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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇生物细胞分析,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
【关键词】红细胞 生物教学
红细胞又称红血球或红血细胞,是血液中最多的一种血细胞。红细胞分为两类,一是哺乳动物的红细胞;另一类是非哺乳动物(鸟类、两栖类、鱼类)的红细胞。下面着重介绍与这两个方面相关的知识内容。
1.哺乳动物的红细胞
1.1 基因突变的实例。正常人的红细胞呈双凹圆饼状,中央较薄,周缘较厚,而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲的镰刀状,这种细胞形状上的改变用光学显微镜是可以观察到。究其原因,镰刀型细胞贫血症属于基因突变的结果。而基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。所以讲到基因突变就经常提及镰刀型细胞贫血症。
1.2 制备细胞膜。哺乳动物成熟的红细胞,它没有细胞核和众多的具膜细胞器,即除细胞膜外无其他的膜结构,因此可以获得较纯净的细胞膜,加之取材方便。故在 “体验制备细胞膜的方法” 实验中,被认为是最理想的材料。
1.3 研究动物细胞的吸水和失水。正常状态下红细胞内的渗透压与血浆渗透压大致相等,这对保持红细胞的形态甚为重要。加之动物细胞没有细胞壁,将红细胞置于等渗溶液(NaCl/0.9%)中,它能保持正常的大小和形态;将红细胞放在低渗溶液中,水分将进入细胞,红细胞容易吸水膨胀变成球形,可至膨胀而破裂;相反,将红细胞放在高浓度溶液中,水分将逸出细胞外,红细胞将因失水而皱缩。这些变化在光学显微镜都很容易观察到。所以,它又是研究“动物细胞的吸水和失水”的好材料。
1.4 真核细胞并非都有细胞核。真核细胞与原核细胞的区别就是前者有真正的细胞核,但并不是所有的真核细胞都有细胞核。如哺乳动物成熟的红细胞就无核,这样一来,就成了除哺乳动物成熟的红细胞等少数细胞以外,真核细胞都有细胞核。
1.5 细胞只有保持完整性才能完成各项生命活动。哺乳动物成熟的红细胞无核,所以一般不能存活多久,即寿命都很短。红细胞与健康红细胞平均寿命为120天,每天都有一定数量的红细胞进行更新。原因是细胞的各个部分不是彼此孤立的,而是互相紧密联系、协调一致的,细胞只有保持完整性,才能够正常地完成各项生命活动。这也有力地说明细胞完整性的重要意义。
1.6 体细胞并非都存在等位基因。哺乳动物成熟的红细胞无核,故不含DNA(DNA主要存在细胞核中),进而也不存在染色体,当然也就不存在等位基因。
1.7 故衰老的红细胞没有核体积变化。衰老的细胞,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。哺乳动物成熟的红细胞无核,故衰老的红细胞没有核体积变化这个特征。
1.8 人体的细胞并非都进行有氧呼吸的。哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体,也就是说没有有氧呼吸的场所,所以只能进行无氧呼吸。这也说明人体的细胞并不都是进行有氧呼吸的。
1.9 红细胞跨膜运输的方式。哺乳动物成熟红细胞内无线粒体,通过无氧呼吸释放能量,因能量的利用效率较低,所以葡萄糖进入红细胞为协助扩散;而其他细胞有线粒体能进行有氧呼吸,能量的利用效率较高,故葡萄糖进入其他细胞则为主动运输。
1.10 提取血红蛋白。血液由血浆和各种血细胞组成,其中红细胞最多。在红细胞的组成中,除水分以为,约90%是血红蛋白。故用哺乳动物成熟的红细胞提取血红蛋白。
1.11 血红蛋白和血浆蛋白。红细胞的主要功能是运输O2和CO2,此外还在酸碱平衡中起一定的缓冲作用。这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的。如果红细胞破裂,血红蛋白释放出来,溶解于血浆中,即丧失上述功能。血红蛋白是红细胞内部的成分,不在细胞外液(相对人体外部环境来说,又称为内环境),即血红蛋白不属于人体内环境组成成分;血浆是血细胞直接生活的环境,血浆中的蛋白质称血浆蛋白,它属于人体内环境组成成分。
2.非哺乳动物的红细胞
2.1 无丝分裂。无丝分裂是最早发现的一种细胞的分裂方式,早在1841年就在鸡胚的的血细胞中看到了。因为在分裂开过程中核膜、核仁不消失,无染色体和纺锤丝的变化,所以叫无丝分裂,它是真核细胞的一种分裂方式,如蛙的红细胞分裂方式就是这样。
2.2 提取DNA。非哺乳动物的红细胞仍然有核,含DNA。对鸡血细胞来说是一种低渗液体,水分子可以大量进入血细胞,使血细胞胀裂,同时用玻璃棒搅拌,就加速了鸡血细胞的破裂,从而释放DNA,过滤后收取滤液即可。
关键词:地福来生物细胞肥;示范;增产效果分析
中图分类号 S14 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)24-71-02
生物肥料是作物用肥的发展方向。根据产品介绍,“地福来”活性细胞肥,利用生物固氮,能为农作物的整个生长周期提供所需的30%~50%的氮肥,即节约30%~50%的氮肥用量,作物施用这种“细胞肥”后,不仅能增加作物产量、缩短生长周期、提高品质、减少化肥使用量、改良土壤,而且能够增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。所以,2013年笔者在枞阳县布置了3个水稻示范点。具体如下:
1 枞阳县浮山示范点示范情况
1.1 示范目的 本次示范目的是在同等的施肥管理水平下,增加水稻产量。
1.2 示范地点 枞阳县浮山乡。
1.3 示范方法 对比法。
1.4 示范情况 栽培方式:育苗移栽;品种:优Ⅰ402;用种量:2kg/667m2;4月5日播种,5月4日移栽,5月13日除草。分别于4月28日防治灰飞虱、稻蓟马;5月21日防治稻蓟马;6月20日防治稻苞虫,纹枯病。
表1 浮山地福来生物细胞肥水稻施用示范基本情况
[示范品种\&栽培方式\&施用时间
(月/日)\&用肥量
(mL/667m2)\&施肥方式\&优Ⅰ402\&秧田\&4/18\&200\&喷雾\&优Ⅰ402\&育苗移栽\&5/24\&200\&喷雾\&]
6月24日,示范田早稻正处抽孕穗期,平均茎蘖15.6个,对照平均茎蘖13.6个。预计抽穗比对照早7d左右。
1.5 7月22日,对浮山示范点进行测产,结果如表2:
