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一本章的主要内容和特点
本章包括《组成生物体的化学元素》和《组成生物体的化合物》两节教材。第一节教材需用1课时教学,第二节教材需用2课时教学。此外,有1个学生实验。
第一节《组成生物体的化学元素》。首先,在节的引言中,明确指出自然界中的生物和非生物都是由化学元素组成的。接着,讲述组成生物体的化学元素、组成生物体化学元素的重要作用、生物界与非生物界的统一性和差异性三方面内容。
关于组成生物体的化学元素的内容,一开始就指出组成生物体的化学元素主要有20多种,紧接着以玉米和人体为例,将含量较多的化学元素以及这些元素的含量列成表。通过对表中内容的分析,概括出两点:一是组成玉米和人体的基本元素是C、O、H、N;二是组成生物体的各种化学元素,在不同的生物体内,含量相差很大,由此进一步提出了大量元素和微量元素的概念和种类。
关于组成生物体化学元素的重要作用的内容,首先强调指出,在大量元素中,C是最基本的元素,C、H、O、N、P、S这6种元素是组成细胞的主要元素。接着,说明组成生物体的化学元素进一步组成多种多样的化合物,这些化合物是生物体结构和生命活动的物质基础。
关于生物界与非生物界的统一性和差异性的内容,主要是从组成生物体和无机自然界的化学元素的相同和不同,提出了辩证唯物主义观点:一点是从组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到的事实,来说明生物界和非生物界具有统一性;另一点是从组成生物体的化学元素在生物体内的含量与在无机自然界中的含量相比,两者相差很大的事实,来说明生物界和非生物界还具有差异性。
第二节《组成生物体的化合物》。首先,明确提出构成细胞的化合物,主要包括无机化合物的水和无机盐,有机化合物的糖类、脂质、蛋白质和核酸。然后,依次讲述构成细胞的这6种化合物。,全国公务员共同天地
关于无机化合物的水,着重说明它在细胞中含量最多;水在不同的生物体中和不同的组织、器官中含量不同;水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在;水在细胞内的重要作用。最后强调指出,生物体的一切生命活动,绝对不能离开水。
关于无机盐,强调指出它在细胞中虽然含量很少,且大多数无机盐以离子状态存在于细胞中,但是具有多方面的重要作用:无机盐既是细胞内复杂化合物的重要组成成分,又对维持生物体的生命活动有重要作用。
关于糖类,主要说明它由C、H、O3种化学元素组成,它是构成生物体的重要成分,也是细胞的主要能源物质;糖类大致分为单糖、二糖和多糖等几类(其中的葡萄糖、核糖、脱氧核糖、淀粉、糖元等是重要种类),以及它们在生物体内的分布和重要作用。
关于脂质,主要说明它由C、H、O3种元素组成,一般包括脂肪、类,全国公务员共同天地脂和固醇等;这几类物质在生物体内的分布和重要作用,并强调指出,磷脂是构成细胞膜和多种细胞器的膜结构的重要组成成分。
关于蛋白质,是本节的重点内容,教材中比较详细地讲述了有关内容。首先,强调蛋白质在细胞中只比水的含量少,大致占细胞干重的50%以上,它是细胞中各种结构的重要化学成分。接着,说明蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成;它是一种高分子化合物,相对分子质量很大;基本组成单位是氨基酸;蛋白质的分子结构是由许多氨基酸分子互相连接而成;蛋白质分子的多样性,决定了蛋白质在生物体内有多种重要的功能。
关于核酸,首先明确指出核酸是遗传信息的载体,它对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极重要的作用。然后,说明核酸由C、H、O、N、P等化学元素组成,也是一种高分子化合物;核酸的基本组成单位是核苷酸;核酸可以分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两大类。
本节教材的最后一段指出,任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动,只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象。这里也体现了辩证唯物主义的观点。
在本章中,为了配合学习有机化合物的内容,安排了学生实验《生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定》,主要是根据某些化学试剂,能够分别使生物组织中上述三种有机化合物,产生特定的颜色反应,来鉴定生物组织中有还原糖、脂肪和蛋白质的存在。
二本章与其他章的联系
1.本章是绪论后的开篇章,所讲内容是最基础的知识,因此与后面的各章都有密切关系,是学习好其他各章的基础,教学中要注意前后知识的联系。
2.组成生物体的化学元素和化合物的知识,是讲述第二章《生命活动的基本单位──细胞》的重要基础。例如,讲述细胞膜的结构和功能,会用到磷脂、蛋白质等知识。
3.第三章《生物的新陈代谢》,与本章联系十分紧密。例如,讲述植物的物质代谢时,要用到酶、水、大量元素、微量元素等知识;在讲到人和动物的物质代谢时,要用到糖类、脂质和蛋白质的知识。
4.第四章《生命活动的调节》在讲到激素的调节作用时,要用到蛋白质等知识。
5.第六章《遗传和变异》在讲到生物体的遗传性和变异性时,有关蛋白质和核酸的知识,是重要的基础知识。
【摘要】
目的探讨川芎嗪对血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导血管平滑肌细胞(VSMC)中血小板源生长因子(PDGF)表达的影响。方法培养大鼠主动脉VSMC,以 10-7mol/L AngⅡ刺激作为AngⅡ组 ,AngⅡ刺激前分别应用不同浓度川芎嗪预处理做为高、中、低剂量组,以正常的VSMC为对照组,测定VSMC增殖活度,免疫细胞化学法检测培养24h时VSMC PDGF-B的表达。结果AngⅡ组VSMC增殖活度与 PDGF-B表达显著高于对照组(P
【关键词】 川芎嗪 血管紧张素Ⅱ 血管平滑肌细胞 血小板源生长因子
