细胞增殖（共12篇）
细胞增殖 篇1
细胞外基质磷酸糖蛋白(matrix extracellular phosphoglycoprotein,MEPE)最早由Rowe等从骨骼恶性肿瘤的cDNA文库中发现[1]。MEPE蛋白是小型N端连接整合素家族蛋白(small integrin-binding ligand N-linked Glycoproteins,SBLING)成员,因其某些特异保守区域与SBLING家族蛋白高度同源,例如MEPE的C端一段酸性富含丝氨酸-天冬氨酸MEPE相关基序( acidic serine-aspartate-rich MEPE-associated moti,f ASARM motif),该序列是SBLING家族蛋白的共同特征。且MEPE与SBLING家族蛋白都定位于4号染色体长臂特定区域(4q21.1),形成基因簇,参与基质钙化及调节成骨细胞与破骨细胞功能[2,3]。随着研究的深入,发现MEPE的功能远超出最初对MEPE蛋白的理解,其功能包括如调节骨牙代谢、参与细胞DNA损伤应答、凋亡调节及肿瘤的发生发展。本文检测MEPE蛋白对细胞增殖能力的影响。
1 材料与方法
1.1 细胞、菌株及载体
细胞株与质粒 MEPE cDNA质粒由美国EMORY大学王亚教授馈赠。293T细胞株购自上海中国科学院细胞研究所。质粒 pLEGFP-N1为BD Biosciences Clontech公司产品,大肠杆菌E.coli DH5α由本室保存。
1.2 主要试剂
PCR产物纯化采用BIO101公司提供的Geneclean II 试剂盒(Cat# 1001-400);质粒提取采用Qiagen公司QIAprep质粒提取试剂盒;限制性内切酶及T4 DNA连接酶购自Takara生物公司。
1.3 PCR扩增、表达质粒的构建及序列测定
由质粒上扩增出MEPE cDNA全长,所用扩增引物为:上游引物:5′-CATATGAAGC TGAATGAAGAT-3′,下游引物:3′-GGATCCTTA CATTTGGGGGAGATG-3′,PCR扩增的目的基因经Nde I与BamH I双酶切后,克隆到经过同样酶切处理的pLEGFP-N1载体上,得到融合表达质粒,转化感受态大肠杆菌DH5α挑取单克隆进行PCR筛选,选1～2个阳性克隆进行测序,鉴定序列及读码框架是否正确。
1.4 稳定转染细胞株构建
在细胞生长状态良好,融合率达90%～95%时进行转染。按照Lipofectamin2000操作手册转染六孔板内细胞。转染48h后消化、重悬细胞,10倍稀释后铺96孔板,每孔分别加入800μg/mL G418完全培养基进行克隆筛选,4周后选择阳性细胞克隆进行鉴定、扩增培养冻存。
1.5 MTT检测增殖能力
将生长密度达80%的293T细胞,常规胰酶消化、计数,以5×103密度的细胞200μL接种于96孔板。目的基因组、空载体组,每组3个复孔。置于37℃、5% CO2培养箱中培养。细胞培养1、3、5及7d后,每孔吸出100μL培养基后每孔再加入10μL MTT(5mg/mL),培养箱中继续孵育。4h后,吸去孔内液体,每孔加入200μL二甲基亚砜溶解沉淀。选择490nm波长,在酶联免疫检测仪上测定各孔吸光度值并记录结果。
1.6 RT-PCR检测
按照北京华大蛋白质研发中心有限公司总RNA提取试剂的说明书,用Trizol提取细胞总RNA。所用的实验器具使用前均需用DEPC水浸泡过夜,去除RNA酶。RT-PCR检测转染细胞中p53基因的表达。p53引物上游:TCAACAAGATGTTTTGCCAACTG,下游:ATGTGCTGTGACTGC-TTGTAGATG。
2 结果
2.1 稳定转染细胞株检测结果
提取稳定转染细胞株总RNA,进行RT-PCR,电泳结果显示两组细胞87bp左右均可见GAPDH扩增条带出现;转染目的基因细胞在110bp处见扩增条带;空载体组在110bp处无扩增条带出现,证明转染成功,细胞可用于后续试验。见图1。
1:DL500DNAmarker;2-3:转染目的基因及空载体细胞中GAPDH表达;4:转染MEPE质粒细胞中MEPE表达;5:转染EGFP细胞中MEPE表达。
2.2 MTT检测细胞增殖结果
MEPE转染细胞和EGFP空载体转染组细胞铺96孔板,并分别于1d、3d、5d、7d用MTT法测细胞增殖。从统计结果可知转染MEPE的293T细胞其增殖指数是转染EGFP空载体组细胞增殖指数的1.30倍。见表1,图2。
2.3 RT-PCR检测增殖与迁移相关因子表达情况
p53基因高表达细胞可表现出黏附、增殖、迁移侵袭等方面的生物学行为,实验通过实时荧光定量PCR,检测转染MEPE蛋白与转染空载体细胞中三种基因的表达,从PCR产物电泳图及实时荧光扩增曲线两方面比较三种基因在两种细胞中的不同表达。
1.DL500DNAmarker;2.转染MEPE细胞中p53表达;3.转染空载体细胞中p53表达;4.DL500DNAmarker;5.转染MEPE细胞中GAPDH表达;6.转染空载体细胞中GAPDH表达。
3 讨论
MEPE是小型N端连接整合素家族蛋白成员,近几年来,越来越多的报道显示SIBLING家族成员与肿瘤发展的各个阶段包括增殖、侵袭、转移、血管生成相关。Lee JL等[4]人发现骨桥蛋白(OPN)与细胞表面受体蛋白CD44相结合,可以使结肠癌HT29细胞加速增殖并提高转移潜能。Sharp JA等[5]人发现骨唾液蛋白(BSP)可以在体外促进乳腺癌MDA-MB231细胞增殖,转染IBSP基因的乳腺癌细胞注射裸鼠后肿瘤形成速度加快。Khodavirdi AC等[6]人在两株前列腺癌细胞中提高OPN蛋白的表达水平,发现OPN有增加细胞侵袭的能力,在小鼠成瘤模型中观察到高表达OPN的前列腺癌细胞侵入血管的能力增强。对大量的实验结果分析,我们可以发现SIBLING蛋白家族成员在许多肿瘤细胞中高表达,作为可溶性分泌性蛋白因子主要分布在细胞基质中,通过与细胞表面受体蛋白CD44、整合素受体、金属蛋白酶相互作用参与调节细胞信号传导,在肿瘤细胞的黏附性、趋化性、抗凋亡、侵袭、迁移、不依赖支持物生长等恶性生物学特性中具有重要作用,并与肿瘤转移以及预后不良相关。
在SBLING家族中对于MEPE在肿瘤发生发展中所起到的作用研究较少,与其他家族成员在结构上高度同源的MEPE是否也对肿瘤细胞的增殖侵袭有影响,需要进一步实验验证。近年来研究表明,许多肿瘤在发展过程中伴有MEPE蛋白的高表达,而且发现这些高表达MEPE蛋白的肿瘤同时也表现出高的转移倾向,且其抗电离辐射等抵抗DNA损伤诱导能力与MEPE蛋白的表达量呈正相关。本实验结果证明提高MEPE蛋白表达水平可影响细胞增殖等生物学特性,并进一步证实其作用机制是通过P53蛋白信号通路实现的。因此临床检测MEPE表达可对恶性肿瘤的发生、转移做出预测,为恶性肿瘤基因治疗奠定基础。而且检测MEPE的表达水平还可监测肿瘤治疗的预后,为肿瘤基因基因治疗提供新的靶点。虽然目前基因治疗尚未临床普及,但其具有良好的潜在应用前景,在人类攻克癌症,提高肿瘤患者生存率及生活质量上有望发挥重要作用。
参考文献
[1]Rowe PS,De Zoysa PA, Dong R,et al.MEPE, a new gene expressed in bone marrow and tumors causing osteomalacia[J].Genomics,2000,67(1):54-68
[2]Bellahcene A, Castronovo V,Ogbureke KE,et al. Small integrin-binding N-linked Glycoproteins(SIBILINGs):multifunctional protein in cancer[J].Nat Rev Cancer,2011,8(3):212-226
[3]Fisher LW, Fedarko NS. Six genes expressed in bones and teeth encode the current members of the SIBLING family of proteins[J].Connect Tissue Res, 2009, 44(Suppl 1):33-40
[4]Lee JL. Osteopontin promotes integrin activation through outside-in and inside-out mechanisms:OPN-CD44V interaction enhances survival in gastrointestinal cancer cells[J].Cancer Res,2007,67:2089-2097
[5]Zhiyong Mi, Hongtao Guo and Paul C Kuo. Identification of osteopontin-dependent signaling pathways in a mouse model of human breast cancer[J].BMC Research Notes,2009,2:119-127
[6]Sharp JA, Waltham M, Williams ED,et al.Transfection of MDA-MB-231 human breast carcinoma cells with bone sialoprotein (BSP) stimulates migration and invasion in vitro and growth of primary and secondary tumors in nude mice[J].Clin Exp Metastasis,2004,21:19-29
细胞增殖 篇2
“细胞的增殖”是必修一《分子与细胞》第六章第一节的内容，本节内容大致分为“细胞不能无限长大”，“细胞通过分裂进行增殖”，“有丝分裂”和“无丝分裂”四部分。重点以植物细胞有丝分裂过程为例学习有丝分裂的知识，并通过比较，让学生观察并归纳动物和植物细胞有丝分裂的相同点和不同点。继而领悟出二者的相同点：亲代细胞的染色体经过复制后，平均分配到两个子细胞中去，从而保持了遗传物质的稳定性，即是有丝分裂的重要意义。
本节内容在高中生物学习中起到了承下启上的作用。学生从前面几章了解了细胞生命系统的物质组成，结构和功能之后，自然而然地过渡到细胞增殖，学习起来并不会很陌生;同时，细胞增殖也是以后学习减数分裂，DNA复制以及遗传信息的传递，遗传规律的基础。本节内容更是高考的重点和难点。
二、教学目标
(一)知识目标：
1.使学生掌握细胞生长和增殖的周期性，明确细胞增殖对维持一切生命活动和延续种族的意义。
2.知道细胞增殖的方式和意义。
3.区分有丝分裂各时期，掌握细胞有丝分裂各时期的特点及染色体、DNA的变化规律。
4.会区分动物和植物细胞有丝分裂的不同。
(二)能力目标：
1.培养学生观察问题，运用数学方法处理和分析实验数据的能力。
2.养成批判性思考问题的能力。
3.能够利用多媒体获取生物信息。
(三)情感目标：
1.使学生学会从微观把握生物体的变化，并形成结构与功能相统一的生物学思想。
2.树立辩证唯物主义的运动观、发展观。
三、教学重点和难点
教学重点：细胞周期及植物细胞有丝分裂的过程。
教学难点：植物细胞有丝分裂各个时间DNA、染色体的变化规律。
难点突破：通过观察动态的多媒体课件，使抽象问题具体化，再结合传统讲授的教学模式，使复杂的问题变得易于接受，同时以启发式的问题引导学生深入思考，再加以随堂训练，攻克难点的同时完成能力目标
四、学情分析
本节授课对象为高一的学生：
