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细胞生物学的研究领域范文1
关键词:医学细胞生物学;实验课;双语教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)39-0169-02
一、研究生医学细胞生物学实验课双语教学开展的必要性
随着国际化交流进程的逐渐加快,我国对高等教育的要求也相应提高。开展双语教学已经成为和国际化接轨的必然趋势。我国教育部要求各大高等院校结合自己的实际情况,合理适时地开设双语教学。尤其是针对研究生,更应该优先考虑开展双语教学,因为他们是各大高校重点培养的对象。双语教学指目前国内的一些高校采用英语教材并用英语授课的一种教学方式。但是值得注意的是,并不是所有的课程都适合开展双语教学,选择合适的课程来开展双语教学对教学效果至关重要。
医学细胞生物学是生命科学的基础,是各大医学院校设置的基础课程,也是医学生学习各类专业课程的基础,因此被列为医学院校的专业必修课程之一。随着科技的不断进步和发展,生命科学取得了突破性的进展,而医学细胞生物学与生命科学有着密不可分的关系,因此学好医学细胞生物学对了解生命科学领域的相关进展和最新发展动态是至关重要的,而生命科学领域的新技术和新发现都是以英文的形式发表在各学术期刊,因此,掌握一定程度的专业外语是学好医学细胞生物学的重要前提。鉴于此,有些院校在医学细胞生物学的理论课程率先开展了双语教学。但到目前为止,实施的双语课程都是针对理论方面的,在实验课程中很少应用双语教学。因此,在实验课程中实施双语教学是非常必要的,希望可以从实验操作的角度来进一步提高医学研究生的专业外语水平,以提高学生的科研素质。
二、研究生医学细胞生物学实验课双语教学开展的可行性
目前,医学细胞生物学已经普遍被认为是适合开展双语教学的。医学细胞生物学理论课程的双语教学在一些高校中已经开展,并取得了很好的教学效果。因此医学细胞生物学实验课程的双语教学不仅是必要的,而且也是可行的。更何况医学研究生是医学院校的重点培养对象,除了要求他们掌握扎实的专业知识和专业技能外,还要求他们具有过硬的专业外语水平,能够在日常交流中熟练地运用英语,并能够为外国友人解答疑问,为今后的国际交流与合作打下坚实的基础。不仅如此,研究生相对于本科生来说,其英语基础要相对好一些,这也对双语教学实验课程的开展非常有利,再一次说明了进行实验课的双语教学是可行的。
三、研究生医学细胞生物学实验课双语教学的优势
由于医学细胞生物学研究领域的最新进展、最新技术以及最新研究成果大部分都是以英文论文的形式发表在著名国际期刊上的,因此掌握一定程度的专业英语对了解医学细胞生物学领域的发展进程和研究成果是至关重要的。这就要求我们应该提高硕士研究生的专业英语技能。通过医学细胞生物学实验课的双语教学,不仅可以提高研究生的专业外语水平,还可以引导研究生大量查阅并阅读相关外文文献,及时掌握医学细胞生物学的最新动态。在研究生医学细胞生物学实验课程中开展双语教学,从实验和科研的角度来提高硕士研究生的专业英语水平,不仅可以为以后的英文论文写作做好充分的准备,也可以为今后与相关专业人士的交流储备好有利的条件。在研究生医学细胞生物学实验课程中实施双语教学,能够有效地促进学生对将要进行的实验课程内容进行预习,极大地提高了学生对医学细胞生物学实验课的兴趣和热情。在多媒体课件中为学生展示所学相关的图片和视频,不仅可以激发学生对双语教学的兴趣,也可以增强他们对所学知识的理解,这也是实验课双语教学的一大优势。实验课双语教学的优势还在于教师在用英文讲解实验的同时,可以为学生演示相关的操作步骤,有利于学生理解。
四、研究生医学细胞生物学实验课双语教学实施的前提条件
1.教师。研究生医学细胞生物学实验课双语教学的实施相当于对任课教师提出了更高的要求,因为在课堂上他们要应用英语进行授课,这就不仅要求他们必须具有过硬的专业知识,还要求他们必须具备良好的外语水平和外语沟通能力。同时由于是用英文和中文双语进行授课,任课老师课前一定要做好充分的准备。我们都知道,对于同样的授课内容,用英文教学的备课量远远要超过中文教学的备课量,更不用说是双语教学的备课量了。这就给任课老师无形中增加了很多的工作量,需要任课老师花费大量的时间和精力来完成,也是对任课老师的一个不小的挑战。教师不仅要对中文教学内容准备充分,还要熟悉实验过程中所涉及的相关专业词汇和相关操作步骤的英语表达。教师在用英语授课时,一定要保证使用学生较为熟悉、简单的单词来组成常见的语句,以方便学生们理解专业知识。这样不仅能够使学生更好地适应英语的授课方式,还可以提高学生的听课效果。同时教师还必须要保证自己发音的准确性,以免对学生造成误导,进而影响学生对知识点的理解而影响教学质量。
