细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始到下次分裂完成时为止。
分为：分裂间期：G1期S期：DNA复制时期G2期分裂期：M期
特点：分裂间期历时长
染色质、染色体和染色单体的关系：第一，染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期细胞中的两种不同形态。第二，染色单体是染色体经过复制（染色体数量并没有增加）后仍连接在同一个着丝粒的两个子染色体（染色单体）；当着丝粒分裂后，两个染色单体就成为独立的染色体。
染色体数、染色单体数和DNA分子数的关系和变化规律：细胞中染色体的数目等于着丝粒的数目，无论一个着丝粒上是否含有染色单体。在一般情况下，一个染色体上含有一个DNA分子，但当染色体（染色质）复制后且两个染色单体仍连在同一着丝粒上时，每个染色体上则含有两个DNA分子。
§2、动、植物有丝分裂过程及比较
注意：有丝分裂中各时期始终有同源染色体，但无同源染色体联会和分离。
2、染色体、染色单体、DNA变化特点：（体细胞染色体为2N）
染色体变化：后期加倍（4N），平时不变（2N）DNA变化：间期加倍（2N4N），末期还原（2N）
染色单体变化：间期出现（04N），后期消失（4N0），存在时数目同DNA。
3、动植物有丝分裂的区别
间期：动物有中心体的复制而植物没有。
末期：细胞质分裂不同，植物中部出现细胞板；动物从外向内凹陷缢裂。
§3、真核细胞分裂的三种方式
1、有丝分裂：绝大多数生物体细胞的分裂、受精卵的分裂。
实质：亲代细胞染色体经复制，平均分配到两个子细胞中去。意义：保持亲子代间遗传性状的稳定性。
2、减数分裂：特殊的有丝分裂，形成有性生殖细胞
实质：染色体复制一次，细胞连续分裂两次结果新细胞染色体数减半。
§4、细胞分化的概念和意义
细胞分化：个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
分化的意义：普遍存在的。经分化，在多细胞生物体内形成各种不同的细胞和组织。
细胞全能性：高度分化的植物细胞（或动物细胞核）仍然有发育成完整植株的能力。
§5、（A）癌细胞的特征、致癌因子
1、癌细胞特征：无限增殖、癌细胞表面发生变化（易扩散、转移）
2、致癌因子：物理致癌因子（辐射）、化学致癌因子、病毒致癌因子。
§6、衰老细胞的主要特征
酶活性降低，呼吸减慢；细胞在形态和结构上发生变化：线粒体数量减少体积增大，细胞核体积增大，核膜向内折叠等。
§7、细胞凋亡
注意细胞凋亡与细胞坏死的不同。
本章实验：§1观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
发现细胞
1665年，英国物理学家罗伯特·胡克从一块干净的软木上切下光滑的薄片，并放到自制的显微镜下进行观察。本来，他是想通过研究说明软木轻盈、有弹性等特点的，却无意间发现软木片上尽是一些小的空洞，像一个个蜂窝，又像密布的小房间。他称这些小格子为细胞（cell）。
可惜的是，罗伯特·胡克所观察到的细胞，不过是死掉的细胞“尸体”。而首先发现活细胞的，却是荷兰的列文虎克。大家还记不记得那个孤独的磨镜片人，那个用显微镜观察水滴的人呢？
走进细胞
其实，用小房间来形容细胞非常贴切。它不仅外形像一个小屋，而且还像屋子一样容纳着各种东西。
我们住的房子有墙壁，细胞则有细胞膜，把自己与外界隔离开。细胞膜不但保护细胞内部不受损害，还具有控制物质进出细胞的作用：既不让有用物质随便渗出细胞，也不让有害物质轻易溜进细胞。细胞膜包裹着住在里面的小“房客”：细胞质、细胞核等。细胞质是一种黏稠、透明的物质，在细胞里不断流动，踩着生命的节奏时缓时急。它还像一条小河，承载着很多具有结构和功能的颗粒，如叶绿体（绿色植物进行光合作用的“大本营”）。细胞最重要的“房客”是细胞核。近似球形的细胞核，保存着细胞乃至个体的全部遗传物质，并负责将遗传物质代代相传。但细胞核并不是孤军奋战，而是和细胞质相互作用、相互依存，表现出细胞统一的生命过程。
或许你要问了，罗伯特·胡克所观察到的小孔洞属于细胞的哪一部分呢？是细胞膜，细胞质，还是细胞核？可惜，都不是。那是对细胞起着支持和保护作用的细胞壁。不过，只有植物细胞有细胞壁，动物细胞没有细胞壁，这是区分动物细胞和植物细胞的重要法则。
细胞是生命的基本单位
说细胞是组成生命体的基本单位，一点儿也不为过。就现在所知，除病毒（对于病毒到底是不是一种生命形式，科学家还未达成统一意见）外的所有生物，从低等的细菌到高等的植物和动物，无不由细胞构成。最简单的低等生物仅由一个细胞组成，复杂的高等生物一般由数以万亿计的细胞组成。而即便是病毒，它的生命活动也离不开细胞。
光镊( optical tweezers)又称为单光束梯度力光阱( single-beam optical gradient forcetrap)，是一种利用高度汇聚的激光束形成的三维梯度势阱来俘获、操纵微小粒子的技术[1]。其中，势阱是指一个包围着局部最小势能的区域，因形如陷阱而被称为势阱。光镊自 1986 年由美国科学家 Arthur Ashkin[2]发明以来，已被广泛应用于生物医学、物理、化学等领域，成为一项重要的研究工具。最初，基于光学显微镜的光镊系统满足了对生物系统同时进行操纵和观测的需要。随着研究的深入，生命科学要求能够进行单分子层次的研究，光镊配套的成像观测系统因此发展出了在秒级时间尺度上的位移测量精度为10－10m级的光镊以提高空间分辨率；为了避免光镊高强度聚焦激光束可能产生的热效应和光化学效应，近场光镊和飞秒脉冲光镊应运而生，克服了传统光镊的热效应问题，有利于保持生物分子的稳定性。为适应生物系统的复杂性，双光镊、三光镊、四光镊和全息光镊等系统的出现实现了多粒子操控。随着光镊的进一步发展，光镊将有可能走出实验室，进入制造业、临床诊断等主流产业中去。本文将综述光镊及拉曼光镊的基本原理和特点，及其在生物医学领域中的研究进展、现状和展望。
光镊的原理和特点
光镊原理简述
光镊是基于光的力学效应的一种新的物理工具。这里以透明电介质小球为模型来阐明光镊的基本原理。如图 1，当一束光穿过电介质小球时，将发生反射和折射，在这个过程中，光子与小球碰撞产生的动量变化将使小球受到散射力和梯度力。散射力 (Fs)正比于入射光强，方向沿光传播的方向；梯度力(Fg)正比于入射光强的梯度，方向沿光强的梯度方向。光镊是依靠光的梯度力形成的，当达到焦点附近的梯度力大于散射力时才能形成一个稳定的三维光学势阱来稳定地捕获生物粒子。这一稳定的三维光学势阱是由一束激光通过一个短焦距透镜汇聚来实现的。如图 2 所示，无论入射光从法线之上或者法线之下入射小球，小球所受到的合力均指向焦点(f)，从而使小球被稳定“钳夹”在焦点的位置。
光镊的特点
光镊的基本功能赋予了其在生物医学研究领域中的独特优势。1) 光镊可捕获和操控数十纳米到数十微米的微粒，而大多数生物微粒，诸如细胞、细胞器甚至生物大分子，都恰好在这一尺度范围内。因此，光镊可用于操控和研究生物微粒。2) 光镊以一种温和的、非机械接触的方式完成夹持和操纵物体，捕获力是施加在整个微粒上，而不是像机械捕获那样集中在很小的面积上，不会对捕获的生物微粒造成机械损伤和污染。3) 由于光的无形性和穿透性，光镊可以在保持细胞自然生活环境的情况下对其进行捕获与操纵，而且，光镊的所有机械部件离捕获对象的距离都远大于捕获对象的尺度(1000倍)，是遥控操作，几乎不干扰生物粒子周围环境和它的正常生命活动。4)光镊能产生皮牛顿量级的力，且在捕获焦点附近表现出虎克弹簧的性质，能满足单分子力学和单细胞研究的需求，是重要的传感探测工具。另外，光镊与拉曼光谱结合被称为拉曼光镊技术。拉曼光镊被广泛应用于生物医学研究中，因其具有微量检测、快速和高精度等优点，特别适合生物样品的化学成分分析[3]。单独使用拉曼光谱进行测量时需要将激光束聚焦到样品上，再探测光束焦点处样品激发的光谱信号。用拉曼光谱技术研究活细胞时，待测细胞需要固定在载玻片上，这样就改变了细胞周围的微环境，可能对细胞机能产生影响。光镊的引入避免了这种情况，因为它可以非接触地操纵活细胞。因此，拉曼光镊可以获得单个活细胞的拉曼光谱，提取单个活细胞的结构信息[4]。
