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關(guān)鍵詞:生物教學(xué);創(chuàng)造性思維;思考
中圖分類號:G633.91 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)30-0149-02
在中學(xué)生物教學(xué)中,教師要主動進行教育思想轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生樂于參與到教學(xué)中,變被動為主動,也要從多方面引導(dǎo)、激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣,讓學(xué)生體會生物帶給他們的無窮樂趣,感受生物學(xué)科的魅力,從而使得教學(xué)產(chǎn)生最佳效果。
一、創(chuàng)設(shè)問題激發(fā)學(xué)生的生物思維
思維能力是物質(zhì)發(fā)展的最高成就,恩格斯把思維著的精神稱作物質(zhì)“自己在地球上的最美的花朵”。由此可知道,在教學(xué)過程中對學(xué)生的思維能力培養(yǎng)是十分重要的,尤其是在生物教學(xué)中更需要激發(fā)學(xué)生的思維能力,教師在教授生物課程時,能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會認識或者能理解生物學(xué)的規(guī)律,學(xué)生將學(xué)會從生物的現(xiàn)象概括出其內(nèi)在聯(lián)系,就能把所學(xué)的生物知識運用到實踐中去,這樣在生活中學(xué)會用生物知識來解決生活中的問題,他們將對生物學(xué)習(xí)產(chǎn)生更強烈的學(xué)習(xí)興趣。
例如,在學(xué)習(xí)遺傳的基本規(guī)律前,先讓學(xué)生觀察自己家庭成員的一些性狀,調(diào)查自己所了解的或一知半解的有關(guān)遺傳方面的現(xiàn)象。學(xué)生經(jīng)過認真的觀察調(diào)查,問題情境就會不斷出現(xiàn):“為什么我父母都是雙眼皮,而我卻是單眼皮,有時甚至是一個眼單眼皮,另一眼雙眼皮?”……引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想、思考,促使學(xué)生深入提出問題,使問題層出不窮。
當(dāng)講到《基因?qū)π誀畹目刂啤返臅r候,教師要先引導(dǎo)學(xué)生觀察“轉(zhuǎn)基因超級鼠和小鼠的圖”,教師再向?qū)W生提出問題:(1)控制小鼠性狀的基因是什么基因?(2)在獲得轉(zhuǎn)基因超級鼠的過程中,生物的性狀和基因有什么關(guān)系?(3)那么在生物的傳種接代的過程中,傳下去的究竟是性狀呢,還是控制性狀的基因呢?通過提問題的形式,可以給學(xué)生有一個思考的空間,再通過引導(dǎo)來步步加深知識,層層深入到知識的核心內(nèi)容,這樣,學(xué)生學(xué)習(xí)知識很輕松,對知識的理解程度也更加深刻。
生物教學(xué)中通過提問設(shè)計方式,使學(xué)生對生物思維由感性的東西逐漸引向理性的抽象概括,再把感性認識和思維活動緊密結(jié)合起來,學(xué)生的思維能力將得到更大的提高。
二、采用現(xiàn)代教學(xué)手段
現(xiàn)代多媒體技術(shù)擁有充足的信息,聲像并茂、生動活潑,具有強烈的感染力和吸引力,它能激發(fā)學(xué)生的興趣,活躍思維,調(diào)動學(xué)生積極性。多媒體教學(xué)是迄今為止表現(xiàn)功能最強大,人機交流最為便利的一種現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)。例如在教學(xué)《建立自然保護區(qū)》時,為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,在課件的開始以一幅高山瀑布的畫面配合流水潺潺、百鳥爭鳴的聲音,然后展示我國特有的珍稀鳥類的圖片和一些珍稀種植物的圖片,以此來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課的興趣。運用多媒體技術(shù),能變抽象為形象、變微觀為宏觀、變靜態(tài)為動態(tài)。
在講《生物圈是所有生物的家》章節(jié)時,先讓學(xué)生認識生物圈,講解生物與環(huán)境之間的適應(yīng)與影響、生態(tài)系統(tǒng)的組成及能量流動等,教師可以對學(xué)生進行點撥,用多媒體播放課件:一片樹林和多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)視頻,先讓學(xué)生聯(lián)想再通過視頻指出這片樹林中有哪些動物和植物。利用視頻播放形式來引發(fā)學(xué)生回憶或思考:視頻播放的樹林中,同學(xué)們認為綠色植物在整個系統(tǒng)中起到什么作用?這個生態(tài)系統(tǒng)中由哪些成分組成?同學(xué)們回憶一下我們曾經(jīng)講課中介紹的能量流動的特點及物質(zhì)是如何循環(huán)于生態(tài)系統(tǒng)中?教師邊播放視頻邊給學(xué)生提出一些問題。讓學(xué)生在觀看視頻中可以相互地討論。這樣學(xué)生不僅僅能回憶舊知識,還能對知識進行進一步記憶,同時也使學(xué)生通過看視頻獲取新的知識,這對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和分析問題及解決問題的能力有很大的促進作用。
三、創(chuàng)設(shè)寬松的生物課堂環(huán)境
對于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,創(chuàng)設(shè)情境極其重要。在生物教學(xué)中怎樣來創(chuàng)設(shè)情境呢?在多年的生物教學(xué)中總結(jié)了一個經(jīng)驗,一般中學(xué)生都喜歡看稀奇或者實物的東西,課本的理論對學(xué)生的吸引力不大,因此,可以利用生物標(biāo)本、模型、實物、錄像等教學(xué)“道具”,或在日常生活和生產(chǎn)中經(jīng)??吹降囊恍┥飳W(xué)現(xiàn)象,從這方面來給學(xué)生創(chuàng)造情境。
在學(xué)習(xí)《細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞》一節(jié)時,有的同學(xué)提出:一棵樹從幼苗逐年長高成一個大的植物體,這與細胞的什么生理功能有關(guān)?高等動物的受精卵經(jīng)過分裂后,為什么能形成結(jié)構(gòu)和功能不同的細胞?當(dāng)講“細胞分裂”時,首先讓學(xué)生觀察了解課本上有的細胞分裂的模型圖片,再利用現(xiàn)代多媒體演示細胞分裂的具體過程,這樣一來,在學(xué)生的大腦中就形成了“情境”,這樣一來,學(xué)生對細胞的學(xué)習(xí)就更加有興趣了。
四、用分析綜合方法提高學(xué)生觀察能力
在生物教學(xué)中,要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力,教師應(yīng)嚴格遵循“分析—綜合—再分析—再綜合”的教學(xué)規(guī)律。通過對各種生物的生理現(xiàn)象或者某一種形態(tài)進行分層剖析,將各個系統(tǒng)的特征辨析清楚,再加以綜合概括,既能加深理解各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和生理功能,又能激發(fā)和活躍學(xué)生的思維活動。
講授《細胞膜控制物質(zhì)的進出》時,引導(dǎo)學(xué)生觀察“細胞膜控制物質(zhì)出入細胞的圖片”,繼而播放細胞膜控制物質(zhì)進出的動畫,然后開始進行分析:(1)細胞膜把細胞與外界分隔開;(2)細胞膜并沒有把細胞完全封閉起來;(3)有用的物質(zhì)能進來,同時把細胞產(chǎn)生的廢物排出去,有用的物質(zhì)還不能出去。
教師在授課時,特別注意對課本知識的歸納總結(jié),如授完《細胞膜控制物質(zhì)的進出》時,教師應(yīng)總結(jié)為:“細胞就是通過細胞膜與外界進行的物質(zhì)交換?!边@樣有個總結(jié)式的授課,不但把知識的脈絡(luò)和思路傳授給學(xué)生,還給學(xué)生傳遞了細胞的定義及物質(zhì)是如何在細胞里運動的。
五、小結(jié)
總之,在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力有利于發(fā)展學(xué)生智力,培養(yǎng)學(xué)生的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,全面提高學(xué)生素質(zhì),能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,大大提高課堂效率。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力是一個長期復(fù)雜的過程,需要我們每位教師艱苦努力不斷探索。
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【摘要】 目的 研究胃癌及癌旁正常組織細胞膜中蛋白質(zhì)及脂質(zhì)的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)的光譜變化及與相應(yīng)組織、細胞層次光譜變化的差異。方法 提取腫瘤組織和癌旁正常組織的細胞膜,將細胞膜進行溴化鉀壓片,應(yīng)用Nicolet Magna750型紅外光譜儀對細胞膜的溴化鉀壓片進行紅外光譜檢測,獲得細胞膜的光譜圖,選擇其特征性光譜與胃癌組織、胃癌細胞株的相應(yīng)光譜進行比對。結(jié)果 胃癌組織細胞膜的紅外光譜特征與相應(yīng)正常組織細胞膜光譜特征存在異同,且胃癌組織細胞膜與胃癌組織、胃癌細胞株的光譜特征存在異同。主要表現(xiàn)在與脂類相關(guān)的2955、2920、2850、1740cm-1譜帶的變化。結(jié)論 胃癌組織及癌旁正常組織細胞膜上生物大分子紅外光譜發(fā)生變化及與相應(yīng)組織、細胞層次紅外光譜之間存在差異,其豐富了生物組織紅外光譜研究的內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】 胃癌;細胞膜;紅外光譜;膜蛋白;膜磷脂
ABSTRACT: Objective To study the protein and lipid in the membrane of gastric cancer tissues and normal tissues with Fourier transform infrared (FTIR) and explore the special spectral features of the membrane of gastric cancer tissues compared with the membrane of normal tissues, cancer cells and cancer tissues. Methods We extracted membrane from cancer tissue and normal tissue samples, sheeted them with KBr, observed them by FTIR and compared the spectral data of the membrane of gastric cancer tissues, the membrane of normal tissues, cancer cells and cancer tissues. Results Both similarities and differences were found in the infrared spectral features between the membranes of gastric cancer tissues and normal tissues. The spectral features of the membrane of gastric cancer tissues had similarities and differences with those of gastric tissues and grastric cell strain, which were shown in the changes of the 2957, 2927, 2853 and 1740cm-1 bands related to lipids. Conclusion The results suggest that the spectral features of the membrane of gastric cancer tissues are significantly different from those of the membrane of normal tissues, cancer cells and cancer tissues, which has enriched studies on biological tissues infrared spectroscopy.
