单细胞生物的构成范例(12篇)

单细胞生物的构成范文1篇1

【关键词】组织工程椎间盘支架生物力学

Abstract:［Objective］ToexaminetheperformanceofCHCSscaffoldfornucleuspulposustissueengineeringinvivo.［Method］P1nucleuspulposuscellsculturedinvitrowereharvested，andthenseededintotheCHCSscaffoldstoengineernucleuspulposus-likematrix.Afteritwasculturedfor7days，thecell-seededCHCSscaffoldwasimplantedintothediscspace，inwhichnucleuspulposuswascutout.Thediscspacewascalculated，thecompression、flexionandextensionstrengthwereexamined，thehistologicalchangeswereobserved.［Result］Thecell-seededCHCSscaffoldhadproducedPGinvivo.After12weeks，thenucleuspulposus-liketissuehadbeenobservedintheoperateddisc.After8weeks，thereductionsofthediscspaceandthebiomechanicsoftheexperimentalFSUweresloweddown.［Conclusion］Theimplantedcell-seededCHCSscaffoldscanslowtheprogressofdiscsdegenerating.ItmeanstheCHCSscaffoldhasshowedgoodperformanceinvivo.

Keywords：tissueengineering;intervertebraldisc;scaffold;biomechanics

下腰痛是现代社会中一种常见病和多发病，作为仅次于上呼吸道感染的疾病，是导致劳动力丧失的主要原因之一［1］。腰椎间盘突出症等椎间盘退行性变是引起下腰痛最常见的原因。研究开发符合椎间盘和（或）髓核结构与功能的移植物，对退变椎间盘进行功能重建，已成为治疗退行性椎间盘疾病比较理想的解决方案。近年来组织工程学技术的迅速发展，为体外构建理想的椎间盘组织创造了极其有利的条件并提供了可能。采用组织工程学技术构建椎间盘的研究目前国外尚处于起步阶段，国内未见报道。目前文献报道中应用于组织工程化髓核的细胞支架基本来源于骨或软骨组织工程的生物材料。文献中尚未报道髓核组织工程设计构建的专用支架材料，因此探索构建理想的细胞支架，成为髓核组织工程研究的重点和难点之一。为此，作者采用髓核组织细胞外基质主要成分，包括II型胶原、6-硫酸软骨素、透明质酸等，设计和构建了仿生髓核组织工程支架材料－CHCS支架，并对其理化性能［2］、免疫原性［3］及细胞相容性［4］进行了研究，表明该支架材料就前述研究内容而言具有良好的性能，可进行深入的研究。本实验在此基础上，观测了CHCS支架材料的在体组织性能。

1材料与方法

1.1髓核细胞的体外分离、培养

3周龄乳兔（第三军医大学实验动物中心提供）。取材及髓核细胞的体外分离和培养方法参照本室已建立的方法和培养体系［5］。

1.2CHCS支架材料的制备

将先前已制备的支架材料［2］裁剪成1cm×1cm×0.5cm大小，共35块，60Co照射消毒72h，备用。

1.3组织工程化髓核的体外初步构建

无菌条件下将支架材料放置到6孔培养板中，加入人纤维蛋白原液体中(终浓度为2mg/ml)孵育30min，吸去多余液体，静置4h。将已达80%融合的原代培养髓核细胞，以0.25%胰蛋白酶消化、离心，用DMEM/F12(pH7.0)混悬细胞，计数制成含细胞2×105的细胞悬液。按1∶2∶7比例混合50mmol/LCaCl2、凝血酶20U/ml细胞悬液。将混合物滴加至支架材料内，静置30min。然后加培养液(含15%FBS的DMEM/F12，pH7.4)至2ml，置于37℃、5%CO2温箱中培养。每2d换液一次，每日倒置显微镜观察，7d后吸尽培养液，取其中5个细胞－支架复合体，用5%戊二醛－锇酸固定包埋切片后扫描电镜观察。其余复合体行动物实验。

1.4动物实验

1.4.1动物分组

成年新西兰大耳白兔，雌雄各半，体重2.0～2.5kg。随机分为3组：正常组10只；对照组30只；实验组30只。

1.4.2动物实验

实验组及对照组动物称重，以3%戊巴比妥钠30mg/kg静脉麻醉成功后，摘除L5、6椎间盘的髓核。在手术间隙下位椎体以金属针予以标记。对照组仅摘除髓核。实验组植入细胞－支架复合体。

1.4.3椎间隙高度变化

实验组及对照组动物分别于术后4周、8周、12周各取5只，及正常组动物5只，麻醉后在DR机上行侧位照片。由一位放射科技师测量实验节段椎间隙高度及其下位椎体高度(图1)。并以Bradnerdiscindex(BDI)计算椎间隙高度变化。

BDI＝实验节段椎间隙高度（B）/下位椎体高度（A）

1.4.4生物力学性能测试

前述动物测量椎间隙高度后，取出包括上位椎体、实验椎间盘、下位椎体及其附件结构的脊柱功能单位，-70℃保存。在生物力学试验机上测定其屈曲、后伸、抗压等生物力学性能。

1.4.5组织学观察

另取实验组、对照组术后4周、8周、12周动物各5只，及正常动物5只，麻醉后完整取出实验节段椎间盘组织(包括上下终板)，以多聚甲醛固定3d后，脱钙处理。脱水后石蜡包埋，切片。行HE染色。观察组织学变化。

1.5统计学方法

所得数据采用SPSS12.0的统计程序，行样本数据正态分布检验和单因素方差分析等。结果以均数±标准差（mean±SD）表示。

2结果

2.1细胞－支架复合体扫描电镜观察

体外培养7d，支架网孔结构内可见细胞粘附，呈圆形或类圆形。细胞增殖，簇样生长(图2)。

2.2椎间隙高度变化（表1、图3）。表1椎间隙高度变化(BDI)分组4周8周12周正常组0从以上数据可以看出：（1）实验组和对照组在各时相点，椎间隙高度较正常组均有非常显著的差异(P0.05)；而在8周和12周时椎间隙高度均高于对照组(P

2.3生物力学变化

2.3.1椎间盘抗压强度变化（表2）。表2椎间盘抗压强度变化结果显示：（1）实验组及对照组在各时相点其抗压强度均非常显著低于正常组(P

2.3.2椎间盘屈曲强度变化（表3）。

结果显示：（1）实验组及对照组在各时相点其屈曲强度均非常显著低于正常组(P

2.3.3椎间盘伸直强度变化（表4）。

结果显示：（1）实验组及对照组在各时相点其伸直强度均非常显著低于正常组(P

2.4组织学观察

正常兔椎间盘髓核组织内可见髓核细胞呈圆形或类圆形。数量少，细胞周围有大量的细胞外基质成分堆积。对照组在12周时椎间盘内原髓核位置空虚，未见髓核组织再生。实验组12周的组织学切片可见椎间盘内细胞-支架复合体移植部位初步形成了髓核样结构，细胞形态与生理髓核中细胞形态接近，但数量明显多于正常髓核组织。细胞周围有较多的细胞外基质合成、分泌和堆积，但较正常髓核细胞外基质仍偏少(图4)。图1椎间盘高度测量方法(BDI指数)

3讨论

近年来，应用MRI研究椎间盘退变表明，随着年龄的增长，椎间盘退变悄然无声的发生，并且是不可逆转的过程［6、7］。另外，随着年龄的增长，椎间隙逐渐变窄，髓核中的水分逐渐减少。髓核从退变纤维环的破裂处突出，从而发生椎间盘突出。髓核摘除术可以加速椎间盘的退变。其他微创术式，如经皮髓核吸除术、经皮激光椎间盘减压等，同样可以加速椎间盘的退变。

在预防和治疗椎间盘退变的基础研究中，Nishimura和Mochida［8］将新鲜或冷冻的髓核植入大鼠尾椎间盘突出模型的椎间隙内，发现植入的髓核可以延缓椎间盘退变的进程。Okuma等［9］将髓核植入兔椎间隙内也取得了相同的实验结果。Gruber等［10］在沙鼠模型中发现植入自体椎间盘细胞可减缓椎间盘损伤所致的椎间盘退变。Nomara等［11］发现植入异体椎间盘细胞同样可减缓兔椎间盘退变的进程。Nishida等［12、13］以腺病毒作为载体，将TGF-β1基因转染兔髓核细胞，扩增后植入兔退变的椎间盘内时发现，携带TGF-β1基因的兔髓核细胞能有效地改善兔椎间盘退变的进程。Sato等［14］将培养的兔椎间盘纤维环细胞种植于ACHMS支架内，构建细胞－支架复合体，支架周围用薄膜包绕封闭，培养1周后将其移植于已被激光汽化切除髓核的兔椎间盘内。术后2、4、8、12周摄腰椎X线片并测量其椎间盘高度，并取出部分标本行组织学检查，结果显示：空白对照组仅有少量的小细胞出现在椎间盘的空隙内；单纯支架髓核内移植组，可见有内源性髓核细胞迁移进入支架内，并且沙番红-O染色呈弱阳性。但来自于内源性髓核细胞所产生的细胞外基质并不能完全充满支架的有效空间内；单纯支架纤维环内移植组，在支架周围可见疤痕组织形成，有少量小细胞生长，沙番红-O染色呈弱阳性；而在细胞－支架复合体髓核内移植组，可见纤维环细胞在支架内增殖，沙番红-O染色呈强阳性；细胞－支架复合体纤维环内移植组，在支架内外均沉积大量的软骨样细胞外基质，沙番红-O染色呈强阳性，形成了软骨样组织。在组织学表现上类似于正常的纤维环组织。实验结果表明，培养的同种异体纤维环细胞移植后能存活，并且具有增殖能力，并合成和分泌细胞外基质，形成类似纤维环样结构。术后12周X线片显示，移植细胞-支架复合体能有效地防止椎间隙的进一步狭窄，延缓了椎间盘的退变。Sakai［15］等将兔自体骨髓间充质干细胞经分离培养后作为种子细胞与胶原凝胶复合，植入兔退变的椎间隙，发现骨髓间充质干细胞在体内环境下能转化为类软骨细胞表型，产生Ⅱ型胶原和蛋白聚糖，有效地延缓了椎间隙的退变。这些研究成果为体外构建组织工程化髓核治疗椎间盘退变提供了理论和实验依据。

在组织工程化椎间盘研究中，在体实验是研究组织工程技术的重要实验内容之一。本课题采用双相接种法，将体外培养的1代髓核细胞接种于自行设计构建的仿生髓核组织工程支架材料初步构建了细胞－支架复合体。通过电镜观察3D培养的髓核细胞在支架材料内，呈现为球形。单层培养和3D培养的髓核细胞之所以出现细胞形态的变化是由细胞表型表达所决定的。Glowacki等［16］观测软骨细胞单层培养和3D培养时细胞形态时发现，单层培养的软骨细胞呈现为成纤维细胞的梭形，表现为快速的生长、脱氧胸腺嘧啶摄入量增加、硫酸盐掺入量降低；而在3D培养中，细胞转化为球形，表现为生长减缓、脱氧胸腺嘧啶摄入量降低、硫酸盐掺入量增加。作者认为，细胞形状是细胞表型表达的重要因素。Gruber等［17、18］观察了纤维环细胞单层和3D培养时细胞形态和生长增殖差异时，也得到了相同的实验结果。作者的实验结果也同样验证了文献的研究结果。同样表明，3D培养中髓核细胞形态的变化是适应培养的微环境变化，减缓生长增殖速度，增加GAG的合成和分泌，以发挥其生物学功能。

作者将构建的细胞－支架复合体体外培养7d后，植入摘除髓核的兔椎间盘内，结果发现：髓核细胞能够成功地合成和分泌PG等细胞外基质。在12周时，细胞－支架复合体初步形成了解剖学上的髓核样结构。

椎间盘组织再生的目的不仅要获得解剖学上形态结构，更重要恢复其功能。因此，作者在研究分析了体内髓核细胞－支架复合体的组织学变化的同时，还观测了再生组织的性能。结果显示：植入组在8周、12周时椎间隙高度与对照组相比有显著性差异。植入组12周时，虽然其高度较8周时仍有下降趋势，但已无统计学差异。表明：所构建的细胞－支架复合体能够延缓椎间隙高度的降低，也意味着所构建的复合体对于椎间盘的退变有一定的延缓作用。同时，作者检测了相应节段脊柱的抗压、屈曲、伸直强度等生物力学变化，得到了相同的实验结果。这些实验结果与组织学的变化相一致。进一步表明作者所构建的复合体形成的髓核样组织不仅具有良好的组织学形态，同时也初步显示出其良好的生物学特性。

参考文献

［1］AnderssonGB.Epidemiologicaspectsonlowbackpaininindustry［J］.Spine，1981，6:53-60.

［2］李长青，周跃，张传志.仿生髓核组织工程细胞支架的构建及初步理化指标分析［J］.第三军医大学学报，2005，27:1351-1354.

［3］李长青，周跃.仿生髓核组织工程细胞支架的免疫原性研究［J］.第三军医大学学报，2005，27:837-840.

［4］李长青，周跃，罗刚，张传志.仿生髓核组织工程支架材料对体外培养髓核细胞合成代谢的影响［J］.中国脊柱脊髓杂志，2006，16：450-453.

［5］张传志，周跃，李长青.兔髓核细胞体外最佳培养条件的探索［J］.中国矫形外科杂志，2005，13:71-74.

