生物細(xì)胞的功能范文

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篇1

Keyword:exosome; stem cell; biological function; tissue repair; application prospect;

干細(xì)胞是一類具有多向分化潛能并能夠進(jìn)行持續(xù)自我更新的未分化細(xì)胞，可分化為體內(nèi)多種類型的成體細(xì)胞。在干細(xì)胞的研究中，干細(xì)胞培養(yǎng)基的上清液中可提取多種生長因子和細(xì)胞因子，因此，普遍的觀點認(rèn)為干細(xì)胞主要通過旁分泌途徑分泌多種細(xì)胞因子參與組織修復(fù)。而Timmers等[1]研究發(fā)現(xiàn)，對含有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells,MSC）的條件培養(yǎng)液進(jìn)行分餾研究中，只有含有100~200nm囊泡培養(yǎng)液可對缺血再灌注損傷的小鼠模型進(jìn)行心臟保護(hù)。目前研究者認(rèn)為，通過分泌某些物質(zhì)來實現(xiàn)修復(fù)作用是干細(xì)胞發(fā)揮生物學(xué)功能的重要方式[2].

起初，Johnstone等在研究網(wǎng)織紅細(xì)胞向成熟紅細(xì)胞轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)織紅細(xì)胞能分泌一種雙層膜小囊泡，最初這種囊泡結(jié)構(gòu)被命名為外泌體（exosome）。長期以來，這種囊性小泡被認(rèn)為是細(xì)胞分泌的一些無作用碎片[3].但越來越多的研究表明，外泌體是一種富含多種生物活性因子的亞細(xì)胞雙層膜囊泡，并且能夠發(fā)揮多種生物學(xué)作用。近年來干細(xì)胞來源的外泌體研究成為熱點，對干細(xì)胞外泌體的生物學(xué)功能，以及其在臨床當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行了較多研究探索。本文擬就干細(xì)胞外泌體的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，重點闡述干細(xì)胞外泌體發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)及機制，以及干細(xì)胞外泌體在臨床應(yīng)用中的研究進(jìn)展。

1、干細(xì)胞外泌體簡介

1.1 外泌體與微泡：

兩者均屬于細(xì)胞外囊泡[4]（Extracellular vesicles,EV），是細(xì)胞在靜息或應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的異質(zhì)性膜分泌體系[5],包括直徑在100~1000nm的微泡（microvesicle,MV）和30~100nm的外泌體（exosome）。兩者在多數(shù)情況下被混淆，其主要區(qū)別在于形成方式不同。微泡通常比外泌體大，是質(zhì)膜直接以出芽的方式向細(xì)胞外突出形成的大囊泡[6].外泌體則是經(jīng)由內(nèi)涵體（endosome）途徑生成[3].細(xì)胞內(nèi)晚期內(nèi)涵體的界膜多處凹陷，向內(nèi)出芽形成管腔狀囊泡，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袆討B(tài)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的多囊泡體（multi-vesicle bodys,MVBs）。MVBs是真核細(xì)胞重要的蛋白運輸與分揀中心，當(dāng)MVBs與胞膜融合后，其內(nèi)的管腔狀囊泡凹陷以內(nèi)出芽方式形成顆粒狀小囊泡，并釋放入細(xì)胞外環(huán)境，即外泌體。參與細(xì)胞信息傳遞的外囊泡即為外泌體和微泡，在已發(fā)表的文獻(xiàn)中多將兩者合稱為EV.

1.2 干細(xì)胞外泌體：

干細(xì)胞來源的外泌體是干細(xì)胞在靜息或缺氧應(yīng)激、輻照、氧化損傷等刺激下分泌產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡[7],可通過選擇性的轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)、m RNA、micro RNA來充當(dāng)干細(xì)胞與已分化細(xì)胞的信號分子[2].現(xiàn)有研究已證明間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體在減少心肌梗死面積[8],減輕肢體缺血[9],增進(jìn)傷口愈合[10-11],改善移植物抗宿主病（graftversus-host disease,GVHD）[12],減少腎損傷[13],促進(jìn)肝再生[14],減輕視網(wǎng)膜損傷[15],以及最近改善軟骨[16]和骨再生[17]等方面具有重要作用。外泌體是細(xì)胞間信息交流的重要載體，且外泌體特性與其來源的細(xì)胞有關(guān)，因此干細(xì)胞外泌體的功能與其干細(xì)胞的功能密切相關(guān)。Quesemberry[18]等人提出外泌體扮演著干細(xì)胞生物學(xué)連續(xù)體模型的關(guān)鍵角色，則可推測外泌體在促血管形成、促進(jìn)細(xì)胞新生及免疫調(diào)節(jié)方面有重要作用。

2、干細(xì)胞外泌體的生物學(xué)功能

外泌體表面富含膽固醇、甘油二脂、鞘脂、磷脂等脂類物質(zhì)，這些脂類分子不僅可以維持外泌體的形態(tài)，還可以作為信號分子參與多種生物學(xué)過程[19].且外泌體內(nèi)載有蛋白質(zhì)、m RNA、micro RNA等生物學(xué)信息，在細(xì)胞微環(huán)境中發(fā)揮重要作用[20].研究發(fā)現(xiàn)，外泌體不僅存在于體內(nèi)活細(xì)胞，在體外培養(yǎng)的細(xì)胞中也能檢測到外泌體，如脂肪細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等[21].隨著研究進(jìn)展，外泌體已可從人體血液、尿液、羊水及腹水等多種體液中分離出[22].這說明外泌體不僅是細(xì)胞正常生理病理的代謝產(chǎn)物，且分泌外泌體是一種普遍的細(xì)胞功能[23].Lai等[24]研究發(fā)現(xiàn)，骨髓MSC培養(yǎng)基上清液中發(fā)揮損傷修復(fù)作用的物質(zhì)可能是一種直徑在50~100nm的磷脂膜包裹的小囊泡。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)此種囊泡可參與機體免疫調(diào)節(jié)、血管新生、細(xì)胞增殖及凋亡等環(huán)節(jié)，從而發(fā)揮組織修復(fù)作用。

2.1 免疫調(diào)節(jié)：

Zou等[25]研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體可降低巨噬細(xì)胞趨化蛋白CX3CL1及腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,TNF）的表達(dá)，同時上調(diào)白細(xì)胞介素-10（IL-10），降低局部炎癥反應(yīng)，起到免疫調(diào)節(jié)的作用。Kordelas等[12]研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞外泌體可降低難治性抗移植物抗宿主病（therapy-refractory graft-versus-host disease,GVHD）患者體內(nèi)的IL-1、TNF-及-干擾素水平，調(diào)節(jié)機體免疫，促進(jìn)受損組織修復(fù)。

2.2 促血管新生：

有研究證明[26-27]來自內(nèi)皮祖細(xì)胞的外泌體攜帶有促血管生成的mi RNA,如mi R-126、mi R-296和let-7,其能夠在靜止的內(nèi)皮細(xì)胞中通過水平轉(zhuǎn)移RNA激活血管形成。當(dāng)MSC外泌體與血管內(nèi)皮細(xì)胞體外共混培養(yǎng)條件下，MSC外泌體可被血管內(nèi)皮細(xì)胞攝取并內(nèi)化，經(jīng)real time-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)后的血管內(nèi)皮細(xì)胞同樣高表達(dá)MSC外泌體攜帶的促血管化mi RNA[28].脂質(zhì)間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose mesenchymal stem cells,ASCs）可促進(jìn)血管內(nèi)皮的增生，并且血小板衍生的生長因子可促進(jìn)ASCs釋放增強血管生長潛力的外泌體[29].人臍帶MSCs分泌的外泌體與體外培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)時，內(nèi)皮細(xì)胞成管狀結(jié)構(gòu)更加明顯，內(nèi)皮細(xì)胞遷移更加良好[30].

2.3 促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡：

在甘油誘導(dǎo)的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（severe combined immune deficiency,SCID）鼠急性腎損傷模型中發(fā)現(xiàn)骨髓MSC分泌的外泌體具有保護(hù)腎功能的作用[31],其修復(fù)能力與其母體細(xì)胞無顯著性差異。其通過上調(diào)bcl-xl、bcl2、birc8等抗凋亡基因，下調(diào)Casp1、Casp8、LTA等促凋亡基因，同時活化細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶，以促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，從而發(fā)揮組織修復(fù)作用。此外，外泌體可通過向靶細(xì)胞轉(zhuǎn)運RNA,如m RNA、mi RNA等，誘導(dǎo)靶細(xì)胞合成一些因子，如肝細(xì)胞生長因子（hepatocyte growth factor,HGF）、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）等，激活信號通路，調(diào)控靶細(xì)胞的細(xì)胞周期活動，最終促進(jìn)其增殖[13].

外泌體由干細(xì)胞釋放后可通過彌散、內(nèi)吞、受體介導(dǎo)等方式進(jìn)入靶細(xì)胞，轉(zhuǎn)運特異性蛋白、脂質(zhì)、m RNA和mi RNA等生物活性物質(zhì)，從而發(fā)揮多種生物學(xué)功能。而且根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)外研究，干細(xì)胞外泌體促進(jìn)血管新生的機制與其向靶細(xì)胞轉(zhuǎn)運具有促血管生成作用的mi RNA有著密切的聯(lián)系。

3、外泌體的作用方式

外泌體內(nèi)含有多種生長因子及細(xì)胞因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）、干細(xì)胞因子（Stem Cell Factors,SCF），并且?guī)缀跛械耐饷隗w都含有生理活性的脂質(zhì)成分，如1-磷酸鞘氨醇（sphingosine-l-phosphate,S1P）、神經(jīng)酰胺-1-磷酸（ceramide-1-phosphate,C1P）。外泌體進(jìn)入靶細(xì)胞后，這些旁分泌因子可與細(xì)胞相互作用，如S1P、C1P可抑制細(xì)胞凋亡和刺激血管新生[32].一系列研究表明，外泌體發(fā)揮作用的方式主要有3種：（1）通過直接識別靶細(xì)胞表面的信號分子，與受體結(jié)合傳遞細(xì)胞間信息[33];（2）外泌體與靶細(xì)胞融合后，釋放其內(nèi)容物，實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)運[34-36];（3）通過釋放胞內(nèi)的信號分子作用于靶細(xì)胞表面受體，完成信息轉(zhuǎn)運[37-38].

通過識別靶細(xì)胞膜表面的信號分子轉(zhuǎn)運信息，常見于免疫系統(tǒng)中。第二種作用方式是Valadi等[34]在實驗中觀察到鼠肥大細(xì)胞分泌的外泌體可被人肥大細(xì)胞所攝取而發(fā)現(xiàn)的，外泌體所攜帶的m RNA進(jìn)入細(xì)胞后會被翻譯成蛋白質(zhì)。這是研究者首次發(fā)現(xiàn)基于基因水平的細(xì)胞間的信息轉(zhuǎn)運。這種信息轉(zhuǎn)運廣泛存在于機體中，例脂肪細(xì)胞的脂肪合成[36],間充質(zhì)干細(xì)胞的心肌保護(hù)作用[24]等。外泌體中的細(xì)胞因子，如血管內(nèi)皮生長因子，纖維母細(xì)胞生長因子等，通過第三種作用方式與內(nèi)皮細(xì)胞表面受體相結(jié)合起到促進(jìn)血管形成的作用[37].因而干細(xì)胞來源的外泌體促血管新生、促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡等作用，可能與多種機制共同作用有關(guān)，具體作用方式尚待進(jìn)一步探究。

4、干細(xì)胞外泌體的生物學(xué)優(yōu)勢及臨床應(yīng)用前景

目前干細(xì)胞廣泛應(yīng)用于組織修復(fù)及缺血性疾病治療領(lǐng)域。與干細(xì)胞比較，作為其旁分泌物的干細(xì)胞外泌體具有更穩(wěn)定的生物特性，有研究表明[39]外泌體在-80℃保存2年仍能保持其生物學(xué)功能。在體內(nèi)實驗中外泌體的脂質(zhì)雙分子膜結(jié)構(gòu)能防止其內(nèi)容物降解，保持內(nèi)部蛋白及遺傳物質(zhì)的活性[40].而且與干細(xì)胞分泌的可溶性細(xì)胞因子不同，外泌體可直接進(jìn)入靶細(xì)胞，通過向靶細(xì)胞轉(zhuǎn)運特異性蛋白、脂質(zhì)及RNA等生物活性物質(zhì)，來誘導(dǎo)靶細(xì)胞的增殖、遷移、血管化等生物學(xué)變化，從而改變局部微環(huán)境，穩(wěn)定而持久地發(fā)揮多種生物學(xué)功能。這種載體式信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式使外泌體具備更高更穩(wěn)定的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，且在生物體內(nèi)不會被細(xì)胞外介質(zhì)稀釋[41].