KEY WORDS: gastric cancer; membrane; infrared spectrum; membrane protein; membrane lipid
胃癌是常見的惡性腫瘤,其發(fā)病率在男性惡性腫瘤中僅次于肺癌,在女性居第四位。在全球范圍內(nèi),胃癌高發(fā)國家是日本、俄羅斯、南非等地。在我國,北方的胃癌發(fā)病率明顯高于南方。據(jù)報道,中國每年新發(fā)胃癌患者40萬人、死亡人數(shù)達30萬人,而且已呈現(xiàn)年輕化趨勢。由于胃癌早期發(fā)現(xiàn)困難,預(yù)后很差,而早期發(fā)現(xiàn)是提高預(yù)后的關(guān)鍵。已有學(xué)者用傅立葉變換紅外光譜(fourier transform infrared, FTIR)技術(shù)對胃癌組織和胃黏膜正常組織之間光譜變化進行了研究,發(fā)現(xiàn)二者之間有明顯的差異,但對于胃癌組織細胞膜和正常組織細胞膜的FTIR研究尚未見報道。本研究應(yīng)用FTIR技術(shù)對胃癌及癌旁正常組織細胞膜中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的變化進行了檢測。
1 材料與方法
1.1 標(biāo)本取材和處理 30例樣本均取自西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院2008年2~3月間胃癌患者手術(shù)后新鮮標(biāo)本。手術(shù)切除胃標(biāo)本后生理鹽水沖洗凈黏液和血污,切取1cm3大小組織2塊,一塊取自腫瘤中心(非壞死部位)部位,另一塊取自離腫瘤切緣最遠端。所取組織一分為二,一塊放入液氮中冷凍保存?zhèn)溆?另一塊100mg/L甲醛溶液固定,石蠟包埋,常規(guī)病理切片染色檢查。
1.2 細胞膜的提取 胃癌及癌旁正常胃黏膜組織細胞膜的制備參照文獻[1]方法進行。①取出標(biāo)本,去除血污及結(jié)締組織,將組織剪碎并于勻漿器中進行勻漿,制成細胞懸液;②細胞懸液1000r/min離心20min,棄上清液,保留沉淀;③用Tris低滲液重懸沉淀,4℃下超聲破膜30min;④破膜后于4℃下以1000r/min離心20min,保留上清液;⑤將上清液于4℃下10000g離心20min,棄上清保留沉淀,即為細胞膜;⑥重復(fù)上一步驟1次;⑦將細胞膜沉淀真空低溫下干燥30min。
1.3 細胞膜純度的鑒定 用電子顯微鏡對細胞膜的純度及膜結(jié)構(gòu)進行鑒定,觀察到細胞膜的片狀物及由細胞膜卷曲形成的小泡,未發(fā)現(xiàn)其他細胞器和細胞成分。
1.4 儀器與方法 采用Nicolet Magna750紅外光譜儀。室溫條件下,將細胞膜制成溴化鉀壓片。將溴化鉀壓片放置于儀器中進行檢測,記錄紅外光譜。掃描次數(shù)為128次,掃描范圍4000~900cm-1,分辨率4cm-1。光譜用Omnic5.0專用軟件分析,逐一測量紅外光譜的峰位和峰高。
2 結(jié) 果
2.1 病理結(jié)果 30例標(biāo)本經(jīng)過HE染色病理學(xué)檢查均為腺癌(圖1)。
2.2 紅外結(jié)果 ①與蛋白有關(guān)的譜帶:在組織及細胞的紅外吸收譜帶上,在1800~1500cm-1蛋白質(zhì)吸收酰胺Ⅰ、Ⅱ譜帶范圍內(nèi),1550cm-1處的酰胺Ⅱ帶在癌組織中顯得比較弱,峰型低平,而在正常組織中則較強,峰型高尖。相對強度I1650/I1560的比值在癌組織中要比正常組織高(圖2)。
②在1500~1300cm-1區(qū)間,分別在1453cm-1和1402cm-1附近在組織、細胞及細胞膜的紅外光譜中均出現(xiàn)兩個吸收峰,兩個譜峰的強度在正常、惡性組織的細胞、細胞膜中變化一致,這與前期研究結(jié)果相似,都表現(xiàn)為在正常組織中1453cm-1處的峰強于1402cm-1處,而在惡性組織中則相反(圖3)。
圖3 胃癌及癌旁正常組織細胞膜在1500~1300cm-1區(qū)間的FTIR譜圖
Fig.3 FTIR spectra of the membrane of cancer and normal tissues from gastric area (1500-1300cm-1)
A: normal; B: cancer
③在3000~2000cm-1區(qū)間,在2920cm-1和2850cm-1附近出現(xiàn)的兩個波峰在細胞膜的紅外光譜圖中出現(xiàn)率為100%,且在腫瘤組織細胞膜中的比在癌旁正常組織細胞膜的顯得高大(圖4)。在1740cm-1附近的吸收峰,在腫瘤組織細胞膜中的比在癌旁正常組織細胞膜的顯得高大(圖2),相對強度I1740/I1560的比值腫瘤組織明顯高于正常組織。
圖4 胃癌及癌旁正常組織細胞膜在3000~2800 cm-1區(qū)間的FTIR譜圖
Fig.4 FTIR spectra of the membrane of cancer and normal tissues from gastric area (3000-2800cm-1)
A: normal; B: cancer
3 討 論
作為生命最基本的單位,細胞在惡變過程中除了細胞核、細胞質(zhì)中蛋白質(zhì)及脂類等發(fā)生變化外,胞膜上的生物大分子如蛋白質(zhì)、磷脂的結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。已有研究表明細胞膜發(fā)生的變化對細胞功能的影響意義巨大,其改變了細胞與環(huán)境之間的物質(zhì)流、能量流及信息流[2]。幾乎細胞所有的功能都與細胞膜上的蛋白和磷脂有關(guān)[3],所以研究細胞膜上磷脂和蛋白質(zhì)的變化不僅是對組織、細胞紅外的補充,更利于探索膜上大分子結(jié)構(gòu)與功能改變的紅外信息。
本研究發(fā)現(xiàn),與蛋白有關(guān)的酰胺Ⅰ、Ⅱ譜帶變化與課題組前期的研究結(jié)果一致[46]。作為與細胞膜磷脂中的甲基和亞甲基的振動[7]有關(guān)的2920cm-1和2850cm-1附近的兩個譜峰的變化,與在胃癌組織及細胞水平發(fā)現(xiàn)的結(jié)果存在差異[8]。細胞膜中I1740/I1560的比值與在胃癌組織、細胞等的層面也存在較大差異[910]。
通過比較細胞膜和組織及細胞的紅外光譜變化,發(fā)現(xiàn)差異主要表現(xiàn)在膜上與蛋白質(zhì)及磷脂相關(guān)的吸收譜帶。在1650cm-1和1550cm-1附近,1550cm-1處的酰胺Ⅱ帶在癌組織中顯得比較弱,峰型低平,而在正常組織中則較強,峰型高尖。相對強度I1650/I1560的比值在癌組織中要比正常組織高,這主要與癌細胞在發(fā)生發(fā)展過程中細胞膜上的通道、受體及載體改變有關(guān)[11]。與脂類有關(guān)的吸收譜帶則表現(xiàn)為:2920cm-1、2850cm-1和1740cm-1附近的譜帶在細胞膜的紅外光譜中出現(xiàn)率為100%,且在癌組織細胞膜比在癌旁正常組織細胞膜中波峰顯得高大,提示癌組織細胞膜中磷脂含量增加,與安萍[12]、TOYRAN[13]等研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)癌及正常組織細胞膜的紅外改變有與組織和細胞水平改變一致的地方,主要表現(xiàn)在1453cm-1和1402cm-1附近的波譜,表現(xiàn)為在癌旁正常組織的細胞膜中1453cm-1處的峰強于1402cm-1處,而在癌組織細胞膜中則相反。這可能與癌細胞與正常細胞中磷脂成分和含量發(fā)生改變有關(guān),尚有待進一步研究證實。
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【關(guān)鍵詞】生物教學(xué);遷移能力
例1(2008全國理綜卷1).已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點,如圖中箭頭所指,如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷,則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DN段。現(xiàn)在多個上述線性DNA分子,若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷,則從理論上講,經(jīng)該酶切后,這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DN段種類數(shù)是( )
A.3 B.4 C.9 D.12
答案:C。本題不僅考查學(xué)生對限制性內(nèi)切酶功能的記憶能力,而且考查學(xué)生對知識的遷移運用能力。具體地說就是靈活運用數(shù)學(xué)方法解決生物學(xué)問題的能力。解答此題,按數(shù)學(xué)中的組合法算(題意限定只能是相鄰片斷之間的組合):
(a+b+c+d)+3(ab+bc+cd)+2(abc+bcd)=9.