［6］LipsonSJ，MuirH.Experimentalintervertebraldiscdegeneration:morphologicandproteoglycanchangesovertime［J］.ArthritisRheum，1981，24:12-21.

［7］MochidaJ，NishimuraK，NomuraT，etal.Theimportanceofpreservingdiscstructureinsurgicalapproachestolumbardischerniation［J］.Spine，1996，21:1556-1563.

［8］NishimuraK，MochidaJ.Percutaneousreinsertionofthenucleuspulposus:anexperimentalstudy［J］.Spine，1998，23:1531-1538.

［9］OkumaM，MochidaJ，NishimuraK，etal.Reinsertionofstimulatednucleuspulposuscellsretardsintervertebraldiscdegeneration:aninvitroandinvivoexperimentalstudy［J］.JOrthopRes，2000，18:988-997.

［10］GruberHE，JohnsonTL，LeslieK，etal.Autologousintervertebraldisccellimplantation:amodelusingpsammomysobesus，thesandrat［J］.Spine，2002，27:1626-1633.

［11］NomuraT，MochidaJ，OkumaM，etal.Nucleuspulposusallograftretardsinterverbraldiscdegeneration［J］.ClinOrthop，2001，389:94-101.

［12］NishidaK，KangJD，SuhJK，etal.Adenovirus-mediatedgenetransfertonucleuspulposuscells:implicationsforthetreatmentofintervertebraldiscdegeneration［J］.Spine，1998，23:2437-2442.

［13］NishidaK，GilbertsonLG，RobbinsPD，etal.Potentialapplicationsofgenetherapytothetreatmentofintervertebraldiscdisorders［J］.ClinOrthop，2000，379:234-241.

［14］SatoM，AsazumaT，IshiharaM，etal.Anexperimentalstudyoftheregenerationoftheintervertebraldiscwithanallograftofculturedannulusfibrosuscellsusingatissue-engineeringmethod［J］.Spine，2003，28:548-553.

［15］SakaiD，MochidaJ，YamamotoY，etal.Transplantationofmesenchymalstemcellsembeddedinatelocollagengeltotheintervertebraldisc:apotentialtherapeuticmodelfordiscdegeneration［J］.Biomaterials，2003，24:3531-3541.

［16］GlowackiJ，TrepmanE，FolkmanJ.Cellshapeandphenotypicexpressioninchondrocytes［J］.ProcSocExpBiolMed，1983，172:93-98.

单细胞生物的构成范文篇2

生物体由小长大，细胞的变化有：细胞的生长(体积由小长大)、分裂(一个分裂成两个，数目增多)和分化(形态功能变化，产生了不同的细胞群)。下面是为大家整理的生物科目备考知识整理借鉴资料，提供参考欢迎你的阅读。

生物科目备考知识整理借鉴一

一、无脊椎动物

1.腔肠动物

主要特征：身体有内胚层和外胚层构成，呈辐射对称，体表有刺细胞，有口无肛门;

代表动物：水母、水螅、海葵、珊瑚等;

水螅的繁殖方式：出芽生殖(无性)和有性生殖

2.扁形动物

主要特征：身体有内胚层、中胚层和外胚层构成，两侧对称，背腹扁平，有口无肛门;

代表动物：涡虫、华枝睾吸虫、血吸虫、绦虫;大多寄生生活;

涡虫的消化器官由口、咽、肠组成;

血吸虫生活史：受精卵在水中孵化，幼虫进入钉螺体内继续发育，最后进入人体发育为成虫;

猪肉绦虫生活史：受精卵在猪体内发育成幼体，感染猪肉，形成米猪肉”，进而在人体内发育成成虫;

3.线性动物

主要特征：身体细长，不分节，呈圆柱形，体表有角质层，有口有肛门;

代表动物：蛔虫、蛲虫、钩虫、线虫等;大多寄生生活，消化结构简单，生殖能力强;

蛔虫的雌虫较大，雄虫较小，尾部向腹部弯曲;

4.环节动物

主要特征：身体呈圆筒形，由许多彼此相似的体节组成;靠刚毛或疣足辅助运动;

蚯蚓(环节动物)的形态特点：

(1)体形：长圆柱形，两端尖细，可减少土中钻动时的阻力，适于穴居钻行生活;

(2)身体由许多体节组成;

(3)环带：是区别蚯蚓前后端的标志。

(4)刚毛：协助运动;

(5)湿润的体壁：进行气体交换，完成呼吸。

代表动物：蚯蚓、沙蚕、水蛭等;少数寄生;

作用：蚯蚓可入药，可以分解有机垃圾，提高土壤肥力;在生态系统中，属于分解者;

5.软体动物

主要特征：体表有外套膜，大多具有贝壳;水生软体动物用鳃呼吸;运动器官是足;

代表动物：河蚌、蜗牛、乌贼等;

乌贼的壳—海螵蛸;鲍鱼的壳—石决明;

6.节肢动物

主要特征：身体和附肢分解，体表有坚韧的外骨骼;

代表动物：甲壳类(虾、蟹);多足类(蜈蚣);蛛形类(蜘蛛);昆虫类(蝗虫);

昆虫的主要特征：身体分为头、胸、腹三部分;头部有一对触角，一个口器;腹部有三对足，两对翅;腹部有气门，是呼吸器官;

二、鱼

水中生活的动物、四大家鱼：青、草、鲢、鳙;

1.鱼的尾鳍可以控制前进方向，也可以产生前进动力;鱼的侧线可以感知水流，测定方向;

鲫鱼适于水中生活的形态结构和生理特点：

①体色：背面深灰黑色，腹面白色，不容易被敌害发现;

②体形：梭形，游泳时减少水的阻力;

③体表：有鳞片保护身体，有黏液减少阻力，身体两侧各有一条侧线，有感知水流、测定方向的作用;

④有鳍游泳：(胸鳍、腹鳍：保持鱼体平衡;尾鳍：保持鱼体前进的方向);

⑤用鳃呼吸;水从口近，鳃盖的后缘出

⑥体内有鳔，能调节身体比重，在鳍协助下可以停留在不同水层;

⑦体外受精，水中发育。

2.鱼类的主要特征：终生生活在水中，身体表面大多覆盖着鳞片，用鳃呼吸，用鳍游泳，心脏一心房一心室。

3.观察鳃

形态：鳃丝呈细丝状

颜色：红色(因为有丰富的毛细血管)

结构：有鳃弓、鳃丝、鳃耙组成

三、哺乳动物

家兔的形态结构和生理特点：

①体表：被毛，有保温作用，对家兔维持体温恒定有很重要的作用;

②消化：牙齿分化为门齿(切断食物)、臼齿(磨碎食物);消化管很长，并且有特别发达的盲肠，与植食性生活相适应。

③血液循环：心脏为完整的四个腔，两条完整的循环路线，体温恒定。

④神经系统：由脑、脊髓、神经组成，大脑发达

⑤生殖：胎生(有胎盘)、哺乳，大大提高了后代的成活率。

⑥哺乳动物的主要特征;体表被毛，牙齿有门齿、犬齿、臼齿的分化，体腔内有膈，用肺呼吸，心脏四腔、体温恒定，大脑发达，胎生，哺乳。

生物科目备考知识整理借鉴二

1、生物体由小长大，细胞的变化有：细胞的生长(体积由小长大)、分裂(一个分裂成两个，数目增多)和分化(形态功能变化，产生了不同的细胞群)。

新生命的开端---受精卵

2、细胞分裂的步骤:①细胞核一分为二②细胞质分成两份③形成新的细胞膜(植物细胞还形成新的细胞壁)。

染色体是由DNA和蛋白质两种物质组成的。

DNA是遗传物质，因此可以说染色体就是遗传物质的载体。

植物细胞：在原细胞中间形成新的细胞膜和细胞壁。

动物细胞：细胞膜逐渐内陷，便形成两个新细胞

3、细胞分裂过程染色体经历：(1)复制加倍(2)平均分配。

4、细胞分裂染色体变化的意义：

①完成了遗传物质的复制和均分

②使遗传物质能准确无误地从上一代细胞传给下一代细胞。

③保证了生物物种正常、稳定地延续。

5、癌细胞最初是由正常细胞变化而来，其特点：

①分裂速度快，

②容易转移。

②遗传物质改变。

6、起初新产生的细胞在形态、结构方面都很相似,并且都具有分裂能力。后来在发育过程中，它们在形态、结构上逐渐发生了变化，这个过程叫细胞分化。每个细胞群都是由形态相似、结构、功能相同的细胞联合在一起形成，这样的`细胞群叫组织。

7、人体的基本组织及功能：上皮组织(具有保护、分泌等功能)肌肉组织(具有收缩和舒张功能)神经组织(能够感受刺激，传导神经冲动)结缔组织(有骨、软骨、血液、脂肪等，有支持、连接、保护、营养等功能)

8、不同的组织(上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织)按一定的次序结合在一起构成器官。能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起构成系统。

9、人体内主要有运动系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、神经系统、生殖系统、内分泌系统、循环系统八大系统

10、植物体六大器官：

(1)营养器官：根、茎、叶

(2)生殖器官：花、果实、种子

11、植物的几种主要组织：

(1)分生组织：能够不断分裂产生新细胞，再分化形成其他组织。如果掐去植物一根枝条的顶端，那么这根枝条就不能继续往上生长了，因为在枝条的顶端有分生组织。

(2)保护组织：保护内部柔嫩部分的功能

(3)输导组织：导管(运输水和无机盐)、筛管(运输有机物)

(4)机械组织：分布在叶柄、花柄、果皮、种皮，功能是起支撑和保护作用

(5)营养组织：有贮藏营养物质的功能。

动物和人的基本结构层次(小到大)：细胞→组织→器官→系统→动物体和人体

植物结构层次(小到大)：细胞→组织→器官→植物体

12、单细胞生物的几个代表：眼虫、草履虫、变形虫、酵母菌、大肠杆菌、衣藻(藻类植物)

13、单细胞生物与人类的关系：

(1)对人类有益方面:A.为鱼类提供天然的饵料B.净化污水

(2)对人类不好方面:A.侵入人和动物体内，引起疾病。B.可造成赤潮，危害渔业。

形成赤潮的主要原因是大量的含氮、含磷的有机物排入海水中，而导致某些单细胞生物大量繁殖。

14、草履虫结构及作用：纤毛：运动、表膜：呼吸、口沟：摄食、食物泡：消化吸收、胞肛：排出残渣、伸缩泡、收集管：收集排出废物、细胞核：生殖遗传食物进入草履虫体内消化及排出的途径是：口沟食物泡胞肛

没有细胞结构的生物——病毒

病毒的种类以寄主不同分：动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)

单细胞生物的构成范文篇3

关键词：细胞的生活；基本单位；导学案

《细胞的生活》是人民教育出版社七年级生物学上册第二单元《生物体的结构层次》中的第一章《细胞是生命活动的基本单位》中的最后一节内容。也就是在学习了动物、植物细胞的结构之后，知道了细胞是构成生物体的基本单位后的一节。在统观初中生物学教材，并结合自己对《义务教育生物课程标准》相关内容理解的基础上，我认为这一节的目的是帮助学生进一步完善“细胞是生命活动的基本单位”这一初中生物学的核心概念，在整个初中生物教学中起提纲挈领的作用。

为了使学生进一步完善“细胞是生命活动的基本单位”这一初中生物学的核心概念，《细胞的生活》中前所未有地出现了许多新概念：有机物、无机物、细胞膜的作用、能量转换器、受精卵、遗传信息等，这几乎是整个初中生物学内容的概述。鉴于此，我觉得对于学生来说，现在学习《细胞的生活》内容，只能做到浅尝辄止，不求甚解。就像一个电视剧的序幕，精彩的、主要的情节会在今后的节次中层层展开，步步深入。比如，叶绿体和线粒体如何转换能量，受精卵怎样将遗传信息代代相传等。而本节的教学活动只是让学生认识、知道这些概念而已。

《细胞的生活》由两个主要内容组成：（1）细胞的生活需要物质和能量。（2）细胞核是控制中心。教学中我将它们划分为三个部分：（1）细胞的生活需要物质。（2）细胞的生活需要能量。（3）细胞核是控制中心。学生接受困难主要有三点：（1）有机物与无机物的分类。（2）叶绿体和线粒体的作用。（3）遗传物质。基于对教材和课程标准的理解，我确定了教学目标，对本节教学内容设计了导学案，并辅之以课件。

在导学案的设计中，我从动物、植物细胞的结构来复习引入。让学生观察图片，完成动物、植物细胞异同点的两道选择题，来达到强化“细胞是构成生物体结构的基本单位”这一二级概念。教学中的第一部分“细胞的生活需要物质”，通过让学生阅读课本第50页的内容，知道细胞生活需要的物质分为有机物和无机物两类，并尝试区分哪些是有机物，哪些是无机物。这是学生在课本中可以找到答案的。至于什么是有机物，什么是无机物，只需举种子燃烧的实例略加说明，不能深究。通过观察图片让学生感受这些物质进出细胞是由细胞膜控制的，从而建立“细胞膜能够控制物质进出”这一概念。