从表2可以看出,主要表现地福来大田专用肥示范田比对照田有效穗数多3.16万/667m2,由于分蘖穗多,示范田平均穗粒数、结实率比对照田略低,经计算产量结果得出,浮山点地福来大田专用肥示范田比对照田增产57.51kg/667m2。
表2 浮山示范点理论产量构成与产量
[处理\&穗数(万/667m2)\&每穗粒数\&结实率(%)\&千粒重
(g)\&理论产量
(kg/667m2)\&实际产量
(kg/667m2)\&总粒数\&实粒数\&专用肥\&17.35\&117.86\&106.81\&90.6\&25\&463.29\&393.8\&对照\&14.19\&118.06\&111.5\&94.4\&25\&395.64\&336.29\&]
2 陈瑶湖示范点示范情况
2.1 示范目的 本次示范目的是在同等管理水平,施用地福来大田专用肥的示范田比对照田每667m2减少5kg氮、磷、钾含量18%的复合肥的条件下,分析增产效果。
2.2 示范地点 枞阳县陈瑶湖乡
2.3 示范方法 同一田块,共0.533hm2,一分为二,示范田、对照田各0.266hm2。进水口为对照田,出水口为示范田。
2.4 示范情况 栽培方式为点播;品种早稻嘉兴8号;用种量7.5kg/667m2;4月18日撒播。
除草时间:4月25日用36%直播净45~60g/667m2兑水45~60kg均匀细致喷雾。药后7d内保持畦面湿润状态。
5月21日,秧龄33d进行秧苗素质考察,地福来大田专用肥示范田秧苗比对照株高高8.3cm,平均分蘖数多0.4个,绿叶数、白根数等都有优势。具体情况如表4。
表3 陈瑶湖地福来生物细胞肥水稻施用示范基本情况
[处理\& 施肥一 \& 施肥二 \& 施肥三 \&种类\&数量
(mL/667m2)\&施肥时间\&种类\&数量
(kg/667m2)\&施肥时间\&种类\&数量
(kg/667m2)\&施肥时间\&地福来示范田\&地福来专用肥\&200\&5月2日\&46%尿素\&15\&5月16日\&48%复合肥\&20\&5月21日\&对照田\&空白\&0\&5月2日\&46%尿素\&15\&5月16日\&48%复合肥\&25\&5月21日\&]
表4 5月21日秧苗素质考察记载
[处理\&绿叶数
(片)\&株高
(cm)\&根数(个)\&分蘖数
(个)\&总根数
(个)\&白根数
(个)\&白根率
(%)\&地福来
专用肥\&4~4.5\&30.61\&22.1\&10.4\&47.06\&1.5\&对照\&4~5\&22.31\&17.7\&6.8\&38.42\&1.1\&]
2.5 产量结果分析 7月14日,对陈瑶湖周真信早稻示范田进行测产,从表5可以看出,地福来大田专用肥示范田比对照田667m2有效穗数多3.34万穗,平均穗粒数、结实率比对照略低,经计算得出,地福来大田专用肥陈瑶湖示范田比对照田增产31.47kg/667m2。
表5 陈瑶湖点理论产量构成与实际产量
[处理\&667m2
穗数(万)\&每穗粒数\&结实率(%)\&千粒重
(g)\&理论产量
(kg/667m2)\&实际产量
(kg/667m2)\&总粒数\&实粒数\&地福来
专用肥\&22.67\&93.72\&84.97\&90.65\&25\&481.52\&409.29\&对照\&19.33\&102.5\&91.96\&89.72\&25\&444.50\&377.82\&]
3 项铺镇唐山圩示范点情况
3.1 示范目的 本次示范目的是在同等的施肥管理水平下,以增加产量为目的。
3.2 示范地点 项铺镇唐山圩周学斌示范田
3.3 示范方法 同一田块,共计0.667hm2,示范田0.333hm2、对照田0.333hm2。进水口为对照田,出水口为示范田。
3.4 示范情况记载 栽培方式为机插秧;品种为单季糯稻品种:太湖糯。6月24日机插秧,秧龄20d。6月25日开始下大雨,秧苗水淹3d以上,7月9日秧苗补棵结束。9月5日进入孕穗期。9月9日田间观察,分蘖数无差别。
施肥情况:(第一次)6月中旬,施基肥17%复合肥20kg/667m2。机插秧苗后7d即7月4日追施尿素7.5kg/667m2。退水后(第二次)追施12.5kg/667m2尿素。返青后(第三次)追施10kg/667m2尿素,18%复合肥15kg/667m2。7月30日,示范田施用地福来大田专用肥200mL/667m2(1瓶),对照田未施用。9月4日,追施(穗肥)BB肥12.5kg/667m2。整个生育期共施用3次叶面肥(7月22日、8月10日、9月30日)。
3.5 产量结果分析 10月6日,对唐山圩示范田进行测产,结果如表6。当时示范田内水稻正值灌浆期,所以只测667m2有效穗和每穗总粒数。结实率统一按90%计算。从苗情长势分析,预计示范田比对照田成熟期早5~6d。
表6 唐山圩点理论产量构成与实际产量
[处理\&穗数(万/667m2)\&每穗粒数\&结实率(%)\&千粒重
(g)\&理论
产量
(kg/667m2)\&实际
产量
(kg/667m2)\&总粒数\&实粒数\&地福来
专用肥\&19.93\&115.7\&104\&90\&27\&542.62\&462.2\&对照\&19.83\&94.71\&85.24\&90\&27\&456.38\&387.9\&]
4 结论
在首都医科大学“以学生学习成长为核心”的第四轮教育教学改革中,利用学校现有的BB平台,在细胞生物学课程中引入了翻转课堂教学模式,开创性地进行了教学改革的有益尝试。
1.1教学分析
教学分析包括教学内容分析和学习者分析。细胞生物学理论知识多,比较枯燥抽象,学生学习起来觉得难理解和掌握。因此在此基础上我们对知识点进行梳理和分析,根据每个知识点制作短小视频,每个视频时间为10分钟左右,视频里除了针对各个知识点讲解的录像外,还制作了动画,如细胞培养、细胞融合、细胞转染等动画,用动画演示了整个实验过程,深受学生的欢迎。
1.2创建自主学习环境,支持学生课下学习
翻转课堂中学生获取新知识的主要渠道是课下的自主学习过程,因此有必要创建自主学习的环境,帮助学生顺利完成课下的“知识获取”。(1)教师设计制作教学视频,学生只要有智能手机接入互联网,就可以根据自己的需要,实时扫描二维码观看相关教学视频,从而随时随地利用碎片时间来学习,实现指尖上的移动学习。(2)支持学生的协作学习,学生可以利用网络交流平台与教师、同伴随时展开讨论。
1.3课前学习效果评价设计
教师以教学目标为依据设计一些题目,供学生在学习视频后完成,并运用有效的技术手段对学生的学习活动过程及结果进行测量,给予评价,以检测其对知识的掌握程度。
1.4课中实施
