细胞工程

细胞工程（共12篇）

细胞工程 篇1

近年来, 组织工程学逐渐应用于骨组织再生和修复, 而成骨细胞和破骨细胞在其中发挥着重要的作用, 然而一些影响因素限制了其进一步应用, 如何有效的控制影响因素, 突破这些限制, 使成骨细胞和破骨细胞在骨修复、骨重塑领域开拓更加广泛的应用空间。

1 成骨细胞 (OB)

1.1 OB在骨组织工程学中的作用

OB是骨形成的主要功能细胞, 负责骨基质的合成、分泌和矿化。OB在维持骨架中起着至关重要的作用。OB负责着骨基质的沉积和对OC的调节。在分化期间, OB有活跃的分泌功能, 能合成和分泌骨基质中的多种有机成分, 包括Ⅰ型胶原蛋白、蛋白多糖、骨钙蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白等;还分泌胰岛素样生长因子Ⅰ、胰岛素样生长因子Ⅱ、成纤维细胞生长因子、白细胞介素-1和前列腺素等, 他们对骨生长均有重要作用;此外, 还分泌破骨细胞刺激因子、前胶原酶和纤溶酶原激活剂, 他们能促进骨的吸收。

1.2 影响OB的因素

1.2.1 正性因素

(1) 降钙素:刺激IGF-1、c-fos、Ⅰ型胶原和骨钙素m RNA表达, 刺激OB增殖和分化; (2) 性激素:能够刺激OB, 促进骨的形成; (3) 胰岛素样生长因子 (IGF) :可刺激OB的增殖和分化并作用于OB和OB前体, 促进骨骼的更新; (4) 骨形态发生蛋白 (BMP) :可刺激原代OB或从骨组织中分离出的其他类型细胞分化为OB; (5) 转移生长因子-β (TGF-β) :刺激非转化的OB的DNA合成及细胞增殖。

1.2.2 负性因素

(1) 皮质类固醇:长期给予超量可以抑制OB的形成和功能。适当剂量能减少前成骨细胞转化为OB, 使骨量减少; (2) 糖皮质激素:导致成熟的具有分泌功能的OB和支撑OC产生的OB的数目减少。

1.2.3 双重作用因素

(1) 瘦素 (leptin) :它可以作用于中枢神经细胞来削弱OB的活动, 或者直接结合于OB表面受体来促进骨的发育的作用; (2) 血小板衍生生长因子 (PDEF) :能显著促进OB的增殖, 却部分抑制OB的分化。

2 破骨细胞 (OC)

2.1 OC在骨组织工程学中的作用

破骨细胞是一种巨大的多核细胞, 起源于骨髓中的造血干细胞。破骨细胞接触到骨基质, 开始活化, 细胞骨架发生重组、细胞极性开始形成并出现骨吸收特异性的膜区域。由于破骨细胞的骨吸收与成骨细胞的骨形成处于动态平衡过程, 使骨组织不断更新, 因此维持了骨骼的硬度与弹性。除此之外, 影响成骨细胞的活性, 介导干细胞从骨髓到血液循环的迁移, 也是破骨细胞的重要骨生理功能。

2.2 影响OC的因素:

2.2.1 正性因素

(1) TNF:促进T细胞产生M-CSF并刺激OB和其他细胞分泌RANKL, 进而促进OC分化; (2) 1, 25- (OH) 2D3:维生素的D3不能直接作用于成熟的破骨细胞, 但可以诱导成骨细胞生成IL-1和IL-6促进骨吸收。

2.2.2 负性因素

(1) 降钙素:降钙素能够明显抑制破骨细胞活性, 减少骨吸收, 广泛应用于治疗骨质疏松疾病; (2) 雌激素:通过TGF-β、成骨细胞分泌产物、和ERKs磷酸化等途径的介导, 促进破骨细胞的凋亡, 亦能够通过促进OPG的产生和抑制C-MSF及TNF的产生来抑制OC产生。另外, 雌激素也能通过抑制c-JNK的表达和、c-JUN的活性以及AP-1和启动子的结合来抑制RANKL诱导OC的产生; (3) OPG:成骨细胞分泌的骨保护素 (OPG) , 是一种可溶性TNF受体家族成员, 也是RANKL的受体, 能与RANKL特异性结合, 进而抑制破骨细胞的形成、活性和存活; (4) IL-4:能通过抑制Ik B的磷酸化来抑制NF-κB的核转位, 进而抑制NF-κB的DNA结合活性, 从而完全抑制OC形成; (5) INF-γ:通过促进TRAF6的降解来抑制OC; (6) MLAA:RANKL诱导的OC前体细胞分泌的MLAA被认为是抑制OC形成的一种自身反馈调节机制。

2.2.3 双重作用因素

(1) TGF-β:低溶度TGF-β促进OC分化, 而高溶度则反过来抑制其分化; (2) PG:在不同的培养系中, 对于破骨细胞的形成和骨吸收具有促进或抑制的作用。

3 OB和OC的相互作用

OB与OC的相互作用从分子生物学层面来说, 是驾于两种细胞跨膜蛋白的接触之上的。两者的相互作用从细胞水平层面来说分为内、外部因素:

3.1 内部因素

(1) OB有通过在前破骨细胞表面的受体激活子RANKL调节骨吸收、分化和融合的作用。同时, 成骨细胞分泌一种可溶的骨保护素 (OPG) 通过与RANKL结合阻断RANK/RANKL交互作用, 从而妨碍破骨细胞分化和激活。因此, RANKL和OPG的平衡又决定了破骨细胞的形成和功能。

(2) 在骨吸收阶段, OB分泌的MCP-1 (单核细胞趋化蛋白-1) 等趋化因子可以刺激OC前体募集, 促使OC活化。

(3) OB能够释放骨钙素, 胎球蛋白-A, 胶原蛋白I型等化学诱导因子, 这些因子在骨形成过程中沉积于骨基质中, 并能促进OC融合并包埋于骨基质中。

(4) 骨吸收到骨形成过程中有一个过渡阶段, 即OC诱导OB活化促进骨形成过程, 在此过程中OC分泌偶联因子是OB活化的关键。

(5) 伴随着骨吸收, OC溶解骨质并释放转化生长因子-B, 骨形态发生蛋白 (骨形成蛋白) 和胰岛素样生长因子 (IGF) -Ⅱ等细胞因子, 从而激活OB。

3.2 外界因素

(1) 皮质类固醇:长期给予超过生理剂量的皮质类固醇能够增加OC的活性和数量, 又可以抑制OB的形成和功能。适当剂量可降低前成骨细胞对骨胶原的合成, 还能减少前成骨细胞转化为OB, 使骨量减少, 增加发生骨质疏松性骨折的概率。

(2) 甲状旁腺激素:由甲状旁腺主细胞和嗜酸性细胞合成, 通过PKA和PKC信号转导通路介导来对OB和OC的功能进行调节, 在骨代谢中具有促进骨形成和骨吸收的双重作用。

(3) IL-1:能促进OB分泌RANKL, 促进OC形成。

(4) M-CSF:T细胞产生的M-CSF, 一方面刺激OB和其他细胞分泌RANKL, 进而促进OC分化。另一方面, M-CSF可以通过激活破骨细胞内的信号传导通路, 使成骨细胞的数目增多, 说明了M-CSF使破骨细胞增殖而激活的信号传导通路间接影响了成骨细胞。

(5) FGFs:在特定的浓度范围内, FGFs能够促进OB和OC的生成和增殖。但在另一浓度范围内, FGFs起到抑制作用。

成骨细胞和破骨细胞对于骨重塑过程的动态耦联平衡起着至关重要的作用。大量的实验研究证明, 成骨细胞和破骨细胞的作用不是单一因素作用的结果, 使两种骨细胞相互影响, 相互作用的结果, 如何有效的控制影响因素, 是治疗骨修复、骨重塑的关键。

细胞工程 篇2

论文名称：细胞工程在生物制药工业中的地位 作者：胡显文 肖成祖 军事医学科学院生物工程研究所 北京100071

摘要：细胞工程是生物制药工业中的关键技术, 它是利用动物细胞体外培养和扩增来生产生物产品, 或者作为发现和测试新药的工具。该文综述了细胞工程发展的历史、现状和未来, 以及它在生物制药领域中的应用和局限。

这篇文章没有什么高端的，难以理解的知识，读完它就感觉重新上了一遍 细胞工程似的。只是它还要更为直白的简诉了细胞工程的历史与作用。

文章一开头先是向我们解释了什么是细胞工程。而后介绍了细胞工程的诞生——1920到1950年的疫苗制造。1950-1985年期间生产了多种人用疫苗来预防脊髓灰质炎 麻疹 腮腺炎 风疹 乙肝和带状包疹等，并用于生产兽用疫苗。在使用了具有无限增殖潜力的细胞系后，疫苗生产得到飞跃。某些来自人体或动物体内的细胞，在一定条件下的体外培养后，可以获得无限增殖的潜力。用它们来生产疫苗可以大大降低实验动物的用量，更为重要的是, 用动物细胞体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量, 因为所用的细胞性质均一, 经过严格的安全检验, 克服了动物个体间的差异产生的疫苗质量不稳定的问题, 并且大大降低了来自动物的病原体传染给使用者的可能性。1970 年代的两项划时代的科学发现——— 基因重组技术和杂交瘤技术大大促进了动物细胞技术的进步以及在工业领域的应用, 使得动物细胞大规模培养技术在生产疫苗, 尤其在生产天然的用于诊断和治疗疾病的生物制品中具有举足轻重的作用。

细胞工程的临床应用具有许多的优点，对病人安全，质量有保障，产量有保障。现今已有大量的疾病可以通过细胞工程技术来治疗。而细胞工程的未来将会成为医学治疗的基础，可以预计, 细胞工程技术将继续在新疫苗、诊断和治疗生物制品的生产, 以及生物学研究领域发挥重要作用, 而且将在药物定向释放系统、基因治疗、细胞治疗以及组织工程等极富希望的新的治疗方法中起到重要作用。目前正处于临床实验的369 种生物医药产品来看,除许多基因重组蛋白药物的生产需要动物细胞大规模培养技术外, 细胞治疗、基因治疗、单抗生产和疫苗生产等四大类生物治疗药物和方法, 要进入实质性医疗应用, 其核心都要依靠细胞工程技术。

总之, 动物细胞技术已经在疫苗的生产, 基因工程和抗体工程的药物筛选、开发和生产中发挥了关键作用。目前,动物细胞技术已不只是用于获得研究、诊断或治疗用的蛋白质产品, 其应用领域已扩展到细胞治疗、基因治疗和组织工程等新的治疗方法中。可以预见, 在二十一世纪的生物学世纪中, 无论在生物学基础研究, 还是在生物高技术产业化领域中, 都将继续提供动物细胞技术应用的舞台。

