細胞學和細胞生物學的關系精選(九篇)

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第1篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

【關鍵詞】 當歸；紅芪；內(nèi)皮細胞；血管內(nèi)皮生長因子

Abstract：Objective To study the effect of the ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture on the VEGF mRNA expression of ECV-304 cell. Method Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture were refined by ultra-filtration technique. ECV-304 cells were cultured as model， and its proliferation was detected by MTT colorimetry. VEGF mRNA expression was observed by semi-quantitative RT-PCR. Results The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture could markly promote the growth of ECV-304 cells， there was significant difference between experimental and control group (P＜0.05). The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture upregulated VEGF mRNA expression with dose-dependent relation. Conclusion The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture can markly promote ECV-304 cell proliferation， which may be related to the expression of VEGF mRNA.

Key words：Angelica sinensis；Hedysarum polybotrys；ECV-304 cell；VEGF

當歸、紅芪是甘肅道地藥材，當歸有補血活血之功效，紅芪又名“多序巖黃芪”，具有補氣固表、斂瘡生肌功效。當歸、

黃芪按1∶5配伍所組成的當歸補血湯是中醫(yī)補氣生血的經(jīng)典方，現(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn)紅芪、當歸有顯著的抗心肌缺血作用。益氣生血、補血活血中藥的藥效是否與促進血管新生有關，當歸紅芪合劑(1∶5)的有效成分中是否具有促進血管新生的活性成分，本研究對此進行了探討。

1 實驗材料

1.1 藥物與細胞系

紅芪購自甘肅宕昌縣，當歸購自甘肅岷縣。人臍靜脈內(nèi)皮細胞(ECV-304)，購自中國典型培養(yǎng)物保藏中心。

1.2 試劑

DMEM培養(yǎng)基，美國Sigma公司產(chǎn)品。胎牛血清，杭州四季青產(chǎn)品。四氮唑藍(MTT)試劑、碘化丙啶(PI)，華美生物工程公司產(chǎn)品。其他化學試劑均為分析純，天津化工試劑廠提供。

1.3 儀器

5萬分子量超濾膜，甘肅省膜科學技術研究所提供。超濾設備，主要組件為海德能公司產(chǎn)品，甘肅省膜科學技術研究所研制。細胞CO2培養(yǎng)箱：SCP-2000型，美國Shill公司產(chǎn)品。流式細胞儀：XL型，美國Coulter公司產(chǎn)品。酶聯(lián)免疫檢測儀：DG-5031型，國營華東電子管廠產(chǎn)品。

2 實驗方法

2.1 藥物制備

稱取當歸飲片500 g、紅芪飲片2 500 g，混合，加水浸泡，煎煮后傾出藥液，趁熱棉花過濾，冷卻后上超濾設備。首先陶瓷膜微濾當歸濃縮液[技術參數(shù)為壓力0.5 kPa/m3、溫度25 ℃、流量100 L/(h·m2)]；其次PNA中空纖維超濾膜(截留分子量5萬)超濾經(jīng)微濾處理的紅芪、當歸配伍的水煎液[壓力5～6 kg/m3、溫度25 ℃、流量100 L/(h·m2)]。將5萬分子量以下超濾液濃縮至相當于每毫升藥液含原藥材量為1 g，高壓滅菌，冷卻后置冰箱(4 ℃)貯藏備用。

2.2 細胞培養(yǎng)

采用常規(guī)培養(yǎng)ECV-304細胞，培養(yǎng)液為含5%的胎牛血清，青、鏈霉素各100 U/mL的DMEM，在37 ℃、飽和濕度、5% CO2孵箱中培養(yǎng)，每2～3 d用0.05%胰蛋白酶-0.02%EDTA消化傳代。

2.3 分組

實驗分為用藥組和對照組：用藥組細胞培養(yǎng)液中分別加入不同濃度當歸紅芪合劑超濾膜提取物，從而形成不同藥物濃度培養(yǎng)下的ECV-304細胞；對照組為細胞培養(yǎng)液中加等量的PBS所培養(yǎng)的ECV-304細胞。

2.4 細胞增殖率測定

采用MTT法。將ECV-304細胞懸液調(diào)整為4×104/mL，接種于96孔培養(yǎng)板，每孔100 μL，常規(guī)培養(yǎng)24 h細胞貼壁后，實驗組分別于細胞培養(yǎng)液中加入當歸紅芪合劑的超濾膜提取物，并配制成不同濃度；對照組于細胞培養(yǎng)液中加入等量的PBS，調(diào)零孔只加等量的細胞培養(yǎng)液無細胞，每組8個復孔，分別于加藥后24、48、72、96 h在各孔加入MTT 10 μL。繼續(xù)培養(yǎng)4 h，終止培養(yǎng)，每孔加入150 μL二甲基亞砜(DMSO)，振蕩10 min，用酶聯(lián)免疫檢測儀測定各孔在490 nm處的吸光度值(A490)，按下式計算細胞增殖率(PR)：PR＝(A用藥/A對照－1)×100%。

2.5 反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應法檢測血管內(nèi)皮生長因子mRNA表達

按試劑盒說明提取細胞內(nèi)總RNA，根據(jù)文獻[1]選用特異性引物。VEGF上游引物：5’-AAGCCATCCTGTGTGCCCCTGATG-3，VEGF下游引物：5’-GCGAATTCCT GCCCGCGCTGAC-3’，B-actin上游引物：5’-AACACCCAGCCATGTACGTTG-3’，B-actin下游引物：5’-CGG ATGTCCACGTCACACTTCAT-3’。參照文獻[1]略加改進：42 ℃ DNA合成45 min，94 ℃預變性4 min，94 ℃預變性45 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸45 s，循環(huán)35次，72 ℃延伸10 min，4 ℃ ∞，上PCR反應儀進行熱循環(huán)。預計產(chǎn)物長度：VEGF 121為246 bp， VEGF 165為375 bp，B-actin為509 bp。各組取10 μL擴增產(chǎn)物溶液加入含0.5 mg/L溴化乙啶的2%瓊脂糖凝膠孔中，同時一孔內(nèi)加入與0.25%溴酚藍混勻的Marker作參照。在恒溫、電壓5 V/cm、恒流75 mA于1×TBE緩沖液中電泳1～2 h，在凝膠圖像成像系統(tǒng)下獲得圖像，用凝膠圖像分析系統(tǒng)分析所獲圖像上的各條帶的光密度，以VEGF 165基因條帶的光密度參數(shù)與B-actin條帶的光密度參數(shù)的比值做為該標本mRNA的表達參數(shù)。重復上述實驗4次。

3 統(tǒng)計學方法

用SPSS軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，結果用—x±s表示，多組間均數(shù)比較用單因素方差分析和q檢驗。

4 結果

4.1 當歸紅芪合劑對ECV-304細胞血管內(nèi)皮生長因子mRNA表達的影響(見圖1、表1)

表1 ECV-304細胞在當歸紅芪合劑超濾膜提取物處理48 h后VEGF mRNA

4.2 當歸紅芪合劑超濾膜提取物對ECV-304細胞增殖的影響(見表2)

表2 當歸紅芪合劑超濾膜提取物作用于ECV-304細胞不同時間細胞增殖率比較(略)

從表2可以看出，在1.5～21.0 g/L濃度范圍內(nèi)，當歸紅芪合劑超濾膜提取物作用ECV-304細胞48 h，有顯著的促ECV-304細胞增殖的作用。從增殖率看，在7.5～15.0 g/L濃度范圍，當歸紅芪合劑超濾膜提取物促ECV-304細胞增殖的作用最強；比較在相同濃度下，當歸紅芪合劑超濾膜提取物作用ECV-304細胞24、48、72、96 h的增殖率結果，提示當歸紅芪合劑超濾膜提取物作用ECV-304細胞48 h促增殖效果最明顯；在3.0～9.0 g/L濃度范圍內(nèi)，當歸紅芪合劑超濾膜提取物作用ECV-304細胞24、48、72 h，均有顯著的促ECV-304細胞增殖的作用，并且其最佳作用時間為48 h；當歸紅芪合劑超濾膜提取物促ECV-304細胞增殖的最大增殖率為44.31%，當歸紅芪合劑超濾膜提取物的用藥范圍在1.5～21.0 g/L。

4.3 藥物鑒定及制備結果

當歸、紅芪經(jīng)甘肅中醫(yī)學院藥學院生藥學教研室李成義教授鑒定，分別為傘形科當歸屬的根和豆科巖黃芪屬植物多序黃芪的干燥根莖。實驗所用當歸紅芪合劑5萬分子量以下超濾膜提物具有穩(wěn)定性強、可重復性好的特點。

5 討論

本研究利用甘肅省膜科學技術研究所已有技術和設備優(yōu)勢，應用超濾技術對當歸紅芪合劑進行了精制。超濾技術不需要加熱，不需要添加化學試劑，操作條件溫和，沒有相態(tài)變化，具有破壞有效成分的可能性小、能耗少、工藝流程短等優(yōu)點，近年來正逐漸地被用于中藥成分的分離、純化、精制[2]。實驗過程中所用當歸紅芪合劑5萬分子量以下超濾膜提取物具有穩(wěn)定性強、實驗可重復性好的特點。

血管新生的許多關鍵步驟均需內(nèi)皮細胞參與，內(nèi)皮細胞在血管生成中具有非常重要的作用。利用體外培養(yǎng)血管內(nèi)皮細胞，已廣泛應用于血管新生的研究當中，ECV-304細胞具有一般內(nèi)皮細胞的某些特征，而且還具有可無限傳代、不依賴特殊生長因子就能存活等特點[3]。李氏等[4]利用ECV-304細胞在體外成功構建血管新生的三維模型，證明ECV-304細胞可用于血管新生的研究，所以本實驗以體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞株ECV-304細胞為模型。

MTT法是檢測細胞增殖的經(jīng)典方法，可間接反映活細胞的數(shù)目。本實驗結果顯示，當歸紅芪合劑有明顯促進ECV-304細胞增殖的作用；應用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應技術分析了當歸膜提取物作用ECV-304細胞后VEGF mRNA表達的變化。研究結果表明，當歸超濾膜提取物可以誘導VEGF mRNA的表達，說明當歸超濾膜提取物可能是通過誘導VEGF mRNA的表達而發(fā)揮其促內(nèi)皮細胞增殖的作用?；赩EGF廣泛的生物學效應及內(nèi)皮細胞的增殖在血管新生中的重要性，提示當歸紅芪合劑超濾膜提取物中可能存在一些活性物質(zhì)，具有促血管新生的作用，其作用可能發(fā)揮在血管新生的多個環(huán)節(jié)，而不是僅僅在內(nèi)皮細胞增殖這一個環(huán)節(jié)上起作用，這些活性物質(zhì)可能在一些缺血性疾病中有一定的應用價值。

參考文獻

[1] Jian-Wei Zhu， Bao-Ming Yu， Yu-Bao Ji， et al. Upregulation of vascular endothelial growth factor by hydrogen peroxide in human colon cancer[J]. World J Gastroenterol，2002，8(1)：153－157.

