经干细胞分化成为多巴胺能神经元起到治疗作用。Piccini等从流产胎儿脑中分离的神经组织细胞 ,移植入患者的脑中治疗帕金森病 ,结果有一半以上的患者症状得到明显改善 ,而且效果持续存在。多发性硬化是发病率较高的神经系统疾病 ,在其啮齿类动物模型中发现产生髓鞘的少突胶质细胞被破坏或失去功能 ,将神经干细胞直接移植到鼠脑中 ,移植的细胞在脑中发生了大范围的迁移 ,在分化成的少突胶质细胞中 ,约40 %的细胞形成了髓鞘 ,其特性非常接近正常状态 ,一些接受移植的动物其典型的症状也得到了明显的改善。脑胶质瘤是医学治疗的难点之一 ,手术切除肿瘤困难 ,且容易复发 ,放疗和化疗对肿瘤有一定的作用。由于神经干细胞具有迁移的功能 ,利用这种特性可以向脑部释放药物。对鼠神经干细胞进行转基因处理 ,使之分泌IL4,这种物质能够激活免疫系统 ,对肿瘤细胞发生抗瘤攻击 ,患有脑胶质瘤的实验鼠接受这种细胞注射之后 ,寿命比未治疗的实验鼠大大延长 ,核磁共振成像表明 ,实验鼠脑部的大块肿瘤有缩小的迹象 ,有趣的是 ,既使注射的神经干细胞不分泌IL4,实验鼠的寿命也会延长。Ling等认为这是由于神经干细胞还能分泌一种能够减缓肿瘤细胞分裂的未知物质的缘故。此外 ,神经干细胞对于判断药效及药物毒性等也有一定实用价值,如可以利用神经干细胞培养技术观察某些天然化合物和合成化合物的神经活性 ,为发展小分子治疗药物提供理论基础。
目前建立的神经干细胞系绝大多数来源于鼠 ,而鼠与人之间存在着明显的种属差异 ;神经干细胞的来源不足 ;部分移植的神经干细胞发展成脑瘤;神经干细胞转染范围的非选择性表达及转染基因表达的原位调节 ;利用胚胎干细胞代替神经干细胞存在着社会学及伦理学方面的问题等。
心力衰竭是21世纪流行病,是心血管疾病中的第一杀手。当前,全球心脏病发病率日益增加,每年心脏相关死亡数达到2000万,5年死亡率50%左右。然而,心衰治疗不尽如人意,为此,人们不断探索着新的治疗手段。 干细胞治疗是目前心脏疾病领域研究的热点之一。干细胞应用于心血管疾病再生治疗已有10余年的历史,全世界而言,已有数千名患者接受干细胞治疗。 干细胞治疗心衰的 真实 案例 2014年,干细胞治疗缺血性心衰中国区三期临床试验正式启动。全世界心力衰竭患者数量为1.17亿人,其中,中国心衰患者数量为2997.1万,占全世界心衰患者总数的25.6%。2016年,卡拉特先生心脏严重衰弱,爬一层楼梯都很困难,接受干细胞治疗的3个月后,心脏输送的血液量比以前增加了25%,并且重返篮球场。干细胞治疗心衰的作用机制 大多数心力衰竭由心脏病发作导致心肌死亡所致,因为心肌无法再生,所以受损区域被瘢痕组织代替,瘢痕组织不会收缩,进而使心脏丧失功能。干细胞可帮助重建受损心肌并恢复心功能,是心力衰竭治疗的新兴疗法。 干细胞具有无限繁殖、多向分化潜能、自我复制等特点,在体外能分化为心肌细胞、内皮细胞和血管平滑肌细胞。当组织损伤时,干细胞可归巢到缺血区,分化成内皮细胞,促进新生毛细血管的形成,挽救濒死心肌细胞,从而达到改善心功能的目的。 干细胞具有旁分泌的作用,它可以通过释放细胞因子、趋化因子等信号趋向周围组织中发挥旁分泌作用,可抑制受损部位炎症反应,减少心肌瘢痕形成。 干细胞治疗心衰的临床研究进展 近年来,干细胞治疗心力衰竭的临床试验已经在多个地区开展。截止目前,在Clinical trial.gov 上登记的已有106项干细胞治疗心衰的临床研究。2015年7月,在《journal Stem Cells Translational Medicine》(干细胞转化医学)杂志上发表的一篇研究报告,该研究招募了60名严重心脏衰竭的病人,并随机分配其中48名接受干细胞治疗;另外12名维持传统治疗。一年后,48名接受干细胞治疗的患者心脏的“射血分数”相对另外12名患者都有明显改善,同时试验也证实了干细胞疗法在治疗心脏衰竭领域是安全可行的,并没有对患者产生不利影响。该研究表明为受损心肌提供干细胞的新方法已经在治疗严重心脏衰竭领域取得了初步成效。 2016年8月,生物技术公司CardioCell在欧洲心脏病协会大会(European Society of Cardiology Congress)上公布了其使用干细胞治疗慢性心脏衰竭(HF)适应症的良好结果。这是世界上首个2a期临床试验,研究了通过静脉注射缺血耐受间充质干细胞(itMSC)的手段来治疗慢性心脏衰竭的效应。这项研究表明itMSC治疗可能为心衰病人提供更实际的选择,开辟了未来干细胞创新疗法的可能性。 2016年12月,国家卫计委公布的官方备案的干细胞临床研究项目中,上海市东方医院的“人脐带间充质干细胞治疗心衰的临床研究” 顺利通过备案,这意味着国家层面对这一临床研究的认可。 2018年,《循环研究》杂志(Circulation Research)在线公布了干细胞疗法CardiAMP治疗心力衰竭的III期临床试验结果——队列研究中前10名患者的治疗结果令人满意。这是首次公布干细胞治疗心力衰竭关键性试验的结果数据。该疗法采用个体化的微创方法利用患者自体骨髓来源细胞,通过心脏导管进行细胞移植治疗心血管疾病。治疗组患者的六分钟步行距离有所改善,相对改善率为20.5%;心脏功能分级也有所改善。在这篇论文中,骨髓来源干细胞在心力衰竭患者身上的不同特性和效力得到了认可。目前的研究表明干细胞具有治疗心衰的潜力,但对心衰患者不同的疾病阶段选择的干细胞类型、剂量、治疗途径和治疗频次,尚需进行大规模、多中心、随机双盲的临床研究来进一步探索。干细胞疗法作为一种潜在的治疗心脏衰竭的方法,相信未来将有望帮助心衰患者重获健康!
