1教材分析及设计思路
“水中的藻类植物”是苏科版七年级下册第十章第二节的内容。这部分内容看似简单，却起着承上启下的作用，尤为重要。一方面，它是继第一节“水中的动物”之后对水中生物的继续研究；另一方面藻类植物特征的学习又为下一章“地面上的植物”作了很好的铺垫。
教材从生活在海洋中的藻类――海带和紫菜出发，并通过水绵的观察实验概述出藻类植物的主要特征，最后以举例的方式概述藻类植物与人类生活的关系。此部分内容较少，但学生对于藻类植物的主要特征理解起来比较抽象，因此设计了以下活动来促进学生学习：
①加入了对几种藻类标本以及实物的观察，更直观地展示出藻类植物特征。
②在观察水绵实验中加入了对水绵永久装片的观察和另一种藻类刚毛藻的比较观察、对水绵染色后细胞核的观察以及水绵模型的制作。
③学生演绎“藻类植物大聚会”的小品。
2教学目标
2.1知识目标
综合观察比较几种常见的藻类植物概述藻类植物的主要特征；通过观察实验和模型制作，说明水绵细胞的结构特点；结合生活实际和小品活动，概述藻类植物与人类的关系。
2.2能力目标
熟练观察技能，尝试完成“观察水绵”“制作水绵模型”的活动，在活动中提高观察、实验动手能力。
2.3情感、态度与价值观目标
通过一系列学生活动，培养观察、实验、建构模型、探求知识的精神和合作精神；通过小品“藻类植物大聚会”关注藻类植物的生存状况，形成自觉保护生态环境的意识。
3教学重难点
3.1教学重点
概述藻类植物的主要特征。
3.2教学难点
进行“观察水绵”的活动，阐述水绵的结构特点。
4教学准备
教师制作多媒体课件，布置学生课前预习。教师准备紫菜、海带、石花菜、羊栖菜4种海藻；准备“观察水绵”实验的材料用具；准备制作水绵细胞模型的材料用具；编好小品“藻类植物大聚会”的台词。
5教学过程
5.1情境创设引入
学生观察衣藻的模型，观看衣藻的相关视频。教师引导学生回忆之前学过的衣藻的生活环境和结构特征，阐述衣藻就属于水中的一种藻类植物，从而激发学生学习本节内容的强烈欲望，从而引出课题――水中的藻类植物。同时教师提出问题：藻类植物都像衣藻那样微小吗？藻类植物有根、茎、叶等器官吗？藻类植物的生活环境都和衣藻一样吗？藻类植物含有叶绿素吗？能进行光合作用吗？（通过观察细胞结构阐明）藻类植物对人类有益处吗？越多越好吗？
5.2概述藻类植物
学生活动一：观察各种藻类植物的标本，以及课前准备好的海带、紫菜、羊栖菜、石花菜几种藻类植物。结合书本P55和海带的相关视频，学生思考：藻类植物都像衣藻那样微小吗？藻类植物含有叶绿素吗？能进行光合作用吗？藻类植物有根、茎、叶等器官吗？藻类植物的生活环境都和衣藻一样吗？这样概述藻类植物主要特征。
教师活动：边设问边引导学生补充海藻的概念，简单介绍褐藻、红藻、绿藻的分类。简单阐述制作藻类植物的几个部分切片。与学生共同总结藻类植物主要特征：大部分藻类植物含叶绿素和其他辅助色素，能进行光合作用；藻类植物没有根、茎、叶等器官的分化；藻类植物大多生活在水中，其中衣藻、小球藻是生活在淡水中的单细胞藻类，海带和紫菜是生活在海洋中的多细胞藻类。
活动意图：让学生直接观察各种藻类及标本更直观，结合视频和教师阐述更具体，师生能达成共识，初步了解藻类植物的主要特征。
教师提出问题：下面要登场的是今天的主角――水绵，水绵是单细胞还是多细胞的藻类？水绵生活在哪里？我们以前接触过水绵吗？还记得恩吉尔曼的实验吗？水绵的形态结构尤其是其中的叶绿体真的长得像恩吉尔曼观察到的那样吗？
设计意图：通过一系列问题及对证明光合作用场所实验的回顾，使学生初步了解水绵，激发学生的学习兴趣，自然地过渡出下一部分内容。
5.3观察水绵
学生活动二：通过图片了解水绵的生活环境，观察水绵，思考：水绵的颜色和形状如何？用手触摸水绵，有什么感觉？水绵是单细胞生物还是多细胞生物？水绵每个细胞形态、结构如何？水绵有没有叶绿体，什么形状，怎样排列？水绵有根、茎、叶等器官吗？
5.3.1熟悉显微镜的使用，观察水绵的永久装片
学生回顾显微镜的使用步骤。教师强调对光的注意事项及先用低倍镜观察再用高倍镜观察的原则。学生观察水绵永久装片。
设计意图：对水绵永久装片的观察为接下来分辨水绵作好铺垫。
5.3.2学生制作临时装片
学生完成活动单上制作藻类临时装片的方法步骤。活动单部分示意：
取取一片洁净的___________
滴在载玻片的中央滴一滴__________。
夹用镊子夹__________藻类，放在水滴中，并分开展平。
盖盖上__________。
两个学生一组，分别从1号、2号烧杯中取藻类制作成临时装片，观察后判断1号烧杯中的是水绵，2号烧杯中的是另一种藻类（刚毛藻）（图1、图2）。
教师活动：教师指导学生进行显微镜的操作，同时选取一些学生制做的临时装片并通过数码显微镜呈现，引导全班学生讨论。学生最终找出水绵，判断1号烧杯中是水绵的依据是其细胞有典型结构特点：绿色、带形、螺旋状的叶绿体。
