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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇生物学论论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
2“知识与方法”考查的“重组移植”策略
生物学试题考查的知识内容主要包括事实性知识和方法性知识。考查时,整合事实性知识和方法性知识可以还原知识的产生过程、体现知识的应用价值。从知识的形成过程提炼出的科学方法,还可以“移植”到其他知识的探究过程。生物学原创试题采用这种思路,重组“知识”和“方法”,可创设出新颖的问题情景。例如,差速离心法是分离各种细胞器的方法。设计“酵母菌细胞呼吸”有关试题时,可将差速离心法“移植”到酵母菌细胞呼吸的研究中。即用差速离心法将线粒体和细胞质基质分离,然后进行细胞呼吸的实验,以此作为试题情景,以考查细胞呼吸的过程。又如,将放射性同位素标记法“移植”到考查细胞周期染色体行为的试题中,创设出来的试题既能够考查有丝分裂细胞中染色体的行为,又能够考查DNA半保留复制的特点。例3就是这样的试题。例3:提取正常家兔的造血干细胞,放入液体培养基培养,提供的脱氧核苷酸原料中的N元素全为15N。造血干细胞连续进行有丝分裂,则第二次分裂后期的细胞中,含14N的染色体所占比例为A.0B.50%C.25%D.100%参考答案:B。
3从科学史资料提炼试题的“补充整合”策略
高中生物学教材含有丰富的科学史素材,是命题的重要素材库。若能根据知识的生成过程,梳理史实的脉络,挖掘史料之间的内在联系,以思维能力和核心知识为测量目标和考查内容,做好“补充整合”,命题往往能够打破框框、达到求变出新的效果。这一策略的要点:第一,要对史料进行针对性的“补充”,才能出新;第二,须“整合”,形成一个有内在联系的知识结构,思路才会连贯,主题才能聚焦。2014年高考理综试题福建卷的第28题,就是采用这种策略命制的。从例4可以看出,该题对教材中的科学史素材有选择、有提炼,以“人类对遗传的认知逐步深入”为线索,主题聚焦,第1小题和第3小题对教材中的史料有补充和整合,设问的角度也比较新颖。这道题的出现,是福建高考遗传方面命题的一个新突破,它避开了以往的旧模式,打开一片新的视野。尽管题干文字较长、语言表达还存在一定的瑕疵。但是,其灵活的创作思路和求新求变的可贵精神值得赞赏。例4:人类对遗传的认知逐步深入。(1)在孟德尔豌豆杂交实验中,纯合的黄色圆粒(YYRR)与绿色皱粒(yyrr)的豌豆杂交,若将F2中黄色皱粒豌豆自交,其子代中表现型为绿色皱粒的个体占。进一步研究发现r基因的碱基序列比R基因多了800个碱基对,但r基因编码的蛋白质(无酶活性)比R基因编码的淀粉支酶少了末端61个氨基酸,推测r基因转录的mRNA提前出现。试从基因表达的角度,解释在孟德尔“一对相对性状的杂交实验”中,所观察的7种性状的F1中显性性状得以体现,隐性性状不体现的原因是。(2)摩尔根用灰身长翅(BBVV)与黑身残翅(bbvv)的果蝇杂交,将F1中雌果蝇与黑身残翅雄果蝇进行测交,子代出现四种表现型,比例不为1∶1∶1∶1,说明F1中雌果蝇产生了种配子。实验结果不符合自由组合定律,原因是这两对等位基因不满足该定律“”这一基本条件。(3)格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中,S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型,R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养,出现了S型菌。有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生,但该实验中出现的S型菌全为,否定了这种说法。(4)沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型,该模型用解释DNA分子的多样性,此外,的高度精确性保证了DNA遗传信息稳定传递。参考答案:(1)1/6终止密码(子)显性基因表达,隐性基因不转录,或隐性基因不翻译,或隐性基因编码的蛋白质无活性或活性低(2)4非同源染色体上非等位基因(3)SⅢ(4)碱基对排列顺序的多样性碱基互补配对。
2过程学习策略
学习生物学过程时,要在图文结合阅读的基础上看图说话,然后在脑海中想象过程、建构表象。更高层次的学习还应包括分析过程中各环节之间的因果联系,针对各环节分析影响过程的诸多因素,完成从感性到理性的飞跃。例如,学习“减数分裂”时,按上述策略分析就会发现,同源染色体的联会是同源染色体分排在赤道板两侧的保障,而同源染色体在减Ⅰ中期的排列以及纺锤体的存在又保证了同源染色体的分离,同源染色体的分离导致配子中染色体数量减半但又拥有一个完整的染色体组、携带有本物种生长发育所需的整套的遗传信息。因此,凡影响纺锤体形成的因素(如低温、秋水仙素)均可导致同源染色体不能分离,凡影响同源染色体正常联会的因素(如染色体的数量及结构变异)均影响配子携带的遗传信息,进而可能影响配子的可育性。
3实验和技术学习策略
实验和技术学习时,一方面要追问每一个操作步骤的目的和原理;另一方面要将有关实验和技术操作步骤的文字描述转换成简洁的流程图并想象自己操作的画面。如果教材是以图解形式说明操作步骤的,则应认真读图,既注意大的步骤,又注意图中的细节。
4科学史学习策略
科学史学习时,首先要还原到当时的研究背景,弄清要解决的问题是什么、研究的思路是什么、研究的过程和方法(包括实验方法)是什么、研究结果和结论是什么,或者弄清科学家提出的观点是什么、论据是什么、论证过程是什么、意义是什么;然后站在今天的知识层面和技术高度进行评价,从实验材料、研究对象、研究思路、研究方法(包括实验方法)、推理过程等角度分析研究的得与失、成功之处与局限之处,或者分析论据是否充足真实、是否可以由已有的论据充分地论证观点、推理过程是必然的还是或然的。最后,在分析局限性和不足的基础上提出改进措施,提出新的观点和设想。例如,学习拉马克的进化观点时,用现代遗传学知识进行分析和评价就会发现,虽然存在着理论证据和许多事实证据证明生物个体“用进废退”的现象是客观存在的,但用进废退获得的性状是定向变异,定向变异是不可遗传的,因而在进化上是没有意义的。因此,不能用个体身上“用进废退”的事实证明“用进废退和获得性遗传是生物进化的原因”。
离子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白,每个蛋白分子能以高达l08个/秒的速度进行离子的被动跨膜运输,离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输,不需要加入任何的自由能。一般来讲,离子通道具有两个显著特征:
一是离子通道是门控的,即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节,并通过开关应答相应的信号。根据门控机制,离子通道可分为电压门控、配体门控、压力激活离子通道。