4.1 干細(xì)胞外泌體對創(chuàng)面的修復(fù)作用：

研究發(fā)現(xiàn)，MSC外泌體可通過促進(jìn)血管生成發(fā)揮組織修復(fù)作用。Zhang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，MSC外泌體可促進(jìn)熱刺激后皮膚細(xì)胞的增殖，并抑制其凋亡，在大鼠皮膚燒傷模型中，外泌體能促進(jìn)燒傷部位的再上皮化，加快傷口愈合。人臍帶MSC外泌體所遞送的Wnt4基因信號是皮膚傷口愈合所需的。在體外實驗中[10],成纖維細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖及遷移依賴于MSC外泌體的劑量。同樣，成纖維細(xì)胞分泌的I型、III型膠原、彈性蛋白量的提高和血管內(nèi)皮細(xì)胞管狀形成率的提高也與外泌體的濃度增加有關(guān)。

4.2 干細(xì)胞外泌體在缺血性疾病中的治療作用：

研究發(fā)現(xiàn)，人CD34+造血干細(xì)胞分泌的外泌體具有促血管形成的作用，從而改善缺血性疾病[40].MSC外泌體可通過轉(zhuǎn)運micro RNA改善心肌缺血，對心臟功能產(chǎn)生保護(hù)作用[24].在缺血性腦病中，可同樣觀察到間充質(zhì)干細(xì)胞可通過外泌體的轉(zhuǎn)運，使具有保護(hù)作用的mi R-133b進(jìn)入到周圍神經(jīng)元，改善疾病狀況[42].在小鼠后肢缺血模型中，HU GW[9]等發(fā)現(xiàn)MSC外泌體可促進(jìn)小鼠血管生成和血液灌注來減輕嚴(yán)重的后肢缺血。干細(xì)胞分泌的外泌體具有促血管生成的作用，這在缺血性疾病的治療中具有非常重要的意義。

4.3 干細(xì)胞外泌體對器官急性損傷治療方面的臨床應(yīng)用前景：

相關(guān)研究已證實來源于胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells,ESCs）和某些成體干細(xì)胞的外泌體可以改變受體細(xì)胞的生理功能，從而保護(hù)急性損傷的心臟和腎臟。Lai等[24]觀察到純化的MSC外泌體能夠減少小鼠心臟的梗死面積。Arslan等[43]也研究證明，MSC外泌體可通過增加ATP水平，降低氧化應(yīng)激，激活P13K/Akt通路增強心肌生存能力及防止缺血再灌注損傷后的心肌不良重塑。MSCs生成的外泌體在治療急性心肌梗死方面有著巨大的潛力。上皮細(xì)胞分泌的外泌體，其內(nèi)的激活轉(zhuǎn)錄因子3（activating transcription factor 3,ATF3）RNA可減弱缺血再灌注損傷時的促炎基因CMP-1的轉(zhuǎn)錄，減輕炎癥反應(yīng)，起到腎保護(hù)作用[44].在急性腎損傷的干細(xì)胞治療實驗中，MSC外泌體可通過旁分泌途徑提高腎臟的恢復(fù)[45].

4.4 干細(xì)胞外泌體對骨及軟骨損傷治療方面的臨床應(yīng)用前景：

Strassburg等[46]研究發(fā)現(xiàn)，外泌體與髓核細(xì)胞的相互作用可能是MSC促進(jìn)退化的椎間盤結(jié)構(gòu)恢復(fù)的一種機制。最近研究報道[16],在免疫大鼠骨軟骨缺損模型中人MSC外泌體可促進(jìn)軟骨再生。在該研究中，外泌體加速了新組織的填充，II型膠原的合成，并增強硫酸化糖胺聚糖（sulphated glycosaminoglycan,s-GAG）的基質(zhì)合成。到12周末，觀察到MSC外泌體處理的大鼠其軟骨和軟骨下骨完全恢復(fù)，特征包括表面具有良好且規(guī)則的透明軟骨，并與相鄰軟骨完全結(jié)合。TAO SC[47]等研究發(fā)現(xiàn)，過渡表達(dá)mi R-140-5p滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞（mi R-140-5p-overexpressing synovial mesenchymal stem cells,SMSC-140s）的外泌體在骨關(guān)節(jié)炎大鼠模型中可有效治療骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis,OA）。MSC外泌體因其抗纖維化、抗凋亡、免疫調(diào)節(jié)功能，在骨關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病中的治療作用將有著巨大的臨床應(yīng)用前景[48].

4.5 干細(xì)胞外泌體作為藥物載體的臨床應(yīng)用前景：

理想的藥物載體需能逃避宿主免疫系統(tǒng)，被靶細(xì)胞特異性吸收。具有足夠時長的循環(huán)半衰期，無毒性，且能加載多種不同的藥物。因此外泌體作為一種天然的脂質(zhì)體，被認(rèn)為較目前廣泛使用的人工合成脂質(zhì)體具有更多優(yōu)勢。將外泌體用于藥物遞送的另一個重要考慮因素是外泌體的細(xì)胞來源，例如，臨床試驗的樹突狀細(xì)胞（dendritic cell,DC）外泌體已被純化，并負(fù)載抗原肽來刺激T細(xì)胞增殖，將其作為一個潛在的抗腫瘤或感染性疾病的疫苗[49].然而，DC外泌體是具有免疫原性的，并且將它們作為藥物遞送載體時需要使用免疫相容性外泌體。因此，用于藥物遞送的外泌體，其理想的細(xì)胞來源是可產(chǎn)生豐富的非免疫原性外泌體的細(xì)胞。人胚胎干細(xì)胞衍生的間充質(zhì)干細(xì)胞（human embryonic stem cellderived mesenchymal stem cells,h ESC-MSCs）為外泌體運用于理想的藥物載體提供了來源[50].MSC有一個十分獨特的功能，可以調(diào)節(jié)參與適應(yīng)性免疫和固有免疫的多種細(xì)胞，從而產(chǎn)生免疫抑制和免疫調(diào)節(jié)的效應(yīng)[51].MSC在同種異體宿主中耐受性良好，因此推測它們的分泌的外泌體也可具有良好的耐受性。與此假設(shè)一致，在小鼠動物模型研究中發(fā)現(xiàn)，用來源于人胚胎干細(xì)胞的外泌體靜脈注射治療具有免疫能力的小鼠可達(dá)到一定的治療效果，且未用免疫抑制藥物抑制小鼠的免疫系統(tǒng)[24,52].MSC外泌體被證明是普遍耐受性良好，并且所具有免疫原性及毒性的風(fēng)險最小[12,16].這種以同種異體或自體方式發(fā)揮免疫抑制和調(diào)節(jié)作用的能力可以增強MSC外泌體即藥物遞送載體的壽命和其裝載藥物的生物利用度。因此可想而知，靜脈輸注MSC外泌體可以耐受性良好，便于更精確劑量的裝載藥物。

5、結(jié)語與展望

外泌體的發(fā)現(xiàn)豐富了研究者們對細(xì)胞間通訊方式的認(rèn)識，加深了對機體生理、病理過程的理解。近年來，干細(xì)胞外泌體研究成為熱點，發(fā)現(xiàn)了其優(yōu)良的生物學(xué)效應(yīng)，有著十分廣闊的臨床應(yīng)用前景。越來越多的研究表明，干細(xì)胞外泌體可減少細(xì)胞凋亡、減輕炎癥反應(yīng)、促進(jìn)血管生成、抑制纖維化、提高組織修復(fù)潛力等重要生物學(xué)作用。外泌體的這些作用使得其在治療心肌梗死，皮膚創(chuàng)傷等組織損傷中存在良好的應(yīng)用前景，并且已經(jīng)有較多深入的研究。與干細(xì)胞的移植治療相比，干細(xì)胞外泌體可以降低細(xì)胞移植致瘤風(fēng)險，因此通過干細(xì)胞來源的外泌體進(jìn)行促進(jìn)血管生成和增強損傷細(xì)胞修復(fù)，有望成為組織損傷修復(fù)的治療新策略。外泌體的獨特生物學(xué)優(yōu)勢也為未來藥物載體的研發(fā)開啟了一條全新的思路，但還需解決以下問題：如何大量制備純化的外泌體，如何根據(jù)外泌體半衰期制定合適的給藥途徑及頻次，以及提高治療靶向性，降低不良反應(yīng)。目前，對干細(xì)胞外泌體研究仍處于臨床前期，而且對其生物效應(yīng)的作用機制研究還不足，干細(xì)胞外泌體治療疾病的效率和安全性可能是未來亟需研究的問題。總之，隨著對干細(xì)胞外泌體的深入研究，其在未來可能對于疾病診斷、干細(xì)胞治療、藥物遞送等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

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篇2

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池，自控系統(tǒng)，設(shè)計

Abstract: in this paper the sewage treatment plant in shenzhen ridge (phase ii) biological aerated filters the functional design of automatic control system as an example, this paper introduces the biological aerated filters the main processing of the equipment operation and automatic control, the operation, the monitoring alarm, historical data query, statements such as automatic generation function design essentials.

Keywords: biological aerated filters, automatic control system, the design

中圖分類號：N945.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

曝氣生物濾池工藝由于占地面積小，投資少而普遍應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活污水的處理，但該工藝對自控系統(tǒng)的要求高，特別是對自控系統(tǒng)功能的設(shè)計。深圳橫嶺污水處理廠（二期）采用曝氣生物濾池工藝，設(shè)計規(guī)模40萬噸/日，下面以該廠為例，介紹曝氣生物濾池自控系統(tǒng)功能的設(shè)計要點。

一、深圳橫嶺污水處理廠曝氣生物濾池工藝簡介

深圳橫嶺污水處理廠（二期）曝氣生物濾池共48套，每套濾池由前置反硝化濾池（DN池）和曝氣濾池（C/N池）兩級上向流濾池組成，主要工藝流程圖如下。

1、橫嶺污水處理廠（二期）工藝流程圖

2、橫嶺污水處理廠（二期）曝氣生物濾池工藝流程圖

3、濾池工作模式流程

4、濾池反沖洗工藝流程圖

二、濾池設(shè)備和主要工藝過程控制設(shè)計要點

（一）控制方式

控制方式包括現(xiàn)場手動控制和遠(yuǎn)程控制，需要注意的是，當(dāng)停電或PLC系統(tǒng)故障復(fù)位時，所有設(shè)備和工藝過程的控制方式應(yīng)處于“現(xiàn)場手動”或“遠(yuǎn)程手動”方式，避免設(shè)備異常自動啟動，經(jīng)值班人員檢查沒有異常情況后再設(shè)置為“遠(yuǎn)程自動”方式。

（二）濾池設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容

1、 對于平時很少操作的設(shè)備，如低壓進(jìn)線開關(guān)、機泵的電源空氣開關(guān)等，PLC只監(jiān)測其工況（閉合或斷開），并對異常狀態(tài)進(jìn)行報警。

2、 對于能夠獨立自動運行的成套設(shè)備，如廢水泵抽真空系統(tǒng)等，由廠家配套的控制系統(tǒng)自動進(jìn)行控制，PLC只監(jiān)測其工況和主要工藝參數(shù)，異常狀況則報警。

3、 對于需經(jīng)常操作的設(shè)備，如反沖洗泵、風(fēng)機等，其工況和主要運行參數(shù)都應(yīng)輸入PLC進(jìn)行監(jiān)控，自動監(jiān)控包括六個方面：啟動條件判斷、啟動過程監(jiān)控、運行過程監(jiān)控、停機條件判斷、停機過程監(jiān)控、停止?fàn)顟B(tài)監(jiān)控。

（三）主要設(shè)備和工藝過程控制要點

1、濾池過濾控制

（1）濾池過濾水量控制

 可通過現(xiàn)場或遠(yuǎn)程手動調(diào)節(jié)DN池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度，控制進(jìn)水量。

 可根據(jù)設(shè)定的進(jìn)水量、實際進(jìn)水流量和進(jìn)水閥門開度，由PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)DN池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度，使進(jìn)水量保持恒定。

（2） C/N池溶解氧控制

C/N池溶解氧可通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的曝氣風(fēng)機運行頻率進(jìn)行控制。曝氣羅茨風(fēng)機運行頻率有三種調(diào)節(jié)方式：

 在現(xiàn)場的變頻器操作面板上進(jìn)行調(diào)節(jié)。

 在中控室監(jiān)控計算機上進(jìn)行調(diào)節(jié)（遠(yuǎn)程手動設(shè)置運行頻率）。

 由PLC設(shè)定的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以進(jìn)水流量作為前饋參數(shù)，溶解氧檢測值作為反饋參數(shù)。