设计意图：通过水绵与另一种藻类细胞结构的观察、比较，既直观看到了水绵细胞的叶绿体结构特点，又剖析了难点，学生通过自主探究，印象更加深刻。
5.4.3观察水绵的细胞核
学生用碘液染色，进一步观察水绵的细胞结构――细胞核。
设计意图：这样既深入了解了水绵细胞的其他结构，又剖析了难点。
5.4.4水绵细胞的结构
学生说出水绵细胞各部分的结构名称，完成活动单（见图3）。
教师活动：教师指导学生说出水绵细胞各部分结构。
设计意图：以学生为主体，师生共同剖析难点。
5.4.5实验总结
学生讨论交流完成活动单。活动单部分如下所示：
水绵是一种__________色呈丝状的淡水藻类植物，用手触摸有黏滑的感觉。
水绵是__________（单/多）细胞藻类，每条水绵由许多结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵__________（有/没有）根、茎、叶等器官的分化。
水绵细胞中有__________状的叶绿体，能进行__________制造有机物。
教师活动：指导学生一一填写，并板书总结藻类植物的主要特征。
设计意图：讲练结合，既是“观察水绵”这一活动的总结，也是本节的一个总结。这样既剖析了难点，又突出了重点。
5.5制作水绵细胞模型
学生活动三：利用教师课前准备好：塑料盒、保鲜膜、绿纸条、白色小球、剪刀等材料，两个学生一组，各显身手，制作水绵细胞模型。
教师活动：将学生做好的模型实物投影展示，师生共同交流，强调水绵叶绿体的典型结构。对做的又快又好的一组同学进行奖励。
设计意图：所谓在学中做，在做中学，通过模型制作这个拓展活动，既剖析了难点，又锻炼了学生的动手能力，充分调动了学生学习生物的积极性。同时对学生的奖励也是为引出下面的内容做好铺垫。
5.6藻类植物与人类的关系
学生活动三：学生代表表演小品“藻类植物大聚会”。原创台词如下：
藻类植物大聚会
紫菜：大家好，我是紫菜。今天是我的生日，家里来了很多的亲戚，可热闹了！
海带：我是海带，祝你生日快乐！水绵让我带了礼物给你。
紫菜：水绵为什么自己不来？
海带：他虽然是我们的亲戚，但他在淡水中，来不了。
紫菜：哦，我怎么忘了。还想让他给我清热解毒来着。对了，那小球藻和衣藻也来不了了哦，他们含的蛋白质可多了。
海带：没关系，有我啊，我的作用大着呢。我可以食用，还含有丰富的碘，可以预防“地方性甲状腺肿大”。
紫菜：什么是“地方性甲状腺肿大”？
马尾藻：我知道我知道，就是“大脖子病”。我是马尾藻，我和海带都属于褐藻家族，我们的作用可大了，可以从我们身上提取褐藻胶和甘露醇制药、工业用、造纸用等。我还能做饲料和肥料，用处说一夜都说不完啊！
石花菜：我来了，我来了。马尾藻，你就别嗦了，我是石花菜。紫菜，祝你生日快乐！猜猜我给你带了什么礼物？
紫菜：你也是我的亲戚吗？
石花菜：气死我了，你连我都不认识了，我和你可都是红藻家族的呀，我们都可以食用，味道可鲜美了！
紫菜：哦，想起来了，你肯定也和我们一样都没有根、茎、叶。
石花菜：是啊，是啊。我身上还能提取琼脂用来做果冻呢。猜出来我给你带的是什么礼物了吧。
紫菜：肯定是果冻吧。
石花菜：答对了。
海带：紫菜，我看大家都来的差不多了，要不我们就开始生日宴会吧。
紫菜：好的。让我们一起来尽情享受阳光，发挥我们最大的功效――光合作用制造氧气吧。
大家一起说：好啊，好啊，最好再把这里的水质改善改善。
马尾藻：我看大家聚一聚就赶紧散了吧，去给鱼类做饵料，不然我们这么多藻类一直聚在一快可不得了。石花菜，你说是吧？
石花菜：是啊，我们太多，繁殖的太快对人类可就没那么多好处了，对了，人们管那叫“赤潮”还是“水华”来着？
紫菜：是“水华”。
海带：是“赤潮”。
紫菜：“水华”。
海带：“赤潮”。
紫菜：“水华”。
海带：“赤潮”……
教师活动：组织学生表演。引导学生总结藻类植物与人类的关系，简单讲解“赤潮”与“水华”的区别。安排学生课后查阅有关资料，了解引发海洋“赤潮”或湖泊“水华”的原因及治理办法，为下节课的交流与探讨做准备。
设计意图：用小品活动代替简单枯燥的呈现，使课堂气氛相对活跃，同时既很好地道出藻类与人类的关系，又强调了藻类的一些主要特征，是一个总结性的收尾。
5.7板书设计（略）
关键词：植物干细胞教学应用
干细胞是指具有自我更新能力和增殖分化能力的一类细胞，目前学习者对动物干细胞的理论和应用知识掌握较多。由于植物细胞的全能型，长期以来很多学习者误认为植物中不存在干细胞，再加上教师对干细胞这部分内容的讲授不透彻，造成学习者对植物干细胞、动物干细胞及植物愈伤组织细胞的概念往往混淆不清，存在植物干细胞认知上的错误，因此很有必要对植物干细胞的相关知识进行总结。
1.植物干细胞
