生物学研究热点精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇生物学研究热点，期待它们能激发您的灵感。

篇1

[关键词]肿瘤;中药;肿瘤免疫;细胞自噬;肿瘤干细胞;上皮-间质转化

Current topics on cancer biology and research strategies for

anti-cancer traditional Chinese medicine

CHEN Xiu-ping， TANG Zheng-hai， SHI Zhe， LU Jin-jian， SU Huan-xing， CHEN Xin， WANG Yi-tao*

（State Key Laboratory of Quality Research in Traditional Chinese Medicine， Institute of Chinese Medical Sciences，

University of Macau， Macao 999078， China）

[Abstract]Cancer， an abnormal cell proliferation resulted from multi-factors，has the highest morbidity and mortality among all the serious diseases. Considerable progress has been made in cancer biology in recent years. Tumor immunology， cancer stem cells （CSCs）， autophagy， and epithelial-mesenchymal transition （EMT） have become hot topics of interests in this area. Detailed dissection of these biological processes will provide novel directions， targets， and strategies for the pharmacological evaluation， mechanism elucidation， and new drug development of traditional Chinese medicine.

[Key words]tumor; traditional Chinese medicine; tumor immunology; autophagy; cancer stem cells; epithelial-mesenchymal transition （EMT）

doi：10.4268/cjcmm20151717

肿瘤发病率和死亡率已经超越心脑血管疾病，成为威胁人类健康的“第一杀手”。数十年的研究显示，自给自足的生长信号（self-sufficiency in growth signals）、抗生长信号的钝化（insensitivity to antigrowth signals）、对细胞死亡抵抗（resisting cell death）、无限的复制潜力（limitless replicative potential）、持续的血管生成（sustained angiogenesis）、组织浸润和转移（tissue invasion and metastasis）、避免免疫摧毁（avoiding immune destruction）、促进肿瘤炎症（tumor promotion inflammation）、细胞能量异常（deregulating cellular energetics）、基因组不稳定和突变（genome instability and mutation）是肿瘤的普遍生物学特征^[1]。随着对这些特征的深入了解，多年来一直奉为“圭臬”的以直接杀死肿瘤细胞为导向的抗肿瘤药物研发策略正悄然转变。这也正影响着对传统中药抗肿瘤作用与机制的评价。本文对目前肿瘤研究热点及相关中药研究进展进行评述，以期为抗肿瘤中药研究提供新的方向和策略参考。

1肿瘤免疫与抗肿瘤中药研究

肿瘤免疫治疗是通过激活自身的免疫机能从而达到杀灭癌细胞的一种抗癌疗法。早在18世纪就有感染性疾病对恶性肿瘤有治疗作用的报道。1891年，外科医生William Coley 采用注射一种被称为Coley′s Toxin的灭活细菌混合物以治疗肿瘤^[2]。尽管历经反复和争议，Coley的这种疗法提示激活的免疫系统有能力消除肿瘤，这奠定了现代肿瘤免疫疗法的基础^[3-4]。近年来，肿瘤的免疫治疗发生了里程碑式的改变，已经成为肿瘤治疗一个重要方面。免疫检查点（immune check-point）抑制剂，如抗CTLA-4和抗PD-1/PD-L1单克隆抗体等，在临床上治疗黑色素瘤，取得良好效果，显示出免疫疗法在肿瘤治疗方面的乐观前景^[5]。肿瘤免疫疗法荣膺2013年Science杂志评选的年度十大科技突破之首^[6]。

中药千百年的临床实践积累了丰富的肿瘤治疗经验，在肿瘤的防治方面具有一定的优势^[7]。越来越多的研究成果表明，中药对免疫细胞的功能及免疫反应有显著地调节作用。研究发现，中药及活性成分对淋巴细胞的活化、免疫细胞的趋化移动、抗原递呈树突状细胞的分化成熟等均有明显的调节作用^[8-9]。中医理论认为，肿瘤的发病特点是“正虚邪实”。如《医宗必读》记载：“积之成也，正气不足，而后邪气踞之”。因此，扶助正气是治疗肿瘤的根本法则之一。扶正固本中药的良好免疫调节作用则是中药治疗肿瘤的重要机制之一^[10]。抗癌中药复方“Juzen-taiho-to”（JTT）^[11]可提升神经胶质瘤荷瘤老龄小鼠外周血及脾脏中天然杀伤（NK）细胞的数量，提示该中药可用于提高肿瘤患者免疫功能^[12]。Liqi方可抑制肿瘤在小鼠体内的生长，提高NK细胞活性及细胞因子IL-2 及TNF-α的水平^[13]。中药芍药中提取的小分子酚类化合物芍药醇可以抑制肝细胞瘤HepA在小鼠体内的生长，同时伴随着血清IL-2及TNF-α的上升^[14]。这些研究提示，中药的抗癌作用可能与它们刺激细胞因子的产生从而提高抗肿瘤免疫功能相关。

