单细胞生物的特点范文篇1

在环境监测中的应用生物芯片技术已成功应用到环境监测中的水质控制、病原细菌瞬时检测、细菌基因表达水平测量及菌种鉴定等方面，法国一家水管理企业开发的生物芯片可随时监测公共饮用水中微生物的变化；RhodeIsland大学开发的一种生物芯片技术可瞬时检测出水中的沙门氏菌和大肠杆菌；利用DNA芯片建立的细菌检测及鉴定系统，可快速（＜4h）监测细菌的种类和浓度，且该系统的精确性、检测范围和鉴定能力能通过在芯片上增加更多的寡核苷酸探针得到持续扩展［2］。

生物传感技术

工作原理生物传感器是一类特殊的化学传感器，是利用生物感应元件的专一性和一个能够产生与待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置。其工作原理主要决定于生物敏感元件与待测物质之间的相互作用，通过这种作用，电子组分能将待测对象检出并转化为可测量的电子信号。当待测物质经扩散作用，进入固定化生物敏感膜时，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息被相应的化学或物理学转换器转变成可定量和可处理的电信号，再经仪表二次放大并输出，以电子计算机处理后，即完成对产生信号的检测程序。由此，可获得待测物质的种类及浓度的结果。特点与分类生物传感器的主要特点体现在三个方面：首先，发生的生物学反应具有特异性和多样性，故在理论上能制成可以检测所有生物物质的传感器；其次，生物传感技术是在无试剂条件下操作，故比传统的生物学及化学法的操作更简便、快速、准确，且可反复使用；另外，生物传感器可连续分析、联机操作。根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和免疫传感器等；根据生物传感器的换能器即信号转换器可分为生物电极传感器、半导体生物传感器、光生物传感器、热生物传感器、压电晶体生物传感器等。在环境监测中的应用生物传感技术可用来测定水体中的BOD、酚、NO3－－、有机磷。利用该技术研制的BOD测定仪可直接测量水中BOD含量；用酶电极安培传感器可以检测溶液和有机介质中的酚类化合物；以不同的NO3－－还原酶做生物催化剂，通过测量电流的生物传感装置可测定水中NO3－－含量［3］。另外，该技术还可以用来分析大气中的CO2、SO2、NOx的含量及浓度等。利用自养微生物和氧电极制成的电位传感器，可抗各种离子和挥发性酸的干扰，连续自动在线分析大气环境中CO2的含量，灵敏度高；以硫杆菌属和氧电极制作安培型生物传感器，可用来检测酸雨酸雾样品中SO2的含量；用多孔气体渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成微生物传感器，可通过测定样品中亚硝酸盐含量，从而推知空气中NOx的浓度［3］。除此之外，该技术还可监测水体中的赤潮、检测残留有毒有害物质、测定持久性有机污染物、评价污染物毒性和测定细菌总数等。叶绿素a自动监测仪可以通过对水中叶绿素a的监测来监视赤潮和水华现象的发生，从而可对水质环境状况进行评价；免疫传感器利用抗体和抗原之间的免疫化学反应可以测定环境中的持久性有机污染物；利用生物传感技术研制的一种新型伏安型细菌总数生物传感器可用来测定细菌总数［3］。上述生物传感器具有快速、连续在线监测等优点，所以，在环境分析与监测方面得到了广泛应用。

