细胞生物学的研究方法范例(3篇)
细胞生物学的研究方法范文篇1
细胞器是历年高考的重要考点,相关高考题主要是选择题,命题思路主要有以下五种情况:①考查某一细胞器的结构和功能;②简单考查多个细胞器的结构和功能;③结合不同细胞的比较进行考查,如植物细胞与动物细胞、原核细胞与真核细胞、叶肉细胞与根细胞;④结合有典型特征的细胞进行考查,如分泌细胞、巨噬细胞;⑤以某个主题考查多个细胞器的联系,如ATP的生成、细胞内的物质转运、免疫与细胞器的关系。
三、突破难点
细胞器的结构和功能的高考复习,首先是巩固基础知识,构建各细胞器间的联系,但要提升对细胞器的认识层次,还需突破下列三方面的难点:
1.强化与其他章节内容间的学科内综合
例1肌肉细胞内,细胞质中的Ca2+浓度大大低于内质网腔。肌肉细胞的动作电位可引起肌肉细胞内质网膜上的Ca2+通道打开,导致Ca2+的内流,细胞质内Ca2+浓度迅速升高,从而引起肌肉收缩。同时,内质网上的钙泵(一种载体蛋白),可将Ca2+从细胞质转运至内质网腔。下列叙述错误的是()
A.肌细胞内质网膜的主要化成分是磷脂和蛋白质
B.内质网腔中Ca2+经Ca2+通道转运至胞质,需要ATP供能
C.胞质中Ca2+经钙泵转运至内质网腔中,需要钙泵发生形变
D.内质网膜上的钙泵对维持肌肉细胞的可兴奋性有重要作用
【答案】B
【解析】内质网是膜结构的细胞器,膜的主要成分是磷脂和蛋白质,故选项A说法正确。内质网腔中的Ca2+经Ca2+通道转运至胞质,转运方向是从高浓度到低浓度,属被动转运,不需要ATP供能,故选项B说法错误。胞质中Ca2+经钙泵转运至内质网腔中,转运方向是从低浓度到高浓度,属主动运输,需要ATP供能,转运过程中,载体蛋白(钙泵)发生可逆性的形变,故选项C说法正确。由于内质网膜上的钙泵,可将肌肉收缩时转运至胞质中的Ca2+重新运回内质网腔,维持胞质中的Ca2+浓度小于内质网腔,以备下一次肌肉细胞的收缩,故选项D说法正确。
【拓展】本题以内质网为素材,主要考查内质网结构和跨膜运输方式,体现了加强学科内综合的命题理念,还考查了综合运用能力。这方面的命题素材,举例如下表:
2.拓展与实验、科研的联系
例2下列关于细胞器研究的叙述中,正确的是()
A.观察菠菜叶绿体的实验中,需要用健那绿染液进行染色
B.观察线粒体实验中,口腔上皮细胞因缺乏线粒体不宜作为实验材料
C.利用洋葱鳞茎紫色表皮细胞研究水分吸收条件的实验中,主要观察水分的流向
D.利用放射性同位素示踪实验,可研究分泌蛋白的合成、加工和运输场所
【答案】D
【解析】观察菠菜叶绿体的实验中,不需要染色,在观察线粒体时,可用健那绿染液进行染色,故选项A说法错误。因取材方便,口腔上皮是观察线粒体的常用实验材料,故选项B说法错误。利用洋葱鳞茎紫色表皮细胞研究水分吸收条件的实验,实际上就是质壁分离和复原实验,实验中主要观察对象是液泡的大小和颜色,故选项C说法错误。利用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白的合成和分泌,是细胞生物学研究史上的经典实验,故选项D说法正确。
【拓展】本题将教材中的学生实验与细胞生物学研究史上的经典实验综合在一起,体现了强调实验、强调探究的命题思路。与细胞器相关的活动有叶绿体和线粒体的观察实验、质壁分离和复原观察实验、真核细胞三维结构的模型制作。高考命题还可结合细胞生物学的一些研究方法进行,如差速离心法分离细胞器。
3.强化“结构与功能关系”的生物学基本观念
例3下列有关细胞器的叙述中,错误的是()