在翻转课堂的教学模式中,由于课前经过深度预习,学生对要学习的知识有了一定的理解和掌握,因此在课堂上教师可以实行项目引领、任务驱动措施,让每一位学生都参与到项目中,在项目进展中遇到问题时,组内协作解决或咨询教师。如在微管组装中,让学生选择微管组装所需的材料和条件,教师巡视,对有问题的小组和学生及时给予指导。这种教学模式优化了课堂结构,在学生主动建构知识的过程中将课堂上的互动引向更深层次,让学生动起来、让课堂活起来,实现了知识的应用创新。
1.5学习成果交流展示
在BB平台上,教师将课堂中观察到的问题进行梳理,将在课堂中动态性生成的资源和学生的作品收集整理后与学生分享,这些内容能被长期保存,在学生遇到问题时可随时查阅。另外,因病或参加其他活动缺席的学生可以利用这些资源来补课,学习困难的学生也可通过教师提供的资源进行补救性学习。同时,设立学习成果交流展示区,学生将自己的探究结果以及在探究过程中的心得与同班同学进行交流,实现思想的碰撞。
2研究意义
通过翻转课堂可以实现知识传授和知识内化过程的颠倒安排,使学生成为学习过程的主体,促进学生自学能力的提高,使学生自己掌控学习的进度和速度,并寻求教师的个性化指导。翻转课堂所倡导的“以信息技术带动教学结构变革和学生个性化全面发展”与新课程改革的核心理念“一切为了每一位学生发展”的要义相契合。翻转课堂的教学实践已在国内外多个地区取得极大的成功,促进了教育信息化的发展。在深化教育教学改革和全面推进教育国际化的过程中,以培养大学生终身学习能力为目标,积极探索培养高素质创新型人才的途径和方法已成为当前高等教育改革与发展的主题。首都医科大学启动了第四轮教育教学改革,其主题是“以学生学习成长为核心,以提升教育教学质量水平为目标,以内涵发展为基础,推进我校人才培养综合改革”。翻转课堂作为一种新兴的教学模式,颠覆了传统的教学过程,它将知识传递过程放在课堂外,学生借助于教师制作的教学视频和开放的网络资源自主完成知识的建构,而课堂则成为他们完成作业、探讨问题或得到个性化指导的地方。因此,在翻转课堂中,学生成为整个教与学过程中的主体,所有的知识都需要学生在自主学习和动手的过程中掌握。通过翻转课堂教学模式下细胞生物学的教学设计与应用,围绕教学改革精神,创造学生自主学习的良好氛围,提高学生的学习积极性,促进了学生自主学习能力的提升。
3需要注意的问题
通过翻转课堂的实践发现,在实施过程中要注意以下一些问题。
(1)翻转课堂的教学视频是学生学习的重要资源,教学视频的制作需要教师从视频的内容、视频的设计形式、视频的长短、视频的吸引力等方面思考,这要求教师认真研究教学内容,更要求教师具有现代信息技术知识和信息技术素养。
(2)翻转课堂需要学生在课外学习,积极参与课堂活动,学生的自觉性和学习能力是实施翻转课堂的基础。因此,针对一些学习意志力较差、学习能力不强的学生,还需要教师的引导和帮助,以培养他们的自主学习能力。
作者:袁源 王媛丽 杨树源 韩忠朝 张晓辉
[摘要]目的 探讨人脐带间质干细胞(MSC)的分离、纯化、扩增方法,研究其基本生物学特性。方法 无菌条件下收集剖宫产新生儿脐带,分别用组织块贴壁法和酶消化法获取脐带间质干细胞,进行原代培养。应用DMEM/F12培养液进行纯化和扩增培养。用流式细胞仪检测MSC的细胞表面标志。绘制细胞生长曲线并测定细胞周期。结果 两种分离方法均可获得MSC,原代培养12~14 d后可达90%融合,细胞可传代20代以上。流式细胞仪检测结果显示,脐带MSC强表达CD13、CD29、CD44、CD105,弱表达CD106,不表达CD34、CD11a、CD14、CD31、CD45。结论 脐带MSC在体外有较强的增殖能力,可作为组织工程的种子细胞。
[关键词] 脐带;间质干细胞;生物学;细胞分离
[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
间质干细胞(MSC)是最早由FRIEDENSTEIN发现,存在于骨髓中的一类成体干细胞,可在体外培养扩增,并能在特定条件下分化为成骨细胞、成软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞,是细胞工程重要的种子细胞之一[1]。近年来,国内外多个实验组报道了骨髓MSC(BMMSC)体外特定条件下能转化为神经元样细胞,使BMMSC受到了越来越多的关注[2]。但在临床上,骨髓取材较困难,供体有限,随年龄增长BMMSC增殖能力、多向分化能力下降,且有病毒污染的可能[3]。这些限制了BMMSC的进一步临床应用。寻找其他来源的MSC成为近年来的研究热点。新近有研究报道MSC不仅存在于骨髓,还存在于外周血,尤其是脐带血,更有研究报道从胎儿肝脏、肺脏、肾脏等部位提取到了MSC[4],表明MSC 不仅存在于血液系统,也存在于实质组织内。但脐带血MSC含量稀少,分离极其困难,胎儿MSC的应用则受到伦理学的限制。脐带血及胎儿内脏均存在MSC,脐带作为新生儿的一部分并且是分娩废弃物,其中是否也含有并能否提取到足量的MSC引起本研究室的关注。本文拟探讨从脐带获取MSC的方法及其基本生物学特性。
1 材料和方法
1.1 材料 脐带组织取自天津市中心妇产医院剖宫产足月新生儿,均经父母授权同意。主要试剂和诱导剂:DMEM/F12培养液(Hyclone公司)、胎牛血清(Fe-talbovineserum,中国医学科学研究院血液病研究所)、碘化丙啶(BD公司)、胶原酶Ⅳ(Sigma公司)、BrdU(Sigma公司)、兔抗人BrdU抗体(北京中杉生物技术公司)、SP试剂盒(北京中杉生物技术公司)、流式抗体(除FITC-CD105购自Ancell公司,其余均购自美国BD公司)。RT-PCR试剂购自Invitro-gen公司,引物由上海博亚生物公司合成。
1.2 脐带MSC的分离 采用了两种脐带MSC的分离方法,分别是组织块贴壁法和胶原酶消化法。
1.2.1组织块贴壁法 将脐带从手术台上取下,无菌条件下浸入DMEM/F12培养液中,4 ℃保存,超净台内取出脐带,PBS冲洗,冲去脐静脉及动脉内的残存血。将脐带剪碎至1 mm3 大小组织块。组织块接种于含DMEM/F12培养液(含体积分数为0.1的FBS,25 mmol/L谷氨酰胺,105U/L青霉素,100 mg/L链霉素)50 mL的塑料培养皿中,放置于37 ℃、体积分数0.05的CO2 饱和湿度的孵箱内培养。1周后,去掉组织块更换培养液。以后每 3 d 换液1次。细胞长到80%融合时,用2.5 g/L胰蛋白酶和0.2 g/L的EDTA混合液消化(在显微镜下控制消化时间),以8.0×103 /cm2 的密度接种于传代培养瓶(T-25)中进行扩增培养。
