緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇細胞生物學概述范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

2010，272pp

Hardback

ISBN9780521882736

Mark Buchanan等著

本書由劍橋大學出版社出版，詳細地闡述了細胞生物學中關鍵的生物網絡：轉錄調控網絡、蛋白相互作用網絡以及代謝網絡的理論基礎和實驗方法。

研究細胞中生物學網絡的目的在于全面、系統地描述某個時刻在一個活細胞內的所有功能分子以及它們的相互作用，并找到細胞能夠準確、有序地調控這些分子參與到如信號轉導、新陳代謝等生物學過程的機制。作為一部關聯細胞生物學與網絡科學的圖書，本書首先概述了細胞中存在的生物學網絡，而后分別從生物學實驗角度和數學建模角度對每個生物學網絡進行了詳細的介紹，并形象地向讀者展示了在研究這些網絡時所采用的方法和值得注意的問題。

本書內容共分為8章，各章內容如下：1. 細胞中的生物學網絡概述以及這些網絡與細胞功能之間的聯系；2. 真核生物和原核生物中的轉錄調控網絡以及它們的結構和進化；3. 真核生物的啟動子結構以及啟動子轉錄因子相互作用介導的基因調控網絡；4. 鑒定蛋白質相互作用的實驗方法：親和純化法、質譜檢驗法、芯片檢驗法以及這些方法之間的比較；5. 蛋白相互作用網絡的建模：蛋白蛋白相互作用的預測方法；6. 代謝網絡的動力學及演化；7. 代謝網絡中的分層建模；8. 化學信號在信號網絡中的作用以及不同信號通路之間相互作用的研究方法。

本書是一部介紹細胞生物學中網絡研究的專著，由多名作者合作編寫而成，他們都在各自領域中從事多年的研究工作，例如：Mark Buchanan從事物理學研究并為Nature physics雜志撰寫專欄文章；Guido Caldarelli是統計學方面的專家；Paolo De Los Rios從事生物物理學研究。

本書配以大量的實例，深入淺出地為讀者講解了在處理細胞生物學網絡問題中的生物學及數學方法，可為細胞生物學、生物信息學及相關學科的研究人員提供參考。

孫海汐，博士生

篇（2）

作為生物專業和生命科學的重要課程，細胞生物學一直都是相關領域的必修課程。將細胞生物學這門學科給教好，對于提高學生的專業素質、提升學生走向社會之后在職業生涯中的競爭力都是大有裨益的。然而鑒于細胞生物學這門課程本身的特征，即細胞生物學的研究對象是細胞，而細胞本身就是需要借助顯微鏡才可見的，因而也一直找不到能夠適應這門學科的傳統教學方法。隨著現代教育的逐漸發展，多媒體技術[1]也越來越被廣泛地應用于教學當中。利用多媒體技術進行細胞生物學的教學，可以使學生更加全方位地了解微觀世界的生物細胞，進而大大提高教學質量。

一、細胞生物學概述

所謂“細胞生物學”，是指是在分子水平、亞顯微水平和顯微水平這三個層次上，研究細胞的結構和功能，以及各種生命規律的一門學科。細胞生物學通過使用近代物理學與化學的科技成果以及分子生物學的概念、方法，基于細胞水平來對生命活動進行研究，細胞生物學所研究的核心問題就是遺傳及發育的問題。但是因為細胞生物學是對微觀世界的探究，因此若要對其進行研究，就必須運用到顯微鏡。

正是由于細胞生物學的上述特征，使得在用傳統方式進行細胞生物學的教學時，會出現很多的弊端；而在用多媒體技術進行細胞生物學教學時，則會顯現出很多的優勢。

二、傳統細胞生物學教學方法中存在的問題

傳統的教學方法就是書本加黑板，即老師在講臺上通過板書的形式，向坐在講臺下面的學生們傳授書本中的知識。而一直以來，這種傳統的教學方式也一直存在，并且在現今教學方式中仍然占據很重要的地位。這種傳統的教學方法固然能夠讓學生們理解書中的某些知識，但是它還是存在很多的弊端的，尤其是當這種傳統教學方式應用于像細胞生物學這種抽象的學科時，它所呈現的不足則更加明顯了：

（1）細胞生物學是一門很抽象的學科，僅僅通過老師的板書和口授是達不到很明顯的教學效果的，畢竟這門學科的研究對象是微觀的細胞，是人的肉眼所不能看見的東西。如果教學方式僅僅停留在傳統方式上，老師們只能通過口授或者是在黑板上以簡單地圖表來向學生們闡述細胞的結構，因此學生們是很難想象細胞的構造的，因而學生們不能夠對細胞的功能有更為深刻的理解，這對于學生對相關知識的吸收是很不利的，因而教學質量也不會很理想。

（2）在授課過程中，老師們可能需要向學生們講解細胞的具體構造，以便學生們對細胞各部分的功能會有一個詳細的了解。為了使講解能夠更加生動和具體，老師可能需要在黑板上畫出細胞結構的簡略圖，一方面由于黑板上所畫的圖都是二維的，沒有立體感；另一方面，老師們畫圖的水平畢竟有限，不可能在黑板上畫出比較清晰明了的細胞圖，因此傳統教學方式的教學效果不顯著。

（3）一節課的時間是有限的，如果老師花過多的時間在板書的書寫和畫圖上，就會浪費寶貴的上課時間，那么在原本就有限的時間內所能講述的知識就更加的少了。既然時間利用率不高，那么自然教學質量也不會很理想了。

綜上所述，若用傳統的教學方法對細胞生物學這門學科進行授課，教學質量是不會很好的。這個時候，多媒體教學就顯得有優勢多了。因此，需要通過利用多媒體技術來進行細胞生物學課程的講解。

三、利用多媒體技術進行教學的優點

科技的進步也推動了現代教育的發展，如今大部分學校都配備了多媒體教室，在多媒體教室老師可以通過多媒體技術向學生們授課。所謂多媒體教學方式，就是指將授課方式與計算機技術結合起來。通過多媒體技術，可以將原本抽象的知識形象化。在授課過程中，通過向同學們展示豐富多彩的、吸引眼球的圖片、音頻、視頻等，充分調動了學生們在上課時的感官，使得原本枯燥的、抽象的知識變得生動、具體，增加同學們上課的興趣，進而可以改善教學質量。

尤其是像細胞生物學這樣抽象的學科，所研究的對象又是人的肉眼不可見的細胞，傳統的教學方法不能夠形象地向學生們展示細胞的內部構造以及細胞的變化等。因而，通過多媒體技術進行細胞生物學的教學，是有很多優勢的：

（1）通過多媒體進行教學時，可向同學們展示相關的圖片、視頻和音頻，充分調動同學們的感官，增大同學們可獲取的信息量，讓同學們了解更多關于細胞結構的知識。例如老師若要向同學們展示細胞有絲分裂的整個過程，在傳統教學方法中，老師們可能需要在黑板上畫出細胞有絲分裂各個階段的圖，以便向同學們解釋各個階段細胞的變化，這樣做一方面浪費時間，另一方面如果老師在黑板上的圖由于失誤而畫錯了的話，還會誤導學生。但是利用多媒體課件，并用形象的圖片和適當的動畫設置加以輔助，就可以形象生動地向學生們展示細胞有絲分裂時的整個過程，這樣同學們對相關知識的記憶也會更加深刻。

（2）以前“填鴨式”的教學氣氛，即老師在講臺上講課，同學們在下面瘋狂地記筆記，使得教學質量很不理想。然而通過多媒體技術，使得教學方式不再呆板，相反，會使得課堂氣氛活躍，因而可以顯著的改善教學效果。

（3）俗話說，“興趣是最好的老師”。通過多媒體技術，將原本枯燥的細胞生物學這門科目變得生動和有趣，因而可以大大增加同學們對這門科目的興趣，提高同學們對這門科目的記憶。同學們的興趣提上去了，那么同學們學習這門科目的能力也就提上去了，教學質量也就會有相應的提升了。

（4）可以省去很多老師板書的時間，因而可以增加課堂的時間利用率，老師們也就可以有更多的時間去講解更多的知識了，同學們所學習的也就多了。

（5）在傳統的教學方式中，學生們在課堂上會由于忙于記筆記而沒有很在意老師所講的某些重要的知識點，這是得不償失的。但是在多媒體教學方式中，老師們的授課都是有相應的課件的，學生們大可在課堂上認真聽講，只是適當地做筆記，不要忽略老師所講的任何一個知識點，課后再向老師拷貝課件就可以了。

（5）在多媒體教學方式中，由于老師不再是在講臺上“瘋狂”地板書，學生們也不再是在下面“瘋狂”地做筆記，使得老師和同學們在課堂上有更多的時間進行互動和交流，學生們哪里沒有理解得透就可以當場提出來，老師當場進行解惑，對于改善教學質量也是大有裨益的。因而，利用多媒體技術進行教學，會使得整個課堂的互動性更強。

四、將多媒體技術應用于細胞生物學教學中的具體做法

前已所述，將多媒體技術應用于細胞生物學這門學科的教學中，是有很多的優勢的。那么如何將多媒體技術應用于細胞生物學的教學中呢？可從如下幾個方面來說明：

（1）老師們要精心的制作多媒體課件，課件就相當于傳統教學中的板書，老師是要根據課件進行課程的講解的，因而課件的質量將直接影響整節課的質量。課件并不是文字和圖片的簡單羅列，相反，課件應當是老師在對本節課進行備課時，對知識進行梳理后，想好了怎樣對知識進行編排有利于學生們的理解，再進行課件的制作。課件不宜做得太過花哨，否則會分散學生們在課堂上的注意力，反而不太好；但同時課件也不應該只是文字的堆積，否則這樣的課件也就只是傳統板書的電子版，也就達不到提高學生的學習積極性的目的了。因而課件制作，應當分清主次，并且有一定的邏輯。

（2）即使是利用多媒體進行授課，也要將多媒體技術與傳統教學方式相結合，才能達到更好的效果。雖然傳統的教學方式存在很多弊端和不足之處，但是卻不能對這種傳統教學方式進行全盤否認。例如在進行多媒體教學時，雖然通過圖片和視頻等會使同學們對知識的接受能力更強，但是有時候同學們還是會對某些知識點比較晦澀，這時候傳統的板書就應當充當一個輔助作用了。畢竟老師對每個知識點的理解程度都會比學生更為深刻，通過板書和老師在黑板上做進一步的演示，學生們對某些知識點的理解才會更加的深刻。

（3）教學內容應當及時地更新，以便能夠跟得上時代的步伐。由于學校的課本一般都是好幾年前就已經出版了的，因而書本上很多的知識點或是描述得不夠全面或是跟不上時代的步伐。尤其是像細胞生物學這樣的學科，更新的頻率是很快的。老師在進行備課時，應當將已經更新了的知識體現在所制作的課件中。在授課的過程中，就應當將這些書本中沒有的新知識向學生們講解。通過向學生們傳授相關領域的比較新的知識和比較前沿的研究，可以讓學生們掌握最新的知識，開闊學生們的眼界，打開學生們的思維，這對于學生們以后的職業生涯是有莫大的幫助的。

（4）國外對細胞生物學這一領域的研究是比國內做得要多的，所取得的成就也是優于我國的，因而在進行授課時，不應當僅僅局限于國內的研究成果，不能坐井觀天，相反，應當放眼全世界，積極地吸收國外先進的研究成果，那樣才會有進步。老師應當多看看國外的書籍，多了解國外對這門課程是如何講解的，向外國人多借鑒和學習，同時也要鼓勵學生們多看看國外的書籍。通過多媒體技術，利用圖片、視頻等，可以更好地向學生們展示國外相關領域的研究成果。

（5）在教學中要注意將多媒體教學和啟發式教學相結合。多媒體授課的顯著特征就是在授課過程中是需要用到課件的，而課件是可以設置各種動畫效果的。因此為了充分調動學生們在課堂上的積極性，可以通過對動畫效果做相應的設置而起到引導學生積極思考的效果。通過課件的啟發，可使得學生們積極進行思考，會讓教學效果事半功倍。

五、對于將多媒體技術應用于細胞生物學教學的展望

多媒體技術為現代教育的教學方式開辟了一條全新的道路，通過多媒體教學中所用到的形象的圖片、音頻及視頻等，可以使抽象知識具體化、枯燥的課堂生動化、靜態的學習動態化，因而可以使得教學質量有意想不到的提升。

前文已經詳細地說明了利用多媒體技術進行細胞生物學這門課程的教學的優勢以及具體做法，其實多媒體教學可以應用于任何一門課程的教學，只要能夠以適當方式使用多媒體技術，并輔助以傳統教學方法，就一定會取得更好的教學質量效果。

六、結論

細胞生物學是一門特殊的學科，它所研究的對象是人的肉眼所不能看見的細胞，這種特殊性也使得通過傳統的教學方式進行教學是不能取到很好的效果的。隨著科技的發展，現代教育也逐漸與計算機接軌，通過對媒體技術，可對該課程進行生動的講解，即化抽象為具體、化枯燥為生動，從而提高同學們對細胞生物學這一學科的興趣，進而可以提高教學質量。因而將多媒體應用于細胞生物學這門學科是有很多的益處的。

參考文獻：

[1]姜成，李春豐，呂東云，等.多媒體技術在細胞生物學教學中的應用[J].黑龍江醫藥科學，2011（3）

[2]黃紅英，鄧斌，周蕓，等.多媒體在細胞生物學教學中的應用[J].中國西部科技，2009（6）

[3]楊先彬.淺談多媒體在細胞生物學教學方面的應用[J].教改聚焦，2012（8）

篇（3）

【基金項目】本文系河南省高等教育教學改革研究省級研究項目（2012SJGLX134）和河南師范大學教學研究基金重點項目（521751）的研究成果。

【中圖分類號】Q2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0175-02

一、高校專業課教學的現狀

提高教學質量是教育的根本目的，課程是教學的最根本依據和最基本的知識源泉和表達形式[1]。細胞生物學是生命科學領域的基礎和前沿學科，是從不同層次上（包括細胞整體、顯微、亞顯微和分子等層次）研究細胞結構、功能及基本生命活動規律的學科。細胞生物學是當今生命科學發展最為迅速的學科之一，學科的活躍發展為教學提供了日益豐富的內容。但是在高校課程改革的形勢下，基礎課和專業課的課時在不斷的壓縮，這就要求教師在有限的課時內，不僅要引導學生建立完整的課程體系，而且要及時補充最新的學科進展，平衡好教學內容和課時縮減之間的矛盾，因此高校專業課教學改革勢在必行。

在以細胞生物學為例的專業課調查中發現，學生普遍認為細胞生物學是難度較高的課程，學習起來壓力較大，這一方面是由于該學科發展迅速，內容更新快，教材內容多、難度大，尤其是研究層次已經進入分子水平，學科本身具有深奧和抽象的特點，一些涉及細胞功能和調控的實驗難以通過學生實驗開設，加上該學科研究技術難度提高、對實驗設備和操作人員水平的要求嚴格，無法滿足學生親自操作的要求，所以總的感覺是理論教學和實驗教學嚴重脫節，實驗課已經不能起到深化理論課教學的作用；另一方面，對于有進一步深造意愿的學生來說（占我校生命科學學院應屆畢業生的95%以上），細胞生物學常常是許多專業研究生入學的必考課程，因而學生對課程的學習要求很高，希望教師在教學中充分考慮重點院校和科研院所考研試題難度的要求，結合考研的要求把理論課講深講透，同時也希望通過課堂彌補理論和實驗教學之間的斷層和缺口，提高自身的考研競爭力，獲得更多的深造機會。綜上所述，我們認為教材和教學模式的研究對于提高專業課教學質量尤為重要。