而我们作为二十一世纪的生物科学本科生，更应该好好学习这门课程。它在人类社会的作用通过这篇文章的内容已经深刻的印在我的心头。在将来的人类社会中，以生物技术为基础的医学药物，人体科技研究都将成为最受关注的热点。但这些光鲜背后。生物学庞大的知识体系与依靠大量实验才能得到的理论成果也曾令我望而却步。但是我想说，没有努力何来成果，越伟大的成就往往需要与之相匹配的付出，不会天上掉馅饼让你坐享其成。

所以在今后的生物专业学习生活中，必要更加努力。打好坚实的基础，才能在二十一世纪的生物学大潮中站稳脚跟。

043131班

《植物细胞工程》重难点解读 篇3

1. 理论依据

植物组织培养技术的基本原理是细胞全能性，这是因为每个活的体细胞中都包含本物种的全部遗传信息。

2. 基本过程

脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。

再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

愈伤组织：细胞排列疏松、无规则，是高度液泡化的、呈无定型状态的薄壁细胞。

3. 必须满足的基本条件

（1）植物组织或细胞处于离体状态下；

（2）外部环境条件适宜，如温度、PH、光照、无菌操作；

（3）必要的营养条件，如水、有机营养、矿质营养、维生素等营养物质和植物激素。

例1 用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是（ ）

A. 该愈伤组织的细胞经过脱分化和分裂形成

B. 该愈伤组织的细胞没有全能性

C. 该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成

D. 该愈伤组织可以形成具有生根生芽能力的胚状结构

解析 愈伤组织是经过脱分化后，细胞分裂形成的具有生根生芽能力的胚状结构，该结构主要是由排列疏松的薄壁细胞组成。所有的植物细胞都具有全能性，愈伤组织细胞也具有全能性。

答案 B

二、植物体细胞杂交

1. 原理

细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。

2. 过程（如下图）

3. 关键环节

（1）用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有活力的原生质体；

（2）诱导原生质体融合的方法：物理法（离心、振动、电激）及化学法（聚乙二醇PEG）。

4. 实质：不同植物细胞的原生质体的融合。

5. 融合细胞的类型

既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。

6. 意义

克服远缘杂交不亲和的障碍，打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围。

7. 植物细胞杂交与传统杂交比较

A. 植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍

B. 杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株，说明杂种细胞具有全能性

C. 尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养

D. 若A的基因型为Rr，B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy

解析 植物细胞杂交的结果是两个植物体细胞中的遗传物质融合到一个细胞中去，故形成的杂种细胞基因应是两者之和；愈伤组织不能进行光合作用，只能从培养基中吸取营养物质，故培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养。

答案 C

【练习】

1. 在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（ ）

A. 消毒灭菌 B. 适宜的温度

C. 充足的光照 D. 适宜的养料和激素

2. 用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素，右图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。下列说法错误的是（ ）

A. 在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”，这些“种子”是紫草叶肉细胞经过脱分化和再分化而获得的

B. 从图中可以看出反应器中紫草细胞的生长呈现S型增长规律

C. 从图中可以看出反应器中影响紫草素产量的因素是细胞数量和细胞所处的生长期

D. 在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是保证氧气供应充足，并使细胞与培养液充分接触

3. 植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题，植物体细胞杂交过程不涉及（ ）

A. 使用纤维素酶和果胶酶

B. 使用限制性核酸内切酶

C. 诱导两种不同细胞融合

D. 选择有利于杂种细胞分裂和分化的培养基

4. 下列各项中需要利用植物的微型繁殖技术的是（ ）

A. 柳树芽发育成新个体

B. 水稻种子萌发并长成新个体

C. 扦插的葡萄枝条长成新个体

D. 兰花的茎尖组织培养成兰花的幼苗

【参考答案】

细胞工程 篇4

一、明确课程定位, 坚持“以学生为本”的教育

任课教师必须通过认真学习生物技术专业本科生培养方案和课程大纲、请教老教师教学经验及调查学生情况, 对细胞工程课程进行正确定位, 明确该课程在学生的知识体系中起到什么作用, 根据生物技术专业培养方案和课程大纲要求, 了解该课程要教授学生什么样的知识, 同时在21世纪这个崭新的时代, 我们的学生想学习什么样的知识。在进行课程改革时, 坚持“以学生为本”指导思想, 整合优质教学资源, 既要从学科发展的角度考虑问题, 也要从学生的角度换位思考, 从而使教师传授给学生的知识和学生真正需要的知识有机结合, 实现我们所期望的优质教学的目的。

二、运用多种教学方法, 提高教学效果

多年的应试教育使大多数学生已经习惯于被动地接受知识, 独立思考及自主学习能力较差, 培养其主动学习、创造性思维能力是一个循序渐进的过程, 需要较长时间和多学科的共同努力。为培养学生主动学习的习惯, 我们首先通过多种手段, 将细胞工程涉及的微观水平上, 看不见、摸不着的, 尤其是技术操作过程, 利用现代化教学手段———多媒体, 将技术以图示、图像、动画和视频等多种形式显示, 使学生直观、形象地理解教学内容, 激发学生的学习兴趣。同时采用双主体互动教学模式, 双主体即教师与学生, 他们同处于主体地位。两个主体间的互动效果, 对学生学习的积极性有明显的影响。如何通过互动提高教学效果?若小班教学, 即学生不超过60人, 可采用分组选择课题的方法[1], 即采取自由结合的形式, 每组4~6人, 可根据细胞工程学教材中所包含的内容进行选题, 并对所选题目进行评议, 最后确定每组所演讲的专题。实行组长负责制, 组员介绍、内容安排、讲述顺序安排及总结性发言均由组长负责。这部分内容由学生主要参与, 既能对课程形成有效的互补, 同时也能增加学生的学习积极性, 让学生知道如果了解新的研究进展, 对其以后的科研道路会有很大的帮助。当然这也要求任课教师要及时、积极地学习和储备该课程相关的进展知识。但若该专业学生人数大于60人, 仍采用该方法, 每组人数必然增多, 当每组人数大于8人, 则必然达影响我们预期的效果。此时采用启发式或讨论式教学, 更为有效。启发式教学要求教师在备课时, 准备启发式问题, 若设计的问题能够一环扣一环, 以问题驱动学生的学习需求, 激发学生的求知欲望, 则达到教学目的;而讨论式教学, 则要求任课教师针对某一章节的知识点、进展和争议设计几个问题, 让学生分组随堂讨论, 回答问题, 这种随堂讨论及时获得答案的方法, 即使人数较多, 学生也会比较积极参与。但这些方法都对我们的任课教师有较高的要求。

三、融合科技发展, 更新教学内容

当今世界科学技术突飞猛进, 知识信息量迅速增长, 科学知识更新淘汰速度加快, 这就要求任课老师及时更新自己的知识结构, 跳出书本, 站在现代科技发展的前沿, 掌握生物技术领域科技发展的最新动态, 及时地把这些动态的新的研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容, 引导并激发学生探索新知识的兴趣, 开阔视野, 增长知识, 帮助学生学会预测和构想未来事物的发展变化, 不断增强学生学习的自觉性和创造性[2,3]。

任课教师在厘顺教学体系的基础上, 查阅各类中外文期刊, 根据近年来该领域的发展动态, 力求把该领域的最新科研成果和亟待解决的关键问题融化到教学内容中。譬如讲解“干细胞”时, 及时把最新成果传播给学生:2007年, 日本籍科学家山中伸弥所在的研究团队通过对小鼠的实验, 发现诱导人体表皮细胞使之具有胚胎干细胞活动特征的方法。此方法诱导出的干细胞可转变为心脏和神经细胞, 为研究治疗多种心血管绝症提供了巨大助力。这一研究成果在全世界被广泛应用, 因为其免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约, 凭借此研究成果山中伸弥获得2009年拉斯克基础医学奖和2012年诺贝尔医学和生理学奖。再如讲解“克隆技术”时, 除了介绍常规的克隆技术新成果, 2004年中国首例异体克隆动物“北山羊”在新疆降生;2007年9月14日中国完成世界首例转基因克隆兔实验, 实验兔含有外源的绿色荧光蛋白基因之外, 我们还可以将2008年英国科学家通过“三亲胚胎”技术培育出了新型人类胚胎, 进行线粒体疾病治疗[4]的知识介绍给学生。教师在获取这些信息的当时就将其作为相关技术的补充内容向学生传授, 使学生了解该研究的最新动态。我们发现把最新成果融入到教学内容中, 是引发学生学习的最好动力。因此, 要求教师对讲稿进行及时更新, 及时查漏补缺, 决不用陈旧的、过时的资料, 这样, 既对学生负责, 同时也提高了自身的水平。

四、进行系列设计实验, 改进实验方法

细胞工程是一门实践性非常强的学科, 没有实际的操作, 无法使学生对所学的知识有一个深刻的认识, 所以细胞工程的实验环节对学生的学习和知识的构建尤为重要。细胞工程实验涉及内容及相互独立又相互关联, 将实验内容设计得环环相扣, 既节省材料, 降低实验费用, 又节省学时, 为学生提供更多的实验机会。李艳红[5]也曾采用系列设计实验, 取得较好的教学效果。我们采用系列设计实验, 即前一个实验是后一个实验的基础, 这样从经典的基础实验到难度较大的实验, 一环紧扣一环, 将所学的知识连成一个整体。具体到我系, 实验从培养基的配制、愈伤组织的诱导和再生到原生质体的游离和体细胞杂交。其中体细胞杂交即细胞融合, 是细胞工程课程中很重要的章节和实验内容。但该实验历时较长, 尤其是材料游离, 往往需要过夜, 而且采用国产酶游离效果差, 进口酶又价格昂贵, 分离纯化的过程, 学生也不容易操作。怎样才能缩短材料的游离时间, 降低费用, 同时又能达到良好的教学效果呢?通过我们的实验验证, 采用细胞间隙较大的薄壁组织作为游离原生质体的材料, 比如状态良好的愈伤组织或者某些幼嫩的茎段, 甚至是芦荟也可以, 这样酶液较易进入组织内部, 游离的时间就会大幅缩短, 因为游离时间短, 采用国产酶不会对材料产生较大的伤害, 所以可以降低实验成本。游离纯化的操作可将20%左右的蔗糖换成23%pecell溶液, 提高纯化效果。对于那些限于学校条件无法开展的实验, 则积极想办法让学生到校外公司或企业参观学习, 以提高他们的学习兴趣。