[2] 彭國平，郭立瑋，徐麗華，等.超濾技術應用對中藥成分的影響[J].南京中醫(yī)藥大學學報，2002，18(6)：339－341.

第2篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

細胞生物學 教學宗旨 教學改革

一、引言

細胞生物學是生命科學的前沿學科，是現(xiàn)代醫(yī)學、生物技術、畜牧、水產(chǎn)等專業(yè)的重要基礎課，具有不可替代的重要地位。21世紀，生命科學與生命技術的發(fā)展有著廣闊的前景，而發(fā)展需要的是一批高素質(zhì)的綜合性人才。作為教師，在有限的課程教學中，不僅得把知識體系全面的傳授學生，還應著重激發(fā)學生的批判創(chuàng)造性思維，力求提高學生的國際視野和人文情懷。這對于細胞生物學課程教學來說，是一個重要的機遇與挑戰(zhàn)。

二、教學的現(xiàn)狀與問題

（1）教學內(nèi)容不夠完善。細胞生物學是一門基礎學科，與多門學科相互聯(lián)系、相互滲透，在教學內(nèi)容選擇上，往往重復性較大，重點不明確。

（2）教材更新較慢，與該領域新的一些研究成果與方法缺乏聯(lián)系，教材中的知識明顯滯后。

（3）教學模式單一，教學效果較差。

（4）教學設備短缺，完善的教學體系尚未建立。

（5）學生未能聯(lián)系課程學習與未來發(fā)展，學習主動性較差。

三、課程特點和教學宗旨

細胞生物學課程的理論性和抽象性較強，同時又具有很強的實踐性。由于時代迅速發(fā)展導致的知識積累和更新速度的不斷加快，該課程信息量更新較快。

教學不僅應培養(yǎng)學生對細胞生物學理論知識的聯(lián)想和理解，增強學生對細胞結構、功能及生命現(xiàn)象進行探索的興趣和思維的自覺性，更要鍛煉其實踐與理論結合的能力，進而提高學生的綜合素質(zhì)。

四、教學內(nèi)容的選擇

我們教學的對象大部分是一群求知欲強，基礎知識扎實的學生，但他們同時存在思維定勢，缺乏知識運用的廣度和理論聯(lián)系的寬度，又對未來有些迷茫，有一定思想壓力。因此，教學內(nèi)容的選擇因揚長避短，對授課內(nèi)容有所取舍，主要有以下三點原則：

（1）教學內(nèi)容應增加一些交叉學科的介紹與學習，不應過多闡述學生之前已掌握的知識，如細胞的結構及其生命活動、細胞器及其主要生理功能等，這些知識都會已另外的交叉學科中作了詳細的介紹。例如，食品安全和水處理相關的PCR技術、交叉學科專業(yè)進行的細胞結構形態(tài)觀察的不同處理方法對比研究、環(huán)境污染與細胞染色體斷裂損傷檢測及應用、細胞電泳顯微方法應用研究、植物原生質(zhì)體制備及融合技術研究、更有脫水和復水過程中細胞顯微結構變化，等等。

（2）教學內(nèi)容的主體仍應是傳統(tǒng)的只是理論，但教師應在更高的層面解釋傳授這些知識。例如，在介紹細胞生物學時，應說明為什么細胞生物學是自然科學與實踐的產(chǎn)物，為什么細胞生物學是對生命及其屬性的探究和認識，應在哲學層面分析結構與功能、信號與效應、周期與調(diào)控、分化與癌變、死亡與凋亡等等對立統(tǒng)一的辯證關系，更應闡述細胞的活動過程中蘊涵著局部調(diào)節(jié)與機體整合效應、基因結構與轉(zhuǎn)錄活性、信號的收斂與發(fā)散、癌基因顯性突變與抑癌基因隱性突變等哲學范疇的普遍聯(lián)系、量變質(zhì)變和永恒發(fā)展的唯物史觀。

（3）每個專題都應與新興的知識體系和研究成果緊密聯(lián)系，融入當今新進展，并針對學生的疑惑和興趣，結合經(jīng)濟、社會、文化甚至是哲學思維分析開展專題學習。例如，細胞信號轉(zhuǎn)導、細胞分裂和癌變，細胞衰老、細胞培養(yǎng)、干細胞、克隆等理論的研究與應用對當今世界社會發(fā)展帶來的新變化，如何對這些技術做恰當客觀的評價，并從人文角度，經(jīng)濟角度，社會道德角度分析。

五、教學模式的創(chuàng)新

教學模式對于教學效果至關重要，而細胞生物學的抽象理論性對于教學模式是一個難題，如何讓學生掌握整個細胞生物學理論體系和最新知識與技能，如何激發(fā)起學生的學習興趣，這是教學模式選擇必須克服的難題。

開放式教學有效地激發(fā)學生學習的主動性和積極性, 實現(xiàn)對知識的自主學習、自主建構，但容易造成基礎較差的問題，因而本文推崇半開放式研究性教學模式。該模式在基礎知識介紹時以教師為指導，在知識與實踐聯(lián)系的應用發(fā)散方面以學生為主體，教師對其進行輔導和評價，并提出相關的建議。這種模式不僅要求教師在掌握課程知識之余，更應緊密聯(lián)系實際，掌握新時期的理論成果，了解該課程和相關交叉學科在實際的應用，構建新的知識體系，而且學生在自主學習的部分通過自學、報告可充分調(diào)動其積極性，對其今后的發(fā)展有著積極的作用。

具體的優(yōu)化措施有以下幾種：

（1）教師靈活運用教學工具，掌握整個課程教學安排和教學節(jié)奏。多媒體教學對于細胞生物學有著獨到的作用，通過大量的圖片和新型的結構展示復雜抽象的知識理論，讓微觀世界宏觀化，教學內(nèi)容情景化，這讓學生更易掌握。以多媒體教學為主，教師板書為輔，結合其他教學工具，讓這門課程生動活潑，引人入勝。例如，介紹DNA的雙螺旋結構、細胞分裂、癌變等知識時需要圖像來形象說明，還有在講述骨架蛋白肌動蛋白的踏車現(xiàn)象時，通過運用多媒體把肌動蛋白在不斷聚合和解聚的過程中達到動態(tài)平衡的動態(tài)組裝現(xiàn)象直觀地展示，以動態(tài)的觀點看待細胞的各種生命活動現(xiàn)象。

（2）互動式教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，多做啟發(fā)式教學和一定深度的歸納總結。在教師為主體的部分，教師應增強與學生的互動，結合當時社會熱點與專業(yè)知識，調(diào)動學生積極性與主動性。例如，在講細胞凋亡的分子機制時，課堂上討論“怎樣設計實驗來證明bcl-2 蛋白對細胞凋亡的抑制作用?”課前應引導學生對于這些問題主動查文獻，初步進行科研文獻的閱讀并在后期進行PPT匯報。

（3）學生為主體，匯報學習成果。在課程學習中，教師應選擇一些發(fā)散性命題，讓學生主動學習，并以PPT的形式上臺演講。通過教師的引導，充分發(fā)揮學生的潛能，提高他對問題的分析能力和自主學習的能力。例如，細胞學說在環(huán)境保護中的應用，探討造血干細胞在實際醫(yī)學領域的應用，以及諾貝爾醫(yī)學獎中有關細胞生物學的內(nèi)容等專題，這些專題都需要學生自主地學習思考。

（4）積極帶領學生在課下參與一些重要的與課程相關的活動，把握學生的思想動向，適時調(diào)整教學計劃與教學方法，一同走在理解已知、探尋未知、孕育新知的道路上，一同相知、相助、相生。

六、考核方式的優(yōu)化

在這樣的教學模式之下，容易造成學風渙散、理論不扎實，同時又助長以“交差應付”的心態(tài)，所以考核方式十分重要，需要優(yōu)化。

本文推薦的考核方式是平時考核與期末考核相結合。平時的考核除了日?？记谥猓饕强己藢W生自主學習匯報，這具有一定的靈活性，對于有思想、對問題有一定見解的學生予以加分。期末考核以開卷筆試的形式，題目應是當前課程專業(yè)的熱點應用，并以一定的基礎理論相輔。

七、結束語

細胞生物學的教學需要改變的不僅僅是內(nèi)容上的改變，更為關鍵的是教學理念的轉(zhuǎn)變。要寓教于樂，讓學生明白自己的使命，掌握好基本理論的同時，努力成為新時展需要的綜合人才，這樣的教學仍任重道遠。

參考文獻：

第3篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

[關鍵詞] 成骨細胞；破骨細胞；骨折愈合；骨形成；骨吸收

[中圖分類號] R683 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）17-0161-04

[Abstract] Fracture is the most common disease in the orthopedics，the mechanical integrity of phalanx is lost，and the damage of local soft tissue and blood vessels is also included in fracture. Fracture healing refers to the local repair of bone tissue trauma，and is a continuous process，with removing the damage on the one hand and regeneration and repair on the other hand. Its essence is the bone reconstruction and plastic process occurred at fracture ends. Bone formation dominated by osteoblasts and bone resorption which is dominated by osteoclasts，co-regulated by osteoblasts，play an important role in bone remodeling. But the association between the two and bone healing is not reported. In this paper，the relationship between osteoblasts/osteoclasts and bone healing was systematically reviewed based on the influence of osteoblasts and osteoclasts on bone formation and bone resorption，with cell biology function as a starting point.