现已知道，肿瘤的免疫逃避及肿瘤微环境中的免疫抑制状态主要是由调节性T细胞 （CD4+Foxp3+ regulatory T cells） 诱导和维持^[15-16]。肿瘤患者的外周血中，调节性T细胞的数量明显高于正常对照者^[17-18]。研究发现，肿瘤侵润的调节性T细胞高度表达TNFR2，其免疫抑制功能极为强大^[19]。肿瘤患者的调节性T细胞的数量对病情的预后及治疗效果均有较大影响^[20]。目前以调节性T细胞作为靶标已经成为肿瘤免疫治疗的新策略。诸多证据显示，减少或清除调节性T细胞可以促进抗肿瘤免疫反应^[21-22]。中药可以影响体内调节性T细胞的数量。左归丸在中剂量时可升高调节性T细胞的数量，并提高Foxp3及免疫抑制因子IL-10， TGFβ基因的表达，同时抑制IFNγ基因的表达;但大剂量则可明显降低调节性T细胞的数量，并抑制Foxp3，IL-10及TGFβ基因的表达^[23]。益气养精中药复方肺岩宁可以提高晚期非小细胞肺癌患者CD3，CD4及NK细胞水平，同时显著降低CD4+ CD25+调节性T细胞水平。同时观察到治疗前后中医证候积分与CD4+ CD25+调节性T细胞水平具有正相关性^[24]。该复方也可显著降低Lewis肺癌小鼠胸腺、脾脏和移植瘤中的CD4+CD25+调节性T细胞的比例，并抑制Foxp3 mRNA的表达^[25]。葛根散减少结直肠癌肝转移的机制之一可能就是通过减少肝脏微环境中调节性T细胞数量， 改善肝脏微环境中的免疫抑制状态^[26]。大黄素抑制小鼠结肠癌的发展与其影响调节性T细胞的迁徙相关， 其机制与大黄素降低了趋化因子受体CCR4在调节性T细胞上的表达有关^[27]。藤龙补中汤可以降低晚期大肠癌患者调节性T细胞数量，以及相关免疫抑制细胞因子IL-10，TGF-β水平^[28]。中药三叶青与人参配伍可以显著降低荷瘤鼠脾脏及外周血调节性T细胞的比例^[29]。益气活血中药组方黄芪+苏木可通过调控荷瘤小鼠脾细胞中调节性T细胞，从而改善免疫耐受状态^[30]。进一步研究抗肿瘤中药对调节性T细胞的表型及免疫抑制功能的影响并阐明其分子机制是阐明中药抗肿瘤活性的一个值得注意的方向。

2肿瘤干细胞与抗肿瘤中药研究

鉴于在肿瘤组织中发现的少量细胞表现出了干细胞的特性，有学者提出了肿瘤干细胞（cancer stem cells， CSCs）的概念^[31]。CSCs是肿瘤细胞中一类具有自我更新能力和多向分化潜能可以促进肿瘤生成的特殊干细胞^[32]。CSCs与恶性肿瘤的发生、复发、耐药、转移等特性密切相关。目前已在白血病、乳腺癌、脑肿瘤、肺癌、结肠癌、前列腺癌等恶性肿瘤组织中找到了CSCs存在的证据。CSCs学说的提出为肿瘤研究提出了新的思路，对探索肿瘤的发病机制及临床治疗具有重大的意义。CSCs起源于正常干细胞的基因突变。多种因素可导致正常干细胞向CSCs的转化，如遗传性的、外源性的以及与肿瘤的生长代谢及环境有关因素等^[33]。与正常干细胞相似，CSCs具有自我更新与多向分化潜能，其表型特征与正常干细胞部分相同，但也有其自身特点^[34]：①缺乏自我稳定调控和分化成熟的能力，可以无限制生长，产生不同表型的肿瘤细胞;②缺乏自我更新信号转导途径的负反馈调节机制;③具有累积复制错误的倾向;④具有特定的表面标记。此外，CSCs可与肿瘤细胞相互转化，且两者比较，CSCs的增殖和转移速度更快、恶性程度更高、对化疗和放疗的耐受性更强。

尽管目前以CSCs为靶向的治疗尚处于研究阶段，大量的临床研究已证实中药在预防肿瘤复发与转移方面有显著效果^[35-37]。这提示CSCs可能成为中药干预肿瘤治疗的新机制。中药干预CSCs的作用与机制有：一是抑制CSCs的增殖、分化从而达到抗肿瘤的目的。中药复方解毒消Y饮可以抑制肝癌移植瘤小鼠瘤重，抑制CSCs表面标志c-kit和CD133的表达^[38]。苦参注射液可以通过下调Wnt/β-catenin通路来抑制乳腺癌干细胞的增殖^[39]。蟾蜍灵可以抑制骨肉瘤细胞hMG63来源的CSCs的分化和增殖^[40]。天仙液可以有效的抑制肝癌干细胞的增殖和成瘤^[41]。一些中药来源的化合物，如和厚朴酚结合放疗也能通过Notch信号通路来抑制结肠癌干细胞的生长^[42]。二是诱导CSCs凋亡。许多中药及其提取物对于CSCs的凋亡有诱导作用^[43-44]。一些中药复方也通过调节凋亡相关信号通路诱导CSCs凋亡。四君子汤可通过调节bcl-2家族基因表达，降低bcl-2/bax比率，从而诱导CSCs的凋亡^[45]。肺岩宁方联合化疗具有一定的诱导肺癌干细胞凋亡的作用^[46]。三是调节机体免疫功能，改变CSCs生存的局部环境。由于肿瘤微环境中的免疫抑制因子的作用，大多数的肿瘤患者长期处于免疫功能低下的状态。这与传统医学中的“正气虚弱”相吻合。许多中药成分尤其是一些多糖类如灵芝多糖^[47]具有显著地调节免疫的作用，这改变了CSCs生存的局部环境。实验研究与临床实践都已经初步显示了此类效应的潜在研发应用前景^[48-49]。四是可逆转CSCs耐药。耐药性是肿瘤临床化疗失败的主要原因之一，对肿瘤耐药发生机制的研究，寻找新的药物治疗靶点及化疗增敏剂或耐药逆转剂，是当前肿瘤研究的热点。中药在逆转CSCs在肿瘤放化疗耐受中具有一定作用。解毒消Y饮可以逆转氟尿嘧啶诱导的肝癌干细胞耐药^[50]。化痰散结类中药可以逆转人乳腺癌干细胞的阿霉素的耐药^[51]。

CSCs理论的提出推动了肿瘤学研究的深入发展。但目前对CSCs的研究仍处于探索阶段，许多内在机制尚未阐明，不少技术瓶颈（如CSCs的有效分离、纯化和鉴定等）亟待突破。经典放化疗手段因作用靶点单一，难以对CSCs进行有效干预调节。中药以来源广泛、成分众多、结构多样、机制多样、低毒低耐等优势，为干预CSCs治疗研究提供了资源。