二、對專業課教材的思考

以細胞生物學為例，為適應高校課程改革背景學生的需求，首先我們對現有的國內外優秀的細胞生物學教材進行了分析，從以下方面進行了探索和嘗試。

1. 教材體系的構建：

專業教育的改革是以課程內容為重點的，教材是教學的重要載體，是學生學習的主要參考書，對學生學習有著深刻影響[2]。筆者認為教材應具備以下特征，首先是科學性和先進性，即與時俱進，及時反映學科發展的最新成果；其次是系統性，即注重知識的銜接和前后呼應，有助于學生學科知識體系的建立；再者是實用性，教材的編寫從學生的實際出發，符合學生的求知實際，有助于學生科學素養、探索精神和創新思維的培養；此外，教材還應具有靈活性，即內容編排有彈性，給教師課堂教學留有較大的空間，對學生課外拓展和提高具有一定的指導作用。

教材是對課程標準的一次再創造、再組織。不同版本的教材具有不同的編寫體例、切入視角、呈現方式、內容選擇及圖像系統。通過對國外優秀教材Karp的《cell and molecular biology》（第6版），以及目前國內著名的翟中和主編《細胞生物學》（第3版和第4版）、王金發主編的《細胞生物學》、韓貽仁主編的《分子細胞生物學》等教材的分析，結合課程目標、我校學生的培養方案和一線教師的教學體會，我們對課程結構和內容進行了重新的梳理和整合，本著教師易教、學生易學的指導思想，突出了教材的實用性、前瞻性、系統性和靈活性，將課程內容劃分為概述和方法、細胞結構和功能、細胞生活和調控三個模塊，以真核細胞結構、功能和調控為主線，將細胞生物學課程內容通過相對獨立的11章貫穿起來，構建了一個特色鮮明、簡潔清晰的細胞生物學教材體系，該教材已經于2012年8月由科學出版社作為生命科學核心課程系列教材之一出版發行。

2. 教學內容的銜接：

大學生四年系統的專業學習，將形成學生完整的專業知識體系。在教學實踐中，我們發現一些進入大四準備考研的同學，甚至是考研面試的同學，并未完成專業課的系統梳理，還未達到融會貫通的境界，所以在專業基礎理論的測試中存在不少問題。這些現象也提醒專業課教師，專業課程的開設，既要考慮學生的知識背景，也需要考慮課程設置的合理性和系統性。作為專業課任課教師，是否在教學中忽略了對本課程在專業知識體系中地位的介紹，以及與其他專業課之間聯系的鋪墊。

以細胞生物學教學為例，該課程在我校大二第二學期開設，在此之前，學生已經系統學習了植物學和動物學，所以在教學中，細胞生物學教學是從植物細胞和動物細胞的結構導入的，在復習舊知識的同時，引導學生從細胞這一層面上認識生物的統一性和多樣性，進而導入原核細胞、真核細胞和古核細胞的概念，使學生非常自然的理解細胞生物學和已經學習的植物學、動物學之間的聯系，也為學生繼續學習微生物學等學科做了鋪墊。從學生的認知上看，是以植物細胞和動物細胞的知識基礎為起點的，接受起來并不困難，教師需要引導學生認識到細胞生物學是向更深、更廣和更精方向的滲透和延伸，專業課之間是相互聯系、各有側重的關系。

3. 教學內容的整合優化：

內容重疊問題是專業課教學中經常遇到的問題，包括許多專業課在內容上存在部分的重疊，例如：關于真核基因表達的內容，在生物化學、分子生物學、分子遺傳學和細胞生物學中都有涉及，給授課教師在教學中帶來一定困擾。如何解決這一問題，避免各專業課老師都講，但是都講得不深不透這一問題呢？從學科特征上分析，細胞生物學側重在細胞和分子水平上研究細胞結構、功能和調控；分子生物學則是從分子水平入手，研究大分子的結構與功能等生命本質問題；而生物化學則關注大分子的代謝本質。因此，在教學中，對真核基因表達調控部分的講述在細胞生物學中突出遺傳物質的組織、基因表達調控的多層次性，在分子生物學中則側重于遺傳信息遵循中心法則流動的分子機制，在生物化學中則將重點放在生物大分子的結構、功能和代謝的介紹上。

在側重點的把握上，我們主要遵循兩個原則，首先，一些最為基礎的內容放在培養方案中最先開設的課程中詳細講解，例如：對生物大分子結構的介紹放在生物化學課程中，對真核生物遺傳物質的組織和包裝主要在細胞生物學課程中講解，而遺傳物質的復制、轉錄和翻譯的分子機制則是分子生物學課程重點講解的內容。這樣學生在學習的過程中，不斷有溫故知新、漸入佳境的感覺，無形中也調動了學生的學習的積極性，激發了學生強烈的求知欲望，培養了學生的科學素養和探索精神。其次，要充分考慮學生的認知情況，根據學科特點進行取舍，確定在最適合的課程中講授，盡量避免學生的知識鏈產生斷層，挫傷學生的學習信心，影響教學進度和效果。

4. 保持教學內容的開放性：

盡管高校在課程的規劃與設置上有較大的自，教師在課程設計和教學中也有較大的自主性、靈活性，但在教學實踐中，教材與課程的關系處理不當，不僅影響學生的學習熱情，而且將影響教學質量的提高。

在細胞生物學教學中，我們一貫重視教學內容的優化和更新問題，從國內外優秀教材中吸取精華，取長補短，結合教師自身的教學實踐和體會，充分考慮學生的特點和需求，以易教易學為指導思想，在保證教學內容的基礎性、創新性的同時，還貫徹了開放性、可塑性和靈活性，將學科前沿和進展與教學內容有機結合，使學生及時了解學科發展的新成果和趨勢，拓寬學生思路，擴展學科知識的空間。例如：與細胞生物學有關的最新諾貝爾獎獲得者的成就和對學科的貢獻，在相關的章節講解中都會涉及；在Science，Nature等期刊發表的最新進展也是任課教師考慮補充更新教學內容的來源。所以一些有考研打算的學生雖然在大二已經學習了細胞生物學，但是在大四，他們仍然會旁聽細胞生物學課，因為他們了解細胞生物學這門課每年的教學內容都不會完全相同，一些補充更新的內容是他們在學這門課時沒有聽過的，所以細胞生物學的課堂總是座無虛席。其實，作為細胞生物學任課教師，也能感受到學生對于新知識的渴求。雖說保證教學內容常講常新需要花費更多的時間備課、制作課件，但是學生從中獲益，這樣的付出是值得的。

三、對教學模式的思考

教材的主旨在于培養學生自主學習和創新能力，在我國現行課程體系中，細胞生物學是生物學類、醫藥學類、農學類和林學類本科生一門專業基礎課。理論課教學學時在48～54 學時左右，有統計顯示，全國僅設有生物科學、生物技術和生物工程三個專業的學科點共500 余個，在校本科生總數近10萬人，因此教學需求量大。但是高校專業課教學，大多有重理論輕實驗的傳統，常常存在理論和實踐脫節的問題，在課程建設上，處理好二者之間的關系，也是亟待解決的問題。

鑒于學科的特點，要將細胞生物學許多過于抽象、難于理解的理論講明白，除了引導學生將理論與生活實際相結合，發揮想象力，使抽象的內容形象化和動態化之外，實驗教學也是不容忽視的重要環節。為進一步貫徹《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》（教高[2007]1號）精神[3]，提高高校本科教學質量，推廣研究性學習和個性化培養，我們對細胞生物學實驗進行了改革，增大了設計性、創新性和綜合性實驗的比例，降低了驗證性實驗的份量，學生普遍反映改革后的實驗課更加有趣，學生參與的主動性明顯提高。同時，我們鼓勵學有余力的同學積極參與大學生創新性實驗項目，通過以大學生為主體的創新性實驗改革，一部分學生得到了科學研究與發明創造的初步訓練，學生的創新意識和實踐能力增強。一些學生設計的細胞生物學實驗不僅獲得了大學生創新項目的支持，還獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎，學生的培養質量受到了廣泛好評。

參考文獻：

[1]劉昌，閻錫海.我國高校生物學專業課程現狀及其改革的理論思考，高等理科教育[J]，1995，4：52-57

[2]鄒方東，王喜忠.細胞生物學“教師、教材、教法”三位一體課程建設與改革，中國大學教學[J]，2009，1：52-54

篇（4）

關鍵詞:百日草;次生細胞壁;細胞分化;管狀分子

管狀分子(TraehearyElements，TEs)是維管植物木質部內導管和管胞的總稱，皆為長柱狀細胞，次生壁木質化，成熟后均缺乏原生質體，其功能是輸導水分、礦質元素和機械支持作用。導管和管胞差別是，管胞無穿孔，管胞間壁僅有具緣紋孔，借以實現物質轉運;而導管分子間的某些區域具有穿孔，多個導管分子通過末端的穿孔連接形成一個長的管道，即導管，與管胞相比，其輸導能力大大增強。管狀分子來源于形成層，由形成層細胞經過細胞擴增、次生壁沉積、胞內物質自溶、形成端壁穿孔等步驟而形成。管狀分子分化已被作為植物細胞分化的模式系統，在形態結構、生化和分子組成、發育及生理功能上都具有明顯的特點，是植物解剖學、發育生物學和細胞生物學的研究熱點之一。多年來，各國學者建立了整體實驗系統和離體實驗系統，對管狀分子的形態解剖學、生理學以及分子機制進行了一定的研究。其中，百日草(ZinniaelegansJacq．)葉肉細胞離體培養系統是目前分化效果最好的實驗系統，人們利用該系統開創性地研究了離體條件下管狀分子分化的基本過程，并對管狀分子分化的細胞學、生理學、生物化學和分子生物學進行了卓有成效的研究。筆者擬對30多年來人們利用百日草葉肉細胞離體培養系統的研究成果進行概述，為進一步闡明管狀分子分化機制提供基礎。

1離體實驗系統的建立

因為管狀分子形態隨著分化進程而發生顯著變化，其中包括環紋、螺紋和網紋次生細胞壁(SCW)的形成以及自溶作用。所以，管狀分子分化被認為是植物細胞分化的模式系統。然而，大多數早期關于分化的研究，采用的是多細胞系統，這樣的系統包含幾種作為起始材料的細胞類型，為追蹤單個細胞分化過程帶來了困難。Kohlenbach和Schmidt發現，以機械法分離的單個百日草葉肉細胞可直接分化為管狀分子，這促使Fukuda和Komamine在此基礎上，建立了一個有效的、高頻分化的實驗系統。該系統已被全世界許多實驗室廣泛應用，有時根據特定情況僅僅對一些細節進行了修改。用液體介質浸漬百日草葉片，研磨后，以小網眼篩過濾，液體介質反復漂洗懸浮液，分離得到單個葉肉細胞。要注意:(1)材料要適當。取幼苗第一對葉，而非成年植物最嫩的葉片。(2)條件要適當。旋轉培養轉速為10r/min，0．3～0．4mol/L山梨醇調節滲透壓，生長調節劑為0．1mg/La-萘乙酸(NAA)和1mg/L6-芐基腺嘌呤(6-BA)，起始細胞濃度為(0．4～3．8)×108細胞/L。這樣，幾乎30%分離葉肉細胞，在適當的離體培養條件下，可半同步地分化為管狀分子。

2細胞學、生理學和生物化學方面的研究

百日草實驗系統的建立促進了管狀分子分化諸多方面的研究。初步的細胞學和生理學研究表明，細胞分裂不是管狀分子分化的前提條件，而一些DNA合成在分化中發揮重要作用;以肌動蛋白依賴的微管重組，限定了次生細胞壁的特有格局;分化過程是動態的，細胞變化表現在次生細胞壁沉積前細胞器數量的增加，次生細胞壁沉積開始不久次生細胞壁木質化啟動，原生質體逐漸自溶，初生壁非木質化部分的局部水解，分化過程終止。另外，百日草系統已清晰地證明，管狀分子分化受植物激素諸如生長素、細胞分裂素、油菜素內酯、赤霉素、一氧化氮、乙烯、信號肽(例如CLE肽、木質素、植物磺肽素)的調控;另外，大量生化和免疫學研究，揭示了細胞壁成分諸如纖維素、木聚糖、木質素和其他次生壁特有分子的變化，以及自溶過程中的各種事件，諸如蛋白質和核酸的降解等。

3相關基因的鑒定與描述

人們也用分子生物學方法，進一步分析了百日草實驗系統中管狀分子分化的分子機制。運用同源克隆法(例如，核酸酶ZEN1，肉桂醇脫氫酶和過氧物酶，b-微管蛋白，油菜素內酯合成酶和Rho/RacsmallGTPases)，差示篩選法(例如，分化標記，管狀分子分化相關的(TED)2-4(Tra-chearyElementDifferentiation-related(TED)2-4)，果膠裂解酶)，消減雜交法(例如，核糖核酸酶及分化標記、蛋白酶和木質素合成酶)、全面的轉錄組分析微陣列和cDNA-AFLP，分別鑒定了許多與編碼管狀分子特定事件相關蛋白質的cDNA，和限定管狀分子分化特定階段的標記蛋白。因為百日草轉化方法尚不穩定，所以其分離基因的功能分析受到很大制約(例如，果膠裂解酶ZePel，TED4，過氧物酶ZPO-C)。然而，最近，通過基因槍法和電穿孔轉染法，瞬間將基因或雙鏈RNAs導入百日草細胞，成功地描述了其他基因的功能，這可能為管狀分子分化相關基因功能的分析提供了有益的線索。

4其他植物的研究

在利用百日草實驗系統，研究管狀分子分化調控的基礎上，建立了擬南芥人工培養細胞的管狀分子分化系統，該系統在油菜素內酯調控下，有30%～50%繼代細胞分化為管狀分子。后續的基因芯片分析表明，多數擬南芥基因在管狀分子分化期間特異表達，這些基因包括編碼植物特定NAC-do-main轉錄因子VND1-7的基因家族，借以最終揭示長久以來尋找的管狀分子分化的轉錄開關。在某些植物和人工培養細胞中，VND基因被作為管狀分子異常分化的有效誘導物。

5待解決的問題和未來研究展望

管狀分子分化百日草葉肉細胞離體實驗系統的研究在草本植物中廣泛展開。該系統為誘導和促進管狀分子分化的研究建立了有效的平臺，并獲得了一些關鍵基因和調節因子，初步揭示了管狀分子分化的機制，為在單細胞水平上認識細胞分化和轉分化途徑、分化過程影響因素提供了可能，但復雜、精確的分子機制的構建仍需進一步研究。

(1)管狀分子分化具有復雜的時空特異性，調控網絡綜合而龐大，雖然生長素和細胞分裂素是管狀分子分化的基本調節激素，已有學者對2者進行了大量研究并取得一定的成果，但是其他激素諸如赤霉素、乙烯、脫落酸、油菜素內酯等作用效果研究資料極少，所以，植物激素作用機制的研究尚未明確。

(2)管狀分子分化是植物細胞凋亡的典型例子，成熟的管狀分子喪失了細胞核和細胞內容物，成為死的、中空的管狀細胞。目前對管狀分子細胞凋亡的信號轉導途徑知之甚少，需要進一步探索。

(3)以草本植物百日草，甚至擬南芥為材料得到的管狀分子分化的初步機制，是否適合木本植物，尚需驗證。

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[中圖分類號] R735 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2017）01（c）-0054-03

Effect of SIRT6 Gene Silencing on the Proliferation and Apoptosis of Liver Cancer Cells

XIE Ling-lin

Microbiology Teaching and Research Room， Sichuan Nursing Vocational College， Chengdu， Sichuan Province， 610100 China

[Abstract] Objective To discuss the effect of SIRT6 gene silencing on the proliferation？and？apoptosis of liver cancer cells. Methods The SMMC-7721 was constructed and transfected with SIRT6， and SIRT6 mRNA and protein expression levels were tested， and SIRT6 mRNA， protein expression level and apoptosis were tested after culturing the slow-virus infection Huh-7 cells expressing shSIRT6. Results Huh-7 stable cell line of the silencing SIRT6 gene was successfully constructed， in the Huh-7 cells， the inhabitation rate of mRNA expression reached 81.25%， and the SIRT6 protein level was also inhabited， and the apoptosis ratio of Huh-7 cells reached （16.52±2.08）%. Conclusion SIRT6 gene silencing can induce the apoptosis of human hepatoma cells thus inhabiting the proliferation.