[Key words] Osteoblasts；Osteoclasts；Fracture healing；Bone formation；Bone resorption

骨折是骨科R床最常見、發(fā)生率最高的疾病，骨組織屬于可再生性組織，其修復進程是一個復雜的生理過程，且影響因素眾多，不僅受患者自身因素及環(huán)境因素的影響，也受微觀性因素如細胞因子、體細胞、內(nèi)分泌因素的影響。據(jù)臨床流行病學資料統(tǒng)計，美國每年約有10萬骨折患者發(fā)生預后不良甚至骨不連[1]，全球約有5%～10%的骨折患者由于治療不當或其他因素造成骨折不愈合、延遲愈合及骨不連[2]。因此，探索骨折愈合的影響因素對于骨折愈合的預后與治療具有深遠意義，而隨著細胞生物學與遺傳學等學科的深入研究，越來越多與骨折愈合相關的功能型細胞見諸報道。骨折愈合的本質(zhì)是一個持續(xù)不斷的骨質(zhì)破壞清除與再生修復的進程，其基礎是骨膜成骨細胞的再生，而成骨細胞并非單獨起作用，而是與破骨細胞相互作用、相互影響共同調(diào)控骨吸收/骨形成起作用，本文就成骨細胞與破骨細胞與骨折愈合的關聯(lián)性。

1 骨折愈合概述

骨折是指骨的力學完整性喪失，同時也包括局部軟組織與血管的損傷。骨折愈合是指對骨組織創(chuàng)傷局部的修復，是骨折斷端間的組織修復反應，這種反應表現(xiàn)為骨折的愈合過程，最終結局是恢復骨骼的正常結構與功能。這一過程與軟組織愈合的不同點在于軟組織主要通過顯微組織完成愈合過程，而骨折愈合還需要使纖維組織繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣墙M織以完成骨折愈合過程。骨折愈合是涉及到眾多不同種類的骨細胞、細胞因子、基因的相互作用的復雜的生理過程，大致可分為肉芽組織修復期、原始骨痂形成期、成熟骨板期與塑型期四個階段[3]：（1）肉芽組織修復期：骨折局部血腫機化，骨折斷端正常骨性結構及周圍軟組織均受損，毛細血管侵入血腫后，血腫分化成成纖維細胞進而分化成為膠原纖維而形成肉芽組織，此過程一般在骨折發(fā)生后2～3周內(nèi)完成；（2）原始骨痂形成期：骨痂即骨折斷端的受損組織刺激細胞增生后形成的機構與來源上均為復合型的組織，可根據(jù)其來源與部位分為內(nèi)骨痂、外骨痂、橋梁骨痂與連接骨痂，骨痂形成期即骨外膜及骨內(nèi)膜的膜內(nèi)骨化過程。在這一階段中，骨折處骨化部分逐漸接近并整合，骨折端血腫通過肉芽組織形成開始骨化，最終內(nèi)外骨痂與橋梁骨痂及連接骨痂融合，代表著原始骨痂正式形成，這一過程在骨折后6～12周內(nèi)完成；（3）成熟骨板期：這一階段中，骨痂的范圍與密度逐漸增加，表現(xiàn)為骨痂處新生的骨小梁數(shù)量增多、排列逐漸趨于規(guī)則，并且隨著血管與成骨細胞、破骨細胞侵入死骨逐漸完成死骨的清除與替代過程，骨痂與骨質(zhì)交界線變得模糊不清并漸漸消失，骨痂被破骨細胞逐步清除后由板狀骨替代。此過程發(fā)生于骨折后8～12周，且在這一階段骨折端髓腔仍處于封閉狀態(tài)；（4）塑型期：骨的塑型期是成骨細胞與破骨細胞共同作用的結果，使骨折斷端處的骨結構按照力學原理重新改造，與此同時封閉的髓腔再通，多余的骨痂被清除，骨折痕跡大致消失不見。此階段發(fā)生在骨折后1～2年內(nèi)完成。

2 骨折愈合的影響因素

2.1 全身因素

骨折愈合的全身因素包括吸煙史、激素（如甲狀腺激素、皮質(zhì)類激素及性激素等）、全身綜合營養(yǎng)狀態(tài)、骨質(zhì)疏松癥等、是影響骨折愈合的非主要影響因素。

2.2 局部因素

骨折愈合的局部因素眾多，大致可分為有利影響因素與不利影響因素：（1）有利性因素：局部血液供應良好，骨折端局部受傷較輕或穩(wěn)定性好，局部生長因子數(shù)，局部生理符合等。（2）不利性因素：局部血液供應不良，骨折端局部受傷較重或穩(wěn)定性欠佳，局部有感染或骨髓病變，局部腫瘤影響，手術治療后造成的內(nèi)置物過大、排斥反應、植骨量不足引起的局部愈合障礙等因素。

2.3 藥物因素

西方的學者們認為骨折愈合是自然的過程，沒有藥物可以促進骨折的愈合，但在骨折愈合初期階段，由于炎癥反應的存在，抗炎藥物如吲哚美辛、阿司匹林等確實可以通過影響血管擴張進與局部血氧供應來影響骨折愈合，另外四環(huán)素類、皮質(zhì)酮類、抗凝藥及抗腫瘤藥物均能影響骨折愈合；中藥對骨折的治療在我國歷史上屢見不鮮，國內(nèi)學者經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，中成藥如丹參、當歸、肉桂、煅狗骨與麥飯石等單方藥或益氣化瘀劑、接骨散、益氣活血湯、理氣活血劑、生肌象皮藥膏等復方藥劑具有促進骨折愈合的功效[4-11]。

2.4 物理性因素

電磁療法是促進骨折愈合、預防骨不連的一種較為有效的方法。首先，電磁療法可以通過其電信號刺激細胞增殖、分化，并向成骨方面轉(zhuǎn)化；其次，點此療法可以通過其脈沖磁場可以改變骨細胞及軟骨細胞的生物學功能進而消除骨橋之間的軟組織促進骨折愈合；第三，電磁療法可以促進血液供應以及刺激生長因子的釋放增加。氧張力也是影響骨折愈合的因素之一，骨折處的局部相對缺氧有利于軟骨形成與骨形成。有些研究發(fā)現(xiàn)，新生骨組織中的氧張力處于相對較低的水平。

2.5 與骨折愈合相關的細胞、蛋白及其他生物活性因素

從細胞學與分子生物學角度看來，骨折的愈合與體內(nèi)的細胞因子及相關骨細胞與蛋白密切相關。上世紀60年代，Urist等通過實驗與臨床證實發(fā)現(xiàn)了骨形成蛋白（bone morphogenic protein，BMP）有持續(xù)骨誘導作用，能促進組織修復，進而促進骨愈合；Banks與Peck在1977年通過體外研究中發(fā)現(xiàn)骨源性生長因子（bone-derived growth factor，BDGF）能夠刺激軟骨的合成與軟骨細胞的增殖復制，促進軟骨的修復進程；1982年，F(xiàn)arley與Baylin發(fā)現(xiàn)了在骨形成與骨吸收中重要影響因子骨生長因子（skeletal growth factor，SGF），具有促進骨形成與調(diào)控骨形成――骨吸收平衡的功能；眾多骨細胞中，成骨細胞與破骨細胞是介導骨吸收與骨形成的關鍵因素，在骨折愈合中調(diào)控新骨形成以及骨重建的平衡，是影響骨折愈合的關鍵細胞；此外，轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、軟骨源生長因子（cartilage-derived factor）也是影響骨折愈合的相關物質(zhì)。

3 成骨細胞、破骨細胞的結構及主要生物學功能

3.1 成骨細胞的結構及生物學功能

成骨細胞是骨形成的主要功能細胞，其主要功能是主導骨基質(zhì)的合成、分泌和礦化過程，其分泌的骨基質(zhì)包括糖蛋白與膠原蛋白，不僅會影響骨組織生理條件下的生長與代謝，同時影響損傷狀態(tài)下骨組織的修復重建。生理狀態(tài)下，骨組織不斷地進行著代謝并重建，骨組織也通過骨重建進行自身損傷的修復以保持其正常的形態(tài)結構與功能的穩(wěn)定性。骨重建過程包括破骨細胞貼附在舊骨區(qū)域，分泌酸性物質(zhì)溶解礦物質(zhì)，分泌蛋白酶消化骨基質(zhì)，形成骨吸收陷窩；其后，成骨細胞移行至被吸收部位，分泌骨基質(zhì)，骨基質(zhì)礦化而形成新骨。

成骨細胞與成纖維細胞、脂肪細胞以及肌細胞同源，均來源于間充質(zhì)細胞前體細胞的分化[12-15]，且成骨細胞本身并不增殖。人體內(nèi)的成骨細胞按照是否具有生物學功能分為非功能型與功能型成骨細胞：（1）非功能型成骨細胞呈扁平狀，由于不具有生物學功能因而內(nèi)含細胞器較少，沿骨表面排列；（2）功能型成骨細胞呈立方形，彼此相連接成一排，單個細胞直徑約20 μm大小，其細胞內(nèi)部結構在電鏡下可見有大量的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體與線粒體[16]。

3.2 破骨細胞的結構及生物學功能

破骨細胞是一種骨細胞，行使骨吸收的功能，組織蛋白酶K的高度表達是其生物學標志。有關破骨細胞的來源問題眾說紛紜，從最初的骨原細胞融合學說，到單核吞噬細胞融合學說，再到80年代被學者通過細胞離體培養(yǎng)證實，得出破骨細胞碓從詮撬韙上赴。破骨細胞較成骨細胞大，其細胞直徑約30～100 μm，內(nèi)含幾十到上百個細胞核以及大量的溶酶體、線粒體、核糖體。電鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)有很多結構完全不同的亞結構位于破骨細胞的褶皺膜上，這些亞結構是破骨細胞行使骨吸收功能的保證[17]，而褶皺膜由于其不規(guī)則的表面大大增加了各個亞結構之間的接觸面積，進而極大程度上增加了破骨細胞骨吸收的作用面積。破骨細胞行使骨吸收功能。首先，破骨細胞是人體內(nèi)唯一具有溶解骨組織能力的細胞，一個破骨細胞可以溶解由100個成骨細胞共同形成的骨質(zhì)，因而是骨代謝過程中的核心功能細胞。其次，破骨細胞是一種可以移動的細胞，它可以在一處進行骨吸收作用后移行至另一處繼續(xù)進行骨吸收[18]。

4 成骨細胞、破骨細胞在骨折愈合中的作用

骨折愈合是一個連續(xù)不斷的過程，一面清除破壞，一面再生修復，其本質(zhì)就是骨折斷端發(fā)生的骨吸收、骨形成與骨重建塑型的過程。主要由成骨細胞介導的骨形成與主要由破骨細胞介導的骨吸收在這一過程中起到重要作用，通過調(diào)節(jié)成骨與骨清除作用，在骨折愈合時期增強骨形成促使新骨組織增殖形成，同時促進骨吸收加快以促使骨痂破壞清除，完成骨組織的再生修復[19]。

