细胞学和细胞生物学的关系精选(九篇)

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第1篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

【关键词】 当归；红芪；内皮细胞；血管内皮生长因子

Abstract：Objective To study the effect of the ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture on the VEGF mRNA expression of ECV-304 cell. Method Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture were refined by ultra-filtration technique. ECV-304 cells were cultured as model， and its proliferation was detected by MTT colorimetry. VEGF mRNA expression was observed by semi-quantitative RT-PCR. Results The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture could markly promote the growth of ECV-304 cells， there was significant difference between experimental and control group (P＜0.05). The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture upregulated VEGF mRNA expression with dose-dependent relation. Conclusion The ultra-filtration extract from Angelica sinensis and Hedysarum polybotrys’s mixture can markly promote ECV-304 cell proliferation， which may be related to the expression of VEGF mRNA.

Key words：Angelica sinensis；Hedysarum polybotrys；ECV-304 cell；VEGF

当归、红芪是甘肃道地药材，当归有补血活血之功效，红芪又名“多序岩黄芪”，具有补气固表、敛疮生肌功效。当归、

黄芪按1∶5配伍所组成的当归补血汤是中医补气生血的经典方，现代药理学研究发现红芪、当归有显著的抗心肌缺血作用。益气生血、补血活血中药的药效是否与促进血管新生有关，当归红芪合剂(1∶5)的有效成分中是否具有促进血管新生的活性成分，本研究对此进行了探讨。

1 实验材料

1.1 药物与细胞系

红芪购自甘肃宕昌县，当归购自甘肃岷县。人脐静脉内皮细胞(ECV-304)，购自中国典型培养物保藏中心。

1.2 试剂

DMEM培养基，美国Sigma公司产品。胎牛血清，杭州四季青产品。四氮唑蓝(MTT)试剂、碘化丙啶(PI)，华美生物工程公司产品。其他化学试剂均为分析纯，天津化工试剂厂提供。

1.3 仪器

5万分子量超滤膜，甘肃省膜科学技术研究所提供。超滤设备，主要组件为海德能公司产品，甘肃省膜科学技术研究所研制。细胞CO2培养箱：SCP-2000型，美国Shill公司产品。流式细胞仪：XL型，美国Coulter公司产品。酶联免疫检测仪：DG-5031型，国营华东电子管厂产品。

2 实验方法

2.1 药物制备

称取当归饮片500 g、红芪饮片2 500 g，混合，加水浸泡，煎煮后倾出药液，趁热棉花过滤，冷却后上超滤设备。首先陶瓷膜微滤当归浓缩液[技术参数为压力0.5 kPa/m3、温度25 ℃、流量100 L/(h·m2)]；其次PNA中空纤维超滤膜(截留分子量5万)超滤经微滤处理的红芪、当归配伍的水煎液[压力5～6 kg/m3、温度25 ℃、流量100 L/(h·m2)]。将5万分子量以下超滤液浓缩至相当于每毫升药液含原药材量为1 g，高压灭菌，冷却后置冰箱(4 ℃)贮藏备用。

2.2 细胞培养

采用常规培养ECV-304细胞，培养液为含5%的胎牛血清，青、链霉素各100 U/mL的DMEM，在37 ℃、饱和湿度、5% CO2孵箱中培养，每2～3 d用0.05%胰蛋白酶-0.02%EDTA消化传代。

2.3 分组

实验分为用药组和对照组：用药组细胞培养液中分别加入不同浓度当归红芪合剂超滤膜提取物，从而形成不同药物浓度培养下的ECV-304细胞；对照组为细胞培养液中加等量的PBS所培养的ECV-304细胞。

2.4 细胞增殖率测定

采用MTT法。将ECV-304细胞悬液调整为4×104/mL，接种于96孔培养板，每孔100 μL，常规培养24 h细胞贴壁后，实验组分别于细胞培养液中加入当归红芪合剂的超滤膜提取物，并配制成不同浓度；对照组于细胞培养液中加入等量的PBS，调零孔只加等量的细胞培养液无细胞，每组8个复孔，分别于加药后24、48、72、96 h在各孔加入MTT 10 μL。继续培养4 h，终止培养，每孔加入150 μL二甲基亚砜(DMSO)，振荡10 min，用酶联免疫检测仪测定各孔在490 nm处的吸光度值(A490)，按下式计算细胞增殖率(PR)：PR＝(A用药/A对照－1)×100%。

2.5 反转录-聚合酶链反应法检测血管内皮生长因子mRNA表达

按试剂盒说明提取细胞内总RNA，根据文献[1]选用特异性引物。VEGF上游引物：5’-AAGCCATCCTGTGTGCCCCTGATG-3，VEGF下游引物：5’-GCGAATTCCT GCCCGCGCTGAC-3’，B-actin上游引物：5’-AACACCCAGCCATGTACGTTG-3’，B-actin下游引物：5’-CGG ATGTCCACGTCACACTTCAT-3’。参照文献[1]略加改进：42 ℃ DNA合成45 min，94 ℃预变性4 min，94 ℃预变性45 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸45 s，循环35次，72 ℃延伸10 min，4 ℃ ∞，上PCR反应仪进行热循环。预计产物长度：VEGF 121为246 bp， VEGF 165为375 bp，B-actin为509 bp。各组取10 μL扩增产物溶液加入含0.5 mg/L溴化乙啶的2%琼脂糖凝胶孔中，同时一孔内加入与0.25%溴酚蓝混匀的Marker作参照。在恒温、电压5 V/cm、恒流75 mA于1×TBE缓冲液中电泳1～2 h，在凝胶图像成像系统下获得图像，用凝胶图像分析系统分析所获图像上的各条带的光密度，以VEGF 165基因条带的光密度参数与B-actin条带的光密度参数的比值做为该标本mRNA的表达参数。重复上述实验4次。

3 统计学方法

用SPSS软件对实验数据进行处理，结果用—x±s表示，多组间均数比较用单因素方差分析和q检验。

4 结果

4.1 当归红芪合剂对ECV-304细胞血管内皮生长因子mRNA表达的影响(见图1、表1)

表1 ECV-304细胞在当归红芪合剂超滤膜提取物处理48 h后VEGF mRNA

4.2 当归红芪合剂超滤膜提取物对ECV-304细胞增殖的影响(见表2)

表2 当归红芪合剂超滤膜提取物作用于ECV-304细胞不同时间细胞增殖率比较(略)

从表2可以看出，在1.5～21.0 g/L浓度范围内，当归红芪合剂超滤膜提取物作用ECV-304细胞48 h，有显著的促ECV-304细胞增殖的作用。从增殖率看，在7.5～15.0 g/L浓度范围，当归红芪合剂超滤膜提取物促ECV-304细胞增殖的作用最强；比较在相同浓度下，当归红芪合剂超滤膜提取物作用ECV-304细胞24、48、72、96 h的增殖率结果，提示当归红芪合剂超滤膜提取物作用ECV-304细胞48 h促增殖效果最明显；在3.0～9.0 g/L浓度范围内，当归红芪合剂超滤膜提取物作用ECV-304细胞24、48、72 h，均有显著的促ECV-304细胞增殖的作用，并且其最佳作用时间为48 h；当归红芪合剂超滤膜提取物促ECV-304细胞增殖的最大增殖率为44.31%，当归红芪合剂超滤膜提取物的用药范围在1.5～21.0 g/L。

4.3 药物鉴定及制备结果

当归、红芪经甘肃中医学院药学院生药学教研室李成义教授鉴定，分别为伞形科当归属的根和豆科岩黄芪属植物多序黄芪的干燥根茎。实验所用当归红芪合剂5万分子量以下超滤膜提物具有稳定性强、可重复性好的特点。

5 讨论

本研究利用甘肃省膜科学技术研究所已有技术和设备优势，应用超滤技术对当归红芪合剂进行了精制。超滤技术不需要加热，不需要添加化学试剂，操作条件温和，没有相态变化，具有破坏有效成分的可能性小、能耗少、工艺流程短等优点，近年来正逐渐地被用于中药成分的分离、纯化、精制[2]。实验过程中所用当归红芪合剂5万分子量以下超滤膜提取物具有稳定性强、实验可重复性好的特点。

血管新生的许多关键步骤均需内皮细胞参与，内皮细胞在血管生成中具有非常重要的作用。利用体外培养血管内皮细胞，已广泛应用于血管新生的研究当中，ECV-304细胞具有一般内皮细胞的某些特征，而且还具有可无限传代、不依赖特殊生长因子就能存活等特点[3]。李氏等[4]利用ECV-304细胞在体外成功构建血管新生的三维模型，证明ECV-304细胞可用于血管新生的研究，所以本实验以体外培养的内皮细胞株ECV-304细胞为模型。

MTT法是检测细胞增殖的经典方法，可间接反映活细胞的数目。本实验结果显示，当归红芪合剂有明显促进ECV-304细胞增殖的作用；应用反转录聚合酶链反应技术分析了当归膜提取物作用ECV-304细胞后VEGF mRNA表达的变化。研究结果表明，当归超滤膜提取物可以诱导VEGF mRNA的表达，说明当归超滤膜提取物可能是通过诱导VEGF mRNA的表达而发挥其促内皮细胞增殖的作用。基于VEGF广泛的生物学效应及内皮细胞的增殖在血管新生中的重要性，提示当归红芪合剂超滤膜提取物中可能存在一些活性物质，具有促血管新生的作用，其作用可能发挥在血管新生的多个环节，而不是仅仅在内皮细胞增殖这一个环节上起作用，这些活性物质可能在一些缺血性疾病中有一定的应用价值。

参考文献

[1] Jian-Wei Zhu， Bao-Ming Yu， Yu-Bao Ji， et al. Upregulation of vascular endothelial growth factor by hydrogen peroxide in human colon cancer[J]. World J Gastroenterol，2002，8(1)：153－157.