[Key words] Hepatocellular carcinoma； SIRT6； Proliferation；Apoptosis

肝細胞癌作為臨床上常見的惡性腫瘤，其患病率及病死率一直居高不下，手術是常用的治療手段，但效果常不盡如人意。探索肝細胞癌的發生發展的內在機制，尋求有效抑制癌細胞增生的新療法一直是臨床研究的重要課題。Sirtuins是存在于哺乳動物基因中的酵母沉默信息調節因子的同源基因，其中，沉默信息調節因子6（silent information regulator 6，SIRT6）具有抗癌作用，而當SIRT6缺失時，細胞則會出現組蛋白H3第56位賴氨酸（histone H3 on lysine 56，H3K56）高度乙酰化，而這是與腫瘤息息相關的一類染色質修飾。此外SIRT6對基因組的穩定性、炎性反應等都有調節作用，這也是其發揮抑癌作用的一個重要方面[1]。該研究以2015年1月―2016年1月來四川護理職業學院附屬醫院就診的88例肝癌患者的細胞系為研究對象，旨在探討SIRT6對肝癌細胞增殖和凋亡的影響，并分析其內在機制，以期為肝癌的臨床治療提供新的思路，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

88例人肝癌細胞系SK-Hep-1、PLC/PRF/5、HepG2、Huh-7均來自2015年1月―2016年1月來四川護理職業學院附屬醫院就診的肝癌患者；永生化肝細胞系MIHA購自上海冠導生物工程有限公司；pCMV6-XL5和pCMV6-XL5-XIAP質粒購自Cell Biolabs公司；shSIRT6慢病毒購自GeneChem公司；SIRT6抗體購自Sigma公司；羊抗鼠IgG-HRP和GAPDH抗體購自上海市雅吉生物科技有限公司；羊抗兔IgG-HRP購自北京博爾西科技有限公司；質粒轉染試劑購自Roche公司；siRNA轉染試劑Lipofectamine 2000購自上海聯碩生物科技有限公司；Annexin V-FITC細胞凋亡檢測試劑盒購自南昌樂悠生物科技有限公司；培養基購自Gibco公司；RT-PCR試劑盒購自TAKARA公司。

1.2 細胞培養

在5%CO2，37℃的恒溫箱中分別對SK-Hep-1、PLC/PRF/5、HepG2、Huh-7 4細胞系進行培養，并按說明書進行質粒轉染及siRNA轉染。

1.3 Western blot

收集細胞，洗滌后加入裂解液，離心取上清液，電泳分離蛋白質，轉膜后用TBST洗膜，加入包被液，平穩搖動，室溫2hr，繼續洗膜，加入一抗，4℃放置12hr以上，棄一抗，TBST洗膜，二抗室溫2hr，TBST洗膜，加入顯色液，避光顯色至出現條帶時放入雙蒸水中終止反應。陰性對照以β-actin作為內參，其余步驟與實驗組相同。

1.4 RT-PCR檢測

裂解細胞提取RNA，逆轉錄為cDNA，利用試劑盒進行RT-PCR，以β-actin為內參，每組實驗重復3次。

1.5 流式細胞術檢測細胞凋亡

SK-Hep-1和Huh-7細胞轉染72 h后，洗滌并離心，加入195 μL Annexin-V結合液重懸細胞、6μL Annexin-V、4 μL PI，室溫避光孵育20 min，立即進行流式細胞術進行檢測。

1.6 統計方法

采用SPSS 20.0統計學軟件進行統計分析數據，兩組間比較采用配對t檢驗，以P

2 結果

2.1 SIRT6在肝癌細胞系中的表達

經RT-PCR和Western blot結果顯示，SIRT6在4個肝癌細胞系中的mRNA和蛋白質水平較永生化肝細胞系MIHA明顯升高，見圖1、2。

2.2 慢病毒介導的shRNA對SIRT6的抑制作用

將表達shSIRT6的慢病毒感染Huh-7細胞，構建SIRT6-shRNA-Huh-7穩定細胞系，并采用RT-PCR和Western blot檢測SIRT6 mRNA及蛋白質水平。結果表明，在Huh-7細胞中，mRNA表達的抑制率達81.25%；應用Western blot檢測Huh-7細胞中SIRT6蛋白質水平，結果顯示，其SIRT6蛋白質水平亦受到抑制。

2.3 SIRT6基因沉默可誘導人肝癌細胞凋亡

對感染慢病毒后的Huh-7細胞進行流式細胞術檢測。結果顯示，Huh-7細胞的凋亡比例為（16.52±2.08）%，提示SIRT6基因沉默可誘導人肝癌細胞凋亡。

3 討論

隨著分子生物學的發展，基因在臨床中的應用及潛在價值越來越受到醫務工作者的重視[2]。SIRT6是Sirtuin家族的重要成員，最早在酵母等低等生物中發現，隨后陸續在高等生物的基因中發現其同源序列。哺乳動物的Sirtuin家族包括7個成員，其中SIRT6在抗衰老及抗癌方面有著重要作用[3]。葡萄糖代謝在腫瘤細胞的生長、增殖中占據重要地位，SIRT6可通過調控胰島素的信號轉導來干預葡萄糖的代謝，進而影響腫瘤細胞的增殖和凋亡[4]。除此之外，SIRT6還可參與基因的損傷修復，在維護正常基因序列的同時，對異變的腫瘤基因起到抑制、殺滅的作用[5]。

關于SIRT6在抗癌中的作用，既往有多位學者做了深入研究。該研究成功構建了沉默SIRT6基因的Huh-7穩定細胞系，在Huh-7細胞中，mRNA表達的抑制率達81.25%，其SIRT6蛋白質水平亦受到抑制；Huh-7細胞的凋亡比例為（16.52±2.08）%。提示SIRT6基因沉默對于肝癌細胞的凋亡有促進作用，這與既往相關學者的研究結果相一致。周洪鐘等[6]將表達shSIRT6-1、shSIRT6-2的慢病毒分別感染SK-Hep-1和Huh-7細胞，結果顯示，SK-Hep-1細胞中shSIRT6-1和shSIRT6-2組的細胞凋亡比例分別為（20.5±2.64）%和（18.4±2.1）%；Huh-7細胞中shSIRT6-1和shSIRT6-2M的細胞凋亡比例分別為（17.4±2）%和（21.93±2.45）%，提示SIRT6基因沉默可誘導人肝癌細胞凋亡。SIRT6可通過p53、p73和ATM信號通路及影響ADP-核糖基轉移酶活性促進腫瘤細胞的凋亡。但亦有學者提出不同觀點，劉妙娜等[7]的研究證實，SIRT6在HepG2肝癌細胞株過度表達具有較為明顯的抗腫瘤作用，該作用在誘導細胞凋亡的基礎上，抑制ERK1/2信號通路。同時，SIRT6過度表達能夠降低HepG2肝癌細胞ROS水平[8-9]。因而在關于SIRT6的具體抗癌機制及臨床應用方面還需進一步探索。

4 結語

SIRT6基因沉默在促進肝癌細胞凋亡，抑制其增殖方面效果顯著。但是，其具體的作用機制尚未研究透徹，操作手段目前發展尚不成熟，有待于進一步深入研究。此外，關于SIRT6在腫瘤治療中的具體作用尚有爭議，其雙重作用可能有組織、因子分布乃至腫瘤分型及發展階段等息息相關，這些都需要科研人員及臨床工作者的進一步探索。

[參考文獻]

[1] 邢榮春，鄭軍.肝細胞癌基因靶向治療新進展[J].實用腫瘤雜志，2016，31（3）：285-288.

[2] 馬瀾婧，馬玉帛，張松，等.SIRT6與腫瘤關系的研究進展[J].臨床腫瘤學雜志，2015，20（8）：745-749.

[3] 張智高.SIRT6在原發性肝癌中的表達變化及其抑瘤機制的研究[D].濟南：山東大學，2014.

[4] 肖元元，王倩倩，毛月芹，等.Exendin-4對游離脂肪酸誘導肝細胞sirt6表達及其對糖異生作用的影響[J].醫學研究雜志，2015，44（1）：39-43.

[5] 周洪鐘，陶娜娜，陳祥，等.SIRT6基因沉默對裸鼠異位移植人肝癌細胞增殖和凋亡的影響[J].中國細胞生物學學報，2016，38（7）：821-828.

[6] 周洪鐘，陶娜娜，陳祥，等.SIRT6基因沉默對人肝癌細胞凋亡的影響及其機制研究[J].中國細胞生物學學報，2016，38（4）：389-396.

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0056-02

微生物學如今已經成為生命科學類大學生必須學習、掌握的基礎課之一，它的主要任務是使學生系統掌握微生物學基礎知識、理論和實踐操作技能[1]。要提高該課程的教學質量，應緊密跟蹤國際最新前沿，選用和參考國內外優秀教材及研究工具書，從教材建設、課程內容、教學方法等方面進行改革，使課程緊跟學科發展的步伐，使學生及時掌握最新的微生物學理論知識和應用技術。本文以生物工程專業為例，從教學內容、教學方法等方面對《微生物學》課程教學改革進行探討和思考。

一、教學內容的改革

（一）教材的選擇

目前，國內微生物課程有關的教材，其主要內容包括微生物的形態、細胞結構和功能、營養、生長與控制等[2]。考慮到學生已有的知識基礎，確定選用高等教育出版社出版的《微生物學》（第二版）這本書作為教材。這本書章節分類明確，內容全面，措辭嚴謹，重點、難點突出，且有助于內容選擇和安排，因此可較好滿足理論教學要求。此外，由Pearson Education Inc.出版、Michael T. Madigan等編寫的《Brock's Biology of Microorganism 13ed》一書，則作為本課程的主要參考書，該參考書信息量十分豐富全面，知識概念嚴謹，而且有諸多國內其他同類教材所不具備的彩圖多幅，展現了微生物學的誘人前景，引導學生投身微生物學領域的研究，是一部不可多得的優良工具書。

（二）優化重點，避免重復

在教學中，應根據選定教材的特點和各個章節內容的難易程度，合理分配不同章節的學時數。對在別的課程中涉及到的內容盡量少講或者不講，如《生物化學》、《細胞生物學》和《基因工程》課程中涉及的部分內容可以不講，以便重點突出的安排教學內容。

例如，微生物包含了原核微生物、真核微生物和病毒三類，在講到微生物的細胞結構與功能一章，由于同期開設的《細胞生物學》課程詳細介紹了真核細胞結構，所以在微生物學課程重點講述原核細胞，真核細胞結構只講代表性微生物如酵母、霉菌的細胞形態。再如講到微生物的代謝一章，由于《生物化學》課程會講到通用的生物代謝途徑，如氨基酸、核苷酸和糖類的合成途徑，這些生化代謝在微生物學課程里就不重復介紹了，而重點介紹各種在微生物中獨具或占主導地位的分解或合成途徑，解釋其重要的生理功能，引導出各種微生物工業發酵的產品。還比如，講到微生物基因表達調控和微生物與基因工程這兩章，由于這兩章內容實際應是《基因工程原理》和《基因表達調控》課程的主要內容，所以在本課程中也不宜作過細的介紹，而應該重點描述微生物在基因工程研究過程中起到的重要作用，使學生明確基因工程的發生發展是離不開微生物的。在講基因表達調控時，應重點放在原核微生物轉錄水平的調控，突出微生物學課程的特色和重點。

（三）科學安排

緒論是第一章，萬事開頭難，先講好緒論十分關鍵。緒論概述了微生物的定義、發展歷程、對人類的影響及發展趨勢等內容。講授中以人物和事件為主線，介紹微生物學發展的重要歷史階段、關鍵人物以及微生物在各個生產領域中的應用，激發學生對課程的學習興趣。例如，通過介紹列文虎克給英女王看顯微鏡的故事、巴斯德研究蠶病和制備疫苗的故事以及柯赫、弗萊明的主要貢獻等內容，使學生在理解微生物學發展歷程的同時，直觀的感受前人認真觀察和持之以恒的科學精神。人類目前仍然面對著多種細菌和病毒為病原體的傳染病威脅，另外環境污染物的生物降解、沼氣氫氣等新能源的開發問題，也都與微生物密切相關。闡述以上內容，可使學生明確微生物與人類的密切相關性以及人類認識并改造微生物進而為社會服務的實踐過程，從而端正學習態度，樹立堅定的目標，積極投入到之后的微生物學課程學習中。

緒論之后進入微生物學各專題的分章介紹，根據講授內容的豐富程度、知識難易程度，應該有學時分配上的差異。結構與功能、代謝、生長與控制、病毒、生態進化和物種多樣性這幾章，描述性內容較多，概念名詞豐富，應采用圖片和動畫插放的多媒體教學方式，使學生有直觀的感性認識，便于他們記憶;遺傳、基因表達調控和基因工程這三章，涉及到較多分子遺傳學的知識，且與其他章節的銜接性不大，講授時應該與教材上的章節排列順序有所區別。例如，可以將這三章內容放在進化和物種多樣性一章結束后再講，這樣會使知識銜接更好，同時也使學習的難易程度由容易逐漸過渡到難，符合學生掌握知識過程的客觀規律。

二、教學方法的改革

（一）充分利用多媒體

微生物學課程涉及大量微生物形態和結構的介紹，以及較復雜的代謝反應流程。傳統的教學方法以文字講授為主，輔以十分有限且質量較差的圖片資料，教學效果不理想[3]。因此，在教學過程中合理使用多媒體工具，把抽象性的教學內容轉變為生動形象的感性素材來提高教學質量，是十分必要的。我們的教學實踐表明，多媒體教學這一直觀、準確、豐富、生動的教學方式，在擴大了教學內容信息量、避免乏味的照本宣科的同時，從根本上提高了學生的聽課效率和課后的學習興趣。