细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字: 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。
关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。
3 细胞衰老原因
迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
3.1差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
3.1.1自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
3.1.2端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。
3.2遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
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免疫球蛋白E(IgE)指人体的一种抗体,存在于血中。是正常人血清中含量最少IgE,可以引起I型超敏反应。而且IgE过量的人,我们称之为“过敏体质”。\x0d\x0a\x0d\x0a过敏体质(irritablethephysique)一般是将容易发生过敏反应和过敏性疾病而又找不到发病原因的人,称之为过敏体质“过敏体质”。具有“过敏体质”的人可发生各种不同的过敏反应及过敏性疾病,如有的患湿疹、荨麻疹、有的患过敏性哮喘,有的则对某些药物特别敏感,可发生药物性皮炎,甚至剥脱性皮炎。\x0d\x0a\x0d\x0a“过敏体质”的人常有以下特征:\x0d\x0a①免疫球蛋白E(IgE)是介导过敏反应的抗体,正常人血清中IgE含量极微,而某些“过敏体质”者血清IgE比正常人高1.000倍~10.000倍。\x0d\x0a②正常人辅助性T细胞1(Th1)和辅助性T细胞2(Th2)两类细胞有一定的比例,两者协调,使人体免疫保持平衡。某些“过敏体质”者往往Th2细胞占优势。Th2细胞能分泌一种称为白细胞介素-4(IL-4)物质,它能诱导IgE的合成,使血清IgE水平升高。\x0d\x0a\x0d\x0a抗过敏益生菌可参与IgE介导的免疫变态反应,通过测定人类树突状细胞与抗过敏益生菌共同培养后,对白介素(IL-12)的分泌调控的Th1免疫能力的作用从而筛选出具有抗过敏能力的抗过敏乳酸菌菌株组成的福敏康益生菌可以利用活性的、无致病性的微生物来改善人体最大的免疫器官—肠道微生物的生态平衡,进而促进免疫耐受功能,所含唾液乳杆菌拥有降低血清IgE过敏抗体的国际专利认证,连续补充三个月以上使得身体中的IgE浓度降低,这样一来使过敏原无法与体内的IgE抗体结合,从而不再发生过敏的系列生化反应。
被医生诊断为过敏性咳嗽的孩子,除了做过敏原检测 以及,更重要的是结合孩子的疾病史,如果有反复支气管炎肺炎感冒等疾病史,那么,发生过敏性咳嗽的病因不仅只是过敏原的问题,而是与细菌病毒感染引起的呼吸道损害有直接关系,重视肺炎病后修复才能减少感染复发率和呼吸道粘膜损害引起的次生性疾病如气道高反应引起的过敏性咳嗽哮喘等。【儿童支原体肺炎病后修复很关键】肺炎支原体与哮喘的关系近些年来,由于肺炎支原体的大范围流行,临床病学统计肺炎支原体感染的儿童大大增加了支气管哮喘的发病率,许多学者提出了一些生物学机制来阐释这些非典型病原体在儿童哮喘致病机制中所起的作用,肺炎支原体和衣原体引起炎症反应的机制相似,主要有:对呼吸道上皮的直接操作,肺炎支原体黏附并固定于呼吸道上皮及纤毛上,破坏呼吸道黏膜上皮,同时肺炎支原体与人体细胞膜具有相似的抗原成份,从而逃避人体免疫监视,得以长期存在于人体内,称之为“肺炎支原体免疫逃逸”,造成炎症长时间不易恢复。这咱持续潜伏在气道上皮形成的慢性炎症,决定了产生气道高反应性的组织学基础。过敏反应:作为特异性的抗原,肺炎支原体感染与病毒一样,均由特异性IgE介导的I型过敏反应导致了支气管痉挛、气道炎症和气道高反应性的哮喘典型表现。促进细胞因子和生长因子的释放,肺炎支原体感染后,可在气道上皮细胞中定居繁殖,作为一种超抗体,可诱使淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,并促进多种细胞因子和生长因子释放,引起气道高反应性。此外,肺炎支原体或治疗不彻底可持续刺激机体使过敏反应持续存在,表现为顽固性哮喘发作。所以,对于那些经支气管舒张剂和激素积极正规治疗但症状仍控制不理想的哮喘患儿,此时应考虑有无支原体感染病史。肺炎支原体感染后为什么就引起过敏性哮喘了?支原体肺炎病后修复非常重要,甚至要比抗炎治疗更重要,因为,预防支原体肺炎再次感染与预防感染并发症更重要,反复支原体感染会损伤气道粘膜出现气道高反应从而引起慢性咳嗽症状,严重了就会引发哮喘,如果发生在过敏体质的儿童身上,只要上呼吸道一感染马上就是哮喘,我们往往看到哮喘发作时的难治,但并没有关注反复肺炎后的机体修复,所以,病后修复是防止并发症发生的重要环节。【支原体肺炎病后修复的方法就是补充康敏元抗过敏益生菌】康敏元益生菌联手西京医院免疫实验证明能抑制哮喘的气道炎症反应。