第二部分“细胞的生活需要能量”由感受汽车和人的运动都需要能量入手，引出细胞内的两个能量转换器：叶绿体和线粒体。通过展示图片让学生知道叶绿体和线粒体在细胞中的位置及大致形状。知道叶绿体是储存能量，而线粒体是释放能量。至于如何储存，如何释放，提示学生将在今后的生物学学习中加以认识理解，但要告诉学生无论是叶绿体储存的能量或者线粒体释放的能量最终都是来源于太阳的光能。

第三部分“细胞核是控制的中心”既是本节课的重点，又是本节课的难点。这个概念的引入要从分析“小羊多莉的身世”入手。通过分析资料使学生明确看出“多莉长得像提供细胞核的母羊B”，从而形成“细胞核是控制中心”的结论。同时通过阅读课本知道：细胞核中控制生物生长发育和遗传的物质是脱氧核糖核酸，简称DNA，展示图片，了解DNA的结构模型。至于DNA的结构是怎样的？它如何控制遗传信息？那是本节课所不能解决，只能为今后的教学活动埋下伏笔，作为激发学生继续学习和探究生物学兴趣的手段和方式。

根据每个内容的目的和要求，导学案中设计了适当的练习题，来检测本节课的教学效果。大部分练习题是可以在课本上找到答案的，少数的几个综合题，结合前面的知识，大部分学生也有能力完成。在课堂小结后，设计的练习题起回顾、记忆和综合之功效，使学生对整个教学内容有一个整体的结构框架，帮助学生建立相应的知识体系。

为此，整个教学过程帮助学生进一步完善了“细胞是生命活动的基本单位”这一生物学的核心概念。而恰恰课文的最后一段内容又正好是突出和强化这一概念的，所以在课堂的剩余时间里，让学生识记并熟读这个内容，我认为是必须的，也是必要的。

课件是教学的辅助工具，要为完成教学任务服务，要与学生手中的导学案相辅相成，同时又要尽量避免与教材中的内容相左或重复，以免让学生眼花缭乱。我在选择幻灯片的时候，力求少而精，主要是为学生完成导学案中的练习题提供帮助。图片有复习引入的动物植物细胞的结构、物质的分类、细胞膜控制物质进出示意图，反映生活现象的“汽车和人的运动”。细胞中叶绿体和线粒体的位置、为说明“细胞核是控制中心”的“小羊多莉的身世”资料、DNA的结构模型等。

单细胞生物的构成范文篇4

1组织工程气管的结构构建进展

组织结构是气管功能的基础。近年来，组织工程气管的结构构建已从单纯的二维结构软骨板逐渐向三维立体结构方向发展。

1．1种子细胞的新选择构建气管的种子细胞一般以鼻软骨、肋软骨、耳廓软骨［2－7］等透明软骨为主，但上述软骨的取材困难，其他细胞来源特别是成体干细胞成为组织工程气管种子细胞的新选择。Naito等［8］在大鼠体内利用成纤维细胞构建管型组织，同时诱导间充质干细胞形成环状组织加强稳定性，具有良好的成骨和生物力学性能。Zhang等［9］以TGF-1诱导并扩增骨髓基质细胞，构建出圆柱状气管样软骨。Macchiarini等［10］利用人上皮细胞和间充质干细胞来源的软骨细胞构建组织工程气管替代治疗终末期支气管软化，效果明显。Liu等［11］利用TGF-β诱导骨髓间充质干细胞聚集体在体外生成软骨细胞，并使之形成管状组织工程软骨。Kim等［12］用自体皮肤上皮细胞作为种子细胞成功构建了家犬气管，提示皮肤上皮细胞可能的干细胞特性。

1．2生物支架和生物材料的发展现行组织工程学领域大部分研究均来源于体外二维组织培养，如何构建三维立体结构，是一个亟待解决的难题。在图式发生等发育学的概念机制尚未完全清楚之前，生物支架和生物材料提供了暂时的解决方案，主要包括生物可降解合成材料如聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA），天然材料如藻朊酸盐、胶原，去细胞组织构建的支架如小肠黏膜下层（SIS）、去细胞膀胱黏膜下层（ABS），以及上述材料的复合物。生物支架和生物材料需有一定要求强度，而且必须是多孔结构和存在细胞亲和力、生物兼容性，以种植、营养细胞、清除机体废物等［13］。这对生物支架和生物材料提出了更高要求。Remlinger等［14］将猪的气管取下，经去细胞处理后植入家犬体内，发现这种水合脱细胞气管支架在短期内能促进局部特异上皮细胞发生，并能表现很好的生物力学特性。Kobayashi等［15］用螺旋状聚丙烯支架为牙龈成纤维细胞和脂肪源性干细胞提供支持作用。Kim等［3］利用纤维素－透明质酸复合凝胶成功构建组织工程气管。Jungebluth等［16］将猪气管去细胞处理后构建出无免疫原性的气管支架。Huang等［17］发现包裹SIS的聚丙烯支架可促进缺陷气管处的上皮再生，并有效降低移植术后并发症的发生。

1．3生物反应器和组织工程气管构建的新方法生物反应器在组织工程器官的体外培养具有重要作用，近年来，结合生物反应器的新型设计，涌现出许多新颖的组织工程气管构建方法。Lin等［18］将软骨细胞植入聚（ε－己内酯）－Ⅱ型胶原支架并在旋转型生物反应器培养，发现该法促进细胞增殖，增加了葡萄糖胺聚糖和胶原的含量。Asnaghi等［19］成功构建了一种双室旋转生物反应器，旨在促进自体呼吸道上皮细胞和将被诱导分化成软骨细胞的间充质干细胞的生长、三维结构的成熟和生物力学性能的形成。Tani等［2］以新西兰白兔的耳软骨细胞为种子细胞，扩增后环形覆盖于硅胶管外，置于静态型和旋转型生物反应器中培养构建了无支架的圆柱状软骨。

2组织工程气管的功能构建进展

气管功能的维持，不仅需要软骨细胞构成的起支持作用的骨架，更需要气管黏膜上皮细胞以保证气管的湿润和清洁。气管黏膜上皮主要是假复层纤毛柱状上皮，包括纤毛细胞、Clara细胞、杯状细胞等。组织工程气管的一大任务，就是要重新构建上述功能细胞。Sato等［20］用聚（L－乳酸酸钴－ε－己内酯）覆盖在生物支架内层以保护胶原层，促进上皮的形成。Kobayashi等［15］将牙龈成纤维细胞和脂肪源性干细胞植入生物支架内，发现两者的协同作用能很好地形成含杯状细胞和纤毛细胞的假复层上皮。Kim等［12］发现皮肤上皮细胞能转化为气管上皮细胞和软骨细胞。Kim等［3］用纤维素－透明质酸复合凝胶构建组织工程气管，显示有功能的上皮再生，其纤毛细胞的纤毛摆动频率接近正常气道黏膜。Nakamura等［21］将生物支架浸泡于骨髓穿刺液和间充质干细胞，与浸泡于外周血中的生物支架相比，观察到更快的上皮再生和纤毛运动。Huang等［17］利用SIS作为支架，发现SIS能促进纤毛上皮的再生，并有效降低如皮下气肿等移植术后并发症的发生。Tada等［22］把一种胶原Vitrigel膜和胶原海绵相结合作为胶原支架，发现其能增强上皮细胞增殖和间充质干细胞的浸润，形成了纤毛柱状上皮。Suzuki等［23］的实验发现，含脂肪来源干细胞生物支架能加速组织工程气管的上皮形成和血管再生。

3组织工程气管构建中的营养问题

既往观点认为，软骨组织的营养仅靠组织液渗透即可，对血管无过多依赖。但Curcio等［24］发现，种植于支架外层的软骨细胞会向支架内层迁移，其驱动力考虑是氧分压梯度。而Tan等［25］在培养介质中加入携氧药，发现其能增加组织工程气管上皮的氧分压，促进上皮细胞代谢，还有可能促进血管的生成。这是否意味着缺氧会出现软骨支架结构的混乱，而氧气或血管存在时组织工程气管是否能更好的形成？