[2] 彭国平，郭立玮，徐丽华，等.超滤技术应用对中药成分的影响[J].南京中医药大学学报，2002，18(6)：339－341.

第2篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

细胞生物学 教学宗旨 教学改革

一、引言

细胞生物学是生命科学的前沿学科，是现代医学、生物技术、畜牧、水产等专业的重要基础课，具有不可替代的重要地位。21世纪，生命科学与生命技术的发展有着广阔的前景，而发展需要的是一批高素质的综合性人才。作为教师，在有限的课程教学中，不仅得把知识体系全面的传授学生，还应着重激发学生的批判创造性思维，力求提高学生的国际视野和人文情怀。这对于细胞生物学课程教学来说，是一个重要的机遇与挑战。

二、教学的现状与问题

（1）教学内容不够完善。细胞生物学是一门基础学科，与多门学科相互联系、相互渗透，在教学内容选择上，往往重复性较大，重点不明确。

（2）教材更新较慢，与该领域新的一些研究成果与方法缺乏联系，教材中的知识明显滞后。

（3）教学模式单一，教学效果较差。

（4）教学设备短缺，完善的教学体系尚未建立。

（5）学生未能联系课程学习与未来发展，学习主动性较差。

三、课程特点和教学宗旨

细胞生物学课程的理论性和抽象性较强，同时又具有很强的实践性。由于时代迅速发展导致的知识积累和更新速度的不断加快，该课程信息量更新较快。

教学不仅应培养学生对细胞生物学理论知识的联想和理解，增强学生对细胞结构、功能及生命现象进行探索的兴趣和思维的自觉性，更要锻炼其实践与理论结合的能力，进而提高学生的综合素质。

四、教学内容的选择

我们教学的对象大部分是一群求知欲强，基础知识扎实的学生，但他们同时存在思维定势，缺乏知识运用的广度和理论联系的宽度，又对未来有些迷茫，有一定思想压力。因此，教学内容的选择因扬长避短，对授课内容有所取舍，主要有以下三点原则：

（1）教学内容应增加一些交叉学科的介绍与学习，不应过多阐述学生之前已掌握的知识，如细胞的结构及其生命活动、细胞器及其主要生理功能等，这些知识都会已另外的交叉学科中作了详细的介绍。例如，食品安全和水处理相关的PCR技术、交叉学科专业进行的细胞结构形态观察的不同处理方法对比研究、环境污染与细胞染色体断裂损伤检测及应用、细胞电泳显微方法应用研究、植物原生质体制备及融合技术研究、更有脱水和复水过程中细胞显微结构变化，等等。

（2）教学内容的主体仍应是传统的只是理论，但教师应在更高的层面解释传授这些知识。例如，在介绍细胞生物学时，应说明为什么细胞生物学是自然科学与实践的产物，为什么细胞生物学是对生命及其属性的探究和认识，应在哲学层面分析结构与功能、信号与效应、周期与调控、分化与癌变、死亡与凋亡等等对立统一的辩证关系，更应阐述细胞的活动过程中蕴涵着局部调节与机体整合效应、基因结构与转录活性、信号的收敛与发散、癌基因显性突变与抑癌基因隐性突变等哲学范畴的普遍联系、量变质变和永恒发展的唯物史观。

（3）每个专题都应与新兴的知识体系和研究成果紧密联系，融入当今新进展，并针对学生的疑惑和兴趣，结合经济、社会、文化甚至是哲学思维分析开展专题学习。例如，细胞信号转导、细胞分裂和癌变，细胞衰老、细胞培养、干细胞、克隆等理论的研究与应用对当今世界社会发展带来的新变化，如何对这些技术做恰当客观的评价，并从人文角度，经济角度，社会道德角度分析。

五、教学模式的创新

教学模式对于教学效果至关重要，而细胞生物学的抽象理论性对于教学模式是一个难题，如何让学生掌握整个细胞生物学理论体系和最新知识与技能，如何激发起学生的学习兴趣，这是教学模式选择必须克服的难题。

开放式教学有效地激发学生学习的主动性和积极性, 实现对知识的自主学习、自主建构，但容易造成基础较差的问题，因而本文推崇半开放式研究性教学模式。该模式在基础知识介绍时以教师为指导，在知识与实践联系的应用发散方面以学生为主体，教师对其进行辅导和评价，并提出相关的建议。这种模式不仅要求教师在掌握课程知识之余，更应紧密联系实际，掌握新时期的理论成果，了解该课程和相关交叉学科在实际的应用，构建新的知识体系，而且学生在自主学习的部分通过自学、报告可充分调动其积极性，对其今后的发展有着积极的作用。

具体的优化措施有以下几种：

（1）教师灵活运用教学工具，掌握整个课程教学安排和教学节奏。多媒体教学对于细胞生物学有着独到的作用，通过大量的图片和新型的结构展示复杂抽象的知识理论，让微观世界宏观化，教学内容情景化，这让学生更易掌握。以多媒体教学为主，教师板书为辅，结合其他教学工具，让这门课程生动活泼，引人入胜。例如，介绍DNA的双螺旋结构、细胞分裂、癌变等知识时需要图像来形象说明，还有在讲述骨架蛋白肌动蛋白的踏车现象时，通过运用多媒体把肌动蛋白在不断聚合和解聚的过程中达到动态平衡的动态组装现象直观地展示，以动态的观点看待细胞的各种生命活动现象。

（2）互动式教学，培养学生创新思维，多做启发式教学和一定深度的归纳总结。在教师为主体的部分，教师应增强与学生的互动，结合当时社会热点与专业知识，调动学生积极性与主动性。例如，在讲细胞凋亡的分子机制时，课堂上讨论“怎样设计实验来证明bcl-2 蛋白对细胞凋亡的抑制作用?”课前应引导学生对于这些问题主动查文献，初步进行科研文献的阅读并在后期进行PPT汇报。

（3）学生为主体，汇报学习成果。在课程学习中，教师应选择一些发散性命题，让学生主动学习，并以PPT的形式上台演讲。通过教师的引导，充分发挥学生的潜能，提高他对问题的分析能力和自主学习的能力。例如，细胞学说在环境保护中的应用，探讨造血干细胞在实际医学领域的应用，以及诺贝尔医学奖中有关细胞生物学的内容等专题，这些专题都需要学生自主地学习思考。

（4）积极带领学生在课下参与一些重要的与课程相关的活动，把握学生的思想动向，适时调整教学计划与教学方法，一同走在理解已知、探寻未知、孕育新知的道路上，一同相知、相助、相生。

六、考核方式的优化

在这样的教学模式之下，容易造成学风涣散、理论不扎实，同时又助长以“交差应付”的心态，所以考核方式十分重要，需要优化。

本文推荐的考核方式是平时考核与期末考核相结合。平时的考核除了日常考勤之外，主要是考核学生自主学习汇报，这具有一定的灵活性，对于有思想、对问题有一定见解的学生予以加分。期末考核以开卷笔试的形式，题目应是当前课程专业的热点应用，并以一定的基础理论相辅。

七、结束语

细胞生物学的教学需要改变的不仅仅是内容上的改变，更为关键的是教学理念的转变。要寓教于乐，让学生明白自己的使命，掌握好基本理论的同时，努力成为新时展需要的综合人才，这样的教学仍任重道远。

参考文献：

第3篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

[关键词] 成骨细胞；破骨细胞；骨折愈合；骨形成；骨吸收

[中图分类号] R683 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）17-0161-04

[Abstract] Fracture is the most common disease in the orthopedics，the mechanical integrity of phalanx is lost，and the damage of local soft tissue and blood vessels is also included in fracture. Fracture healing refers to the local repair of bone tissue trauma，and is a continuous process，with removing the damage on the one hand and regeneration and repair on the other hand. Its essence is the bone reconstruction and plastic process occurred at fracture ends. Bone formation dominated by osteoblasts and bone resorption which is dominated by osteoclasts，co-regulated by osteoblasts，play an important role in bone remodeling. But the association between the two and bone healing is not reported. In this paper，the relationship between osteoblasts/osteoclasts and bone healing was systematically reviewed based on the influence of osteoblasts and osteoclasts on bone formation and bone resorption，with cell biology function as a starting point.