二是通道对离子的选择性,离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性。根据通道可通过的不同离子,可将离子通道分为钾离子(potassiumion,K)通道、钠离子(natriumion,Na)通道、钙离子(calciumion,Ca2)通道等。其中,K通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道,根据其对电势依赖性及离子流方向的不同,可把K通道分为两类:①内向整流型K通道(inwardrectifierKchannel;Kin),②外向整流型K通道(outwardrectifierKhannel;Kout)。K是植物细胞中含量最为丰富的阳离子,也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子,它在植物生长发育过程中起着重要的作用,具有重要的生理功能。植物中可能存在K通道,这一点早在20世纪6o年代植物营养学界就有人提出,而一直到80年代才被Schroeder等人[23证实,他们利用膜片钳(patchchmp)技术,首先在蚕豆(V/c/afaba)的保卫细胞中检测出了K通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体,4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore),恰好让单个K通过。对于不同的家族,4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ningelement)组成。两个跨膜链与它们之间的P回环(porehelixloop)是K通道结构的标志2TM/P),不同家族的K通道都有这样一个结目前从植物体中发现的K通道几乎全是电压门控型的,如保卫细胞中的K外向整流通道等,其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivityfilter)中(图2一b),X射线晶体学显示选择性过滤器长1.2nIll,孔径约nIll,K钾离子通道的作用.有关K通道在植物体内的作用研究并不多。
从目前的结果来看,认为主要是与K吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中过极化激活的选择性内流K通道的表观平衡常数Km值为8.8mmol/L,与通常的低亲和吸收系统Km值相似[。近年来,大量K通道基因的研究表明,K通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的K浓度有密切关系。质膜去极化激活的K外向整流通道引起K外流,胞质膨压降低,导致气孔的关闭。相反,质膜上H.ATPase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(Kin)的打开,引起K的内流,最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种K通道基因(图3),根据对其结构功能和DNA序列的分析,可以把它们分为5个大组:工,Ⅱ,Ⅳ组基因属于内向整流型通道;m组属于弱内向整流型通道(weaklyinwardAKT1ArabidopsisKTransporter1)是第一个克隆到的植物K通道基因,采用酵母双突变体互补法从拟南芥cDNA文库中筛选出来cDNA序列分析表明,AKT1长2649bp,其中的阅读框为2517bp,编码838个氨基酸残基组成的多肽,相对分子质量约为95400Da。AKT1编码的K通道,对K有极高的选择性,其选择性依次是K>Rb>>Na>Li。
Northernblot分析表明,AKT1组织特异性较强,主要在根组织中表达ZMK1(ZeamaysKchannel1)是从玉米胚芽鞘中分离出的K通道基因,在皮层表达。在卵母细胞中的表达表明,ZMK1编码的K通道是通过外部酸化激活的。有研究表明,蓝光对ZMK1通道在玉米胚芽鞘中的分布有一定影响[32l。1组KAT1组基因编码内向整流钾离子通道,其与AKT1组基因产物结构上的最大区别是在COOH端没有锚蛋白相关区(枷n—relateddo—main,ANKY)。KAT1组基因主要包括KAT1,KST1,SIRK,KZM1,KPT1等。KAT1(ArabidopsisinwardrectifierKchannel1)是与AKT1同时从拟南芥cDNA文库中筛选出来的植物K通道基因。KAT1基因的阅读框含有2031个核苷酸,编码的多肽由677个氨基酸残基组成,相分子质量约为78000Da。KAT1的表达具有组织特异性,KAT1在拟南芥植株中的主要表达部位是保卫细胞,在根和茎中也有少量的表达。人们认为KAT1通道可能参与了气孔开放,并向维管组织中转运K,而不是直接从土壤中吸收KJ。
以KAT1为探针,又能从拟南芥cDNA文库中筛选出KAT2等功能类似的内向整流型K通道基因通过基因工程技术,人们已相继开展了将KATI和AKTI基因导人到拟南芥、烟草和水稻的研究,并获得了一些转基因植株。比如,施卫明等利用根癌农杆菌介导法已成功地把KAT1和AKT1导人拟南芥和野生型烟草中,并获得了转基因植株及其纯合株系,发现转基因植株的吸钾速率和对K的累积能力都比对照的有明显的提高,而且,经过分子检测,也证实711和AKT1基因在转基因植株中得到了整合和表达。因此,运用现代分子生物学手段和基因工程技术筛选高效利用钾的作物品种或利用现有的钾离子通道基因改良作物品种,从而提高作物本身的钾吸收利用能力应该是目前主要的研究方向。可以相信,随着分子生物学技术、基因工程技术和有关分析测试技术的发展和应用。随着研究工作的不断深入,有关钾离子通道基因的分离、克隆和利用会取得更大的进展。
参考文献:
1.JLangerK,AcheP,GeigerD,eta1.PolarpotassiumⅡalIspclnerscapableofcontrollingKhomec~tasisandK一dependent圳0gm—esislJJ,ThePlantJournal,2OO2,32:997—1009.
2.SchroederJI,HedrichR.Potassium-selectivesinglechannelsinguardcellprotoplastsofViciaba[J].nature,1984,312:361—363.
3.JacquelineMG,DeclanAD.Potassiumchannelstructures:dotheycomform[J].CurrentOpinioninStructuralBiology,20O4,14:440—446.
4.MackinnonR,ZhouYF.TheoccupancyofionsintheKselec—tivityfilter:ch~sebalanceandcouplingofionbindingtoaproteinconformationalchangeundediehishconductionrates[J].JMB,2003,333:965—975.
1.1.1病原菌的分离和致病性测定采集新近腐烂的百合鳞茎,采用组织分离法[11]在病健交界组织处切取4mm×4mm小块,用75%酒精表面消毒30s,再用2%次氯酸钠消毒7min,无菌水冲洗3次,然后置于PDA培养基上28℃黑暗培养,待长出菌丝后,挑取菌落边缘进行纯化,纯化后的菌落再进行单孢分离培养。病原菌致病性测定根据柯赫氏法则,用灭菌的接种针在消毒后的鳞茎片上刺孔,将浸有菌液的滤纸片贴在孔上作为有伤接种,同时将浸有菌液的滤纸片贴在未刺孔的鳞茎片上作为无伤接种,将浸无菌水的滤纸片贴在孔上作为对照。接种处理完成后将鳞茎片置于培养皿中保湿培养,5d后观察并记录发病情况,确定病原菌对百合鳞茎的致病性。对接种发病的鳞茎片再次进行病原菌的分离。
1.1.2病原菌鉴定
1.1.2.1病原菌形态学观察将病原菌接种到PDA平板,28℃黑暗培养2-5d,观察菌落形态,并在显微镜下观察病原菌的菌丝及孢子的形态特征,测量孢子大小。
1.1.2.2ITS序列分析将供试菌株接种于PDA培养基中;28℃恒温培养4d,收集菌丝体,采用CTAB法提取病原菌基因组DNA。ITS通用扩增引物为TS1(5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’)和TS4(5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’)。扩增体系:50µL,基因组模板DNA1µL、10µmol/L上下游引物各1µL、2mmol/LdNTPs5µL、KODDNA聚合酶1µL、10×KODbuffer5µL,加ddH2O补足体积。PCR扩增反应程序为94℃预变性3min;94℃变性30s;58℃复性30s;72℃延伸3min,35个循环;72℃延伸10min。扩增产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测后,由北京信诺金达生物技术有限公司测序。所得测序结果在NCBI网站上用BLAST软件进行同源性比较后,下载同源序列,用MEGA(molecularevolutionarygeneticsanalysis,Version6.0)软件将病原菌ITS序列与同源序列进行比对,并采用邻接法(Neighborjoining,NJ)构建系统发育树,自举法(bootstrap)对系统发育树进行检验,500次重复。