骨吸收主要是由破骨細胞介導的，在骨吸收與骨重建過程中作為重要的啟動因子。骨吸收可分為5個階段：（1）破骨細胞附著于骨表面；（2）破骨細胞的極化；（3）細胞分泌物質(zhì)啟動破骨作用；（4）啟動后的破骨細胞脫離骨表面；（5）脫離后的破骨細胞移行至新的骨表面進行下一次的骨吸收過程。首先，由于破骨細胞含有大量的磷酸酶、溶酶體等物質(zhì)，游離的破骨細胞附著在骨膜表面后即分泌酸與酶，繼而啟動骨吸收；其次，破骨細胞的分泌的酸主導的骨溶解，加速骨清除與骨破壞，促使骨組織脫礦；而破骨細胞分泌的酶主導骨的膠原降解，繼而將剩余的有機物清除分解，進一步完成骨吸收[18]。

成骨細胞不僅在骨形成的過程中起重要作用，而且與破骨細胞共同作用調(diào)控骨吸收[20，21]。一方面，成骨細胞通過合成并分泌膠原蛋白與糖蛋白，在骨吸收處形成非礦化骨基質(zhì)，這是骨形成的基礎，隨后鈣磷結晶沉淀與骨基質(zhì)中使骨基質(zhì)鈣化，形成骨組織，即新骨形成[22]；此外，成骨細胞還可以分泌堿性磷酸酶以介導骨組織礦化。另一方面，成骨細胞也參與調(diào)控骨吸收[23]。成骨細胞合成并分泌的糖蛋白骨橋素是破骨細胞附著于骨面啟動骨吸收過程的重要因子，其分泌的骨涎蛋白直接參與骨吸收過程，而破骨細胞脫離骨面后，成骨細胞則進入骨面開始介導成骨活動[24，25]。

總之，骨折愈合是個反復進行的骨形成與骨吸收的復雜過程。成骨細胞與破骨細胞在此過程中相互影響對方的生物學活性，且這種作用是雙向的，即成骨細胞既可以促進又可以抑制破骨細胞的形成與分化。當成骨細胞體現(xiàn)出生長優(yōu)勢時，骨形成機制活躍，促使骨組織形成，加速骨愈合；而成骨細胞體現(xiàn)其生長優(yōu)勢時又會分泌作用于破骨細胞的細胞因子，進而激發(fā)破骨細胞的骨吸收作用，加速對骨痂的清除，而破骨細胞也會反作用于成骨細胞，進一步促進其骨形成作用。此過程循環(huán)往復，直至骨痂完全清除、骨折端完全被新生骨組織所取代。

有關骨折愈合的影響因素有很多，但大部分均與藥物及局部血液供應因素有關，需要探索新思路來為骨折愈合提供新方法。隨著相關細胞生物學的深入研究，越來越多的與骨折愈合有關系的關聯(lián)細胞被人們所研究、熟知，為骨折愈合的靶向治療提供了新思路。骨折愈合是一個連續(xù)不斷的過程，一面清除破壞，一面再生修復，其本質(zhì)就是骨折斷端發(fā)生的骨吸收、骨形成與骨重建塑型的過程。由成骨細胞主導的骨形成與破骨細胞主導、成骨細胞參與調(diào)控的骨吸收過程是影響舊的骨痂清除破壞與新骨組織形成的重要骨細胞，二者相互作用，相互影響，相互協(xié)調(diào)，共同調(diào)控骨重建。隨著細胞生物學有關成骨/破骨細胞的不斷深入研究，兩者之間的相互作用及影響骨折愈合的機制會更為詳盡的為人們所熟知，能夠為骨折愈合的治療及愈合不良提供新的方向與策略。

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第4篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

[關鍵詞] 系統(tǒng)生物學；基因組學；蛋白質(zhì)組學；計算生物學

近代生物學研究主要是以分子生物學和細胞生物學研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止，還原論的研究已經(jīng)取得了大量的成就，在細胞甚至在分子層次對生物體都有了很具體的了解，但對生物體整體的行為卻很難給出系統(tǒng)、圓滿的解釋。生物科學還停留在實驗科學的階段，沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現(xiàn)其功能行為，這實際上是還停留在牛頓力學思想體系的簡單系統(tǒng)的研究階段。但是生物體系統(tǒng)具有紛繁的復雜性[1，2]。盡管對一個復雜的生物系統(tǒng)來說，研究基因和蛋白質(zhì)是非常重要的，而且它將是我們系統(tǒng)生物學的基礎，但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的全部信息。這種研究結果只限于解釋生物系統(tǒng)的微觀或局部現(xiàn)象，并不能解釋系統(tǒng)整體整合功能的來源，不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的信息，且忽略了系統(tǒng)中各個層面的交互、支持、整合等作用，限制了生物學研究的發(fā)展。在這種現(xiàn)狀下，20世紀末人類基因組計劃完成后，生物學領域的科學家都在考慮一個問題：未來生物學研究的方向在哪里？為此學術界也不乏辯論。得出的共識是：生物學的發(fā)展未來主要面對如下問題：(1)如何弄清楚單一生物反應網(wǎng)絡，包括反應分子之間的關系、反應方式等；(2)如何研究生物反應網(wǎng)絡之間的關系，包括量化生物學反應及生物反應網(wǎng)絡；(3)如何利用計算機信息及生物工程技術進行生物反應，生物反應網(wǎng)絡，乃至器官及生物體的重建。

早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系統(tǒng)理論(general systems theory)，他在文章中指出生物體是一個開放系統(tǒng)，對其組成及生物學功能的深入研究最終需要借助于計算機和工程學等其他分支學科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood創(chuàng)立的系統(tǒng)生物學(systems biology)則是在以還原論為主流的現(xiàn)代生物學中反其道而行之，把這種以整體為研究對象的概念重新提出。他給系統(tǒng)生物學賦予了這樣的定義，系統(tǒng)生物學(systems biology)是研究一個生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構成，以及在特定條件下這些組分間的相互關系的學科。換言之，以往的實驗生物學僅關心基因和蛋白質(zhì)的個案，而系統(tǒng)生物學則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關系。顯然，系統(tǒng)生物學是以整體性研究為特征的一種大科學，是生物學領域革命性的方法論。以胡德的觀點，基因、蛋白質(zhì)以及環(huán)境之間不同層次的交互作用共同架構了整個系統(tǒng)的完整功能。因此，用系統(tǒng)的方法來理解一個生物系統(tǒng)應當成為并正在成為生物學研究方法的主流。利用系統(tǒng)的方法對其進行解析，綜合分析觀察實驗的數(shù)據(jù)來進行系統(tǒng)分析。具體通過建立一定的數(shù)學模型，并利用其對真實生物系統(tǒng)進行預測來驗證模型的有效性，從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘，這正是生物學研究方法的關鍵所在。

1 系統(tǒng)生物學的主要研究內(nèi)容

系統(tǒng)生物學主要研究實體系統(tǒng)(如生物個體、器官、組織和細胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動態(tài)分析、各種信號轉(zhuǎn)導途徑的相互作用、基因調(diào)控網(wǎng)絡以及疾病機制等[4，5]。

系統(tǒng)生物學的首要任務是對系統(tǒng)狀態(tài)和結構進行描述，即致力于對系統(tǒng)的分析與模式識別，包括對系統(tǒng)的元素與系統(tǒng)所處環(huán)境的定義，以及對系統(tǒng)元素之間的相互作用關系和環(huán)境與系統(tǒng)之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應中反應成分之間的量的關系，空間位置，時間次序，反應成分之間的因果關系，特別是反饋調(diào)節(jié)和變量控制等有關整個反應體系的問題等。其次要對系統(tǒng)的演化進行動態(tài)分析，包括對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統(tǒng)的基本演化機制，使系統(tǒng)具有目標性和可操作性，使之按照我們所期望的方向演化，也有助于我們重新構建或修復系統(tǒng)，為組織工程學的組織設計提供指導。另外，系統(tǒng)科學對生物系統(tǒng)狀態(tài)的描述是分層次的，對不同層次進行的描述可能是完全不同的；系統(tǒng)科學對系統(tǒng)演化機制的分析更強調(diào)整體與局部的關系，要分析子系統(tǒng)之間的作用如何形成系統(tǒng)整體的表現(xiàn)、功能，而且對系統(tǒng)整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯(lián)系。

系統(tǒng)生物學的研究包括兩方面的內(nèi)容。首先是實驗數(shù)據(jù)的取得，這主要包括提供生物數(shù)據(jù)的各種組學技術平臺，其次是利用計算生物學建立生物模型。因此科學家把系統(tǒng)生物學分為“濕”的實驗部分（實驗室內(nèi)的研究)和“干”的實驗部分（計算機模擬和理論分析)?！皾瘛薄ⅰ案伞睂嶒灥耐昝勒喜攀钦嬲南到y(tǒng)生物學。

系統(tǒng)生物學的技術平臺主要為各種組學研究。這些高通量的組學實驗構成了系統(tǒng)生物學的技術平臺。提供建立模型所需的數(shù)據(jù)，并辨識出系統(tǒng)的結構。其中包括基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、相互作用組學和表型組學計算生物學通過建模和理論探索。可以為生物系統(tǒng)的闡明和定量預測提供強有力的基礎。計算生物學包括數(shù)據(jù)開采和模擬分析。數(shù)據(jù)開采是從各實驗平臺產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)和信息中抽取隱含其內(nèi)的規(guī)律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說，并對擬進行的體內(nèi)、體外生物學實驗進行預測，最終形成可用于各種生物學研究和預測的虛擬系統(tǒng)。計算生物學涉及一些新的數(shù)學原理和運算規(guī)則，需要物理和數(shù)學來研究生物學的最基本的原理，也需要計算科學、信息學、工程學等進行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。