光镊和拉曼光镊技术在生物医学领域中的研究进展
基于多种成像技术的发展，光镊已经从物理学领域中脱颖而出，演变为一项适用于生物医学研究的多功能工具，这是由于光镊可以从单细胞的研究中获得详细的信息。其中，多光镊应用于单细胞的分析拥有巨大潜力，利用其平行测量功能，可以为研究人员提供良好的分析数据，例如，多光镊用于细胞异质性的研究、生物力的测量用于单细胞机械性能的研究等。利用光镊对分子马达和单分子力的研究可以得到其他方法难以获得的研究结果。光镊应用于细胞信号传导和组织工程也有广阔的前景。另外，光镊与微流控系统结合时，可以精确地控制细胞的化学环境，因而可以实现对酸碱性、渗透压、药物和温度等环境因素的实时、动态研究。随着自动化及其它便于操作的光镊设备的发展和跨学科学术合作的日益频繁，光镊技术将成为生物医学领域中一种经常使用的研究工具。
应用于血细胞和血液系统疾病的研究
血细胞
由于生物细胞的多样性和复杂性，在许多情况下，为了从研究中得到相关信息，需要对大量细胞进行研究。如果对细胞一个接一个地研究，研究过程会过分耗时。为了解决这一问题，多光镊被开发出来以实现对单细胞的平行研究。Ramser 等[5]开发了双光束光镊系统来研究红细胞，并使用不同波长的激光获得了红细胞的拉曼光谱，发现波长 514.5 nm 的激光激发出的光谱质量最好，且500～1650 cm－1范围内的光谱峰随时间发生了变化，这是由于这一区域的光谱对氧从血红素中解离的光解作用较为敏感所致。Cojoc 等[6]应用多光镊技术在多个位置成功捕获了红细胞，他们使用衍射分光镜将激光分裂为多光束，使用氩离子激光探测被捕获的红细胞。多光镊技术与单光镊相比有三个独特的优势：1) 允许细胞在三维空间内排布；2)允许细胞的侧向移动，激光可从不同位置激发拉曼光谱；3)入射在细胞上的激光强度分散，降低了光损伤的可能性。国内外有许多应用拉曼光镊对血细胞进行研究的报道。拉曼光镊基于光子的非弹性散射，通过获得入射光子与散射光子的能量差异，观察分子键的振动状态，从而获得丰富的分子结构信息。因此，拉曼光镊可以快速灵敏地分析红细胞，特别是分析血红蛋白的状态。Deng 等[7]使用拉曼光镊技术研究了酒精对红细胞的作用，他们记录了细胞与 20%酒精接触过程中的拉曼光谱随时间的变化情况，发现表示血红蛋白的光谱带强度随着红细胞与酒精接触时间的延长而下降。王桂文等[8]应用拉曼光镊技术俘获形态正常和发生形变的红细胞并获得其拉曼光谱，以平均光谱、主成分分析 (principal component analysis，PCA) 等方法分析不同形态红细胞的光谱差异与胞内血红蛋白的变化，以及这些差异和变化对光谱诊断分析的影响。结果发现，在正常的生理环境下，红细胞发生皱缩甚至形成棘形细胞，都不会影响光谱判别分析。最近，该实验组应用拉曼光镊结合气体循环供给装置，收集并分析了不同氧合状态的单个红细胞的拉曼光谱[9]，发现较强功率的激光照射会导致血红蛋白凝集特征峰(1248 cm－1和 1371 cm－1)升高。I1638/I1547比值是区分氧合态与去氧合态的良好标志，经较长时间保存的红细胞氧合能力增强，但去氧能力没有显著变化；α地中海贫血 HbH-CS患者的红细胞氧合能力比正常对照强，但其去氧能力较差。由此可见，拉曼光谱特别适合分析血红蛋白。这主要因为血红蛋白的活性中心由卟啉环组成，卟啉环可以吸收几个可见光区的波长，使用接近这些波长的激光照射红细胞，就会出现共振效应，测量集中在血红蛋白分子上，而不会受到其他细胞成分和环境的干扰。由于在全血中可以检查到许多血细胞缺陷，血液细胞的分选受到关注。Grover 等[10]使用两束相反方向的激光，在光捕获的基础上，通过图像处理系统区分红细胞、白细胞和血小板，并最终将分选好的各类细胞转运到微流系统的指定容器中。该分选方法快速、精准。这说明当分选对象在大小、形状上存在较大差异时，可以利用其在光场中所受作用力的不同对其进行分选。Paterson 等[11]利用 Bessel 光产生的环形对称光场将红细胞与淋巴细胞分开，正是由于两种细胞的受力不同，在光场中的行为也不同。在该研究中，研究者发现双凹形的红细胞在Bessel 光的外环上聚集后才到达 Bessel 光中心，而球形的淋巴细胞则直接到达 Bessel 光中心。最近，Yang 等[12]使用光镊技术来测量凝血细胞之间的力，通过观察血红细胞的活动，发现凝血共经历三个阶段；通过测量血红细胞间的相互作用力，发现肝素使血细胞之间的力变小并延长了凝血时间，而氨甲环酸使凝血过程跳过前两个阶段而直接进入最后阶段。由于光镊的力范围在飞牛至纳牛，正好涵盖了许多细胞内和细胞间的生命过程，所以，可以很好地应用于测量细胞间或细胞内分子之间的相互作用力。
血液系统疾病
血液系统疾病主要表现在血细胞的异质性，由于拉曼光镊可以获得详细的生物细胞分子的结构信息，因此，可用于对细胞异质性的研究。Chan等[13]利用拉曼光镊技术获得了正常和癌变白细胞的拉曼光谱，发现癌变的白细胞 DNA 光谱带强度比正常白细胞低。Chan等[14]还通过捕获白血病病人的活体白血病细胞获得了可复制性的拉曼光谱，并应用 PCA 方法将正常和癌变白细胞的拉曼光谱进行了区分。由主元线性鉴别分析法 (principlecomponent linear discriminant analysis，PC-LDA) 进行监督分类，敏感度可达到 95%。因为使用了真实的临床病例，提高了这项研究的应用价值。Jess 等[15]应用双光镊并结合拉曼光谱和微流控芯片，获得了单个 HI60 人类早幼粒白血病细胞的拉曼光谱。微流控芯片的应用显著加快了细胞的拉曼光谱检测进程。De Luca等[16]采用拉曼光镊技术，在单细胞水平上研究了β-地中海贫血红细胞的携氧能力和细胞膜脆性，发现地中海贫血红细胞的携氧能力下降，且其对于氧分压更为敏感；测量到的膜剪切系数显示地中海贫血红细胞膜脆性增加了40%，证实主要影响血红蛋白合成的基因缺陷对于红细胞的机械性能也存在强烈的影响。王桂文等[17]应用拉曼光镊技术收集了一例重型α地中海贫血患者单个红细胞的拉曼光谱。结果发现，重型 α 地中海贫血患者红细胞的拉曼光谱信号显著低于正常对照，并检测到一定比例的有核红细胞；正常对照的红细胞拉曼光谱均一，而重型α地中海贫血患者的细胞形态和拉曼光谱均显示出多样性；中等大小、形态接近正常的一类红细胞，其细胞间光谱差异最大；可观察到部分外表形态正常的红细胞，但其血红蛋白可能发生了血红素凝集和蛋白质变性。该实验组[18]还将 PCA和反向传播 BP 网络预测模型相结合，进行了地中海贫血红细胞类型的判别。PCA 结果显示，正常对照与中间型α地中海贫血细胞(HbH-CS)基本可以区分，但正常对照与重型β地中海贫血细胞及 HbH-CS 与重型 β 地中海贫血细胞间的差异不明显。将归一化处理的前5个主成分进行 BP 网络训练及预测，结果发现，正常对照与 HbH-CS 间的预测正确率高达97.90%，正常对照与重型β地中海贫血细胞及 HbH-CS 与重型 β 地中海贫血细胞间的预测正确率分别为 90.72%和 86.28%。综上所述，通过将光镊与拉曼光谱和微流控芯片相结合，可用于检测血细胞中血红蛋白的生理状态，并对血细胞进行分选，具有很大的临床应用潜力。应用该方法，可以获得异质红细胞与正常红细胞的拉曼光谱，通过PCA 等数据分析手段实现对异质红细胞的鉴别和分选。另外，多光镊的应用明显扩大了对血细胞的研究范围，提高了研究效率。
光镊和拉曼光镊技术应用于微生物和感染性疾病的研究
微生物
大肠埃希菌
