细胞膜的生物学特征范文

导语：如何才能写好一篇细胞膜的生物学特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

竹红菌素(Hypocrellin)是在我国最早发现的一种新型光敏剂，它来自于自然界生物中，是目前已知的在可见光区内优良的光敏剂。这类化合物可经过普通生物合成途径产生，它们的结构具有立体化学的特征，表现出光动力学活性，具有显著的光疗作用，临床上已用来治疗皮肤病，如外阴白色病变和软化疤痕疙瘩。近年来，研究发现它具有优良的光敏杀伤肿瘤细胞和抑制艾滋病病毒HIV-1的作用，并且可作为新型的光活化农药和潜在的光电转换材料，研究和应用前景十分广阔。

1 竹红菌素的发现、分布、结构和性质

竹红菌素主要生长在我国云南西北部，是在海拔3 000～3 500 m高寒地区箭竹上生长的子囊菌纲肉座菌科（Hypocrellabambusae Sace）的真菌，我国首先发现并应用于临床治疗胃病和风湿性关节炎。1980年万象义，陈远藤[1]首次报道了一种新的光化学疗法药物-竹红菌甲素(HypocrellinA，简称HA)；1981年陈维新等[2]确定了竹红菌甲素的结构；1985年万象义等[3]从竹红菌中分离到竹红菌乙素(Hypocrellin B，简称HB)。张曼华等[4]用光谱方法鉴定了乙素的结构，梁丽等[5]用X-射线晶体衍射确定了它的结构：竹红菌中最重要的光敏成分是竹红菌甲素，同时也有少量的竹红菌乙素。竹红菌乙素相当于甲素失去一分子水，酸和碱催化都能使甲素转化为乙素。

据文献提到，竹红菌在全世界除斯里兰卡山区有报道发现以外，只有我国云南省西部产量最多。竹红菌甲素的纯品为红色晶体。熔点209℃～210℃，易溶于氯仿、吡啶、苯酮、二甲亚砜等有机溶剂中，难溶于水。其亲脂性使这种色素易于聚集在细胞膜上，竹红菌素的光谱特性，在二甲亚砜（DMSO）溶液中，其在可见光区均呈现三个吸收峰，波长为475、545、585 nm，它的吸收峰位不随浓度改变而位移，谱形亦无变化，只是吸收值随浓度的增加而增高，说明竹红菌素在高浓度下并不形成聚集态。竹红菌素和现在使用的血卟啉衍生物(HPD)相比具有许多优势，如原料易得，易纯化。不易聚集(聚集降低了HPD的光疗效果)、三重态氧量产率高，体内代谢快。对正常组织损伤小，文献报道竹红菌素及其一些衍生物能光敏损伤生物大分子(如DNA、蛋白质和脂类等)，表明竹红菌素有望用于光动力疗法(photodynamic therapy，PDT)的临床冶疗。

2 竹红菌素研究的主要方向

2．1 生物学 探索竹红菌素对生物组织内蛋白质(包括氨基酸、多肽)、脂类、核酸(DNA、RNA)碱基等的光敏化机制，研究竹红菌素和生物物质反应的活性部位，了解竹红菌素对皮肤病和癌细胞的定位能力。

2．2 化学和光化学 从分子水平弄清竹红菌素主要成分的结构特征、物化性质、光敏特性和反应过程。通过对生物组织内活性物质的光动力作用研究，提出竹红菌素的光疗模式。结合热化学和光化学相辅相成的两个过程，造成对生物组织的影响，注意产物的光动力活性，进一步光敏造成对生物体的次级影响。

2．3 光疗应用 通过结构修饰改进，开发出新型药物和光敏化剂。为使药物易于达到生物体内的关键部位，在分子内引入极性基团，如一NH2、一COOH、一SO3H、一NO2等基团，改善竹红菌素本身的油脂性和水溶性比例，提高竹红菌素的吸光能力并使其吸收峰适当的位移。

2．4 药型 通过脂质体的包被或与单克隆抗体结合，以及使用其他导弹药物，使药物直达生物体内的靶体，从而提高疗效，消除不良反应。

3 竹红菌素的光敏活性及其光疗应用

自1975年我国云南省微生物所从云南西部山区采集到竹红菌子座，提取分离到竹红菌甲素，随后又分离到乙素。1981年罗子华等[6]研究了用竹红菌素软膏加光治疗外阴白色病变的组织变化。1982年梁睿媛等[7]用竹红菌素光化疗治肥厚性瘢痕。1985年王家壁等[8]用竹红菌素对原发性皮肤淀粉样变苔癣进行光化治疗。

1985年程龙生等[9]研究了竹红菌甲素对红细胞的光损伤，观察到红细胞在有HA存在并受光照时，膜蛋白-SH基含量迅速下降；膜蛋白氨基酸组分半胱氨酸、组氨酸、色氨酸的含量迅速下降；膜蛋白发生光交联；膜类脂多聚不饱和脂肪酸形成类脂过氧化物等化学变化。

1986年郑建华等[10]探讨了竹红菌甲素对红细胞膜光敏作用机理，说明HA对红细胞膜的光氧化机理涉及单重态氧和超氧阴离子，但也有可能是通过电子转移机理及其他的活化态氧在起作用。认为-SH基过氧化成-S-S-键可导致蛋白交联，膜类脂质过氧化不参与膜蛋白的交联；而蛋白质中的氨基酸残基对膜蛋白起重要作用。

1987年郭绳武等[11]的结果证明甲素接触到细胞并有一定晕的吸收后。主要集中在细胞膜和胞质中，膜的形态学上的改变是明显的，细胞膜是HA光动力靶体。HA的光动力敏化作用与可见光的波长密切相关，在460 nm以下波长的可见光不能明显激化HA的增敏效果。而在460～490 nm(恰好处于HA最大吸收475 nm的范围)波长的光就能使HA显示与全光照射同样的光敏效果(只是肩区稍有区别)。表明光能是HA本身所吸收，而不是被其所敏化的细胞内的生物物质所吸收。

1988年曹恩华等[12]对HA光敏作用所致的HeLa细胞DNA单链断裂进行了研究，发现细胞经γ射线和HA的光敏作用后，DNA产生单链断裂，细胞本身具有修复能力。当最初的单链断裂频率相等时，γ射线处理的细胞。其DNA单链断链重接能力高于光敏作用的细胞。细胞修复能力的差别表明了二种作用产生的单链断链的化学性质有重要差别。

1989年孙继山等[13]研究HA对红细胞膜上酶光敏失活作用。结果表明HA对Ca2+-Mg2+ATPase作用最强，HA还能引起膜蛋白巯基氧化，膜脂质过氧化，其中巯基氧化可能是ATPase光敏失活的主要原因，而脂质过氧化对ATPase的活力损伤作用不大。

1990年傅乃武等[14]用竹红菌素对小鼠红细胞膜的光氧化作用进行研究。认为竹红菌素在光激化下产生的氧自由基，对细胞膜产生光损伤，从而影响细胞的活动和功能，直至死亡，故细胞膜是HA光敏作用的一个靶部位。与此同时，杜健等[15]亦发现，由于细胞膜内含有丰富的不饱和脂肪酸，易受自由基的攻击发生过氧化作用而产生苯二醛(MDA)。苯二醛可交联蛋白质和磷脂的氨基生成Schiff氏碱，并伴有荧光的出现，使红细胞膜脆性增加，导致细胞膜损伤，通透性增加，K+释放增多，从而发生胶体渗透性溶血。1988年傅乃武等[16]用竹红菌甲素对培养的人癌细胞和小鼠移植实体肿瘤有明显的光动力治疗作用。1989年傅乃武和褚衍信[17]研究HA对癌细胞的光杀伤作用，在竹红菌甲素对肝癌细胞线粒体和微粒体的光动力效应中，发现线粒体和微粒体是HA的光动力作用的敏感靶体。

1990年伍振军等[18]研究了竹红菌甲素光敏反应机制，报道了HA的光敏反应中，原初反应产生了单重态氧（1O2）、超氧阴离子自由基(-O2)和H2O，在一些还原性底物(5-羟基色氨酸、色氨酸、蛋氨酸和赖氨酸等)的存在下，体系中形成的超氧阴离子大大增加，证明了体系中的单重态氧是通过三重态的竹红菌甲素和基态氧进行能量传递形成的；超氧阴离子自由基是体系中的甲素和基态氧进行单电子转移的结果，H2O是体系中的HA二价负离子还原基态氧的产物，在一些底物存在下，次级反应产生了羟基自由基(-OH)及一些有机自由基；HA光敏氧化一些生物基质的反应是1O2等活泼态氧和各种自由基反应综合的结果。

1994年，王家珍等[19]的HA对体外培养细胞光敏作用的试验，揭示了HA光敏化作用使细胞形态发生变化，细胞表面微绒毛丧失，细胞增殖受抑制，这些变化随光照剂量的增加而加剧，其中对肿瘤细胞的抑制作用较正常二倍体细胞更大，细胞群体中G1期细胞数目下降，S期细胞增多；同时，HA的光敏化作用还使胞质微管变稀疏。实验说明HA光敏作用对培养细胞的作用引起细胞膜、细胞骨架损伤，使细胞周期部分阻断在S期，从而抑制了细胞的增殖。