1.1植物干细胞的概念和特征。植物干细胞是位于植物分生组织中固有的未分化细胞，具有自我更新和再生能力。植物干细胞具有很强的自我更新能力，并且可以分化为特化的细胞类型，这些特化的细胞产生新的植物器官（根、茎、叶和花等）。这些细胞表型的变化是由影响植物功能的基因表达变化引起的，受到内源性和外源性的信号共同调节[1]。植物干细胞的特征包括：能够形成所有分化细胞的类型；具有自我更新的能力，维持干细胞的数量；位于分生组织。
1.2植物干细胞与动物干细胞的比较。在动物中，通常将干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞具有全能性，它可以分化形成所有的成体组织细胞，甚至发育成为完整的个体；成体干细胞（如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等）大多为多能干细胞，它们具有多向分化的潜能，可以分化形成除自身组织细胞外的其他组织细胞，真正具有全能性的细胞是受精卵和其分裂产生的子细胞。与此相比，许多植物干细胞具有旺盛的再生能力，在干细胞的整个生活周期中能使植物生长并且产生新的器官（如植物茎端分生组织中的干细胞和根端分生组织中的干细胞）[2]。
1.3植物干细胞与植物愈伤组织细胞的比较。植物愈伤组织细胞是由成体细胞经过脱分化而形成的具有分化能力的细胞，虽然愈伤组织的分化能力与植物干细胞相似，但它们在来源、细胞分化和增值能力等方面是不同的。植物愈伤组织细胞来源于异质性的体细胞，它是体细胞对损伤的暂时响应，是一个临时获得刺激的细胞，尽管愈伤组织具有干细胞样属性，但愈伤组织不易维持稳定的细胞分裂[3]。而植物干细胞来源于植物分生组织的同质性细胞，它们在植物的整个生命周期可以产生并形成新的组织和器官。
2.植物干细胞的类别与调控
根据分生组织的种类，植物干细胞可分为茎尖分生组织中的干细胞和根尖分生组织中的干细胞。
2.1茎尖分生组织中的干细胞。茎尖分生组织包括中心区和中心区下方的带状区。中心区包括上部干细胞区和下部的组织中心（即干细胞区下部靠近带状区的小细胞群）。干细胞分裂时上部的干细胞分裂成两部分子细胞，一部分干细胞后裔留在中心区并保持多能性；另一部分细胞则离开茎尖分生组织的中心区，但保持较快的分裂速度，最终分化为叶或者花原基器官，为侧生器官的生长和分化提供保证[4]。目前已知的位于干细胞周围“组织中心”的WUS（WUSCHEL）是保持茎尖干细胞特征的必要信号分子，它参与对茎尖干细胞的稳态调控，使整个植物茎尖干细胞保持连续不断的自我更新和分化。
2.2根尖分生组织中的干细胞。静止中心位于根尖分生组织中心，干细胞则围绕在静止中心细胞周围。静止中心作为组织中心维持周围干细胞的稳定和功能，静止中心周围的干细胞分布于中柱鞘外侧，维管干细胞形成维管组织、皮层/内皮层干细胞，进而形成皮层、内皮层与根冠干细胞，然后形成根冠细胞。目前已知的WOX5（WUS-RELATEDHOMEOBOX5）作为最主要的干细胞决定因子，特异的表达于根端分生组织的静止中心，参与对根端干细胞的稳态调控，使整个植物的根尖干细胞保持连续不断的自我更新和分化[4]。
3.植物干细胞的应用
3.1生产天然产物，开发药品或者化妆品。传统的植物细胞培养存在细胞生长缓慢、生产成本高等问题，而植物干细胞培养具有遗传稳定、细胞生长率和生长模式稳定、凝集程度低等优点，可以用来大量生产有用的植物天然产物，并用于药品、功能性食品、化妆品中。如悬浮培养紫杉干细胞可以生产松香烷型三环二萜、美丽红豆杉素A和美丽红豆杉素B等产物，以达到抑制肿瘤血管的生成和抗癌作用，而且其产值远大于传统细胞培养的产值，具有很好的开发前景[5]。
3.2植物细胞系库的建立和利用。一般的植物细胞冻存后存活率低，恢复生长能力慢，因此限制其在植物细胞培养中的应用。植物干细胞系在低温储藏方面有很大的优势，不仅有高的存活率，而且在低温储藏前后遗传物质没有变异，是植物细胞系库建立的很好材料。细胞系库的建立不仅会使研究材料的供应得到满足，而且使植物细胞系的研究周期缩短，并在植物种子资源的保存和利用方面发挥重要作用[6]。除了以上应用外，利用植物干细胞还可以进行植物干细胞的分子调控机制和分子设计育种等方面的研究。
4.结语
植物干细胞是位于植物分生组织中固有的未分化细胞，它们具有自我更新和再生能力。根据目前学习者对植物干细胞认识不足的实际，本文对植物干细胞、动物干细胞及植物愈伤组织细胞的概念进行了辨析，并对植物干细胞的分类及应用进行了论述。学习者清楚植物干细胞、植物愈伤组织细胞和动物干细胞的概念后，在学习植物干细胞的理论和应用等方面时才能正确理解相关的知识点。
参考文献：
[1]于荣敏，周良彬.食品与药品[J].2012，14（01）：52-55.
[2]李宝钧.哺乳动物干细胞的研究进展[J].畜牧业，2008，234（10）：24-27.
[3]游云，蒋超，黄璐琦.试析植物干细胞与动物干细胞的异同[J].中国中药杂志.2014，39（2）：343-345.
[4]田奇琳，赖钟雄.植物干细胞研究进展[J].园艺与种苗，2013（8）：56-62.