多媒體教學的另一大優勢是電子教案可以瞬時拷貝，這個優點可促使學生上課時專心聽講，以免發生因做筆記而漏聽或漏記了上課內容的情形。而且現成的教案相比學生自行記錄的筆記內容而言，有知識的準確率高和字體的清晰度好等優點。因此，多媒體教學最大限度地突破了傳統教學的束縛，在提高教學質量、減輕學生的學習壓力和突出學生的人本效應等方面起了十分重要的作用。

（二）開展課堂討論

為了克服學生上課開小差不專心聽講的常見缺點，充分調動學生主觀能動性的同時并活躍課堂的教學氣氛，在課堂上可安排數次短時間的討論。因為討論促使學生主動思考，通過活躍的聽力和口語交流，提高其分析和解決問題的能力[4]。討論的形式是由老師課前布置習題，學生查閱資料完成作業，教師批改作業之后，根據回答內容進行分類，然后在下一次課的開始將作業題的幾個不同答案在課堂上進行討論，使每個學生都能參與其中，然后最后由教師對正確答案進行講解。課后學生們反映這種上課形式好，既提高了學習興趣，又加深了對知識點的理解。

（三）考核方式的多元化

將學生的課程最終成績分為平時成績和期末成績。在計算最終成績時，期末成績占總成績的80%，平時成績占20%。期末成績指考試的卷面成績，平時成績里面，平時作業占50分，學習交流（包括課堂問答、個別交流、參與討論）占30分，課程學習筆記20分。通過考核方式的多樣化，使學生成績評定更為客觀準確，也提高了學生各方面學習的綜合素質。

（四）將自己的科研成果融于課堂，提升個人素質

筆者在講授微生物學課程的同時，課余時間一直從事環境微生物學方面的科學研究，因此對當前微生物學研究的國際前沿或多或少有所了解。生命科學被譽為21世紀的領頭學科，其科學研究的發展日新月異。將相關領域的國內外研究進展引入到課堂相關知識講授的過程中，可以使青年學生及時了解知識的更新程度和全面、重要程度，對提高學生的聽課積極性和學習甚至研究的主觀能動性，也是十分有幫助的。例如，在講授細菌S層的結構時，結合自己分離菌株的電鏡照片、相關功能基因克隆以及在大腸桿菌中異源表達，使學生對該結構的重要性和在技術領域的應用潛力有一個很全面的了解;在講授氨基酸的合成代謝時，結合自身研究的谷氨酰胺合成酶基因克隆和轉基因植物的生化分析，了解各種氨基酸合成和運輸過程，以及它們在微生物體內的代謝路徑;講授微生物的多樣性時，引入筆者研究過的沼氣池樣本產甲烷古菌的群落結構和多樣性分析，明確這類古生菌在自然界的分布及其在自然生態系統中所起的重要生物學功能。除了教學方法的改革外，同時加強自身的思想修養和職業道德修養，提升教師的各方面素質也不可忽視。不僅在教學過程中要激發學生的學習興趣以取得最優的教學效果，還要做到多與學生交流，及時了解學生的正確想法和思想上的困惑，鼓勵學生熱愛學習，釀造和培育大學課堂上教師與學生生動活潑、互相促進的良好氛圍。

三、結語

當前世界已處于信息化時代，知識的更新快、信息量大。這改變了人們傳統的學習方式，也對大學微生物學的課程教學產生了深刻影響。因此，必須改革傳統的教學內容和手段，建立新的教學理念。在更新教學內容的同時，應重點培養學生掌握科學的方法、自身創新能力和個人綜合素質。微生物學的發展日新月異，教學改革勢在必行，這既是培養創新人才的需要，也是現代社會對高等教育人才的時代需要，是每個教育工作者的職責所在。在教學過程中，只有把知識傳授和能力培養有機地結合起來，同時提高教學效果，才能使學生成為適應未來實際發展需要的高技術、創新型人才。

參考文獻：

[1]沈萍，陳向東.微生物學復興的機遇、挑戰和趨勢[J].微生物學報，2010，50（1）：1-6.

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中圖分類號Q94　文獻標識碼A　文章編號1634-6708(2010)28-0113-01

植物的生活周期中,受精與有性生殖聯系恒定不變,受精是植物親代與子代聯系的橋梁,在發育和遺傳中具有重要作用:激活卵細胞,啟動胚胎發生;實現由配子體向孢子體、由單倍體向二倍體之間的世代轉換;實現雙親遺傳物質的結合。受精是一系列精巧有序的發育事態,是十分復雜的自然過程。被子植物受精作用依賴于單倍體雄配子和雌配子的有序發生和彼此融合。雌雄配子分別是由雄配子體(花粉)和雌配子體(胚囊)產生的。被子植物受精又具有獨特的雙受精特點。在雙受精過程中,一個雄配子與卵細胞融合產生胚,另一個雄配子與中央細胞的極核融合產生胚乳,胚乳提供胚發育所必需的營養物質。

花粉實際上是小孢子和雄配子體的統稱。花粉發育的早期階段為小孢子,小孢子由小孢子母細胞減數分裂而來,是單細胞結構,只有一個細胞核,常稱之為單核花粉。小孢子經過有絲分裂第一次產生一個營養細胞和一個生殖細胞,此時進入雄配子體階段。早期的雄配子體常被稱為雙核花粉。三細胞花粉在成熟時,生殖細胞分裂成兩個精細胞(雄配子),二細胞花粉在進入花粉管內生殖細胞才會分裂形成兩個。花粉發育過程中經歷復雜的細胞學變化。如在小孢子母細胞減數分裂階段,發生細胞質改組;在小孢子發育階段,發生胼胝質壁的降解,液泡的增大,細胞質和核的極性分布;在雄配子發育階段,發生生殖細胞的位移和營養物質的積累;在小孢子形成后,孢子逐漸沉積壁物質,包括多糖的內壁和孢粉素的外壁。這些細胞學的變化,涉及一系列的基因表達,近十年對花粉的研究已經分離和克隆了數十種花粉特異表達的eDNA基因,特別是從中找到一些在不同時期花藥和花粉異表達的啟動子。雄配子體由花粉萌發的花粉管運送到受精靶區以實現受精。花粉管的生長,花粉管細胞質環流,細胞器的運動,營養核和生殖細胞或精細胞的移動,生殖細胞的分裂都與花粉管內的細胞骨架系統活動有密切的關系。被子植物花粉和花粉管的細胞骨架主要由微絲和微管組成,缺乏是否存在中間纖維的證據。在干花粉中檢測不到微管但可以檢測到微絲的存在。水臺花粉中,微絲微管都存在,在水合之后微絲微管的結構會出現明顯的變化。花粉管內的微絲和微管并列分布。在生殖一精細胞(GSP)中。有大量微管的存在,是否普遍存在微絲還有爭論。

胚囊(雌配子體)的發育分為兩個連續的階段,大孢子發生:從大孢子母細胞減數分裂,到大孢子的成熟;雌配子體發生:從大孢子經過三次有絲分裂細胞化,到雌配子體成熟。成熟的胚囊有13種類型,在被子植物中最普遍的是蓼型胚囊,典型的七細胞八核胚囊結構。雌性生殖單位是由卵細胞,兩個助細胞和中央細胞組成的。它是一個結構單位,主要完成接收花粉管,引導花粉管釋放到雌配子體的接收部分,實現雌雄配子的融合的功能。胚囊中的細胞骨架的主要成分是微絲和微管。細胞骨架在胚囊發育中起重要的作用:參與胚囊形態發生,細胞分裂、細胞器的運動。核定位與固定、核分裂,細胞形態的決定,細胞質流的產生,細胞的生長,細胞壁的形成等過程。

被子植物的受精作用從花粉落到柱頭上開始。花粉在萌發前先要粘附到柱頭上吸水、萌發、然后在引導組織中生長,最后進入胚珠的珠孔。表現正常可育的雌雄同花植物,自花授粉不能產生種子。這種種內不親和性存在于半數以上的被子植物中。自交不親和機制是一種信號傳導系統的信號傳導,涉及大量分子間相互作用和受其他遺傳位點的影響。在受精的整個過程中鈣信號都參與調控。許多實驗證明,花粉管尖端是鈣集中分布的區域,尤其在花粉管尖端有高度精巧的游離鈣的動態平衡,打破這種平衡,花粉管的生長將受到抑制。在胚囊的助細胞中高含量的鈣與助細胞的退化有關。受精后,進入卵細胞會誘導卵細胞內游離鈣的瞬間升高,形成各種形式的鈣波。鈣在整個受精過程都起重要的作用。精細胞與卵細胞表面的糖蛋白在配子識別間起作用,精、卵細胞膜表面有很多種凝集素受體。關于被子植物配子識別有兩種假說,隨機假說和特異受體假說。雌雄配子通過膜的融合合為一體,膜的融合開始于膜的一個位點,然后多個位點融合,最后融合的膜逐漸崩解。有兩種公認的細胞膜融合模型:鈣離子介導膜融合模型和類病毒融合蛋白介導的膜融合類型。在膜融合的過程中,精細胞質體隨物種的不同,可能進入卵細胞也可能被排除。被子植物質體遺傳的基本方式包括單親母系質體遺傳,雙親質體遺傳和單親父系質體遺傳。膜融合后,核融合開始。根據在核配合過程中,雌雄配子核DNA所處時期不同,可以把核配合分為G1期核配合,s期核配合和G2期核配合。所形成初期合子的DNA含量分別為2c、4c、4c。配子核細胞周期處于同步狀態是配子核融合和合子正常發育的先決條件。

離體受精的三項技術基礎為:配子分離,單對配子融合與人工合子培養。配子分離,分離與雌雄配子相關的細胞,包括花粉原生質體、脫外壁花粉,生殖細胞與精細胞,胚囊、卵細胞、合子、中央細胞的分離。體外的精卵融合共有四種融合技術:微電融合、高鈣一高PH值介導融合、一般鈣條件下的融合和PEG誘導融合。離體合子經微室飼養法、微滴飼養法或瓊脂糖滴飼養法培養可以發育成植株。飼養時要加入各種外源激素,同時要注意滲透壓對合子離體發育的影響。人工合子培養成功只限于禾本科植物,雙子葉植物僅在煙草中開展了合子的培養試驗。對離體系統雌雄配子形態、體積,膜表面特點,融合過程中的膜重組方式,卵細胞對多精人卵的反應,融合對胞質活動的影響,合子中胞質重組,雄核在雌性細胞中的遷移,核融合的時間進程和生活狀態,精卵融合的親和性等細胞學事態的研究。

被子植物生殖在細胞生物學方面采用超微結構為主的觀察方法,揭示了雄性生殖單位、二型性、偏向受精等現象、配子體及配子骨架的分布規律,融合時雄配子的狀態及細胞質的參與方式。在生理及生物化學方面采用了分子生物學技術,研究花粉發育、花粉與雌蕊組織間的識別反應、配子間的識別反應的分子生物學基礎。

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1 衰老概念的研究

衰老又稱老化，通常是指在正常狀況下生物發育成熟后，隨年齡增加，自身機能減退，內環境穩定能力與應激能力下降，結構、功能逐步退行性變，趨向死亡，不可逆轉的現象［1］。是生物體細胞、組織、器官在結構及功能上表現出的種種退化。疾病或異常因素可引起病理性衰老（pathological senility），使上述現象提早出現。

衰老又可分為生理性衰老（physiological senility）及病理性衰老兩類，生理性衰老是指生物體自成熟期開始，隨增齡發生的、受遺傳因素影響的、漸進的全身復雜的形態結構與生理功能不可逆的退行性變化，也稱正常衰老。病理性衰老是指由于疾病或異常因素，所導致的衰老加速，也稱異常衰老［2］。

近年來中醫學主要認為衰老是由陰陽失調、臟腑虛衰、精氣神虧耗所致，多從腎虛衰老學說、脾胃虛弱衰老學說、津液不足衰老學說、腎虛血瘀衰老學說、氣虛血瘀衰老學說、脾腎兩虛夾瘀衰老學說、多臟器虛損與氣滯血瘀痰濁衰老學說進行了機理解釋和證候的歸類，但至今未形成統一的中醫衰老概念，值得特別關注和研究。

2 衰老生物學標志的研究

由于衰老的變化是多種因素聯合作用的結果，包括先天性的遺傳因素和后天性的環境因素，因而存在著顯著的個體差異。同齡個體衰老程度因人而異，反映人的實際衰老程度除了日歷年齡外，還有“生物學年齡（或生理學年齡）”，人的生物學年齡可根據其生理和解剖狀態進行估算，表示其組織結構和生理功能的實際衰老程度［3］。 Mooradian等將衰老的生物學標志的標準概括如下：（1）該標志與年齡有定量關系，相關性愈強，靈敏度愈高；（2）該標志不因疾病而改變；（3）該標志不因代謝或營養變化而變化；（4）影響衰老進程的因素亦能影響該標志；（5）永生化細胞中不存在該標志的變化。使用衰老生物學標志進行分組，可避免因同齡實驗動物老化程度不同造成的誤差，解決按日歷年齡無法解決的“未老先衰”和“老而不衰”問題。目前已發現某些細胞水平及分子水平的衰老生物學標志，染色體端區長度可作為人類細胞的生物學年齡標志，是人類細胞的計時器。但已知的標志尚不能完全滿足所有標準［4］。

3 衰老機理的研究

3．1 衰老機理的中醫研究 對衰老機理的研究，以虛立論者很多，其中有腎虛致衰學說、有脾虛致衰學說、有脾腎虛損致衰學說等［5］。根據中醫整體觀念和五臟相關理論，應強調五臟虛損是衰老的主要基礎。傳統的中醫理論認為衰老的機理有如下幾種。

3．1．1 精氣神衰老學說 中醫認為精、氣、神三者的狀態標志著一個人的健康，如三者虛衰，則是衰老的征象。《太平經》提出“精、氣、神”是支配著人體生命的三大元素。歷代醫家又對此進行不斷充實發揮，豐富了學說內容。《黃帝內經素問集注》說:“神氣血脈，皆生于精，故精乃生身之本，能藏其精，則血氣內固，邪不外侵。”可見歷代醫家對人體的精、氣、神非常重視，精充、氣足、神旺即是健康的標志，如精虧、氣虛、神萎則是衰老的征象，從精、氣、神三方面的表現，完全可以反映出人體衰老的程度。

3．1．2 腎虛衰老學說 腎虛衰老學說在衰老機理的研究中受到普遍認同，腎為先天之本，人體生長、發育、衰老以至死亡的過程就是腎氣逐漸充實、隆盛、衰少乃至衰竭的過程。人體生長壯老的過程，以及壽命的長短，很大程度上決定于腎中精氣的盛衰。中醫認為：腎藏精，主生長發育與生殖。腎所藏的精包括先天之精和后天之精，先天之精稟受于父母的生殖之精，所以稱腎為“先天之本”，后天之精指脾胃運化而生成的水谷精氣和臟腑所化生的精氣。腎主骨生髓，髓養骨，髓少不能充養骨骼，會致骨質疏松，腦為髓之海，髓海空虛，會出現眩暈及老年癡呆，腰為腎之府，齒為骨之余，腎外榮于發，開竅于耳和二陰。以上齒、骨、發的生長狀況及聽力等是腎氣盛衰在體表的表現，是判斷機體生長發育狀況和衰老程度的客觀標志。