例2(2008全國理綜卷1)30.Ⅱ.肌肉受到刺激會產(chǎn)生收縮,肌肉受刺激前后肌細胞膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一樣。現(xiàn)取兩個新鮮的神經(jīng)一肌肉標(biāo)本,將左側(cè)標(biāo)本的神經(jīng)搭在右側(cè)標(biāo)本的肌肉上,此時神經(jīng)纖維與肌肉細胞相連接(實驗期間用生理鹽水濕潤標(biāo)本),如圖所示。圖中②、④指的是神經(jīng)纖維與肌細胞之間的接頭,此接頭與突觸結(jié)構(gòu)類似。刺激①可引起右肌肉收縮,左肌肉也隨之收縮。請回答:
(1)①、②、③、④中能進行興奮傳遞的是 (填寫標(biāo)號);能進行興奮傳導(dǎo)的是 (填寫標(biāo)號)。
(2)右肌肉興奮時,其細胞膜內(nèi)外形成的 電流會對③的神經(jīng)纖維產(chǎn)生 作用,從而引起③的神經(jīng)纖維興奮。
(3)直接刺激③會引起收縮的肌肉是 。
解析:解答此題應(yīng)抓住兩個關(guān)鍵信息:一是肌肉受刺激前后肌細胞膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一致;二是圖中②,④指的是神經(jīng)纖維與肌細胞之間的接頭,此接頭與突觸結(jié)構(gòu)類似。這樣我們就可以將興奮在肌肉中的傳導(dǎo)看作在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo),興奮在神經(jīng)纖維與肌細胞之間接頭處的傳遞看作在突觸間的傳遞。這樣透過現(xiàn)象看本質(zhì),問題就迎刃而解了。(1)要明確傳導(dǎo)與傳遞的區(qū)別。興奮的傳遞是在突觸間進行的,因此是②,④;興奮的傳導(dǎo)是在神經(jīng)纖維上進行的,因此是①、③。(2)肌肉受刺激前后肌細胞膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一致,興奮在神經(jīng)纖維上是局部電流的形式向兩側(cè)傳導(dǎo)的。右肌肉興奮時,其細胞膜內(nèi)外形成的局部電流會對③的神經(jīng)纖維產(chǎn)生刺激作用,從而引起③的神經(jīng)纖維興奮。(3)興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是雙向的,興奮在突觸間的傳遞是單向的。③和右肌肉相當(dāng)于一個神經(jīng)元的神經(jīng)纖維,所以直接刺激③會引起右肌肉收縮,同時興奮可以經(jīng)④相當(dāng)于突觸傳遞到左肌肉使其收縮。理解題意,獲取信息并將信息遷移到所學(xué)知識上是解答本題的關(guān)鍵。
由此看來試題的背景直接取材于課本,但并非是課本的簡單再現(xiàn),而是課本知識的遷移。因此,在平常的教學(xué)過程中應(yīng)重視對學(xué)生進行分析遷移能力的培養(yǎng)。
一、緊扣教材,夯實基礎(chǔ)
生物學(xué)領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ)知識體現(xiàn)在新課程標(biāo)準的三個必修模塊上,在高三復(fù)習(xí)中必須重視必修模塊內(nèi)容的復(fù)習(xí)教學(xué),讓學(xué)生打好扎實的基礎(chǔ)。扎實的基礎(chǔ)能更好促進學(xué)習(xí)的遷移,在基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)中,應(yīng)盡量在回憶舊知識的基礎(chǔ)上引出新知識,努力找出知識點的內(nèi)在聯(lián)系。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。
二、改變教法,注重過程
傳統(tǒng)教學(xué)以講授為主,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式以接受式學(xué)習(xí)為主。只重視結(jié)論,而把形成結(jié)論的生動過程變成單調(diào)刻板的條文背誦,就等同于從源頭上剝離了知識與智力的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生就完全處于消極被動的聽講、記憶、模仿等低級層次的智力活動之中,不利于學(xué)生的發(fā)展,更不利于學(xué)生對知識的遷移。
三、注重歸納,對比學(xué)習(xí)
注重對知識的歸納總結(jié)和整理,如對橫向關(guān)聯(lián)知識的結(jié)合與比較、相近知識的比較。(如:①染色體、姐妹染色單體、同源染色體、非同源染色體的對比;②染色體、DNA、基因、核苷酸4個不同基本概念的聯(lián)系;③DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯合成蛋白質(zhì)之間比較;④極體和極核的區(qū)別和聯(lián)系;⑤核遺傳與質(zhì)遺傳的比較;⑥常染色體遺傳與伴性遺傳的比較;⑦顯性遺傳與隱性遺傳比較;⑧基因突變、基因重組、染色體變異間的比較;⑨雜交育種、誘變育種、單倍體育種和多倍體育種比較;⑩無籽西瓜與無籽番茄比較等)通過相關(guān)知識的系統(tǒng)比較,可以幫助學(xué)生全面深刻地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容,促進學(xué)生對知識積極地遷移。
生物學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律,是在大量研究的基礎(chǔ)上總結(jié)和概括出來的,具有嚴密的邏輯性,課本中各章節(jié)內(nèi)容之間,也具有密切聯(lián)系,下面給大家分享一些關(guān)于高中生物必修二知識點,希望對大家有所幫助。
高中生物必修二知識點11.細胞膜的主要成分:蛋白質(zhì)、脂質(zhì)(和少量的糖類)
(各種膜所含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的比例與膜的功能有關(guān),功能越復(fù)雜的細胞膜,蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多)
2.細胞膜的功能:①將細胞與外界環(huán)境隔開(以保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定);
②控制物質(zhì)進出細胞(物質(zhì)能否通過細胞膜,并不是取決于分子的大小,而是根據(jù)細胞生命活動的需要);③進行細胞間的信息交流。
3.細胞間信息交流的方式多種多樣,常見的3種方式:①細胞分泌的化學(xué)物質(zhì)如激素,隨血液運輸?shù)竭_全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結(jié)合,將信息傳遞給靶細胞;②相鄰兩個細胞的細胞膜接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞(如和卵細胞之間的識別和結(jié)合);③相鄰兩個細胞之間形成通道,攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞(如高等綠色植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,也有信息交流的作用)
4.細胞間的信息交流,大多與細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)。
5.制備純凈的細胞膜常用的材料:應(yīng)選用人和哺乳動物成熟的紅細胞,原因是:因為人和其他哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器;
制備的方法:將選取的材料放入清水中,由于細胞內(nèi)的濃度大于外界溶液濃度,細胞將吸水漲破,再用離心的方法獲得純凈的細胞膜。
6.癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與癌細胞膜成分的改變有關(guān)。
細胞癌變的指標(biāo)之一是細胞膜成分發(fā)生改變,產(chǎn)生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物質(zhì)超過正常值
7.植物細胞壁的主要成分:纖維素和果膠;
功能:對植物細胞有支持和保護的作用。
8.細胞質(zhì)包括細胞器和細胞質(zhì)基質(zhì)。
細胞質(zhì)基質(zhì)的成分:水、無機鹽、脂質(zhì)、糖類、氨基酸和核苷酸等,還有很多酶。
功能:細胞質(zhì)基質(zhì)是活細胞進行新陳代謝的主要場所,細胞質(zhì)基質(zhì)為新陳代謝的進行提供所需要的物質(zhì)和一定的環(huán)境條件,如提供ATP、核苷酸、氨基酸等。
9.分離各種細胞器的方法:差速離心法。
10.線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成“嵴”,增大細胞內(nèi)膜面積;
在線粒體的內(nèi)膜、基質(zhì)中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶,分別是有氧呼吸第三、二階段的場所,生物體95%的能量來自線粒體,又叫“動力車間”。
11.葉綠體只存在于植物的綠色細胞中。
扁平的橢球形或球形,雙層膜結(jié)構(gòu)。含少量的DNA、RNA。在類囊體薄膜(基粒)上有色素和與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的酶,是光反應(yīng)場所;在基質(zhì)中含有與光合作用暗反應(yīng)有關(guān)的酶,是暗反應(yīng)場所。由圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成基粒,增大膜面積。
12.線粒體和葉綠體的相同點:①具有雙層膜結(jié)構(gòu)②都含少量的DNA和RNA,具有遺傳的相對獨立性
③都能產(chǎn)生ATP,都屬于能量轉(zhuǎn)換器。
13.內(nèi)質(zhì)網(wǎng):在結(jié)構(gòu)上內(nèi)連核膜,外連細胞膜;功能:①增大細胞內(nèi)的膜面積②是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合成的車間(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)形成的場所)
14.核糖體:無膜結(jié)構(gòu),是合成蛋白質(zhì)的場所。
附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的是胞外蛋白(即分泌蛋白如消化酶、胰島素、生長激素、抗體等);游離的核糖體合成的是胞內(nèi)蛋白(如呼吸氧化酶、血紅蛋白等)。
15.高爾基體:主要是對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進行加工,分類,包裝,運輸。
(動植物細胞共有的細胞器,但功能不同:植物:與細胞壁的形成有關(guān);動物:與細胞分泌物的形成有關(guān))
16.中心體:存在于動物和某些低等植物(如衣藻、團藻等)中。
無膜結(jié)構(gòu),由垂直的兩個中心粒及周圍物質(zhì)組成,與細胞的有絲分裂有關(guān)。
17.液泡:單層膜,成熟的植物有中央大液泡。
功能:貯藏(營養(yǎng)、色素等)、保持細胞形態(tài)
18.溶酶體:消化車間,內(nèi)含許多水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵入細胞的病毒病菌。
19.與分泌蛋白合成有關(guān)的細胞器有:核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體;
與分泌蛋白合成有關(guān)的膜性細胞器有:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體;
與分泌蛋白的合成和分泌有關(guān)的結(jié)構(gòu)有:核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、細胞膜
植物細胞特有的結(jié)構(gòu):細胞壁、葉綠體、液泡(植物根尖分生區(qū)細胞不含有的細胞器:葉綠體、大液泡)
判斷低等植物細胞的依據(jù):既有細胞壁、葉綠體或液泡,又有中心體
具雙層膜的結(jié)構(gòu):線粒體、葉綠體、核膜(具雙層膜的細胞器:線粒體、葉綠體)
單層膜的細胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、溶酶體
無膜結(jié)構(gòu)(不含磷脂分子)的細胞器:中心體、核糖體
產(chǎn)生ATP的結(jié)構(gòu):葉綠體、線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)(產(chǎn)生ATP的細胞器:葉綠體、線粒體)
植物根尖(分生區(qū))細胞產(chǎn)生ATP的場所:線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)
產(chǎn)生水的細胞器:線粒體、葉綠體、核糖體(有水參與反應(yīng)的細胞器:線粒體、葉綠體等)
含有核酸的細胞器:線粒體、葉綠體、核糖體(核糖體中只有RNA,且含RNA最多)
與主動運輸有關(guān)的細胞器:核糖體(合成載體)、線粒體(產(chǎn)生能量)
與細胞分裂有關(guān)的細胞器:核糖體、中心體、高爾基體、線粒體
能發(fā)生堿基互補配對的結(jié)構(gòu):線粒體、葉綠體、核糖體、(細胞核)
含有色素的細胞器:葉綠體、液泡、(有色體中只含類胡蘿卜素)儲藏細胞營養(yǎng)物質(zhì)的細胞器:液泡
與細胞壁的形成有關(guān)的細胞器:高爾基體;可合成糖類的細胞器:葉綠體、高爾基體
在光鏡下可見的細胞結(jié)構(gòu):細胞壁、細胞膜、葉綠體、線粒體、液泡、細胞板、染色體
(核糖體的結(jié)構(gòu)太小,光鏡下看不見)
20.細胞功能的差異,主要是由細胞器的種類和數(shù)量決定的。
21.蛋白質(zhì)合成場所是核糖體;
蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的形成場所是內(nèi)質(zhì)網(wǎng);成熟蛋白質(zhì)的形成場所是高爾基體。
22.分泌蛋白合成和運輸?shù)耐緩剑汉颂求w—內(nèi)質(zhì)網(wǎng)—高爾基體—細胞膜
23.生物膜的轉(zhuǎn)化中心是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。
可直接轉(zhuǎn)化的膜:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和線粒體膜;
可間接轉(zhuǎn)化的膜(以囊泡形式轉(zhuǎn)化的膜):內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和高爾基體膜、高爾基體膜和細胞膜。
24.生物膜系統(tǒng)的組成:細胞膜、核膜、細胞器膜等共同構(gòu)成(也包括分泌蛋白形成過程中的囊泡)
25.生物膜在組成成分和結(jié)構(gòu)相似,在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系。
26.生物膜系統(tǒng)的功能:①細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境,同時在細胞與外部環(huán)境進行物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中起著決定性作用②廣闊的膜面積為多種酶提供了大量的附著位點③細胞內(nèi)的生物膜把各種細胞器分隔開,使得細胞內(nèi)能同時進行多種反應(yīng),而不會互相干擾,保證了細胞生命活動高效、有序地進行。