[Key words] Osteoblasts；Osteoclasts；Fracture healing；Bone formation；Bone resorption

骨折是骨科R床最常见、发生率最高的疾病，骨组织属于可再生性组织，其修复进程是一个复杂的生理过程，且影响因素众多，不仅受患者自身因素及环境因素的影响，也受微观性因素如细胞因子、体细胞、内分泌因素的影响。据临床流行病学资料统计，美国每年约有10万骨折患者发生预后不良甚至骨不连[1]，全球约有5%～10%的骨折患者由于治疗不当或其他因素造成骨折不愈合、延迟愈合及骨不连[2]。因此，探索骨折愈合的影响因素对于骨折愈合的预后与治疗具有深远意义，而随着细胞生物学与遗传学等学科的深入研究，越来越多与骨折愈合相关的功能型细胞见诸报道。骨折愈合的本质是一个持续不断的骨质破坏清除与再生修复的进程，其基础是骨膜成骨细胞的再生，而成骨细胞并非单独起作用，而是与破骨细胞相互作用、相互影响共同调控骨吸收/骨形成起作用，本文就成骨细胞与破骨细胞与骨折愈合的关联性。

1 骨折愈合概述

骨折是指骨的力学完整性丧失，同时也包括局部软组织与血管的损伤。骨折愈合是指对骨组织创伤局部的修复，是骨折断端间的组织修复反应，这种反应表现为骨折的愈合过程，最终结局是恢复骨骼的正常结构与功能。这一过程与软组织愈合的不同点在于软组织主要通过显微组织完成愈合过程，而骨折愈合还需要使纤维组织继续转变为骨组织以完成骨折愈合过程。骨折愈合是涉及到众多不同种类的骨细胞、细胞因子、基因的相互作用的复杂的生理过程，大致可分为肉芽组织修复期、原始骨痂形成期、成熟骨板期与塑型期四个阶段[3]：（1）肉芽组织修复期：骨折局部血肿机化，骨折断端正常骨性结构及周围软组织均受损，毛细血管侵入血肿后，血肿分化成成纤维细胞进而分化成为胶原纤维而形成肉芽组织，此过程一般在骨折发生后2～3周内完成；（2）原始骨痂形成期：骨痂即骨折断端的受损组织刺激细胞增生后形成的机构与来源上均为复合型的组织，可根据其来源与部位分为内骨痂、外骨痂、桥梁骨痂与连接骨痂，骨痂形成期即骨外膜及骨内膜的膜内骨化过程。在这一阶段中，骨折处骨化部分逐渐接近并整合，骨折端血肿通过肉芽组织形成开始骨化，最终内外骨痂与桥梁骨痂及连接骨痂融合，代表着原始骨痂正式形成，这一过程在骨折后6～12周内完成；（3）成熟骨板期：这一阶段中，骨痂的范围与密度逐渐增加，表现为骨痂处新生的骨小梁数量增多、排列逐渐趋于规则，并且随着血管与成骨细胞、破骨细胞侵入死骨逐渐完成死骨的清除与替代过程，骨痂与骨质交界线变得模糊不清并渐渐消失，骨痂被破骨细胞逐步清除后由板状骨替代。此过程发生于骨折后8～12周，且在这一阶段骨折端髓腔仍处于封闭状态；（4）塑型期：骨的塑型期是成骨细胞与破骨细胞共同作用的结果，使骨折断端处的骨结构按照力学原理重新改造，与此同时封闭的髓腔再通，多余的骨痂被清除，骨折痕迹大致消失不见。此阶段发生在骨折后1～2年内完成。

2 骨折愈合的影响因素

2.1 全身因素

骨折愈合的全身因素包括吸烟史、激素（如甲状腺激素、皮质类激素及性激素等）、全身综合营养状态、骨质疏松症等、是影响骨折愈合的非主要影响因素。

2.2 局部因素

骨折愈合的局部因素众多，大致可分为有利影响因素与不利影响因素：（1）有利性因素：局部血液供应良好，骨折端局部受伤较轻或稳定性好，局部生长因子数，局部生理符合等。（2）不利性因素：局部血液供应不良，骨折端局部受伤较重或稳定性欠佳，局部有感染或骨髓病变，局部肿瘤影响，手术治疗后造成的内置物过大、排斥反应、植骨量不足引起的局部愈合障碍等因素。

2.3 药物因素

西方的学者们认为骨折愈合是自然的过程，没有药物可以促进骨折的愈合，但在骨折愈合初期阶段，由于炎症反应的存在，抗炎药物如吲哚美辛、阿司匹林等确实可以通过影响血管扩张进与局部血氧供应来影响骨折愈合，另外四环素类、皮质酮类、抗凝药及抗肿瘤药物均能影响骨折愈合；中药对骨折的治疗在我国历史上屡见不鲜，国内学者经过大量实验研究发现，中成药如丹参、当归、肉桂、煅狗骨与麦饭石等单方药或益气化瘀剂、接骨散、益气活血汤、理气活血剂、生肌象皮药膏等复方药剂具有促进骨折愈合的功效[4-11]。

2.4 物理性因素

电磁疗法是促进骨折愈合、预防骨不连的一种较为有效的方法。首先，电磁疗法可以通过其电信号刺激细胞增殖、分化，并向成骨方面转化；其次，点此疗法可以通过其脉冲磁场可以改变骨细胞及软骨细胞的生物学功能进而消除骨桥之间的软组织促进骨折愈合；第三，电磁疗法可以促进血液供应以及刺激生长因子的释放增加。氧张力也是影响骨折愈合的因素之一，骨折处的局部相对缺氧有利于软骨形成与骨形成。有些研究发现，新生骨组织中的氧张力处于相对较低的水平。

2.5 与骨折愈合相关的细胞、蛋白及其他生物活性因素

从细胞学与分子生物学角度看来，骨折的愈合与体内的细胞因子及相关骨细胞与蛋白密切相关。上世纪60年代，Urist等通过实验与临床证实发现了骨形成蛋白（bone morphogenic protein，BMP）有持续骨诱导作用，能促进组织修复，进而促进骨愈合；Banks与Peck在1977年通过体外研究中发现骨源性生长因子（bone-derived growth factor，BDGF）能够刺激软骨的合成与软骨细胞的增殖复制，促进软骨的修复进程；1982年，Farley与Baylin发现了在骨形成与骨吸收中重要影响因子骨生长因子（skeletal growth factor，SGF），具有促进骨形成与调控骨形成――骨吸收平衡的功能；众多骨细胞中，成骨细胞与破骨细胞是介导骨吸收与骨形成的关键因素，在骨折愈合中调控新骨形成以及骨重建的平衡，是影响骨折愈合的关键细胞；此外，转化生长因子β（transforming growth factor β，TGF-β）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、软骨源生长因子（cartilage-derived factor）也是影响骨折愈合的相关物质。

3 成骨细胞、破骨细胞的结构及主要生物学功能

3.1 成骨细胞的结构及生物学功能

成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，其主要功能是主导骨基质的合成、分泌和矿化过程，其分泌的骨基质包括糖蛋白与胶原蛋白，不仅会影响骨组织生理条件下的生长与代谢，同时影响损伤状态下骨组织的修复重建。生理状态下，骨组织不断地进行着代谢并重建，骨组织也通过骨重建进行自身损伤的修复以保持其正常的形态结构与功能的稳定性。骨重建过程包括破骨细胞贴附在旧骨区域，分泌酸性物质溶解矿物质，分泌蛋白酶消化骨基质，形成骨吸收陷窝；其后，成骨细胞移行至被吸收部位，分泌骨基质，骨基质矿化而形成新骨。

成骨细胞与成纤维细胞、脂肪细胞以及肌细胞同源，均来源于间充质细胞前体细胞的分化[12-15]，且成骨细胞本身并不增殖。人体内的成骨细胞按照是否具有生物学功能分为非功能型与功能型成骨细胞：（1）非功能型成骨细胞呈扁平状，由于不具有生物学功能因而内含细胞器较少，沿骨表面排列；（2）功能型成骨细胞呈立方形，彼此相连接成一排，单个细胞直径约20 μm大小，其细胞内部结构在电镜下可见有大量的粗面内质网、高尔基体与线粒体[16]。