1、学生在初中已学过“细胞通过分裂产生新细胞”，对有关癌症的知识也有所了解，具有一定的生物学知识基础。
2、对生物学的学习兴趣较高，主动性强，再加上多媒体的使用，学生很容易积极主动地参与到学习中来。
3、高一学生归纳，综合和抽象思维能力较差。
五、教学方法
讲授法、直观教学法、点评-点拨法、自学导思法
六、学法指导
引导学生形成“感知-辨认-概括-定义-迁移”的概念学习模式。
七、教学程序
(一)、问题导入，激发学生的学习兴趣
从学生最感兴趣的事情出发，更容易吸引学生参与，自主学习并且能够自然应用到生活实践中去。本节课中，以生命的起源和人体的奥秘提出问题：“我是从哪里来的?”这样设疑，既可以把细胞和个体联系起来，为将来学习胚胎发育和遗传变异奠定基础，又能回顾在细胞学说中认识到的细胞的来源。
(二)、观察现象，积累直观认识，培养学生自主探究能力。
这个环节的实施必须在学生充分预习的基础上来完成。先连续播放细胞分裂的动态过程动画，让学生自己找出规律。指出细胞周期的概念。提出问题“细胞周期的起点和终点为什么要以一次分裂完成时作为界限呢?”。学生通过思考，得出答案，找出分裂间期和分裂期的时间特点。
多媒体展示各时期图像，由学生自己总结各时期的特点，使学生初步对各时期的细胞图像建立直观的认识。再通过表格，让学生归纳各时期的染色体和DNA等的变化，师生共同总结填表。这样可以将全部学生的学习成果加以总结和统一，使学生将刚刚获得的知识系统化。
(三)、课堂反馈，及时调整教学。
学生在课堂小结后，进行课堂反馈
(一)，完成学案，解决实际问题。在这个过程中，学生会发现有丝分裂各时期的特点记忆不牢，无法顺利地用来解题。于是，师生通过共同总结，讲授“谐音记忆法”。在教学中，我比较注重对学生记忆方法的指导。生物学的知识点杂而多，学生只有记住了，才能灵活运用。学生在快速记忆后，继续完成课堂反馈
(二)，该反馈中所选题型难度加大，学生仍能顺利完成，说明上述方法使用得当。其中，我设计了一个环节，让两组学生到黑板贴图，将各时期图像排序，这样更能促使学生积极参与到学习中来。
(四)制作模型，演示说明，理解有丝分裂过程。
学生根据所学知识，分组进行实践。可以利用剪刀、纸、彩笔制作立体模型，也可以用不同颜色的笔画平面模型。由于时间关系，各学习小组分别选择一个时期作为制作对象。完成后，各小组挑选作品评价，并让学生描述和演示他们完成的模型，学生能够体验到学习的成就感。
(五)图像观察，自主分析，总结植物细胞和动物细胞有丝分裂的异同。
在前面学习的基础上，学生很容易找出二者的相同点和不同点，填写在表格项目中。通过观察比较，发展和完善学生的识图能力和分析能力。
(六)完成作业，找出有丝分裂过程中DNA和染色体的变化规律。
DNA和染色体的变化规律，可以作为本节的内容检验和练习来完成，以前面的实验和图像观察为基础，学生能够在作业题中完成DNA和染色体的变化曲线，教师在学生完成作业后要加以总结和强调。
(七)教师小结，联系下节内容，使知识具有连贯性。
八、教学反思
本节课课堂教学内容较多，时间安排紧凑。教师课前必须对各环节做好充分安排，印发学案，布置预习。而学生是否做好了预习，是本节课能否在规定的时间内完成和达到理想效果的关键。本节内容十分抽象，微观，为此，我很注重课堂资源的选择、整合和优化。通过课件演示有丝分裂各时期的特点，学生能很好的感受到细胞分裂过程是一个连续地、动态地过程。同时，我在课堂上充分运用了问题探究的方法，尽力挖掘学生原有的知识经验，注重学生的主体性学习，用探究式问题启发学生，培养学生的分析、处理问题能力、获取信息能力以及逻辑推理能力等。但是在探究性学习过程中，教师如何做好引导、指导工作，如何调动每一位学生的积极性，还有待于进一步研究。
胃癌细胞增殖与相关基因的表达 篇3
关键词：胃癌 细胞增殖 癌基因 抑癌基因
【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1879（2012）11-0010-01
1 与胃癌相关的癌基因
癌基因是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。癌基因编码的蛋白主要包括生长因子、生长因子受体、信号转导通路中的分子、基因转录调节因子核细胞周期调控蛋白等几大类型。细胞信号转导是细胞增殖分化的基本调解方式，而信号转导通路中蛋白因子的突变是细胞癌变的主要原因。已知与胃癌相关的癌基因有：c-myc、ras、hst、c-erbB-2、K-sam、N-myc、met等。这些基因的突变在肿瘤的启动、促癌以及进展阶段具有重要意义，可引起正常胃粘膜上皮细胞转化并具有无限增殖的特性，最终导致胃癌的形成。
1.1 c-myc基因。原癌基因c-myc是c-myc基因家族的三大成员之一，c-myc基因位于第8号染色体（8q24），是一个具有多重功能的癌基因，具有转录因子活性，可诱导细胞凋亡抑制细胞分化，调节细胞周期并参与细胞凋亡，具有刺激细胞增殖和诱导细胞凋亡的双重作用。促进增殖和凋亡的c-myc蛋白功能在同一区，并且c-myc表达只提供一个启动细胞增殖和凋亡的信号。当某些抑癌基因存在或生长因子（如IGF-1、L-2等）缺乏时，c-myc蛋白可促进细胞增殖，使细胞“永生化”，从而加速细胞增殖，引发肿瘤。研究指出c-myc蛋白随着胃癌组织恶性转化，其阳性率逐渐升高，在胃癌中阳性率最高，表明c-myc蛋白过渡表达与胃癌组织恶性转化有密切关系，c-myc基因异常表达对胃癌凋亡起一个重要调控作用。
1.2 Ras基因家族。在人类基因中，Ras基因家族包括3个功能基因，即H-Ras、N-Ras、Ki-Ras基因，编码分子量为21kDa的蛋白质，称P21蛋白，P21蛋白在细胞质内合成，经翻译修饰后与类脂结合，然后从合成部分转移到质膜，定位在细胞膜的内表面。当Ras基因发生点突变而活化时，P21蛋白可为细胞生长传递持续性促有丝分裂信号，导致细胞不断增殖，从而诱发肿瘤的发生。Ras基因参与对细胞增殖的调控，P21蛋白在肠化、不典型增生的胃粘膜上皮中均有阳性表达，提示Ras基因的激活与细胞增长、增殖有关，特别是H-Ras基因与胃癌关系较为密切，其所编码的蛋白质RasP21具有调节细胞生长和生化的功能，它的异常表达对细胞恶变和胃癌的恶性表型起着重要的作用。
2 与胃癌相关的抑癌基因
细胞中存在的抑癌基因是正常细胞增值过程中的负调控因子，他编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻遏周期进程的作用，如果抑癌基因突变丧失细胞增殖的负调控作用，则导致细胞周期失控而过度增值。已知与胃癌有关的抑癌基因有Rb、P53、DCC、APC、MCC等等。P53基因是迄今发现的与人类肿瘤相关性最高的基因，定位于17号染色体短臂上。
2.1 p53基因。p53基因位于人类17号染色体短臂上，具有转录因子的活性，编码一个分子量为53KD的核磷酸蛋白，在控制细胞周期和细胞凋亡过程中发挥重要作用。p53基因分为两种类型：野生型和突变型。野生型p53基因参与细胞周期调控，阻止细胞从G1期进入S期，对细胞分裂与增殖起负调控作用，是肿瘤抑制基因，突变的p53蛋白不能引起细胞增殖的停滞或凋亡，导致细胞生长失控，肿瘤发生。野生型p53，其所表达的p53蛋白属于DNA结合蛋白家族，是细胞周期G1期检查点的关键成分，对DNA的复制起监视作用，当p53基因突变时，其球形构象发生改变，失去与细胞结合的特异位点，细胞即失去自身监视作用，因此突变型p53可抑制细胞凋亡的发生，为恶性细胞的形成提供良机。P73基因是近年发现的p53基因家族新成员，其产物与p53蛋白具有非常相似的结构和功能，被认为是一个候选的抑癌基因，但p73基因在胃癌发生中的真正作用尚需进一步研究来证实。
2.2 PTEN基因。PENT基因是近几年新发现的肿瘤抑制基因，定位于染色体10q23.3，是一种肿瘤抑制基因。它一方面通过脂质磷酸酶活性抑制细胞生长和调节凋亡进程；另一方面通过其蛋白酪氨酸磷脂酶等，影响细胞的粘附、聚集，以及肿瘤细胞的侵袭和转移。PTEN基因表达缺失可促进胃癌血管生成，并在胃癌的进展和转移中起关键作用；其下调表达在胃癌的发生、进展、生长、分化和血管生长中起重要作用。
2.3 p21基因。P21基因定位于染色體6p21.2。它抑制多种细胞周期蛋白——周期蛋白依赖性激酶（Cyclin-CDK）的活性，从而使细胞生长停滞。研究表明p21表达缺失通过促进细胞增殖在胃癌的发生器重要的作用，与胃癌的分化、肿瘤大小、浸润深度、淋巴结转移、TNM分期、预后有关，有助于胃癌预后的判断。
3 讨论
胃癌的发生是一个复杂的分子生物学机制，涉及多种癌基因、抑癌基因等，胃癌的发生、发展中存在多癌基因的协同表达，肿瘤相关基因的改变和肿瘤恶性程度之间可能存在着某种相关性，其基因的改变有随肿瘤的恶性程度增加而增加的趋势。随着现代分子生物学技术的不断发展，越来越多的胃癌相关基因被发现，这些基因为阐明胃癌发生发展的分子机制奠定了基础，并为胃癌的发生风险评估、诊断、预后判断、基因治疗开辟了新的道路。因此，更多的与胃癌有关的基因尚需进一步发现与探讨，它们将为进一步阐明胃癌的发病机制及治愈胃癌提供新的希望。
参考文献
[1] 陈劲松，梁庆模.胃癌相关基因研究进展.现代医药卫生[J].2006（22）
细胞增殖——有丝分裂与减数分裂 篇4
有丝分裂与减数分裂是真核细胞重要的增殖方式。细胞增殖不仅使生物达到了增加细胞数量的目的, 还对生物的遗传和变异具有重要的意义。纵观近几年高考对这部分的考查, 主要涉及细胞增殖的过程、细胞增殖过程中的一些数量变化、细胞增殖图像等。
考点扫描
一、细胞周期
1. 具有细胞周期的条件
(1) 只有连续分裂的细胞才有细胞周期。有些细胞分裂结束后不再进行分裂, 它们就没有细胞周期, 也有的细胞是暂时停止分裂。
(2) 生物体有细胞周期的细胞:受精卵、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞 (不正常分裂) 。
(3) 减数分裂形成的细胞和已分化的细胞没有周期性。细胞分裂能力与细胞分化程度成反比。
2. 细胞周期的表示方法
(1) 扇形图:
(2) 直线图:
a+b、c+d各为一个完整的细胞周期
(3) 曲线图: (4) 柱形图:
B组DNA相对含量在2C到4C之间, 说明细胞正处于DNA复制时期;C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处于分裂期。
二、有丝分裂过程中DNA、染色体数目的变化
1. 有丝分裂过程中的DNA数、染色体数、染色单体数、同源染色体对数、染色体组数的变化 (以二倍体生物的一个细胞为例)
【特别提示】 (1) 有丝分裂过程中染色单体不是全过程都有, 但只要有染色单体, 其数目就与DNA的数目相同。
(2) DNA的加倍和染色单体的形成都是DNA分子复制的结果。
(3) 染色体的加倍是由于着丝点的分裂, 姐妹染色单体分开, 形成了子染色体。
2. 有丝分裂过程中DNA、染色体数目变化的曲线
图解分析: (1) 图中D点表示DNA复制完成, A点表示着丝点分裂。
(2) 一个细胞内的染色体和DNA变化曲线和一个细胞核中的相应变化曲线走向一样, 但B点和B′点及E和E′点对应时期不一样。
(3) 染色体数目增多的原因是着丝点分裂, 姐妹染色单体分开, 形成子染色体。
(4) 染色单体在细胞周期中的起点为0, 终点也为0。
【特别提示】DNA的含量增加是因为复制, 减少是因为染色体的平均分配;染色体数目加倍是因为着丝点的分裂, 减少是因为在纺锤丝的牵引下子染色体在细胞两端的平均分配;染色单体出现是因为染色体的复制, 消失是因为着丝点的分裂。