27.研究生物膜的意義:①在工業(yè)上,模擬生物膜進行海水淡化、污水處理②在醫(yī)學(xué)上,用人工合成的膜材料代替病變器官(如用于治療尿毒癥的透析型人工腎,當(dāng)病人的血液流經(jīng)人工腎時,血液透析膜能把病人血液中的代謝廢物透析掉,讓干凈的血液返回病人體內(nèi))③在農(nóng)業(yè)上,研究生物膜尋找改善農(nóng)作物品質(zhì)的新途徑。
(運用的原理都是細胞膜的選擇透過性)
28.將海水稀釋用于無土栽培的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實的重要意義:節(jié)約淡水資源(或利用海水資源);
如用這種稀釋的海水栽培植物,應(yīng)考慮的主要問題有:①稀釋的比例②稀釋后所含離子的種類和數(shù)量是否滿足蔬菜生長的需要。
29.健那綠染液是專一性染線粒體的活細胞染料,可使活細胞中的線粒體呈現(xiàn)藍綠色,而細胞質(zhì)接近無色。
30.細胞核的結(jié)構(gòu):包括核膜(雙層膜)、核仁(與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān))、染色質(zhì)。
(細胞核是細胞結(jié)構(gòu)中最重要的部分)細胞核功能:是遺傳信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心
31.核孔的作用:實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流(通過核孔進入細胞質(zhì)的物質(zhì):mRNA;
通過核孔進入細胞核的物質(zhì):DNA聚合酶、解旋酶等。通過核孔進行物質(zhì)交換時經(jīng)過的膜結(jié)構(gòu)為0層
而葡萄糖和氨基酸等物質(zhì)進出細胞核必須通過核膜,運輸方式是主動運輸,需經(jīng)過2層膜)
32.染色體的主要成分:DNA和蛋白質(zhì);
染色質(zhì)是容易被堿性染料(龍膽紫溶液、醋酸洋紅液、甲基綠等)染成深色的物質(zhì)。染色體與染色質(zhì)的關(guān)系是同樣的物質(zhì)在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)。
33.除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數(shù)細胞外,真核細胞都有細胞核。
哺乳動物成熟的紅細胞、植物的篩管細胞中沒有細胞核;
高中生物必修二知識點2生物十項經(jīng)典理論
1.遺傳和變異是生物進化的內(nèi)在因素,生存斗爭推動著生物的進化,它是生物進化的動力。
定向的自然選擇決定著生物進化的方向。
2.種內(nèi)斗爭,對于失敗的個體來說是有害的,甚至?xí)斐伤劳?,但是,對于整個種群的生存是有利的。
3.生物圈包括地球上的所有生物及其無機環(huán)境。
4.生物與生存環(huán)境的關(guān)系是:適應(yīng)環(huán)境,受到環(huán)境因素的影響,同時也在改變環(huán)境。
5.生物對環(huán)境的適應(yīng)只是一定程度上的適應(yīng),并不是絕對的,完全的適應(yīng)。
6.生物對環(huán)境的適應(yīng)既有普遍性又有相對性。
生物適應(yīng)環(huán)境的同時,也能夠影響環(huán)境。
7.生物與環(huán)境之間是相互作用的,它們是一個不可分割的統(tǒng)一整體。
8.種群是指在一定空間和時間內(nèi)的同種生物個體的總和。
種群的特征包括:種群密度、年齡組成、性別比例、出生率和死亡率。
9.生物群落是指生活在一定的自然區(qū)域內(nèi),相互之間具有直接或間接關(guān)系的各種生物種群的總和。
10.所有的生態(tài)系統(tǒng)都有一個共同的特點就是既有大量的生物,還有賴以生存的無機環(huán)境,二者是缺一不可的。
高中生物必修二知識點3第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)
一、1928年格里菲思的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗:
1、肺炎雙球菌有兩種類型類型:
S型細菌:菌落光滑,菌體有夾膜,有毒性
R型細菌:菌落粗糙,菌體無夾膜,無毒性
2、實驗過程(看書)
3、實驗證明:無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的有毒性的S型細菌混合后,轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細菌。
這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。
推論(格里菲思):在第四組實驗中,已經(jīng)被加熱殺死S型細菌中,必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)-"轉(zhuǎn)化因子"。
二、1944年艾弗里的實驗:
1、實驗過程:
2、實驗證明:DNA才是R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
(即:DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì))
三、減數(shù)分裂的概念
減數(shù)分裂是進行有性生殖的生物形成生殖細胞過程中所特有的細胞分裂方式。在減數(shù)分裂過程中,染色體只復(fù)制一次,而細胞連續(xù)分裂兩次,新產(chǎn)生的生殖細胞中的染色體數(shù)目比體細胞減少一半。
(注:體細胞主要通過有絲分裂產(chǎn)生,有絲分裂過程中,染色體復(fù)制一次,細胞分裂一次,新產(chǎn)生的細胞中的染色體數(shù)目與體細胞相同。)
四、減數(shù)分裂的過程
1、的形成過程:精巢(哺乳動物稱)
減數(shù)第一次分裂
間期:染色體復(fù)制(包括DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成)。
前期:同源染色體兩兩配對(稱聯(lián)會),形成四分體。
四分體中的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生對等片段的互換。
中期:同源染色體成對排列在赤道板上(兩側(cè))。
后期:同源染色體分離;非同源染色體自由組合。
一、調(diào)動“問題解決”的積極情感
早在兩千多年前,孔子就說過:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者。”心理學(xué)研究也證明:情感是學(xué)習(xí)動機中最活躍的部分,它能使人積極主動、心情愉快、全神貫注地傾心學(xué)習(xí),不以學(xué)習(xí)為負擔(dān),而以學(xué)習(xí)為享受,所以人們在積極情感支配下所獲得的一切知識,常常會掌握得迅速而牢固。在課堂教學(xué)過程中,擁有良好師生關(guān)系的教師,他的課特別受學(xué)生歡迎,學(xué)生不是用理智支配感情,而是以情感影響理智。所以,在教學(xué)中,教師要隨時注意師生之間的情感交流,要善于處理好師生關(guān)系,使師生之間教學(xué)相長。情是心靈的鑰匙,愛是教育的基礎(chǔ)。深厚、融洽的師生關(guān)系會使課堂形成一種輕松、愉快的氛圍,使學(xué)生情感高漲、思維活躍,這有助于生物教學(xué)獲得成功。當(dāng)然,教師重視與學(xué)生的思想情感交流,要從學(xué)習(xí)和生活兩個方面進行,既要做學(xué)生的“良師”,又要做他們的“益友”,以一種平等、親切的姿態(tài)主動去理解、關(guān)心、愛護、信任學(xué)生,從而形成一種和諧、融洽的師生關(guān)系。
二、營造“問題解決”的濃厚氛圍
求知欲是從問題開始的,這就要求教師在教學(xué)過程中,要善于根據(jù)學(xué)生的認識特點和心理特征,有意識地營造“問題解決”的濃厚氛圍,通過創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫?、設(shè)置有層次的問題,以疑引思,激發(fā)學(xué)生探索的欲望。最后,教師精心引導(dǎo),促使學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問題,自覺地在學(xué)中問、在問中學(xué),把學(xué)生成功地引向知識海洋的彼岸。例如,在《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗方虒W(xué)中,我先用多媒體演示滲透原理裝置的宏觀和微觀現(xiàn)象,并引導(dǎo)學(xué)生討論:“為什么漏斗中液面會上升?”師生通過交流討論,歸納出滲透裝置應(yīng)具備兩個條件,即半透膜以及半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。然后我出示成熟的植物細胞圖,學(xué)生提出疑問,如“一個成熟植物細胞是不是一個滲透裝置”“哪部分結(jié)構(gòu)代表半透膜”“兩側(cè)溶液又指哪的溶液”“細胞真的能吸水或失水嗎”等。最后,學(xué)生通過動手、觀察“質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實驗,共同總結(jié)出植物細胞吸水和失水的原理,進一步理解了“一個成熟植物細胞是一個滲透裝置”的道理。
三、打造“問題解決”的學(xué)習(xí)平臺
學(xué)生自行探索和應(yīng)用知識是有一個過程的,這個過程從準備到實施再到結(jié)束,除了教師指導(dǎo)外,更為重要的是要善于給學(xué)生打造一個“問題解決”的學(xué)習(xí)平臺,以便給學(xué)生留下足夠的思考時間與探索空間。同時,教師要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)他們自己去操作,自己去探討推論,自己尋找解決問題的策略,并充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造才能,突出他們的主體地位。例如,在學(xué)習(xí)《細胞膜的化學(xué)組成》時,我出示以下事例,引導(dǎo)學(xué)生提出問題并分析討論問題?!翱茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)下列事實:脂溶性物質(zhì)極易通過細胞膜,并且細胞膜很容易被脂溶性溶劑所溶解;細胞膜易被蛋白酶水解,酶具有專一性,如蛋白酶是專門水解蛋白質(zhì)的酶;用丙酮提取紅細胞膜,并將其放在空氣——水界面上展開,發(fā)現(xiàn)其面積相當(dāng)于原來紅細胞膜表面積的兩倍?!蓖瑫r,我提出問題:“通過上述事實,你能獲得哪些有關(guān)細胞膜的信息?”由于學(xué)生有了探索欲望,就會積極進行討論或從課本中去尋找答案,這樣學(xué)生就由被動接受知識變成主動探究問題。
四、克服“問題解決”的思維定式
教學(xué)中讓學(xué)生主動參與“問題解決”的討論,對于激發(fā)學(xué)生的思維是一種有效的方法。教師可利用學(xué)生對某一問題的不同看法,引導(dǎo)學(xué)生進行討論。由于在討論過程中學(xué)生希望被認可的愿望非常強烈,所以教師在鼓勵學(xué)生充分發(fā)表意見的同時,要適時引導(dǎo)學(xué)生正確分析,綜合運用多種方法,養(yǎng)成發(fā)散思維的習(xí)慣,從不同的角度去認識問題,以克服思維定式引發(fā)問題的片面解決。因為有時候?qū)W生在解決問題時,可能只看到事物的一個方面,而看不到事物的其他方面。例如,現(xiàn)有斐林試劑A液(0.1g/mL的NaOH溶液)和B液(0.05g/mL的CuSO4溶液)、蒸餾水和必要的儀器,可以用來檢驗:①葡萄糖;②蔗糖;③麥芽糖;④纖維素;⑤DNA;⑥蛋白質(zhì)。學(xué)生容易想到斐林試劑的功能是用來檢驗還原糖的,但不容易想到斐林試劑B液用蒸餾水稀釋之后就可變成雙縮脲試劑,進而用來檢驗蛋白質(zhì)。
五、激發(fā)“問題解決”的強烈欲望
蘇霍姆林斯基認為:“興趣的源泉還在于把知識加以運用,使學(xué)生體驗到一種理智高于事實和現(xiàn)象的權(quán)威感。”由于生物學(xué)與人類生產(chǎn)、生活實踐密切相關(guān),因此,在選擇和設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時,教師要善于重組和加工教材,創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)代生產(chǎn)、生活、科技等密切相關(guān)的情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,讓學(xué)生體驗到用學(xué)到的知識來解決實際問題的樂趣。如在學(xué)習(xí)《環(huán)境污染》這部分內(nèi)容時,我曾結(jié)合南通市正在積極采取措施進行濠河改造治理的實際,描述受污染前濠河兩岸綠樹成蔭、河水清澈、魚蝦歡躍的怡人風(fēng)光和污染后河面漂浮著垃圾與廢棄物、河水變得又黑又臭、魚蝦消失殆盡的情形。接著告訴學(xué)生,經(jīng)過人們的艱苦治理后,濠河又成為南通市一道靚麗的風(fēng)景線。然后我再引導(dǎo)學(xué)生從中獲取信息并利用信息提出相關(guān)問題,于是學(xué)生提出了如下問題:①濠河為什么會遭受污染?②今后應(yīng)采取怎樣的防治措施?③以上事實給人們的啟示是什么……通過以上問題的解決,激發(fā)起學(xué)生“問題解決”的強烈欲望。又如,在學(xué)習(xí)細胞中的糖類等有機物時,教師若能聯(lián)系日常食物中的糖類、醫(yī)院藥物注射用的葡萄糖溶液、糖尿病等現(xiàn)實生活中的素材進行教學(xué),其教學(xué)效果自是不言而喻。
六、培養(yǎng)“問題解決”的實踐能力
多年的教學(xué)實踐使我認識到,教師只有在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生做到以下“四敢”,才能真正地讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題,并使之成為學(xué)生生物學(xué)習(xí)的力量源泉。
1.敢說不。即對生活中人們習(xí)以為常的現(xiàn)象、生物學(xué)中的某些定論和觀點等敢于說“不”,大膽提出不同的見解。
2.敢較真。即對一些似是而非的問題敢于較真,有追根究底、全面深入了解問題的探索精神。
3.敢懷疑。即對教材中的某些內(nèi)容和操作方法敢于懷疑其合理性,以挑戰(zhàn)、進攻和積極主動的態(tài)度去學(xué)習(xí)。
4.敢創(chuàng)新。即對一些生物學(xué)問題敢于創(chuàng)新求解,能以求異的思維來打破思維定式。
是否具備“四敢”精神是衡量學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力高低的重要標(biāo)準。同時,使學(xué)生具備“四敢”精神也是進一步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力的強有力保障,因為發(fā)現(xiàn)問題是為問題解決奠基。
總之,在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中,教師要調(diào)動學(xué)生“問題解決”的積極情感,才可能形成和諧、融洽的師生關(guān)系;要營造“問題解決”的濃厚氛圍,才可以驅(qū)動學(xué)生想問、愛問;要打造“問題解決”的學(xué)習(xí)平臺,才可以促使學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題;要克服“問題解決”的思維定式,才可以讓學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力得到發(fā)展;要激發(fā)“問題解決”的強烈欲望,才能使學(xué)生樂于運用生物學(xué)知識服務(wù)社會。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(實驗稿)[S].北京:人民教育出版社,2003.8.
