細胞生物學研究進展范例6篇

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細胞生物學研究進展范文1

1 成纖維細胞的來源及其生物學特性

成纖維細胞(fibroblast)是結締組織中最常見的細胞,由胚胎時期的間充質細胞(mesenchymal cell)分化而來。在結締組織中,成纖維細胞還以其成熟狀態—纖維細胞(fibrocyte)的形式存在,二者在一定條件下可以互相轉變。

不同類型的結締組織含成纖維細胞的數量不同。通常,疏松結締組織中成纖維細胞的數量比同樣體積的致密結締組織中所含成纖維細胞的數量要少,故分離培養成纖維細胞多以真皮等致密結締組織為取材部位[2,3]。

成纖維細胞形態多樣,常見的有梭形、大多角形和扁平星形等,其形態尚可依細胞的功能變化及其附著處的物理性狀不同而發生改變。成纖維細胞胞體較大,胞質弱嗜堿性,胞核較大呈橢圓形,染色質疏松著色淺,核仁明顯。電鏡下,其胞質可見豐富的粗面內質網、游離核糖體和發達的高爾基復合體,表明它具有合成和分泌蛋白質的功能。成纖維細胞尚可合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網狀纖維及有機基質。它合成的前膠原蛋白分子經內切酶作用,聚合和重排,可形成與成骨細胞合成分泌的膠原原纖維一樣具有64nm(640?)周期橫紋的膠原原纖維,膠原原纖維經互相粘合形成膠原纖維。經檢測,這兩種細胞合成分泌的膠原纖維均是Ⅰ型膠原纖維,在形態和生化結構上完全相同[4,5]。

處于成熟期或稱靜止狀態的成纖維細胞,胞體變小,呈長梭形,粗面內質網和高爾基復合體均不發達,被稱為纖維細胞。在外傷等因素刺激下,部分纖維細胞可重新轉變為幼稚的成纖維細胞,其功能活動也得以恢復,參與組織損傷后的修復。另外,在結締組織中,仍保留著少量具有分化潛能的間充質細胞,它們在創傷修復等情況下可增殖分化為成纖維細胞。

2 成纖維細胞在一般創傷修復中的表現

各種創傷均會造成不同程度的細胞變性、壞死和組織缺損,必須通過細胞增生和細胞間基質的形成來進行組織修復。在此修復過程中,成纖維細胞起著十分重要的作用。以傷口愈合過程為例,成纖維細胞通過有絲分裂大量增殖,并從4~5天或6天開始合成和分泌大量的膠原纖維和基質成分,與新生毛細血管等共同形成肉芽組織,填補傷口組織缺損,為表皮細胞的覆蓋創造條件。在傷口愈合中,成纖維細胞主要來源于真皮層的局部成纖維細胞和未分化的間充質細胞,以及血管周圍的成纖維細胞和周細胞。內臟損傷時,參與修復過程的成纖維細胞多來自間質和包膜,以及粘膜下或漿膜下層的結締組織。有人認為創傷愈合過程中傷處聚集的大量成纖維細胞,一方面是由成纖維細胞通過分裂增殖而來,另一方面,更多地是由鄰近的間充質細胞、纖維細胞和毛細血管周細胞等演變或游走到傷處。在創傷修復的后期,成纖維細胞通過分泌膠原酶參與修復后組織的改建。在某些病理條件下,以成纖維細胞為主要細胞成分的肉芽組織或增生組織塊還可以在非骨組織內發生鈣化,引起異位骨化(ectopic ossification)。但對于異位骨化的參與細胞及其機制尚不十分清楚,未分化間充質細胞、成纖維細胞、內皮細胞和毛細血管周細胞等可劃歸為誘導性骨祖細胞的細胞都有可能參與這一過程[6,8]。

3 成纖維細胞在骨創傷修復過程中的表現

最簡單和常見的骨創傷即是骨折,其愈合過程須經過炎性反應、清掃、纖維骨痂和骨性骨痂4個階段[4]。不同階段參與的細胞主體不同。成纖維細胞從骨折第3天起就出現于骨折局部血腫中[6],骨折后5天即在機化血腫及骨折斷端的間隙及其周圍大量存在,是參與纖維骨痂階段的主要細胞成分[4,5]。在此階段成纖維細胞一方面大量分裂增殖,一方面又合成和分泌大量Ⅰ型膠原,使肉芽組織逐步變成疏松的結締組織,將骨斷端包圍起來,形成接合兩骨折斷端的巨大的纖維骨痂。然而,這種由無數成纖維細胞和豐富的肉芽組織為主體構成的纖維結締組織卻不會演變為在其它組織創傷修復時常見的瘢痕組織,而是通過鈣鹽結晶在其內部不斷沉積,逐漸演變為骨性骨痂,使骨折局部的修復達到骨性愈合,恢復骨組織的結構。此時,骨折愈合部只有骨組織而不再存在成纖維細胞[4,5,9~11]。

4 成纖維細胞的成骨作用

成纖維細胞在骨折愈合過程中不同于其它組織創傷修復的表現,以及在某些病理條件下可以參與異位骨化[6,7],使人們對成纖維細胞的分化能力、鈣化骨化能力以及在成骨過程中其成骨能力如何發揮、細胞演變的最終歸宿如何等等問題產生了濃厚的興趣。對成纖維細胞成骨能力的研究也正是開始于對骨折愈合過程中成纖維細胞表現的觀察。

