多细胞生物的特点范文

导语：如何才能写好一篇多细胞生物的特点，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

为了尽快找到外星人，半个多世纪以来，人类什么手段没试过：我们研制的空间望远镜功能越来越强大，可以把天空扫个遍；我们殚精竭虑地设计了各种信号，向外星人发去问候……但多少次我们从惊喜的巅峰摔到了失望的谷底。譬如1960年代，科学家就一度把脉冲星信号看作了空间小绿人给我们的回音。至于家门口的那个“火星叔叔马丁”让我们魂牵梦绕了多少年，那就更别提啦！今年8月，“好奇”号火星车又在火星登陆了，看看这回能否找到一个火星细菌……

可是另一方面，随着高性能望远镜紧锣密鼓的搜寻，越来越多类地行星进入我们的视野。尽管迄今还没有发现一颗跟地球完全一样的行星，但种种迹象表明，宇宙中适宜生命栖居的行星并不罕见。

这就把我们带回到了一个由来已久的谜团：既然宇宙中有很多适宜生命居住的家园，那么为什么找不到外星人呢？

当然也有人曾提出过种种开脱的理由：或许外星文明还没有来得及到外星球殖民，就毁灭啦；或许即便万事俱备，生命也很难产生――比如有人就提出，地球上的生命种子并非“土生土长”，而是来自太空……但这些观点总是不能让人信服。

既然不能通过外部来回答这个问题，那么能否通过审视地球生命，来找到一点线索呢？

上篇 生命诞生并不难

生命需要能量的支撑

谁都知道，要想活命，就要吃东西。我们所吃的食物最后都转化为了给细胞提供动力的“燃料”。但对于现代细胞来说，这“燃料”的利用是极其复杂的，而且这一套复杂的机制，本身就是进化的产物，对于原始生命来说，显然并不具备。

那么地球上产生原始生命所需的能量来自何处？传统观点是：来自闪电或者紫外线的辐射。

这些观点靠谱吗？

先来看闪电。首先，闪电释放能量的特点是时间短、能量大，但无法收集和储存，我们至今还没有发现任何一种细胞或动植物能获得这种形式的能量。原始生命恐怕也无法获得这种能量。

那么紫外线呢？的确，今天个别单细胞生物和大多数的植物都能通过光合作用从太阳获得能量，但光合作用涉及的过程很复杂，最初的生命应该也不会具有此项本领。

那么最早的生命又是如何获得能量的呢？

对此，可供我们探索的有两条线索：第一条线索来自对现代单细胞生物基因组的比较和研究。通过这种比较，我们可以为它们建立“族谱”，追溯它们共同的祖先。研究表明，最早的细胞很可能是从H2和CO2的反应中获得碳和能量的。这个反应除了直接生产有机分子，还能利用释放的能量，把小分子“串接”成有机高分子，而生命的物质基础正好是复杂的有机高分子。

第二条线索来自对细胞能量产生机制的研究。科学家通过研究认为，细胞可以靠一种电活动来获得能量。这个观点是1961年由英国生化学家彼得・米切尔提出的，但因为太出人意料，在争论了近20年之后才被大家所接受。

生命离不开电活动

米切尔提出，在现代的多细胞生物中，细胞获得能量靠的是一种电活动。具体说来，靠的是线粒体内膜两侧因H+浓度不同而产生的电位差。因为H+带正电荷，在膜两侧由于浓度的不同就形成了大约150毫伏的电位差。这听起来似乎不算多，但考虑到膜的厚度大概只有1毫米的500万分之一，所以这个电场的强度是极其惊人的，能达到3千万伏特/米，与闪电相当。单细胞生物完全可以用它来驱动鞭毛运动，或者用来提供其它动力。

至于单细胞生物，虽然它们体内没有线粒体，但上述能量产生机制依然存在，只是产生电位差的不是线粒体膜，而是细胞膜。

米切尔的这个理论后来得到了证实，他因此荣获1978年诺贝尔生理或医学奖。

虽然这套能量产生机制对于现代细胞来说也是极其复杂的，但既然它为单细胞和多细胞生物所共有，那么可以推测，最早的单细胞生物也完全可以利用这个机制产生能量，只是这套机制当时还没有变得像现在一样复杂而已。这就好比一架机器，开始比较简单，经过世代的改进，如今已变得精巧复杂，但其基本的工作原理却从一而终，没有太大的变化。

诞生生命的摇篮

那么，早期生命是如何完成今天需要很复杂的机制才能胜任的这一工作的？科学家想到了深海热液。

提起“深海热液”，许多人立马会想起海底的黑烟囱，这种黑烟囱存在于海底火山口附近，这种热液是酸性的。但我们这里指的是一种碱性的海底热液，它靠海水渗进地幔中的橄榄石矿而形成。

橄榄石和海水反应，生成蛇纹石，这个过程叫“蛇纹石化”。这一过程会产生碱性溶液（也就是H+浓度较低的溶液）和氢气。当它们钻出地壳，与寒冷的海水接触，里面溶解的矿物就析出来，形成像塔一样的白色烟囱。这样的烟囱，为“孵化”生命提供了有利条件。

让我们不妨穿越时空，回到40亿年前生命曙光乍现的时候，考察一下当时地球的环境。

那个时候，如果有氧气，也一定非常稀薄，因为大气中的氧主要来自植物的光合作用，而那个时候还没有植物。所以，在那种缺氧的条件下，铁不易被氧化，海洋富含铁。那时CO2或许比现在还多，更多的CO2溶于水，意味着海洋显酸性，海水富含H+。

试想一下，在这样的环境下会发生什么事情？在多孔的海底烟囱，有很多像细胞一样的小室，里面彼此相通，其表面由一层矿物薄膜与海水隔开。这层薄膜富含铁、镍和硫化钼等矿物，而这些矿物是著名的催化剂，至今依然被细胞利用（当然，它们被包含在了蛋白质之中）来催化把CO2转变成有机分子的反应。

橄榄石蛇纹石化的过程中产生的富含氢气的热液，自然会渗进这些小室。这样，在矿物薄膜的内侧，是H+浓度较低、呈碱性的热液，在外侧则是H+浓度较高、呈酸性的海水。内外因H+浓度不等，形成了电位差。假如膜很薄，形成的电场可以非常强。

本来，一般来说，要让CO2和H2发生反应是很难的：即使用铁等催化剂，也要在高温下才能进行。但科学家注意到，在活细胞中，一旦有生物膜形成的高压电场参与，这个反应的门槛就会大大地降低了。

生命诞生并不难

现在，再让我们一起来盘点一下这些小室周围究竟有些什么：首先，从反应材料来说，海水富含CO2，热液富含H2；其次，从反应条件来看，小室的矿物薄膜富含铁、镍等催化剂，而且在膜两侧又可形成足堪与闪电相当的高压电场。反应材料和条件都已经一一齐备！所以，把CO2和H2合成有机分子的反应应该很容易发生，反应释放的能量又用于把有机小分子“串接”成氨基酸、糖和核甘酸等有机高分子。

由此来看，生命诞生所需要的条件和过程并不复杂，远非什么破坏热力学第二定律的神秘现象，而是星球上自然状态的不平衡所导致的必然结果。这个不平衡主要表现在矿物薄膜两侧海水酸碱度的失衡上。

当然，我们得承认这幅图景还有很多空白需要填补，许多细节还有待搞清楚。但不妨暂时先考虑大的方面。根据这幅图景，生命起源所需的“采购单”其实很简单：橄榄石、水和CO2。而水和橄榄石是宇宙中最丰富的物质之一。在太阳系中，许多行星的大气富含CO2，这说明，CO2在宇宙中也很普遍。所以这种自发的反应，可以大规模地发生在任何有水有橄榄石的行星上。

所以，从这一切我们可以预测，一旦星球的条件具备（譬如行星冷却到合适温度），单细胞生物的出现就不可避免。无怪乎，地球上的单细胞生命在地球诞生不到5亿年之后就迫不及待地出世了。

下篇 复杂生命产生不易

巨大的鸿沟

那么此后发生了什么？人们通常认为，一旦单细胞生物出现，只要给予合适的条件，它必然就会逐渐进化成更复杂的多细胞生物。

但这件事在地球上有些蹊跷。当然，毫无疑问，地球上的多细胞生物是由单细胞生物进化而来的，但其间经历了超乎寻常的延宕，大约过了相当于地球年龄一半的时间，复杂的多细胞生物才开始出现。而且，单细胞生物进化成多细胞在40亿年的进化历史上仅发生了一次。这一切都暗示着，单细胞生物变成多细胞生物或许是进化史上一次极为稀罕的偶然事件。

再者，如果说单细胞生物是通过数十亿年的时间缓慢进化成多细胞生物的，那么就应该存在一系列中间状态的细胞，甚至它们的后代有些至今还存在，但这种中间状态的生命至今没找到。

相反，在单细胞生物和多细胞生物之间，横亘着一条巨大的鸿沟。一边是细菌，不论体积还是基因组的规模而言都非常小；而另一边是体积庞大、行动笨拙的真核细胞，一个典型的真核细胞体积大约是一个细菌的1500倍，基因组也差不多是这个倍数。假如把细菌比作轻巧的战斗机，那真核细胞就好比航空母舰。

地球上所有复杂的生命，动物也罢，植物和真菌也罢，都是真核生物，它们是由共同的祖先进化而来的。所以，假如没有发生一次性产生真核细胞祖先的事件，那就没有植物，没有鱼，没有恐龙和我们灵长类。

低级生命“升级”难

低级生命“升级”为高级生命很难，其实是因为细菌本身就缺少能够进化成真核细胞生物的合适构造，或者不妨说，它们先天不足。

如最近，一些科学家收集了各种细胞新陈代谢率和基因组的数据，并据此计算了一下，假如细菌要想“升级”――长得更大些，需要消耗多少能量。他们发现，倘若让一个细菌的体积和基因组扩大到一个真核细胞般大小，那么每个基因平均可以利用的能量只及真核细胞的数万分之一。

我们知道，基因控制着蛋白质的合成，细胞的绝大多数能量最后都用于制造蛋白质，所以每个基因平均可以利用的能量是衡量蛋白质种类和产量多寡的重要指标。而蛋白质又是维持细胞各项生理功能的最重要物质，种类和产量越多，意味着生命活动越复杂。