2 系統(tǒng)生物學的研究思路及特點

系統(tǒng)生物學識別目標生物系統(tǒng)中的各種因素，然后構架一個系統(tǒng)模型，在其中賦予這個生物系統(tǒng)能動性。在此模型中研究細胞、組織、器官和生物體整體水平，研究結構和功能各異的各種分子及其相互作用，并通過計算生物學來定量描述和預測生物功能、表型和行為。系統(tǒng)生物學最大的特點即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先，把系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構成要素(DNA、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進行研究；其次，對于多細胞生物，系統(tǒng)生物學要實現(xiàn)從基因到細胞、到器官、到組織甚至是個體的各個層次的整合。第三，研究思路和方法的整合。經(jīng)典的分子生物學研究是一種垂直型的研究，即采用多種手段研究個別的基因和蛋白質(zhì)。而基因組學、蛋白質(zhì)組學和其他各種“組學”則是水平型研究，即以單一的手段同時研究成千上萬個基因或蛋白質(zhì)。而系統(tǒng)生物學的特點，則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來，成為一種“三維”的研究[6]。

3 系統(tǒng)生物學的研究方法

系統(tǒng)生物學最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統(tǒng)生物學的發(fā)展正是由于對生物系統(tǒng)的干擾手段不斷進步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下，即由外至里，主要指在系統(tǒng)內(nèi)添加新的元素，觀察系統(tǒng)變化。例如，在系統(tǒng)中增加一個新的分子以阻斷某一反應通路。而從下到上，即由內(nèi)到外，主要是改變系統(tǒng)內(nèi)部結構的某些特征，從而改變整個系統(tǒng)，如利用基因敲除，改變在信號傳導通路中起重要作用的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平[7]。

目前國際上系統(tǒng)生物學的研究方法根據(jù)所使用研究工具的不同可分為兩類：一類是實驗性方法，一類是數(shù)學建模方法。實驗性方法主要是通過進行控制性的反復實驗來理解系統(tǒng)[8，9]。首先明確要研究的系統(tǒng)以及所關注的系統(tǒng)現(xiàn)象或功能，鑒別系統(tǒng)中的所有主要元素，如DNA、mRNA、蛋白質(zhì)等，并收集所有可用的實驗數(shù)據(jù)，建立一個描述性的初級模型(比如圖形的)，用以解釋系統(tǒng)是如何通過這些元素及其之間的相互作用實現(xiàn)自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下，干擾系統(tǒng)中的某個元素，由此得到這種干擾情況下系統(tǒng)各種層次水平的一些數(shù)據(jù)，同時收集系統(tǒng)狀態(tài)隨時變化的數(shù)據(jù)，整合這些數(shù)據(jù)并與初級模型進行比較，對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設來進行解釋，同時修正模型。再設計不同的干擾，重復上面的步驟，直到實驗數(shù)據(jù)與模型相一致為止。

數(shù)學建模[10，11]方法在根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)在機制對系統(tǒng)建立動力學模型，來定量描述系統(tǒng)各元素之間的相互作用，進而預測系統(tǒng)的動態(tài)演化結果。首先選定要研究的系統(tǒng)，確定描述系統(tǒng)狀態(tài)的主要變量，以及系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態(tài)變量之間的因果關系，以及變量之間的相互作用方式，建立狀態(tài)變量的動態(tài)演化模型。再利用數(shù)學工具對模型進行求解或者定性定量分析，充分挖掘數(shù)學模型所反映系統(tǒng)的動態(tài)演化性質(zhì)，給出可能的演化結果，從而對系統(tǒng)行為進行預測。

4 當代系統(tǒng)生物學研究熱點

基因表達、基因轉(zhuǎn)換開關、信號轉(zhuǎn)導途徑，以及系統(tǒng)出現(xiàn)疾病的機制分析等四個方面是目前系統(tǒng)生物學研究的主要陣地。

基因組醫(yī)學(genomic medicine)是以人類基因組為基礎的生命科學和臨床醫(yī)學的革命。生命科學和臨床醫(yī)學結合，將人類基因組研究成果轉(zhuǎn)化應用到臨床實踐中，是后基因組時代最重要的研究方向之一。人類基因組計劃從完成和多種疾病相關的基因研究發(fā)現(xiàn)，迅速進入到蛋白質(zhì)組學、染色體組和人類疾病基因的研究，通過單基因或復雜多基因疾病的相關基因研究和疾病易感因素分析，達到揭示基因與疾病的關系之目的；遺傳背景與環(huán)境因素綜合作用對疾病發(fā)生發(fā)展的影響；為疾病的診斷、預防和治療、預后和風險預測提供依據(jù)。基因組醫(yī)學將大大提高我們對健康和疾病狀態(tài)的分子基礎的認識，增強研制有效干預方法的能力。

后基因組(post-genome)的交叉學科研究是目前生命科學研究的前沿。交叉學科是一個新的研究領域，范圍非常廣闊，如基因組、蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組等等，從而出現(xiàn)許多新的交叉學科。

細胞信號轉(zhuǎn)導(signal transduction)的研究是當前細胞生命活動研究的重要課題。細胞信號轉(zhuǎn)導蛋白質(zhì)組學是功能蛋白質(zhì)組學的重要組成部分。系統(tǒng)地研究多條信號轉(zhuǎn)導通路中蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)間相互關系及其作用規(guī)律，細胞信號轉(zhuǎn)導通路網(wǎng)絡化，其作用模式、通路、功能機制、調(diào)控多樣化，細胞信號轉(zhuǎn)導結構、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數(shù)疾病中起重要作用。對細胞信號轉(zhuǎn)導機制的了解，已成為創(chuàng)新藥物、防病治病的關鍵。細胞信號轉(zhuǎn)導不是一門單一學科，而是多種學科，如細胞學、生物化學、生物物理學和藥理學等多學科的交叉學科。

5 現(xiàn)階段系統(tǒng)生物學存在的問題

目前的系統(tǒng)生物學研究還只是初步使用動力學建模方法來定量描述系統(tǒng)的動態(tài)演化行為，這種方法對簡單巨系統(tǒng)是適用的，但是在運用到復雜適應性系統(tǒng)時就會表現(xiàn)出很多的局限性，有很多問題就不能解決。生物體系統(tǒng)的復雜程度超乎我們的想象，現(xiàn)階段不宜研究整個生物體系統(tǒng)，可以從研究“小系統(tǒng)”(生物體中具有一定功能、相對獨立的部分，將其看成一個“系統(tǒng)”)開始，當然如何正確地分析這個小系統(tǒng)本身也不是件易事。

5.1現(xiàn)有技術水平的限制

著眼于整體的系統(tǒng)生物學對技術、儀器的依賴性大大超過傳統(tǒng)的分子生物學。高通量、大規(guī)模的基因組及蛋白質(zhì)組等的發(fā)展都是建立于新技術、新儀器出現(xiàn)基礎之上。就目前的技術水平來講，距系統(tǒng)生物學所要求達到的理想水平還相差很遠。由于技術發(fā)展的不均衡造成了系統(tǒng)中各個水平上的研究不均衡?；蚪M和基因表達方面的研究已經(jīng)比較成熟，而在其他水平如蛋白質(zhì)、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質(zhì)在數(shù)量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質(zhì)的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調(diào)節(jié)分子，如何加強對低豐度蛋白的高通量研究，將是對蛋白質(zhì)組應用前景的重要保障。同樣，如何研究系統(tǒng)內(nèi)存在的非遺傳性分子即細胞中存在的成百上千的獨立的代謝底物及其他各種類型的大小分子，它們在基因表達、酶的構象形成等方面有著重要作用。建立適當?shù)姆椒▉硐到y(tǒng)檢測這些分子的變化是系統(tǒng)生物學能否發(fā)展的關鍵。

5.2分析水平的限制

系統(tǒng)的復雜性決定了全面分析的復雜性。人類基因組計劃的實施提供了龐大的信息資源，已讓人眼花繚亂，而對于較核苷酸復雜得多的蛋白質(zhì)及代謝物等的分析將是更大的挑戰(zhàn)。如何系統(tǒng)而詳盡地為公共數(shù)據(jù)庫中的信息加上注解，對這些復雜數(shù)據(jù)進行儲存和分析將成為系統(tǒng)生物學發(fā)展的瓶頸。

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第5篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

[關鍵詞] 形態(tài)學實驗室建設；顯微互動實驗室；顯微實驗教學改革；實驗技能培訓

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] C [文章編號] 1673-9701（2013）25-0104-03

醫(yī)學形態(tài)學科包括人體解剖學、組織學與胚胎學、病理學、微生物學、寄生蟲學、醫(yī)學細胞生物學等，均是基礎醫(yī)學的重要必修課程。我校自2003年以來組建醫(yī)學形態(tài)學實研室，以組織胚胎學和病理學為主體，開始投入數(shù)碼顯微互動實驗室建設和實施顯微形態(tài)實驗教學改革。目前實驗室已先后建成Motic標準版數(shù)碼顯微互動32+1制式9間共297臺套；Motic網(wǎng)絡版數(shù)碼顯微互動65+1制式3間共198臺套，一次性可容納500名學生顯微實踐操作學習，基本實現(xiàn)了顯微形態(tài)實驗教學現(xiàn)代化和網(wǎng)絡化，有效提高了顯微形態(tài)操作與組織閱片的觀察效率。為促進學生應用能力培養(yǎng)創(chuàng)立了良好平臺，現(xiàn)將改革實踐體會報道如下。

1 醫(yī)學科學發(fā)展朔源與顯微形態(tài)技術革新

人類醫(yī)學歷史可追朔到公元前古希臘（～500 B.C.）時期：當時人類醫(yī)學科學剛處于啟蒙階段，首要代表有阿耳克美翁（Alcmaeon），“要想得到人體解剖學的知識，就必須系統(tǒng)地解剖動物的尸體，特別是進行動物的活體解剖”，他留有生物學史上最早的解剖學方面的專著與記載；其次是希波克拉底（Hippcrates460～370B.C. 希臘），留有《希柏克拉底文集》，在《古代醫(yī)學》、《論解剖》和《論心臟》中就有大量的醫(yī)學解剖知識，雖然這些推論不盡完全正確，但對人體器官形態(tài)的描述卻能顯示他確實進行過系統(tǒng)性的解剖研究。作為當時的醫(yī)學科學的啟蒙產(chǎn)生了重要的影響。顯微解剖學起步要晚一些，是在19世紀后葉才逐步興起，是伴隨顯微鏡的發(fā)明和在生命科學中應用及相繼發(fā)展成熟的。自1838年由德國科學家J.Slchleiden（1804～1881）的研究導致了細胞學的衍生，對于人體解剖的深入研究拓展了視野，促進了人體組織學（Histology）的誕生，因而 C.高爾基和桑地雅格·拉蒙卡哈兩位神經(jīng)組織學家獲得1906年度諾貝爾生理醫(yī)學獎。作為顯微技術在醫(yī)學科學中的應用，經(jīng)歷200余年的不斷改進和革新，已完成從光學到電子技術的歷程，其放大倍率可在幾十倍或數(shù)十萬倍，其分辨能力已由0.2 mm提高到0.2 nm（超微）不等。盡管如此，光學顯微鏡仍然是醫(yī)學教育的常規(guī)設備之一，近20年來，從簡易單筒到雙目觀察，無論就機械性能還是光學水平都得到了顯著提高，特別是高科技數(shù)碼技術在顯微成像科技中的應用，有效地促進了醫(yī)學組織胚胎學、病理學、微生物學、寄生蟲學、細胞生物學、遺傳學和醫(yī)學免疫學等科學的建立與發(fā)展，目前已拓展到分子基因科學領域，使得數(shù)碼顯微技術的可控性能、高清圖像和互動效果成為新時期醫(yī)學形態(tài)實踐教學改革的熱話題和必要手段。