對骨折局部骨形成區的電鏡觀察顯示,除了成骨細胞在此發揮成骨作用外,成纖維細胞確實也存在著類似的成骨表現[4,5,9~13]。例如,在其線粒體內可清晰見到鈣鹽顆粒,部分內質網腔內可見成熟的膠原纖維,分泌到其四周的膠原纖維內可見高密度的鈣鹽結晶沉積。不僅如此,成纖維細胞還能象成骨細胞一樣產生基質小泡并引起小泡內的鈣鹽沉積。鈣化的基質小泡形成叢毛球狀的鈣球,鈣球隨后合并、融合為骨組織。以上種種現象表明,成纖維細胞與成骨細胞一樣具備提供鈣鹽沉積及骨形成所必需的條件。在從纖維性骨痂到骨性骨痂的演變過程中,成纖維細胞也隨之演變為骨細胞,與成骨細胞的歸宿相一致。但二者在演變過程中的表現又不盡相同,主要有以下幾點可資鑒別[9,13]:①成纖維細胞及其細胞核均呈不規則的橢圓形或長方形,而成骨細胞及其細胞核則為邊緣比較光整的橢圓形;②成纖維細胞均單獨存在,細胞之間有眾多的膠原纖維相隔,成骨細胞則以連續排列的形式出現;③成纖維細胞的細胞質內溶酶體少見,而成骨細胞的細胞質內則常有溶酶體可見;④成纖維細胞四周的骨組織都由叢毛球狀鈣球或針狀鈣鹽結晶組成,成骨細胞則都有一面緊貼比較成熟與致密的骨組織;⑤成骨細胞是一個一個地被骨組織(類骨質)包圍變為骨細胞,而成纖維細胞則可以是兩個或兩個以上同時被骨組織包圍在一個陷窩內,然后再隨著細胞之間基質的鈣化而分隔為各占一個骨陷窩。

對成纖維細胞的成骨作用,有學者認為這是成纖維細胞的固有特性在骨折這一特定情況下得以表達的結果[9,11]。骨折局部活的和失活的骨組織及軟骨組織,以及骨基質中的某些大分子都有可能誘導成纖維細胞表達其成骨作用進而演變為骨細胞[14,15]。較早在骨基質中發現的骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)即對成纖維細胞有一定的誘導作用。對骨折愈合中BMP作用的研究[16,17],表明創傷使內源性BMP呈階段性合成與釋放,并誘導周圍軟組織中的間充質細胞或/和成纖維細胞等向成骨方向轉化。應用PAP法發現[16],骨折后第3、5天局部纖維肉芽組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內以及第14天新生骨小梁間纖維組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內,都與成骨細胞、軟骨細胞和骨基質一樣存在BMP,表明這些成纖維細胞樣間充質細胞已被誘導為可合成分泌BMP、具有成骨作用的細胞。而Sampath[15]從牛骨基質中分離提純得到的成骨素對成纖維細胞的骨誘導能力更是超過了BMP和當時已知的其它骨生長因子。轉貼于

成纖維細胞在其成骨作用得以表達后,可能通過兩種方式成骨:①膜內成骨;②在環繞軟骨的纖維層內成骨。開始分泌膠原纖維后,參與成骨的成纖維細胞只有兩個歸宿[4,5,9,13]:①變性、死亡、碎裂直至消失,這種演變發生早、范圍廣,故從纖維性骨痂形成開始,就逐漸有基質成分發生鈣化,進而轉變為骨基質;②演變為骨細胞,這一過程出現較晚,并穿插在前一過程之中,故在形成骨組織的細胞成分的同時,還使豐富的纖維骨痂演變為骨性骨痂,形成骨組織。但這種由成纖維細胞演變成的骨細胞,其結局如何、其生物學特性與由成骨細胞演化而來的骨細胞是否相同仍不清楚。例如,骨細胞從骨陷窩脫離后,可恢復為功能活躍的成骨細胞,再次參與骨組織的形成;而由成纖維細胞演變成的骨細胞在脫離骨陷窩后,是成為成骨細胞還是恢復為成纖維細胞、此時是否還具備成骨作用等一系列問題尚缺乏研究。

5 成纖維細胞體外培養的生物學特性[18]

成纖維細胞的分離培養一開始并不涉及成骨作用,而主要是用于研究細胞的老化、各種外來因子對細胞的損傷、細胞在體外條件下的惡性轉化、以及某些先天性代謝異常、酶缺陷等。由于皮膚成纖維細胞易于獲取,又易于在體外生長,故目前皮膚成纖維細胞培養已在基礎醫學和臨床醫學研究中得到較廣泛的運用,其分離培養技術已相對成熟,對其體外生長規律也有了較全面的認識。

成纖維細胞的原代培養可用酶消化法或組織塊法,其中組織塊法又因其操作簡便、條件易于控制而應用更為普遍。通常,以酶消化法獲得的成纖維細胞懸液在接種后5~10min即可見細胞以偽足初期附著,與底物形成一些接觸點;然后細胞逐漸呈放射狀伸展,胞體的中心部分亦隨之變扁平;最快者大約在接種后30min,細胞貼附底物即較為完全,呈現成纖維細胞的形態。采用組織塊法則大約在接種后2~3天[2,3]到1周左右,在接種的皮膚組織塊周圍長出細胞。待細胞融合成片,鋪滿培養容器底壁大部分時即可進行傳代。一般都采用胰蛋白酶(trypsin),將成纖維細胞從底壁消化下來后分瓶作傳代培養。成纖維細胞在體外培養條件下能保持良好的分裂增殖能力。細胞分裂時變為球形;分裂后又平鋪在附著物的表面成為有突起的扁平細胞。體外培養的成纖維細胞,其生命期限與物種等因素有關。例如:人胚成纖維細胞約可培養50代;恒河猴皮膚成纖維細胞能傳代超過40代;雞胚成纖維細胞則只有少數能培養30代;而小鼠成纖維細胞多數只能生長8代左右。另外,從老年個體取得的成纖維細胞的壽命要比取自年輕者短。由于在細胞傳代和進行體外培養時,細胞的生物學特性會逐漸發生一些不同于體內的改變,故通常只將前10代視這正常細胞,可在此時將生長旺盛的成纖維細胞凍存起來,以備將來復蘇使用,這在將培養的細胞由動物實驗向人體實驗過渡的過程中必須給予足夠的重視。