2、濾池反沖洗過程控制

（1）反沖洗基本條件

 該濾池反沖洗控制方式為“自動”。

 無其它濾池處在沖洗過程中。

 反沖洗泵和風(fēng)機至少各有2臺具備啟動條件。

 該濾池相應(yīng)閥門具備自動操作條件。

（2）正常定時反沖洗申請

濾池過濾時間大于24小時時（可設(shè)定），該濾池自動停止過濾，排隊申請反沖洗。

（3）特殊情況反沖洗申請

濾池阻力連續(xù)600秒（可設(shè)定）大于8米（可設(shè)定）時，該濾池自動停止過濾，排隊申請反沖洗。

（4）強制反沖洗

PLC在收到監(jiān)控計算機發(fā)出的強制反沖洗命令后，只要滿足（1）中的條件，則直接進(jìn)行反沖洗。

（5）反沖洗過程控制要點

 反沖洗降水時間、氣沖時間、水沖時間、氣水沖時間、漂洗時間、排氣時間、初濾時間等與反沖洗強度和效果有關(guān)的參數(shù)都能夠在計算機上設(shè)定。

 反沖洗水泵和風(fēng)機運行頻率、臺數(shù)可設(shè)定，也可分別根據(jù)設(shè)定的水沖流量和氣沖壓力自動調(diào)節(jié)運行頻率。

 反沖洗過程如果出現(xiàn)閥門故障或閥門開、關(guān)不到位，導(dǎo)致反沖洗不能按順序進(jìn)行下去時，應(yīng)停止正在運行的反沖洗水泵和風(fēng)機，關(guān)閉所有其它正常的閥門，設(shè)置為“停用”模式，待故障消除后再進(jìn)行強制反沖洗。

 反沖洗過程如果出現(xiàn)水泵或風(fēng)機不能自動停止，導(dǎo)致反沖洗不能按順序進(jìn)行下去時，應(yīng)報警提示，設(shè)置為“停用”模式，待故障處理后再進(jìn)行強制反沖洗。

 反沖洗過程如果反沖洗水泵或風(fēng)機出現(xiàn)故障導(dǎo)致停止運行，應(yīng)報警提示，并自動啟動備用的反沖洗水泵或風(fēng)機。

3、反沖洗水泵控制

（1）啟動條件

 控制方式為“自動”。

 該泵無故障。

 反沖洗水池水位高于2米（可設(shè)定）。

 該泵運行累計時間最少。

 無其它同一組的水泵正在啟動。

 水泵同時運行臺數(shù)低于2臺。

（2）啟動過程監(jiān)控

 PLC 在輸出開泵命令后，延時3秒后檢測泵運行信號，若泵無運行信號應(yīng)報警并取消“開機”命令。

 收到泵運行信號后10秒，反沖洗水流量應(yīng)大于 1200m3/h（可設(shè)定，開第一臺和第二臺泵時，反沖洗流量不同），否則應(yīng)報警。

 泵故障應(yīng)報警并取消“開機”命令。

（3）運行過程監(jiān)控

 運行信號連續(xù)3秒丟失應(yīng)報警。

 泵故障、泵主回路或控制回路電源故障，應(yīng)報警并取消開泵信號。

 反沖洗水池水位低于2米（可設(shè)定），應(yīng)報警并停泵。

 泵電流連續(xù)10秒超限，報警并取消開泵信號輸出。

（4）停泵條件

 控制方式為“自動”。

 該泵處于運行狀態(tài)。

 PLC輸出停泵命令。

（5）停泵過程監(jiān)控：PLC輸出停泵命令，延時3秒后檢測泵運行信號，若泵仍有運行信號應(yīng)報警。

（6）停止?fàn)顟B(tài)監(jiān)控：泵控制方式改變或泵主回路或控制回路電源異常應(yīng)報警。

4、反沖洗泵房和濾池管廊等地下構(gòu)筑物排污泵控制

由于反沖洗泵房和濾池管廊都位于地面以下，因此需加強對排除積水的排水泵的監(jiān)控，以確保反沖洗水泵、鼓風(fēng)機等設(shè)備的安全，當(dāng)排水泵故障或集水坑水位超限時都應(yīng)報警。

三、中控室計算機監(jiān)控軟件的主要功能設(shè)計

1． 監(jiān)測與顯示

可顯示每個濾池工藝設(shè)備工況圖，在各個相應(yīng)位置以文字、不同顏色和閃爍顯示等方式標(biāo)識顯示工藝參數(shù)和設(shè)備狀況，每個濾池的狀態(tài)應(yīng)包括：過濾、反沖洗、等待反沖洗、備用、停用、反沖洗控制方式。

2． 操作控制

 濾池進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、反沖洗水泵和風(fēng)機等主要設(shè)備應(yīng)有獨立的操作界面。

 在設(shè)備操作界面上可通過鍵盤或鼠標(biāo)對主要設(shè)備進(jìn)行開/停（開/關(guān)）操作，可設(shè)定設(shè)備遠(yuǎn)程控制方式，可設(shè)定設(shè)備運行參數(shù)或工藝過程的控制參數(shù)。

3． 歷史數(shù)據(jù)查詢和打印

 能夠查詢和打印濾池進(jìn)水量、溶解氧、反沖洗風(fēng)量和水量等工藝參數(shù)的歷史趨勢曲線。

 在同一坐標(biāo)上，可任意選擇多個參數(shù)同時顯示，以便進(jìn)行比較分析水質(zhì)變化規(guī)律和設(shè)備故障原因。

 能夠自動統(tǒng)計生成生產(chǎn)日報表、周報表和月報表等各類報表（EXECL表格），并可查詢和輸出打印。

4． 信息提示與報警

 對于主要設(shè)備工況的正常改變，由監(jiān)控計算機實時信息窗口顯示相應(yīng)的提示信息，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備頻繁的狀態(tài)改變等異常情況；

 對于工藝參數(shù)超限、設(shè)備故障等一般的異常情況，由監(jiān)控計算機發(fā)出聲光報警并彈出報警窗口，以便提醒值班人員進(jìn)行處理；

 對于涉及安全生產(chǎn)的嚴(yán)重異常情況，如位于地下的反沖洗泵房積水水位達(dá)到報警水位等，除了由監(jiān)控計算機發(fā)出聲光報警之外，在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)置聲光報警裝置，以便值班人員或其它人員及時發(fā)現(xiàn)和處理。

結(jié)束語

篇3

一、生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)。它是農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、林學(xué)、環(huán)境科學(xué)等科學(xué)的基礎(chǔ)。

二、生物科學(xué)的新成就：

1、試管嬰兒;2、雜交水稻;3、克隆技術(shù);4、基因工程;中國已經(jīng)成為世界生物技術(shù)強國之一。

三、環(huán)境問題：

1、森林正在減少，亂砍濫伐。森林火災(zāi)的此起彼伏，大面積毀林。

2、工廠排放的廢水，海洋、河流、湖泊受到污染。

3、沙塵暴

初一上冊生物知識點第一單元 生物和生物圈

第一章認(rèn)識生物

第一節(jié) 生物的特征

一、生物的特征

1、生物的生活需要營養(yǎng)。生物的一生需要不斷從外界獲得營養(yǎng)物質(zhì)，維持生存。

2、生物能進(jìn)行呼吸。絕大多數(shù)生物需要吸入氧氣，呼出二氧化碳。

3、生物能排出身體內(nèi)產(chǎn)生的廢物。

4、生物能對外界刺激作出反應(yīng)。

5、生物能生長和繁殖。

6、生物還具有其他特征。除病毒以外，生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。

二、判斷下列哪些是生物，哪些不是生物?

機器人 鐘乳石 珊瑚 珊瑚蟲 太陽 水 樹 人 動物

第二節(jié) 調(diào)查我們身邊的生物

一、調(diào)查的一般方法：

1、明確調(diào)查目的。2、選擇材料用具。3、方法步驟：

(1)選擇調(diào)查范圍。(2)分組。(3)設(shè)計調(diào)查路線。(4)調(diào)查記錄。(5)歸類整理分析。

二、生物的分類。

1、按形態(tài)結(jié)構(gòu)分：植物、動物、其他生物;2、按生活環(huán)境分：陸生生物和水生生物;3、按用途分：作物、家禽、家畜、寵物。

第二章 生物圈是所有生物的家

第一節(jié) 生物圈

一、生物圈的概念：生物圈是指地球上有生命活動的領(lǐng)域及其居住環(huán)境的整體，生物圈是地球上所有生物共同的一個家。

二、生物圈的范圍：大氣圈的底部、水圈的大部、巖石圈的表面。

三、生物圈為生物的生存提供了基本條件：營養(yǎng)物質(zhì)、陽光、空氣和水、適宜的溫度、一定的生存空間。

第二節(jié) 環(huán)境對生物的影響

一、影響生物生活的環(huán)境因素分兩類：1、光、溫度、水、空氣等非生物因素。2、生物因素。

二、非生物因素對生物的影響：所有生物的生活都會受到非生物因素的影響。當(dāng)環(huán)境中一個或幾個因素發(fā)生急劇變化時，就會影響生物的生活，甚至導(dǎo)致生物死亡。

三、生物因素對生物的影響：生物因素是指影響某種生物生活的其他生物。自然界中的每一種生物都受到周圍很多其他生物的影響。生物與生物之間的關(guān)系有：捕食關(guān)系、競爭關(guān)系、合作關(guān)系等。

四、探究實驗的步驟：

1、提出問題2、作出假設(shè)3、制定計劃4、實施計劃5、得出結(jié)論6、表達(dá)和交流

五、探究光對鼠婦生活的影響的實驗方法是：對照實驗。

在研究一種條件對研究對象的影響時，所進(jìn)行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同的實驗叫做對照實驗。

第三節(jié) 生物對環(huán)境的適應(yīng)和影響

一、生物對環(huán)境的適應(yīng)。

每一種生物都具有與其生活環(huán)境相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活方式。生物的適應(yīng)性是普遍存在的。

二、生物對環(huán)境的影響。如：蚯蚓松土。沙地植物防風(fēng)固沙等。

三、在自然環(huán)境中，各種因素(包括生物因素和非生物因素)影響著生物的生存，生物在生存和發(fā)展中不斷地適應(yīng)環(huán)境和影響環(huán)境。在生物與環(huán)境相互作用的漫長過程中，環(huán)境在不斷改變;生物也在不斷進(jìn)化，適應(yīng)環(huán)境。生物和環(huán)境的相互作用造就了今天欣欣向榮的生物圈。

第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)

一、定義：在一定地域內(nèi)，生物與環(huán)境所形成的統(tǒng)一的整體叫做生態(tài)系統(tǒng)。

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成：

生產(chǎn)者(主要指綠色植物)

1、生物成分： 消費者(主要指動物) 2、非生物成分：陽光、空氣、水等。

分解者(主要指細(xì)菌和真菌等微生物)

構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各種生物之間是相互影響，相互作用，相互依存的。

三、食物鏈的定義：通過一系列吃與被吃的關(guān)系，把生物與生物緊密地聯(lián)系起來，這種生物之間以食物營養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起來的序列，稱為食物鏈。

四、食物網(wǎng)的定義：一個生態(tài)系統(tǒng)中，多條食物鏈交錯連接，構(gòu)成了食物網(wǎng)。

生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量就是沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動的，有毒物質(zhì)能夠沿食物鏈積累。

五、生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自動調(diào)節(jié)能力

生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，使得生態(tài)系統(tǒng)中各種生物的數(shù)量和所占比例保持相對的穩(wěn)定，但是這種調(diào)節(jié)能力是有限度的，超過該限度，生態(tài)系統(tǒng)就會遭到破壞。

第五節(jié) 生物圈是最大的生態(tài)系統(tǒng)

一、多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)：1、森林生態(tài)系統(tǒng)2、草原生態(tài)系統(tǒng)3、海洋生態(tài)系統(tǒng)4、淡水生態(tài)系統(tǒng)5、濕地生態(tài)系統(tǒng)6、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)7、城市生態(tài)系統(tǒng)8、河流生態(tài)系統(tǒng)等。

二、生物圈是一個統(tǒng)一的整體

1、生物圈中的各種生態(tài)系統(tǒng)，由于地域相隔，表面看來好像毫不相干，但實際上都存在著一定的聯(lián)系。

2、整個生物圈在結(jié)構(gòu)和功能上是一個整體，它是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)。

3、生物圈是所有生物共同的家園.保護(hù)生物圈，人人有責(zé)!