1.1.3病原菌生物学特性将直径5mm的病原菌菌块分别接种于供试培养基平板(直径9cm)中央,于培养箱中培养,分析培养基种类、碳源、氮源、温度、pH和光照时间对病原菌菌丝生长和产孢量的影响。采用PDA、PSA、PMA、LA和LDA培养基;培养温度分别为5、15、25和35℃;pH分别为5、6、7、8和9;全光照、全黑暗和光照/黑暗各12h;等量葡萄糖、果糖、乳糖和淀粉置换查氏基本培养基中的蔗糖,等量硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾和蛋白胨,置换查氏基本培养基中的硝酸钠,并设空白对照。病原菌菌株Z1和Z2分别在以上各条件下培养5d、2d后(因菌株Z2生长速度较快,因此缩短培养时间统计菌落生长状况),采用十字交叉法测量菌落生长直径作为菌丝生长状况指标,7d后采用血球计数板法测量孢子产量。
1.2数据分析
采用SPSS20.0统计软件进行单因素方差分析,Duncan氏新复极差法检验处理间差异显著性。显著水平p=0.05,每个处理3个重复。
2结果与分析
2.1百合鳞茎腐烂病症状及致病性兰州百合鳞茎腐烂病的发生一般从鳞茎表面破损处开始,初侵染时在破损处形成略显褐色的侵染点,逐渐扩展形成近圆形或不规则形状的褐色病斑,病斑中央呈腐烂状,并逐渐向四周扩大,病斑上可见灰绿色霉层,腐烂组织不断增加,严重时导致整个鳞茎软化腐烂。从兰州百合鳞茎腐烂病斑上分离纯化得到五株菌株,分别编号为Z1、Z2、Z3、Z4和Z5。致病性结果表明,仅菌株Z1、Z2单独接种健康百合鳞茎片后,在接种部位出现腐烂病斑,并伴随菌丝体大量繁殖,菌株Z2比Z1的侵染能力强,无伤接种也可导致鳞茎片腐烂(图1-b、c)。菌株Z1和Z2混合接种鳞茎片后,使鳞茎片腐烂更为严重(图1-d),其病症与百合鳞茎自然条件下的发病症状相同。从接种发病部位可分别重新分离到与接种菌相同的菌株,表明所分离到的菌株Z1、Z2均为兰州百合鳞茎腐烂病病原菌。
2.2病原菌鉴定
2.2.1病原菌形态从兰州百合腐烂鳞茎上分离到的病原菌菌株Z1,在PDA培养基上菌丝质地致密丝绒状,中央部分呈絮状,菌株形成少量菌核,同时伴有渗出液(图2-a);菌落反面为无色至淡褐色,后期产生菌核时,会显现黑褐色斑点(图2-b);分生孢子头初为球形,后呈辐射形;分生孢子梗多生自基质,孢子梗200~800μm×8~20μm,壁厚,无色,粗糙;产孢结构为双层;分生孢子为近球形,直径为2.4~6.4μm,壁略粗糙(图2-c)。病原菌菌株Z2在PDA培养基上生长迅速,菌丝疏松,最初呈白色,后变为灰黑色(图2-d),菌落背面呈白色棉絮状(图2-e);假根发达,分枝呈指状或根状,呈深褐色。孢子囊呈球形或近球形,初期呈白色,老后呈黑色,直径25~200μm,孢囊孢子呈椭圆形或近球形,淡褐色(图2-f)。
2.2.2ITS序列分析用ITS通用引物扩增出病原菌的通用引物序列,长度分别为594bp(GenBank登录号:KP172534)和627bp(GenBank登录号:KP172533)。经BLAST分析,菌株Z1、菌株Z2的rDNA-ITS序列分别与黄曲霉和米根霉的同源性最高。在同源性最高的序列中各挑选10个菌株的ITS序列分别与供试菌株构建系统发育树。如图3所示,菌株Z1序列与Aspergillusflavus(JF754467.1)的序列亲缘关系最近,且与A.flavus相聚于同一群。如图4所示,菌株Z2的序列与Rhizopusoryzae(JQ683242.1)的序列亲缘关系最近,且与R.oryzae相聚于同一群。菌株Z1、Z2的ITS序列在NCBI上BLAST结果与A.flavus和R.oryzae的相似性为分别为99%和99%~100%,进而从系统分类学上进一步验证了菌株Z1和菌株Z2;再结合病原菌的形态特征,可以确定菌株Z1为黄曲霉(A.flavus),菌株Z2为米根霉(R.oryzae)。
2.3病原菌的生物学特性
2.3.1培养基种类对病原菌菌丝生长和产孢量的影响A.flavus和R.oryzae两种病原菌在供试的五种培养基上都能生长,两种病原菌在百合培养基和百合葡萄糖培养基上菌丝生长和产孢量最大,且在这两种培养基上的差异不显著。A.flavus在LA上培养5d后菌落直径达19.0mm,R.oryzae在LA上培养2d后,菌落直径达40.5mm,7d后产孢量分别为10.35×106个/ml和8.06×106个/ml(图5)。
2.3.2碳源、氮源对病原菌菌丝生长和产孢量的影响两种病原菌对供试碳源均可利用。A.flavus在葡萄糖为碳源的培养基上菌丝生长速度最大,培养5d后菌落直径达20.0mm,而在果糖、乳糖和淀粉为碳源的培养基上菌丝生长速度次之,且三者间差异不显著。A.flavus在葡萄糖和果糖为碳源的培养基上产孢量最高,而两者间差异不显著;在淀粉为碳源的培养基上产孢量次之,在乳糖为碳源的培养基上产孢量最低(表1)。R.oryzae在葡萄糖和果糖为碳源的培养基上菌丝生长和产孢量最大,且两者间差异不显著;在乳糖和淀粉为碳源的培养基上菌丝生长和产孢量次之,且两者间差异也不显著(表1)。A.flavus在蛋白胨和硝酸铵为氮源的培养基上菌丝生长速度最大,且两者间差异不显著,但在蛋白胨为氮源的培养基上产孢量高于硝酸铵为氮源的培养基,在硫酸铵和硝酸钾为氮源的培养基上菌丝生长速度和产孢量都较低(表1)。R.oryzae在蛋白胨为氮源的培养基上,菌丝生长和产孢量都最大,在硫酸铵和硝酸钾为氮源的培养基上菌丝生长较好,在硝酸铵为氮源的培养基菌丝生长较差,与无氮培养基差异不显著,但在硝酸铵为氮源的培养基上产孢量高于硫酸铵和硝酸钾为氮源的培养基(表1)。
2.3.3培养条件对对病原菌菌丝生长和产孢量的影响由表2可知,两种病原菌的菌丝生长和产孢的最适温度是25℃。A.flavus和R.oryzae在pH为5-9范围内的PDA培养基上均能生长,A.flavus在pH为5、8和9的PDA培养基的菌丝生长速度均较快,5d后菌落直径差异不显著,而在pH为6时产孢量最大,7d后产孢量为9.85×106个。R.oryzae在pH为6时菌丝生长速度和产孢量最快,2d后菌落直径达35.5mm,7d后产孢量为3.75×106个/ml:光照可促进两种病原菌的菌丝生长和产孢,A.flavus在全光照条件下生长5d后,其菌落直径达23.0mm,而R.oryzae在全光照条件下生长2d后,菌落直径达24.0mm,7d后产孢量分别达13.03×106个/ml和6.33×106个/ml。
3讨论
本研究通过致病性测定、形态学特性和ITS序列分析,确定引起兰州百合鳞茎贮藏腐烂病的病原菌是A.flavus和R.oryza,表明此腐烂病害是根霉腐烂病和曲霉腐烂病混合发生,这两种腐烂病害在百合鳞茎腐烂的相关研究中也有报道,但与本研究中分离到的病原菌不同,其病原菌是A.niger和R.stolonifer。此外,也有较多研究表明圆弧青霉菌、簇状青霉菌也可导致百合鳞茎腐烂,我们在兰州百合鳞茎贮藏病害调查时也发现大多腐烂严重的百合鳞茎表面着生有青霉菌菌丝,而且在分离病原菌时也分离到两种青霉菌,但致病性测定表明,这两种青霉菌均不引起百合腐烂,仅可在刺破表皮的百合鳞茎表面繁殖,表明我们分离到两种青霉菌仅是腐生菌,而不是病原菌。