2.教材。传递知识最好的载体就是教材,因此选择合适的教材是提高教学质量的关键。而对于双语教学来说,选择合适的英文教材尤为重要。目前推荐的是使用英文原版教材,因为原版的英文教材更符合英语的语言习惯,单词和语法的使用更加准确,不会引起争议。而且还融入了最新的医学研究成果和相关词汇的更新和替换,不仅有利于医学生学习到更多更新的专业知识,也有利于英语水平快速提高。但对于医学细胞生物学实验课来说,很难找到一本与教育大纲完全相符的原版英文教材,我们希望相关专业人士能够在参考原版英文教材的基础上,为广大研究生们编写一部既符合教育大纲要求,又有助于提高学生的英语水平的医学细胞生物学实验课专用教材,来作为我们双语授课的专业教材。在这本教材中对实验所涉及的专业词汇进行中文注解,避免学生在课下花费大量时间去查阅,同时也方便学生记忆和理解,有效地减轻了研究生们的学习负担,进而提高研究生对双语教学的兴趣和热情。
3.教学方式。虽然研究生的英语水平较本科生要高,但如果在课堂上完全使用英文授课,还是会有很多学生是难以接受和理解的,不利于提高课堂授课的有效性和效果。因此我们根据研究生的英语水平,在课堂上主要采取全英文的课件展示,并适当地结合中文来讲解的教学方式。对于简单的或者是已经学习过的内容和知识点要用英文来讲解;对于复杂的,难以理解的内容和知识点可以给予相应的中文解释。由于研究生的英语阅读能力要比英语听力能力好一些,所以我们可以采用自己编制的全英文教材,还可以在课堂上使用全英文的课件和板书,来为学生营造一个良好的全英文学习环境,帮助研究生们尽快融入英语情境并掌握相关专业英语知识。但对于复杂的实验原理和实验操作,还是需要任课教师用中文向学生们解释清楚,以保证实验的顺利进行,避免不必要的危险。
4.学生。学生是医学细胞生物学实验课双语教学实施成功与否的又一关键因素。学生对医学细胞生物学实验课双语教学实施的影响主要在于他们的英语水平和对专业基础知识的兴趣。所以说,为了能够更好地开展实验课双语教学,应该鼓励学生努力提高自己的英语水平,利用课余时间多阅读一些英文的文献和书籍,遇到不懂的词汇及时查阅并记录下来,同时还应该鼓励学生在课前做好充分的准备,认真做好预习,熟悉课堂上将要讲授的相关专业词汇,并在预习过程中记录下自己不懂的问题。课上鼓励学生大胆地提出自己的想法,说出自己的疑惑,与同学和老师进行交流和讨论。课后鼓励学生用英文书写实验报告,并对实验结果加以分析和总结,找出实验结果不理想的原因或实验成功的注意事项。医学细胞生物学实验课双语教学的开展,可以普遍提高学生的专业外语水平,为今后科研和提前做好准备。
五、总结
如今许多高等院校已经把双语教学带进了实验的课堂,但具体的教学体系目前还不完善,还处于一个长期探索和实践的过程。研究生医学细胞生物学实验课双语教学的开展主要取决于教师的口语表达能力是否准确易于理解;学生的听说水平能否帮助其正确理解相关专业知识;教学过程中如何提高学生英语口语的表达能力。所以说,研究生医学细胞生物学实验课双语教学的成功开展,需要我们师生共同的努力,共同致力于提高学生的专业外语能力和专业基础知识,从而培养国际化的高等教育人才。
参考文献:
[1]宋桂芹,刘康,杨俊宝,蔡晓明,梁素华.提高研究生医学细胞生物学实验教学的体会[J].中国科教创新导刊,2010,(11):115.
[2]王弘a,田洪艳,徐冶,刘忠平,李质馨.医学细胞生物学实验课教学改革的探索[J].中国医药指南,2012,(12):721-722.
[3]王婉,梁素华,刘云,申跃武.研究生医学细胞生物学实验教学的探索[J].川北医学院学报,2009,(03):300-302.
[4]韩晓云.双语教学在细胞生物学实验中的应用[J].实验室研究与探索,2010,(07):230-232.