3.2 破骨细胞的结构及生物学功能

破骨细胞是一种骨细胞，行使骨吸收的功能，组织蛋白酶K的高度表达是其生物学标志。有关破骨细胞的来源问题众说纷纭，从最初的骨原细胞融合学说，到单核吞噬细胞融合学说，再到80年代被学者通过细胞离体培养证实，得出破骨细胞碓从诠撬韪上赴。破骨细胞较成骨细胞大，其细胞直径约30～100 μm，内含几十到上百个细胞核以及大量的溶酶体、线粒体、核糖体。电镜下观察可发现有很多结构完全不同的亚结构位于破骨细胞的褶皱膜上，这些亚结构是破骨细胞行使骨吸收功能的保证[17]，而褶皱膜由于其不规则的表面大大增加了各个亚结构之间的接触面积，进而极大程度上增加了破骨细胞骨吸收的作用面积。破骨细胞行使骨吸收功能。首先，破骨细胞是人体内唯一具有溶解骨组织能力的细胞，一个破骨细胞可以溶解由100个成骨细胞共同形成的骨质，因而是骨代谢过程中的核心功能细胞。其次，破骨细胞是一种可以移动的细胞，它可以在一处进行骨吸收作用后移行至另一处继续进行骨吸收[18]。

4 成骨细胞、破骨细胞在骨折愈合中的作用

骨折愈合是一个连续不断的过程，一面清除破坏，一面再生修复，其本质就是骨折断端发生的骨吸收、骨形成与骨重建塑型的过程。主要由成骨细胞介导的骨形成与主要由破骨细胞介导的骨吸收在这一过程中起到重要作用，通过调节成骨与骨清除作用，在骨折愈合时期增强骨形成促使新骨组织增殖形成，同时促进骨吸收加快以促使骨痂破坏清除，完成骨组织的再生修复[19]。

骨吸收主要是由破骨细胞介导的，在骨吸收与骨重建过程中作为重要的启动因子。骨吸收可分为5个阶段：（1）破骨细胞附着于骨表面；（2）破骨细胞的极化；（3）细胞分泌物质启动破骨作用；（4）启动后的破骨细胞脱离骨表面；（5）脱离后的破骨细胞移行至新的骨表面进行下一次的骨吸收过程。首先，由于破骨细胞含有大量的磷酸酶、溶酶体等物质，游离的破骨细胞附着在骨膜表面后即分泌酸与酶，继而启动骨吸收；其次，破骨细胞的分泌的酸主导的骨溶解，加速骨清除与骨破坏，促使骨组织脱矿；而破骨细胞分泌的酶主导骨的胶原降解，继而将剩余的有机物清除分解，进一步完成骨吸收[18]。

成骨细胞不仅在骨形成的过程中起重要作用，而且与破骨细胞共同作用调控骨吸收[20，21]。一方面，成骨细胞通过合成并分泌胶原蛋白与糖蛋白，在骨吸收处形成非矿化骨基质，这是骨形成的基础，随后钙磷结晶沉淀与骨基质中使骨基质钙化，形成骨组织，即新骨形成[22]；此外，成骨细胞还可以分泌碱性磷酸酶以介导骨组织矿化。另一方面，成骨细胞也参与调控骨吸收[23]。成骨细胞合成并分泌的糖蛋白骨桥素是破骨细胞附着于骨面启动骨吸收过程的重要因子，其分泌的骨涎蛋白直接参与骨吸收过程，而破骨细胞脱离骨面后，成骨细胞则进入骨面开始介导成骨活动[24，25]。

总之，骨折愈合是个反复进行的骨形成与骨吸收的复杂过程。成骨细胞与破骨细胞在此过程中相互影响对方的生物学活性，且这种作用是双向的，即成骨细胞既可以促进又可以抑制破骨细胞的形成与分化。当成骨细胞体现出生长优势时，骨形成机制活跃，促使骨组织形成，加速骨愈合；而成骨细胞体现其生长优势时又会分泌作用于破骨细胞的细胞因子，进而激发破骨细胞的骨吸收作用，加速对骨痂的清除，而破骨细胞也会反作用于成骨细胞，进一步促进其骨形成作用。此过程循环往复，直至骨痂完全清除、骨折端完全被新生骨组织所取代。

有关骨折愈合的影响因素有很多，但大部分均与药物及局部血液供应因素有关，需要探索新思路来为骨折愈合提供新方法。随着相关细胞生物学的深入研究，越来越多的与骨折愈合有关系的关联细胞被人们所研究、熟知，为骨折愈合的靶向治疗提供了新思路。骨折愈合是一个连续不断的过程，一面清除破坏，一面再生修复，其本质就是骨折断端发生的骨吸收、骨形成与骨重建塑型的过程。由成骨细胞主导的骨形成与破骨细胞主导、成骨细胞参与调控的骨吸收过程是影响旧的骨痂清除破坏与新骨组织形成的重要骨细胞，二者相互作用，相互影响，相互协调，共同调控骨重建。随着细胞生物学有关成骨/破骨细胞的不断深入研究，两者之间的相互作用及影响骨折愈合的机制会更为详尽的为人们所熟知，能够为骨折愈合的治疗及愈合不良提供新的方向与策略。

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第4篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

[关键词] 系统生物学；基因组学；蛋白质组学；计算生物学

近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止，还原论的研究已经取得了大量的成就，在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解，但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段，没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为，这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1，2]。尽管对一个复杂的生物系统来说，研究基因和蛋白质是非常重要的，而且它将是我们系统生物学的基础，但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象，并不能解释系统整体整合功能的来源，不能充分揭示一个生物系统的信息，且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用，限制了生物学研究的发展。在这种现状下，20世纪末人类基因组计划完成后，生物学领域的科学家都在考虑一个问题：未来生物学研究的方向在哪里？为此学术界也不乏辩论。得出的共识是：生物学的发展未来主要面对如下问题：(1)如何弄清楚单一生物反应网络，包括反应分子之间的关系、反应方式等；(2)如何研究生物反应网络之间的关系，包括量化生物学反应及生物反应网络；(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应，生物反应网络，乃至器官及生物体的重建。

早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系统理论(general systems theory)，他在文章中指出生物体是一个开放系统，对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood创立的系统生物学(systems biology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之，把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义，系统生物学(systems biology)是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。换言之，以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案，而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点，基因、蛋白质以及环境之间不同层次的交互作用共同架构了整个系统的完整功能。因此，用系统的方法来理解一个生物系统应当成为并正在成为生物学研究方法的主流。利用系统的方法对其进行解析，综合分析观察实验的数据来进行系统分析。具体通过建立一定的数学模型，并利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性，从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘，这正是生物学研究方法的关键所在。

1 系统生物学的主要研究内容

系统生物学主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等[4，5]。

系统生物学的首要任务是对系统状态和结构进行描述，即致力于对系统的分析与模式识别，包括对系统的元素与系统所处环境的定义，以及对系统元素之间的相互作用关系和环境与系统之间的相互作用的深入分析。具体如生物反应中反应成分之间的量的关系，空间位置，时间次序，反应成分之间的因果关系，特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。其次要对系统的演化进行动态分析，包括对系统的稳态特征、分岔行为、相图等的分析。掌握了系统的基本演化机制，使系统具有目标性和可操作性，使之按照我们所期望的方向演化，也有助于我们重新构建或修复系统，为组织工程学的组织设计提供指导。另外，系统科学对生物系统状态的描述是分层次的，对不同层次进行的描述可能是完全不同的；系统科学对系统演化机制的分析更强调整体与局部的关系，要分析子系统之间的作用如何形成系统整体的表现、功能，而且对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。

系统生物学的研究包括两方面的内容。首先是实验数据的取得，这主要包括提供生物数据的各种组学技术平台，其次是利用计算生物学建立生物模型。因此科学家把系统生物学分为“湿”的实验部分（实验室内的研究)和“干”的实验部分（计算机模拟和理论分析)。“湿”、“干”实验的完美整合才是真正的系统生物学。

系统生物学的技术平台主要为各种组学研究。这些高通量的组学实验构成了系统生物学的技术平台。提供建立模型所需的数据，并辨识出系统的结构。其中包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学计算生物学通过建模和理论探索。可以为生物系统的阐明和定量预测提供强有力的基础。计算生物学包括数据开采和模拟分析。数据开采是从各实验平台产生的大量数据和信息中抽取隐含其内的规律并形成假说。模拟分析是用计算机验证所形成的假说，并对拟进行的体内、体外生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。计算生物学涉及一些新的数学原理和运算规则，需要物理和数学来研究生物学的最基本的原理，也需要计算科学、信息学、工程学等进行生物工程重建和生物信息传递的研究。

