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生物中個(gè)體的概念范文第1篇

【關(guān)鍵詞】新課改背景　高中　生物　教學(xué)反思

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）11-0104-01

有反思才會(huì)有進(jìn)步。高中生物的教學(xué)也是一樣，老師應(yīng)該適應(yīng)新課改的步伐，不斷地去反思自己教學(xué)中存在的一些問題，嘗試著去采用先進(jìn)有效的教學(xué)理念以及教學(xué)方式，讓生物的課堂教學(xué)收到實(shí)效。而在教學(xué)中，反思其實(shí)是一種態(tài)度，也是一種方式，是對(duì)自己以前教學(xué)的回顧與評(píng)價(jià)，也是對(duì)往后教學(xué)的展望與設(shè)計(jì)，更是在教學(xué)中的從各個(gè)層面而激發(fā)的自我教學(xué)意識(shí)的覺醒。在高中的生物教學(xué)中，老師有效的進(jìn)行反思，對(duì)于課堂教學(xué)質(zhì)量的提高以及學(xué)生學(xué)習(xí)能力的增強(qiáng)都有著重大的影響。那么究竟在新課改下，教學(xué)反思包括哪幾個(gè)方面的內(nèi)容呢？

一、重視準(zhǔn)備工作，做好課前反思

在每上一節(jié)課之前老師都會(huì)有一個(gè)備課的過程，在高中生物的教學(xué)中也是一樣。很多時(shí)候老師覺得備課就是一個(gè)簡單的備課，他們很少會(huì)去對(duì)教學(xué)進(jìn)行真正的思考，只是根據(jù)教材來進(jìn)行備課。其實(shí)這是一種不好的備課習(xí)慣，因?yàn)閺目茖W(xué)的教學(xué)理念來講，備課在教學(xué)中扮演著一個(gè)重要的角色，因?yàn)閭湔n的過程也就是對(duì)整個(gè)教學(xué)過程的一個(gè)簡單的把控，很多時(shí)候教學(xué)的過程也是根據(jù)備課的內(nèi)容來進(jìn)行。所以在反思理念指導(dǎo)下的生物教學(xué)，老師首先要做好準(zhǔn)備工作，做好課前的反思。

在具體的實(shí)施中，老師首先要仔細(xì)的研究教材，去設(shè)想在上課的過程中學(xué)生們可能會(huì)遇到哪些問題，然后再針對(duì)自己所設(shè)想的這些問題進(jìn)行一些簡單的對(duì)策的思考；其次，在備課的時(shí)候，老師還需要對(duì)以前上課中存在的問題進(jìn)行反思，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，在這次的備課中盡量做到那些問題的解決；再次，老師還需要在備課的時(shí)候仔細(xì)考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)教學(xué)組織，在講到哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候需要進(jìn)行怎樣的提問，在學(xué)生有了回答的時(shí)候應(yīng)該如何去總結(jié)等等，讓所有的教學(xué)都在一個(gè)可控的范圍內(nèi)進(jìn)行，讓老師的課前反思做到有的放矢。

二、采取有效教學(xué)措施，做好課中反思

如果說課前的反思是一個(gè)準(zhǔn)備工作，那么課中的反思就是一個(gè)具體實(shí)施的工作，而課中的反思往往會(huì)直接對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。所以在高中生物的教學(xué)中，老師要針對(duì)教學(xué)的內(nèi)容以及自身的一些教學(xué)行為等做好課中的反思。一般來講，課中的反思主要包括下面的幾點(diǎn)：

（一）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的反思

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的反思，也就是對(duì)學(xué)生所要學(xué)的東西的反思。一般來講，在高中生物的教學(xué)中，為了能夠調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，會(huì)在課程學(xué)習(xí)的時(shí)候先用問題的方式引進(jìn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生通過問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決慢慢地理解所學(xué)的內(nèi)容。比如，在學(xué)習(xí)有關(guān)呼吸作用的知識(shí)時(shí)，老師可以先圍繞動(dòng)物、植物等的生長進(jìn)行有關(guān)呼吸問題的提問，讓學(xué)生明白什么是有氧呼吸，什么是無氧呼吸等等。

