生物學的作用范文

前言：我們精心挑選了數篇優質生物學的作用文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

一、培養學生對專業的興趣

愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師?！碧嵘龑W生對專業的興趣，他就會熱心于接觸、學習專業知識，并注意探索其奧秘。大部分專業課程重視知識體系的建立與傳遞，卻忽視了對學生學習欲望的培養。很多學生都認為生物學是一門枯燥、難學的課程，生物學史恰恰能通過多種多樣鮮活的實例改變學生的看法，調動學生的情緒，喚起他們強烈的好奇心和奮發向上的激情，引起濃厚的興趣和積極的思考。如DNA雙螺旋模型提出過程中，卡文迪許實驗室與鮑林實驗室等多個國際一流實驗室的競爭使得學生了解到科學發現并不是一個平鋪直敘的過程，充滿著曲折與偶然性，從而激發起學生的好奇心與求知欲。

二、培養學生的科學素養

1.幫助學生樹立正確的科學思維方法

生物學理論有其嚴密的邏輯體系，各專業課程的教材往往按這一邏輯體系編寫，專業教師根據教材進行分章講解。這很容易使學生對這些知識的來源和理論體系感到深奧莫測，也容易形成對知識僵化的絕對化的理解。而生物學史不僅有助于學生了解各概念、定理、定律的來龍去脈和科學知識的運動過程，而且有助于學生按規律的形式和體系來理解、把握生物學知識，從而逐步掌握正確的科學思維方法。實際上科學不是靜止不動的，認識始終是一個生動的歷史過程。

2.培養學生的創新思維、促進學生創造性地學習

創造性學習是學生將已知知識進行重新組合從而獲得新的具有一定價值的學習結果的過程。創造性學習需要多方面收集信息資料，并從現有資料中提出情景命題。大部分專業課程只涉及某一學科的相關知識，缺乏學科間的橫向聯系，而生物學史將生物學內各學科的知識融為一體，便于學生可以從新的角度看待問題。同時，學生可以假想面對各種歷史情境，從各種線索中重新分析論證，甚至可以設計新的實驗來確認重要結論，這有助于學生的創造性學習與創新性思維。如介紹證明DNA是遺傳物質的肺炎球菌轉化實驗時，可讓學生假設自己面臨當時的研究背景與前期實驗結果，思考如何解釋格里菲斯的實驗結果，并考慮自行設計實驗證明或，從而最終得出DNA是遺傳物質的實驗結論，有的學生還能在歷史背景的實驗條件下設計同樣有說服力的實驗。

三、培養學生的綜合素質

第2篇

關鍵詞：生物學；環境

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）06-058-01

“一方水土育一方人”一處環境長一類生物。其實生物也和人一樣，都生活在一定的環境中，與環境有著非常密切的關系。一方面，生物要從環境中不斷地攝取物質和能量，因而受到環境的限制；另一方面生物的生命活動又能夠不斷地改變環境。生物與環境是一個統一的整體，我們既要看到環境對生物的影響，又要考慮到生物活動對環境的影響和破壞。尤其是人類活動對環境造成的影響。根據生物學的原理給生物予適合的環境，生物就能很好地生長造福于人類。

光合作用原理和作用。提高農作物光合作用的強度是農業生產增產的主要措施，通過分析影響光合作用強度的環境因素，從以下幾方面適時改善農作物栽培的環境條件。增加CO2的濃度。農業生產中增施有機肥、合理密植及作物栽培要“正其行，通其風”的要求都是提高CO2的濃度達到提高光合作用效率的目的；在蔬菜大棚或花卉溫室中燃燒植物莖桿或使用CO2發生器，通過提高CO2的濃度來促進植株的光合作用。改善農作物的光照條件?？赏ㄟ^延長光照時間、適當提高光照強度來提高植株光合作用強度；光質不同對光合作用的影響不同，葉綠素吸收紅橙光和藍紫光最多，吸收綠光最少，建溫室時，選用無色透明的玻璃（或薄膜）做頂棚，能提高光能利用率，也可依據不同作物的特性，溫室內補充不同成分的光照，如人工光照的溫室中，培育水稻秧苗時，藍色的塑料薄膜有利于培育壯秧；作物栽培的間種套種、合理密植能有效增大光照面積，提高光合作用效率。調節適宜的溫度。光合作用是酶促反應，而溫度直接影響酶的活性，如溫室栽培作物，冬天可適當提高溫度，夏天適當降低溫度；白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率，夜間適當降低溫度，以降低細胞呼吸，增加植物有機物的積累。合理增施礦質元素。礦質元素直接或間接影響光合作用，在一定范圍內，營養元素越多，光合速率就越快。剔除老齡葉。隨著葉齡的增加，葉片面積逐漸減少，葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。所以，在農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，可有效降低呼吸消耗，利于有機物的積累。