流式细胞测定技术

工作原理流式细胞测定技术是一种对液流中排成单列的细胞或其它生物微粒（如微球、细菌、小型模式生物等）逐个进行快速定量分析和分选的技术。其工作原理是将待测样品经荧光染料染色后制成样品悬液，在一定压力下通过壳液包围的进样管而进入流动室，排成单列的细胞，由流动室的喷嘴喷出而成为细胞液流，并与入射激光束相交。细胞被激发而产生荧光，由放在与入射的激光束和细胞液流成90°处的光学系统收集。光学系统中的阻断滤片用于阻挡激发光；二色分光镜及另一些阻断滤片则用于选择荧光波长。荧光检测器为光电倍增管。散射光检测器是光电二极管，用以收集前向散射光。小角度前向散射与细胞大小有关。整个仪器用多道脉冲高度分析器处理荧光脉冲信号和光散射信号。测定的结果用单参数直方图、双参数散点图、三维立体图和轮廓（等高）图来表示。特点流式细胞测定技术具有测量速度快、可进行多参数测量等特点，同时也是一门综合性的高科技方法（综合了光学、电子学、流体力学、细胞化学、免疫学、激光和计算机等多门学科和技术），既是一种细胞分析技术，又是一种精确的分选技术。在环境监测中的应用流式细胞测定技术目前主要应用于海洋生物的监测。该技术与同位素示踪技术相结合，可监测不同类别的浮游生物对浮游植物群落总生产力的贡献；与DNA分子探针相结合，可对海洋异养细菌及光合原核生物细胞循环进行监测与分析；另外，将该技术与高效液相色谱技术相结合，还可监测海洋含不同色素的浮游植物对海洋光学的作用与影响，从而可大大扩展水色遥感监测与应用的范围［4］。

单细胞凝胶电泳技术

工作原理单细胞凝胶电泳（SCGE）技术是一种快速检测单细胞DNA损伤的实验技术，适用于多种细胞，能够灵敏地检测DNA断裂，在检测诱变剂、射线等对DNA的损伤、监测环境污染物对机体的遗传损害、研究毒物致癌机制等方面有广泛的应用价值。因其细胞电泳形态颇似彗星，又称彗星实验（cometassay）。一般认为，在通常情况下，DNA双链以组蛋白为核心盘旋形成核小体，在核小体中DNA呈负超螺旋结构，如果有去污剂进入细胞，白被浓盐提取，DNA便形成残留的类核，如果类核中DNA断裂，就会在核外形成一个DNA晕轮，DNA断裂将引起超螺旋松散，电泳时DN段向阳性伸展，形成特征性彗星尾，这时彗星尾可能还与头部有秩序的结构以单链相连。在中性电泳液中，核DNA仍保持双螺旋结构，虽偶有单链断裂，但并不影响DNA双螺旋大分子的连续性。只有当DNA双链断裂时，其断片方进入凝胶中，电泳时断片向阳极迁移，形成荧光拖尾现象，形似彗星。而在碱性电泳液中，DNA双链解螺旋变性为单链，单链断裂的碎片分子量小可进入凝胶中，电泳时断裂的碎片离开核DNA向阳极迁移，形成拖尾。细胞DNA受损愈重，产生断裂断片就愈多，其断链或断片也就愈小，在电场作用下迁移的DNA量多，迁移的距离长，表现为尾长增加和尾部荧光强度增强。因此，通过测定DNA迁移部分的吸光度或迁移长度可定量的测定单个细胞DNA损伤的程度。特点与分类单细胞凝胶电泳技术是一种测定和研究单个细胞DNA链断裂的新电泳技术，与传统DNA损伤检测方法相比，具有简便、快速、灵敏、样品量少、无需放射性标记等特点。单细胞凝胶电泳技术主要包括Olive等建立的测定DNA双链断裂中性微凝胶电泳技术和Singh等建立的测定DNA单链断裂的碱性微凝胶电泳技术。在环境监测中的应用单细胞凝胶电泳技术可把大气污染物、重金属、醛类污染物及辐射等对DNA的损伤程度作为环境监测的一个重要指标，以此判断上述物质的污染程度。利用SCGE技术研究空气中重要污染物SO2对小鼠DNA的损伤效应发现，SO2可对小鼠脑细胞DNA造成损伤，应用该技术还发现NiCl2能诱导人血淋巴细胞DNA单链断裂，硒能诱发大鼠肝细胞DNA的损伤，因此，该技术可通过检测机体的损伤情况来判断污染物和重金属的污染程度。另外，该方法还可用于DNA交联物的检测，以此来判断醛类物质的污染程度［5］。同时，该技术还可用于环境生态监测以及环境流行病学研究等方面。通过SCGE技术检测水中铜绿微囊藻（MCE）的遗传毒性，结果发现MCE可使大鼠原代肝细胞DNA损伤增加，这对研究水中蓝藻细菌的污染同地方性肝癌高发率之间的联系提供了理论基础；利用SCGE检测鱼类红细胞的变化可监测水污染情况，还可用SCGE分析采集的不同土壤样本中蚯蚓的体腔细胞DNA损伤情况，作为土壤污染的监测指标［5］。