1.2.2胶原酶消化法 开始同组织块贴壁法,脐带剪碎至1 mm3 大小组织块后转移至1 g/L胶原酶Ⅳ中,37 ℃持续搅拌消化30 min,随即用1 g/L胰酶37 ℃持续搅拌消化30 min。细胞筛过滤,滤液离心,PBS洗2次。以1.0×106 /cm2 的密度接种于含DMEM/F12培养液(含体积分数为0.1的FBS,25 mmol/L谷氨酰胺,105U/L青霉素, 100 mg/ L链霉素)的T-25塑料培养瓶中。3~4 d后更换培养液,去掉未贴壁细胞。以后每3 d换液1次,至细胞融合传代。
1.3 细胞表面分子标志检测 分别取第3、5、10代的脐带MSC,去掉培养液,PBS洗2次,用2.5 g/L胰蛋白酶消化,PBS洗涤后制成浓度为3.0×109 /L的单细胞悬液,每个Ep-pendof管加100 μL细胞悬液,共12个管。1号和2号管为阴性对照,分别加入5 μL抗鼠的IgG1-FITC和IgG1-PE单克隆抗体(单抗);其余10管分别加入抗人的CD13-PE、CD14-FITC、CD31-PE、CD34-PE、CD45-PE、CD11a-PE、CD29-PE、CD105-FITC、CD106-PE以及Cy-chrome-HLA-DR单抗各 5 μL 。4 ℃孵育30 min,流式细胞仪检测。
1.4 细胞增殖能力测定
1.4.1细胞生长曲线 分别取原代及第2、6、12代脐带MSC,调整细胞密度至4×107 /L,接种至24孔板。第2天起每天取3孔进行细胞计数,取平均值。连续测8 d,绘制细胞生长曲线。
1.4.2BrdU掺入实验 BrdU可以随细胞分裂在S期进入细胞核DNA,并标记细胞,可以将其作为判断细胞增殖能力的指标。细胞传代后,将BrdU以 200 μmol/ L加入培养液。48 h后,行BrdU免疫组化染色检测其标记率。
1.5 克隆形成能力的测定 取培养的第2代脐带MSC制成细胞悬液,计数后吸取适量接种于6孔板,调整孔内细胞密度为10/mm2 ,3 d换液1次,7 d后取出6孔板,PBS洗涤后用姬母萨染液染色,计数孔中的集落数,计数标准为50个细胞以上者计为1个集落。
1.6 RT-PCR检测 分别取3×106 个第3代UCMSC,以Trizol提取总RNA,逆转录为cDNA,反应体系含2 μg总RNA,25 mg/L随机引物,0.5 mmol/L dNTP, 1.5 mmol/L MgCl 2 ,10 mmol/L DTT,1×buffer和2 μL M-MLV。PCR法检测OCT-4 mRNA表达。引物序列Primer 1: 5′-GAGTCCCAGGA-CATCAAAGC-3′,Primer 2: 5′-CTTCCTCCAC-CCACTTCTGC-3′。PCR产物序列长度228bp。PCR反应条件为94 ℃ 45 s,58 ℃ 1 min,72 ℃ 45 s ,共30个循环。
1.7 细胞周期测定 分别取第3代及第8代脐带MSC,消化后离心,PBS洗涤2次。50 mg/L碘化丙啶标记细胞, 100 mg/L 的RNA酶处理。行流式细胞术检测细胞周期。
1.8 透射电镜观察脐带MSC的形态和超微结构 将生长良好的第3代脐带MSC用2.5 g/L胰酶消化后,PBS清洗,2000 r/min离心10 min,以体积分数为0.02的戊二醛固定,透射电镜下观察。
2 结果
2.1 脐带MSC的分离、纯化及扩增 用组织块贴壁法分离脐带MSC,1周后于组织块间隙已可见散在分布的长条索状纺锤形细胞(图1)。此时,去掉组织块,更换培养液。倒置显微镜下可见几个或十几个散在分布、贴壁生长的细胞集落。每个集落细胞数从十几到几十个不等,细胞形态与骨髓来源MSC相似,多为两个突起的长梭形或扁平形的成纤维样细胞,少量为多突起的星形样细胞。细胞折光度好,核仁明显,胞体较骨髓MSC稍宽 大。2周后,每个细胞集落细胞数达到上百个或数百个。细胞形态渐变为均一的纺锤形。3周左右细胞达到80%融合。此时以2.5 g/L胰酶消化,按 1∶ 3的比例传代。传代后的细胞约每3 d即可达到90%~95%融合,需再次传代或冻存。用胶原酶消化法分离脐带MSC,第2天即看见有少量形态各异的贴壁细胞,散在分布(图2)。1周左右时,贴壁细胞形成集落,占优势的是成纤维样细胞,此外还可见少量鹅卵石样细胞组成的集落,考虑为脐静脉内皮细胞。成纤维样细胞增殖能力旺盛,至2周左右可达到80%融合,脐静脉内皮细胞生长则受到明显抑制。2.5 g/L胰酶消化,传代后可得到纯化的成纤维样细胞(图3)。传代后的细胞形态无明显变化,性质稳定。每根脐带经2周左右原代培养结束时可获得6.5×105 个细胞,至少能体外培养4个月,传20代以上,扩增3×109 倍。
2.2 免疫表型测定 分别对第3、5、10代脐带MSC行FACS检测。结果表明各代间免疫表型无明显差异,均强烈表达CD13、CD29、CD105、CD44,弱表达CD106,不表达CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45。
2.3 增殖能力及细胞周期检测 本实验选择原代培养及第2、6、12代脐带MSC的生长曲线进行观察比较,发现不同代数细胞具有以下共同特征:培养潜伏期12~24 h,2 d后进入对数生长期,对数增殖期持续4~5 d,7~8 d后长满瓶底,进入细胞生长平台期,生长停止,12代以内各代间增殖能力无明显差别(图4)。取对数生长期,按照以下公式计算细胞倍增时间:DT= t ×log2/(logNt-logN0 )。结果表明,第2、6、12代MSC倍增时间分别为33.1、34.4、34.6 h。在BrdU掺入实验中,80%~90%细胞BrdU表达阳性,表明细胞有丝分裂旺盛,增殖能力强。流式细胞仪进行细胞周期检测表明,第3代和第8代脐带MSC细胞周期比较无明显差别,均为有80%~90%细胞处于G0 ~G1 期,表明细胞增殖活跃。该结果与骨髓及脐血MSC结果一致。
2.4 脐带MSC克隆形成能力测定 低密度接种到6孔板后,脐带MSC可形成散在分布的克隆,克隆大小形态各不相同。按以下公式计算克隆形成率,克隆形成率=平均克隆数/种入的单个细胞数×100%。本文结果表明,第2代脐带MSC克隆形成率为21.25%。2.5 RT-PCR检测结果脐带MSC的OCT-4 mRNA表达阳性(图5)。2.6 超微结构观察 透射电镜观察显示脐带MSC核大,不规则,核仁明显,常染色质多,异染色质少;胞浆少,有少量细胞器,以粗面内质网和线粒体为主,胞浆内有较多游离核糖体(图6)。
3 讨论