三、动、植物细胞有丝分裂异同点的比较
【方法技巧】 (1) 动植物细胞的识别:①细胞为圆形, 有中心体, 细胞缢裂→动物细胞。②细胞为方形, 有细胞板且有中心体则为低等植物细胞;如果有细胞板而无中心体则为高等植物细胞。
(2) 在一些低等植物细胞里, 也存在着中心体, 会出现星射线, 因此鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞, 最可靠的方法是把有丝分裂过程中是形成细胞板使细胞质分割为二, 还是细胞膜内陷使细胞质分割为二作为鉴别依据。
四、减数分裂过程中染色体、染色单体、DNA分子的数目变化的规律
1. 列表 (以二倍体为例)
2. 曲线 (以二倍体生物一个细胞为例)
3. 曲线、柱状图、染色体行为变化综合分析
五、动物细胞减数分裂与有丝分裂的比较
1. 分裂过程的比较
2. 分裂图像的比较
【特别提示】正确区分有丝分裂和减数分裂每个阶段的细胞分裂图像是解答相关题目的主要依据。通过比较图像中的染色体数目、染色体的行为可以判断细胞分裂的方式, 通过染色体的分布可以判断所处的细胞分裂时期。
六、减数分裂中染色体数目异常的时期和原因
减数分裂是原始生殖细胞 (性原细胞) 发展到成熟的生殖细胞 (配子) 过程中必须进行的一种分裂方式, 正常情况下的分裂结果是子细胞中的染色体只有母细胞的一半。
1. 减数分裂中发生染色体异常行为的时期
(1) 在减Ⅰ后期有同源染色体未分开并同时进入一个次级精母细胞中。结果一个次级精母细胞染色体多, 另一个次级精母细胞染色体少。
(2) 在减Ⅱ后期着丝点分裂, 染色单体未分开, 移向细胞同一极, 结果一个生殖细胞染色体多, 另一个生殖细胞染色体少。
2. 形成原因
减数分裂时, 某对染色体不联会或联会后不分离, 或着丝点分裂后分离迟缓甚至未分离, 就会导致产生染色体数目异常的配子。
【特别提示】减数分裂过程中除了可以发生染色体变异外, 在间期DNA复制过程也可以发生基因突变, 在减数第一次分裂四分体时期和后期还可以发生基因重组。在有丝分裂过程中, 仅能发生基因突变和染色体变异。
解题指导
考点一、细胞周期
【典例1】如图表示某动物体细胞 (含4条染色体) 有丝分裂的细胞周期, 以下叙述正确的是 ()
A.完成e时期的子细胞变化方向有两种可能, 一种如图所示, 另一种将分化成某种组织
B.该细胞中含有4条染色体的时期是a、b、d
C.不同物种的细胞周期的长短主要受温度影响
D.从b到b是一个完整的细胞周期
【解析】本题为概念辨析题, 概念是生物学知识体系的基础, 所以高考对概念的考查比较重视。A项中, 有丝分裂之后, 子细胞可以继续分裂或者进行分化。B项中, 含有4条染色体的时期是a、b、c三个时期。C项中, 不同物种的细胞周期的长短主要受遗传的影响。D项中, 从e→e是一个完整的细胞周期。
【答案】A
【易错警示】 (1) 在一个细胞周期中, 分裂间期在前, 分裂期在后, 即先进行物质的准备再进行细胞的分裂。
(2) 并不是所有的细胞分裂都具有周期性。只有进行连续分裂的细胞才具有细胞周期, 进行减数分裂和无丝分裂的细胞不具有细胞周期。
(3) 有丝分裂后产生的子细胞有的仍可继续进行分裂, 有的暂不分裂, 也有的进行细胞分化。
【对点训练1】连续分裂的细胞, 相邻的两个细胞周期可表示为下图, 下列叙述不正确的是 ()
A.a+b为一个细胞周期
B.c、d两段都要消耗ATP
C.b段的主要变化是DNA分子的复制及有关蛋白质的合成
D.d段主要完成遗传物质的平均分配
【解析】a+b、c+d各为一个细胞周期;a、b、c、d段都要消耗ATP;a、c段的主要变化是完成DNA分子的复制及有关蛋白质的合成;b、d段主要完成遗传物质的平均分配。
【答案】C
考点二、有丝分裂过程
【典例2】 (2012·珠海二模) 下图是一组动物活细胞有丝分裂图, a、b、c、d、e代表细胞分裂的不同时期, 下列有关说法正确的是 ()
A.b图细胞将出现细胞板, 并缢裂成两个子细胞
B.秋水仙素处理诱导的基因突变发生在e时期
C.d图细胞中同源染色体联会, 形成四分体
D.上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b
【解析】据题意可知, 图中所示的是动物细胞的有丝分裂过程。动物细胞在分裂末期是通过细胞膜内陷将细胞一分为二的, 而植物细胞通过细胞板形成细胞壁, 故A项错误。基因突变是DNA复制过程中发生差错所致, a图中含染色质, 其他几个图具有染色体, 故a图为细胞分裂间期, 基因突变发生在该时期, 再者, 秋水仙素处理细胞的目的是诱导染色体加倍, 故B项错误。同源染色体的联会是减数分裂中特有的行为, 有丝分裂过程中染色体无联会行为, 故C项错误。a为间期;c中染色体散乱排列, 所以为前期;d中染色体整齐排列在赤道板上, 所以为中期;e中染色体加倍且向细胞两极均分, 所以为后期;b中细胞膜内陷, 且核膜重新出现, 所以为末期, 故图中的细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b, D项正确。
【答案】D
【方法指导】解答本题要注意以下几点:
(1) 注意审题, 明确图中表示的是“有丝分裂”。
(2) 根据染色体的行为特征和分布情况判断每个分裂图所处的时期。
(3) 明确基因突变发生在DNA复制时期即间期。
【对点训练2】 (原创) 下面甲图是植物细胞有丝分裂一个细胞周期中核内染色体及DNA数量变化曲线图, 乙图是细胞分裂图像。下列相关叙述中, 错误的是 ()
A.甲图中实线表示核DNA的含量变化, 虚线表示染色体的数量变化
B.甲图中AB段可能发生基因突变和基因重组
C.乙图中的细胞处于甲图中的DE段
D.①、⑤染色体上的基因可能不同
【解析】从甲图中实线上升阶段是逐渐上升的, 可以很容易判断实线表示核DNA的含量变化, 在后期虚线表示的结构先升高又下降, 所以虚线表示的是染色体的含量变化, A项正确。甲图表示的是有丝分裂过程, AB段表示DNA的复制过程, 该过程可能发生基因突变, 但不可能发生基因重组, B项错误。乙图所示的细胞处于有丝分裂后期, 所以对应甲图中的DE段, C项正确。 (1) 、 (5) 是由姐妹染色单体变成的, 一般情况下所含的基因相同, 但也可能因为基因突变而不同, D项正确。
【答案】B
考点三、有丝分裂的过程
【典例3】 (2010·江苏卷) (改编) 人类精子发生过程中, 下列说法不正确的是 ()
A.一男性正常情况下产生1种初级精母细胞
B.姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的
C.染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前
D.一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223
【解析】A项中, 精原细胞经过染色体复制形成初级精母细胞, 一男性正常情况下产生1种初级精母细胞。B项中, 减数第一次分裂前的间期发生基因突变可能使姐妹染色单体携带的遗传信息不同。C项中, 染色单体的交叉互换发生在四分体时期, 在同源染色体分离之前。D项中, 正常情况下, 一个精原细胞产生4个精子, 两两相同, 故产生两个相同精子的概率为100%。
【答案】D
【技巧点拨】精子、卵细胞的种类和数目的计算方法:
(1) 1个含n对等位基因的精原细胞, 经过减数分裂后, 能形成4个精子, 2种类型。
(2) 1个含n对等位基因的卵原细胞, 经过减数分裂后, 能形成1个卵细胞, 1种类型。
(3) 1个含n对同源染色体的生物体, 经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。
【对点训练3】 (2012·衡阳模拟) 下列细胞既含同源染色体, 又含染色单体的是 ()
①减数第一次分裂后期
②减数第二次分裂前期
③有丝分裂后期
④有丝分裂中期
⑤减数第一次分裂中期
⑥减数第二次分裂后期
A.①②③ B.④⑤⑥
C.①④⑤ D.②③⑥
【解析】减数第一次分裂发生同源染色体的分离, 进入减数第二次分裂后, 细胞内不再存在同源染色体, 因此, ②⑥无同源染色体。DNA复制后, 形成染色单体, 当着丝点分裂后染色单体形成染色体, 即不存在染色单体。着丝点分裂的时期是有丝分裂后期或减数第二次分裂后期, 因此, ③⑥不存在染色单体。故既含同源染色体, 又含染色单体的是①④⑤。
【答案】C
考点四、细胞分裂图像的判断
【典例4】 (2012·广东佛山市二模) 甲至丁为二倍体生物卵巢中的一些细胞分裂图, 有关判断正确的是 ()
A.若图中所示细胞分裂具有连续性, 则顺序依次为乙→丙→甲→丁
B.甲、乙、丙细胞中含有的染色体组数目依次为4、2、1
C.若乙的基因组成为AAaaBBbb, 则丁的基因组成为AaBb
D.乙是次级卵母细胞, 丁可能为卵细胞
【解析】甲处于有丝分裂后期, 其他几个细胞处于减数分裂, 故A项中的排列顺序应为甲→乙→丙→丁, A项错误。甲中的染色体组数目为4, 乙中的染色体组数目为2, 丙和丁中的染色体组数目为1, B项正确。若乙的基因组成为AAaaBBbb, 则丁的基因组成可能为AB或Ab或ab或aB, C项错误。乙细胞中既有同源染色体, 且每条染色体中有姐妹染色单体, 所以该细胞为初级卵母细胞, D项错误。
【答案】B
【方法指导】分裂图像的判别方法 (以二倍体为例) :
(1) 染色体数目为奇数则为减数第二次分裂。
(2) 不存在同源染色体为减数第二次分裂时期细胞或成熟生殖细胞。
(3) 出现联会、四分体、四分体排列和分开等现象为减数第一次分裂。
(4) 无上述现象为有丝分裂。
【对点训练4】 (2012·济南三模) 下图是某雌雄异体的高等动物体内两个细胞的分裂示意图。有关叙述不正确的是 ()
A.此生物体一个正常细胞中染色体数目最多有8条
B.若图Ⅱ细胞的①中有基因B, 则图Ⅰ5中含有基因B或b
C.图Ⅰ中3和7表示性染色体X, 图Ⅱ中没有同源染色体
D.图Ⅰ细胞中含有的染色体组数是图Ⅱ细胞中的两倍
【解析】图Ⅰ所示细胞处于有丝分裂后期, 从该图中可以判断, 完成细胞分裂形成的子细胞 (体细胞) 中染色体数目为4, 则该生物体的一个正常细胞的染色体数目在有丝分裂后期可以达到8条, A项正确。结合图Ⅰ和图Ⅱ可以判断, 1、5、4、8、 (①+②) 为常染色体, 2、3、6、7为性染色体。由于该个体的基因型是未知的, 所以若图Ⅱ细胞的①中有基因B, 则图Ⅰ5中含有基因B或b, B项正确。图Ⅱ所示细胞为次级精母细胞, 所以无同源染色体, C项正确。图Ⅰ细胞中含有的染色体组数是4, 图Ⅱ细胞中的染色体组数是1, 故D项错误。
【答案】D
考点五、减数分裂异常原因分析
【典例5】 (2011·山东卷) 基因型为AaXB Y的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离, 而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析, 正确的是 ()
(1) 2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
【解析】首先要明确题中形成的配子异常之处有两点:一是含有两个2号染色体上的A;二是无性染色体。然后结合基因型和减数分裂过程可推测是在减数分裂哪个时期染色体发生了不正常的分离。值得注意的是无性染色体, 可能是减数第一次分裂后期性染色体没有分离所致, 也可能是因为减数第二次分裂后期由两条染色单体变成的染色体没有正常分离。