微核技术

工作原理微核技术是利用环境污染因子引起生物细胞染色体畸变产生微核而建立的一种新生物学检测技术。所谓微核是指由于生物受到内外环境因素的影响，染色体的结构发生异常变化，形成无着丝粒断片或染色体在后期时移动滞后现象。细胞分裂后期，无着丝粒断片或滞后染色体不能向细胞的两极运动，而是残留在细胞中央的赤道板附近，当子代细胞形成时，游离于细胞质中形成微核。特点与分类微核技术最大的优点是经济、简单、快速，而国内外大量的试验研究表明，该技术在敏感性、特异性和准确性方面，与经典的染色体畸变分析方法基本相当。因而，特别适合作为大量化合物和现场人群初筛的实验方法。近年来，随着分子生物学技术的迅速发展和渗透微核试验的检测和应用范围得到了广泛的拓展，已发展成为能同时检测染色体断裂、丢失、分裂延迟、分裂不平衡、基因扩增、不分离、DNA损伤修复障碍、凋亡、细胞分裂不平衡等多种遗传学终点的检测，因而近年来国际上有人提出了新微核试验概念，从而大大拓展了微核试验的应用范围。微核技术的种类很多，包括常规微核试验、细胞分裂阻滞微核分析法、荧光原位杂交试验与DNA探针与抗着丝粒抗体染色等方法。在微核检测技术中可以利用的实验材料主要有：动物的骨髓红细胞系、外周血淋巴细胞、上皮脱落细胞以及植物中的蚕豆或紫露草的根尖或茎尖细胞等。在环境监测中的应用微核的形成体现了环境的污染状况，常常以微核出现的频率计算污染指数，测定环境的污染状况。利用水花生根尖微核技术对马鞍山市废水进行监测发现，水花生根尖微核可作为监测水体污染的新材料，其根尖细胞微核率MCN（‰），不仅可用于监测不同废水的污染程度，而且由于该植物长期生活在污染水体中，还能反映不同废水的污染物富集程度及现状；根据蚕豆根尖微核试验结果，扬中市水体的遗传毒物污染可分为重污染状态的排污河道、中轻污染的沟塘及基本没有污染的河道和通江闸口等3种类型，且发现大河大港等流动水体的水质好于河沟及塘水的水质；另外，大蒜根尖和紫露草的微核也已成功用于水体污染的监测［6］。