（二）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的反思

高中生物的教學(xué)重點(diǎn)其實(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，因?yàn)橹挥挟?dāng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提高了，學(xué)生的生物知識(shí)水平也才會(huì)得到提高。比如，在進(jìn)行有些生物實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，老師可以專門設(shè)置一些遺漏掉，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，從而思考著解決。比如在進(jìn)行葉綠體色素的提取實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)發(fā)現(xiàn)用于實(shí)驗(yàn)的菠菜的毛細(xì)吸管很容易被劃破，這時(shí)候他們會(huì)思考能不能換成其它的蔬菜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或者是換個(gè)工具等。

（三）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情感的反思

生物跟自然、社會(huì)等聯(lián)系緊密，是一種自然科學(xué)。所以在學(xué)習(xí)的過程中很多時(shí)候都會(huì)涉及到情感的交流。而在高中生物的教學(xué)中，老師也要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情感的反思，讓學(xué)生在生物的學(xué)習(xí)中樹立正確的環(huán)境觀以及生態(tài)觀。當(dāng)然在課堂教學(xué)中，老師也要對(duì)學(xué)生的情緒反應(yīng)做個(gè)良好的掌控，對(duì)于憂郁沉重的部分要盡可能的避免，讓學(xué)生在一種輕松的環(huán)境中學(xué)習(xí)。比如，在講到人與自然資源之間的關(guān)系的時(shí)候，老師可以用輕松的語調(diào)講述以前大自然眉毛的風(fēng)景，然后再過渡到現(xiàn)今的社會(huì)，讓學(xué)生在情緒的變化中感知生物學(xué)習(xí)，讓他們懂得可持續(xù)發(fā)展道路的重要性。

三、完善課后反思，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教學(xué)

在高中生物的教學(xué)中，老師除了要做好課前的反思以及課中反思之外，還要做好課后的反思，因?yàn)檎n后的反思往往是對(duì)自己教學(xué)效果的一個(gè)評(píng)估，也是老師對(duì)于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。一般來講，在課后的反思中主要包括下面的幾個(gè)方面：

（一）總結(jié)課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

在高中生物的教學(xué)中，課堂教學(xué)難免會(huì)有一些地方被遺漏，也難免會(huì)出現(xiàn)一些問題。所以這就讓課后的反思變得更加重要。所以，老師應(yīng)該在課后要做好經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。例如在學(xué)習(xí)“生物的個(gè)體發(fā)育”這一概念時(shí)，學(xué)生好像都掌握了，但是有些學(xué)生卻將“生物個(gè)體發(fā)育”和“生物個(gè)體的生長”兩個(gè)概念混淆了，其實(shí)，個(gè)體生長和發(fā)育是兩個(gè)既有聯(lián)系，卻存在著本質(zhì)區(qū)別的兩個(gè)概念，個(gè)體生長主要是指細(xì)胞數(shù)目的增多和體積的增大，而個(gè)體的發(fā)育則指的是生物體的發(fā)展過程。

（二）記錄成功之處

生物中個(gè)體的概念范文第2篇

關(guān)鍵詞： 聯(lián)系 發(fā)展 生物概念 遺傳復(fù)習(xí)

1.生物概念教學(xué)存在的主要問題

自新課改以來，概念教學(xué)日益受到重視。特別在高中生物教學(xué)中，生物概念是生物知識(shí)體系的基礎(chǔ)，是理解基本理論和掌握基本技能的基石。但在實(shí)際一線教學(xué)中，許多教師并不重視概念教學(xué)，遇到概念教學(xué)就覺得“難教，沒用，沒意思”，于是走走過場：既沒有在概念的背景上下工夫，也不讓學(xué)生經(jīng)歷概念的生成過程，以簡單的解題教學(xué)代替概念教學(xué)。

為什么會(huì)出現(xiàn)這些問題呢？筆者認(rèn)為主要原因在于教師，對(duì)生物概念的教學(xué)功能理解不到位，認(rèn)為教書就是為了解題，考試考高分，而不是為了學(xué)生認(rèn)知水平及能力的提升。實(shí)際上，現(xiàn)在高考命題者考查學(xué)生能力的意識(shí)大大提高，不再停留在以前的考查“條件反射式”死板解題，一些富有新意的精彩題目幾乎年年都有，比如2011年浙江高考考查“存活曲線”，其實(shí)題目不是很難，學(xué)生卻普遍覺得難，癥結(jié)在于對(duì)“存活曲線”這個(gè)概念理解不到位。