经皮冠状动脉腔内成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty,PTCA)后再狭窄一直是冠心病治疗领域的一大难题,血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)异常增殖是PTCA术后再狭窄的一个重要病理改变[1]。有文献报道,血管紧张素II(angiotensin II,AngⅡ)、血小板源生长因子(platelet-derived growth factor, PDGF)在VSMC增殖中作用明显[2,3]。本研究以体外原代培养的大鼠主动脉平滑肌细胞为模型,观察AngⅡ与PDGF-B表达的关系以及川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)对其影响,探讨TMP对VSMC增殖的作用机制。
1 材料与方法
1.1 动物及试剂
体重120~150 g的健康雄性SD大鼠 (河南省实验动物中心)。盐酸川芎嗪注射液(无锡市第七制药公司),DMEM培养基干粉(Sigma)、细胞培养器材、胎牛血清、胰蛋白酶购自华美生物工程公司;AngⅡ(Merck公司),PDGF-B抗体(博士德),sm-actin免疫试剂盒(Santa Cruz),其它试剂为分析纯产品。
1.2 细胞培养与鉴定
将大鼠断头处死,无菌条件下迅速打开胸腔,取出胸主动脉,按组织贴块法在细胞培养箱内以含20%胎牛血清的DMEM培养。光镜下以及倒置相差显微镜下观察细胞呈梭形,生长至融合状态时呈现特有的峰与谷特点,同时经sm-actin免疫细胞化学染色鉴定,细胞纯度达95%以上。选择4-6代VSMC进行实验。
1.3 实验分组
①对照组(control):不加特殊试剂,仅给予无血清DMEM培养;②AngII组:AngII 10-7mol/L培养;③TMP低剂量组:20 mg/L TMP预孵育30 min后,加AngⅡ培养;④TMP中剂量组:200 mg/LTMP预孵育30 min,加AngⅡ培养;⑤TMP高剂量组:2 000 mg/L TMP预孵育30 min,加AngⅡ培养。
1.4 检测细胞增殖活度
采用MTT法。按上述方法接种于96孔培养板中培养48 h后终止,换无血清DMEM培养24 h,分组(同前)继续培养24 h,每孔加入MTT溶液20 μl,吸去培养上清液,每孔加入150 μl二甲基亚砜振荡;选择490 nm波长,在酶标仪上测定各孔吸光度值(A值)。
1.5 免疫细胞化学法检测
PDGF-B的表达0.25%胰蛋白酶消化制备细胞悬液,调整细胞密度为5×104/L,接种于内置有盖玻片的6孔培养板中培养48 h,无血清DMEM培养24 h,分组(同前)继续培养24 h。培养细胞爬片用PBS冲洗3次,4%多聚甲醛固定15 min,0.3%过氧化氢中孵育10 min;滴加复合消化液后滴加封闭血清,37℃,30 min,滴加PDGF-B一抗(1∶200),4℃过夜,滴加二抗工作液,37℃孵育30 min;滴加SABC,37℃孵育30 min。DAB 显色,中性树胶封片。
1.6 计算机图像分析
每一张涂片400倍显微镜下随机选择5个视野,计算其平均灰度值,数值越大表示抗原表达量越小。
1.7 统计学处理数据用±s表示
计算机统计软件分析SPSS11.0,采用One-way ANOVA分析,两两比较LSD检验。
转贴于
2 结 果
2.1 TMP对AngⅡ刺激的VSMC增殖活度的影响
AngⅡ组细胞增殖活度明显高于对照组(P
2.2 TMP对AngⅡ诱导的VSMC PDGF-B表达的影响
显微镜下观察,PDGF-B阳性表达为VSMC胞浆与胞核呈棕黄色反应,主要为胞浆表达。与对照组相比,AngⅡ刺激24h后,VSMC表达PDGF-B显著增强(P
3 讨论
TMP是从中药川芎中分离提纯的有效成分,其化学结构为四甲基吡嗪。广泛用于高血压病、冠心病等的防治。研究表明TMP具有扩张冠状动脉、抗凝、抗血小板聚集、抗心肌缺血/再灌注损伤降低血压、降低肺动脉高压以及抑制血管平滑肌细胞增殖等多种心血管药理作用[4]。TMP可能通过抑制VSMC增殖发挥抗血管再狭窄作用,但其具体分子机制尚不清楚。
我们先前的研究表明[5],血管损伤后再狭窄时血浆AngⅡ水平显著升高,血管壁PDGF-B表达显著增强。PDGF是由血小板、平滑肌细胞等分泌的一种糖蛋白,其家族目前至少有4个亚基,即PDGF-A,PDGF-B,PDGF-C,PDGF-D。其中由PDGF-A,PDGF-B形成的同源二聚体具有强烈的促进有丝分裂及细胞趋化作用,在体外可刺激心肌细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞等多种类型细胞的肥大或增殖。PDGF与其膜表面受体结合,激活受体的内源性酪氨酸激酶活性,通过磷酸化胞浆中的信号分子,最终将信息传递到核内,导致VSMC增殖[6]。
本实验结果显示,AngⅡ诱导的VSMC PDGF-B表达水平显著高于对照组,同时VSMC增殖活度增强。提示AngⅡ可以通过上调PDGF-B表达、增强PDGF-B介导的细胞信号通路进一步促进血管平滑肌细胞增殖;不同剂量的TMP作用后,AngⅡ诱导的VSMC PDGF-B表达水平显著下调,VSMC增殖活度显著减弱。说明TMP能抑制AngⅡ诱导的血管平滑肌细胞增殖,该效应与抑制PDGF-B表达有关;在相同培养时间内,随着TMP浓度增加,细胞增殖活度及PDGF-B表达水平逐渐降低,说明TMP的抑制作用具有量效关系。
综上所述,川芎嗪对AngⅡ诱导的VSMC增殖有显著抑制作用,其作用机制与抑制PDGF介导的信号转导有关。
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[关键词] 降钙素原;急性白血病;中性粒细胞缺乏;细菌感染
[中图分类号] R446.11 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2013)04(c)-0111-03
急性白血病化疗后中性粒细胞缺乏患者,感染患病率高达50%~80%[1],严重的感染已成为患者死亡的主要原因之一。但目前反映感染的敏感标志物很少[2],血培养阳性率仅有10%~20%,且病原菌分离、培养时间长,如血沉、C-反应蛋白等传统反映炎症的指标,对感染的诊断没有明显的特异性[3]。降钙素原(procalcitionin,PCT)是降钙素的前驱蛋白,也是粒细胞缺乏早期合并严重细菌感染的一个敏感且特异的指标。目前血清PCT在急性白血病化疗后粒细胞缺乏患者合并细菌感染的诊疗及预后判断的相关报道较少。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择47例于2011年12月~2012年12月在本院血液科住院的急性白血病化疗后中性粒细胞缺乏合并细菌感染的患者。其中,男性26例,女性21例;年龄18~72岁,中位年龄44岁。急性髓系白血病34例、急性淋巴细胞白血病11例、慢性粒细胞白血病急粒变2例。美国感染性疾病协会(the Infectious Diseases Society of America,IDSA)感染性发热标准的定义[4]:(1)中性粒细胞缺乏:中性粒细胞