1995年许娜飞等[20]也证明了HA主要分布于细胞膜及胞浆中，只有少量的HA进入细胞核中。细胞在24 h内对HA的排出较快，24 h的排出量达50％，24 h后对HA的排出速度变慢、HA在不光照的条件下亦对细胞有毒性损伤作用，而HA吸收光后的光敏反应则对细胞有更强的杀伤作用、HA的光敏作用靶部位是细胞膜，而它引发的膜脂过氧化所产生的自由基和非自由基产物，特别是脂自由基的寿命较长和很高的反应活性，并能跨膜作用于DNA，可诱导DNA损伤，最终导致细胞死亡，通过测定光敏反应细胞脂质过氧化程度及其产物与细胞DNA形成的荧光产物，表明脂质过氧化在细胞DNA的损伤突变过程中起重要作用。证实了HA光敏反应对体外培养细胞具有诱变致突作用，能引起细胞DNA突变，并且此突变具有遗传稳定性。

1998年陈彬等[21]通过测定竹红菌素的单重态氧的时间分辨磷光光谱，提出竹红菌素的化学反应不仅来源于第一激发态氧分子，而且也来源于第二激发态氧分子。

陈彬认为：①竹红菌素光敏化时的主要产物为单重态氧而不是自由基；②激发波长对竹红菌素的单重态氧的产率几乎没有影响；③溶剂的可极化性对单重态氧量子产率没有影响；④竹红菌素是非常不良的单重态氧的淬灭剂；⑤经过化学修饰，竹红菌素将有可能成为一种良好的激化态氧分子敏化剂。

1999年何玉英等[22]，合成了一系列竹红菌乙素(HB)的衍生物，利用顺磁共振(EPR)和吸收光谱法研究了竹红菌乙素衍生物在缺氧条件下的光化学反应，发现在缺氧条件下，竹红菌乙素衍生物都能发生光诱导的电子转移反应，生成半醌负离子自由基，而它又是超氧阴离子自由基和羟基自由基的前体，在还原剂存在下，衍生物生成负离子自由基的能力大大增强。2000年时，何玉英等[23]发现在有氧情况下，竹红菌乙素衍生物的化学结构影响超氧阴离子自由基和羟基自由基的产生效率和单重态氧的量子效率。

2002年马岚[24]利用胚胎干细胞作为细胞模型进行痂囊腔菌素生物活性的研究，发现痂囊腔菌素。竹红菌素可通过特异地诱发肿瘤细胞凋亡而杀灭肿瘤细胞。表明竹红菌素具有显著的抗肿瘤生物活性，它们引起细胞凋亡的分子机制似乎是非活性氧所为。

4 竹红菌素的其他功效

竹红菌素除作为光动力药物外，还有下述用途：①HA可光敏杀灭革兰阳性细菌，对革兰阴性细菌无效；②HA的pKa=9．3，可作为弱酸的酸碱滴定指示剂和分析试剂；③竹红菌素有作为光敏氧化剂而可应用于光活化农药和光电转换材料上；④竹红菌素的荧光光谱明显受环境影响且有一定规律，因而可用于研究生物大分子环境和诊断癌组织的荧光探针。

5 结论与展望

竹红菌素是一种新型的光疗光敏剂，包括竹红菌甲素(HA)和竹红菌乙素(HB)。竹红菌素的光敏化作用可引起细胞膜蛋白交联、膜脂过氧化、膜流动性改变，诱导细胞内的生物大分子(DNA、蛋白质、脂类等)损伤和引起酶的失活，并导致细胞骨架的损伤，使细胞周期部分阻断于S期，因而对细胞具有明显的杀伤作用。它和现在使用的血卟啉衍生物相比具有原料易得、易纯化、不易聚集、三重态氧量产率高、体内代谢快、对正常组织损伤小等优势。临床上已用来治疗皮肤病。近年来发现竹红菌素及其一些衍生物具有光敏杀伤肿瘤细胞和抑制艾滋病病毒HIV-l的作用，并且可作为新型的光活化农药和潜在的光电转换材料，但是，竹红菌素都是脂溶性物质，在光疗窗口(600～900 nm)的吸收能力不够强，影响了其临床上的应用。为改善竹红菌素本身油脂性和水溶性比例，提高竹红菌素吸光能力并使其吸收峰适当的位移，探索其临床应用的能力。目前通过对竹红菌素进行化学修饰，合成了许多HA和HB的衍生物，对它们的光化学光动力的研究正在进行中。相信在不久的将来就能广泛应用于抗肿瘤、杀灭病毒的光动力疗法(PDT)临床治疗，以及应用于新型生物农药和光电转换材料之中。

参考文献

1 Wan X Y T．A new photochemothrapeutic genl- hypocrellin．Kexue Tongbao，1980，24 (6)：1148-1149．

2 Chen weixin，Chen yuanteng．Diestmktutur desh ypocre-llins and seinesphotoxidationsproduktesperoxyhypocellinliebigs．Ann Chem，1981：1880-1885．

3 万象义，张尉琳，王启芳．竹红菌素中竹红菌乙素的分离和鉴定．云南大学学报，1985，7：461-463．

4 张曼华，蒋丽金．竹红菌乙素的立体化学．科学通报，1988，33：997．

5 梁 丽，竺乃玉，张曼华．竹红菌甲素光氧化物晶体结构及其光氧化反应机制探讨．科学通报．1987，1：56-59．

6 罗子华，于兰馥．竹红菌素软膏加光疗治疗外阴白色病变及其组织变化的研究．中华妇产科杂志，1984，19（1）：29-31．

7 梁睿媛，梅国栋，杨正中，等．竹红菌光化疗治疗肥厚性斑痕62例报告．中华皮肤科杂志，1982，15（2）：87-88．

8 王家壁，包建南．皮肤淀粉样变苔癣37例临床分析及竹红菌光敏疗法治疗观察．中国医学科学院学报，1985，7 (5)：349．

9 程龙生，王家珍．竹红菌甲素对红细胞膜的光损伤．实验生物学报，1985，18(1)：89-97．

10 郑建华，程龙生．竹红菌甲素引起红细胞膜蛋白的光敏交联．实验生物学报，1986，19(4)：445．

11 郭绳武，唐德江，叶忠全，等．竹红菌甲素对CHO细胞的光动力敏化致死效应的研究．生物物理报，1987，3 (1)：69-74．

12 曹恩华，程龙生．竹红菌甲素光敏作用所致死的Hela细胞DNA单链断裂重接的研究．实验生物学报，1988，2l (1)：79-35．

13 孙继山，程龙生，秦静芬．竹红菌甲素对红细胞膜上几种酶光敏失活作用的研究。实验生物学报，1989，22(4)：423-431．

14 傅乃武，全兰萍，黄磊，等．竹红菌甲素对小鼠红细胞膜的光氧化作用．中国药理学与毒理学杂志，1990，4（1）：75-80．

15 杜健，秦静芬，张秀珍，等．竹红菌甲素对红细胞膜蛋白及膜磷脂的光敏损伤．实验生物学报，1990，13(1)：41-49．

16 傅乃武，褚衍信，安静仪，等．竹红菌甲素对人癌细胞和动物实体肿瘤光动力治疗的研究．中华肿瘤杂志，1988，10(1)：80．

17 傅乃武，褚衍信．竹红菌甲素对肝癌细胞线粒体和微粒体的光动力效应．中国药理学报，1989，10(4)：371-373．

18 伍震军，蒋丽金，张曼华．竹红菌甲素光敏氧化反应机制．化学学报，1990，48：483-488．

19 王家珍，李景福，张秀珍．竹红菌甲素对体外培养细胞光敏作用的实验研究。实验生物学报；1994，27（2）：165-169．

20 许娜飞，王景福，曹丽华，等．Hela细胞对竹红菌甲素摄取的直接观察与动态过程分析．生物物理学报，1995，11（2）：261-260．

21 陈彬，安静仪，张曼华．竹红菌素作为激发态氧分子的光敏剂的研究．感光科学与光学，1998，16（2）：105-110．

22 何玉英，安静仪，蒋丽金．竹红菌素衍生物在缺习条件下的光化学．科学通报，1999，44（22）：2379-2383．

篇2

关键词概念图；细胞的基本结构；总结归纳

【中图分类号】G633.91

在《普通高中生物课程标准》中提到必修模块选择的是生物科学的核心内容，在教师的教与学生的学习中对核心概念及概念间的相互联系，不应是静态的背诵和记忆，而应在动态的、自主、探究、合作的学习过程中建立和形成。

高中生物必修1《分子与细胞》第三章“细胞的基本结构”是该模块的核心概念，怎样帮助高一的学生理解掌握好这部分核心内容，是教师教学策略必须考虑的问题，基于第二轮使用新课标教材，从教材的整体设计来看，在必修1中多数章节的练习中都有概念图出现，这就提示师生，概念图是学习生物学知识、提升能力的一种学习形式。本人以“细胞的基本结构”为例，谈几点引导学生用概念图归纳理解“细胞的基本结构”的做法。

一、概念图及其绘制要领

美国教育心理学教授奥苏伯尔提出的意义学习理论认为概念是有结构层次的，居于结构上层的为“上位概念”，指学习者对事物的整体认识；居于结构下层的为“下位概念”，指学习者对事物细节特征的认识。学生学习新的概念时，关键是掌握概念之间的相互关系，对习得的事实性知识和概念性知识进行重新排列、组织并转换，所学的知识才有清晰的层次和逻辑性。