干细胞是指一类具有多向分化潜能和自我更新能力的细胞。依据其来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞是全能干细胞,理论上能分化为各种成体细胞,但其研究受到伦理学及法理的限制,且因胚胎干细胞的原始特性,其存在潜在致瘤性的危险。近期研究表明,部分成体干细胞也具有跨系甚至跨胚层分化能力。如神经干细胞可转化为造血干细胞,骨髓基质细胞分化为神经样细胞[5,6]。这些研究为成体干细胞的细胞替代治疗及组织工程研究打下了基础。近年来,MSC的概念越来越引起人们的重视。MSC最初是特指骨髓基质细胞,后来研究发现,在胎儿肝脏、肺脏、心脏等实质脏器及脐带血中均提取到了与骨髓基质细胞生物学特性相似、免疫表型相同的干细胞。因此将间质组织来源的与骨髓MSC生物学性状相似,具有多向分化潜能的细胞统称为间质干细胞[7]。MSC因其扩增迅速,免疫原性低,易于转染外源基因等优点使其成为组织工程最理想的种子细胞。本研究在脐带中提取到的细胞增殖能力强,形态及生理学特征与骨髓MSC相似。RT-PCR检测示OCT-4 mRNA表达阳性,OCT-4是胚胎干细胞特异性基因,对维持干细胞未分化状态具有重要作用[8],表明脐带MSC具有干细胞特性。流式细胞检测结果显示,脐带MSC强烈表达CD13、CD29、CD105、CD44,弱表达CD106,不表达CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45。CD29属于整合素家族,CD105是间充质相关抗原,CD14是单核巨噬细胞表面标志,CD11a是淋巴细胞功能相关抗原1α链,CD34和CD45是造血干细胞阳性标记,CD31是内皮细胞特异性抗原标记。本实验结果表明,脐带MSC表达间充质细胞特异性抗原标志而不表达造血干细胞、内皮细胞特异性抗原。这与骨髓、脐血、胎肺等其他组织来源的MSC流式细胞检测结果一致。目前尚未明确间质干细胞的特异性抗原标志,通常以细胞形态、流式细胞检测结果、多向分化潜能作为判断标准。我们据此认为脐带分离到的贴壁细胞也属于MSC,表明除骨髓、胎儿脏器外,MSC还存在于新生儿脐带组织。脐带中分离出MSC的重要意义在于,脐带作为分娩废弃物,来源广泛,取材方便,不受任何伦理及法理的限制。而本研究建立的分离培养方法更能高效、快速、大量地扩增MSC,这又是脐血源性干细胞所不能比拟的。已有研究证实,在脐带的连接组织Whartonjel-ly中分离出的细胞在特定条件下能分化为软骨细胞或神经样细胞,并表达神经烯醇化酶(NSE)等神经元特异性抗原。表明脐带来源的干细胞具有多向分化潜能,可以作为细胞替代治疗的种子细胞。本实验建立了相对成熟、稳定的体外分离培养、扩增脐带MSC的方法,有助于获得大量的MSC作为进行细胞治疗、基因治疗的靶细胞,以及组织工程研究的种子细胞,并为MSC最终应用于临床治疗奠定了理论基础。
(本文图1~6见封二)(略)
[参考文献]
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【关键词】血细胞分离机;肿瘤生物治疗;外周血采集;报警分析及处理
【中图分类号】R73 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2013)11-0618-02
肿瘤生物治疗技术(又称自体免疫细胞治疗技术)是指从机体自身外周血中分离的单核细胞,在经过体外激活和扩张后回输患者体内,可直接杀伤肿瘤细胞或病毒感染细胞,起到调节和增强机体免疫功能、防治肿瘤转移复发以及提高患者生活质量、延长生存期等。运用血细胞分离机进行外周血采集时常会遇上一些报警故障。为探讨各常见报警发生的原因,寻求其预防、处理的方法,本文对我院自2009年至今进行的2103例肿瘤生物治疗患者外周血采集进行研究。现将在采集过程中常见的报警原因分析及处理简述如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料 2103例肿瘤生物治疗患者中:肺癌491例,肝癌432例,乳腺癌228例,黑色素瘤437例,肠道恶性肿瘤313例,其他恶性肿瘤202例。处理血量(1600~2500)ml;采集时间(50~90)min;每例采集次数1次。
1.2 外周血采集方法 应用COM.TEC血细胞分离机,选择程序8-干细胞采集程序进行采集。穿刺两条血管(一般为两条普通大静脉)作血管通路;血流量30ml/分~50 ml/分,总共处理3个~5个循环血量(成人一般为1600ml~25 00ml)。全程采用ACD-A抗凝剂抗凝,全血与抗凝剂的比例为8∶1~10∶1。采集过程常规口服或静脉推注10%葡萄糖酸钙3支~5支预防低钙血症,采集全程心电监护。
1.3 研究方法 观察每次血细胞采集出现的报警,并对其发生可能原因进行分析,作出预防、处理的方法。
2 结果
血细胞分离机在采集肿瘤生物治疗患者外周血中经常会出现报警,但绝大多数可由有经验的操作人员自行排除,不影响采集的效果。
3 讨论
血细胞分离机在采集中常见的报警有:进血管路压力太低、回输管路压力过高、抗凝剂太低、无置换液、空气探测器报警、离心机内渗液、溶血等,其中前5类报警最常见,与文献报道的相似[1]。各常见的报警发生的可能原因及预防处理措施简述如下。
3.1 进血管路压力过低(Alarm Inlet Pressure too low)
3.1.1 可能原因 患者本身的血管细小,尤其是长期化疗、血管破坏严重者;穿刺针刺破血管,引起穿刺部位血肿形成;患者情绪紧张、寒冷、疼痛的刺激或枸橼酸盐中毒引起血管痉挛;分离管道扭曲、折叠;静脉插管血栓形成造成管腔堵塞,或静脉插管位置改变致出血孔紧贴血管壁;盐水管路连接错误或夹子处关闭状态。
3.1.2 预防及处理 检查并去除原因。选择粗大血管,提高穿刺成功率;采集前做好解释工作,消除患者恐惧心理;注意保暖,盖好被子,寒冷季节可开放暖气等措施预防血管痉挛;采集中密切观察穿刺部位有无肿胀,管道有无扭曲、折叠等;采集前及采集过程定期予口服或静脉推注10%葡萄糖酸钙可预防及纠正枸橼酸盐中毒[2];让患者反复握紧松开压力球,并在上臂绑上弹力带。必要时可将出入路进行交换。
3.2 回输管路压力过高 (Alarm Reture Pressure too high)
3.2.1 可能原因 返血管路折叠、扭曲;返血管路侧穿刺针头堵塞;返血管路侧静脉渗漏引起局部血肿;回路阀关闭;管道安装不正确。
3.2.2 预防及处理 检查并去除原因。调整穿刺针位置或重新穿刺;检查管路和回路阀的位置,及时发现和纠正回血线路管道扭曲和回路阀关闭等原因造成的回血压力高报警。
3.3 抗凝剂太低(Alarm ACD too low)
3.3.1 可能原因 抗凝剂袋已空、抗凝泵管线从泵中脱出或未将滴壶放入滴数感应器中、抗凝泵管线在抗凝剂泵之前发生漏液、抗凝剂管路上的夹子关闭、抗凝剂液面过高、滴数感应器被遮住或太脏。
3.3.2 预防及处理 更换抗凝剂、检查抗凝剂针接头、装好滴壶、打开抗凝剂管路夹子及降低抗凝剂液面(1cm以下)。