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北京時間2013年10月7日晚,瑞典卡羅琳醫(yī)學(xué)院將2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予兩位美國科學(xué)家與一位德國科學(xué)家:詹姆斯?羅斯曼、蘭迪?謝克曼和托馬斯?祖德霍夫。正是他們的研究共同揭開了細胞內(nèi)部囊泡運輸調(diào)控機制的神秘面紗展,示了一個基本的細胞生理過程的種種細節(jié)。這一發(fā)現(xiàn)有助于人們更清晰地認識疾病和生命。
2 高考命題猜想
近幾年生物高考特別重視對學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的考查,以能力立意為主導(dǎo),考查考生對所學(xué)相關(guān)課程基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想、基本活動經(jīng)驗的整體掌握程度和綜合運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析、解決實際問題的能力。以諾貝爾獎為背景的試題在近幾年高考中已屢次出現(xiàn),同樣突出對學(xué)生科學(xué)探究能力、科學(xué)過程與方法以及創(chuàng)新精神的考查。
這類試題的典型特征是:交代取材背景,情境新、知識活、起點高、落點低,現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,充分體現(xiàn)了當(dāng)今高考以能力立意的命題思想?,F(xiàn)以2013年諾貝爾獎生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎為背景材料,作幾點高考命題猜想。
2.1 猜想1:考查囊泡轉(zhuǎn)運機制
細胞在新陳代謝過程中需要將大量的物質(zhì)進行分揀、包裝并在正確的時間運送到正確的地點,胞內(nèi)囊泡運輸系統(tǒng)正是細胞生命活動的支柱。囊泡轉(zhuǎn)運機制如圖1所示。
囊泡是由單層膜包裹的精細結(jié)構(gòu),從幾十納米到數(shù)百納米不等。囊泡運輸是細胞內(nèi)部一種基本的和重要的物質(zhì)運輸方式。目前發(fā)現(xiàn),通過囊泡運輸?shù)奈镔|(zhì)主要有兩類:一類是囊泡膜上的膜蛋白和脂類等,主要用于細胞活動過程中膜成分的新陳代謝和信號傳遞等;另一類是囊泡的內(nèi)含物,包括神經(jīng)遞質(zhì)、激素、各種酶和細胞因子等,用于細胞內(nèi)膜性細胞器之間物質(zhì)的交流和實施特定的功能,或分泌到細胞外調(diào)節(jié)自身及其他細胞功能。
【例1】 2013年諾貝爾獎生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎成果是細胞運輸系統(tǒng)的囊泡轉(zhuǎn)運機制,這一突破性發(fā)現(xiàn)解釋了為什么胰島素釋入血液時會有變化、神經(jīng)細胞之間的信息傳達以及病毒感染細胞的方式。圖2表示細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成及其去向。其中①~⑦表示細胞結(jié)構(gòu),甲~丁表示細胞結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)。請據(jù)圖回答:
(1) 圖中不含有磷脂分子的結(jié)構(gòu)是 (填序號)。
(2) 圖中合成的蛋白質(zhì)進入⑤與進入⑥⑦的方式不同之處是 。
(3) 結(jié)構(gòu)①中進行的過程是 ,甲表示的物質(zhì)是 。
(4) 能進行DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)有 (填序號)。
(5) 若圖左側(cè)表示胰島B細胞合成、分泌胰島素的過程,則乙、丙、丁三種物質(zhì)中最可能有降血糖作用的是 。這一過程體現(xiàn)了細胞中各種生物膜在功能上的關(guān)系是 。
答案:(1) ① (2) 進入⑤細胞核是通過核孔;進入⑥葉綠體或⑦線粒體是通過內(nèi)吞作用,借助于膜的流動性 (3) 蛋白質(zhì)的合成 多肽鏈 (4) ⑤、⑥、⑦ (5) 丁 有明確的分工,又有密切的聯(lián)系
解析:分析題圖可知,結(jié)構(gòu)①~⑦分別為核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細胞膜、細胞核、葉綠體、線粒體,其中核糖體不具有膜結(jié)構(gòu),即不含磷脂分子。蛋白質(zhì)進入⑤細胞核是通過核孔,進入⑥葉綠體或⑦線粒體是通過內(nèi)吞作用,借助于膜的流動性。細胞核、葉綠體和線粒體中都含有DNA,因此都可以發(fā)生DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。胰島素為分泌蛋白,在核糖體上合成后,需經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工,由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔膨大、出芽形成囊泡,囊泡包裹著蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到高爾基體,把蛋白質(zhì)輸送到高爾基體腔內(nèi),做進一步的加工。接著,高爾基體邊緣突起形成囊泡,把蛋白質(zhì)包裹在囊泡里,運輸?shù)郊毎?,囊泡與細胞膜融合,把蛋白質(zhì)釋放到細胞外,即胞吐出細胞。這一過程體現(xiàn)了細胞中各種生物膜在功能上既有明確的分工,又有密切的聯(lián)系。
2.2 猜想2:考查細胞的動態(tài)結(jié)構(gòu)和功能
在傳統(tǒng)細胞生物學(xué)中,對各種細胞器的描述往往以靜態(tài)結(jié)構(gòu)為主。隨著近年來活細胞成像、超高分辨顯微成像等技術(shù)的發(fā)展,人們對細胞器的認識已上升到動態(tài)的層面,即各種類型的細胞器雖然分別局限在特定分區(qū)內(nèi)完成細胞的某些生理功能,但細胞器之間也在發(fā)生不斷的物質(zhì)交換,以保障細胞器的穩(wěn)態(tài)和發(fā)揮其正常功能。由此,細胞生物學(xué)家所面臨的基本科學(xué)問題就是:細胞內(nèi)經(jīng)囊泡運輸?shù)某汕先f種“貨物”,究竟是怎樣被標(biāo)記和識別,再精確地運送到特定的地點,并“卸載”的呢?另外,一旦這個運輸過程發(fā)生紊亂,對細胞又將產(chǎn)生什么樣的后果?
【例2】 2013年諾貝爾獎生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎給美國科學(xué)家詹姆斯?羅斯曼、蘭迪?謝克曼、德國科學(xué)家托馬斯?祖德霍夫,他們的研究成果涉及到細胞運輸系統(tǒng)的膜融合。圖3是人體某組織細胞示意圖,請據(jù)圖回答:
(1) 結(jié)構(gòu)②的主要生理功能是 。
(2) 若該圖表示胰島B細胞,則它分泌的信號分子1是 。該分子從開始合成到分泌出細胞,必須經(jīng)過的結(jié)構(gòu)依次是 。
(3) 外來的信號分子2作用于該細胞時,首先與細胞膜上的 結(jié)合,引起該細胞原有的生理活動發(fā)生改變,這一過程體現(xiàn)了細胞膜的哪一功能? 。
(4) 該細胞中的生物膜系統(tǒng)包括 (填標(biāo)號),在生物膜行使功能時起主要作用的物質(zhì)是
。
答案:(1) 對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進行加工、分類、包裝 (2) 胰島素 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(囊泡)、高爾基體、(囊泡)、細胞膜 (3) 信息分子 流動性 (4) 細胞膜、核膜和各種細胞器膜 蛋白質(zhì)
解析:(1) 結(jié)構(gòu)②是高爾基體,對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進行加工、分類、包裝。(2) 胰島B細胞分泌胰島素,則信號分子1為分泌蛋白――胰島素,從開始合成到分泌出細胞,經(jīng)過的結(jié)構(gòu)依次是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、(囊泡)、高爾基體、(囊泡)、細胞膜。(3) 糖蛋白即受體可以與信息分子特異性結(jié)合,從而完成細胞間的信息交流。(4) 生物膜系統(tǒng)包括細胞膜、核膜和各種細胞器膜,這些膜的化學(xué)組成相似,主要由磷脂和蛋白質(zhì)分子組成,其中蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、功能多樣,在生物膜行使功能時起主要作用的是蛋白質(zhì)分子。
2.3 猜想3:考查與生物大分子運輸錯誤有關(guān)的疾病
許多人類疾病從本質(zhì)上講就是生物大分子運輸錯誤或不能被有效運輸排除掉造成的,如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、糖尿病及免疫系統(tǒng)的疾病等。針對細胞囊泡運輸機制的研究為新藥物的設(shè)計和研發(fā)提供了新途徑,預(yù)期將有針對生物大分子運輸錯誤的藥物產(chǎn)生。
【例3】 科學(xué)研究表明:精神因素(焦慮、緊張等的心理應(yīng)激)會使T細胞活性下降,對病毒、真菌感染的抵抗能力和對腫瘤細胞的監(jiān)控能力下降,還間接引起機體生成抗體的能力降低。圖4表示神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌三大系統(tǒng)相互調(diào)節(jié)的部分示意圖,請據(jù)圖回答下列問題。
(1) 由圖4可知,神經(jīng)系統(tǒng)可通過突觸前膜
直接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細胞的活動,還可通過下丘腦分泌有關(guān)激素間接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細胞的活動。
(2) 精神因素使T細胞活性下降,為什么會引起機體生成抗體的能力降低?