20世纪70年代美国康奈尔大学教授诺瓦克等人开发出概念图，是一种用来组织和表征知识的工具。是一 种 关 于概念知识、思维过程或思维结果、系统结构、计划流程等的图形化表征方式，能有效呈现思考过程及知识的关联，引导学生进行意义建构的教学策略。

概念图包含4个基本要素：概念、命题、交叉连接和结构层次。概念是感知到的事物的规则属性，通常用专有名词或符号进行标记。 命题是对事物现象、结构和规则的陈述，在概念图中，命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系。 交叉连接表示不同知识领域概念之间的相互关系。层级结构有两个含义： 一是指同一知识领域内的结构，即同一知识领域中的概念依据其概括性水平不同分层排布，概括性最强、最一般的概念处于图的最上层，从属的放在其下，具体的事例位于图的最下层。 二是不同知识领域间的结构，即不同知识领域的概念图之间可以进行超链接。某一领城的知识还可以考虑通过超级链接提供相关的文献资料和背景知识。

绘制概念图时需要确定概念并对概念的层次关系进行排序，再将概念之间的相互关系进行连线后写上连接词。这是程序性的知识，需要给学生范例（如图1），让学生加以揣摩、领悟和模仿。

学生活动：参照图例，以生命活动离不开细胞为核心概念，尝试制作概念图。

要求：列出有关概念、连线将它们之间的关系表示出、标上必要的文字。

对学生作品和前面的范例作评讲，可以使概念图的制作规范和要求进一步得以内化。

二、教学内容分析与目标确定

“细胞的基本结构”是必修1第3章的内容，也是本模块的核心内容，教学所用课时多，而周课时少，学习的时间长，教材依据亚显微结构分为三部分，从系统学的角度阐述，将细胞作为一个系统，细胞膜――系统的边界、细胞器――系统内的分工合作、细胞核――系统的控制中心。各部分知识的前后衔接，总结归纳显得十分重要，具体教学目标为：

1.知识目标：简述细胞膜的成分和功能；举例说出几种细胞器的结构和功能；简述生物膜系统的结构和功能；阐明细胞核的结构和功能。

2.能力目标：制作临时装片用显微镜观察叶绿体和线粒体；尝试制作真核细胞的三维结构模型；进行实验数据的解释。

3.情感目标：体验制备细胞膜的方法；认同细胞是基本的生命系统。

三、教学过程分析及实践体会

1.细胞是最基本的生命系统，作为系统的边界细胞膜对生命系统的意义是什么？要感知其作用首先要知道它的存在的事实、制作细胞膜的材料及方法、探究化学成分的手段有哪些？教学时采用问题探讨，利用前边显微镜观察到的动物细胞的物象资料，认同细胞是有边界的――细胞膜存在的事实。

如何获得纯净的细胞膜？应该选取什么样的材料制备细胞膜？依据是什么？学生通过比较提供的几种材料特点，选取哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的材料。用什么方法制备？用提供的三种液体（清水、生理盐水、高浓度食盐溶液），将哺乳动物成熟的红细胞分别放入这三种溶液中，将会发生什么变化？为什么？因此，制备细胞膜要选用哪种溶液？用什么方法将细胞膜分离出呢？原理是什么？

得到了纯净的细胞膜，怎样知道它的化学成分？

提供资料：（1）科学家用蛋白酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。说明什么？

（2）用磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏。说明什么？这些实验事实可得出什么结论？

细胞膜作为系统的边界，在生命活动中有哪些作用呢？利用视频图像“控制物质进出细胞”、“进行细胞间的信息交流”等，将细胞膜的功能形象直观的介绍给学生，加深对细胞膜功能的理解。

课堂小结时采用什么样的形式将这节课的主要内容归纳出，既能让学生参与又能理解掌握，首选用概念图的形式。提出制作概念图的步骤：（1）将本节课的有关概念列出并确定它们之间的关系；（2）用连线连接起来；（3）两个概念之间的关系用准确词语表示出。（4）同桌相互检查，是否有不当之处，并进行纠正。

展示学生制作的概念图、投影教师备课用的概念图，进行评讲。

2.细胞器――细胞内部的分工合作，细胞的生命活动由哪些具体的结构执行？这些结构各有何特点？用投影展示细胞器的结构，用模型分析各细胞器的结构，渗透结构与功能相适应的观点，重点分析了线粒体、叶绿体的结构及功能，并引导学生比较这两个细胞器的结构和功能的异同，通过实验显微镜观察叶绿体和线粒体掌握这两个细胞器。

细胞器之间的协调配合是怎样进行的？通过资料分析“分泌蛋白的合成和运输”引导学生思考讨论：（1）要追踪细胞内蛋白质的合成过程，可用什么方法？（2）分泌蛋白的合成部位是？初步加工部位是？进一步加工部位是？分泌到细胞外要通过的结构是？（3）合成、加工、分泌需要的能量由哪个细胞器提供？

小结：将分泌蛋白的合成、运输、分泌过程用概念图的形式表示出。

归纳：将所学的细胞器按照单层膜、双层膜、无膜结构归纳出并用概念图的形式表示出来。

选出两位学生绘制的概念图展示、与教师提供的概念图对比，补充、纠正不当的地方。

3.细胞核――系统的控制中心，根据已有的生物学知识回答：没有细胞核的细胞，能合成蛋白质吗？能生长、能分裂吗？有哪些事实可以说明细胞核的功能？

借助资料分析，引导学生获取信息、推理，得出细胞核的功能――细胞核控制着细胞的代谢和遗传。

观察并阅读教材P53图3―10思考下列问题：

（1）细胞核的亚显微结构包括哪些部分？各部分的作用是？

（2）控制代谢和遗传中起重要作用的结构是？

（3）同种生物体内所有细胞的DNA相同吗？不同生物体的DNA相同吗？为什么？

归纳：将细胞核的亚显微结构用概念图表示出来。

展示学生绘制的概念图并评讲。

本章小结：借助上述三节绘制的概念图，让学生回顾所学知识，结合教材的本章小结的文字，引导学生将“真核细胞的基本结构”用概念图表示出，以帮助学生深化知识，实现细胞的基本结构之间相关知识的联系与综合。

师生共同总结归纳，教师板书：“真核细胞的基本结构”概念图。

从这章的教学内容和要求出发，本人认为，掌握细胞的基本结构，各部分的及时总结归纳，以及章末总结，采用概念图策略，能促进学生学习使用概念图，由于概念图能清晰地呈现概念的整合过程和概念之间的相互关系，所以它既可以作为学习者学习的工具、交流的工具，又可作为教师教学的工具，在适合使用的地方大胆采用，可以培养学生的思维、归纳、整合知识的能力。

主要参考文献

1中华人们共和国教育部.普通高中生物课程标准.北京：人民教育出版社，2003.

篇3

【摘要】 目的 通过原子力显微镜（AFM）观察星形细胞瘤(II/WHO) 细胞、间变性星形细胞瘤（III/WHO)细胞的细胞膜表面超微结构的变化和差异，为临床的星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤鉴别诊断提供帮助和向导。方法 选取星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤各30例，每例随机选取10个细胞作为研究对象，应用AFM并对每例的10个细胞进行扫描，对每个细胞膜表面1 μm区域的平均粗糙度、峰值、表面积差值进行测量，对比观察两组细胞膜表面的纳米结构变化、找出肿瘤细胞特异性的形态学特征。结果 通过观察发现星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤的细胞膜表面存在着显著的差异，星形细胞瘤细胞膜表面的平均粗糙度、峰值、表面积差值均明显低于间变性星形细胞瘤(P

【关键词】 原子力显微镜 星形细胞瘤 间变性星形细胞瘤 膜蛋白

原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）[1]是具有原子级分辨率的新一代显微镜，可以在常规生理环境中清晰呈现出细胞膜表面的超微结构并进行数据分析。AFM的出现对膜蛋白结构的认识提供了更广的空间，蛋白质分子在脂质上有规律地排列或者能在膜上形成二维晶体，均适合于应用AFM研究[2，3]，使人们对生命的认识开始深入到了纳米级水平上的超微观领域。

现代医学研究表明[4-6]：肿瘤细胞膜表面受体蛋白与细胞外部生长因子（或其它刺激因素）结合后的跨膜信号转导在肿瘤的发生中起着重要作用。细胞外部信号无论是作用于细胞核内还是核外，它们的传递都必须经由细胞膜，并与细胞膜表面的特异性受体（蛋白）结合，然后传递至细胞内而发挥作用。一旦细胞表面受体蛋白的结构与功能出现异常，则其持续的激活状态将导致细胞增殖失控，从而促进肿瘤的发生。肿瘤细胞的生长过程必然伴有细胞膜表面蛋白（数量和形态）的改变。采用AFM对星形细胞瘤细胞和间变性星形细胞瘤细胞进行观察，研究二者细胞膜表面超微结构的差异，为其临床的鉴别诊断提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料和设备