单细胞生物的构成范文篇5

第Ⅰ卷1.下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是A.磷脂是构成细胞膜的重要物质，但磷脂与物质的跨膜运输无关B.吞噬细胞对抗原—抗体复合物的处理离不开溶酶体的作用C.破伤风杆菌分泌外毒素(一种蛋白质)离不开高尔基体的作用D.洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂离不开中心体的作用2.下列关于组成细胞的元素和化合物的叙述中,正确的是A.组成人体细胞的主要元素是O、C、H、N、P、SB.Ca、Mg、Fe、Mn、B、Mo等是组成细胞的微量元素C.糖类是细胞中含量最多的有机物D.组成细胞的元素都以化合物的形式存在3.下列有关核酸的叙述中,与事实不相符的是A.碱基相同的核苷酸不一定相同B.若核酸中出现碱基T或脱氧核糖,则必为DNAC.原核生物的遗传物质是DNA或RNAD.大肠杆菌和酵母菌的DNA不同,RNA也不同4.下列各组物质中,由相同种类元素组成的是A.胆固醇、脂肪酸、脂肪酶B.淀粉、脂肪、糖原C.氨基酸、核苷酸、丙酮酸D.性激素、生长激素、胰岛素5.下列关于细胞中化合物及其化学键的叙述，正确的是A.某些RNA分子中含有一定数量的氢键B.每个ADP分子中含有两个高能磷酸键C.血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接D.DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接6.下列有关碳链的叙述中正确的是A.磷脂、固醇都是小分子物质,故脂质不是以碳链为基本骨架的B.蛋白质分子的肽链是以氨基酸为基本单位的碳骨架构成的C.核酸分子是以脱氧核苷酸为基本单位的碳骨架构成的长链D.多糖中只有植物类多糖是以单糖为基本单位的碳骨架构成的7.下列有关化合物的叙述,错误的是A.有些固醇类物质是构成细胞膜的成分B.有些脂质能激发和维持动物第二性征C.某些蛋白质在生命活动中能够传递信息D.所有糖类在细胞中的作用都是为细胞供能8.糖类和脂肪是细胞中两种重要的有机物,下列相关叙述错误的是A.一般情况下,细胞先氧化分解糖类,为细胞提供能量B.淀粉和糖原的空间结构不同，但组成二者的单体相同C.糖类中的淀粉由葡萄糖和果糖缩合而成D.质量相同的糖类和脂肪被彻底分解时,脂肪耗氧多9.下列关于生物组织中几种物质检测的实验叙述,错误的是A.黑豆种子蛋白质含量高，可用双缩脲试剂进行检测B.无水乙醇可用于豌豆叶肉细胞色素的提取C.检测花生子叶中的油脂时,可在显微镜下观察到位于细胞之间的脂肪滴D.西红柿中含有较多的还原糖,但一般不用斐林试剂进行检测10.经分析核糖体是由蛋白质和另一种物质构成，下列生物所含成分与核糖体最接近的是A.大肠杆菌B.T2噬菌体C.酵母菌D.HIV病毒11.下列有关实验的叙述，正确的是A.将发芽的小麦种子研磨液置于试管中，加入斐林试剂，立即呈现砖红色沉淀B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的专一性时，可用碘液替代斐林试剂进行鉴定C.绿叶中色素的分离实验中，滤纸条上胡萝卜素扩散最快是因为其溶解度D.紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞不能发生质壁分离，因而不能用于质壁分离观察实验12.将人红细胞中磷脂全提取出来，在空气---水界面上铺成单分子层，单分子层表面积相当于细胞膜表面积两倍。下列细胞实验与此结果最相符的是A.人的肝细胞B.蛙的红细胞C.洋葱鳞片叶表皮细胞D.大肠杆菌细胞13.黑朦性白痴是由于人溶酶体内缺少一种酶造成的遗传病。溶酶体内含有多种酶,内部的pH为5,胞质溶胶的pH为7.2。以下说法错误的是A.黑朦性白痴产生的根源是基因发生了突变B.溶酶体膜能运输氢离子进入溶酶体内，故其内部pH较低C.溶酶体内少量的酶进入胞质溶胶后，仍具有较高的活性D.溶酶体的产生与内质网和高尔基体有关14.下列真核细胞结构与成分，对应有误的是A.细胞膜：脂质、蛋白质、糖类B.染色体：核糖核酸、蛋白质C.核糖体：蛋白质、核糖核酸D.细胞骨架：蛋白质15.生物膜将真核细胞分隔成不同的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰。下列叙述正确的是A.细胞核是mRNA合成和加工的场所B.高尔基体是肽链合成和加工的场所C.线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2OD.溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶16.“分子伴侣”是一类在细胞中能识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的一定部位相结合,帮助这些多肽转运、折叠或组装,但其本身不参与最终产物蛋白质的形成。根据所学知识推测“分子伴侣”主要存在于A.核糖体B.内质网C.高尔基体D.溶酶体17.生物膜上的蛋白质称为膜蛋白。下列有关膜蛋白的叙述，错误的是A.部分膜蛋白具有信息传递的功能B.膜蛋白在细胞膜内外两侧对称分布C.载体的种类决定细胞主动运输物质的种类D.膜蛋白的种类和含量直接决定了生物膜功能的复杂程度18.下列关于细胞结构和生物体内化合物的叙述正确的是A.抗体、激素、tRNA发挥一次作用后都将失去生物活性B.ATP脱去两个磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一C.蓝藻和绿藻都能进行光合作用，故二者含有的光合色素相同D.细菌代谢速率极快，细胞膜和细胞器膜为其提供了结构基础19.下列有关酵母菌细胞结构的说法，有关分析不正确的是A.与蓝藻细胞相比，最主要的区别是酵母菌具有核膜包被的细胞核B.细胞中含有RNA的结构有细胞核、细胞质基质、核糖体和线粒体C.其细胞质基质既能直接分解葡萄糖也能释放CO2D.若想得到具有活力的原生质体，应在低渗溶液中用酶解法除去结构细胞壁20.细胞的各种膜结构间相互联系和转移的现象称为膜流，关于膜流的叙述正确的是A.神经递质的释放、质壁分离和吞噬细胞摄取抗原都体现了膜流B.大肠杆菌和酵母菌均能发生膜流现象C.膜流的方向只能是内质网高尔基体细胞膜D.膜流可参与细胞不同结构间或细胞内外的物质转运21.下列关于线粒体的叙述，正确的是A.线粒体外膜上的蛋白质含量比内膜的高B.葡萄糖分解为丙酮酸的过程发生在线粒体基质中C.成人心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞的多D.哺乳动物精子中的线粒体聚集在其头部和尾的基部22.有关细胞内囊泡运输的描述，不正确的是A.细胞核内的RNA通过囊泡运输到细胞质B.囊泡运输依赖膜的流动性且消耗能量C.有些细胞器之间能通过囊泡进行物质运输D.蛋白质类激素经囊泡运输分泌到细胞外23.研究发现,在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2,前者是主动运输的载体,后者是协助扩散的载体。科学家根据不同葡萄糖浓度下的运输速率绘制出下图曲线，下列说法中不正确的是A.细胞运输葡萄糖时，协助扩散速率约为主动运输速率的3倍B.在较低浓度下，主动运输的载体先达到饱和状态C.小肠绒毛细胞对葡萄糖的两种运输方式同时进行D.在较高浓度下，细胞主要依赖主动运输来增大吸收速率24.下列有关人体内ATP的叙述,不正确的是A.人体成熟的红细胞在O2充足时只能通过无氧呼吸产生ATPB.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPC.ATP水解释放的部分能量可用于提升体温D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质25.关于酶的叙述，错误的是A.不同酶的最适温度可能相同B.随着温度降低，酶促反应的活化能下降C.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中D.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个化学反应的底物26.右图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图,层析后得到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带,可以看到较暗的是A.①②B.②③C.③④D.①④27.在1、3、5号试管中分别加入2mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中合理滴加双缩脲试剂，摇匀。预期观察到的实验现象是A.1、3、5号试管内都呈蓝色B.3组实验中甲组和乙组的实验结果相同C.4号试管内呈砖红色，其余试管内都呈蓝色D.4号试管内呈砖红色，5号试管内呈紫色28.关于糖分解代谢的叙述，错误的是A.甜菜里的蔗糖经水解可产生葡萄糖和果糖B.乳汁中的乳糖经水解可产生葡萄糖和半乳糖C.发芽小麦种子中的麦芽糖经水解可产生果糖D.枯枝落叶中的纤维素经微生物分解可产生葡萄糖29.某植物光合作用的适宜温度为20℃~35℃。研究人员为了筛选耐高温优良品种，利用同一植株的茎尖细胞通过组织培养获得HA、HB、HC三个品系进行了实验。下表为温度对各品系光合速率的影响,有关叙述错误的是品系光合速率(μmol•g-1•h-1)20℃30℃35℃HA20.3218.3212.36HB13.7815.5616.77HC8.329.369.07A.在适宜温度条件下，HA品系光合速率B.实验条件下，耐高温性较好的是HB品系C.与20℃比较，30℃时三个品系植物的光合速率均有提高D.20℃时，不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了突变30.在一定浓度的CO2和适当的温度条件下,测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率,结果如下表。以下有关说法错误的是光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx)光饱和时光照强度(klx)光饱和时CO2吸收量(mg/100cm2叶•h)黑暗条件下CO2释放量(mg/100cm2叶•h)A植物13115.5B植物393015(注:光饱和为当光照强度增加到某一点后,再增加光照强度,光合强度也不增加的现象)A.与B植物相比,A植物是适宜在弱光照条件下生长的植物B.当光照强度超过9klx时,B植物光合速率不再增加,原因可能是暗反应限制了光反应C.当光照强度为9klx时,B植物的总光合速率是45mg/100cm2叶•hD.当光照强度为3klx时,A植物与B植物固定的CO2量的差值为4mg/100cm2叶•h第Ⅱ卷31.(10分)人体细胞膜上分布有葡萄糖转运体家族(简称G，包括G1、G2、G3、G4等多种转运体)。(1)G在细胞中的合成，经过加工后，分布到细胞膜上。(2)由上图分析可知，葡萄糖通过的方式运输进入上述两种细胞。研究表明，G1分布于大部分成体组织细胞，其中红细胞含量较丰富。G2主要分布于肝脏和胰岛B细胞。两种转运体中，G1与葡萄糖的亲和力，保障红细胞在血糖浓度时也能以较高速率从细胞外液摄入葡萄糖。当血糖浓度增加至餐后水平(10mmol/L)后，与红细胞相比，肝脏细胞增加很多，此时肝脏细胞摄入的葡萄糖作为储存起来。(3)研究表明，G3分布于脑内神经元细胞膜上，G4主要在肌肉和脂肪细胞表达。人体不同的组织细胞膜上分布的G的种类和数量不同，这种差异既保障了不同的体细胞独立调控葡萄糖的，又维持了同一时刻机体的浓度的稳定。(4)肿瘤细胞代谢率高，与正常细胞相比，其细胞膜上G1的含量，临床医学上可用G1含量作为参照指标。32.(8分)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。回答问题：(1)光照条件下，组5叶片通过作用产生淀粉，叶肉细胞释放出的氧气来自于的光解。(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是。(3)组2叶片中合成淀粉的原料是，直接能源物质是，后者主要是通过产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中(有、无)淀粉。33.(8分)将若干长势良好的葡萄幼苗置于密闭的恒温箱中，并控制每天8：00~24：00为光照培养阶段，0：00~8：00为黑暗培养阶段，其他条件适宜。测量一天内恒温箱中CO2浓度的变化，结果如下表所示，请分析回答下列问题。(1)光照培养阶段CO2浓度下降的原因是，在叶肉细胞中利用CO2的具体部位是。(2)12：00~24：00时间段，幼苗有机物的积累量为，据此分析农业上为提高大棚作物产量应采取的措施是。(3)8：00~24：00时间段幼苗细胞内产生ATP的场所是，24:00停止光照，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3含量的变化是。(4)整个黑暗培养阶段幼苗呼吸速率的变化情况是，影响该阶段呼吸速率变化的主要因素是。34.(14分)某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量)。回答下列问题：(1)在光照条件下，图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用，其中图形B的面积表示，从图形C可推测该植物存在另一个的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过的方式进行的。(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形(填“A”或“B”)的面积变小，图形(填“A”或“B”)的面积增大，原因是生物(答案)题号12345678910答案BACBABDCAD题号11121314151617181920答案CDCBABBBDD题号21222324252627282930答案CADBBCACCD31.(10分，每空1分)(1)核糖体内质网和高尔基体(2)协助扩散较高低摄入葡萄糖的速率(肝)糖原(3)转运血糖(4)高32.(8分，每空1分)(1)光合H2O(2)组2和组6(3)葡萄糖ATP有氧呼吸组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP(4)无33.(8分，每空1分)(1)光合作用强度大于细胞呼吸强度(只答光合作用消耗CO2不得分)叶绿体基质(2)零(定时)通风、使用农家肥等(补充二氧化碳)(3)细胞质基质、叶绿体、线粒体增多(4)开始不变，后逐渐降低氧气浓度34.(14分，每空2分)(1)固定的CO2总量呼吸作用释放出的CO2量释放CO2自由扩散(2)AB光合速率降低，呼吸速率增强

单细胞生物的构成范文篇6

【关键词】生物会考有效教学策略

【中图分类号】G633.91【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2014）09-0173-01

有效教学是指在规定的课堂教学时间内，师生对既定教学目标的达成情况，向课堂要质量。高中生物学业水平考试采取书面考试和实验操作考试两种方式，学业水平书面考试即生物会考采取反向学生会考，即文科学生应修完生物、物理、化学等理科科目，文科学生对理科科目的理解能力偏弱，发散思维不强，科学素养不够高，这将给本来就对理科不感的文科学生更是雪上加霜。为此本人通过课题研究和自身的教学实践，就以《生物1：分子与细胞》模块中的《细胞器――系统内的分工合作》一节为例，谈谈对高中生物会考有效性教学的策略的看法。

1.研透考纲，减少会考教学盲目性。

高中生物会考考试大纲是按照《普通高中生物课程标准（实验）》必修课程的基本要求，分别从知识性目标、技能性目标和情感性目标的角度，把考试目标划分为如下5个要求层次：了解水平（以A代表）、理解水平（以B代表）、应用水平（以C代表）、独立操作水平（以D代表）、认同水平（以E代表）。

“细胞器――系统内的分工合作”这一节，对考纲的解读为：（A）能够说出各种细胞器的结构和功能;能够识图，辨认各种细胞器。（B）比较细胞器之间的异同点。（C）能说出分泌蛋白（胰岛素）合成并分泌到细胞外过程;各种细胞器这间的联系。（D）能用高倍镜下观察叶绿体、线粒体的操作。（E）学习建立细胞器的结构和功能相适应的观点、部分与整体统一的观点，有利于对学生进行辩证唯物主义的教育。会考教学中注重以上五项目标，有效研透考试大纲，有的放矢，减少会考教学盲目性具有重要指导意义。

2.研读教材，活化会考教学针对性。

教材是学生学习的材料，是学生发展能力的工具，是教学内容的载体。教师对教材进行合理挖掘、梳理及浓缩，可使会考教学内容化难为易，以简驭繁，让学生在学习过程中以较少的时间和精力获得较大学习效益。教师在处理教材时，设法活化教材，可让静止的、抽象的、死板的教学内容活起来、动起来，从而增强会考教学的感染力和吸引力。

“细胞器――系统内的分工合作”一节，按大纲安排用两课时完成教学任务，第一课时为通过引导学生识图，感知科学过程和方法，了解细胞器的结构、形态和功能，分泌蛋白的合成和运输，达到从理性上认识细胞器。第二课时为用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体的实验，以增强学生对叶绿体和线粒体的感性认识，进一步了解叶绿体、线粒体的形态和分布;细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，各种生物膜在功能上分工合作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。第一课时中教材不是一一列举各个细胞器的结构、功能，而是把细胞器作为系统的组成成分，既谈它们的分工，也讲到它们之间的合作。为了帮助学生理解一个系统的正常运转，必须依靠各组分间的协调配合，教材中“问题探讨”以工厂为例，让学生讨论一件优质的产品是如何通过各车间和部门的配合生产出来的，在介绍各种细胞器的形态、结构、功能时，教科书没有对每一种细胞器均匀着墨，而是有的浓墨重彩，有的一笔带过。对于以后学习中经常会用到的细胞器，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等，教科书图文并茂，重点讲解;其他细胞器则用“动物细胞和植物细胞亚显微结构模式图”和一段文字简单介绍。在介绍到线粒体时，教科书还设计了旁栏思考题，如为什么飞翔鸟类胸肌细胞线粒体的数量比不飞翔鸟类的多。细胞器之间的协调配合，教材利用同位素示踪法分析分泌物的形成过程，再明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位，通过对教材的研读，教学更具有针对性。

3.研精教法，建构会考教学实效性。

对每个模块和章节教学内容进行整理，大胆删减教学内容及教材的习题，真正减轻学生过重的课业负担，构建教学新模式。课堂有效教学策略研究内容包括：如何进行有效设问;在教学的重难点知识处创设情景;设计有一定梯度并且具有启发性的课堂练习题;让不同的学生都能思考，均有收获;让学生重难点问题堂堂清;如何优化知识内容，开展有效教学活动;如何加强对学生的学法指导，辅导学生生物知识的记忆方法（如顺口溜、联想记忆）等等。

“细胞器――系统内的分工合作”第一课时，各种细胞器的结构和功能、细胞器之间的协调配合分别是本节的重点和难点，我把全班同学分为“线粒体―叶绿体―内质网―高尔基体―液泡―溶酶体―核糖体―中心体”顺序的八个小组，每个组负责扮演和讲解一个细胞器，各小组自学、讨论后，组内推选一名表达能力较强的同学主讲，组内的其他同学可以帮助补充。各小组自学时，教师可提示在挂图上指出你所扮演的细胞器及其分布、形状、结构、功能等。教师还有意识地强调双层膜、单层膜及无膜结构的细胞器分类;强调植物细胞和动物细胞中分布的差异。根据学生讲解的情况，适当地补充和提问：如按照膜结构来分，双层膜结构的小组站起来，告诉同学们，你们是哪些细胞器？单层膜的也站起来，告诉大家你们是什么？无膜结构的呢;按照分布，动植物细胞都具有的是哪些细胞器？请相关小组同学站起来说一下。植物细胞有而动物细胞没有的细胞器呢？动物细胞有而高等植物细胞没有的细胞器呢？各小组分别站起来说。最后教师引导学生思考分泌蛋白（胰岛素）合成并分泌到细胞外过程需要哪几个小组合作完成，各小组承担的任务是什么？通过这一系列的问题串，学生在轻松愉快的氛围中学到了知识，又不易忘记，从而培养了学生阅读能力和合作学习的态度。