6 成纖維細胞在體外培養中的成骨作用

徐榮輝[2]等通過體外培養家兔皮膚成纖維細胞發現,經傳代培養的成纖維細胞至第8天時,其細胞集落中有不透光的骨小結節形成;到37天時,小結節擴大、延伸,形成骨小梁樣結構。經活體四環素標記顯示,所形成的結構為新生骨組織。他們還注意到,成纖維細胞在參與骨形成的過程中并無分化為成軟骨細胞或成骨細胞的明確跡象,故推測并未發生此種分化,而成纖維細胞之所以能發揮成骨作用,很可能是受某些誘導因素作用的緣故。他們認為用以培養成纖維細胞的中厚皮片中混雜存在的上皮細胞(或/與內皮細胞),可能是誘導成纖維細胞形成骨組織的一種誘導因素。而Friedenstein[6,19]較早的實驗則認為,屬于誘導性骨祖細胞之一種的成纖維細胞,在上皮細胞(如膀胱上皮)或脫鈣骨基質等誘導因子作用下,可以分化為成骨細胞進而形成骨組織。鄧廉夫[20]等分離培養取自關節內的損傷性和晚期骨關節炎性的滑膜細胞,發現其中的成纖維細胞樣細胞增殖迅速,呈束狀或交叉鋪展并可形成多層結構,細胞表面有其分泌物形成的不透光結節,經四環素標記、ARS(Alizarinred s)和甲苯胺藍(Toluidine blue)染色,顯示結節為新生骨組織。在缺乏常規的誘導因子——上皮細胞的作用下,取自滑膜的成纖維細胞樣細胞也能發生成骨作用,他們推測是在關節損傷后或骨關節炎的發生與發展過程中,改變的關節微環境(如TNF樣活性物質增多等)可能會觸發滑膜的成纖維細胞與骨形成相關的多基因表達,使其向成骨型細胞分化,這樣,滑膜成纖維細胞樣細胞在體內時即已具備成骨性能,故在培養條件下可發揮成骨作用。Dodda[21]等的研究則指出,變性滑膜細胞多種細胞因子和生長因子的表達、關節液內多種細胞因子的出現,可能是滑膜成纖維細胞樣細胞成骨表型表達的重要始動因素。這些相關的研究表明成纖維細胞成骨表型的表達可能存在著較復雜的調控機制,而其誘導因素也是多樣的。

為獲取大量具有成骨表型的成纖維細胞并了解其轉化機制,鄧廉夫[22]等將分離純化的人皮膚成纖維細胞置于加有不同濃度EGF、IL-6、TNF-α、BMP-2的培養液中進行體外培養,采用生物化學、組織化學和電鏡觀察等方法檢測成纖維細胞成骨性標記物的形成狀況,發現TNF-α和BMP-2聯合應用,可使成纖維細胞分泌堿性磷酸酶、骨鈣素及膠原纖維的量增加;成纖維細胞可由梭形向圓形或多突形轉化,蛋白分泌旺盛;細胞外基質中,豐富的膠原纖維定向或雜亂排列,其間散在較多的鈣顆粒;細胞可重疊交織形成多層結構,其表面有分泌顆粒和鈣鹽結晶堆積,并不斷融合擴大成骨結節,表明TNF-α和BMP-2可以誘導成纖維細胞成骨。但這種完全由成纖維細胞經誘導而形成的骨組織,在缺乏典型的成骨細胞參與下是否能在體外或植入體內后經改建成為成熟的板層骨及其改建過程如何?仍有待進一步研究。

7 展望

盡管成纖維細胞受哪些因素誘導可以產生成骨作用、這些因素的誘導方式及其機制如何以及成纖維細胞在骨形成中是否分化為成骨細胞等等問題尚未完全解決,但成纖維細胞經誘導可以形成骨組織這一現象已逐漸為廣大科學工作者所接受。由于成纖維細胞直接參與了骨折愈合過程中纖維性骨痂的形成,其自身又具備被誘導成骨的能力,可以設想,利用成纖維細胞分布廣泛、取材方便、對機體損傷較小、體外培養容易成活、增生繁殖較快等較其它具有成骨作用的細胞(如骨膜成骨細胞、骨髓基質細胞等)優越之處,在體外大量培養擴增成纖維細胞,并施以有效的誘導因素(如上皮細胞、TNG-α和BMP等)使其具備成骨效能,然后與合適的生物材料載體復合,同時使該復合體在體外或體內保持良好的成骨能力并進行一定程度的成骨,則有望獲得具有一定的生物力學支撐強度而成骨作用又保持活躍的“活骨”復合體,用以替代自體骨或異體骨回植體內治療難以自身修復的較大的骨缺損,這無疑將為骨缺損的修復治療開辟一條新的有輝煌前景的道路。在組織工程技術和生物材料科學已有較大發展的今天,這一設想是極有可能實現的。當然,從目前所處的實驗階段過渡到臨床應用尚有很大一段距離,需要解決的問題還很多,而且隨著研究的展開和深入,問題可能還會越來越多,但這確實是一項很有臨床應用價值和社會、經濟效益的重大課題,值得廣大基礎醫學工作者和臨床科研人員為之而努力。

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細胞生物學研究進展范文2

關鍵詞:醫學細胞生物學;網絡資源;教學模式:

當前互聯網已經迅速占領人類生活的各個領域,觸及到人類現實生活的每一個角落,隨著信息網絡技術在全球的快速發展,網絡作為媒體的重要載體正以快速的傳遞文化方式改變著人們的生存空間和生活方式。網絡作為信息的載體,擁有數量巨大的醫學細胞生物學信息,為該門功課的學習提供了豐富的資源,如何合理有效的利用網絡資源在醫學細胞生物學的教學過程中顯得尤為重要。

1利用網絡資源提高學生的科研素質

在中醫學院校只有培養兼備較強科研能力的醫學生才可能較好地將科研工作方法應用到臨床實踐中去,才能意識并解決臨床上急需的問題,這對提高我國醫學人才的國際競爭力具有重要意義,因此,在教學過程中提高學生的科研素質或者說科研思維能力是今后教學的一個發展方向。醫學細胞生物學是應用細胞生物學的理論和實驗方法,研究人體細胞的形態結構與功能的科學,是醫學院校的重要基礎學科,是連接基礎醫學與臨床醫學的橋梁。我們發現在理論課上進行探究性學習,實驗課上自主設計實驗,從而使教學和科研融匯貫通,不僅學習了課本知識,而且也培養了學生的科研思維能力,網絡資源為這些教學活動的進行提供了有力的支持。例如,在講解細胞膜的結構與功能時,理論課上讓學生通過查找網絡資源設計實驗,證明膜蛋白的流動性;實驗課上讓學生自己設計實驗并操作證明膜的通透性。這種教學模式不僅提高了學生的科研素養,而且也提高了學生的學習興趣。