3肿瘤自噬与抗肿瘤中药研究

自噬是细胞内一种高度保守自我降解的过程，普遍存在于真核细胞内，通过降解细胞质内受损蛋白或细胞器，为细胞提供能量，维持内稳态^[52]。研究表明肿瘤细胞受到饥饿、低氧等因素会刺激细胞发生自噬效应，以抵抗外界刺激，为细胞的生长提供营养和能量^[53-54]。肿瘤细胞也可通过增强自身的自噬效应，提高肿瘤对化疗药物的耐受性，抵抗药物的杀伤作用^[55]。单独使用自噬抑制剂氯喹，或通过联合自噬抑制剂，提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性已经进入不同阶段临床实验并取得了一定的成果^[56]。自噬的过程主要包括几大部分：①双层自噬膜（phagophore）形成，自噬膜的形成主要通过Akt/哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR）通路调节，饥饿、低氧等刺激会抑制Akt/mTOR通路，从而诱导细胞发生保护性自噬，维持肿瘤生长^[57]。Beclin 1是调控自噬膜形成的核心蛋白，细胞中Beclin 1通常和Bcl-2，Bcl-xL等形成复合物。研究表明JNK的激活可以促进Bcl-2的磷酸化，从而增加细胞内游离的Beclin 1，促进自噬的发生^[58]。②自噬体（autophagosome）形成，自噬膜形成以后，其延伸形成自噬体的过程主要依赖于LC3和自噬相关蛋白 ATG12-ATG5-ATG16等2个泛素化系统调节^[59]。③自噬溶酶体形成并降解内含物，自噬体将进一步与溶酶体进行融合，形成自噬溶酶体，对其所包含的物质进行降解。关于自噬体和溶酶体的结合目前研究相对尚少，但有研究表明HOPS复合物可以通过作用于syntaxin 17，进而调控自噬溶酶体的成熟^[60]。

通过自噬调控提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性成为了肿瘤治疗的一个新方向。其中，氯喹类药物是临床上唯一在用的自噬抑制剂^[56]。但研究显示长期服用氯喹类药物都具有明显的毒副作用，如视网膜病变，促发肝炎，全血细胞减少等。因此，寻找及开发低或无毒副作用的自噬调节小分子成为了目前研究的热点。中药来源的小分子化合物具有结构丰富，毒副作用低等优点，一直是药物开发的重要来源^[61-62]。许多中药来源的单体及其衍生物都表现了明显的自噬调节作用^[63]。例如，传统中药苦参中单体化合物苦参碱可以明显损坏溶酶体中组织蛋白酶D的活性，降低溶酶体活性，抑制自噬^[64]。20（S）-人参皂苷Rg3可以通过损坏溶酶体的功能，从而抑制肿瘤细胞中的自噬，提高阿霉素抗肝癌细胞的效果^[65]。穿心莲内酯可以通过抑制自噬体的成熟，抑制自噬，从而显著提高化疗药物顺铂对肿瘤细胞的杀伤能力^[66]。此外，也有研究表明中药来源单体化合物可以诱导肿瘤细胞发生保护性自噬，联合自噬抑制剂可以显著提高其抗肿瘤活性。如桔梗的主要成分桔梗皂苷D可以通过诱导肝癌、肺癌、乳腺癌等多株肿瘤细胞发生自噬，联合自噬抑制剂能够显著提高桔梗皂苷D抗肿瘤增殖和诱导凋亡的效果^[67]。中药“国老”甘草中的主要活性成分甘草次酸，可以通过激活ERK诱导肝癌细胞发生保护性自噬^[68]。此外，黄芩素在多株细胞中均表现保护性自噬诱导作用，但其自噬诱导的机制依赖于细胞类型^[69-70]。针对自噬调节药物的开发主要可分为两大部分，一是自噬诱导剂的开发着重于集中于肝保护和神经保护等方面^[71-72]。二是自噬抑制剂的研究，主要集中于抑制自噬提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性^[56]。尽管许多中药单体化合物都具有明显的自噬调节剂作用，如小檗碱，β-榄香烯以及冬凌草素等。但是它们对于自噬的诱导或抑制作用，目前尚未清楚^[73]。此外，同一单体，可能在不同的细胞株中显示出不同的自噬调节作用。因而，寻找具有广谱自噬抑制或特性情况下能够抑制自噬的高效、无毒的自噬抑制剂，联合化疗药物，提高化疗药物对肿瘤细胞杀伤能力，有望解决肿瘤细胞耐药性，为肿瘤治疗提供新的策略和思路。

4上皮-间质转化与抗肿瘤中药研究

肿瘤的远处转移是肿瘤病人死亡的主要原因，占人类肿瘤死因的90%。肿瘤的转移是一个非常复杂的过程，包括肿瘤细胞自原发肿瘤脱离并离开原发肿瘤、肿瘤细胞浸入间质并侵入和迁入支持内皮和淋巴管的基底膜、肿瘤细胞突破基底膜并成功跨越内皮到达淋巴管、血管内（intravasation）、肿瘤细胞随循环到达转移灶器官、肿瘤细胞跨越转移灶器官血管内皮（extravasation）完成转移^[74]。肿瘤转移涉及到肿瘤微环境、血管生成、上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、间质-上皮转化、肿瘤-内皮相互作用等，并受到免疫细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、血小板等多种细胞的影响。这为抗肿瘤治疗提供了很多潜在的药物靶点。