A.核糖体中的蛋白质和RNA具有不同的功能
B.心肌细胞中的线粒体数量大于平滑肌细胞
C.遮阴处的植物叶绿素含量低于较强光照处
D.溶酶体中缺乏某种酶可导致细胞代谢障碍
【答案】C
细胞生物学的研究方法范文
遗传学研究深入揭示、利用基因机制;细胞研究让多种细胞互换“身份”;再生医学造出多种器官组织。
在遗传学研究领域,杜克大学模仿人体细胞内复杂的基因调控过程,模拟出多种蛋白质如何通过复杂相互作用调控一个基因。
斯坦福大学设计出一种由DNA和RNA制成的生物晶体管――转录器,可在活细胞中像晶体管一样进行计算和记录,将计算带入生物学活细胞领域;北卡罗来纳大学也设计了一种基于DNA的“与”门,成功演示了如何在人体细胞内进行逻辑门操作,为在活细胞内运行复杂的计算铺平了道路。
耶鲁大学和哈佛大学合作,为一种细菌重新编写了完整基因组编码,提高了其抗病毒能力,第一次从根本上改变了遗传密码,可用于重新设计生物特性或扩展生物功能。
华盛顿大学医学院成功诱导细胞向光移动;加州大学圣地亚哥医学院研发出一项新技术可确定DNA来源于母亲还是父亲;能源部联合基因组研究所等单位改良了基因组组装工艺流程,能生成长达数万个核苷酸长度的读取片段,且最终组装序列准确率大于99.999%;联合基因组研究所对201种微生物和古生细菌细胞进行了测序,发现微生物远比我们所知道的要丰富多样,并揭示了不同物种间令人惊奇的关联。
细胞研究方面,俄勒冈健康科学大学等成功将人类皮肤细胞重组为胚胎干细胞,可在体内转化成任何其他类型细胞。斯克里普斯研究所找到了一种可将骨髓干细胞直接转变成脑细胞的方法,激活单个受体就将骨髓细胞转化为神经细胞;凯斯西储大学医学院则将老鼠皮肤细胞直接变成了功能性脑细胞。反过来,哈佛大学研究证明了脑细胞也能“变身”,通过直接谱系重编程,把胼胝体投射神经元转变成类似的皮质脊髓运动神经元。桑福德-伯纳姆医学研究所等单位,用一位右室心肌病患者的皮肤细胞培育出心肌细胞,并在培养皿中诱导出心脏病模型,能再现该病发作时的主要特征。
匹兹堡大学首次用人体干细胞使老鼠心脏再次跳起来,有望使个性化的诱导多能干细胞(iPS)用于器官移植。西奈山医院对18个诱导血液形成活动的遗传因子进行筛查,找到4个转录因子并加以正确组合,培育出了血管前体细胞及随后的成纤维细胞,并造出类似人体造血干细胞的细胞。先进细胞科技公司用人类胚胎干细胞治疗一种常见失明,将一名几乎失明患者视力提高到0.5;加州大学旧金山分校科学家向小鼠大脑海马区移植内侧神经嵴细胞,成功控制了小鼠癫痫发作。再生医学方面,马萨诸塞州总医院科学家培育出一个肾脏,在小鼠实验中能成功过滤血液、产生尿液;此外,他们还用牛和羊身上提取的活组织培育出了人造耳。纽约干细胞基金会研究所首次用人体皮肤细胞制造出了性能稳定的骨头替代品,有望为骨损伤患者提供个性化、无排斥的骨移植物。
此外,科学家还首次发现一种嵌在人体基因组内的生物钟,能精确测出各种人体器官、组织和细胞型的“年龄”。他们还通过降低单个基因的表达,让一群实验鼠平均寿命延长了20%。在脑科学研究中,麻省理工学院科学家成功为小鼠大脑植入虚假记忆。他们运用已有方法,人为激活小鼠大脑中一个特定记忆,同时给予新刺激,使两者联系在一起转化成一个新记忆。南加州大学科学家演示了一种“记忆假体”,并表示这种“记忆假体”已步入人体测试阶段,15名患有癫痫病的志愿者正在接受这种植入设备的测试。
得克萨斯大学研究人员结合模型预测和脑细胞训练,使模拟记忆功能减退的海蜗牛神经元的连接恢复到近乎正常水平。