细胞生物学的研究领域范文2
关键词:微课;细胞生物学实验;设计;教学资源
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)23-0260-02
经济的迅猛发展带动科技的日新月异,网络技术与通信技术发展迅速,微信、微博等交流媒介成为大众知识共享的传播平台,而微课作为教学中的创新也备受关注,作为对传统教学模式的颠覆,其更注重教学效率的提升与教学质量的理想化。伴随移动学习时代的到来,微课使得当前学校教育及社会教育都发生了显著的变化。但是我们应该看到,时代催生的网络视频也带有某种弊端性,难以真实有效地满足各个层面的学习需求[1]。焦建利教授提出:传统的课堂实录视频资源已经难以实现互联网时代人们注意力模式的匹配,因此传统的教学方式也很难满足师生教与学的需求。加上网速及宽带的硬性限制,教学资源周转率低,优秀教学资源被无形浪费。基于这样的背景,微课诞生,吸取了传统教学视频的弊端教训,更注重主题的突出明确,更具有针对性与服务性,在内容设置上也趋于短小精悍,实现了自由补充与延伸[2]。对于生物细胞学科教学来说,实验是教学的关键,在教学中发挥着重要的作用。不可否认的是生物学作为生命科学的前沿学科之一,无论是实验技术方法还是理论知识阐述都实现了深度的提升与广度的延伸,逐渐实现与遗传学、分子生物学及发育生物学的学科融合,逐渐在生命科学研究领域占据主导[3]。因此,实现微课与细胞生物学实验教学的结合,对学生创新能力与独立思考能力的培养逐渐成为生物实验教学关注的焦点,成为细胞生物学实验教学改革的要务。
一、微课简述
1.微课的起源。微课最早由美国爱荷华大学LeRoy A. McGrew教授提出,初衷是针对化学课程总结的60秒概述,设置了三大主体部分,分别为总体介绍、解释说明及举例分析。后来英国学者T.P.Kee在此基础上提出了一分钟演讲,所谓的一分钟演讲就是突出演讲的精练传神,要求具有缜密的逻辑结构及真实生动的案例阐述。在经过上述两个阶段的发展后,微课由美国新墨西哥州圣湖安学院大卫.m.彭罗斯提出并创建实施。其包括15到30秒的介绍及结论,服务与上文的关键概念导引。然后录制上述内容并限制时间为3分钟内,在微课程指引下提出书面作业要求,学会借助课外阅读或者实践活动完成关键知识的学习。目前最具代表性的当属Educause的微课理念,不是指微观学习中的微内容,而是以建构主义学习理论为支撑的在线教学或格式化教学中的教学实际。
2.我国微课发展现状。我国微课依然是新兴事物,起步晚,发展相对缓慢,目前涉及领域也有部分处于空白。基于微课的发展现状,当前学术界也未就微课理念达成共识。学者焦建利[4]认为,微课是对某一知识点的集中阐释,主要特点就是短小精悍,在线教学视频是其主要表现形式。学者祝智庭[5]则认为微课应该就某个教学主题展开延伸,组织精细化的课堂教学设计,时间限度最好控制在10分钟以内。而学者胡铁生[6]则认为微课程注重的是视频的微小,因此在针对单一学科或者单一知识点组织教学时应注重教学情景的融入,突出在线学习与自由学习。这一概念也逐渐被大众所认可。资源建设方面,我国微课也尚未成型,目前的应用研究还相对零散,评价模式也有待完善。实现微课程的规范化发展还有很长的路要走。
二、细胞生物学实验教学存在的问题
1.内容更新缓慢,亟待加强。我国的细胞生物学实验教学一直处于教学滞后阶段,仅仅作为理论教学的补充或者教学附属而开设,缺乏关注上必然影响教学的创新与跟进,加上该实验教学项目单一化趋势严重,时代气息不足,技术手段及知识的综合运用十分缺乏,内容更新十分滞后。
2.教学方式单一化,学生自主性不足。细胞生物学实验的基本流程就是提前由教师准备好实验材料、实验仪器及实验试剂,学生在教师的示范引导下按部就班地进行实验操作,整个操作过程趋于程式化、简单化。学生不仅无法在实验准备阶段有所参与,更挫伤了学生创新与研究的积极性。
3.教学方法贫乏,缺乏对学生创新能力培养的关注。传统的细胞生物学实验教学受有限的教学时间的限制,因此实验内容与要求也大多提前限定,教师单纯地演示讲解,学生被动地参与学习,双方互动交流不足,教师也无法引导学生进行实验的创新。
4.教学技术陈旧,现代教育技术参与较少。细胞生物学作为生物教学的前沿学科,理应注重教学的创新,特别是积极加入现代教育技术的创新元素,以信息技术为核心推动实验教学。但是我国细胞生物学的教学现状却是现代教育技术十分欠缺,传统实验教学维度单一化趋势严重。
三、微课在细胞生物学实验中如何应用
1.微课的特性和优势,传统多媒体教学的弊端:伴随多媒体技术的迅猛发展及教学融入,部分教师开始尝试运用多媒体辅助教学,但是当代大学生自由散漫的个性也成为多媒体辅助教学实施的制约因素,学生难以集中精力听取教师讲课,精品的视频资源难以得到高效率的运用。应用于课后学习的视频资料也难以受到学生的关注与重视,多数处于闲置。微课则突破了视频教学的局限,具有普通视频教学资源不具备的教学优势。首先,其教学内容浓缩,教学时间较短,借助移动端操作更为便捷,学生学习积极性显著提升。其次,其教学主题十分明确,学生能够迅速找到自己感兴趣的点,从而获得启发教育或者延伸学习。最后,微课视频的教学容量相对较小,符合学生的接受能力,学生更积极主动地参与到微课学习中去。
2.细胞生物学微课设计,把握10分钟原则:注意力10分钟。10分钟内有明确的教学目标,内容短小,集中说明一个问题的小课程。微课设计ADDIE模型:A,分析;D,设计;D制作;I应用;E,评价。通常来说,微课设计要想保证自身的完整性必须具备6个基本环节,分别为教学主题的明确、前段分析、微课基础知识点的切割与划分、微课资源要素的重点设计、微课视频录制及后期加工处理、微课的最终终端输出与展现。6个环节紧紧相扣,推动微课的高效开展。