。
(3) 維持機體穩(wěn)態(tài)離不開細胞間的信息交流,動物細胞間進行信息交流的途徑有:一是
(填三種)等信息分子通過體液運輸并作用于靶細胞來實現(xiàn);二是通過細胞的相互接觸實現(xiàn)信息交流。吞噬細胞將抗原呈遞給T細胞是通過哪種途徑實現(xiàn)的? 。
(4) 下列是人體的生理反應(yīng):① 流感病毒侵入人體時,有時可作用于紅細胞,使紅細胞成為靶細胞,導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生抗紅細胞抗體,這種抗體也可以對正常紅細胞發(fā)生作用,引起紅細胞裂解,稱為溶血性貧血;② 美國有一免疫功能異常的兒童,不能接觸任何病原體,少量病菌亦可導(dǎo)致嚴重發(fā)病;③ 某人一吃海鮮就出現(xiàn)嚴重的腹瀉。上述三種生理反應(yīng)依次屬于
(A.過敏反應(yīng);B.自身免疫病;C.免疫缺陷??;D.遺傳病)。
答案:(1) 神經(jīng)遞質(zhì) (2) 精神因素使T細胞活性下降,T細胞呈遞抗原以及釋放淋巴因子能力就會下降,B細胞增殖分化成的漿細胞就減少,故機體生成抗體的能力會降低 (3) 神經(jīng)遞質(zhì)、激素、免疫活性物質(zhì) 途徑二 (4) BCA
解析:正常機體通過調(diào)節(jié)作用,使各個器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動,共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。“神經(jīng)―體液―免疫”調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機制,其中神經(jīng)調(diào)節(jié)處于主導(dǎo)地位。神經(jīng)系統(tǒng)可通過突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)直接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細胞的活動,還可通過下丘腦分泌有關(guān)激素間接調(diào)節(jié)免疫器官或免疫細胞的活動。精神因素使T細胞活性下降,T細胞呈遞抗原以及釋放淋巴因子能力就會下降,B細胞增殖分化成的漿細胞就減少,故機體生成抗體的能力會降低。
從圖中還可以看出,動物細胞間進行信息交流的途徑主要有兩種:一是神經(jīng)遞質(zhì)、激素、免疫活性物質(zhì)等信息分子通過體液運輸并作用于靶細胞來實現(xiàn);二是通過細胞間的相互接觸來實現(xiàn)信息交流,如吞噬細胞將抗原呈遞給T細胞。
當(dāng)機體免疫功能失調(diào)時,可引起過敏反應(yīng)、自身免疫病以及免疫缺陷病。過敏反應(yīng)是指已免疫機體在再次接受相同物質(zhì)刺激時所發(fā)生的反應(yīng);自身免疫病是指自身免疫反應(yīng)對自身的組織和器官造成損傷并出現(xiàn)癥狀;免疫缺陷病是指機體免疫功能不足或缺乏引起的疾病。
2.4 猜想4:考查神經(jīng)遞質(zhì)釋放的機制
20世紀90年代,諾貝爾獎得主托馬斯?祖德霍夫聚焦于神經(jīng)細胞中的鈣離子敏感蛋白,描摹出鈣離子流動的分子機制,并發(fā)現(xiàn)了突觸囊泡感受外界信號的關(guān)鍵因子和關(guān)鍵蛋白――鈣離子和鈣結(jié)合蛋白,通過它們,突觸小泡接受信號,快速準確地釋放,完成神經(jīng)信號的傳遞。
【例4】 圖5左側(cè)是神經(jīng)-肌肉接頭,其結(jié)構(gòu)和功能與突觸類似。當(dāng)興奮傳導(dǎo)至突觸小體時,突觸間隙中的Ca2+通過突觸前膜上的Ca2+通道內(nèi)流,導(dǎo)致突觸小泡與突觸前膜融合,釋放神經(jīng)遞質(zhì)。血鈣正常值約為9~11 mg/100 mL血漿。低于7 mg/100 mL血漿時屬低血鈣,低血鈣即細胞外鈣濃度降低,對鈣離子內(nèi)流的抑制屏障作用減弱,使神經(jīng)細胞興奮性增高。請回答下列問題:
(1) 傳出神經(jīng)末梢及其支配的肌肉在反射弧中稱為 ??茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn),刺激大腦皮層的中央前回,也會引起肌肉的收縮,此時接受刺激的是反射弧中的 。
(2) 神經(jīng)遞質(zhì)盡管是小分子物質(zhì),但仍是通過胞吐方式釋放到突觸間隙,其意義在于 。
(3) 乙酰膽堿屬于一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì),當(dāng)乙酰膽堿與肌細胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合后,引起肌肉收縮。α-銀環(huán)蛇毒能與乙酰膽堿受體結(jié)合,α-銀環(huán)蛇毒中毒時,肌肉表現(xiàn)是 。
(4) 由題中信息可知,肌肉收縮需要鈣離子,但是血鈣過高卻會引起肌無力,原因是血鈣過高降低了
。
(5) 動態(tài)皺紋又稱動力性皺紋,它是由于面部表情肌長期收縮牽拉皮膚而形成的?!叭舛径舅孛廊荨币呀?jīng)成為時下普遍接受的面部除皺方式。肉毒毒素是肉毒桿菌分泌的一種神經(jīng)毒素,能特異地與突觸前膜上Ca2+通道結(jié)合。結(jié)合圖解分析“肉毒毒素美容”的原理:
。
[關(guān)鍵詞] 鈣黏附蛋白; 增殖細胞核抗原; 絨毛膜癌
[中圖分類號] R737.33 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-9701(2010)11-37-03
Expression of E-cadherin and Proliferating Cell Nuclear Antigen in Chorionic Carcinoma
KONG Huixiang WANG Xi
Department of Pathology,Zhuzhou Municipal Maternal and Child Health Hospital,Zhuzhou 412000,China
[Abstract] ObjectiveTo investigate the expression and value of E-cadherin and proliferating cell nuclear antigen(PCNA) in chorionic carcinoma. MethodsThe expression of E-cadherin and PCNA in 15 cases of normal villi and 21 cases of chorionic carcinoma was detected by using immunohistochemical method. ResultsSix in 21 cases of chorionic carcinoma showed the positive expression of E-cadherin and 13 in 15 cases of normal villi showed the positive expression(P
[Key words]E-cadherin; Proliferating cell nuclear antigen; Chorionic carcinoma
絨毛膜癌是一種高度惡性的滋養(yǎng)細胞腫瘤,其特點是滋養(yǎng)細胞失去了原來絨毛或葡萄胎的結(jié)構(gòu),侵入子宮肌層,造成局部嚴重破壞,并可轉(zhuǎn)移至其他臟器或組織,以致病人迅速地死亡。增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)是與細胞周期密切相關(guān)的增殖細胞白,是檢測腫瘤細胞增殖活性的指標(biāo),有研究表明PCNA與腫瘤等細胞增殖性疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[1]。上皮鈣黏附蛋白(E-cadherin,E-cad)是一種跨膜糖蛋白,是重要的細胞黏附分子和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,參與組織形態(tài)發(fā)生、胚胎發(fā)育和細胞生命過程,其作為細胞黏附分子的功能是控制細胞移動。越來越多的研究表明,E-cad的表達下調(diào)與人類惡性腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移及腫瘤病人的預(yù)后密切相關(guān)[2]。關(guān)于E-cad、PCNA基因在絨毛膜癌中表達情況的聯(lián)合研究,國內(nèi)外少見文獻報道。我們采用免疫組化法檢測了21例絨毛膜癌組織和15例正常絨毛組織中E-cad、PCNA的差異表達,并分析了二者與絨毛膜癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。現(xiàn)報道如下。
1 材料與方法
1.1 研究對象
選擇1995年1月~2006年12月本院住院絨毛膜癌(chorionic carcinoma,CC)患者的組織標(biāo)本21例作為研究組,其中臨床分期I期12例,Ⅱ期及其以上者9例?;颊吣挲g22~50歲,平均32歲。以正常早期妊娠(6~12周)絨毛組織15例作為對照組。標(biāo)本用中性甲醛固定,石蠟包埋,4μm連續(xù)切片,HE染色行常規(guī)病理診斷。
1.2 主要試劑及免疫組化染色
鼠抗人E-cad單克隆抗體,購自ZYMED公司,鼠抗人PCNA單克隆抗體及S-P即用型免疫組化試驗盒均購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。標(biāo)本石蠟切片應(yīng)用鏈霉素抗生物素蛋白-過氧化酶連接(SP)免疫組化方法(按試劑盒說明進行染色),DAB顯色,蘇木素復(fù)染,用已知陽性切片作為陽性對照,用磷酸鹽緩沖液PBS代替一抗作為陰性對照。
1.3 結(jié)果判斷
PCNA定位于細胞核,陽性染色為淡黃色或棕黃色顆粒。按文獻報道[3]根據(jù)著色的強弱評分:不著色為0分,輕度著色為1分,中度著色為2分,強著色為3分。根據(jù)著色腫瘤細胞比例評分:無著色為0分,50%為3分。兩種分值相加,0分為(-),1~2分為(+),3~4分為(++),5~6分為(+++)。(++)和(+++)為陽性,(-)和(+)為陰性。
E-cad定位于細胞膜的黃色顆粒為陽性信號,結(jié)合著色強度及陽性細胞百分數(shù)進行半定量評分[4]。每例切片隨機選取5個高倍視野進行結(jié)果判定。依據(jù)鏡下陽性染色程度(A)分為四級:無著色為0分,淺黃色1分,棕黃色為2分,棕褐色為3分。依據(jù)鏡下陽性細胞百分數(shù)(B)分為4級:≤10 為0分,11~50 為1分,51~75 為2分,>75 為3分。每例綜合染色積分:A×B所得值如≥4分視為陽性,示表達正常;
1.4 統(tǒng)計學(xué)方法
計數(shù)資料采用率表示,比較采用Fisher’s 精確概率檢驗,所有數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS11.5軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,以P
2 結(jié)果
2.1 E-cad與PCNA在正常絨毛及絨毛膜癌組織中的表達
E-cad主要定位于絨毛膜癌細胞膜,黃色顆粒為陽性,21例絨毛膜癌患者中E-cad陽性率28.6%(6例),陰性率71.4%(15例);正常絨毛組織中E-cad陽性率86.7%(13例),陰性率13.3%(2例),兩者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.001)。
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PCNA蛋白染色定位于細胞核,陽性染色為淡黃色或棕黃色顆粒,21例絨毛膜癌患者中PCNA陽性率90.5%(19例),陰性率9.5%(2例);正常絨毛組織中PCNA陽性率60.0%(9例),陰性率40.0%(6例),兩者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.002)。
2.2 絨毛膜癌組織中E-cad表達與PCNA表達的相關(guān)性
在21例絨毛膜癌組織中E-cad表達陽性者中4例PCNA表達陰性,分析兩者相關(guān)性呈負相關(guān)(r=-0.513,P
3 討論
妊娠滋養(yǎng)細胞疾病是一種與妊娠密切相關(guān)的疾病,包括葡萄胎、侵蝕性葡萄胎、絨毛膜癌和胎盤部位滋養(yǎng)細胞腫瘤,其本質(zhì)是胎盤絨毛細胞變性或過度增生[5]。近年來國外學(xué)者發(fā)現(xiàn),許多癌基因、抑癌基因在滋養(yǎng)細胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)移及滋養(yǎng)細胞疾病的預(yù)后中起著重要的作用。
研究腫瘤增殖動力學(xué)的一個重要方面是檢測腫瘤細胞的增殖活性,細胞增殖活性可以判斷腫瘤惡性程度及評估腫瘤的生物學(xué)行為。PCNA是DNA復(fù)制時所必需的調(diào)節(jié)蛋白,是與細胞增殖周期有關(guān)的周期蛋白,它參與DNA的合成和修復(fù),為評價細胞增殖活性的重要指標(biāo)之一。PCNA的陽性程度可直接反映出DNA復(fù)制的活躍程度。較高的PCNA指數(shù)預(yù)示著較高的腫瘤細胞增殖活性及較高的腫瘤組織侵犯特性[6]。孫詠梅等[7]研究發(fā)現(xiàn)PCNA在宮頸鱗癌中的表達率明顯高于慢性宮頸炎(P
浸潤和轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最重要的生物學(xué)特征,腫瘤細胞首先脫離相鄰細胞離開原發(fā)灶,黏附在細胞外基質(zhì)上,然后經(jīng)血道或淋巴轉(zhuǎn)移[9]。細胞間黏附作用的喪失是惡性腫瘤發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟之一[10]。E-cad是一類鈣依賴性黏附分子,普遍存在于各類上皮細胞膜上,可促進上皮細胞間相互黏附、維持組織結(jié)構(gòu)完整性與保持上皮細胞極性[11]。Yuan等[12]對165例胃癌進行免疫組化染色檢測E-cad的表達,結(jié)果胃癌中E-cad的表達顯著降低(P
本研究結(jié)果顯示,絨毛膜癌組織中E-cad、PCNA的表達呈負相關(guān),提示二者之間可能以負反饋調(diào)節(jié)方式參與絨毛膜癌的發(fā)生、發(fā)展。
綜上所述,E-cad低表達和PCNA高表達是絨毛膜癌的重要生物學(xué)特征,參與絨毛膜癌發(fā)生發(fā)展的具體分子生物學(xué)機制尚需進一步深入研究。
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物質(zhì)跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎(chǔ)之一,也是細胞膜的重要功能之一。通過跨膜運輸,可以溝通細胞內(nèi)外及細胞內(nèi)各細胞器之間的聯(lián)系,保證新陳代謝等生命活動中的正常物質(zhì)交換,也是生物膜能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等功能的基礎(chǔ)。下面小編給大家分享一些高中生物跨膜運輸知識點,希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!