3.4 无置换液(Alarm No-replacement-fluid)
3.4.1 可能原因 置换液探测器中是空管;探测器中有气泡或泡沫阻断信号。
3.4.2 预防及处理 更换置换液,先将管路从探测器中取出,按开始(START)键,待该管路重新充满后再放回探测器中;排除气泡,再将置换液管路重新装入到探测器中。
3.5 空气探测器报警(Alarm Air Detector)
3.5.1 可能原因 回流滴量腔中的液面水平下降过多,滴量腔管壁上有气泡或滴量腔与感应器的接触不良;空气探测仪功能不良。
3.5.2 预防及处理 检查并去除原因。按下排气键(Deaerate)将滴量腔彻底充满;敲打滴量腔除掉气泡;清洁感应器。重新安装进口空气探测室,确认它与传感器接触良好。
3.6 离心机内渗漏(Alarm Leakage in Centrifuge)
3.6.1 可能原因 离心机离心腔内的耗材发生泄漏;外面的液体流进离心室。
3.6.2 预防及处理 必须更换新的耗材,并将离心腔和分离盘充分擦干;确保没有液体从外面流进离心室中。
3.7 溶血(Alarm Hemolysis)
3.7.1 可能原因 血浆相对透明,不过其颜色已经变成橙色或红色(可能发生溶血);血浆管路中有较多的红细胞、气泡、泡沫。
3.7.2 预防及处理 再不能除外溶血的情况下应停止分离,更换耗材;将血浆管路从溶血监测器上移开,重新开始分离,待血浆中无气泡或清亮后立即重新安装血浆管路。
参考文献:
[1] 李爱萍;赵晓芳;白洁 血细胞分离机在机采血小板采集中常见报警故障[J];中国输血杂志;2011年11期
[2] 金慧玉 低体重患儿外周造血干细胞采集过程的护理[J];护士进修杂志;2011年23期
关键词:细胞生物学;教学问题;改革;自主学习
一、分析教学存在的不足
(一)实验教学安排的时间过少。在传统的课堂教学中细胞生物学主要强调理论教学,很少结合实验教学,即使部分结合实验教学,但采用的方式过于死板,对学生来说理论教学是就是固定不变的,同时实验操作与所观察的实物又非常有限,导致很难将抽象的理论形象化,增大了对理论知识熟练掌握的难度。因此,如果能改变一下教学手段,如播放一些实验操作的录像,让学生观看一些具体的实物,播放一些flash动画,让学生对所学的知识形象化,最后让学生在实际的实验操作中加深印象,这样就能使枯燥的理论知识更容易被理解和掌握。
(二)教材内容的陈旧。细胞生物学是一门不断发展,更新的学科。传统的教学中使用的教材有些内容过于繁杂,没有突出重点内容。而教师在授课过程中没有及时更新,在讲授基本知识时,传输给学生的只有书本知识。此外,不能适当结合自己的科研进展,致使授课内容缺乏先进性和启发性,进而使学生们缺乏兴趣听课,课堂教学效率自然非常低。
(三)学生的自主学习能力差,做不到课前预习课后复习。假使一切的外在条件都达到了,学生不去主动学习,单靠老师课上几十分钟的教学还是不够的。学生要提前预习,在预习中将所遇到的问题带到课堂上来,缩短老师课上的基础教学时间,这样学生所获得的知识点和内容肯定也就更多更广。课后复习,把所学的知识整理,归纳、总结。就算过去很久的时间,回头看看笔记,也能回顾起曾经学习的相关内容。
(四)缺少该学科的比赛。都说团结协作能创造新的天地。每位学生掌握的程度不一样,或者说,每位教学老师所突出的领域不一样,致使学生所拓展的内容不一样。所以,创办该类型的比赛,让学生之间交流,让老师之间交流,指导老师去探索,去传授,而比赛要求能让学生去挖掘新天地。知识竞赛换来的只会是对知识的了解,如果能通过实验结合,让他们自己去挖掘,也许是给学校带来创造诺贝尔生物学奖的一线生机。
二、展望生物学未来的措施
(一)鼓励学生适当去实验室做实验,同时放映一些细胞生物学教学录像,让学生轻松感性地学习。每门课都是坐在教室,听课做笔记,学生多少有点想偷懒的心思。为了使课堂教学改革顺利进行,可以引进教学录像片,如显微镜的使用、肿瘤细胞发生,细胞的分化、细菌的分离与纯化方法、细胞的生理化反应、物质的跨膜运输等。在整个教学过程中,按照教学目标和教学对象的特点选择合理的文字、图形、图像、声音等多媒体信息要素,并利用计算机技术对其进行辅助教学,为学生创设多样化的课堂教学情境,把抽象性的、阐述性的教学内容转变为具体的、生动形象的感性素材,通过增强和丰富教学过程的外部刺激,从而达到提高教学质量的目的。在细胞生物学课程的讲授过程中,需要采用大量的图片、动画、影片等,以多媒体课件的形式进行展示,再加上讲述时进行生动的描述和设置一些启发式的问题,能极大地激发学生的听课兴趣,产生很好的教学效果。
(二)教学与科研相结合。教材里的内容是有限的,每位教师都不能单纯地搞教学而脱离科学研究工作。只有长期参加科研实践的教师,才能使所授课程的内容更加具有前沿性、独创性和启发性。例如在介绍细胞分化时,将肿瘤细胞的研究进展及干细胞的分化联系起来,在授课过程中插入细胞培养的方法、肿瘤细胞及干细胞的研究思路、实验过程,以及最终获得的实验结果,将理论与实践相结合起来,更加贴近实际,不仅通俗易懂,而且大大激发了学生听课的兴趣,同时也培养了学生解决实际问题的能力。
(三)引导学生自主学习。传统的教学形式存在一些不足之处,如课堂上,教師只顾自己讲,学生只顾听,师生之间没有情感交流,缺少互动,常此以往,学生容易觉得听课乏味,从而失去听课的兴趣。相反,如果教师在准备课程时,布置一些问题让学生去思考,课堂上给予一定的时间和机会进行充分研讨,甚至让学生自己走上讲台去试讲,去发表各自的观点,锻炼学生们的表达能力和独立思考能力,让学生们积极、认真、充分地参与课堂教学过程。通过对学生课前预习的了解,掌握学生对新知识点的不足,对症下药,这样既可以充分调动学生听课的积极性,又可以提高老师讲课的热情,发挥老师的特长。
(四)荣誉能使人进步。创办小规模的比赛,设立不同的奖项,学生之间存在竞争,适者生存,他们就会向更深层次的方向探索。再来大规模的比赛,既可以使来自不同地方的学生相互交流,发现不足,也可以促进教师之间科研的交流。不把教学当成一项任务,把它当作是探索。这样不仅使老师有兴趣,学生也是兴致勃勃。
三、结束语
细胞生物学是一门不断发展,不断更新的学科,当今教学道路上,学生才是主体,教师在今后的教学上必须充分结合学生的兴趣爱好去拓展,充分挖掘学生的潜能,变潜能为能力。只有不断的发现问题与弊端,丰富教学内容,改革教学方法,才能找出适应学生的教学方式,才能更好的传输知识,拓展学生的知识面,从而显著提高教学质量与教学效果。
参考文献:
[1]杨琳,张武,阿周存,苏锡钧.《细胞生物学》实验教学改革刍议[J].吉林农业,2017(16).
[2]翟中和.我对写《细胞生物学》教材的一些想法[J].高校生物学教学研究(电子版),2013(01).