初一上冊生物知識點第二單元 生物和細(xì)胞

第一章 觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

第一節(jié) 練習(xí)使用顯微鏡

一、顯微鏡的構(gòu)造。

二、使用顯微鏡的方法步驟：1、取鏡和安放2、對光3、觀察

三、目鏡內(nèi)看到的物像是倒像。目鏡與物鏡放大倍數(shù)的乘積就是顯微鏡的放大倍數(shù)。倍數(shù)越大，看到的細(xì)胞越大，看到的細(xì)胞數(shù)量越少。

第二節(jié) 觀察植物細(xì)胞

一、玻片標(biāo)本。

1、 種類：切片、涂片、裝片

2、 制作：需要載玻片和蓋玻片

二、植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

1、 模式圖。細(xì)胞主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核構(gòu)成。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有液泡、葉綠體

2、細(xì)胞壁的作用：起保護(hù)和支持細(xì)胞的作用。

3、西瓜甘甜可口主要是因為西瓜的細(xì)胞液中含有大量的糖分。

4、植物細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)分別具有各自的功能，它們協(xié)調(diào)配合，共同完成細(xì)胞的生命活動。

第三節(jié) 觀察動物細(xì)胞

一、人和動物的細(xì)胞形態(tài)不同，基本結(jié)構(gòu)是一樣的。

動物細(xì)胞模式圖。主要由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核構(gòu)成。

二、植物細(xì)胞和動物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的相同點和不同點：

相同點是：都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等，是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

不同點是：植物細(xì)胞有細(xì)胞壁，動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁;植物細(xì)胞有液泡，動物細(xì)胞沒有液泡;植物細(xì)胞有葉綠體，動物細(xì)胞沒有葉綠體。

第二章 細(xì)胞的生活

第一節(jié) 細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量

一、細(xì)胞中含有兩類物質(zhì)。

1、 無機物：水和無機鹽 2、有機物：糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸

二、細(xì)胞膜控制物質(zhì)的進(jìn)出。

細(xì)胞膜能夠讓有用的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，把其他物質(zhì)擋在細(xì)胞外面，同時把細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的廢物排到細(xì)胞外。

三、細(xì)胞質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)換器。

1、 葉綠體將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲存在它所制造的有機物中。

2、 細(xì)胞都含有線粒體，線粒體將有機物與氧結(jié)合，經(jīng)過復(fù)雜的過程，將有機物中的能量釋放出來，供細(xì)胞利用。

3、 葉綠體和線粒體都是細(xì)胞中的能理轉(zhuǎn)換器。

第二節(jié) 細(xì)胞核是遺傳信息庫

一、遺傳信息的定義：上一代能把控制生長發(fā)育的信息傳給下一代，這樣的信息就叫做遺傳信息。

二、遺傳信息儲存在細(xì)胞核中。由克隆羊的故事可以得出這個結(jié)論。

三、細(xì)胞核中儲存遺傳信息的物質(zhì)是——DNA

1、遺傳信息的載體是一種叫做DNA的有機物。DNA存在于細(xì)胞核中。

2、DNA的每個片段具有特定的遺傳信息。這些片段叫基因。

四、染色體是由DNA和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)組成。

1、每一種生物的細(xì)胞內(nèi)，染色體的數(shù)量是一定的。如人體細(xì)胞內(nèi)含有23對染色體。水稻有12對。

2、細(xì)胞的控制中心是細(xì)胞核。

3、DNA上的遺傳信息是指導(dǎo)和控制細(xì)胞中物質(zhì)和能量變化的一系列指令，也是生物體建造自己生命大廈的藍(lán)圖。

第三節(jié) 細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞

一、生物體由小長大，是與細(xì)胞的生長和分裂分不開的。

二、細(xì)胞的生長：新產(chǎn)生的細(xì)胞體積很小，通過不斷地從周圍環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。并且轉(zhuǎn)變成組成自身的物質(zhì)，體積逐漸增大。

三、細(xì)胞的分裂：一個分成兩個，兩個分成四個。新細(xì)胞和原細(xì)胞所含有的遺傳物質(zhì)是一樣的。

第三章 細(xì)胞怎樣構(gòu)成生物體

第一節(jié) 動物體的結(jié)構(gòu)層次

一、細(xì)胞分化形成組織。

1、 在發(fā)育過程中，某些細(xì)胞各自具有了不同功能，它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)上也逐漸發(fā)生了變化，這個過程叫做細(xì)胞分化。

2、 組織的定義：細(xì)胞分化產(chǎn)生了不同的細(xì)胞群，每個細(xì)胞群都是由形態(tài)相似，結(jié)構(gòu)、功能相同的細(xì)胞聯(lián)合在一起形成的，這樣的細(xì)胞群叫做組織。

3、 人體的四種基本組織：

上皮組織：由上皮細(xì)胞構(gòu)成，具有保護(hù)、分泌等功能。

肌肉組織：由肌細(xì)胞構(gòu)成，具有收縮、舒張功能。

神經(jīng)組織：由神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成，能夠產(chǎn)生和傳導(dǎo)興奮。

結(jié)締組織：支持、連接、保護(hù)、營養(yǎng)等功能。

二、組織進(jìn)一步形成器官。

1、 器官的定義：不同的組織按照一定的次序結(jié)合在一起構(gòu)成器官。例如：大腦、胃、心臟、肝、肺、腎、眼、耳等。

三、器官構(gòu)成系統(tǒng)和人體

1、 系統(tǒng)的定義：能夠共同完成一種或幾種生理功能的多個器官按照一定的次序組合在一起構(gòu)成系統(tǒng)。

2、 人體的系統(tǒng)：運動系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)。這系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，使人體內(nèi)各種復(fù)雜的生命活動能夠正常進(jìn)行。

第二節(jié) 植物體的結(jié)構(gòu)層次

一、植物體是由受精卵經(jīng)過細(xì)胞分裂、分化，形成組織、器官，最終形成植物體。

二、綠色開花植物的六大器官。

1、 六大器官：根、莖、葉、花、果實、種子

三、植物的幾種主要組織。

1、 分生組織：位于根尖的分生區(qū)就是分生組織。

2、 另外幾種：保護(hù)組織、營養(yǎng)組織、輸導(dǎo)組織。

第三節(jié) 只有一個細(xì)胞的生物體

一、單細(xì)胞生物：身體只有一個細(xì)胞的生物。大多數(shù)生活在水里，有些生活在我們身上。

二、單細(xì)胞生物的結(jié)構(gòu)和生活。

以草履蟲為例：如圖。草履蟲的結(jié)構(gòu)和生活。

三、單細(xì)胞生物與人類的關(guān)系。

有利的一面：1、多數(shù)浮游生物是魚類的天然餌料。

2、 草履蟲對污水凈化有一定作用。

有害的一面：1、人體內(nèi)寄生蟲危害人類健康。如：瘧原蟲、痢疾內(nèi)變形蟲等。

2、單細(xì)胞生物大量繁殖造成赤潮，危害漁業(yè)。

第四章 沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微小生物——病毒

一、病毒的種類。

1、根據(jù)它們寄生的細(xì)胞不同，可以將病毒分為三大類：

一類是專門寄生在人和動物細(xì)胞里的動物病毒，如流感病毒。

一類是專門寄生在植物細(xì)胞里的植物病毒，如煙草花葉病毒。

一類是專門寄生在細(xì)菌內(nèi)的細(xì)菌病毒，也叫噬菌體，如大腸桿菌噬菌體。

二、病毒的結(jié)構(gòu)和生活

1、病毒的結(jié)構(gòu)是由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的遺傳物質(zhì)組成的。沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

2、病毒只能寄生在活的細(xì)胞里。離開了活細(xì)胞會變成結(jié)晶體。一有機會侵入活細(xì)胞就會重新開始生命活動。

三、病毒與人類的關(guān)系

病毒靠寄生生活，給人類、飼養(yǎng)動物、栽培植物帶來了極大危害。

如：流行性感冒、肝炎、艾滋病、口蹄疫、雞瘟都是由病毒引起的。

疫苗預(yù)防疾病。疫苗是經(jīng)過人工處理的減毒病毒。

單元小結(jié)

1、 除病毒外，生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

2、 細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核是絕大多數(shù)細(xì)胞共有的基本結(jié)構(gòu)。

3、 細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量。細(xì)胞核內(nèi)含有遺傳信息。細(xì)胞是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。

篇4

一 、生物膜概念模型二、 生物膜考點例析

考點1生物膜的成分、結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)特點

1.組成成分：所有生物膜都含磷脂和蛋白質(zhì)，功能越復(fù)雜的生物膜，其內(nèi)蛋白質(zhì)含量和種類越多.細(xì)胞膜外表面含糖蛋白，在癌細(xì)胞的表面糖蛋白等物質(zhì)減少而使其易擴散和轉(zhuǎn)移.動物細(xì)胞膜中含少量膽固醇，以調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動性.

2.結(jié)構(gòu)模型：生物膜的流動鑲嵌模型是1972年由桑格和尼克森提出，其基本內(nèi)容是：磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本骨架，具有流動性.蛋白質(zhì)分子以鑲在表面、不同程度嵌入及貫穿等形式分布在其中，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動.糖蛋白分布在細(xì)胞膜的外側(cè)，具有保護(hù)和、細(xì)胞識別及信息交流等功能.

3.結(jié)構(gòu)特點：生物膜具有一定的流動性，其中細(xì)胞膜的流動性是細(xì)胞完成很多生命活動的必要條件，如變形蟲的運動、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原、紅細(xì)胞失水皺縮和分泌蛋白的胞吐等.

例1細(xì)胞膜在細(xì)胞的生命活動中具有重要作用.下列相關(guān)敘述不正確的是（ ）.

A.細(xì)胞膜的糖被在細(xì)胞間具有識別作用

B.吞噬細(xì)胞對抗原的攝取需依賴細(xì)胞膜的流動性

C.細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)結(jié)合的蛋白質(zhì)種類有差異

D.載體蛋白是鑲在細(xì)胞膜內(nèi)外表面的蛋白質(zhì)

答案:D

解析細(xì)胞間的識別由糖被來實現(xiàn)；吞噬細(xì)胞對抗原的攝取屬于胞吞作用，需依賴細(xì)胞膜的流動性；膜內(nèi)外兩側(cè)的蛋白質(zhì)種類有別，如糖蛋白只存在于細(xì)胞膜的外側(cè)；載體蛋白可協(xié)助物質(zhì)跨膜運輸，應(yīng)嵌插膜中，而不是鑲在細(xì)胞膜內(nèi)外表面，故D錯.

考點2生物膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能聯(lián)系

1.生物膜系統(tǒng)：指具有聯(lián)系的細(xì)胞膜、核膜及具膜的細(xì)胞器.真核細(xì)胞有生物膜系統(tǒng)，注意原核細(xì)胞和哺乳動物成熟紅細(xì)胞只有細(xì)胞膜，無生物膜系統(tǒng).

2.不同生物膜特點：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜在細(xì)胞中含量高、分布廣泛；細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡和溶酶體均為單層膜.葉綠體、線粒體和核膜均為雙層膜，葉綠體通過類囊體垛疊成基粒擴大內(nèi)部膜面積，線粒體內(nèi)膜折疊成嵴以擴大膜面積；核膜上有核孔，以實現(xiàn)核質(zhì)間大分子物質(zhì)選擇性和雙向換，可讓蛋白質(zhì)進(jìn)核和RNA出核，但不讓核DNA出核，代謝旺盛的細(xì)胞中核孔一般較多.

3.生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系：細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向外連細(xì)胞膜，向內(nèi)連外層核膜，有些細(xì)胞中還與線粒體膜相連；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間，高爾基體與細(xì)胞膜間可通過具膜小泡實現(xiàn)結(jié)構(gòu)聯(lián)系.

4.生物膜功能聯(lián)系：分泌蛋白的加工和運輸與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體和細(xì)胞膜有關(guān)，注意：蛋白質(zhì)合成場所是核糖體，其無膜結(jié)構(gòu)，不屬于生物膜系統(tǒng).（見下面圖）

例2下列有關(guān)生物膜結(jié)構(gòu)和功能的描述，不正確的是（）.

A.植物原生質(zhì)體的融合依賴于細(xì)胞膜的流動性

B.合成固醇類激素的分泌細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一般不發(fā)達(dá)

C.分泌蛋白的修飾加工由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體共同完成

D.生物膜之間可通過具膜小泡的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)膜成分的更新

解析植物體細(xì)胞雜交中原生質(zhì)體的融合依賴于細(xì)胞膜的流動性；光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與脂質(zhì)的合成，因此合成固醇類激素的分泌細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一般比較發(fā)達(dá)；核糖體合成的多肽鏈經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的修飾加工才形成分泌蛋白；在分泌蛋白的成熟過程中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體與細(xì)胞膜間通過具膜小泡來實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，這里實現(xiàn)了生物膜成分的更新.答案：B

考點3細(xì)胞膜的物質(zhì)運輸功能和跨膜層數(shù)的計算

1．選擇透過性：細(xì)胞膜給細(xì)胞提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，其控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，細(xì)胞膜是選擇透過性膜.細(xì)胞衰老后細(xì)胞膜的通透性發(fā)生變化，物質(zhì)運輸功能降低.

2.小分子物質(zhì)運輸方式：氣體分子（如O2、CO2等）、水、甘油、乙醇和苯等小分子物質(zhì)跨膜運輸方式是自由擴散.氨基酸、葡萄糖及離子（如Na+、K+）等物質(zhì)在細(xì)胞膜上載體蛋白協(xié)助下進(jìn)行協(xié)助擴散；在膜上載體蛋白協(xié)助和消耗能量條件下進(jìn)行逆濃度梯度的主動運輸.當(dāng)甘氨酸、谷氨酸和天冬氨酸等作為神經(jīng)遞質(zhì)時，由突觸前膜通過胞吐方式排出，以增加神經(jīng)遞質(zhì)釋放量，加快興奮傳遞.