2 系统生物学的研究思路及特点

系统生物学识别目标生物系统中的各种因素，然后构架一个系统模型，在其中赋予这个生物系统能动性。在此模型中研究细胞、组织、器官和生物体整体水平，研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学最大的特点即整合。这里的整合主要包括三重含义。首先，把系统内不同性质的构成要素(DNA、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究；其次，对于多细胞生物，系统生物学要实现从基因到细胞、到器官、到组织甚至是个体的各个层次的整合。第三，研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究，即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。而基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究，即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点，则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来，成为一种“三维”的研究[6]。

3 系统生物学的研究方法

系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的发展正是由于对生物系统的干扰手段不断进步促成的。干涉主要分为从上到下(top-down)或从下到上(bottom-up)两种。从上到下，即由外至里，主要指在系统内添加新的元素，观察系统变化。例如，在系统中增加一个新的分子以阻断某一反应通路。而从下到上，即由内到外，主要是改变系统内部结构的某些特征，从而改变整个系统，如利用基因敲除，改变在信号传导通路中起重要作用的蛋白质的转录和翻译水平[7]。

目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类：一类是实验性方法，一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统[8，9]。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能，鉴别系统中的所有主要元素，如DNA、mRNA、蛋白质等，并收集所有可用的实验数据，建立一个描述性的初级模型(比如图形的)，用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下，干扰系统中的某个元素，由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据，同时收集系统状态随时变化的数据，整合这些数据并与初级模型进行比较，对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释，同时修正模型。再设计不同的干扰，重复上面的步骤，直到实验数据与模型相一致为止。

数学建模[10，11]方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型，来定量描述系统各元素之间的相互作用，进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统，确定描述系统状态的主要变量，以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系，以及变量之间的相互作用方式，建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析，充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质，给出可能的演化结果，从而对系统行为进行预测。

4 当代系统生物学研究热点

基因表达、基因转换开关、信号转导途径，以及系统出现疾病的机制分析等四个方面是目前系统生物学研究的主要阵地。

基因组医学(genomic medicine)是以人类基因组为基础的生命科学和临床医学的革命。生命科学和临床医学结合，将人类基因组研究成果转化应用到临床实践中，是后基因组时代最重要的研究方向之一。人类基因组计划从完成和多种疾病相关的基因研究发现，迅速进入到蛋白质组学、染色体组和人类疾病基因的研究，通过单基因或复杂多基因疾病的相关基因研究和疾病易感因素分析，达到揭示基因与疾病的关系之目的；遗传背景与环境因素综合作用对疾病发生发展的影响；为疾病的诊断、预防和治疗、预后和风险预测提供依据。基因组医学将大大提高我们对健康和疾病状态的分子基础的认识，增强研制有效干预方法的能力。

后基因组(post-genome)的交叉学科研究是目前生命科学研究的前沿。交叉学科是一个新的研究领域，范围非常广阔，如基因组、蛋白质组、转录组等等，从而出现许多新的交叉学科。

细胞信号转导(signal transduction)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题。细胞信号转导蛋白质组学是功能蛋白质组学的重要组成部分。系统地研究多条信号转导通路中蛋白质及蛋白质间相互关系及其作用规律，细胞信号转导通路网络化，其作用模式、通路、功能机制、调控多样化，细胞信号转导结构、功能、途径的异常在癌症、心血管疾病、糖尿病和大多数疾病中起重要作用。对细胞信号转导机制的了解，已成为创新药物、防病治病的关键。细胞信号转导不是一门单一学科，而是多种学科，如细胞学、生物化学、生物物理学和药理学等多学科的交叉学科。

5 现阶段系统生物学存在的问题

目前的系统生物学研究还只是初步使用动力学建模方法来定量描述系统的动态演化行为，这种方法对简单巨系统是适用的，但是在运用到复杂适应性系统时就会表现出很多的局限性，有很多问题就不能解决。生物体系统的复杂程度超乎我们的想象，现阶段不宜研究整个生物体系统，可以从研究“小系统”(生物体中具有一定功能、相对独立的部分，将其看成一个“系统”)开始，当然如何正确地分析这个小系统本身也不是件易事。

5.1现有技术水平的限制

着眼于整体的系统生物学对技术、仪器的依赖性大大超过传统的分子生物学。高通量、大规模的基因组及蛋白质组等的发展都是建立于新技术、新仪器出现基础之上。就目前的技术水平来讲，距系统生物学所要求达到的理想水平还相差很远。由于技术发展的不均衡造成了系统中各个水平上的研究不均衡。基因组和基因表达方面的研究已经比较成熟，而在其他水平如蛋白质、小分子代谢物等的研究仍处于起步阶段。各种蛋白质在数量上的巨大差异是全面分析低丰度蛋白质的一大障碍。而低丰度蛋白往往是最重要的生物调节分子，如何加强对低丰度蛋白的高通量研究，将是对蛋白质组应用前景的重要保障。同样，如何研究系统内存在的非遗传性分子即细胞中存在的成百上千的独立的代谢底物及其他各种类型的大小分子，它们在基因表达、酶的构象形成等方面有着重要作用。建立适当的方法来系统检测这些分子的变化是系统生物学能否发展的关键。

5.2分析水平的限制

系统的复杂性决定了全面分析的复杂性。人类基因组计划的实施提供了庞大的信息资源，已让人眼花缭乱，而对于较核苷酸复杂得多的蛋白质及代谢物等的分析将是更大的挑战。如何系统而详尽地为公共数据库中的信息加上注解，对这些复杂数据进行储存和分析将成为系统生物学发展的瓶颈。

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第5篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

[关键词] 形态学实验室建设；显微互动实验室；显微实验教学改革；实验技能培训

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] C [文章编号] 1673-9701（2013）25-0104-03

医学形态学科包括人体解剖学、组织学与胚胎学、病理学、微生物学、寄生虫学、医学细胞生物学等，均是基础医学的重要必修课程。我校自2003年以来组建医学形态学实研室，以组织胚胎学和病理学为主体，开始投入数码显微互动实验室建设和实施显微形态实验教学改革。目前实验室已先后建成Motic标准版数码显微互动32+1制式9间共297台套；Motic网络版数码显微互动65+1制式3间共198台套，一次性可容纳500名学生显微实践操作学习，基本实现了显微形态实验教学现代化和网络化，有效提高了显微形态操作与组织阅片的观察效率。为促进学生应用能力培养创立了良好平台，现将改革实践体会报道如下。

1 医学科学发展朔源与显微形态技术革新

人类医学历史可追朔到公元前古希腊（～500 B.C.）时期：当时人类医学科学刚处于启蒙阶段，首要代表有阿耳克美翁（Alcmaeon），“要想得到人体解剖学的知识，就必须系统地解剖动物的尸体，特别是进行动物的活体解剖”，他留有生物学史上最早的解剖学方面的专著与记载；其次是希波克拉底（Hippcrates460～370B.C. 希腊），留有《希柏克拉底文集》，在《古代医学》、《论解剖》和《论心脏》中就有大量的医学解剖知识，虽然这些推论不尽完全正确，但对人体器官形态的描述却能显示他确实进行过系统性的解剖研究。作为当时的医学科学的启蒙产生了重要的影响。显微解剖学起步要晚一些，是在19世纪后叶才逐步兴起，是伴随显微镜的发明和在生命科学中应用及相继发展成熟的。自1838年由德国科学家J.Slchleiden（1804～1881）的研究导致了细胞学的衍生，对于人体解剖的深入研究拓展了视野，促进了人体组织学（Histology）的诞生，因而 C.高尔基和桑地雅格·拉蒙卡哈两位神经组织学家获得1906年度诺贝尔生理医学奖。作为显微技术在医学科学中的应用，经历200余年的不断改进和革新，已完成从光学到电子技术的历程，其放大倍率可在几十倍或数十万倍，其分辨能力已由0.2 mm提高到0.2 nm（超微）不等。尽管如此，光学显微镜仍然是医学教育的常规设备之一，近20年来，从简易单筒到双目观察，无论就机械性能还是光学水平都得到了显著提高，特别是高科技数码技术在显微成像科技中的应用，有效地促进了医学组织胚胎学、病理学、微生物学、寄生虫学、细胞生物学、遗传学和医学免疫学等科学的建立与发展，目前已拓展到分子基因科学领域，使得数码显微技术的可控性能、高清图像和互动效果成为新时期医学形态实践教学改革的热话题和必要手段。