通过研究与探索细胞工程课程教学体系, 我们对该课程进行正确定位, 采用灵活多样的教学方法和现代化教学手段, 把最新的科技发展成果融入到教学内容中, 提高教学内容先进性和科学性。细胞工程课程教学改革虽取得了一些成绩, 但还存在不少问题。比如细胞工程教材, 就目前而言, 绝大多数教材介绍基本常规技术较多, 涉及理论和进展较少。技术课程要有相应的理论支撑, 细胞工程技术也是这样。本科教育不应该只是教给学生每种技术的操作规程, 而是在学生掌握基础知识、掌握技术的同时, 融入进展并提出问题。如细胞操作之后, 存在的各种可能变化、这些变化给我们带来了哪些思考、哪些问题我们已经知道了答案、哪些问题还存在争议、还有哪些等待解决?提出了问题才能让学生对其产生浓厚兴趣。所以今后, 我们将不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平, 为学生提供更好的教材, 同时每次上课前精心备课, 点燃学生对知识追求的火种, 并在教学实践中对课程教学体系不断改进, 进一步提高细胞工程教学质量。

摘要：细胞工程是现代生物技术的桥梁和纽带, 是生物技术专业学生必修的专业课, 为学生今后从事生物技术相关产业奠定良好的理论和技术基础。为了激发学生的学习兴趣, 提高学生主动学习的积极性, 我们在细胞工程教学中, 重新对课程定位, 在教学方法、教学内容和实验设计等方面进行改革。结果显示, 多媒体和双主体互动教学、增加细胞工程课程相应技术的最新研究进展, 同时对实验内容和实验技术进行革新, 不仅不会增加学生的负担, 反而促使学生更积极有效地学习, 明显提高了教学效果。

关键词：细胞工程,教学改革,教学方法

参考文献

[1]许君, 郑文明, 陈新建, 等.在细胞工程学教学中的初探[J].科技教育创新.2008, (6) :237-238.

[2]陈祥, 潘志明, 耿士忠, 等.新时期细胞工程教学改革与实践[J].现代农业科技, 2008, (12) :329-331.

[3]胡尚连, 孙短, 曹颖.植物细胞工程理论与实践教学体系探索与实践[J].中国校外教育, 2008, (2) :136-137.

[4]http://www.bioon.com/biology/genetics/364555.shtml.

植物细胞工程教案 篇5

一、教学目标

1、细胞的全能性（理解）

2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。（知道）

二、教学重点和难点 1.教学重点

（1）植物组织培养的原理和过程。（2）植物体细胞杂交的原理。2.教学难点 植物体细胞杂交

三、教学过程 导入：

我们已经所学及疑问

1、有性生殖中，受精卵经分裂、分化形成各种组织、器官，最后形成个体。三倍体如何繁殖后代？

2、细胞的全能性

体细胞具有全能性的原因是什么？

各种细胞表达全能性的能力是否一样？

在生物体内，体细胞有没有表达全能性，为什么？ 体细胞在什么条件下才会表达全能性?

（一）植物组织培养

1、概念

2、植物组织培养的过程。（如下）

脱分化 再分化

外植体 → 愈伤组织 → 根、芽 →植物体

3、条件

4、证明：

（二）植物体细胞杂交

1、过程 植物细胞A 植物细胞B ↓ 去壁

↓

原生质体 A 原生质体B

↓

↓

原生质体融合↓ 再生细胞壁

杂种细胞

2、优点： 克服远源杂交不亲和障碍，培育作物新品种。↓ 细胞分裂

愈伤组织

↓细胞分化

细胞工程 篇6

关键词：植物细胞工程；实验课程教学；教学方法

植物细胞工程是四大生物工程之一，是我系生物技术与生物工程专业主干课之一。此课程也是实践性非常强的一门课程，因此配套的实验课程应加强学生的基本技能培养，同时结合理论知识提高学生分析问题、解决问题的能力。植物细胞工程所涉及到的应用大多极具系统性，学生需要掌握的是整个项目体系流程。针对这种现象，不少学校也对此实验课程进行了改革，我教研室也在改革中摸索出一套较为全面的实验体系，由验证性改为综合性及设计性实验。

实验体系包括基础篇和项目篇两大版块。基础篇包含实验原理及目的、本学期项目简介、实验室介绍及参观、容器具洗涤以及母液配制等内容。项目篇开设有菊花快速繁殖、烟草叶片再生体系建立、马铃薯脱毒及银杏愈伤组织培养及黄酮提取测定等四个项目，分别对应于植物细胞工程的四个应用：快速繁殖、转基因受体系统建立、脱毒及次生代谢物生产。整学期实验内容全面充实，系统性强，同时对教师的授课也提出了更高要求，教师不仅要在授课中贯穿理论知识，更要运用多种教学手段启发学生思维，提高学生分析问题和解决问题的能力。笔者在三个学期的教学中摸索出一套与实验设置配合良好的教学经验，现就此进行阐述。

一、学期实验安排

实验安排力求符合植物生长周期，能完整实施项目流程，能让学生参与到植物的每个培养阶段。植物生长周期较长，大多数外植体生长一个月左右时间才会看到明显现象，因此实验课安排两周一次，每次4学时，同时所开设的四个项目在每次实验中穿插进行。第一次讲解基础篇以及制备某一项目的培养基；第二次操作基础篇中的母液配制及某一项目的初代接种，同时还要制备下次实验课所需要的培养基。从第三次课开始，每次均会涉及到材料观察、培养基配制以及接种操作。所需要用的培养基都在上一次课中配制，所需材料也均为之前实验学生培养的材料。这样很好地增加了学生的参与度，大多数学生在每次实验时都很有责任心，会把配制培养基及接种当作是自己的事情，而不仅仅是完成实验任务。

二、课堂组织

课堂组织的要求是让学生充分参与，人人动手，对每项工作都要有所接触。除了每次实验要进行的接种工作外，还需要做的工作有：外植体消毒。材料观察与统计和培养基配制接种室的准备工作。第一次课就将学生分为4组，在全部8次实验中，每组轮流进行各项工作。全学期结束后，每组均可消毒一次，配制母液一次，洗涤器具二次，统计结果三次，配制培养基三次，接种七次，学生对各项技能均能熟练掌握，为今后做毕业论文或从事相关研究工作打下了良好的基础。事实证明，学生在进行毕业论文研究时，大部分工作能独立完成，自主性好。

三、课堂管理

由于每次实验课将四个项目穿插进行，板书也会分成四个内容。上课前必须先介绍当次课安排内容的实施顺序。先讲结果观察统计，再讲解培养基配方分析及设计原理，项目初代接种时还会讲解外植体取材原则及项目流程及其中的关键步骤。这个过程约50分钟。之后学生配制培养基及进行结果统计或是消毒，约50分钟。再进行结果分析，演示当次课程的接种过程，约30分钟。剩余时间学生轮流接种，写实验报告。这样的安排使教师能很好地把握课堂节奏，课堂容易管理。如果在每次课开始时就将所授内容全部讲完再进行操作，时间通常需要100分钟左右，相当于一次理论课，学生容易倦怠。此外，等到接种时候部分学生很可能对操作演示已印象不深。另一方面，在这样长时间的实验课中如果中间没有再次集中的环节，课堂容易散乱。

四、授课方式

授课方式以讲授式为主，将启发式和讨论式穿插进行。理论相关内容用讲授式，同时多提问。结合实践时用启发式，将理论具体化。比如分析取材及项目流程时，启发式能得到较好效果。分析学生统计结果时，多采用讲授结合讨论式。讨论有范围，比如材料生长情况与内因、外因相关。引导学生回忆起理论课上的内容，内因有哪些，外因又有哪些。又比如产生污染的原因有哪些，哪些环节错误易发生大面积污染，哪些环节易产生真菌或细菌污染。将这些内容先讲解给学生，他们就有了讨论方向，再结合全组的结果统计，较容易得到合理的分析。这样以为学生为主，讲授引导，结合启发式及讨论式的教学方式能很好地提高学生分析问题和解决问题的能力。

目前我教研室此课程实验体系已较完备，在今后的授课中仍有提高的空间。此外，由于培养周期及条件限制，部分实验暂无法开展。为了符合目前应用型高校转型的要求，此实验体系将会进一步修改完善，学生的科研素质及实践生产能力将得到进一步提高。

参考文献：

[1]李秋丽，邹翠霞.植物细胞工和实验教学改革初探[J].实验室科学，2008（2）：32-33．

动物细胞工程实验教学改革与实践 篇7

但是, 通过对动物生物技术专业人才培养质量的深度解析后发现, 运用原有的课程体系、教学方法和实验方案等培养出来的学生已不能很好地适应日新月异的社会发展需求, 各个教学环节都需要进一步完善、改进, 如实验教学内容不够合理、实践教学体系不够规范、实验教学方法落后、学生缺乏系统训练等。因此, 为了培养出高素质的复合型专业技术人才, 吉林大学调整了实验教学体系, 在实验教学内容、教学方法等方面进行了改革, 逐步建立了一个比较完善的动物细胞工程的实验教学体系, 现介绍如下。

1 加强仪器设备配置, 更新管理观念

实验室的建设是进行动物细胞工程实验的前提条件及有力保障。吉林大学畜牧兽医学院2008年投资建设了符合GMP要求的动物生物技术综合实验室, 占地面积约400 m2, 投入资金500余万元, 设有12个功能实验室及4个辅助实验室, 包括细胞培养室、细胞株保存室、供应室、灭菌室、大型仪器室等, 配有细胞培养在线观察系统、生物安全柜、细胞融合仪、酶标仪、二氧化碳培养箱、倒置显微镜、超纯水系统、AriaⅡ 流式细胞分析分选仪 (2009年购进) 等, 为实验课的顺利开展创造了良好的条件, 为实现理论知识向专业技能转换提供了重要平台。

鉴于仪器设备较昂贵, 应加强仪器管理, 采用专人负责制, 制订了仪器简明操作方法、注意事项, 对仪器的使用情况进行登记并定期维护保养, 以确保仪器的正常运转, 从而保证了实验课顺利开展。