高中生物跨膜運輸知識一、脂溶性的非極性分子在任何細胞中都以自由擴散方式穿過磷脂雙分子層
脂溶性的非極性分子包括甘油、脂肪酸、苯、脂溶性維生素、O2等。
由于細胞膜中含有大量磷脂,并形成雙分子層構(gòu)成細胞膜的基本支架,根據(jù)相似相溶原理,這些物質(zhì)就能直接穿過脂雙層而進出細胞。當(dāng)然,它們是進還是出,則完全取決于細胞內(nèi)外濃度差:若細胞外濃度高就進入細胞,若細胞內(nèi)濃度高就流出細胞,動力都是來自濃度差。由此可見,這些物質(zhì)出入細胞的方式屬于自由擴散,擴散的最終結(jié)果使這些物質(zhì)在細胞內(nèi)外保持平衡,若不能保持平衡就會一直擴散下去。(馬上點標(biāo)題下“高中生物”關(guān)注可獲得更多知識干貨,每天更新喲!)
二、非脂溶性的極性分子和帶電離子通過膜蛋白以不同的方式進出細胞
1.水等分子量很小的極性小分子物質(zhì)通過特殊通道以自由擴散的方式穿過膜。
水、二氧化碳、乙醇、尿素等極性小分子不溶于脂,因而不能像脂溶性物質(zhì)那樣直接穿過磷脂雙分子層,但它們卻是典型的以自由擴散方式穿過膜的物質(zhì)。
那么它們是怎樣進行自由擴散的呢?目前弄得比較清楚的是水的自由擴散過程??茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn),在細胞的膜蛋白中有一類具有通道作用的蛋白質(zhì),叫做通道蛋白,在通道蛋白中又有一種是專門提供給水進出細胞的,叫水的通道,這種水的通道的典型特征是具有特定大小的孔徑,這種孔徑可以保證水的通過,但其他物質(zhì)卻不能通過,并且這種水的通道是始終開放著的,所以細胞內(nèi)外的水分子只要存在濃度差,就會由高濃度一側(cè)穿過該通道進入低濃度一側(cè),使細胞兩側(cè)的水分子濃度保持平衡。
這類物質(zhì)的自由擴散和脂溶性物質(zhì)的自由擴散的主要區(qū)別表現(xiàn)在途徑上:一個是通過磷脂雙分子層,一個是通過通道蛋白。
2.葡萄糖和氨基酸等分子量較大的極性小分子通過載體以協(xié)助擴散和主動運輸兩種方式出入細胞葡萄糖和氨基酸等小分子顆粒因為是極性分子,不溶于脂,同時細胞膜上又缺乏相應(yīng)的通道蛋白,所以它們既不能以自由擴散方式穿過脂雙層,也不能像水那樣通過通道來進行自由擴散。
但細胞膜上有能分別與葡萄糖和氨基酸等小分子特異性結(jié)合的載體蛋白,這種載體蛋白能通過與相應(yīng)物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合,使蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化,從而實現(xiàn)對相應(yīng)物質(zhì)的跨膜運輸。這種跨膜運輸當(dāng)把所運輸?shù)奈镔|(zhì)由高濃度一側(cè)運輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)時,不需消耗細胞代謝所產(chǎn)生的能量,是一個協(xié)助擴散的過程;但若是把所運輸?shù)奈镔|(zhì)由低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)時,則需消耗細胞代謝所產(chǎn)生的能量,是一個主動運輸?shù)倪^程。
例如,人體消化道內(nèi)的葡萄糖和氨基酸因濃度一般低于消化道上皮細胞,所以它們吸收到人體內(nèi)的過程是主動運輸;而紅細胞等組織細胞因葡萄糖和氨基酸的濃度低于它們所處的內(nèi)環(huán)境,所以吸收的方式一般是協(xié)助擴散。有人為了探究小腸上皮細胞是否一定以主動運輸方式吸收葡萄糖,將小腸上皮細胞分別放在葡萄糖濃度高于小腸上皮細胞和葡萄糖濃度低于小腸上皮細胞的葡萄糖溶液中,通過觀察小腸上皮細胞的耗氧量來確定葡萄糖的運輸方式,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小腸上皮細胞在外界葡萄糖濃度高于小腸上皮細胞時,耗氧量明顯低于外界葡萄糖濃度低于小腸上皮細胞時的耗氧量。而放在高濃度葡萄糖溶液中的小腸上皮細胞,開始耗氧相對較慢,但隨著細胞外的葡萄糖不斷被吸收,在某一時刻,小腸上皮細胞的耗氧量會突然增加。耗氧量增加其實是細胞消耗ATP增加的表現(xiàn),所以上述實驗證明了小腸上皮細胞既可以通過主動運輸方式吸收葡萄糖,也可以通過協(xié)助擴散方式吸收葡萄糖。具體哪種方式則是取決于細胞內(nèi)外的葡萄糖濃度差。
3.Na+、K+、Ca2+等帶電離子通過通道和載體以自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種方式出入細胞
Na+、K+、Ca2+等帶電離子因為帶有電荷,顯然不能以自由擴散方式穿過磷脂雙分子層,但這并不意味著它們就不能進行自由擴散,事實上不同的離子在不同的條件下可以以自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種方式出入細胞。
有些離子可以通過自由擴散出入細胞。細胞膜上通道蛋白除了前面提到的水通道之外,還有一些門通道,如Na+通道、K+通道等。這些門通道同樣具有專一性,如Na+通道只能讓Na+通過,K+通道只讓K+通過。但與水通道不同的地方是:水通道是連續(xù)開放的,水分子只要在通道兩側(cè)有濃度差存在,就會穿過通道;門通道的開放是不連續(xù)的,只有在特定條件刺激下,門通道被瞬時打開,相應(yīng)的粒子才能穿過通道,并且是由高濃度一側(cè)流到低濃度一側(cè),可見此時的穿越方式應(yīng)屬于自由擴散。典型的例子是神經(jīng)細胞在受到刺激時,細胞的膜電位會由外正內(nèi)負變成外負內(nèi)正,這主要是由于細胞外高濃度Na+通過Na+通道的瞬時打開自由擴散到細胞內(nèi)的結(jié)果。
不過離子通道的開啟時間是極短的,一般在幾毫秒后,通道關(guān)閉,這種自由擴散就會停止,所以Na+、K+不能通過這些門通道的自由擴散而使細胞內(nèi)外的Na+、K+離子保持平衡。
高考生物學(xué)習(xí)方法不斷回顧,溫故知新。
生物教材中有些知識會在前后不同的章節(jié)中出現(xiàn),如關(guān)于DNA的知識,我們會分別在緒論、組成生物體的化合物、遺傳和變異等部分學(xué)習(xí)到;各種細胞器的功能又多在新陳代謝部分有具體的描述。這些內(nèi)容在學(xué)習(xí)后面的知識時應(yīng)注意不斷回顧,將前后知識聯(lián)系起來進行理解,形成知識網(wǎng)絡(luò),做到溫故而知新。
利用圖表,善于歸納。
教材中有大量的圖表,這些圖表在課后復(fù)習(xí)時應(yīng)很好地利用。如學(xué)完《生命的基本單位——細胞》后,可利用“動物細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖”、“植物細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖”對細胞各部分的結(jié)構(gòu)和功能進行復(fù)習(xí)。另外許多知識點我們在復(fù)習(xí)時也可以自己通過列表進行比較,如線粒體與葉綠體的比較、動植物細胞結(jié)構(gòu)的比較、有絲分裂與減數(shù)分裂的比較等。
聯(lián)系實際,學(xué)以致用。
生物學(xué)是一門與生產(chǎn)和生活聯(lián)系非常緊密的科學(xué)。我們在復(fù)習(xí)生物學(xué)知識時,應(yīng)該注意理解科學(xué)技術(shù)和社會之間相互關(guān)系,理解所學(xué)知識的社會價值,并且運用所學(xué)的生物學(xué)知識去解釋一些現(xiàn)象、解決一些問題。近年來高考理科綜合生物部分聯(lián)系實際的題目所占的比重也逐年增大。
高考生物的高效記憶法1.分類整理法。
有很多章節(jié)存在大量的概念或某些結(jié)構(gòu),將這些概念或結(jié)構(gòu)分類整理尤為重要,否則會顯得比較混亂。如復(fù)習(xí)到細胞器的時候,可以用不同的標(biāo)準將這些細胞器進行分類:有無膜結(jié)構(gòu)單層膜和雙層膜、有無核酸或遺傳物質(zhì)、是否與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)、植物細胞所特有的細胞器、動植物細胞中作用不同的細胞器、能否在代謝過程中產(chǎn)生水、是否含有色素等,只有這樣才能切實掌握這些細胞器的結(jié)構(gòu)和功能;再如遺傳規(guī)律部分,可以按照性狀類和類將眾多的概念進行分類,找出不同概念之間的區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系。再如染色體、染色體組、二倍體、單倍體和多倍體等,通過分類比較可以切實掌握其內(nèi)涵。
2.圖解歸納法。
如果說分類整理法適合于掌握概念,那么圖解歸納法就適合于掌握原理和規(guī)律類知識。如呼吸作用、光合作用、細胞增殖、基因表達和高等動物的生命調(diào)節(jié)過程等知識就適合于用該種方法進行復(fù)習(xí)。其實高考題中就有很多圖解類題目,如果不掌握讀圖的方法就很難自如地解答這類題目。那么如何讀圖呢?首先,要知道圖解中的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的名稱,如甲狀腺激素的反饋調(diào)節(jié)的圖解中,有下丘腦、垂體和甲狀腺等結(jié)構(gòu),以及TRH促甲狀腺激素釋放激素、TSH促甲狀腺激素和甲狀腺激素等物質(zhì);然后,再分析結(jié)構(gòu)和物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系:下丘腦分泌的TRH作用于垂體,垂體分泌的TSH再作用于甲狀腺,甲狀腺分泌的甲狀腺激素再作用于下丘腦和垂體。同學(xué)們要養(yǎng)成一個習(xí)慣,就是遇到過程類的知識,即便教材中沒有圖解,也可以嘗試著將這個過程用圖解的形式表示出來。同時要對圖表累知識要進行整理、歸類,如:坐標(biāo)曲線圖、坐標(biāo)直方圖、流程圖、模式圖、概念圖、顯微攝影圖、餅狀圖、表格等。