1.2 分组
根据急性白血病化疗后粒细胞缺乏并发感染患者的症状、体征、病原微生物、影像学检查及抗生素治疗效果疗效,将研究对象分为血培养阳性组(微生物确诊组)18例和血培养阴性组(临床诊断组)29例。血培养阳性组是指血培养至少 1次阳性,凝固酶阴性的金黄色葡萄球菌及棒状杆菌属要求2次阳性;根据血培养结果,血培养阳性组患者又分为G-菌感染组13例和G+菌感染组5例。血培养阴性组(临床诊断组)是指具备细菌感染的临床表现且有细菌感染的症状、体征,影像学检查发现感染灶,抗生素治疗有效,但血培养阴性。
1.3 方法
1.3.1 PCT浓度的检测:患者均抽取静脉血2 mL,采血清为标本,应用胶体金技术,试剂采用LIAISON全自动荧光免疫分析仪,其结果分为四个等级分别为
1.3.2 其他检查方法:所有患者当体温高于38.5℃时,均作3次血培养。血培养方法:抽取肘正中静脉血5 mL,采用法国BACT/ALER培养基、BACT/ALERT-3D型血培养仪。有呼吸系统症状或体征的患者并行胸部 64排CT 检查。
1.4 统计学处理
采用SPSS 16.0统计软件,组间PCT值比较采用χ2检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。有序多分类资料的比较采用秩和检验,检验水准α = 0.05。
2 结果
2.1 急性白血病化疗后中性粒细胞缺乏合并细菌感染患者血清PCT测定结果
47例中培养阳性组血清PCT水平明显高于血培养阴性组,61.1%为阳性、强阳性。而血培养阴性组血清PCT 34.4%为弱阳性、阳性。两组比较差异有统计学意义(P < 0.05)。见表1。
2.2 血清PCT在急性白血病患者化疗后中性粒细胞缺乏合并不同细菌感染测定结果
G-菌感染组13例,G+菌感染组5例;G-菌感染组较G+菌感染组 PCT明显升高(P < 0.05)。见表 2。
2.3 3例重症患者血清PCT浓度动态观察
3例重症患者血清PCT浓度动态观察如图1。
3 讨论
细菌感染是急性白血病患者在化疗后粒细胞缺乏期发生临床急危重者的高危因素之一。严重的细菌感染,如败血症、脓毒血症可导致死亡率明显升高,进而影响白血病患者的长期无病生存。早期诊断、及时治疗对其预后至关重要。目前传统炎症指标如体温、ESR、CRP因受多种因素的影响对感染缺乏特异性,部分严重感染者,甚至可以观察到低体温的现象[4]。PCT自1993年发现以来,已证实能提示在多种疾病合并感染时升高。但目前血清PCT在急性白血病化疗后粒细胞缺乏患者合并细菌感染的诊疗及预后判断的相关报道较少。
PCT是降钙素的缩氨酸前体蛋白,生理情况下,是由甲状腺C细胞产生。健康人的血清PCT水平极低(0.1~0.5 ng/mL)。细菌感染时,PCT持续升高,严重的细菌感染时可升高达10~100 ng/mL[5]。目前认为血清PCT细菌感染时,在炎症反应诱导的趋化功能、转变一氧化氮合酶、细胞因子的趋化等多种因素作用下持续升高[5]。血清PCT非常稳定,在循环中被特异性的蛋白酶降解的半衰期是25~30 h,感染时容易被检测,且不易受恶性肿瘤本身的影响[6],是早期预测感染的可靠指标。
本实验提示,培养阳性组PCT水平明显增高,较血培养阴性组差异有统计学意义(P < 0.05);G-菌感染组较G+菌感染组的PCT值增高(P < 0.05);细菌感染患者,PCT水平随着感染加重逐渐增高,经有效抗感染治疗后,逐渐下降。说明PCT阳性对感染程度有提示作用,在败血症时PCT明显增高,且G-菌感染所致败血症可能性更大,这与Charles PE等[7]研究结果一致。对症状不典型、病情变化快的中性粒细胞缺乏患者,感染早期采用快速半定量方法监测血清 PCT水平,不但对感染的严重程度及抗感染治疗的疗效做出判断,还能有效区分革兰阳性菌与革兰阴性菌感染[8],从而指导临床抗生素的合理应用。对于急性白血病化疗后中性粒细胞缺乏患者,血清PCT是反映细菌感染的一个简便可靠、敏感特异的检测指标。
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一、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸四者之间的关系
某些从属性概念时,引进数学集合可以帮助学生理解其内在的联系。例如讲述染色体、DNA、基因以及脱氧核苷酸四者之间关系时,不妨按图1所示,将四者定为A、B、C、D四个集合。
①因为DNA和蛋白质是组成染色体的主要成分,所以DNA是染色体的子集,DNA的补集为蛋白质。
②因为基因是有遗传效应的DN段,所以基因是DNA的子集,基因的补集为无意义的DN段,即空白段。
③因为基因是由成百上千个脱氧核苷酸按特定顺序排列而成,所以脱氧核苷酸是基因的子集(如图1)。
A.表示染色体。B.表示DNA。C.表示基因。D.表示脱氧核苷酸。
二、生存斗争、种间斗争、种内斗争、竞争之间的关系
将四者分别定为A、B、C、D四个集合。
①因为生存斗争是指生物与生物之间以及生物与无机环境之间而发生的斗争。生物与生物之间的斗争包括同种生物个体之间的斗争即种内斗争和不同种生物之间的斗争即种间斗争。所以,B是A的子集,C也是A的子集。B与C并集的补集为生物与无机环境之间的斗争。
②因为两种生物生活在一起,相互争夺资源和空间等,这种现象叫作竞争,所以D是B的子集,D的补集为寄生、捕食(如图2)。
三、蛋白质、激素、酶之间关系
①绝大多数酶是蛋白质类化合物,还有少数RNA。所以,1集合多数在2集合里面。
②激素种类很多,有的是固醇类,有的是多肽或蛋白质,有的是氨基酸或脂肪酸类的衍生物。所以,3集合少数在2集合里面。因此,蛋白质、激素、酶之间关系可以用集合图形表示(如图3,1、2、3分别表示酶、蛋白质、激素)。
四、组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素,常见的主要有二十多种,根据在生物体内含量不同分为两大类:
①大量元素(占生物体总重量万分之一以上的元素):C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg ,其中C、H、O、N、P、S是组成细胞的主要元素。
②微量元素(是生物生活所必需的,但需要量很少):Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo。
磷在足量的氯气中燃烧,生成五氯化磷白色固体,可以观察到的现象是有大量的白烟。磷在少量的氯气中的燃烧,生成三氯化磷的液体,在气体中是小液滴的形式,能够观察到的现象也是有大量的白雾。烟雾是大量细小固体颗粒与大量细小液滴同时分散在气体中形成的混合物,观察到的现象是产生白色烟雾。
磷第15号化学元素,处于元素周期表的第三周期。磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有生理上的化学反应。磷还是使心脏有规律地跳动、维持肾脏正常机能和传达神经刺激的重要物质。没有磷时,烟酸(又称为维生素B3)不能被吸收;磷的正常机能需要维生素D(维生素食品)和钙(钙食品)来维持。
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镭是一种具有很强的放射性的元素,在化学元素周期表中位于第7周期,第IIA族,原子序数88。纯的金属镭是几乎无色的,但是暴露在空气中会与氮气反应产生黑色的氮化镭。镭的所有同位素都具有强烈的放射性,当镭衰变时,会产生电离辐射,使得荧光物质发光。
用途:镭能放射出α和γ两种射线,并生成放射性气体氡。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌。因此,常用来治疗癌症等。此外,镭盐与铍粉的混合制剂,可作中子放射源,用来探测石油资源、岩石组成等。镭是原子弹的材料之一。老式的荧光涂料也含有少量的镭。中子轰击镭225可以获取锕。用镭同位素寻找古河道中的铀。
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二、教学目的
1.组成生物体的水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸这几种化合物的化学元素组成、在细胞内的存在形式和重要的功能(C:理解)。
2.组成生物体的无机化合物和有机化合物是生命活动的基础(C:理解)。
3.各种化合物只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象(A:知道)。
三、重点和难点
1.教学重点
组成生物体的无机化合物和有机化合物的化学元素组成,各种化合物在细胞中的存在形式和重要功能。
2.教学难点
(1)蛋白质的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位、分子结构和主要功能。
(2)核酸的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位和重要功能。
四、教学建议
本节的教学内容较多而时间又较紧,教师要注意合理分配时间,突出重点和难点。建议教师对水、无机盐、糖类和脂质的内容安排1课时,蛋白质和核酸的内容安排1课时,学生实验用1课时。
在本节教学的开始,教师可以利用教材中讲到的细胞内各种化合物的含量表,从整体上概括出构成细胞的化合物;指出生命的物质基础,是以蛋白质和核酸为主体的多分子体系。,全国公务员共同天地
在讲授无机化合物水时,可以从水在细胞、组织中两种存在形式的分析入手,引出水的作用。引导学生理解水的含量与生命活动的状态密切相关。在讲述水时,要注意渗透出两种形式的水存在着动态转化,不能截然分开。如果能恰当地运用生活常识,说明水的存在状态和作用,将会更吸引学生,使学生加深对水的认识。
关于无机盐的教学,可以从学生已知的知识中提出问题,通过简明的分析,使学生懂得无机盐的存在形式和作用。例如,为什么在观察动物和人的细胞时,要用一定浓度的生理盐水?为什么长期缺乏铁会出现缺铁性贫血?从这些问题的分析过程中,归纳出无机盐对维持细胞形态、参与重要的物质组成等作用。
关于糖类的教学,应该尽量联系学生生活中经常接触的糖类物质,提高学生的学习兴趣,增加感性认识。在本节教学中,要注意适当突出后边将要应用的糖类知识,这样可以为进一步的学习打下知识基础。通过讲述糖类的水解作用,使学生理解单糖、二糖、多糖三者的区别和联系。关于糖类的作用,既要突出它是生命系统赖以维持的主要能源物质,又要点出它是细胞许多结构中不可缺少的成分。
关于脂质的教学,似乎可以渗透储存脂质(脂肪)、结构脂质(磷脂等类脂)、功能脂质(固醇)的提法,这样有利于学生对不同脂质的作用特点的理解。在学生条件较好的学校,可以分析一下磷脂分子的特点,为学习细胞膜的结构打下基础。
蛋白质的内容是本节教学的重点和难点。教师在讲述蛋白质的组成和结构时,可以按照以下教学思路来设计教学过程:①通过列举水、葡萄糖、几种蛋白质的相对分子量,使学生认识到蛋白质属于生物大分子;②指出对生物大分子结构的研究,常采取分层次认识的方法;③对蛋白质的组成和结构的教学,可从有关元素、基本单位──氨基酸、肽、肽链间的结合和卷曲、折叠而成的空间结构等几个层次逐步深入。
在讲述氨基酸时,可以从甲烷、乙酸、甘氨酸渐渐引入。随着羧基(-COOH)、氨基(-NH2)的出现,指出它们的化学特性。在认识了甘氨酸的基础上,再进一步变换R基,认识几种其他氨基酸。最后,归纳总结出氨基酸的共同点和区别。
在讲述肽时,要注意讲清缩合、肽键、二肽、多肽和肽链的概念。要指出每种多肽都具有特定的氨基酸种类、数目和排列顺序,这种特点决定着肽链的空间结构,从而为学生理解多肽间的区别和蛋白质的多样性打下基础。
对于蛋白质的空间结构,教师不必详细讲述,可以让学生通过对教材中某种胰岛素空间结构示意图的观察,了解蛋白质具有一定的空间结构就可以了。但是应该对学生指出,蛋白质的生理作用依赖于自身特定的空间结构。
在讲述蛋白质的功能时,应该注意从列举典型的、易于理解的例子中,概括出蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要成分和在生命活动中发挥的重要作用。
另外,关于蛋白质结构内容的教学,要充分利用剪贴图、投影片和教材中的示意图,来帮助学生理解动态的、抽象的知识内容。
关于核酸的教学,要注意处理好与《遗传与变异》一章有关内容的联系。本节对核酸化学元素的组成和基本组成单位的认识,可以从介绍分析生物大分子的方法入手,使学生初步了解核酸分子的元素组成、基本单位──核苷酸和多核苷酸链。应指出DNA和RNA两类核酸在组成上的区别和DNA的主要作用。