3．1．3 脾胃虛弱衰老學說 脾胃為后天之本，為氣血生化之源。脾胃在人體活動中起著升降樞紐的作用，腎中的先天精氣也依賴于脾胃化生的后天水谷精微的充養。李東垣在《脾胃論》中謂脾胃是化生元氣的本源，脾胃損傷必然導致元氣不足，而產生各種病變，提出“諸病從脾胃而生”，脾虛則“氣促憔悴”、“血氣虛弱”等觀點，認為脾胃虛弱是導致衰老發生的主要原因。

3．1．4 陰陽衰老學說 《素問·生氣通天論》“陰平陽秘，精神乃治;陰陽離決，精氣乃絕”。中醫學認為陰陽之間的變化是一切事物運動變化的根據，同時也是生命生長、發育、衰老以至死亡的根本原因。機體衰老的過程也就是陰陽失去平衡，出現偏盛偏衰或陰陽兩虛的結果。若進一步發展，陰陽不能相互為用而分離，人的生命活動也就停止了。

3．1．5 瘀血衰老學說 《素問》謂:“使道閉塞不通……以此養生則殃。”“使道”即血脈，明確指出血脈不通有礙養生長壽。瘀血產生后，氣血運行受阻，臟腑得不到正常濡養，氣化功能受損;同時代謝產物不能排泄，堆積體內，毒害機體，從而形成惡性循環，加速衰老［6］。另外尚有腎虛血瘀衰老學說、氣虛血瘀衰老學說、脾腎兩虛夾瘀衰老學說、多臟器虛損與氣滯血瘀痰濁衰老學說，虛實夾雜多因素致老說日益引起關注，值得關注和進一步研究。

綜上可見各家對衰老的認識不盡相同，但正是百家爭鳴，才促進中醫對衰老的逐漸深層認識；也正是各種學說的相互滲透，相互補充，才形成較完整的中醫衰老理論體系。

3．2 衰老機理的現代醫學研究 隨著生物技術、分子生物學和現代醫學的發展，人們對衰老有了深層次的認識，主要從整體水平、器官水平以及細胞水平和分子水平對衰老的機理進行研究。

3．2．1 衰老機理的整體水平和器官水平的研究 衰老機理的研究始于整體水平和器官水平，這是開展細胞水平、分子水平研究的基礎。衰老機理的整體水平和器官水平研究，主要表現在形態和功能兩個方面。形態變化是細胞、組織、器官退行性改變引起的，在逐步衰老過程中，細胞凋亡或壞死導致數量減少，臟器萎縮、變性，組織彈性減低等，從而引起多種生理功能逐漸減退，通常稱之為Shock定律。但是，由于各種臟器自身特異性不同，因而功能減退的程度不盡一致；又因個體具有不同的綜合功能，所以衰老常以復雜的形式表現出來，這就是生理性衰老的特征。隨著年齡的繼續增長，老年人的內環境可能處于“失衡”的邊緣，某些組織、器官、系統的結構與功能發生特異性變化，就可能引起老年性疾病，這就是病理性衰老。但是，生理性衰老和病理性衰老只具有理論意義，實際上很難區別開來，兩者往往同時存在，互相影響，互相促進，從而加速了衰老的進程［7］。 20世紀80年代前，技術與手段所限，國際上從器官水平、整體水平研究衰老機理多年，但成果寥寥。所舉學說繁多：基因控制說、自由基損傷說、代謝產物交聯說、體細胞突變說、差錯積累說、免疫紊亂說等不下數百種，各有千秋，眾說紛紜，莫衷一是。

3．2．2 衰老機理的細胞水平和分子水平的研究

3．2．2．1 遺傳基因與衰老 20世紀后期“一切生物學關鍵問題必須在細胞中尋找”幾乎成為生物學家的共識。細胞是生物體的基本單位，也是生物衰老的基本單位。細胞衰老時細胞體積增大，不均一性增加，染色體畸變及溶酶體增多，細胞的增殖能力減退，甚至完全停滯，使功能細胞難以更新，臟器萎縮，機能衰退。生長停滯是細胞衰老的突出表現，也是引起生物衰老諸因素中重要一環。同時，DNA損傷修復能力下降。

隨著對衰老的研究，焦點逐漸集中于細胞衰老時的基因表達變化上。目前，基因確可影響生物的衰老及壽限，已經為大量的研究所證明。衰老并非由單一基因所決定，而是一連串基因激活和阻抑，及其通過各種自產物相互作用的結果。基因控制理論中又包括程序性衰老、基因組的不穩定性與衰老、基因表達與衰老等幾種理論。程序性衰老理論認為衰老是在基因控制下的一系列連續發生的事件。有人把衰老調控相關的一些基因作為支持程序性衰老的證據，但是在嚴格意義上說，這些基因并沒有組成一個衰老的程序。與衰老的程序化理論相反，基因組的不穩定性理論認為真核細胞基因的隨機改變是引起衰老的原因，包括微小的改變即所謂的體細胞突變理論，以及與年齡相關的大規模的DNA重組。基因表達是細胞活動中的一個基本過程，它的改變對細胞結構和功能有顯著的影響，在生物體內的不同發育階段（包括分化、生長、成熟、衰老）都被精細協調的基因表達所控制。基因表達理論認為衰老是與熱激蛋白轉錄因子（HSF）三聚化失敗、遷移、磷酸化、脫磷酸化失敗、HSF與DNA結合下降導致的翻譯后修飾失敗、HSF mRNA成熟和翻譯有關［8］。

轉貼于

據報道：人的1，4，7號與X染色體各自存在著與衰老相關的基因。經研究，動物種系之間極大的壽命差異是由于某些所謂的衰老基因的調控在起作用，現在已經實驗確定的與衰老和長壽有關的基因達10多種，分別是：age-1、ras2p、lag-1、lac-1、daf-2、daf-16、daf-23、clk-1、spe-26、gro-1等。1997年在人的4號染色體上發現一個基因，將其添加入癌細胞時，可以將增殖的細胞轉變成衰老細胞，而該基因突變則可以導致細胞的永生化，在4號染色體的一個小片段上發現一個稱作死亡因子-4的基因，該基因的缺失可以導致細胞永生化，而這種永生化被導入的正常基因所糾正［9］。 Wemer早老綜合征是一種隱性遺傳疾病，是典型的病理性衰老，現已證明該綜合征是位于8號染色體短臂的一種DNA解旋酶（helicase）基因突變所致。此酶有1432個氨基酸殘基組成，酶基因位于8好染色體短臂，稱為wrn基因（1996），可以影響DNA復制與轉錄［10］。 P21（又稱WAFI或CIPI）的轉錄產物在衰老細胞中較年輕細胞增高，相應P21蛋白含量也升高，并且在年輕細胞中P21過量表達會抑制細胞周期的進程，提示P21基因是衰老基因［11］。而抑癌基因P53可通過調控P21基因的表達，從而間接抑制細胞周期的進程。我國學者發現人類細胞衰老過程中，9號染色體短臂的p16基因與染色體端區的長度是細胞衰老遺傳控制程序中的重要環節，可影響細胞壽命和端粒長度，抑制p16的表達，細胞壽命延長，端粒長度縮短減慢；增加p16表達，細胞壽命縮短，端粒長度縮短加快［12，13］。將P16cDNA重組載體導入人正常成纖維細胞，可引起生長減慢，非醇糖基化加劇，衰老相關β半乳糖苷酶活性顯現，端粒縮短等衰老現象。導入反義重組體，可使細胞延年益壽，延緩衰老。

研究表明，將激活的癌基因導入正常細胞可促發防衛反應，阻止細胞增殖。有些致癌基因一方面可以觸發細胞凋亡，另一方面可以激活Ras基因，觸發永久的不可逆的增殖阻滯，導致細胞衰老死亡［14，15］。

總之，目前對某些老年病相關基因雖然有所了解，但要確定人類長壽基因或衰老基因為時尚早。衰老相關基因絕非一種，有可能是一個基因群。猶如腫瘤發病過程中癌基因與抑癌基因，凋亡過程中促凋亡基因與抑凋亡基因相互制約一樣，衰老相關基因亦應有正負之分，“長壽基因”與“衰老基因”之間，既有聯系、又相制約。鑒于目前尚未獲得國際上公認的人類正常衰老相關基因，因而尋找此類基因的工作，任重道遠，需要多角度、多途徑進行探索。

3．2．2．2 免疫系統與衰老 免疫系統是體內保衛自身的第一道屏障。抗體生成能力強者患癌率低，壽命較長。在衰老的過程中，免疫系統的功能下降，如T細胞對有絲分裂原的反應下降和對感染性疾病的抵抗力下降，合成高親和性IgG和IgA的能力不成比例丟失;自體免疫功能增強，如血清中的自體抗體增加。老年期免疫調節機能低下，有可能增加某些老年病的發病率［16］。對長壽老人的研究資料表明，T細胞增殖能力強，B細胞數量多，CD8細胞/CD4細胞比值小的老人，壽命較長。Takata等認為人類白細胞抗原（HLA）型與壽命相關。國內的研究認為A9與長壽相關，A30、C6、C7和C30與長壽負相關。

3．2．2．3 自由基與衰老 20世紀60年代中期英國學者Harman首先提出的自由基學說（free radicle throry）是具有代表性的衰老學說之一。自由基是指帶有未配對電子的粒子，化學性質極為活潑，易對機體產生迅速而強烈的損傷。自由基的種類繁多，其中以·O-2和·OH等活性氧簇自由基（ROS）最為重要。自由基在機體內有很強的氧化反應能力，并且易產生連鎖反應，最易與細胞膜中的不飽和脂肪酸作用，形成脂質自由基，對生物膜類脂結構破壞性極大，自由基還可直接或間接氧化蛋白質，并且可以使蛋白質生物合成的量下降，尤其是自由基可與DNA、RNA反應，引起主鍵斷裂、堿基降解、氫鍵破壞、發生基因突變、細胞老化，導致機體衰老疾病的發生。經典的自由基-衰老學說認為自由基直接引發的自由基反應是衰老機制的基礎，但近年的研究認為自由基反應產生的中間產物對細胞的損傷在衰老機制中扮演著更重要的角色。因為活潑的自由基是短壽命基團，自由基直接引發的自由基反應不能在細胞內傳播，不能損傷遠距離的細胞成分，故不能解釋自由基引起的持續而廣泛的損傷。而自由基反應產生的醛、酮結構中間產物如丙烯醛、4-羥基壬烯醛、丙二醛等羰基化合物，化學性質活潑，可在細胞內廣泛擴散，引起細胞成分繼發性損傷［17］。

既往這一學說在衰老的理論研究中具有重要的地位。但是近年來，持支持和反對的實驗結果都大量存在，因此，自由基引起衰老的證據還有待深入研究。

3．2．2．4 端粒、端粒酶與衰老 端粒是真核生物細胞線性染色體末端的特殊結構。隨著細胞的連續分裂，端粒逐漸縮短，細胞老化并喪失繁殖能力而死亡。端粒的長度、結構、功能與機體衰老及癌癥的表型等密切相關，在某些情況下，端粒可影響細胞核內基因的表達。它由許多簡單重復序列和蛋白質組成，人的端粒由許多簡單重復序列（TTAGGG）和結合蛋白質組成。端粒具有保護染色體末端，維持染色體結構的穩定與完整，避免其發生融合、降解、重組等變化，防止DNA復制時末端丟失變短的功能。DNA復制時，由于DNA的不完全復制使DNA末端少量丟失，而端粒酶會重新加上這些丟失的重復TTAGGG序列。人類端粒酶基因定位5p15.33，其編碼了1 132個氨基酸的多膚，是核糖蛋白，其功能是以RNA為模板的逆轉錄酶，通過識別端粒末端引物，合成多個末端引物序列加到染色體3’端，所以端粒酶起到端粒再生的作用［18］。

3．2．2．5 線粒體DNA與衰老 呼吸鏈反應是產生自由基的重要來源，線粒體在活細胞內產生90%的自由基，同時也是自由基損傷的重要目標。尤其是線粒體DNA （mtDNA）裸露，無組蛋白保護，并且修復校正系統功能較差，因此mtDNA比核 內 DNA 更易產生突變。自由基對mtDNA造成的突變積累到一定程度，會導致mtDNA重要功能的喪失。許多資料證明mtDNA突變隨年齡增高而積累，飲食限制可以降低線粒體DNA的突變發生率。mtDNA的突變與衰老、心肌缺血、老年心衰等老年性疾病的發生有密切關聯。自由基還可通過氧化心肌磷脂 （cardiolipin）而影響線粒體電子傳遞鏈復合體1的活性，從而破壞線粒體的功能［19］。

4 總結與討論

人體衰老過程是人體內部環境各因素間、人體與外環境各因素間在生命活動的過程中不斷相互作用、相互影響的綜合性結果，衰老原因是多方面的，衰老的機理也是極為復雜的。到目前為止，有關衰老機理的理論還有很多，如中毒學說、傷害學說、生物鐘學說、微量元素衰老學說等等，都有其一定的實驗基礎，但都是從一個側面來解釋衰老這一復雜現象，有其局限性，還沒有哪個理論可以全面地解釋衰老的全過程。所以，在以后的研究中必須注意以下幾個關系。

4.1 分析與整體 生物體的衰老過程，包含了整體衰老、器官衰老、細胞衰老，乃至生物大分子的衰老。對衰老機制的深入研究，離不開分子生物學與細胞生物學。新技術是推進科學發展的原動力，現代技術和理念雖然重要，但是分子與細胞究竟只是整體的一部分。分析與綜合，分子與細胞，細胞與器官，器官與整體，必須相輔相成。以綜合為目的的分析，以分析為基礎的綜合，方不致偏廢。分析的同時，不忘綜合;研究分子和細胞的同時，不忘整體，是近代醫學基礎理論的精髓，也是研究衰老機制必須遵循的原則。

4.2 遺傳與環境 環境因素多半是通過基因及其產物來影響衰老進程的，了解哪些基因主導衰老過程，以及這些基因的影響因素，就能有目的的改善內外環境質量，提高延衰效能。

4.3 學科融合 借鑒相關學科的理念和技術才能促進發展。基礎研究是科技力量的儲備，是發展應用研究的源泉。分子生物學和細胞生物學新技術的融入大大促進了衰老機理研究的深入，多能干細胞作為近年的科學重大發現，具有廣闊的應用前景。它在組織修復、器官替換等老年病治療方面的應用，在衰老機理研究中的作用都值得探討。

綜上所述，衰老是多方面因素共同作用的結果。因此，“延衰”也必然是一項綜合性復雜的工程。可以相信，隨著科學技術的發展，衰老的研究不斷深入，必將有一個更全面、更接近衰老機理的理論出現。衰老的理論不僅僅對即將進入“人口老齡化”的中國，對整個世界都有重大意義。

參考文獻

1 鄒承魯.當代生物學.北京：中國致公出版社，2000，394-396.