EMT是极化的上皮细胞经其基底面与基底膜相互作用后失去上皮特性、获得间质表型的生物现象。上皮细胞EMT后，侵袭、迁移能力增强，对凋亡的抵抗增加、分泌更多的细胞外基质成分等^[75]。EMT有3种亚型，第一种主要与胚胎发生和器官发育相关;第二种主要与组织再生和器官的纤维化有关;第三种与肿瘤的转移相关^[75]。EMT的主要特征有：上皮细胞细胞间的连接分解消失、上皮细胞垂直方向的极性（apical-basal polarity）消失并同时获得前后极性（front-rear polarity）、细胞骨架结构的重组和细胞形状的改变、上皮基因的下调间质表型基因的激活、增加的细胞突起和运动能力以及增加分解细胞外基质能力等^[76]。EMT过程中上皮的标记如E-cadherin，ZO-1，Claudins，Cytokeratins，IV型胶原表达降低，间质标记Vimentin，FSP1，α-SMA，Fibronectin，N-cadherin，Ⅰ和Ⅲ型胶原表达增加^[77]。在临床样本中也检测到SNAIL，SLUG，ZEB1，Integrins αvβ6，α5β1，MMPs等上调，cdx-2，Desmoplakin，Ki67等下调^[78]。目前研究显示，转化生长因子β（TGF-β）、骨形态发生蛋白（BMP），Wnt-，β-catenin，Notch，Hedgehog，受体酪氨酸激酶等是诱导EMT的主要信号通路^[77]。此外，高糖、血管紧张素II，IL-6，IL-8，IL-1β，TNF-α等多种因子也具有诱导不同细胞EMT的作用^[79-83]。其中，目前对TGF-β在EMT中的作用研究最为透彻。TGF-β1主要调节肿瘤和纤维化过程中的EMT;TGF-β2主要调节心脏发育过程中内皮的EMT（EndMT）; 而TGF-β3主要介导颚发生中的EMT^[77]。TGF-β结合并激活细胞膜表面的异源二聚体TGF-β受体（TGF-βI/TGF-βII），主要通过SMAD依赖性和非依赖性通路介导EMT。前者主要通过SMAD2和/或SMAD3，与SMAD4形成三聚体并发生核转位，调节相关基因表达;后者主要通过Rho，Rac，Cdc42 GTPase，PI3K，MAPKs（JNK，p38MAPK，ERK1/2等）等信号通路[77， 84]。转录因子家族ZEB，Snail，Twist，bHLH，FOX，SOX等在介导EMT过程中起关键作用[76-77， 84]。

一些中药成分和复方在体内外具有抑制肿瘤EMT作用，可能是其抑制转移的机制之一。原花青素可逆转头颈部鳞癌、黑色素瘤细胞EMT并抑制肿瘤侵袭和迁移^[85-86];人参皂苷20（S）-Rg3通过靶向HIF-1α抑制缺氧诱导的体内外卵巢癌细胞EMT^[87];α-茄碱通过抑制EMT抑制PC-3前列腺癌细胞侵袭^[88];α-山竹黄酮通过下调PI3K/Akt通路抑制胰腺癌细胞BxPc-3 和 Panc-1 EMT^[89];姜黄素通过抑制Hedgehog通路抑制TGF-β1诱导的 PANC-1细胞EMT^[90];没食子儿茶素没食子酸酯抑制鼻咽癌细胞TW01， TW06 EMT^[91];五味子乙素体内抑制乳腺癌 4T1细胞移植肿瘤的骨转移、肺转移，体外抑制TGF-β诱导的EMT^[92];β-榄香烯通过SMAD3依赖性途径抑制TGF-β1诱导的乳腺癌MCF-7细胞EMT^[93];和厚朴酚通过调节miR-141/ZEB2轴抑制肾癌细胞EMT和肿瘤干细胞样特征抑制其转移^[94];雷公藤甲素通过抑制NF-κB逆转缺氧诱导的胰腺癌细胞EMT和肿瘤干细胞特征^[95]。中药复方方面，参苓白术散抑制结肠炎相关结直肠癌EMT^[96];芍药汤可通过下调促炎细胞因子和促进EMT改善结肠炎相关结直肠癌^[97];片仔癀通过抑制HIF抑制缺氧诱导的人类结肠癌HCT-8细胞EMT^[98]等。

EMT是肿瘤转移中的一个重要生物过程，抑制或逆转EMT可能会有效抑制肿瘤的转移。与该过程的相关药物研究可能有：①靶向诱导EMT发生的内源性因子受体，从上游阻断EMT的发生;②靶向EMT信号通路中的关键转录因子，抑制EMT基因的表达;③降低循环中内源性EMT诱导因子水平，如TGF-β，BMP等，取消其对循环中肿瘤细胞（CTCs）间质表型的维持;④抑制CTCs与血小板的相互作用，诱导其失巢凋亡;⑤促进循环免疫细胞的功能，抑制循环中肿瘤细胞的休眠。然由于MET（间质-上皮转化，肿瘤细胞到达转移器官后将恢复上皮表型，为MET）这一EMT相反的过程的存在、参与EMT信号通路的非专一性、以及目前对EMT发生机制的尚未了解透彻，使得这一方向研究多停留在实验方面。与常用化疗药物相比，中药及其成分对肿瘤的直接杀伤作用较弱，加之生物利用度低，体内难以达到较高浓度以直接对抗肿瘤。但对EMT抑制所需要的浓度似乎低得多。因而，加强对中药EMT的研究将有助于探讨中药抗肿瘤的新机制。

5展望

近年来对肿瘤生物学的深入了解使人们逐步意识到直接杀死肿瘤细胞并不是治疗肿瘤有效策略之“单极”。肿瘤免疫、肿瘤干细胞、细胞自噬、EMT等研究为抗肿瘤药物开发提供了“多极化”方向。传统中医药治疗疾病以调理阴阳平衡为指导，对肿瘤的直接杀伤可能不是其有益于肿瘤病人的主要机制。这也为目前多数抗肿瘤中药成分在体外杀伤肿瘤细胞的效果很弱这一现象所佐证。中药多成分、多靶点的特性决定了其抗肿瘤作用与机制将体现于肿瘤生物学的方方面面。因此，对中药抗肿瘤作用的评价与机制的阐释，基于中药的新药研发需要结合肿瘤生物学进展采取多种策略和不同方法。

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篇2

[关键词] 社会热点 设计训练题 理论联系实际

教育理论的发展和教育思想的不断更新要求教育者必须适应时展的要求,密切联系现实的生活、生产以及社会热点。这样,才能让我们的教育教学充满时代气息并且焕发出勃勃生机。此外,随着高考改革的深入,高考的生物科命题充分体现了与社会热点紧密联系的特点。因此,在教学中,特别是在训练题的设计方面,我们应把生物学知识与现实的社会热点紧密相联,从而开阔学生视野,提高学生的学习兴趣,培养学生的知识迁移能力。

一、克隆羊――“多莉”诞生这一社会热点与生物学知识的联系

克隆羊――“多莉”是英国爱丁堡罗斯林研究所的科研人员利用无性繁殖的手段于1997年培育成功的。“多莉”羊的诞生标志着克隆高等动物的成功,被认为是神话的奇迹,立即轰动全世界。克隆动物的成功在理论研究上意义深远,不仅可为人类提供优良的动物品种,对增进人类健康和福利也是明重要意义的,还可进一步揭示生命的奥秘。该社会热点可与下列生物学知识相联系。①生物工程;②生殖;③遗传等。设计成的题目如下:

例1.科学家从黑面苏格兰绵羊A未受精的卵细胞中除去细胞核,再从白面芬兰多塞特羊B乳腺细胞中把细胞核提取出来,再利用电脉冲方法,把乳腺细胞核和无核卵细胞融合成一个新细胞,再把新细胞进行培养,将胚胎植入第三只羊C的子宫孕育之后,由C羊产下克隆羊“多莉”。如图所示:

依据上述材料回答如下问题:(1)乳腺细胞核和无核卵细胞的融合技术称为。(2)把胚胎植入第三羊C的子宫体内,这项技术称为。(3)克隆属于生殖方式。(4)C羊为胚胎发育提供了和。(5)克隆过程是否遵循孟德尔规律,为什么?。(6)“多莉”羊面部的毛色是色,为什么?。(7)克隆将在哪些方面有广泛的应用(举三例)?

二、“人类基因组计划”研究进展的热点信息与生物学知识的联系

2002年6月26日,参与“人类基因组计划”的美、日、法、德、英、中六国宣布人类基因组“工作框架图”绘制成功,预计2003年将绘制出精确的人类基因组图谱。同时,将发现一大批人类遗传病基因和一些癌症基因组图谱,它将直接应用于疾病基因和新药研制方面。这一热点信息可与下列生物学知识联系:①细胞国的染色体组成;②基因与染色体的关系;③基因与DNA分子的关系;④生物工程等。设计成题目如下:

例2.人类基因组计划的工作完成人体23对染色体的遗传图谱、物理图谱,并测定出24对染色体的基因和碱基序列。人类全部基因大约有2～3万个,共30多亿个碱基对,而24条染色体上的基因中的碱基对数目不超过全部DNA碱基对的10%。

(1)基因是指,基因在染色体上是呈排列。

(2)为什么要测定24条染色体而不是24对?是哪24条呢?

(3)人体的每个基因由多少个脱氧核苷酸组成?

(4)请设想一下“人类基因组计划”给人类带来的好处(举例)。

三、神舟系列飞船发射成功,特别是“神五”载人飞船发射成功并成功回收,这一热点信息与生物学知识的联系

2003年10月15日,我国成功发射“神舟五号”载人飞船,10月16日航天员杨利伟安全着陆,我国载人航天获得圆满成功,终于实现了中国人的千年飞天梦。它是在我国成功发射“神舟一～四号”飞船的基础上实现的。这一热点信息可与下列生物学知识联系:①生物变异、②细胞工程、③生命活动调节、④新陈代谢等。设计成题目如下:

例3.自1999年11月20日“神舟一号”飞船发射成功以后,神舟系列4次成功发射并回收。为真正载人飞行做了大量充分的实验,多种有效载荷“满载而归”,这些有效载荷主要是指多种实验仪器以及植物种子、胚胎细胞等实验品。2003年10月15日,我国又成功发射“神舟五号”载人飞船,10月16日,航天员杨利伟安全着陆。2005年9月23日,“神舟六号”载着航天员聂海胜、费俊龙游太空五天后成功返回。

请依据上述材料回答下列问题:

(1)太空种子种植后,往往能得到新的变异特征。例如,太空彩棉这种变异来源主要是植物种子经太空的辐射及微重力作用下,其发生变异,这种育种方法的优点是。

(2)如果在太空飞行的“神舟五号”载人航天实验飞船内做“植物种子萌发实验”。已知舱内无光,则种子的幼根生长方向如何,为什么?

(3)“神五”、“神六”飞船发射升空和降落时,你认为航天员应采取什么姿势?

(4)细胞融合技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于,在太空进行细胞整合与地面进行融合相比,其优越性在于。

(5)人的各项生命活动是相互协调、相辅相成的,人体各项生理指标只有在和的调节下才能保持正常状态。

四、近两年来发生的“非典”、禽流感这两个热点信息与生物学知识的联系

2003年春,20多个国家受SARS袭击,我国首当其冲,且受其影响非常大。SARS病毒是一种新型的冠状病毒,传播着高感染率、高死亡的非典型肺炎,临床表现为发烧、干咳、头痛、肺炎等。而2004年春,中国、越南、泰国、韩国、日本等国家受新型禽流感的袭击,它是由一种被命名为H5N1的病毒引起的,它的传染性更强。这两个热点事件可与如下的生物学知识联系。①生物的遗传变异、②生态因素、③免疫、④传染病等。设计成的题目如下:

例4.2003年春天发生的“非典”及2004年春发生的禽流感事件都是由变异的病毒引起的传染病,它们都具有高传染性、死亡性的特点,对人类的威胁都很大。依上述材料回答下列问题。

(1)SARS和禽流感都属于传染病,病原体始寄生部位是,多发季节是,传播途径是。

(2)SARS病毒和H5N1病毒的变异类型是由于造成的。

(3)SARS病毒侵入寄主细胞内,利用合成自身的,经过和的运输、加工和包装产生自己的后代。

(4)用血清疗法治疗SARS患者,主要是用血清中的与发生结合,这种免疫属于免疫。

(5)试说出预防SARS及禽流感的主要措施。

篇3

通过对基础知识的复习，学生对各知识点已有一定认知，但如何将这些零散的知识点通过一定主线连接起来，使学生真正理解生物体结构与功能、部分与整体、生物与环境的统一关系，并使用恰当的方法验证生物学事实，同时，能熟练地应用生物学知识解决社会热点问题，这在综合复习中就要把握一定的方法和技巧，以便达到事半功倍之效果。

一、从面到点，培养学生对生物知识的综合理解能力

综合科目考试首先强调的是学科内综合，在综合复习中，教师通过各种途径挖掘生物学各部分知识之间的相互联系，建立节与节、节与章、章与章之间的知识网络，形成完善和综合的知识体系，这是学生形成生物学科内综合能力的关键，也是培养学生综合能力的基础。笔者认为，在综合复习中采用从面到点的方法有利于达到此目的。如在复习时可通过“细胞”“新陈代谢”“DNA”“染色体”等专题进行综合复习，以此为面，引出各相关知识点。在复习中教师通过设疑、引导、提问、讨论等方法，让学生建立一套知识网络，教师再予以完善，以此培养学生的分析、理解、综合能力。如关于“染色体”可形成如下网络：