所以，对于单细胞生物来说，它的每个基因可以利用的能量非常有限，哪怕有心，力也不足，根本无法指导合成大量参与复杂生命活动的蛋白质，因此长得更大对它一点好处都没有。

这就是单细胞所遇到的难以跨越的困难：它想“升级”变复杂，变成一条鱼或者一棵树，就不得不扩充自己的基因组；可是，单靠它自身又不能为这些“扩招”的基因提供适足的活动“经费”；于是，变复杂的“升级梦”也就永远实现不了。

高级生命，拜天所赐

那么真核细胞是如何突破这个困境的呢？答曰：通过获得线粒体。

大约在距今20亿年前，一个单细胞里不知怎么回事钻进了一个细菌。并且这个细菌没被它吃掉，竟然在它体内繁殖起来。当这个细胞一分为二，寄宿在其体内的这些细菌也分成两半，所以细菌的后代依然寄宿在细胞的后代身上，形成一种共生的关系。没想到这些细胞因祸得福，比起别的细胞来，更具生存优势，所以在弱肉强食的世界上逐渐壮大起来。

这样，一代又一代，这些共生的细菌逐渐进化成了细胞里微小的能量产生器――线粒体。线粒体既包含有制造能量所需的膜。而且，它们还沿着这一既定角色越变越小，任何多余的东西都被统统抛弃，最初大约有3000个基因，最后只剩下40个。

对于宿主细胞，那又是另一回事。当线粒体的基因组缩小的时候，每个宿主基因分配到的可以利用的能量却在不断增加。受益于一群线粒体的“服侍”，它得以自由地扩充自己的基因组和长得更大。

基因组的扩大为复杂生命的进化提供了物质基础，使细胞变复杂成了可能。

这样看来，复杂生命的出现，完全维系于一个非常偶然的事件――一个单细胞获得了另一个单细胞！这意味着单细胞生物并非必定能进化成复杂的多细胞生命。永不停歇的自然选择，在过去的数十亿年里，作用于无以数计的细菌，但这并没有导致复杂生命从它们中涌现。细菌或许仅仅因为体内缺少一个线粒体，于是它们好像陷入了进化的陷阱，左冲右突也出不来，而多细胞生物则全靠偶然和侥幸才逃离这口陷阱。

人类，是宇宙唯一的精灵

经过这样一番探索，现在，我们可以对许多问题做出回答了。

宇宙中低级生命出现的概率有多大？由于构建单细胞的材料――水、橄榄石和CO2――在宇宙中的存在是如此普遍，所以我们有理由相信，生命在宇宙中并不是地球的“专利”，在外星发现低级生命，应该是意料之中和情理之中的事情。

篇2

关键词：结直肠癌；治疗结直肠癌为恶性肿瘤疾病中比较常见的一种，其发病率在世界范围内位于恶性肿瘤发病率第四位，相关病死率第2位[1]。其发病因素很多，很多情况下内外交互。其外因一般为物理、化学、生物等致癌因素，主要与人的生活状况、工作条件、饮食习惯等有关；内在原因主要为遗传因素。在我国，随着近几年来国家经济和社会的快速发展，人民生活节奏加快、工作压力增大以及饮食习惯的改变都是诱发结直肠癌病发的主要原因，在我国结直肠癌的发病率呈逐年升高趋势。另一方面，由于结直肠癌早期症状不明显，主要为胃肠道不适，确诊困难，多数患者确诊时已为癌症中晚期，给治疗带增加了困难，也提高了治疗后肿瘤复发及转移的几率，这些都导致患者术后生存率低。本篇从临床外科角度出发，分别从确诊方法、治疗方法和转移治疗这几个临床治疗的难点综述了近年来结直肠癌治疗的进展。

1诊断方法

结直肠癌早期症状不明显，一般性只体现为胃肠道不适等，其病灶部位多，这些都给早期的确诊带来了极大的困难，在临床上一直都缺乏比较有效可靠的早期诊断方法。

1.1基因芯片技术近年来由于基因技术的日益成熟，在临床上基因芯片技术由于其精确性已被广泛用于基因多态性分析和基因表达谱分析等方面。基因芯片是一种DNA分析技术，其基本原理是将大量已知的DN段按一定的排列顺序固定到固体载体上，形成DNA矩阵，同法将患者的DNA固定至固体载体上，通过体外转录等技术将荧光标记分子掺入至两份DNA当中分别做成DNA矩阵和样品DNA，使用扫描仪对样品DNA和DNA矩阵进行扫描，通过计算机对两者分析两者各点阵间荧光强度的不同从而得到诊断所需的基因表达信息，其分析结果具有高效性和可靠性。

颜登国等[2]在2012年的一份报告中指出通过基因芯片技术能够通过检测患者免疫基因的改变确定其病灶是否出现转移。这份报告为结直肠癌转移的确诊提供了理论依据。Melotte等[3]利用此技术通过对结直肠癌患者粪便中DNA的检测，发现片段中NDRG4基因启动子甲基化发生率较正常DN段有特异性变化，此项发现很可能在今后成为早期结直肠癌临床确诊的主要检测途径。

1.2粪便隐血试验消化道恶性肿瘤早期，出现微量出血可能是唯一的明显症状。因此粪便隐血试验是早期确诊的重要手段之一，其具有经济、患者无痛苦等优点。正常人试验结果为阴性，消化性溃疡患者呈阳性，阳性率为40%~70%且呈间断性，消化道癌症患者阳性率则高达95%。由此可见此种手段具有良好的在区分消化道癌症与普通消化道疾病时有一定的特异性。但此种手段不能完全确诊，建议结合其他手段如结肠镜、CT结肠成像进行联合确诊。对高危人建议1年至少进行一次此种检测，以提高临床检测率。

2治疗方法

目前手术治疗仍旧为直肠癌治疗的主要临床手段，其目的在于切除病灶部位，但由于结直肠癌病灶部位复杂，手术根除率低，且在我国结直肠癌患者主要为中晚期患者，术后5年存活率仅为50%左右，复发率在60%~80%，且仅有10%~20%的患者具备二期手术的条件。目前结直肠癌治疗手段正向着生物免疫治疗的方向发展。

2.1 CLS多细胞免疫治疗CLS多细胞免疫治疗是在原有的生物免疫治疗手段的最新突破，此种技术已运用于临床，其具有杀伤肿瘤的细胞活性更大、靶向性更强等优点。多细胞治疗是在原先DC+CIK细胞免疫治疗基础上增加 NK细胞 、 γδT细胞 、 CD3AK细胞 三种细胞，通过5种细胞联合治疗，相互协作，互通有无，最终将癌细胞杀伤，对患者病情进行有效控制，目前CLS多细胞免疫治疗已成为癌症治疗最为有效的技术手段。是一种有效抑制肿瘤的生长、转移、复发的治疗手段。

在治疗原理方面CLS多细胞免疫治疗和DC+CIK细胞一样，都是通过采集患者外周血液中的单个细胞核，在GMP实验室内对细胞进行分离，诱导，扩增，激活等操作，培养出高品质的细胞，然后将这些细胞分多次回输到患者体内。

CLS多细胞免疫治疗主要是通过 DC细胞 、 CIK细胞 、NK细胞、γδT细胞和CD3AK细胞，这种组合在世界范围内被认可为最经典组合细胞，在治疗癌症的效果方面非常显著。组合的具体分工为：DC细胞最先进入人体机体对其免疫系统进行调动，标记肿瘤抗原，在此作用下使得免疫细胞群CIK细胞、NK细胞、γδT细胞和CD3AK细胞可以对肿瘤细胞进行杀伤;CIK细胞具有广谱的癌细胞杀伤功能，对被标记的癌细胞进行广泛杀伤;NK细胞在具有有效杀伤肿瘤干细胞作用的同时也具有杀伤成熟癌细胞功能;γδT细胞在杀伤癌细胞的同时又对DC细胞的作用进行补充，对DC无法识别的癌细胞进行标记杀伤;CD3AK细胞针对病毒癌细胞具有超强杀伤力。

CLS多细胞免疫治疗目前是世界上治疗肿瘤的最新技术，是继手术、放疗及 化疗后肿瘤治疗的第四种模式。其具有治愈率高、转移复发率低、无毒副作用、能够最大程度延长患者存活时间等特点

2.2 CEA免疫治疗癌胚抗原（CEA）是一种糖蛋白，在传统治疗中，CEA一直作为确诊结直肠癌的一个参考因素，人体内的CEA含量对结直肠癌细胞的聚集、凋亡等生物特性有着重要影响，结直肠癌变组织CEA含量较周围正常组织高30%~62%。近几年对CEA的研究已经不仅仅局限于临床诊断和术后检测，Ojima等[4]利用CEA与单核细胞集落刺激因子基因、IL-12基因等的联合作用，成功说明我们确实能够通过CEA来效抑制癌细胞的生长，虽然目前此类技术仍处于研究阶段，但进展令人鼓舞。

3转移治疗

结直肠癌肝转移是结直肠癌患者术后比较常见的复发转移情况，复发患者中一般只有10%~25%适合二期治疗。由于肝脏往往是结直肠癌症的唯一转移病灶，目前临床上仍旧以手术治疗为主。

术中联合射频治疗是一种以传统手术为基础的改进型治疗方案，传统的手术是直接切除病灶，此种治疗方法在旨在使得病灶组织坏死。其原理为利用影像引导技术将热传导探头引导至病灶组织，使其凝固坏死，最终达到肿瘤治愈的目的，但其相比于传统的病灶切除，存活率低，但治疗操作简单，患者甚至可以不住院治疗，此种治疗手段比较使用了转移灶分散或者转移灶较小的结直肠癌肝转移的治疗。对于转移治疗，大量的临床案例分析，单一的病灶切除并非最佳治疗方案，往往需要结合其自身转移灶情况进行外科切除、化疗、射频治疗等手段联合治疗，以延长患者的生存期。

4讨论

近年来我国经济、社会发展迅速，在给人们带来福祉的同时，人们的工作压力、生活规律、饮食习惯等都使得越来越多的人成为了结直肠癌的高危人群[5]。人民对癌症的认识不清，预防、重视不足，以及结直肠癌早期症状不明显的特点导致了多数临床案例为中晚期，使得患者的术后存活率大幅降低。近年来对于结直肠癌的确诊、治疗等方面的研究成果令人振奋，尤其是最近几年，生物、基因技术的发展，使得更多有效的技术得以运用到结直肠癌的有关治疗当中，结直肠癌的整体治疗方案正朝着确诊早、治疗顺应性好、术后复发少、患者存活率高的良性方面快速发展。

参考文献：

[1]颜登国,王国栋,程海玉. 基因芯片技术分析结直肠癌肝转移患者免疫基因表达的变化[J]. 中国普外基础与临床杂志,2012,11(19):1182-1186.