3.聯(lián)想遷移法。
教材中的很多知識點看起來是孤立的,但很多知識存在著共性。對于這些知識可以采用聯(lián)想遷移法進行掌握。如孟德爾選擇豌豆作為遺傳學(xué)實驗材料,而摩爾根采用果蠅作為實驗材料,這兩種生物之間就存在著一些相同的優(yōu)點:有明顯的易于區(qū)分的相對性狀、產(chǎn)生的子代數(shù)量多、易于培養(yǎng)等,可以通過聯(lián)想遷移將不同章節(jié)的內(nèi)容串聯(lián)起來,起到融會貫通的作用。其實,這種方法在解題中也可以運用,如21三體綜合征患者的細胞內(nèi)有三條21號染色體,某孕婦經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)胎兒的細胞內(nèi)某種染色體多出1條或幾條,醫(yī)生應(yīng)該給出怎樣的建議?這個問題就可以用聯(lián)想遷移法進行解答。
4.比較復(fù)習(xí)法。
向重力性反應(yīng)是植物適應(yīng)地球重力場環(huán)境的一個重要生理過程,是植物能夠正常生長發(fā)育不可缺少的反應(yīng)機制。高等植物根的向重力性使其能夠充分吸收土壤中的水分和礦質(zhì)營養(yǎng),莖的負向重性使其能夠充分接受光照。研究表明,植物感受重力與信號傳遞之間的精確調(diào)控可能是通過不同細胞器之間的相互作用來實現(xiàn)的。細胞骨架被認為是與植物向重性有關(guān)的重要細胞器之一。細胞骨架(Cytoskeleton)是指真核細胞中的蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)架體系[1]。細胞骨架不僅在維持細胞形態(tài)、保持細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性方面起重要作用,而且還與細胞運動、物質(zhì)輸運、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞、細胞分裂和分化、細胞凋亡、細胞的癌變、基因表達等生命活動密切相關(guān)。
1植物根系材料的力學(xué)特性
植物根系材料不同于一般的工程材料,研究其力學(xué)特性,最大的困難在于它參與代謝活動,具有多相、非均勻、各向異性等特點,其應(yīng)力不僅與應(yīng)變有關(guān),還與流動因素有關(guān)。在不同生理和生長環(huán)境下,其力學(xué)性質(zhì)存在很大差異[2]。許多國內(nèi)外專家學(xué)者對木本植物、草本植物、農(nóng)作物的根系進行了大量的拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、應(yīng)力松弛、糯變試驗等研究,得到了少數(shù)根系的拉伸最大載荷、應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量、彎曲應(yīng)力等參數(shù),得到了個別根系的沖擊韌性、應(yīng)力松弛、糯變試驗數(shù)據(jù)和曲線,推得了本構(gòu)方程、應(yīng)力松弛方程和糯變方程等。盡管這些研究成果是初步的、不全面的,但它們已在防風(fēng)治沙、防水土流失等生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程中發(fā)揮了重要作用,為植物根系力學(xué)的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
2植物感受重力的2種假說
植物重力信號感受機制一直是生物學(xué)界爭論不休的話題。截至目前對于重力信號感受的解釋主要有2種,即淀粉平衡石假說與原生質(zhì)體壓力假說。
淀粉平衡石假說認為,重力信號是由一類結(jié)構(gòu)特殊的細胞即平衡細胞來感受的。在根中平衡細胞是位于根冠的柱狀細胞,而在下胚軸和花序軸中平衡細胞是內(nèi)皮層細胞。這2種細胞都是高度極化的細胞,但存在結(jié)構(gòu)上的特異性。平衡細胞的細胞核位于細胞的中部或頂部,細胞質(zhì)可以分為2層,包含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的周邊區(qū)域和富含肌動蛋白微絲的中央?yún)^(qū)域。平衡細胞最顯著的結(jié)構(gòu)特征是都含有淀粉體[3]。淀粉體起平衡石的作用,其比重大于細胞質(zhì)。在垂直生長的器官中,這些淀粉體沉降在細胞的底部,當(dāng)植物器官在重力場中的方向發(fā)生改變,這些淀粉體因為比重較大,重新沉降到新的物理學(xué)底部。中柱細胞和內(nèi)皮層細胞就是通過這些淀粉體的沉降來感受重力的變化。
原生質(zhì)體壓力假說是平衡石假說之外的另一種關(guān)于重力感受的假說。在擬南芥無淀粉體的突變體中,盡管重力敏感性降低,但給予植物長時間的重力刺激,其根仍能發(fā)生一定程度的向重力方向彎曲。因此,有人認為在植物體中除了結(jié)構(gòu)特異的平衡細胞外,植物的原生質(zhì)體本身也可以感受到重力的改變。原生質(zhì)體壓力假說的主要內(nèi)容是:當(dāng)植物體的原生質(zhì)體在重力場中的取向發(fā)生改變時,原生質(zhì)體上部的細胞膜與細胞壁之間的張力增強;這種張力的改變通過特異的區(qū)域,即細胞膜與細胞壁通過細胞骨架相連接的區(qū)域,傳遞到細胞膜上改變細胞膜的張力,從而活化質(zhì)膜上張力敏感的離子通道,特別是鈣離子通道;胞質(zhì)中鈣離子濃度的改變引發(fā)下游的信號傳導(dǎo),最終引起植物器官的向重性彎曲。
3細胞骨架結(jié)合蛋白在重力信號傳導(dǎo)鏈中的作用
3.1微絲結(jié)合蛋白
細胞骨架結(jié)合蛋白可分為微絲結(jié)合蛋白(ABPs)和微管結(jié)合蛋白(MAPs)。在植物中研究得最清楚的ABPs是微絲單體結(jié)合蛋白以及抑制蛋白和微絲解聚因子,如ADF/絲切蛋白。這2類蛋白都是由多個基因家族編碼,在微絲骨架組成方面起著重要的作用。過量表達ADF的擬南芥植株生長緩慢,細胞縱向的微絲束消失;而抑制ADF表達則可刺激細胞伸展和細胞伸長生長,同時細胞形成粗的縱向微絲束。細胞周邊部位的微絲網(wǎng)絡(luò)可能是這一蛋白的作用靶點,但是由于周邊微絲的動態(tài)性與不穩(wěn)定性,通常很難通過圖像觀察到其變化[4]。重力刺激可能調(diào)控某些細胞骨架結(jié)合蛋白的活性,進而引起細胞骨架重組。如在受到重力刺激的早期擬南芥根的柱狀細胞和玉米的胚芽鞘細胞質(zhì)的pH值發(fā)生改變,ADF的活性受到磷酸化與去磷酸化的調(diào)控。在高的pH值條件下ADF調(diào)控微絲的解聚,并可能因此改變平衡細胞中微絲骨架的動態(tài)性。
3.2微管結(jié)合蛋白
與微絲相似,微管重組的過程中微管聚合和解聚的調(diào)節(jié)可能與結(jié)合蛋白有關(guān)。利用擬南芥突變體分析微管結(jié)合19蛋白的功能取得了巨大的進展。最近發(fā)現(xiàn)的細胞壁束間纖維束機械強缺失突變體(fra2)和下胚軸減少伸長突變體(botero 1)都表現(xiàn)為周邊微管的擾亂。
4細胞骨架與高等植物向重性的關(guān)系
細胞骨架不僅在維持細胞形態(tài)、承受外力、保持細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性方面起重要作用,而且還參與許多重要的生命活動。如在細胞分裂中細胞骨架牽引染色體分離;在細胞物質(zhì)運輸中,各類小泡和細胞器可沿著細胞骨架定向轉(zhuǎn)運;在植物細胞中細胞骨架指導(dǎo)細胞壁的合成。
研究認為,細胞骨架一方面在細胞質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò),受到沉淀的淀粉體的牽動,另一方面與質(zhì)膜上的受體相互作用,激活受體,啟動重力信號傳導(dǎo)過程。最近的研究表明,細胞骨架不僅是細胞感受重力信號的重要環(huán)節(jié),而且對根尖細胞中的生長素運輸起重要的調(diào)控作用。對生長素運輸載體(PIN)突變體根向重力性反應(yīng)的研究表明,生長素的極性運輸與其向重力性反應(yīng)有關(guān)。微絲解聚劑(如cytochalasin)可減少生長素的極性運輸,也影響根的向重力性[5]。
5結(jié)語
細胞骨架和植物細胞向重性研究表明,植物向重性現(xiàn)象是一個集研究細胞骨架排列、信號傳導(dǎo)、植物激素行為、植物生長調(diào)控于一體的完美系統(tǒng)。傳統(tǒng)的研究細胞骨架和植物向重性的方法已加入了新的生物學(xué)技術(shù),如免疫熒光技術(shù)、套籠探針技術(shù)和其他新發(fā)展的顯微技術(shù)。免疫熒光技術(shù)可以觀察到向重力性過程中細胞骨架的重排,套籠探針的微注射技術(shù)可以觀察到細胞骨架的實時動態(tài)變化過程[6]。利用修飾細胞骨架的熒光報告蛋白可以觀察到活細胞中細胞骨架的變化,采用熒光蛋白顯示劑監(jiān)測細胞質(zhì)中鈣和pH值變化已用于保衛(wèi)細胞中信號傳導(dǎo)的研究,以及根的發(fā)育和向重力性的研究。
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