标本全部经HE染色确定为星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤的新鲜组织细胞，来源于武警总医院。各30例；2％甲醛溶液、苏木素—伊红染液、巴氏染液、酒精、二甲苯。主要设备：原子力显微镜 (型号为Nanoscope Ⅲa(Digital Instruments Inc.，Santa Barbara，CA)，采用NSC—11型针尖；Olympus BX50光学显微镜；显微图像分析系统；超净工作台；离心机、漩涡混合器。

1.2 方法

1.2.1 分别用刮板在收集到的星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤组织上进行取样，并将采集了瘤细胞的刮板放入装有2％甲醛溶液的试管中，在试管上做好标记，摇荡刮板使细胞标本洗脱在溶液中，去除刮板后固定20 min，用200目钢网过滤，去除组织残块和细胞团，放入离心机，1 500 r／min离心15 min，缓缓倾去上清液，再用2％甲醛溶液洗涤、离心、弃上清液反复3次，加少许2％甲醛溶液将沉淀的细胞用漩涡混匀器混匀，将细胞悬液涂于洁净的载玻片上，置于洁净空间晾干备用。

1.2.2 AFM观测 将样本晾干后置于AFM载物台上，利用Nikon倒置显微镜观察细胞的分散情况，选择细胞分散较好的区域进行扫描。最大扫描范围100 μm，用200 μm长的Si3N4微悬臂，采用轻敲模式（Tapping mode），图像采集为恒力模式（Height mode）。调整激光与针尖重合，并将探测器的激光光斑置于中心圆点。在操作软件下进行自动调频，然后下降探针，直至针尖接触到样本，开始扫描。此时计算机显示该细胞相应的图像，此图像可以进行测量和保存。每例样本扫描10个细胞，扫描范围为500 nm～100 μm，扫描频率为0.5～2 Hz。选细胞膜表面颜色最亮、突起最大最密集的区域测量，所选细胞测量范围均为1 μm，每一组各测量300个区域。并利用AFM图象分析软件对每个1 μm区域的平均粗糙度、峰值、表面积差值进行分析。并获取3种参数的具体测量值，采用SPSS13.0软件对这而种细胞的3种参数值进行方差分析，比较细胞间是否有差别。

2 结

果

2.1 细胞形态观察结果

星形细胞瘤细胞表面呈现层状排列的皱褶结构，胞体间见大量粗细不一的胞突，有时难以分辨它们的所属细胞。间变性星形细胞瘤细胞密度大，胞膜表达不光滑皱褶结构更为明显，瘤细胞胞突少，长短不一，但主要为较短小突起。

2.2 细胞膜AFM下纳米水平表现

利用AFM的图像分析软件系统对星形细胞瘤细胞、间变性星形细胞瘤细胞细胞膜表面重要指标即平均粗糙度（mean roughness）、峰值（peak count）和表面积差值（surface area difference）进行测量与分析（如表1）。与星形细胞瘤细胞比较，间变性星形细胞瘤细胞的平均粗糙度升高，峰值增加，表面积差值变大，具有显著性差异(P

表1 细胞膜表面结构变化组别n平均粗糙度峰值表面积差值星形细胞瘤30033.6371030.163间变性星形细胞瘤30039.4391840.362

3 讨

论

目前，国内外文献报道中，对于星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤的鉴别诊断方面的研究，主要集中在影像学和分子生物学技术。如CT和MRI可利用灌注成像来对肿瘤的性质进行估计 [7，8]。再如，应用分子生物学技术检测星形胶质细胞瘤细胞中端粒酶、PCNA、Ki-67、ckit、MGMT等相关分子 [9-13]的表达。但是都无法从细胞的纳米级别的形态学上观察细胞的形貌差异。

原子力显微镜是近十几年来发展起来的超微表面分析成像技术。它可以对经典透射电镜和扫描电镜技术无法观测到的非导电材料表面纳米尺度结构进行原子水平成像和调控[14，15]。其横向分辨率达到0.1～0.2 nm，纵向分辨率达到0.01 nm，近年来逐渐被应用于生物医学领域研究。它可以在接近生理状态下在纳米尺度对组织、细胞、微生物、DNA、蛋白质[16，17]等各种生物样品进行成像和操纵。因此AFM不仅在基础医学研究领域越来越受到人们的关注!并且已逐步向临床应用过渡。利用原子力显微镜通过对细胞进行扫描，从细胞形态学方面进行肿瘤细胞良恶性的鉴别诊断，此方法更加简便快捷，诊断准确率进一步提高，对肿瘤细胞的进一步研究也有着重要意义。

在本实验中应用AFM对星形细胞瘤细胞、间变性星形细胞瘤细胞的细胞形态进行观测，发现无论分化程度如何，瘤细胞表面均有不同程度的皱褶，大小不等、粗细不一的胞突，且分化越好，突起越多，细而长。利用AFM图像分析软件测量细胞膜表面微细结构，星形细胞瘤细胞膜表面的平均粗糙度、峰值、表面积差值3种数据都明显低于间变性星形细胞瘤。3种数据反映了细胞膜表面蛋白的分布情况，数值越大代表膜表面的蛋白越多。这与其功能是相对应的，从星形细胞瘤细胞到间变性星形细胞瘤细胞，细胞的活跃程度是逐渐升高的，因此可以判定细胞的活跃程度的增加即可表现在细胞膜表面蛋白的变化上，蛋白的数量随之增多。该实验可清晰的观察到细胞膜表面蛋白的变化情况，证明了细胞膜表面蛋白的数量又代表着其功能状态的活跃程度。因此，本实验从形态学出发，借助AFM能够清晰呈现细胞膜表面纳米级结构的绝对优势，以星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤的细胞为研究对象，观察并分析细胞膜表面特异性的形态学变化和差异，为临床的星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤的鉴别诊断提供向导。

本研究表明AFM可以在纳米尺度对细胞膜表面蛋白进行直观的三维成像，并通过AFM图像分析软件系统对细胞膜表面重要指标进行测量和分析，近年来随着原子力显微镜新的操作模式的相继出现[18]，使得AFM测得的情况更接近真实情况，将会为临床诊断提供更多的帮助。（此文图1-2见第96页）

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篇4

【关键词】高中教学；生物学科；概念图

概念图主要为学生梳理一些生物概念，帮助学生理解生物知识，这种教学方法有利于帮助学生准确掌握生物概念，理解相关的生物学知识，促进学生的记忆。高中生物考核主要是考察的是学生们对生物学的原理、规律和特征的掌握，因而使用概念图的方式可以提高学生的分析能力，有助于促进其生物知识的积累和理解。本文先分析了概念图相关内容，然后介绍了概念图的制作步骤，最后重点讲述概念图的应用。

一、概念图简述

概念图是把概念之间的意义联系以科学命题的形式有机的联系起来的以展示概念间层级关系的空间网络结构[1]。值得注意的是，概念图中展示的是各个生物知识点的概念名称，而非一个生物系统的完成过程，必须要将概念图与流程图。模式图区分开。

二、概念图制作步骤

概念图的绘制比较简单，主要是区分清楚概念和流程，找准生物知识点的概念层级。

首先，要选中自己需要制作的主体概念，并罗列出与之相关的组成概念；

其次，确定组成概念的层级，将这些概念按照一层、二层、三层等划分好；

然后，制作框架，概念图框架可以选择的样式有很多，通常的几种有椭圆、长方形、连接线、连接词。框架确立之后，按照层次级别将概念填入；

之后，需要在每一次蛹斗掷嘀间标注连接词，连接词一般都是精炼的概括性词语；

最后，需要按照之前的分类情况进行检查，看看是否有归类错误层次的概念。

三、概念图于高中生物教学中的应用

（一）教师利用概念图进行课程设计

生物教师借助概念图设计课程能够起到简单有效的整理效果，概念图为教师提供了清晰的设计方向，可以以简单的结构图或者是框架图概括出生物知识，可以节省教师课程设计时间。概念图的设计可以承前启后，如果新学习的生物知识与上节课的生物知识属于同一种模块，生物教师还可以接着上节课的概念图直接完成教学设计，这样不但为教师减轻负担，还能为学生理清学习思路，使前后生物知识连接起来[2]。

例如，教师在上节课课堂上为学生讲解了生物膜系统概念，生物膜系统主要由细胞膜、核膜和细胞器膜组成，由于课堂时间限制，教师只讲述了细胞膜和核膜两个部分，所以下节课之前教师需要继续进行细胞器膜部分课程的设计。此时教师可以将生物膜系统的概念图复制出来，并且完善细胞器膜部分。细胞器膜主要分为了两大类，在细胞器膜区域后面再分成两个模块，分别写上单层膜和双层膜，单层膜与双层膜又分别由不同膜组成，教师可以再一次进行细致分类画图。这样在课堂上，教师就可以按照概念图展示的思路流畅的进行讲解。

（二）教师利用概念图进行课程讲解

概念图也可以作为教师课堂讲解知识的重要工具。我们知道概念图的特点就是直观、简要，能够以最简化的结构体现出生物知识点之间的联系，因此教师利用概念图可以将生物知识进行分解，为学生提供清晰的学习思路。这样，在课堂上学生们的接受程度就会大大提升，教师与学生之间的互动沟通也会增加，教师通过概念图向学生讲解与提问，学生就概念图展现出来的知识点向教师提出疑问和回答。教师与学生们在这种轻松的学习氛围中会产生深厚的感情，有利于提高课堂教学效果，这对高中生物教学产生深远的影响。例如，教师在讲述《分子与细胞》第一章内容时，可以在黑板上绘制概念图，向学生展示出细胞与分子之间的关系；还有在讲授生物系统的信息传递章节中，教师可以逐层绘制概念图，向学生们介绍生态系统的信息传递过程中，都包括哪些具体的信息系统。