“单细胞生物”一节是人教版新版初中《生物学》七年级上册第二单元第二章第四节的内容。本节教学的重要概念为“单细胞生物”，学生学起来感到抽象、空洞、难学。笔者以草履虫为例，采用多种策略，证明单细胞生物具有细胞结构并能够独立完成生命活动，将学生从生物体的宏观世界引入微观世界，去探索肉眼很难看见的单细胞生物。
1简笔画呈现前概念策略，导入新课
教材在第二单元第一章已经阐述过动植物细胞的结构，这部分知识是学生的前概念。教师复习动、植物体的结构层次，再次强调生物体结构和功能的基本单位是细胞，动植物体都是有大量细胞经过分裂分化而形成的，和学生一起回忆动、植物细胞的结构并画简笔画示意图（图1、2）。
2科学史教学策略，初建“单细胞生物”概念
教师抛出问题，引发思考：“是不是所有的生物都是我们肉眼可见的呢？”
投影科学史资料：著名的显微学家列文?虎克在其1676年10月9日的一封信中写道：“它们小得不可思议；如此之小，在我看来，我判断，即使把100个这些小动物撑开摆在一起，也不会超过一颗粗沙子的长度；如果这是真的，那么100万个这些活物也不够一颗粗沙粒的体积。”这些如此之小的生物，是列文?虎克利用显微镜观察一滴水中看到的，他描述说：“他们看上去就像一个点。”
引导学生分析得出结论：生物圈中还有不少是肉眼很难看见的生物，它们的身体只有一个细胞构成，称这些生物为“单细胞生物”。在此，引出新课的课题“单细胞生物”，使学生建构起“单细胞生物”是“很小的”概念特征的基本印象。
3形象思维策略，认识各种“单细胞生物”
本课教学内容针对的对象是七年级的学生，由于年纪小，大脑兴奋中心容易疲劳，注意力集中时间较短，需要教师利用视觉促进接受生物形象信号，在大脑中形成感知表象。
教师指导学生阅读课本“想一想，议一议”栏目，用PPT补充展示形态各异的“单细胞生物”图片，如杆状的大肠杆菌、发酵用的酵母菌、会变形的变形虫、像太阳的太阳虫、喇叭虫、钟虫、衣藻和像草鞋的草履虫，并讲授它们与人类的关系，让学生知道生物圈中存在着千姿百态、功能各异的“单细胞生物”。教师利用丰富的感知表象，建立学生的形象思维，使他们对“单细胞生物”的概念有更丰富的认识。
4自主学习和图形对比策略，建构“单细胞”概念
学生带着“草履虫是否有细胞的基本结构”这一问题，自主学习教材中的“草履虫结构示意图”（此时教师简笔画“草履虫结构示意图”），结合动植物细胞的结构示意图找出草履虫作为细胞的基本结构（图3），即草履虫具有表膜、大核和小核、细胞质，教师在黑板上，把“草履虫结构示意图”这3个结构名称，用红色线条与左侧“动物细胞示意图”的细胞膜、细胞质、细胞核相连接，从而证明草履虫具有细胞结构，为学生建构起“草履虫”是“单细胞”的概念，即单细胞生物具有类似于细胞膜、细胞质和细胞核的细胞结构。
5实验竞赛与激励评价策略，直观感受“草履虫的形态和运动”
七年级学生的思维比较活跃，具有一定的观察能力、显微镜操作能力、分析问题能力，也愿意动手进行实验操作，有热情。老师可采用演示实验法和探究性实验的教学策略，“观察草履虫的形态和运动”，从静态到动态，认识草履虫这种单细胞生物。在学生清点材料用具的基础上，教师演示具体的实验步骤，强调临时装片制作和显微镜使用的注意事项：
（1）由于草履虫需要氧气进行呼吸，多聚集在培养液表层，为此从草履虫培养液的表层吸一滴培养液。
（2）用放大镜观察草履虫培养液时，放大镜需与观察物体平行放置。
（3）取几丝棉花纤维，成“井”字形放于临时装片上，可将草履虫围在一个狭小的空间中，利于观察。
（4）显微镜的基本操作步骤的注意事项：取镜和安放；对光：通过目镜，可以看到白亮的视野；观察：转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近玻片标本为止（眼睛看着物镜，以免物镜碰到玻片标本），再左眼向目镜内看，同时反方向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看清物像为止；整理实验台。
实验员教师已采集到草履虫并在实验室进行培养，但受课程时间限制，不能在课堂上观察到草履虫全部的生命活动，因此学生和教师搜集了相关草履虫生命活动视频辅助教学。教师播放“观察草履虫的运动视频”，展示在显微镜下观察到的草履虫运动状态。整个实验采取竞赛的方式进行，即对实验操作和观察结果做得又快又好的学生给予平时分加分表扬，并请这部分学生帮助检查和指导周围的同学。这样的教学可以较好保证全体学生实验操作能力的习得，保持实验课堂的高效性，避免出现课堂混乱的局面。
通过对单细胞生物生命活动的观察，学生不断体会和品尝到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”后的喜悦，有助于学生亲身体验“一些生物由单细胞构成”这一重要概念。教师在组织学生进行这些科学探究活动的同时，自然而然地渗透了科学的态度与世界观的教育。
6合作学习和简笔画板书策略，建构完整“单细胞生物”概念
以合作学习小组为单位，学生再次观察教材中“草履虫的结构示意图”，以小组竞赛计分的方式，请学生将黑板中草履虫各部分结构的名称补充完整（图4）。同时，视频展示“草履虫的结构”，加深学生对草履虫结构各部分结构功能的认识。
教材在第一单元第一章已经阐述过生物体的基本特征，这部分知识也是学生的前概念。教师引导学生回忆生物的六大基本特征，请学生以合作小组为单位，采用抢答的方式，快速地将草履虫的各部分结构与生物的六大基本特征相对应，并在黑板上标注出（图5）。
但是，此时，学生发现，根据草履虫的结构无法与生物具有应激性、生长和繁殖以及遗传和变异这三个特征建立联系，引发了学生强烈的好奇心。在此基础上，教师播放“草履虫对外界刺激的反应”和“草履虫的分裂生殖”视频，从而让学生理解，草履虫具有完整的六个生物基本特征，且草履虫仅有一个细胞构成。在此，学生理解草履虫为单细胞生物，简笔画与板书结合，建构了“单细胞生物”的概念，即单细胞生物除具有细胞结构外，还具有生物的六个基本特征（图6）。
之前学生对单细胞生物如何生活以及其具体结构还缺乏系统的认识，教师在设计教学过程中抓住这些特点，设计学生活动，满足学生作为学习者的需要、探究的需要、获得新的体验的需要、获得认可与欣赏的需要。
7课前资料收集策略，了解单细胞生物与人类的关系
学生课前收集的资料，采用小组交流的方式，同时引导学生通过自主学习，阅读教材中有关单细胞生物与人类关系的模块，了解单细胞生物与人类的关系。教师展示“厦门市杏林区新阳大桥沿杏滨路往集美方向出现长约3km的红色海域“图片，以生活实际为例，讲解赤潮及其危害，并提供有关赤潮和海洋生命大发展的相关网址，供学生课后视野拓展所用。