【康敏元益生菌加强型配方对哮喘气道保护机制】论文摘要:康敏元复合益生菌(加强型)可以改善气道过敏性炎症,减少肺泡组织中炎症细胞数量(嗜酸粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞明显减少),减轻气道慢性炎症,同时能够诱导肺淋巴结中Treg细胞的产生,促进相关抑制性细胞因子IL-10的表达,抑制Th2型细胞因子表达,发挥免疫调控的作用,抑制抗原引起的过敏性炎症,对气道炎症具有良好的保护作用。【康敏元益生菌加强型对食物过敏的保护机制】论文摘要:康敏元复合益生菌(加强型)能够降低血清中IgE和IgG的含量,促进IgA的生成来抑制食物过敏症状,并诱导CD103+的树突状细胞(DCs)的生成,促进调节性T淋巴细胞(Treg)的生成,促进肠道免疫平衡,帮助调整过敏体质。微生物因为看不见,所以更神奇,抗过敏益生菌对过敏的调节作用正是走向微生物影响疾病的新理念,反复呼吸道感染,又容易反复咳嗽的患者,不防通过补充康敏元专业抗过敏益生菌对肺炎病后体质的修复进行调节。有助于帮助孩子体质恢复,意义重大。我们更多的时候,是经过药物治疗后,症状减轻,就认为病好了,修复机能并不是孩子吃好喝好就能修复机能,需要用一些独道的方法,益生菌大家都知道,但随着这几年微生态生物学的发展,很多新型菌株的功能被发倔,也有人会说,我家孩子一直在吃益生菌,益生菌和益生菌是不一样的,微生物是特殊物质,菌株不同,功效不同,有的菌株相同,亚型不同,功效都截然不同,所以,不要以为益生菌都是一回事,不是所有的益生菌都能抗过敏。下面是【康敏元益生菌配方联合空军军医大学西京医院儿科】历时两年临床研究,并已发表两篇研究论文均被国际级期刊收录发表,一个论文是:康敏元六株益生菌配方对哮喘保护作用的机制研究,结论摘要:康敏元抗过敏益生菌可以改善气道过敏性炎症,减少肺泡组织中炎症细胞如嗜酸粒细胞,中性粒细胞,淋巴细胞明显减少,减轻气道慢性炎症,抑制抗原引起的过敏性炎症,对气道炎首具有良好的保护作用。同时能够诱导CD103+树突状细胞的生成,进而调控免疫细胞T淋巴细胞(Treg)的生成,促进免疫平衡,降低食物过敏及气道炎症的风险。过敏体质肺炎支原体肺炎反复发生的孩子,更容易因为感染而诱发呼吸道过敏性咳嗽哮喘,所以,过敏体质又反复肺炎的孩子,更应该在肺炎病后补充康敏元抗过敏益生菌进行修复气道炎症造成的损伤。
【青霉素过敏休克机制研究新进展】最近有研究人员发现,白细胞中的嗜碱性粒细胞可引发过敏性休克。这使得研究人员对过敏性休克的发病机制有了进一步了解。过敏性休克是外界某些抗原性物质进入已致敏的肌体后,通过影响免疫机制引起的、在短时间内发生的、一种强烈的多脏器累及症群。所以过敏性休克通常会突然发生且很剧烈,若不及时处理,可危及生命。日前,据日本《每日新闻》报道,东京医科齿科大学教授鸟山一等研究人员从引发慢性过敏反应如特异性皮炎的嗜碱性粒细胞着手,研究过敏性休克。他们选择了一些在青霉素作用下会发生过敏性休克的实验鼠,去除实验鼠的嗜碱性粒细胞后,再给实验鼠注射青霉素,实验鼠就不出现过敏性休克了。他们进一步研究发现,嗜碱性粒细胞表面具有抗体活性的动物蛋白———免疫球蛋白G可以与过敏原相结合,释放出引起过敏症状的血小板活性因子。
过敏性咳嗽,也叫咳嗽变异性哮喘。不要再吃阿奇霉素。建议到正规医院变态反应科查一下过敏原,如果是尘螨过敏,可脱敏治疗(是目前唯一针对病因治疗的方法),效果可靠,复发率低。建议治疗方案:1、保持乐观心态,保证充足睡眠,适当锻炼身体,增强身体抵抗力。2、必要时舒利迭100微克 1吸 2/日 吸入(吸后漱口);3、孟鲁司特钠片 4毫克 1/日 口服;4、5岁后脱敏治疗(疗程3年以上);5、勤晒被褥,勤换枕头,不养宠物,不玩毛绒玩具,室内勤开窗通气(很重要)。。
细胞培养技术是细胞生物学研究的基础,在生物技术研究领域占有十分重要的位置。下面是我为大家整理的细胞培养论文,供大家参考。
细胞工程课程教学改革初探
细胞培养论文摘要
摘 要 细胞工程是我国本科院校生物技术专业的一门专业必修课。针对该课程特点,本文从优化理论教学和强化实践教学等方面进行了积极的探索,以便为细胞工程课程的教学改革提供参考。
细胞培养论文内容
关键词 生物技术 细胞工程 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A
Discussion on Teaching Reform of Cell Engineering Course
LI Anzheng
(Teaching and Research Section of Biotechnology, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan, Hubei 430065)
Abstract Cell engineering is a professional required course for undergraduate biotechnology major of universities and colleges in china. In this paper, according to the characteristics of this course, positive exploration was carried on to optimize the theory teaching and strengthen the practice teaching, which may provide references to teaching reform of cell engineering course.