2 精选实验教学内容, 凸显专业特色

2.1 重编实验教材

实验教材是教学的依据, 一本内容丰富、适合本科教学的实验教材, 既有利于强化实验基础理论知识的学习及实验操作能力的训练, 又有利于培养学生综合素质及创新思维能力。自编教材能够融合本院教师多年的教学科研实际, 引入最新内容, 体现本学院学科特色和科研优势, 而原有的实验教材内容已明显落后于科技前沿。基于上述原因, 学院组织本学科领域经验丰富的教师, 成立实验教材编写领导小组, 在原有实验教材基础上, 重新编写了《细胞生物学与细胞工程实验指导》, 并于2008年9月份由吉林大学出版社公开出版。新的实验教材增加了综合性、设计性实验的比例, 将最新理论和应用引到实验教学内容中, 使学生及时了解、掌握本领域科技发展前沿信息, 对学生的考研、就业等提供有力的支持。

2.2 整合、优化教学资源, 建立多层次实验教学体系

动物细胞工程是一门实践性和应用性很强的学科, 为了让学生真正掌握动物细胞工程这门学科的技术, 培养具有综合实践能力和创新能力的人才, 实验课程被分为3 个层次进行。共设置了基础性实验、综合性实验、科研创新与毕业论文相结合的设计性实验的多层次实验教学体系。

在基础性实验中, 设置了实验器材及培养基的制备, 仪器的操作培训, 骨髓瘤细胞SP2/0和BHK细胞的观察及计数, 细胞的复苏、冻存及传代, 小鼠的保定及眼眶取血, 原代细胞的培养等。强化了基础知识和基本技能的训练, 为后续的综合、设计、创新实验做了充足的准备。

在综合性实验中, 主要开设了人血清白蛋白单克隆抗体的制备实验。由于实验周期长, 考虑实验内容的关联性, 采取实验周方式进行。单克隆抗体的制备实验主要包括以下内容:Balb/c小鼠的腹腔注射免疫试验、饲养层细胞 (腹腔巨噬细胞) 的制备、杂交瘤的制备 (SP2/0与免疫脾细胞的融合) 、ELISA检测、亚克隆、腹水的制备及收获等。通过以上实验, 学生可以融会贯通基本技能, 提高综合思维和独立操作、解决问题的能力, 培养了学生综合实践能力。

在创新、设计性实验中, 积极将教师最新的科研成果转化到实验教学中去, 鼓励学生积极参加教师的科研课题研究, 使实验内容和科研项目紧密相连, 如G418对BHK-21细胞最适作用浓度的筛选、EGFP基因的转染及在Hela细胞中的表达、外源基因EGFP在细胞中的RT-PCR检测等。学生自主选材、自主设计、独立完成实验, 使学生更早地接触科学前沿, 掌握新知识、新技术、新方法, 开拓了视野, 培养和激发了学生对科学研究的兴趣, 同时也为参加吉林大学大学生创新实践计划及毕业论文的设计与完成奠定了坚实的基础。

3 创新实验教学方法, 激发学生学习兴趣

3.1 自主完成实验准备

动物细胞工程实验课所需实验试剂及耗材要求比较高;因此, 实验试剂、材料等的准备是实验进行的关键环节。改变以往由实验教师或实验辅助工提前做好实验准备工作的方式, 让学生自己完成全部实验过程, 包括细胞培养瓶、培养皿、5 mL弯头玻璃吸管、眼科剪刀和镊子等的清洗及干烤, 细胞培养基及各种母液的配制及高压灭菌, 无菌水及无菌材料的准备等。通过上述工作, 使学生充分了解了药品的用途及配制方法, 培养了学生的动手操作能力, 加深了对无菌概念的理解, 调动了学生的主人翁意识, 为成功完成实验课奠定了基础。

3.2 开放式教学

由于动物细胞工程实验课实验内容多, 连续性强, 实验周期长, 实验室资源有限, 在规定的上课时间无法满足学生要求, 这就要求实验室尽可能开放, 这也给实验室的管理工作提出了更高的要求。做法是:执行预约登记制度 (包括进入、离开实验室时间及领取试剂耗材、仪器使用等) ;通过上课前考核, 选择一些责任感强, 有一定实验室经历的学生为实验组长, 参与管理工作;同时, 将一定数目的实验技术人员和研究生纳入到实验室工作中。开放式教学使学生在课程设置阶段随时进入实验室, 有更多的机会进行实验技能训练, 增加了学生之间、学生与实验技术人员之间的沟通和互动, 也充分利用了学院拥有实验室及实验仪器设备的资源优势。

3.3 现代化教学手段的运用

动物细胞工程实验课涉及到仪器的使用方法、小鼠的保定、细胞的观察和计数、细胞的复苏和传代、人血清白蛋白单克隆抗体的制备等内容, 实验难度大, 操作复杂, 对无菌操作要求高, 稍有不慎就会导致实验的失败;因此, 开课前让学生撰写预习报告至关重要。为此, 笔者建立了QQ群, 将动物细胞工程实验课教学内容、教学安排、教学计划、视频等资料上传到群里, 使学生明确实验目的, 熟悉实验原理和方法, 了解实验过程中的注意事项及可能出现的问题。在实验课的讲授上, 改变传统填鸭式的教学方法。实验仪器操作方面, 采取制订简明操作流程及现场讲解相结合的方法, 使学生更准确地掌握仪器操作方法, 避免使用时由于操作不当造成仪器的损坏。在实验内容的讲解上, 采取多形式、多手段的方式进行, 如多媒体课件、演示动画、教学视频等, 利用网路资源, 多多收集与实验课相关素材;对实验操作中的难点及学生容易出现操作错误的实验, 教师可以把规范的实验过程用摄像机录下来, 制作DVD光碟;同时, 利用吉林大学农学部精品课建设的机会, 完成了“人血清白蛋白单克隆抗体的制备”的教学视频并投入使用, 视频中包括了小鼠的免疫、饲养层细胞的制备方法、细胞的融合、亚克隆、腹水的制备和获取及产物的纯化等内容。通过以上方式的教学, 使教学内容更形象直观、生动活泼, 增加了学生学习的主动性和趣味性, 激发了学生的创造性思维, 提高了实验的成功率, 取得了良好的实验效果。

4 健全学生实验考核体系, 提高实验效果

客观公正、真实有效的实验考核体系, 不仅能提高学生对实验的重视程度, 也能调动学生对知识探索的积极性, 增加学习兴趣, 督促和引导学生日常学习情况和态度, 从而提高实验教学的效果[3]。为此, 我们制订了多元化的考核体系, 包括平时成绩、实验报告、考试成绩、创新设计性实验评价、团队合作精神等。平时成绩占30%, 包括出勤率、预习报告的撰写、实验操作的熟练程度和正确性、值日情况等, 由老师、实验技术人员和实验组长打分;实验报告占30%, 主要考察学生原始数据的记录是否真实完整;对实验结果的分析讨论是否正确客观, 实验现象的解释是否合理;考试成绩占20%, 包括口试、基本实验技能操作、笔试成绩;创新设计性实验评价占15%, 主要考察学生在设计性实验部分的技术路线设计是否可行, 实验结果分析是否合理, 实验论文撰写是否规范, 答辩过程是否清晰流畅;实验团队合作精神占5%。新的考核体系, 从基础知识、操作技能、实验态度和科研能力等方面全面反馈了实验教学的质量。

5 加强师资队伍的建设与培养, 确保实验教学质量

动物细胞工程学科跨度大、实践性强, 科技信息量增长迅速, 因此对实验教学队伍建设提出了更高的要求[3]。目前, 该实验课的教学任务由吉林大学畜牧兽医学院生物工程教研室承担, 由1名教授主讲, 1名讲师和1名实验技术人员给学生示范操作, 3～4名博士研究生辅助参与实验指导, 近几年来逐步建立了教学、科研、理论和实验教学互通、知识结构合理、团结协作的实验教学队伍。在实验课开课前, 由经验丰富的教授负责组织集体备课, 共同研究讨论教学内容, 对参与实验指导的教师和研究生进行培训, 包括本学科领域的最新发展前沿、学术成果、新方法、新技术及学生在实验过程中的关键点、难点, 可能出现的问题进行系统地讲解, 从而保证了实验教学的质量。

6 小结

经过几年的教学改革, 动物细胞工程实验课取得了明显的教学效果, 激发了学生的学习热情, 学生动手操作能力、实验设计能力、分析解决问题能力和理论联系实际能力明显提高, 许多学生在此基础上申请了国家级和校级创新实验项目, 积极参与教师科研项目, 撰写学术论文并在核心期刊上发表, 为学生毕业论文的选题和完成奠定了坚实的基础。

摘要：为满足动物细胞工程实验教学体系和模式改革的需求, 吉林大学通过对仪器设备更新换代、重编实验教材、建立多层次实验教学模式、采用开放式教学、健全实验考核评价制度、强化师资力量等方法, 建立了动物细胞工程的实验教学体系。结果表明:新教学体系提高了实验教学质量, 激发了学生的学习兴趣, 为培养高素质复合型动物生物技术专业人才打下坚实基础。

关键词：动物细胞工程,实验教学,教学改革

参考文献

[1]周杰, 王海英.《细胞工程》实验教学改革的建议与构想[J].实验科学与技术, 2012, 10 (2) :131-134.

[2]赵晓娥, 马宝华.动物细胞与胚胎工程实验教学改革探索[J].杨凌职业技术学院学报, 2011, 10 (3) :66-68.