（三）学生利用概念图复习生物知识

学生在课后可以先回忆教师讲解的内容，分析出生物知识中的重点，然后自行绘制概念图巩固生物知识，加强自身对生物知识的记忆。高中生物内容相比初中阶段的知识点要更加复杂，一些生物学概念理解起来并不容易，使得高中生难以记忆和理解[3]。因此，学生们可以在课后自行绘制概念图，利用概念图进行复习，加深对生物知识的认知。例如在学习细胞模块时，有关细胞的知识点涉及到细胞膜、细胞质和细胞核，这三个部分都有什么特质，或者三个部分的结构有哪些如果是单纯记忆的话，经常会混乱，对此学生们可以制作概念图。先利用一个大框架，将细胞膜、细胞质、细胞核填入其中，然后将这三个部分分成三个区域，每个区域中再围绕主要研究的细胞部分进行设计规划，将重要的知识点内容体现出来，相信在绘制概念图的过程中就已经加强了学生们的记忆，有利于提升学生对生物学的兴趣。

四、结论

总之，概念图是高中生物教学之中的重要辅助教学工具，也是高中生自行巩固和复习的重要方式。充分的运用概念图，可以调动学生对生物知识的兴趣，提高学生的理解能力和记忆力，有助于简化高中生物教学内容，提高教学效果。概念图的在高中生物课堂上起到了不可忽视的作用，相信借助概念图能够促进高中生物的课堂教学氛围，提高学生的学习主动性，促进大家自主学习。

参考文献：

[1]王莹.试分析高中生物教学中概念图的运用[J].生物技术世界，2016，03：250.

篇5

九年制义务教育生物教材的最大特点之一就是增加了大量的实验，其目的在于加强生物学科的实验教学，培养学生的观察能力和实验能力。

所谓实验能力包括以下几个方面：①操作能力：熟练使用显微镜、解剖器、安装实验装置、自行设计各种实验步骤、采集制作植物、动物标本；②获得知识的能力：即在实验过程中通过聆听、观察、阅读、质疑、记录分析实验结果等途径获得知识的能力；③整理分析能力：通过表解、图释记录实验的结果，对实验现象进行分析整理，找出实验成败原因，并能解释实验现象，写出实验报告；④解决问题的能力：学生应用与实验有关的知识寻求解答问题的能力。那么我们应该如何培养学生的实验能力呢？在生物实验教学中，我首先根据学生不同的年龄特征和心理特征，采取以下不同的组织形式，循序渐进地培养学生的实验能力。

1．模拟实验：刚进中学的初一学生好奇心强、好动，他们做实验时，注意力分散在实验仪器及用品上，不注意听讲、看老师的示范，在实验过程中不认真操作，观察实验现象不细致。此时，我一般采取模拟方式进行实验。如《显微镜的作用》一课，先讲解显微镜的结构和作用，操作显微镜时边讲要点、边做示范，学生边模仿操作。这样模仿操作完显微镜后，再让学生独自操作一两遍，经过几次这样的训练后，学生就基本上学会使用显微镜了。模拟实验教学方法的好处是有利于培养学生认真、细致、严谨的科学态度，规范学生的实验操作。

2．分段实验：在模拟实验的基础上，再以分段实验的方式训练学生。如在《用显微镜观察植物的细胞》一课，把实验分为制作并观察洋葱表皮细胞、制作并观察蕃茄果肉细胞、观察叶表皮永久装片三个阶段。每个阶段实验过程是老师先讲实验操作的要领、做示范，然后学生再独立操作、观察。学生操作观察时老师巡回辅导，一个阶段完成后再进行下一个阶段。各个阶段完成后，老师以问答的方式让学生说出观察到的实验现象：洋葱表皮细胞近似长方体，蕃茄果肉细胞近似球体，叶表皮细胞形态不规则，但它们都有细胞壁、细胞质、细胞核。老师再补充说明，植物细胞都有细胞膜，但由于它太薄，而且紧贴细胞壁，用光学显微镜是不易观察到的，最后引导学生得出结论，植物都是由细胞构成的，不同的细胞形态不同，但它们都有相同的结构――细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。分段实验不仅给学生提供独自操作的机会，培养学生独立操作能力，而且在教师的引导下，使学生逐渐学会观察实验现象，收集实验资料，归纳总结得出结论，从而主动获得知识。

篇6

① 课本中有三个 “ 基础 ” ，两个 “ 基本 ” 极易混淆 , 如何区分它们呢？我把它们找出来，排在一起，加以比较，把重点字加不同标注。其含义就一清二楚了！例如： P1 倒 5 行：新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础 P 9 T 6 行，构成细胞的化合物是细胞结构和生命活动的物质基础 P 41 T 3 行，细胞分裂是生物体生长发育繁殖的基础 P 44 T 2 行，新陈代谢是生命的最基本特征，是生物与非生物的最根本区别 P 65 倒 T 3 行，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢 ② 有氧呼吸、无氧呼吸和体外燃烧。有氧呼吸和无氧呼吸的目的一样都是分解体内的有机物，释放能量供给生物体生命活动的需要，糖类和脂肪在体外燃烧与在体内彻底氧化分解的产物相同，故它们释放的能量也相同。而蛋白质在体内彻底氧化分解的产物与体外燃烧的产物不同故其释放能量内外有别。

2、 用古诗词激发兴趣

物质出入细胞膜有三种方式，它们是： ① 自由扩散：可形象地表述为： “ 飞流直下三千尺 ”“ 飞流 ” 表明需要能量， “ 直下 ” 表明从高浓度到低浓度，且不需要载体。 ② 协助扩散：可形象地表述为： “ 轻舟已过万重山 ” 。 “ 轻舟 ” 表示需要载体不需要能量， “ 已过万重山 ” 表明从高浓度到低浓度。 ③ 主动运输：可形象的表述为： “ 逆水行舟用力撑 ” 。 “ 逆水 ” 表示从低浓度到高浓度， “ 行舟 ” 表示需要载体， “ 用力撑 ” 表示需要能量。

3 、多用实物，多动手作实验

有识之士都以为：有标本就不用挂图，有实物就不用标本。实物给学生的新鲜感远远超过挂图，让学生多动手，多作实验其意义远比让学生弄清实验原理本身要好得多。亲自动手实验能大大地激发学生的兴趣，学生能通过实验操作发现新问题。若老师认为原理很简单，没有必要做实验，则错过了教育学生的极好机会。长期下去，学生自然就失去了学习的兴趣。

4、 用科幻法展开联想的翅膀

光合作用是个难讲的课题，如何设计兴奋点呢？光反应的两个反应式就是很好的材料。 ① H 2 O 叶绿光体 2H +1 /2O 2 由于 H2 可以作为火箭里的高级燃料，是一种无污染的能源物质。如果我们能够得到廉价的 H2 该多好啊！我们模拟出叶绿体的生理条件，把水放到太阳下晒晒，就产生了 H 2 和 O 2 。那么，全世界的家庭再也不必为煤气用完而发愁，世界能源危机顿时烟消云散！因为水可以循环利用，取之不尽，阳光每天都有，用之不竭！这可是一项前途远大的仿生工程，有待于同学们去研究！ ② ADP+Pi 叶绿光体 ATP 该反应式若能科学利用意义更大，因为人生命活动要消耗大量的能量，我们 99% 以上的食物被消化吸收后都被氧化分解成水和 CO 2 ，同时提供能量，用来构成我们身体的物质不到我们食物的 1% ！如果我们能制造出模拟绿叶的绿色衣服穿在我们身上，通过特殊的导管把绿叶光合作用制造的 ATP 运到我们的体内，那么，我们一个月只需要吃几顿饭就足以维持我们身体生长的需要，生命活动所需要的能量就让绿色衣服来尽情制造吧！非洲难民再也不必为粮食太少而发愁，人类从此再也没有粮食危机了！

5、用比喻突破难点

细胞膜的结构象花生糕：花生米象蛋白质分子，爆米花象磷脂分子，花生米以不同的深度覆盖、镶嵌或贯穿于其中。谈到花生糕，学生们都笑了，因为它们的外形确实有点相象！我同时强调：细胞膜与真实的花生糕又有不同：（ 1 ）它的 “ 爆米花 ”---- 磷脂分子只有两层，（ 2 ）它的磷脂分子和蛋白质分子都可以运动，整个细胞膜具有流动性（比喻中的不恰当部分必需及时修正，以防误导）。

6、 理论联系实际

植物体缺 N 、 P 、 K 等元素时，会有什么症状呢？我引导学生看课本彩图五，比较其细微差别。它们都是可以再度利用的元素，缺乏时为什么症状又有不同？我分析如下：植物对 N 需要量大， N 与叶绿素形成、蛋白质形成关系密切，故缺 N 时植株矮小叶色发黄，症状明显； K 主要以 K + 形式存在，极易运动，缺 K 时老叶黄得快；缺 P 对茎杆影响较大，对叶色影响较小。