四、微课引入实验教学的意义与应用前景
微课具有广阔的教育应用前景。2011年,手机将取代个人电脑成为个人信息中心。学生自带设备BYOD,包括个人电脑、手机、上网本、平板等越来越普遍化。这为微课的实施提供了必备的硬件前提。调查中发现,84.44%的被调查者认可微视频在微课教学中的核心地位与作用,并且70%以上的人认为配套的教学设计与课件也是不可忽视的部分。纵观当前的教育改革,多数一线教师已经充分认识到微课教学的魅力与优势,开始在课堂教学中尝试微课教学。其中范福兰等人在基于交互式微视频教学资源教学应用效果的调查显示,70.5%的学生认为交互式微视频资源能够激发他们对课程学习的兴趣,单一的图文及音视频资源则受关注度一般,这也从侧面说明随着流媒体技术的发展成熟,微视频的教学前景将是广阔而光明的。
五、一些值得思考的问题
1.有关微课适用性,微课程在全国范围内展开,带来教学思想、教学模式的重大转变,各个领域、各种培训、不同学科对于微课程应用的尝试存在“泛用”、“滥用”现象。微课程适用于哪些领域、哪些课程、哪些内容以及荧光怎样设计、怎样制作、怎样使用才是最科学合理的成为今后科学研究的新课题。
2.细胞生物学实验微课应用存在问题,我国针对该专业的微课理论研究及实践演练依然不足,多数高校在微课开展实施的过程中存在建多用少的资源浪费现象。因此必须将微课作为校本研修资源,对其加强引导宣传,让教师认可微视频教学的优势并拓展专业发展的新途径。此外微课程应奠定创新型教学模式的资源基础,以期为学生提供更实用的教学资源,做好教学辅助。当然微课作为新兴教学理念,应该在移动学习与泛在学习的基础上实现教学需求与教学实践的同步发展,最大限度提升微课程的开展利用率。
六、小结
微课作为新兴的教学模式理应受到关注,了解微课的本质内涵,在梳理其优势与缺陷基础上综合当前的运用实际,科学预测并规划后期发展,实现微课在设计开发与应用上的创新完善。本文就微课教学的几点问题进行了归纳分析,以期为微课教学的拓展应用提供有效思路,让微课的魅力更多地展现出来,服务于高校教学。
参考文献:
[1]韦学恩.网络公开课视频资源应用现状与对策探究[D].扬州大学,2012.
[2]黄婢.“微时代”下的“微课”浅析[J].科技风,2013,(10).
[3]Zhang Jin,Hua Zichun. Thought on teaching practice and reform in the course of cell biology. Chinese Journal of Cell Biology),2011,33(6):716-9.
[4]焦建利.微课及其应用与影响[J].中小学信息技术教育,2013,(4).
细胞生物学的研究领域范文3
投身科研 携手团队
蔡国平,清华大学深圳研究生院教授、生物学和海洋生物学博士生导师。1969年毕业于北京大学生物化学专业,1981年毕业于中国协和医科大学研究生院生化专业,获医学硕士学位并在中国医学科学院卫生研究所任助理研究员。1985年6月起,在清华大学生物科学与技术系任讲师、副教授、教授。2003年派往清华大学深圳研究生院任职至今。曾任生命学部主任、深圳市健康科学与技术国家重点实验室主任、深圳市超级水稻研究重点实验室常务副主任、深圳国家生物产业基地深圳研究生院海洋生物技术中心主任、深圳市中药及天然药物研究中心-清华大学生物技术与创新药物联合实验室副主任、清华大学深圳研究生院-深圳市北科生物技术有限公司干细胞研究联合实验室常任理事。
清华大学深圳研究生院生命学部努力引进国内外优秀人才,加强与院外科技力量的合作,发挥官产学研结合的优势,聘任姚新生、袁隆平、孔祥复、辛世文等院士为双聘教授和博士生导师;与香港中文大学、香港城市大学及美国若干大学联合培养研究生,发挥双方的优势,在健康科学与技术领域,辛勤耕耘,努力创新,积极推动科学研究与应用相结合,建立若干联合实验室和技术中心。团队技术、人才实力,中国生命健康研究领域可以说是前所未有。
广泛研究 成果丰硕
蔡国平主要涉及医学细胞分子生物学及健康科学与技术等领域,主要从事了:①代谢性疾病的细胞分子学研究,研究糖尿病、高血脂症和血管硬化及血栓等的细胞分子生物学,研究促进血管内皮细胞增殖、促溶血栓系统活化的相关多肽因子;②自身抗体与抗磷脂综合症等自身免疫疾病的发病机理研究;③若干纤维化疾病相关因子及细胞外基质的研究;④骨髓基质干细胞和前脂肪细胞的分化与基因调控及其与相关疾病的研究;⑤针对上述疾病的创新药物(化学药物、生物技术药物)和纳米医学技术以及保健品的研究开发,⑥海洋生物学与海洋生物技术的研究与开发;⑦细胞生物学和细胞生物物理学的基础研究等。
细胞生物学的研究领域范文4
关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
Interesting Teaching of Animal Cell Engineering
XU Yipeng
(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory,
College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)
Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline, animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course, in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.
Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching
细胞工程是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程,是理论与实践相结合的典范,在现代生命科学的研究中,细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台,代表着现代生物工程最新的发展前沿,在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用,在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分,主要内容包括:细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事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。通过近两年的教学实践和改革,笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。
1 合理定位课程,让学生充分认识到本课程的重要性
我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设,学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习,这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程,其教学目的也必然有别于必修课程。因此,教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理,而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造,让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程,而是一门理论和实践结合非常强的课程,是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为,在教授此课程时,需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心,联系现代生物技术产业,使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和方法及其应用。
2 上好第一节课,吸引学生眼球
上好第一节课,也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分,大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来,但是却不能引起学生的兴趣,笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时,笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座,以激起学生的兴趣。
3 紧跟时代步伐,更新教学内容
目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、李志勇版《细胞工程》(高等教育出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等,笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多,但生物技术发展日新月异,教材的更新速度根本无法赶上,因此,必须及时查阅相关文献或信息,传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。
4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识
单纯理论的讲课效果,或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好,因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识,这样一来,学生课上的专注度明显提高,收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时,笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目,其中就有不少抗体制备技术,这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时,引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件,让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时,引入广州“代孕事件”。
5 合理利用多媒体技术
动物细胞工程是一门综合性很高的课程,传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用,通过多媒体技术,我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息,甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时,可以发散学生思维,不但可以补充书本内容,也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时,可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时,可引入《杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时,可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息,可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口,也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来,多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用,否则就主次不分,学生把握不住重点,效果就会适得其反。