摘要从教学内容、教学过程和考核方式等方面介绍了研究生细胞分子生物学课程的教学开展与体会,为适应多研究方向的研究生培养要求、提高教学效果提供参考。
关键词研究生;细胞分子生物学;教学;内容;考核
扬州大学硕士研究生培养方案课程设置将细胞分子生物学作为生物学一级学科的学位课程,包含植物学、动物学、生理学、水生生物学、微生物学、遗传学、发育生物学、细胞生物学、生物化学与分子生物学、生物物理学、生态学等11个生物学二级学科。扬州大学是江苏省属重点综合性大学,目前设有27个学院,11个生物学二级学科分散在生物科学与技术学院、农学院、兽医学院、医学院,各二级学科的研究方向也较广泛,如何适应这种多学院、多学科和多研究方向的硕士研究生培养要求,提高教学效果,扬州大学不断进行尝试、改革,构建了适合各二级学科培养目标要求的细胞分子生物学教学体系,现将这门课程的教学内容、教学过程和考核方式介绍如下。
1细胞分子生物学的教学内容
细胞分子生物学是随着细胞生物学和分子生物学发展而兴起的一门较新的学科,是一门在分子水平上研究基因对细胞活动调控以及各种细胞结构的形成和功能执行的科学[1]。对生物学专业的研究生来讲,本科阶段都学过细胞生物学和分子生物学这2门课程,因此研究生所开设的细胞分子生物学课程体系应该和本科生的课程体系有所区别。由于传统的细胞分子生物学教材与细胞生物学和分子生物学在内容上有很多雷同,若采用这些教材,很容易使研究生对该门课程失去兴趣。扬州大学将该门课程的教学内容分为4个部分:细胞结构、细胞遗传、细胞代谢与调控、细胞发育,该校没有选择任何固定教材,仅仅指定少数最新出版的教材作为参考书,如韩贻仁主编的分子细胞生物学[2]、Gerald Karp主编的Cell and Molecular Biology:Concepts and Experi-ments等[3]。
2细胞分子生物学的教学过程
扬州大学细胞分子生物学的授课对象差异比较大,学生的来源和专业背景也不同,在教学过程中,笔者尝试使用开放式教师、开放式教学和开放式课堂的教学方法。
2.1开放式教师
以往的研究生课程都是由固定的教师一上到底,由于教师的精力有限,不可能对细胞生物学各个领域的前沿知识都熟悉。为了解决这一问题,扬州大学采用不固定教师上课的制度,跨学科跨学院请资深教师进行授课,确保学生能够了解该领域的基本知识与前沿动态。设置的4个部分教学内容中,每一部分由1~2位专业教师负责主讲,教师可结合自己的专业背景,根据不同教学模块,设置具体的教学内容,不拘泥于任何教科书进行授课。有些教师的研究方向是植物,对植物细胞分子生物学的研究进展和前沿动态比较熟悉,讲授植物细胞分子生物学可以做到深入浅出,而对动物细胞分子生物学的讲授效果会比较差,因此主讲教师可选择来自植物、动物、微生物、病毒等研究方向的老师。对于学生,有些是来源于农学院,其背景知识和兴趣侧重在植物方面,而有些来源于医学院或兽医学院,其背景知识和兴趣侧重在动物方面,这就要求选择具有不同学科背景的教师。开展开放式的教学方式,满足不同学生的要求。
2.2开放式教学
由于细胞生物学是生命科学的前沿学科之一,因此在把握现有教材和参考资料的基础上,教学过程中要结合实际将细胞生物学相关领域的新进展、新知识、新方法介绍给学生,拓宽学生知识的深度、广度,培养其对未来工作的适应能力。
在每一个教学模块中,教师可通过不同的教学方式讲解不同侧重点的专题。如细胞结构部分包括讲了2个专题,一个是细胞内膜系统:结构、功能、蛋白质分选和膜泡运输,另一个是细胞骨架与细胞运动。内膜系统一般是指内质网、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)5类细胞器膜的总称,而广义的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有细胞器膜的总称。在本科细胞生物学教学过程中,这些细胞器的形态结构、功能和发生是分别独立介绍。虽然这些细胞器具有各自独立的结构和功能[4],但它们又是密切相关的,尤其是它们的膜结构是可以相互转换的,转换的机制则是通过蛋白质分选和膜泡运输来实现的。在讲授内膜系统时,可通过蛋白质合成这条线将这些相关内容串联起来讲述。由于核糖体在蛋白质合成上与内膜系统互为一体,因此将核糖体也加入进来,同时向上讲可以提及细胞核中核糖体大小亚基及mRNA的合成,向下还可讲述细胞膜上的蛋白功能,从而用蛋白质合成一条线将细胞的三大结构即细胞膜、细胞质和细胞核联系了起来。同时,也启迪研究生自己去找线索,找出一根主干,将尽可能多的内容串起来。又如细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化分裂等一系列方面起重要作用,因此对细胞骨架的研究是近代生命科学中最活跃的研究领域之一,它的快速发展主要得益于大型分析仪器的应用和实验方法技术的改进。在这一部分内容的教学中,可重点向学生讲解细胞骨架的研究方法,包括每种方法的原理、基本过程和结果分析,以最新的国外权威期刊上发表的细胞骨架方面的论文为例,向学生介绍细胞骨架的研究是如何开展的。
2.3开放式课堂
研究生课堂和本科生课堂相比,讲授内容量非常大。笔者一般会在课后将课件提供给学生,使他们在课堂上不用花太多精力记笔记,而是将主要精力集中到听课上,跟着教师的引导考虑问题,这样使其思维保持很高的兴奋度,且感到疲劳。在严格遵守课堂纪律的前提下,在上课时要尽量调动学生的积极性,以开拓学生的思维,培养创造性。课后要让学生自己阅读指定或推荐的原始文献,或者让他们自己到网上查阅自己感兴趣的问题,以此可培养学生阅读文献、查找资料、进行科研的能力。
3细胞分子生物学的考核方式
作为生物学一级学科硕士研究生的学位课程,细胞分子生物学的考核以考试为主,考虑到研究生学习细胞分子生物学课的目的主要是为了提高学生利用学到的细胞生物学知识解决课题研究中的问题,实用性较强,因此笔者选用开卷考试的形式,所出的试题都是综合性的分析题,在考场内学生可以查阅任何参考资料,但参考资料中没有现成的答案,促使学生综合运用所学知识,通过仔细分析才能得出答案。这种考核方式一方面提高了学生独立思考问题和解决问题的能力,另一方面也使教师了解了学生对这门课程的掌握情况,检验教学质量,很大程度上促进了以后教学的开展。
4参考文献
[1] 王石平,金安江.分子细胞生物学研究性教学模式的改革实践与思考[J].华中农业大学学报:社会科学版,2008(2):134-137.
[2] 韩贻仁.分子细胞生物学[M].2版.北京:科学出版社,2001.