2 医学显微形态知识修养与后续临床关系

尽管当今医学科学已进入蛋白分子与基因水平，但仍是细胞时代，无需置疑，显微形态学知识修养与其技能的强化对医学生是至关重要的。有关资料显示，医学生涉及的专业课程约有60余门类。需直接应用显微技能的启蒙课程不少于6～8门，占基础医学课程的50%，涉及显微知识与技能的后续医学课程约有30多门，也占所有课程的50%。其实，无论基础医学、临床医学或其相关科学的广大科技工作者，每天说得最多的词，就是“器官、组织与细胞”，足以说明医学生显微知识的修养与技能强化具有重要意义。医学生显微形态学知识的修养主要包括《细胞生物学》、《组织学》、《病理学》、《微生物学》、《寄生虫学》和《医学免疫学》等专业知识的学习；而显微技能强化训练则在于熟悉显微镜的操作使用和各种切片的阅览技术，可以肯定的说，如果掌握了显微形态技术，无论将来从事临床或是考研深造，均将具有较好的应用发展潜能。

3 显微形态实验教学模式探索与改革方向

显微形态学是医学基础重要的课程之一，也是医学科学古老传统学科之一。长期以来，由于显微形态学教学是通过操作显微镜观察获得微细结构的科学知识，抽象、枯燥而难以肯定。一般方法的确很难达到理想效果，因传统医学形态学实验教学是基于一种学生用显微镜进行组织形态结构观察的教学方式，由于显微镜的特殊性与个体性，给教师和学生之间的沟通带来了许多不便。而显微数码互动系统的运用，解决了传统实验教学难以解决的问题，形成了以师生互动、图像共享的高效率教学新模式，不仅激发了学生的学习兴趣，拓展了形象思维，而且还显著提高了教学质量与效率。因此，显微形态学教学方法与手段改革，势在必行。显微形态学教学改革的关键，就是寻求化抽象为直观，化微观为宏观，并便于示范指导的教学方法和手段，以提高显微形态学教学的效果。近年来，随着现代教育技术的发展，数码显微互动的研发成功与不断更新，并很快应用于教学领域[1]，而且解决了不少教学中的难题，如高清数码写真图像、可视大屏幕示教，快捷网络传输和师生互动交流性能等技术革新，为促进显微技术发展和辅助教学提供了较好平台，已形成了医学高等学校教学方法与手段改革的必然方向。

4 显微形态实验教学平台建设与开放管理

数码显微互动实验室是医学高等学校基础医学标志性建设之一，由于投资大，建设选择论证周期长，维护管理也存在一定难度。我们的体会是首先要选好合作厂家：数码显微互动实验室现在看来，的确不是新生事物，但仍旧存在总体规划布局、更新换代和性价比之差别，使用维护也直面一些新的具体问题。于是建设操作实施应当着重考虑以下几个问题。

4.1 建设策划与总体布局

数码显微互动系统的建设，属于现代教育技术高科技教学设备的引进与应用[2]，也是医学高等学校的一标志性建设，加之需要一笔不少资金，不单是形态学实验能解决的。因此，需要周密策划和认真论证，根据学校规模和财务条件，确定主体建设计划和配套设施安排，我们的体会是每间实验室以30+1配置比较理想，占地面积约80～90 m2，如800人±/届规模的学校可建设5～6套，就可满足实验要求。实验桌一般可两人/座一张，最好用防火板材，确保安全，坐凳用转升降式的，以方便调整。在实验室改造基本建设时要考虑地面防尘，双层窗帘和空调的计划，以保证恒温效果，电源改造要保证15K的铜芯进线，输入220 V和380 V多相功能，以上设计使用时具有灵活、方便、节能和高效特点。

4.2 品牌选择与性价比较

数码显微互动系统的品牌比较多，其功能配置与价格也各有千秋，根据我们实用的情况，认为Motic公司的产品比较稳定[3]，就是价格稍高一点。9套32+1标准版从2003年到现在已有10年时间，几乎是整天长时间使用，依旧没有大的问题，当然也与实验室管理和Motic公司及时维护有关系。2011年又增加2套65+1 Motes网络版，两年来运转仍然良好，总体分析Motic的数码显微互动系统网络版配置和优势如下。

4.2.1 教师主控设备功能强大 ①使用多媒体数码教师用生物显微镜（BA310 DIGITAL），光学系统：蔡司ZEISS光学技术，CCIS无限远色差校正光学系统，多层镀膜技术（绿膜），双目视野宽阔，成像清晰，操作手感好。②摄像系统采用进口CMOS图像传感芯片，300万像素以上硬件图像分辨率，USB2.0接口输出，24位真彩色原色输出，自动曝光、自动/手动白平衡，保证显示目镜视场优质图像，屏幕显示90%以上显微镜目镜视场的图像，保证目镜下和电脑屏幕的显微镜图像同步清晰。遵循微软视频驱动标准，可用多种常规软件采集图像。③主控电脑为戴尔主机，选用英特尔酷睿i3 2100，独立显卡，512M 显存。2G DDR3内存，1000 G硬盘DVD刻录/集成网卡/键盘/USB光电鼠标/ WIN XP 中文版和21.5寸宽屏LED。配备专业图像处理软件、师生互动软件、考试模拟软件，具有运行稳定、图文与视频文件跟踪传输快速和交互性能便捷等特点。

4.2.2 学生接收互动操作方便 ①选用多媒体数码学生用生物显微镜，无限远双重色差校正CCIS光学系统，多层镀膜技术（绿膜）；②选用联想台式品牌电脑，英特尔奔腾双核处理器 /G405，512M独立显卡/2G DDR3内存/硬盘320G（7200）/无软驱/集成网卡/19寸宽屏LCD；③摄像系统：200万像素高分辨率专业数码摄像系统，USB2.0输出、自动/手动白平衡，实施数字图像输出、可显示90%目视视场的图像，保证学生目镜下和电脑屏幕的显微镜图像同步清晰。配备独立图像处理软件，大大方便学生图像采集、处理、收藏和数据传输，能较好地满足学生可完成各项技能操作任务。

4.3 实验开放与维护管理

数码显微互动实验室建成后，只是完成了第一步，紧跟的工作就是开展有序的开放利用、维护管理和实施创新性实验[4]。我们的做法是：首先是组织相关技术人员进行技术培训，然后普及推广应用；第二是制定管理制度：确定责任人，明确工作职责；编制操作程序，督促指导带教老师和学生按要求操作；每次实验前需认真检查，实验完成后认真做好设备料理和使用登记，发现明显设备故障，必须及时报告，由专业人员进行维护处理。第三是数码显微互动实验室主要接待常规实验教学开放，周末假日可安排自修开放和预约大学生创新性实验开放，以充分发挥其资源的效益。

5 显微互动技术训练与学生应用能力培养

数码显微互动系统（网络版）与传统显微技术比较[5]，都是以操作显微为主，强化培训医学生的显微操作技术和提高阅片能力。不同的是，传统显微技术仅为独立操作观察，不能师生互动，而数码显微互动系统集图文、声形和视频传输于一体，指导老师可直面所有学生开展示教，也能与个别学生互动交流，学生的操作观察获得的典型结构图像也能通过教师主控反馈给所有学生形成资源共享，有效地提高了显微操作熟练程度和观察效果。但值得注意的问题是：第一，带教老师要以指导实践为主，按照实验要求有计划地实施观察程序，逐项分别不同倍率操作和观察其显微形态结构，最好不要把所有项目一次性示教，更不必将课堂理论重复演说。第二，学生要独立以操作显微镜和寻找发现标本中的结构为主要手段，以提高显微技术与阅片分析能力为最终目的，故力求在镜下完成实验项目的操作观察，电脑屏幕图像只能供加强视觉效果和与老师交流使用，千万别依赖屏幕图像，因为显微镜下观察的结构是三维图像，给人们的视觉和思维联想效果是不一样的。第三，无论熟练显微镜的操作技术，还是提高显微形态阅片能力，最终目的都是为了夯实显微形态基础，提高后续课程的学习效果和强化临床应用能力而开辟新的捷径，特别值得指出的是，显微形态技术广泛应用于医药科学研究领域，因此，加强显微形态训练，对于拓展大学生科学思维和开发科技创新能力，以至于将来读研深造均具有重要的实际意义。

6 现代教育技术合理改革应用与思考

自本世纪初以来，数码显微互动实验室的建立，给医学显微形态实验教学带来了新的教学模式变革[6]，目前基本已达到普及水平，众多高校已完成更新换代改造。在人们热衷于大谈其在实验教学中的恩惠时，不防提示，该到了冷静思考的时候了。笔者认为，医学教育毫无疑问需要融入现代教育技术，而现代教育技术应用的价值不单是为了装点门庭、加快速度或节省人力，更不是为了取代手工操作，现代教育技术最关键的作用是为了解决传统教学方法和一般教学手段所不能达到的效果[7]。教育与科学研究和工业生产不一样，教育是言传身教，潜移默化。尤其是医学生，既要有丰富的科学知识，又要有娴熟的手工操作技能，即便是将来所有临床检验、诊断和手术治疗都智能化了，也免不了技能操作，甚至要求会更高。于是乎，我们在强调显微互动在形态实验教学改革的前提下，特别关注合理应用其信息技术，加强显微镜直接操作观察，特别提出不使用抓取图片发实验报告，而采用显微镜下手工绘图作为实验报告。只有这样，才能更好地取得培养医学生综合应用能力的改革成果。

[参考文献]

[1]张新华，孙建华，徐辉，等. 数码互动显微镜实验室在组织学实验教学中的应用[J]. 解剖学杂志，2004，27（2）：50-53.