3.大分子物質(zhì)運輸方式：大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞需依靠細(xì)胞膜的流動性完成，如蛋白質(zhì)通過胞吐排出細(xì)胞，細(xì)菌和病毒等顆粒型物質(zhì)通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞.

4. 物質(zhì)穿越膜層數(shù)的計算：（1）常涉及到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的膜層數(shù)：線粒體和葉綠體均為2層膜，液泡、細(xì)胞膜均為1層膜，核糖體、核膜上的核孔均為0層膜等.（2）常涉及到結(jié)構(gòu)和細(xì)胞：由于肺泡壁、毛細(xì)血管壁、毛細(xì)淋巴管壁、小腸粘膜上皮、腎小囊壁、腎小管壁細(xì)胞等均為單層上皮細(xì)胞，物質(zhì)在穿越這些細(xì)胞時均穿越了兩層細(xì)胞膜.（3）常涉及到的生理過程：營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、分泌蛋白的合成與分泌、泌尿、血液循環(huán)、神經(jīng)傳導(dǎo)、光合作用、呼吸作用等.

例3下圖為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及物質(zhì)跨膜運輸示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是（）.

A．O2和CO2以圖中a方式通過細(xì)胞膜

B．被動運輸過程一定不需要膜蛋白的參與

C．人小腸中的葡萄糖被吸收到體內(nèi)成為肝糖原，至少需穿過7層圖示膜

D．圖中①②④都能運動，而③一般不能運動

解析由圖可知，①是糖蛋白，其外側(cè)是細(xì)胞外部，②④為蛋白質(zhì)，③是磷脂雙分子層，a、c是蛋白質(zhì)分子，為主動運輸過程；b、d為自由擴散過程；氧氣和二氧化碳是自由擴散過程，不需載體蛋白質(zhì)參與，A錯誤；協(xié)助擴散是被動運輸過程，需載體蛋白參與，B錯誤；小腸中的葡萄糖需要穿過小腸絨毛壁和毛細(xì)血管壁才能進(jìn)入血漿成為血糖.再經(jīng)過血液循環(huán)，穿越毛細(xì)血管到達(dá)組織液，進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi)合成肝糖原,小腸絨毛壁和毛細(xì)血管壁都是由一層上皮細(xì)胞圍成，而穿過每一層細(xì)胞都需穿過2層細(xì)胞膜，因此此過程中葡萄糖至少穿過7層膜；圖中的①②③④具有一定流動性，D錯誤.答案:C

考點4細(xì)胞膜的信息交流功能

1.非受體介導(dǎo)：高等植物相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)間存在胞間連絲，攜帶信息的物質(zhì)可通過胞間連絲進(jìn)入另一個植物細(xì)胞進(jìn)行信息交流，此過程不需受體介導(dǎo).

2.受體介導(dǎo)：信號分子（如激素、神經(jīng)遞質(zhì)和淋巴因子等）與受體結(jié)合具有特異性.細(xì)胞分泌的激素（如胰島素）隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的受體結(jié)合，進(jìn)而把信息傳遞給靶細(xì)胞；注意性激素和甲狀腺激素作用靶細(xì)胞時，其進(jìn)入靶細(xì)胞內(nèi)部并與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合完成信息傳遞.相鄰兩個細(xì)胞的細(xì)胞膜直接接觸，信息可從一個細(xì)胞傳遞給另一個細(xì)胞，如識別卵細(xì)胞，效應(yīng)T細(xì)胞接觸靶細(xì)胞等；反射弧的突觸中，突觸前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)突觸間隙擴散到突觸后膜，進(jìn)而和突觸后膜上特異性受體結(jié)合后完成信息傳遞.

例4眼可視物、舌可嘗鮮、鼻可嗅味，是因為這些感官細(xì)胞的細(xì)胞膜上分布著一類特殊蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱G蛋白耦聯(lián)受體(GPCR).美國科學(xué)家萊夫科維茨和克比爾卡因為突破性地揭示GPCR的內(nèi)在工作機制而獲得2012年諾貝爾化學(xué)獎.下圖為評委會現(xiàn)場解釋他們的研究成果所展示的圖片之一，據(jù)此下列相關(guān)說法中錯誤的是（ ）.

A．信息分子主要是指激素和神經(jīng)遞質(zhì)

B．GPCR的化學(xué)本質(zhì)是糖蛋白

C．信息分子與GPCR的結(jié)合不具有特異性

D．GPCR可將胞外信息傳遞給G蛋白

解析信息分子主要指激素和神經(jīng)遞質(zhì)，其和GPCR的結(jié)合具有特異性，結(jié)合后進(jìn)而將胞外信息傳遞給G蛋白，進(jìn)而調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的生理功能.答案:C

例5下圖①②③表示人體細(xì)胞間信息傳遞的三種主要方式.下列描述錯誤的是（）.

A．方式①②的信息傳遞緩慢，方式③傳遞迅速

B．方式③的信息傳遞不通過體液

C．體溫調(diào)節(jié)可能涉及①②③三種傳遞方式

D．①②方式的信息傳遞都經(jīng)過血液循環(huán)，存在反饋調(diào)節(jié)

解析圖中神經(jīng)內(nèi)分泌是下丘腦.方式③的信息傳遞要經(jīng)過突觸，突觸間隙中是組織液，是體液成分.A選項符合激素調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的異同，C選項考查體溫調(diào)節(jié)的過程，D選項考查激素調(diào)節(jié)的反饋調(diào)節(jié).答案:B

三、變式訓(xùn)練

1.真核細(xì)胞進(jìn)行的下列活動中，不依賴于生物膜結(jié)構(gòu)的是（B）.

A．合成有生物活性的胰島素B．形成乳酸

C．產(chǎn)生O2 D．傳導(dǎo)興奮

2.下列關(guān)于真核細(xì)胞生物膜的敘述，正確的是（A）.

A．生物膜的特定功能主要由膜蛋白決定

B．構(gòu)成膜的脂質(zhì)主要是磷脂、脂肪和膽固醇

C．有氧呼吸及光合作用產(chǎn)生ATP均在膜上進(jìn)行

D．核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的膜部都參與蛋白質(zhì)的合成與運輸

3.線粒體是真核細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生ATP的主要場所，下列關(guān)于線粒體膜結(jié)構(gòu)的分子模型，正確的是 (C).

4.下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)和功能的敘述正確的是(A).

A.肌細(xì)胞的細(xì)胞膜上有協(xié)助葡萄糖跨膜運輸?shù)妮d體

B.細(xì)胞膜上的受體是細(xì)胞間信息交流所必需的結(jié)構(gòu)

C.線粒體內(nèi)膜上只分布著合成ATP的酶

D.核膜上的核孔可以讓蛋白質(zhì)和RNA自由進(jìn)出

5.下列關(guān)于生物膜的敘述，不正確的是（A）.

A．細(xì)胞完成分化以后，其細(xì)胞膜的通透性穩(wěn)定不變

B．膜的流動性是細(xì)胞生物膜相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)

C．特異性免疫系統(tǒng)通過細(xì)胞膜表面的分子識別"自己"和"非已"

D．分泌蛋白質(zhì)合成越旺盛的細(xì)胞，其高爾基體膜成分的更新速度越快

6. 下圖是某一種植物的一個葉肉細(xì)胞中的兩種生物膜結(jié)構(gòu)，以及在它們上發(fā)生的生化反應(yīng).下列有關(guān)的說法中，欠妥當(dāng)?shù)囊豁検牵?C）.

A．①具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能的功能，②的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，

B．如果A中的O2被B利用，至少要穿過4層生物膜

C．B中的［H］是丙酮酸分解為CO2時產(chǎn)生的

D．B通過內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴以增大化學(xué)反應(yīng)的膜面積，從而為適應(yīng)其功能提供必要的條件

7. 有關(guān)生物膜結(jié)構(gòu)與功能的敘述，正確的是(C).

A．膜載體蛋白的合成不需要ATP

B．葡萄糖跨膜運輸不需要載體蛋白

C．線粒體外膜與內(nèi)膜的主要功能不同

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1、多細(xì)胞生物是指由多個分化的細(xì)胞組成的生物體，其分化的細(xì)胞各有不同的，專門的功能，大多數(shù)可以使用肉眼看到的生物是多細(xì)胞生物，所有植物界和除粘體門外所有動物界的生物是多細(xì)胞生物；

2、多細(xì)胞生物必須解決從一個生殖細(xì)胞來產(chǎn)生整個生物的問題，來完成繁殖的任務(wù)，多細(xì)胞生物中的細(xì)胞假如喪失其規(guī)則發(fā)展的控制其生長的功能會導(dǎo)致癌癥；

3、常見的多細(xì)胞生物有獅子、馴鹿、鴨子、樹木、魚類等。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)染基因Nanog內(nèi)皮細(xì)胞上皮細(xì)胞混合種植聚砜膜中空纖維腎小管

生物人工腎(bioartificialkidney，BAK)是腎臟組織工程研究的重點之一。BAK的研究包括兩個方面：生物人工腎小管和生物人工腎小球。當(dāng)前，腎臟組織工程研究已取得了極大的進(jìn)展，但仍存在關(guān)鍵的問題有待解決。如何在一定時間內(nèi)快速獲得大量的組織工程種子細(xì)胞；如何讓構(gòu)建的生物人工濾器既有生物人工腎小球的濾過與抗凝功能，同時又有生物人工腎小管的重吸收及內(nèi)分泌功能。針對如何提高一定時間內(nèi)種子細(xì)胞產(chǎn)量的問題，我們在先前的研究中應(yīng)用促細(xì)胞增殖的人Nanog基因(hNanog)來促進(jìn)種子細(xì)胞的增殖。而對生物人工濾器功能兼?zhèn)涞膯栴}，在本研究中我們采用了種子細(xì)胞混合種植的方法。

一、材料與方法

1、材料伊格爾最低濃度必需介質(zhì)(EMEM)培養(yǎng)基(美國Gibco)，胎牛血清(FCS，美國Hyclone)，胰酶(美國Sig-ma)，PKH26及PKH67(美國Sigma)，Hoechst33342(美國Sigma)。JSM—6000F掃描電鏡(日本JEOL公司)。腎小管上皮細(xì)胞(HKC)由南京醫(yī)科大學(xué)楊俊偉教授饋贈，血管內(nèi)皮細(xì)胞(ECV304)由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院三所細(xì)胞室贈送，轉(zhuǎn)染種子細(xì)胞的rAAV2-hNanog重組病毒由北京本元正陽生物技術(shù)公司包裝完成，轉(zhuǎn)染rAAV2-hNanog重組病毒的2種細(xì)胞ECV304、HKC由本實驗室制備并保存。

2、中空纖維上混合細(xì)胞的分布

2.1混合細(xì)胞的PKH26/PKH67標(biāo)記：將轉(zhuǎn)染hNanog基因的兩種細(xì)胞ECV304及HKC細(xì)胞各接種在75cm塑料培養(yǎng)瓶中，置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為0.05的CO2孵箱中，用10%的FCSEMEM進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)兩種細(xì)胞各生長至匯合時，用0.25%的胰酶消化、離心并沉淀細(xì)胞后，然后再用無血清的EMEM洗滌細(xì)胞，400g/min離心，共5min，然后棄去上清，使殘留上清不要超過25μl，然后在獲得的細(xì)胞沉淀中加入1ml稀釋劑C溶液，輕輕吹打形成細(xì)胞懸液；按照PKH26和PKH67試劑盒說明書分別配制4×10-6mol/L的PKH26溶液和4×10-6mol/L的PKH67溶液，然后把ECV304細(xì)胞懸液加入到PKH26染液、HKC細(xì)胞加入到PKH67染液中，各自吹打均勻，并于室溫下放置2～5min。之后加入2ml血清，室溫下放置1min，再用10%EMEM4ml稀釋上述細(xì)胞懸液，25℃條件下1200r/min離心，共10min，棄去上清，去除染色液。用10%EMEM沖洗ECV304、HKC細(xì)胞4次，然后將細(xì)胞移到另一新管中，加入10ml完全培養(yǎng)基，離心，重懸，使兩種細(xì)胞各自的密度調(diào)整在(1.0～2.0)×107/ml，然后把兩種轉(zhuǎn)染細(xì)胞ECV304與HKC細(xì)胞懸液等體積混合，輕輕吹打均勻，制成混合細(xì)胞懸液。