由于通过拉曼光谱可获得被分析物的分子指纹，因此，拉曼光镊也可被应用于对单个微生物细胞组分的研究。Xie和 Li[19]使用波长为 785 nm 的激光获得了大肠埃希菌的拉曼光谱，用此方法获得的光谱具有较好的信噪比(signal noise ratio，SNR)和较小的背景干扰。他们发现，大肠埃希菌在 60℃以上培养时，代表核酸的光谱带强度显著下降。该实验组进一步的研究[20]还发现，使用拉曼光镊能够区分不同培养条件下平台期的细菌。生物对激光的反应取决于激光的波长和强度。与可见光相比，近红外激光能够降低光损伤。Neuman 等[21]研究了波长为 790～1064 nm 的激光对大肠杆菌的近红外光效应，发现光损伤最小的激光波长为830 nm 和 970 nm，而光损伤最大的激光波长为 870 nm 和930 nm。Rasmussen 等[22]研究光镊捕获对大肠杆菌的生理损伤，通过测量胞膜内外pH 梯度来确定细菌的生理状态，发现，波长 1064 nm、功率 6 mV 的激光捕获大肠杆菌 60 min，其细胞膜内外的pH 梯度无显著下降，而用同样波长、功率 18 mV 的激光捕获仅几分钟，大肠杆菌细胞膜内外的pH 梯度就明显下降；他们还发现，振荡条件下培养的大肠埃希菌比非振荡条件下培养的受到的生理损伤小。Mirsaidov 等[23]对大肠杆菌的生存力进行了研究，与之前的研究结果不同，研究人员发现光损伤与近红外激光波长(840～930 nm)的关系微弱，但与激光强度呈线性相关，大肠杆菌的致死光能量为 5 J。Moritz等[24]通过拉曼光镊技术结合 PCA 方法，在单细胞水平上研究了大肠埃希菌对抗生素的反应，发现，培养 4 h，无抗生素组在 729 和 1245 cm－1出现谱峰，而在 1660 cm－1没有谱峰；1 vol%青链霉素组和 5 vol%青链霉素组在 1660 cm－1出现谱峰，但是在729 和1245 cm－1没有谱峰。头孢菌素组的光谱在 729 和 1245 cm－1与青链霉素组相似，反应了抗生素存在下细菌胞内腺嘌呤的生理变化。但是，头孢菌素组的光谱在 1660 cm－1没有谱峰，这可能与青链霉素引起70S 核糖体单体在细胞内的聚集有关。可见，通过对获得的拉曼光谱进行数据处理分析，可得知细胞内外生物大分子的变化情况，因此，拉曼光镊可用于研究环境因素对微生物的作用及其机制。
酵母菌
Xie等[25]通过拉曼光镊技术获取酵母菌的拉曼光谱，再通过与已知正常和死亡酵母菌的拉曼光谱进行比较来筛选正常酵母菌。由于伊红只能使死亡的酵母细胞着色，因此通过拉曼光镊技术分选出的酵母细胞可以通过伊红染色的方法复查。应用此方法对 6 个酵母细胞进行筛选的精确度为 100%。说明可以利用拉曼光镊对酵母菌进行筛选。然而该研究只用了6个细胞，该方法的可靠性需要更大的样本量来加以验证。Creely等[26]通过波长 785 nm 的激光获取酵母菌的光谱，研究该波长的激光对酵母菌的损伤，发现酵母菌被 785 nm 的激光捕获 2 h 未出现细胞损伤，未在拉曼光谱中观察到蛋白质构型的改变，说明 785 nm 的激光对酵母菌的光损伤很小。Eriksson等[27]将光镊与微流控芯片相结合，研究酵母细胞氧化应激的信号路径。其中，绿色荧光蛋白(green fluorescent protein，GFP)与信号路径中的蛋白相结合，可通过荧光显微镜观察细胞的反应。他们发现，转录因子 Yap1p 是在抵抗氧化应激中起主要作用的调节因子。当细胞受到氧化应激时，Yap1p-GFP 进入细胞核，而在正常情况下，Yap1p-GFP 应回到细胞胞质中。该实验组还以同样的方式研究了不同葡萄糖浓度下的 Snf1 路径。Tao 等[28]应用拉曼光镊技术探测粘红酵母细胞内的胡萝卜素、核酸及其他重要生物分子。他们发现，胡萝卜素和脂质的合成在对数期末才出现显著增加，在平台期之后总量达到最大；核酸在早期的合成增加，随着酵母菌生长逐渐平稳，核酸合成反而逐渐下降。这些实验说明拉曼光镊系统作为一种快速、便捷、可靠的方法，可以用于胡萝卜素合成过程的菌体内研究。一般来说，生物对激光的反应取决于激光的波长和强度。通过改变捕获激光的光学性质，可以实现不同的研究目的。就非损害的光学捕获而言，应该使用近红外激光。但是，由于不同的生物分子和细胞对激光的反应不同，光镊用于捕获微生物时，应该探索特定波长和强度的激光对该生物的影响。将拉曼光谱与光镊相结合，能够获得细胞内各组分和细胞外分子的详细信息，可用于鉴别不同微生物，检测其生活状态及生命过程。另外，荧光显微镜和特定荧光团的使用能够帮助检测到细胞内某些特定物质的生命活动。
感染性疾病
Mohanty 等[29]基于红细胞在光镊夹持下的旋转运动提出了疟疾的高效诊断方法。当健康红细胞与高渗缓冲液接触时，红细胞变为半月形并在光镊捕获下旋转，而疟疾感染的红细胞不旋转，受感染个体中健康的红细胞低速旋转。该特征可被用于筛查血样。通过该方法在 30 s 内可分析完成 20 个红细胞。最近，Saraogi 等[30]通过用光镊测量受到疟原虫感染的单个红细胞的布朗运动来研究红细胞物理性质的改变。光镊捕获力是该实验的一个重要参数，因为光镊捕获力与激光强度、被捕获对象的物理性质有关。测量布朗运动的功率谱是确定光镊捕获力的方法，该实验就采用测量功率谱的办法来确定光镊的捕获力，进而了解被捕获红细胞的物理性质。研究发现，正常红细胞与被感染红细胞的功率谱出现具有统计学意义的角频率不同。由于感染引起红细胞物理性质的改变，从而使角频率发生变化，但是角频率的变化与感染各个阶段的关系不大。实验中发现仅有不到 10%的红细胞受到寄生虫感染，但是，从感染病人血液中提取的未受疟原虫侵染的细胞，角频率也存在明显的增加，这说明了旁观效应的存在。由于疟原虫可以引起血红细胞性质的变化，因此，通过光镊对受感染红细胞的运动、物理性质等数据进行测量，可为诊断疟疾提供帮助，有望成为疟疾的辅助诊断工具。目前，在口腔医学领域中应用光镊或者拉曼光镊技术进行的研究不多。梁裕芳等[31]应用拉曼光镊技术比较分析了口腔毛滴虫和阴道毛滴虫的拉曼吸收峰，并寻找具有分类学鉴别价值的特征拉曼峰。通过光镊随机俘获单个大小一致、有活力的虫体并记录其拉曼光谱，收集数据并做PCA分析。通过实验发现，不同来源的虫体在 937 cm－1、1002 cm－1和1446 cm－1谱峰的强度和谱型有差异，因此，根据 1002 cm－1谱峰的信号强度，并结合937 cm－1和1002 cm－1峰强度比值(I937/I1002)及1002 cm－1和1446 cm－1峰强度比值(I1002/I1446)，可以作为区分阴道毛滴虫和口腔毛滴虫的量化指标。可见，拉曼光镊技术可以用于鉴别两种毛滴虫。
光镊和拉曼光镊技术应用于肿瘤疾病和抗癌药物的研究
肿瘤疾病
乳腺癌
由于癌细胞在生物分子构成上发生了显著变化，癌细胞的大小、物理性质等也会发生相应的改变。Guck 等[32]使用以光镊为基础设计的“光担架”研究乳腺癌细胞，发现乳腺癌细胞比正常乳腺细胞更容易发生形变。更强的形变能力被认为与恶性肿瘤细胞需要形变后进入循环系统而发生远处转移有关。这一方法可以用于微流细胞筛选，并根据细胞膜变形能力进行诊断。
前列腺癌
由于前列腺特异性抗原检测的高假阳性率，临床上迫切要求提高诊断前列腺癌的准确性。由于拉曼光谱中包含了大量的化学物质结构信息，拉曼光镊被广泛应用于肿瘤细胞与正常细胞的鉴别。Harvey 等[33]应用拉曼光镊技术结合 PCA，区分前列腺癌细胞 (PC-3) 和膀胱细胞系(MGH-U1)，发现 MGH-U1 比 PC-3 含有更多的核酸和蛋白质。这项研究显示拉曼光谱包含大量化学物质的结构信息，例如，氨基化合物Ⅰ和氨基化合物Ⅱ的光谱带分别位于 1650 cm－1和 1570 cm－1，脂质的光谱带在 1200 cm－1至 1400 cm－1的区域内占优势，含苯丙氨酸的蛋白质在1002 cm－1能被清楚地观察到，也有蛋白质在 860 cm－1的位置出现光谱带，在 800 cm－1以下区域的弱带一般代表核酸。Harvey 等[34]还采用化学方法固定前列腺癌细胞、早期前列腺良性肥大细胞和尿道细胞，并应用拉曼光镊技术对这三种细胞进行鉴别。实验结果显示，敏感性大于72%，特异性大于 90%。可见，该研究方法有可能应用于临床，通过简单的尿液检查对前列腺癌进行诊断。与活体组织检查相比，该方法对患者造成的痛苦少，但就其敏感性和特异性而言，仍无法取代活检。
结直肠癌
Zheng等[35]应用拉曼光镊技术获得了 200 个正常和 200 个癌变结直肠细胞的拉曼光谱，并使用ANN和 PCA 对光谱进行分类。结果显示：80 个光谱的单盲试验，敏感性和特异性均达到 86.3%；双盲试验，敏感性达到 85%，特异性达到 92.5%。Chen 等[36]制备了取自直结肠癌变组织的细胞悬液，用光镊捕获正常和癌变结直肠上皮细胞并获得其拉曼光谱，分析显示癌细胞包含更多的核酸和蛋白质。通过单盲试验，敏感性达到 82.5%，特异性达到92.5%。Deng等[8]使用拉曼光镊技术对正常和癌变的直结肠细胞进行研究，发现正常直结肠细胞的光谱带强度比( 1002/1300)为 1.08，而癌变直结肠细胞的光谱带强度比为 0.85。1002 cm－1的光谱带代表蛋白质，1300 cm－1的光谱带代表脂质，可见，正常的直结肠细胞比癌变的直结肠细胞含有更多的蛋白质和更少的脂质，因此通过选择合适的参数(如光谱带强度比)，可实现对细胞良、恶性的快速鉴别。