在本章的最后,教师要强调说明,任何一种化合物或几种化合物的混合都不能完成生命活动。细胞内的各种化合物必须按照一定的方式组成特定的结构,才能在生命活动中发挥作用。
五、参考答案
复习题一、③,①,④,②。
二、1.(A);2.(A);3.(D)。
三、1.因为这两种蛋白质的分子结构不同(即氨基酸的种类不同,排列次序不同,空间结构不同),所以它们的功能也不相同。
2.细胞内的各种化合物必须按照一定方式组成特定的结构,才能在生命活动中发挥作用。
旁栏思考题老年人容易发生骨折是因为随着年龄的增长,机体代谢发生变化而导致骨质疏松造成的。骨质疏松主要是缺少了骨的重要成分碳酸钙。
临床上医生给病人点滴输入葡萄糖液,可以起到给病人提供水、营养和增加能量的作用。因为葡萄糖氧化分解时释放大量的能量,可以供给病人生命活动的需要,有利于早日康复。此外,细胞中水的含量最多。病人维持各项生命活动,绝对不能缺少水。
实验讨论题实验一1.某些化学试剂与生物组织中的有关有机化合物发生一定的化学作用后,能够生成新的化学物质,而这种化学物质是有固定的颜色的。根据实验中所产生的特定的颜色反应,如砖红色、橘黄(或红)色、紫色,可以分别鉴定生物组织中有糖、脂肪、蛋白质的存在。
六、参考资料
细胞的化学组成细胞中各种化合物的平均值如下表(表1-1):
表1-1细胞中各种化合物的平均值
化合物
质量分数%
平均相对
分子质量
种类
水
85.0
1.8×10
游离形式的水和结合形式的水
蛋白质
10.0
3.6×104
清蛋白、球蛋白、组蛋白、白等
DNA
0.4
1.0×106
RNA
0.7
4.0×105
脂质
2.0
7.0×102
脂肪、磷脂等
糖类及其
他有机物
0.4
2.5×102
单糖、二糖、多糖等
其他
无机物
1.5
5.5×10
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、
Cl-、SO42-、PO43-等
在组成细胞的各种化合物中,水是含量最多的物质,是生命活动的最重要的介质。地球表面出现了液态水时,才具备了生命发生的条件。但是,只有当原始地球的物质经过漫长的演变,出现了原始的核酸和蛋白质并且组合在一起,表现出原始的新陈代谢时,才开始出现原始的生命现象,产生了原始的生命。恩格斯早在一百多年前就已提出“生命是蛋白体的存在方式”。现代生物科学认为,承担生命的“蛋白体”主要是核酸和蛋白质的整合体系。因此说,细胞的主要成分是蛋白质和核酸。
水在生物体和细胞内的存在状态
1.结合水吸附和结合在有机固体物质上的水,主要依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成亲水胶体。多糖、磷脂也以亲水胶体形式存在。这部分水不能蒸发、不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物。
2.自由水填充在有机固体颗粒之间的水分,可流动、易蒸发,加压力后可析离,是可以参与物质代谢过程的水。
水在生物体内的作用水是生命存在的环境条件,同时也是生活物质本身化学反应所必需的成分。水对于维持生物体的正常生理活动有着重要的意义,因此水是生物体内不能缺少的物质。
1.水是细胞内的良好溶剂生物体内的大部分无机物及一些有机物,都能溶解于水。水是物质扩散的介质,也是酶活动的介质。细胞内的各种代谢过程,如营养物质的吸收,代谢废物的排出,以及一切生物化学反应等,都必须在水溶液中进行。
2.水的其他作用①由于水分子的极性强,能使溶解于其中的许多种物质解离成离子,这样也就有利于体内化学反应的进行。②由于水溶液的流动性大,水在生物体内还起到运输物质的作用,将吸收来的营养物质运输到各个组织中去,并将组织中产生的废物运输到排泄器官,排出体外。③水的热容大,1g水从15℃上升到16℃时需要4.18J热量,比同量其他液体所需要的热量多,因而水能吸收较多的热而本身温度的升高并不多。水的蒸发热较大,1g水在37℃时完全蒸发需要吸热2.40kJ,所以人蒸发少量的汗就能散发大量的热。再加上水的流动性大,能随血液循环迅速分布全身,因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。④水还有作用。⑤对植物来说,水能保持植物的固有姿态。由于植物的液泡里含有大量的水分,因而可以维持植物细胞的形态而使枝立,便于接受阳光和交换气体,保证正常的生长发育。⑥对生物体的生命活动起重要的调控作用。生物体内水含量的多少以及水的存在状态的改变,都影响着新陈代谢的进行。一般情况下,生物体内的含水量在70%以上时代谢活跃;含水量降低,则代谢不活跃或进入休眠状态。当自由水比例增加时,生物体的代谢活跃,生长迅速;而当自由水向结合水转化较多时,代谢强度就会下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
无机盐无机盐在细胞中的含量虽然不多,却是生命活动所必需的。如果将一块组织放在蒸馏水中,从细胞中去掉盐类,该组织就会死亡。许多无机盐在细胞中呈离子状态存在。无机盐在生物体和细胞中的作用主要有以下几点。
1.是构成细胞或构成生物体某些结构的重要成分。
2.参与并调节生物体的代谢活动。有些无机离子是酶、激素或维生素的重要成分。例如,含锌的酶最多,已知有70多种酶的活性与锌有关;钴(Co)是维生素B12的必要成分,参与核酸的合成过程;铁(Fe)参与组成血红蛋白、细胞色素等,参与氧的运输和呼吸作用中的电子传递过程等。
3.维持生物体内的平衡。体内平衡是使细胞具有稳定的结构和功能,使生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂,情况多变。其中的3个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。
(1)渗透压平衡:细胞内外的无机盐的含量是维持细胞渗透压的重要因素。
(2)酸度平衡(即pH平衡):pH调节着细胞的一切生命活动,它的改变影响着细胞组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。例如,各种蛋白质对于pH的改变非常敏感,人体血浆pH降低0.5时,人就立即发生酸中毒。无机离子如HPO42-/H2PO4-和H2CO3/HCO3-等,组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