生物学特性研究表明,A.flavus和R.oryzae两种病原菌的最适生长条件基本相同,这可能也是两种菌可以共生而侵染百合导致其发生腐烂病的原因。此外,这两种病原菌在LA和LDA培养基上的菌丝生长速度和产孢量均高于PDA和PSA(在LA和LDA上的菌丝生长速度和产孢量差异不显著),表明百合鳞茎本身的营养有利于这两种菌的繁殖而侵染百合鳞茎导致发生腐烂病害。目前,国内外食用百合的种植面积远低于观赏用百合,因此对百合鳞茎腐烂病的研究大多关注观赏用百合鳞茎种球在生长发育过程中的腐烂对出苗率和花卉品质的影响,而尖镰孢菌是引起观赏用百合鳞茎种球腐烂的主要病原菌,这与导致兰州百合鳞茎贮藏期间腐烂的病原菌不同,因此,防治花卉百合种球腐烂病的方法对食用百合也无借鉴作用。而作为食用的兰州百合鳞茎在原产地的贮藏方式目前多采用低温冷库在零下4℃条件下贮藏,通常不采用其它防腐措施,导致贮藏期间腐烂病的发生较为严重,本研究通过对其病原菌的分离和生物学特性的研究,为下一步开展采用安全的方法消毒百合贮藏冷库以及预处理百合鳞茎来防治腐烂病害的发生奠定了必要的基础。
1.2统计学方法应用SPSS17.0进行分析,采用非参数Kraskal-Wallis、Dunnet-t检验、χ2检验和应用生存分析。
2结果
2.1HSP70蛋白的分布与表达HSP70阳性物质呈棕色颗粒状,位于胶质细胞瘤的胞核和胞质中,以灶状或颗粒点状分布,不同病理分级HSP70免疫组化图片,见图1。HSP70在正常脑组织中呈基础分布,HSP70计数值平均为5.60±1.82,各级星形胶质肿瘤细胞中HSP70分布呈逐级上升趋势,经Spearman秩相关分析,肿瘤分级与HSP70分布呈正相关(r=0.685,P<0.001),具体分布情况,见表1。以正常脑组织为参照,肿瘤Ⅲ、Ⅳ级脑细胞中HSP70计数值分别为38.11±16.75、55.17±24.96,明显高于正常脑组织(P<0.01)。肿瘤Ⅰ、Ⅱ级HSP70计数值分别为15.2±7.58、24.38±14.40。
2.2HSP70表达与星形胶质细胞瘤临床病理特点的关系62例星形胶质细胞瘤患者中,21例HSP70表达增高,与正常脑组织有差异(P<0.05);HSP70表达情况与性别、年龄无关(P>0.05);胶质瘤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期中表达阳性率。见表1。
2.3生存率比较随访观察患者5年生存率,HSP70阳性组5年生存率(36.1%)明显低于HSP70阴性组(61.5%)(P=0.029)。生存曲线图,见图2。
3讨论
HSPs是机体应激反应性蛋白质,其作为一种“分子伴侣”参与细胞的生长、分化、基因转录,帮助胞内蛋白折叠、组装和转运,并具备免疫保护作用。在HSPs的大家族中,HSP70为高度保守的ATP酶,在细胞应急或非应急状态下蛋白质的代谢及调控中起重要作用,其表达水平的改变可以反映细胞老化状态,还可以作为判断细胞应激能力和生理状态的指标。除了分子伴侣功能外,HSP70在肿瘤免疫中的重要作用近年来也备受关注。HSP70表达增强往往与肿瘤细胞的低分化、淋巴结转移、肿瘤耐药等密切相关,可能参与肿瘤细胞的某些生物活动;另一方面又能诱导和增强机体抗肿瘤免疫反应,抑制肿瘤生长。研究报道,HSP70参与了肿瘤细胞周期的调控和表型改变,肿瘤细胞的异质性使HSP70在与其相结合时成为肿瘤抗原多肽的靶载体,协助机体免疫系统对抗原肽识别,从而诱导特异性的抗肿瘤免疫反应;HSP70能够与肿瘤细胞内的肿瘤特异性抗原多肽结合形成复合物,通过与巨噬细胞、树突细胞等抗原提呈细胞的表面受体特异的结合而激活特异性抗肿瘤免疫,而主要组织相容性复合体Ⅰ类分子如CD91、CD40、趋化因子、TLR4等参与介导途径。HSP70可通过调整Th1/Th2调整机体免疫状态或直接活化TCRγδT细胞或自然杀伤(NK)细胞参与非特异的抗肿瘤免疫作用。
1.2菌体细胞、有机酸及过氧化氢的排除实验将唾液乳杆菌LH1F的发酵上清液用微孔滤膜(孔径为0.22μm)的细菌滤器过滤去除菌体细胞;将无菌体发酵上清液用1mol/L的NaOH溶液中和至pH5.0;将无菌体发酵上清液经过氧化氢酶处理(酶浓度为10mg/mL,pH7.0,37℃水浴1h),将上述处理的样品及唾液乳杆菌LH1F原发酵上清液、pH5.0的乳酸分别做抑菌实验[8],比较不同处理抑菌活性的差异。
1.3蛋白酶的敏感性将经胰蛋白酶(酶浓度为10mg/mL,pH7.0,37℃水浴2h)、胃蛋白酶(酶浓度为10mg/mL,pH3.0,37℃水浴2h)处理后的无菌体发酵上清液以及未经蛋白酶处理的无菌体发酵上清液检测其抑菌活性的差异。
1.4唾液乳杆菌LH1F生理曲线测定唾液乳杆菌LH1F新鲜菌液以2%的接种量接种于150mLMRS培养基中,每隔2h(0~36h)取1mL发酵液置于离心管中,以MRS培养基作为空白对照,测量OD600nm值和pH,用各个培养时间的发酵上清液做抑菌实验,测量抑菌圈的直径。
1.5唾液乳杆菌LH1F产细菌素的初步纯化向无菌体发酵上清液分别经30%,40%,50%,60%,70%,80%饱和度硫酸铵沉淀,4℃静置过夜,4℃、7000r/min离心30min,收集沉淀,将沉淀重悬于原体积1/10的pH5.0,0.1mol/L的柠檬酸酸盐缓冲液中,检测盐析上清液与沉淀复溶液的抑菌活性。将抑菌活性最高的沉淀复溶液经截留分子质量3ku的超滤离心管超滤[9](5000×g,4℃)得浓缩液(M>3ku)及超滤液(M<3ku),分别取原液、浓缩液及超滤液测定抑菌活性。
1.6唾液乳杆菌LH1F产细菌素的生物学特性
1.6.1热稳定性细菌素粗提液样品分别于60℃、80℃、100℃、121℃条件下热处理30min(121℃处理样品置于烘箱,其余温度置于电热恒温水槽),冰浴冷却后,以未经热处理的样品为对照,进行抑菌实验,比较抑菌活性的变化情况,确定该细菌素的温度稳定性。
1.6.2pH稳定性分别取0.5mL的细菌素粗提样品于离心管中,用1mol/LHCl和1mol/LNaOH分别调pH至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0和8.0,37℃水浴2h后,调pH至5.0,以MRS培养基用1mol/LHCl和1mol/LNaOH调至相应pH作为对照,做抑菌试验检测抑菌活性的变化。
1.6.3蛋白酶敏感性细菌素粗提样品用1mol/LHCl和1mol/LNaOH分别调至各酶的最适pH(胃蛋白酶pH调至3.0,胰蛋白酶、蛋白酶KpH调至7.0),加入酶的终浓度为10mg/ml,以同比稀释的细菌素粗提样品作为对照,37℃水浴2h,然后将pH调回至初始的pH,以未加入酶的发酵上清液作对照,分析该细菌素粗提样品以不同蛋白酶处理后抑菌活性的变化。
1.6.4抑菌谱选取金黄色葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、鸡大肠杆菌O-78、大肠杆菌CMCC44102、鸡白痢沙门氏菌C-79、鼠伤寒沙门氏菌CMCC50115、黑曲霉、根霉、青霉、啤酒酵母、红酵母11株菌为指示菌,采用单层琼脂平板打孔法分别对供试的菌株做抑菌试验,测试细菌素粗提样品的抑菌活性。
2结果与分析
2.1指示菌的筛选通过单层琼脂平板打孔法检测到唾液乳杆菌LH1F的发酵上清液对三种常见病原指示菌均有一定的抑菌性,结果见表1,金黄色葡萄球菌作为指示菌培养12h的抑菌效果最为明显,但与大肠杆菌CMCC44102及鼠伤寒沙门氏菌CMCC50115的抑菌效果差异不明显,因此以下抑菌实验革兰氏阳性菌采用金黄色葡萄球菌,革兰氏阴性菌采用大肠杆菌CMCC44102作为指示菌,培养观察时间为12h。
2.2抑菌物质性质的确定不同处理对唾液乳杆菌LH1F发酵上清液抑菌活性的影响结果如图1所示:去除菌体细胞后,该发酵上清液的抑菌作用与原发酵上清液差别不大,说明发酵上清液中的抑菌性不是菌体细胞作用的结果;排酸作用后,该发酵上清液抑菌活性降低,但仍有一定的抑菌作用,而相同pH值的乳酸无抑菌活性,说明发酵上清液中还有其他抑菌物质存在;发酵上清液经过氧化氢酶37℃水浴1h处理后,抑菌活性比处理前的原发酵上清液小,但仍保留了较强的抑菌作用,说明发酵上清液中过氧化氢不是主要的抑菌物质,还有其他的抑菌物质存在。发酵上清液经过胃蛋白酶处理后,抑菌活性下降22.22%,发酵上清液经过胰蛋白酶处理后,抑菌活性下降了19.44%,抑菌物质对蛋白酶较敏感,说明抑菌物质为蛋白质类物质,初步确定为肽类细菌素。