2013年5月，紹興縣高中生物“教學(xué)內(nèi)容的理解和把握，進(jìn)行有效復(fù)習(xí)”主題研修活動(dòng)在柯橋中學(xué)展開，活動(dòng)之一是大家一起探討如何進(jìn)行有效復(fù)習(xí)，其中教研員錢老師以大量的篇幅談了概念教學(xué)這個(gè)問題，大力倡導(dǎo)核心概念的教學(xué)要做到“不惜時(shí)，不惜力”，應(yīng)把教學(xué)重點(diǎn)落在對(duì)生物核心概念的理解和運(yùn)用上，從而真正做到“教書育人”。接著，作為活動(dòng)的另一項(xiàng)內(nèi)容，筆者以“生物遺傳復(fù)習(xí)”為題上了一堂觀摩課，是對(duì)生物核心概念教學(xué)進(jìn)行突破的一次嘗試，下面結(jié)合課前和課后一些思考，在此與廣大教師交流。

2.課題設(shè)計(jì)：用聯(lián)系和發(fā)展的眼光看生物的概念

許多老師在設(shè)計(jì)本堂課時(shí)，往往會(huì)按照教材的編排，逐一對(duì)生物遺傳學(xué)各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，并安排一些練習(xí)進(jìn)行回顧和鞏固。這樣的做法，積極的因素當(dāng)然很多，但是回頭想想，這樣做對(duì)學(xué)生理解遺傳學(xué)方面的許多概念并沒有太大幫助，不是解決問題的關(guān)鍵，那么關(guān)鍵在哪里呢？筆者認(rèn)為遺傳學(xué)許多概念和知識(shí)點(diǎn)都存在緊密聯(lián)系，如何把這些概念知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，給學(xué)生一個(gè)整體的框架，從中找出各部分之間的聯(lián)系，并積極地進(jìn)行發(fā)展，這就是問題的關(guān)鍵，需要我們用聯(lián)系和發(fā)展的眼光看待，這是本節(jié)課教學(xué)的指導(dǎo)思想。

2.1什么叫聯(lián)系和發(fā)展？如何聯(lián)系？如何發(fā)展？

生物概念教學(xué)貫穿整個(gè)生物學(xué)教學(xué)的始終。在學(xué)習(xí)生物學(xué)一些概念時(shí)，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生找出這些概念的聯(lián)系。如何找出概念之間的聯(lián)系呢？首先，可以對(duì)幾個(gè)概念進(jìn)行比較，找出異同點(diǎn)，獲得對(duì)這些概念的新的理解，從而找出相互之間的聯(lián)系。例如復(fù)習(xí)遺傳學(xué)上DNA復(fù)制和DNA轉(zhuǎn)錄這兩個(gè)概念時(shí)，將兩者的區(qū)別一一羅列出來，進(jìn)行不同層次的比較，加深理解。其次，準(zhǔn)確地揭示生物概念的內(nèi)涵[1]，尋找相互之間的聯(lián)系。如在學(xué)習(xí)單倍體、二倍體和多倍體概念時(shí)，若我們緊緊抓住這些概念的內(nèi)涵：單倍體是由配子發(fā)育而來的個(gè)體，而二倍體和多倍體是由受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，清楚了這些概念的內(nèi)涵，相互之間的聯(lián)系也就明晰。

如何發(fā)展呢？筆者認(rèn)為，“發(fā)展”就是對(duì)概念認(rèn)識(shí)的鞏固和深化[2]，在生物學(xué)概念形成后，還必須在實(shí)踐中應(yīng)用，否則不能得到鞏固；有些概念，如新陳代謝、基因、生物圈等，其內(nèi)涵往往很豐富，不可能一次或在一個(gè)階段完全加以揭示。因此，必須有意識(shí)、有步驟地安排教學(xué)，使得學(xué)生逐步深入全面地掌握和理解，如細(xì)胞的分化，高二學(xué)生理解起來有一定的難度，因此，在以后的學(xué)習(xí)中，如在學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)和胚胎發(fā)育等內(nèi)容時(shí)，教師要有意識(shí)地鞏固和強(qiáng)化這一概念，使得學(xué)生加深對(duì)它的理解。