2 醫(yī)學顯微形態(tài)知識修養(yǎng)與后續(xù)臨床關系

盡管當今醫(yī)學科學已進入蛋白分子與基因水平，但仍是細胞時代，無需置疑，顯微形態(tài)學知識修養(yǎng)與其技能的強化對醫(yī)學生是至關重要的。有關資料顯示，醫(yī)學生涉及的專業(yè)課程約有60余門類。需直接應用顯微技能的啟蒙課程不少于6～8門，占基礎醫(yī)學課程的50%，涉及顯微知識與技能的后續(xù)醫(yī)學課程約有30多門，也占所有課程的50%。其實，無論基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學或其相關科學的廣大科技工作者，每天說得最多的詞，就是“器官、組織與細胞”，足以說明醫(yī)學生顯微知識的修養(yǎng)與技能強化具有重要意義。醫(yī)學生顯微形態(tài)學知識的修養(yǎng)主要包括《細胞生物學》、《組織學》、《病理學》、《微生物學》、《寄生蟲學》和《醫(yī)學免疫學》等專業(yè)知識的學習；而顯微技能強化訓練則在于熟悉顯微鏡的操作使用和各種切片的閱覽技術，可以肯定的說，如果掌握了顯微形態(tài)技術，無論將來從事臨床或是考研深造，均將具有較好的應用發(fā)展?jié)撃堋?/p>

3 顯微形態(tài)實驗教學模式探索與改革方向

顯微形態(tài)學是醫(yī)學基礎重要的課程之一，也是醫(yī)學科學古老傳統(tǒng)學科之一。長期以來，由于顯微形態(tài)學教學是通過操作顯微鏡觀察獲得微細結構的科學知識，抽象、枯燥而難以肯定。一般方法的確很難達到理想效果，因傳統(tǒng)醫(yī)學形態(tài)學實驗教學是基于一種學生用顯微鏡進行組織形態(tài)結構觀察的教學方式，由于顯微鏡的特殊性與個體性，給教師和學生之間的溝通帶來了許多不便。而顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的運用，解決了傳統(tǒng)實驗教學難以解決的問題，形成了以師生互動、圖像共享的高效率教學新模式，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，拓展了形象思維，而且還顯著提高了教學質(zhì)量與效率。因此，顯微形態(tài)學教學方法與手段改革，勢在必行。顯微形態(tài)學教學改革的關鍵，就是尋求化抽象為直觀，化微觀為宏觀，并便于示范指導的教學方法和手段，以提高顯微形態(tài)學教學的效果。近年來，隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，數(shù)碼顯微互動的研發(fā)成功與不斷更新，并很快應用于教學領域[1]，而且解決了不少教學中的難題，如高清數(shù)碼寫真圖像、可視大屏幕示教，快捷網(wǎng)絡傳輸和師生互動交流性能等技術革新，為促進顯微技術發(fā)展和輔助教學提供了較好平臺，已形成了醫(yī)學高等學校教學方法與手段改革的必然方向。

4 顯微形態(tài)實驗教學平臺建設與開放管理

數(shù)碼顯微互動實驗室是醫(yī)學高等學?；A醫(yī)學標志性建設之一，由于投資大，建設選擇論證周期長，維護管理也存在一定難度。我們的體會是首先要選好合作廠家：數(shù)碼顯微互動實驗室現(xiàn)在看來，的確不是新生事物，但仍舊存在總體規(guī)劃布局、更新?lián)Q代和性價比之差別，使用維護也直面一些新的具體問題。于是建設操作實施應當著重考慮以下幾個問題。

4.1 建設策劃與總體布局

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的建設，屬于現(xiàn)代教育技術高科技教學設備的引進與應用[2]，也是醫(yī)學高等學校的一標志性建設，加之需要一筆不少資金，不單是形態(tài)學實驗能解決的。因此，需要周密策劃和認真論證，根據(jù)學校規(guī)模和財務條件，確定主體建設計劃和配套設施安排，我們的體會是每間實驗室以30+1配置比較理想，占地面積約80～90 m2，如800人±/屆規(guī)模的學?？山ㄔO5～6套，就可滿足實驗要求。實驗桌一般可兩人/座一張，最好用防火板材，確保安全，坐凳用轉(zhuǎn)升降式的，以方便調(diào)整。在實驗室改造基本建設時要考慮地面防塵，雙層窗簾和空調(diào)的計劃，以保證恒溫效果，電源改造要保證15K的銅芯進線，輸入220 V和380 V多相功能，以上設計使用時具有靈活、方便、節(jié)能和高效特點。

4.2 品牌選擇與性價比較

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的品牌比較多，其功能配置與價格也各有千秋，根據(jù)我們實用的情況，認為Motic公司的產(chǎn)品比較穩(wěn)定[3]，就是價格稍高一點。9套32+1標準版從2003年到現(xiàn)在已有10年時間，幾乎是整天長時間使用，依舊沒有大的問題，當然也與實驗室管理和Motic公司及時維護有關系。2011年又增加2套65+1 Motes網(wǎng)絡版，兩年來運轉(zhuǎn)仍然良好，總體分析Motic的數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)網(wǎng)絡版配置和優(yōu)勢如下。

4.2.1 教師主控設備功能強大 ①使用多媒體數(shù)碼教師用生物顯微鏡（BA310 DIGITAL），光學系統(tǒng)：蔡司ZEISS光學技術，CCIS無限遠色差校正光學系統(tǒng)，多層鍍膜技術（綠膜），雙目視野寬闊，成像清晰，操作手感好。②攝像系統(tǒng)采用進口CMOS圖像傳感芯片，300萬像素以上硬件圖像分辨率，USB2.0接口輸出，24位真彩色原色輸出，自動曝光、自動/手動白平衡，保證顯示目鏡視場優(yōu)質(zhì)圖像，屏幕顯示90%以上顯微鏡目鏡視場的圖像，保證目鏡下和電腦屏幕的顯微鏡圖像同步清晰。遵循微軟視頻驅(qū)動標準，可用多種常規(guī)軟件采集圖像。③主控電腦為戴爾主機，選用英特爾酷睿i3 2100，獨立顯卡，512M 顯存。2G DDR3內(nèi)存，1000 G硬盤DVD刻錄/集成網(wǎng)卡/鍵盤/USB光電鼠標/ WIN XP 中文版和21.5寸寬屏LED。配備專業(yè)圖像處理軟件、師生互動軟件、考試模擬軟件，具有運行穩(wěn)定、圖文與視頻文件跟蹤傳輸快速和交互性能便捷等特點。

4.2.2 學生接收互動操作方便 ①選用多媒體數(shù)碼學生用生物顯微鏡，無限遠雙重色差校正CCIS光學系統(tǒng)，多層鍍膜技術（綠膜）；②選用聯(lián)想臺式品牌電腦，英特爾奔騰雙核處理器 /G405，512M獨立顯卡/2G DDR3內(nèi)存/硬盤320G（7200）/無軟驅(qū)/集成網(wǎng)卡/19寸寬屏LCD；③攝像系統(tǒng)：200萬像素高分辨率專業(yè)數(shù)碼攝像系統(tǒng)，USB2.0輸出、自動/手動白平衡，實施數(shù)字圖像輸出、可顯示90%目視視場的圖像，保證學生目鏡下和電腦屏幕的顯微鏡圖像同步清晰。配備獨立圖像處理軟件，大大方便學生圖像采集、處理、收藏和數(shù)據(jù)傳輸，能較好地滿足學生可完成各項技能操作任務。

4.3 實驗開放與維護管理

數(shù)碼顯微互動實驗室建成后，只是完成了第一步，緊跟的工作就是開展有序的開放利用、維護管理和實施創(chuàng)新性實驗[4]。我們的做法是：首先是組織相關技術人員進行技術培訓，然后普及推廣應用；第二是制定管理制度：確定責任人，明確工作職責；編制操作程序，督促指導帶教老師和學生按要求操作；每次實驗前需認真檢查，實驗完成后認真做好設備料理和使用登記，發(fā)現(xiàn)明顯設備故障，必須及時報告，由專業(yè)人員進行維護處理。第三是數(shù)碼顯微互動實驗室主要接待常規(guī)實驗教學開放，周末假日可安排自修開放和預約大學生創(chuàng)新性實驗開放，以充分發(fā)揮其資源的效益。

5 顯微互動技術訓練與學生應用能力培養(yǎng)

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)（網(wǎng)絡版）與傳統(tǒng)顯微技術比較[5]，都是以操作顯微為主，強化培訓醫(yī)學生的顯微操作技術和提高閱片能力。不同的是，傳統(tǒng)顯微技術僅為獨立操作觀察，不能師生互動，而數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)集圖文、聲形和視頻傳輸于一體，指導老師可直面所有學生開展示教，也能與個別學生互動交流，學生的操作觀察獲得的典型結構圖像也能通過教師主控反饋給所有學生形成資源共享，有效地提高了顯微操作熟練程度和觀察效果。但值得注意的問題是：第一，帶教老師要以指導實踐為主，按照實驗要求有計劃地實施觀察程序，逐項分別不同倍率操作和觀察其顯微形態(tài)結構，最好不要把所有項目一次性示教，更不必將課堂理論重復演說。第二，學生要獨立以操作顯微鏡和尋找發(fā)現(xiàn)標本中的結構為主要手段，以提高顯微技術與閱片分析能力為最終目的，故力求在鏡下完成實驗項目的操作觀察，電腦屏幕圖像只能供加強視覺效果和與老師交流使用，千萬別依賴屏幕圖像，因為顯微鏡下觀察的結構是三維圖像，給人們的視覺和思維聯(lián)想效果是不一樣的。第三，無論熟練顯微鏡的操作技術，還是提高顯微形態(tài)閱片能力，最終目的都是為了夯實顯微形態(tài)基礎，提高后續(xù)課程的學習效果和強化臨床應用能力而開辟新的捷徑，特別值得指出的是，顯微形態(tài)技術廣泛應用于醫(yī)藥科學研究領域，因此，加強顯微形態(tài)訓練，對于拓展大學生科學思維和開發(fā)科技創(chuàng)新能力，以至于將來讀研深造均具有重要的實際意義。