4.研析学法，培养良好学习习惯。

古人云：“授人以鱼，不如授人以渔。”美国学者阿布文托夫勒说：“未来的文盲不再是不识字的人，而是没有学会学习的人。”

单细胞生物的构成范文1篇7

【关键词】高中生物；物理建模；教学；学生

模型的教育意义需要通过“建构”来实现。在模型建构活动中，往往需要将复杂的事物进行简化、抽象出其本质属性；需要将抽象的概念具体化、形象化并身体力行，因此要借助与一些载体来表现模型。在《普通高中生物课程标准（实验）》中，明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一，模型的教育意义需要通过“建构”来实现。高中生物学课程中的模型建构活动，其主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。

一、提高学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，教学效果不仅和学生的智力水平有关，更重要的是和他们对这一学科的学习兴趣有关。模型本身展示给学生的是非常直观、生动的印象，它使静止的文字变得活跃、生动，是能够激发学生学习兴趣的感性材料。在应用模型方法进行教学的过程中，不是教师硬性灌输给学生知识，而是让学生在学习的舞台上亲自去想象，去动手构建模型。在进行人教版必修2“减数分裂过程中染色体变化”的教学时，教师引导学生用橡皮泥构建染色体、姐妹染色单体的模型，明确染色体、姐妹染色单体的概念关系，学生通过小组合作，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”。学生通过讨论、观察、自己动手操作，更好地理解减数第一次分裂前期同源染色体联会，形成四分体；后期同源染色体分离，染色体数目减少一半等减数分裂各个时期染色体变化的特点。学生在做模型的过程中学习生物知识，激发学生的学习兴趣，促使学生为之，愉悦、兴奋，同时体验到建构探究成功后的喜悦感、自豪感。

二、实现自主、合作学习方式

高中课程改革的重要突破口之一是转变学习方式，由过去被动的学习方式变为自主的学习方式，完成由以教师、知识为中心，向以学生发展为中心的转变。生物模型的建构是学生进行动手实践、自主探索、合作交流学习的有效方式。模型的建构往往是在一定的情景中通过学生的自主学习来完成的。“生物膜结构模型”的教学时，先给学生提供这样的教学情景：科学研究发现，脂溶性物质极易通过细胞膜，并且细胞膜易被脂溶性溶剂所溶解；细胞膜易被蛋白酶水解。分析得出细胞膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂。然后教师鼓励学生大胆想象，尝试建构磷脂在空气和水面的排列方式，以及它们是如何构成细胞膜的，给学生提供充分的自主学习的空间和时间，并引导学生不断修改自己构建的模型，引导和促进学生主体性发展。教师在放手让学生独立思考、自主建构的基础上组织全班学生进行合作交流。通过交流合作使学生能从不同的角度去思考问题，能对自己和他人的成果进行反思，在合作交流中相互启发、共同发展，培养合作精神和参与意识。在模型建构的课堂中有一种和谐、宽松的学习氛围，教师成为学生学习活动的引导者、组织者，学生真正成为学习的主人。

三、化抽象为直观，训练学生创新能力

单细胞生物的构成范文篇8

一、与“三”有关的知识

1生物圈包括大气圈、水圈、岩石圈三部分。

2生物的多样性包括物种多样性、遗传多样性、生态系统性三部分。

3生态系统中有生产者、消费者、分解者三部分构成。

4动物细胞的结构由细胞膜、细胞质、细胞核三部分构成。

5植物的营养器官由根、茎、叶三部分组成。

植物的生殖器官由花、果实、种子三部分组成。

6植物的根分为主根、侧根、不定根三部分。

7植物的叶片由表皮、叶肉、叶脉三部分组成。

8动物的栖息环境分为水中、陆地、空中三大类。

9人体耳的结构包括外耳、中耳、内耳三部分。

10人体运动系统由骨、骨连结、骨骼肌三部分构成。

11人体骨的基本结构由骨膜、骨质、骨髓三部分构成。

12人体关节的基本结构由关节面、关节囊、关节腔三部分构成。

13人体血管分为动脉、静脉、毛细血管三部分。

14人体血液中的血细胞分为白细胞、红细胞、血小板三部分构成。

15人体神经系统由脑、脊髓和神经组成。

16动物不完全变态发育经历了受精卵、若虫、成虫三个时期。

17昆虫的身体分为头、胸、腹三部分。

18单子叶植物种子由种皮、胚、胚乳三部分构成。

19种子萌发外界条件由适宜的温度、适宜的水分、充足的空气三部分构成。

20花的雌蕊由柱头、花柱、子房三部分构成。

21动物的多样性保护措施包括就地保护、易地保护、法制教育和管理三部分。

22微生物类型分为三部分，大多数是单细胞生物、少数多细胞生物，还有一少部分是没有细胞的结构的微生物。

23青春期发育特点有三个，即身高和体重增加、脑和内脏的功能趋于完善性发育和性成熟。

二、与“四”有关的知识

1生物的特征具有应激性、生长、繁殖、新陈代谢四个特征。

2植物的基本组织有分生组织、保护组织、营养组织、输导组织四部分构成。

3植物的主要类型有藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物四种。

4植物的细胞结构由细胞壁、细胸膜、细胞质、细胞核四部分构成。

5植物的极尖由根冠分生区、伸长区和成熟区四部分构成。

6木本植物的茎由外到内由树皮形成层、木质部和髓四部分构成。

7草本植物的茎由外到内由表皮机械组织、薄壁细胞、维管束四部分构成。

8人和动物基本组织有上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织四部分构成。

9人体血型分为A型、B型、AB型、O型四种血型。

10人体脊柱有四个生理弯曲，即颈曲、胸曲、腰曲、骶曲四种。

11人体传染病分为四大类：呼吸道传染病、消化道传染病、血液传染病和体表传染病。

12人类进化历程分为：南方古猿、能人、直立人、智人四个阶段。

13人体心脏有四个腔，即左心房、右心房、左心塞、右心塞。

14现代人划分为四个人种：蒙古利亚人、高加索人、尼格罗人、澳大利亚人。

15昆虫完全变态发育经历了卵、幼虫、蛹、成虫四个时期。

16种子的胚由胚芽、胚根、胚轴、子叶四部分构成。

单细胞生物的构成范文篇9

癌细胞的侵袭是生物层面上典型的集体行为,侵袭的路径、模式、速度、细胞变化及其与侵袭环境的关联是大于癌细胞尺度的研究,是生物和医学研究所不涉及的领域.所以应用物理的手段研究癌细胞在侵袭过程中的动态行为,以及其在微环境的刺激(如药物,生长因子)下自身侵袭模式的变化非常有必要.另外,癌细胞的变异具有很强的个体性差异,只有建立模型去统计和定量地认识、研究癌细胞的特性才可以得到具备一定普适性的结论.在传统的癌症研究中研究人员通常只能用小白鼠做实验,肿瘤及癌症的发展状况需要通过活体切片才能了解.这不仅费时费力,最重要的是切片为静态结果,并不能反推得到细胞侵袭过程中各种模式的成因和发展.另外广泛使用于传统意义癌细胞研究中的培养皿,始终存在不能模拟人体内癌细胞生长的三维环境的缺陷.肿瘤的产生、癌细胞的转移以及细胞外间质组织中成纤维细胞的繁殖都是在三维空间中发生的,研究已经证实细胞在二维和三维空间中,在生物行为和细胞形态上通常存在巨大的差异[2].根据上述讨论,要研究肿瘤细胞的侵袭行为最好可以通过在体外建立物理模型,模拟人体内癌细胞侵袭的微环境[3],在微米尺度对细胞群侵袭的方式、形态和空间位置进行连续观测,定量研究细胞集体行为和侵袭机理.并且最好可以对微环境进行实时监测和控制,研究环境改变对于侵袭的影响[4].这项重任可以由三维微纳米制造技术结合三维生物成像来担当和实现.三维制造技术是一种以数字模型文件为基础,运用可粘合材料在三维空间上将模型实体化的技术,过去其常被用于模具制造、工业设计等生产加工阶段,后来随着技术的成熟可以被用来直接制造成品.而三维打印技术(又称3D打印)作为三维制造技术的一种,是采用分层加工、叠加成型的方式逐层增加材料来生成三维实体的方法[57],现正被广泛用于各个领域.生物物理学家们通过优化三维制造技术或3D打印技术在体外初步建立起可以模拟体内微环境的三维微纳米结构,研究了细胞群的生长方式[8]、相互作用以及迁移特点[4]并取得了阶段性成果.优化后的这些技术更适合用于生物医学领域,帮助人们在体外建立三维微纳米结构模拟体内微环境,在微米尺度对细胞群的侵袭方式、侵袭机理进行研究,同时也为深入了解癌症的致命机理,开辟癌症治疗的新思路打下基础.

2三维微纳米制造技术

以下介绍几种现阶段广泛用于生物物理领域的三维微纳米制造技术,并举例说明其制造出的三维微纳米结构在研究微流体、细胞的转移、细胞间相互作用以及细胞-环境间相互作用中的应用,并在此基础上分析其在癌症生物物理研究中的应用前景.

2.1PDMS模塑法

首先,最简单直接的也是人们最早想出来的方法是利用模具来加工三维结构.较早期,研究人员使用刻蚀了的玻璃和硅片作为模具,然后经过倒模形成简单的三维结构用于微流体芯片的制作和微流体系统的研究.微流体系统是指特征尺寸在10到100μm之间可控制液体或气体流动的装置,多数用于化学分析、生物医学等研究领域.经过20多年的研究和发展,微流体芯片的加工工艺已经发展得较为成熟.现在实验室中常用到的加工材料是聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS).PDMS原本是一种黏稠透明状液体,在与适量助凝剂混合之后便可凝固成形,这些性质使得PDMS具有加工快、成本低、易封装等特点,除此之外它还具有良好的透气性和生物兼容性.近些年随着3D打印技术的发展更可以将模具直接打印出来,进一步简化了PDMS芯片的制作工序.图1介绍了GermánComina等人(2013年)使用商业化3D打印机在20min之内打印出精度大约为50μm的模板,经PDMS倒模制成液体混合芯片,用以研究不同结构的混合通道对液体的混合效果[9].该技术所使用的3D模板平均每个仅0.48美元,并且可以重复使用,制作出的微流体管道也能够充分保留原有的设计细节.因此,GermánComina等人的研究为快速加工更为复杂的PDMS芯片或结构提供了一种很好的思路.另外,由于PDMS具有良好的生物兼容性,微流体芯片又具有与细胞大小(10μm量级)相近的特征尺寸(10μm到100μm),这就使得PDMS芯片非常适合用于细胞生物学研究领域.在这方面已经有研究人员利用PDMS在体外构建出特殊的三维微结构用于癌细胞在这些结构中的运动及生长特性的研究.图2显示Kuo等人使用三维PDMS芯片研究人乳腺癌细胞(MCF-7)在特定趋化因子分布下的三维转移特性[10].首先他们在芯片底部的胶原蛋白中成功实现细胞生长因子(epidermalgrowthfactor,EGF,能促进细胞的增殖分化)浓度的线性分布,随后将细胞团置入到带有纳米小孔阵列的薄膜上层使其处于EGF浓度梯度下,连续观察6天的结果表明在三维结构中MCF-7在细胞EGF浓度梯度的作用下表现出一种明显的定向迁徙的特点.基于该三维转移芯片可以在光学显微镜下很方便地研究不同种肿瘤细胞在不同细胞趋化因子的作用下的迁徙特点.虽然现阶段研究人员已经在所建立的微结构中研究并记录了肿瘤细胞不同于在二维结构中的迁徙行为,然而上述研究中使用的传统微结构加工技术所制作出的三维微结构多是由准三维结构(具有三维特征的二维结构)组合而成,尚不能做到体内组织真实三维结构的重现.本文笔者所在的研究组在这个方面做了尝试,结合现有的快速精准的3-D打印技术和成熟的模塑法,基于一个真实病例在体外重构出一个具有真实血管三维微结构的PDMS芯片.研究组首先使用计算机三维辅助设计软件(computeraideddesign,CAD)在血管造影图的基础上重建出血管的三维结构(如图3(a)),之后使用3D打印机(美国3DSystems公司的ProjetHD3500喷墨式3D打印机)将血管的模型打印出来(如图3(b)),模型的材料选择的是一种特殊的蜡质(VisiJetM3Hi-Cast).将蜡基模型浸入PDMS中抽除气泡并固定,放置于室温待PDMS固化,接着使用正己烷溶液经多次超声溶解去除蜡基模型,最后将其洗净干燥获得具有真实三维结构的PDMS芯片.(如图3(c)).研究组使用的HD3500为当今世界上最高精度3D打印机之一,其精度可达16μm.图4(b)是PDMS芯片的通道内表面的扫描电镜照片,从图中已经可以看到真实还原的血管的三维形貌,但是管道内壁较为粗糙.虽然打印机的加工精度为16μm,但是脱模之后得到的粗糙度却大约为50μm,对于细胞(10μm量级)来说这个精度还不够高.综上所述,研究组目前已经能够制作具有真实体内结构的PDMS芯片,用来研究毫米尺度的肿瘤细胞在血流带动下的分流特点.但是由于受制作工艺的限制,芯片结构精度还不够高而且管道为不可侵入的PDMS材质,故还不能满足未来细胞尺度的特异性研究需求,如不同肿瘤细胞粘附血管内皮的能力和微观机理、肿瘤细胞在血流中贴附血管内壁之后穿过血管向组织内部继续侵袭的特点等.所以该工艺还有望从结构加工精度和结构材质两个方面重点加以改进.