2 錢睿哲，金惠銘.衰老機制研究中的若干問題，老年醫學與保健，2004，10（2）：122.

3 馬宏，張宗玉，童坦君.衰老的生物學標志.生理科學進展，2002，33：65-68.

4 童坦君，張宗玉.衰老機制及其學說.生理科學進展，2007，38：14.

5 梁暉，翁苓.范德榮主任談中醫衰老理論和老年病臨床特點.福建中醫藥，1995， 26（3）:6-7.

6 姚建平.虛實與衰老.遼寧中醫雜志，2004，31（6）:458-459.

7 曾爾亢，楊蕊敏.衰老機制研究的新時代.中國社會醫學雜志，2006，2（23）：74-75.

8 Verbeke P， Fonager J， Clark BF， et al. Heat shock response and ageing: mechanisms and applications. Cell Biology International，2001，25（9）:845-857.

9 王芳芳，張玉亭.衰老相關基因研究進展.臨床薈萃，2004，19：659-660.

10 Eller MS，Liao XD，Liu SY， et al. A role for WRN in telomere-based DNA damage responses. Proc Nat Acad Sci USA，2006，103:15073-15078.

11 JOH NS ON M ，DI MI TROV D ，VOJTV P J ， et al .Ecidence for a p53 independent pathway for upregulation of SDI/CIPI/WAFI/P21 RNA in human cell. Mal Carcinog，1994，11（2）:59-64.

12 錢睿哲，金惠銘.衰老機制研究中的若干問題.老年醫學與保健，2004，10（2）:122-124.

13 Takahashi A， Ohtani N， Yamakoshi K，et al. Mitogenic signalling and the p16（INK4a）-Rb pathway cooperate to enforce irreversible cellulai sensence.Nature Cell Biol，2006，8:1291-U63.

14 Kiyono T， Foster SA， Koop JI，et al. Both Rb/pl61NK4a inactivation and telomerase activity are required to immortalize human epithelial cells. Nature，1998，396: 84-8. 14.

15 王相如，錢濟先，龍華，等.店墓因表達對骨肉瘤患者生存率及生活質量的意義.中國臨床康復，2003，7（8）:1266-1267.

16 郝群.免疫系統衰老的研究進展.上海免疫學雜志，2003，23（1）：60－62.

17 陳瑾歆.自由基與衰老關系的研究進展.川北醫學院學報，2004，19：208.

篇（9）

近年隨著細胞工程的發展，多潛能干細胞的臨床醫學研究的熱點，在一些大型醫院中已經成功建立起具有各種功能的干細胞體系[1]。由于多潛能干細胞較胚胎細胞更容易獲得，并且不受免疫排斥及社會倫理等問題的限制，因此目前已經被廣泛應用在臨床疾病的治療中[2]。由于視網膜結構明確，在各個階段中的具有明確的標志物，且操作簡單，因此成為干細胞移植技術的最佳研究對象。本文將通過對干細胞在眼科疾病中的應用現象進行綜述，從而為眼科疾病治療提供新的方向，現對其綜述內容報告如下。

1 多潛能干細胞概述

多功能干細胞就是在某一生物體內導入數個外源轉錄因子，從而改變體細胞的基因序列，使得整個細胞體系具有多功能潛能以及記憶分化功能的特性。多潛能干細胞于2006年由日本大學Yamanaka以及Takahashi[3]率先在小鼠體內導入Klf4、Sox2、Oct4以及c﹣Myc等四種轉錄因子，從而成功獲得與小鼠胚胎干細胞類似的多功能干細胞，經誘導的干細胞與胚胎細胞在分化潛能、生物學特性、基因表達等方面具有異常高的相似性。一年后，Takahashi在人類皮膚中導入Klf4、Oct4、c﹣Myc以及Sox2等四種轉錄因子，從而實現了皮膚纖維細胞基因的重新排列，成功誘導人體多潛能干細胞。目前關于多功能潛能干細胞的研究所使用的誘導因子大部分是源自于Yamananka實驗中使用的4種轉錄因子。

2 多潛能干細胞的來源

根據干細胞的生物學理論，任何一種體細胞在外源轉錄基因的誘導下均能被誘導為多潛能干細胞，不同類型的體細胞誘導為潛能干細胞所需要的轉錄因子種類并不相同，來源于不同發育階段或胚層中的細胞其誘導為潛能干細胞的容易程度以及所需要的轉錄因子也不相同[4]。因此在臨床疾病中應用干細胞移植手術進行治療成功的關鍵在于選擇合適的細胞類型進行基因重編排。選擇干細胞進行誘導時必需符合風險小、獲取容易、重編率高且容易擴增、培養周期短的特性。經過多年的臨床試驗，目前已經成功將部分體細胞成功誘導為具有潛能特性的干細胞[5]。

2.1 皮膚纖維細胞 皮膚纖維細胞是一種分布廣泛，容易獲得的體細胞，其在誘導分化為潛能干細胞中具有明顯的優勢。目前在相關研究中重編體細胞的來源均選擇皮膚纖維細胞。自Yamanaka及Takahashi等人將成人皮膚細胞重新誘導為具有多潛能功能的干細胞后，關于將人體纖維細胞誘導為具有多潛能干細胞的報道不斷出現。Jaenisch等[6]通過對帕金森患者皮膚進行誘導，讓其生成具有全能性的干細胞，在轉錄因子的誘導下將其轉化為多巴胺神經功能細胞。隨后Jaenisch等人在大鼠中成功將多潛能干細胞誘導為多巴胺神經單元，并將其移植到患有帕金森癥的大鼠中，研究發現大鼠帕金森癥狀得到顯著的改善。Osakada等人[7]也曾通過對人體皮膚進行體外培養生產纖維細胞，并通過誘導讓其成為多潛能干細胞，通過誘導讓其定向分化為視網膜色素上皮細胞及光肝素器細胞。但由于皮膚纖維細胞在誘導過程中效率較低，所需時間較長，因此此種方法還需要進一步進行研究。

2.2 脂肪干細胞 隨著細胞工程的發展，近年有學者在人體脂肪干細胞中應用上述四種轉錄因子成功誘導為多潛能干細胞[8]。與皮膚纖維細胞相比，脂肪干細胞來源簡單，可直接通過脂肪抽吸并能獲得，因此在臨床上通過對脂肪干細胞進行誘導，從而大量獲得具有潛能分化的干細胞，為細胞移植提供了必需的支持[9]。此外脂肪干細胞容易誘導，與皮膚纖維細胞相比，其更容易獲得，細胞誘導周期短，細胞誘導效率高。由于脂肪干細胞屬于多功能細胞，因此其經誘導可分化為軟骨細胞、骨細胞、肌細胞等細胞體系。但目前脂肪干細胞誘導分化技術還處在探索階段，誘導技術還沒有成熟，對于其能否用于眼部疾病治療中還需要進一步進行研究。

2.3 神經干細胞 神經干細胞具有自我更新更新能力、具有多潛能分化的原始細胞。神經干細胞來源于成體組織及胚胎細胞中，在以往的研究中有較多的學者成曾對神經干細胞的應用價值進行過探討，研究顯示，可對胚胎細胞進行誘導分化，從而讓其成為具有多功能潛能的干細胞[10]。研究顯示，從睫狀體或視網膜中可獲得神經元干細胞，這些細胞具有高度的潛能性，能有效更大的分化潛能。但由于神經干細胞來源途徑有限，不容易獲得或培養，因此目前為止還沒有被廣泛用于細胞誘導中。通過對神經細胞進行誘導能有效獲得干細胞，且能夠有效將干細胞定向誘導為具有高度分化功能的視網膜細胞，從而藥物治療及疾病機理的研究提供更加廣闊的研究平臺，因此科學技術還需要進一步進行發展。

3 多潛能干細胞在眼科疾病中的應用概況

多潛能干細胞誘導技術在臨床上已獲得重要的發展，對其進行誘導可讓其分化為各種細胞，目前在眼科疾病的治療中已經獲得廣泛的應用。有學者證實約有40%的藥物被應用到臨床上后由于藥物毒性難以預測從而不適合使用[11]。多潛能干細胞由于能分化成自體組織細胞，具有安全可靠的特性，因此克服了藥物中存在的毒性缺陷，從而為疾病治療及細胞移植提供了可能性。通過建立疾病模型，從而能全程觀察細胞分化的過程，為眼科疾病的治療提供機會[12]。

3.1 多潛能細胞經誘導分化后可成為視網膜細胞 多潛能干細胞與人類胚胎細胞類似，能定向分化為各種視網膜細胞，加之潛能干細胞具有無限增殖的特點，因此其可為眼科疾病的治療提供足夠的細胞來源。經誘導目前潛能干細胞可分化為包括光感受細胞、視網膜色素上皮細胞以及視覺神經節細胞在內的各種視網膜細胞。Buchholz等[13]曾通過IMP90-3細胞體系對干細胞進行體外誘導，讓其在去堿性纖維的培養環境中進行生長分化，經過20多天的培養后可發現培養液中出現色素細胞。經60多天的培養后能發現大量的天色素出現聚集，將聚集的色素細胞分離為單個色素細胞，并將其移植到視網膜上皮細胞液中進行培養，并對Pax6、RPE65、CRALBP等轉錄因子采用PCR進行分析，通過分析可發現這些具有分化潛能的視網膜色素上皮細胞能夠分為為視網膜細胞。對這些干細胞進行免疫組織化學染色，并通過熒光顯微鏡進行觀察，結果證實這些具有分化潛能的視網膜上皮組織細胞能吞噬視桿外節盤膜，從而證實這些干細胞具有正常視網膜細胞的功能。從上述研究中發現多多潛能干細胞進行誘導能將其分化為視網膜細胞，其應用前景樂觀。

3.2 多潛能干細胞移植情況 目前將經過誘導的多潛能干細胞移植到視網膜細胞中的技術日趨完善，并在臨床上得到廣泛應用。神經層視網膜是由神經膜色素上皮細胞組成的，隨著人體年齡的增長，其功能逐漸喪失并出現凋亡，從而引起黃斑性病變。隨著我國人口老年化，目前黃斑性視網膜病變的患者日益增多，在這些患者中應用視網膜上皮細胞移植可獲得較好的治療效果[14-15]。相關研究顯示，將自體視網膜上皮細胞進行移植能有效改善糖尿病黃斑水腫患者的視力[16]。Idelson等[17]曾在2009年通過采用人體胚胎干細胞對其進行定向分化，并將其移植到獲得視網膜病變的大鼠眼中，移植5周后，對大鼠視網膜采用電生理進行檢測，使得視網膜功能得以恢復，從而證實多潛能干細胞能成功運用在黃斑病變的患者中。

3.3 多潛能干細胞生物學特性研究 目前在臨床上廣泛通過采用人成纖維細胞進行誘導，通過誘導建立多潛能細胞體系，通過建立疾病特異性細胞體系，尤其是通過建立特異性動物模型，從而為藥物的臨床應用以及疾病機制的研究構建良好的平臺[18-20]。此外，通過利用多潛能干細胞能為藥物應用以及臨床直接的研究提供理論性基礎。Jin[21]在2011年時曾利用Kl f4、Sox2、Oct3以及c-Myc等因子對含有RP9、RP1、PRPH2以及RHO等基因進行誘導，通過誘導發現視網膜色素病變的患者能成功生成各種皮膚纖維細胞，從而獲得具有各種潛能的視網膜干細胞。

4 展望

隨著眼科疾病的研究不斷深入，目前大多數眼科疾病已經獲得一定的發展，由于傳統的藥物治療及手術治療常存在較大的副作用，從而影響患者的治療效果。通過對眼部疾病患者建立多潛能干細胞體系，從而為患者帶來全新的醫學治療途徑。盡管目前多潛能干細胞的應用僅限于臨床醫學研究，但隨著細胞學技術的發展以及臨床醫學對眼部疾病的深入研究，在不久的將來多潛能干細胞存在的不足將會被醫學工作者克服，最終有望在臨床上得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]鳳熙，郭文毅.誘導多能干細胞分化為視網膜神經節細胞和色素上皮細胞的研究現狀[J].中華眼科雜志，2010，46（3）：1139-1142.

[2]張純.干細胞治療離青光眼患者有多遠-十年干細胞研究的回顧[J].眼科，2009，18（45）：10-13.

[3] Takahashi K，Yamanaka S.Induction of pluripotent stem cellsfrom mouse embryonic andfibroblast cullures by definedfactors[J].Cell，2006，126（67）：663-676.

[4]徐國興.色素上皮細胞移植治療視網膜變性疾病：問題與展望[J].眼科，2007，16（5）：874-875.

[5] Lamba D A，Mcusie A，Himta R K，et a1.Generation，purificmionand transplantation of photoreceptors derived from human inducedluripotent stem cells[J].P10S One，2010，5（12）：e8763.

[6] Soldner F，Hockemeyer D，Beard C，et a1.Parkinson’s disease Dafteat-derived induced pluripotent stem cells free of viralrepmgramming factors[J].Cell，2009，136（78）：964-977.

[7] Osakada F，Jin Z B，Hirami Y，et a1.In vitro differentiation ofretinal cells from human pluripotent stem cells by small-moleculeinduction[J].J cell Sci，2009，122（68）：3169-3179.

[8] Hockemeyer D，Soldner F，Cook E G.A drug-inducible system for direct reprogramming of human somatic cells to pluripotency[J].Cell Stem Cell，2008，18（7）：158-159.

[9] Shi Y，Do J T，Desponts C.A combined chemical and genetic approach for the generation of induced pluripotent stem cells[J].Cell Stem Cell，2008，18（5）：874-875.

[10] Zhou H，Wu S，Joo J Y.Generation of induced pluripotent stem cells using recombinant proteins[J].Cell Stem Cell，2009，12（5）：845-846.

[11] Wernig M，Zhao J P，Pruszak J，et a1.Neurons derived fromreprogrammed fibroblasts fuctionally integrate into the fetal brainand improve symptoms of rats with Parkinson’s disease[J].Proc natlAcad Sci USA，2008，105（34）：5856-5861.

[12] Buehholz D E，Hikita S T，Rowland T J，et a1.Derivation offunctional retinal pigmented epithelium from induced pluritent stemcells[J].Stem Cells，2009，27（46）：2427-2434.

[13] Stadtfeld M，Nagaya M，Utikal J.Induced pluripotent stem cells generated without viral integration[J].Science，2008，18（2）：412.

[14] Yuin-Han Loh，Odelya Hartung，Delay.Reprogramming of T Cells from Human Peripheral Blood[J].Cell stem cell，2009，12（2）：587-588.

[15] Jia F，Wilson K D，Sun N.A nonviral minicircle vector for deriving human iPS cells[J].Nature Methods，2010，12（8）：987-988.

[16] Dohoon Kim，Chun-Hyung Kim，Jung-Il Moon. Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells by Direct Delivery of Reprogramming Proteins[J].Cell Stem Cel，2009，8（2）：578-579.

[17] Idelson M，Alper R，Obolensky A，et a1.Directed differentiationof human embryonic stem cells into functional retinal pigmentepithelium cells[J].Cell Stem Cell，2009，5（34）：396-408.