关键词: 植物保护 普通微生物学 课程分析
2012年,青岛农业大学被评选为山东省首批应用型人才培养特色名校建设单位。我校的植物保护专业不仅是首批国家级特色专业,而且是首批山东省应用型人才培养特色名校工程重点建设专业之一。为了全面落实培养应用型高级人才的培养目标,学校出台了《青岛农业大学关于修订专业人才培养方案的指导意见》,新的专业人才培养方案重点强调应用型导向、产业导向、行业导向和专业导向,让毕业生切实面向产业、行业和专业生产一线需求。
植物保护专业是青岛农业大学的特色专业,主要培养掌握植物病源生物的诊断和识别及综合治理等植物保护学科的理论和专业知识,具有植物病源生物预测和综合治理的基本技能,能胜任在科研院所、检验检疫部门及相关公司从事基础研究、产品开发、应用推广和经营管理等工作的应用型高级人才。2014年实施的植物保护专业人才培养方案中,规定了毕业生应该具备五个方面的知识和能力,其中第一条就明确规定毕业生应该掌握数学、化学、生物化学、植物学、植物生理学、普通遗传学和普通微生物学等学科相关理论与知识。而且将普通微生物学位列植保专业十大专业核心课程之中。由此可见,普通微生物学对植保专业学生的重要性。主要因为微生物学是一门在分子、细胞或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律,并将其应用于工业发酵、医药卫生、农业生产、生物工程和环境保护等实践领域的科学,根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物,控制、消灭或改造有害微生物,为人类社会进步服务[1]。
为了更好地培养适应社会需求的应用型和创新型高级人才,本文对植物保护专业开设的普通微生物学这门课程进行了课程分析。
一、课程定位和性质
在我校,普通微生物学主要是针对植物保护、农学、植物科学与技术、种子科学与工程、烟草、园艺、茶学、环境科学、环境工程、农业资源与环境等专业学生开设的一门学科(专业)基础课程。通过该课程学习,为学习其他专业课程奠定坚实的微生物学基础。
在植物保护专业课程体系中,普通微生物学安排在第四学期开课。相关先修课程包括高中时学习的《生物》,大学一年级已开设的《普通化学Ⅰ》、《有机化学Ⅲ》和《分析化学Ⅲ》。在第四学期同时开设的相关课程有《基础生物化学》、《普通植物病理学》和《普通微生物学实验》。通过高中《生物》学习,同学们已经具备分子与细胞、遗传与进化、稳态与环境等相关知识体系[2],对普通微生物学中关于微生物的细胞结构、遗传变异和微生物的生态等相关知识点的学习有所帮助。已修的化学课程为普通微生物课程中关于渗透压、化学消毒剂、大量元素和微量元素等知识点的学习打下基础。因此,普通微生物学中对于这些知识点的介绍可做相应删减。普通微生物学跟同时开设的《基础生物化学》、《普通植物病理学》和《普通微生物学实验》之间相关性更大。比如,《基础生物化学》中关于代谢途径的知识点是重点讲解内容[3],因此关于微生物代谢的知识点在普通微生物学课程中可以简化讲解。《普通植物病理学》中关于植物病原微生物的学习,可以使学生更深入地理解关于原核和真核微生物这部分的知识[4]。《普通微生物学实验》是普通微生物学理论课的配套课程,通过实验印证课堂内容,加深对微生物的感性认识和基础理论知识及原理理解[5]。
普通微生物学的后续相关课程包括《普通遗传学》、《农业植物病理学Ⅰ》、《农业植物病理学Ⅱ》、《植物化学保护Ⅰ》、《植物化学保护Ⅱ》、《普通植物病理学实习》和《植保专业科研训练与课程论文(设计)》等。扎实的微生物知识可以为后续理论或实践课程学习奠定坚实的基础。同时,后续课程学习加深了学生对微生物知识点的理解和掌握。
二、教学目标
教学目标是教学内容、教学方法手段及考核方式选择的基础。为了更好地培养适应社会需求的应用型和创新型高级人才,普通微生物学关于教学目标的设置分为不同的目标层次。首先,从知识目标上,学生应该从分子、细胞或群体水平上掌握微生物的细胞形态及构造、类群、营养与代谢、生长及控制、遗传和变异、生态分布、分类鉴定等基础理论知识。掌握研究微生物的主要技术和方法。其次,从能力目标层次上,要求学生利用微生物学的基础理论知识和基本研究方法,分析和解决日常生活、生产实践和科研中遇到的相关问题,具有良好的知识迁移能力。最后,在素质目标层次上,使学生在学习普通微生物学课程的过程中,培养独立思考、严谨求实的治学态度,培养学生的团队合作与创新精神,培养学生不折不挠、爱岗敬业的职业道德素质。
三、课程内容设计
本课程将选用周德庆主编的微生物学教程(第3版)。本书被教育部列为“普通高等教育‘十一五’国家规划教材”。本书是一本结构严密、内容丰富、知识新颖和可读性强的基础课启蒙教材。本课程总计32学时,共2学分;每周2课时,每次2学时,历时8周。根据植物保护专业的特点及学时安排,在课程内容设置上对教材略作删减和调整,比如,把教材关于传染与免疫的内容更换为微生物资源的开发与利用,介绍如何根据微生物的特点进行微生物资源的开发利用,以及微生物化肥和微生物农药等跟植物保护专业息息相关的知识。同时,在讲解原核微生物、真核微生物及病毒等章节时,联系实际、多举例介绍该种微生物对植物的致病或保护作用。
总体上,本课程共计十章内容,具体安排是:绪论(2学时);原核微生物的形态、构造及功能(4学时);真核微生物的形态、构造及功能(4学时);病毒和亚病毒因子(4学时);微生物营养和代谢(4学时);微生物的生长及其控制(2学时);微生物遗传和变异(4学时);微生物生态(4学时);微生物的分类和鉴定(2学时);微生物资源开发与应用(4学时)。
四、学情分析
植物保护专业人才培养方案(2014级实施)规定,学生在第四学期需要修满21门课程,课内学时数超过512个学时,平均周学时数为30.4个学时,因此学生学习压力大,业余时间少。根据以往教学经验,本专业学生在学习微生物课程时,比较难掌握的内容包括微生物营养类型、新陈代谢、遗传与变异等。加之本课程教材内容多,学时少,记忆型知识较多,教学内容枯燥,晦涩。因此,学习本课程时,需要学生集中注意力,认真听课做笔记。但现代学生普遍对手机依赖性高,自控力较差,这就需要教师采用多种教学方法,抓住学生注意力,引导学生掌握知识。
五、教学方法与手段
跟植物和动物相比,微生物形态小,肉眼几乎不可见,较为抽象。教师要采用多种教学方法,以抓住学生注意力为核心。
在课堂上,本门课程教学过程以PPT多媒体为主要载体,以讲授为主,PPT的呈现形式应该注重以下几点:内容条理清晰、重点突出;对知识点及时进行归纳、总结;增加图片、表格动画等,减少文字,并且讲解时做到先形象(图片、流程图、视频动画),后概念(文字);难点问题要结合板书讲解。知识点讲解要与日常生活、社会热点结合,与教师自身经历、科研相结合,同时语言幽默生动,增强教学效果。每次上课,先以提问方式回顾上节课内容,可以提高同学们的注意力,知识连贯性。课间放些微生物相关视频、歌曲,提高学生兴趣。
课堂外,要充分利用学校网络教学平台,在线答疑解惑。鼓励学生参加学校组织的相关技能大赛或进入实验室进行科研训练,提高动手能力的同时培养严谨求实的科研态度,为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才奠定良好基础。
六、考核方式
本门课程考核方式为闭卷考试,成绩分三部分:即卷面成绩占70分,平时占20分,考勤成绩占10分,满分100分。试卷分基本题型、扩展题型和提高题型,要求试题内容覆盖整个课程,难易适中。考勤主要通过不定期点名、课前提问等方式检查,要求学生不迟到,不无故缺席,提高学生课程参与度。平时成绩主要包括课堂提问、检查课堂笔记。
七、教学反馈与教学效果
教学效果的评价与反馈包括多种形式:首先,学校学院组织相关领导、督导或同行随机听课,在监督的同时给出建设性意见并传授教学经验;其次,对学生发放调查问卷,对教师的教学方法提意见、建议,教师快速、及时和高质量地反馈;课程结束后,学生通过学校评教系统给教师上课情况和学生打分。考试结束后,教师根据学生卷面情况给出详细的试卷分析,真正做到“以教评教”、“以学评教”相结合。
通过以上七个方面的课程分析,我们对植保专业的普通微生物学具体授课环节进行了调整和优化,提高了教师的教学水平和同学们的学习兴趣,从而为更好地培养适应社会需求的,具备较好普通微生物学综合技能的应用型和创新型植物保护专业人才奠定基础。
参考文献:
[1]周德庆.微生物学教程[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]朱正威,赵占良.生物[M].北京:人民教育教育出版社,2007.
[3]朱新产,高玲.基础生物化学[M].北京:中国农业出版社,2015.
[4]许志刚.普通植物病理学[M].北京:高等教育出版社,2009.