2網絡資源輔助教學體現了以學生為中心的教學模式

傳統的教學模式是在整個教學過程中老師起主導作用,而學生被動的接受知識,而在當前的教育改革中,更多地強調要發揮學生的積極主動性,實施以學生為主的教學模式,使學生在學習的過程中真正成為知識信息加工的主體,而教師則成為課堂教學的組織者和指導者。網絡資源輔助教學可以與多種教學方法有機融合,從而發揮學生的主導作用,是一種在國外廣泛應用的優秀教學方法,近年來也引起國內學者的關注及應用,其倡導以學生為主體,以問題為依托,以探究為導向的學習模式,在這種教學過程中要鼓勵學生充分利用網絡資源。PBL教學過程一般為教師提出問題、學生查找資料、主動解決問題、最后老師總結,轉變老師與學生在課堂教學過程中的作用,提高學生主動獲取知識的能力,在PBL教學過程中可充分利用網絡資源,達到事半功倍的效果。例如,在講細胞核的功能時,單純的書本知識不能夠引起學生重視,我們可以采用PBL教學法結合網絡資源的應用,提出細胞核與疾病的關系,以及在科研中的重要性等問題,讓學生自己通過查找網絡資源,分組討論,老師進行總結,相信學生對該部分的內容會記憶猶新,理解深刻。

3利用網絡資源突破教學重難點

醫學細胞生物學是研究細胞亞顯微結構與功能的一門學科,課本上的知識是抽象的,也是具體的,是靜止的,但也是動態的,而在教學過程中如何讓學生能夠把抽象的知識具體化,靜態的知識動態化,是提高教學效果的重點與難點。通過這幾年在教學實踐中不斷總結經驗,我們發現可以借助網絡信息資源來突破重難點。利用多媒體輔助教學是提高教學效率,激發學生學習興趣的有效手段。由于多媒體課件具有信息量大,內容豐富,形象直觀等優點,進行形象化教學,使抽象內容具體化,非常適合醫學細胞生物學的教學,例如在講蛋白質的分泌過程的時候,那些微觀的分子水平的動態過程,都可以通過多媒體課件動畫或圖片把課本知識生動形象的展現給學生,增加課堂教學吸引力。而精美的多媒體課件需要大量的素材,甚至實驗方法,這些都可以通過大量的網絡資源獲得。

4利用網絡資源進行課外知識的延伸

網絡信息技術資源可以將課堂教學進行延伸,把有限的知識進行無限的延伸,其在學習時間與空間方面比較的靈活,為我們留下了廣闊的發展余地,為學生的課外學習提供了便捷有效的獲取資源途徑,只要善于利用,定能使傳統的課堂教學產生質的飛躍,可以作為學生在課堂外學習的一個重要資源。比如,在講解信號的跨膜傳遞時,鈣離子作為信號分子參與信號的跨膜傳導課本上并沒有講,課下可以讓學生在網絡資源(精品課程、知網、萬方、NCBI等)上查找鈣離子作為信使的最新研究進展,通過網絡資源的學習不僅使同學們對書本上的知識有更加深入的了解,而且擴大了學生的知識面。

5利用網絡進行學生學習情況的反饋

即時通訊的快速發展為信息化教學帶來了新的機遇,例如飛信、微信等。這些網絡資源平臺有很強的的互動性,便于師生之間的交流;其在輔助教學過程中不受時間限制,無“離線”狀態,突破了課堂教學受時間地點束縛的缺點;另外,學生對這些新興事物有極大的興趣與熱情,也可以提高學生的學習興趣。對學生學習情況的及時反饋是提高教學水平的重要環節,在課堂教學后,教師可以通過網絡平臺,例如飛信群、微信群等對學生的學習情況、作業與課堂表現進行點評,讓學生了解自己的學習表現并適時調整學習方法,進而提高學習效果,同時也可以增進師生之間的情感交流。醫學細胞生物學是生命科學的一門前沿學科,是醫學院校的基礎課程,其發展速度日新月異,要達到最佳的教學效果,就必須合理有效的利用豐富的網絡資源,關注最新研究進展與技術方法,優化傳統的教學方法,提高學生學習積極性與參與能力,為今后的學習工作打下堅實的基礎。

參考文獻

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細胞生物學研究進展范文3

素質教育歷來是高等教育階段的主要任務,提升學生的科學素養是素質教育中一項最基本的內容,尤其是對生物學而言,更應該注重提高和培養學生的生物科學素養,這樣才能夠培養出能適應當代生命科學發展需要的應用型專門人才。所謂生物科學素養是指參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力,包括人們所掌握的生物科學知識、技能和方法,以及在此基礎上形成的生物科學能力、科學觀以及科學品質等方面。①細胞生物學是研究細胞基本生命活動規律的科學,是21世紀自然科學的三大前沿學科之一,是當前生命科學領域中最活躍、最富有發展前景的學科,是生物類專業的主干課程之一。因此,在細胞生物學教學中如何提高學生的科學素養對于培養新時期的生物人才至關重要。本文主要對當代大學生生物科學素養現狀、實施生物科學素養教育的重要意義以及如何在細胞生物學教學之中提高學生的科學素養進行了綜述,旨在為生物教學提供一定的參考價值,以供方家借鑒。

1 當代大學生的生物科學素養現狀及其存在問題

生物相關專業的學生對生物科學技術具有濃厚的興趣,生物科學技術基礎知識扎實,對生物技術發展持積極的肯定態度,具備良好的科技強國的信念。但是,他們對高新生物科學技術知識和先進實驗技術了解較少,生物科學實驗實踐技能較差,對生物科學科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有調查表明,當代大學生對于當前的一些生物熱點問題有一定的了解,但是對于高新技術的應用和新的科學研究領域的認識不足。在理性上,有43%的學生是盲目的懷疑,或者是盲從專家和他人的觀點,對事物較少有自己的看法;在探索求知精神上,“科學功利主義”對學生的影響最大,使得學生視本文由收集整理野狹窄、目光短淺;在實證精神上,有62%的學生缺乏實驗實證精神,偏重抽象思維,缺乏科學實驗的精神和價值眼光。②此外,許多高校只注重生物專業課的常規教學,很少舉辦專門的科研活動,且科學技能培養與鍛煉的途徑缺乏,這使得大學缺乏濃郁的科學素養氛圍,學生較難形成一定的科學技能,由此科學實踐能力也較差。