2.2一個(gè)新穎巧妙的課堂設(shè)計(jì)思路。

基于以上兩點(diǎn)分析，筆者結(jié)合自身思考及查閱資料，設(shè)計(jì)了一個(gè)新穎巧妙的、問題串形式的課堂設(shè)計(jì)思路。

教師先引導(dǎo)學(xué)生思考：“高中生物遺傳學(xué)上常用的實(shí)驗(yàn)材料有哪些？”

（學(xué)生根據(jù)自己的認(rèn)知水平回答：“豌豆、果蠅和玉米”等，從而引出本堂課內(nèi)容的載體——果蠅。）

教師：果蠅作為遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)材料有哪些優(yōu)點(diǎn)？

（學(xué)生回答：細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)少，便于觀察，繁殖能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)，相對(duì)性狀明顯等。教師總結(jié)，順勢指出既然有這么多優(yōu)點(diǎn)，接下來我們就來進(jìn)行果蠅遺傳學(xué)的研究，從而切入本堂課主題。）

教師：現(xiàn)取果蠅細(xì)胞的1個(gè)DNA，研究其分子結(jié)構(gòu)：DNA分子基本單位？DNA分子由兩條長鏈的位置關(guān)系？DNA分子的骨架部分？每條鏈的構(gòu)成？

（學(xué)生翻書尋找答案，回顧相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，教師板書下來。）

教師：再取果蠅一個(gè)體細(xì)胞研究DNA半保留復(fù)制：將此體細(xì)胞放入15N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，在第一次細(xì)胞分裂中期，取其中1條染色體檢測放射性，發(fā)現(xiàn)有幾條染色單體有放射性？任取其中1條單體中的DNA進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)幾條鏈有放射性？

（學(xué)生思考問題，教師先引導(dǎo)學(xué)生回顧什么叫DNA復(fù)制？DNA復(fù)制的時(shí)間、過程、條件和特點(diǎn)？通過相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的回顧，以及上述問題的思考，教師再用板書展示，從而學(xué)生對(duì)半保留復(fù)制這一重要概念有較深的理解，更為重要的是把DNA半保留復(fù)制和染色體復(fù)制這兩個(gè)遺傳學(xué)上的核心概念聯(lián)系起來，有效彌補(bǔ)了新課時(shí)理解片面的不足。）

教師：研究生物體遺傳時(shí)，往往先要弄清楚它的染色體：果蠅細(xì)胞中染色體的構(gòu)成？果蠅體細(xì)胞中有幾對(duì)同源染色體？

（大部分學(xué)生都能較好地回答這些問題，教師展示果蠅染色體組型圖，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，從而較好地引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)入到染色體。）

教師：假如我們?nèi)?對(duì)染色體（如下圖），思考：基因分離定律的實(shí)質(zhì)？

（通過這一設(shè)問，把學(xué)生思維由基因和染色體轉(zhuǎn)入高中生物中重要的核心概念——遺傳定律。遺傳定律是高考生物考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，在高中生物中占據(jù)顯著地位，學(xué)生對(duì)其理解、掌握和運(yùn)用較為困難，究其原因：對(duì)這一概念缺乏真正的認(rèn)識(shí)。因此，教師要從基因和染色體角度引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)遺傳定律的實(shí)質(zhì)，找出概念之間的聯(lián)系，重新構(gòu)建對(duì)這一核心概念的認(rèn)識(shí)。）

教師：假如用長翅、殘翅果蠅來驗(yàn)證分離定律，應(yīng)選擇怎樣基因型的個(gè)體進(jìn)行測交？出現(xiàn)怎樣的結(jié)果，則證明分離定律成立？

（這一設(shè)問目的是對(duì)遺傳定律這一概念的發(fā)展，學(xué)生知道了遺傳定理的實(shí)質(zhì)后，只是正面對(duì)這一概念的認(rèn)識(shí)，為了加深對(duì)遺傳定律的理解，必須以概念實(shí)質(zhì)為基礎(chǔ)，多角度地對(duì)遺傳定律進(jìn)行解剖，而通過思考遺傳定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生加深對(duì)這一概念的理解。）

教師：為了研究果蠅灰身與黑身（顯性基因用B表示，隱性基因用b表示）；直毛與分叉毛（顯性基因用F表示，隱性基因用f表示）這兩對(duì)性狀的遺傳方式，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：