Key words biotechnology; cell engineering; teaching reform
21世纪是生命(生物)科学的世纪。生物技术是应用生命科学研究成果对生物或生物的成分进行改造和利用的综合性技术体系,包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生化工程五大技术范畴。其中细胞工程是应用运用生物学研究所积累的知识和技术,在细胞水平上开发利用生物材料或生物系统,并以一定的工艺获得产品(细胞系、细胞株,生物体或其次生代谢产物)的有关理论和技术的学科。
我校生物技术专业于2005年开始招生,经8年的专业建设,目前已经形成较为完善的理论和实践教学体系。目前细胞工程已经成为高等院校生物技术专业的主干课程之一。学好这门课程, 将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作莫定良好的理论和技术基础。贯彻“以学生为主体”的教学理念,提高教学质量、培养高素质应用型人才是包括我校在内的诸多院校孜孜追求的目标。结合细胞工程课程特点以及本校的实际情况,生物技术教研室对该课程教学内容、 教学 方法 、实验教学等进行了一系列的改革探索。
1 理论教学改革
1.1 优化教学内容
教学内容决定了学生的基本知识结构,影响学生基本能力的形成,教学内容是否充实与新颖,对教学质量的提高具有重大影响。鉴于精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,在细胞工程这门课程的教学中,结合中医药院校的中医药特色以及生物技术教研室教师队伍的实际,我们引进了由“211”高校华中农业大学创建的国家精品课程——细胞工程学的内容。
在教材的选用上,以高等 教育 出版社出版的柳俊教授主编的《植物细胞工程》作为教学参考书,该书系统地介绍了植物组织细胞培养技术,既说明了操作方法,也论述了其中的理论原理,比较适合于本科生的学习。同时,在教学中补充关于动物细胞工程的内容,并向学生推荐了一些参考书。
同时完善教学大纲,对教学内容作适当增减。细胞工程与其他生物科学密切相关, 如作为先修课程的植物生物学、动物生物学、细胞生物学和分子生物学等,因此在内容上有些章节会有重复,对此可以略讲或加以提问以示复习。如植物胚乳培养中涉及胚乳发育的三种途径(核型胚乳、细胞型胚乳和沼生目型胚乳),该内容在植物生物学中已经学习,在此可略讲。
此外,进入新世纪后包括细胞工程在内的生物技术各领域的新成果日新月异,因此对教师而言,不仅要教授给学生这个领域的基本原理、基本方法和基本技术,而且也要把最新研究进展融入到教学中来。这就要求教师必须能够随时关注该领域发展的最新动态(查阅国内外权威文献),并及时把相关内容补充到教学内容中,从而激发学生学习的兴趣,增强学生学习的自觉性和创造性。要求认真细致地备好每每一节课(包括实验课),并在课后进行教学 反思 ,所以尽管课程每年基本是重复的,但每年都有新的体会,需要花大量时间认真备课。
1.2 改革教学方法
激发学生的学习兴趣,发挥其主观能动性。所谓兴趣是最好的老师,带着兴趣学习,可以发挥学生的主观能动性,对教学效果的提高无疑是大有裨益的。大学传统的教学模式往往是灌输式的,老师是知识的传输者;新的教学模式比如启发式教学则要求老师由知识的传输者转变为学习的引导启发者,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性。因此在教学过程中,可以选择细胞工程的某一章节或者某一知识点的内容,尝试让学生体验课堂教学,以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、 总结 归纳能力及语言表达能力。
注重师生互动,积极引导学生学习。一般上新课之前会花几分钟时间复习旧课,即对上次课的内容提出几个问题,让学生思考回答。这样既可以巩固已学内容,又可以衔接新课内容,可谓承上启下,一举两得。另外在授课过程中也需要观察同学们对某一知识点的掌握情况,尤其是涉及一些先修课程的内容,也会随时提问并做解答。所有的提问,要兼顾到每一位同学,即每一个同学都有回答问题的机会;对回答得好的同学要大力表扬,对回答不上来的同学也要加以鼓励。 认真制作多媒体课件,优化多媒体教学。随着社会经济水平的提高和科技水平的进步,充分利用多媒体等现代教学手段也是对专任教师的必然要求。目前我校绝大多数教室都配备了多媒体教学系统,细胞工程这门课程也采用了多媒体授课。如何将传统板书教学的提纲挈领与多媒体教学的大信息量实现有机结合,是教学过程中需要用心思考的问题。在多媒体课件(PPT幻灯片)的制作过程中,坚持“文字少而不缺,图表多而不杂”的原则,将传统的板书的要点集中体现在其中某一张幻灯片上,然后添加一些超级链接用图表对每一要点作详细说明,做到既要发挥多媒体教学的优势,又不失传统教学的效果。同时还可以在多媒体课件上完善外文(英语)专业词汇,增加学生 专业英语 的基础。
2 实践教学改革
细胞工程是一门实践性很强的学科。在实验内容的设置上,本着整合教学资源,优化教学内容的原则,在我校生物技术专业培养方案中将包括细胞工程在内的数门专业课的实验加以整合,开设了生物技术综合实验。其中有对应的细胞工程部分以动物细胞培养和植物组织培养过程为基本内容。在实验过程中前一个实验为后一个实验做准备,后一个实验是前一个实验的深入。实验过程从培养基的制备到材料的消毒灭菌接种,到实验结果的观察,学生需要全程参与。考虑到因为污染等原因导致某一次实验失败而导致后续实验无法开展的问题,在实验过程中指导老师要随时关注培养情况并采取预防 措施 ,比如多准备一些实验材料;或者指导老师除演示实验过程外,每次也作为其中的实验小组参与实验。实验 报告 的书写上要求同学们如实报告实验结果,即使是失败的结果也要求写上并分析原因。
3 结语
课程教学是实现教育培养目标的重要手段。在细胞工程课程教学过程中, 我们优化教学内容,引入了“211”高校的精品课程并加以消化,把最新的科研成果融入到教学内容中;采用了灵活多样的教学方法和多媒体教学手段,使教学质量得到了相应的提高。在今后的教学过程中将与时俱进,不断总结 经验 ,进一步完善教学内容、教学方法,尤其要加强细胞工程实验的开设,丰富实验内容,把细胞工程课程教学水平提高到一个新的层次。
细胞培养论文文献
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细胞工程教学改革与探索
细胞培养论文摘要
摘要根据细胞工程教学实际,从师资队伍、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行探讨,以为细胞工程教学改革提供新思路。
细胞培养论文内容
关键词细胞工程;教学改革;考核方式