2.2飞秒双光子三维激光直写技术

相较于传统的PDMS模塑法,飞秒双光子三维激光直写技术在加工精度方面就有了很明显的优势.飞秒双光子三维激光直写技术的核心是双光子聚合的化学反应.光引发剂吸收双光子(或与光敏剂配合吸收光子)引发聚合物单体链式聚合反应,实现三维微纳米结构制造.具体来说就是固定装置物镜焦点不变通过控制样品台的移动精确地控制位移,光敏材料被激光照射到的点吸收光子(双光子的吸收遵循非线性光学理论,即吸收率正比于光强的平方)发生聚合反应逐点固化,进而在三维空间上实现聚合形成三维结构,从而精确控制材料的三维加工.也正是这种逐点加工的特点使飞秒双光子激光直写技术拥有更高的打印精度(二维特征尺度可达到100nm,三维特征尺度也可以小于150nm),为制造出更精细更具仿生性的细胞微环境结构提供了可能.2.2.1光刻胶生物支架目前最常用的光敏材料为光刻胶,它的主要成分是光敏化剂、光引发剂、有机溶剂和溶解抑制剂.现阶段在生物物理研究中被广泛使用的光刻胶包括:SU-8,Ormocomp等.TiemoBückmann等人就利用光刻胶作原材料,用浸入式三维激光直写技术制造出了可调节泊松比、具有各向异性的蝴蝶结状功能性原件[11],如图5,该元件形状特别同时精度较高有望在骨组织研究领域或生物体外细胞培养中得到应用.制造所使用的浸入式三维激光直写技术实际上是在传统三维激光直写技术的基础上做了改进,通过将光刻胶置于物镜与玻璃衬底之间,有效降低传统技术中与深度有关的光学畸变,从而实现在保留结构亚微米级特征尺寸的同时,还能将总体结构的打印高度提升至毫米级.这一微结构在高度尺寸上的突破也有望用于满足研究癌细胞的细胞群或整体组织的移动、侵袭及细胞间交互作用时的需求.当三维激光直写技术实现了高精度三维结构制造这第一步,科学家们就开始寄希望于在设计制作的特定结构中培养细胞,来实现体外的细胞行为观察及病理学、药理学研究,同时也希望能够通过控制微结构运动,推进药物目标传递、体内标记、活体组织检查、细胞控制、短距离放射治疗等方向的发展[12].因此FranziskaKlein等人就使用生物兼容性光刻胶Ormocomp作为材料,用飞秒双光子激光直写技术制造出三维结构来测量细胞的作用力[13].如图6所示,该结构中的柱体高度为15μm,连接横梁直径为0.6μm,这也再次证明了激光直写技术具有非常高的加工精度.该研究组通过在结构上添加一层纤维连接蛋白来使心肌细胞附着在生物支架上,并记录心肌组织收缩使横梁产生的位移量,测量支架的弹性系数,最后计算出心肌细胞收缩力.由此可见,飞秒双光子激光直写技术实现的精细结构的设计制造,有助于检验细胞生长、运动相关理论,了解相关物理参量,同时也为研究癌细胞侵袭过程中细胞间相互作用打下基础.基于上述结果,SangwonKim等人同样使用这种方法制造出了可以磁驱动的微型机器人[14],以实现三维细胞培养和定向运输(如图7所示).该研究组利用光刻胶SU-8作为材料,通过调试扫描速率、激光能量、薄层间距离等参数值,应用三维激光直写技术制造了具有六面体和圆柱体多孔结构的两种微型机器人.更重要的意义在于,该研究用蒸镀的方式在微型机器人结构表面沉积上一层镍以实现磁控制,沉积一层钛以提升生物兼容性,一举实现了微结构的磁驱动和人胚肾细胞(HEK293)在其上的培养.证明了机器人使用的材料不仅对细胞没有毒性,而且还能够实现细胞的黏着、增殖与迁移.此项研究的成果日后很有希望用于微结构中癌细胞的培养、多细胞群体在血管中的定点控制和药物传递.2.2.2胶原蛋白、明胶生物支架上述的两个研究都是采用在光刻胶制造的结构上附着一层生物兼容性材料(如纤维连接蛋白、金属钛等)的方法来提升三维结构表面的生物兼容性.但是这种方法使制造工艺变得繁琐,且将研究范围局限在三维结构表面,无法研究癌细胞侵入三维结构内部的过程.而胶原蛋白以及明胶类材料不但本身具有优良的生物兼容性,其良好的表面活性也利于细胞吸附,有研究者把细胞、细菌等直接和胶原蛋白、明胶混合,采用模塑法或双光子聚合法将混合后的液态材料制成三维微结构.这里所说的模塑法是先利用PDMS等制作模板,再将胶原蛋白注入模板中成型、组装,并利用化学方法和物理方法使胶原蛋白发生交联反应,进而形成三维结构.图8为YingZhang等人在胶原蛋白生物芯片中,通过观察分析内表皮细胞的生长、内表皮细胞与血管周细胞的相互作用以及内表皮细胞与血液成分的相互作用,研究血管再生术和血栓症[15].而在癌症生物物理研究中,癌细胞的侵袭和转移也需要探究其进入血管血液中和从血液中重新粘附血管进入组织的过程.相信该模型会为癌细胞在血管中移动或黏附、细胞－环境交互作用对侵袭的行为影响、药物对癌细胞的行为影响等众多方面研究提供新的思路.Connell等人将光敏分子混入明胶、牛血清蛋白等中成功配制出能有效提升细胞存活率的优良生物兼容性光刻胶,如图9所示,并将不同细菌混合在光刻胶中制备出虽然具有物理间隔,兼备化学交互作用的结构,在体外研究了不同种细菌群落的相互作用[16].可见,相比上文提到的利用模塑法制造成的胶原蛋白矩形血管网络,飞秒双光子激光直写技术加工的三维高精度复杂血管构造和其他组织,显然在结构的仿生性上向前迈进了一大步,对升级现有微流体芯片制造技术,开拓崭新的癌症生物物理研究方向非常重要.自2013年初,笔者所在研究组开始使用飞秒双光子三维激光直写系统设计和制备可用于细胞研究的三维微纳米生物兼容性结构.研究组通过用CAD设计出可直接被激光直写系统识别的三维微纳米结构,在活体外建立肿瘤细胞的三维转移模型,并研究细胞转移机理.图10(a)是肿瘤细胞发生多点转移的示意图,肿瘤细胞脱离原发位置通过血管流向不同的远端组织并进行转移.通过CAD的方法可以构建图示的三维结构,其中衍架结构(包括一处原始肿瘤位置,三处细胞转移位置)用于支撑和固定细胞外基质,而其余中间空心管道用于模拟血管,连接原始肿瘤位置及转移位置.图10(b)的SEM照片显示的是通过激光直写系统加工出的转移模型图像,再一次证明了飞秒双光子三维激光直写系统具备较高加工精度,能够用于制造非常精细的三维结构,满足癌细胞三维体外研究精度的需求.进一步的工作正在进行当中.上述研究表明与模塑法相比利用光为媒介的飞秒激光三维直写技术可以将打印精度大大提高,并且可以选择多种高分子材料及生物兼容性材料作为加工基底.但从上述多个研究中也可以看出使用这种制造技术制造的三维结构尺寸多局限在毫米级以内,而单个细胞尺寸就达到10μm,如果用此方法大量建造研究癌细胞所需的三维生物结构,那么所需要的时间将以天数计算,而且还会对激光器造成极大的损耗.

2.3紫外线照射固化水凝胶成型技术

为了能在确保打印精度的同时提高打印速度,科学家们用紫外光(ultraviolet,UV)照射固化水凝胶(hydrogel)的方法进了行新的尝试.水凝胶是一种高含水量的亲水或双亲性聚合物材料,其具有与人体软组织相似的力学性质且具有很好的生物兼容性,因此被广泛用于组织工程中.传统的水凝胶固化方法是利用高分子键间的化学作用或者物理作用使分子交联成网络,这个过程很难人为地精确调控,因此也无法实现对水凝胶固化所形成的结构进行设计.有一种改进的方案是用化学修饰的方法在水凝胶中透明质酸(hyaluronicacid,HA)的高分子侧链上引入甲基丙烯酸基团,得到可以在紫外光照射下产生交联的水凝胶,即被紫外光照射到的部分会固化成型,而没有被紫外光照射到的部分依然呈液态,这样通过控制曝光就可以实现对材料外部和内部结构的精确调控.基于以上基础所设计的紫外光照射固化水凝胶的3D打印平台原理如图11,UV光源1通过冷光镜过滤、透镜聚焦后均匀照射到数字微镜芯片(digitalmicromirrordevice,DMD)3上.由计算机控制的DMD接收CAD三维结构断层切片图像数据,偏转芯片上面的几百万个微反射镜阵列将UV图像点阵反射到曝光平台[8],精密投影镜头4把UV图像点阵聚焦在焦平面上,使焦平面上的水凝胶单体薄层曝光固化[57].电动平台5的位移通过计算机编程控制[3,8,17].其中DMD芯片3作为平台的核心部件,可以精准地控制材料成型确保打印平台的打印精度,其主要原因是DMD芯片能将计算机输入的CAD图像数据转化成高分辨率、大尺度、动态的数字掩模.以德州仪器公司的DLP9500DMD芯片为例,它上面载有1920×1080个10.8μm×10.8μm大小的铝镜微阵列,每个微镜都可通过寻址对应0/1开关通断独立控制偏转±12的倾斜角,使其对应的像素点光束朝向或偏离光路,而开关速率可高达23kHz,这样其产生的高分辨率动态掩模图形就可以确保打印过程中较好的打印精度(～1—10μm).另外整个过程中水凝胶薄层的厚度是通过石英玻璃片和平台表面之间注入的水凝胶单体的体积来控制.一般每10s左右就可以完成一个薄层的曝光,然后由计算机控制的电动平台自动下移一段距离,注入新的单体,在已经固化的结构上面继续曝光上一层.这样通过多层叠加就可以快速重构出完整的任意三维复杂水凝胶结构,相较秒双光子三维激光直写技术逐点固化成型的加工方式,该技术大大缩短了复杂三维微纳米结构的加工时间,实现了省时省力的目标.根据研究需要将细胞种植到3D打印的水凝胶支架上,可以进行必要的细胞生物物理体外研究.在实际研究应用中科学家们一般还会在透明质酸分子骨架引入细胞黏附肽、肝素等生物分子或是改性透明质酸的参数来调节水凝胶材料的性质,分析不同情况下细胞的存活率和黏附性能,调控细胞在水凝胶3D支架上的生长行为[7,18],以得到最优化的3D打印的材料,实现最大限度模拟体内微环境的目的Zhang等人就利用这种UV照射固化水凝胶的技术设计打印出一系列特定的三维微纳米结构[8].图12(a)是一种半球式结构的扫描电镜照片,可以看出其结构非常规则且表面十分光滑.证明了这种打印技术加工精度较高而且比较适合用于加工较软的生物材料,因此可以用作加工复杂的细胞外间质结构.之后他们又在这种半球式结构(材料含有15%的甲基丙烯酸明胶GelMA)上种植脐静脉内皮细胞(HUVEC),培养4天后用共聚焦显微镜观察,如图12(a)—(d)可以看出在接近结构底部平面上(类似于二维培养皿)的细胞群和半球球面上的细胞群表现出不同的形态特征,细胞仿佛能识别这种几何架构.日后的研究或许可以通过设计三维支架,也就是给细胞不同的几何线索,来操纵HUVEC细胞群组成不同的组织形态.这种细胞与环境交互作用的研究也为探究癌细胞侵袭过程中与环境交互作用的机理提供了很好的思路.除此之外,Huang等人也利用这种技术打印出如图13的蜂窝状结构[18].通过设计三种不同的结构宽度,种入具有转移性的宫颈癌细胞(Hala)或没有转移性的胚胎间充质干细胞(10T1/2),研究两种细胞在不同宽度的三维结构中的生长情况和移动速率.其研究数据显示三维结构的宽度对Hala有影响,随结构宽度的增加Hala的体积减小迁移速率也减小,但是10T1/2的生长和移动却没有明显地受到结构宽度的影响.这个结论也解释了10T1/2迁移过程中对几何线索相对不敏感的特性.也就是说癌变细胞对几何线索比非癌变细胞更敏感,这种差异的背后机制很可能是潜在的癌症治疗策略.在UV数字投影(DMD-PP)固化水凝胶的核心技术的支持下,PranavSoman等人得到如图14的条状层叠结构,用来研究细胞在不同软硬程度(弹性系数不同)的三维结构上的迁移表现[4].大多数实体瘤或是体内结构都表现出柔软和弹性,癌细胞在面对软硬不同的三维微环境所表现出来的侵袭特性也很有可能是不同的.因此他们用分别用含19%和95%的PEGDA材料打印出软硬程度不同的两类三维支架,其中较硬三维支架的压缩模量(～5.5MPa)约是较软支架(～0.9MPa)的6倍左右.人正常乳腺癌细胞(HMLE)与转移性乳腺癌细胞(HMLET)被种植在这些结构上,经过相同的时间观察其生长特性如图14(c),(d)他们的实验数据证实了在面对较软的结构时转移性癌细胞和非转移性癌细胞的迁移表现出比较明显的差异性,而在面对较硬的结构时这种差异则不明显.如图14(e),(f)这样的实验结果肯定了我们在体外还原体内复杂微环境的必要性,也就是说用传统坚硬的结构来研究癌细胞的迁移行为是存在缺陷的.所以进一步的研究就需要探究能高度还原癌细胞生长微环境材料的参数.Linetal则用这种技术做出如下一种实心结构和一种多孔的结构.脂肪干细胞被封装在结构内部,结构的主要材料是聚乙二醇(polyethylenegly-col,PEG)和锂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸酯,培养几天后用力学测试与模拟MTS(mechan-icaltesting&simulation)实验分析不同孔隙率结构中的细胞活性[19],如图15(b).可以看出,24h以内两种结构中的细胞活性基本相同,但在第三天和第七天两种结构上的细胞活性表现出明显差异(第三天p<0.01(),第七天p<0.05()),细胞在带有孔隙的三维结构中比在实心的三维结构中有更高的生物活性.带有孔隙的结构能提供给细胞生存代谢更多的氧气,他们的工作再一次证明了细胞在面对结构特性不同的三维结构时所做出的反应是不同的.由此可见,紫外光照射固化水凝胶的方法已经能打印出一系列的体外三维微结构用于细胞生物物理的研究,并且取得了一些阶段性成果.这种方法相较于模塑法和激光直写技术具有两个明显的优点:一是它的材料本身有着良好的生物兼容性,无论是在力学性能或是化学通透性方面都能够较好的模拟体内环境,更适合还原细胞生长的外在条件;二是它可以在实现较高精度(～1—10μm)的同时在短的时间内打印出一些较大的器件,所以用这种方法来建造研究癌细胞相关性质和侵袭机理所需尺度的三维生物结构比较合适.