两个A基因位于2号染色体的姐妹染色单体上, 产生AA配子, 说明2号染色体的两条姐妹染色单体在减数第二次分裂后期没有分离, 形成含有两个A基因的配子。形成的配子没有性染色体, 有两个可能:一是减数第一次分裂时X、Y没有分开, 形成的一个次级精母细胞没有性染色体, 另一个次级精母细胞有XY两条性染色体;二是减数第一次分裂性染色体正常分离, 减数第二次分裂后期, 性染色体的两条姐妹染色单体没有分开或分开后移向同一极, 结果形成的配子中一个缺乏性染色体, 另一个多一条性染色体。
【答案】A
【方法指导】细胞分裂过程中产生异常细胞的原因分析:
(1) 纺锤体形成受阻
低温诱导或用秋水仙素处理, 使有丝分裂过程中纺锤体的形成受阻, 导致体细胞内染色体数目加倍, 形成多倍体细胞。
(2) 同源染色体不分离
在减数第一次分裂后期, 同源染色体不分离导致所产生的次级精 (卵) 母细胞异常, 进而使产生的配子全部异常。
(3) 姐妹染色单体不分离
在减数第二次分裂后期, 姐妹染色单体不分离, 导致产生的配子有一半异常。
【对点训练5】 (2012·山东卷) (改编) 几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。下列相关叙述中, 错误的是 ()
A.图中所示的变异类型都是染色体的数目变异
B.从图中可以看出, 具有Y染色体的不一定是雄性个体
C.正常的果蝇具有8条染色体
D.用红眼雌果蝇 (XRXR) 与白眼雄果蝇 (Xr Y) 为亲本杂交, 在F1群体中发现一只白眼雄果蝇, 其原因只能是基因突变
【解析】图中的几种类型都是性染色体的数目发生了异常, 属于染色体的数目变异。具有Y染色体的不一定是雄性个体, 如XXY类型是雌性个体。正常的果蝇具有2个染色体组, 共8条染色体。用红眼雌果蝇 (XRXR) 与白眼雄果蝇 (Xr Y) 为亲本杂交, 在F1群体中发现一只白眼雄果蝇, 其原因可能是基因突变, 还可能是环境改变引起表现型变化, 或者是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离, 形成了不具有性染色体的卵细胞, 再与含Xr的正常精子受精, 形成了Xr O型雄性不育个体。
【答案】D
题组训练
1. (2012·合肥二模) 若用15 N标记的胸腺嘧啶处理活的洋葱根尖, 1h后洗去游离的15 N标记的胸腺嘧啶, 几小时后, 检测放射性;若用15 N标记的尿嘧啶处理另一同样的材料, 1h后洗去游离的15 N标记的尿嘧啶, 几小时后, 检测放射性。其结果是 ()
A.二者所有细胞都能检测到放射性
B.二者都只有部分细胞能检测到放射性
C.前者只有部分细胞能检测到放射性, 后者所有细胞都能检测到放射性
D.前者所有细胞都能检测到放射性, 后者只有部分细胞能检测到放射性
2.如图, 甲表示某种哺乳动物细胞正常培养中, 某时刻所测得的不同DNA含量的细胞在整个细胞群体中的分布情况。当向该培养液中加入某种化合物并连续培养几小时后, 分布情况如图乙所示, 则该化合物所起的作用是 ()
A.促进DNA复制
B.促进着丝点 (粒) 分裂
C.抑制四分体形成
D.抑制细胞质分裂
3. (2012·大连二模) 如图表示两个动物细胞分裂时的染色体行为, 以下叙述正确的是 ()
A.如果它们分别代表两种不同的动物, 则它们的体细胞染色体数目是不同的
B.如果它们分别代表同一种动物的不同细胞, 则它们的差异是由于染色体变异引起的
C.图P和图Q中, 每条染色体上的两个DNA分子所携带的基因均有可能出现差异, 但图P出现这种差异的概率明显大于图Q
D.图P最终产生的子细胞所含染色体数目与图Q最终产生的子细胞相同
4. 用32 P标记玉米体细胞 (含20条染色体) 的DNA分子双链, 再将这些细胞转入不含32 P的培养基中培养, 在第一次细胞分裂的中期和后期, 一个细胞中的染色体总数和被32 P标记的染色体数分别是 ()
A.中期20和20、后期40和20
B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和40
D.中期20和10、后期40和10
5. (2012·西城区二模) 下图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关判断正确的是 ()
A.①→②过程是有丝分裂间期, 此时细胞内核膜解体、核仁消失
B.低温处理导致④→⑤过程中染色单体不分开使染色体数目加倍
C.⑤→⑥过程处于有丝分裂后期, 细胞中的染色体组数增加一倍
D.⑥→⑦过程中DNA解旋酶可使染色体解旋变为细丝状的染色质
6. (2012·淮安三模) 下图分别表示某高等动物细胞减数分裂过程中每条染色体DNA含量变化和减数分裂部分阶段每个细胞核DNA含量变化图。下列叙述正确的是 ()
A.图甲中CD含量下降的原因和图乙CD段含量下降的原因相同
B.图甲中AB含量上升的原因和图乙AB段含量上升的原因相同
C.图甲中DE段所处时期和图乙DE段所处时期相同
D.图甲中BC段染色体含量变化和图乙BC段染色体含量变化相同
7. 如图为某高等生物细胞某种分裂的两个时期的结构模式图, a、b表示染色体片段。下列关于两图叙述错误的是 ()
A.图1细胞处在减数第二次分裂中期, 此时期没有遗传物质的复制
B.两图说明分裂过程中可能发生基因重组
C.同源染色体上等位基因的分离不发生在两图所处的分裂时期
D.若两图来源于同一个卵原细胞, 且图2是卵细胞, 则图1是次级卵母细胞
8. 如图是在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中某同学观察到的实验结果, 下列分析错误的是 ()
A.细胞①中染色体数目最多
B.细胞②处于观察染色体形态和数目的最佳时期
C.在细胞周期中细胞③所处时期的时间最长
D.持续观察细胞②, 可见其分裂成两个子细胞
9. (2012·潍坊模拟) 如图是基因型为AaBb (两对基因独立遗传) 的某动物组织切片显微图像。下列叙述正确的是 ()
A.细胞①正在发生交叉互换
B.细胞②分裂结束后形成极体和次级卵母细胞
C.细胞①有4个四分体
D.细胞③分裂结束后可能产生基因型为AB的两个子细胞
10. (2012·皖南模拟) 某生物兴趣小组观察了几种生物不同分裂时期的细胞并根据观察结果绘制出如下图形。下列与图形有关的说法中正确的是 ()
A.甲图所示细胞处于有丝分裂后期, 在此时期之前细胞中央出现了赤道板
B.乙图所示细胞可能处于减数第一次分裂后期, 此阶段发生同源染色体的分离
C.乙图所示细胞可能处于有丝分裂中期, 此阶段染色体着丝点发生分裂
D.如果丙图表示精巢内的几种细胞, 则C组细胞可发生联会并产生四分体
11. 如图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察, 下列相关叙述中不正确的是 ()
A.B过程的主要目的是洗去盐酸, 避免对染色的影响
B.A过程时间太久会使根尖过于酥软, 难易制片
C.在显微镜下可以看到一个细胞连续的分裂过程
D.在低倍镜下找到清晰的物像后, 可以换用高倍镜继续观察
12. 下列是有关二倍体生物的细胞分裂信息。请据图分析回答下列问题。
(1) 图1中A1B1段形成的原因是________, 基因突变易发生在图1中的哪一段?________。
(2) 图5细胞对应于图2中的________段。D2E2段染色体的行为变化, 与图1中的________段变化相同。 (填序号)
(3) 雄性激素能促进图3、图4、图5中的哪一个细胞的形成?________。图5子细胞的名称为________。图3~图5中的哪一个细胞正在发生基因的分离与自由组合?________。
(4) 图3细胞中有_________对同源染色体, _________个染色体组, ①和⑤在前一时期是_________。
(5) 若图1纵坐标是细胞周期中细胞的DNA数, 则图3~图5中哪个细胞的DNA含量与图1中D1E1段的相等?_________。
13. 下列图甲中a、b、c、d表示某植物根尖的不同区域, 图乙是用高倍显微镜观察到的该植物组织切片有丝分裂的亚显微照片。请回答下列问题。
(1) 观察根尖有丝分裂时应选择_________区细胞, 请按细胞有丝分裂过程排列图乙中细胞A、B、C、D的准确顺序_________, 该区域的细胞中能产生ATP的细胞器有_________。
(2) 细胞是独立分裂的, 但不能选定一个细胞持续观察它的整个分裂过程, 原因是_________。
(3) 某同学在镜下观察到了A图像, 发现了赤道板, 请你评价他的观察结果:_________。
(4) 观察细胞质壁分离时可选择_________区细胞, ③和④过程中细胞核遗传物质 (填“是”或“不”) 发生改变。
(5) 若下图E、F、G、H表示该个体有性生殖过程中不同时期的细胞, a、b、c、d表示某四种结构或物质在不同时期的数量变化, 同源染色体分离发生在图中的哪个细胞_________ (用字母表示) 。
参考答案
1.C 解析:胸腺嘧啶是DNA特有的碱基, 所以只有在能进行细胞增殖的细胞中能检测到胸腺嘧啶中的15 N, 根尖细胞中只有分生区的细胞才能进行增殖, 所以只有部分细胞中能检测到15 N。尿嘧啶是RNA特有的碱基, 根尖的所有的细胞都要合成蛋白质, 合成蛋白质的第一步是转录形成RNA, 因此在根尖的所有细胞中都可以检测到尿嘧啶中的15 N。
2.D 解析:通过图甲和图乙的对比, 发现加入化合物后, 导致DNA含量高的细胞数目相对增多, 而促进着丝点 (粒) 分裂和抑制四分体形成对DNA含量都没有直接影响;从甲图可以看出, 原来DNA复制能正常进行, 才会出现不同细胞中DNA含量不同;该化合物很可能是抑制细胞质分裂, 从而导致部分细胞中DNA含量增多。
3.C 解析:图P中, 染色体联会形成四分体, 因此图P细胞处于减数第一次分裂的前期, 图Q中, 染色体的着丝点 (粒) 排列在赤道板上, 因此图Q细胞处于有丝分裂的中期。图P出现基因差异明显大于图Q的原因是图P除了可能发生基因突变外, 还可能发生同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换。
4.C 解析:32P标记玉米体细胞 (含20条染色体) 的DNA分子双链, 再将这些细胞转入不含32 P的培养基中培养, 根据半保留复制, 在第一次细胞分裂的中期, 一个细胞中的染色体总数是20和被32P标记的染色体数是20;后期染色体暂时加倍, 根据半保留复制, 一个细胞中的染色体总数是40和被32P标记的染色体数是40, 故C项正确。
5.C 解析:⑥→⑦过程中染色体解旋变为细丝状的染色体, 不是DNA解旋酶的作用, DNA解旋酶作用于DNA分子的双螺旋结构, D项错误。
6.B 解析:甲图中每条染色体DNA含量加倍的原因是DNA的复制, 乙图中细胞核中DNA含量加倍的原因也是DNA的复制, B项正确。
7.D 解析:若图中的两个细胞由一个卵原细胞分裂而来, 图2是卵细胞, 图1则为第一极体, D项错误。
8.D 解析:因为细胞在解离过程中已经被杀死, 所以无法看到一个细胞连续的分裂过程, 所以D项错误。
9.D 解析:细胞③为次级卵母细胞或第一极体, 因为该个体的基因型是AaBb, 所以细胞③的基因型可能是AABB或aabb或AAbb或aaBB, 故细胞分裂完成可能产生子细胞的基因型是AB或ab或Ab或aB, 所以D项正确。
10.B 解析:乙图中每条染色体中含有染色单体, 与减数第一次分裂后期中染色体、染色单体和DNA数目关系相符, 此阶段会发生同源染色体的分离, B项正确。