PCR技术

工作原理PCR技术又称聚合酶链反应技术，是一种在体外扩增核酸的技术。该技术模拟体内天然DNA的复制过程。其基本原理是在模板、引物、4种dNTP和耐热DNA聚合酶存在的条件下，特异扩增位与两段已知序列之间的DNA区段的酶促合成反应。每一循环包括高温变性、低温退火、中温延伸三步反应。每一循环的产物作为下一个循环的模板，如此循环30次，介于两个引物之间的新生DNA片段理论上达到230拷贝（约为109个分子）。特点与分类PCR技术具有以下特点：①操作简便。目前PCR技术采用耐高温TaqDNA聚合酶，并且在有电脑控制的DNA扩增仪中进行，使操作大为简化，一次加入的酶即可满足反应全过程。②快速。一般常取用20～30个周期能使目的DNA达到数百万倍扩增的反应只要数小时即可完成。③灵敏度高。PCR方法可用单、双倍体细胞、一根头发、甚至单一进行DNA定型。④特异性强。TaqDNA聚合酶耐高温的性质使反应中引物与模板退火的步骤可以在较高的温度下进行，结合的特异性大大增加，被扩增的目的片段也能保持很高的正确程度。⑤对原始材料质量要求低。由于PCR技术有较高的灵敏度和特异性，故仅含微量（pg，ng）的目的DNA的粗制品就可以用做反应起始材料来获取目的产物。PCR技术种类很多，包括反向PCR、锚地PCR、不对称PCR、反转录PCR、修饰引物PCR、巢式PCR、等位基因特异性PCR、单链构型多态性PCR、复合PCR、重组PCR、定量PCR、竞争性PCR、原位PCR及免疫PCR技术等。在环境监测中的应用因PCR方法能快速、准确地检测外环境致病性细菌和有害生物，已逐渐取代了长期以来检测外环境（水样中的霍乱弧菌、空气中产气荚膜杆菌、海洋中已知病菌及有害生物如藻类等）所采用的传统的分离培养法，使得监测效率大大提高。用该技术检测水体中病原微生物比常用的细菌指标法更快速、灵敏，且水中绝大部分病原体都可以被扩增，所以，即使在浓度很小的情况下依然可以被检出［7］；而用实时PCR监测水体中嗜肺军团杆菌的结果与传统标准方法一致，但它的检测灵敏性和重现性均比传统方法高，这种方法为确定流行病的污染源和评价水体污染程度提供了一种新的技术手段［8］。近年来，依据PCR分析突变的相关技术在环境监测中也得到了广泛应用。如变性梯度凝胶电泳（PCR－DGGE）技术可用于分析土壤中分解蛋白酶的细菌群落，以确定无机和有机肥对植物根系附近及其周围土壤中蛋白酶活性的影响［9］。

酶联免疫吸附检测

工作原理酶联免疫吸附法（ELISA）是把抗原抗体的免疫反应和酶的高效催化作用原理有机地结合起来的一种检测技术。ELISA的基础是抗原或抗体的固相化及抗原或抗体的酶标记。结合在固相载体表面的抗原或抗体仍保持其免疫学活性，酶标记的抗原或抗体既保留其免疫学活性，又保留酶的活性。在测定时，受检标本（测定其中的抗体或抗原）与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与液体中的其他物质分开。再加入酶标记的抗原或抗体，也通过反应而结合在固相载体上。此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化成为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据呈色的深浅进行定性或定量分析。特点与分类ELISA法具有灵敏、特异、简单、快速、稳定及易于自动化操作等特点，不仅适用于临床标本的检验，而且由于一天之内可以检查几百份甚至上千份样品，因此也适合于血清流行病学调查。ELISA常用的方法主要包括双抗体夹心法、间接法、竞争法以及BAS－ELISA等。在环境监测中的应用ELISA因具有特异性高、敏感性强、结果易于检测，已广泛应用于环境监测等领域。利用间接ELISA的灵敏性和特异性跟踪监测不同土壤中苏云金芽孢杆菌的Bt杀虫蛋白的含量，结果证实ELISA可用于生防菌杀虫蛋白的监测；利用间接竞争ELISA分析方法来检测稻田土壤中除草剂毒莠定残留，结果表明，毒莠定的检出下限可达5ng／mL，样品基质对检测结果没有干扰。近年来，ELISA在农药残留检测方面的应用也得到迅速发展，该技术已成功应用于甲胺磷、甲基对硫磷、菊酯类农药、氟虫腈杀虫剂、除虫脲农药等的检测。