[2]毛英. 结直肠癌诊断新进展[J]. 医学信息(中旬刊),2011,05:2012.

[3]刘竞芳,于海华,夏立建. 直肠腔内超声分期在早期直肠癌局部切除术中的应用[J]. 中华肿瘤防治杂志,2010,21(17):1786-1787.

[4]李召海,夏立建,王朋,等. ERUS与EUS对直肠肿瘤浸润深度分期的对比研究[J]. 青岛医药卫生,2013,01(45):22-25.

[5]何美林,罗开元.放射性粒子植入治疗结直肠癌的研究进展[J].医学综述,2012,03(18):359-361.

篇3

【摘要】 目的： 探讨COX2和VEGF在肝癌多细胞球体（MCS）中的表达与肝癌群集耐药的关系. 方法： 以liquid overlay技术获得肝癌HepG2多细胞球体为模型，采用透射电镜和扫描电镜比较单层细胞与MCS的形态学差异；采用MTT法和流式细胞技术比较ADM和5FU对单层细胞和MCS的生长抑制率和细胞凋亡率；采用免疫组化和图像分析技术比较COX2和VEGF在单层细胞和多细胞球体表达的差异. 结果： 与单层细胞相比，多细胞球体细胞间黏附广泛而紧密，可见中间连接和桥粒连接. 不同浓度的ADM和5FU作用48 h，MCS细胞的生长抑制率和细胞凋亡率均低于单层细胞，差异有统计学意义（P

【关键词】 肝癌；群集耐药；环氧化酶2；血管内皮生长因子

0引言

肿瘤细胞出现耐药现象是肿瘤化疗失败的主要原因之一. 三维细胞培养比平面细胞培养更能反映体内肿瘤的情况［1］. 我们检测肝癌多细胞球体（multicellular spheroids，MCS）对阿霉素（adriamycin，ADM）和5氟脲嘧啶（5fluorouracil，5FU）的耐药性以及环氧化酶2（cyclooxygenase2，COX2）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）在肝癌群集耐药（multicellular resistance，MCR）中的表达的关系，探讨肝癌MCS的耐药机制.

1材料和方法

1.1材料人肝癌HepG2细胞购自美国ATCC，由本室保存；RPMI 1640培养液购自Gibco公司；噻唑兰（MTT）和二甲基亚砜（DMSO）购自Sigma公司；Annexin VFITC试剂盒购自晶美生物公司；COX2鼠抗人mAb和VEGF鼠抗人mAb购自Santa Cruz公司. 透射电镜（Hitachi，H600）；扫描电镜（JEOL，JSM840）；高通量多功能微板测试系统（BMG，PolarStar OPTIMA）；流式细胞仪（BD，FALS Calibar）；图像信号采集与分析系统（Leica，Q550CW）. 细胞平面培养采用常规方法，多细胞球体采用liquid overlay技术获得［2］，先将20 g/L琼脂糖0.5 mL在6孔板上铺一薄层，冷却后接种HepG2细胞（1×106/L） 2 mL，每48 h半量换液1次，4 d后形成MCS.

1.2方法

1.2.1细胞超微结构观察取平面细胞和MCS，置于25 g/L戊二醛固定液中4℃固定2 h，10 g/L四氧化锇固定液4℃后固定2 h，乙醇梯度脱水，置换，切片，喷金后用透射电镜和扫描电镜观察.

1.2.2细胞抑制率的检测将细胞接种于96孔板中，在不同浓度ADM和5FU作用48 h后，每孔加入5 g/L MTT 20 μL，继续孵育4 h后弃上清，每孔加入150 μL DMSO振荡5 min，于492 nm波长处检测每孔A值，以不加药物组为空白对照，计算细胞抑制率. 细胞抑制率（%）=［(1-实验组A值)/对照组A值］×100%.

1.2.3细胞凋亡的检测单层细胞和MCS分别经不同浓度ADM和5FU作用48 h后收集，按照试剂盒说明书加入Annexin VFITC和PI，避光染色15 min后，上机检测细胞凋亡率.

1.2.4检测COX2和VEGF的表达单层细胞制作细胞爬片，40 g/L多聚甲醛固定20 min后备用. MCS 40 g/L多聚甲醛固定1 h后，乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，常规切片后备用. 根据试剂盒说明进行免疫组化染色，阴性对照用PBS代替一抗. 用Leica Q550cw图像信号采集与分析系统在统一光强下随机选择10个视野（10×20）计算平均灰度值，灰度值越小，阳性染色越强，表明免疫反应性越高.

统计学处理: 采用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析. 计量指标以x±s表示，用COX2和VEGF的灰度值表示表达强度，组间比较用方差分析，P

2结果

2.1单层细胞和MCS的形态学特点单层HepG2细胞贴壁生长，细胞表面有较多的微绒毛样突起，细胞间隙较大（图1A），细胞间连接少见，仅见一类似紧密连接样的结构（图1B）. MCS悬浮生长，细胞相互聚集并迅速增殖，形成细胞数目不等的球形多细胞聚集体，具有三维的结构特征，于培养后4 d直径达到200 μm左右(图1C)，细胞间黏附广泛而紧密，可见桥粒连接和中间连接（图1D）.

2.2单层细胞和MCS细胞抑制率的比较MTT实验结果表明，除0.15625 mg/L组以外，经0.3125，0.625，1.25和2.5 mg/L的ADM作用48 h后，MCS的细胞抑制率低于单层细胞（P

2.3单层细胞和MCS细胞凋亡的比较经0.5，1.0，2.0 mg/L ADM作用48 h后，MCS的细胞凋亡率低于单层细胞（P

A: 扫描电镜下单层细胞形态（×1000）; B: 透射电镜下单层细胞形态（×3000）; C: 扫描电镜下MCS形态（×370）;D: 透射电镜下MCS形态（×60 000）

2.4COX2和VEGF的表达差异COX2和VEGF主要在胞质表达，呈棕黄色颗粒，对表达阳性的样本进行图像分析，测平均灰度值作为表达强度的量化指标. 将单层细胞培养成MCS时，COX2和VEGF的表达均增高（P

A: COX在单层细胞中的表达; B: COX在MCS中的表达; C: VEGF在单层细胞中的表达; D: VEGF在MCS中的表达.

图4COX2和VEGF在单层细胞和MCS中的表达×200

3讨论

肝癌耐药是影响化疗疗效和患者预后的重要原因. 尽管对于肿瘤耐药的研究，已经有了很大的进展，如MDR基因的发现，但是这些都是平面培养的结果，忽略了肿瘤细胞与细胞之间，细胞与基质之间的相互影响. 多细胞球体在组织结构上与实体瘤相似，体外培养简单方便，是研究实体瘤的良好模型，MCS的耐药现象已经在多种肿瘤中得到证实［3］. 本研究表明，将肝癌HepG2细胞三维培养，当细胞相互黏附成为较致密的多细胞球体时，细胞与细胞之间的连接结构明显增多，细胞间的相互作用增强；同时细胞抑制率、细胞凋亡率的检测提示其对ADM和5FU产生明显耐药. 这些说明我们所建立的肝癌群集耐药模型是成功的.

目前，已经提出许多机制来解释MCR［4］：①MCS中细胞具有不均质性，相对静止状态细胞的增多，使得对化疗敏感的细胞数量减少；②细胞间的黏附作用可以抑制细胞凋亡的发生，从而产生耐药；③MCS的环境引起的耐药相关基因的表达. COX2抑制剂可以通过激活死亡受体信号途径，caspase途径和线粒体途径诱导肝癌细胞凋亡［5］.可见COX2的过度表达改变了细胞某些增殖和凋亡相关基因的表达，从而促进了肿瘤恶性行为的发生. Liu等［6］用CoCl2诱导几种前列腺癌细胞株VEGF表达的上调幅度与COX2的上调幅度基本一致，且选择性COX2抑制剂NS398可使VEGF的表达受抑，表明COX2的表达和VEGF相关. 研究表明，在白血病细胞中，VEGF可以诱导抗凋亡因子Bcl2的表达，从而抑制凋亡［7］.

在本研究中，COX2和VEGF在MCS中的表达明显高于单层细胞，提示这可能是导致肝癌HepG2细胞MCR的重要原因之一. 当单层细胞黏附聚集成致密的多细胞球体时，细胞间连接的增多，MCS中心区缺氧的发生，环境因素的改变可能导致了COX2和VEGF表达的增加，从而促进了细胞增殖，抑制了细胞凋亡，参与了MCR的发生.

参考文献

［1］ Schmeichel KL， Bissell MJ. Modeling tissuespecific signaling and organ function in three dimensions［J］. J Cell Sci， 2003， 116(12): 2377-2388.

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［3］ Xing H， Wang S， Hu K， et al. Effect of the cyclindependent kinases inhibitor p27 on resistance of ovarian cancer multicellular spheroids to anticancer chemotherapy［J］. J Cancer Res Clin Oncol， 2005， 131(8): 511-519.

［4］ Kim JB. Threedimensional tissue culture models in cancer biology［J］. Semin Cancer Biol， 2005， 15(5): 365-377.

［5］ Kern MA， Haugg AM， Koch AF， et al. Cyclooxygenase2 inhibition induces apoptosis signaling via death receptors and mitochondria in hepatocellular carcinoma［J］. Cancer Res， 2006， 66(14): 7059-7066.