呼吸作用原理和作用。呼吸過程是代謝的中心，應根據具體情況促進細胞呼吸以增強生長發育，或在必要時設法降低呼吸速率，減少有機物的消耗，實現農業高產增產的目的。作物的中耕松土，水稻的露、曬田，黏土摻沙等措施可以改善土壤通氣條件，增加土壤中的氧氣，促進根的有氧呼吸。水淹植物要及時排水，稻田的定期排水可有效避免植株根的無氧呼吸過久而積累酒精引起中毒。在植物組織的培養液里要不斷通入氧氣，促進根的呼吸作用。貯藏糧食要曬干，并通風密閉，低溫儲存，有效降低種子的呼吸作用，減少有機物的消耗，避免種子霉變腐爛。同樣，在低溫低氧的環境下貯藏果蔬，能降低果蔬的呼吸速率，利于果蔬的保質保鮮。人工控制的溫室要適度降低夜間溫度，以減少作物的呼吸消耗，利于有機物的積累貯存。新疆的哈密瓜之所以很甜，因為吐魯番盆地晝夜溫差大，白天光照充足，溫度適宜，利于光合產物的積累，夜間低溫，呼吸消耗少，利于植株積累有機物。而人工養殖經濟動物，冬天實行溫室飼養，可減少動物因維持體溫而進行的呼吸消耗，利于動物體內營養物質的積累儲存。在林業生產中，適度砍伐、適時修剪枝葉利于降低樹木呼吸消耗，從而實現樹木光合產物得到最大限度的積累，利于提高木材產量。

水分代謝原理和作用。水分是代謝作用過程的重要物質，在光合作用、呼吸作用、有機物的合成和分解的過程中都有水分參與。合理灌溉能保證農作物充足的水分供應，加強植株生長，促進葉面積加大，增加光合面積。利用水分的蒸騰作用原理，移栽植物時去掉一些枝葉以減少蒸騰面積，降低水分的蒸騰散失。帶土移栽幼苗，以保護幼根，利于吸收水分。

礦質代謝原理和作用。植物體對礦質元素的吸收、轉運和利用稱為礦質代謝。在農業生產中，通過合理施肥能改善植物光合性能，增加干物質積累，提高產量。增施氮肥能使葉面積加大，增大光合面積。氮肥還能延長葉片壽命，進而延長植株光合時間。氮又是葉綠素的主要組成成分；磷是光合進程中ATP、NADPH等物質的重要成分，可提高這些物質的含量；磷、鉀能促進光合產物的運輸，有利于光合產物的分配利用。根據植物對礦質元素的主動和選擇性吸收，通過合理施肥、農作物輪作、豆科和禾本科作物間作，以及中耕松土等措施提高土壤礦質元素的利用率，達到農業增產的目的。農民收后在地里燃燒農作物的莖桿，也是增加土壤礦質含量促進作物增產的措施之一。利用溶液培養法原理進行的無土栽培，把植物體生長發育過程中所需要的各種礦質元素，按照一定的比例配制成營養液，有效促進植物的生長發育，實現農作物栽培的工廠化和自動化，極大地提高作物的產量。

第3篇

【關鍵詞】  microrna；干細胞；自我更新；分化；誘導多能干細胞

micrornas(mirnas)是一些長度為21-25個核苷酸，在轉錄后水平調控基因表達的非編碼的小rnas。mirnas最早的兩個成員是在研究c.elegans的發育調控時發現的。自此，在幾乎所有的后生動物如渦蟲，果蠅，植物，哺乳動物的基因組中都發現了mirnas[1]。它們主要作用于mirna，使其發發生特異性地降解或者阻止其翻譯，從而調控動植物的發育和生理過程。