其他肿瘤
Banerjee和 Zhang[37]应用拉曼光镊来区分星形胶质细胞和它的癌变细胞，与其他肿瘤的研究结果相似：癌变细胞的蛋白质和脂质的光谱带强度比星形胶质细胞的光谱带强度高，这项研究说明拉曼光镊有在较为复杂的领域中进行研究的潜力。姚辉璐等[38]利用拉曼光镊获得了鼻咽癌细胞株和正常人鼻咽部气道上皮细胞株的单细胞拉曼光谱，结果显示：正常细胞和癌细胞的平均拉曼光谱有显著差异，正常细胞的光谱强度比癌细胞明显要高，正常细胞的光谱带强度比(1304/1336)为 1.05，癌细胞为 1.22。证明拉曼光镊可以成为区别正常鼻咽细胞和鼻咽癌细胞的有效手段。该实验组[39]还应用相似的实验模型获得了正常肝细胞株和肝癌细胞株的单细胞拉曼光谱，得到了类似的结果：正常细胞和癌细胞的平均拉曼光谱存在显著差异；癌细胞谱线强度整体变弱；正常细胞1658 cm－1处峰和 1450 cm－1处峰的强度比值为 0.63，癌细胞为 0.99；癌细胞的核酸、蛋白质、脂类等重要生物分子在结构或含量上都发生了不同的改变。用 PCA 方法对单个细胞的平均拉曼光谱进行分析，结果发现PCA 可以正确区分出正常细胞和癌细胞。
抗癌药物
国外学者使用光镊研究 DNA 插入药物与 DNA 的结合方式和亲和性。过去的研究发现喹唑酮类药(PD153035)为新型酪氨酸激酶抑制剂，还发现 PD153035 可以直接插入 DNA，说明这种多靶向定位药物具有很大的治疗人类恶性肿瘤的潜能。Cheng等[40]使用双光镊来确定 PD153035 的亲和性常数 (KA)和插入位点之间最小的碱基对数(n)。光镊系统与一个倒置的光学显微镜结合，包含两束激光，一束采用减反射镜来控制，作为固定势阱，另一束采用扫描镜来控制，作为扫描势阱。另外，用一个四象限光电二极管探测被捕获微珠的位置。为了构建 DNA- 微珠复合体，将噬菌体 DNA 片段的生物素酰化末端与 T4DNA 连接酶捆绑，末端附着于抗生蛋白链霉素包裹的平均直径为 1.87 μm 的微珠上。实验结果表明，DNA在 1 mmol/L 的甲次砷酸钠液中明显增长，在 (23±0.5)℃的环境温度下，KA= (1.18±0.09)×104mol－1L，nPD153035=11 bp。在测量 DNA 分子力的实验中，直接进行 DNA 的操作并不方便，通常需要将DNA 链的一端与微珠相连，以便于对 DNA 的操控。
光镊和拉曼光镊技术应用于亚细胞结构的研究
除了细胞水平的研究，拉曼光镊也可应用于对亚细胞结构(如染色体、线粒体、DNA、RNA等)进行研究。Ojeda 等[41]采用拉曼光镊技术，捕获操控染色体并获得即时光谱，成功鉴别了三个不同的染色体。他们使用光镊分离三个不同的染色体，获得拉曼光谱并进行GDA分析，再用光镊将染色体放置于载玻片上，通过 G 带染色来验证光谱的检测结果。实验结果表明能够根据拉曼光谱区分这三个染色体，从而证实了使用拉曼光镊技术无需染色就能够鉴定人类染色体。Reiner等[42]使用光镊技术从溶解的人 HL-60 细胞中成功提取出单个线粒体并完成线粒体 DNA 异序性的检测。用线粒体绿色荧光染料 (Mitotraker Green FM) 对线粒体染色标记，利用紫外光使细胞溶解，用荧光辨认单个线粒体，再用红外激光捕获线粒体并将其移动到微小的吸液管尖端，线粒体被吸入缓冲液，为分析线粒体 DNA (mtDNA) 做准备。使用PCR 技术 3 次 DNA 扩增后，通过基因测序的方法发现单个线粒体中 mtDNA 的异序性比率约为 50%。该研究说明，荧光显微镜及荧光染料的发展为光镊对细胞中某些特定物质的研究打下了基础。Tang 等[43]应用拉曼光镊技术研究从大鼠的肝脏、心肌和肾脏组织中提取出来的线粒体。首先记录脂质、蛋白质、核酸的拉曼谱峰，再通过拉曼光镊获得各组织中提取出来的线粒体的拉曼光谱，发现从不同组织中提取的线粒体的差异是由于各组织中线粒体组分的不同造成的，例如，肝脏线粒体和心肌线粒体的光谱差异源于脂质的结构和蛋白质的分子量不同。Tang 等还发现，当线粒体与含 100 μmol/L Ca2+的 KCl 缓冲液接触时，1602 cm－1的拉曼谱峰强度下降。这项研究说明拉曼光镊技术可以研究单个线粒体的生命活动及其与药物、毒素接触时的组分变化情况。
光镊和拉曼光镊技术应用于生物学基础研究
在一些研究中，需要以可控的方式去除某些细胞成分而又不损伤其他细胞组分。此时，可以采用脉冲紫外激光或者近红外激光作为光刀攻击细胞器，使其不可逆地失去功能。Paterson等[11]使用紫外光二极管为光源，以相对较低强度的光切细胞膜，向仓鼠卵细胞中引入外源 DNA。Stevenson 等[44]使用钛宝石激光，以同样的实验模型研究细胞的转染率和生存力，研究显示光手术非线性地依赖于光强度，作用于细胞膜上的激光强度为 1.2 μJ/cm2时，细胞转染率为 50%。光刀也可应用于研究细胞不同部分的功能。Grigaravicius 等[45]将光刀应用于老化研究。DNA 的自我修复作用在维持胞内生化反应中起着至关重要的作用，为了更多地研究 DNA 修复分子与 DNA 损伤位点之间的动力学，在时间和空间上有控制地敲除特定DNA很重要，光刀提供了卓越的空间和时间控制，因而成为该实验的理想工具。将光刀与荧光显微镜结合，他们发现，对 DNA 轻度损伤的修复发生在实际发生 DNA 损伤位点的旁边而并不直接位于该位点上，其原因需要进一步的研究。另外，紫外激光也可在细胞膜上钻孔，以观察荧光染料在细胞内的扩散，该技术被应用于研究细胞内区室之间的连接情况[46,47]。将紫外光导向相邻两个细胞的邻接点可引起两个细胞的融合，He 等[48]应用这种方法，使用1550 nm 的飞秒脉冲激光将人肝癌细胞与人子宫颈癌细胞融合，细胞融合率为37%。多光镊的出现实现了多个粒子的同时操作，而使激光穿过空间光调制器(SLM-spatiallight modulator)可得到需要的光结构。随着成像技术和计算机的发展，实现了全息计算直接与 SLM 连接，最终建立起全息光镊系统。Monnoret 等[49]将设计的储液池与全息光镊结合，引导多个橡胶微珠与 cos-7 细胞的特定区域结合，这项研究作为使包裹配合基的橡胶微珠与细胞膜密切结合的基础，可应用于细胞膜受体的动力学研究。此外，光镊在组织工程学研究中有巨大的应用潜力，Mirsaidov 等[50]通过将微流控系统与分时光镊结合，成功构建了人工合成组织。其中，微流控系统将细胞导入组织装配区；分时光镊用于将细胞组装成为复杂的培养组织，之后，这些细胞被包裹在模拟细胞外基质的可光聚合水凝胶中。通过上述过程的反复操作，该人工合成组织的体积逐渐增大。
一、有丝分裂（真核生物体细胞的增殖方式）
1.细胞周期（间期>分裂期）
⑴是不是所有的细胞都有细胞周期?(以人为例)
⑵植物体哪些部位的细胞有细胞周期?
⑶高度分化的植物细胞有全能性吗?
⑷高度分化的动物细胞有全能性吗?
⑸热点问题――干细胞
2.有丝分裂过程
时期主要特征间期 分
裂
期前期染色质转变成染色体；核模解体，核仁消失；形成纺锤体中期着丝点排列在赤道板中央；染色体数目最清晰，形态最固定后期着丝点分裂，染色单体分开，在纺缍丝牵引下移向细胞两极末期染色体转变成染色质；核膜重建，核仁出现；纺缍体解体；赤道板细胞板细胞壁⑴间期:
①有丝分裂间期的主要特点?
②基因突变发生的时间?可否遗传?
③一般抗肿瘤药物作用的时间及机理?
④各种细胞器的增生是在什么时期发生的?
⑵分裂期
①1个AaBb生物的体细胞进行有丝分裂的后期有几个染色体组?移向细胞两极的基因组成相同吗?
②有丝分裂过程中有基因重组吗?
③植物细胞有丝分裂中高尔基体作用受抑制结果是什么？
④多倍体育种使用秋水仙素作用的机理?
⑤携带相同遗传信息的两个DNA分子在何时分开?