篇4

【关键词】原核细胞 真核细胞 基因表达 mRNA DNA 转录和翻译

【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）31-0129-01

在高中生物中谈到的基因表达也就是基因控制蛋白质的合成。蛋白质合成分两个过程――转录和翻译。真核生物和原核生物基因表达的区别与基因结构及细胞结构有一定的关系。

一 真核生物和原核物体内基因表达的区别

转录的模板是DAN（基因）有义的一条链，所以首先要了解真核生物和原核生物的基因结构。

第一，真核生物的基因结构有编码区和非编码区。编码区能编码蛋白质，非编码区不编码蛋白质，但编码蛋白质过程中具有调控作用。真核生物的基因编码区是不连续的有间隔的，两个外显子之间有一个内含子，外显子编码蛋白质，内含子不编码蛋白质。

我们上面谈到真核生物和原核生物基因结构特点真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使RNA必须经加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的RNA。而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子，因此，转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。

真核生物和原核生物的基因表达过程时空上的区别主要由细胞结构来决定的。真核生物有细胞核，核膜将核质与细胞质隔开，因此，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。可见其转录和翻译具有时间和空间上的分隔。原核生物体细胞没有核膜包被的真正细胞核，所以原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间、同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。如大肠杆菌乳糖分解代谢过程中，三个结构基因的转录和翻译就是同时在细胞质中进行的。

原核生物和真核生物的基因表达不单单是转录和翻译上的区别，还有真核生物大多是多细胞生物，个体发育过程中要发生细胞分化。分化是不同的基因特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些基因，都是在严格调控作用下进行的。基因的这种特异性表达的调控机制也是真核生物所特有的。

二 真核生物基因表达调控的过程与原核生物的共同之处

篇5

动物细胞融合与单克隆抗体考点是动物细胞工程的重点内容，该考点既是当今生物科技的热点，也是社会热点，与现代农业、医学及人们的生活有着密切联系，在近几年的高考中，地位越来越重要。

高考以考查学生的综合能力为主，因此考查此部分内容时常以细胞工程等重要成果为背景命题，以图解形式呈现，考查动物细胞融合和单克隆抗体制备的思路、方法、过程、应用以及解读信息、解决实际问题的能力；也常与蛋白质、中心法则、遗传和变异、免疫、基因工程、动物细胞培养、胚胎工程等考点融合在一起命题。

命题主要以中低难度为主，考生要注意结合题干信息用专业术语答题。试题常结合最新科技成果以科普信息题的形式出现，尽管起点非常高，但落脚点很低，容易作答。试题一般由事件、信息、问题三部分组成，信息是其中的核心，教材中的相关知识是回答的依据。

■ 二、 动物细胞融合与单克隆抗体考点解析

（一） 动物细胞融合

动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。

1. 诱导方法

（1） 物理法：包括离心、振动、电激等。（2） 化学法：常用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（3） 生物法：即用灭活的病毒诱导，其原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞融合。病毒灭活后丧失感染性，不感染细胞，但保留融合活性，从而诱导细胞融合。

2. 动物细胞融合的类型

（1） 按融合原因分：自发融合（如受精作用）和人工诱导融合（如杂交瘤细胞）。

（2） 按融合细胞的数量分：两个细胞的融合和多个细胞的融合。

（3） 按融合细胞的遗传性分：自体融合（由同一亲本的细胞发生融合，形成的杂交细胞称为同核体）和异体融合（由不同亲本的细胞发生融合，形成的杂交细胞称为异核体）。

■ 例1 下列关于现代生物技术应用的叙述中，错误的是（ ）

A. 蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质

B. 体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体

C. 植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒

D. 动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育

■ 答案 B

3. 动物细胞的融合过程

细胞与组织不同，不排斥异类，不仅是同种的、异种的，甚至是动物细胞和植物细胞之间也能发生细胞融合，但融合后的细胞常发生染色体丢失现象，亲缘关系越远，丢失现象越严重，所以植物体细胞杂交获得的杂种植株番茄――马铃薯没有如预期那样地上长番茄、地下结马铃薯。动物细胞融合常操作的是两个同种动物亲本的体细胞融合，主要目的是获得两个动物细胞融合后形成的单核杂交细胞（异核体），如小鼠杂交瘤细胞。

（1） 杂交细胞筛选：细胞融合后的混合物中有多种类型的细胞：从融合细胞的数量而言，有未融合的两亲本细胞、两两融合细胞、多细胞融合细胞；从融合细胞的遗传性而言，有同核体和异核体。多细胞融合细胞存活时间短，一般只有十多天，因此可用合适的选择培养基来淘汰未融合细胞和同核体，从而获得两两融合的异核体杂交细胞。

（2） 杂交细胞克隆：由于获得的杂交细胞数量少且杂交细胞在分裂过程中容易发生染色体丢失、基因突变等变异，因此需对杂交细胞进行细胞培养，从中获得大量符合要求的杂交细胞。

融合过程中，先发生细胞膜融合，然后细胞质融合，细胞核最后融合（经第一次有丝分裂，两个细胞的染色体即合并在一个细胞核内，形成杂交细胞）。

4. 动物细胞融合完成的标志：两个细胞的细胞核融合为一个细胞核。

5. 动物细胞融合的结果：由于是两个二倍体动物的体细胞的两两融合，所以获得的杂交细胞为四倍体，染色体数为两亲本细胞染色体之和。

6. 植物体细胞杂交与动物细胞融合比较见下表。

7. 动物细胞融合的意义

（1） 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。

（2） 是研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。

（3） 利用细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径。

（二） 单克隆抗体

每一个B淋巴细胞（文指浆细胞）只能分泌针对一种抗原决定簇的特异性抗体，因此由单个B淋巴细胞克隆（分裂增殖）形成的细胞群就能获得大量的、化学性质单一、特异性强的抗体，称为单克隆抗体。

1. 制备原理

（1） 免疫原理：经特定抗原免疫后，B淋巴细胞产生特异性抗体。

（2） 细胞融合原理：利用灭活病毒等的诱导作用使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。

（3） 动物细胞培养技术：对杂交瘤细胞进行体内、体外培养。

■ 例2 老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β-淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降。某些基因的突变会导致β-淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是（ ）

A. 胚胎移植技术 B. 胚胎干细胞技术

C. 单克隆抗体技术 D. 基因治疗技术

■ 答案 A

■ 解析 胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序，与治疗老年痴呆症无关。胚胎干细胞具有发育的全能性，可用于治疗由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，成人的神经元不再具有分裂增生能力，因此可诱导胚胎干细胞增殖、分化产生新的神经元来治疗老年痴呆症。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高和能大量制备的优点，可用于免疫治疗，提高人的免疫能力。基因治疗是治疗遗传病的最有效手段；另外也可对致病基因修饰或敲除来治疗遗传病。老年痴呆症主要与14号染色体上的基因有关，是一种遗传病。

2. 制备过程

3. 单克隆抗体制备过程中出现的三只小鼠

一只小鼠被特定抗原免疫后用来提取能产生特异性抗体的B淋巴细胞，另一只同品系小鼠提供骨髓瘤细胞，这两类细胞经过细胞融合后得到既能迅速大量增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞，然后把杂交瘤细胞注射到另一只同品系小鼠或无胸腺裸鼠（避免注射后的排斥反应）的腹腔内进行体内培养，从而生产大量单克隆抗体。

4. 单克隆抗体制备过程中至少要经过两次筛选

第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，常采用HAT选择性培养液。给一只小鼠注射特定抗原，鉴定免疫小鼠能产生所需特定抗体后，从免疫小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞。从另一只小鼠获得经诱导突变形成的代谢缺陷型骨髓瘤细胞，如缺乏次黄嘌呤―鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶（HPRT）或核苷激酶（TK）。然后用聚乙二醇（PEG）或灭活的病毒等诱导动物细胞融合，这时在培养液中有多种形式的细胞存在：未融合的两亲本细胞（B淋巴细胞、骨髓瘤细胞）、两两融合细胞（BB融合细胞、瘤瘤融合细胞、杂交瘤细胞）和多细胞融合细胞。在HAT选择性培养液中，B淋巴细胞和BB融合细胞由于不具增殖能力，存活时间短；骨髓瘤细胞和瘤瘤融合细胞尽管具有无限增殖能力但因代谢缺陷而很快死亡；多细胞融合细胞存活时间也短；只有杂交瘤细胞既具有无限增殖能力，又没有代谢缺陷，能长期存活并增殖，从而被筛选出来。

第二次筛选的目的是获得能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞，常采用有限稀释克隆细胞的方法。由于免疫动物体内的B淋巴细胞种类繁多，从而第一次筛选后获得的杂交瘤细胞种类也繁多，必须进行第二次筛选，以选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞。依据抗原―抗体特异性结合的免疫学原理，将杂交瘤细胞多倍稀释，进行细胞培养让其增殖，其产生的抗体即为单克隆抗体。

5. 杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。

6. 单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、能大量制备。

7. 获取单克隆抗体的场所

（1） 体内生产：常在小鼠或其他动物腹腔中培养，方法简便，从动物腹水中提取单克隆抗体，腹水中混有小鼠自身的各种杂蛋白（包括其他抗体），需要提纯。

（2） 体外生产：常在培养液中进行杂交瘤细胞的培养，从培养液中提取单克隆抗体，培养麻烦，但纯度高。

8. 单克隆抗体的应用

（1） 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与特定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。如肿瘤定位诊断：放射性同位素标记的抗体特定的肿瘤细胞。

（2） 用于治疗疾病和运载药物：如用于癌症治疗的“生物导弹”，由抗癌细胞的单克隆抗体和放射性同位素、化学药物或细胞毒素两部分组成，依据抗原―抗体特异性结合的原理，单克隆抗体能与癌细胞特异性结合，起导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置，而携带的药物则起到杀死癌细胞的作用。这样既不损伤正常细胞，又减少用药剂量，疗效高、毒副作用小。

■ 例3 人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，且疾苗生产和抗体制备的流程之一如下图：

请回答：

（1） 过程①代表的是__________。

（2） 过程②构建A基因表达载体时，必须使用________和________两种工具酶。

（3） 过程③采用的实验技术是________，获得的X是________。

（4） 对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的______所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行______比较；或用图中的______进行特异性结合检测。