细胞工程是理论与实践结合的综合性很高的一门学科,是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法,在细胞水平上研究、改造生命遗传物质,以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科,它既是现代生物技术的重要组成部分,也是现代生物学研究的重要技术工具,在高校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位[1-2]。学好这门课程,将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。授课教师必须充分发挥自身专业优势,适应学科发展需要,积极引导学生科学认知并对该领域产生兴趣,系统把握相关原理、方法、技术和进展;同时培养学生综合能力,增强教学效果。在不断探索的过程中,结合细胞工程的特点,就提高细胞工程教学的质量进行探讨。
1加强师资队伍建设
1.1组建教学团队
为了解决教学内容学科跨度大、背景不同的问题,打破传统的一人一课的教学模式,组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块。每一模块由具有相应专业背景的教师承担,力争紧跟各教学内容的学科前沿。
1.2提高教师教学水平
为了提高教学水平,课题组成员定期进行现代教学思想和现代教学方法的学习与讨论;定期组织在教学方法上有建树的专家进行听课和有针对性的评课;督促教师认真备课,业务上要精益求精,特别要求教学内容要紧跟学科前沿,使自己成为本专业的真正专家和学者,站在本专业知识发展前沿。同时不定期展开自评和互评,以促进整体教学水平的提高。
2融合科技发展,改革、更新教学内容
细胞工程是一门涉及面较广的综合性学科,无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,即要注意内容的系统性与完整性,又要保证授课内容的全面、趣味、实用。结合生物技术专业的教学目的和现有教材,在课程内容上,主要围绕以下几个方面展开:一是细胞工程基础,包括基本概念,主要研究内容,细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等;二是植物细胞工程,包括植物组织培养、脱毒与快繁、单倍体诱导与育种、胚胎培养、体细胞胚胎发生和人工种子技术、原生质体融合、染色体工程、转基因技术等;三是动物细胞工程,包括动物细胞培养、细胞融合、染色体工程、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等;四是细胞工程的实践与应用,包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展,及其产业化发展前景等。
此外,由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,细胞工程的研究内容也日新月异,新技术、新方法不断涌现。这就要求任课教师在教学中要适时地调整并更新教学内容,站在现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,激发学生学习探索新知识的兴趣,提高学生的综合能力。如在讲解“克隆技术”时,及时把国内外最新的成果向学生传播,包括2007年12月14日韩国孔一根教授通过一只成年雌性土耳其安哥拉猫的表皮细胞克隆出3只含荧光蛋白的白色小猫;2009年1月Cloning and Stem Cells杂志网络版报道,山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人体细胞克隆胚。又如在讲解“染色体工程”时,结合2009诺贝尔生理医学奖的最新成果进行阐述。
3改革教学方法
3.1采用启发式、探究式教学方法
作为综合技术课程,细胞工程的各章节逻辑性不强,理论表述较少,应用技术细节较多,给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此,在教学过程中,要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法,鼓励学生大胆质疑、自由探索,最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲授细胞重组与克隆过程中,只讲解细胞重组和克隆相关原理,而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后,对其做讲解和归纳总结,由教师和其他学生给予评价和修正。
3.2应用 现代教学手段,提高教学质量
细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科,课程的信息量大,内容基本是微观水平,传统的的教学模式无法为学生呈现如此大信息量的课程内容,而且也很容易引起学生对课程的懈怠,降低学习兴趣,影响教学效果。为了提高教学效果,以 计算机为工具,通过多媒体、教学录像、 网络资源、CAI课件等现代化教学手段,不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加美观的人机交互界面,充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣[3]。这样就可以使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的过程直观而形象地展示出来,有利于增长学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力,提高教学质量,同时激发学生的学习兴趣。
3.3开展各种教学活动
在正常的授课之余,还尝试打破常规的教学方式,开展丰富多彩的教学活动,对于培养学生学习兴趣、充分调动学生学习积极性有着很好的效果[4]。如在期中时,给学生布置写一篇综述的任务,题目和内容自定,只要是学生自己感兴趣、与本学科内容相关的即可。学生通过查找资料,对生物学科产生了浓厚的兴趣,甚至产生了以后从事这方面工作的愿望,有的还主动找到教师,申请提前进入实验室。又如在教学过程中,尝试让学生在学完每章内容后自己试编题并给出答案,然后以作业的形式上交,教师综合学生编写的题目和各方面资料建立题库。这种形式,一方面,体现尊重学生、信任学生的教学原则,同时极大地调动了学生学习细胞工程的积极性和主动性;另一方面,学生编题的过程也是学习掌握的过程,让学生的学习达到事半功倍的效果。
4改革考核方式
目前,大多大学生对期末 考试“一考定终身”不满,因此,制定 科学可行的考核办法对提高学生的学习积极性和改进教学效果都具有重要的作用。为了引导学生全面 发展,科学评价学生的学习情况,该课程针对目前考试中存在的问题,从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了包括课程的基础理论、基本知识、基本技能等,同时也考察学生的在融会贯通基础上分析问题、解决问题的能力;二是加强平时成绩考核,将课堂的出勤、回答问题、作业、讨论及课堂讲述等情况记入平时成绩;三是最后总评分时按平时成绩占30%(作业、出勤、课堂的参与程度等),平时的课堂活动、创新活动占10%(包括撰写研究综述、运用细胞工程技术手段、设计方案解决实际问题、成立兴趣小组、参与课题研究、课堂讲课等),期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力)。