    干細胞是一類能夠自我更新并具有多向分化潛能的早期未分化細胞, 不僅是器官發生過程中早期分子活動的研究工具, 且已成為多種退行性疾病組織修復和再生的種子細胞。由于干細胞具有廣泛的應用前景, 相關的發育分化模型的建立、干細胞發育分化的基因調控及微環境的影響, 已成為近年來醫學和生物學領域研究的熱點。mirnas作為一個廣泛存在的可對基因表達進行調控的分子, 在動植物的發育和生理活動中起著非常重要的作用，包括抵御病毒，在發育中調控基因的表達，控制發育的階段，維持干細胞的穩定等等。mirnas在干細胞中的特異性地表達，尤其在胚胎干細胞和造血干細胞中相關mirnas的發現、功能的研究, 揭示了mirnas 可能在干細胞的自我更新和多項分化中發揮重要作用。

    1mirna和干細胞的研究

    mirna是一類～22 nt具有調控功能的非編碼rna ，它們主要參與基因轉錄后水平的調控。這些mirna 基因首先在細胞核內轉錄成前體轉錄本(primary transcripts mirna, primirna) ，在drosha酶的作用下剪切形成～60-70nt的mirna前體（或者稱為premirna），然后ran–gtp和exportin 5將premirna轉運到細胞質，隨后，另一個核酸酶dicer將其剪切產生約為22個核苷酸長度的mirna:mirna*雙鏈。這種雙鏈很快被引導進入rna誘導沉默復合體(risc)中，其中一條單鏈mirna被降解，另一條成熟的單鏈mirna分子，通過與靶基因的3′ utr區互補配對，對靶基因mirna進行切割或者翻譯抑制[2]。mirna具有如下特點[3-5]：①細胞特異性：不同組織不同細胞，mirna的表達譜及序列特征不同，這可以作為某些組織或細胞的特異性分子標志； ②“時空”特異性：細胞在不同發育階段，mirna 組成不同，在特定細胞的特定階段“出現”特定的mirna ，決定細胞的分化方向和分化時相，是細胞定時、定向分化的開關； ③保守性：不同種屬、不同組織器官以及不同細胞之間相同或相似的mirna分子具有相似的調控功能；④mirna作用靶點：多為呈“時空”特異性表達的轉錄調控基因以及凋亡調控基因，通過調控細胞增殖和細胞凋亡，從而調控細胞功能和結構的特化。

    干細胞具有多向分化潛能，它如何從一個充滿各種可能性的通用細胞類型演變成從事特定工作的“專業”細胞，是干細胞研究的謎題。 近年來，mirna 在干細胞定向分化和自我更新功能維持中的作用，逐漸被科學家們發現，目前已經掀起mirna在干細胞研究中的熱潮。

    目前發現胚胎干細胞和多種成體干細胞中均存在各自特異的mirna。houbavity等[6]在小鼠胚胎干細胞中克隆了15個mirna ,suh等[7]則在人胚胎干細胞中找到了36個mirna基因，這些mirnas多數在胚胎發育過程中逐漸減少，少數持續表達甚或表達升高。隨著細胞的分化，mirnas的表達也發生了明顯的改變。mirnas和mirnas的相互作用對于維持干細胞的多能性及其分化非常重要。因此許多試驗希望可以通過分析人胚胎干細胞中的mirnas的表達來描述人的胚胎干細胞。

    2  mirna對干細胞生物學行為的調控

    2.1  mirna調控了干細胞的自我更新

    自我更新是干細胞的一個重要特征，從這個層面來說，干細胞與腫瘤細胞一樣都可以持續分裂。 因此，如何調節恰當的細胞分裂，使其不會因為太少導致組織發生缺陷，又不至于過分增殖惡化為腫瘤，是干細胞生物學研究的一個攸關問題。

    在多能胚胎干細胞中，有特殊mirna的簇集表達，這些mirna明顯區別于分化之后的胚胎和成體[7]，暗示這些mirna對于干細胞的自我更新具有一定作用。決定細胞繼續增殖還是停止分裂或分化，在g1期由周期依賴性蛋白激酶抑制子p21所調控[8] 。

    有研究者通過使用果蠅胚胎作為模型系統，證明了mirna1有助于早期胚胎階段的心臟祖細胞（即干細胞）的決定。mirna1有助于維護末期胚胎階段中的心臟前體，可以調節心臟細胞的分化機制。這都說明mirnas調控了干細胞的自我更新。