■ 答案 （1） 逆转录 （2） 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 （3） 细胞融合

杂交瘤细胞 （4） A蛋白 核酸（基因）序列

抗A蛋白的单克隆抗体

■ 解析 本题以图片形式展示了疫苗的生产和单克隆抗体制备的过程，考查了中心法则及其发展、基因工程、动物细胞工程等现代生物科技。

（1） RNA病毒中有些进行RNA自我复制，有些则进行逆转录，图中①代表的是逆转录过程，属于中心法则的发展。（2） 基因工程的基本步骤有4步：提取目的基因构建基因表达载体导入受体细胞目的基因的检测和表达。构建基因表达载体时，对目的基因和质粒（运载体）都要用限制性内切酶切割（常使用同一种限制性内切酶，切割后露出相同的黏性末端，便于两个DN段的DNA单链之间碱基互补配对），再通过DNA连接酶把两者连接在一起，构建重组质粒（基因表达载体）。（3） 过程③是将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合的过程，先进行第一次筛选获得杂交瘤细胞，然后进行第二次筛选，获得能产生抗A蛋白抗体的杂交瘤细胞，从而来制备抗A蛋白的单克隆抗体。（4） 考查了免疫预防和确诊疑似患者的方法。题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要抗原，因此可选用基因工程生产的A蛋白制备疫苗来进行免疫预防，注射后人体获得针对该病毒的抗体和记忆细胞，达到保护易感者控制传染病传播的目的；确诊时为判断该病毒是否为题定的RNA病毒，既可以对病毒的RNA进行核酸序列的比对，也可以利用抗A蛋白的单克隆抗体与A蛋白抗原的特异性结合，判断病毒表面是否有A蛋白的存在，从而进一步检测是否为特定的RNA病毒。

■ 巩固训练

1. 单克隆抗体（单抗）实质上是单个浆细胞通过克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的免疫球蛋白。下列有关叙述中，错误的是（ ）

A. 单抗作为生物导弹能定向到达癌细胞所在部位

B. 单抗制备的过程要用到动物细胞培养和细胞融合技术

C. 在单抗制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选

D. 只有用物理或化学方法的诱导，才能促使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞

2. 下列关于植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是（ ）

A. 纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理――酶的专一性

B. 植物组织培养和动物细胞培养――细胞的全能性

C. 原生质体融合和动物细胞融合――生物膜的流动性

D. 紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养――细胞分裂

3. 科研人员将抗癌药物连接在单克隆抗体上制成“生物导弹”用于癌症治疗。“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是“杀伤性弹头”，分析下列有关叙述，其中不正确的是（ ）

A. “瞄准装置”由识别肿瘤的单克隆抗体组成

B. “弹头”由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成

C. “弹头”中的药物有选择杀伤肿瘤细胞的功能

D. “生物导弹”的制备应用了细胞工程技术

4. 下图是制备分泌抗X抗体的过程，据图回答问题：

（1） 将___________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得淋巴细胞，其中至少有1个淋巴细胞能产生抗该抗原的抗体。

（2） 在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有_________________、_____________________的特性。

（3） 由图中可看出，单克隆抗体制备过程运用了__________和___________的动物细胞工程技术手段，前者常用的诱导方法与诱导植物原生质体融合不同的是可用________诱导。

（4） 动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基有所不同的是，还含有____________。

（5） 在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用_________处理离体组织细胞使之分散开。

（6） 图中有两次筛选过程，其中步骤④的目的是筛选出______________，步骤⑤⑥的目的是筛选出__________________。

（7） _____________技术是单克隆抗体技术的基础。

（8） 杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是___________。

■ 参考答案

1. D 2. B 3. C

篇6

1 教材分析及设计思路

“水中的藻类植物”是苏科版七年级下册第十章第二节的内容。这部分内容看似简单，却起着承上启下的作用，尤为重要。一方面，它是继第一节“水中的动物”之后对水中生物的继续研究；另一方面藻类植物特征的学习又为下一章“地面上的植物”作了很好的铺垫。

教材从生活在海洋中的藻类――海带和紫菜出发，并通过水绵的观察实验概述出藻类植物的主要特征，最后以举例的方式概述藻类植物与人类生活的关系。此部分内容较少，但学生对于藻类植物的主要特征理解起来比较抽象，因此设计了以下活动来促进学生学习：

① 加入了对几种藻类标本以及实物的观察，更直观地展示出藻类植物特征。

② 在观察水绵实验中加入了对水绵永久装片的观察和另一种藻类刚毛藻的比较观察、对水绵染色后细胞核的观察以及水绵模型的制作。

③ 学生演绎“藻类植物大聚会”的小品。

2 教学目标

2.1 知识目标

综合观察比较几种常见的藻类植物概述藻类植物的主要特征；通过观察实验和模型制作，说明水绵细胞的结构特点；结合生活实际和小品活动，概述藻类植物与人类的关系。

2.2 能力目标

熟练观察技能，尝试完成“观察水绵”“制作水绵模型”的活动，在活动中提高观察、实验动手能力。

2.3 情感、态度与价值观目标

通过一系列学生活动，培养观察、实验、建构模型、探求知识的精神和合作精神；通过小品“藻类植物大聚会”关注藻类植物的生存状况，形成自觉保护生态环境的意识。

3 教学重难点

3.1 教学重点

概述藻类植物的主要特征。

3.2 教学难点

进行“观察水绵”的活动，阐述水绵的结构特点。

4 教学准备

教师制作多媒体课件，布置学生课前预习。教师准备紫菜、海带、石花菜、羊栖菜4种海藻；准备“观察水绵”实验的材料用具；准备制作水绵细胞模型的材料用具；编好小品“藻类植物大聚会”的台词。

5 教学过程

5.1 情境创设引入

学生观察衣藻的模型，观看衣藻的相关视频。教师引导学生回忆之前学过的衣藻的生活环境和结构特征，阐述衣藻就属于水中的一种藻类植物，从而激发学生学习本节内容的强烈欲望，从而引出课题――水中的藻类植物。同时教师提出问题：藻类植物都像衣藻那样微小吗？藻类植物有根、茎、叶等器官吗？藻类植物的生活环境都和衣藻一样吗？藻类植物含有叶绿素吗？能进行光合作用吗？（通过观察细胞结构阐明）藻类植物对人类有益处吗？越多越好吗？

5.2 概述藻类植物

学生活动一：观察各种藻类植物的标本，以及课前准备好的海带、紫菜、羊栖菜、石花菜几种藻类植物。结合书本P55和海带的相关视频，学生思考：藻类植物都像衣藻那样微小吗？藻类植物含有叶绿素吗？能进行光合作用吗？藻类植物有根、茎、叶等器官吗？藻类植物的生活环境都和衣藻一样吗？这样概述藻类植物主要特征。

教师活动：边设问边引导学生补充海藻的概念，简单介绍褐藻、红藻、绿藻的分类。简单阐述制作藻类植物的几个部分切片。与学生共同总结藻类植物主要特征：大部分藻类植物含叶绿素和其他辅助色素，能进行光合作用；藻类植物没有根、茎、叶等器官的分化；藻类植物大多生活在水中，其中衣藻、小球藻是生活在淡水中的单细胞藻类，海带和紫菜是生活在海洋中的多细胞藻类。

活动意图：让学生直接观察各种藻类及标本更直观，结合视频和教师阐述更具体，师生能达成共识，初步了解藻类植物的主要特征。

教师提出问题：下面要登场的是今天的主角――水绵，水绵是单细胞还是多细胞的藻类？水绵生活在哪里？我们以前接触过水绵吗？还记得恩吉尔曼的实验吗？水绵的形态结构尤其是其中的叶绿体真的长得像恩吉尔曼观察到的那样吗？

设计意图：通过一系列问题及对证明光合作用场所实验的回顾，使学生初步了解水绵，激发学生的学习兴趣，自然地过渡出下一部分内容。

5.3 观察水绵

学生活动二：通过图片了解水绵的生活环境，观察水绵，思考：水绵的颜色和形状如何？用手触摸水绵，有什么感觉？水绵是单细胞生物还是多细胞生物？水绵每个细胞形态、结构如何？水绵有没有叶绿体，什么形状，怎样排列？水绵有根、茎、叶等器官吗？

5.3.1 熟悉显微镜的使用，观察水绵的永久装片

学生回顾显微镜的使用步骤。教师强调对光的注意事项及先用低倍镜观察再用高倍镜观察的原则。学生观察水绵永久装片。

设计意图：对水绵永久装片的观察为接下来分辨水绵作好铺垫。

5.3.2 学生制作临时装片

学生完成活动单上制作藻类临时装片的方法步骤。活动单部分示意：

取 取一片洁净的___________

滴 在载玻片的中央滴一滴__________。

夹 用镊子夹__________藻类，放在水滴中，并分开展平。

盖 盖上__________。

两个学生一组，分别从1号、2号烧杯中取藻类制作成临时装片，观察后判断1号烧杯中的是水绵，2号烧杯中的是另一种藻类（刚毛藻）（图1、图2）。

教师活动：教师指导学生进行显微镜的操作，同时选取一些学生制做的临时装片并通过数码显微镜呈现，引导全班学生讨论。学生最终找出水绵，判断1号烧杯中是水绵的依据是其细胞有典型结构特点：绿色、带形、螺旋状的叶绿体。

设计意图：通过水绵与另一种藻类细胞结构的观察、比较，既直观看到了水绵细胞的叶绿体结构特点，又剖析了难点，学生通过自主探究，印象更加深刻。

5.4.3 观察水绵的细胞核

学生用碘液染色，进一步观察水绵的细胞结构――细胞核。

设计意图：这样既深入了解了水绵细胞的其他结构，又剖析了难点。

5.4.4 水绵细胞的结构

学生说出水绵细胞各部分的结构名称，完成活动单（见图3）。

教师活动：教师指导学生说出水绵细胞各部分结构。

设计意图：以学生为主体，师生共同剖析难点。

5.4.5 实验总结

学生讨论交流完成活动单。活动单部分如下所示：

水绵是一种__________色呈丝状的淡水藻类植物，用手触摸有黏滑的感觉。

水绵是__________（单/多）细胞藻类，每条水绵由许多结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵__________（有/没有）根、茎、叶等器官的分化。