6 在讨论中实践实验
笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验,实验内容为细胞培养的基本过程,基本为验证性实验,但这并不妨碍学生对知识的学习,这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前,笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等,让学生思考视频中实验人员的操作规范问题,让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中,引导学生对比实验前后结果,得出自己的结论,比如在做细胞培养基过滤实验时,教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况,判断污染微生物的类型,从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。
细胞生物学的研究领域范文5
实验方案包括实验题目、实验的理论依据、实验的基础要求、详细的实验步骤、可能遇到的困难及解决方案、预期的实验结果、老师的评审意见。实验方案经老师讨论批准后,学生按实验方案所需的材料、试剂和仪器等用品申请单,主管教学老师审批签字后,交实验带教老师购买,领取实验用品后按照实验方案开始实施实验,对实验过程中存在的问题及时调整,小组内讨论,必要时请老师帮助解决。认真做好原始数据的记录,对实验结果进行统计分析,最后完成实验报告。
在专业课的自主设计性实验中,我们综合细胞生物学、遗传学、生物化学等系统理论基础,利用组织细胞培养技术、形态学技术、生物化学检验技术、分子生物学技术,结合临床检验基础、临床血液学检验、临床免疫学检验及临床微生物学检验等其他医学检验专业课的知识,设计实验方案,遵循“科学性、自主创新性、可行性、实用性”的原则,设计了一系列实验,如人外周血淋巴细胞的培养及染色体G-显带制备方法、成纤维细胞生长因子21影响因素、烯霉毒素诱导卵巢癌细胞凋亡的实验研究、新生豆芽中酶含量的测定、洗涤剂中磷含量的测定、维生素C及抗生素对血液及尿液生化物质测定的干扰、竹纤维物品抑菌作用、林蛙油对肝纤维化的影响的组化免疫,这些自主设计性实验无论是在临床检验工作中还是在医学科学研究中都是一些基础实验,同时也贴近生活,富有意义。自主设计实验不仅激发了我们主动参与实验的热情,培养创新意识,提高动手操作和独立思考的能力,把所学的知识运用到实践中,融会贯通,而且通过小组内成员的团结协作、相互配合,培养了团队意识,增强了医学检验专业学生的责任感和主人翁意识,在整个实验过程中,小组内的每个成员都努力完成自己的任务,这一点对于我们今后的学习工作有着重要的意义。
在自主设计性试验中,我们充分利用已掌握的知识和技能对自己感兴趣的题目自主设计,亲自动手,从平时被动地按照实验指导机械地完成实验操作转变为主动设计实施实验,最终得到实验结果,分享实验成功的喜悦。同时我们将实验结果发论文形式报告并向杂志投稿,有的一个实验小组发表了4篇文章。我们小组在自主设计性实验中,选择了“人外周血淋巴细胞的培养及染色体G-显带制备方法”这个题目,确定了实验题目后,我们通过查阅文献资料,初步拟定了实验方案,经指导老师的审阅和修改后,进一步完善实验方案。这个实验主要利用细胞培养技术和形态学技术,而且所需的实验器材与试剂、仪器设备实验室都能够提供。染色体显带技术在临床中对于遗传性疾病和恶性血液病的诊断举足轻重,临床上已用于疾病的诊断、分型、治疗方案的选择,在预后判断和微小残留病灶的检测方面发挥着越来越重要的作用,然而在遗传学和临床血液学检验实验课中却没有安排这一实验,所以我们选择本实验来补充我们检验专业的基础技能实验。在充分完成实验准备(包括试剂的配制、器材的清洗和高压灭菌)后,分别采集小组成员的静脉血加入植物凝集素在体外培养,72h后加入秋水仙碱应用液后经离心、低渗处理、固定、Giemsa染色后在显微镜下观察淋巴细胞有丝分裂中期的染色体。当小组成员在显微镜下看到自己的染色体时,兴奋、自豪和喜悦的心情无以言表。
21世纪是生命科学的世纪,而分子生物学是当今生命科学研究领域的前沿与核心,在分子水平上揭示生命现象的本质有力地推动了生命科学向前发展。分子生物学研究的基础就是染色体中的遗传物质,之前的许多课程都已经接触到了染色体,但一直都停留在感性认识,通过这次实验我们有了切身的体会:一条小小的染色体竞包含了庞大的遗传信息,控制着复杂而精细的生命活动,生命的奥秘如此神奇。在这一实验中,我们没有采用先经过淋巴细胞分离后再进行培养这一步骤,大胆创新,直接将静脉全血在体外培养以获得有丝分裂中期的细胞,考虑到淋巴细胞占外周血的比例非常少,而且分离步骤繁琐,尚需要分离液,分离效果不佳,容易丢失,最终导致实验失败。通过简化实验步骤,节约了实验成本,取得了预期的实验结果。自主设计性实验以学生为主体,在老师的指导下,设计并实施自己的实验方案。通过自主设计性试验,丰富了我们专业实验课程,充分调动了我们学习的积极性和主动性,培养创新思维,提高我们的综合素质和团队协作精神,使我们初步具备了科研能力和科学素养,让每一个同学都获益匪浅。
作者:霍毅 明盛金 李俊 尹彬彬 郝峰 王杰 李艳 单位:吉林医药学院检验学院
细胞生物学的研究领域范文6
论文摘要:细胞凋亡又叫细胞程序性死亡,是植物正常发育中必不可少的一部分,目前已成为植物细胞生物学研究的一个热点。本文对植物凋亡的一般特征、植物营养和生殖生长中的细胞凋亡以及植物-病原物互作中的细胞凋亡进行了综合评述,并对植物细胞凋亡研究的现实意义进行了探讨。
细胞凋亡是多细胞生物体在生理或病理条件下部分细胞所采取的一种由内在基因编程调节,通过主动的生化过程而自杀死亡的方式[1]。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以常常又称为细胞编程性死亡。细胞凋亡的现象最早是Kree在1965年观察到的,经过进一步深入研究之后,他于1972年将其重新命名为细胞凋亡。之后近20年,细胞凋亡的研究主要集中在动物,人们越来越认识到细胞调亡在动物生长发育中、尤其在维持动物体内细胞和组织平衡、特化、形态建成和防病、抗病过程中的重要作用。同动物一样,在植物生长发育中也存在着细胞凋亡现象。但由于植物生长发育和细胞结构的特殊性,有关植物细胞凋亡的研究起步较晚。近年来,随着植物细胞凋亡的研究进展,人们逐渐认识到细胞凋亡是高等植物生长发育的必要组成部分,同时也是植物体度过不良环境的重要手段。目前,植物细胞凋亡的研究已成为近年来植物细胞生物学的新兴研究领域和热点之一。本文就植物细胞凋亡的一般特征、检测方法、在植物中的存在及意义作一综合阐述。