    另外，dicer酶對于胚胎的發育和干細胞的維持是必不可少的。dicer敲除的突變體在發育早期胚胎是致死的，在dicernull的胚胎中，根本檢測不到es細胞系[9]；dicer缺陷的“escaper”和dicerflox/null 細胞相比，細胞周期發生了改變，g1期和g0期的細胞有了輕微的增加，相應地，g2期和m期的細胞減少。這種現象可能是由于本應該在es細胞中表達的抑制細胞周期抑制子的mirnas的缺失導致的?；蚪M的組成和結構也受到了影響從而激發了細胞周期檢驗點的反應，阻止了細胞的進一步增值[10]。

    mirnas對于果蠅的gscs的分化的控制是必不可少的。果蠅基因組中有兩種dicer異構酶：dicer1和dicer2[9]。dicer1對于干細胞的加工是必需的，而dicer2是形成sirna所必需的。dicer1(dcr1)的缺失完全破壞了mirna途徑，但對sirna途徑的影響是非常微弱的。分析gscs的dcr1突變體發現，生殖細胞孢囊的產量明顯下降。gscs的dcr1的突變體看起來是正常的，但是在細胞周期控制方面存在明顯的缺陷。根據細胞周期標記物和一些遺傳的相互作用的研究發現，gscs的dcr突變體推遲了g1到s期的轉換。干細胞對外界的信號非常敏感，比如營養依賴的胰島素受體活化可以使干細胞停滯在g1/s 期。胚胎干細胞是通過mirna通路來調節p21/p27/dacapo 對cdk的抑制作用從而使自身停滯在g1/s期。當外界環境不利于干細胞分裂時，關鍵的mirna被下調，p21/p27/dacapo的水平上升，從而導致干細胞停滯在g1/s 期[11]。但是，參與此過程的具體mirna是哪些，至今仍未有報道，更深入的機制仍需研究。對于成體哺乳動物干細胞是否有類似的mirnap21調節機制以及是否依賴于環境因素，也還需要更多的實驗證實。

    2.2  mirna參與神經干細胞的分化調控過程

    神經系統是一個高度分化的器官，在已經鑒定的mirnas中，約有70％可以在哺乳動物的腦中檢測到，說明了這些mirnas在神經發生中可能的作用[12]。對哺乳動物腦發育過程中高度表達的mirnas的研究表明，在發育起始的mirnas和特異性分化后表達的mirnas有顯著的不同[13]。前體細胞順序表達一系列mirnas，在分化過程中發生了特異性的表達。例如小鼠胚胎干細胞中的mirna124a 和mirna9特異性地決定神經干細胞的發育形成, 并且初步推測可能是通過作用于stat信號轉導通路發揮作用[14]，mirna23，mirna26和mirna29的上調表達導致分化形成神經膠質，而mirna9和mirna125在神經元和神經膠質細胞中均有表達。let7家族成員也高度存在于神經系統中。在斑馬魚的神經組織和老鼠的發育過程中[41]，let7家族成員都是高度表達的。在神經分化過程中，通過轉錄激活和增強前體物的加工活性可以顯著誘導let7家族成員的成熟，這表明了let7在神經特異分化中的作用[15]。

    預測還發現，在成年的哺乳動物中，含量最為豐富的是mirna124，有1100多個基因的結合位點。將mirna124導入hela細胞中，可以下調100多種基因的表達[16]，并且促進了神經樣mirna的表達。最近，在雞的神經管中發現層粘連蛋白gammal和整合素betal1也是mirna124的作用位點。而且，mirna124可以和小的c端結構域磷酸酶1（scp1）的3’utr結合，這種磷酸酶在神經發育過程中起著重要作用。識別神經系統中mirna的靶序列對于我們更好地了解神經干細胞的自我更新和分化是非常重要的。

    2.3  mirna調控造血干細胞的發育

    造血干細胞定向分化潛能受mirna調控，在各系祖細胞中高表達mirna可能起著定向分化調控作用。chen等[17]在小鼠的骨髓造血細胞中克隆了100個特異的mirna ,并已確定一些mirna在造血組織中優先表達, 如mirna142在b淋巴細胞和髓系粒細胞中表達增高，mirna181在b淋巴細胞中選擇性表達上調，其中，mirna181在骨髓祖細胞陰性譜系中高水平表達并只在b淋巴細胞中上調，在體內和體外mirna181的過表達可提高b細胞的數量，表明mirna181可能是b細胞分化中的一個正調節因子，參與造血干細胞向b細胞譜系的分化。

    felli 等[18]發現，在臍血cd34 +造血祖細胞向紅系發育過程中，mirna221和222表達逐漸下降。這2個mirna作用于kit基因的3′utr，在cd34 +細胞中轉染mirna221和222的寡核苷酸或者慢病毒表達載體，可導致紅系增殖和分化障礙，伴隨kit蛋白水平下降。nodscid小鼠體內實驗表明，轉染后cd34+細胞的增殖能力和干細胞功能受損；反之，阻斷mirna221和222表達，則促進早期紅系增殖。實驗表明，mirna221和222的表達下降可促進紅系發育。