11.C 解析:由于在解离过程中细胞被杀死, 所以在显微镜下看不到一个细胞连续的分裂过程, C项错误。
12. (1) DNA的复制 A1B1段
(2) E2F2 C1D1
(3) 图4 卵细胞和极体 图4
(4) 4 4 一条染色体上的两条染色单体
(5) 图5
13. (1) b B→A→D→C 线粒体
(2) 制作装片标本时细胞已经死亡
(3) 赤道板只是一个位置, 不是真实结构, 因此赤道板是看不到的
(4) d 不
(5) F
细胞增殖的过程？ 篇5
细胞增殖是生物体的重要生命特点，细胞以分裂的方式进行增殖。单细胞生物，以细胞分裂的方式诞生新的个体。多细胞生物，以细胞分裂的方式诞生新的细胞，用来补充体内衰老和死亡的细胞;同时，多细胞生物可以由一个受精卵，经过细胞的分裂和分化，最终发育成一个新的多细胞个体。必须强调指出，通过细胞分裂，可以将复制的遗传物质，均匀地分配到两个子细胞中去。
意义：细胞以分裂的方式进行增殖，细胞增殖是生活细胞的重要生理功能之一，是生物体的重要生命特点。细胞的增殖是生物体生长、发育、繁育以及遗传的基础。
细胞的增殖第1课时教学设计 篇6
“细胞增殖”是人教版生物（必修1）第6章第1节的内容。本节内容包括细胞不能无限长大、细胞通过分裂方式进行增殖、有丝分裂、无丝分裂。本节内容与前几章所学的细胞器功能联系紧密，既是学习细胞分化、细胞的衰老和死亡的基础，也是学习减数分裂和遗传规律的基础，故本节内容在教材中起着承前启后的作用。本节内容从微观上解释了生物的生长现象，对学生理解生命的来之不易起到重要作用，对提高学生的生物科学素养也起到重要作用。
其中无丝分裂、细胞通过分裂方式进行增殖比较简单，学生自己经过阅读便能掌握。细胞不能无限长大这部分内容有一点难度，教师稍微指点一下学生，学生也能掌握。而有丝分裂的过程比较抽象且很复杂，是学生最难理解和掌握的，需要多花时间和精力在这个内容的教学上。而当年科学家在研究有丝分裂过程的时候，将细胞染色后在显微镜下观察细胞，绘出多个分裂过程的图像，接着将这些图像进行分类和排序，最后才了解细胞分裂的真实过程。故可以提供一系列有丝分裂过程图给学生，让学生自己亲手进行分类和排序，主动探究有丝分裂的过程，在分类和排序中潜移默化地学习染色体、细胞核等的变化，理解有丝分裂各个时期的特点，主动建构有丝分裂的过程。学生在进行排序后，对有丝分裂的过程有了一个大体的认识，此时再进行细胞周期的学习，便于学生的理解。教材中没有提供染色体的计数依据以及DNA和染色体等的数量关系，故在教学中应提供，便于学生建构有丝分裂染色体、DNA等的变化曲线。
二、学情分析
高一的学生分类能力、比较能力和归纳能力不强，需提供一定的素材给学生，锻炼学生的分类能力、比较能力和归纳能力。在学习各个时期特点的时候，其实就是将各个时期图像进行对比，总结、归纳出各个时期的区别和联系。学生在做练习的时候，往往不能准确地写出各个时期的全部特点，这跟学生的分类思维有关。此外，学生数学建模能力有待提高。数学建模一般是先收集数据，接着处理数据，然后利用数据作图。学生往往不懂得如何处理收集到的数据，这需要教师加以指导。
高一学生具有一定的发现能力和语言表达能力，也具有一定的主动探究能力，课堂上应创造机会给学生交流和表达。根据教材、学情和课标要求，确定如下教学目标和教学设计。
三、教学目标
（一）知识目标
简述细胞周期的概念，观察细胞的有丝分裂并概述其过程。
（二）能力目标
尝试将各时期图形进行排序，比较分析各时期特点，进行科学探究；制作各时期染色体、DNA等变化曲线。
（三）情感目标
体验有丝分裂过程的奇妙，养成质疑、求实、辩证的科学态度和科学精神。
四、教学重点
细胞生长和增殖的周期性，真核细胞有丝分裂的过程。
五、教学难点
真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体行为和数目的变化、DNA数量的变化。
六、教学设计理念（依据）
以学生为主体，建构主义，核心知识高效教学理论，过程决定结果（哲学）。
七、教法（学法）
教师：多媒体直观教学法、指导法（小组合作探究法、讨论法、对比观察法）
八、教学设计过程
（一）课前准备
布置学生预习本节内容，教师打印有丝分裂过程示意图（见附件1）并剪下来用信封包好，上面写着：高等植物有丝分裂过程图，讨论：1、将下列的图形分类 2、按时间先后排序。待上课时候用。
（二）导入
（上课前将有丝分裂过程图分发给学生，2人一份）
投影：科学家的来信。同学们：你们好，我们是科学家，正在研究有丝分裂的过程，我们将细胞染色后在显微镜下观察并绘出多个分裂过程的图像。但是我们遇到一个难题：这些图像的先后顺序是什么？现将有丝分裂过程图寄给你们，诚邀你们一起探讨。请你们以科学家的身份，将手上的图进行分类，你想怎么分就怎么分，但是要有自己的分类依据，分好类之后再将这些图按时间先后进行排序。我们静候你们的回信，谢谢！
科学家
2015-1-19
短短的一封信，道出了科学家的谦虚和求实的科学态度。那我们不能让科学家们等得太久，现在就开始行动，同桌2人一组，将手上的图进行分类，分类好之后再进行排序，看谁分得又快又好。
（教学意图：吸引学生；培养学生求实和谦虚的科学精神）
（三）指导学生探究
投影：细胞部分结构
教师走到学生中间，倾听学生的讨论，了解他们是根据什么进行分类的。教师参与到学生的讨论中，并指导学生进行分类和排序。在指导过程中，教师注意观察哪些组的学生是根据有无核仁进行分类、哪些组的学生是根据有无纺锤丝进行分类、哪些组的学生根据有无染色体进行分类等等，便于请学生上讲台展示和学生的交流。
如果大多数学生不懂得怎么去分，教师应该加以指导，可以根据细胞核的有无、纺锤丝的有无、染色体的有无等进行分类。学生在分类过程中会遇到很多问题，教师要注意给学生解答和提供适当的帮助。
（教学意图：为分类图像和排序做好铺垫；给学生适当的指导，便于进行分类和理解各个结构的变化，进而建构有丝分裂的过程。
（四）展示探究成果
组织：请4个不同分类的组把自己的分类结果写在黑板上
分别提问：你是依据什么来进行划分的？对于有自己独特见解的学生要适当加表扬（比如，这位同学有自己独特的见解，老师非常佩服你），对于分得不好的学生要加以鼓励。其他同学还有什么疑问？你们赞同不赞同这组同学的分法，为什么？有哪些地方需要改进？（如果学生回答不出来，教师可以提示其他学生帮助回答，如果都没有学生回答得出来，最后教师才帮助解答学生的疑问）
教师作为主持人，主持学生的展示活动。学生在展示过程中会提及纺锤丝、染色质、染色体、姐妹染色单体、核膜核仁、细胞板、赤道板等。对于学生说得不清楚的概念、过程等，教师要加以纠正、补充和说明。学生一边展示，教师和全体学生一起分类、排序，最后经过全班同学的共同努力，慢慢形成正确的分类和排列顺序。
总结：在同学们的共同努力下，我们终于完成了分类和排序。可见科学探究路上不是一帆风顺的，在遇到问题的时候我们要冷静思考，要有自己独特的见解，大胆地质疑和推理。
（教学意图：培养学生语言表达能力，大胆质疑的精神。）
（五）各时期特点
接下来我们一起来看有丝分裂的模拟动画过程，比较一下我们的分类是否和动画过程相符合。
播放：有丝分裂模拟动画。
设疑：各个时期有什么特点呢？
讲解：间期主要特点为完成dna复制和有关蛋白质的合成。
指导：请观察、对比间期和前期两个图，间期哪些结构消失了？哪些结构出现了？由此可以总结间期的特点是什么？
指导：请用观察对比法，总结中期的特点、总结后期的特点、总结末期的特点。
小结：在学习各个时期特点的时候我们用观察对比法，找出它们的不同点。接下来我们再用观察对比法，学习动物细胞有丝分裂和高等植物有丝分裂有何不同。它们不同的地方是什么？
总结：通过学习，我们知道，有丝分裂的结果是产生两个子细胞，这两个子细胞和原来的那个细胞染色体数目、DNA数目是一样的，这有什么重要意义呢？
我们在学习各个时期图像特点的时候，用的是观察比较法，细心观察各个结构发生哪些变化，我们会得到很多信息。可见留心图形细处，处处皆学问。
（教学意图：培养学生运用方法解决问题的能力）
板书设计
有丝分裂[间期：合成DNA、蛋白质分裂期M前期染色质→染色体核膜核仁解体出现纺锤体中期：“排队”后期：“分家”末期：反前]
乳铁蛋白对胃癌细胞增殖的影响 篇7
1 材料与方法
1.1 主要材料
胃癌细胞系MGC-803为本室保存。Lipofectamine 2000转染试剂购自美国Invitrogen公司。qRT-PCR miRNA Detection Kit购自广州天根生物公司。miR-218 mimics为Ambion公司产品。DMEM培养基购自Hyclone公司, 胎牛血清来自杭州四季青。MTS细胞增殖/毒性检测试剂盒购自美国Promega公司。
1.2 细胞培养
胃癌细胞系MGC-803培养在含10%胎牛血清的DMEM培养基中, 在95%的湿度、5%的CO2、37℃条件下培养。用不同浓度重组人乳铁蛋白干预MGC-803细胞。
1.3 MTS法检测细胞增殖活性
取对数生长期的MGC-803细胞, 胰蛋白酶消化后接种于96孔板中, 每组设6个复孔, 处理组细胞加入不同浓度重组人乳铁蛋白的培养基, 对照组加入相同体积的不含重组人乳铁蛋白的培养基放37℃、5% CO2培养箱中培养。在未接种细胞的孔中加入DMEM培养基中作为调零孔。接种后24、48、72和96h各检测1次。检测时每孔加20μL MTS检测试剂, 37℃孵育2h, 在酶标仪上测定570nm波长处吸光度值 (A570) 。细胞增殖抑制率= (1-实验A值/对照组A值) ×100%。
2 结果
采用0 (对照组) 、0.1、1、10、100μg/L重组人乳铁蛋白处理MGC-803细胞24、48、72h, 分别取细胞进行MTS检测, 结果发现乳铁蛋白能明显抑制MGC-803细胞的增殖 (P<0.05) , 其抑制作用呈现出剂量-时间依赖性 (见图1、表1) 。
3 讨论
乳铁蛋白属于转铁蛋白家族, 是一种非血红素铁结合蛋白。因与铁结合后形成的复合物呈红色, 故早前又称为“红色蛋白”[1]。它广泛分布于哺乳动物 (人、牛、羊、马、狗、猪和一些啮齿类) 乳汁、唾液、精液、泪液、气管和鼻腔分泌物、胰液等外分泌液, 以及血浆、中性粒细胞次级颗粒中[1]。它在人类初乳中含量最高, 可达6～8mg/mL, 成熟乳汁中含量在1g/L左右。乳铁蛋白具有广泛的生物学功能, 除参与铁代谢外, 具有抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗癌、调节免疫系统等功能[1]。乳铁蛋白的多种重要生物学功能使其在畜牧、食品营养品、医药界受到广泛关注。乳铁蛋白在多种肿瘤中下调或缺失, 它能抑制宫颈癌细胞、头颈部肿瘤细胞等肿瘤细胞的增殖, 并且发现乳铁蛋白能阻止细胞周期G1/S进程[4,5]。研究也显示, 乳铁蛋白能调控细胞周期调控蛋白如p21、p27和Rb的表达和活性, 从而调控细胞周期影响肿瘤细胞生长增殖[4]。
本研究通过采用重组人乳铁蛋白处理胃癌细胞MGC-803, 结果发现乳铁蛋白能明显抑制MGC-803细胞的增殖 (P<0.05) , 其抑制作用呈现出剂量-时间依赖性。乳铁蛋白产品在畜牧业、食品行业已经开始使用, 安全性很好。因此, 本研究对于乳铁蛋白应用于胃癌的预防和治疗将具有十分重要的意义。
参考文献
[1]FARNAUD S R W.Evans, Lactoferrin-a multifunctionalprotein with antimicrobial properties[J].Mol Immunol, 2003, 40 (7) :395-405.