【教学目标】
1．掌握主动运输的特点和实例。
2．掌握主动运输的特点和实例。
3.了解物质跨膜运输的方式与细胞膜结构之间的关系。
【教学重难点】
1．重点：
主动运输的特点和实例。
2．难点：
胞吞、胞吐过程的特点和意义。
【教学过程】
一、教学策略：
采用讲授与讨论相结合的方法，基本思路可以确定为：展示现象提出问题解释原理总结概念。
列举物质逆浓度梯度跨膜运输的现象，提出这些物质为什么能够逆浓度梯度运输的问题，进行解释，总结主动运输的概念（被动运输的概念也可在此对比总结），说明主动运输的意义。最后可让学生列表总结不同运输方式的特点。
二、教学中还应注意以下几点：
1．注意培养学生提出问题的能力，比如“问题探讨”中第3道讨论题，应该充分重视。第1节“被动运输”中已说明离子和小分子有机物能通过协助扩散顺浓度梯度运输，而本节“问题探讨”中的现象表明碘离子是逆浓度梯度进行跨膜运输的，学生可以就此提出问题。
2．可以采用比喻或类比的方法，以便于学生理解，如“逆水行舟”等。
3．注意联系社会实际，让学生通过搜集资料，了解与物质跨膜运输有关的疾病的研究进展，理解变形虫通过胞吞和胞吐过程的生活史，强化学生的个人卫生观念。
4.引导学生比较和总结三种物质运输方式的异同，进一步获得提升。
二、答案和提示
（一）问题探讨
1．可以看出，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘不可能是通过被动运输实现的，被动运输的重要特征之一是顺浓度梯度运输。
2．提示：和逆水行舟一样，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘需要细胞提供能量，来克服逆浓度梯度导致的浓度差。
3．提示：这种逆浓度梯度的主动运输并不是特例，它具有一定普遍性，因为某些特殊的细胞环境需要富集特定的物质。
（二）思考与讨论
1．胞吞、胞吐过程的实现不仅需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性，这些都与生物膜结构的特性有关。
2．附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质主要为分泌蛋白，分泌蛋白需要通过内质网膜进入内质网腔，再穿过细胞膜在细胞外发挥作用，需要都有胞吞和胞吐过程参与运输。
（三）技能训练
1．和是通过主动运输进入细胞的。
2．和是通过主动运输排出细胞的。
3．提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。
三、参考资料
1．生物膜对小分子的转运
细胞膜是细胞内与细胞所处环境之间进行物质交换的通透性屏障，物质进出细胞必须通过细胞膜。物质跨膜运输的方式与物质的大小及性质有着直接的关系。气体分子和小的脂溶性分子可直接穿过细胞膜完成运输，带电离子或大一些的分子需经由离子通道或载体蛋白协助进行运输。
这类蛋白在细胞膜上形成特定的孔道，并且这种孔道的开与关是可调控的。控制开关的机制之一是胞外的信号分子通过与通道蛋白的结合，改变这些蛋白的构象，使通道打开或关闭。这种通道称为配体门通道。另一种控制方式是细胞内或细胞外特定离子的浓度发生变化而导致膜电位变化，而膜电位的变化又导致通道蛋白构象变化，由此来控制通道的开关，此类通道称为电位门通道。例如，当胞液中游离的浓度增加时，一些的通道打开。通道开放的时间是非常短的，常常只有几毫秒，被运输的物质顺浓度梯度迅速穿过通道。不同通道常形成一个完整的系统，相互间协调，共同产生某一效应。
载体蛋白位于细胞膜上，它能与特定的分子和离子，如糖类、氨基酸，或金属离子等结合，将这些分子或离子从膜的一侧转运到另一侧。载体蛋白具有高度的特异性，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。载体蛋白与分子或离子的结合是可逆的，即它转运到一侧后，就会与所运载的分子或离子分离。载体蛋白的转运效率与分子在膜两侧的浓度梯度的大小有关。在协助扩散过程中，载体蛋白将物质从膜的一侧运输到膜的另一侧，不需要细胞提供代谢能量，因为物质是顺着浓度梯度进行运输的。例如，哺乳动物肝细胞上的葡萄糖载体，是一种横跨膜的蛋白，这种蛋白有两种构象，一种构象是载体的葡萄糖结合点面向细胞膜外侧，另一种构象是结合点面向细胞膜的内侧。这种蛋白可将葡萄糖通过膜向细胞内外两个方向运输。究竟向哪个方向运输，决定于物质在膜两侧的浓度。
2．生物膜对大分子的转运
大分子物质，如蛋白质、多核苷酸、多糖、胆固醇与脂蛋白形成的颗粒等，很难直接穿过细胞膜。这些物质通过与膜上某种蛋白的特异亲和力而附着于膜上，这部分细胞膜内陷形成小囊，将附着物包在里面，然后分离下来形成小囊泡进入细胞内部。这个过程称为内吞作用。吞噬泡或吞饮泡一般与细胞质内的溶酶体融合，逐步将吞进的物质消化分解。
与内吞作用相反，有些物质通过形成囊泡从细胞内部逐步移至细胞表面，囊泡的膜与细胞膜融合，将物质排出细胞。这个过程称外排作用。
内吞作用与外排作用属于主动运输，因为它们与其他主动运输一样，也需要能量供应。有实验证明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬细胞的吞噬作用就会停止，如果是糖酵解被抑制则无阻碍作用。内吞与外排作用的一个重要特征，是细胞摄入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不与细胞中其他大分子或细胞器混合。小囊泡快速地大规模地形成和融合，是所有真核细胞的特征之一。
【关键词】肺癌;DNA倍体分析;细胞学
周围型肺癌是胸科常见病之一，虽然有各种X线征象，多肿瘤标志物等检查的支持，但却因无病理学诊断而无法确诊。支气管肺泡灌洗液行常规细胞学检查已开展多年，但由于常规细胞学检查时，光镜观察对细胞核形态只能作大致的描述，容易受到病理科医生主观因素的影响，常使其不敢下肯定性结论，致使其临床价值降低。细胞内DNA含量分析的出现，避免了主观因素的影响，为恶性肿瘤的诊断提供了一种较可靠的方法，并可弥补常规细胞学检查的不足[1]，现报告如下。
1资料与方法
1.1资料
2005年10月-2008年5月期间26例患者中，男性15例，女性11例；年龄49～83岁(平均65.3岁)。病变均位于段支气管开口以下肺野部位。上叶11例，下叶12例，中叶3例。术前或术后均经彩超或CT引导下穿刺活检确诊为肺癌。