(3)离子平衡:动物细胞内外的Na+/K+/Ca2+的比例是相对稳定的。细胞膜外Na+高、K+低,细胞膜内K+高、Na+低。K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差,是使细胞保持反应性能的重要条件。此外,在细胞膜外Na+多、Ca2+少时,神经细胞就会失去稳定性,对于外来刺激就会过于敏感。
糖类的分布和功能糖类是生物体的主要能源物质和重要的组成成分,在自然界中分布极广,几乎所有的动物、植物、微生物的体内都有它,尤以存在于植物体内的为最多,约占植物体干重的80%。在植物体内,构成根、茎、叶骨架的主要成分是纤维素多糖。在植物种子或果实里的主要储存物质,如淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖等都属于糖类。在动物血液中的血细胞内,也有葡萄糖或由葡萄糖等单糖缩合成的多糖存在,在肝脏、肌肉里的多糖是糖元。人和动物的组织器官中所含的糖类,不超过身体干重的2%。微生物体内的含糖量约占身体干重的10%~13%,其中有的呈游离状态,有的与蛋白质、脂肪结合成复杂的物质,这些物质一般存在于细胞壁、黏液或荚膜中,也有的形成糖元或类似淀粉的多糖存在于细胞质中。
糖类的功能有以下几点。(1)糖类是生物体的主要能源和碳源物质:糖类物质可以通过分解而放出能量,这是生命活动所必需的。糖类还可以在生物体内转化成其他化合物(如某些氨基酸、核苷酸、脂肪酸等),并提供碳原子和碳链骨架,是构成组织和细胞的成分。(2)糖类与生物体的结构有关:纤维素和壳多糖都不溶于水,有平坦伸展的带状构象,并且堆砌得很紧密,所以它们彼此之间的作用力很强,适于作强韧的结构材料。纤维素是植物细胞壁的主要成分。壳多糖是昆虫等生物体外壳的主要成分。细菌的细胞壁由刚性的肽聚糖组成,它们保护着细胞膜免受机械力和渗透作用的损伤。细菌的细胞壁还使细菌具有特定的形状。(3)糖类是储藏的养料:糖类以颗粒状态储存于细胞质中,如植物的淀粉、动物肝脏和肌肉中的糖元。(4)糖类是细胞通讯识别作用的基础:细胞表面可以识别其他细胞或分子,并接受它们携带的信息,同时细胞也通过表面上的一些大分子来表现其本身的活性。细胞与细胞之间的相互作用,是通过一些细胞表面复合糖类中的糖和与其互补的大分子来完成的。(5)糖类具有保护作用:黏膜分泌的黏液中有黏稠的黏多糖,可以保护的表面。关节腔的滑液就是透明质酸经过大量水化而形成的黏液。
磷脂和糖脂磷脂是构成生物膜的主要成分。它广泛分布在动植物组织中。磷脂在动物体内多存在于脑和神经组织中,在心脏和肝脏中的含量也不少;植物的种子中含磷脂也比较多,如大豆种子的磷脂达2%。磷脂大多不溶于丙酮,不溶于水,但像亲水胶体一样,能在水中膨胀并形成乳状液或胶体溶液。磷脂的种类很多,有卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂等。
卵磷脂又称蛋黄素,大量存在于各种动物的组织和器官中,尤其在蛋黄、脑、肾上腺、红细胞中的含量较多。蛋黄中卵磷脂的含量可达8%~10%。许多种种子,如大豆、向日葵的种子也含有卵磷脂。
糖脂是一类具有一般脂质溶解性质的含糖脂质,包括脑糖脂、神经节糖脂、甘油醇糖脂等。
磷脂和糖脂都是构成生物膜的磷脂双分子层结构的基本物质,也是某些生物大分子化合物(如脂蛋白和脂多糖)的组成成分。
类固醇和固醇类固醇又称“甾族化合物”,是环戊烷多氢菲类化合物的总称,一般具有重要的生理作用,在自然界广泛分布,也有人工合成的。类固醇的主要种类和分布情况如下。
1.自然界存在的
(1)固醇类。固醇又称“甾醇”,是含羟基的环戊烷骈全氢菲类化合物的总称,以游离状态或同脂肪酸结合成酯的状态存在于生物体内,最重要的有胆固醇、豆固醇和麦角固醇(表1-2)。
表1-2固醇的主要种类和分布情况
类别
固醇名称
分布
动物固醇
胆固醇
脊椎动物体内
7-脱氢胆固醇
皮肤和毛发内
粪固醇
动物粪便中
植物固醇
麦固醇
麦芽中
豆固醇
大豆中
谷固醇
高等植物中分布很广
酵母固醇
麦角固醇
麦角、酵母菌和毒菌内
(2)固醇衍生物。常见的有:强心苷,如洋地黄毒素,存在于洋地黄植物的叶中,是一种强心药;蟾毒素,是蟾蜍分泌的毒素,可作药用;胆酸、胆汁酸组成的胆汁;肾上腺皮质激素、昆虫的蜕皮激素、性激素(包括雌激素、孕激素和雄激素等),能调节动物和人体的新陈代谢及生殖、发育等生理活动。此外,维生素D有利于机体对钙、磷的吸收。肾上腺皮质激素、胆酸、性激素、维生素D等物质,在人体内都可以由胆固醇转化而来。
2.人工合成的类固醇药物如抗炎剂、促蛋白合成类固醇、口服避孕药等。
氨基酸的R基团每个氨基酸都有一个R基,R基也叫侧链基团,不同氨基酸的R基是不同的。例如,甘氨酸的R基只是一个氢原子;有些氨基酸的R基属于烃基;有些则含有某种官能团,如羟基(—OH)、巯基(—SH)、氨基(—NH2)、羧基(—COOH)等。
根据氨基酸所连接的R基化学结构的不同,可以将氨基酸分成脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸、杂环亚氨基酸四大类。
甘氨酸惟一不含有不对称碳原子的最简单的非必需氨基酸。广泛存在于蛋白质中。
丙氨酸即L-α-氨基丙酸。一种属于丙酮酸代谢体系的非必需氨基酸。
蛋白质分子的结构通常将蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构(图1-1)。
图1-1蛋白质分子的一、二、三、四级结构示意图
1.蛋白质的一级结构:又称为初级结构或化学结构,是指蛋白质分子中,由肽键连接起来的各种氨基酸的排列顺序。目前可以运用氨基酸自动分析仪和氨基酸顺序自动分析仪,对蛋白质的一级结构进行测定。
2.蛋白质的二级结构:蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。近些年来,通过研究知道,蛋白质分子的多肽链本身一般不是全部以松散的线形分子状态存在于生物体内的,而是部分卷曲、盘旋成螺旋状(一般呈所谓α螺旋),或折叠成片层状(又称β折叠),或呈β回折(发夹回折、U形转折),或呈无规则卷曲。蛋白质的二级结构主要依靠氢键来维持结构的稳定性。
3.蛋白质的三级结构:具有二级结构的肽链,按照一定方式进一步卷曲、盘绕、折叠成一种看来很不规则,而实际上有一定规律性的三维空间结构,叫做三级结构。这些肽链所以会卷曲、盘绕、折叠,主要是因为肽链的侧链之间的相互作用。