3.动植物细胞有丝分裂比较
细胞
类型相同点不同点间期后期末期前期末期植物
细胞动物
细胞染色
体复
制着丝点分裂，染色单体彼此分开分裂的结果相同，即染色体平均分配细胞两极发出纺缍丝形成纺缍体赤道板位置形成细胞板，再形成细胞壁中心体发出星射线形成纺缍体细胞中央向内凹陷，最后缢裂成2个细胞二、减数分裂
1.什么叫减数分裂？
2.精原细胞（或卵原细胞）是一个什么样的细胞？
3.减数分裂的过程如何？（以的形成为例）
4.什么叫同源染色体？
5.什么叫联会？
6.什么叫四分体？
7.染色体数目减半发生在何时？
8.减数第一次分裂的主要特点是什么？
9.减数第二次分裂的主要特点是什么？
10.和卵细胞形成过程的主要异同点有哪些？
比较
项目不同点 的形成卵细胞的形成相同点染色体
复制 复制一次第一次
分裂一个初级精母细胞(2n)产生两个大小相同的次级精母细胞(n)一个初级卵母细胞(2n)(细胞质不均等分裂)产生一个次级卵母细胞(n)和一个第一极体(n)同源染色体联会，形成四分体，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞质分裂，子细胞染色体数目减半第二次
分裂两个次级精母细胞形成四个同样大小的精细胞(n) 一个次级卵母细胞(细胞质不均等分裂)形成一个大的卵细胞(n)和一个小的第二极体，第一极体分裂成两个第二极体 有无
变形精细胞变形形成无变形着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向两极，细胞质分裂，子细胞染色体数目不变分裂
结果 产生四个有功能的(n)只产生一个有功能的卵细胞(n) 精于和卵细胞中染色体数目均减半11.减数分裂各期染色体、DNA数量变化如何？
12.减数分裂过程中染色体主要发生了哪些行为变化?
染色体复制，同源染色体的联会出现四分体，非姐妹染色单体之间的交叉互换，同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合，染色体的着丝点分裂、姐妹染色单体分开.
13.减数分裂和有丝分裂主要异同点有哪些?
比较项目减数分裂有丝分裂染色体复制次数及时间一次，减数第一次分裂前的间期一次，有丝分裂的间期细胞分裂次数二次一次联会四分体是否出现出现在减数第一次分裂不出现同源染色体分离减数第一次分裂后期 无着丝点分裂 发生在减数第二次分裂后期 后期子细胞的名称及数目性细胞，精细胞4个或卵1个、极体3个 体细胞，2个子细胞中染色体变化 减半，减数第一次分裂 不变子细胞间的遗传组成不一定相同相同14.同源染色体分离、非姐妹染色单体间交叉互换和非同源染色体自由组合与三大遗传规律的关系如何?
同源染色体分离，是基因的分离定律的细胞学基础：非姐妹染色单体间交叉互换是基因的连锁和交换定律的细胞学基础；非同源染色体自由组合是基因的自由组合定律的细胞学基础.
15.含n对同源染色体的精原细胞最多形成多少种?(不考虑交叉互换)
16.基因型为Mm的动物，在形成过程中，基因MM、Mm、mm的分开分别发生在何时?
三、无丝分裂
1.无丝分裂的特点是什么？
2.无丝分裂的过程？
3.无丝分裂的过程中DNA要复制吗？
四、识别细胞分裂图形的简捷途径
1.方法(以二倍体生物为例)
第1步：看细胞内有无同源染色体，若无则为减数第二次分裂某时期的细胞分裂图；若有则为减数第-次分裂或有丝分裂某时期的细胞分裂图.
第2步：在有同源染色体的情况下，若有联会、四分体、同源染色体分离，非同源染色体自由组合等行为则为减数第一次分裂某时期的细胞分裂图；若无以上行为，则为有丝分裂的某一时期的细胞分裂图.
2.例题：判断下列各细胞分裂图属何种分裂何时期图.
解析甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体，但无联会、四分体、分离等行为，且每一端都有一套形态和数目相同的染色体，故为有丝分裂的后期.
乙图有同源染色体，且同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故为减数第一次分裂的后期.
一、教学情景
1．导入
细胞结构的发现有着漫长的历程，直到德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”，人们才公认为细胞是生物形态结构和生命活动的基本单位。生物体由许多细胞构成，那细胞的边界是什么？（细胞膜）（屏幕展示细胞膜的结构模型）请问，该模型是怎样建立和完善的？
2．探究细胞膜的结构
屏幕展示光学显微镜下植物的表皮细胞、人血液中的红细胞等结构图。
讲述：请同学们瞪大眼睛仔细看，能不能看清细胞的内部结构？（看不清）因为细胞膜很薄，科学研究发现细胞膜厚度只有约8 nm。
细胞非常的小，细胞膜如此的薄，许多科学家在前后100多年的时间里进行无数次大胆的推测、想象和实验，反复探究，最终弄清了细胞膜的结构。科学研究离不开大胆的推测和想象，现在就请大家打开思维的大门，展开想象的翅膀，一起来探索细胞膜的结构。
（1）探究细胞膜的化学成分
资料1：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：脂容性的物质比非脂容性的物质更易通过细胞膜进入细胞。
讲述：从中可得知细胞膜含有什么成分？
资料2：20世纪初，科学家第一次将细胞膜从细胞中分离出来，并且发现细胞膜会被脂质溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
讲述：从中可得知细胞膜的成分是什么？（含脂质和蛋白质）据科学进一步提纯、分析，发现细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。此外，还有少量糖类。
总结：细胞膜的化学成分为磷脂、蛋白质、糖类。
讲述：那么，构成细胞膜的磷脂分子、蛋白质分子和糖类又是怎样进一步组合形成完整的细胞膜的呢？科学家对细胞膜的结构进行了进一步的探索。
（2）探索细胞膜的结构
资料3：1925年荷兰科学家高特和格伦德把红细胞的磷脂抽提出来，在水面排成单分子层，结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰恰等于红细胞表面积的两倍。
讲述：为什么会出现上述情况？
总结：细胞膜是由磷脂双分子层组成的。
讲述：我们知道，细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子，那么，蛋白质分子分布在细胞膜的什么位置呢？
资料4：20世纪40年代，曾经有学者推测磷脂双分子层两边各覆盖着蛋白质。直到1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗—亮—暗”的3层结构。
阅读并讨论：你认为暗的是什么？亮的又是什么？
总结：罗伯特森结合其他科学家的研究成果，最后认为暗的是蛋白质，亮的是磷脂分子，并且由此构建了“蛋白质—磷脂—蛋白质”3层结构模型。
讲述：当时罗伯特森提出的3层结构模型有两个特点：（1）蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧。（2）构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的。随着科学的发展，3层结构模型的特点逐渐受到人们的质疑。那么蛋白质分子在磷脂双分子层是如何排布的呢？
资料5：随着近代科学技术手段不断应用于生物膜的研究，科学家发现蛋白质不是全部平铺在磷脂的表面，而是蛋白质或镶嵌，或贯穿，或覆盖于磷脂分子中。而糖类连接在蛋白质的表面。
（3）探究细胞膜的结构特点
资料6：1970年费雷和埃迪登用红色荧光染料对小鼠细胞膜的蛋白质进行标志，用绿色荧光染料对人细胞膜上的蛋白质进行标志，然后，让这两种细胞融合，发现一半呈红色一半呈绿色，经过40分钟培养后，红色荧光点和绿色荧光点均匀分布。
阅读并讨论：这个实验说明什么？为什么？
总结：这个实验说明细胞膜具有一定的流动性。
（4）简介细胞膜的流动镶嵌模型
资料7：1972年，桑格和尼克森提出了细胞膜的流动镶嵌模型。
强调总结细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。
二、体会与反思
教学中巧妙地将科学家探索细胞膜结构历程的科学史进行组织、分析，让学生沿着科学家的探索历程进行探究学习。更好地体现了《普通高中生物课程标准》提出的“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习”的新理念。上述案例表现了多方面的优点。
1．创设了情境问题，激发了学生学习的欲望
学生都具有好奇、爱探索、易感染的心理特点。如果仅用知识介绍的传统教学模式不能适应学生的这一心理特点。教学中准确地引进细胞膜的发现过程的史实资料，巧妙地设计探究性问题，很容易吸引学生的注意力和激发学习欲望。如，当资料6中人、鼠细胞杂交时，就是班上几位平时不爱听讲的学生学习热情也明显提高，并与我们一起思考、回答问题。