2.3唾液乳杆菌LH1F生理曲线的测定将唾液乳杆菌LH1F的新鲜种子液按2%的体积比接种于MRS培养基中,37℃培养后每隔2h取样,测定OD600nm值,pH和上清液的抑菌活性,该菌株的生理曲线(0~36h)的测定结果如图2,菌株置于37℃培养,2~6h即进入对数生长期,12h左右进入稳定期。发酵上清液的pH在发酵2h后开始发生变化,2~8hpH迅速下降,从4.8降至3.5,8~20hpH缓慢下降,从3.5降至3.0,12h后恒定在pH3.0。在对数期生长前期(4h)开始产生细菌素,进入对数生长期(4~12h)后细菌素产量持续增加,培养16h的细菌素产量达到最大值,此时抑菌活性达到最高,随后保持稳定,整个过程受pH的影响较小,结果表明唾液乳杆菌LH1F在对数生长前期就产生细菌素。
2.4唾液乳杆菌LH1F细菌素的初步纯化硫酸铵沉淀后,分别用盐析上清液和沉淀复溶液作抑菌试验,结果如图3所示,硫酸铵饱和度为30%及40%时盐析所得的上清液均有抑菌效果,30%饱和度的抑菌效果比40%的好,而且30%饱和度盐析所得的上清液抑菌效果比沉淀复溶液要好,说明30%饱和度硫酸铵不能较好地沉淀唾液乳杆菌LH1F所产的细菌素。随着硫酸铵盐饱和度的增大,沉淀复溶液抑菌效果增强并在60%时达到最佳,70%,80%饱和度时沉淀复溶液抑菌效果有所下降。因此,可以进一步确定抑菌物质主要为蛋白质类物质,盐析的硫酸铵饱和度为60%时效果最佳。将所得的沉淀复溶液经截留分子量为3ku的超滤离心管超滤后,取原液、浓缩液及超滤液分别测定其抑菌活性。结果显示,浓缩液的抑菌活性比原液(粗提液)强,而超滤液仅具有微弱的抑菌圈,表明绝大部分细菌素能被3ku截留分子量的超滤管截留。
2.5唾液乳杆菌LH1F产细菌素的特性研究
2.5.1热稳定性唾液乳杆菌LH1F所产细菌素在不同的温度下进行处理,检测抑菌活性,热稳定性实验结果表明(图4),随着温度的升高,细菌素的残余活性有所降低,但抑菌活性变化不是很大,样品经60~80℃处理30min,抑菌活性保留95.9~91.8%之间;经100℃处理30min后,抑菌活性保留87.8%,而经121℃处理30min后,其抑菌活性仍保留在75.5%,该细菌素表现出良好的热稳定性,与文献报道[7]的唾液乳杆素均属于第Ⅱ类细菌素(分子量小于10ku的小分子热稳定肽)相符。食品加工中常用的巴氏杀菌条件为65~80℃15min,而此细菌素在巴氏杀菌的条件下仍保持90%以上的高活性,显示出其在食品加工中的广泛应用前景。
2.5.2pH稳定性pH稳定性实验结果表明(表2),唾液乳杆菌LH1F所产细菌素在偏酸的环境中有较强的抑菌性,活性pH范围为2.0~5.0,pH越低,活性越强,pH为2.0时抑菌活性最强,当pH>6.0时,细菌素基本没有抑菌性,说明所产细菌素在酸性条件下有较好的稳定性,,而在中性或碱性条件下即会失活。
2.5.3对蛋白酶的敏感性唾液乳杆菌LH1F所产细菌素样品分别经不同的酶在37℃条件下处理2h,检测抑菌活性,以确定该细菌素的蛋白酶敏感性。结果表明(图5),样品产生的细菌素对蛋白酶敏感,经胃蛋白酶处理后抑菌活性下降约35%,经胰蛋白酶处理后抑菌活性下降约30%,经蛋白酶K处理后抑菌活性下降约21%,说明该抑菌物质是蛋白类物质,可被蛋白酶降解而不会在体内残留,作为食品防腐剂使用安全性相对较高。
2.5.4抑菌谱的测定用粗提样品分别对供试的G+菌株、G-及部分真菌做抑菌实验,结果表明(表3),唾液乳杆菌LH1F所产细菌索不仅对供试的1株金黄色葡萄球菌、1株苏云金芽孢杆菌等革兰氏阳性菌有较强的抑制作用,对2株大肠杆菌、2株沙门氏菌等革兰氏阴性菌也有较强的抑制作用,但是对酵母菌及曲霉、青霉、根霉等霉菌未见有抑制作用。该细菌索有较宽的抑菌谱,不仅对芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌有明显抑制作用,同时对大肠杆菌、沙门氏菌等革兰氏阴性菌也表现抑菌活性,可广泛用于食品的防腐杀菌处理。
二、生物学自然主义意识理论的主要观点
生物学自然主义(biologicalnaturalism)的目标是在自然界中为意识找到位置,塞尔认为对意识的定位必须符合“科学的”世界观,而“物质的原子理论”以及“生物进化论”这两大目前证据确凿、不容置疑的理论在很大程度上构建了现代世界观,我们对此承认而不会怀疑。因此,在对意识进行自然化的理解中,生物自然主义就建立在这两大理论之上。第一,为了使生物学自然主义能够被接受,塞尔提醒我们应该忘记心身问题的讨论历史,而关注基本的物理事实。在塞尔看来,心灵的首要的和最根本的特征是意识性,他不仅给这种特征下了一个定义,而且依据生物进化论对意识在自然中是如何产生的作出了解释:这个词(意识性)意指那些知觉的或清醒的状态,它们一般在我们早晨从沉睡中醒来时开始、并在整个一天继续这种状态,直到我们再次入睡。心智现象是由脑中的神经生理过程而引起的,并且他们本身就是脑的特征……心智现象和过程如消化、有丝分裂、减数分裂或者酶的分泌一样,都是我们生物自然历史中的一部分。。第二,在塞尔看来,意识虽然有其物质性的一面,但同时也蕴含四个高阶的重要特征:定性特征、主观性、统一性和意向性,这使得意识不能在本体论上被还原为低阶神经生物学基础。所谓定性特征(qualitativeness),即意识都具有“它感觉起来像什么”(what-it-feels-like)的特征,有哲学家用“qualia”(一般翻译为“感受质”)来表示这种性质,比如说感觉到疼痛和品尝冰激凌的状态就有着不同的感受。所谓主观性(subjectiv-ity),即意识状态在必须通过人或者动物的主观感受到时才存在,在这个意义上,意识具有第一人称本体论的地位。所谓意识的统一场,即意识能够把触觉、视觉等感觉作为单一的、统一的意识场中的一部分而被经验到,即“规范的、非病因学(non-pathological)种类的意识是通过一个统一的结构而涌向我们的”。所谓意识的意向性(intentional-ity),即意识能够关于、指称客体或者事件的能力。
在塞尔看来,很多有意识的状态都是有意向性的,然而并非所有的意识都有意向性,也不是所有的意向性都是有意识的。既然意识具有自身的独特特征,但是意识拥有神经生物学基础的事实也是不可忽视的,那么,意识的这些独特特征是如何在物质世界中存在且不与之相矛盾呢?塞尔用生物学自然主义的四个核心论题进行了描述。在他看来,二元论与唯物主义一元论虽然有错误,但是同时也含有合理因素,因此,塞尔所采取的策略就是在吸取各自正确方面的同时否定其错误方面,从而建构出生物学自然主义意识理论。具体来说,这一理论包含意识的实在性、因果还原性质、系统突现性质和因果效力四个主要论题。意识的实在性,即意识作为实在世界中的真实现象,它有着自身的独特性质,我们不可以通过消除性还原、本体论还原而表明其不存在或者是别的什么东西,否则就会消除意识。意识的因果还原性质,即意识状态完全是由脑中较低层次的神经生物学过程引起的,“意识状态在因果上可以还原为神经生物学进程”。意识的系统突现性质(emergentproperty),即意识是大脑的宏观特征,意识状态是脑系统在脑中的实现,而在微观层次的单个神经元则不具有意识,通过微观的神经元组织才使得脑系统的各部分有意识。意识的因果效力,即意识的实在性使得它可以像物理事物一样作为原因而起作用,例如,我相信天会下雨而使我出门的时候带上雨伞。对于意识状态的这种特征,塞尔也称之为“心理因果性”(MentalCausation)或“意向因果性”(IntentionalCausation)。通过对以上四个论题的阐述,塞尔揭示了意识的实存依据,为意识找到了在自然界中的位置。在塞尔看来,意识具有实在性,表现为在本体论上不能够被还原为第三人称现象,它有神经生物学基础,通过突现的方式产生,而且能够以因果的方式发生作用。然而,仅仅指出意识是自然的一部分,而没有从细节上分析上述意识的特征和性质是如何不与物质世界的特征和规律相冲突的,这与唯物主义一元论的某些主张相比没有什么不同之处。