4.蛋白质的四级结构:具有三级结构的蛋白质分子,通过一些非共价键结合起来,而成为具有生物功能的蛋白质大分子,就是蛋白质的四级结构。构成蛋白质功能单位的每条肽链,称为亚基。亚基虽然只具有二、三级结构,但是在单独存在时并没有生物活力,只有完整的四级结构才具有生物活力。例如,磷酸化酶是由2个亚基构成的,马血红蛋白是由4个不同的亚基(2个α肽链,2个β肽链)构成的,谷氨酸脱氢酶是由6个相同的亚基构成的。
有些蛋白质分子只有一、二、三级结构,并无四级结构,如肌红蛋白、细胞色素c、核糖核酸酶、溶菌酶等。另一些蛋白质则一、二、三、四级结构同时存在,如血红蛋白、谷氨酸脱氢酶等。
调节生理活动的许多激素是蛋白质从化学本质上看,人和动物的激素可以分为4类:①氨基酸衍生物激素(如甲状腺激素、肾上腺素、血清血管收缩素);②肽和蛋白质类激素(如脑垂体激素、胰岛素、甲状旁腺素、生长素和促肾上腺皮质激素);③类固醇激素(如肾上腺皮质激素、性激素);④脂肪酸衍生物激素(如前列腺素)。
肽和蛋白质类激素,包括许多种激素。下面重点介绍胰岛素、生长素和促肾上腺皮质激素。
1.胰岛素:胰岛素是胰腺内的胰岛β细胞,全国公务员共同天地所产生的一种激素。胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质,在有锌和其他金属离子存在时,胰岛素分子可以围绕这些离子形成聚合体。在调节糖类、脂肪和蛋白质的代谢中具有十分重要的作用。
【关键词】 乙型肝炎; 慢性; 肠源性内毒素血症; 细胞因子
Change of Immunological Cytokines Expression in Chronic Hepatitis B Patients with Intestinal Endotoxemia/WANG Jian-hong,LI Hong,ZHAO Long-feng.//Medical Innovation of China,2014,11(12):020-022
【Abstract】 Objective:To investigate the change of the Treg/Th17-related cytokines in chronic hepatitis B patients with intestinal endotoxemia.Method:The serum levels of Treg/Th17-related cytokines and endotoxin(ET)in 80 patients with chronic hepatitis B(CHB) and 20 healthy controls(NC) were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).According to serum ET levels,all CHB patients were divided into two groups: ET positive and ET negative.Result:Compared to NC,the serum concentration of IL-10,TGF-β,IL-6,IL-17,IL-23 were all significantly increased in CHB patient groups(Z=5.265,6.859,6.894,5.028,6.877,all P
【Key words】 Hepatitis B; Chronic; Intestinal endotoxemia; Cytokines
First-author’s address:Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China
doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2014.12.007
乙型肝炎病毒(HBV)是一种在世界范围广泛流行、严重危害人类健康的传染病[1]。HBV感染后致肝脏损害主要由机体对HBV免疫应答介导[2]。目前,HBV感染后慢性化进程中免疫应答的确切机制还不清楚,但可以肯定的是细胞免疫在其中起重要作用。调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)、Th17细胞是近年来新发现的两类免疫调节细胞,两者密切相关,来源与同一初始CD4+ T淋巴细胞群,在分化和功能上既相互联系,又相互制约[3]。Treg/Th17细胞失衡可导致多种慢性感染性疾病、自身免疫疾病及肿瘤等的发生、发展。已有研究报道,慢性乙型肝炎(CHB)患者体内亦存在Treg/Th17失衡,参与HBV感染慢性化的进程[4-5]。笔者前期研究发现,CHB患者体内长期持续患有肠源性内毒素血症(intestinal endotoxemia,IETM)时可以导致机体的免疫功能低下,造成HBV难以清除[6]。那IETM与Treg/Th17平衡关系如何呢?本研究通过检测内毒素水平,将CHB患者分为内毒素阳性组和内毒素阴性组,通过比较两组患者外周血Treg、Th17细胞相关细胞因子的的水平,间接探讨IETM中CHB患者外周血Treg/Th17平衡的改变。
1 资料与方法
1.1 一般资料 选取2013年2月-2013年11月在本院住院的80例CHB患者,其中男58例,女22例,年龄18~69岁,平均(30±6)岁。CHB患者诊断均符合《慢性乙型肝炎防治指南》(2010年版)[7],近半年均未服用过抗病毒及免疫调节剂药物,排除其他肝炎病毒感染及其他原因引起的肝损害。同时选取20例健康对照者,男14例,女6例,年龄20~55岁,平均(25±9)岁,肝功能正常,HBV血清学标志物阴性。本研究经本院医学伦理委员会同意,所有患者均签署知情同意书。两组研究对象一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 检测方法 抽取受试对象晨间空腹静脉血1 mL,离心分离血清,-20 ℃保存。待所有样本收集完全后,取冻存血清,ELISA双抗体夹心法检测血浆IL-10、TGF-β、IL-6、IL-17、IL-23及内毒素水平。根据检测的内毒素水平,将CHB患者分为内毒素阳性组和阴性组,内毒素阳性的标准为健康者内毒素水平95%可信区间的上限值36.68 pg/mL,>36.68 pg/mL为内毒素阳性组,≤36.68 pg/mL为内毒素阴性组。