2 細胞生物學教學中培養科學素養的意義

細胞生物學是生物學類及農林醫藥類本科生一門必修的專業基礎課,是現代生命科學的前沿分支學科之一,它是以細胞為研究對象,從細胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個層研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命活動規律的學科。細胞生物學是一門承上啟下的學科,和分子生物學一起同是現代生命科學的基礎,并廣泛滲透到遺傳學、發育生物學、生殖生物學、神經生物學和免疫生物學等的研究中,和農業、醫學、生物高新技術的發展有密切的關系,是生命科學的重要支柱之一,在解決人類面臨的重大問題、促進經濟和社會發展中發揮重要的基礎作用。同時,細胞生物學又是一門實踐性很強的學科,重要理論與實踐密切地聯系著。隨著生命科學自身和生物產業的快速發展,對生命科學相關領域創新型人才的需求也在不斷增加。由此可見,細胞生物學課程中科學素養的培養對于建立與其專業層次、研究方向相符合的細胞生物學知識構架體系,培養和鍛煉學生的科學思維能力具有非常重要的作用。

3 細胞生物學教學中如何培養學生的科學素養

細胞生物學作為生物學類及農林醫藥類的一門專業基礎課程,在培養學生的科學素養方面,具有舉足輕的重要作用。然而,科學素養的提高不是一朝一夕之功,教師應始終將其貫穿于自己的教學之中。如何在細胞生物學教學中培養和提高學生的科學素養,以下是筆者的一些想法和體會。

3.1 加強課堂教學中的“生活化”融合

細胞生物學的知識理論性強,內容抽象深奧、難于理解,教師可以試將抽象的內容與日常生活相聯系,使學生有此聯想起有趣的、熟悉的生活場景或事物,這不僅使抽象的內容具體化和動態化,使其容易理解,而且激發了學生的探究欲望和學習興趣。例如講解“蛋白質的分選”時,引導學生由細胞社會聯想到人類社會。細胞中的各種蛋白質發揮結構或功能作用的部位幾乎遍布細胞的各種膜區和組分,只有當蛋白質各就各位并組裝成結構和功能復合體,才能參與細胞的各種生命活動。這就好比在人類社會中,各專業的畢業生只有找到適合其自身特點的工作崗位才能發揮所長??傊?,運用發散性思維,盡可能地將細胞生物學抽象的理論知識與生活實際聯系起來,并配合以

多媒體輔助手段,使抽象的內容變得形象生動,易于理解掌握。

3.2 側重教學內容的前沿性和新穎性

細胞生物學發展極為迅速,隨著科學家們研究成果的不斷涌現,其內容處在不斷更新的動態過程中。因此,教師在教學過程中,要注重聯系學科的前沿和熱點,講述較先進的科學結論,跟蹤國際上最新進展。此外,教師在注重教學的同時,宜以科研并舉,以科研引導和促進教學;教學與培養科學研究型人才緊密結合;教學內容與最新科研進展同步,使學生在正確掌握細胞生物學基礎上學會解決與之相關的科學研究問題。如將教師的主要科研成果與基礎理論教學有機結合,結合教學內容介紹自己的科研成果,這樣既生動又貼切,學生又很熟悉,使學生獲得學習的興趣和動力,亦可以啟發學生的創新思維能力,培養學生的科研鉆研精神。

3.3 增加細胞生物學實驗綜合性和設計性實驗的比例

綜合性實驗注重知識的綜合運用,實驗原理和方法步驟較為復雜,可以使學生更好地理解實驗原理,正確使用儀器設備,鍛煉學生綜合分析問題的能力;設計性實驗是指學生根據實驗項目,自主設計實驗方案,自主準備實驗材料,自主配制實驗所需試劑,根據自己的時間自主安排實驗進程,設計性實驗可以充分調動學生的實驗積極性,培養學生的創新思維和勇于探索的精神。由此可見,綜合性和設計性實驗可以鍛煉學生綜合分析問題和解決問題的能力。③然而目前許多高校由于實驗條件和課時安排的限制,細胞生物學實驗主要以基本操作和驗證性實驗為主,綜合性和設計性實驗較少甚至沒有,這在一定程度上限制了學生綜合素質和創新思維的培養。④因此,教師應根據科學性、可行性和實用性原則增大綜合性和設計性實驗的比例。如我們精選了真核生物基因組的提取、純化、鑒定、擴增、酶切、重組、轉化、篩選的大實驗,膜蛋白的分離與鑒定等綜合設計型大實驗,這些實驗中的每個實驗都構成了一個綜合性整體,同時,在實驗材料的選擇上盡量做到由學生自主選擇。通過每一次的綜合設計實驗,使學生進一步鞏固了已學習的知識和已掌握的技術,并能夠對實驗結果進行合理的正確的資料采集、整理、分析和歸納,有效地培養了學生的科學素質、科學精神、創新思維及分析問題和解決問題的能力。

3.4 組織各種“科學小組”,布置學科發展前沿的討論,與全程科研訓練對接,以培養學生的科學態度和科學精神

細胞生物學研究進展范文4

細胞是生物體結構和功能的基本單位,細胞生物學就是研究細胞結構、功能及生活史的一門學科。學習細胞生物學,在細胞和分子水平上了解和認識細胞的結構和功能及細胞的各種生命活動規律,可加深學生對生命現象本質的理解和認識,培養學生的科學思維和科研素質,為學生將來的科學研究工作奠定堅實的基礎。早在90年代中期,國家自然科學基金委員會就組織一批細胞生物學方面的專家就我國細胞生物學發展的13個方面的研究制定了戰略規劃。近年來隨著細胞生物學研究的不斷深入,學科發展極為迅速,已成為生命科學領域的前沿學科,諾貝爾生理與醫學獎大都授予了從事細胞生物學研究的科學家。隨著科學的發展,細胞生物學的新成果、新技術不斷涌現,導致細胞生物學教學內容多、學時少的矛盾日益突出,給教學帶來很大壓力。為此,我們多次對教學內容進行補充和修改,使其盡量體現時代特征和時代要求,同時不斷更新教學方法和教學手段,在發揮教師課堂主導作用的同時,激發學生的學習興趣,有效地提高細胞生物學理論科教學的質量。