三、生物学自然主义意识理论解决心身问题的路径
塞尔把心身问题分为哲学部分和科学部分来加以解决。在他看来,较为容易的哲学部分主要解决意识与其他心理现象的关系、意识与大脑的关系是什么的问题,通过对心身问题背后隐含假设的清理,他把答案归结为两大原则“首先,意识甚至所有的心理现象都是在大脑中由较低层面的神经生物学过程引起的;第二,意识与其它心理现象都是大脑较高层次的特征”。而对于较为困难的科学部分,塞尔则认为主要任务就是从细节上解释意识在大脑中是如何运行的,如果能够解决这个问题,则将是目前时代最重要的科学发现。因此,总体看来,生物学自然主义解决心身难题的路径主要有:对传统概念的重新分析和定义———拒斥概念二元论、对两种不同形式还原概念的区分;建构意识的因果—层级模型;构建“意识科学”,把意识问题的解决在经验上诉诸神经生物学。塞尔认为,传统二元论和唯物论都预设了“概念二元论”(conceptualdualism)。这一理论假定“心理”和“物理”有严格的区别:“物理的”意味着“非心理的”,“心理的”意味着“非物理的”,从而导致唯物论与二元论一样也是不融贯的,“因此唯物论在某个意义上是二元论的最美的花朵”。
由于这种观点使心、物对立,心身问题难以解决,因此必须拒斥这一理论,把意识看作大脑系统的高阶生物特征。塞尔主张,心灵的定性特征、主观性和具有意向性,与物理性质的:能在空间中定位、在空间中延续、可以通过微观物理学进行因果解释,包括作为一个因果封闭系统而发挥作用是相容的,而且意识的这三个特征“在特定的时间段里定位于大脑之中,并可以通过较低层次的进程加以因果解释,还能够以因果方式发挥作用”。这必须区分两种不同形式的还原。第一,区分因果还原(causalreduction)和本体论还原(ontologicalreduction)。因果还原指的是当某事物A的行为在因果上能够通过事物B的行为来说明,而且除了B具有这种因果能力之外,A并不具有这种能力,那么,就可以说某种A现象就在因果方面被还原成了B种类的现象;本体论还原指的是当某事物A表明只不过就是事物B时,那么某种现象A在本体论上就被还原成了B种类的现象。塞尔认为,对于意识现象而言,我们不可以对之进行本体论还原,因为“拥有意识这个概念的关键就在于抓住该现象的第一人称的主观性特征,而如果我们通过第三人称的客观化话语方式来重新界定意识的话,那么我们就会失去该要点”。因此,我们只能从因果的角度将意识还原为大脑的神经生理活动。第二,区分消除性还原(eliminativereduction)和非消除性还原。消除性还原区分了表象与实在,意在表明被还原的现象根本不存在。而对于非消除式还原来说,其适用的对象不能是已经实存的东西,例如固体性本来就是物体分子行为产生的,人们不可能把这种实存特征消除。在塞尔看来,意识不能作消除性还原,因为对于意识而言,意识在产生它的本体论意义上是实存的,而且在认识论上也是不容怀疑的,不能作“现象—实在”的区分,意识作为一种表象就是实在。心身问题的重要方面就是心身因果作用的问题,塞尔在解决这个问题的过程中同时建立了意识的因果—层级模型。在他看来,世界是由原子等物理粒子构成的事实,使得许多大系统的特征可以依据小系统的行为从因果关系上得到解释,这种因果解释有两种:一是“从左到右”,即从宏观到宏观或者从微观到微观解释,也就是用宏观现象来解释宏观现象,或者用微观现象来解释微观现象;二是“从下到上”,即从微观到宏观的解释,也就是用微观现象来解释宏观现象。意识与脑的神经过程之间的关系就符合以上的因果解释,即在因果上,具有第一人称本体论的意识可以还原为第三人称基质(神经生物学基础),而不会导致对意识的消除。因为相对于脑神经过程来说,意识是较高层次的特征,属于宏观现象,但是由于其物理实现在脑系统之中,使得脑神经过程是较低层次的特征,属于微观现象。例如,当某人说“举起我的胳膊”的时候,通过这一有意识的决定(行动中的意向)导致他的胳膊被举起(宏观现象)。
而在微观方面,他身体中的神经元激发导致了身体的生理学变化,从而也使得胳膊被举起。对此,塞尔指出,这是一种同时性的因果关系,从“较低层次的微观现象导致了较高层次上的宏观特征意义上讲,这一因果关系可以说是自下而上的”。为了展示这种意识的发挥因果作用的层级模式,塞尔把这种关系表示为如图。从哲学上解决了意识与大脑的关系之后,塞尔还注意到必须从细节上解释意识在脑中是如何运行的。为此,他把对这一问题的解决诉诸于科学,即从神经生物学的角度来探讨意识如何产生、意向性之谜等问题。他把在经验上研究意识的路数分为两大阵营:一个是“积木路径”(building-blockapproach),另一个是“统一场路径”(unified-fieldapproach),这两大路径有着各自不同的主张。“积木路径”把整个意识场处理为积木式的、或多或少彼此独立的意识单元;而“统一场路径”所研究的最初目标不是诸如红色的体验之类的东西,而是研究定性的、具有统一的主观性特征的整个意识场;对于这两大路径,塞尔认为“统一场路径”比“积木路径”更有可能成功解决意识问题。
四、对生物学自然主义意识理论的反驳和回应
塞尔的生物自然主义理论一经提出,就面临了诸多争议和反驳。第一,这一理论对意识和意向性的理解都不同于宽泛意义上的自然主义,也与主流自然主义有所不同。因为这一理论虽然被冠以“自然主义”的旗号,但塞尔本人对“自然”等范畴进行改造,坚决否定占主流、主导地位的计算机功能主义等具有还原性质的自然主义,对以往哲学家一概持批评的态度。塞尔认为,意识已经是自然的一部分,心智事件和过程就像生物的消化、有丝分裂、成熟分裂、酶分泌一样。因此,有学者称这一理论为自然主义的“异类”或者“异端”。第二,针对生物自然主义意识理论四个论题本身,有以下四个方面的反驳和质疑:这四个论题单独看来是成立的,但是如果同时坚持它们的话就会存在矛盾。例如,生物自然主义一方面强调意识具有实在性,另一方面认为意识在因果上可以还原为脑状态,从而似乎可以推出意识状态与大脑状态具有同一性,这明显成了塞尔批评过的心脑同一性理论。塞尔虽然反对任何形式的二元论和唯物主义一元论,但实际上生物自然主义还是一种二元论。塞尔强调,意识是脑的一种生物、空间属性,并且意识具有主观性,这似乎蕴含了在脑自身之中存在着公共的客观属性(任何神经外科医生都可以通过开颅手术而窥探到);而在这个意义上,又存在只能由持有它们的主体才能观察到的、非客观的主观的属性。这样,塞尔又重新作出了经典二元论的相同划分:主观/客观、第一人称和第三人称,即一种“生物-性质二元论”。塞尔在意识是否能够还原问题上的态度也前后矛盾。塞尔一方面强调意识具有第一人称本体论的特征,使得意识不适合还原,而在另一方面他又表明意识具有神经生理基础,在因果上能够还原为神经生理基质,因而与自己矛盾了。
1.1注重教学改革与创新进一步明确师范生培养目标,推进课程体系建设与改革,追踪专业前沿,及时更新教学内容,不断加强本课程群的教材和实验室建设;不断探索实践性教学方法和手段,创新师范生职业技能实训模式,有效提高教学质量和教学效果。
1.2构建师范生教学技能训练体系针对教师教育技能的具体要求和内容,构建师范生教师教育综合技能实训教学体系,将课程体系调整为学科专业基础课和教师教育课程两大方面。
1.2.1调整学科专业基础课,完善师范生专业知识体系学科专业基础课是师范生专业知识体系的基础,所涉及课程科目围绕中学生物所涉及到的植物生物学、动物生物学、人体解剖生理学、生态学等课程以及高中生物学必修模块强调的分子与细胞、遗传与进化、环境和稳态等内容开设,根据中学生物课程的知识重点和比例,设置专业课程结构,使师范生在本科学习过程中,便能形成比较完整、系统的学科知识体系。