2．实现了师生角色转变，学生学习方式的变革
教材上关于细胞膜的知识都是简单的结论性介绍，学生一般都是被动地接受。但通过科学史有关资料和经典实验的分析，例如，采用“提出问题—分析经典实验或材料—师生讨论—得出结论”进行探究式教学，较好地避免了学生死记硬背和被动接受知识，使学生顺利完成由知识接受者到知识探索者的角色转换。同时也帮助了学生合作探究，增加了师生、生生互动的机会，充分发挥了学生学习的自主性。
因此，引用科学史不失为一条探究性教学的好途径。在人教版普通高中课程标准实验教科书《生物》教材中有很多章节都可以推广这种探究教学，如酶的发现、光合作用发现、生长素的发现等。
一、在细胞分裂间期染色体经过复制后，染色体和DNA的数目都增加一倍。
辨析：在有丝分裂间期，用光学显微镜观察，它似乎是静止的，实际上细胞内部正在完成染色体DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。复制的结果，每个染色体都形成了两个完全一样的姐妹染色单体，但由一个共同的着丝点连接着，每个染色体只含有一个着丝点，计算染色体的数目时，以着丝点为单位。所以在分裂间期复制的结果是DNA数量加倍，而染色体数目不变。染色体数目加倍发生在有丝分裂的后期，着丝点一分为二时。
二、在有丝分裂前期出现的纺锤丝都附着在染色体上。
辨析：纺锤丝是细胞分裂期出现的丝状结构，在细胞内的纺锤丝有两种类型：一类丝一端与染色体的着丝点相连，另一端向极的方向延伸，称为染色体牵丝。另一类丝并不与染色体相连，而是从一极直接延伸到另一极，称为连续丝。染色体是在染色体牵丝的牵引下，向着细胞的两极移动。
三、赤道板和细胞板都是细胞有丝分裂中真实存在的物质结构。
辨析：在有丝分裂中期，每个染色体的着丝点两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每个染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上，这个平面与纺锤体的中轴相垂直，类似地球上赤道的位置，所以叫赤道板。它只是类似地球赤道位置的空间，此板是不存在的，是非物质的。相反，细胞板是细胞有丝分裂末期在赤道板的位置形成的真实存在的物质的结构，在显微镜下能看见。
四、细胞有丝分裂后期，着丝点的分开是纺锤丝拉力所致。
辨析：在细胞有丝分裂后期，着丝点分裂为二，姐妹染色单体分开成为两个染色体，纺锤丝把两个染色体拉向两极。但是着丝点的分开并非纺锤丝拉力所致。从染色体的结构可见，染色体上的主缢痕部位是着丝粒，它的两侧为着丝点（如图）这是染色体上不可缺少的部分。着丝粒是指有丝分裂过程中姐妹染色单体在前期时连接，后期时分离的一段非编码DNA区域。在分裂前期和中期，着丝粒把两个姐妹染色单体连在一起，到后期产生两个着丝粒，随后姐妹染色单体分开。而着丝点位于着丝粒两侧，各由一个蛋白质构成的三层盘状或球状结构，与纺锤体的纺锤丝连接，与染色体的移动有关。所以着丝点的分开并非由纺锤丝的拉力所致，即使无纺锤体结构时，着丝点也可以一分为二。
五、减数第二次分裂整个过程中，染色体的变化特点与有丝分裂完全相同，它完全是一次普通的有丝分裂。
辨析：有丝分裂的重要特点之一，是一条染色体上的两条姐妹染色单体分离后形成两条子染色体分别进入不同的子细胞，在这一点上，减数第二次分裂的结果与有丝分裂是相同的。但是，对于二倍体生物来说，有丝分裂产生的子细胞内有成对的同源染色体，而减数第一次分裂之后，同源染色体就分别进入不同的子细胞中，所以次级精（卵）母细胞不存在成对的同源染色体。因此，在第二次分裂过程中和产生的子细胞中是没有成对的同源染色体的，所以减数第二次分裂绝不是一次普通的有丝分裂，只能说类似普通的有丝分裂。
六、生殖细胞的产生必须通过减数分裂。
辨析：生殖细胞是指生物借以繁殖下一代的细胞，如、卵细胞、孢子等。进行有性生殖的生物，产生生殖细胞时，大多是经过减数分裂；但也有例外的，如高等植物的、卵细胞的最后形成都是有丝分裂，还有进行无性生殖的生物，如根霉、青霉等，它们产生的孢子也属于生殖细胞的一种，但无性别之分，叫无性生殖细胞，是通过有丝分裂产生的，不需经过两两结合就可直接形成新个体。可见，生物的生殖细胞有通过减数分裂产生的，也有通过有丝分裂产生的。
七、有丝分裂产生的体细胞中染色体都是以成对的同源染色体存在，而减数分裂产生的生殖细胞中的染色体都是以非同源染色体存在。
辨析：在一般情况下（对于二倍体生物来说），有丝分裂产生的体细胞中染色体都是以成对的同源染色体存在，而减数分裂产生的生殖细胞中的染色体都是以非同源染色体存在。但也有例外的，如蜜蜂、蚂蚁等，它们的雄性个体（雄蜂、雄蚁）都是由未受精的卵细胞，通过孤雌生殖产生的单倍体生物，其细胞中无同源染色体存在，所以，它们有丝分裂产生的体细胞中也无同源染色体存在。而多倍体生物同源的染色体就有多个，如马铃薯是同源四倍体，体细胞中同源染色体就有四个，经过减数分裂形成的生殖细胞中也有同源染色体存在。
八、原核细胞进行的分裂就是无丝分裂。
随着高新技术的发展和人们对生物医学认识的不断提高和更新，近年来医学基础研究呈现出飞跃式发展。人们利用不断发展开发的新技术，对人类各种疾病的发生发展进行了深入的研究和探讨。以下就泌尿系肿瘤基础研究的热点及我国存在的问题做一简要介绍。
1 干细胞的研究
1.1 骨髓间充质干细胞的研究 骨髓间充质(mesenchymal stem cells， MSC)是骨髓间质细胞的前体细胞，它与骨髓微环境密切相关。人们已在体外成功分离出MSC，并能诱导分化为骨、软骨、神经细胞等多种其他组织细胞。近年来，MSC在组织工程重建尿路和泌尿系统器官方面的研究层出不穷，主要在先天性畸形、外伤、肿瘤和手术造成的组织缺损等，如尿道、输尿管、睾丸、膀胱等器官的组织工程重建均有研究报道。研究表明MSC可定向分化为膀胱上皮细胞、肌细胞以及新生器官必须的血管内皮细胞和神经细胞。体外实验证明MSC可分化为睾丸生精细胞和具有雄激素分泌功能的细胞。这为泌尿系肿瘤手术切除后组织和器官缺损的替代和功能恢复开拓新的领域。
1.2 肿瘤干细胞的研究 近年来，成体干细胞成为医学界倍受关注的课题之一。人们对干细胞的认识由造血干细胞的研究开始，后发展到对组织成体干细胞的研究。最近有人提出干细胞与肿瘤发生有关，认为肿瘤细胞中存在少数干细胞样肿瘤细胞，这可能是肿瘤细胞的启始细胞。由此提出了肿瘤干细胞(cancer/tumor stem cells)的新概念。也有人将其称为肿瘤启始细胞(tumor initiating cells)。这使人们对干细胞的认识更加深入一步。肿瘤干细胞的研究最早由Bonnet等在1997年研究急性粒细胞白血病发现白血病干细胞，随后涌现出大量的实体瘤干细胞研究。
肿瘤的发生与成体干细胞密切相关，许多肿瘤常起源于干细胞的突变或分化停止。人们同样发现肿瘤细胞与干细胞有着惊人的相似性，二者均具备很强的自我更新能力。Mary Hendrix 发现转移的肿瘤细胞在很多方面与干细胞相似，除了表面分子标志相似外，还具有干细胞的多能性。随着肿瘤干细胞被人们逐渐认识后，大量的实体肿瘤干细胞的研究相继问世，包括乳腺癌、脑肿瘤、骨肿瘤等研究。最近，国内有膀胱癌、前列腺癌肿瘤干细胞研究的课题在进行中。肿瘤干细胞的研究将可能进一步揭示肿瘤的生物学行为，可以更好地指导肿瘤治疗，选择性的杀伤肿瘤干细胞从而切断肿瘤的起源，可能在预防肿瘤复发和转移方面有重要的意义，也可以通过检测肿瘤干细胞的特殊或特异的分子标记物早期诊断肿瘤，评价治疗效果和评估预后。
2 细胞凋亡与肿瘤
大量的研究充分证明了肿瘤发生发展与细胞凋亡状态密切相关。细胞的程序死亡(凋亡)受到抑制时细胞大量增殖，使肿瘤发生、发展、复发，也可使肿瘤产生化疗耐药。细胞凋亡有两个主要的调节通路：一是bcl2/bax等凋亡相关蛋白的调节使细胞色素C释放，然后活化凋亡效应蛋白caspase9、caspase3、PARP，最终使DNA断裂细胞凋亡；另一个是Fas与细胞表面的FasL作用，激活了caspase8、caspase3、PPAR等使细胞发生凋亡。在细胞凋亡的过程中这些效应蛋白caspases起着关键作用。而这些凋亡效应蛋白受一组凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis， IAPs)的调控。LIVIN和XIAP基因是新近发现的凋亡抑制蛋白家族新成员，可抑制凋亡效应蛋白caspase3，7，9等的活化，使细胞逃避凋亡。近几年国内外研究发现LIVIN和XIAP在膀胱癌组织中高表达，提示可能与膀胱癌发生、发展和复发相关。将XIAP基因转入膀胱癌细胞T24可使细胞凋亡受到抑制，细胞增殖活性增强。这些研究均表明凋亡抑制蛋白与移行细胞癌的发生和复发有着不可分割的联系。