1.3 统计学处理 采用SPSS 13.0软件对所得数据进行统计分析,计量资料用(x±s)表示;采用两个样本比较的Mann-Whitney U检验或多个独立样本比较的Kruskal-Wallis H检验;以P
2 结果
2.1 健康者与CHB患者内毒素、IL-10、TGF-β水平的比较 80例CHB患者中,45例发生IETM,占56.25%。内毒素阳性组与阴性组的年龄、性别比较差异均无统计学意义(P>0.05)。与健康者比较,CHB患者内毒素水平明显升高(P
2.2 健康者与CHB患者IL-6、IL-17、IL-23水平的比较 与健康者比较,CHB患者IL-6、IL-17、IL-23水平均明显升高(Z值分别为6.894、5.028、6.877)。内毒素阳性组IL-6、IL-17、 IL-23水平均较阴性组升高,差异有统计学意义(P
3 讨论
TGF-β不仅是Treg分泌的发挥抑制作用的主要细胞因子,体外研究还表明相对较低浓度的TGF-β主要促进Th17细胞的分化,而高浓度的TGF-β则主要促进Treg的分化而抑制Th17细胞的分化[8]。IL-10是Treg分泌的另一主要细胞因子,它可调控IL-12的产生,进而抑制Th1型细胞免疫反应[3]。有研究表明,CHB患者血浆TGF-β、IL-10水平明显升高,且与病情严重程度密切相关[3]。本研究发现与健康对照组比较,CHB患者TGF-β、IL-10水平亦均明显升高,按内毒素水平分组后,内毒素阳性组二者均明显高于内毒素阴性组,初步提示内毒素可影响CHB患者TGF-β、IL-10的表达水平,二者可能参与了IETM的病变过程。
IL-6联合TGF-β可促进转录因子RORt的表达和STA-T3通路的活化,从而可诱导Th17细胞的分化与增殖[9]。在关于糖尿病的研究中发现,IL-6不仅可诱导Th17细胞的分化与增值,且可以抑制Treg的分化,使Treg/Th17平衡向Th17方向偏移[10]。IL-23属于IL-12家族,主要由mDC细胞分泌,是维持Th17细胞分化及功能发挥的细胞因子,IL-23缺乏使其存活及增殖受限[11]。IL-17是Th7细胞分泌的主要致炎性细胞因子,可诱导内皮细胞、上皮细胞等分泌IL-6、IL-8、前列腺素E2,增强TNF-α的功能及细胞间黏附分子的表达,在炎症性疾病的发生发展中起重要作用[12]。IL-23/IL-17信号通路参与多种炎性疾病,有研究发现慢性乙型肝炎的病变中亦有IL-23/IL-17信号通路的参与[13]。本发现与健康对照组比较,CHB患者血浆IL-6、IL-23、IL-17水平均明显升高,按内毒素水平分组后,内毒素阳性组三者均明显高于内毒素阴性组,初步提示CHB患者IETM时IL-6、IL-23、IL-17的表达水平亦发生了变化,它们亦可能参与了IETM的病理生理过程。
综上所述,本研究发现,CHB患者IETM时与Treg、Th17细胞密切相关的细胞因子表达均升高,初步提示Treg、Th17细胞可能都参与了IETM的病变过程,下一步笔者将直接研究CHB患者IETM时外周血Treg、Th17细胞表达的变化,为通过降低内毒素水平来改善CHB患者病情提供免疫治疗方面的新视角。
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一、利用高中生物教材创设问题情境
利用高中生物教材创设问题情境,不仅能够让枯燥乏味的教学内容变得更加生动有趣,而且能够让学生抱着期待感发现问题和解决问题,从根本上提高生物课堂教学效率。例如在教授生物体的组成元素时,教者可以通过创设问题情境的方式引导学生通过独立分析得出结论。教育者应利用此堂课程的教材内容向学生提出如下几个问题:生物体是由哪几种化学元素组成的?生物与非生物之间有什么相同和不同之处?组成生物体的化学元素含量是否是相同的?生物体中哪些化学元素含量较高、哪些较低?通过这些包含了不同知识要点的问题探讨,会在潜移默化中提高学生对知识的把握程度,并且让整个课堂的气氛变得更加灵活多变,全面提高学生对生物课程的学习兴趣。
二、联系生活实际创设问题情境
如今,伴随我国科技水平的快速提高,生物科学技术开始进入迅猛发展阶段,从而给人们的生活水平与生活习惯带来一定影响。基于此种情况,高中生物课程需要做到与生活实际紧密联系,从学生的日常生活着手全面调动他们对生物课程的学习积极性,学会将课堂中所学习到的理论知识用于对生活难题的解决。大量教学实践证明,教育者如果能够在课堂中引入一些与学生日常生活息息相关的问题情境,那么一方面能够让学生从根本上认识到学习生物课程的现实意义,另一方面能够帮助他们掌握更多实用的生物技能,从而解决出现在生活中的各种现实问题。例如在教授细胞的吸水与失水的相关内容时,教育者就可以向学生提出如下几个问题:请同学们利用自己的学习经验解释植物是怎样吸收水分的?在对树木进行移栽的过程中为什么要将部分枝叶进行摘除?在日常生活中会应用到哪些渗透原理呢?通过这一系列与学生生活息息相关的问题,不仅能够让学生对生物问题产生非常浓厚的兴趣,还能够让他们更加深入地融入生物课堂中。
三、利用教学实验创设问题情境
生物课程的学习需要有大量生物实验作为支持,学生不仅能够在生物实验的过程中发现一些新奇有趣的现象,还能够根据生物问题找到最优解决方法,在这个过程中不断提升学生的思维活跃性。由于高中阶段的学生拥有着较强的好奇心,他们十分渴望接触一些新鲜的事物和问题,生物实验可以让问题情境变得更加直观易懂,从而让高中生的注意力长时间集中在实验活动当中。例如在教授有关甲状腺激素等的研究课程时,学生就可以针对教育者所提出的几点探究问题展开后续实验活动,其中包括实验活动的原理分析、实验材料的收集、试验方法的制定和实验步骤的完成,等等,而后再将最终的实验结果展开深入分析与推理。在整个过程中,学生思维一直处于高度集中且活跃状态,不仅能够主动获取实验过程包含的物理知识,还能够将课堂中的一些分散的知识紧密关联,在脑海中形成一个十分完整的知识网络系统。
四、应用社会热点问题创设情境
二十一世纪,人们的日常生活与社会环境开始与生命科学形成了密不可分的关系,从而让社会中层出不穷的一些热点问题得到更妥善的解决,例如生态环境、农业种植、能源节约和疾病治疗等。此外,高中生的生物学习如果仅仅依靠教材中的知识信息是远远不够的,他们需要在当下的社会活动与时事热点中获得更多生物知识与学习经验。基于此,教育者在日后的生物课堂中应当恰当引入一些当下关注度较高的热点事件,让学生可以逐渐掌握处理问题与自主学习的方法与习惯。