1.2.2设立教师教育课程,加强学生教学基本技能的培训教师教育课设立公共教师教育课群和生物学科教师技能课群,前者包括心理学、教育学、现代教育技术、教育心理学、班级管理学、汉语口语、教师礼仪学、学科教学论、微格教学及教学技能训练、三笔字等常规课程,加强学生教学基本技能训练,如微格教学训练、教师口语训练和说课训练、三笔字训练、教学设计训练;同时设立生物学科教师技能课群,中学生物学实验设计与探究、生物学经典事件解析、中学生物学教学案例分析、生物科学与社会生活等课程,进一步提高教师的生物知识素养。
1.3注重学生现代教育技术教学技能训练包括现代教育技术、多媒体软件制作、网络课程创建、教学动画创作和DV创作等实验。让学生运用现代教育理论和现代信息技术,通过对教与学过程和教与学资源的设计、开发、利用、评价和管理,以实现教学优化的理论与实践。
1.4加强教育教学技能训练实践建立贯穿大学四年的循序渐进的系统性教育技能培训体系,根据本科生四年的学习进程分别安排教育调查、教育见习、教育服务、教育实习等教育实践环节,强化师范技能和实践训练,提高学生的师范性素养。
1.4.1延展教育实践时间,丰富实践教学内容一至三年级增加教育调查、教育见习、教育服务,定期组织学生参与到中小学教育中去,进行教学观摩,加强听课训练和教学技能的训练;熟悉教育环境,观察教师学生的活动;充当课堂教师的助手,指导学生开展课外活动,辅导个别学生或学生小组,批改学生作业;同时,要求学生实践期间对中学的情况进行调查与研究,撰写出教学研究论文,相互交流[7]。通过丰富的教学实践活动让师范生充分了解学校、教师和学生、教学过程,以及师生之间的关系,使学生提前进入教师角色。
1.4.2加强教育实习活动,全面开展教育实践活动培养学生运用大学四年学习到的教育理论、基本技能和专业知识,去独立分析和解决实际问题的能力,把理论和实践结合起来,提高实践动手能力,为毕业后走上工作岗位打下一定的基础;让师范生尽早了解当今社会对教师教学技能的具体要求和内容,通过在社会实践中接触与本专业相关的实际工作,增强师范生感性认识,培养和锻炼综合运用所学的能力。
1.5延展教育教学技能的训练由于课时等各类因素的限制,培养师范生教学技能过程中存在着学生课堂讲授学时少、技能训练时间少的状况。因此要按照“优化课内、强化课外”的原则,为学生提供更多实训的时间和空间,加强实验和训练环节。组织指导师范生进行各项教师职业技能训练和比赛,定期开展教师职业技能竞赛,推荐师范生参加更高一级的高校师范生教师职业技能竞赛。各种社会实践、社团活动和学校组织的各种大赛活动等也是有效的实践环节。积极组织和支持学生课余开展各项技能培训及比赛活动,比如“教学技能”、“说课”、“模拟上课”、“三笔一话”、“书法”、“多媒体课件制作”等大赛,同时“班级网页设计”、“教师形象”、“朗诵”、“演讲”、“辩论赛”等一系列的大学生校园活动比赛也是很好的培训方式。这些培训与比赛活动有利于培养学生的基本技能,也提升了学生的人文素养。
1.6教学案例资源建设规范,建立网络资源库“教学案例资源”是指中小学教学案例、微格技能实训等案例的资源包。资源包应包括教学单元内容及教学设计方案、教学单元的课件及学生作品等、教学单元的视频录像、教学反思(实训总结)与专家点评等四个部分。特别是名师授课的课堂案例,定时组织学生进行观摩。通过丰富的“教学案例资源”的学习,了解各种教学思想、教学理念和教学模式,提升师范生的教育教学技能。
1.7在中学建立长期的教育实践基地,带动师生服务基础教育
1.7.1注重高校教育与基础教育的对接加强与实习中学的合作研究,注重教学与基础教育新课改的对接,组织师生走向基础教育一线,通过听课、实习见习指导、开设讲座、联合开展课题研究等各项活动,开展教育教学实践活动。学生在实际的教学实践中不仅可以早日进入教师角色,明白教师的责任,还可以了解现代中学生的特点,并发现自己在教学中的优点和不足,有助于在今后的学习中有目的地提高自身的教学技能。同时,邀请中学优秀一线教师来学校作报告传授教学技能,以及在实际教学中遇到困难和突发事件时的解决方法,并亲自指导学生的教学,提高教学技能。
1.7.2与实践基地建立互惠关系积极为实践教学学校的教育教学改革与发展提供新知识、新技术、新信息指导,提供师资培训、仪器设备的使用及图书的借阅等服务和帮助。向实践基地师生免费开放生物标本馆,对基地教师进行生物新课程及实验培训,共同承担实践教学与基础教育方面的研究课题并共享研究成果等。经常派学生到基地帮助开展一些有意义的活动,如课外辅导、义教、指导中学生开展生物与社会等方面的研究性学习等。
1.8注重高校教师自身的师范性影响从更加广义的师范生教师职业技能培养而言,不能将师范生教师职业技能训练局限于几门课程上,每一位高校教师在课堂上都是一种最真实的“示范”。教师教育课程教师、学科教法教师、专业课教师等各个课程教师的教育态度、教学能力、教学风格、知识面与基本功等教师职业技能无疑都潜移默化地影响着学生,甚至这种影响更深刻,产生的积极效应和潜移默化效果是显而易见的。
1.9积极进行师资队伍建设建立一支稳定的、有丰富教育理论和实践经验的教师队伍。对教师进行多渠道培训,使其具有丰富的教育理论知识,熟悉中学生物教材,了解课程标准,掌握课程改革的趋势。注重青年教师培养,不断提升教师队伍整体水平;适时吸纳青年教师和具有丰富实践经验和学术水平高的人才,建立合理的教学梯队结构,确保教学团队的可持续发展。注重青年教师培养,组织有经验的教师对其讲授内容、教学方法等进行评议、指导、鉴定。通过教学团队内的传、帮、带,提高教师队伍整体教学水平。
1.10加强教研室教学研究活动开展形式多样的教研室教学研究活动,促进教师业务能力的不断提高。组织教研室教师进行听课评课活动,以期探索课堂教学最优方式,提高课堂教学效率。日常注重教法、学法的教科研学习,把搜集来的先进教改信息反馈给教师,用先进的教学理论指导教学;使每位教师都能遵照学院的教学实施计划,增强课堂教学的目的性和计划性。
1.11建立全面合理的评价体系成立生物专业教师职业技能训练团队,从知识与从教技能等方面考核和评价学生的教师教育技能培训。多方面、多角度探讨和建立学生学习成绩的综合评价体系,全面衡量学生的实践技能与创新能力,促进学生全面发展。
1.2对教师科研团队建设与管理制度的思考科研团队建设的优劣,直接关系着每位教师科研积极性与科研质量的高低,因此好的科研团队管理制度,对科研团队的建设至关重要。然而对于多数地方高校来说,由于合并升本时间短,管理经验少,因此管理方面没有态度规章与制度遵循,很多时候科研团队形成的项目经费决策权往往由主持人一人决定,其他人很少参与并且不知道经费的分配等具体情况,这样造成团队成员积极性不高,具体事务也不愿参与,就造成了主持人管理经费主持人完成课题。结果常常是效率低下,项目成果质量不高,团队生命力不强。因此,创建高绩效科研团队,必需有一套科学的内部管理制度,用来保障科研工作任务按计划、保质量的完成。这首先这需要对现有管理制度进行修改和完善,同时增加校内教师科研团队的外部支持,如学校科研部门、教务部门以及后勤保障部门等,配套相应的一部分经费对项目组进行建设,以笔者所在宜春学院,科研部门对部分教师组建的科研团队每年均投入十多万元供采购小型仪器设备,并提供部分经费用于团队成员对外交流;教务部门可用科研成果冲抵教学工作量;后勤部门提供办公条件等配套设施,这样的条件对科研团队的支持力度很明显。其次在团队内部建立有效的激励及约束机制,增加团队的生命力,与此同时建立与之相适应的学习、培训制度,激励制度以及绩效管理制度等,让团队成员可以不断学习新知识与新技能,并增加团队的沟通,增进协作,有效提高团队成员的科研积极性,最终实现提升团队整体学术水平的目标。例如笔者所在宜春学院的部分团队,每学期会定期安排会议交流,探讨近期完成课题的进展,所遇到的问题等,群策群力探讨解决方法;在项目申报前期成员对申报书进行交流,相互提出问题与建议,加以改进;这些举措有效的增进了团队成员的科研水平,加快了项目完成的进度与质量,提高了团队成员申报项目的成功率,大大提高了团队成员从事科研工作的积极性与科研质量。
2学生科研团队