1、積極更新教學內容

1)根據教學目標,制定教學內容

在細胞生物學理論課教學中比較普遍的問題是課時少,內容多。這就要求在有限的教學時數內,必須將內容進行合理安排,最大程度的將最需要的知識傳授給學生,提高課堂的效率。首先對一些了解比較清楚,難度不大的內容,減少了講解的時間,建議學生自學,有效的提高了課堂的效率。其次是針對一些與生物化學、遺傳學、生理學、組織學等相關學科內容有所交叉的教學內容進行遴選,盡量減少相近學科間內容的重復,同時保證了教學內容的完整性。例如線粒體內膜的電子傳遞鏈在生物化學中已經學過,在細胞生物學的教學中,這部分內容就簡要帶過。

2)引進研究進展,完善教學內容

細胞生物學是世界上最熱門的研究領域之一,科研成果層出不窮,是緊跟時代前沿的,關注熱點問題的教學內容,對激發學生的學習興趣具有重大意義。我們根據專業需要,把最新科研成果和亟待解決的關鍵問題融化到教學內容中,讓學生及時了解學科的發展動態和國際前沿進展,這對細胞生物學教師提出了更高的要求。教師必須超越書本,走在知識的前沿,引導學生去探索未來發現新知識的熱情和動力,發展學生的發散性思維能力,不斷增強學生的自覺性和創造性(1)。例如美國科學家安德魯?菲爾和克雷格?梅洛發現了核糖核酸(RNA)干擾機制獲得2006年諾貝爾生理及醫學獎;美國科學家伊麗莎白?布萊克本、卡羅爾?格雷德和杰克?紹斯塔克發現了端粒和端粒酶是如何保護染色體,獲得2009年諾貝爾生理及醫學獎,我們都第一時間在課堂上從研究背景、實驗設計,研究過程、研究成果意義及應用等多方面進行了詳細的介紹,開拓學生的視野。我們還鼓勵學生積極參加學校學院組織的國內外知名專家的專題講座,了解學科的前沿動態,為其進一步發展奠定了基礎。

3)注重實驗設計,培養科研思維

細胞生物學作為一門實踐性強的學科,其理論都是建立在科學實驗的基礎上,在課堂上不僅要介紹已經得出的研究結果和結論,還要適當加入前人的研究思路和方法,啟發學生獨立思考,激發學生的科研興趣,培養學生的科研思維。課堂或課后留一些思考題,引導學生生查閱文獻自學,鍛煉文獻閱讀的能力,進而培養學生自己發現問題并解決問題的能力。引導學生嘗試自己為自己提問題,并設計解決問題的實驗方案,逐步培養學生的科學思維方法、科學創新精神和實驗設計能力。鼓勵學生進入科研研究室感受科研氛圍,了解實驗室研究方向和實驗設計,并進一步學習科學研究的方法,效果顯著,部分學生通過在研究室的學習,本科階段就在國家期刊上發表了研究論文。

2、不斷改進教學方法

1)合理利用多媒體

細胞生物學作為一門專業基礎課,課程內容信息量大,部分基礎理論抽象,學生學習時普遍感覺內容多,難度大,學生往往覺得內容枯燥,很難掌握。而且細胞生物學在講授細胞的結構與功能時需要有大量的細胞超微結構示意圖,如果在黑板上繪制或掛圖等形式,對教師來說不僅浪費時間,而且缺乏準確性和動態感。尤其細胞生物學本身還是探索生物體細胞發生、發展、成長、衰老死亡的生命活動規律的科學,這些動態過程是無法手繪的,多媒體課件很好的解決了這個問題。多媒體教學形象生動、交互性強、可視性好,有助于學生理解和掌握知識要點(2)。2005年,我們自己制作了多媒體課件,課件中大量采用外文細胞生物學圖書上的彩圖及光盤中的多媒體動畫,借助豐富多彩的圖片,使細胞的各部分結構一目了然,利于學生的掌握,加深了記憶。特別是對于細胞中信號轉導,微絲的聚合和解聚,肌肉收縮,細胞運動等細胞內的動態過程,利用多媒體動畫進行直觀的模擬,以動態的觀點看待細胞的各種生命活動現象,學生更容易理解和接受知識并激發了學生濃厚的學習興趣,節省了課堂時間。但多媒體教學可能會出現授課過程中速度過快,內容多,容易造成做筆記和理解課程內容之間的矛盾,因此制備多媒體課件文本資料要干練,圖片和動畫選擇要精致,章節提綱和標題要醒目,教師講課思路要清晰,框架性好;講師講課語速適當減慢,以理解重點難點問題為主,可以課后將課件拷貝給學生,方便學生結合教材進一步總結和歸納。

2)強調啟發式教學

改變傳統的教師在臺上照本宣讀,學生在臺下死記硬背的僵化做法。在備課過程中準備一些啟發性問題,并在講授的適當時機提出來,啟發學生積極思考,這種啟發式教學能充分調動學生的學習主動性,并培養其思考和解決問題的能力。在教學過程中,并不是將所有的教學內容和結論都顯示出來,而是將有關內容以問題的形式提出,給學生以思考的余地,經過思考得出的結論,記憶深刻,學習積極性高,同時可以使學生按照教師的思路進行學習,更易于理解難點問題。例如,在介紹染色體DNA三種功能性元件時,先講解利用不同組合將一種或幾種DNA功能性元件轉入亮氨酸合成酶缺陷型酵母細胞中的實驗結果,要求學生根據實驗結果進行思考分析并最終得到三種功能性元件的作用。通過這種方式不僅鍛煉了學生的科研思維能力,而且加深了記憶,比教師直接講授的印象深刻得多。

細胞生物學研究進展范文5

關鍵詞:醫學細胞生物學;選修課;質量

中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)29-0057-02

隨著現代醫學的飛速發展,醫學社會化的新趨勢對當代醫學生提出了更高的要求,培養綜合素質類人才已成為人們的共識。[1]選修課是高校課程體系結構中的一個重要組成部分,對于滿足學生興趣需求、提高學生的學習熱情、強化其個性特長、拓寬其知識結構、提高其綜合素質,從而進一步加強學生的就業競爭力,培養一專多能的"復合型"人才,具有極其重要的現實意義,[2]加強選修課建設是提高大學本科教學質量的客觀要求。