美国华盛顿大学科学家进行人类脑对脑接口实验首获成功,可发送脑信号遥控同伴做简单运动。
药物研究方面,马里兰州疫苗研究中心研发“万能”流感疫苗成效显著,实验鼠接种新疫苗后产生的抗体水平是传统疫苗的34倍,在雪貂实验中也达到10倍。
中美科学家合作,让蚊子感染一种特殊细菌“沃尔巴克氏体”,从而拥有抵抗疟疾等疾病的能力,并能传给后代。
麻省理工学院研究人员找到了一种新毒素,能够通过阻断DNA复制来抑制细菌生长,为开发下一代抗生素奠定了基础。
加州大学圣地亚哥分校从海洋微生物中提取出“炭疽毒素”,能有效杀灭耐抗生素极强的细菌,如炭疽和超级病菌MRSA。此外,该校研究人员还开发出一种包覆有红细胞膜的纳米粒子,可中和包括耐抗生素菌在内的许多细菌产生的毒素,成为治疗耐药菌的有效工具。
密苏里大学研究人员开发出一种放射性纳米粒子,能将癌症患者身体任何地方的淋巴癌细胞作为攻击靶子,且不会附着和破坏健康细胞。杜克大学医学院找到60个“阿司匹林响应标记”基因,并可验血检测阿司匹林对患者是否有效,还可预测、预报心脏病发作的风险。
在艾滋病与肿瘤学研究方面,约翰霍普金斯儿童中心、密西西比大学医学中心和麻省大学医学院的研究人员首次实现了对一名感染艾滋病病毒(HIV)婴儿的“功能性治愈”。HIV抗体疗法动物实验获突破,有望与目前抗逆转病毒疗法结合,有效对付HIV。科学家从艾滋病人体内分离出三种强效广谱的HIV抗体,能使恒河猴体内SHIV的浓度急剧下降。费城儿童医院科学家用一种蛋白质调节关键免疫细胞功能,从而安全控制肿瘤生长,证明了通过调节免疫机能来控制肿瘤生长的可行性。佛罗里达国际大学研发出一种磁电纳米粒子,可释放抗HIV药物活化型三磷酸体,实验中的治疗效果甚为理想。
【英国】
脑科学研究有新成果,合成生物学受重视,干细胞、基因研究成果为病患带来曙光,体外受精技术领跑世界。
2013年初,欧盟宣布将人脑工程列入“未来和新兴技术旗舰项目”,意味着脑科学将成为未来研究热点。科学家在人脑研究方面取得多项成果:布里斯托大学研究人员研究确认了调控记忆开关的关键分子;牛津大学和伦敦大学学院科学家研究发现脑部微电击可提高大脑运算能力;英、德和奥等国研究人员用人类多能干细胞在试管中培育出模拟人脑组织。这一系列研究成果有助于科学家了解人脑之谜,开发出治疗大脑疾病的新方法。
合成生物学方面,帝国理工学院科学家开发出可将微生物工厂生物组件的制作时间从原来的2天缩短为6个小时的新方法;布里斯托大学科学家开发出合成生物学“纳米笼”技术,在化学、生物学和医学领域拥有广泛应用前景。
干细胞研究方面,爱丁堡大学科学家成绩突出。年初,他们发现麻风病细菌可将成熟细胞转化为干细胞;随后,他们革新了干细胞培养技术,用水溶性凝胶作为支撑干细胞生长的微型支架;5月,他们发现Oct4蛋白可助胚胎干细胞自我更新。
其他研究机构也不断有新成果:赫瑞瓦特大学科学家首次将人类胚胎干细胞用于三维打印;格拉斯哥大学研究人员宣布,首个干细胞治疗中风试验初见成效,部分患者病情有所缓解;伦敦大学科学家使用实验鼠胚胎干细胞,首次培育出眼部感光细胞。
基因研究方面,首次在人类活体细胞中发现四螺旋DNA结构,这种结构可为未来的个性化治疗提供靶标;新发现了24种与近视相关基因;通过CCND1基因缺陷的研究证明基因缺陷具有多米诺骨牌效应;发现可抑制HIV扩散的新基因MX2;证明南亚人色素沉着多样性相关基因――SLC24A5基因变异模式会受到社会选择差异影响。