水绵细胞中有__________状的叶绿体，能进行__________制造有机物。

教师活动：指导学生一一填写，并板书总结藻类植物的主要特征。

设计意图：讲练结合，既是“观察水绵”这一活动的总结，也是本节的一个总结。这样既剖析了难点，又突出了重点。

5.5 制作水绵细胞模型

学生活动三：利用教师课前准备好：塑料盒、保鲜膜、绿纸条、白色小球、剪刀等材料，两个学生一组，各显身手，制作水绵细胞模型。

教师活动：将学生做好的模型实物投影展示，师生共同交流，强调水绵叶绿体的典型结构。对做的又快又好的一组同学进行奖励。

设计意图：所谓在学中做，在做中学，通过模型制作这个拓展活动，既剖析了难点，又锻炼了学生的动手能力，充分调动了学生学习生物的积极性。同时对学生的奖励也是为引出下面的内容做好铺垫。

5.6 藻类植物与人类的关系

学生活动三：学生代表表演小品“藻类植物大聚会”。原创台词如下：

藻类植物大聚会

紫菜：大家好，我是紫菜。今天是我的生日，家里来了很多的亲戚，可热闹了！

海带：我是海带，祝你生日快乐！水绵让我带了礼物给你。

紫菜：水绵为什么自己不来？

海带：他虽然是我们的亲戚，但他在淡水中，来不了。

紫菜：哦，我怎么忘了。还想让他给我清热解毒来着。对了，那小球藻和衣藻也来不了了哦，他们含的蛋白质可多了。

海带：没关系，有我啊，我的作用大着呢。我可以食用，还含有丰富的碘，可以预防“地方性甲状腺肿大”。

紫菜：什么是“地方性甲状腺肿大”？

马尾藻：我知道我知道，就是“大脖子病”。我是马尾藻，我和海带都属于褐藻家族，我们的作用可大了，可以从我们身上提取褐藻胶和甘露醇制药、工业用、造纸用等。我还能做饲料和肥料，用处说一夜都说不完啊！

石花菜：我来了，我来了。马尾藻，你就别嗦了，我是石花菜。紫菜，祝你生日快乐！猜猜我给你带了什么礼物？

紫菜：你也是我的亲戚吗？

石花菜：气死我了，你连我都不认识了，我和你可都是红藻家族的呀，我们都可以食用，味道可鲜美了！

紫菜：哦，想起来了，你肯定也和我们一样都没有根、茎、叶。

石花菜：是啊，是啊。我身上还能提取琼脂用来做果冻呢。猜出来我给你带的是什么礼物了吧。

紫菜：肯定是果冻吧。

石花菜：答对了。

海带：紫菜，我看大家都来的差不多了，要不我们就开始生日宴会吧。

紫菜：好的。让我们一起来尽情享受阳光，发挥我们最大的功效――光合作用制造氧气吧。

大家一起说：好啊，好啊，最好再把这里的水质改善改善。

马尾藻：我看大家聚一聚就赶紧散了吧，去给鱼类做饵料，不然我们这么多藻类一直聚在一快可不得了。石花菜，你说是吧？

石花菜：是啊，我们太多，繁殖的太快对人类可就没那么多好处了，对了，人们管那叫“赤潮”还是“水华”来着？

紫菜：是“水华”。

海带：是“赤潮”。

紫菜：“水华”。

海带：“赤潮”。

紫菜：“水华”。

海带：“赤潮”……

教师活动：组织学生表演。引导学生总结藻类植物与人类的关系，简单讲解“赤潮”与“水华”的区别。安排学生课后查阅有关资料，了解引发海洋“赤潮”或湖泊“水华”的原因及治理办法，为下节课的交流与探讨做准备。

设计意图：用小品活动代替简单枯燥的呈现，使课堂气氛相对活跃，同时既很好地道出藻类与人类的关系，又强调了藻类的一些主要特征，是一个总结性的收尾。

5.7 板书设计（略）

篇7

关键词：高中生物；心理发展；认知能力

许多刚升入高一的学生都有这样的体会，他们在语数外理化等诸多学科的学习上一般较容易获得成就感，可在生物学习上却往往事与愿违。究其根源笔者认为，高中生物的学科起跑点较特殊是主要原因。以人教版教材而言，一开始就要深入学习细胞这一玄奥的内容，让不少学生遇到了难以跨越的高度，降低了学好生物的热情。而且，没有掌握好“细胞”内容，又会影响到新陈代谢、遗传变异和细胞工程等部分的学习，甚至导致整个高中生物学习的困难。怎样使初高中生物教学顺利衔接，帮助学生尽快适应高中学习，文章试从寻找问题和力求突破两方面谈谈思考与探索。

1 起步的障碍

1.1 初、高中生心理发展的层次差别

刚升入高一的学生虽然在年龄上已划到青年初期，其实在心理发展的程度上还是接近于初中生。他们对于高中生物的难度大、较抽象的特点缺乏足够的思想准备和心理接受能力，在心理方面形成了台阶。

1.2 初、高中生学习方法的能力差别

而刚迈进高一门槛的学生现状却是：相对薄弱的动手操作技能和缺乏对科学研究方法的领悟，使得学生不能整体理解细胞内容的研究。另外，教材知识与当今细胞科学发展相差较远，不能满足求知欲望强烈学生的需要，不少学生可以利用现代信息技术查找资料，但对细胞各章节知识之间的联系认识不足，学生自身的知识和能力水平不够，又影响了相关信息的收集，限制了学生对生命科学前沿知识的认识，不能更有效地学习。

1.3 初、高中生物课程学习的标准差别

高中课程标准对发展学生探究能力也提出了更高更为明确的目标：要求学生不仅能发现问题，还要能分析与研究相关问题；探究实验的设计，更注重科学性和严密性，并要求学生能考虑实验的可操作性；另外要求学生能利用数学方法处理、解释数据。相对初中生用现象分析问题的做法，这是一个从现象到理论的升华；关于探究的结果初中只要求得出结论并能够表达即可，而高中课标则特别指出“用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点”，并能“利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改”。这些无疑都加大了学生学习的难度。

1.4 初、高中生物内容编排的深度差别

高一新生缺乏对较多细胞知识的感性认识，导致对微观结构认识的困难。又缺乏生物个体水平的知识、化学和物理知识以及辅助的生活经验支撑，遭遇学习的难点。

1.5 初、高中教材呈现表达的方式差别

高中教材要求学生具有较强的抽象和概括能力，课文虽有配图仍以叙述为主，如真核细胞的立体构像、细胞膜的流动镶嵌模型建构，细胞膜的选择透过性，物质进出细胞的方式特点，各细胞器的亚显微结构功能，细胞核中DNA、染色质和染色体的关系，细胞各部分的结构特点与功能的适应，都必须在相关的资料分析和实验论证及特征描述的前题下，学生通过自己的理解，合理的再现。尽管教科书也有改进，大多彩色，图文并茂，再加上多媒体课件辅助教学，但毕竟缺少真实、具体的形象思维的支持，加以众多的新的抽象概念同时出现，这对高一学生来说是思维上一次质的飞跃，不能很快适应的学生就会造成学习困难。形成学习细胞分子水平内容的障碍。

2 突破的方向

2.1 注重学生认知的能力发展

学生思维能力的强弱与他对教学内容的理解深度是密切相联的。教师在日常教学中不仅要求学生熟记生物专用术语、公式和重要的生物概念，更要求学生准确地理解阐述这些内容。比如课文中对膜的选择透过性的定义理解，要引导学生了解方式、特点并具备一定的识图能力，能在相应的题境中加以判断。教师还可以在生物概念和规律的建立过程中以及分析讲解各类习题时，引领学生由易到难掌握认识方法，由低到高发展认识能力，深刻理解细胞知识。

2.2 利用教师期望的情感效应

教学中注重态度情感价值观教育的渗透，可借助教材《细胞世界探微》中三位科学家的故事介绍，借助瞿中和院士在《细胞生物学》中的论述“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧”等，激励学生对未知世界的探究欲望，增强学习的内在驱动力。

2.3 加强学科精神的探究教学

高中的探究形式也是多种多样的，如搜集、整合资料，通过一些资料提出假设，总结生命的规律。观察一些微观的生命现象，探寻生物大分子的作用及其规律、生物活动的条件等等。即鼓励高中学生更侧重于生命的本质的探究。

2.4 发挥多媒体课件的辅助作用

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关键词：概念；生物教学；考纲；重点难点

中图分类号：G633.91

经历了几届高三的一二三轮复习，在和学生的互动学习中，越来越体会到高中生物教学中概念的重要性。生物学是一门自然科学，是在大量生物现象、实验的基础上总结出来的普遍规律。一个生物学概念的形成，是在感知的基础上，通过比较、综合、归纳等抽象思维，把事物的一般本质属性抽象出来给予定义，然后再推广到同一类事物上去的过程。（词典给出的解释是：人类在认识过程中，从感性认识上升到理性认识，把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，加以概括，就成为概念。表达概念的语言形式是词或词组。概念都有内涵和外延，即其涵义和适用范围。概念随着社会历史和人类认识的发展而变化。）

1、概念是考纲要求的折射

考试大纲是我们教学的指挥棒，一切的教学活动都以落实考纲为最终目标。例如：人教版生物必修1《分子与细胞》第二章第3节遗传信息的携带者---核酸，概念：核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。考纲要求：1、核酸的结构和功能。2、实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。概念指导我们“核酸是遗传信息的携带者”，那么什么是遗传信息？遗传信息通过什么体现出来？遗传信息的特点是什么？和其他的细胞内物质有什么不同？要了解这些，就必需透视核酸的结构。学生也只有在逐步了解其结构的化学元素、基本结构单体、单体的种类、核苷酸链的平面结构、核苷酸链的空间结构后，才能够准确把握核酸的结构特点，才可能进一步讨论核酸的功能。概念的后半句“核酸与遗传、变异和蛋白质的合成有关”，那么核酸与遗传、变异之间有什么联系？不同的生物之间这种关系是相同的吗？核酸与蛋白质之间的关系如何？元素组成、基本单位、链接方式、合成场所、结构多样性原因的分析有何联系与区别？我们明白了这些，自然也就掌握了核酸的功能。落实考纲，概念是最好的支撑。