大多数化疗药物是通过使细胞凋亡而发挥抗癌作用的。XIAP高表达的膀胱癌显示了对化疗药物的耐药性，是因为XIAP使肿瘤细胞凋亡受到抑制而产生抗药作用。在肾癌的研究中发现MDR1、GSTπ、topoⅡ等基因高表达是肾癌显示了强的抗化疗作用。针对泌尿系肿瘤化疗耐药的研究结果，大量的逆转耐药的研究也在展开，通过各种分子生物学手段阻断不同耐药基因或凋亡抑制蛋白的表达，在体外实验和动物实验中获得了明显的逆转耐药的作用。但是MDR (multidrug resistance)机制是一个极其复杂的过程，它通过不同的传导通路中多个基因的相互作用。因此，单一机制的研究远不能解决肿瘤耐药的问题，肿瘤耐药研究的展望包括：①多因素耐药的相互作用机制；②细胞凋亡和凋亡抑制与化疗耐药机制的研究。
细胞凋亡与肿瘤的发生、发展、复发和化疗耐药密切相关，深入研究细胞凋亡将可能阐明肿瘤发生、发展和耐药机制，也将是解决临床实际问题的基础。
3 血管生成与肿瘤
新生血管的形成是肿瘤生长的基本条件。早在1863年，Virchow就注意到肿瘤组织中血管绝对数急剧增加，1945年Algire提出了肿瘤新生血管 (neovascularization)的新概念。研究提示肿瘤生长分为两个时期：①血管形成前期，癌细胞的营养供应主要依靠周围组织的弥散作用；②血管期，当癌组织＞2-3mm或癌细胞数＞107时，肿瘤内出现新生血管。肿瘤细胞分泌多种促血管生成因子(VEGF，TGF，PDGF等)，它们促进内皮细胞迁移并形成新生血管。肿瘤血管为肿瘤细胞提供营养，同时为肿瘤转移提供了途径。肿瘤血管形成机制及通过阻断肿瘤血管进行防癌、治癌在几乎所有肿瘤研究中均有大量报道，包括肾癌、膀胱癌、前列腺癌等，其中对肾癌的研究具有突破性进展。VEGF在肿瘤血管形成中起到关键作用，人们针对VEGF传导通路已经研制出多个分子靶向治疗药物，包括单靶点药物和多靶点药物，其中多靶点药物Sorafinib和Sunitinib于2005年和2006年先后被美国FDA批准治疗晚期肾癌。这些药物显示了较好的临床治疗效果。在研究中人们先后发现了多个肿瘤血管生成的抑制因子，包括血管生成抑制素(angiostatin， AS)和内皮抑素(endostatin， ES)等，AS可作用于血管内皮细胞使其发生凋亡，ES可抑制内皮细胞迁移并促进其凋亡。
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4肿瘤标记物的研究
肿瘤标记物是在某一肿瘤特异性表达或分泌(或释放)，在其他肿瘤组织或正常组织不表达或低表达(低分泌或释放)的分子，即分子标记物(molecular marker)或生物标记物(biomarker)。根据其临床功能可将肿瘤生物标记物分为：①肿瘤诊断，用于肿瘤早期诊断或治疗后的随访，肿瘤复发的早期诊断；②预后判断，用于判断肿瘤手术或治疗后无疾病生存或无进展生存；③化疗、放疗敏感性判断。肿瘤生物标记物的取材包括组织、血液、尿液、腹水和其他体液。泌尿系肿瘤生物标记物以膀胱癌、前列腺癌、睾丸癌等的研究最为广泛和深入。
PSA是近20余年来前列腺癌诊断中的主要肿瘤标记物，用于前列腺癌的筛查、诊断、预后判断和随访。但由于PSA的特异性和敏感性较低，因此人们不断寻找更具有特异性和敏感性的标记物。PCA3是前列腺癌特异表达的基因，检测血PCA3mRNA特异性高于血PSA。最近研究发现检测尿PCA3/PSA mRNA(前列腺按摩后第一次尿)的特异性和敏感性明显高于血PSA，其诊断前列腺癌的特异性为76%-82%，敏感性为50%-63%，而同一组患者血PSA特异性仅为22%-42%(2006年AUA资料)。早期前列腺癌抗原(early prostate cancer antigen， EPCA)在前列腺癌特异表达，其前列腺癌诊断敏感性达80%，特异性84%。EPCA有EPCA 2.19和EPCA 2.22两个亚型。EPCA 2.19的界值为0.5ng/mL时，前列腺癌诊断敏感性为93%，特异性100%；EPCA 2.22的界值为30ng/mL时，前列腺癌诊断敏感性为96%，特异性100%。同一组患者PSA的特异性仅为37%。EPCA 2.22有助于区分局限性和非局限性前列腺癌。RM2抗原表达于前列腺癌细胞和间质，前列腺癌时有大量的RM2释放入血，因此检测血RM2有助于前列腺癌的诊断，尤其是PSA
膀胱癌的诊断和随访多年来依靠尿细胞学。尿细胞学的特异性很高(96%-100%)，但敏感性较低(38%-54%)。近年来人们从尿中找到了许多尿路上皮癌的生物标记物，如BTA在膀胱癌诊断特异性为92%，敏感性100%；NMP22的特异性77%-87%，敏感性为85%-91%；Telomerase的特异性95%，敏感性80%。此外，还有ImmunoCyt/uCyt+、soluble Fas、Survivin、MMP2、MMP9、Cox2、CD24等对尿路上皮癌的诊断均有一定特异性和敏感性。其中BTA、NMP22和ImmunoCyt/uCyt+已被FDA批准作为尿路上皮癌的临床应用。研究发现膀胱癌组织中高表达XIAP、MDR1等与化疗耐药密切相关，这对于判断膀胱癌化疗耐药或逆转耐药的研究奠定了基础。对于尿路上皮癌，这些生物标记物取代尿细胞学而应用于临床，仍有待于提高它们的特异性或寻找更具有尿路上皮癌特异性的生物标记物。
5 我国在泌尿系肿瘤基础研究中存在的问题
医学基础研究在中国与美国和欧洲相比有着一定的差距，包括在泌尿系肿瘤的基础研究。归纳起来，在我国基础研究还存在以下几个问题：
5.1 缺乏系统性和连续性 医学基础研究是根据某种生物现象或临床出现的问题进行探索，研究其发生的原因和过程，并解决问题，即所谓“还原因果”。解决某个生物现象或临床问题需要连续不断的系统性研究，单纯追求时髦或盲炒热点，“打一枪换一个地方”不仅不能“还原因果”，解决实际问题，反而造成极大的浪费。因此，一个好的实验室或一个好的课题组的研究方向应该高度集中，研究内容具有系统性和连续性。
5.2 缺乏创新性 科学技术的发展日新月异，许多创新性的研究不断涌现。但是，通过国内许多申请的科研项目和发表的大量文章来看，存在着对创新性的认识偏差：①认为别人没有做过的科研工作就是创新性的工作。创新性的科学研究应该是不仅具有新颖性(即他人没有做过的工作)，更重要的是具有突破性的思想和工作；②移植工作。认为在其他肿瘤中研究过，但在某一肿瘤中没人做过。这种情况如果对某一肿瘤具有独特的相关性，可能会得到突破性结果，但绝大多数情况属于重复工作。
5.3 重复工作 设计一个科研项目需要充分了解国内国际在该领域的研究现状，设计出具有创新性课题，避免重复工作。在中国因条件限制医学基础研究多年来落后于美国和欧洲，多数情况下属于追随科学。另外，因急于发表文章，急于求成或为发表文章而做科研，极易造成重复研究。在中国许多实验室虽然资金投入和设备条件不及欧美国家，但在中国具有大量的研究资源和人种地区的特点。从追随科学到自创科学是我们努力的方向。
5.4 研究方法单一 表现在通过单一研究方法(如免疫组化或原位杂交等)所得结果得出某一结论，这种情况往往是不完全或偏差的结果，也不符合科学的严谨性。研究和解释某一现象，如某一基因表达高或低，或表达改变导致下游传导通路改变和最终的生物现象的改变，应该在不同的分子水平如DNA、RNA、蛋白等水平分别研究，通过多种途径和方法证明这一现象。
5.5 单纯追求新方法和技术 目前存在某种偏差的认识，认为应用了新技术和方法(如siRNA、蛋白组分析、干细胞技术等)就能申请到科研项目和在好的杂志发表文章。方法和技术是为科学研究服务的工具，人们不断地研究开发新技术和新方法目的是为了更好地服务于科学研究。利用新技术和方法能更好的得到我们想要的研究结果是最终目的。
传统的流感病毒疫苗生产多采用鸡胚培养工艺，这种方法一直沿用至今，然而这种生产工艺受到许多限制：鸡胚来源受限；培养过程极易污染；成本不易降低；不能保证产品的质量稳定性等。而在未来几年，随着对流行性和季节性流感疫苗的需求越来越大，人们会迫切选择使用低成本质量高的疫苗，这也就使得以细胞培养技术生产流感疫苗成为趋势，MDCK 细胞就是适用于流感病毒疫苗生产的细胞系之一，其对流感病毒具有高度敏感性。故而研究MDCK细胞的大规模培养及制备病毒疫苗具有重大意义。其中，考虑到细胞本身的生长特性- 贴壁生长，如果采用贴壁细胞培养应用于大规模工业生产会遇到很大的难题，如细胞的消化问题，因此，使MDCK 细胞适应悬浮生长进而培养流感病毒就成为研究的重点。
一、MDCK 细胞大规模培养技术
细胞的悬浮培养可谓是理想的大规模细胞培养方式，悬浮培养技术是在生物反应器中，在人工条件下，高效率大规模的培养动物细胞进而应用于生物制品生产的技术，可根据细胞的贴壁能力分为微载体悬浮培养方式和全悬浮培养方式。