细胞工程 篇8

1 企业细胞的含义

根据细胞的基本含义,我们要定义企业的细胞,首先要明确一个观点,那就是企业是有机的生命体,一个企业是有生命力和发展力的,基于这个观点再明确企业细胞是什么。

我们将企业看成一个活的有机体,必然的推论就是:在有机体中,完全自给、不发生相互作用的实体是不存在的,组织中每一个可分辨的单位都是由更基本的单位构成,同时又是更大的组织单位的组成部分。在这个有机整体中,每一个组成部分都有一定程度的自主性,都能够在没有上一层组织的协助下,在其所处的特定层次上掌握环境和处理问题。同时也接受来自上层整体的指导,这个构成企业生命体的基本单位称之为企业细胞。企业细胞相关之间的关系是,企业细胞具有相对独立性,同时由于所处位置和分布不同,各自发挥的管理职能不同,通过企业细胞激活,细胞间相互也会发生作用,相互聚合形成新的细胞活力。

总之,企业的细胞就是所有企业管理手段、资源配置最终指向的最基本单元,并且这个最基本单元有输入和输出,能够发挥管理能力,会相互影响,是一个企业发展动力、活力的最基本构成因素。

激活细胞是贯彻落实以人为本理念的具体行动,是充分发挥广大员工主观能动性的有益探索。准能的企业细胞主要包含在企业生产经营的各个环节,各条战线,各个岗位。

从行政单元看包括: 班组,车间段队,处级厂矿单位等;

从党的建设单元看包括: 党小组,党支部,基层党总支、公司直属党组织等;

从群团工作方面看包括: 各级工会、团组织、青年先锋号、职工之家等;

从典型选树方面看包括: 各级先进集体,劳模工作室,创新工作室、技术攻关小组等;

从员工自发组织看包括: QC小组、青年志愿者服务队、义工协会分会、互帮互助基金、各种业余文化团队爱心车队等。

2 激活企业细胞的途径

在现实企业管理当中,经常出现的情况是企业上层的管理制度、措施制定下发后,管理向下的力有了,但是作用于员工后并不完全能见到执行或者是很难收到管理的预期效果。调动员工的积极性,就是通过最大程度激发员工活力,激发员工的主人翁意识,形成自发的执行,并追求效果。笔者认为要激发企业的内生动力,就要激活企业的每一个细胞,充分发挥员工的主观能动性,激发员工的创造性和创新力。下面,笔者结合准能集团公司发展实际,简单介绍该公司细胞激活主要包括以下几个方面做文章。

2. 1 坚持需求导向

准能集团公司各个细胞单元要紧紧围绕准能集团公司“4 + 3”七彩准能发展战略,围绕准能集团公司煤炭生产、循环经济、铁路运输各版块生产、经营、管理进行创新,选择具有一定基础和优势,这关系到准能集团公司可持续发展的关键领域,要坚持准能集团公司的文化与企业战略相结合,着力于提升准能集团公司效益,利用合理的战略计划,从而得到节约成本、提高发展质量的最终目的。准能集团公司必须要破解影响准能集团公司发展的主要问题,消除潜在的不利影响,使企业战略能够真正落实到创造新的经济增长点上,使企业文化与企业战略做到真正意义上的融合,也只有这样才能够使企业文化和企业战略切实应用到准能集团公司生产经营的各个环节中,把企业文化和企业战略变成实实在在的产业活动,推动准能集团公司的可持续发展。[1]

2. 2 坚持人才为先

人才是创新最关键的因素,人才也是创新的中坚力量,创新人才是企业提高自主创新能力的关键所在。细胞激活主要就是注重培养和吸引各类专业型人才,选择培养具有创新精神的优秀人才,使企业内部团队的工作效率得到提升,充分发挥广大干部职工的积极性、主动性、创造性。所以必须要在创新实践中发现人才,在创新活动中培育人才,使企业文化能够得到更好的传承和发展。[2]

2. 3 坚持制度引领

企业在运行过程中,不仅需要合理的企业发展战略,还要将企业战略与企业文化相结合,给予创新人员更多的利益回报和精神鼓励。企业要进一步创新人才的选拔机制,对创新人才与经营管理人才实行分类管理,继续完善专业技术人才职务的评选和聘任制度,建立全新的企业管理机制。让员工能够和准能集团公司团体真正地成为一个大家庭,营造出勇于探索、鼓励创新、宽容失败的文化和企业氛围,从而实现企业的发展战略。

2. 4 坚持文化切入

文化培育是企业细胞的细胞壁,只有靠员工普遍认同、先进的企业文化作引领,企业细胞才会焕发生机和活力。优良的企业文化可以起到协调企业员工行为,增强企业员工凝聚力的作用,可以充分发挥企业员工的主观能动性,提高组织成员的责任感和使命感,使企业真正成为命运和利益的共同体。一是继续推进准能文化的宣贯落地,让 “你能、我能、大家能,准能!” 的核心内涵, “自省、自信、自胜、自强”的价值主张,“准能是我家,员工是亲人”的人文理念等准能文化深入人心,滋润每个员工个体的心灵,润滑各个组织的机能。二是营造环境、丰富载体,大力开展健康向上、喜闻乐见的各类文化活动,增强全员的凝聚力和战斗力,使企业文化气息渗透到每一个角落、融入进每一名员工,持续的、持久的、常态化的宣贯和践行准能文化,实现文化的由虚到实,由隐到显,成为员工自觉践行的价值观。三是积极倡导各班组、科队、单位培育和形成各具自身特色的子文化,丰富企业文化建设载体,让准能文化贯穿于战略落地、生产经营、员工的言行全过程,让准能文化真正在基层落地、生根、开花。

2. 5 坚持全员参与

创新很多时候是依靠巧妙的变化、调整和创意从而获得新的效果,创造更大的价值。准能集团公司现有员工16000 余名,大家有着不同的知识背景、专业技术和特长能力。企业高层要激活每一个员工、每一个团队的创造性和创新力,营造出全员参与的环境。并且领导一定要尊重基层员工的创新精神,充分调动员工创新的积极性,鼓励员工立足岗位进行创新,并且还要注重员工自身的效益,只有这样才能够使员工的创造力、创新力都发挥得淋漓尽致。[3]

2. 6 坚持全面创新

科技创新应是一个广义的概念,凡是影响和制约准能集团公司发展的问题都应当作为创新和突破的课题来研究。要把全面创新准则贯彻在准能集团公司生产和管理方面,实现科技创新、制度创新、管理创新、党建创新等有机统一和协同发展,从而使企业得到真正意义上的发展和进步。[4]

2. 7 坚持依靠基层

近年来,准能集团公司在快速发展过程中有什么缺陷,技术和管理上有哪些短板,生产经营中存在哪些问题,基层的广大干部职工看得最清楚、感受最深切、改革动力也最强烈。因此,企业创新在基层、活力在员工。细胞激活就是要发动基层组织的主动性和创造性。要进一步加强基层党支部建设,继续深入开展 “一单位一典型、一支部一亮点”的党建工作模式[5],打造标准化样板党支部。努力探索共青团工作的新思路,大力开展 “创新创效”等活动,使青工生力军作用真正发挥出来。继续强化班组建设,总结班组管理经验,探索班组管理先进方法,创建安全管理标准化示范班组。加强企业内部文化的形成,将企业文化与企业战略相结合,提升企业内部全员的整体素质。在组织上给予志愿服务组织更多支持,大力弘扬社会主义核心价值观,使敬业奉献、团结友爱的行为在准能集团公司蔚然成风。也只有这种企业文化才能够保证企业更好的发展,提升企业在竞争市场中的竞争力。[6]

3 细胞激活的重要意义

内因是事物发展的根本原因,是事物发展的根本动力。细胞激活就是要借助一系列有效措施,激发出所有最基础细胞的创造力和活力,产生一种自下而上、推动公司健康快速发展的内生动力,形成了 “文化引领、战略定位、管理提升、细胞激活”的完整发展思路,实现了公司从上而下的管理和自下而上的内生动力的良性闭环管理,实现发展战略的落地,实现走 “科技引领、绿色发展、低碳高效、综合利用、和谐共赢”的清洁化能源发展道路。其中强调的是以人为本的理念,注重发挥每个个体的作用,实现了企业战略落地,企业文化的更深度认同和统一行为规范,各项管理措施的自觉执行并达到预期效果,进而产生推动企业发展强大的内生动力。

3. 1 细胞激活是推动公司战略实施的内生动力

推进准能集团公司的发展战略,需要由上而下的制度规范共同努力,还需要企业内部行动自觉。通过细胞激活,充分肯定每一个团队、每一位员工的内在价值和创造价值,推动全员参与、万众创新、大众创效,凝聚力量,推动准能集团公司七彩准能战略实施。

3. 2 细胞激活是提升竞争力的有效路径

现今能源企业竞争呈现出越来越激烈的态势,企业核心竞争力更多地体现在成本控制和创新能力上。准能集团公司只有激活细胞,激活每一个微观组织和个人的主动性和创新性,将每一个细胞作为成本控制单元和创新小组,才能不断提升准能集团公司的核心竞争力,在市场竞争中抢占先机,从容应对能源革命的变化和挑战。

3. 3 细胞激活是公司战略发展的根本途径

能源企业的发展长期依靠投入物质要素推动经济增长,经济发展方式以粗放型为主,科技创新对经济社会发展的贡献率偏低,生态环境的瓶颈制约非常严重。这种增长方式不可避免而且正在遇到资源和环境不可持续供给的极限,造成产业经济发展缺乏可持续性,很难继续引领行业发展。对此,准能集团公司只有激活每一个细胞,激发创新力、创造力,才能加快准能集团公司转型发展,推动准能集团公司由增量创收向提质提效转变,也就是说,不光要将企业战略重视起来,还要将企业文化进行更加完善的建立,使企业文化主要引导的是员工的精神层面,而企业战略则是起到一个制约作用,两者相辅相成、相互制约,从而使准能集团公司向世界一流综合能源企业迈进。[7]

3. 4 细胞激活是提升公司的科技实力

现如今,准能集团进入新的发展阶段,这就需要紧紧抓住新一轮科技的发展脚步产业变革的机遇,在准能集团公司“七彩准能”战略顶层设计引导之下,进一步推进科技改革,并且要明确了解企业中存在的各种问题,将发展目标放在准能集团公司全局与长远发展中,抢占科技经济的制高点,从而全面提升准能集团公司的市场竞争力。

4 结论

现代企业治理模式下大多企业管理者为应对外部日益激烈的竞争环境和国家整体经济形势的变化,以及企业自身改革发展的需要,更多想到的是制定一个好的战略,制定好各项管理措施,想到的大多还是从上而下战略灌输和管理措施的指令,而忽视了激活企业自身的发展活力。日益激烈的竞争环境的非线性发展,对危机失败和成功以倍数放大,一些昨日的巨星企业瞬间陨落,而一些新生的公司不断扮演后来居上、以小吃大的角色,因为企业丧失活力,失去生命力,最终走向没落或者消逝。文章通过分析准能集团公司的发展模式,研究了准能集团公司如何激活企业细胞,提出了具体的建议,通过细胞激活,形成强大的内生动力,在当前经济形势下实现企业的发展战略和管理目标的更好的落地,激发企业的发展活力。

摘要：一个企业的发展,非常重要的是要有明确的方向、定位和目标,并制定一个良好的发展战略,但更为重要的是战略如何让企业员工尽快地认知、认同,直至自发的落实和执行,也就是企业发展战略真正落地之后才能发挥出巨大的能动作用。因此,使企业的发展战略落地,发挥其能动作用,激发出企业的发展活力,是一个企业发展过程中非常关键的问题。文章重点研究了准能集团的企业细胞,对如何实现细胞激活以及细胞激活的意义进行了分析,以期更好地实现企业发展战略落地,激发企业的发展活力,实现企业创新与持续发展。

关键词：企业细胞,发展战略,企业创新

参考文献

[1]农丽媚.设计政策与国家竞争力研究[D].北京:清华大学,2013.