运用这些知识图解复习，可使学生理解和掌握高中生物教材各章节知识之间的纵横联系，对一个概念、原理从全面、系统、立体的角度认知，避免知识之间的脱节现象，促进学生知识的迁移。

二、由内到外，培养学生对生物知识的综合应用能力

高中生物要求学生“能应用生物学基本知识分析和解决一些日常生活和社会发展中的有关现实问题，能够关注生命科学发展中的重大热点问题。”在高考综合复习中，由课本内知识联系解决课本外的知识，不仅可以巩固生物学基本知识，更培养和提高了学生动用知识解决实际问题的综合应用能力，因此，要求师生多搜集与生物相关的社会热点，以此为背景编制成习题，运用生物学知识解决。如关于人类基因组计划可编制习题为：

人类基因组计划（HGP）启动于是1990年，由美、英、日、德和中国的科学家研究。2000年6月26日，六国科学家绘制出人类基因组框架。科学家对人类基因的面貌又有新的发现，经过初步测定和分析，人类基因组共有32亿个碱基对，包含了大约3万到4万个蛋白编码基因。研究还表明，人类蛋白质有61%与果蝇同源，43%与线虫同源，46%与酵母同源。人类17号染色体上的全部基因几乎都可以在小鼠11号染色体上找到。

根据以上材料回答以下问题：

（1）人类基因组计划需要测定人类 条染色体上碱基的排列顺序，它们分别是 。

（2）人类基因共有32亿个碱基对，其碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，具体讲是指 。

（3）人类、线虫、酵母等生物有共同的基因，说明这些生物在进化上具有 。

（4）人类基因组蕴藏有人类生、老、病、死的绝大数遗传信息，破译它将对疾病的诊断 等具有重要意义。

由此可知，应用生物学基本知识分析和解决一些日常生活和社会发展中的关知问题，关注生命科学发展中的热点问题，不仅弥补现行教材的不足，还能体现高考时代感和先进性，是高考试题的热点，因此，在综合复习中一定要予以重视。

三、由此及彼，培养学生设计和完成实验的能力――思维能力

篇4

进展突出表现在：（1）一大批生物基因组测序，2003年完成的人类基因组计划之后，其他4000多种生物的基因组作图和测序也陆续完成。形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA组学等新兴领域。（2）生物信息学迅速发展。（3）发育生物学研究不断深入。发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一。（4）干细胞研究的快速发展。干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，目前干细胞的定向分化、自我更新的可塑性等是重要的基础研究。（5）小分子RNA的发现和对其功能研究是近10年来分子生物学领域最突出的热点之一。（6）从研究神经网络的结构和神经信息处理机制入手。（7）全球变化、生物多样性和生态系统可持续发展成为宏观生物学研究的热点和前沿问题之一。（8）生命科学基础研究已成为农业科技创新的源头动力，动植物育种进入一个崭新的时期。（9）生物科学与其他学科的交叉和渗透更加广泛与深入。

高校生命科学课程改革发展趋势

（一）课程、教材内容的更新和现代化

1.课程、教材内容的更新和现代化

课程改革的实质是课程的现代化。我们要根据现代生命科学发展趋势、前沿、热点，实现生命科学课程、教材内容与结构的更新和现代化，不断容纳生命科学的前沿与新兴领域，更加侧重前沿，更加侧重基础，尤其是学科发展的前沿以及对学科的发展具有重要作用的领域。新的前沿领域或新的学科生长点，要坚持反映现代、融入前沿的原则，课程内容更新、更现代化主要是通过教材更新来实现的，所以我们要把编制新教材（或外文原版）放在核心位置，创新现代化的课程、教材新内容和新体系。北京大学生命科学院完成编写了高水平的《生物化学》《分子生物学》《细胞生物学》《遗传学》《植物生理学》《动物生物学》《植物生物学》等教材，其中《生物化学》《细胞生物学》《植物生理学》当时被列入国家教委生物学科重点教材，另编写有国家级生物学教材3种，规划编写45本教材。清华大学将培养学生影响最大、最重要的课程纳入精品课建设计划，2005年就已立项建设精品课共105项。

2.课程内容国际化

积极开展国际合作与交流。在生命科学的前沿、新兴领域、生物多样性以及生态学与国际组织开展农业科学合作研究[1]。清华大学为使教学内容与国际先进水平接轨，教学内容处于国际先进水平，早在2000年以前，生物化学课程选定A.L.Leeehnig的Principle－ofBiochemistry作为基本教材，这门课程的教材与课堂板书全部采用英文。其他的几门必修骨干课和部分选修课也采用了国际上最新的教材作为参考书并随时更新。清华大学大四开设高水平的选修课10门：生物工程导论、基因分子生物学、膜生物学、分子酶学、神经生物学、分子免疫学、发育生物学等。以下是北京大学生命科学学院大三、大四现在开设的课程，体现了课程的专业性和现代化。

大三：生物化学（下），生物化学实验，基础分子生物学，基础分子生物学实验，微生物学，微生物学实验，普通生态学，细胞生物学，细胞生物学实验，遗传学，遗传学实验，免疫学，文献强化阅读与学术报告。大四：生物技术制药基础，现代生物技术导论，生物学综合实验。还开设选修课为：生理学实验，免疫学，文献强化阅读与学术报告，生物技术制药基础，现代生物技术导论。

（二）基础科学知识居重要地位

基础科学的知识在科学和技术的发展中起着很重要的作用。我国“863”计划的八个领域，大都是从基础科学实验室里发展起来的，上世纪50年代初的遗传密码研究出来了，分子生物学研究出来了，遗传工程研究出来了，这些都是在原子、分子的结构研究得比较清楚的基础上，掌握了规律。我们必须加强基础、素质教育。使学生掌握具有普遍意义的科学思维方法，提高他们的综合素质。北京大学始终把加强基础课程建设作为教学改革的重点，把学科体系中处于基础地位的重要专业必修课定为主干基础课。课程改革要加强增大基础课的比例和教育。各高校主要采取大一、大二加强基础科学知识的教育：开设公共必修基础课、理科必修基础课、专业必修基础课。