英国在试管婴儿领域的研究依然领先世界。4月,“试管婴儿之父”罗伯特・爱德华兹病逝。英国民众支持“一父两母”三人遗传物质的人工授精技术,英国政府也在6月称支持这一技术。7月,首次将全基因组筛查技术应用于筛查由体外受精获得的胚胎是否存在染色体异常,英国首例接受全基因组筛查的试管婴儿也随之诞生。
【法国】
加强分子生物技术研究,揭示生物基本结构与活动机制,注重成果在医药、化工等领域的应用转化。
法国一支科研团队揭示了趋磁细菌体内MamP蛋白主导合成磁小体的机制及其结构特征,使人们对“生物矿化”有了进一步理解,有望将这一机制用于医学和污水处理等方面。
法国科研人员通过对长囊水云的研究,发现了利用酶合成鼠尾藻多酚的新机制及其关键步骤,大大简化了商业制备鼠尾藻多酚的生产过程。鼠尾藻多酚是海洋褐藻所特有的一种酚类化合物,可用于生产各类化妆品,并能够预防和治疗癌症、心血管疾病、神经退行性疾病及消除炎症。
巴斯德研究院发现,一种被称作嗜中性粒细胞的免疫细胞在癌症免疫治疗过程中起主导作用,而非此前认为的自然杀伤细胞和巨噬细胞,有助于促进癌症免疫疗法的优化与发展;他们还首次在原子尺度上探明了乙醇,即饮料中酒精对中枢神经系统受体的影响,有助于开发拮抗剂化合物来缓解酒精对大脑的影响。图卢兹普尔潘病理生理研究中心发现,人类母胎中的某些免疫细胞可以阻止病毒感染胎儿,为治疗先天性巨细胞病毒感染症等遗传疾病开辟了新的治疗途径。
【德国】
深化疾病病理研究,传染病、癌症和老年痴呆症治疗方面获多项进展,个性化医疗研究得到推进。
李山(本报驻德国记者)传染病方面,德国灵长类动物研究中心发现了一种蛋白酶有助于MERS冠状病毒的感染。亥姆霍兹感染研究中心在8种代表Ⅱ型CRISPR-Cas的菌株中研究了双链RNA:Cas9的多样性和互换性。
癌症研究方面,蒂宾根大学发现,联合使用γ-干扰素和肿瘤坏死因子可以完全抑制肿瘤细胞生长。海德堡大学等发现一种具有抗癌性能的细胞核内蛋白质Nup98,可使细胞内的P53不过早出现分解。保罗-艾尔利希研究所发现经过基因改造的麻疹病毒可有效控制多种实验动物体内的肿瘤。马克斯普朗克神经科学研究所发现血管内皮生长因子也直接作用于产生该因子的肿瘤细胞。
老年痴呆症研究方面,慕尼黑大学等发现有效物质Anle138b能有效抑制损害脑细胞的蛋白质集聚,明显减缓帕金森病症状的发展。马克斯普朗克分子生物医学所等通过“基因手术”成功对实验室培养的帕金森患者病变细胞基因缺陷进行了纠正。马克斯普朗克老年生物学研究所发现衰老还受到从母体获得的遗传信息线粒体DNA的直接影响。德国柏林自由大学等研究发现,与年龄有关的记忆能力下降可通过天然物质亚精胺来阻止。
新疗法方面,莱比锡大学提取毛囊外毛鞘干细胞培养黑素细胞,开发出治疗白癜风的自体细胞疗法。蒂宾根大学在实验室培养的椎间盘细胞中嵌入智能生物材料,再注射到患者椎间盘中,开发出椎间盘疾病治疗新策略;他们还发明了一种微型芯片,植入眼球后方可帮助一种失明患者恢复部分视力。柏林自由大学等通过应用糖蛋白生成的鼠疫抗体,研发一种简单、便宜又可靠的检测鼠疫病菌的方法。
此外,亥姆霍兹糖尿病和肥胖研究所等发现分子受体GPR83不仅参与体重调控,而且在能量代谢调控中发挥决定性作用。夏洛特柏林大学医学院揭示了一个关键的蛋白质结构,阐明了与受体的互动由一种抑制蛋白来激活的分子机制。莱布尼兹波罗的海研究所在波罗的海中心深处发现了至今未知、代号SUP05的细菌对缺氧环境下形成的高毒性硫化物具有专一分解能力。
德国参与的国际合作团队也有突出贡献,一个团队发现了9个基因区域与原发性硬化性胆管炎(PSC)的联系;另一个团队则了一张人类功能性遗传变异的综合图谱,提供了有史以来RNA水平上最大的人类基因组与基因活性数据集。