[2]TSUDA H, T Kozu, G Iinuma, et al.Cancer prevention by bo-vine lactoferrin:from animal studies to human trial[J].Bi-ometals, 2010, 23 (3) :399-409.
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[4]ZHOU Y, Z ZENG, W ZHANG, et al.Lactotransferrin:a candidate tumor suppressor-Deficient expression in human nasopharyngeal carcinoma and inhibition of NPC cell prolif-eration by modulating the mitogen-activated protein kinase pathway[J].Int J Cancer, 2008, 123 (9) :2065-2072.
细胞增殖改进型单亲遗传算法分析 篇8
在一般的工程设计中, 单亲遗传算法 (PGA) 不采用交叉算子, 以基因重组算子[1] (基因换位、基因移位、基因倒位) 代替交叉算子进行种群操作, 具有简化遗传操作, 提高运算速度, 不存在“早熟收敛”等优点, 在以下两个方面具有较强的优势:组合优化问题和有约束的复杂工程问题。本文通过模拟生物细胞增殖过程中的分裂过程和坏死过程, 对单亲遗传算法进行优化和改进, 提出了细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 。
一、细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 的基本思想
细胞增殖型单亲遗传算法 (CPGA) 与单亲遗传算法 (PGA) [2]相似, 是将问题的所求解以一定的编码方式表示成“染色体”, 每个染色体中的“基因”都代表着所求解的重要要素, 不同的“基因组合”组成了不同的所求解, 细胞增殖型单亲遗传算法 (CPGA) 将一个“染色体”看为一个细胞, 在此基础上加入了增殖算子和坏死操作, 模拟细胞增殖过程中的细胞有丝分裂和细胞坏死, 进行遗传操作。
二、细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 分析
2.1新增基本概念。细胞增殖:将染色体作为细胞进行有死分裂。细胞坏死:将染色体中不满足指定适应度范围而淘。
2.2编码方法。细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 编码方法主要包括:序号编码方式和实数编码方式。
2.3适应度函数设计。细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 在计算求解过程中不会用到其他指标, 仅以适应度函数为依据, 将问题筛选转化问对适应度函数取值的筛选, 适应度函数的设计主要根据目标函数而定, 通常可有三种设计方式, 适应度函数尺度变换主要有:线性变换、幂函数变换、指数变换。
2.4遗传算子。细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 根据主要编码方式而产生的遗传算子分为四类:选择算子、基因重组算子、基因突变算子、增殖算子。选择算子、基因重组算子和基因突变算子概率范围与单亲遗传算法 (PGA) 相同。
这里我们主要介绍一下增殖算子的原理:在此定义增殖算子为将一个染色体中的基因串长度近似平均分为两份 (若长度为偶数, 则可平均分为两份, 若长度为奇数, 则以后面长度比前面长度多1的准则来分, 如某染色体编码为[348691]或[6897523], 则近似分配后为[348┆691]或[689┆7523]) 。保持右半部分基因不变, 将左半部分基因随机进行突变、换位或倒位操作, 然后以新形成染色体编码为对象进行整体的随机移位操作, 形成第一条染色体;同时保持左半部分基因不变, 将右半部分基因随机进行突变、换位或倒位操作, 然后以新形成编码为对象进行整体的随机移位操作, 形成第二条染色体。
2.5停机条件。细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 与单亲遗传算法 (PGA) 的收敛准则相似, 一般可表示为以下几种情况: (1) 如果问题的最优解可以识别, 则在得到最优解时停机。 (2) 先设置遗传迭代的次数tm, 则当算法运行迭代次数大于等于tm时停机。
2.6基本流程。Step1:编码, 根据所求具体问题确定所采取的编码方式, 对于组合优化问题一般采用序号编码方式, 对于复杂工程优化问题一般采用实数编码方式。
Step2:根据目标函数设计适应度函数, 并确定遗传算子 (包括方式选择和概率参数选择) 。
Step3:根据编码方法产生初始种群, 以适应度函数评价初始种群中的染色体的适应度值大小。
Step4:判断适应度值, 若存在最优个体, 则输出最优个体后停机;否则转下一步。
Step5:增殖操作, 以增殖算子对初始种群进行增殖操作, 若初始种群数为N, 则在增殖操作以后产生新的种群数为3N。 (初始种群N+增殖种群2N)
Step6:坏死操作, 评价新生种群的适应度值大小, 若存在最优个体, 则输出最优个体后停机, 否则以竞标赛选择方法, 取适应度值前面的N个个体组成的新群体进化到下一步, 将剩下的群体坏死后转Step5。
三、结论
细胞增值改进型单亲遗传算法 (CPGA) 在组合优化问题和复杂工程优化问题中相较单亲遗传算法 (PGA) 具有更快的运算速度和更强的全局搜索能力。
参考文献
[1]李茂军.单亲遗传算法理论及应用[D].湖南大学, 2002.
细胞增殖 篇9
1 材料与方法
1.1 试验用多糖
白术粗多糖:选用来源于湖南平江的新鲜白术,干燥制成白术粉,再用TQ多功能提取浓缩机组(湖南省浏阳医药设备总厂生产)采用水提醇沉淀法提取白术粗多糖。
白术纯多糖:用常规方法将白术粗多糖去淀粉、去蛋白、除色素等杂质后,装入Sephadex G-100层析柱中,用pH7.2的磷酸缓冲液(PBS)洗脱,冷冻干燥后得到白术纯多糖。
复合粗多糖:以白术、黄柏、党参、苍术、陈皮、山楂、马齿苋为原料在80℃烘干后按照一定的比例混合,粉碎。提取方法同白术粗多糖。
1.2 主要试剂及仪器
上海伯奥生物科技有限公司四甲基偶氮唑蓝(MTT),GIBCO公司RPMI-1640培养基;Sigma公司Con A、SDS;上海恒信化学试剂有限公司淋巴细胞分层液;日本Bio-Rad 550型酶标仪。
1.3 试验动物分组及饲养管理
选择胎次、体重相近(5.30±0.25kg),健康状况良好的21d龄“杜长大”三元杂交断奶仔猪25头,随机分为5组,每组5头。试验采用单因素试验设计,分为5个处理:(1)对照组(CK);(2)0.3%白术纯多糖添加组(PPAM),(3)0.6%复合粗多糖添加组(CCP),(4)0.6%白术粗多糖添加组(CPAM),(5)抗生素组(15%金霉素150mg/kg+4%黄霉素50mg/kg)(ANT)。试验期为14d。根据断奶仔猪的营养需求和生理特点,并参照NRC(1998)[6]营养需要推荐及饲养标准配制日粮(见表1)。按断奶仔猪管理方案进行饲养,每次饲料添加量以吃饱后槽内略有余料为度,自由饮水。
注:每千克日粮中提供:维生素A11000IU;维生素D31100IU;维生素E 16IU;维生素K 1mg;泛酸6mg;核黄素2mg;叶酸0.8mg;尼克酸10mg;硫胺素0.6mg;生物素0.08mg;维生素B120.03mg。
1.4 测定指标与方法
1.4.1 外周血淋巴细胞增殖性反应试验(MTT法)[7]
(1)血淋巴细胞的体外培养:无菌条件下颈静脉采血,体外肝素抗凝(20IU/mL)。采血2h内应用常规密度梯度离心法分离单个核细胞(MNC)。将抗凝血样用Hank,s液稀释一倍,小心加在淋巴细胞分离液上层,2000rpm离心10min,吸取中间云雾状白细胞层,用无血清RPMI1640营养液洗涤3次至悬液澄清为止。经台盼蓝染色,细胞存活率为95%以上,最后加入含10%新生牛血清的RPMI 1640培养液,活细胞计数并调整细胞浓度2.5×106/ml。(2)淋巴细胞增殖性反应测定:将稀释成2×106/mL密度的淋巴细胞悬液接种于96孔板上,每个样设12孔,每孔接种100μL。于37℃、体积分数为5%CO2及饱和湿度条件下培养69h,各孔轻轻吸去50μL上清液,再加入1mg/mL MTT溶液50μL,继续培养3h。每孔加入10%SDS-0.01mol/L HCl 100μL,置培养箱孵育2h,室温放置30min,用酶标仪测OD570值。试验组各孔的淋巴细胞增殖性反应大小以扣除空白组平均值的OD570值表示。
1.4.2 细胞因子测定
(按试剂盒操作说明进行)白细胞介素(IL-1、IL-2和IL-8)采用放射免疫法,用γ计数仪(中国科大中佳公司GC-300型)测定,试剂盒购于北京科美东雅生物技术有限公司。肿瘤坏死因子(TNF-α)采用ELISA法。
1.5 数据统计与处理
试验数据采用Excel 2003处理后,用SAS8.0中GLM程序进行方差分析,Duncan’s多重比较,结果用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 各组早期断奶仔猪淋巴细胞增殖的比较
从表2可以看出,白术纯多糖组、复合粗多糖组和白术粗多糖组的淋巴细胞转化率比对照组分别高(P>0.05)出了32.61%,23.91%和28.26%;比抗生素组分别高(P>0.05)出35.56%,26.67%和31.11%。其中白术纯多糖组显著高于抗生素组(P<0.05)。
注:标注不同字母者表示差异显著(p<0.05)。
2.2 各组早期断奶仔猪血清中细胞因子的浓度