仪器：OLYMPUSBFTYPEP30纤支镜，兰丁麦克奥迪全自动细胞DNA倍体分析系统。
1.2检查方法
术前仔细阅读胸部X线片或胸部CT，找到肿瘤所在相应引流支气管，然后行支气管镜检查，先在引流支气管深部盲钳可能发生病变的支气管，然后用无菌生理盐水50～100mL灌洗，收集灌洗液20～35mL，送病理科行细胞内DNA含量分析及细胞学检查，每例灌洗液10～30mL经离心后(2500r/min，10min)，加适量上清液后用细胞涂片离心机(武汉兰丁医学高科技有限公司)离心涂片，制成2张薄层细胞片。1～2张玻片做瑞氏染色供常规细胞学检查，另1～2张玻片行经福尔根（Feulgen）DNA染色，用全自动细胞图像分析系统（AcCell）。
1.3判断标准
常规细胞学诊断结果分为3类:炎性细胞、核异质细胞和癌细胞。
DNA分析系统:所有Feulgen染色片用AcCell全自动细胞图像分析系统进行扫描处理。细胞片染色质量控制用HL60细胞株片作对照。AcCell系统对每张玻片上6000个以上的细胞核进行扫描测定。经扫描后的每个细胞核均有123个特征值，包括形态特征、吸光特征、具体结构特征、Markovian和非Markovian结构特征和长度特征等。AcCell系统根据不同细胞成分所具有的不同特征参数来完成自动细胞分类和计数过程，如正常上皮细胞，增生或癌变细胞，淋巴细胞，中性白细胞及未参与诊断的垃圾细胞（重叠细胞核，聚焦不良细胞核和核碎片等）。标准对照细胞为同张玻片上的100个正常上皮细胞，所测出的积分光密度(IntergratedOpticalDensity，IOD)为2C的参考值，其CV（CoefficientofVariation）值小于5%，DNA指数大于2.5的细胞进行核实，以排除垃圾和重叠的细胞核。
二倍体细胞(G1/G0)的DNA指数(DNAIndex，DI)为1，当DI=2时，多为四倍体细胞(G2/M期)[2]。当＞15％细胞DI在1.1～1.9之间形成峰，即可诊断为DNA倍体异常细胞，有3个以上DI>2.5考虑癌细胞。
1.4统计学处理
率的比较采用χ2检验，P＜0.05差异有显著性意义。
2结果
2.1细胞学检测结果
发现癌细胞7例，高度核异质及核异质细胞10例，余发现炎性细胞及红细胞。灌洗液常规细胞学检查总阳性率26.9%。
2.2DNA倍体分析结果
DNA图像分析系统结果显示：6例均为DNA指数在0.9～1.2的细胞，7例有大量DI值在1.2～2.5倍体异常细胞，并形成峰，13例有DI值＞2.5的异倍体细胞。其中7例常规细胞学检查发现癌细胞者其DI值均＞2.5，DNA图像分析系统检测的阳性率为76.9%。
2.3DNA倍体分析系统与常规细胞学诊断比较
常规细胞学阳性率为26.9%，DNA图像分析系统检测的阳性率为76.9%，两种方法的阳性率差异有显著性(χ2=11.01，P＜0.05)。
其中7例常规细胞学检查发现癌细胞者其DI值均＞2.5，另6例DI值均＞2.5及3例DI值分别为1.9、2.2、2.3者，当将DNA定量检测的结果反馈给细胞病理学医生后，最终确定为癌细胞。两者结合阳性率61.5％，与单纯细胞学检查相比差异有显著性(χ2=7.12，P＜0.05)。
3讨论
BALF检查已广泛用于肺疾病的诊断，特别是对某些周围型肺部肿块不能行肺穿刺或开胸活检者，BALF检查可直接取得肺局部病变之信息，故有学者将BALF检查称为“液相肺活检”。但是细胞学检查的局限性仍使其作用受限，使很多周围型肺癌得不到确诊。
用DNA倍体分析系统进行子宫颈癌及癌前病变的诊断在国外已有大量报道[3]。国内学者孙小蓉等开展了相应工作[4]，但将这项检查运用于BALF却少有报导。
正常细胞及肿瘤细胞在生长增殖时，细胞核内DNA结构及含量都会发生变化。通过对细胞核内的DNA测定能了解正常细胞周期变化及发现恶性增殖的肿瘤细胞。DNA倍体分析系统是一种快速、简单的检测手段，能测定Feulgen法染色细胞核DNA含量，检测结果可以用简单直观的直方图表示，从制备样本到得到DNA的直方图一般只要20～30min，同时还能检测细胞增殖周期。
本研究结果表明，DNA定量检测的阳性率(76.9%)，两者结合阳性率(61.5%)，均显著高于常规细胞病理(26.9%)，并具有统计学意义。7例常规细胞学检查发现癌细胞者其DI值均＞2.5，显示出高度一致性，当将DNA定量检测的结果反馈给细胞病理学医生后，本组6例通过DNA倍体分析其DI值＞2.5，另有3例高度核异质细胞其DI值分别为1.9、2.2、2.3，并最终被确定为癌细胞。故两者结合起来可以让细胞病理学医师获得单纯从形态上难以得到的肿瘤生物学特征信息，为用形态学评估肿瘤生物学特征提供了有价值的补充，弥补细胞病理形态学诊断的不足，为其结论提供理论依据，从而提高细胞病理学阳性率，也有助于提高对形态学的认识水平[4]。
DNA倍体分析出现假阴性有4例，其原因可能为[5]:⑴肿瘤为二倍体肿瘤；⑵灌洗液中异倍体肿瘤细胞数量极少时，异倍体峰可能被正常的二倍体细胞所掩盖；⑶一些肿瘤细胞有染色体缺失，但其复制可平衡，使肿瘤细胞净DNA倍体在DNA分析时正常。
在进行支气管肺泡灌洗（BAL）时，应仔细阅读胸片或CT片，找准所需支气管或亚段支气管，必要时行病理检查，以提高阳性检测率。
【参考文献】
【摘要】目的：探讨成人外周血来源的内皮祖细胞（epc）与成熟血管内皮细胞在抗原表达、细胞形态、增殖潜能和体内外血管生成方面的异同点.方法：密度梯度离心法获得单个核细胞，用含生长因子的内皮培养基接种于纤连蛋白包被的培养板中.细胞在接种后每2h去除1次未黏附细胞共2次，然后隔日换液1次，直到晚期克隆出现.同期培养人脐静脉内皮细胞（huvec）进行比较.流式细胞技术检测细胞表面抗原表达，直接荧光染色法测定细胞结合荆豆凝集素及摄取乙酰化低密度脂蛋白.体外培养细胞的群体倍增次数确定细胞增殖潜能，胶原凝胶细胞体外种植及裸鼠体内移植实验分别测定体外及体内血管生成功能.结果：epc在培养21~28d出现，表现出典型的内皮细胞“铺路石”外貌.与huvec相比，epc表达高水平的cd36和kdr（epcvshuvec,p<0.01），但表达cd146，结合植物凝集素和摄取乙酰化低密度脂蛋白在两种细胞间未存在统计学差异.体外培养100d，epc和huvec分别传代46次和25次，只有epc能在体外和裸鼠体内胶原凝胶中形成管腔样结构.结论：人外周血来源的epc虽然具备成熟内皮细胞的表型和形态特点，但仍保留干/祖细胞的完整生物学特征.