单细胞生物的特点范文

关键词：比较法有丝分裂减数分裂

比较法教学，是指按照食物对立统一规律和人的认识规律，将复杂多样的事物现象和本质进行分析鉴别和综合比较的教学方法。在中学生物教学中，许多知识点的区别与联系都能应用到比较教学法，如光反应和暗反应的区别与联系，有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系，等等。而在有丝分裂和减数分离的教学中比较法的运用更加广泛。

细胞增殖是细胞重要的生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。细胞是以分裂的方式进行增殖的，真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。而有丝分裂和减数分裂是中学生物学的重点和难点内容，让多数学生倍感头痛。在教学中，我将有丝分裂和减数分裂的相关图像放在一起进行对比，使抽象的内容具体化、直观化，非常利于学生掌握有丝分裂和减数分裂。下面我将自己在教学中所作的比较做一归纳总结成以下两个大的方面。

一、图像比较与表格比较相结合

1.将这种比较运用于区别细胞分裂的类型上，许多学生很难将有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂的图像有效地区分开来。为了帮助学生解决这个难题，我将有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂的前期，中期或后期的图像放在一起进行比较，让学生根据染色体的特征列出图表区别这三个时期。以中期为例，如上图：

将A、B、C三图用多媒体一起展示，然后展示下列图表让学生完成，最后得出结论。

学生通过图像对比，列表总结，就很容易得出结论，从而有效区别有丝分裂、减数第一次分裂和减数第二次分裂，最后将下图呈现让学生进一步加深学生的印象。

细胞分裂图像识别规律：

2.在区别细胞分裂方式的基础上，我运用图像通过染色体的特征区别细胞分裂过程中的体细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞。以精原细胞的增殖方式为例，如下图。

第一步我通过多媒体呈现，让学生仔细观察图像中染色体的形态和数目特征。

第二步将图像转换成表格的形式，填写好表格。

最后师生共同总结图像A、B、C、D的特征，指出各图像代表的细胞类型。通过以上的比较很容易将图像和知识点联系起来，大大加深了学生对各类细胞特征的理解。

3.图像与表格结合比较法除了可以有效地区别细胞分裂的方式和细胞的特征外，还可以运用在动植物细胞的有丝分裂的区别、精母细胞和卵母细胞的减数分裂过程中的区别、有丝分裂和减数分裂过程的区别。例如在动植物细胞有丝分裂的区别教学中我采用的是下面的方法步骤。

（1）动植物细胞的有丝分裂图像比较如下。

（2）将图像A与B、C与D分别放在一组，让学生观察图像，根据教材指出动植物细胞有丝分裂的不同点发生在细胞分裂的什么时期，并进一步说出动植物细胞有丝分裂的主要区别点。最后我将图像转换为表格比较如下。

通过以上步骤教学，学生既能从直观上区别动植物细胞的有丝分裂，又能根据表格理解二者的区别，真是一举两得，达到事半功倍的效果。

通过图像和列表比较，我不仅培养了学生的观察能力，还提高了学生的分析解决问题的能力和归纳综合能力。这种课堂教学更有利于提高学生的积极主动性，真正做到了以学生为主，教师为辅，学生普遍反映很好。

二、表格比较和坐标图比较相结合

在细胞有丝分裂和减数分裂的教学中，遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化也是一个让学生头痛的难题，多数学生不能很好掌握它们的变化规律。为了解决这个难题，我同样运用比较法，让学生根据书本中有丝分裂和减数分裂的过程图解，首先填写出细胞分裂过程中遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化规律表，再根据数量变化表画出曲线图。

1.运用于有丝分裂过程中遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化。

第一步：根据教材植物细胞有丝分裂模式图和学生有知识，以二倍体生物为例，填写出遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化规律表。

第二步：根据遗传物质DNA和染色体数量变化规律表要求学生在坐标图中画出它们的数量变化曲线。

最后得出结论：有染色单体存在时，DNA的数目=染色单体的数目；无染色单体存在时，DNA的数目=染色体的数目。通过比较学习法很容易让学生掌握遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化规律。