1植物细胞凋亡的一般特征
经历细胞凋亡过程的细胞呈现一些典型的形态学变化,光学显微镜或电子显微镜观察可见:细胞体积缩小,染色质凝集、断裂、趋边化,细胞器解体、消失,细胞膜发泡形成凋亡小体(其中包含有凝集的细胞核断片和细胞器)[3.4]。随着研究的深入,分子生物学证据也逐步被阐明:细胞染色质DNA在核小体连接部位断裂,其片段大小为200bp的倍数,经琼脂糖凝胶电泳可见到特征性的DNA梯度(DNAladder),此特征还可以通过超速离心、末端标记电泳以及原位缺口翻译技术等进行定性、定量测定。细胞形态学和分子生物学的变化是细胞凋亡的重要诊断依据。
2细胞凋亡的检测方法
2.1细胞形态学观察法
苏木素-伊红(HE)染色法:石蜡切片的HE染色是组织形态学检测的常规方法,光学显微镜下细胞核呈蓝黑色,胞浆呈淡红色。凋亡细胞在组织中单个散在分布,表现在核染色质致密浓缩,核碎裂等。
(1)电子显微镜。电镜观察,凋亡细胞染色质固缩,常聚集于核膜上呈境界分明的块状或新月形小体,初期细胞可见完整的细胞器,细胞膜完整,凋亡小体形成。目前一致认为,电镜下获得凋亡细胞特征性的形态学改变是判断细胞凋亡的最可靠依据。
(2)荧光显微镜。对体外培养的活细胞经荧光色素处理,可在荧光显微镜下观察细胞形态改变。常用荧光色素有吖啶橙、Hoechst33258或Hoechst33342、碘化丙啶(PI)、溴乙锭(EB)。前两种可分别进入活细胞和死细胞,而后两种荧光素仅能进入死细胞。不同的荧光素使核着染不同颜色的荧光,正常细胞呈均匀荧光染色,而凋亡细胞呈致密浓染的颗粒状或块状荧光。
2.2反映凋亡细胞膜改变的方法:染料排斥法。
除了电镜能反映细胞膜完整性外,还可用染料排斥法,如台盼蓝、PI等。坏死细胞膜破损,被染料着染。而凋亡细胞细胞膜完整,不被着染。但在体外培养的细胞最终也会发生继发性坏死。因此,此法不能单独用来判断凋亡细胞。另一种方法是判断胞质膜的不对称性。在正常细胞膜上,磷脂酰丝氨酸基团(PS)位于胞内侧,而在细胞凋亡早期膜上此基团则转向胞外侧,以利于被吞噬。因此,磷脂酰丝氨酸基团位置的改变,可作为凋亡细胞的一个标志。
2.3反映脱氧核糖核酸有规律断裂的方法
细胞凋亡过程中,DNA有规律地断裂可以通过下述几种方法检测出来。
(1)琼脂糖凝胶电泳法。细胞悬液经裂解消化按常规法提取DNA后,于含EB的琼脂糖凝胶中进行电泳,正常细胞DNA呈单一条带。细胞凋亡时呈典型的梯状条带,系180~200bp左右的及多聚核小体的梯状DNA条带。坏死时则呈现模糊的弥散状条带。DNA电泳法是判断细胞凋亡的经典方法.PEG6000诱导的小麦叶片[7]、羟自由基诱导的烟草细胞[8]、细胞色素c诱导的胡萝卜和烟草原生质体[9]和乙烯诱导的胡萝卜原生质体[10]发生PCD时均检测到DNA梯状条带。
(2)流式细胞仪检测法。细胞发生凋亡时,其细胞膜的通透性增加,但其程度介于正常细胞和坏死细胞之间,利用这一特点,被检测细胞悬液用萤光素染色利用流式细胞仪测量细胞悬液中细胞萤光强度来区分正常细胞、坏死细胞和凋亡细胞。
(3)原位末端标记法(InSituEnd2Labeling,ISEL)。通过DNA多聚酶I把已标记的核苷酸结合到DNA的单链断裂处,以寻找有无Ap发生。标记的方法有同位素标记、荧光素标记、地高辛或生物素标记等。
(4)原位切口平移法(InSituNickTranslation,IS2NT)。利用DNA多聚酶将核苷酸整合到Ap细胞内断裂的DNA3′羟基末端,同时水解5′末端,以修复DNA。若用已标记的核苷酸,即可显示出有断裂DNA的细胞。该法同样也可用于细胞悬液中Ap的观察。
(5)末端转移酶介导的缺口末端标记法(TdT2me2diatedX2dUTPnickendlabeling,TUNEL)。末端转移酶(TdT)介导的X2dUTP缺口标记法是目标原位检测Ap最为敏感、快速、特异的方法,其具有广泛的应用前景。末端转移酶(TdT)可催化在DN段的3′羟基末端合成多核苷酸聚合物的反应,即DN段加尾。利用末端转移酶(TdT)将标记的脱氧核苷酸转移到DNA缺口或3′羟基末端上,通常所用的核苷酸为dUTP,标记物为地戈辛、生物素、荧光素等。
(6)ELISA法。对Ap细胞内DN段的检测还可用ELISA法。悬浮细胞经裂解,高速离心去除核的成分后,取上清加入已包被有抗组蛋白抗体的反应板,反应后再加酶标抗DNA抗体,若上清中含断裂的DN段,则可通过此双抗体夹心法得以检出[11]。
3植物发育过程中的细胞凋亡
萌发的种子中的糊粉层、维管束的木质部、生殖器官的组织(如花药和子房)及根冠等组织中均有细胞凋亡的发生[12]。虽然在细胞水平上,与细胞凋亡相关联的水解酶的激活、一些蛋白的失活以及核DNA的断裂都可以经常观察到,但是这些现象的发生机制到近来才有所了解。
3.1导管的形成
导管是由排列有序的死亡的导管分子(trachearyelements,TEs)构成。王雅清和崔克明[13]对杜仲木质部导管分化的研究证明,其分化过程也发生了细胞凋亡。所有这些研究都表明木质部导管分化与细胞凋亡有密切关系。玉米生长过程中在一定条件下根部皮层细胞崩溃死亡形成通气组织,而通气组织与植物的同化、呼吸、蒸腾作用都有密切关系[14].
3.2单性花的形成
许多单性花植物在花原基分化时存在雌蕊和雄蕊原基细胞,在后期发育的特定阶段雌蕊或雄蕊原基细胞出现细胞凋亡,从而最终形成单性花。
3.3大、小孢子的形成和发育
大多数种子植物中,大孢子母细胞减数分裂形成4个大孢子。仅有1个能发育成雌配子体,其余的3个大孢子退化。例如,蕨类植物大孢子母细胞减数分裂产生4个大孢子,这4个大孢子通常呈线型或T型排列,仅有1个能继续发育成雌配子体,其余3个都死亡。对其超微结构的研究表明,其退化解体过程也符合细胞凋亡的基本特征[15]。
3.3雌雄配子体的发育
植物中雌雄配子体的发育有细胞凋亡参与其中。裸子植物雄配子体发育过程中,原叶细胞的退化和雌配子中颈细胞、腹沟细胞的消失及珠心细胞的衰退也是细胞凋亡的结果。在被子植物雌配子体(胚囊)发育过程中,珠心组织被作为营养物质吸收而退化的过程是细胞凋亡[16].