白术纯多糖、复合粗多糖和白术粗多糖组早期断奶仔猪血清IL-2浓度分别比对照组提高14.92%(P>0.05)、21.72%(P>0.05)和20.16%(P>0.05),与抗生素组比,分别提高20.60%(P>0.05)、27.75%(P<0.05)和26.10%(P<0.05)。白术纯多糖组、复合粗多糖组和白术粗多糖组早期断奶仔猪血清TNF浓度与对照组相比分别提高21.43%(P<0.05)、23.81%(P<0.01)和11.90%(P>0.05)。复合粗多糖组TNF浓度也显著高于抗生素组(P<0.05)。各组间早期断奶仔猪血清IL-1和IL-8浓度差异不显著(P>0.05)(表3)。
注:同行数据中肩注不同小写字母表示差异显著(P<0.05),肩注不同大写字母表示差异极显著(p<0.01)。
3 讨论与分析
3.1 多糖对早期断奶仔猪淋巴细胞增殖的影响
淋巴细胞转化率是评价细胞免疫功能的重要指标之一。据报道,黄芪多糖,当归多糖,芦荟多糖,蘑菇多糖等均能促进血液和脾脏T淋巴细胞增殖和转化[8,9,10,11,12]。本试验发现多糖均对Con A诱导的T淋巴细胞增殖有一定的促进作用,同时白术纯多糖显示出明显增高的趋势。抗生素组的效果最低,说明抗生素组不能促进淋巴细胞增殖。
3.2 多糖对早期断奶仔猪细胞因子浓度的影响
细胞因子是由活化的免疫细胞和某些基质细胞分泌的具有高活性、多功能的小分子物质、可以调节和决定免疫应答的性质,它们涉及免疫和炎症的每个环节。机体通过特异性和非特异性免疫防御外来微生物,而其机制大部分是通过细胞因子介导的。
IL-2具有广谱的免疫增强活性,可诱导T细胞和B细胞增殖分化,具有促进NK细胞功能与释放干扰素,抗肿瘤,抗病毒等作用。本试验结果表明,添加白术纯多糖、白术粗多糖、复合粗多糖均有提高IL-2的趋势(P>0.05)。这与任汉阳等[13]和马岩等[14]报道是一致的。任汉阳等报道大剂量的黄精粗多糖能显著升高阴虚模型小鼠血清中IL-2含量(P<0.01)。马岩等报道黄蘑多糖能提高免疫抑制小鼠的T淋巴细胞转化率(LTT)和IL-2的活性(P<0.05)。
肿瘤坏死因子(TNF)是介导和调节天然免疫的细胞因子,而且是特异性免疫应答与急性炎症反应之间的一种重要介质。饲喂血浆蛋白粉和特异性免疫卵黄日粮可以提高断奶仔猪血清中TNF含量[15];共轭亚油酸(CLA)能促进超早期断奶仔猪血清中TNF-α和IL-2的分泌[16];朱于敏等[17]实验发现灌喂储存期为3d酸奶的小鼠脾脏TNF水平分别较0d酸奶的对照组升高了8.04%、10.35%和9.70%。血清IL-2水平升高了23.11%(P<0.05)。本研究发现,白术粗多糖、白术纯多糖和复合粗多糖能提高血清中TNF-α的含量,其中以复合粗多糖效果较好。这与上述报道的效果是一致的。
4 结论
细胞增殖 篇10
关键词：吗啡,HGC27细胞,Caspase-3,p16,bcl-2,bax
吗啡作为癌症疼痛治疗中第3阶梯镇痛药物, 是临床上用于治疗严重癌性疼痛的最有效麻醉性镇痛药物。近年来, 越来越多研究证实吗啡可抑制肿瘤细胞增殖并促进肿瘤细胞凋亡[1,2,3,4,5], 并能抑制肿瘤细胞侵袭转移[6], 但具体机制尚不十分清楚。为进一步探讨吗啡对肿瘤作用的影响及其机制, 本研究以人胃癌HGC27细胞为对象, 观察吗啡对人胃癌细胞增殖、凋亡的影响, 并检测吗啡对人胃癌细胞Caspase-3活性变化、抑癌基因p16和凋亡相关蛋白bcl-2、bax表达的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
人胃癌细胞HGC27细胞购自中国科学院上海细胞库;盐酸吗啡购于东北制药集团公司沈阳第一制药厂;Annexin V/PI试剂盒购于BENDER公司;胎牛血清购自Invitrogen公司;RPMI1640培养液购于杭州四季青生物材料研究所;MTT试剂盒购于武汉谷歌生物科技有限公司;Caspase-3活性检测试剂盒购于南京凯基生物科技发展有限公司;p16、bcl-2、bax单克隆抗体购自Cell Signaling Technology公司;辣根酶标记兔抗山羊Ig G购自武汉博士德生物科技有限公司。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养
HGC27细胞培养于RPMI1640培养液中 (含10%小牛血清, 100 U/m L青霉素, 100μg/m L链霉素) , 置于37℃, 饱和湿度, 5%CO2培养箱内培养, 根据生长情况3~5 d传代1次。
1.2.2 MTT法检测细胞增殖抑制率
取对数生长期的HGC27细胞, 制成细胞悬液, 以1×104/m L的浓度接种于96孔板, 每孔200μL, 待细胞贴壁后分组:吗啡组加吗啡浓度为0.025、0.05、0.1、0.2、0.4μmol/L的培养液, 对照组加入等量的培养液, 并设立调零孔。每组设5个复孔, 分别培养24、48、72 h, 实验结束前4 h加入MTT试剂20μL/每孔, 继续孵育4 h, 小心吸掉上清, 每孔加150μL DMSO, 振荡10 min, 使结晶充分溶解, 酶标仪上检测每孔在570 nm处的吸光值 (A值) , 抑制率=[1- (实验组平均A值-调零孔A值) / (对照组平均A值-调零孔A值) ]×100%。
1.2.3 显微镜下观察细胞形态
取对数生长期细胞消化传代并培养24 h后, 换含吗啡终浓度为0.025、0.05、0.1、0.2、0.4μmol/L的培养液连续培养24、48、72 h后置于倒置显微镜下观察细胞生长情况。
1.2.4 流式细胞仪检测细胞凋亡
取对数生长期细胞, 以1×106/m L浓度接种于6孔培养板中, 贴壁后分为实验组和对照组, 实验组分别加入吗啡终浓度为0.05、0.1、0.2μmol/L的培养液, 对照组加入等量培养液, 培养48 h后, 收集细胞, 离洗固定后加入Annexin V-FITC和PI染色。筛网过滤送流式细胞仪检测细胞凋亡率。
1.2.5 分光光度法检测Caspase-3活性变化
细胞接种及分组同上, 培养48 h后, 收集细胞, 分别加入50μL冷裂解缓冲液, 冰浴裂解15 min, 然后4℃, 1200 r/min离心15 min, 将上清移至预冷的离心管中, 置于冰上, 取5μL用BCA法测定蛋白浓度, 取50μL调好蛋白浓度 (2~4 g/L) , 加入20μL反应缓冲液吹打均匀, 加入5μL Caspase-3反应底物Ac-DE-VD-p NA, 细胞培养箱中避光孵育4 h, 酶标仪上405 nm处测定吸光度 (OD405) 。
1.2.6 western blot检测p16、bcl-2和bax蛋白表达变化
细胞接种及分组同上, 收集细胞, 用PBS漂洗, 参照细胞浆蛋白抽提试剂盒说明书进行操作, 提取细胞总蛋白, 并测定蛋白浓度, 蛋白样品加入1/5体积的5×上样缓冲液, 沸水煮沸5 min后离心, 以每孔20μg/孔上样, 行10%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳, 然后电转至PVDF膜上, 用5%脱脂奶粉室温封闭1 h, 分别加入1∶1000稀释的兔抗人p16、bcl-2和bax蛋白, 4℃过夜, β-actin作为内参, TBST洗膜3次, 加入1∶1000稀释的辣根酶标记的兔抗山羊Ig G, 室温孵育2 h, 同样洗膜3次, ECL显色, 观察各条带深浅变化。
1.3 统计学方法
所有资料经SPSS 17.0统计软件处理, 计量资料以均数±标准差 (±s) 表示, 多组间的比较采用方差分析, 两两比较采用LSD-t检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 吗啡对HGC27细胞增殖的影响
吗啡在不同浓度和不同作用时间均能显著抑制HGC27细胞增殖 (P<0.05) , 且随着药物浓度的增加和作用时间的延长, 其抑制作用逐渐增强, 呈明显的浓度和时间依赖效应。见图1。
2.2 细胞形态观察
倒置显微镜下可见对照组HGC27细胞生长旺盛, 折光率较高, 胞体大, 形态成梭形或多边形, 胞质均匀透明, 随培养时间的延长形态无明显变化。吗啡处理的细胞增殖减慢, 且随着药物浓度的升高和作用时间的延长, 细胞逐渐变小、变圆, 折光率减弱, 核浓缩等, 部分脱落漂浮于培养瓶中, 但细胞膜完整, 最后裂解。吗啡浓度越高, 作用时间越长, 上述表现越明显, 漂浮细胞越多。
2.3 吗啡对细胞凋亡的影响
流式细胞仪检测结果显示, 吗啡 (浓度分别为0.05、0.1、0.2μmol/L) 处理Lo Vo细胞48 h后, 细胞凋亡率分别为9.4%、11.5%、21.4%, 而对照组凋亡率仅为2.2%, 表明吗啡能诱导HGC27细胞凋亡 (图2) 。
A:对照组;B:0.05μmol/L;C:0.1μmol/L;D:0.2μmol/L
2.4 吗啡对Caspase-3活性的影响
Caspase-3活性检测示0.05、0.1、0.2μmol/L吗啡处理HGC27细胞48 h后, Caspase-3相对活性明显升高, 分别为 (1.32±0.08) 、 (1.85±0.06) 、 (2.45±0.07) , 与对照组 (0.92±0.07) 比较, 差异有统计学意义 (P<0.05) , 表明吗啡能活化HGC27细胞Caspase-3 (图3) 。
与对照组比较, #P<0.05
2.5 吗啡对p16、bcl-2和bax蛋白表达的影响
吗啡处理HGC27细胞48 h后, 结果显示随着药物浓度的升高, p16和bax蛋白表达量也逐渐升高, 而bcl-2蛋白表达量逐渐降低, 结果见图4。
3 讨论
吗啡作为临床上用于严重癌痛治疗的有效药物, 越来约多的研究关注吗啡除镇痛作用外, 其本身对对肿瘤有何作用, 是抑制肿瘤生长还是促进肿瘤生长, 或者无作用。研究发现, 0.1~1μmol/L的吗啡或美沙酮可促进人肺癌细胞凋亡[7]。动物实验也发现, 反复给予吗啡可显著减少肿瘤引起的组织破坏[8], 表明吗啡能抑制肿瘤细胞增殖并诱导细胞凋亡, 且对机体有保护作用。本研究发现, 吗啡在0.025~0.4μmol/L浓度范围内, 对人胃癌HGC27细胞的增殖均有抑制作用, 随着药物浓度的升高和作用时间的延长, 抑制细胞增殖的作用亦逐步增强, 呈现明显的浓度效应及时间效应关系。吗啡处理HGC27细胞后, 在倒置显微镜下均可见到凋亡细胞的形态;流式细胞仪检测其细胞凋亡率随着浓度的增加而升高, 呈明显的剂量依赖效应。表明吗啡可抑制胃癌HGC27细胞的增殖及诱导其发生凋亡。