[2]徐辉，郭慕依. 显微数码互动实验室的介绍[J]. 山西医科大学学报（基础医学教育版），2004，6（4）：411-412.

[3]刘万珍，姚秀玲，宋芳，等. Motic数码显微互动实验室在医学形态学实验课教学中的应用[J]. 西北医学教育，2009，17（5）：911-913.

[4]姚娟，万子兵，隋建峰. 形态学数码显微互动实验室的管理和运行实践[J]. 基础医学教育，2001，13（2）：199-200.

[5]彭安，郭冬生，张维. 生命科学创新教育模式显微数码互动系统[J]. 现代教育技术，2003，13（4）：56-57.

第6篇：细胞学和细胞生物学的关系范文

1　生物学哲学的再定位

费尔巴哈在谈到哲学的改造时说过：“哲学必须重新与自然科学结合，自然科学必须重新与哲学结合”。这是一种“建立在相互需要和内在必然性上面的结合”。〔1〕自然科学构成了哲学的基础， 生物科学是这个基础中不可或缺的组成部分。如同所有其他科学一样，生物科学也深深受到哲学的理论思维和方法的影响。生物学哲学作为连结哲学与生物学的桥梁和中介，对二者的重新结合起着十分重要的作用。从学科建设的角度看，这门学科的存在和发展，既须以实证科学知识特别是生物科学的知识材料为基础，跟上现代科学技术发展的步伐；又要汲取哲学研究的积极成果，适应当代哲学变革的需要。

就学科性质而言，一般认为生物学哲学属于科学哲学体系中的一个分支学科。《大英百科全书》第15版所列《自然哲学》条目将关于自然的实际特征问题作为实在来进行考察，并分为物理学哲学和生物学哲学两个部门。不过这里对“自然哲学”一词的使用，有别于以往的传统自然哲学，而是“作为对科学哲学的补充”。如所周知，西方科学哲学是以科学为研究对象，主要论述科学的认识论和方法论问题。维也纳学派的创立者M.石里克的自然哲学也是作为一种科学哲学，一种探讨哲理的科学方法。他申明自然哲学的任务在于解释自然科学命题的意义，自然哲学是一种旨在考察自然定律的意义的活动。在其自然哲学讲稿中关于生物哲学的分析，便是从有机自然现象也一定要由定律来描述这一点出发，来讨论生物学中的机械论与活力论问题。

在科学哲学的发展进程中，除了一般科学哲学，还兴起了特定学科的科学哲学，自本世纪初以来主要是物理科学哲学。传统的科学哲学带有片面的物理主义倾向，认为运用物理方法能够对这个世界作出绝对完全的描述，世界上发生的每一事件均可用物理语言来描述。物理主义最热烈的倡导者、分析哲学的主要代表人物之一的R.卡尔纳普声言：“如果根据物理语言的普遍性，把物理语言用作科学的系统语言，那么，所有的科学都会成为物理学。……实际上只有一种客体，那就是物理事件。在这物理事件范围内，规律是无所不包的”。〔2 〕石里克也同意物理主义的观点，他仅仅基于量的方面的考虑而得出结论：“对于自然哲学而言，有机体不过就是一些特殊的具有复杂结构的系统，它们被包含在物理世界图像的完美和谐的秩序之中”。〔3〕

传统的科学哲学把研究重点放在物理学的定律和理论上，把它们看作科学的结构和逻辑的范例。之所以这样是有其深远的科学背景的。自牛顿实现了力学中第一次伟大综合，此后，经典物理学的各个分支日趋完善，牛顿的机械纲领左右了近代科学和哲学的发展。本世纪初以相对论和量子力学的建立为标志的物理学革命，是物理学发展中的重大突破，也是对科学哲学的有力推动。逻辑经验主义的主要代表H.莱辛巴赫所著《量子力学的哲学基础》一书，就是通过对量子力学的科学成果的分析，阐释了他关于知识的性质、客观实在以及因果性等问题的见解。多年来，科学哲学的研究植根于逻辑学、数学及物理学定律，重视对物理理论的分析而忽略了生物学。正如在科学哲学家的视野内，有机生命及其进化只不过是世界科学图景中的一个次要因素；在科学哲学的殿堂中，生物学哲学也是处于比较次要的从属的地位。这种状况只是到本世纪中叶以后才开始改观。随着分子生物学所取得一系列新进展，导致了生物学的革命，生命科学作为最激动人心的科学领域跃居到自然科学的前沿，对现代整个自然科学和哲学的影响也日益显著。由于引入数学、物理、化学等学科的理论、方法和新的技术手段，现代生物学的研究领域得以向微观和宏观层次不断延伸扩大，并愈来愈趋向系统的复杂性，向揭开物质世界最复杂最高级的系统——大脑的奥秘进军。生物学研究的课题愈来愈带有根本性，当今自然科学的研究重点正在转向研究生命本身。对生命现象的深入探索，增强了人们对生物学的哲学兴趣，并促使科学哲学向新的研究方向转变。在这方面，现代综合进化论的主要建筑师之一E.迈尔作出了开创性的工作，他致力于建立生物学的新哲学，强调这样一种新的科学哲学必须放弃对僵化的本质论和决定论的依附，必须将科学概念加以扩展、不仅包括物理科学的而且还包括生物科学的原理和概念。

传统科学哲学还带有专注于纯科学领域的局限。国外学术界在讨论医学哲学与科学哲学的关系这一论题时，已有学者指出，从历史上看，科学哲学家往往不到自然科学领域外面去寻找对科学的定律、解释和理论的洞察力以确定理论演变的进程，而是将自己限制于纯科学形式中，一直忽视和轻视象工程学、农学和医学这样的应用科学领域。同时由于传统科学哲学仅仅局限于从“内部”考察科学，忽视了科学技术与社会之间的互动关系，这种狭窄的科学观不可能得出真正有洞察力的答案。传统科学哲学在研究视野上的这些缺陷，对后来兴起的生物学哲学也产生了某种程度的影响。

固然，科学哲学主要是把科学作为知识体系，对之进行认识论和方法论的研究，但是认识的最终目的不是知识本身，而是改造世界的实践活动。对科学的哲学反思也不能脱离它所固有的实践本性。在科学、技术和社会走向一体化的现时代，尤有必要拓宽科学哲学的领域，开展实用性的或应用性的研究，并将科学哲学研究同科技发展的社会研究结合起来。作为实用科学的农学和医学与作为基础科学的生物学之间的联系极其密切，它们都属于生命科学的范畴。在生命科学哲学领域内，理应包括对这些应用学科的理论和实践的哲学研究。以分子生物学为依托的生物技术，将成为医学和农业科学的主导技术，并将引起医学革命和第三次农业革命。生物技术的“每一个创新，每一个技术妙举，每一个概念上的困难的解决，都使得需要一种确定的生物学哲学变得更加显著，并且目前正在朝向这个目标发展”。〔4〕

21世纪将是生物学世纪。可以预期，未来世纪生命科学的巨大进展及其革命性变化，必然要求生物学哲学在已有研究基础上，无论从理论框架到研究内容到论题范围都要有所突破。要尽力吸收、消化生命科学的最新成就，以正确的世界观和方法论为指导作出新的哲学概括，提出新的理论观点及发展生物科学技术的战略选择，这些可谓生物学哲学学科建设的题中应有之义。

2　拓展和深化生物学发展新形势下的生物学哲学研究

以下试从生物科学发展的规律性、生物学规律与物理规律的关系以及生物学规律与社会规律的关系三方面谈点浅见。

（1）“自然科学现在已发展到如此程度， 以致它再也不能逃避辩证的综合了”。〔5〕恩格斯在上个世纪80年代作出的这一论断， 揭示了辩证思维对于了解科学事实的辩证性质的必要性，这也为后来自然科学本身的发展所证实。