1. 微载体悬浮培养。MDCK 细胞是从犬肾分离出来的一种贴壁依赖性上皮细胞，且它具有典型的“失巢凋亡”现象，即一种特殊的细胞程序死亡，是由于细胞与细胞外基质或相邻细胞脱离接触而诱发的，也就是说依靠传统的驯化方式或者单纯的用机械搅拌使MDCK 细胞悬浮生长难度相当大。Van Wezel 创立的微载体悬浮培养系统开创了细胞体外大规模培养的先河，更为准确的说是使贴壁细胞大规模培养成为现实。微载体悬浮培养是一种先进的贴壁细胞培养技术，其原理是将对细胞无害的颗粒加入到生物反应器的培养液中，作为载体，使细胞能在微载体表面附着生长，同时加以持续搅动使微载体始终保持悬浮状态。反应器中使用微载体是一种可以提高细胞浓度的策略，其细胞密度可达1×107 cells/ml。
采用微载体培养MDCK 细胞，结合了悬浮培养与贴壁培养的优点，包括（1）细胞贴壁表面积大大增加，培养基利用充分，细胞密度增大。（2）微载体可在搅拌停止时沉降，便于将培养基与细胞分离。（3）与方瓶贴壁培养时的代谢变化不大，正常培养基可通用等等。
但是，目前生物反应器微载体培养研究只是单批次的培养，其消化放大培养依旧是难题。且微载体培养过程中一般添加了血清，给下游纯化带来了巨大压力。采用商业无血清培养基，会大大增加企业生产成本。因此，自主开发无血清培养基进行MDCK 细胞悬浮培养是目前的发展趋势。
2. 无血清单细胞悬浮培养。我们知道，生物制品生产尤其是细胞培养方法生产病毒疫苗的过程十分严谨。细胞培养需添加血清，可是血清的加入无疑给生产后期的除杂纯化等工艺带来难度，而且，流感病毒血凝素HA 可被宿主蛋白酶裂解为成熟的HA1 和HA2，能够介导病毒囊膜和靶细胞膜结合，病毒开始繁殖，而MDCK 细胞本身不具备裂解HA 的蛋白酶类，所以常常添加胰蛋白酶来提高病毒产量，但是，细胞培养中的血清恰好又可以中和胰蛋白酶，这种矛盾致使MDCK 无血清培养问题更亟需解决。目前，MDCK 无血清培养已经取得了很大的进展，基本思路是在基础培养基的基础上补加各种生物活性因子来替代血清，结合细胞生长所需成分，配制出无血清培养基， 能够支持MDCK 细胞正常生长增殖。一般常见的营养添加因子有：胰岛素，人转铁蛋白，氢化可的松等等，再经过对这些添加因子的添加量的优化，最终确定无血清培养基成分。
现在，已有MDCK 细胞商业用无血清培养基，它们的成功问世解决了这一大难题。通过直接法或间接法，即：原含血清培养贴壁细胞直接消化传代换成无血清培养基培养或逐步降低血清浓度直至降到无血清培养，使MDCK 细胞适应无血清培养基，生长状态优良且能正常增殖传代。
完成了MDCK 无血清培养后，MDCK 单细胞悬浮培养仍在研究当中，有文献报道，已有驯化成功的MDCK 悬浮细胞系，但就市场应用来看，是远远不够成熟的。现阶段，驯化MDCK 细胞在适应了无血清培养基培养的基础上，对其进行单细胞悬浮培养驯化方法主要有以下几种：（1）使用硅化方瓶培养：将细胞培养方瓶先用硅化剂处理，防止了细胞的贴壁，再通过调整培养基成分，使细胞增殖；（2）使用摇床或摇瓶体系，通过外力作用，防止细胞贴壁，再对细胞进行筛选，然后扩大培养。
二、 MDCK 细胞应用于流感病毒疫苗生产
采用细胞系培养流感病毒是目前最有前景的流感疫苗生产方法，市场销售的一些贴壁细胞系如Vero 细胞，MDCK 细胞是应用于流感疫苗研究最典型的哺乳动物细胞系，经研究，这些宿主细胞产生的病毒滴度高，大部分病毒繁殖效果好。此外，研究表明，从相应的细胞培养生产的疫苗免疫应答效果和用鸡胚生产的疫苗一样好。MDCK 细胞应用于流感疫苗生产有很多优点：MDCK细胞易培养、增殖快、易放大，感染流感病毒效率高，可高效扩增流感病毒；MDCK 细胞生产的疫苗可以应用于对鸡胚蛋白过敏的患者等等。在使用MDCK 贴壁细胞接流感病毒后，通常会有较高的细胞特异性产率；微载体悬浮培养的MDCK细胞，接流感病毒后，HA 滴度可以高达9log2（1∶512）；就已知实验室用驯化出MDCK 悬浮细胞系接流感病毒，得出的TCID50 值和HA 滴度都高于贴壁细胞系。且已有疫苗厂商如Solvay 制药公司采用无血清培养基、微载体技术制备出了MDCK细胞流感亚单位疫苗；诺华公司制备出了由MDCK 细胞培养生产的流感疫苗Optaflu。
三、展望
在过去十几年中，用动物细胞培养制备流感疫苗生产方式已经替代了传统的使用鸡胚生产方式。动物细胞培养生产流感疫苗的特征在于其灵活性和可扩展性，然而，贴壁细胞易培养但是却很难扩大生产量，而如果使用微载体提供生长表面又会大大增加其成本。所以要努力创建悬浮细胞系，特别是MDCK悬浮细胞系。
多年以来，监管部门督促行业设立无血清培养流程，以避免污染。
然而，许多市售培养基仍然需要添加物，以达到高细胞密度和最大产物产量。理想的情况是，在疫苗生产中应该使用不需添加另外的蛋白质等混合物的已知成分的培养基。这不仅会降低批次变化的风险也有利于病毒收获的下游处理。此外，疫苗生产过程可以被简化，可以直接接毒而不用更换培养基。
各种传代细胞系可用于工业生产， 如PER.C6 细胞，EB66 细胞，AGE1.CR 细胞等等，它们已经被应用于疫苗生产并且这些细胞系可以在不含动物血清的培养基中悬浮生长。还有一些悬浮生长的细胞如CHO 细胞，BHK 细胞，HEK293细胞也常常被用于重组蛋白，单克隆抗体和兽用疫苗的生产。所以悬浮MDCK 细胞系是非常有必要且可行的，因为用这种细胞生产，其生产效率和经验会增强生产过程中的稳定性，并且十分经济。MDCK 细胞无血清全悬浮培养是最终目的，既可以解决血清带来的种种不利，又可以避免使用微载体添加物带来的未知隐患，从而可以提高细胞增殖效率且降低成本，保证产品的质量。
关键词：教材；相同知识点；教法；思考
人教版普通高中生物必修教材与选修3教材中有部分相同知识点，很多老师都感到不好教学，为了解决这些问题，现以细胞工程中的一个知识点细胞全能性为例进行分析：
一、细胞全能性这个知识点，三本教材中呈现的方式不同
必修1教材呈现的是细胞全能性的概念。第119页通过图片6-11，介绍美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部的一些细胞放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养基中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎、叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株，之后给出细胞全能性的概念。必修2教材呈现的是细胞全能性的实例。第87~88页在单倍体育种中只简单讲了育种工作者常常采用花药（花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株这个实例，没有提出细胞的全能性这个名词，但编者要求学生能够理解到这是细胞全能性的一种特殊表现实例。选修3教材呈现的是做细胞全能性实验。第34~35页通过对实验原理、实验目的、方法步骤等进行了详细介绍，相比必修1、2教材中多了脱分化、愈伤组织，再分化、胚状体或丛芽以及基因的选择性表达等新的信息，并通过胡萝卜的组织培养实验来获得这一技术，达到运用植物细胞全能性的特点，以提升能力。
二、细胞全能性这个知识点，三本教材的编写意图不同
必修1教材直接给出了细胞全能性的概念，必修2教材则通过单倍体育种中花药离体培养实例，让学生理解细胞全能性的概念；选修3教材却没有规律性的结论和表述，它通过科技探索之路、细胞工程的发展历程、细胞工程的技术介绍，提出问题，然后把大量时间和空间留给学生，让学生自己动手做实验，了解前沿生物科学知识。必修1、2教材注意知识的有序重现，要求学生阅读、识记、理解教材内容，层次要求比较低，对于初学者非常适合，符合学生的心理认知规律；选修3教材具有开放性，对学生能力的培养明显比必修1、2高了一个层次。实际上三本教材对同一个知识点的体现是识记—理解—应用三个认知层次要求。
三、细胞全能性这个知识点，三本教材教学处理方式应不同
1.教学中有意让学生了解不同教材的编写意图
要从必修1中简单传授细胞全能性到必修2中，通过实例理解细胞全能性概念，再到选修3运用细胞全能性知识、动手做实验，达到培养能力的目的。让学生知道基础性的模块教学与深化性的专题拓展是人教版现行教材编写的特点。
2.教学中有意将必修教材与选修教材结合使用
在讲授必修1第119页克隆羊多利是将乳腺细胞的核移植到去核的卵细胞中培养成的时，为了满足学生对克隆羊的好奇心，可向学生提问：多利羊长得像谁？多利羊是否健康？在必修1中没有详细说明问题，老师可以简单地给学生在学习必修1这个知识点中做拓展性介绍，用一个体现这个知识点的实例进行分析，能够更好地帮助学生掌握该知识点并提高运用能力，在选修3的教学中教师只要起组织作用。在必修教材的教学中有选择性的将选修教材中的一些小活动和实例提前引入到教学中，使学生系统地构建知识网络。
3.教学中有意在不同教材中采用不同教学方法
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