讲无氧呼吸时，我从长跑、做泡菜、酿酒等方面发挥： ① 长跑比赛时我们常常感到上气不接下气，长跑后我们总感到腰酸背痛，为什么呢？因为长跑时氧气供应不足，我们的体细胞会进行少量无氧呼吸产生乳酸，组织里乳酸积累过多会使人腰酸背疼。 ② 食物腐败通常是由于腐败细菌在食物中进行有氧呼吸使食物腐败变质的，做泡菜就是利用水来隔绝氧气抑制腐败细菌活动。而在无氧条件下，乳酸菌可进行乳酸发酵产生乳酸。适当的酸味正是我们所喜欢的，这就是泡菜比新鲜蔬菜保存时间长不易腐败、味美可口的原因。 ③ 酿酒时为什么要密封？为什么酿酒离不开好酒曲？酒曲在有氧条件下能进行有氧呼吸产生 H2 O 和 CO2 ，在无氧条件下会进行无氧呼吸产生酒精和 CO2 ，酿酒时若密封不严，酒曲就会进行有氧呼吸降低酒精产量；如果酒曲不纯，混有乳酸菌，则酿酒的同时产生乳酸，降低酒精质量。

7、用儿歌法助记

《中学生物教学》中有两个很好的例子：例 1 植物体内缺乏不能再度利用的 S 、 Mn 、 Ca 、 Fe 、 B 等元素时，植物的幼叶先死亡―― 刘 (S) 猛 (Mn) 盖 (Ca) 铁 (Fe) 棚 (B) 经商，不慎跌跤 , 幼年 ( 叶 ) 受伤；植物体内缺乏可以再度利用的元素时 , 植物体老叶先死 ――林 (P) 妹妹 (Mg) 用钾 (K) 弹 (N) 射中老爷 ( 叶 ) 受伤。（用《红楼梦》人物改编）例 2 ，有丝分裂各期特征： ① 间期特征 :DNA 复制、蛋白质合成 ---D 复蛋合在间期； ② 前期特征 : 核仁、核膜消失 , 纺锤体、染色体出现 --- 仁膜消失两体现； ③ 中期特征 : 染色体的着丝点排列在细胞中央构成赤道板 --- 赤道板上排整齐； ④ 后期特征 : 着丝点分裂 , 在纺锤丝的牵引下，染色体移向细胞两极 --- 均分牵拉向两极； ⑤ 末期特征：核仁、核膜重新出现，纺锤体消失―― 仁膜重现两体失。

8、 多开展课外活动

篇7

【关键词】 宫颈肿瘤；肿瘤转移；唾液酸化路易斯X抗原；CD44v6; E钙黏附素;免疫组织化学

［ABSTRACT］ Objective To investigate the expression and clinical significance of adhesion molecules sialyl LewisX (SLeX) antigen， CD44v6 and Ecadherin (ECad) proteins in invasive carcinoma of cervix (ICC). Methods Immunohistochemical method was used to examine the expressions of SLeX，CD44v6 and ECad in 60 cases of ICC and 20 cases of chronic cervicitis (CCV)， and their association with clinical pathological features were analyzed. Results In ICC， the positive expression rates of SLeX，CD44v6 and ECad proteins were 60.0%(36/60)， 66.7%(40/60) and 45.0%(27/60)， respectively; which were significantly higher than those in CCV (χ2=18.11，10.58;P

［KEY WORDS］ uterine cervical neoplasms; neoplasm metastasis; sialyl LewisX antigen; CD44v6; Ecadherin; immunohistochemistry

肿瘤的侵袭与转移是一个复杂的生物学过程，受多种基因的调控，其中细胞黏附分子（CAM）异常表达在肿瘤形成、侵袭和转移过程中起着关键作用。唾液酸化的路易斯X（SLeX）、CD44v6和E钙黏附素（ECad） 均为CAM成员，其表达与许多肿瘤的侵袭和转移密切相关[17]。本文应用免疫组化方法检测宫颈鳞癌（ICC）和慢性宫颈炎（CCV）组织中SLeX、CD44v6和ECad蛋白表达情况，探讨这3种CAM表达与ICC的发生发展、临床分期、分化程度及转移的关系。现将结果报告如下。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 标本及其来源

取我院2004年1月—2008年12月间手术切除、并经病理诊断为ICC标本60例，病人年龄23～78岁，平均（57.67±8.32）岁。按细胞分化程度分为高分化癌25例，中、低分化癌35例。无淋巴结转移者26例，有淋巴结转移者34例。临床病理分期采用国际妇产科联盟（FIGO，2000）宫颈癌的分期法：Ⅰa期9例，Ⅰb期20例，Ⅱa期31例。取同期CCV 组织20例作为对照。所有标本均经40 g/L甲醛固定，石蜡包埋，连续切片，片厚4～5 μm。

1.1.2 试剂 鼠抗人SLeX（CD15s）、CD44v6 和ECad单克隆抗体和LSAB试剂盒均为丹麦Dako公司产品（均为即用型）。

1.2 方法

1.2.1 SLeX、CD44v6 和ECad蛋白检测

采用免疫组织化学LSAB法，将切片常规脱蜡水化后，放入枸橼酸缓冲液(10 mmol/L，pH 6.0)内，用微波仪170 W辐射5 min，冷却后水洗。其他操作流程同常规LSAB法，不同之处为3步抗原孵肓和正常血清封闭使用微波仪130 W分别辐射5 min，保温2 min即可。实验用已知SLeX、CD44v6和ECad阳性食管癌组织作为阳性对照，用磷酸盐缓冲液（PBS）代替一抗作为阴性对照。H2O2DAB显色。

1.2.2 结果判断

SLeX、CD44v6 和ECad阳性表达者细胞质和细胞膜显示棕黄色染色颗粒，凡无棕黄色染色颗粒者为阴性。

1.2.3 统计学处理

采用χ2检验，以P

2 结果

2.1 SLeX、CD44v6 和ECad在宫颈良恶性病变组织中的表达

免疫组织化学染色显示，SLeX和CD44v6阳性产物定位于细胞膜和细胞质，背景清晰；ECad阳性产物位于细胞质，背景清晰。20例CCV中，SLeX均为阴性表达；5例(25.0%)CD44v6阳性表达，阳性染色主要表达于基底层细胞膜上，表层细胞无表达；20例的ECad均呈不同程度阳性表达。ICC组织中，SLeX、CD44v6和ECad的阳性表达率分别为60.0%（36/60）、66.7%（40/60）和45.0%(27/60)。ICC组织中SLeX和CD44v6阳性表达率显著高于CCV（χ2=18.11、10.58，P

2.2 SLeX、CD44v6和ECad表达与ICC临床病理特征的关系

ICC组织SLeX和CD44v6高表达及ECad低表达与ICC的分化程度和淋巴结转移有关（χ2=4.15～14.61，P0.05）。见表1。表1 SLeX、CD44v6和ECad与ICC临床病理特征的关系临床病理特征nSLeX阳性（略）

2.3 ICC组织SLeX、CD44v6和ECad表达之间的关系

在SLeX阳性表达的36例ICC中，CD44v6和ECad的阳性表达分别为29例(80.6%)和11例(37.6%)；而在 SLeX阴性表达的24例ICC中，CD44v6和ECad阳性表达分别为11例(45.8%)和16例(66.7%)，差异均有显著意义(χ2=7.81、7.87，P

3 讨论

SLeX抗原是表达在胚胎和肿瘤组织细胞膜表面的糖脂及糖蛋白聚糖上的一组唾液酸化糖缀合物，是糖蛋白的末梢寡糖，为CAM选择素P和 E（CD62P和CD62E）所识别的配基[1]，属CAM成员。SLeX可诱导血管内皮细胞黏附，介导肿瘤细胞与基质成分或内皮细胞相关受体结合，从而在肿瘤的侵袭和转移过程中起着关键性作用[2]。研究证实，SLeX表达增强常出现在细胞的致癌和肿瘤的进展过程中，SLeX阳性表达的肿瘤侵袭性强，转移及复发率高，病人存活率低[23]。CD44v6是最早被发现的含有变异型外显子v6编码序列的CD44分子，也是近年来研究较多的黏附分子，其在人体组织中分布极为广泛，被认为是肿瘤转移促进基因，可赋予肿瘤细胞以转移能力。CD44v6的过量表达与多种人体恶性肿瘤的发生发展、侵袭转移和不良预后密切相关，是判断肿瘤生物学行为及预后因素的重要标志[36]。ECad是钙黏附蛋白分子家族中跨膜蛋白亚型的一种，主要存在于人和动物的上皮细胞，对维护上皮细胞的形态和结构完整性起着重要作用。ECad主要介导同型细胞的黏附功能，当其表达下降或缺失时，同种细胞无法相互粘连，进一步使细胞易于分散而向外周浸润，可导致肿瘤细胞侵袭性生长与转移，这已在许多恶性肿瘤的研究中得到证实[3，69]。本研究结果显示，在CCV组织中SLeX不表达，CD44v6仅表达于基底细胞和（或）内基底细胞，阳性表达率为25.0%；ECad均呈不同程度阳性表达。在ICC组织中SLeX和CD44v6阳性表达率均显著高于CCV，ECad阳性表达率则显著低于CCV。随着ICC分化程度减低和淋巴结转移，SLeX和CD44v6阳性表达率显著增高，而ECad阳性表达率则显著降低。表明SLeX和CD44v6表达的上调和ECad表达的下调与ICC的发生密切相关，并在ICC的细胞分化和转移过程中起重要的作用。检测三者基因蛋白表达，不仅是研究ICC发生发展的较可靠的重要标志物，而且对宫颈良恶性病变辅助诊断、判断肿瘤恶性程度、生物学行为及病人预后也是一个较可靠的、具有较大价值的参考指标。