【俄罗斯】
纳米疫苗研制工作取得重大进展。
张浩(本报驻俄罗斯记者)2013年,俄罗斯纳米疫苗研制工作取得重大进展。根据俄联邦生物医学署的信息,俄罗斯科学家研制的三种最新纳米疫苗已进入临床前试验阶段,这三种疫苗分别为抗结核杆菌、艾滋病和癌细胞(针对个别几种癌细胞有效)疫苗。目前,世界上的所有实际应用的疫苗大都采用病毒活体或者“病毒体灭活”方式,而俄研制的这三种疫苗是利用病原体的RNA,通过医学与纳米技术的结合,制备出纳米疫苗。其中的抗艾滋病疫苗已经处于第二期临床前试验阶段,且显示出了很高的有效性。
2013年,来自俄罗斯科学院生物有机化学研究所、美国哈佛医学院、瑞士洛桑理工学院的科学家团队对细菌的进攻机制进行了研究,揭示了在同一环境下,不同细菌会为了各自的生存而互相攻击。这一发现将有可能帮助人类找到破坏细菌进攻系统的简易方法,从而有助于研制用于治疗细菌性脑膜炎、肺炎、布氏杆菌病、鼠疫等严重传染性的新一代药物。
【加拿大】
合作研发出新型抗癌特效药;成功制作首个超高精度三维脑图像;揭示大脑可塑性形成机制;提出确定分子手性新方法。
加拿大玛嘉烈癌症中心和美国加州大学共同研发出一款癌症特效药Sharpshooter,该药物已在实验室中证明对乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、肺癌、胶质母细胞癌、黑色素瘤、胰腺癌和前列腺癌等广谱癌症具有有效抑制作用。研究以标靶酵素PLK4为对象,这种酵素被广泛认为在细胞(特别是癌细胞)分裂中起着重要作用。这一特效药的发现,被认为是当今治疗乳腺癌的最重要发现。
包括加拿大麦吉尔大学在内的科学家成功研制出在细胞水平上的人类大脑3D图谱,以20微米的尺度展现了人类大脑的情况,被誉为神经科学发展的里程碑。
蒙特利尔神经学研究所及其附属医院和麦吉尔大学发现,神经细胞具有一种特殊的“预组装技术”,可促进神经细胞连接(突触)处的蛋白制造,从而让大脑迅速形成记忆和塑化。此一研究结果揭示了突触可塑性的新机制,了解其中的路径有助于为神经发育疾病的治疗提供新靶点。
麦吉尔大学科学家成功结晶出一个RNA短序列――poly(rA)11,并利用加拿大光源(CLS)和康奈尔高能同步加速器收集到的数据证实了poly(rA)双螺旋假说。这一成果有助于推动合成生物学的发展。
一队来自加拿大、德国和瑞士的研究人员为确定分子手性这个具有150年历史的古老难题提出了一个新的解决方案,未来药物将可按照只存在所需手性分子的方式来生产,如此患者就可减少服用剂量,避免副作用。
加拿大研究人员确定了和心脏功能相关的最优结构和细胞比例,并由此首次设计出成活的、心律失常的三维心脏组织,可将这些组织微缩成人类心脏微组织,用于测量正常及病变人类心脏对药物的反应。
不列颠哥伦比亚省癌症研究机构开发的一种前列腺癌新药即将投入临床试验,为癌症患者带来新的希望。该团队开发EPI-001的过程中采用了新方法,鉴别出N-末端即蛋白质结构的反端区域才是真正的“病灶”,而不是像其他科学家那样专注雄性荷尔蒙受体蛋白。
玛嘉烈医院癌症中心的临床研究人员发现,未成熟祖细胞的耐药性是导致多发性骨髓瘤复发的根本原因。此项发现为治愈多发性骨髓瘤指明了一条新途径,那就是同时将祖细胞和浆细胞作为治疗靶标。
加拿大食品检验局联合非营利组织“加拿大基因组”、阿尔伯塔创新生物解决方案公司,提出一项旨在保护消费者免受李斯特菌侵扰的新研究项目。