【关键词】血管生成；内皮细胞；祖细胞；生物学性状
0引言
内皮祖细胞（endothelialprogenitorcells,epcs）原始储存部位在骨髓，受缺血信号刺激后向外周血释放，募集到缺血部位参与血管新生.但另有研究却发现，epcs在肿瘤血管新生、受损血管内皮修复、或成年动物体内血管再生方面，所起作用很小或几乎不起作用［1-3］.我们研究首先确认外周血循环中是否存在有真正的epcs，然后将其与成熟内皮细胞进行完整生物学性状对比分析.
1材料和方法
1.1材料histopaque，1.077,fitc标记的植物凝集素（ulexeuropaeusagglutinin?1,uea?1）、纤连蛋白（fibronectin）、fitc标记的抗?vegf?2受体（kdr）、i型胶原均为sigma公司产品；添加各种生长因子和胎牛血清的内皮细胞完全培养基（egm?2mvsinglequots）和i型胶原酶为bectondickinson公司产品；dii标记的乙酰化低密度脂蛋白（dii?ac?ldl）购自abdserotec公司；vwf一抗和fitc标记二抗均购自dako公司；pe?cd34，fitc?cd14，fitc?cd146，均为bd公司产品.健康志愿者11（男9，女2）例，年龄46.5±13.1岁，肘静脉取血每例50ml，肝素（20ku/l）抗凝.hanks1∶1稀释血液，加入histo?paque经密度梯度离心法获得单个核细胞（mononuclearcells,mnc）.用hanks洗涤mncs3次，重悬于egm?2，调整细胞计数2×109/l，接种于100mg/l纤连蛋白包被的24孔培养板中.另在无菌条件下取正常剖腹产健康新生儿脐带20~30cm，pbs冲洗脐静脉腔，i型胶原酶灌注，37℃水浴消化15min.收集消化液、离心、洗涤，egm?2调整细胞计数2×109/l，接种于纤连蛋白包被的培养瓶中，取2~3代人脐静脉内皮细胞（humanumbilicalveinendothelialcells,huvec）用于实验.
1.2方法根据单核细胞在体外培养时具有短期松散附壁的特点，应用序列黏附法去除淋巴细胞的混杂.每例血样在分离出mnc并接种后每隔2h去除1次未黏附细胞，共2次，然后加入egm?2静止培养，4d后换液.此后隔天换液1次，直至典型的内皮细胞克隆出现，然后消化传代，取2~3代细胞进行实验.
1.2.1表面抗原表达的测定贴壁细胞用pbs洗涤2次，2.5g/l胰酶/edta消化后制成细胞悬液，密度为1×109/l.每份细胞悬液取150μl×2分装2个试管，分别加入fiti?cd14，fitc?cd146，fitc?kdr，pe?cd34及同型对照mab各20μl，避光反应30min，pbs洗涤2次测定，每例均以流式细胞术复测3次.上机后收集20000个细胞，荧光强度以对数放大，结果以各种抗原表达阳性百分率表示.
1.2.2内皮细胞vwf的表达贴壁细胞生长至80%汇合时用1∶1甲醇/丙酮固定，vwf一抗及fitc标记的二抗均作1∶50稀释，严格按说明步骤进行.
1.2.3细胞增殖潜能的测定epc及原代huvec生长至亚汇合状态时分别消化，制成稀释的细胞悬液，密度均为2×107/l，传代接种于25ml培养瓶中.然后按此方法对这两种细胞分别持续传代，直至细胞衰老.每传代细胞1次，记数为1次群体倍增.以培养时间为横坐标，群体倍增次数为纵坐标，绘制细胞群体倍增曲线图.
1.2.4体外血管形成实验用冷藏的egm?2配置浓度为2g/l的i型胶原溶液，100g/l碳酸氢钠滴定溶液ph值7.4~7.6，加入96孔板中每孔100μl，37℃放置30min使其成胶.分别将2~3代贴壁的epc和huvec制成细胞悬液，加入凝胶之上每孔5×104个细胞，置培养箱内孵育，不同时间点倒置显微镜下观察血管生成情况.
1.2.5体内血管生成实验无胸腺裸鼠22只，7~11wk，购自郑州大学实验动物中心.收集epcs和huvecs，制成浓度为2×109/l的细胞悬液.用1.5g/l的碳酸氢钠、25mol/lhepes,100ml/l胎牛血清、300ml/legm?2制备浓度为3g/l的胶原溶液.将等量的细胞悬液与胶原溶液混合，每只裸鼠后肢sc细胞?胶原溶液1ml.将裸鼠置于饲养笼28℃条件下30~60min，触摸裸鼠移植部位皮丘呈胶冻感为移植成功，然后常规条件饲养.21~30d处死裸鼠，取出移植体行病理切片分析.