2、概念是教学内容的梗概

教师落实教学内容的工具一是教材，二是有关的教辅资料或资源，教材是教师组织教学活动的主要依据，也是学生落实学习活动的主要基础，是师生完成教与学双边活动必不可少的媒体。作为一名教师要轻松自然地上好每一堂课，首先要做的就是吃透教材，很好地领会教材的内涵，理解教材的编写意图，而吃透教材应该从概念着手。例如：必修一第6章《细胞的生命历程》第2节《细胞的分化》中，教学内容的梗概是这样设计的：细胞分化及其意义（包括概念、特点、意义和实质）――细胞的全能性（包括概念、全能性差异比较和全能性表达的条件）。分化的概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定差异的过程。生物个体发育过程都会发生分化，所以具有普遍性和持久性；最后致其发生稳定性差异，所以具有稳定性和不可逆性。继而学习分化的意义在于1、分化是生物个体发育的基础。2、分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。因为是稳定性差异的过程，所以实质即为基因的选择性表达。教材所呈现的教学内容是静态的，是不能开口说话的，有时只能呈现“结果”。教师不是要简单地将这些静态的结果“教”给学生，而是要将这一“结果”变化为可以使学生参与的教学活动过程，那么就让教学内容的落实从概念的解读开始！

3概念是教学重难点的提示

教学重点应是基本概念、规律及由内容所反映的物理思想方法，也可以称之为学科教学的核心知识。也是学科课程标准规定的内容，应理解、掌握的内容。《染色体变异》教学重点：染色体数目的变异；教学难点：①染色体组的概念。②二倍体，多倍体和单倍体的概念及其联系。③低温诱导染色体数目变化的实验。教师如何依据考纲的重难点，结合自己学生的实际情况确立自己教学的重难点，这是实现有效教学的根本。高三的复习，教师要尽快找到新旧知识的连接点，让学生在原有知识的基础上，同化所学的东西，构建生物学知识框架，形成基本的解题能力。其实我们都有这样的感受：教学不宜空讲知识，高三复习尤其不宜照本宣科，枯燥分析，机械的从课本到课本，从理论到理论，这样的复习是弱效的。

染色体变异的概念：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。染色体数目的变异可以分为二类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。对比重难点和概念，不难发现二者是一致的，从基本的概念分析到具体内容的延展，这样的课堂是紧密相连的，也是有效的。

4、概念是课堂教学的总结

好的课堂小结能够起到画龙点睛的作用，指导学生把新旧知识联系起来，引领学生透过现象看本质，找到知识的精华所在。那么该如何做生物教学的课堂总结呢？以3中的《染色体变异》为例：在学习染色体结构的变异（4种）、染色体数目的变异（1、染色体组2、判断单倍体、二倍体和多倍体3、特点4、人工诱导法），对比概念，来个总结也是很不错的。

5、概念是教学反思的基础

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关键词：概念图；教学模式；理科教学

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2016）19-0092-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2016.19.058

一、概念图的研究现状

概念图是用于表征和揭示知识结构中意义联系的图表，最早是美国的康奈尔大学教授诺瓦克在上个世纪60年代等人提出。现在概念图教学策略盛行于国外特别是欧美国家。与国外相比较，国内概念图教学模式有着非常广阔的研究价值及应用前景，在教和学的过程中，概念图教学的研究最为活跃，成果也十分明显。研究表明，其作为有效的教学策略，概念图教学可以帮助学生提高逻辑推理能力，对学生的知识形成过程产生显著影响，并能有效提高学生的学习成绩，概念图作为教学的工具，其强大功能正日益显现出来[1]。

二、概念图的组成成分

概念图主要由概念、命题、交叉连接和层级结构四部分组成。概念就是学习过程中所感知到的事物的本质或规则属性，把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，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，将两个概念之间通过一个连接词而形成的意义关系。交叉连接是指不同知识领域概念之间存在的相互关系。层级结构表示概念的展现方式。学习者在构建概念图的过程中，将概念通过横向、纵向、回溯等联系方式构成阶层化的、从高级向低级或从大到小的、逐渐分化的图表，在这一过程中知识被高度浓缩，清晰地揭示了新旧知识建构的实质。学习则是建立一个完善的概念网络，随着新的知识的接受不断地向概念图中增添新的内容，同时，为了使学习者更有意义的学习，学习者必须把新学习的知识和学过的知识通过交叉连接和层级结构联系起来，并通过自己的认知对概念图进行随时补充、修改，发展充实自己的知识结构，从而有助于新知识的生成[2]。

三、生物教学中概念图的意义和作用

利用概念图这种可视化的语义网络为表示方法，将知识元素按其内在关联进行组织呈现和意义建构的一种教学法就称之为概念图教学模式。高中生物学科有它的学科特殊性，既有文科性质的识记内容，又有理科性质的推理内容。所以既要理解概念，又要理清关系。而概念图法恰好可以起到这样既能拎出重点，又能串接关系的作用。

利用概念图教学法，在高中生物教学过程中既可以快速清晰地运用板书结构展示知识，又可以运用逻辑思维来连接文字语言，传递教学信息。概念图，可以提纲挈领，明确重点，展示教学内容，体现教学结构和知识关联，强化记忆，展现美感，使学生感受到学习的简易化，从而感觉到成功的快乐，这样有利于学生长期有效地记忆知识[3-5]。

四、概念图教学模式的实践

尽管概念图的最初目的是为了评估学生对已有知识的系统掌握情况，但是它所蕴含的丰富教学功能不能仅将其视为评估工具，而是要尽可能地把概念图当做一种教学技能与策略。概念图可以促进教学过程的完成，并能清晰地展现，让学生看到概念和知识点之间的联系。例如，细胞增殖过程的教学，可以通过学生模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验为切入点，使学生得出细胞不能无限长大的原因是细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。同时，细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重也限制了细胞不能无限长大。细胞既然不能无限长大，当其生长到一定阶段时就要通过增殖来产生新的细胞，进而引出细胞分裂的概念及真核细胞的三种分裂方式，再以有丝分裂的周期性引导学生理解细胞周期的概念及分裂间期与分裂期的区别和特点。在学生构建此概念图的过程中，学生通过实验验证了细胞不能无限长大，多细胞生物体要经过细胞的增殖和分化发育为成体，生物体内，也不断地有细胞衰老死亡，需要通过细胞增殖加以补充，明确细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。在概念图主线构建完成后，教师可通过植物细胞的有丝分裂过程各期的特点引导学生继续补充新的知识节点，帮助学生形成本节课知识网络，突破本节教学的重难点，落实教学目标。学生在学习的过程中依托概念图教学模式，通过概念图构建主动生成知识，完善知识网络，课程改革中学生的主体地位也得以体现。

参考文献：

[1] 赵桂利.国内概念图研究现状分析[J].理工，2010，（10）：94-95.

[2] 郑魏.利用概念图促进概念教学的教学模式研究[D].长春：吉林大学，2011.

[5] 刘恩山，徐洪林.运用概念图进行生物教学对学生认知方式的影响[J].学科教育，2003.

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【摘要】 临床上许多骨不连或者延迟愈合往往出现在骨愈合的早期，等到发现已为时已晚。X线片目测骨盐含量变化达成25%才能分辨，因而无法观察极有临床意义的早期变化。本文介绍了骨折愈合理论和骨不连的定义，多细胞基本单位(BMU)和OPGRANKLRANK系统在骨重建中的作用;在超声检测、振动响应分析、机械阻抗分析、骨髓腔造影技术、高分辨率CT等方面对骨的研究以及早期诊断骨折不愈合已有相关的报道，但缺乏分子水平上的早期诊断方法研究。

【关键词】 骨不连; 早期诊断

Abstract：Many clinical bone nonunion or delayed union often appear in the early stage of bone healing，but they have been always found too lately.Before Xray films of visual changes indicates salt content inbones reaching 25%，the very early changes of clinical significance can not be observed.This paper introduces the theory of fracture healing and the definition of bone nonunion and the significance of the basic multicellular unit (BMU) and the OPGRANKLRANK system in bone reconstruction.Many technologies such as ultrasonic testing，vibration analysis，mechanical impedance analysis，the bone marrow cavity imaging technologiy， highresolution CT etc，have been reported in study on the bone，as well as early diagnosis of fracture nonunion.However，the molecular level of early diagnosis is deficiency.

Key words：bone nonunion; early diagnosis

尽管90%～95%的骨折都能够愈合，但骨不连仍是目前骨折治疗须面临的重要难题之一。美国每年骨折患者约有500万人，骨不连的发病率约为5%～10%[1]。由于骨不连产生的疼痛、肢体功能和心理障碍等，给患者带来了极大的痛苦，同时，也增加了患者及社会的经济负担。临床上许多骨不连或者延迟愈合的问题往往出现在骨愈合的早期，等到发现已为时已晚。X线片目测骨盐含量变化达成25%才能分辨，因而无法观察极有临床意义的早期变化。现将骨折愈合及其早期诊断的研究进展报道如下。

1 骨折愈合理论和骨不连的定义

1.1 McKibbin[2]在1978年提出了骨折愈合领域一个里程碑性的概念。他发现人体截肢的骨残端几乎不生长骨痂，于是用老鼠做实验。老鼠截肢后的骨残端也发生修复性骨痂反应，但由于缺乏远端的应力刺激，2周后这种骨痂反应即停止生长而发生退化。他把这种短时的一次性的骨痂反应称为初始骨痂反应(primary callus response，PCR)。在此基础上作者提出了骨折愈合一元论学说，主要包括2方面内容：(1)骨折愈合过程一元论，即初始骨痂反应是骨折愈合的基本事件，骨折愈合过程是初始骨痂反应(PCR)不断重复和积累的过程[3]，PCR具有饱和性、平衡点及不应期三个特点，在合适的应力条件下，PCR具有放大的成骨效应，其产生的过修复剩余是骨折愈合的源泉;(2)病理生理一元论，骨折愈合过程实际上是借用了骨骼生长发育的细胞学机制，即Frost[4]提出的基本多细胞单位(BMU)理论。也就是说骨折愈合的细胞学机制每时每刻都在人体中发挥着作用。骨改建同样具有放大的成骨效应，是骨骼适应力学机制进行成骨的物质基础。