[2]谭可欣.高技术企业知识管理的模型与机制研究[D].泉州:华侨大学,2011.

[3]刘克勤.地方普通高校服务区域创新驱动发展探析[J].教育发展研究,2014,7(13):23-27.

[4]赵丙军.国外力量训练研究知识网络的结构及演化特征[D].上海:上海体育学院,2013.

[5]陈静宇.基于客户价值的中间商客户细分与客户管理策略研究[D].重庆:重庆大学,2014.

[6]武验,王飞.激活企业每一个细胞——中原大化开展全员创新活动纪实[J].化工管理,2011,8(26):57-60.

细胞工程课程教学模式改革与探索 篇9

新的教育环境对人才培养的模式提出了新的要求, 如何将网络教学和课堂教学有效地结合就显得尤为重要。为此, 对细胞工程的教学模式进行调整优化, 主要包括网络化学习、互动式学习及课堂加网络的混合式教学。

1 网络化学习

几年来课题组的教师借助校园网的清华在线平台, 精心研究并开设了具有细胞工程特色的精品教学网站, 学生可根据需要自主选择要学习的内容。还可以随时与教师、学生进行交流、讨论。该教学平台为教师的施教和学生的学习提供了广阔的空间, 在师生的交流与互动方面也起到重要的桥梁作用[4,5]。目前, 我院已经建成了细胞工程的各种资源库, 包括基本资源和拓展资源, 并不断完善, 形成了体系, 学生个性化学习得以充分实现, 并为信息资源的互利共享创造了条件。

1.1 基本资源

该资源内容丰富, 包括教学要求、重点难点、教学大纲、教学日历、教学设计、教材内容、教学录像、教案、课件、自测题、演示实验等。

教材内容以电子书的形式向同学展示, 来源于课本, 又高于课本, 教师将重点知识进行归纳, 条理性更强。而且课程组的老师利用丰富的网络资源下载了大量的细胞工程教学资料, 并通过软件自己编写创建了大量的精美立体三维动画、图片及英文解说的小电影, 从而比课本上的内容更形象、更具体、更生动。更加有利于学生对知识的理解与掌握。

教学录像直接以视频方式进行, 可以生动地向学生展示授课过程, 尤其是一些精美的动画, 大大激发了学生的学习兴趣, 教学录像分章节、按学时进行, 学生可以根据自己的时间多少, 选择要学习的内容和学习的进度。而且不同的录像由不同的教师进行授课, 教师的职称不同, 授课的特色不同, 学生学习之后, 可以进行网上评教, 将评教信息及时反馈给教师, 以便改进教学方法, 提高教学效果。

自测题按章节进行, 试题类型多样, 有单选题、多选题、判断题、辨析题、名词解释、设计小课题等, 全部采取在线作答, 该方式使学生充满了新奇感, 又增加了趣味性。学生可以通过自己的账号登录, 随时进行网上自测, 提交后, 系统立即给出结果, 这样学生就可以根据测试反馈的情况, 进一步了解自己对所学知识的掌握程度, 以便更好地改进自己的学习方法。

演示实验主要包括一些综合性实验、设计性实验或探索性实验。以视频形式进行, 由专门的实验教师在实验室进行录制, 不仅可以展示实验的全过程, 而且在实验技术的关键部分还配有解说, 演示实验包含了该学科的最新研究进展, 学生可根据需要自主学习, 不仅可以开阔学生的视野, 拓展其科研思路, 培养综合分析问题的能力, 而且为进一步开展毕业设计和科学研究打下坚实的基础[6,7,8]。

1.2 拓展资源

该模块属于辅助资源, 目前已经上网的主要有教学案例库、动画素材库、图片素材库、专题讲座、学科知识检索系统和相关素材及连接等。尤其是学科知识检索系统按英文字母顺序编目, 方便学生检索。该网络课程共收集和制作的教学动画108个、教学案例近100个、学科知识检索名词术语1 000多条, 并且有英汉和汉英2种方式。丰富的教学资源为学生课余学习提供了一个良好的平台。这不仅拓宽了学生的知识, 更增强了学生将来适应社会的能力。

2 互动式学习

为了激发学生学习的兴趣, 提高学习效率, 尝试采取“互动式”的教学模式, 具体如下。

2.1 课堂讨论

课堂上适时采取案例讨论法进行师生互动, 活跃课堂气氛。针对某个知识点, 首先由教师提出具体案例, 然后分组讨论, 最后由教师就有关问题进行总结。例如“番茄薯是怎样形成的?”“有性杂交能否实现这一设想?”“体细胞杂交又有哪些优势?”围绕这些问题, 让学生按4人一组在15 min时间内进行讨论, 然后每组派代表向教师汇报, 最后教师分析番茄薯的形成过程, 并让学生明白体细胞杂交的意义, 它克服了远源杂交的不亲合性, 为遗传物质的广泛重组开辟了新的途径。同时要强调它在育种实践中的意义。通过这样的案例讨论分析, 大多数的学生反映印象深刻, 并认为所学的内容能与生产实践相结合, 知识的理解更容易掌握。

2.2 网络交流

在网络课程上设立师生交流区, 如讨论版、E-mail及QQ等。学生可以选择一种适合自己的方式与教师随时交流, 不受时间和空间限制。尤其是讨论版是细胞工程课程颇具特色的部分, 每个讨论版的主题内容各不相同, 学生可根据自己的需要参与讨论, 也可以自己提出新的问题。另外, 在课堂上没有解决的问题, 也可以在网上随时与教师沟通。该模块学习方式灵活, 一直深受学生的好评, 极大地激发了学生学习的兴趣, 扩展了学生自主学习的空间。

3 混合式教学

混合式教学就是课堂上师生面对面的教学与学生通过网络的在线学习相结合。这也是信息化时代对教学提出的新要求, 为此, 尝试在进行细胞工程常规授课的同时, 适当结合这种先进的网络技术进行混合式教学, 充分调动学生学习的积极性和主动性, 以期达到最佳的教学效果。

教学过程中, 教师可以先就某一章的内容进行简单介绍, 并给出该课堂的教学目标, 如植物原生质体融合技术, 要求学生掌握各种融合的方法及原理, 熟悉融合产物的鉴定及体细胞杂交的意义, 了解其在农业生产实践中的应用。强调学生应该掌握的重点内容, 给学生一定时间让其自主学习网络课程, 然后就重点的知识进行提问, 最后根据学生回答的情况进行总结, 并留出课后作业, 课后作业要求网上作答, 在规定的时间内递交, 之后由教师进行网上批改。网络作业的成绩计入本课程综合考评, 其比例占总成绩的10%。

通过对我院2012级生物技术和生物工程专业的98名学生做问卷调查, 有95%的学生赞同这种混合式教学。因为它打破了传统的教学模式, 带给学生新鲜感, 而且可以使其更加轻松地获取知识。

细胞工程的教学改革不仅得到了学生的普遍认可, 而且大大提高了教学效率。不同教学模式的测评结果表明, 2011级学生采取课堂教学, 其优秀率 (≥90分) 为8.45%;而2012级学生采取混合式教学, 其优秀率高达为38.06%。这也充分证明了混合式教学比单纯的课堂教学更具明显的优势。

4 结语

经过几年的教学实践, 笔者探索出了一套适合细胞工程的新教学模式。通过网络化学习、互动式学习及课堂加网络的混合式教学, 不仅使学生能够深入理解细胞工程的知识, 而且更能培养学生自主学习的能力和激发学生的学习兴趣。网络化学习较好地解决了学时不够、课本内容相对滞后、师生交流少、学生自学难等问题。课堂上的案例教学充分体现了师生之间的情感性和课堂上互动性, 并且能将思想教育融于知识的传授之中。尤其是混合式教学更能实现网络与课堂的优势互补, 大大提高细胞工程的教学质量。

参考文献

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[7]杨慈清, 石晓卫.细胞工程教学的实践与经验[J].教育教学论坛, 2012 (20) :230-231.

细胞工程 篇10

关键词：细胞工程,案例法教学,工程实践能力

《细胞工程》是生物工程专业的专业核心课程之一,是现代生物技术中涉及极其广泛的一门生物技术,具有前沿性 ( 现代生物技术的热点) 、争议性 ( 新技术给伦理道德带来的冲击) 、综合性( 多学科交叉) 及应用性( 工程类课程,重在产品与技术) 等特点[1,2,3],因此在高等院校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位。

传统的 《细胞工程》教学以理论和工艺为核心,具体实例则作为理解理论和工艺的补充,因此与生产、生活实际联系并不十分紧密,总体上并没有达到激发学生学习兴趣,启迪学生科学素养的目的。

案例法教学是利用以真实事件为基础撰写的案例进行课堂教学的过程,使学生通过对特殊事例的分析,掌握一般分析原理, 并借助这一原理独立分析和解决问题的教学方法[4]。它最初于1870年由哈佛法学院提出,至今已有近150年的历史,现已广泛应用于商学、法学、医学的课堂教学,而在工科课程教学中较为少见[5,6]。《细胞工程》是一门应用性很强的课程,较为适合案例法教学。一个好的案例常常有助于提高课堂教学的质量和效果, 增加学生对专业学习的热情和积极性,并启发学生对现实社会中相关事例与情境的深入观察与思考。因此,对案例的精选及对教学的组织实施成为保证案例法教学良好效果的两个关键因素。

1案例的精选

案例的获取一般源于书本、专业期刊及教师本人的研究课题。案例法教学,不仅培养学生的思维能力,同时对教师的教学能力和教学水平也提出了更高的要求。作为工科专业教师, 不仅要有扎实的理论基础,而且要有广泛的知识面,并做到理论联系实际。表1为本课程精选的代表性案例,并可根据本学科最新的研究进展补充或更新案例,用于课堂讨论。

2案例法教学的组织实施

案例法教学设计: 授课教师讲解为主,结合学生小组讨论。实施过程: 将班级学生分为若干小组 ( 4 ~ 6人为一小组) 。授课前两天给予与学生授课内容相关的案例,并根据内容提出2 ~ 3个关键问题,要求学生根据案例预习知识点,并通过小组讨论,自行设计解决方案。

例如: 在讲解 “植物细胞两相培养技术”这个知识点时, 案例选择了时下研究较为热门的抗癌药 - 紫杉醇的提取。课前要求学生以小组为单位,查找相关文献,自行设计两相培养法从红豆杉细胞中提取紫杉醇的技术路线。同时根据知识点,提出2个关键问题,让学生在查找文献的过程中寻找答案: 1为什么两相培养能提高代谢产物的产量? 2能用于此项技术的两相应满足什么条件?