3.4胚的发育
在胚性细胞分化和发育过程中,存在着细胞凋亡[17]。植物的胚由受精卵发育而成,在胚的形成过程中,助细胞、反足细胞和胚柄细胞都因发生细胞凋亡而消失。胚柄由受精卵第一次分裂形成,当胚发育到一定阶段,胚柄发生细胞凋亡,形态上表现为质壁分离,原生质体固缩。单子叶植物的种子中,在胚和胚乳之间有一层或几层排列整齐的糊粉层细胞,含大量糊粉粒。胚胎发育早期由胚柄提供营养形成种子,后期则通过糊粉层细胞形成分泌组织,分泌水解酶,水解胚乳成分,种子萌发后,糊粉层功能完成,便开始凋亡,是典型的细胞凋亡。在种子萌发过程中,其他胚乳和无胚乳种子子叶中一些贮藏细胞也会发生类似的细胞凋亡,没有这些细胞凋亡,幼苗就不能正常生长发育,会因饥饿而死亡。
3.5根冠细胞的死亡
根冠位于根尖的顶部,是由许多薄壁细胞组成的冠状结构。在根的发育过程中,根冠细胞不断脱落,并由顶端分生组织不断产生新的细胞,从内侧补充使根冠细胞得以保持定数。对根冠细胞脱落的研究证明,其脱落过程是典型的细胞凋亡。正是这些细胞的主动死亡,才保证了根顶端分生组织在生长过程中避免与土壤磨擦而受伤,进而保证了根的正常发育。对玉米根尖进行低温胁迫或用细胞毒素类药物如放线菌D、秋水仙碱处理后,这些根尖分生组织细胞同样具有DNAladder、染色质和细胞核浓缩等特征,说明环境因子和药物也可诱导根尖细胞发生凋亡[19.20]。
3.6叶发育过程中的细胞凋亡
在叶子的发育过程中,叶缘的各种裂、齿和叶片中的空洞(如龟背竹叶片)的形成等都是由于相关部位细胞的凋亡所造成的。此外,对叶片衰老过程的研究发现,衰老起始时,叶绿体首先被自体吞噬,此后水解酶、RNA酶等活性上升,而且以液泡内半胱氨酸蛋白酶活性最为显著[21],这些都是细胞凋亡的特征。因此,叶子脱落前叶片的衰老过程也是PCD。
4环境胁迫诱导的植物PCD
4.1植物超敏反应中的PCD
超敏反应(hypersensitiveresponseHR)是植物被病原物侵染后所引起的适应性反应,其中的细胞死亡被证明是细胞凋亡。在植物超敏反应中,DN段化,特征性切割核小体的核酸酶被激活等生理生化特征和凋亡小体等形态特征都被证实。4.2盐胁迫诱导的PCD
无机盐KCN、NaCl、CaCl2和一些重金属离子等在一定条件下均可诱导植物细胞出现与动物细胞凋亡类似的特征。宁顺斌[22]等人的实验证明烟草、玉米的根尖在高盐(NaCl500mmol/L)处理后,出现明显的DNA梯状电泳图谱。林久生和王根轩[23]用20%PEG溶液(-0.63MPa)对小麦根系进行渗透胁迫,在小麦叶片DNA琼脂糖凝胶电泳图谱上观察到明显的梯状DNA条带,表明PEG处理诱发了DNA核小体间的断裂,末端脱氧核糖核酸转移酶介导的3’OH末端标记法(TUNEL)检测出现阳性结果。
4.3活性氧与植物细胞凋亡
活性氧是一类具有强氧化能力的物质,主要包括超氧化物、过氧化氢、羟自由基等,各种逆境条件,包括冷害、渗透胁迫、低氧、臭氧、紫外线等导致的植物细胞凋亡最终都与活性氧的产生有关。当细胞外一些信息如辐射、高温等通过细胞活性氧传入细胞引起其脂质过氧化或与细胞凋亡有关基因的表达时,细胞也会凋亡[24]。陈明等[25]研究发现以一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理小麦可以明显提高ROS清除酶,如过氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸氧化酶等活性,从而清除因盐胁迫产生的氧自由基或活性氧ROS,或直接清除ROS来保持细胞处于还原状态。
5研究植物细胞凋亡的意义及展望
导管细胞的退化死亡、筛管细胞原生质的自溶,形成了植物体的输导组织;这些细胞死亡之前,细胞内物质可被其他细胞回收利用,这是植物能够独立营养的一个特性,叶片衰老死亡即是适应营养重新分配的结果,但这个过程却影响了农产品的产量。因此,要搞清植物细胞凋亡的发生程序,对粮食生产及作物储藏技术改良都具有重要的现实意义。在超敏反应中,被病原体感染的宿主细胞采取主动死亡的方式,从而限制感染部位病原菌的生长,阻止病原菌的传播,以达到防病抗病的目的。这种植物自身的主动抗病反应,若在植物抗病育种中加以应用,使植物能够自动、有效地抵抗病原物的侵染,就可以减少农药的使用,避免环境污染,从而提高人类生活质量。
由于植物细胞凋亡的同步性很低、凋亡时间很短,同时由于细胞内各种因子相互作用,调控机制及其复杂,使分子生物学技术应用于细胞水平的研究存在很大困难。近年来,利用非细胞体系来研究细胞凋亡的模式的建立和应用弥补了上述不足。有研究表明[26],利用非细胞体系研究细胞内复杂的生化活动具有独特的优越性,在细胞周期调控、DNA复制、核小体与染色质构建等研究中发挥了重要作用。非细胞凋亡体系的建立与利用,在很大程度上促进了人们对植物细胞凋亡生化和分子机制的研究,为植物细胞凋亡研究开辟了新途径。
随着植物细胞凋亡的研究的逐步深入,发现植物细胞凋亡需要研究的方面还很多。植物体发生细胞凋亡的机理还不清楚,植物细胞中与细胞凋亡有关的基因研究还远没有动物深入。尽管许多实验表明植物细胞凋亡与动物是相似的,但分子水平共同特征少,目前仅发现少数几个基因参与植物细胞凋亡的过程[27]。研究过程中常局限于某一特定现象,很少有将这些现象和植物发育的具体过程联系起来,加上植物生长周期较长,给研究带来一定困难。植物细胞凋亡的研究如果能与植物的经济利用联系起来,将具有重要实践价值。如能发现诱导果实发育中细胞凋亡发生的因子,通过人为调控,改变生长发育期,提高果品产量和品质,则将会极大地推动果树现代化生产的发展。
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