统计学处理：采用spss11.0统计软件进行分析.计量数据以x±s表示，两组均数间的比较采用t检验，以p<0.05为有统计学差异.
2结果
mnc接种后7~11d可见有簇状聚集的早期克隆出现，中间是圆形细胞，周边有向外爬行生长的梭状或多角形细胞（图1a）.持续培养至21~28d可观察到晚期克隆的出现，细胞均呈多角形或纺锤形，紧密贴壁，聚集向外生长（图1b）.至35~42d，可见细胞增殖、逐渐汇合成片，呈现内皮细胞典型的“铺路石”外貌（图1c,d）.huvec接种当时为圆形、悬浮，24h后细胞即伸展、贴壁，呈梭形或多角形（图2a），5~7d后贴壁细胞基本汇合成单层，外观与epc来源细胞相同（图2b,c）.
2.1epcs与huvecs表型特征对比huvec相比，epc表达高水平的干/祖细胞标记cd34和kdr（p<0.01，图3）.单核细胞特异抗原cd14在两组细胞表面仅有微量表达，而泛内皮细胞标记cd146在两组细胞均为高表达但无统计学差异.vwf鉴定两组细胞均阳性证实为内皮细胞起源.a：第7日形成早期克隆×40；b：第22日形成晚期克隆×40；c：第37日晚期克隆增殖汇合；d：晚期克隆再种植形成单层内皮细胞，呈典型铺路石样外观×100.
图1epc体外培养细胞形态
a：种植后24h伸展贴壁×40；b：6d后增殖汇合×40；c：第二代huvecs呈铺路石外观×100.
图2huvecs体外培养形态特点
2.2epcs及huvecs体外增殖潜能对比epc传代接种后经历1~2d潜伏适应期，然后增殖旺盛，每3~4d传代1次.在100d时间内，epc传代46次，曲线陡直上升（图4）.此后传代时间渐延长，曲线由水平转为下降趋势.huvec传代周期为5~7d，曲线缓慢平坦上升，表明细胞增殖潜能低于epc.在68d时间内、同等培养条件下huvec共传代21次，然后曲线迅速下降，提示细胞开始衰老.在相同的100d时间内，huvec总计传代25次.
图3epc与huvec表达抗原阳性百分率比较（x±s,n=33,bp<0.01vshuvec）
图4epchuvecs体外培养群体倍增曲线
2.3胶原凝胶体外血管生成贴壁的epc和huvec分别消化再种植于i型胶原凝胶上，36h后可见epc伸展呈纺锤状，并相互连接形成管腔样结构（图5a），72h后可见原管腔增大，管壁可见有细胞向管腔中央呈发芽状生长（图5b）.持续观察huvec未见形成管腔样结构，至1wk后仅见细胞呈圆形或多角形融合成片（图5c）.
a：epcs种植36h形成管腔结构；b：72h后管腔扩大，并见管壁细胞向腔内呈发芽状生长；c：huvecs种植不能形成管腔结构.
图5胶原凝胶体外血管生成×100
2.4裸鼠体内血管生成裸鼠22只细胞移植均获成功（epc和huvec组各11只），饲养期间未发现裸鼠有异常反应.移植体病理切片he染色显示，epc组11只裸鼠中有8只在胶原凝胶移植体中观察到了典型的微血管结构，并与小鼠组织构成了人?鼠嵌合血管，其间可见小鼠的血细胞流动（图6a）.而huvec组仅在1只裸鼠的移植体中观察到了类似微血管样结构（图6b），其余10只裸鼠移植体中均显示出不规则的细胞聚集现象，未观察到血管结构（图6c）.
a：epc组细胞移植形成典型血管结构，管腔中可见小鼠血细胞；b：huvec组细胞移植仅1例形成不典型管腔；c：其余huvec组细胞移植均不能形成管腔结构，仅有不规则细胞聚集）.
图6细胞移植裸鼠体内血管生成he×200
3讨论
本研究结果显示，成人外周血循环中的单个核细胞在体外内皮培养条件下，于不同时间段内可形成早期和晚期克隆.yoder等［4］研究表明，这种早期克隆属于单核?巨噬细胞系列，再种植不能分化成内皮细胞，因而还不属于真正的epc.在早期克隆出现后持续培养，直至获得具有内皮细胞形态特征的晚期克隆后，才显现出干/祖细胞和内皮细胞双重生物学特征.因此，这种晚期克隆及其分化产生的近代细胞，应属于真正的epc.本研究显示，epc体外再种植培养可呈现典型“铺路石”外观，与huvec形态相同.两种细胞表达vwf，结合植物凝集素及吞噬乙酰化低密度脂蛋白均为阳性，不表达单核细胞标记cd14而高表达泛内皮细胞标志cd146，提示二者均为内皮细胞来源.与huvec相比，epc表达更高水平的cd34和kdr.由于cd34是多数干/祖细胞的共有标志，而kdr的高表达预示着细胞对血管内皮生长因子更敏感，增殖力和血管生成能力更强［5］.由此可见，我们所获得的晚期克隆来源细胞除了具备成熟内皮细胞的全部表型外，还显现出非成熟细胞（即干/祖细胞）的特征.
本研究显示，在同等培养条件下，晚期克隆来源的epc增殖速度快、传代周期短，在100d时间内传代近50次而无明显衰老征象.相反，huvec虽然在6代以内的生长方式和细胞形态接近epc，但传代周期进行性延长，在2mo的时间内只能传代21次即迅速衰老，说明自我复制能力低下，也符合一般成熟细胞的特点.本研究显示，将晚期克隆来源细胞种植于胶原凝胶中，可生成典型的管腔样结构，而huvec种植后只出现细胞聚集，无典型管腔形成，说明前者具备干/祖细胞和内皮细胞的双重特征.晚期克隆细胞能够在动物体内增殖并形成血管，因而具有epc完整的生物学特征.鉴于冠心病患者外周血循环中出现的内皮细胞是自血管壁脱落的衰老细胞，与huvecs相比在体外更不易存活和增殖［6］.因此有理由相信，我们所获得的晚期克隆细胞属于纯化的epcs，未被成熟血管内皮细胞混杂.
【参考文献】
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