6 現(xiàn)代教育技術合理改革應用與思考

自本世紀初以來，數(shù)碼顯微互動實驗室的建立，給醫(yī)學顯微形態(tài)實驗教學帶來了新的教學模式變革[6]，目前基本已達到普及水平，眾多高校已完成更新?lián)Q代改造。在人們熱衷于大談其在實驗教學中的恩惠時，不防提示，該到了冷靜思考的時候了。筆者認為，醫(yī)學教育毫無疑問需要融入現(xiàn)代教育技術，而現(xiàn)代教育技術應用的價值不單是為了裝點門庭、加快速度或節(jié)省人力，更不是為了取代手工操作，現(xiàn)代教育技術最關鍵的作用是為了解決傳統(tǒng)教學方法和一般教學手段所不能達到的效果[7]。教育與科學研究和工業(yè)生產(chǎn)不一樣，教育是言傳身教，潛移默化。尤其是醫(yī)學生，既要有豐富的科學知識，又要有嫻熟的手工操作技能，即便是將來所有臨床檢驗、診斷和手術治療都智能化了，也免不了技能操作，甚至要求會更高。于是乎，我們在強調(diào)顯微互動在形態(tài)實驗教學改革的前提下，特別關注合理應用其信息技術，加強顯微鏡直接操作觀察，特別提出不使用抓取圖片發(fā)實驗報告，而采用顯微鏡下手工繪圖作為實驗報告。只有這樣，才能更好地取得培養(yǎng)醫(yī)學生綜合應用能力的改革成果。

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第6篇：細胞學和細胞生物學的關系范文

1　生物學哲學的再定位

費爾巴哈在談到哲學的改造時說過：“哲學必須重新與自然科學結合，自然科學必須重新與哲學結合”。這是一種“建立在相互需要和內(nèi)在必然性上面的結合”?！?〕自然科學構成了哲學的基礎， 生物科學是這個基礎中不可或缺的組成部分。如同所有其他科學一樣，生物科學也深深受到哲學的理論思維和方法的影響。生物學哲學作為連結哲學與生物學的橋梁和中介，對二者的重新結合起著十分重要的作用。從學科建設的角度看，這門學科的存在和發(fā)展，既須以實證科學知識特別是生物科學的知識材料為基礎，跟上現(xiàn)代科學技術發(fā)展的步伐；又要汲取哲學研究的積極成果，適應當代哲學變革的需要。

就學科性質(zhì)而言，一般認為生物學哲學屬于科學哲學體系中的一個分支學科?！洞笥倏迫珪返?5版所列《自然哲學》條目將關于自然的實際特征問題作為實在來進行考察，并分為物理學哲學和生物學哲學兩個部門。不過這里對“自然哲學”一詞的使用，有別于以往的傳統(tǒng)自然哲學，而是“作為對科學哲學的補充”。如所周知，西方科學哲學是以科學為研究對象，主要論述科學的認識論和方法論問題。維也納學派的創(chuàng)立者M.石里克的自然哲學也是作為一種科學哲學，一種探討哲理的科學方法。他申明自然哲學的任務在于解釋自然科學命題的意義，自然哲學是一種旨在考察自然定律的意義的活動。在其自然哲學講稿中關于生物哲學的分析，便是從有機自然現(xiàn)象也一定要由定律來描述這一點出發(fā)，來討論生物學中的機械論與活力論問題。

在科學哲學的發(fā)展進程中，除了一般科學哲學，還興起了特定學科的科學哲學，自本世紀初以來主要是物理科學哲學。傳統(tǒng)的科學哲學帶有片面的物理主義傾向，認為運用物理方法能夠?qū)@個世界作出絕對完全的描述，世界上發(fā)生的每一事件均可用物理語言來描述。物理主義最熱烈的倡導者、分析哲學的主要代表人物之一的R.卡爾納普聲言：“如果根據(jù)物理語言的普遍性，把物理語言用作科學的系統(tǒng)語言，那么，所有的科學都會成為物理學。……實際上只有一種客體，那就是物理事件。在這物理事件范圍內(nèi)，規(guī)律是無所不包的”?！? 〕石里克也同意物理主義的觀點，他僅僅基于量的方面的考慮而得出結論：“對于自然哲學而言，有機體不過就是一些特殊的具有復雜結構的系統(tǒng)，它們被包含在物理世界圖像的完美和諧的秩序之中”?！?〕

傳統(tǒng)的科學哲學把研究重點放在物理學的定律和理論上，把它們看作科學的結構和邏輯的范例。之所以這樣是有其深遠的科學背景的。自牛頓實現(xiàn)了力學中第一次偉大綜合，此后，經(jīng)典物理學的各個分支日趨完善，牛頓的機械綱領左右了近代科學和哲學的發(fā)展。本世紀初以相對論和量子力學的建立為標志的物理學革命，是物理學發(fā)展中的重大突破，也是對科學哲學的有力推動。邏輯經(jīng)驗主義的主要代表H.萊辛巴赫所著《量子力學的哲學基礎》一書，就是通過對量子力學的科學成果的分析，闡釋了他關于知識的性質(zhì)、客觀實在以及因果性等問題的見解。多年來，科學哲學的研究植根于邏輯學、數(shù)學及物理學定律，重視對物理理論的分析而忽略了生物學。正如在科學哲學家的視野內(nèi)，有機生命及其進化只不過是世界科學圖景中的一個次要因素；在科學哲學的殿堂中，生物學哲學也是處于比較次要的從屬的地位。這種狀況只是到本世紀中葉以后才開始改觀。隨著分子生物學所取得一系列新進展，導致了生物學的革命，生命科學作為最激動人心的科學領域躍居到自然科學的前沿，對現(xiàn)代整個自然科學和哲學的影響也日益顯著。由于引入數(shù)學、物理、化學等學科的理論、方法和新的技術手段，現(xiàn)代生物學的研究領域得以向微觀和宏觀層次不斷延伸擴大，并愈來愈趨向系統(tǒng)的復雜性，向揭開物質(zhì)世界最復雜最高級的系統(tǒng)——大腦的奧秘進軍。生物學研究的課題愈來愈帶有根本性，當今自然科學的研究重點正在轉(zhuǎn)向研究生命本身。對生命現(xiàn)象的深入探索，增強了人們對生物學的哲學興趣，并促使科學哲學向新的研究方向轉(zhuǎn)變。在這方面，現(xiàn)代綜合進化論的主要建筑師之一E.邁爾作出了開創(chuàng)性的工作，他致力于建立生物學的新哲學，強調(diào)這樣一種新的科學哲學必須放棄對僵化的本質(zhì)論和決定論的依附，必須將科學概念加以擴展、不僅包括物理科學的而且還包括生物科學的原理和概念。

傳統(tǒng)科學哲學還帶有專注于純科學領域的局限。國外學術界在討論醫(yī)學哲學與科學哲學的關系這一論題時，已有學者指出，從歷史上看，科學哲學家往往不到自然科學領域外面去尋找對科學的定律、解釋和理論的洞察力以確定理論演變的進程，而是將自己限制于純科學形式中，一直忽視和輕視象工程學、農(nóng)學和醫(yī)學這樣的應用科學領域。同時由于傳統(tǒng)科學哲學僅僅局限于從“內(nèi)部”考察科學，忽視了科學技術與社會之間的互動關系，這種狹窄的科學觀不可能得出真正有洞察力的答案。傳統(tǒng)科學哲學在研究視野上的這些缺陷，對后來興起的生物學哲學也產(chǎn)生了某種程度的影響。

固然，科學哲學主要是把科學作為知識體系，對之進行認識論和方法論的研究，但是認識的最終目的不是知識本身，而是改造世界的實踐活動。對科學的哲學反思也不能脫離它所固有的實踐本性。在科學、技術和社會走向一體化的現(xiàn)時代，尤有必要拓寬科學哲學的領域，開展實用性的或應用性的研究，并將科學哲學研究同科技發(fā)展的社會研究結合起來。作為實用科學的農(nóng)學和醫(yī)學與作為基礎科學的生物學之間的聯(lián)系極其密切，它們都屬于生命科學的范疇。在生命科學哲學領域內(nèi)，理應包括對這些應用學科的理論和實踐的哲學研究。以分子生物學為依托的生物技術，將成為醫(yī)學和農(nóng)業(yè)科學的主導技術，并將引起醫(yī)學革命和第三次農(nóng)業(yè)革命。生物技術的“每一個創(chuàng)新，每一個技術妙舉，每一個概念上的困難的解決，都使得需要一種確定的生物學哲學變得更加顯著，并且目前正在朝向這個目標發(fā)展”?！?〕

21世紀將是生物學世紀?？梢灶A期，未來世紀生命科學的巨大進展及其革命性變化，必然要求生物學哲學在已有研究基礎上，無論從理論框架到研究內(nèi)容到論題范圍都要有所突破。要盡力吸收、消化生命科學的最新成就，以正確的世界觀和方法論為指導作出新的哲學概括，提出新的理論觀點及發(fā)展生物科學技術的戰(zhàn)略選擇，這些可謂生物學哲學學科建設的題中應有之義。

2　拓展和深化生物學發(fā)展新形勢下的生物學哲學研究

以下試從生物科學發(fā)展的規(guī)律性、生物學規(guī)律與物理規(guī)律的關系以及生物學規(guī)律與社會規(guī)律的關系三方面談點淺見。

（1）“自然科學現(xiàn)在已發(fā)展到如此程度， 以致它再也不能逃避辯證的綜合了”?！?〕恩格斯在上個世紀80年代作出的這一論斷， 揭示了辯證思維對于了解科學事實的辯證性質(zhì)的必要性，這也為后來自然科學本身的發(fā)展所證實。