本研究结果还显示，ICC组织中SLeX、CD44v6和ECad表达之间有关。提示SLeX、CD44v6和ECad表达在ICC的发生、细胞增殖、分化和转移的病理过程中具有相互诱导的调节或负调节的协同作用。因此，深入探讨它们之间的作用及机制，将对阐明或阻断肿瘤侵袭转移具有重要意义。

参考文献

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篇8

一、构建“开放性”的教学环境

“开放性”的教学环境能够营造民主、平等、和谐的学习氛围，让学生大胆地进行各种尝试，自由地发表见解；“开放式”的生物课堂，不再“以教师为中心，以教材为权威”，它是把课堂教学活动置于一个开放的体系中进行设计的，突破了教材的文本限制，把学生的直接经验和现实问题融入课堂中，打破了教师的单向传承，有效地促进了学生的自主探究、合作学习，从而促进了学生的个性发展。

必修1《分子与细胞》模块“细胞膜――系统的边界”，这部分内容看上去很少，却有一定的探究价值。细胞是生命系统最基本的层次，那它的边界是什么？细胞膜是否真的存在？由于细胞很小，显微镜只能看到细胞之间有一个界限，这个边界是怎样的无法直接观察。我在教学过程中通过设计适合教学内容的实验让学生去感受。即，选择鸡蛋作为探究的材料，让学生先观察蛋清和蛋黄之间的明显界限，通过观察初步感受到细胞膜的存在；然后引导学生在去掉蛋清的情况下，用筷子轻轻接触蛋黄，可以看到蛋黄向内凹陷，有弹性，这时学生的探究欲望被调动起来，积极性很高；最后引导学生用力捅破蛋黄膜，学生发现蛋黄顺着小洞流出来。通过以上实验观察，学生能真正感受到细胞膜的存在，甚至有获取细胞膜的冲动。我因势利导，让学生尝试获取它，学生通过以上一步步的探究，既享受到了成功的喜悦，又拓展了思维空间，培养了学习能力，丰富了情感体验。

二、灵活使用教材

新课程倡导教师“用教材教”，而不是“教教材”。教材是“范本”，是“例子”，是“载体”，是“材料”。教师要正确认识教材的开放性和弹性，大胆利用其中可供调整、开发、拓展的空间。既要以教材为本，又要敢于跳出教材，力求做到“胸中有书、目中有人、手中有法”。让教材“运动”起来，让书本上的知识“活”起来，使教材更好地服务于学生、服务于教学。

教学必修一“分子与细胞”时我最深的感受是新教材的开放性，知识内容既体现了生物学科的特点，又涵盖融合了化学、物理等学科的内容，在教学过程中需要解决的迫在眉睫的是学科知识的断层问题，学生感觉难以适从。我刚跨上讲坛时，进行“生命活动的体现者――蛋白质”的教学中，对于“化学键”、“氨基”、“羧基”等概念，学生学得迷迷糊糊，对氨基酸、蛋白质的化学组成更是若听天书，后经调查，才知道与这一部分有关的化学知识到高二才能学到，学生缺乏相应的化学基础，不能理解这一内容，有的甚至对生物学产生畏惧乃至放弃的念头。后来，再上这一内容时，就根据学生基础对教材内容进行处理，如在介绍氨基酸时，先引导学生回忆初中化学学过的甲烷的结构式，他们很容易就回答出来了，接下来引导他们以碳原子为中心用不同的化学基团代替三个氢原子，最后得到氨基酸的结构通式。经课后反馈，百分之九十的学生都能理解并记住。这个事例说明，在处理教材内容时，以学生基础为教学出发点，巧妙地将教学内容进行调整，与学生原有学科知识衔接起来，能满足学生平稳过渡、平衡发展的学习需要。

三、注重体验知识的获得过程

在体验中习得科学知识，用自己的亲身经历和心灵去感悟，这样可以为学生提供一个能动脑思考、交流合作、自主探究的空间，激发学生的求知欲，将获得的结论真正内化为自己的知识。

例如，在“探究温度对酶活性的影响”的实验中，我让学生结合生活实际提出问题：洗衣服时到底用什么温度的水最合适？再让学生以小组为单位，自行设计实验方案。教学活动不只停留在探究活动的形式和外壳，而是从探究活动的特性――学生的自主构建出发进行设计。结果课堂上学生的探究兴趣和热情都很高，思维活跃，提出了多种不同的方案，也出现了不同的实验现象和效果。在进行必修2《遗传与变异》模块“减数分裂”的教学时，如果直接把减数分裂过程中染色体行为变化的特点呈现给学生，学生往往很难理解染色体变化的本质特征。我尝试运用模型建构的方法完成这部分教学，先引导学生用橡皮泥构建染色体、姐妹染色单体的模型，让学生明确染色体、姐妹染色单体的概念关系，再让学生小组成员合作，用橡皮泥构建“减数分裂过程中不同时期的染色体变化模型”。学生根据自己的理解，构建了不同的模型，然后各小组在全班展示模型，师生共同展开交流和讨论，对各组构建的模型进行分析，再让学生对自己的模型进行修改。在这个模型的建构过程中，学生把减数分裂过程中复杂的染色体行为变化加以抽象、概括，主动构建知识，亲历知识的获得过程，课堂充满了活力。

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【关键词】 Caveolin-1； 肿瘤； 信号通路

Caveolin-1是细胞膜上重要的结构功能蛋白，其结构殊的脚手架区（CSD）能特异性地与多种信号分子结合，抑制这些信号分子的活性，形成多条信号通路的枢纽中心，对细胞的增殖、迁移和分化具有重要的影响[1]。研究显示，在多种不同肿瘤细胞中Caveolin-1的表达发生了明显的变化，对肿瘤的发生和转移等生理、病理过程可能发挥重要作用，为肿瘤的治疗提供新的靶点。

1 小窝蛋白-1（Caveolin-1）的结构和生物学功能

Caveolin-1是细胞膜向内凹陷呈瓶颈状的直径约50～100 nm的囊泡结构（caveolae）上的主要结构蛋白和标志蛋白。根据其免疫性特征可分为Caveolin-1、Caveolin-2、Caveolae-3。Cacveolin-1广泛存在于多种细胞中，对细胞的生物学功能发挥重要的作用。它主要由位于两边的N端、C端和中间高度保守的疏水区构成，在N端存在含有与多种信号分子活化中心相似的氨基酸序列的脚手架区，通过该序列它能与多种信号分子（G蛋白亚单位、HA2Ras、Src酪氨酸激酶家族成员（Src、Fyn等）、EGF受体、胰岛素受体、PKC、eNOS等）相连接，引起这些信号分子的变构或共价修饰从而调控这些信号分子的活性状态，对大多数信号分子主要发挥负性调节作用[2-3]。其C末端区域有两个磷酸化位点Ser80、Tyr14。Src、Frn、Ab1络氨酸激酶能使Tyr14位点磷酸化，影响细胞内信号转导、细胞内吞、迁移和黏附。而位点Ser80的磷酸化与Caveolin-1的分泌有关。Caveolin-1的功能有：（1）细胞内吞作用，caveolae作为胞膜上的凹陷结构，能够选择性的吞噬细胞外的大分子物质，并将其运输到细胞内特定区域[4]。Frank等通过破坏Caveolin-1，发现细胞对特定蛋白的内吞作用减弱证明Caveolin-1在介导细胞的内吞作用中发挥重要作用。它能内吞细胞膜的主要成分胆固醇的载体-血清蛋白，稳定细胞膜，维持细胞的正常通透性。（2）发挥信号通路的枢纽作用。Caveolin-1通过脚手架区能与多种信号蛋白相互结合，调节细胞信号转导过程，在脂质、胞膜交通、信号传导中发挥重要的枢纽作用[5]。

2 Caveolin-1与肿瘤的关系

Caveolin-1与肿瘤的发生、发展、浸润、转移等可能存在密切的关系。在大多数肿瘤的研究中，包括乳腺癌、宫颈癌、结肠癌、胰腺癌、肺癌等都发现Caveolin-1的表达量是降低的，而相反在食道癌、前列腺癌和大部分泌尿系肿瘤如膀胱癌、骨肉瘤中，Caveolin-1的表达却是增高的，并随着肿瘤的分化程度的下降和侵蚀能力的增强表达升高[6-10]。Caveolin-1在肿瘤中究竟发挥抑癌或是促癌的作用，与肿瘤细胞的来源和类型相关。

2.1 Caveolin-1作为抑癌基因所介导的信号通路 Caveolin-1位于各种信号分子的汇聚之处，通过与它们的活化中心直接结合，参与细胞增殖、分化、迁移以及血管生成等多种型号通路的调控，以前多个研究发现Caveolin-1基因定位于7d31.1，而在肺癌、胰腺癌、结肠癌、宫颈癌等多种肿瘤中发现该位点常出现缺失、断裂或突变，其蛋白和MRNA的表达量均下降，提示它在肺癌中是抑癌基因[11]。Caveolin-1表达的缺失，与其启动子甲基化密切相关，在肿瘤中发现93%的cav-1启动子被甲基化，致其表达量降低，影响Caveolin-1作为抑癌基因调控的信号通路。