多伦多大学研究人员首次绘制出了ABC运转蛋白的细胞“路线图”,揭示了它们与细胞中其他重要蛋白的相互作用,有助于人们进一步理解与疾病相关的蛋白质之间的互动机制,为癌症、囊性纤维化及其他多种病症带来更好疗法。
麦吉尔大学和卡尔加里大学的科学家们发现癌症能够通过劫持白细胞进行扩散。这一发现是人类在认识癌细胞扩散方面的一个突破性进展,有助于医疗人员更有效地诊断和治疗癌症。
麦克马斯特大学利用一种基因改良过的感冒病毒制造出新型结核病疫苗,可帮助对抗引起肺结核的结核杆菌。在接种卡介苗后使用,可提高卡介苗功效。
【韩国】
韩国未来创造科学部提出生物医疗技术项目,向相关研究机构提供政策和资金支持。
薛严(本报驻韩国记者)韩国科学技术院(KAIST)研究人员成功开发出利用大肠杆菌生产治疗忧郁症和痴呆所需物质――酪氨酸的新方法。该研究组用核糖核酸(RNA)技术插入制造酪氨酸所需的基因(去除妨碍生产的基因)培养大肠杆菌。培养大肠杆菌的器具每升生产出了21.9克酪氨酸和12.6克尸胺(聚酰胺纤维,尼龙的原料),比现有技术的生产量多出了30%。
韩国全南大学和生命工学研究院研究人员发现了在酒精性肝损坏过程中发挥核心作用的蛋白质和可以抑制这种蛋白质的物质,为研发治疗酒精性肝损坏的药物带来了希望。
9月,韩国未来创造科学部表示,朝鲜大学医学院研究人员发现了可以导致大肠癌产生和转移的蛋白质APEX1。APEX1在细胞内可以通过调整多种基因而导致多种生命现象。动物实验显示APEX1和肿瘤发生有着密切的关系。利用这一关系有助于预测大肠癌细胞的产生和转移,抑制大肠癌细胞的增殖。
【以色列】
脑科学研究精彩纷呈,干细胞研究成果丰硕,一批基于生物材料技术的医疗设备出现。
冯志文(本报驻以色列记者)以色列红利生物集团有限公司开始建设世界上第一个生产再生骨的工厂,包括骨移植中心、研发中心及一个总部和管理中心。
洞察力技术公司(InSightec)研制出不用在头颅上开洞就能实施神经外科手术的设备。基于MRI扫描提供的准确的脑部图像,他们使用1000倍聚焦超声波束可穿透完整头骨并清除病灶。
以色列理工学院用人类胚胎干细胞创造出有自己血液供应的心脏肌肉,可修复和替代因心脏病受损的心脏;该校还发现光电效应可控制纳米孔传感器通道,改进了使用固态纳米孔的方法,使DNA测序更精确、成本低且超快速。
细胞生物学的研究方法范文
【关键词】细胞生物学实验教学科研素质
细胞生物学是生命科学中重要的组成部分,它能够反映生命科学的形成进程,同时也体现生命科学的最新进展。该学科是由实验研究产生和发展起来的。因此,细胞生物学研究技术和方法的作用及地位显得尤为突出,细胞生物学实验课教学是培养本科生科研素养的重要环节。是研究性学习的重要内容,也是最必要的形式和过程。
1.开设实验课,是生命世纪所需。细胞生物学的发展经历了经典细胞学、实验细胞学及细胞生理学、现代细胞生物学等阶段,推动学科理论内容的产生、发展及丰富的动力是实验研究。例如:显微镜观察方法导致了细胞学的产生,而电子显微镜及其它更精细观察显像技术的应用,可以观察细胞内部的亚显微结构、甚至单一生物分子的位置,更加准确描述细胞的结构与功能。
在大三开设细胞生物学实验课是适时的。大三本科生经过动植物学的学习初步了解动植物细胞的一般特性:通过微生物学的学习,则了解微生物在细胞形态、结构及功能等方面的特殊性;生理学与生物化学的学习,掌握了细胞生命活动的动态性,并且有了相应的实验技能。在此基础上,本科生能够适应较为复杂的细胞生物学实验课的学习和操作。