5结束语
在科技竞争、人才竞争、 经济和科学技术迅速发展的形势下,通过研究与探索细胞工程课程教学体系,把最新的科技发展成果融入到教学内容中,采用先进的教学内容和现代化的教学方法与手段,改革考核方式,细胞工程课程教学改革取得了一些成绩。今后,要不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平,同时每次上课前精心备课,并在教学实践中对课程教学体系不断改进,提高细胞工程的教学质量。
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动物生物技术是以大量的实验为基础,涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多,是一门非常强调实验技术和技能的学科,我整理了动物生物技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下! 动物生物技术论文篇一 动物生物技术实验室的安全监控和管理 摘 要 实验室作为高校教学科研的重要组成部分,其安全管理具有举足轻重的作用。目前,动物生物技术实验室在实验过程中需运用大量的生物组织、化学试剂、仪器设备等。生物组织的安全操作、化学试剂的合理归放以及仪器设备的正确操作和管理是科研顺利进行的基础条件。高校应加强 安全 教育 ,采取积极的防范 措施 ,保证高校实验室的正常高效运转。 关键词 动物生物技术实验室;安全管理;仪器设备 中图分类号:G482 文献标识码:B 文章 编号:1671-489X(2015)16-0166-03 随着科学技术的迅速发展,越来越多的高校纷纷设立动物生物技术实验室进行这方面的研究工作。动物生物技术是以大量的实验为基础,涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多,是一门非常强调实验技术和技能的学科,旨在培养具备生物学、医学、公共卫生学、环境保护和野生动物保护、基因工程、人类疾病模型和医药工业等基础理论知识和实践能力,能在动物生物科学领域前沿承担创新研究和管理的高级科学技术人才。 目前,大部分实验室都缺乏专业技术人员的管理、维护。实验室的使用、人员流动和内部管理产生许多新情况,其安全问题已经迫切地摆在人们面前。因此,如果希望实验室安全、顺利、高效地为教学和科研提供服务,就要求重视实验室的安全管理,进而预防事故的发生。 1 动物生物技术实验室现状 自2009年新版《实验室生物安全通用要求》(GB19489―2008)开始实施,国家检验检疫局和标准化管理委员会对生物技术类实验室的安全设施、安全管理体系做出统一的执行方案[1]。虽然国家把高校实验室的安全管理一直视为重点,人们的环保意识和安全意识也在不断增强,但免不了还有很多问题存在。例如:实验室的 规章制度 不能有效执行;师生的安全意识薄弱,管理混乱,不规范操作仪器,对化学有毒有害药品不合理归置;对实验动物质量检测、生物安全控制不重视,病原微生物检测实验室的设施条件未达到国家颁布的生物安全实验室标准;实验中产生的废弃物未进行无害化处理便与生活垃圾混放或倾倒入下水道,实验后的动物组织、尸体随意扔入垃圾桶;等等。这都为实验室的安全和人员的安全埋下了隐患。 基于此,本文提出一些关于动物生物技术实验室的安全管理措施来和大家共同探讨。 2 动物生物技术实验室安全管理的改进措施 加强人才队伍建设 实验室的安全监控离不开人的作用,提高专业技术人员的基本素质是做好实验室管理工作的基础。这要求实验技术人员不但要有扎实的理论基础、过硬的实验技能、良好的品德修养、较强的管理能力,还要能熟练掌握仪器设备的安全操作,解决实验中出现的种种问题[2]。 要达到以上要求,可通过如下途径: 1)认真学习实验室生物安全手册以及实验室安全管理的各项规章制度; 2)定期组织专业技术人员技能、仪器设备的安全规范操作、有毒有害试剂的管理等方面的培训; 3)定期举办实验室紧急状况的处理和应急程序的演练,如洗眼装置的正确使用、伤口的正确处理、水电安全的应急措施、紧急逃生能力等; 4)学校要对实验室加强监督与考核,以严格认真的科学态度对实验室进行计划管理、技术管理和经济管理,只有这样才能实现实验室的科学化和规范化[3]。 加强生物安全意识 动物生物技术实验室是一类与动物(小鼠、大鼠、豚鼠、兔、鸡、犬、羊、牛等)、动物组织(细胞、血液、皮毛、排泄物、组织器官等)密切接触的实验室。这些动物、动物组织可能携带一些已知或未知的病原体,通过各种方式(空气、器械污染、操作不慎等)对实验技术人员和环境造成污染。据报道,在过去几十年里,时有发生实验室相关感染的调查 报告 ,例如:2004年4月中国疾病预防控制中心病毒所实验室由SARS冠状病毒引起实验人员的感染[1];2011年3月,黑龙江省东北农业大学的27名学生及1名教师因使用4只未检疫山羊进行实验而感染布鲁氏菌病。为此,提出以下安全控制措施。 1)实验动物的来源确定及实验前观察。动物生物技术实验室所采购的动物,其来源一定要遵循国家的规定。所选动物必须是由符合《实验动物管理条件》《医学实验动物管理实施细则》的规定并取得动物检疫合格证明的实验室提供[4]。在实验前,要观察、了解参加实验的动物,掌握其生活习性与 饲养 要求;在预实验中,要对动物组织、器官等生理解剖部位、动物对各种处理因素的反应情况作初步评估,以便预防正式实验过程中,动物在生理、精神状态等方面可能出现的问题,确保实验过程的顺利进行。 2)实验过程中的安全操作。首先要进行外观检查,包括:毛色光泽是否清洁贴身,行动是否异常,头脸有无肿大,背有无穹起,四肢、尾和皮肤有无缺损,动物有无喘息、鼻分泌物增多、肛门不洁等现象。外观异常是某些疾病发病前出现的临床症状,是疾病诊断的前期信号。如鼠的唇部、四肢、尾部出现水肿和小疱,则有可能是得鼠痘病毒感染所致;小鼠出现斜颈、眼鼻分泌物增多,有可能是肺支原体感染所致。 其次,在实验过程中要有防护措施,根据GB19489―2004《实验室生物安全通用要求》,动物生物技术实验室应当具备生物安全防护二级水平[5]。具体要求如下: ①实验室制定生物安全手册及规章制度,限制非实验人员进入; ②远离公共区域,与外界进行有效隔离; ③硬件设施包括二级生物安全橱、个人防护设备、工作台(耐热、耐酸碱、耐有机溶剂消毒剂腐蚀)、通风系统、洗手池、眼部冲洗装置、防蚊纱窗; ④实验结束后,实验人员用消毒水泡手,工作服、手术器械要进行高温灭菌,离开后开启紫外灯。 3)动物尸体及组织的合理清除。动物尸体作为一种废弃物,要进行无害化处理。必须按照兽医卫生的要求和程序,严格动物尸体的收集、运输和无害化处理。在运输过程中,车厢需做到无泄漏、密封严格,小型动物需装入密封塑料袋中。