1.2 多细胞基本单位(BMU)[5]是包含多种不同类型细胞的临时性解剖结构，在成人骨骼的重塑型中发挥重要作用。在每个(BMU)中，破骨细胞和成骨细胞之间在数月内保持一种时间和空间的稳定关系。BMU的作用，是在破骨细胞吸收旧骨之后在同一位置由成骨细胞形成的新生骨取而代之。在无损伤的成人骨骼中，不管是正常的还是骨质疏松的，孤立而不接触的细胞是不存在的。在BMU结构中，成骨细胞仅出现在破骨细胞吸收旧骨空出的位置上，目前一般称之为“偶联”，“偶联”在这里是指用细胞学为基础的局部现象对整体的观察。成骨的重塑型通常发生在骨表面，在BMU穿过骨表面的时候，在开始到结束的锥形或半锥形的一个狭窄区域内发生骨吸收与骨生成的转变。在这一转变过程中，破骨细胞的凋亡终止骨吸收，骨吸收腔的表面变得光滑，并且被一层水泥样物质所覆盖，同时出现性质不明的单核细胞。这些变化共同构成所谓的“反转期”，成骨细胞最后大量聚集在水泥样表面填充空腔。达到偶联的条件为局部新生成骨细胞数量增加，成骨细胞在短时间内(不超过几天)准确到达目标。偶联发生的机制可能包括生长因子的偶联作用、生物力学机制、局部细胞因子的并联途径、血管介导的偶联机制以及偶联的统一途径。

1.3 (人体)骨不连是骨折愈合的停止或者相对静止，即骨折间隙的修复强度小于再损伤强度。不稳定或骨缺损以及应力遮挡是导致骨不连的最重要原因。在诊断上应满足至少4个条件：(1)从术后12周开始，经过至少6个月连续观察，骨折愈合无进展。有明显骨缺损或者内固定松动移位迹象者不受此时间限制;(2)有临床症状，骨折部位有疼痛或功能受限或者异常活动。应慎重使用无症状骨不连的诊断，持久的无症状就可以判断为骨折临床愈合;(3)X线片表现为骨折间隙持续存在，断端萎缩、硬化或缺损以及髓腔封闭等;(4)经过正规的术后康复指导，即采取辅助外固定，比如夹板或支具固定，以及限制功能活动等，比如扶拐，仍然无效者。根据这样一个定义，只要患者没有症状，或者拍片证实骨折愈合有进展，不管多长时间，即使超过1年，也只能诊断为骨折延迟愈合。

1.4 骨不连的原因有三

(1)不能重复有效的初始骨痂反应，骨缺损、过牵、应力遮挡等;(2)识别障碍，如软组织介入，纤维组织形成，滑液形成等;(3)不应期再损伤，如固定不牢靠，过量异常活动。

1.5 OPGRANKLRANK系统[6]

该系统是近年来发现的在破骨细胞分化过程中的一个重要的信号传导通路，对该系统的研究是由OPG(osteoprotegerin，护骨素)的发现启动的。OPG于1997年分别被美国和日本两家实验室同时发现，人OPG基因位于染色体8q23-24，其mRNA可在包括肺、心、肾和骨骼等在内的多种组织细胞中表达。OPG属于TNF(肿瘤坏死因子)受体超家族，以可溶性蛋白形式分泌，是RANKL的诱骗(decoy)受体，它通过阻断RANKL与RANK结合而抑制破骨细胞前体的分化、存活与融合，抑制成熟破骨细胞活化及骨吸收活性，导致破骨细胞凋亡。OPG配基为RANKL(细胞核因子КB受体活化因子配基)，其mRNA主要在淋巴组织及骨组织(骨骼、骨髓)中表达。RANKL在骨骼中的生物学效应是促进破骨细胞分化，增强成熟破骨细胞的活力，阻止破骨细胞凋亡。ARANKL刺激破骨细胞分泌、成熟的唯一靶受体为RANK，属于TNF受体超家族，是Ⅰ型跨膜蛋白，表达于巨噬P单核细胞系，在来自骨髓的破骨细胞前体细胞表面高度表达。RANK是参与破骨细胞分化、成熟及发挥功能的重要因子，它是RANKL与破骨细胞表面的RANK结合后，通过激活核因子(NF)B和cFos，JNK，csrc以及丝氨酸-苏氨酸激酶Akt/PKB途径引起破骨细胞内一系列酶促级联反应，使破骨细胞前体分化、存活、融合为成熟破骨细胞，活化并抑制其凋亡。

2 骨折的早期诊断进展

2.1 石维强等[7]认为骨折愈合各阶段不同时间细胞成分和骨基质特征不同。不同密度的组织结构衰减系数不同，其超声回声即有所不同。直方图根据采样区声像图灰阶度自动显示量化参数，为超声检测骨折愈合奠定生物学及物理学基础。研究方法：连续监测36例骨折愈合过程，着重分析15例以外固定架治疗的胫腓骨新鲜骨折愈合过程的动态变化。结果：术后5～6周骨折间隙超声灰阶值达健侧的50%～60%时，提示骨折愈合具有一定牢固性不易移位，可考虑拆除外固定架;超过75%便基本达到临床愈合。

2.2 英国Nokes等[8]率先运用振动响应分析(直接法)研究了胫骨骨折处两侧频晌的差异，发现骨折初期靠近激振点一端固有频率增大，而远端则降低。随着骨折处的愈合，两者的偏差逐渐消失，认为在骨的同一侧面上，不管测点在何位置，测试结果均不变。

Doemland等运用振动响应分析(间接法)研究了在体正常胫骨及骨折胫骨的频率响应。他们认为，根据骨折肢与对照肢所得的固有频率偏差，可以估计骨折愈合程度。美国学者Michael研究了模拟材料缺陷大小对不同振动模式的影响程度。他发现用多模态分析比以往用单一模态分析能更好地估计骨折愈合。

2.3 1973年Thompson等率先将机械阻抗分析方法用来估计骨的力学特征，测出输入力信号及输出加速度信号的频谱，可得到速度导纳，即机械传递函数。美国学者R.J.Colfier等建立了一套测定骨的机械传递函数的系统，研究了测试时刻，激振点位置对重复性影响。结果发现：骨折的一个重要特征就是接收信号中高频成份小。新加坡学者Lim等甩阻抗头测试了骨折胫骨。他们发现骨折愈合过程中，测得的一阶固有频率值逐渐增加。12周后由刚骨折时正常肢固有频率的一半增为80%。

2.4 其他方法

20世纪80年代末，Kaufman等[9]用人工神经网络根据骨折处的硬度对骨折愈合的不同阶段进行了分类。有人还提出通过测定骨中声速及相位分布来估计骨折愈合程度。

2.5 李峰等[10]觉得无法对骨不连进行早期诊断。骨髓腔造影技术为骨不连早期诊断创造了条件，具有重要价值。其原理：骨髓腔内静脉造影，骨折愈合后在骨折处应有静脉血管通过骨痂;超过10周若仍无血管通过，即为延迟愈合，超过10周若仍无造影剂通过血管，即有延迟愈合的可能。

2.6 Schmidhammer R[11]报道高分辨率CT在骨不连早期诊断的定性或定量研究方面的重要性已逐渐得到认识。Forman[12]提到，大约70%的手腕疼痛病人根据详细的病史可以得出特定的诊断。患者出现自发性手腕疼痛、有模糊或遥远的外伤史、或其经常提重物则有可能存在腕骨不连或缺血性坏死。手和手腕可从触痛中定位特殊解剖结构。特定检查可以帮助支持具体的诊断(如Finkelstein试验，研磨试验，McMurray试验，旋转升降试验，Watson试验等)。如需要X线的话，前后位和侧位在评价骨的结构和连续性、关节的宽度和对称性、软组织等很有必要。当诊断仍不清楚时，或采用保守的措施，临床过程没有进展时，需进一步选择其它影像学工具，包括B超，放射性骨扫描，电脑断层，核磁共振成像。如果所有的结果都是阴性，手腕仍有疼痛，病人可能需要专家作进一步的检查，其中可能包括透视、诊断性造影、关节镜检查。

综上所述，可见骨愈合理论的研究已详尽到分子水平，早期预测骨折愈合的方法众多，没有统一的方式，甚至有些专家认为无法对骨不连进行早期诊断;早期诊断骨折的时间目前较满意的为手术后5～6周，但缺乏分子水平上的诊断方法研究。骨生化标志物[13]反映的是成骨细胞、破骨细胞、胶原等的代谢状态，应给予重视，分析其在术前、术后的变化，有可能揭示骨折不愈合的分子基础。

参考文献

[1] Borrelli Jr，Prickett WD，Ricci WM.Treatment of nonunions and osseous defects with bone graft and calcium sulfate[J].Clin Orthop Relat Res，2003，411：245-254.

[2] 刘振东.骨不连的界定与分类治疗[J].中国矫形外科杂志，2007，20：1598-1600.

[3] McKibbin B.The biology of fracture healing in long bones[J].J Bone Joint Surg，1978，60：150-162.

[4] Frost HM.Why do Marathon runners have less bone than weight lifters?A vital biomechanical view and explanation[J].Bone，1997，3：183-189.

[5] 赵 宇，邱贵兴.骨吸收-形成偶联研究进展[J].国外医学·骨科学分册，2002，1：17-19.

[6] 商 敏.OPGRANKLRANK系统与绝经后骨质疏松症[J].中国骨质疏松杂志，2008，7：532-535.

[7] 石维强，陆应隆，王连萍，等.B型超声直方图监测骨折愈合的临床价值[J].中华骨科杂志，1995，7：425-428.

[8] 钱盛友，王鸿璋.骨科诊断客观化的研究[J].国外医学 生物医学工程分册，1996，2：91-96.

[9] Kaufman JJ，Chiabrera AA.Neural network approach for bone fracture healing assessment[J].IEEE Engi in Med and Bio Maga，1990，9：23-30.

[10]李 峰，欧阳跃平.骨不连临床研究进展[J].国际骨科学杂志，2007，2：117-119.

[11]Sambrook P，Cooper C.Osteoporosis[J].Lancet，2006，17：2010-2018.