2.2標(biāo)記細(xì)胞的種植：將實驗組及對照組的AV400濾器(Fresenius公司0.7m2)均用無血清的EMEM培養(yǎng)基沖洗，再把無血清EMEM配制的層黏連蛋白0.74mg/ml[1]注入濾器中，置于37℃孵箱中1h，之后將其抽去。然后把標(biāo)記的種子細(xì)胞混合液平均分成4次注入濾器內(nèi)腔，兩次注射時間間隔為1h，每次注射完畢后按方向標(biāo)記放置濾器，待下次注射結(jié)束后依照固定方向?qū)V器轉(zhuǎn)動90°，總共進(jìn)行4次，完成360°循環(huán)。對照組只在AV400濾器中注入不含細(xì)胞的培養(yǎng)基，注射方法及放置方法同實驗組。最后把兩組濾器的外腔注滿培養(yǎng)基，置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為0.05的CO2孵箱中培養(yǎng)，濾器中培養(yǎng)液pH<7.2時即予以更換。于培養(yǎng)第5天時從兩組濾器中取出中空纖維，用刀片將纖維絲縱向剖開，磷酸鹽緩沖液(PBS)溶液沖洗2次，然后在熒光顯微鏡下觀察2種轉(zhuǎn)染細(xì)胞在中空纖維上的分布。

3、混合細(xì)胞在中空纖維上生長狀態(tài)的觀察把2種已轉(zhuǎn)染人Nanog基因的ECV304、HKC置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為0.05的CO2孵箱中，用10%FCSEMEM進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)兩種細(xì)胞生長至匯合狀態(tài)時，用0.25%的胰酶消化，并對2種種子細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞計數(shù)。實驗組及對照組所用AV400濾器仍用層黏連蛋白包被。把2種轉(zhuǎn)染細(xì)胞的密度調(diào)至(1.0～2.0)×107/ml，然后把兩者等體積混合，輕輕吹打均勻，制成混合細(xì)胞懸液，然后把細(xì)胞混懸液注入濾器內(nèi)腔，注射方法與放置方法同2.2部分。對照組只在AV400濾器中注入不含細(xì)胞的培養(yǎng)基，注射方法及放置方法同實驗組。最后將兩組濾器外腔注滿培養(yǎng)液，置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為0.05的CO2孵箱中培養(yǎng)，濾器中培養(yǎng)液pH<7.2時即予以置換。第7天時從兩組濾器中取出中空纖維，用0.1mol/LPBS沖洗1次，然后再用2.5%戊二醛于4℃冰箱中固定2h，之后再用0.1mol/LPBS溶液沖洗，用刀片將中空纖維沿縱向剖開，再用0.1mol/LPBS溶液沖洗2次，最后把剖開的中空纖維置于1%鋨酸中，4℃冰箱中固定1h。標(biāo)本制作完成后，進(jìn)行掃描電鏡檢測。

二、結(jié)果

1、中空纖維上混合細(xì)胞PKH26及PKH67標(biāo)記檢測：經(jīng)PKH26染色的ECV304轉(zhuǎn)染細(xì)胞及經(jīng)PKH67染色的HKC轉(zhuǎn)染細(xì)胞混合種植于聚砜膜中空纖維上后，可見兩種種子細(xì)胞呈點片狀分布在聚砜膜中空纖維上。熒光顯微鏡下，ECV304細(xì)胞呈現(xiàn)紅色，而HKC呈現(xiàn)黃綠色。而對照組則無紅色或黃綠色的點片狀細(xì)胞群分布。

2、中空纖維上混合細(xì)胞的生長形態(tài)：轉(zhuǎn)染的ECV304細(xì)胞與轉(zhuǎn)染的HKC細(xì)胞混合種植于聚砜膜中空纖維內(nèi)腔7d后，掃描電鏡檢測：對照組未見細(xì)胞生長；混合細(xì)胞在中空纖維內(nèi)腔上呈片狀生長，并可見細(xì)胞表面的微絨毛。

三、討論

早期的腎臟組織工程主要是模仿腎小球的濾過功能，人們利用具有類似腎小球濾過功能的生物膜(如聚砜膜)建立了血液透析的方法。然而，血濾器在血透過程中易出現(xiàn)血栓，最終導(dǎo)致濾過功能下降。為解決血濾器中出現(xiàn)血栓的問題，有人將轉(zhuǎn)染水蛭素基因的內(nèi)皮細(xì)胞種植在生物膜材料上，制成生物人工腎小球[3，4]，但這種具有抗凝功能的生物人工腎小球只能對小分子溶質(zhì)進(jìn)行清除和濾過，缺乏物質(zhì)重吸收及內(nèi)分泌等重要功能。

生物人工腎小管是把腎小管上皮細(xì)胞種植在中空纖維腔內(nèi)，上皮細(xì)胞在中空纖維內(nèi)腔的表面黏附生長并形成單層，從而發(fā)揮小管上皮內(nèi)分泌、重吸收作用[4-8]，但它缺乏抗凝的功能。在透析過程中，生物人工腎小管仍需要使用肝素抗凝。對血透患者來說，長期使用普通肝素(UFH)可引起脂質(zhì)代謝異常，加重患者的脂質(zhì)代謝紊亂[9，10]。盡管有研究認(rèn)為，血透過程中使用低相對分子質(zhì)量肝素(LMWH)在一定程度上可以緩解高脂血癥和改善脂質(zhì)代謝，但John等[11]的研究證明，無論使用UFH還是LMWH，均有導(dǎo)致嚴(yán)重的肝素誘發(fā)性血小板減少癥的可能(heparin-in-ducedthrombocytopenia，HIT)。因此，把兩種種子細(xì)胞混合種植在聚砜膜中空纖維上，構(gòu)建一種兼?zhèn)溲軆?nèi)皮細(xì)胞抗凝功能、小管上皮細(xì)胞內(nèi)分泌及重吸收功能的新型生物人工腎小管，是克服既往生物人工腎小球/腎小管不足的一個可行的方法。

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【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu) 功能 適應(yīng) 實例

“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”是生物學(xué)的基本觀點之一，即一定的結(jié)構(gòu)就必然有與之相對應(yīng)的功能存在。我國人教版初中生物學(xué)教材以人與自然為主線，指導(dǎo)學(xué)生運用生物學(xué)觀點分析自然界的發(fā)展規(guī)律，從而形成科學(xué)的思維方式。如何讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，本文以人教版生物教材中的實例分析結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，從而加深學(xué)生對“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的認(rèn)識與體會。

一、結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)在細(xì)胞層次的體現(xiàn)

細(xì)胞是構(gòu)成動植物體的最小單位，最大的細(xì)胞直徑細(xì)胞不足30μm。細(xì)胞雖小，但其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能十分復(fù)雜，細(xì)胞結(jié)構(gòu)體現(xiàn)著結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。以白細(xì)胞為例，白細(xì)胞是人和動物體內(nèi)的免疫細(xì)胞，它們個體體積相對較大，能從血管內(nèi)遷移到血管外，在組織間隙游走，吞噬病毒、寄生蟲、細(xì)菌等病原體，同時對疾病的免疫也能起到一定的作用。人教版初中生物教學(xué)過程中，植物進(jìn)行光合作用需要通過氣孔吸收大氣中的二氧化碳，植物氣孔是由一對半月形的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成的，植物氣孔的開合是由細(xì)胞結(jié)構(gòu)決定的。由于保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞壁厚薄不均勻，當(dāng)細(xì)胞吸水膨脹時，內(nèi)壁伸展拉伸，牽動細(xì)胞壁外壁內(nèi)陷，使得氣孔張開，反之細(xì)胞失水時，內(nèi)外壁都拉直，氣孔將閉合。氣孔作為植物和外界氣體交換的窗口，如何實現(xiàn)與外界氣體的交換，需要學(xué)生結(jié)合呼吸作用和光合作用進(jìn)行理解，才能深刻理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點。

二、植物的輸導(dǎo)組織

在人教版初中生物學(xué)教材中我們學(xué)習(xí)到植物中的導(dǎo)管和篩管都屬于輸導(dǎo)組織。在植物導(dǎo)管中我們可以發(fā)現(xiàn)它失去了橫壁，且分布于植物體內(nèi)根、莖、葉、花、果、種等各個器官之中，便于運送水分和無機鹽，維持植物生長。而篩管是由許多管狀細(xì)胞上下連接而成的，在上下細(xì)胞連接處會有許多篩孔，且這些細(xì)胞都是活細(xì)胞，便于運送有機物，促進(jìn)植物生長。輸導(dǎo)組織的不同結(jié)構(gòu)決定了其所運送的物質(zhì)不同，人教版生物教材通過對植物組織結(jié)構(gòu)特征的描述，便于學(xué)生認(rèn)識同一組織不同結(jié)構(gòu)所具有的特殊功能，這同時也有利于提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。

三、豬籠草的結(jié)構(gòu)適于捕食

在人教版生物教材中，我們學(xué)籠草結(jié)構(gòu)時了解到；豬籠草的葉基和正常的葉子一樣，因豬籠草的外形如同“豬籠”而得名。但是，豬籠草葉子中脈長有一個長圓柱形的“捕蟲瓶”，該瓶子一般約有15cm，內(nèi)壁光滑且長有許多蠟質(zhì)，捕蟲瓶能夠分泌出略有香味的酸性消化液。當(dāng)小昆蟲飛來采蜜時，往往會因為貪吃而跌落進(jìn)捕蟲瓶內(nèi)，最終將會被捕蟲瓶內(nèi)的酸性消化液腐蝕，成為豬籠草的美餐。豬籠草特殊的生理結(jié)構(gòu)，為其本身獵取食物提供了有利武器。豬籠草特有的結(jié)構(gòu)決定豬籠草獨特的捕食方式，這是自然進(jìn)化的結(jié)果。其特殊的生理結(jié)構(gòu)，造就了其獨特的捕獵方式。

四、人體小腸的結(jié)構(gòu)特點

人體內(nèi)小腸長度大約為5～6m，是人體內(nèi)消化道最長的一段，它承擔(dān)著人體主要的消化功能。小腸的長度較大，可以增加人體與食物的接觸面積，便于小腸絨毛與食物的接觸，有利于營養(yǎng)吸收，同時，人體小腸內(nèi)還有豐富的消化液，便于食物的分解。人體小腸主要通過三種形式吸收營養(yǎng)：緊張性收縮運動、分解運動、蠕動。緊張性收縮運動有利于食糜與消化液充分混合；分解運動意義在于使食糜與消化液充分混合，并增加食糜與腸壁的接觸，為消化和吸收創(chuàng)造有利條件。此外，分解運動還能擠壓腸壁，有助于血液和淋巴的回流；而蠕動意義在于使分解運動作用后的食糜向前推進(jìn)，到達(dá)一個新腸段，再開始分解運動。

五、呼吸道的結(jié)構(gòu)特點

從人教版初中生物學(xué)教材中講述的人體呼吸道中我們可以發(fā)現(xiàn)，呼吸道主要是指由鼻、咽喉到肺的呼吸器官。呼吸道都有骨或軟骨作為支架的，這樣可以保證氣流通暢；人體鼻腔內(nèi)長有鼻毛，可以阻擋空氣中的大顆粒分子、灰塵進(jìn)入體內(nèi)，保證人體呼吸；呼吸道器官內(nèi)壁分泌有大量粘液，能夠吸收進(jìn)入呼吸道氣管的細(xì)菌和灰塵，使人體肺部免受感染；同時，呼吸道的長度很長，這可以溫暖空氣，減少寒冷空氣對人體的刺激。例如；俄羅斯的氣候寒冷，俄羅斯人的表象特征一般都具有大鼻子，這樣可以預(yù)熱寒冷的空氣。

六、魚的結(jié)構(gòu)適于水中生活

魚之所以能夠在水中暢游，是因為魚具有鰭和鰾這種特殊的生理結(jié)構(gòu)。魚鰭的分類有背鰭、胸鰭、腹鰭、臀鰭、尾鰭。不同的魚鰭在魚兒游動中發(fā)揮著不同的作用，其中胸鰭、腹鰭等保持魚體的身體平衡，尾鰭則為魚向前游動提供動力。而魚鰾則能調(diào)節(jié)魚兒身體密度，使得魚兒能在不同深度停留，增加魚兒的活動范圍。同時，魚是通過鰓進(jìn)行呼吸的，由于鰓的特殊生理結(jié)構(gòu)，能夠吸收水中的氧氣，使得水中的氧氣進(jìn)入血液，并排除二氧化碳，完成氣體交換，保證魚兒能夠長期在水下生活。

七、鳥類形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)飛行

鳥類之所以能夠在空中飛行，是由于其長期進(jìn)化形成的特殊的生理結(jié)構(gòu)決定的。鳥類經(jīng)過長期進(jìn)化，骨骼形成中空，從而減輕了鳥類本身的體重，易翔。同時，鳥類發(fā)達(dá)的消化吸收系統(tǒng)，其消化吸收具有快速、便捷的特點，且鳥類沒有膀胱，能夠及時排出體內(nèi)的尿液、糞便，減輕自身體重。鳥類流線型的身體結(jié)構(gòu)，可以減輕鳥類在飛行中的空氣阻力，同時，鳥類都長有雙翼，且雙翼覆有羽毛，發(fā)達(dá)的胸肌牽引著雙翼，使其能夠順利的完成飛行。鳥類特殊的生理結(jié)構(gòu)決定了鳥類的生理功能，其特有的生理特征為鳥類的飛行提供了方便，這也體現(xiàn)了生物學(xué)中“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的論點。