[18] Maehr R，Chen S，Snitow M.Generation of pluripotent stem cells from patients with type 1 diabetes[J].Proceedings of the National Academy of Sciences（USA），2009，28（5）：412-413.

[19] 湯黎娜，張楊，宋光啟，等.誘導多功能干細胞的影響因素[J]. 中國細胞生物學學報，2011，7（2）：398-399.

篇（10）

中圖分類號：S852．65＋3文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2012）08－1519-05

牛病毒性腹瀉病（Bovine viral diarrhea，BVD）是由牛病毒性腹瀉病毒（Bovine viral diarrhea virus，BVDV）引起的一種以感染牛為主的疾病，該病呈世界性分布，屬于黃病毒科（Flaviviridae）瘟病毒屬（Pestivirus）［1］。BVDV感染動物機體后，可以引起動物的生殖系統、呼吸系統、胃腸系統、血液循環、免疫系統、淋巴細胞、肌肉與骨骼系統、皮膚、中樞神經等諸多系統產生相應的病理學變化［2］。由于該病分布廣泛，存在于大多數養牛業發達的國家，給世界養牛業造成了巨大的損失［3］。所以盡快研究清楚牛病毒性腹瀉病的致病機理，為研制出更加安全、可靠、有效的疫苗，以控制該病的發生和蔓延尤為重要。本研究主要就BVDV的病原學特性、生物學特性以及細胞生物學，尤其是病毒感染后對宿主細胞和免疫相關細胞因子的表達影響做一概述。

1BVDV的病原學特性

1．1BVDV概述

BVDV是黃病毒科瘟病毒屬的代表種。病毒粒子略呈圓形，但也常呈變形性。有囊膜，病毒表面有明顯的纖突。病毒粒子直徑 50～80 nm。RNA 核心直徑為 20 nm±4 nm。病毒在細胞漿內復制，以出芽方式成熟。病毒核酸為線性單股正鏈 RNA。BVDVⅠ型基因組全長為 12 573 nt，BVDVⅡ 型基因組全長為12 255 nt，（G＋C）mol％都為45，編碼區占 95％。病毒基因組只有一個開放閱讀框架（Open reading frame，ORF），編碼一個由近4 000 個氨基酸組成的多聚蛋白，多聚蛋白由細胞和病毒基因編碼的蛋白酶在翻譯的同時或翻譯后加工，至少生成 11種成熟的蛋白質，編碼這11種蛋白質的基因在基因組中的相對位置為 5′-Npro（P20）-C（P14）-E0（gP48）-E1 （gP25）-E2（gP53 P7-NS2-3（P125）-NS4A（P10）-NS4B（P30）-NS5A（P58）-NS5B（P75）-3′［4］。病毒粒子分子質量為 60×106 u，在蔗糖中的浮密度為 1．12～1．13 g／cm3，沉降系數 S20w為 140［5］。

1．2BVDV的培養特性

牛病毒性腹瀉病毒可用胎牛腎臟細胞、脾細胞、細胞、肌肉細胞、鼻甲骨細胞，氣管、肺、皮膚等組織細胞進行培養。常用的是胎牛腎、鼻甲原代細胞或二倍體細胞［6］。由于在白細胞、血小板、上皮細胞和成纖維細胞等細胞表面存在該病毒的受體CD46，因此病毒主要通過黏膜（口腔、鼻、消化道和生殖道）侵入宿主體內，再經血液或淋巴液分布到全身組織器官［5］。

2BVDV的生物學特性

2．1BVDV的基因型特性

根據病毒基因組5′非翻譯區（5′－UTR）的序列將BVDV分成Ⅰ、Ⅱ兩個基［7］，Ⅰ型還可進一步分為BVDV－1a、BVDV－1k［8，9］。Jackova等［10］將 BVDVⅠ型劃分為 13 種亞型即Ⅰa~Ⅰm，Makoto等［11］分離到不同于已報道的 BVDV－Ⅰ型的2種新亞型Ⅰn和Ⅰo。Giangaspero等［12］根據 BVDV－Ⅱ型 5′-NTR二級結構差異將BVDV－Ⅱ劃分為BVDV－Ⅱa、BVDV－Ⅱb、BVDV－Ⅱc和 BVDV－Ⅱd 4 個亞型；由于RNA病毒的高突變性以及國際交流的日漸頻繁，一定地區的BVDV基因新亞型還在不斷變化［13］。因此，BVDV基因亞型的研究對流行病學研究頗有裨益。在自然感染中基因Ⅰ型（61％）比基因Ⅱ型（32％）更為流行，且Ⅰb 比Ⅰa更為流行［14］。BVDV－Ⅰ普遍用于疫苗生產、診斷和研究，而 BVDV－Ⅱ 5′－UTR 區缺乏PstⅠ位點，且中和活性也不同于BVDV－Ⅰ，在持續感染（PI）牛、死于出血性綜合征的急性BVD牛中主要分離到BVDV－Ⅱ［15］。

2．2BVDV的生物型特性

根據 BVDV 是否產生細胞病變（CPE ）的生物學特性，把該病毒株分為非致細胞病變型（Noncytopathogenic，NCP）和致細胞病變型（Cytopathogenic，CP）［16，17］。致細胞病變型的出現是由病毒遺傳物質的改變造成的，有插入、重復或重排等變化，發生于非結構蛋白NS2／3的基因編碼區。非致細胞病變型的毒株可用于干擾作用，或雞新城疫病毒強化試驗及免疫熒光試驗［6］。Ridpath等［18］通過建立牛淋巴樣細胞系作為體外研究模型，并根據接種到淋巴樣細胞和上皮細胞后的培養特征將BVDV分為3個生物型，即非致細胞病變型、致淋巴細胞病變型和致細胞病變型。筆者認為，目前針對BVDV的生物型劃分概念應當更加嚴格地加以限定，它雖然在一定程度上反映了BVDV與宿主細胞，特別是與上皮細胞之間的關系，但不能明顯地對BVDV的分子生物學特征作出界定：NCP型BVDV強毒株急性感染導致血液中白細胞減少及壞死、凋亡的白細胞增多，推斷NCP型BVDV針對循環白細胞具有類似CP型BVDV的細胞損傷效應。同時筆者在試驗中發現所用的標準NCP型BVDV毒株出現不致細胞病變現象，是否是由于儲存條件、儲存年限、宿主細胞等原因所致，目前尚不清楚，有待于進一步研究，以揭示其中的轉化機制。

3BVDV與宿主細胞的相互作用

研究發現BVDV感染的細胞類型較為廣泛，對與免疫相關的細胞尤其易感，如T細胞、B細胞、抗原提呈細胞（Antigen presenting cell，APC）， 作為主要 APCs 的單核細胞（Monocyte）、樹突狀細胞（Dendritic cells，DC）、巨噬細胞（Macrophages）對BVDV均易感［19－21］。

3．1受體

BVDV受體包括CD46［22］和低密度脂蛋白（LDL）受體［23］，但隨后Krey等［24］的研究否定了LDL作為BVDV受體的觀點。進一步的研究表明BVDV結合CD46后，CD46在豬細胞上的表達和易感性增加，之后通過籠形蛋白依賴的內吞作用入侵細胞［25，26］。BVDV激活進入細胞的第一步可能涉及二硫鍵在病毒包膜蛋白質的重排［18］。這期間發生的病毒入侵激活步驟的先決條件是病毒被膜需要結合酸依賴性內涵體膜，從而釋放RNA進入細胞質。Thomas等［27］證實抗 CD46 抗體可以抑制 BVDV－Ⅰ和 BVDV－Ⅱ的易感性，表明CD46是BVDV的廣泛性受體。進一步研究表明牛CD46表面的CCP（Complement control protein，CCP）是BVDV的結合位點，CCP1是由兩條反向平行的短肽序列組成，是BVDV的主要連接位點，交換兩條短肽序列的順序CD46將喪失功能。測定CD46的功能參數顯示4個CCPs之間距離最短時發揮最主要的受體功能，通過在牛C4結合蛋白上插入16個CCPs，以增加病毒結合區域和原生質膜之間的距離，結果顯示對 BVDV的易感性影響很小。同時已知CD46也是麻疹病毒、人皰疹病毒6型、人B組和D組腺病毒、化膿性鏈球菌和致病奈瑟氏菌的受體，但具體的結合位點有所區別。BVDV在進入受體細胞的過程中是否需要輔助因子和病毒糖蛋白等配體的參與，這些輔助因子的鑒定和病毒糖蛋白的確定將成為以后的研究重點，為徹底揭示BVDV與受體細胞之間的相互作用機理和過程奠定基礎。

3．2感染MDBK細胞的機制

Glew等［21］對 BVDV進入MDBK的細胞機制進行研究發現，在感染早期，氯喹、氯丙嗪、氯化銨可以抑制 BVDV的感染，表明內涵體的pH可以調節BVDV進入細胞，病毒從細胞表面進入需要受體介導的細胞內吞作用，延伸至內涵體層發生融合作用。酪氨酸激酶抑制劑染料木黃酮，在進入細胞階段抑制局部的BVDV感染，染料木黃酮的抑制性與劑量有關，50～100 μg／mL的染料木黃酮可以抑制50％細胞感染；氯丙嗪對BVDV進入細胞也有很強的抑制性；是一種重要的無功能蛋白EPS15，可以在細胞膜表面形成籠形蛋白樣小囊泡，它的過量表達可以抑制BVDV的感染。總之，BVDV感染需要依賴活性籠形蛋白介導的細胞內吞途徑［26］。以上試劑或藥物是如何起作用的，其作用位點、機理以及分子機制還有待進一步的研究。

3．3對干擾素的影響

體外研究表明最初的感染多數是CP型BVDV，誘導產生IFN－α／β，然而體外分離得到的 NCP型BVDV不能誘導產生IFN－α／β［28，29］。體內試驗表明CP型BVDV感染早期胎兒也可誘導產生 IFN－α／β，但NCP型則不能。然而急性感染NCP型 BVDV的試驗動物可以產生IFN－α／β［30］。Charleston等［31］用NCP型BVDV誘導產生IFN－α，對淋巴細胞亞群進行了鑒定，結果表明這些細胞表達骨髓樣細胞標記的CD14、CD11b和CD172a，但不表達CD45和CD45RB。同時也確定了在缺乏有效感染情況下誘導產生IFN－α的細胞群。Lee等［32］研究表明NCP型BVDV感染后1 h IFN－Ⅰ（如IFN－α、IFN－β）細胞因子的表達有明顯的上調作用，但CP型BVDV則沒有；感染后24 h IFN－Ⅰ細胞因子的表達在2種生物型中均沒有明顯的差異。干擾素在BVDV感染早期起到了一定的免疫效果，提示可以在病毒感染早期應用干擾素作為免疫增強劑配合疫苗聯合使用，來預防和治療BVD。

3．4對單核細胞和樹突狀細胞的影響

BVDV感染影響牛單核細胞中專職抗原遞呈相關蛋白的表達，可啟動單核細胞激活和分化，抑制其將抗原遞呈給T細胞［33］。Glew等［21］研究發現單核細胞和樹突狀細胞（Dendritic cell，DC）在體外對 NCP型BVDV和CP型BVDV均易感。證明NCP 型BVDV感染單核細胞后缺乏產生同種基因和記憶性CD4－T細胞反應的能力，NCP型BVDV不感染DC；CP型BVDV感染單核細胞和DC后差異顯著，CP型BVDV引起的細胞病變作用對DC沒有影響，相反單核細胞被殺死。CP型BVDV感染單核細胞和DC后產生相同水平的IFN－α／β，而在NCP型BVDV中沒有檢測到。

在感染NCP／CP型BVDV的單核細胞中有6種與細胞遷移性、抗病毒機制及糖代謝和抗腫瘤相關的蛋白的表達有差別，特別是 RACK （Receptor of aactivated C kinase）、PK（Pyridoxal kinase）、DGK （Diacyglycerol kinase）以及 BTK（Brutons tyrosine kinase），此4種蛋白的表達量在感染CP型BVDV 的單核細胞中較之NCP型BVDV感染細胞中的表達量更低，這可能與細胞損傷效應有關［34］。此外，在CP型BVDV－2感染的細胞中存在原癌基因（c－fos、c－jun、junB、junD） mRNA 的合成增加，但是相應的蛋白質卻不增加，這導致其mRNA的積累［35］。

3．5調節Toll樣受體（Toll—like receptors，TLR）、促炎性細胞因子、Th1／Th2型細胞因子和共刺激分子在牛外周血單核細胞中的表達

研究人員以NADL（CP）株和New York 1（NCP）株 BVDV接種易感動物引起持續感染或溫和型感染為模型來研究不同生物型BVDV感染后，牛單核細胞中TLR介導的 IFN－Ⅰ和促炎性細胞因子表達的差異。

3．5．1對TLR基因表達的調節作用Franchini等［36］的研究表明，BVDV感染牛巨噬細胞對TLR2、TLR3、TLR4 mRNA表達沒有明顯的上調作用。Lee等［32］研究表明，NCP型BVDV感染后，在牛單核細胞中TLR3和TLR7 mRNA有很高的表達水平，但CP型表達水平相對較低；而且在感染的早期（1 h）TLR3的表達處于主導地位，直到感染后期（24 h）TLR7的表達處于主導地位，這與Franchini 等先前的報道有所矛盾；同時還表明BVDV低感染劑量（MOI 0．002）要比高劑量（MOI 10）可以更加有效地激發TLR的級聯級放大反應。提示BVDV可能通過改變TLR3／7的表達及其信號通路來逃避免疫反應。

3．5．2對部分促炎性細胞因子基因表達的影響Lee等［32］對BVDV感染單核細胞后3種促炎細胞因子TNF－α、IL－1／β和IL－6的基因表達進行了研究，結果表明CP型BVDV感染后1 h對TNF－α 基因表達有上調作用，但NCP型BVDV和對照組相比沒有明顯的改變；但在24 h時TNF－α的表達水平在2種生物型BVDV中有明顯的下降。與TNF－α不同，IL－1／β和IL－6在感染后1 h的表達水平處在下調的邊緣，但在24 h出現明顯的下調作用，NCP型和CP型BVDV之間沒有明顯的差異。

3．5．3對Th1／Th2型細胞因子表達的影響Lee等［32］研究表明，Th／2型細胞因子IL－10、IL－4和 IL－15，在NCP型和CP型BVDV感染后24 h的基因表達水平有明顯的下調作用；而Th／1型細胞因子IL－12則表現出明顯的上調作用。

3．5．4對共刺激分子CD80和CD86表達的影響為了確定BVDV感染后對單核細胞激活T細胞抗原提呈功能的影響，Lee等［32］測定了CD80和 CD86在感染組和對照組中的基因表達水平，結果表明感染后24 h CD80和CD86的基因表達水平相對于感染后1 h和對照組有明顯的下調作用。通過上述內容，筆者推測NCP型和CP型 BVDV先是通過調節TLR基因的表達，然后調節共刺激分子、IFN－Ⅰ和Th1／Th2型細胞因子的表達，來降低專一性APC上CD80／86的表達水平，從而達到逃避宿主先天免疫應答，引起動物發病的目的。