    最近發現，mirna還調控了造血干細胞自我更新[19] 。造血干細胞能夠制造對分化成血細胞至關重要的蛋白質，但是這些蛋白被1套mirna阻斷，將造血干細胞維持在原始狀態。利用非增殖病毒載體將mirna轉染入造血干細胞，檢測造血干細胞的自我更新能力。第1個進行檢測的是mirna155，已經被證實能夠終止干細胞發育成紅血球和白血球，沒有轉染的干細胞可以發育成熟，而轉染了mirna155的干細胞則很少能發育成熟為紅血球和白細胞。

    3  mirna決定了干細胞的命運

    3.1  mirna操縱胚胎干細胞的命運

    研究表明兩種依賴于血清應答因子（serum response factor,srf）的肌特異mirna1和mirna133，能促進胚胎干細胞的中胚層形成，同時在心肌祖細胞的進一步分化過程中有著不同的作用：mirna1能促進小鼠和人類胚胎干細胞向心臟細胞的分化過程，而mirna133則阻止肌漿蛋白祖細胞的分化，mirna1和mirna133在發育的肌細胞中是同時表達的。mirna1和mirna133是一種強有力的非肌性基因表達的抑制因子，并且能抑制小鼠以及人類胚胎干細胞分化過程中的細胞命運。兩種mirna都增加了胚胎干細胞的中胚層特異性，并且抑制它們向內胚層及神經外胚層的分化。

    其中，mirna1的作用部分通過notch ligand deltalike 1（dll1）的翻譯阻遏實現，mirna1的表達導致dll1的翻譯阻遏，并利用shrna降低干細胞中dll1的表達。此外，mirna1和mirna133能強有力的抑制內胚層以及神經外胚層的基因表達，這表明兩者之間或許有著很多共同作用目標。對于胚胎干細胞的基因表達分析表明，mirna1和mirna133調節多個相同通路?？梢娂√禺愋詍irna能增強非肌性基因的抑制，并且mirna能用于多能胚胎干細胞的細胞命運調節[21]。

    3.2  mirna提高了ips的轉化效率

    自ips出現以來，轉化效率一直是橫跨在ips技術面前的障礙。有研究表明，將頭發里的角質細胞進行重組誘導ips細胞，發現轉化效率可提高100倍。最近發現將兩種因子p53 sirna和utf1和四個誘導基因（oct4,sox2,klf4和cmyc)一起轉染到人成纖維細胞中，ips的誘導效率也可提高100倍，而且，剔除cmyc（具有致癌性基因）同樣可以成功誘導ips[22]。

    4  展望

    不同的干細胞類型表達的mirnas不同，在干細胞的不同發育階段也存在著特異性的mirnas的表達，我們有理由相信，mirnas在調控干細胞的分化和自我更新方面具有非常重要的作用。mirna作為一種新的調控基因表達的小分子rna，對干細胞的研究提供了一種新的途徑。

    隨著干細胞復雜的分化調控的研究，我們將更好地了解mirnas和一些轉錄因子的相互作用，從而弄清整個細胞內的調控網絡。目前關于mirnas對于干細胞生物學行為調控的研究還很少，mirnas在干細胞中究竟是如何起作用的？它的作用靶位有哪些？關于其調控分化的模型在哺乳動物也成立么？這些問題都有待進一步地探討?；诙喾只瘽撃芎凸δ茏V系不同的干細胞是由遺傳和表觀遺傳共同決定的，作為組織工程的“種子細胞”，弄清它內部的mirnas的作用通路，有助于揭示干細胞發育過程的基因調控。我們的終極目標是希望將mirnas調控干細胞的分化作為一種潛在的治療手段，以便更好地了解一些特異性的細胞通路中的mirnas，治療癌癥等疾病。

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