八、結(jié)語

我國人教版初中生物學(xué)教材以動植物生理結(jié)構(gòu)及其主要功能為核心內(nèi)容，從多層次、多角度闡明了動植物的生活習(xí)性，反映了自然界的發(fā)展規(guī)律。人教版生物學(xué)教材采用文字圖片相結(jié)合的方式，細(xì)致的講述了多類生物的生理結(jié)構(gòu)，便于同學(xué)們的學(xué)習(xí)和認(rèn)識。教師應(yīng)以人教版生物學(xué)為依托，以“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”為核心觀念，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)分析生物學(xué)現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴燕燕. 初中《生物學(xué)》（植物部分）大綱教材與課標(biāo)教材的比較研究[D]. 廣西師范大學(xué) 2007

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（一）細(xì)胞分類

（二）真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能

1.細(xì)胞壁

（1）化學(xué)成分：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠。

（2）特點：具有全透性（任何物質(zhì)都可以通過）。

（3）功能：為植物細(xì)胞提供支持和保護(hù)。

2.細(xì)胞膜

（1）實驗：制備純凈的細(xì)胞膜。

①原理：滲透作用（將細(xì)胞放入蒸餾水中，細(xì)胞吸水漲破，內(nèi)容物流出，得到細(xì)胞膜）。

②選材：人或其他哺乳動物成熟的紅細(xì)胞（因為這些細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和眾多細(xì)胞器）。

③提純：差速離心法。

（2）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。

①成分：主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子組成，還含有少量的糖類。脂質(zhì)中磷脂最豐富，也含有少量的固醇。功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多。

②結(jié)構(gòu)：目前比較流行的結(jié)構(gòu)模型是流動鑲嵌模型，其主要觀點是：磷脂雙分子層是構(gòu)成膜的基本支架；蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。細(xì)胞膜的表面有糖蛋白（也叫糖被，蛋白質(zhì)與多糖結(jié)合形成）、糖脂（糖類與脂質(zhì)結(jié)合形成）。

③結(jié)構(gòu)特點：具有一定的流動性（磷脂分子是可以流動的，大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以運動的）。

④主要功能：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開；控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞；進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。

注：細(xì)胞間信息交流的方式有以下三種。通過細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)（如激素）間接傳遞信息；通過相鄰兩細(xì)胞的直接接觸（如與卵細(xì)胞的結(jié)合）傳遞信息；通過相鄰兩細(xì)胞間形成通道（如植物細(xì)胞的胞間連絲）進(jìn)行信息交流。

⑤功能特性：選擇透過性，即允許水分子自由進(jìn)出，細(xì)胞需要的離子、小分子也可以通過，其他離子、小分子和大分子都不能通過。

3.細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)是指細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的部分，包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。

（1）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)：細(xì)胞質(zhì)中除去所有細(xì)胞器和各種顆粒以外的部分，是無色透明的膠狀物。

①成分：含有水、無機鹽離子、脂質(zhì)、糖類、氨基酸、核苷酸、多種酶等。

②作用：細(xì)胞代謝的主要場所，為細(xì)胞代謝提供物質(zhì)和一定的環(huán)境條件。

（2）細(xì)胞器：在細(xì)胞質(zhì)中具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行一定生理功能的結(jié)構(gòu)單位，懸浮在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。

①分離方法：差速離心法。

②結(jié)構(gòu)和功能：

名稱形態(tài)結(jié)構(gòu)分布成分主要功能

葉綠體形態(tài)：一般是橢球形、球形；結(jié)構(gòu)：外膜、內(nèi)膜、基粒、基質(zhì)主要存在于葉肉細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂、有氧呼吸酶、色素、少量DNA和RNA綠色植物進(jìn)行光合作用的場所

線粒體形態(tài)：短棒狀、圓球形、線形、啞鈴狀等；結(jié)構(gòu)：外膜、內(nèi)膜、嵴、基質(zhì)動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂、光合作用酶、少量DNA和RNA細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由單層膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂等細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工，以及脂質(zhì)合成的“車間”

核糖體橢球形的粒狀小體，無膜動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、rRNA生產(chǎn)蛋白質(zhì)的“機器”

高爾基體扁平囊狀結(jié)構(gòu)，有大小囊泡，單層膜動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂等對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”；與植物細(xì)胞壁的形成有關(guān)

中心體無膜，由兩個互相垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成動物和低等植物細(xì)胞微管蛋白與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)，決定細(xì)胞分裂的方向和參與形成紡錘體

液泡泡狀結(jié)構(gòu)，單層膜主要是植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂、糖類、無機鹽、色素等可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境，充盈的液泡還可以使植物細(xì)胞保持堅挺

溶酶體單層膜包裹的小泡動植物細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂、多種水解酶等能分解衰老、受損的細(xì)胞器，吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌

③記憶技巧：a.借助結(jié)構(gòu)模式圖進(jìn)行直觀記憶。b.利用表格進(jìn)行比較記憶。c.歸類記憶，如雙層膜的有線粒體、葉綠體；能夠復(fù)制的有線粒體、葉綠體、中心體。d.實例記憶，如聯(lián)系抗體的合成和分泌記住核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體的功能。

（3）實驗：用高倍鏡觀察葉綠體和線粒體。

①原理：葉綠體散布在細(xì)胞質(zhì)中，呈綠色。線粒體+健那綠染液（專一性染線粒體的活細(xì)胞中染料）線粒體藍(lán)綠色。

②實驗過程：取材制片低倍鏡下找到高倍鏡下觀察。

取材：觀察葉綠體用蘚類小葉（由一層細(xì)胞構(gòu)成）或菠菜葉的下表皮（細(xì)胞中的葉綠體大且數(shù)目少）；觀察線粒體用口腔上皮細(xì)胞（沒有其他有顏色的結(jié)構(gòu)干擾）。

制片：制作葉片的臨時裝片要始終保持有水，因為葉綠體失水后會縮成一團(tuán)，從而無法觀察葉綠體的形態(tài)和分布；制作口腔上皮細(xì)胞的臨時裝片時，要用生理鹽水維持細(xì)胞活性。

觀察：本實驗中，在高倍鏡下只能觀察到葉綠體和線粒體的形態(tài)，觀察不到雙層膜、基粒、基質(zhì)等。

4.細(xì)胞核

（1）分布：除高等植物成熟的篩管細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞外，真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。

（2）結(jié)構(gòu)。

名稱作用模式圖

①染色質(zhì)主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，是遺傳信息的載體

②核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)

③核膜雙層膜，把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開

④核孔實現(xiàn)核質(zhì)之間頻繁的物質(zhì)交換和信息交流

（3）功能：細(xì)胞核是細(xì)胞的遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。

（4）經(jīng)典實驗。

實驗名稱結(jié)論

美西螈核移植實驗生物體性狀的遺傳主要由細(xì)胞核控制

傘藻嫁接和核移植實驗生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要與細(xì)胞核有關(guān)

細(xì)胞核控制生物體性狀的遺傳

蠑螈受精卵橫縊實驗細(xì)胞核控制細(xì)胞分裂、分化

變形蟲切割、核移植實驗細(xì)胞核控制細(xì)胞代謝、生長、分裂等生命活動

細(xì)胞核是細(xì)胞的控制中心

5.生物膜及生物膜系統(tǒng)

（1）生物膜系統(tǒng)概念：生物膜系統(tǒng)是指由細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜等結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的體系。其中細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等是生物膜。

（2）生物膜的聯(lián)系：各種生物膜在化學(xué)成分上相似，在結(jié)構(gòu)和功能上存在著直接或間接的聯(lián)系。

（3）生物膜系統(tǒng)的功能：①細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時在細(xì)胞的物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。②廣闊的膜面積為多種酶提供附著位點，有利于許多化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。③把各種細(xì)胞器分隔開，使細(xì)胞內(nèi)能同時進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，不會互相干擾，保證細(xì)胞生命活動高效、有序地進(jìn)行。

二、疑難剖析

1.幾個“不一定”

帶“菌”的不一定是細(xì)菌，如噬菌體（病毒）、霉菌（真核生物）、酵母菌（真核生物）；帶“藻”的不一定是藍(lán)藻，如衣藻、黑藻都是植物；有細(xì)胞壁的生物不一定是植物，如真核生物中的真菌、原核生物中的細(xì)菌和藍(lán)藻等；能夠進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞不一定有線粒體，如硝化細(xì)菌、醋酸菌；能夠進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定有葉綠體，如藍(lán)藻；植物細(xì)胞不一定含有葉綠體，如根、莖細(xì)胞（除幼莖皮層細(xì)胞）；沒有細(xì)胞核的細(xì)胞不一定是原核細(xì)胞，如哺乳動物成熟的紅細(xì)胞。

2.流動性與選擇透過性

（1）區(qū)別：流動性是膜結(jié)構(gòu)方面的特性，膜流動性大小與溫度存在一定的聯(lián)系，一般情況下，溫度高流動性大，但溫度過高，膜的流動性過大，就有可能破壞膜的結(jié)構(gòu)，不利于生命活動的進(jìn)行。變形蟲的變形運動、胞吞、胞吐、細(xì)胞融合等依靠膜的流動性完成。選擇透過性是活細(xì)胞的膜功能方面的特性，主要與蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)，被動運輸和主動運輸都說明膜具有選擇透過性。

（2）聯(lián)系：膜的流動性是其表現(xiàn)選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。正是因為膜具有了流動性，細(xì)胞才能完成其各項生理功能，才能表現(xiàn)出選擇透過性。

3.核孔具有選擇性

很多人錯誤地認(rèn)為大分子物質(zhì)可以通過核孔自由進(jìn)出且不消耗能量。其實在核孔上存在核孔復(fù)合體，核孔復(fù)合體是一種特殊的跨膜運輸?shù)鞍踪|(zhì)復(fù)合體，具有雙功能和雙向性。雙功能表現(xiàn)在兩種運輸方式：被動運輸與主動運輸；雙向性表現(xiàn)在既介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核運輸，又介導(dǎo)RNA等的出核運輸。具體來說：離子、水分子等小分子物質(zhì)可經(jīng)被動運輸通過核孔復(fù)合體，而大分子憑借自身的核定位信號和與核孔復(fù)合體上的受體蛋白結(jié)合而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)運過程。如mRNA分子的前體在核內(nèi)產(chǎn)生后，只有經(jīng)過加工成為mRNA并與蛋白形成復(fù)合物后才能通過。

5.細(xì)胞是一個統(tǒng)一的整體

（1）從結(jié)構(gòu)上看：細(xì)胞膜位于細(xì)胞的外層，起保護(hù)作用，保證細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)和成分的相對穩(wěn)定；細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)通過核孔互相溝通；核膜、細(xì)胞膜通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)互相連接，以及各種細(xì)胞器膜構(gòu)成細(xì)胞完整的“生物膜系統(tǒng)”，使細(xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)得以聯(lián)系或轉(zhuǎn)化。

（2）從功能上看：細(xì)胞的各部分結(jié)構(gòu)功能雖不同，但它們相互聯(lián)系、分工合作、協(xié)調(diào)一致地完成生命活動。如分泌蛋白的合成和分泌就是由核糖體合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工和運輸、高爾基體加工和運輸、線粒體供能、細(xì)胞膜分泌協(xié)調(diào)完成的。

篇9

一、高中生物教學(xué)需要系統(tǒng)論的支撐

高中新版生物教材隨著科技的進(jìn)步、生命領(lǐng)域探究的深入和現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展，充分體現(xiàn)了生命系統(tǒng)的復(fù)雜性。編排體系上明顯不同于以往，更加重視生物科學(xué)的探究過程和方法，關(guān)注與社會的聯(lián)系，注重對科學(xué)過程理解的親歷實驗和探究。

高中生物教師基本都經(jīng)歷過教改培訓(xùn)。但實際教學(xué)中依然很難適應(yīng)新教材，過去的教學(xué)經(jīng)驗、方法不適用了，又缺乏新的理論支撐。一般系統(tǒng)論為解決復(fù)雜問題提供了理論依據(jù)和方法，用系統(tǒng)論的方式揭示生命現(xiàn)象，能讓學(xué)生用開放的觀點觀察自然現(xiàn)象，理解生命的歷程，領(lǐng)悟生命的發(fā)生、發(fā)展和消亡的普遍規(guī)律，繼而能應(yīng)用于實踐活動。

二、新版教材用系統(tǒng)論的思想構(gòu)建知識體系

新教材在必修內(nèi)容知識體系的構(gòu)建上，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)思想。

必修一《分子與細(xì)胞》知識體系構(gòu)建，完全按照系統(tǒng)的思想構(gòu)建。從內(nèi)容安排上看，編者讓學(xué)生理解生命系統(tǒng)的基本內(nèi)容的意圖非常明顯，建立細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)這一概念，重點突出了系統(tǒng)的整體性。要求學(xué)生學(xué)會用系統(tǒng)剖析的方法，探究復(fù)雜的生命現(xiàn)象，并為后面學(xué)習(xí)更高層次的生命系統(tǒng)打下鋪墊。