细胞生物学实验技术直接与当今生命科学的前沿技术接轨,在高年级开设这样的课程,有助于本科生迅速进入毕业论文研究的状态,有助于考研进入更深层次的研究工作。
2.选择实验课内容,注重基本能力和创新能力的培养。参考国内主要细胞生物学实验教材,自编实验教材,编写过程中,注重介绍与某一个实验项目相关的背景知识和实验原理。例如:光学显微镜的使用是最基本的细胞生物学实验,是从事生物学教学和科研必备的基本技能,在实验教材中,作详细介绍,列出不同放大倍数物镜的镜口率、工作距离、景深和视野直径等参数,使学生明确“放大倍数小的物镜工作距离大,放大倍数大的物镜工作距离小,物镜是显微镜中关键部件”等基本规律,有助于使用和选择显微镜。
设计了染色体制备和分带的内容,可以允许每个人动手操作,完成整个实验程序,得到预处理、样品制备、离心、显微镜使用等综合技术的训练。事实反映出操作认真、严谨的同学能获得较理想的实验结果。
选编了细胞培养、荧光显微镜技术等较高要求的实验内容,并附编了相应的前沿技术,如激光共聚焦显微镜原理。这些都是从事细胞生物学科研工作所需的研究技术,该类实验内容的开设,使学生初步了解细胞生物学研究的基本技术路线和实验方法,使学生对实验课的认识从完成操作、获得学分过渡到科研综合性、探索性,乃至创新性的高度。
详尽描述实验操作步骤,特别是不可忽视的、影响实验成败的关键细节,以及实验试剂、药品的配制和仪器实验注意事项等内容。注意操作过程与实验原理的结合,增加图解。例如小鼠骨髓细胞染色体标本制备和C带分析实验,操作步骤多,影响因素多,相对成功率较低,学生兴趣浓。操作程序的清晰、严格要求是完成实验的重要保障。
设计具有启发性的创新性实验及实验后思考题,以激发学生利用所学理论知识和实际动手经验,熟悉怎样设计实验、组建哪些实验技术达到实验目的、哪些步骤是控制实验的关键及其影响因素,甚至可提出修改的方案。
3.注重课前准备,确保实验质量。教师持之以恒动手从事科研实验工作,掌握或了解本学科研究技术的过去、现在及将来。坚持与实验员设计、商讨、准备实验,要有预瞻性,掌握实验中可能出现的问题,以便在课堂及时准确回答学生问题。
作为实验教学的主体,学生的临阵状态也很重要。不少学生习惯于课前不预习,课堂上一边对照实验指导,一边操作,经常导致操作混乱、时间延长甚至实验失败。目前,此类现象仍然较普遍,教师需注意检查督促,进行关键性问题提问、请个别学生上台操作示范,教师再对其中的注意事项、操作错误重点强调。另外,可将预习作为实验成绩的一部分,学生有备而来,提高实验质量。
4.细致指导,重视基本技能训练。细胞生物学实验包括形态、结构观察性实验,也包括操作复杂、技术综合的实验,要求学生牢固地掌握基本实验技能,如显微镜及特殊显微镜的熟练操作,微观世界的确认,临时与永久玻片制作,实验动物解剖,生物绘图方法,离心机的使用,细胞生物学染色体方法,细胞培养过程的无菌要求,这些基本技能都是每个学生必需的。教师必修逐个指导、示范和纠正,培养学生正确的规范的操作习惯。严谨的科学态度、创新的精神和严格的实验习惯,是科研最基本的素养,而本科细胞生物学实验是训练的最好平台。
5.诱导启发,培养创造性思维。细胞生物学实验项目广泛,材料具有多样性和普遍性,教师给学生安排的实验是挑选了典型的材料和经典的实验方法。教师应鼓励学生在完成实验指导指定实验基础上,提出衍生性的实验题目,让学生书面自行设计实验(包括实验材料、方法、目的),有条件情况下,少部分同学进行创新性实验。强调科研协作的重要性,鼓励同学之间互相学习,有利于同学们开阔视野、培养敏捷的思维,激发对科学的求知欲和对本课程的兴趣。