3三维微生态仿真系统的展望

单细胞生物的构成范文

【关键词】细胞；工厂；产品；车间

一个细胞就是一个小型工厂，这个工厂每时每刻都在运转，生产出各种各样的产品，其中产量最大的产品是蛋白质。这个工厂设备齐全，车间分工明确，各部门密切配合，使得产品快速而有效的生产。

这个工厂的“领导”核心是细胞核，它决定着细胞生产什么样的产品。细胞核在整个细胞中起主导作用，核内有较多的遗传物质――染色体，染色体主要由DNA和组蛋白构成，其中主要起遗传作用的是DNA，DNA上储存着大量的遗传信息（碱基对的排列顺序），通过转录信息传递给了RNA，然后RNA由核孔钻出来，进入细胞质的RNA再去控制蛋白质的合成。

这个工厂的“第一车间”是核糖体，是生产原材料的地方。核糖体存在于所有的活细胞中，它可以单体的形式存在，也可由mRNA串联起来，形成针簇形、形或念珠形的多聚核糖体。核糖体为非膜相结构，由核糖体核糖核酸（rRNA）和蛋白质以1：1比例所构成的椭圆形小体。它由大、小两个亚基构成，大亚基的体积约是小亚基的两倍。核糖体是细胞内蛋白质合成的基地，固着在粗面内质网膜上的核糖体称为附着核糖体，主要合成分泌蛋白质，如胰酶、抗体、各种激素等；游离于细胞质中的核糖体称游离核糖体，主要是合成细胞本身所需要的结构蛋白质。

这个工厂的“运输管道”是内质网，是运输蛋白质的地方。在电镜下观察，内质网是由单位膜围成的管状、泡状和扁平囊状结构，它们往往连成一片，相互沟通，有时还折叠成层，在横切面上呈管网状。在靠近细胞膜的地方，可以与细胞膜相通；在靠近细胞核的地方，也能与细胞核相通。根据内质网有无核糖体附着，可分为两种类型：粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面附着大量颗粒状的核糖体，核糖体合成的蛋白质通过内质网膜进入内质网管腔中，并以小泡形式包裹运输到高尔基体，再经过加工、改造成分泌泡，然后分泌出胞；滑面内质网无核糖体的附着，与脂类、脂蛋白、糖原和激素的合成和分泌有关。

工厂的“第二车间”是高尔基体，是将产品加工成成品并输送出去的地方。高尔基于细胞核附近的细胞质中，电镜下观察到的它是由膜围成的小管、小泡、扁平囊和大泡构成。小泡是由内质网分泌的，相互融合、伸展发育而成扁平囊，扁平囊中的物质逐渐积累、加工，导致其边缘膨大，形成大泡，大到一定程度脱离扁平囊形成分泌泡，分泌泡可以运动到细胞膜，将里面的物质分泌到细胞外面去。高尔基体的主要功能是将内质网合成并转运来的分泌蛋白质和脂类进行加工、包装浓缩后，运输出胞。如胰腺细胞内质网合成的蛋白质（消化酶）是按下列方向运输的：内质网高尔基小泡扁平囊大泡分泌泡细胞外。它的第二个重要功能是能合成和运输多糖、糖脂和糖蛋白，所以有人把高尔基体形象地比喻为工厂的“加工、包装车间”。

工厂的“动力车间”是线粒体，是细胞进行有氧呼吸和功能的场所。光镜下，线粒体一般呈线状、粒状或杆状，是一种体积较大的细胞器。电镜下观察，线粒体是由内外两层膜围成的囊状结构，外膜光滑，内膜向内突出形成嵴，嵴上长有很多排列规则、带柄的球形小体，称为基粒。内膜上布满了基粒，基粒由头部、柄和基片三部分构成。每一个基粒都是一个ATP酶复合体，里面含有很多的氧化还原酶，能将大分子物质（如糖类、脂类和蛋白质等）彻底氧化分解，同时释放出大量的能量。其中40%～50%储存在ATP分子中，随时为细胞的新陈代谢、分裂、运动、物质合成、神经传导等活动提供能量，一部分以热能形式散发。所以线粒体被称为细胞的“动力车间”。

工厂的“清洁工”是溶酶体，是细胞清除废物的地方。在电镜下观察，溶酶体是由一层单位膜围成的圆形或卵圆形的囊状结构，内含60余种酸性水解酶，能分解蛋白质、糖类、脂类和核酸等大分子物质，被称为溶酶体的“消化作用”。这种消化作用可针对进入细胞的异物，也可针对细胞本身衰老的结构，甚至当细胞饥饿时，经常会出现自体吞噬现象。

综上所述，细胞就是一个小型工厂，每天源源不断地生产着自己的产品。例如胰腺细胞，每天产生大量的胰液，胰液里含有大量的消化酶，它生产的产品的途径为：核糖体内质网高尔基体细胞外。当然，我们机体有很多很多这样的细胞，都同样夜以继日地“工作”着，为生命无私地奉献着自己。让我们记住他们！

参考文献：

[1]《医学分子细胞生物学》作者：左复旦大学出版社

[2]《医用细胞生物学》作者：罗深秋第二军医大学出版社

单细胞生物的构成范文

【关键词】木材；检验；细胞壁；层次；结构

木材是由细胞组成的，也就是说，细胞是构成木材的基本形态单位。木材细胞在生长发育过程中经历分生、扩大和胞壁加厚等阶段而达到成熟。成熟的木材细胞多数为空腔的厚壁细胞，仅有细胞壁与细胞腔，俨如桑蚕的蚕茧。所以，对于木材检验工作来说，首先要了解木材细胞壁的超微构造、壁层结构以及细胞壁上的特征，因为无论是木材树种识别与利用，还是木材物理力学性质的各向异性都与其有密切的关系。

1．细胞壁物质组成

木材细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构成。纤维素以分子链聚集成束和排列有序的微纤丝状态存在于细胞壁中，起着骨架物质作用，相当钢筋水泥构件中的钢筋。半纤维素以无定形状态渗透在骨架物质之中，起着基体黏结作用，故称其为基体物质，相当钢筋水泥构件中的绑捆钢筋的细铁丝。木质素是在细胞分化的最后阶段木质化过程中形成，它渗透在细胞壁的骨架物质和基体物质之中，可使细胞壁坚硬，所以称其为结壳物质或硬固物质，相当钢筋水泥构件中的水泥。

2．木材细胞壁的层次结构

木材细胞壁各层的化学组成不同，光学显微镜下，它的结构可分为胞间层(ML)、初生壁(P)和次生壁(S)三层。

(1)胞间层细胞分裂的末期，出现了细胞板，将新产生的两个细胞隔开，这是最早的细胞壁部分。此层很薄，它是两个相邻细胞中间的一层，为两个细胞所共有，实际上，通常将胞间层和相邻细胞的初生壁合在一起，称为复合胞间层。主要由木质素和果胶物质组成，纤维素含量很少，所以高度木质化，在偏光显微镜下显现各向同性。

(2)初生壁初生壁是细胞增大期间所形成的壁层。初生壁在形成的初期，主要由纤维素组成，随着细胞增大速度的减慢，可以逐渐沉积其他物质，所以木质化后的细胞，初生壁木质素的浓度特别高。初生壁通常较薄，一般为细胞壁厚度的1％左右。当细胞生长时，其微纤丝沉积的方向非常有规则，通常呈松散的网状排列，这样就限制了细胞的侧面生长最后只有伸长，随着细胞伸长，微纤丝方向逐渐趋向与细胞长轴平行。

(3)次生壁次生壁是在细胞停止增大后形成的，这时细胞不再增大，壁层迅速加厚，使细胞壁固定而不再伸延，一直到细胞腔内的原生质停止活动，次生壁也就停止沉积，细胞腔变成中空。次生壁最厚，占细胞壁厚度的95％或以上。次生壁主要由纤维素或纤维素和半纤维素的混合物组成，后期常含有木质素和其他物质。但因次生壁厚，所以木质素含量比初生壁低，因此它的木质化程度不如初生壁高，在偏光显微镜下具有高度的各向异性。

3．微纤丝的构造

利用各种物理的和化学的方法，特别是电子显微镜的应用，能够对木材细胞壁的超微结构有比较明确的了解。

(1)基本纤丝、微纤丝和纤丝在光学显微镜下，细胞壁仅能见到宽0.4～1.0µm的丝状结构，称为粗纤丝。如果将粗纤丝再细分下去，在电子显微镜下观察到的细胞壁线形结构，则称微纤丝。木材细胞壁中微纤丝的宽度为10～30nm，而长度不定。微纤丝之间存在着约10nm的空隙，木质素及半纤维素等物质聚集于此空隙中。

关于微纤丝直径的大小，至今没有一致的意见。但一般认为，断面约有40根纤维素分子链组成的最小丝状结构单元，称为基本纤丝，它是微纤丝的最小丝状结构单元。

(2)结晶区和非结晶区基本纤丝纵长方向是由纤维素分子链高度定向排列的区段――结晶区和排列不整齐的区段――非结晶区组成。结晶区和非结晶区交替间隔构成纤维素分子结构，而结晶区进入非结晶区或非结晶区进入结晶区均是逐渐过渡的，无明显的界限。

结晶区在X射线衍射图上反映高度的结晶，其轴向长度约为60nm，横切面的宽度约为10nm，厚度约为3.0～5.0nm，基本纤丝之间具有约1.0nm的空隙，以排列不整齐的纤维素分子链和其他多糖相连接。

4．细胞壁各层的微纤丝排列方向

细胞壁上微纤丝排列的方向各层很不一样。一般初生壁上的微纤丝多呈不规则的交错网状，而在次生壁上则往往比较有规则。下面具体论述。

(1)初生壁的微纤丝排列微纤丝的排列方向与细胞生长阶段有关。当细胞生长时，初生壁的微纤丝与细胞轴成直角方向堆积，随着细胞壁的伸展而改变其排列方向，初生壁的微纤丝排列逐渐发生变化，可看到微纤丝交织成疏松的网状。而到后来细胞逐渐成熟，表面生长接近最终阶段时形成的初生壁又趋向横向排列。初生壁中微纤丝排列总体上呈无定向的网状结构。

(2)次生壁的微纤丝排列次生壁是构成管胞壁或木纤维胞壁的主要部分，所以细胞壁构成的研究关键在次生壁。

次生壁微纤丝的排列不像初生壁那样无定向，而是相互整齐地排列成一定方向。各层微纤丝都形成螺旋取向，但是斜度不同。在S1层，微纤丝有4～6薄层，一般为细胞壁厚度的10％～22％，微纤丝呈“S”、“Z”形交叉缠绕的螺旋线状，并与细胞长轴成50°～10°。S2层是次生壁中最厚的一层，在早材管胞的胞壁中，其微纤丝薄层数为30～40层，而晚材管胞可达150薄层或以上，一般为细胞壁厚度的70％～90％；S2层微纤丝排列与细胞长轴成10°～30°，甚至几乎平行。在S3层，微纤丝有0～6薄层，一般为细胞壁厚度的2％～8％，微纤丝的排列近似S1层，与细胞长轴成60°～90°，呈比较规则的环状排列。