Caspase家族的激活在细胞凋亡过程中起着关键作用, 被认为是引起凋亡的直接效应物。已发现的Caspase家族有10余种, 其中Caspase-3是该家族的重要成员, 是细胞凋亡过程中的关键酶。本研究发现, 吗啡呈浓度依赖性的增加HGC27细胞Caspase-3相对活性, 提示吗啡能抑制细胞增殖, 并可能是通过增强细胞Caspase-3活性从而促进细胞凋亡。
为进一步探讨吗啡诱导细胞凋亡, 本研究检测bcl-2、bax蛋白表达的变化。本研究发现不同吗啡处理后, HGC27细胞bcl-2表达下调, bax表达上调。bcl-2是一种内膜蛋白, 主要存在于线粒体、内质网和核膜上, bcl-2在多种肿瘤细胞中表达, 能通过增强线粒体膜电位, 抑制钙离子释放, 阻止核酸内切酶活化, 进而发挥抗凋亡作用[9,10];bax属于bcl-2家族成员, 其与bcl-2作用相反, 可直接激活死亡效应因子caspase或改变细胞膜通透性引起细胞色素C释放某些离子和小分子通过细胞膜, 进而促进细胞凋亡。细胞bcl-2和bax比例改变可调节细胞凋亡[11], 当bcl-2占优势时, 细胞具有抗凋亡作用;当bax过表达时, 细胞容易在诱导剂作用下发生凋亡。
此外, 研究还发现, 吗啡处理HGC27细胞后, 细胞p16表达上调。p16是一种抑癌基因, 研究表明, 其在多种肿瘤中表达缺失或沉默, 促进肿瘤细胞增殖及抑制凋亡, 在肿瘤发生发展中起重要作用, 且与肿瘤患者预后有关[12,13]。表明吗啡能通过上调p16表达抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡。
细胞增殖 篇11
“细胞增殖”是浙科版生物必修1第四章第一节内容，授课需2课时，该内容既是对细胞的结构和功能的巩固深入，也为学习减数分裂和遗传变异打下基础。因此，在教学中占有举足轻重的地位。但由于该节知识抽象、实物模型不够直观，又不是生活中所见，学生对本节知识感到难以理解，掌握不够扎实。
要突破这个难点，我认为可以借助多媒体技术将细胞分裂的过程化静为动、化虚为实、化抽象为直观，同时合理设计教学程序，采用“教师引导—学生观察分析—师生共同归纳总结”的方法调动学生的积极性，从而较好地完成教学目标。
二、细节
（一）课前准备
（1）教师：利用Flash，PowerPoint，Snagit等软件按照教学的思路和设计制作“细胞增殖”的课件。（2）学生：课前预习。
（二）教学过程及整合分析
第1课时
1.问题探讨
（1）教学过程
师：放映“青蛙的一生”图片，问：个体的长大，靠细胞数目的增多还是体积的增大？
生：思考并回答。（回答得较快）
师：为什么多细胞生物体要通过细胞分裂使细胞数目增多而形成一个个体，而非通过体积增大而形成一个很大的个体呢？
生：思考并相互讨论。（交头接耳）
师：总结讨论并指出原因。（相对表面积大小与物质运输关系及细胞核调控能力）
（2）整合意图
先用蛙的一生的图片使学生集中注意力、激发兴趣，再通过创设问题情景，进行讨论分析，使学生主动参与学习过程。
2.细胞周期
（1）教学过程
师：Flash演示细胞周期，问：什么是细胞周期？有何特点？
生：观察并总结。
师：练习反馈。
（2）整合意图
Flash演示细胞周期，使学生对细胞周期有个直观的了解，再通过练习进行效果反馈。
3.植物有丝分裂过程
（1）教学过程
师：Flash演示植物细胞有丝分裂全过程，并提问分哪些时期？
生：观察并回答。
师：Flash播放间期变化，再将间期变化的开始结束两幅图片进行比较，问：间期发生了哪些变化？
生：思考回答。
师：介绍染色单体，引导学生思考在间期染色体、染色单体、DNA三者的关系。
生：思考回答。
师：分期播放各时期的动画，再将该时期起始与结束两幅图让学生进行比较，组织学生分组讨论各时期变化。
生：分组讨论并派代表发言。（讨论积极，发言踊跃）
师：归纳总结，用七字诀对各期进行总结。
（2）整合意图
间期是理解分裂期的关键，故先用动画演示间期的变化，再用间期开始与结束的图片加以讨论，指出间期变化，说明染色体、染色单体、DNA三者关系，对分裂期也是先演示各时期变化过程，使学生有个直观了解，再用该时期起始与结束的图片组织学生参与讨论，活跃了思维，最后用七字诀总结，帮助记忆。
第2课时
4.动物有丝分裂过程
（1）教学过程
师：Flash演示动物细胞有丝分裂过程。
生：观察全过程。
师：Flash演示各个时期变化并分组派代表描述其变化。
生：观察讨论并描述其变化。
（2）整合意图
先Flash演示全过程，有个整体了解，再分步演示各时期变化，由于有植物有丝分裂作为基础，所以让学生进行描述，培养其观察和表达能力。
5.动植物细胞有丝分裂比较
（1）教学过程
师：Flash同时演示动植物细胞有丝分裂各时期变化，问：二者有何不同？
生：观察回答。
师：表格形式归纳。
（2）整合意图
Flash同时演示动植物细胞有丝分裂各期变化，让学生直观比较，再让学生总结，最后用表格形式对其异同点加以归纳，比较清楚。
6.有丝分裂过程中染色体、染色单体、DNA变化
（1）教学过程
师：播放有丝分裂各期染色体、染色单体、DNA变化的表格，在各期上附有该期的图片，引导学生以一条染色体入手，指出各期染色体、染色单体、DNA变化规律。
生：思考并分三组讨论染色体、染色单体、DNA变化并派代表发言。（三组之间进行比赛，看哪组回答最好）
师：归纳总结，指出不同生物染色体数目不同，用2N表示不同生物染色体数，引导学生再对各期染色体、染色单体、DNA变化进行分析。
生：思考并回答。（间期染色单体由0→4N处有点困难）
师：总结并播放染色体、DNA变化坐标系，让学生在坐标系上画出它们的变化曲线图。
生：思考并完成曲线图。
师：投影学生画的曲线图并一起讨论，最后总结并画出正确曲线图。
（2）整合意图
在染色体、染色单体、DNA变化的表格上相应各时期附上该期图片，让学生顺利回忆各期变化;先从一条染色体入手再过渡到2N条，符合先易后难的顺序;先让学生自己画曲线图，再用投影仪对其所画曲线图进行分析再集体讨论得出正确结论，有利于加深印象，培养其归纳能力和绘图能力;集体讨论可提高学生的参与性，使其主动参与学习过程。
添加肝素对猪睾丸细胞增殖的影响 篇12
1 材料与方法
1.1 材料
ST细胞，由武汉中博生化有限公司提供。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养基。
对照组(常规细胞培养基)：90%DMEM+10%新生牛血清+1%双抗(100U/mL青霉素+100μg/mL链霉素);试验组：在常规细胞培养基的基础上添加肝素(终浓度为10U/mL)。
1.2.2 ST细胞增殖培养。
将ST细胞接种于96孔板中，接种浓度为2×105个/mL，每孔0.1mL，分为4组：不添加肝素组(A);添加肝素5U/mL组(B);添加肝素10U/mL组(C);添加肝素20U/mL组(D)。每组6个培养孔;培养条件为含新生牛血清10%的DMEM培养基、37℃、5%CO2培养箱培养。每天在倒置显微镜下观察细胞的形态变化情况。培养24h及48h后每组各取3个培养孔对细胞进行计数。
1.2.3 ST细胞转瓶培养。
分别将添加肝素(添加浓度为1.2.2中筛选的最佳浓度)培养与常规培养的ST细胞接种至转瓶中进行培养，48h后在倒置显微镜下使用长焦距物镜检查细胞，比较两者形态差异。
2 结果与分析
2.1 添加肝素对ST细胞形态的影响
添加肝素组整体上与不添加肝素组相比，培养36～48h后形态变化明显，细胞立体感增强，出现堆积，并有典型的岛状细胞集落出现，传代后细胞不再出现明显的岛状集落，但是细胞密度明显增加(图1)。
2.2 添加肝素对ST细胞增殖的影响
从表1可知，与不添加肝素组相比，添加肝素的3个组24h、48h细胞密度均有提高，特别是添加肝素10U/mL组48h后细胞增殖达到极显著水平(P<0.01)。
注：与不添加肝素组比较，添加肝素10U/mL组具有显著的促增殖作用。*表示P<0.05;**表示P<0.01。
2.3 添加肝素对ST细胞上转瓶培养的影响
细胞上转瓶培养24h后，添加肝素10U/mL组生长状态已经明显优于不添加肝素组，24h后差异更为显著，添加肝素10U/mL组细胞贴壁很紧，细胞密度更大(图2)。
3 讨论
关于肝素对细胞增殖的调节功能，Lippman等指出，肝素对细胞增殖的作用与其抗凝活性无关，小剂量肝素(中位有效剂量2～5μg/mL)抑制系膜细胞的血管平滑肌细胞增殖，促进内皮细胞和成纤维细胞增殖，大剂量肝素中位有效剂量(200～500μg/mL)也能抑制内皮细胞的增殖。研究中使用5～20U/mL(相当于20～100μg/mL)的肝素，发现对ST细胞具有促增殖作用。肝素对细胞增殖的不同影响可能与下列因素有关：(1)促进转化生长因子(TGF-β)从无活性的复合物中释放出来，后者促进成纤维细胞增殖，并抑制其他类型细胞增殖;(2)促进碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)诱导的内皮细胞增殖，抑制bFGF介导的动脉平滑肌细胞增殖;(3)阻抑血小板源性生长因子(PDGF)和内皮(ET-1)的释放。肝素对不同细胞的不同调节作用对于促进创伤修复、防止过度增殖和硬化可能具有重要意义。肝素对细胞增殖的影响与下列细胞内信号传导途径有关：抑制细胞内钙离子动员、阻断钠/氢离子交换;阻断磷脂酞肌醇代谢;抑制蛋白激酶C和丝裂原活化蛋白激酶;阻断细胞周期;抑制C-fos、C-myc、sgk基因表达。
ST细胞上转瓶培养效果不佳一直是疫苗生产企业生产高效价优质猪瘟疫苗的瓶颈。本研究通过在常规培养基中添加一定剂量的肝素，最终使得ST细胞能够上转瓶培养，且培养效果较好，其具体作用机制有待于进一步深入研究。
摘要：猪睾丸细胞(ST细胞)主要用于猪瘟等病毒的培养。猪睾丸细胞增殖试验结果表明,通过在常规培养基中添加肝素用来培养ST细胞,可有效增加细胞密度,改善细胞生长状态,有望为ST细胞工厂化转瓶生产提供指导依据。
关键词：猪睾丸细胞,肝素,形态,细胞增殖,转瓶
参考文献
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