隨著對細胞結構、功能及其分子機制的研究的不斷深入,細胞生物學的相關知識和理論在醫學領域中的應用也變得越來越廣泛,醫學細胞生物學已成為現代醫學教育的重要基礎課程,也是生命科學的前沿學科之一。對于現代醫學生,具備醫學細胞生物學的相關基礎知識和基本技能,是進一步學習其它課程的重要基礎。[3]雖然在必修課醫學生物學中,細胞學的內容也稍有涉及,但是如何在高等醫學教育的醫學細胞生物學選修課程中銜接醫學生物學的內容,讓學生在系統地掌握醫學細胞生物學基礎知識的同時,及時地了解細胞生物學發展的前沿動態及其在醫學中的相關應用,培養學生獲取知識的能力,從而激發學生的學習興趣,訓練學生的科學思維能力,已成為當前醫學院校醫學細胞生物學選修課教學工作者不斷探索的重點。

一、課程實施中存在的問題

由于受各種因素影響,當前各醫學類院校的醫學細胞生物學選修課在課程設置、質量監督、學生選課等方面存在諸多問題,導致選修課的教學質量不高。本研究主要基于我院醫學細胞生物學選修課實施現狀進行的問卷調查和訪談,通過調查發現,該課程實施過程中存在一些問題。

1. 學生方面:認識偏差、選而不修、逃課嚴重,注重實用

醫學細胞生物學選修課本應是學生根據自己的專業特點和興趣愛好選擇學習的課程,但是學生往往認為它遠遠不如專業課重要,對自己今后的臨床工作也沒有直接的作用,所以興趣不濃,覺得其可學可不學,但又由于學分的壓力而選擇課程。另外,由于本身對選修課的認識上就存在偏差,所以往往就對醫學細胞生物學選修課的關注和認真程度不足,由此也就產生了紀律松弛、疲于應付等現象。

2. 教師方面:認識不足,不夠重視,管理懶散,方法刻板

有的教師出現了與學生相似的認識不足情況,對選修課不夠重視,在課堂管理上懶散,要求不嚴。雖然有的教師也想認真對待教學,加強課堂管理,學生又會認為這門課不易獲得學分而出現無人問津的情況,甚至有學生在評教時給任課教師報復性地打分。再加上選修課的上課時間大部分在晚上和周末,教師并未因此沒有得到相應的激勵,因此導致教師的積極性不高、要求不嚴等問題,沒有上專業課認真,從精力上不愿意做更多的投入,教學方法和內容上自然也就比較刻板,難以吸引學生的狀況也就成為了一種惡性循環。

3. 學校管理方面:制度缺失,指導缺乏,激勵不足,管理滯后

教學管理部門對于選修課管理制度不健全,學校對學生選課缺乏指導,對教師教學缺乏激勵。因為條件限制,學校只能提供選課目錄和簡單的課程簡介,選課時間較短,在開課前就已經確定了選課學生名單,無法設置學生試聽的環節,因此在網絡選課時,學生往往是根據課程字面意思、課程的難易程度、任課教師的名氣、課堂考勤頻率、考試是否嚴格、高年級同學的推薦等來選擇,這顯然不利于選修課課程結構的均衡和內容的創新。由于對教師教學缺乏激勵,再加上師生權利不對稱,教師處于劣勢地位,學生有權給教師打分,直接影響教師收益,而教師卻無法有效地約束學生,從而造成了現在選修課發展滯后這一問題。

二、具體而有益的探索性對策

以上這些問題在一定程度上制約了醫學細胞生物學選修課的發展,影響了其在培養人才方面的作用。針對這些問題,從學生、教師及學校管理方面提出一系列具體而有益的探索性對策。

1. 學生方面

首先,教學主管部門和承擔課程的教研室應加強對該課程及任課教師的推介宣傳工作。選課之前,可通過“校園網”、“選課指南”等多種途徑向學生介紹課程的有關內容和任課教師情況,以便于學生了解和選修。其次,學生自身需要轉變觀念,消除重“必修課”輕“選修課”的意識,端正學習態度,根據自己的興趣愛好而選擇選修課,一旦選擇便認真對待。最后,任課教師可以通過課程考核模式多元化,執行過程評價和結果評價相結合的原則,將學生的考試成績與出勤情況掛鉤,重視學生的平時表現,對那些不守紀律、選而不修的學生,取消其該課程成績,同時作為未選處理。這樣,學生到課率低的現象必然會有所改觀。

2. 教師方面

要保證選修課的上課質量。一方面,承擔課程的教研室應嚴格任課教師的甄選,同時,既要對任課教師從金錢、物質上進行獎勵,還要從精神層面對優秀選修課教師進行嘉獎。只有任課教師自身對選修課足夠重視,他們才會愿意充實課程的內容,提高授課的藝術性,使課程本身產生較大的吸引力,也才會主動研究如何培養學生聽課興趣,有效地駕馭課堂。另一方面,該課程面對的是大二學生,由于學生在大一時有了醫學生物學知識作為基礎,在以前課程中講過的知識無需作過多的介紹,可更多地介紹細胞生物學的研究進展及在醫學中的應用實例。[3]靈活運用多種教學方法與手段,注重學生能力培養,可以專題形式講解并引入PBL教學、雙語教學等方法。所以,加強課堂管理,合理設置課程結構,選擇合適的教材,制定合理的教學計劃、大綱和考試大綱,編寫詳細的教案、講稿,就非常重要。

3. 學校管理方面

學校應建立多渠道的信息反饋系統,建立符合選修課特征的課程評估指標體系,實施量化評估與定性評估、階段性評估與總結性評估相結合,推動教學質量的不斷提高。同時,加強在選修課方面的科學管理規范,加強對學生選課指導,建立學生試聽制,學生試聽之后再決定是否選修。提高教師積極性,加強選修課的激勵機制。要促進師生權利的對等,使得教師能夠加強課堂管理。鼓勵高職稱、高學歷的教師參與選修課教學,并合理安排選修課的授課時間。

細胞生物學已成為現代醫學的重要基礎,在醫學教育中占有重要的地位。對于現代醫科學生來說,具備"細胞生物學"的相關基礎知識和基本技能,是進一步學習其它基礎醫學和臨床醫學課程必不可少的條件。[3]因此,加大《醫學細胞生物學》的選課范圍,規范課程管理,提高教學質量,促進教學改革和課程建設的重要性是毋庸置疑的。對于目前出現的一些問題,只要學校教學管理部門、教師和學生三方都予以關心和重視,特別是學校教學管理部門采取積極、有效的解決措施,加大教學質量監管力度,嚴格其教學規范,所有這些問題就能迎刃而解。

參考文獻:

[1]倪偉等.川北醫學院人文社科類選修課現狀及分析[J].川北醫學院學報,2009,(24).