（1）早在九五期间，北京大学生命科学学院开设了8门专业基础课：生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学、植物生物学、动物生物学、植物生理学、基础分子生物学。并确立了15门核心课程，要求学生用两年时间完成这些课程的学习。（2）清华大学生命科学学院则是在低段开设专业基础必修骨干课程7门：普通生物学、生物化学、细胞生物学、微生物学、分子生物学、生理学、生物物理学。开设基地班重点建设课程：生物化学、生物化学实验。（3）经十多年的发展、改革与创新，北京大学生命科学学院的课程在大一、大二更加强化了课程的基础性。大一开设：高等数学（一、二），普通化学，普通化学实验，植物生物学，植物生物学实验，物理学（一），分析化学，分析化学实验，动物生物学，动物生物学实验，生物学野外实习。大二开设：物理学（二），有机化学，有机化学实验，物理化学，物理化学实验，计算概论及上机，算法与数据结构及上机，普通物理实验，生物化学（上），生理学，生理学实验，生物统计学。

（三）课程、教材综合交叉

科学发展一方面不断分化和更加专门化，分支学科层出不穷，又高度交叉综合，以高度综合为主的整体化趋势。许多高科技的研究开发，需要多方面的综合知识才能突破而出成果。

1.学科之间交叉融合和渗透

前沿科技领域呈现群体突破的态势，导致新学科诞生。生命科学多学科交叉的研究、多学科的交叉与融合，新的交叉、边缘学科的兴起和发展。这些科学往往代表了生命科学研究的前沿和热点。

2.多种方法、思维研究

自然科学学科间的交叉渗透促进了生命科学的发展，生命的现象与规律是多维的、复杂的，仅靠现有的生命科学的知识与方法来开展研究，很难系统地、全面地、准确地揭示真正的生命本质。因此，未来生命科学要将手段、技术和方法的创新纳入重要的领域，予以优先发展，大力提倡学科交叉，用其他学科的理论思考生命活动的规律，鼓励发展原创性方法和技术。主要涉及的学科如认知科学、心理学、生物力学、组织工程学等。要注意不同学科的思想、方法的碰撞与融合。

3.课程和教材交叉融合和渗透

我们必须根据生命科学综合交叉化趋势，创新交叉综合的科学知识、课程和教材，不仅在学科内、还要在学科间构建相互交叉融合、相互联系渗透、综合的课程。如北京大学生命科学学院，原来设置的植物学，由植物分类、形态、生理、生态的知识联系起来，综合重新编制改为植物生物学；同样动物学也改动物生物学；北京大学生命科学学院“生物基地班”将生物化学中信息及调控部分放入分子生物学，将内容扩展后开设了基础分子生物学。

（四）课程、教材、教学计划多元化

各高校生命科学院可根据自己的具体情况科学的、灵活的设置课程。1.必修计划大一、大二开设公共必修基础课、理科必修基础课、专业必修基础课。例如：北京大学生命科学院现在本科四年开设的课程：（1）基础课大一、大二开设公共必修基础课，理科必修基础课和专业必修基础课。

大一：高等数学（一、二），普通化学，普通化学实验，植物生物学，植物生物学实验，物理学（一），分析化学，分析化学实验，动物生物学，动物生物学实验，生物学野外实习。

大二：物理学（二），有机化学，有机化学实验，物理化学，物理化学实验，计算概论及上机，算法与数据结构及上机，普通物理实验，生物化学（上），生理学，生理学实验，生物统计学。（2）专业课大三、大四开设必修专业课。

大三：生物化学（下），生物化学实验，基础分子生物学，基础分子生物学实验，微生物学，微生物学实验，普通生态学，细胞生物学，细胞生物学实验，遗传学，遗传学实验，免疫学，文献强化阅读与学术报告。大四：生物技术制药基础，现代生物技术导论，生物学综合实验。2.选修计划低段开设通识选修课。

北京大学对必修课作了一定的压缩。增大选修课的比例。许多高校突破专业选修课的范围，开设跨学科、跨年级、跨系别的选修课程。大三普遍增大专业任选修课的比例。大四还开设选修课：生理学实验，免疫学，文献强化阅读与学术报告，生物技术制药基础，现代生物技术导论。3.特色优势计划教材多样化、教学方法多样化、教学模式多样化等。

（五）课程、教材知识应用性

进入知识经济时代，必修课和选修课的教学中，尤其是选修课中我们要渗入高科技的教育和研究。

（六）课程、教材个性化

北京大学实行灵活的自由选课制度和转系、转专业制度。谋求学力水准、速度的个别化，尤其电脑、网络的运用，学分制及教学计划的多样化，加大选修课比重，增大了课程的灵活化、弹性化，发展、培养学生的自学能力，发展个性。还有科学与人文整合的趋势，课程设置在价值体系上的整体融合趋势。

确立课程、教学内容和结构编制原则、教学培养模式

理科本科学制四年，要着力加强素质教育。许多大学本科教育修订了新的教学计划，要坚持培养知识面宽，基础扎实，能力强，素质高的专门人才的专业口径要进一步拓宽，专业目录中的专业种数要进一步精简。

（1）北京大学提出了“加强基础，淡化专业，因材施教，分流培养”的16字教学改革方针。专业基础和通识教育并重。要按科学性原则、高校生命科学课程发展趋势及生命科学、科学技术发展趋势改革，科学创新高校现代生命科学课程。即要按专业基础和通识教育并重；课程、教材要融入、体现先进的内容和结构，现代教学方法、教材的可读性，即反应现代，融入前沿的课程现代化原则；“综合交叉”的知识结构即综合化原则；课程多样化原则；应用化原则；增加选修课比例，增大课程的灵活性、弹性化原则；“因材施教，分流培养”