2.1.1 G蛋白介导的信号转导通路 G蛋白、GPCR（缓激肽、内皮素、乙酰胆碱、β2肾上腺素能受体）、G蛋白的下游分子（缓激肽、内皮素、乙酰胆碱、β2肾上腺素能受体）集中于caveolae上，细胞外信号分子作用于G蛋白偶联受体上激活PKC，引起细胞质内信号级联反应和细胞核基因表达调控细胞分泌、增殖和分化。Caveolin-1与失活的Gsα亚单位（GDP-caveolin-1，联结形式）结合成复合物，抑制G蛋白α亚单位与GTP结合，影响G蛋白的GDP/GTP转换而抑制GTP酶活性，随即抑制G蛋白介导的信号通路转导的传导。其中，在肿瘤研究中小分子G蛋白Ras中的研究甚多。在胰腺癌、结肠癌及乳腺癌中Caveolin-1的减少，致Ras与GTP结合，激活Ras-GTP与P13-K结合并激活其催化亚基使磷脂酰肌醇4，5-双磷酸化转变磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸化与一些细胞骨架激酶结合，调节细胞迁移活化，同时还可直接活化PKB/AKT，促进细胞增殖[12]。在乳腺癌细胞中发现Ras活化后促进黏着斑激酶钝化，它主要通过增加与整合素的亲和力，激活Rho和黏着斑的形成调节细胞粘附，相反Caveolin-1的下调通过使粘着斑激酶（FAK）失活，致细胞贴壁生长的能力减弱而悬浮生长，促进细胞增殖致细胞膜级性改变，从而在细胞运动和介导细胞黏附过程中发挥重用，是肿瘤细胞无限制增殖发生的基础。

2.1.2 蛋白激酶C（PKC）介导的信号通路传导 三磷酸肌醇依赖性蛋白激酶（PDK1）在耦合生长因子受体信号扮演了一个关键的角色，与肿瘤细胞增殖、生存和入侵密切相关。Zhou等[13]在乳腺癌中发现，PKC作为PDK1调控乳腺内皮细胞表型转换的下游靶基因发挥重要作用。生长因子受体（GFR）刺激磷脂酰肌醇3激酶的激活，致PDK1向细胞膜转移。在多种肿瘤中发现激活的PDK1上调PDK1表达和β-catenin通路，β-catenin导致下游cyclin-D和c-Myc活性增加的同时发现Caveolin-1的表达量出现明显变化[14]。在大多数肿瘤细胞组织中，Caveolin-1的表达是下降的，用病毒转染的方法致Caveolin-1表达下调，发现活化的PK明显增加，及该信号通路的下游底物如Raf，MEK和ERK等分子形成异构体共存于caeolae上，活化的PKC能使其下游基因被磷酸化和激活，正性调节信号通路传导，促进细胞的增长、迁移和分化。而与此同时发现活化的PCK与Caveolin-1连接在酶活性部位，故Caveolin-1与PCK的直接相连抑制该激酶活性，阻碍下游基因的激活，负责调节蛋白激酶c（PKC）介导的信号通路传导。

[17]Masuelli L，Budillon A，Marzocchella L，et al.Caveolin-1 overexpression is associated with simultaneous abnormal expression of the E-cadherin/α-β catenins complex and multiple erbb receptors and with lymph nodes metastasis in head and neck squamous cell carcinomas[J].J Cell Physiol，2012，227（9）：3344-3353.

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关键词 载体蛋白 通道蛋白 受体

中图分类号 Q-49 文献标识码 E

载体蛋白和通道蛋白、受体分别体现了细胞膜的两大功能：控制物质进出与进行细胞识别。

1 细胞膜上的转运蛋白――载体蛋白和通道蛋白

在细胞膜上广泛存在着负责无机离子和水溶性小分子跨膜运输的膜转运蛋白。膜转运蛋白分为两类：一类是载体蛋白，它既可以介导被动运输，又可以介导逆浓度或者电化学梯度的的主动运输;另一类为通道蛋白，只能介导顺浓度或化学梯度的被动运输（协助扩散）。

载体蛋白相当于结合在细胞膜上的酶，有特异性结合位点，可与底物（溶质）发生暂时的、可逆性的结合和分离，且一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子。物质的转运过程类似于酶与底物作用的饱和动力学曲线，既可以被底物类似物竞争性抑制，又可以被痕量的某种成分（抑制剂）非竞争性抑制以及对pH有依赖性等。因此有人将载体蛋白称为通透酶，与酶不同的是载体蛋白可以改变过程的平衡点，加快物质沿着自由能减少的方向跨膜运输的速率;此外与酶的不同是载体蛋白对转运的溶质不做任何共价修饰。

通道蛋白是一类跨越细胞膜双分子层的蛋白质，它所介导的被动运输不需要溶质分子与其结合，而是横跨膜形成亲水通道，允许大小适宜的分子和带电离子通过。通道蛋白可以是单体蛋白，也可以是多亚基组成的蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道。某些通道蛋白在革兰氏阴性细菌的外膜、线粒体或叶绿体的外膜上形非选择性的通道。绝大多数的通道蛋白形成有选择性开关的多次跨膜通道。这些通道可分为两大类：离子通道和水通道。

目前发现的通道蛋白已有100余种。离子通道有以下两个显著的特征。① 具有离子选择性。离子通道对被转运的离子的大小和电荷都有高度的选择性，而且转运速度高，可达106个/s，其速率是已知的任何一种载体蛋白的最快速率的1 000倍以上。驱动带电荷的离子跨膜转运的净驱动力来自溶质的浓度梯度和跨膜电位差的合力。这种净驱动力构成离子跨膜的电化学梯度，这种梯度决定离子跨膜的被动运输的方向。② 离子通道是门控的，即离子通道的活性由通道的开或关两种构象所调节，并通过通道开关应答各种信号。多数情况下，离子通道呈关闭状态，只有在膜电位变化、化学信号或压力刺激后，才开启形成跨膜的离子通道。因此离子通道又区分为电压力通道、配体门通道和压力激活通道（图1）。离子通道在神经元与肌细胞神经冲动传递过程中其重要作用。如含羞草的闭叶反应、草履虫的快速转向运动、内耳听觉的感应等都与离子通道有关。

水是一种特别的物质，水分子虽然不溶于脂，具有极性，但也很容易通过膜。1988年美国的科学家阿格雷成功将构成水通道的蛋白质分离出来，从而证实了水通道的存在。目前在人类细胞中发现的水通道至少有11种，在实验植物拟南芥中已发现35个这类水通道。通道蛋白与载体蛋白的比较见表1。

2 细胞识别的基础――受体

在细胞通讯中，由信号传导细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发靶细胞的应答，接收信息的分子称为受体，此时的信号分子被称为配体。在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。

2.1 根据受体在靶细胞上存在的位置或分布分类

（1） 细胞膜受体：

① 如胆碱受体、肾上腺素受体、多巴胺受体、阿片（内阿片肽）受体、组胺受体及胰岛素受体等;② 受体除分布于突触后膜外，有些也分布于突触前膜。突触前膜与突触后膜受体对药物的亲和力、敏感性和生理功能不同。

（2） 胞浆受体：位于靶细胞的胞浆内，如肾上腺皮质激素受体、性激素受体等。

（3） 胞核受体：位于靶细胞的细胞核内，如甲状腺素受体存在于细胞浆或细胞核内。

2.2 受体的特性

（1） 特异性：受体只存在于某些特殊的细胞中。如激素作用的靶细胞，神经末梢递质作用的效应器细胞。黄体生成素可作用于的间质细胞，就是因为间质细胞有其受体;而卵泡刺激素只能作用于曲细精管的支持细胞。受体还能识别配体，并能与其活性部位发生特异性结合。如子宫细胞中的雌激素受体只能与17-β羟二醇结合，而不能与17-α羟雌二醇结合，更不能与睾酮和孕酮结合。

（2） 亲和性：受体与其相应的配体有高度的亲和性。一般血液中激素的浓度很低，1 L只有10～10 mol。但仍足以同其受体结合，发挥正常的生理作用。这说明受体对激素的亲和力很强。

（3） 饱和性：受体可以被配体饱和。特别是胞浆受体，数量较少，少量激素就可以达到饱和结合。如在对甾体激素敏感的细胞中胞浆受体的数目最高每个细胞含量为10万个，雌激素受体，每个细胞中含量只有1 000～50 000个。故在一定浓度的激素作用下可以被饱和，而非特异性结合则不能被饱和。

（4） 有效性：受体与配体结合后一定要引起某种效应。激素、神经递质与受体结合都可以引起生理效应。如肝细胞上的结合蛋白能与肾上腺素或胰高血糖素结合，从而激活磷酸化酶，引起糖原分解。

2.3 受体的化学本质

受体大多是糖蛋白，即糖与蛋白质复合而成的有机化合物;有一部分细胞表面的糖脂也是胞外生理活性物质的受体。

参考文献：