授课时,先由某个小组讲解他们所设计的解决方案,然后由授课教师分析其中对错,并对案例涉及的概念、原理及技术路线进行完整的讲解。

3案例教学实践的效果与问题

经过对本校生物工程专业2010级本科生( 生工101) 实施案例法教学的实践表明,课程引入案例后,激发了学生的学习热情, 增强了学生解决实践问题的能力,并使团队合作意识得到提升。

3.1激发学生的学习热情

传统教学法为工艺原理为主线,案例通常作为理解工艺原理的补充; 而实际授课发现,工艺原理恰恰是工科学生较容易思想走神的部分,实际应用则他们最感兴趣的内容。因此以工艺原理为主的传统授课方式效率较低,不能提高学生的学习积极性。与之相反,案例式教学以学生为核心,以分析实际案例为主。这种教学方式要求学生通过对案例的分析,解决实际问题。这对学生而言,学习目的性更强。学生对案例的兴趣激发他们主动寻求解决方案,积极查阅资料,互相讨论,这样可大大提高学习积极性。

3.2增强了学生解决实践问题的能力

我国高等工程教育规模目前已跃居世界第一,但工科专业尚未完全打破按学科知识体系来构建知识结构的局面,重 “学”轻 “术”的倾向较严重[7]。因此,在一定程度上,以工艺原理为重点的传统教学是按培养 “科学家” 的模式来培养 “工程师”,不利于学生有效解决工程实践问题。案例法教学, 以实际应用为讨论核心,引导学生理解这项技术,提高了他们解决实际问题的能力。例如,在 “染色体工程” 章节,通过 “无籽西瓜的培育”的案例,使学生掌握多倍体细胞培育技术, 并在其基础上运用这项技术,设计高附加值动植物快速生长的方案,提高产品效益。

对毕业论文情况的跟踪统计亦证明,案例法教学改革后学生实验水平及解决实际问题能力较之前有显著提高。生工101班共31位学生,在毕业环节中,涉及细胞工程技术的课题共8项,3项课题为优,2项课题为良,3项课题为中,其优良率 ( 62. 5% ) 高于生工101整体水平( 优良率48. 4% ) ; 与之对比, 生物工程专业2009级本科生( 生工091) 共32位学生,毕业论文中涉及细胞工程技术的课题共7项。其中1项课题为优, 2项课题为良,4项课题为中,其优良率为42. 8% ,与生工091整体水平一致( 优良率43. 7% ) 。

3.3提升团队合作意识

通过案例法教学,亦可加强学生间的合作意识。传统教学以教师为中心,通常要求学生进行独立思考,发现并解决难题; 然而,由于个人知识结构及能力的局限性,一个人往往需要花费大量时间解决一个较复杂的问题。如果把复杂的问题拆分为多个简单的小问题,分派给多人解决,则效率会得到极大提升。案例法教学中,将学生分拆为多个小组,以小组为单位讨论案例,不仅能使小组中的每位成员都参与讨论,而且能促进成员间的相互交流,加速问题的解决。

3.4案例式教学在《细胞工程》教学中应注意的问题

以上分析可知,案例法教学与传统教学相比存在一定优势,确实取得了较好的教学效果。然而,在实施过程中,需注意如下两个问题。

首先,教学内容上的限制。并非对任何学习内容都适用案例法教学。例如 “细胞工程基础”及 “细胞培养技术”章节, 内容主要涉及本课程的基础知识,包括基本原理及基本方法。 这些知识点没有很强针对性的案例可供选择,因此仍需采用传统的授课方式进行讲解。

其次,案例选择上的限制。并非所有案例都能满足教学要求。一般应尽量选择那些包括的知识点不多,却能凸显基本原理的典型事例,一到两个为好,不要太多,便于在有限的时间内进行课堂讨论; 若选择案例的知识点较为零散,横跨几章, 甚至是不同的学科,将导致课堂讨论效率下降,并偏离教学主题。例如: 组织工程,动物细胞工程领域的一项重要技术,是将人体某部分的细胞种植在一种生物材料的支架上进行人工培养繁殖、扩增,然后移植到人体内所需要的部位,从而达到器官修复或再造的治疗目的。组织工程技术虽属于细胞工程的范畴,但其涉及的学科领域包括生物、材料、机械和医学等4大类。在本课程设计案例时,本想加入 “人造骨骼的构建”这一案例,但发现其研究范围太大,涉及知识面太广,不利于课堂讨论。因此,在本例中,对于涉及材料,机械及医学的知识点,由教师主讲,拓展学生的知识面; 而对于学生需要掌握的 “动物细胞的饲养层培养”这一知识点,则设计 “表皮组织的体外培养”案例,用于课堂讨论。

4结论

细胞工程 篇11

关键词:合作性学习 细胞工程?摇 传统教学模式

为了提高学生的学习兴趣和学习效果,培养学生的独立思考能力和创新能力,根据《细胞工程》这门学科的特点,我们将合作技能、团队精神融合于专业知识的学习之中,采取合作性学习方法,取得了较好的效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本校生物科学专业两个班共84名学生,年龄在21~23岁之间,两个班的学生均已学习《植物学》、《动物生物学》、《生理学》等基础生物学课程,主要课程成绩比较,差异无统计学意义,具有可比性。两个班混合后,按学号随机分为试验组和对照组。

1.2 方法 對照班按传统教学模式实践教学,试验班按合作性学习模式进行实践教学。

1.2.1 传统的教学模式

教师根据教材及幻灯片内容授课,学生根据授课内容作笔记,学生的思路完全跟着老师讲解。

1.2.2 合作性学习模式

合作性学习是一种成员之间的合作互助活动,以成员之间的相互合作、相互作用为小组前进的动力源泉,是小组成员间互相帮助、互相鼓励的学习方式。

1.2.2.1 选择一个有意义的合作主题

细胞工程是以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目的地利用或改造生物遗传特性,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。我们通常选定一个有意义的或者具有讨论价值的内容作为合作性学习的主题,如选择试管婴儿作为主题。试管婴儿又称为体外受精—胚胎移植技术,是指将精子与卵子取出,在体外受精后,将胚胎再移植回母体子宫发育成婴儿的过程。该主题串联了动物细胞培养、体外受精和胚胎移植等知识点。教师上课时把这些知识点转化为若干讨论的问题,如试管婴儿的对象、原理、方法和应用等,以启发诱导的方式提出一系列的问题,然后把问题交给学习委员,再由学习委员发给各个小组,要求学生做好教学相关的课前预习。在合作学习之前,教师同时可以推荐一些网站、期刊供学生阅读。

1.2.2.2 教师的任务及合作的过程

以试管婴儿学习为例,教师在讲授完相关的理论后,要求各组学生将试管婴儿的原理及过程以故事的形式演绎出来。学生根据成绩好中差按1∶2∶1的比例成立合作小组,男女混合搭配,每组8人左右。小组内推选出组长,由组长确定各位组员的角色扮演以及负责整个故事的整合,并且每个主题由不同的人担任组长。这样通过角色的分配,每个学生都有自己所要承担的责任,能够促使学生之间更多地交流讨论,避免了许多学生插科打诨,无所事事。每个人都是完成整体任务的一分子,为了扮演好自己的角色,都会积极主动得学习掌握相关的知识,努力与他人合作。每个人不仅仅必须对自己所扮演角色的前因后果有充分的理解,还要关注小组中的其他角色,这样才能相互配合,把整个故事演绎完整。成绩好的学生在帮助别人的过程中可以巩固自己的知识,进一步理解课程内容以及发现自己的不足之处,并且可以锻炼自己的表达能力;而成绩差的学生可以因为责任心、自尊心等原因,完成学习。

2 效果测评及结果

2.1 通过考试成绩比较

试验班和对照班在同一时间内做同一份试卷,结果试验班(42个学生)2个不及格,平均成绩80.2分;对照班(42个学生),不及格6个,平均成绩73.3分。试验班成绩明显高于对照班。

2.2 学生对两种教育模式的认可程度调查问卷

问卷内容主要涉及合作学习对课程的学习兴趣、知识点的理解、同学间的关系、沟通表达能力和学生教学参与面5个条目。每个条目4个选项,每项从“不同意”到“同意”划分4个等级。试验班中,50%以上的学生认为合作性学习有助于知识点的理解和沟通表达能力的提高以及同学关系的促进,而对于学习兴趣的提高和教学参与面的扩大相当一部分(50%~60%)学生还存在疑虑,无法判断自己的感觉。而传统模式教育的对照班认可以上条目的学生只占了极少数(小于15%),大多数是不同意和无法判断。

3 讨论

合作性学习有利于提高教学效果。从测评的考试成绩来看,试验班学生的成绩明显高于对照班;从问卷调查来看,试验班的学生对以上5个条目的认可度明显比对照班的高。由此说明合作性学习模式优于传统的教学模式。以往的教学过程中,教师采取“填鸭式”灌输知识,过分地以教师为中心,使学生的学习较被动,积极性差。在本次细胞工程合作性学习试验中,以小组学习为单位,以故事情景模式演绎所学的知识点,不同角色分配使学生明确自己的任务。为了完成任务,组员之间必须相互合作,相互交流,小组内成绩好的学生可以通过帮助其他组员学习而使自己掌握的知识点进一步地掌握和理解,成绩差的学生因为责任心、自尊心等原因积极配合学习,完成任务。这样,有效地提高了学生学习的自主性和积极性,加深了对知识点的理解;同时,有效地扩大了学生的教学参与面,教师不再唱“独角戏”,学生也不再是传统课堂上的“旁观者”。合作性的学习让学生由被动变主动,更多的学生参与到教学中,课堂的气氛也因为学生的积极讨论而显得朝气蓬勃。

合作性学习有利于提高学生的综合素质。当今社会,学校不能只是注重知识的传授,而更应当认识到全方位育人的重要性,全面培养学生的创新、合作和解决问题的能力,以适应社会对人才的需求。合作学习的过程中,学生需要相互交流讨论,这就要求他们组织语言表达自己的观点,不同的人对同一事物的理解是不同的,小组内的不同观点就需要他们去分析总结概括,这就在无意当中锻炼了他们的分析概括表达能力。组间的相互提问辩论,充分发挥了他们团队精神,培养了他们沟通、合作能力以及对问题的探究能力。这些能力是一个人在社会职场中所具备的基本素质,这些能力的培养更是为他们步入社会、适应社会奠定了良好的基础。

4 结论

合作性学习教育模式优于传统的教育模式,这种教育模式提高了学生的学习自主性和积极性,加深了学生对知识点的理解掌握,同时有利于他们创新、合作等综合素质的提高。虽然本次合作性学习在《细胞工程》中应用存在一些不足之处,需要改进,但是笔者认为合作性学习更容易让学生理解掌握知识点,并且加深印象,在探索改进后值得推广。

参考文献:

1.赵志策,张蕾.合作性学习摭谈[J].内蒙古电大学刊,2009,(4).78~79.