单细胞生物的构成范文篇12

【摘要】目的制作去细胞肌肉组织工程支架，并检测其与人羊膜上皮细胞的生物相容性。方法采用三硝基甲苯和十二烷基磺酸钠结合的化学萃取方法制作去细胞肌肉组织工程支架，冰冻切片观察其结构。将人羊膜上皮细胞种入支架培养7d后，用免疫组化检测羊膜上皮细胞的增殖活性、NT3及BDNF的表达，扫描电子显微镜观察其超微结构。结果支架中细胞去除完全，其主要结构为平行排列的管状结构。细胞外基质的主要成分弹性纤维和胶原纤维保持完好。羊膜上皮细胞在支架里有增殖活性，并呈现NT3、BDNF免疫反应阳性。扫描电镜显示，羊膜上皮细胞在支架中分布均匀，生长良好。结论成功的制作了去细胞肌肉组织工程支架，其与人羊膜上皮细胞有良好的相容性。

【关键词】去细胞肌肉;人羊膜上皮细胞;生物相容性

【Abstract】ObjectiveToproducetheacellularmuscleasbiomaterialscaffoldandtoobserveitsbiocompatibilitywiththehumanamnioticepithelialcell.MethodsTheacellularmusclescaffoldsweremadebyextractionwith3%TritonX100and1%sodiumdodecylsulfate.Thehistologicalstructureofacellularmusclewasobservedinfrozensection.Thentheculturedhumanamnioticcellswereimplantedintoacellularmusclescaffolds.Aftercultured1w，thescaffoldswithcellsweresectioned，andBrdU，NT3andBDNFimmunohistochemicalstainingwereperformedtoobservetheproliferatingcapacityandtheexpressionsofNT3andBDNFofamnioticcellsinscaffold.SEMwasperformedtoexaminethedistributionofhumanamnioticepithelialcellsgrowinginscaffold.ResultsThecellsinscaffoldcompletelydisappearedafterthemusclehadbeenextracted.Thescaffoldofacellularmusclewasarrangedinparalleltubulescomposedofcollagenfibersandelasticfiberswhichwereleftintact.InscaffoldthehumanamnioncellscouldproliferateandsynthesizeNT3andBDNF.Scanningelectronmicroscopydemonstratedauniformdistributionofcellsinscaffold.ConclusionsThecellsinratskeletalmusclearesuccessfullyremovedbychemicalextraction.Theacellularmusclescaffoldmadeinthiswaypossessgoodcompatibilitywithhumanamnioticcells.

【Keywords】Acellularmuscle;Humanamnioticcell;Biocompatibility

近年来组织工程研究的重要进展之一就是采用自体或异体移植物制作天然生物降解材料的组织工程支架。其中去细胞移植物与机体有良好的生物相容性。去细胞肌肉支架可作为生物工程支架支持神经细胞轴突再生。Mligiliche等〔1〕把去细胞肌肉移植入大鼠坐骨神经缺损处，4w后发现有大量神经轴突长入去细胞肌肉支架中。由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限，去细胞肌肉支架要发挥更大的作用往往需要向支架中植入种子细胞〔2，3〕。研究表明羊膜上皮细胞可分泌多种神经因子〔4，5〕，促进神经元轴突的生长，是一种良好的治疗神经系统疾病的种子细胞。本研究利用化学去细胞的方法制成去细胞肌肉支架，并把羊膜上皮细胞种入去细胞肌肉支架内，探究两者的相容性，为开展组织工程治疗神经系统方面的疾病提供新的途径。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1实验动物Wistar大鼠由吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供。

1.1.2试剂IMDM培养基及小牛血清由Hyclone公司提供。5′溴尿嘧啶核苷(BrdU)及BrdU单克隆抗体购自Neomarker公司;神经营养素(NT)3，脑源性神经营养因子(BDNF)兔抗人多克隆抗体购自武汉博士德公司，SABC免疫组化试剂盒购自福州迈新生物公司。人羊膜上皮细胞株为本实验室保存。

1.2方法

1.2.1去细胞肌肉支架的制备参考Brown等〔6〕去细胞膀胱的制作方法制备去细胞肌肉支架，简述如下：取Wistar大鼠腹锯肌，放入蒸馏水中，在摇床中以37℃、50r/min摇48h后，转入3%的TritonX100溶液，摇床中37℃、50r/min摇48h。然后放入蒸馏水中，摇床37℃、50r/min摇48h。换成1%SDS溶液，摇床37℃，50r/min摇48h。PBS洗24h。PBS中4℃保存备用。

1.2.2支架形态结构的观察及成分鉴定肉眼观察去细胞肌肉的形态。去细胞肌肉用4%多聚甲醛PBS固定1h，5%蔗糖90min，15%蔗糖90min，30%蔗糖过夜以梯度脱水，OCT包埋，冷丙酮速冻，之后放入-70℃冰箱保存。恒冷箱切片机切片，HE染色，观察其内部结构。此外对切片进行VanGienson(VG)染色和Weigert染色(VG+ET染色)检测支架的细胞外基质成分。

1.2.3人羊膜上皮细胞的培养人羊膜上皮细胞在DMEM培养液中(含10%胎牛血清，100U/ml青霉素，100mg/ml链霉素，200μg/ml的谷氨酰胺)，37℃、5%CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养，隔天换液，待单层培养细胞生长至80%汇合后，传代培养。

1.2.4人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架相容性的鉴定

1.2.4.1取生长良好的人羊膜上皮细胞，80%细胞接近融合，弃去培养液，0.25%胰蛋白酶消化，当胞体回缩，细胞间隙变宽时，用血清终止消化，反复轻吹瓶壁细胞，制成单细胞悬液于离心管中，1000r/min，离心3min。用DMEM重悬细胞。用1ml注射器吸入细胞悬液，以2×106/ml密度注入去细胞肌肉支架中分装至24孔板中，在37℃、5%CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养，隔天换液，培养1w。掺入Brdu(终浓度为10mg/L)，继续培养1d后，恒冷箱切片机切片(方法同前)。切片经PBS洗后，3%H2O2灭活内源性过氧化物酶10min，血清封闭20min;一抗用BrdU(1∶1000稀释)单克隆抗体，BDNF和NT3多克隆抗体(1∶100稀释)4℃孵育过夜，PBS洗后，二抗37℃孵育30min，PBS洗后，SABC37℃孵育30min，DAB显色。光镜下观察。

1.2.4.2扫描电子显微镜鉴定羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架上的生长情况取生长良好的人羊膜上皮细胞，80%细胞接近融合时，用上述方法消化下来后，把羊膜上皮细胞种植到去细胞肌肉支架中，放在24孔板中，在37℃、5%CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养7d后，用2%戊二醛固定后，梯度乙醇脱水，CO2临界点干燥，镀膜，采用扫描电子显微镜观察并拍照。

2结果

2.1支架的组织结构与成分去细胞肌肉外观呈乳白色，半透明，质地柔软。从大体上看，肌肉去细胞前后整体大小与形状无显著变化。支架纵切面的HE染色观察可见骨骼肌细胞成分消失，而纤维网架结构保持完整，支架内主要为平行管道。VG+ET染色证明支架成分主要为胶原纤维和弹力纤维等细胞外基质成分，胶原纤维为红色波浪状结构，弹性纤维为蓝色丝状结构，见图1。

2.2羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架的兼容性见图2，HE染色显示人羊膜上皮细胞在支架中生长良好，分布均匀(图

图1去细胞肌肉支架大体与组织切片染色

图2去细胞肌肉支架的病理图片2A)。免疫组化染色显示，BrdU阳性细胞数目多，提示支架中的人羊膜上皮细胞有增殖能力(图2B)。抗NT3和BDNF染色显示，支架中的人羊膜上皮细胞含有NT3、BDNF阳性颗粒，呈棕褐色分布在细胞质中(图2C，2D)。JSM5600LV扫描电子显微镜显示，在支架内部分布有大量细胞，细胞在支架中分布比较均匀，生长状态良好(图2E)。

3讨论

理想的支架材料应与细胞外基质类似，与活体细胞有良好的生物相容性〔7，8〕。去细胞肌肉作为治疗神经损伤的生物工程支架材料有如下优势：(1)去细胞肌肉的细胞外基质成分对组织细胞的迁移、黏附、生长代谢都有重要作用，研究表明再生的轴突可以很好的黏附在去细胞肌肉支架上〔9〕。(2)去细胞肌肉的排列结构与神经膜管类似，仅在直径上略大于神经膜管〔10〕，它们提供了轴突可生长穿过的足够空间〔9〕，该结构对于诱导神经轴突再生是十分重要的。Fansa等比较了接种施万细胞的不同去细胞生物材料(肌肉，静脉，神经外膜)桥接缺损的外周神经的结果，发现缺乏神经膜管样结构的去细胞肌肉支架(静脉和神经外膜支架)中的再生轴突是无序和排列混乱的，而有神经膜管样结构的去细胞肌肉支架中的再生轴突是有序排列的〔11〕。这种轴突再生的有序性对神经损伤的轴突再生同样也是十分重要的。(3)去细胞肌肉引起的免疫排斥反应较小〔9，12〕。这些优势都说明去细胞肌肉可作为治疗神经损伤的理想的材料。本研究采用的制作去细胞肌肉的方法主要用来减少异种移植材料的免疫排斥反应。该方法能有效的去除脂膜和膜相关抗原以及可溶性蛋白，并能有效的保留细胞外基质成分的原始空间结构。肌细胞正常呈平行分布，其细胞外基质成分也是平行分布的，从支架纵切面的结果看支架的纤维成分也是平行排布的，VG+ET染色结果显示细胞外基质的主要成分胶原纤维和弹性纤维保持完好。这些结果进一步证实此方法可成功制备去细胞肌肉支架。

由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限〔13〕，去细胞肌肉的生物相容性也有待验证。本研究用人羊膜上皮细胞作为种子细胞种入去细胞肌肉支架以探讨其相容性。研究表明，羊膜上皮细胞中含有多种生物活性因子，包括胰岛素样生长因子、层黏蛋白、转移生长因子、前列腺素E、表皮生长因子样物质，IL1，IL8等因子，另外，还可分泌BDNF和NT3等重要的神经营养因子〔4〕。其中层黏蛋白、BDNF和NT3等生物活性因子对神经损伤的治疗具有十分重要的作用。羊膜上皮细胞可作为一种较理想的种子细胞，与去细胞肌肉支架结合可能成为治疗神经系统疾病的一个理想的组织工程材料。本实验观察到人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中分布均匀，抗BrdU、BDNF及NT3免疫组化显示去细胞肌肉支架中羊膜上皮细胞有良好的增殖能力，并能表达BDNF和NT3，说明羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中保持了良好的生物学活性。以上结果一方面证明了本研究制作的去细胞肌肉支架有良好的生物相容性，另一方面为应用羊膜上皮细胞和去细胞肌肉支架结合治疗神经系统疾病提供了理论和实验基础。

总之，本研究成功制备了去细胞肌肉支架，并证实人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中能分泌重要的神经营养因子，人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体为神经缺损再生提供了基底膜、神经营养因子等种种有利因素，构成了良好的神经再生微环境，有利于使神经缺损得到较好地修复，为进一步研究羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体治疗神经损伤奠定了一定的实验基础。

参考文献

1MligilicheN，KitadaM，IdeC.Graftingofdetergentdenaturedskeletalmusclesprovideseffectiveconduitsforextensionofregeneratingaxonsintheratsciaticnerve〔J〕.ArchHistolCytol，2001;64(1):2936.

2FansaH，KeilhoffG，ForsterG，etal.AcellularmusclewithSchwanncellimplantation：analternativebiologicnerveconduit〔J〕.JReconstrMicrosurg，1999;15(7):5317.

3GulatiAK，RaiDR，AliAM.TheinfluenceofculturedSchwanncellsonregenerationthroughacellularbasallaminagrafts〔J〕.BrainRes，1995;705(12):11824.

4朱梅，陈东，盂晓婷，等.羊膜上皮细胞移植治疗帕金森病大鼠的实验研究〔J〕.中国老年学杂志，2006;26(2)：2279.

5MengXT，ChenD，DongZY，etal.Enhancedneuraldifferentiationofneuralstemcellsandneuritegrowthbyamnioticepithelialcellscoculture〔J〕.CellBiolIntern，2007;31：6918.

6BrownAL，BrookAllredTT，WaddellJE，etal.Bladderacellularmatrixasasubstrateforstudyinginvitrobladdersmoothmuscleurothelialcellinteractions〔J〕.Biomaterials，2005;26：52943.

7SuhJK，MatthewHW.Applicationofchitosanbasedpolysaccharidebiomaterialsincartilagetissueengineering：Areview〔J〕.Biomaterials，2000;21(24)：258998.

8GrandeDA，HalberstadtC，NaughtonG，etal.Evaluationofmatrixscaffoldsfortissueengineeringofarticularcartilagegrafts〔J〕.JBiomedMaterRes，1997;34(2):21120.

9FansaH，SchneiderW，WolfG，etal.Hostresponsesafteracellularmusclebasallaminaallograftingusedasamatrixfortissueengineerednervegrafts〔J〕.Transplantation，2002;74(3):3817.

10李培建，胥少汀.去细胞肌肉支架移植及神经生长因子对脊髓横断性损伤的修复作用〔J〕.中国脊柱脊髓杂志，2000;10(4)：2203.

11FansaH，KeilhoffG.ComparisonofdifferentbiogenicmatricesseededwithculturedSchwanncellsforbridgingperipheralnervedefects〔J〕.NeurolRes，2004;26(2):16773.