近現(xiàn)代自然科學發(fā)展的趨勢是由經(jīng)驗分析進到辯證綜合，這在生物學的發(fā)展中表現(xiàn)得十分明顯。自本世紀二、三十年代起，在生物學范圍內(nèi)開始出現(xiàn)一些學科的綜合趨勢。早期的兩大綜合，一個是以胚胎學為中心，將之與細胞學、遺傳學和生物化學綜合起來，形成統(tǒng)一的發(fā)育觀點；另一個是以進化論為中心，將達爾文的自然選擇學說與群體遺傳學相結合，發(fā)展為一個有巨大闡明力的學說，即現(xiàn)代綜合進化論。進化的綜合范式取得了富有建設性的成果，如邁爾所說，是在有關的學科之間找到了一種共同語言并澄清了許多進化問題和作為其基礎的各種概念。但是這一范式仍是不完善的，還有不少尚未解決的問題。它不僅受到一些批評家的非難和質(zhì)疑，就是在達爾文主義者之間也依然存在某些意見分歧。更完全的綜合始于本世紀50年代中后期誕生的分子生物學，它是生物化學、微生物學和遺傳學等學科相互融合的產(chǎn)物，其主要目標之一是試圖將大量的生物功能與分子水平上發(fā)生的事件聯(lián)系起來。分子生物學的核心——分子遺傳學，在信息大分子的結構、功能及相互關系的基礎上來研究生物的遺傳與變異。按照生物學史家G.E.艾倫的說法，J.沃森和F.克里克的工作，把信息學派、結構學派和生化學派對遺傳（甚至擴展到整個生物學）的問題的研究統(tǒng)一起來了。作為一個新的遺傳學范式，分子遺傳學的范式補充和修正了（不是取代）進化綜合范式，推動了關于進化過程中基因的變化和調(diào)節(jié)機制等問題的研究。著眼于分子水平上的進化的中性學說同著眼于表型進化的自然選擇學說，也應看作是一種互補關系而非互相否定。現(xiàn)代分子生物學在進化研究方面的認識成果向人們昭示，一種完整的進化理論的建立，期待著傳統(tǒng)的進化生物學與分子生物學實現(xiàn)新的綜合。更進一步看，生物進化是種系發(fā)生和個體發(fā)育的辯證統(tǒng)一過程，對進化的深層認識，必須解開發(fā)育之謎這個世紀難題，以闡明個體發(fā)育中基因在多層次水平上的程序控制機理。由于分子生物學、細胞生物學與遺傳學的結合，把發(fā)育生物學推向前臺，將成為21世紀生命科學的新主角。據(jù)中科院未來生物學預測研究組預測，在分子水平上使遺傳、發(fā)育和進化的統(tǒng)一成為可能，這將是未來生物學的主要理論任務之一。由這三者統(tǒng)一所導致的理論大綜合，蘊含著豐富的哲學思想。從哲學認識論和方法論上對之進行理論概括，也應成為未來生物學哲學的主要理論任務之一。

“分久必合”。生物學中的這種綜合趨勢還在繼續(xù)。一些生物學家預言，面向21世紀的生命科學，必然是各學科相互滲透與相互交融的“大生物學”時代。“大生物學”要求辯證地綜合與不同組織水平相關的各門學科所積累的科學事實，建立起一般的生命理論，發(fā)展統(tǒng)一的生物學原理。多種學科的綜合，反映了生物現(xiàn)象的相互聯(lián)系和科學概念、方法論準則的統(tǒng)一。結合生物學認識發(fā)展的內(nèi)在邏輯的考察，對生物學理論的相互關系（特別是理論的概念結構之間的轉(zhuǎn)換、理論范式的確立和更替）進行哲學分析，能為我們提供有關生物科學發(fā)展規(guī)律性的新的認識。

（2）在生物學哲學的討論中， 爭議較多而且也是懸而未決的一個理論問題是關于生物學的自主性問題。具體言之，生物學的概念與規(guī)律能否在某種意義上“還原”為物理學和化學的概念與規(guī)律？生物學家運用的解釋型式（例如歷史的解釋或目的論的解釋）在物理科學中是否相宜？在生物系統(tǒng)中顯示的某些現(xiàn)象是否也在無機系統(tǒng)中顯現(xiàn)或有重大差異？等等這樣一些有關生物學和物理學的聯(lián)系究竟是什么的問題， 被A. 羅森伯格稱之為“生物學哲學的中心問題”（《生物科學的結構》）。根據(jù)對這個問題的不同回答而形成了“自主論”與“分支論”兩派涇渭分明的理論觀點。這種分野在歷史上的表現(xiàn)形式是活力論與機械論的對立，在現(xiàn)代則主要是所謂反還原論與還原論的爭論。

從本體論方面說，討論物理化學的實體和過程是否構成所有生命現(xiàn)象的基礎，這實質(zhì)上就是高級運動形式與低級運動形式的相互關系問題。如果把生命運動形式同物理化學的運動形式混同起來，甚至完全否定生命運動在質(zhì)上的特殊性，這種本體論上的極端還原論傾向在哲學上和生物學上都是不可取的。相反，如果把生命運動的獨特性絕對化，忽視其與其他運動形式之間的包容關系和發(fā)生學聯(lián)系，這種傾向同樣是不可取的。以辯證唯物主義的物質(zhì)運動形式觀為指南，依據(jù)科學認識的新成果，將能通過闡明生命運動和低級運動形式存在的聯(lián)系和連續(xù)性而更深入地揭示其本質(zhì)。

從方法論方面說，在生物學中通過把復雜現(xiàn)象分解為更為簡單的組成部分進行研究，最終在物理化學層次上——分子層次上——作出說明，這也即還原論作為方法論的功能。分子生物學正是運用物理化學的還原方法來分析生命活動的基本過程，才獲得了劃時代的成就。這被譽為還原論的勝利。但是也要看到，生物學中還原方法的應用是有其局限性的。研究表明，生物體是一個多層次的、有組織的、結構復雜的系統(tǒng)，其中各個組成部分和整體具有多方面的相互作用。生物體的整體性不能建筑在來自于各個部分的分子碎片之上，分子參與組織的整體，它們的轉(zhuǎn)移和復制是整體的全部功能的結果。本世紀下半葉以來系統(tǒng)科學和非線性科學的發(fā)展，為探索生命系統(tǒng)的復雜性提供了新的科學思想和科學方法。還原論方式的自下而上的決定原則即較低層次決定較高層次的原則，同系統(tǒng)整體思維方式的自上而下的決定原則即較高層次決定較低層次的原則，二者既相互對立又相互依賴，它反映了部分與整體的辯證法。合理地結合這兩種決定原則，應是生物學進一步闡明生命機制及其規(guī)律性的研究戰(zhàn)略。

（3）在當代， 從自然科學奔向社會科學的強大潮流已成為不可遏止之勢。由于生物學革命對自然和人類社會生活產(chǎn)生的廣泛影響，凸顯了人的自然基礎和社會基礎的統(tǒng)一問題。與此相應，生物科學和社會科學的綜合性研究也成為人們關注的熱點。加拿大哲學家M.魯斯在其《生物學哲學》一書中宣稱，未來的社會科學將和生物學結合起來，社會學將把生物學的成果包括在自己的理論中，研究這種結合會提供許多有意義的東西。從現(xiàn)代生物學的發(fā)展可以看到，生物科學領域的一些學科（如遺傳學、動物行為學、生態(tài)學等）與社會學、人類學、倫理學、經(jīng)濟學及政治學等學科的滲透、融合，不僅加深了人們對自然界和人類自身的認識，同時也啟迪了對生物學規(guī)律和社會規(guī)律二者相互關系的哲學思考。如生態(tài)經(jīng)濟學作為生態(tài)學與經(jīng)濟學交叉發(fā)展起來的一門邊緣學科，主要是闡明生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)相互作用所形成的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)運動和發(fā)展的客觀規(guī)律。而生物政治學則旨在用生物學的概念、原理和方法來研究政治行為，借以探索社會政治生活的本質(zhì)及其規(guī)律。在橫跨生物科學與社會科學的眾多交叉學科中，1975年由美國動物學家E.威爾遜在其巨著《社會生物學：新的綜合》中所倡導并加以重新解釋的社會生物學引起了很大反響。這是一門系統(tǒng)研究一切動物（包括人類在內(nèi)）的社會行為的生物學基礎的學科，其核心在于承認基因是遺傳和自然選擇的基本單位，一切社會行為均有其特殊的遺傳結構。威爾遜和C.拉姆斯登還進行了更為廣泛的概括，在他們所著《基因、理性和變化》（1981）中提出基因—文化互作進化論，認為整個人類文化領域在一定程度上依賴于遺傳控制。學術界對社會生物學褒貶不一，圍繞它所提出的人類行為的遺傳決定問題展開了激烈的爭論。這場爭論遠未完結，它所涉及的生物進化與文化進化的關系、社會生物學的哲學意義以及如何正確評價這一學說等問題也是生物學哲學研究的課題。

生物學與社會相互作用的一個引人注目的方面，表現(xiàn)為生物技術研究對倫理觀的沖擊和基因工程的社會控制及其倫理調(diào)節(jié)。生命科學技術的進步，在造福人類的同時也引發(fā)出許多社會倫理問題，向傳統(tǒng)的倫理道德觀念提出了新的挑戰(zhàn)。舉醫(yī)學領域來說，由于醫(yī)學技術以人作為直接作用對象，它所引發(fā)的倫理問題更為突出。自本世紀六、七十年代以來，國外醫(yī)學界關于死亡標準、器官移植、安樂死、重組DNA 技術以及人工生育技術種種問題的倫理學爭論，無不反映了傳統(tǒng)倫理觀的困惑和人類面臨的倫理學上的選擇。在當代新科技革命條件下，隨著生物高技術的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新的倫理道德難題。被稱為生物學領域的第一“大科學”的人類基因組工程，無疑會深化人類對自身結構的認識，但這項研究也將面臨與倫理觀念相悖的嚴峻形勢。例如，由檢測基因產(chǎn)生的侵犯個人健康隱私權問題。當今在世界范圍內(nèi)受到廣泛關注的克隆綿羊“多利”的出世，更是激起了一場有關其應用前景和倫理意義的大爭論。人能否克??？在人身上重現(xiàn)這一成就或者創(chuàng)造新的生命形式（如人獸混合體）是否合乎倫理？未來的生命科學技術怎樣與社會協(xié)調(diào)？是否應該著手進行人種改造的選擇？站在生物學哲學的高度，我們將如何回答這些問題？

參考文獻

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