常用的的无害化处理方式包括以下几种。 ①深埋法处理:在远离居民区、水源、泄洪区、草原和交通要道,挖深度不少于2米、能容纳动物尸体侧卧的坑,坑底铺2~5厘米厚的生石灰,将尸体放入使之侧卧,再铺上2~5厘米厚的生石灰,用土覆盖土层厚度不少于1.5米,并与周围持平。 ②焚烧法处理:这也是处理尸体最彻底的 方法 ,一般用焚尸炉即可。 ③发酵法处理:将尸体抛入专门的尸体坑内,用生物热的方法将尸体发酵分解,堆尸体的坑封闭待尸体完全分解就可挖出作肥料[6]。 加强设备的统筹管理、化学试剂正确存放 1)对设备的管理。 一是明确职责:实验室管理人员对仪器的保管、使用及维护进行管理。 二是对仪器进行分类标识,标明每台仪器的编号、名称、使用部门、保管人等,同时在仪器醒目位置标明“合格”“准用”(仪器设备某些功能已丧失,但检测工作所需要的功能正常且经检定/校准合格者)“停用”标识[7]。 三是资源充分利用:将闲置设备为多个实验室共用,避免资源浪费。 2)药品的管理。 一是完善实验室管理制度。设立专职人员负责制,实验危险品入库前,必须进行检查登记,切实做到“四无一保”(无被盗、无事故、无丢失、无违章、保安全)和“五双”(双人保管、双人收发、双人领用、双把门锁、双本账目)[8-9]。 校内相关部门定期或不定期检查危险化学药品的登记记录(领、用、剩、废、耗),核对账物,检查个体防护设备及实验室安全设备状况。 二是对药品进行集中存放和统一管理。根据药品的种类、性质,设置相应的通风、防爆、泄压、防火、防雷、报警、灭火、防晒、调湿、消除静电等安全设施,将药品存放在条件完备的专用仓库中。对实验危险品,特别是爆炸物品、剧毒物品,应严格遵守分类专库保存,精确计量和记载,严加保管,不得转送、转让给其他单位和个人,或用于食品、药品或其他非实验室使用。储存实验危险品的仓库内严禁吸烟和使用明火,并根据消防条例配备消防力量、消防设施以及通讯、报警等必要装置。 三是定期对实验室管理人员进行培训。进一步了解危险化学品的种类、性质、储存、使用管理规定,防护设备的正确使用以及必要的应急措施等,以便有效地防止事故的发生。 加强废弃物的清理措施 实验中产生的废弃物如卤素有机物、一般有机物、无机物废液要分别回收,不可混放,更不能作为生活垃圾随意倾倒,除了玻璃仪器的洗刷废水。且要注意剧毒废液应单独回收。集中回收后,可先对回收的废弃物做一些初步处理,处理时注意可能产生的发热、有毒气体、喷溅及爆炸等危险。对于危险性较小、普通实验室就可处理的废弃物可自行完成。如易挥发的有机试剂用量较小时,可使其在通风环境下向空气中自然稀释挥发;废酸、碱液,可加入相应试剂中和至pH值呈中性,再和大量水稀释后排入下水道;乙醇及醋酸之类有机溶剂,能被细菌作用而易于分解,经用大量水稀释后,即可排放;不富集重金属且不溶于水的此类溶剂,如乙醚可采用燃烧法进行处理(燃烧时装入铁制或瓷制容器,选择室外安全地方,点燃时取一长棒,站在上风方向点燃,监视至烧完为止)。其有害物质浓度不得超过国家和环保部门规定的排放标准。对于剧毒废液和过期实验危险品要定期联系专业的处理厂进行销毁,并做好处置记录。 实验室危险化学品管理是一种风险管理,认真研究探索适应新时期高校实验室危险化学品管理的措施非常必要,以切实保证学校实验教学及科研工作顺利进行[10-11]。 3 结束语 实验教学和实验室建设是高等学校教学和科研活动的重要载体,是培养学生较强的动手能力和创新能力的基地,是培养高科技人才的摇篮。必须本着预防为主、安全第一的原则,使学生树立安全意识和环保意识,自觉维护自身安全和环境安全。同时加强工作人员的业务培训,有效地排除可能发生的各种危险因素,保障实验室的安全、高效运行。 参考文献 [1]梁宏伟,王玉兵,陈发菊.浅谈分子生物学实验室安全管理及研究生的作用[J].中国电力教育,2012(7):92-93. 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[11]应佩蓓,杨奕,王磊.高职院校实验室危险化学品安全管理探讨[J].卫生职业教育,2011(23):110-111. 动物生物技术论文篇二 生物技术专业动物生物技术课程建设与改革 摘要 动物生物技术是生物技术专业的一门专业必修课,针对该课程特点,从教学思想与目标、师资队伍、教材、课程内容、 教学方法 以及考核方法等6个方面探索该课程建设和改革思路,旨在提高该课程的教学质量,满足新时期人才培养的需求。 关键词 动物生物技术;课程建设;教学改革 中图分类号 G642;G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)01-0326-02 21世纪是生命科学的世纪。生物技术是人类科学技术发展历史中最悠久、对人类社会具有重大贡献的学科之一。随着分子生物学前沿学科的不断进步,生物技术也得到了突飞猛进的发展。动物生物技术是一门现代生物科学理论和技术相结合的综合性学科,主要涉及动物基因工程、动物细胞工程、动物胚胎工程等几大领域,在诸多行业都得到了广泛的应用,如农业、食品业、医学行业等[1]。生物技术这门学科在各大高校中都占有很重要的地位,可见该门学科的重要性,因此学好生物技术这门学科对今后的就业至关重要。笔者在介绍生物技术的概念的基础上, 总结 了动物生物技术课程的建设与改革措施,以期为学生的就业打下坚实的基础[1]。 1 生物技术的概念 生物技术是指在现代生命科学的基础上,利用各种先进的技术手段和其他类科学的原理和技术来对生物体或生物原料等进行加工或改造等,目的是生产出人类所需的产品。先进的工程技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等新技术。对生物体的改造是指按照人类的需要,改造或加工生物包括植物、动物、微生物等,使其能够生产出对人类有利的产品[1-2]。 2 教学现状与分析 内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业自1996年开始招生,2006年成为内蒙古自治区品牌专业,经过了16年的专业建设,首先于2003级生物技术专业学生中开设36学时的动物胚胎工程课程(专业选修课),随着现代生物技术的迅猛发展,36学时的理论讲授明显不足,于2005级学生中更改教学大纲,内容上增加了动物组织、细胞的培养技术、基因工程技术等,理论教学增加到54学时,并增加18学时实验教学,课程性质首次转为专业必修课,并创新性地更名为动物生物技术,当时整个生物领域还未出现命名为动物生物技术的课程,直到2009年5月1日,科学出版社出版了普通高等教育十一五规划教材《动物生物技术》,至此这一新课程有了正式出版的教材可参考。笔者调查了部分农林院校生物技术专业开设的主干课程,主要有11门(动物学,植物学,微生物学,生物化学,遗传学,细胞生物学,分子生物学,基因工程,细胞工程,发酵工程和酶工程),在调查的农林院校中(安徽农业大学,西北农林科技大学,山东农业大学,湖南农业大学,吉林农业大学,东北林业大学,青岛农业大学,江西农业大学,福建农业大学,华中农业大学,华南农业大学,云南农业大学),都开设《细胞工程》课程,目前只有内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业开设与《细胞工程》相近课程《动物生物技术》和《植物生物技术》课程。 