2.运用于减数分裂过程中遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化。

在减数分裂的教学总结中，我首先让学生观察精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞中的染色体数目，并判断有无染色单体，在根据已有的知识：“有染色单体存在时，DNA的数目=染色单体的数目；无染色单体存在时，DNA的数目=染色体的数目”，填写完成减数分裂中细胞核内主要成分的变化规律表。

紧接着根据上表完成精原细胞形成过程中染色体和DNA数目变化坐标图。

通过对遗传物质DNA、染色体和染色单体的数量变化的比较教学，不仅让学生掌握了它们的变化规律，还提高了学生的识图和作图的能力。

在有丝分裂和减数分裂的教学中，我通过运用比较教学法加强了学生的直观性，并能提高学生的逻辑思维能力，可使学生牢固地建立起知识的内部联系，把一些零碎的知识组织起来，使之系统化，并迅速而准确地由此及彼，去认识有丝分裂，减数第一次分裂，减数第二次分裂，精原细胞，初级精母细胞，次级精母细胞，精细胞，，染色体、染色单体、DNA等概念的区别联系和变化规律，获得了新的知识；扩大了知识范围，加深原有知识的程度，取得了很好的教学效果。

参考文献：

［1］普通高中课程标准实验教科书《生物—分子与细胞》.

［2］普通高中课程标准实验教科书《生物—遗传与进化》.

［3］中等职业学校课本农林专业教材《生物》.

单细胞生物的特点范文

一、主动积极参与“活动”，加深理解

《生物学》教科书中每章节都设置了较多“活动”内容。例如在“细胞的基本结构和功能”一节中，设置的“活动”有：“观察人和动物细胞的基本结构”“观察植物细胞的基本结构”。如果你在学习时，主动积极参与活动，用显微镜观察有关的不同种类的细胞，并绘制一些细胞图，并经过“讨论”思考解决相关的问题，比较动植物细胞的异同。按上述方法再去学“细胞是生命活动的单位”“细胞是通过分裂而增殖”等内容，这样，你需要理解记忆的相关的基础知识：细胞是构成生命活动的基本单位，细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核的功能，细胞之间的联系，生物细胞的生长方式，细胞分裂的方式和生长现象等，就能熟练地运用它们去解决一些问题和加深对相关问题的理解，从而达到对知识的融会贯通。

二、细致观察，认真思考

青蛙是怎样捕食的？细菌的形态有多少种？玉米幼苗一天之内能够长多高？等等，这些都需要进行科学观察。观察时要细致，认真思考所发现的问题。在学习生物课过程中有很多观察的“活动”。如“观察一滴水中的生命”“观察变形虫”“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂”……通过观察，就会在脑海中形成相关的印象和知识。但是有些基本概念、原理规律等就不能进行观察，而教科书上常用相关示意图表示。如“细胞分裂示意图”“细胞分裂过程中染色体变化示意图”，对于这些示意图，应该细致观察“阅读”，认真想象思考，这样就可能较易理解掌握相关的知识。又如“人体内物质的运输”一章，重点、难点都是血液循环，如果把心脏、血管的结构特点与体循环、肺循环路线及血液变化简图有机地结合起来，并识记这个简图，就可完成以下知识点的记忆：心脏结构的特点；从图中箭头方向可解释什么叫动脉、什么叫静脉；根据血液颜色可解释什么是动脉血、什么是静脉血；根

据箭头可找出体循环路线、肺循环路线，图中可看出气体交换部位、气体扩散方向和血液变化。

三、运用“比较”法记忆，深化理解

《生物学》的许多概念既有区别又有联系。像单子叶植物与双子叶植物、动脉与静脉、血浆与血清、原尿与终尿、光合作用与呼吸作用等。将它们进行对比，可以使我们对基本概念、基本原理有深刻的印象，同时有助于我们对知识的深化理解和掌握。如在学完光合作用与呼吸作用后，可列出以下表格比较两者的区别：