近现代自然科学发展的趋势是由经验分析进到辩证综合，这在生物学的发展中表现得十分明显。自本世纪二、三十年代起，在生物学范围内开始出现一些学科的综合趋势。早期的两大综合，一个是以胚胎学为中心，将之与细胞学、遗传学和生物化学综合起来，形成统一的发育观点；另一个是以进化论为中心，将达尔文的自然选择学说与群体遗传学相结合，发展为一个有巨大阐明力的学说，即现代综合进化论。进化的综合范式取得了富有建设性的成果，如迈尔所说，是在有关的学科之间找到了一种共同语言并澄清了许多进化问题和作为其基础的各种概念。但是这一范式仍是不完善的，还有不少尚未解决的问题。它不仅受到一些批评家的非难和质疑，就是在达尔文主义者之间也依然存在某些意见分歧。更完全的综合始于本世纪50年代中后期诞生的分子生物学，它是生物化学、微生物学和遗传学等学科相互融合的产物，其主要目标之一是试图将大量的生物功能与分子水平上发生的事件联系起来。分子生物学的核心——分子遗传学，在信息大分子的结构、功能及相互关系的基础上来研究生物的遗传与变异。按照生物学史家G.E.艾伦的说法，J.沃森和F.克里克的工作，把信息学派、结构学派和生化学派对遗传（甚至扩展到整个生物学）的问题的研究统一起来了。作为一个新的遗传学范式，分子遗传学的范式补充和修正了（不是取代）进化综合范式，推动了关于进化过程中基因的变化和调节机制等问题的研究。着眼于分子水平上的进化的中性学说同着眼于表型进化的自然选择学说，也应看作是一种互补关系而非互相否定。现代分子生物学在进化研究方面的认识成果向人们昭示，一种完整的进化理论的建立，期待着传统的进化生物学与分子生物学实现新的综合。更进一步看，生物进化是种系发生和个体发育的辩证统一过程，对进化的深层认识，必须解开发育之谜这个世纪难题，以阐明个体发育中基因在多层次水平上的程序控制机理。由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合，把发育生物学推向前台，将成为21世纪生命科学的新主角。据中科院未来生物学预测研究组预测，在分子水平上使遗传、发育和进化的统一成为可能，这将是未来生物学的主要理论任务之一。由这三者统一所导致的理论大综合，蕴含着丰富的哲学思想。从哲学认识论和方法论上对之进行理论概括，也应成为未来生物学哲学的主要理论任务之一。

“分久必合”。生物学中的这种综合趋势还在继续。一些生物学家预言，面向21世纪的生命科学，必然是各学科相互渗透与相互交融的“大生物学”时代。“大生物学”要求辩证地综合与不同组织水平相关的各门学科所积累的科学事实，建立起一般的生命理论，发展统一的生物学原理。多种学科的综合，反映了生物现象的相互联系和科学概念、方法论准则的统一。结合生物学认识发展的内在逻辑的考察，对生物学理论的相互关系（特别是理论的概念结构之间的转换、理论范式的确立和更替）进行哲学分析，能为我们提供有关生物科学发展规律性的新的认识。

（2）在生物学哲学的讨论中， 争议较多而且也是悬而未决的一个理论问题是关于生物学的自主性问题。具体言之，生物学的概念与规律能否在某种意义上“还原”为物理学和化学的概念与规律？生物学家运用的解释型式（例如历史的解释或目的论的解释）在物理科学中是否相宜？在生物系统中显示的某些现象是否也在无机系统中显现或有重大差异？等等这样一些有关生物学和物理学的联系究竟是什么的问题， 被A. 罗森伯格称之为“生物学哲学的中心问题”（《生物科学的结构》）。根据对这个问题的不同回答而形成了“自主论”与“分支论”两派泾渭分明的理论观点。这种分野在历史上的表现形式是活力论与机械论的对立，在现代则主要是所谓反还原论与还原论的争论。

从本体论方面说，讨论物理化学的实体和过程是否构成所有生命现象的基础，这实质上就是高级运动形式与低级运动形式的相互关系问题。如果把生命运动形式同物理化学的运动形式混同起来，甚至完全否定生命运动在质上的特殊性，这种本体论上的极端还原论倾向在哲学上和生物学上都是不可取的。相反，如果把生命运动的独特性绝对化，忽视其与其他运动形式之间的包容关系和发生学联系，这种倾向同样是不可取的。以辩证唯物主义的物质运动形式观为指南，依据科学认识的新成果，将能通过阐明生命运动和低级运动形式存在的联系和连续性而更深入地揭示其本质。

从方法论方面说，在生物学中通过把复杂现象分解为更为简单的组成部分进行研究，最终在物理化学层次上——分子层次上——作出说明，这也即还原论作为方法论的功能。分子生物学正是运用物理化学的还原方法来分析生命活动的基本过程，才获得了划时代的成就。这被誉为还原论的胜利。但是也要看到，生物学中还原方法的应用是有其局限性的。研究表明，生物体是一个多层次的、有组织的、结构复杂的系统，其中各个组成部分和整体具有多方面的相互作用。生物体的整体性不能建筑在来自于各个部分的分子碎片之上，分子参与组织的整体，它们的转移和复制是整体的全部功能的结果。本世纪下半叶以来系统科学和非线性科学的发展，为探索生命系统的复杂性提供了新的科学思想和科学方法。还原论方式的自下而上的决定原则即较低层次决定较高层次的原则，同系统整体思维方式的自上而下的决定原则即较高层次决定较低层次的原则，二者既相互对立又相互依赖，它反映了部分与整体的辩证法。合理地结合这两种决定原则，应是生物学进一步阐明生命机制及其规律性的研究战略。

（3）在当代， 从自然科学奔向社会科学的强大潮流已成为不可遏止之势。由于生物学革命对自然和人类社会生活产生的广泛影响，凸显了人的自然基础和社会基础的统一问题。与此相应，生物科学和社会科学的综合性研究也成为人们关注的热点。加拿大哲学家M.鲁斯在其《生物学哲学》一书中宣称，未来的社会科学将和生物学结合起来，社会学将把生物学的成果包括在自己的理论中，研究这种结合会提供许多有意义的东西。从现代生物学的发展可以看到，生物科学领域的一些学科（如遗传学、动物行为学、生态学等）与社会学、人类学、伦理学、经济学及政治学等学科的渗透、融合，不仅加深了人们对自然界和人类自身的认识，同时也启迪了对生物学规律和社会规律二者相互关系的哲学思考。如生态经济学作为生态学与经济学交叉发展起来的一门边缘学科，主要是阐明生态系统与经济系统相互作用所形成的生态经济系统运动和发展的客观规律。而生物政治学则旨在用生物学的概念、原理和方法来研究政治行为，借以探索社会政治生活的本质及其规律。在横跨生物科学与社会科学的众多交叉学科中，1975年由美国动物学家E.威尔逊在其巨著《社会生物学：新的综合》中所倡导并加以重新解释的社会生物学引起了很大反响。这是一门系统研究一切动物（包括人类在内）的社会行为的生物学基础的学科，其核心在于承认基因是遗传和自然选择的基本单位，一切社会行为均有其特殊的遗传结构。威尔逊和C.拉姆斯登还进行了更为广泛的概括，在他们所著《基因、理性和变化》（1981）中提出基因—文化互作进化论，认为整个人类文化领域在一定程度上依赖于遗传控制。学术界对社会生物学褒贬不一，围绕它所提出的人类行为的遗传决定问题展开了激烈的争论。这场争论远未完结，它所涉及的生物进化与文化进化的关系、社会生物学的哲学意义以及如何正确评价这一学说等问题也是生物学哲学研究的课题。

生物学与社会相互作用的一个引人注目的方面，表现为生物技术研究对伦理观的冲击和基因工程的社会控制及其伦理调节。生命科学技术的进步，在造福人类的同时也引发出许多社会伦理问题，向传统的伦理道德观念提出了新的挑战。举医学领域来说，由于医学技术以人作为直接作用对象，它所引发的伦理问题更为突出。自本世纪六、七十年代以来，国外医学界关于死亡标准、器官移植、安乐死、重组DNA 技术以及人工生育技术种种问题的伦理学争论，无不反映了传统伦理观的困惑和人类面临的伦理学上的选择。在当代新科技革命条件下，随着生物高技术的发展，不断涌现出新的伦理道德难题。被称为生物学领域的第一“大科学”的人类基因组工程，无疑会深化人类对自身结构的认识，但这项研究也将面临与伦理观念相悖的严峻形势。例如，由检测基因产生的侵犯个人健康隐私权问题。当今在世界范围内受到广泛关注的克隆绵羊“多利”的出世，更是激起了一场有关其应用前景和伦理意义的大争论。人能否克隆？在人身上重现这一成就或者创造新的生命形式（如人兽混合体）是否合乎伦理？未来的生命科学技术怎样与社会协调？是否应该着手进行人种改造的选择？站在生物学哲学的高度，我们将如何回答这些问题？

参考文献

[1]费尔巴哈：《费尔巴哈哲学著作选集》，上卷，商务印书馆， 1984，第118页。

[2]洪谦主编：《逻辑经验主义》，下卷，商务印书馆，1984， 第476页。

[3]莫里茨·石里克：《自然哲学》， 商务印书馆， 陈维杭译， 1984，第68页。

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