细胞工程在玉米种质改良中的应用 篇12

关键词：细胞工程,玉米,种质改良

随着分子生物学技术的完善和发展, 生物技术在玉米育种中的应用越来越广泛。生物技术按研究对象主要分为:细胞工程、基因工程, 分子标记技术。通过生物技术不但可以创造和丰富种质资源, 而且可以创造出新品种, 加快育种进度。

细胞或组织培养技术日益成熟, 我国已培养成20多种植物, 其中小麦、玉米、高粱和辣椒等作物为我国首先培育成功。谷明光等 (1975) 首次获得玉米花粉植株以来, 国内外学者加强了利用组织培养技术对玉米的研究。杭玲等 (1991) 育成了玉米花培杂交种桂三1号和桂花1号, 推广8万多亩。用此技术育成的品种还有花单1号和玉单358等。

1 细胞工程概念

细胞工程是指以细胞为基本单位, 在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变, 从而改良生物品种和创造新品种, 加速动物或植物个体的繁殖, 或获得某些有用的物质的过程。其中, 细胞或组织培养是其核心技术。玉米细胞工程主要包括 (1) 单倍体培养, 包括花粉培养 (孤雄生殖) 和子房培养 (孤雌生殖) 等; (2) 细胞变异体培养, 用于耐盐、耐旱、耐铝和抗病等细胞变异株的诱导和筛选; (3) 其它外植体培养, 如幼胚、幼叶、成熟胚和幼穗等的培养。

细胞或组织培养在玉米育种上有两方面的意义, 其一是通过细胞和其它外植体的人工培养, 快速获得可选择的理想再生体。二是是转基因育种的组成部分, 为基因转移提供了适宜的受体细胞, 为植株再生和正常发育创造了良好的条件。

单倍体培养就是单倍体育种, 即通过单倍体培养讯速获得纯合二倍体, 达到缩短育种年限的目的。花培育种是国际上20世纪60年代发展起来的新技术, 我国已培养成20多种植物, 其中小麦、玉米、高粱和辣椒等作物为我国首先培育成功。花药培养获得单倍体是一项新兴的生物技术, 目前在玉米育种中广泛应用。下面简述玉米花药培养和单倍体育种育种程序及要点:

2 花药培养的一般程序

当玉米尚处于孕穗期时, 将未成熟的雄穗取下, 一般需经过一段时期的冷处理。花药接种前进行压片镜检, 选出小孢子发育单核中晚期和双核早期的花药, 放入诱导培养基。约21～28天后, 可观察到胚状体, 胚状体转入再生培养基, 产生小植株, 经过染色体加倍, 产生双单倍体。然后经自交产生双单倍体种子。另外, 也可通过诱导胚状体获得愈伤组织, 把愈伤组织转移到再生培养基上便也可产生再生植株。其优点是同一块愈伤组织可产生几棵植株, 便于染色体加倍。但由于增加了愈伤组织阶段, 使离体培养时间加长, 增加了遗传变异的可能性。

2.1 影响花药培养效率的因素

2.1.1 供体植物基因型的选择

研究发现, 供体植物的基因型对花药培养效率的影响是非常显著的。遗传分析表明, 只有很少的基因参与单雄发育, 而且胚状体的形成和随后的植株再生没有关联性, 是由不同的基因决定的。单雄发育反应的加性遗传方差大于非加性遗传方差, 即为数量遗传性状。遗传成分参与单雄发育反应的事实, 暗示了由花药或小孢子培养再生的植株至少含有一些有利基因。因此, 花药和小孢子培养就可用来选择有利基因的积累。

2.1.2 对花粉发育阶段的选择

处于不同发育阶段的花药, 其花培效率差别很大。只有花粉发育到一定时期的花药, 才对外界刺激最敏感。玉米的花粉, 以单核中后期为佳。此时花药长度约4mm, 颜色呈淡绿色。原因可能是, 小孢子发育的第三期是胚胎形成的临界期, 超过了这一时期胚状体就不能形成;也许是在小孢子发育过程中, 花药内激素水平在不断改变, 由于花粉的成熟使激素平衡变得不合适, 或为花粉发育所必需的其他一些成分已经耗尽, 从而影响了诱导率 (颜昌敬, 1990) 。检查花粉发育时期, 一般可用醋酸洋红和碘-碘化钾染色压片, 然后在显微镜下进行观察。

2.1.3 温度胁迫处理

接种前的冷处理有利于提高花药培养效率, 但确切的机制尚不清楚。可能与一种特定的蛋白质有关。根据基因型的不同, 供体植物生长状况的不同, 以及离体培养的温度不同, 最适的预处理也不相同。典型的玉米花药预处理一般为4～14℃处理7～14天。接种后的温度胁迫也对花培效率有作用。无论是冷处理还是热处理, 都能使胚状体和再生植株的数量大大增加。

2.1.4 诱导培养基及其成分的选择

用来诱导孢子体的小孢子发育以及随后的胚状体发生的培养基称为诱导培养基。玉米中经常用培养基有N6、玉培、正14等。

①培养基中的糖份:蔗糖的效果最好 (Butter, 1997) 。除了提供培养物的碳源以外, 还起着调节渗透压的作用。不同的糖浓度与花药培养效率关系密切, 正常为蔗糖浓度6～15%。

②培养基中的激素种类及比例:激素对诱发细胞的分裂、生长和分化起着决定性作用。各种研究表明, 生长素 (特别是2, 4-D:1～2㎎/L) 和细胞分裂素 (特别是KT或BA) 的适当比例, 能促进孢子体的小孢子发育。Hongchang等 (1991) 的实验, 比较了9种不同的激素组合, 发现当玉培培养基中加入2㎎/L2, 4-D和1.5㎎/L Kinetin时, 诱导频率最高。宋建成等 (1998) 发现, 2～4㎎/L的2, 4-D有利于胚状体的诱导, 0.1～0.2㎎/L的TIBA (2, 3, 5_三碘苯甲酸) 则显著提高了胚状体的分化率, 花药培养最终效果以0.1㎎/L的TIBA为最佳, 每100枚花药产生绿苗17.2株, 比2～4㎎/L的2, 4-D处理提高85.5%。

③有机附加物:如氨基酸、酪蛋白、乳清蛋白等。其中, 酪蛋白水解物 (CH) 对胚状体的形成有显著的促进作用。CH的这种效应可能因为含有L-Glu和L-Asp这两种氨基酸。另外, 在培养基中加入脯氨酸 (500～800㎎/l) 能够促进愈伤组织的增殖和幼苗的健壮 (Ku等, 1981) 。

④活性炭:有促进花药中花粉愈伤组织和胚状体形成的作用。0.5%的活性炭使玉米花药中愈伤组织或胚状体的诱导频率提高一倍左右, 在分化培养基中加入0.5%的活性炭, 还能促使分化的幼苗健壮, 根系发达 (颜昌敬, 1990) 。原因可能是因为活性炭吸附了培养物在培养过程中分泌的有毒代谢产物, 或吸收了蔗糖在高压消毒时产生的有毒化合物—5-羟甲基糠醛, 从而给花粉细胞的分裂、分化和幼苗的生长, 创造了有利的环境条件。

⑤琼脂:琼脂 (0.7～0.8%) 在诱导培养基中常被用做凝胶剂, 琼脂糖 (0.6～0.7%) 效果也很好 (Nitsch等, 1982;Dieu和Beckert, 1986) 。Butter等 (1997) 通过比较不同的凝胶剂, 发现脱乙酰基吉兰糖胶 (0.1～0.2%) 凝固的培养基与琼脂凝固的培养基相比, 胚状体的生成量多一倍。

2.1.5 植株的再生

要得到再生植株, 可直接将胚状体转移到再生培养基, 也可以先诱导愈伤组织, 然后再转到再生培养基。玉米的再生培养基多以N6或玉培为基础。再生培养基与诱导培养基的主要区别是, 蔗糖浓度的减少 (2%～4%) 和添加细胞分裂素, 如Kinetin (1～2.5 /L) 或BA (0.5～1.0 /L) , 来促进芽的诱导。Kuo等 (1986) 报道, 1 /L的Kinetin对植株分化最有效。Butter等 (1997) 通过比较各种培养基, 发现以玉培为基础的培养基, 含30g/L的蔗糖, 2.5 /L的Kinetin, 用琼脂糖凝固, 可以有效的完成植株再生, 每100个胚状体可产生10～20株再生植株。

与诱导愈伤组织不同, 植株再生时需要将胚状体暴露于光照下, 一般胚状体或愈伤组织需在白色荧光灯下 (16h光周期) , 26～28℃培养。也有研究提出, 增加红色荧光有助于植株再生 (Nitsch等, 1982) 。

通常根在再生培养基中或移到无激素的培养基中后产生。如果培养基中加入多效唑 (MH) 1～2 /L, 会促进根的发育和生长。当再生植株产生出发育良好的根系时, 就可移出试管。在一般的程序中, 当胚状体直径达到1～2mm时, 转入再生培养基以诱导芽和植株的形成。早期转移, 在接种21天后将花药转移到再生培养基上, 尽管平均成胚花药数目略有降低, 但平均再生植株数增加了10倍 (Barloy, 1993) 。

3 利用单倍体细胞进行基因转导

单倍体细胞是外源基因转入的理想目标, 因为它将使转化体成为完全纯合的植株, 导入一个纯合的基因组将避免转化植株的后代发生分离。作为单细胞系统, 离体的小孢子用做遗传转化的靶, 可以避免嵌合再生体的形成。而且, 与离体培养相关的体细胞无性系变异的可能也相对较小, 因为与其它靶组织相比, 其培养时间较短。

生物技术在玉米种质改良中将发挥越来越重要的作用。随着细胞工程技术的发展, 转基因技术的日益成熟, 玉米种质改良将进入一个新的发展阶段。细胞工程会在改良玉米抗性、抗虫、抗涝、抗旱、抗除草剂等方面发挥更大的作用, 改变目前我国玉米种质遗传基础狭窄难题;结合转基因技术实现转基因育种, 培育出高抗、优质、高产新品种。

参考文献

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[4]刘纪麟.玉米育种学[M].北京:中国农业出版社, 2001.8