必修二《遺傳與變異》，從生命系統(tǒng)遺傳的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)出發(fā)，闡述遺傳的發(fā)展和變化規(guī)律，然后是生命系統(tǒng)各組分間的相互作用，突出了系統(tǒng)組分的復(fù)雜性以及各組分之間的關(guān)聯(lián)性；通過遺傳、進(jìn)化與環(huán)境的關(guān)系，目的讓學(xué)生了解系統(tǒng)的適應(yīng)性。

必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》，從宏觀世界介紹更高層次生命系統(tǒng)的組成，按個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)做主線，進(jìn)一步突出高層次生命系統(tǒng)的整體性和關(guān)聯(lián)性，通過系統(tǒng)內(nèi)組分的相互作用以及系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用，進(jìn)行生命系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，從而達(dá)到生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，更深入地介紹了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

三、高中生物教師應(yīng)用一般系統(tǒng)論的原則引領(lǐng)教學(xué)

整體性原則：整體的性質(zhì)不是要素具備的；要素的性質(zhì)影響整體；要素性質(zhì)之間相互影響。

整體性原則利于高中學(xué)生理解復(fù)雜的生命現(xiàn)象。例如：《分子與細(xì)胞》的教學(xué)內(nèi)容從系統(tǒng)整體性的視角出發(fā)，從組成細(xì)胞的主要物質(zhì)以及細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)入手，構(gòu)建最基本的生命系統(tǒng)——細(xì)胞。在實際教學(xué)中，學(xué)習(xí)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，往往會機械地將細(xì)胞的各組分孤立化，用細(xì)胞器的功能解釋細(xì)胞的功能，比如講述線粒體的功能，造成學(xué)生用線粒體去解釋細(xì)胞的有氧呼吸，認(rèn)為有了線粒體細(xì)胞就可以進(jìn)行有氧呼吸，沒有線粒體就只能進(jìn)行無氧呼吸。如果我們用整體性的原則出發(fā)，線粒體是真核細(xì)胞具有的重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)細(xì)胞有了線粒體這一要素，就可以更加高效率地利用能量正確認(rèn)識。高中生物教學(xué)，要避免類似這樣用細(xì)胞器功能說明細(xì)胞功能、局部說明整體的錯誤。

用系統(tǒng)論的整體性原則指導(dǎo)高中生物教學(xué)，要求教學(xué)對一個生命系統(tǒng)的要素進(jìn)行分析，分析某一層次的生命系統(tǒng)具有哪些要素，重要要素影響了系統(tǒng)的哪些功能，各要素之間有什么樣的聯(lián)系，整體大于局部之和。讓學(xué)生建立對生命系統(tǒng)的統(tǒng)一認(rèn)識，并嘗試著用整體性的觀點去揭示生命現(xiàn)象。

結(jié)構(gòu)功能原則：1、系統(tǒng)論認(rèn)為，組成系統(tǒng)的要素不變時，結(jié)構(gòu)決定功能。反之，結(jié)構(gòu)相同，要素不同，則功能不同。2、結(jié)構(gòu)、要素都不同，則可以有相同的功能。3、同一結(jié)構(gòu)可能有多種功能。

結(jié)構(gòu)功能原則要求我們在分析研究生命系統(tǒng)時，必須把握好系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的辯證發(fā)展規(guī)律，不能通過簡單地疊系統(tǒng)組成成分的功能推導(dǎo)出系統(tǒng)的功能。比如：基因和蛋白質(zhì)之間存在著廣泛而復(fù)雜的相互作用。一個生物個體通常擁有成千上萬種的基因，而蛋白質(zhì)作為基因產(chǎn)物之一，種類和數(shù)量就更為龐大。構(gòu)成生命的這些大分子不是孤立地進(jìn)行活動和執(zhí)行生物功能，而是相互之間有著直接或間接的聯(lián)系，這些聯(lián)系構(gòu)成了復(fù)雜的調(diào)控體系，從而決定系統(tǒng)的功能。同種生物具有相同的生命功能，不同的生物具有不同的特征，其核心內(nèi)容就在于生物具有獨特的DNA和蛋白質(zhì)。在另一方面，許多不同生物具有不同的DNA和蛋白質(zhì)，卻可以有相同的生命功能。如：藍(lán)藻和綠色植物從組成的要素上差別極大，但都能進(jìn)行光合作用。

目的性原則：即在反饋機制的作用下，系統(tǒng)能保持內(nèi)部的穩(wěn)定以及與環(huán)境的協(xié)調(diào)的一種特性。

目的性原則要求我們在研究系統(tǒng)發(fā)展趨向時，必須把握它的反饋機制。《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊中的知識結(jié)構(gòu)反映了生命的系統(tǒng)性、層次性以及適應(yīng)性。穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的一種狀態(tài)，它不僅指個體內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的相對恒定的狀態(tài)，而且存在于生命的各個層次上，細(xì)胞、群落和生態(tài)系統(tǒng)在沒有受到激烈的外界環(huán)境因素影響時，都處于穩(wěn)態(tài)。生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)實際上是一種動態(tài)平衡。一方面這種穩(wěn)態(tài)由于內(nèi)部代謝過程和外部環(huán)境因素的影響而不斷遭到破壞，另一方面，通過一定的反饋調(diào)節(jié)機制，又使生命系統(tǒng)恢復(fù)新的平衡。生命系統(tǒng)正是在穩(wěn)態(tài)不斷受到破壞而又同時得到恢復(fù)的過程中得以維持和發(fā)展的。生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的相對穩(wěn)定。

最優(yōu)化原則：即現(xiàn)實系統(tǒng)都是變化、發(fā)展的，應(yīng)當(dāng)在動態(tài)中協(xié)調(diào)系統(tǒng)各方面的關(guān)系，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化。

篇10

關(guān)鍵詞：高中；生物；細(xì)胞器教學(xué)；知識點分類

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）30-0029-01

細(xì)胞器是真核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能上的重要組成部分，是細(xì)胞獨立進(jìn)行生命活動的基礎(chǔ)。高中生物教學(xué)中，細(xì)胞器相關(guān)知識和教學(xué)活動，就成為“細(xì)胞類型和結(jié)構(gòu)”這一章教學(xué)活動的重點，對高中生物教材后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)也有較大的影響。細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器種類很多，比較常見的細(xì)胞器有：線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、核糖體、液泡和中心體等。這些細(xì)胞器在不同的細(xì)胞內(nèi)種類和數(shù)目也有所不同，同一種細(xì)胞器的功能也會發(fā)生變化。學(xué)生不僅僅要熟悉各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)特點、物質(zhì)組成和功能，還要熟知這些細(xì)胞器在生物界的分布以及部分特殊的細(xì)胞器在動物細(xì)胞和植物細(xì)胞中功能上的區(qū)別。針對上述困難，借鑒其他教師的先進(jìn)經(jīng)驗，結(jié)合自身情況，采取分類教學(xué)，將細(xì)胞器分為雙層膜細(xì)胞器、單層膜細(xì)胞器和無膜細(xì)胞器，再指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行分類學(xué)習(xí)，總結(jié)不同細(xì)胞器的分布、結(jié)構(gòu)特點、組成物質(zhì)和功能特點。

一、雙層膜細(xì)胞器

雙層膜細(xì)胞器有兩種：線粒體和葉綠體。二者雖然都是雙層膜細(xì)胞器，但是形態(tài)、化學(xué)組成和功能有很大的區(qū)別。在講新課之前，先將學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成的重點學(xué)習(xí)內(nèi)容通過PPT呈現(xiàn)給他們：線粒體和葉綠體的共同點；線粒體和葉綠體的各自特點：從分布、形態(tài)、結(jié)構(gòu)（擴大反應(yīng)面積）、組成成分、功能等方面闡述。學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成自主學(xué)習(xí)，并且按照分組討論完成導(dǎo)學(xué)案上的基礎(chǔ)知識梳理；同時教師巡視各學(xué)習(xí)小組，更進(jìn)一步地掌握各小組的學(xué)情，了解學(xué)生對線粒體和葉綠體知識的掌握情況，為下一階段的講解作準(zhǔn)備。學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)后，我習(xí)慣先檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，采取小組競賽等形式促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)成果展示。但是學(xué)生總結(jié)不能代替教師的講解，教師還應(yīng)在學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步對知識點進(jìn)行總結(jié)和提取。

二、單層膜細(xì)胞器

在高中教材中，細(xì)胞里的單層膜細(xì)胞器有四種，分別是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡和溶酶體。由于內(nèi)容相對上部分較為簡單，我直接在投影儀上投出表格，讓學(xué)生按照表格的內(nèi)容要求，自主完成基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和較難問題的總結(jié)。（1）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。很多學(xué)生對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能會產(chǎn)生混淆，認(rèn)為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是合成蛋白質(zhì)的場所。這時候，教師就應(yīng)該明確指出，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并不是單一的細(xì)胞器，而是由于核糖體附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上而形成的，實質(zhì)是核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合后形成的特殊結(jié)構(gòu)。在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成蛋白質(zhì)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的任務(wù)就是蛋白質(zhì)的加工和運輸。高中生物考試中關(guān)于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的考查較多，具體例題我們將會在后面的核糖體部分進(jìn)行討論。（2）高爾基體。高爾基體的形態(tài)和功能相對于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)要簡單，但是教師要指明高爾基體有其獨特之處――在動植物細(xì)胞內(nèi)的功能不一樣。動物細(xì)胞中，高爾基體負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)的加工和分泌；植物細(xì)胞中，高爾基體只負(fù)責(zé)細(xì)胞壁的形成。（3）溶酶體。只需要在學(xué)生完成自習(xí)之后簡單地向?qū)W生介紹：溶酶體是從高爾基體上脫落的部分，內(nèi)部含有水解酶，和細(xì)胞的程序性死亡有關(guān)。（4）液泡。液泡是植物標(biāo)志性的細(xì)胞器之一，在高中生物教學(xué)中，液泡可以作為判斷是否是植物細(xì)胞的依據(jù)。教師也要讓學(xué)生明白：只有在成熟的植物細(xì)胞內(nèi)才有明顯的中央液泡。液泡在植物細(xì)胞中是比較重要的細(xì)胞器，對維持細(xì)胞滲透勢和促進(jìn)植物細(xì)胞吸水有重要意義。此外，還有可能會結(jié)合中心體考查學(xué)生對細(xì)胞類型的判斷，這部分實例將結(jié)合中心體部分進(jìn)行探討。

三、無膜細(xì)胞器

在高中生物中，涉及的無膜細(xì)胞器只有核糖體和中心體。（1）核糖體是學(xué)生接觸到的第一個細(xì)胞器，也是唯一一種存在于所有細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器。但是在真核生中，核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會組合成為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在這個時候?qū)W生就會對核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能產(chǎn)生混淆。例如，當(dāng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體大量脫落，會造成什么影響？遇到這種復(fù)合式的問題，就需要學(xué)生較為全面細(xì)致地掌握游離核糖體、附著核糖體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的相關(guān)知識點。經(jīng)過精確的講解，學(xué)生很輕松就可以搞清楚，由于核糖體是蛋白質(zhì)組裝車間，所以粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體大量脫落會導(dǎo)致分泌蛋白的合成受到影響。（2）中心體是一個比較特殊的細(xì)胞器，分布于動物和低等植物細(xì)胞內(nèi)，這一點容易讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時出現(xiàn)知識點的混淆。線粒體的結(jié)構(gòu)和形態(tài)比較特殊，易于識記，也便于在識圖題中辨認(rèn)出來。動物細(xì)胞內(nèi)的中心體和動物細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。所以，對中心體的考查也就集中體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)、分布細(xì)胞的考查和動物細(xì)胞有絲分裂中星射線形成等方面。相對于其他細(xì)胞器，中心體的考查點以記憶和應(yīng)用為主。例如，在一張細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖中，同時出現(xiàn)細(xì)胞壁、液泡和中心體，很多學(xué)生在判斷該細(xì)胞屬于動物細(xì)胞還是植物細(xì)胞時會出現(xiàn)爭議。我認(rèn)為，學(xué)生對剛剛學(xué)習(xí)的知識點掌握不夠深刻，因此才出現(xiàn)爭論，這樣的爭論可以讓師生及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的理解偏差，及時指出和糾正，讓學(xué)生最終形成正確的知識體系。

四、結(jié)束語

細(xì)胞器這一部分的教學(xué)任務(wù)相對繁重，知識點較多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有很大的困難。因此，教師應(yīng)該靈活多變地針對學(xué)生的記憶和理解能力，在上課前反復(fù)鉆研教材，和其他老師一起打磨課程，盡可能地采取適合學(xué)生的教材加工策略，從而促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：