即个性化原则；还要求课程设置在价值体系上的整体融合；科学与人文的结合；重视思想性；实践性，加强动手能力、科研能力的能力培养原则。我们本科阶段的课程、教材、教师要注意在系统和重点的基础上划分授课范围，减少重叠内容，特别就课程间教学内容的重复问题和衔接问题。

（2）教学模式多样化。本科教育，要确立“课堂教学、学术活动、科学实验”为主体的教学模式，融课堂教学、实践教学、科学研究为一体，把义务教育与素质教育相结合，知识传授与能力培养相融合。

教学模式多样化：有条件的学校，学生进校就定向，确定直读硕士、直读博士人选；实行联合培养，跨学校、中国科学院、外国大学交流培养等办学制度

。北京大学全面推行双学位和辅修制度，还设立“暑期学校”（小学期）

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关键词：初中生物；教学；优化策略；探讨

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）08-242-01

素质教育背景下的初中生物教学要实现理论知识与实践技能的有机结合，帮助学生掌握分析自然或社会现象的能力，从而逐渐熟悉人类生存环境与大自然之间的密切联系，促使学生挖掘出生物学在促进社会发展，以及提高人们生活质量等方面的本质作用。那么，如何通过优化教学，实现这些教学目标呢？

一、利用生物学中的热点问题，创设相应的问题情境

热点问题是生物学教学的重要内容，体现了生物学的最新进展情况，因此，教师应充分利用生物学热点问题，来创设相应的问题情境，以提高学生学以致用的基本能力。关注生物学热点，就等同于关注了生物学科学的发展，有利于培养学生理论与实际相互联系的技能，有助于全面培养学生的科学素养。例如，在教学遗传信息中的“细胞核”知识时，教师应列举“克隆羊多利”的热点问题，并利用多媒体展示克隆羊的诞生过程，激发学生的学习兴趣，同时提出问题：

1、从多利的外形来看，它长得与哪只羊妈妈比较相近，理由是什么？2、你觉得生物体遗传主要是由细胞核控制，还是由细胞核控制？原因是什么？通过这些具有启发性的问题引导学生快速进入新课程的学习。

二、改进生物实验教学手段，培养学生创新实践能力

生物是一门以实验为基础的学科，大部分生物学知识，都是通过反复的实践与实验得来的，因此，通过实验教学可以有效培养学生的实践水平、创新能力，也是提高学生生物学素养的重要途径。但是从目前我国的初中生物实验教学来看，效果不是很明显。由于缺乏适当的实验方法、合适的实验素材、到位的实验管理，造成了初中生物实验教学始终处在一个较低的水平上。为此，作为生物教师，要注重改进实验教学手段及方式，以提高学生的创新实践能力。例如，在演示“植物呼吸作用产生二氧化碳”实验时，教师一般都这样来设计实验方案：1、演示实验的前一天，准备等量的新鲜蔬菜和被热水烫过的蔬菜，然后分别将其装入黑色塑料袋中，插入软管并扎紧袋口，同时用止水夹将软管夹紧，不要做任何标记。2、课堂上随机取出一袋蔬菜，然后将软管插入澄清的石灰水中，同时，轻轻挤压塑料袋，通过观察石灰水的变化来推断袋中的蔬菜是新鲜的还是烫过的。这一实验操作过程看似简单，但是实际操作起来却具有一定的难度，首先，实验用到的软管与止水夹并不是现成的，需要到化学实验室去借，在扎紧带有软管的塑料袋口时也不好操作，如果过松，容易导致漏气；如果过紧，气体则不容易排出，尤其是初一学生第一次接触止水夹，也会因为操作不熟练，导致气体的泄漏，所以最后将软管插入澄清石灰水中后，因为二氧化碳不足最终导致实验效果较差。而通过探究我们可以将实验改进为：将软管换为硬管，便于口袋的扎紧；将止水夹换为凡士林，用凡士林封住管口，便于密封气体，实验过程中，可以将管口的凡士林部分剪断，然后继续实验。很明显，改进后的实验不仅操作简单、取材方便，而且效果显著，有助于突破教学难点。

三、优化与完善教学信息，丰富课堂教学内容

新课程教学改革给初中生物教学提出了更高和更新的要求，不仅要求加强学生的生物基础知识，而且应注重培养学生的生物素养。因此，作为生物教师，一定要深入研究教材，完善教学信息，丰富课堂教学内容，激发学生的探究欲望。为此，教师应重视校本课程的重要作用，帮助学生建立理论知识与生活实际之间的密切联系，促使学生加深对生物知识的理解与掌握。虽然教师在课堂教学中引导学生学习了相关知识要点，但是教材中涉及的大部分内容与学生的生活实际相差甚远，使得学生无法对知识形成直观的认知，只能依靠死记硬背来掌握知识。因此，教师要充分调动学生参与实践活动的积极性，实现校本课程与实践的有机结合，例如，可以组织学生在课前进行环境保护的调查分析，要求他们利用课余时间走访调查、搜集资料。大部分学生通过这一活动，都能获取比较直观的基础资料，形成自己的一些观点，此时，可以组织学生在课堂上进行交流讨论，实现对校本课程的补充，丰富课堂教学内容。

四、定期组织社会实践活动

拓展学生的学习空间任何知识都来源于生活，生物学亦是如此，因此，生物教学离不开实践活动，只有在实践活动中，才能通过对理论知识的应用，加强学生对教材的理解和基础技能的掌握。首先，生活中存在大量的生物知识，教师可以让学生利用家庭条件展开实践活动，例如：观察家中植物的光合作用等，以弥补课堂实践活动的不足；其次，当学生初步了解一定的理论知识后，可以带领学生走出学校，走向社会，走进大自然。让学生针对当地的生态环境进行深入分析与调查，并提出自己的建议和意见。总之，在初中生物教学中，要想优化教学，提高教学的成效，我们广大老师就必须要在教学过程中不断完善自我，不断改进教学方法手段，为学生创设良好的学习环境，让初中生得到更好的培养和发展。

参考文献：

[1] 刘润彪.论在初中生物教学中如何加强学习兴趣的培养[J]. 考试周刊，2010. （28）.

[2] 王永华.新课改下的初中生物教学研究和探索[J].吉林教育，2010.（02）.