2.1实行导师制与指导毕业论文让学生参与科研导师制是利用教师的科研项目与科研技能让学生参与课题研究的一种方式,目的是在于培养学生的同时,也增加教师的科研积极性,提高师生科研水平和质量;并培养学生的创新意识、实践能力、科研能力的新型方式。笔者所在的宜春学院生物类专业,一般有科研工作在身的教师,在学生二年级接触专业课开始,都会进行学生和教师的相互接触,接触中教师会介绍自己的研究方向和课题以及实验室的情况,学生介绍自己的学业、生活、爱好等个人情况,达到相互了解,其后,可根据学生意愿参与到学生科研团队学习,教师可依据科研内容与其本科论文相结合开展指导工作。此外,毕业生的毕业论文在本科院校学生科研培养过程中占据着主要地位,是学生本科四年综合能力的集中体现,也是重要的综合性科研训练教学环节。按照一般学校的培养方案安排,毕业论文完成往往是大学四年级第二学期的工作,但那段时期,考公务员、找工作和实习占用学生大量时间,放任自流的话常常使毕业论文流于形式。为了更好地指导学生完成毕业论文,教师通常会提前介入,并找一些具体问题和他们自己感兴趣的问题,提前一年将题目出好,要求本科生构思;同时对那些主动性强的学生,吸收他们进入团队一起参与科研活动。
2.2对学生科研团队管理与建设的思考建立学生科研团队就是以学术研究为中心、借助教师的课题和项目为依托条件,为培养其科研思维与技术的一批有协作精神的学生群体。生物类教师的科研往往实验性强,需要学生有较强的实践动手能力,但不少实验试剂有一定毒性,需要安全操作和严格管理,因此,在团队设立之初,除教师指导外,需要学生团队负责人,发挥负责人的角色作用;此外,教师可组织参加部分学术活动,如安排组内成员汇报,共同学习一些仪器的使用等;而在完成某些阶段性的工作后,可适度安排一些团体的娱乐活动,让团队成员增进了解,提升人际关系凝聚力;在团队建设中,可引入组内淘汰机制,即通过观察团队各成员在计划项目实施过程中的表现,可将消极应对项目的成员淘汰出团队,再引进拥有较高兴趣和较好研究态度的新成员,采用能进能出的机制来提高研究状态。为了鼓励学生积极参与本科生科研训练,很多地方高校都出台了一些鼓励措施,比如大学生创新竞赛、大学生实践项目等活动,但由于学生缺乏相关科研素质的培养,主动性不高,往往是极少数学生有积极性,不少是教师协助学生完成项目申报,这些一方面反映出多数学生缺少科研训练及独立的科研思考意识,同时也暴露出科研奖励政策对学生的吸引程度不高,还应有更多的辅助保障措施进行实施,如可采取科研项目结题答辩或,并结合指导老师意见的对应学分转化机制等。
1引言
在生物学和医学研究论文中,常会碰到一些看似简单,实则使人头痛的物理量、计量单位和符号问题。例如,作者常常需要对研究的目标物质进行描述,其中一个重要的指标就是其分子大小。在我们的编辑实践当中发现,来稿中很多研究论文在描述关于物质分子大小时存在着这样的现象:多数研究论文仍然使用“分子量”这一物理量,以“道尔顿”或“千道尔顿”为单位(××D或××kD)来描述;有的使用了“相对分子质量”这一物理量但是书写却不正确;只有极少部分论文正确地使用和书写了这一物理量。究竟应如何正确使用?
2描述物质分子大小的物理量
对所研究的原子和分子的质量进行描述,以往多使用“道尔顿(D)”这一单位。英国化学家JohnDalton(1766-1844)是近代化学之父,在化学方面提出了定量的概念,总结出了质量守恒定律、定比定律和化合量(当量)定律。在此基础上,1803年又发现了化合物的倍比定律,提出了元素的原子量概念,并制成最早的原子量表。人们为了纪念道尔顿,以他的名字作为原子质量单位,定义为12C原子质量的1/12,1D=1/Ng,N为阿伏加德罗常数。
以往我们常用的描述物质分子大小的物理量是分子量,它是“单质或化合物以分子形式存在时的相对质量”[1]。我们知道,以一个12C重量的1/12为标准,其他的原子质量同这标准相对照得出相对质量,称为这个原子的原子量[2]。分子量是物质分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比,等于分子中原子的原子量之和[3]。
对于分子来说,一个分子的质量,用道尔顿表示时,应该是“蛋白质A的质量为××道尔顿”。因为分子量为该物质的分子的质量与12C原子的质量的1/12之比,所以如果说“蛋白质A的分子量为××道尔顿”,乃是不正确的表示方法。
3国家标准中规定的物理量
道尔顿是核物理与反应堆技术中惯用的质量旧单位,自1960年起,用原子质量单位(u)代替它,规定1dalton=1u≈1.6605402×10-27kg[4]。
作为国家标准,与国际标准一致,现行有效的1993年修订的国家标准《量和单位》选择了“相对原子质量”和“相对分子质量”这两个物理量名称,并在GB3102.8—93的引言中说明:“本标准中的相对原子质量Ar和相对分子质量Mr,以前分别称为原子量和分子量,在使用中,应有计划地逐步采用本标准的名称。”
所谓相对原子质量Ar是指“元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比”,即Ar=m/mu(m为元素的平均原子质量);物质的相对分子质量是指“物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比”,即Mr=m/mu(m为物质的平均分子质量)。它们是量纲一的量,其单位为1[5]161。
4正确运用“相对分子质量”等物理量和单位
由于历史的原因,在道尔顿当初提出原子量的概念时指出,“同一种元素的原子有相同的重量(weight),不同元素的原子有不同的重量。”因此“atomicweight”在中文里翻译成了“原子量”。但是当时重量和质量(mass)是相同的概念,实际中获得的都是原子的相对质量,但仍然称作原子量,这也许是原子量和分子量的单位一直用“道尔顿”的原因。
但国家标准中规定了应当使用“相对分子质量”来描述分子的相对大小,那么,关于道尔顿(D),在现实中用作“原子质量”或“分子质量”单位时,原来的1D=1u;用作“相对原子质量”或“相对分子质量”单位时,原来的1D=1,即其单位为1。
虽然“道尔顿”属非SI单位即非法定计量单位,但由于历史的原因,鉴于目前科学界尚有大量使用“D”或“kD”的文献存在,在某些类型的论文写作中,作者往往会坚持在某些数据中使用“D”或“kD”。例如在综述类论文中,被引用文献数据中“D”常常不可避免。在这种情况下,有人[6]认为应尊重作者的选择,虽然期刊中会出现“非法的”D,但不应视为“违法”。超级秘书网
5正确运用“相对分子质量”的量符号
既然明确了描述物质分子大小的物理量,在使用“相对分子质量”这一量符号时,很多期刊没有能准确把握,造成了很多错误。在国内免疫学相关的7本杂志以及其他生物学、医学类的杂志,发现在稿约、正文以及SDS-PAGE、Westernblotting等结果图中,“相对分子质量”这一量符号出现了很多种写法,如:Mr、Mr、Mr、Mr以及仍然沿用kD为单位等多种情况。那么,究竟应该如何书写这一量符号呢?根据科技书刊外文字符使用规范[5]197-201:量符号、代表量和变动性数字及坐标轴的下标符号应用斜体;量符号中除表示量和变动性数字及坐标轴的下标字母用正体。根据这一原则,相对分子质量中M是量符号,应用斜体;下标r是relative(相对的)的首字母,不是量符号,也不是代表变动性数字,更不是坐标轴符号,应使用正体。因此,正确的写法是Mr。类似地,相对原子质量的正确写法是Ar。
6结语
生物学和医学类科技期刊是广大科研工作者展示其学术成果的舞台,要科学地将一系列学术成果展现出来,要实现科技期刊的标准化与规范化,就要改变人们长期以来的习惯,需要广大科(下转257页)(上接256页)技期刊编辑担负起科技期刊的社会责任,加强宣传和普及,需要作者和编辑同仁长期不断的共同努力,才能最终得以实现。
参考文献
[1]辞海编辑委员会.辞海:缩印本[M].1979版,上海:上海辞书出版社,1979:274.
[2]原子量[OL].(2008-12-07)[2009-02-12]./view/101827.htm.
[3]分子量[OL].(2008-10-10)[2009-02-12]./view/346251.htm.