3 动物生物技术课程建设与改革 3.1 教学思想与目标改革 落实科学发展观,逐步树立“以学生为中心”、“一切为了学生”的意识。教师要改变传统的教学观念[3],正确处理传授知识与提高学生学习能力之间的关系,使学生在学习一些课程基础知识的情况下,掌握一种主动学习课程相关知识的能力,成为富有知识和具有学习知识能力的复合型人才。 3.2 师资队伍建设 组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块,打破传统的一人一课的教学模式,每一模块由具有相应专业背景的教师承担,业务上要精益求精,力争紧跟各教学内容的学科前沿。定期开展教学研讨,督导组专家听课、评课,同时不定期开展自评和互评及学生评教,以促进整体教学水平的提高。 3.3 教材建设与改革 根据调研,笔者选用了科学出版社出版的普通高等教育十一五规划教材――蒋思文教授主编的《动物生物技术》作为教材,该书比较全面系统地介绍了动物生物技术的概况、基本原理、技术方法和最新发展。同时,由于课时的限制,在教学过程中,不可能做到面面俱到,且课程知识更新速度较快,一些最新 热点 在教材中没有体现的,自行编写部分讲义,以文本形式拷贝给学生,并推荐其阅读中外文的优秀参考书。 3.4 课程内容改革 动物生物技术属于多学科交叉课程,也是各国科研工作者研究的热点领域,大量的研究成果层出不穷,也在不断地更新和充实着这一新兴学科的知识。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,既要注意授课内容的完整性,又要保证实用性和先进性,同时做好与其他课程交叉内容的增、减和衔接。在课程内容上,首先介绍绪论,动物胚胎工程技术概述,体外受精,胚胎移植,性别控制,胚胎分割,嵌合体;其次,介绍分子生物学及基因工程基础;最后重点介绍细胞核移植技术、干细胞技术、转基因技术、动物生物反应器、动物细胞培养技术,动物细胞融合技术,杂交瘤技术和单克隆抗体技术。通过精心的安排,使学生能在有限的时间内,全面系统地了解动物生物技术课程体系的基本内容。 3.5 教学方法改革 3.5.1 利用重大科研成果,激发学生学习的兴趣,提高其学习的主动性。如美国科学家马里奥?卡佩基、奥利弗?史密斯和英国科学家马丁?埃文斯,利用“基因靶向”技术让小鼠体内的特定基因失去活性,培养出研究价值极高的“基因敲除”小鼠,为人类遗传病研究提供了药物试验的动物模型。有了这些动物模型后,人类就能更有效地找到治疗各种遗传病的新疗法,彻底攻克遗传病就为时不远了,这一成果使得他们一起获得2007年诺贝尔生理学或医学奖。罗伯特?杰弗里?爱德华兹爵士,英国生理学家,生殖医学的先驱者,因创建了“体外受精技术”,被授予2010年诺贝尔生理学或医学奖。一门课程的讲授,不但要使学生掌握和了解课程相关的一些基础知识,更重要的是要教会学生如何通过有效途径尽可能的获取更多的、更丰富的相关知识,特别是对于像动物生物技术这样一门新兴的学科领域,许多知识都处于动态更新和完善的过程中[1]。 3.5.2 跟踪学科科研动态,开拓学生视野,培养 创新思维 。本科生的课堂教学过程不仅仅是传授书本知识,更重要的是启发学生的开拓性思维能力和创新意识,培养和提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力[3-5]。因此,在应用范围广、知识更新快的动物生物技术教学过程中,介绍学科研究的新动态和新进展,有意识地拓宽学生视野,打开学生思路,培养学生创新性思维是十分必要的。例如诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell,IPS cell),由日本的2位科学家于2006年发表于世界顶级杂志《Cell》上。通俗地讲,就是通过某种方法,把高度分化的成体细胞去分化,使之成为多能干细胞,重新获得分化成多种细胞的能力。IPS技术是干细胞研究领域的一项重大突破,它回避了历来已久的伦理争议,解决了干细胞移植医学上的免疫排斥问题,使干细胞向临床应用又迈进了一大步,该成果的研究者获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。随着IPS技术的不断发展以及技术水平的不断更新,它在生命科学基础研究和医学领域的优势也已日趋明显[6]。 3.5.3 创新教学形式,提高教学效果。在课堂教学过程中,要认真倾听学生意见,像朋友一样对待学生,拉进教师与学生的距离,让学生感受课堂 文化 ,使其融入其中,积极思考,成为课堂的主体。同时可适当增加专题讨论会,通过学生准备ppt演讲等形式,一改以往整节课教师讲、学生记,缺乏沟通的模式,使学生处于主动学习的状态[7]。 3.5.4 优化多媒体教学,引入现代信息技术。利用有限的课时,着重讲授课程的重点、难点、关键点、知识点间的联系,引导学生自觉地去思考,对于容易掌握的部分课程内容可安排学生自学。利用计算机和Internet等手段,从国外引进和下载原版图书和动感图像,进行多媒体教学,可以有效提高教学组织效率,充实教学内容。不仅可以多层次、多角度地向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加生动形象的人机交互界面,充分调动学生学习的积极性[8]。例如,细胞融合,精卵受精,细胞核移植等内容。在多媒体教学中,坚持适度运用原则和有机结合原则,留出足够的时间给学生理解、思考,且结合使用板书、实物等各种教学媒体,取长补短,将教学内容化繁为简,增强教学的生动性和创造性,使学生喜欢学习[2]。 3.6 考核方法改革 首先,改变以往的考核方法,将重视课本上的知识转变成重视实践、将重视成绩转变成重视课堂教学,今后不以单一的考试成绩为总成绩,而要加上一定比例的实践考核成绩,让教师、学生都能重视实践;其次,增减考核方式的多样性,以平时成绩、实验成绩、期中成绩和期末考试等作为综合考查学生学习成绩的考核体系,即20%平时成绩、20%实验成绩、20%期中成绩和40%期末成绩[9]。 4 结语 随着科学技术的快速发展,动物生物技术方面的研究也会更加深入,因此各个高校要建设好动物生物技术专业已迫在眉睫。课程组立足于内蒙古农业大学生命科学学院自身特色,通过分析生物工程、生物技术、制药工程3个专业之间的内在联系,准确把握动物生物技术课程的教学地位,注重该门课程特点,围绕课程内容,加强教学建设,创新教学形式及考核体系,逐步完善优化动物生物技术多媒体教学,提高教学质量,达到人才培养的目的和要求[10]。 5 参考文献 [1] 王伟霞,李福后.生物技术专业《细胞工程》课程建设与改革[J].科技创新导报,2008(9):245. 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