細胞生物學研究進展范文6

關鍵詞:骨缺損 組織工程學 種子細胞

【中圖分類號】R4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1671-8801(2014)04-0012-01

1 種子細胞

組織工程是工程學和生命科學的使用原則,以生物材料為載體,整合分離的細胞,并能在宿主體內降解釋放細胞形成新的有功能組織的學科。骨組織工程的研究主要包括:種子細胞的來源和文化;細胞載體材料的研究和開發,各種各樣的因素在組織培養調節作用。隨著骨組織工程的研究的快速發展,組織工程骨在臨床應用領域已經成為最有前途的組織工程之一。本文將種子細胞的特點,支架材料、生長因子、功能、實驗研究和應用其在臨床的應用評估如下:骨組織工程中具有廣闊的應用前景,其中,種子細胞的選擇和優化是一個重要的環節,選擇合適的種子細胞,是組織工程研究的關鍵一步,并從實驗室到臨床應用的重要轉變。種子細胞主要來源:骨髓、骨、骨膜、骨外組織。其中骨髓由于取材相當方便,對機體損傷比較小,骨髓中的基質細胞容易體外擴增,自體移植無免疫排斥性,并在誘導因子作用下,可以使其向成骨細胞分化,而且具備廣闊的應用前景,被看作為首選的種子細胞之一。骨髓基質細胞的成骨效應是由于骨髓基質細胞能轉變為成骨細胞或軟骨細胞,產生基質,形成新骨,并能使骨缺損修復。并且能自發分泌成一些因素,誘導周圍結締組織中的少數間充質細胞成骨細胞。合適骨髓基質細胞在體外培養條件下可以對成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌肉細胞和其它間充質來源的組織細胞分化。所以,又稱為間充質干細胞。研究表明,BKSc中含有大量的誘導性骨祖細胞和定向性骨祖細胞。定向性骨祖細胞又能定向轉變為成骨祖細胞而成骨,誘導性成骨細胞可以在異位移植或者自體移植時,能自發地分化成為骨組織誘導性骨祖細胞,能在誘導因子的作用下分化成為成骨細胞;BMP存在在骨基質中,是一種有效的誘導物,并在促進骨缺損的修復中,BMP作為誘導因子,靶細胞是一種未分化、有活力的間充質細胞,對已分化的骨細胞是完全沒有作用。而且BMP能有效地誘導BM Sc中的誘導性骨祖細胞分化成為成骨細胞,這種誘導機理還不明確。

2 支架材料

在組織工程研究中,尋找能充分發揮潛在的組織再生細胞支架材料是核心內容之一。支架材料不僅影響細胞生物學效率和開發,并決定種子細胞移植后是否與機體完全地適應,結合和修復的效果,是限制組織工程真正應用于臨床應用領域的一個重要關鍵因素。理想的支架材料應該具備以下五個特征:①具有三維多孔的立體結構,而且有利于細胞的植入和貼附,涉及細胞養分的滲入和代謝產物的排出。②良好的組織兼容性,無免疫性。③良好的細胞接口,良好的的表面調控性,且有利于細胞的貼附,能為細胞在其表面生長,增殖,分泌基質提供一個良好的環境。④必須具有一定的可塑性和機械強度:材料也可能加工成所需要的形狀,具有一定的機械強度,在植入體內后的一定時間內仍可保持原來的形狀,使新形成的組織具有一定的外形,目前常用的支架材料按來源分為:人工合成支架材料和天然支架材料兩大類。

3 生長因子

在骨創傷早期,生長因子主要開始形成骨細胞活性,促進骨生成,后期作用并逐漸減弱,并參與骨的生長調節。生長因子具有誘導和刺激細胞增殖,并維持細胞存活等生物效應的蛋白類物質,促進細胞增殖、組織或血管的修復和再生都具有重要的增進作用。骨髓基質中含有很多種生長因子,如轉化生長因子類胰島素生長因子、骨形態發生蛋白(BM P)、堿性和酸性成纖維生長因子、血小板衍生生長因子等等。到目前為止研究最多的是BMP和轉化生長因子B。BMP是1965年的時候被發現,并被提出。到目前為止是最有效的促骨生長因子,并能誘導間充質細胞分化成為:成骨細胞和骨細胞,并促進鈣化作用,產生鈣化的骨基質生長。它有許多種克隆,其中以BMP-2誘導骨化活性最為強大。許多學者利用基因工程將生長因子基因植入骨髓基質細胞,并使細胞增殖,同時表達所需要的定向分化生長因子,通過使用自體分泌的方式來調節,促進細胞增殖和分化。

4 存在的問題與研究的展望

應用組織工程學原理修復骨缺損是一種新的和有前途的道路,其相關的生命科學、工程、細胞生物學、免疫學、材料科學等領域,是目前研究的重要熱點,其主要表現在:細胞的來源、保存和組織移植的生長環境;聚合物生物材料研究;生長因子和植物細胞和可降解材料整理后修復骨缺損后組織的集成研究?,F在需要解決的是:明確分化和增殖的細胞在體外培養的調控機制;加強組織的生物可降解材料集成修復后的研究,明確誘導因子對成骨細胞的促進作用。掌握成骨細胞最佳訓練密度和繁殖;建立成骨細胞的成骨細胞庫和大規模系統的成骨細胞培養體系;改善細胞物質相互作用,研究和開發優良的基質材料,解決人工聚合材料,是不能滿足臨床標準問題的。

參考文獻

[1] 毛峻琴.宓鶴鳴.大豆異黃酮的研究進展[J].中草藥,2000,31(1);61~ 64

[2] 張延坤,馬燕.大豆異黃酮的特性及其特殊生理功能[J].預防醫學雜志,2003,21(4):307~ 310

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