3．6BVDV 感染后牛單核細胞中專職抗原提呈作用相關蛋白的表達

串聯質譜法（Tandem mass spectrometry）和基因組學在牛基因組研究中的應用，致使牛蛋白的鑒定取得了較大的進步。研究人員用DDF（Differential detergent fractionation，DDF）法分析牛單核細胞相關蛋白的抗原識別模式、攝取以及免疫活性淋巴細胞的包裝。已鑒定的47種牛蛋白質表明，CP型 BVDV 感染后免疫功能相關細胞有明顯的變化，其中包括抗原提呈細胞（Antigen－presenting cells，APC）。尤其是與蛋白免疫反應相關的如細胞的粘附、程序性死亡、抗原攝取、加工和包裝、急性起反應蛋白、MHC－I和MHC－Ⅱ相關蛋白以及其他分子等。Lee等［33］研究表明，CP型BVDV可以促進單核細胞的激活和分化，同時抑制具有免疫活性T淋巴細胞的抗原提呈作用，最終導致活性巨噬細胞介導的炎癥反應難以控制，加速了病毒的擴散和損害了機體的抗病毒防御機制。

4結語

由于BVD分布廣泛，并且宿主分布范圍較廣，近年來有逐漸擴大的趨勢，研究的重點也主要集中在分子流行病學方面，在防治方面相對較少，有關 BVDV的免疫機理還不十分清楚。Pedrera等［37］通過給斷奶犢公牛鼻內接種BVDVⅠ（NCP型）毒株，來研究病毒在回腸段的形態學變化和分布，取得了一定的研究成果。趙玉龍等［38］采用 CP型 BVDV（Oregon C24）標準株對產蛋雞進行基礎免疫，而后用NCP型BVDV新疆優勢流行株進行加強免疫，制備出效價高、特異性好的抗BVDV卵黃抗體，其對NCP型BVDV（新疆的優勢流行株）的中和效價達到1×10－3，為進一步研發治療制劑及更好地預防BVD提供理論依據。趙月蘭等［39］用本地分離毒株制成油乳劑滅活疫苗免疫犢牛，取得了較好的免疫效果，提示用本地毒株制成的滅活疫苗免疫奶牛是控制本地區BVD流行的有效方法。

反向遺傳操作系統在正鏈RNA病毒研究中應用十分成熟，取得大量有價值的研究成果。當今生命科學新領域蛋白組學發展又給病毒研究提供了新思路、新方法。BVDV生物型及細胞損傷效應、免疫逃逸機制方面，利用反向遺傳技術以及蛋白組學方法相結合的手段，從病毒與宿主（細胞）之間相互作用的角度理解上述問題，是今后一段時間研究人員須努力的方向之一。

參考文獻：

［1］ MOCKELIUNIENE V， SALOMSKAS A， MOCKELIUNAS R， et al． Prevalence and epidemiological features of bovine viral diarrhoea virus infection in Lithuania ［J］． Veterinary Microbiology，2004，99（1）：51－57．

［2］ BROCK K V． The many faces of bovine viral diarrhea virus ［J］． The Veterinary Clinic of North America Food Animal Practice， 2004，20（1）：1－3．

［3］ KALAYCIOGLU A T． Bovine viral diarrhoea virus （BVDV） diversty and vaccination［J］．Vet Q， 2007，29（2）：60-67．

［4］ HARADA T， TAUTZ N， Thiel H J． E2－P7 region of the bovine viral diarrhea virus polyprotein：processing and functional studies ［J］． J Virol， 2000，74（20）：9498-9506．

［5］ 童光志．動物傳染病學 ［M］． 北京：中國農業出版社，2008．403-407．

［6］ 小詔操，明石博臣，菊池直哉，等．動物感染癥 ［M］． 樸范澤，何偉勇，羅廷榮，譯． 第二版，北京：中國農業出版社，2008．100－101．

［7］ RIDPATH J F，BOLIN S R，DUBOVI E J． Segregation of bovine viral diarrhea into genotypes ［J］． Virol，1994， 205（1）：66－74．

［8］ VILCEK S， PATON D J， DURKOVIC B， et al． Bovine viral diarrhoea virus genotype 1 can be separated into at least eleven genetic groups ［J］． Archives of Virology，2001，146（1）：99－115．

［9］ VILCEK S， DURKOVIC B， KOLESAROVA M， et al． Genetic diversity of international bovine viral diarrhoea virus （BVDV） isolates： identification of a new BVDV－1 genetic group ［J］． Veterinary Research，2004，35（5）：609－615．

［10］ JACKOVA A， NOVACKOVA M， PELLETIER C，et al． The extended genetic diversity of BVDV－1：Typing of BVDV isolates from France ［J］． Vet Res Commun， 2008，32（1）：7－11．

［11］ MAKOTO N，MICHIKO H， MIKA I， et al． Identification of new genetic subtypes of bovine viral diarrhea virus genotype 1 isolated in Japan ［J］．Virus Genes，2008，36（1）：135－139．

［12］ GIANGASPERO M， HARASAWA R，WEBER L， et a1． Genoepidemiological evaluation of bovine viral diarrhea virus 2 species based on secondary structures in the 5′untranslated region［J］．J Vet Med Sci，2008，70（6）：571－580．

［13］ CIULLI S， GALLETTI E， BATTILANI M， et al． Genetic typing of bovine viral diarrhoea virus：evidence of an increasing number of variants in Italy ［J］． New Microbiol，2008，31（2）：263－271．

［14］ FOLTON R W，RIDPATH J F，CONFER A W，et al． Bovine viral diarrhea virus antigenic diversity：impact on disease and vaccination programs ［J］．Biologicals，2003， 31（2）：89－95．

［15］ GOENS S D． The evolution of bovine viral diarrhea： a review ［J］． Can Vet J， 2002，43（12）： 946－954．

［16］ QI F X， RIDPATH J F，LEWIS T， et al． Analysis of the bovine viral diarrhea virus genome for possible cellular insertions ［J］． Virol，1992，189（1）：285－292．

［17］ GREISER WILKE I，HAAS L， DITTMAR K， et al． RNA insertions and gene duplications in the nonstructural protein p125 Region of pestivirus strains and isolated in vitro and in vivo ［J］． Virol， 1993，193（2）：977－980．

［18］ RIDPATH J F， BENDFELDT S， NEILL J D， et a1． L lymphocytopathogenic activity in vitro correlates with high virulence in vitro for BVDV type 2 strains：Criteria for a third biotype of BVDV ［J］．Virus Res，2006，118（1－2）：62－69．

［19］ SOPP P， HOOPER L B， CLARKE M C， et al． Detection of bovine viral diarrhoea virus p80 protein in subpopulations of bovine leukocytes ［J］． J Gen Virol，1994，75：1189－1194．

［20］ BANCHEREAU J，BRIERE F，CAUX C，et el． Immunobiology of dendritic cells［J］． Annu Rev Immunol，2000，18：767-811． ［21］ GLEW E J， CARR B V， BRACKENBURY L S， et al． Differential effects of bovine viral diarrhoea virus on monocytes and dendritic cells ［J］． J Gen Virol， 2003， 84：1771－1780．

［22］ MAURER K， KREY T， MOENNIG V， et al． CD46 is a cellular receptor for bovine viral diarrhea virus ［J］． J Virol，2004，78（4）：1792－1799．

［23］ AGNELLO V， ?魣BEL G， ELFAHAL M，et al． Hepatitis C virus and other Flaviviridae viruses enter cells via low density lipoprotein receptor ［J］． Proc Natl Acad Sci USA，1999，96（22）：12766－12771．

［24］ KREY T， MOUSSAY E， THIEL H J， et a1． Role of the low－density lipoprotein receptor in entry of bovine viral diarrhea virus ［J］． J Virol，2006，80（21）：10862－10867．

［25］ KREY T， THIEL H J， R?譈MENAPF T． Acid－resistant bovine pestivirus requires activation for pH－triggered fusion during entry ［J］． J Virol， 2005，79（7）：4119－4120．

［26］ LECOT S， BELOUZARD S， DUBUISSON J，et．al． Bovine viral diarrhea virus entry is dependent on clathrin－mediated endocytosis ［J］． J Virol， 2005，79（16）：10826－10829．

［27］ KREY T， HIMMELREICH A， HEIMANN M，et al． Function of bovine CD46 as a cellular receptor for bovine viral diarrhea virus is determined by compiement control protein 1［J］． Journal of Virology，2006，80（8）：3912－3920.

［28］ ADLER B， ADLER H， PFISTER H，et al． Macrophages infected with cytopathic bovine viral diarrhea virus release a factor（s） capable of priming uninfected macrophages for activation－induced apoptosis ［J］．J Virol，1997，71（4）：3255－3258．

［29］ BRACKENBURY L S， CARR B V， STAMATAKI Z， et al． Identification of a cell population that produces alpha／beta interferon in vitro and in vivo in response to noncytopathic bovine viral diarrhea virus ［J］． J Virol，2005，79（12）：7738－7744．

［30］ PERLER L， SCHWEIZER M， JUNGI T W，et al． Bovine viral diarrhoea virus and bovine herpesvirus－1 prime uninfected macrophages for lipopolysaccharide－triggered apoptosis by interferon－dependent and －independent pathways ［J］． J Gen Virol，2000，81（4）：881－887．

［31］ CHARLESTON B， FRAY M D， BAIGENT S，et al． Establishment of persistent infection with non－cytopathic bovine viral diarrhoea virus in cattle is associated with a failure to induce type I interferon ［J］． J Gen Virol． 2001，82（8）：1893－1897．

［32］ LEE S R， PHARR G T， BOYD B L， et al． Bovine viral diarrhea virus modulate toll－like receptors，cytokines and co－stimulatory molecules gene eapression in bovine peripheral blood monocytes［J］． Comp Immun Microbiol Infect Dis， 2008，31（5）：403－418．

［33］ LEE S R， NANDURI B， PHARR G T， et a1． Bovine viral diarrhea virus infection affects the expression of proteins related to professional antigen presentation in bovine monocytes ［J］． Biochim Biophys Acta，2009，1794（1）：14－22．

［34］ PINCHUK G V， Lee S R， NANDURI B，et a1． Bovine vira1 diarrhea viruses differentially alter the expression of the protein kinases and related proteins affecting the development of infection and anti－viral mechanisms in bovine monocytes ［J］． Biochim Biophys Acta，2008，1784（9）：1234－1247．

［35］ NEILL J D， RIDPATH J F． Increase in proto－oncogene mRNA transcript levels in bovine lymphoid cells infected with a cytopathic type 2 bovine viral diarrhea virus［J］．Virus Res，2008，135（2）：326－331．

［36］ FRANCHINI M， SCHWEIZER M， MATZENER P，et al． Evidence for dissociation of TLR mRNA expression and TLR agonist－mediated functions in bovine macrophages［J］． Vet Immunol Immunopathol，2006，110（1－2）：37－49．

篇（11）

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）03-0242-02

現代生物技術是21世紀高新技術革命的核心內容，因此21世紀被譽為是生命科學的世紀，而微生物學已貫穿整個生命科學領域，是生命科學各專業的重要基礎課程和主干課程之一，是遺傳學、細胞生物學、分子生物學、基因工程、酶工程、發酵工程等理論及其實驗課程的基礎。因此，如何培養適應新世紀發展需要的創新型人才和服務型人才，成為該課程所面臨的重要的現實問題。為了實現這一目標，適應科學技術的發展的需要，全面培養學生的動手實踐能力，微生物的教學改革勢在必行。筆者通過多年來的教學經驗以及查閱大量的相關資料，將改革的方式成功的運用到教學中來，極大地激發了學生的學習興趣，提高了教學的質量，利于學生對知識內容的理解和掌握，受到學生的一致好評，為培養優秀的服務型人才打下堅實的基礎。

1.模塊化、項目化教學

1.1 選用合適教材

教材是連接學生與教師之間的橋梁，是豐富知識理論的載體，一本合適的教材，可以在很大程度上提升教學的質量，激發學生求知學習的欲望。因此，選擇具有系統性、科學性、合理性的教材是確保教學質量的關鍵。目前，國內關于微生物教學方面的教材版本繁多，側重點各有不同。我院根據人才培養方案的設計，以及經過大量的社會考察調研活動，并結合社會發展的需要，最終選定李丹丹等在中國醫藥出版社出版的全國醫藥高等職業教育藥學類規劃教材《微生物學基礎》（第二版），該教材集必備知識、實用講義、實訓預習、實訓報告、實訓評價為一體，內容新穎，重難點突出，適合我院生物技術專業理論教學的要求。

1.2 模塊化、項目化教學

教學內容的改革是教學改革的核心。微生物學是貫穿整個生命科學領域的基礎學科，與其他課程相互融合相互滲透，因此，如何避免與其他課程的重復，同時又可為后續知識學習提供良好的銜接變得尤為重要。我們以系統性、基礎性作為出發點和立足點，以新進展、新技術和實用性為主體，將內容設計上安排了五大教學模塊：預備知識、鏡檢技術、消毒滅菌技術、微生物培養技術、崗位應用。五大模塊的設計呈逐步深入式，側重于對技術的掌握，基礎知識的運用，為培養技術型人才提供有力的保障。同時，具體將五大模塊劃分為17個項目，包括概述微生物、顯微鏡觀察各類微生物形態、染色制片技術、化學消毒劑、殺菌劑和防腐劑、物理消毒滅菌技術、微生物的營養、微生物的人工培養與技術、GMP中微生物控制崗位、菌種崗位、微生物鑒定崗位、QA中的菌檢崗位、微生物發酵生產崗位、藥物體外抗菌崗位、無菌產品生產崗位、免疫制品的生產和質量控制崗位、血清學檢測崗位等。這些模塊化、項目化的教學方式，有利于培養專項人才，使學生可以有側重點的針對醫藥企業崗位的需求，對于知識的掌握和了解得到有效的保障。實踐證明，我們為江蘇恒瑞醫藥有限公司以及揚子江藥業集團培養了大批一線抗生素藥物的生產員工以及微生物鑒定崗位和QA菌檢崗位的人才，為我們不斷采用和深化教學內容提供強大的保障。

2.科學利用現代化教學手段提高教學質量

2.1 合理利用多媒體教學手段

隨著各學校硬件及軟件設施的逐漸完善，多媒體教學已經成為當代高等院校教學的主要手段之一，多媒體教學課件是授課教師通過查閱大量的教學資料將書本上的知識以多種豐富的形式向學生傳輸知識的一種有效地的途徑，其優勢在于可節省大量板書時間，在有限時間內向學生介紹大量知識；同時，多媒體教學能夠體現圖文并茂、生動活潑的特點，將微觀的、描述性的、抽象的內容，變得具體化、形象化。在微生物的課程教學中，可以將人類肉眼無法直接可見的微生物世界通過圖片、動畫等形式展示給學生；利用教學視頻，使學生能夠輕松掌握接種、純種分離等實驗步驟，為后續實驗打下基礎。這些方式可以有效地將微觀世界生動形象地展現在學生面前，使一些抽象微觀的結構具體化，復雜生理活動簡單化，生動化，激發了學生的學習興趣和求知欲望，對學過的知識形成整體認識，培養學生的綜合思維能力。