問題1：甲組的正交與反交結(jié)果相同，則控制黑身的基因位于什么染色體上？

問題2：乙組的正交與反交結(jié)果不相同，分別寫出乙組正交與反交兩親本的基因型正交： ；反交： 。

（學(xué)習(xí)概念，是為了運(yùn)用概念進(jìn)行思維，運(yùn)用概念解決問題，從而形成技能，這就要求教師對(duì)重要概念進(jìn)行“輻射”。上述幾個(gè)問題是對(duì)遺傳定律的進(jìn)一步深化，要求學(xué)生去思考同樣遵循遺傳定律，常染色體上和性染色體上遺傳的區(qū)別，體現(xiàn)運(yùn)用遺產(chǎn)定律解決實(shí)際問題是對(duì)所學(xué)概念的應(yīng)用。實(shí)際上，學(xué)習(xí)概念的主要目的是應(yīng)用概念，教師通過對(duì)概念的發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生利用概念分析問題和解決問題的能力。）

2.3教學(xué)反思。

遺傳這部分內(nèi)容，概念多且較難理解，學(xué)生學(xué)習(xí)后不能形成完整且清晰的知識(shí)體系，如何將這些概念有機(jī)整合起來，促使學(xué)生形成完整的知識(shí)輪廓，尋找概念之間聯(lián)系，加深對(duì)各概念的理解，是這節(jié)復(fù)習(xí)課需要解決的問題。筆者以遺傳學(xué)常用實(shí)驗(yàn)材料——果蠅為載體，緊緊抓住從DNA到染色體，再過渡到遺傳規(guī)律這條主線，將遺傳學(xué)各重要概念一一串聯(lián)起來。且以一個(gè)個(gè)問題為引導(dǎo)，把握遺傳學(xué)各概念的實(shí)質(zhì)，認(rèn)清各概念之間的聯(lián)系，掌握概念的發(fā)展，即靈活運(yùn)用各概念。筆者認(rèn)為不能將概念簡單灌輸給學(xué)生，而要引導(dǎo)學(xué)生積極探索，用聯(lián)系和發(fā)展的眼光認(rèn)識(shí)概念，掌握概念和運(yùn)用概念。

3.概念教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義

對(duì)于新課程，就廣大一線教師而言是很“矛盾”的，既要貫徹新課程的理念，又面臨高考甚至平時(shí)期末統(tǒng)考的壓力，筆者認(rèn)為這樣的矛盾是可以找到契合點(diǎn)的，其實(shí)機(jī)械的題海訓(xùn)練與優(yōu)異的考試成績不一定呈正相關(guān)，至少是以犧牲學(xué)生的大量時(shí)間和精力為代價(jià)的，并不可取。其中，把握概念教學(xué)就是解決上述矛盾的一種有效手段，因?yàn)樯锔拍罡叨饶Y(jié)生物學(xué)家的思維，是認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)規(guī)律的思想精華。通過概念教學(xué)，找出概念之間的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)并理解各概念的發(fā)展，有效提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生的思維能力和知識(shí)遷移能力，同時(shí)促進(jìn)教師對(duì)教材的理解和把握，提高教學(xué)水平，真正做到“輕負(fù)高質(zhì)，有效教學(xué)”。

參考文獻(xiàn)：

生物中個(gè)體的概念范文第3篇

的改變而引起的變異（2）種類：①缺失：染色體 缺失引起的變異②重復(fù)：染色體中

某一片段引起的變異③易位：染色體的某一片段移接到另一條

上引起的變異④倒位：染色體中某一片段

引起的變異 （3）結(jié)果：使排列在染色體上的基因或 發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異（4）舉例：貓叫綜合征，是由于人的第5號(hào)染色體部分引起的遺傳病.2.染色體數(shù)目的變異（1）概念：由

而引起的變異（2）類型：①細(xì)胞內(nèi)

的增加或減少②細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目以

的形式成倍增加或減少.（3）結(jié)果：使基因的數(shù)量增加或減少（4）舉例：三倍體無子西瓜等.3.與染色體數(shù)目變異有關(guān)的概念（1）染色體組：細(xì)胞中的一組染色體，它們?cè)诤蜕细鞑幌嗤?，攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息.（2）二倍體：由 發(fā)育而成，體細(xì)胞中含有 染色體組，包括幾乎全部動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物.（3）多倍體：①概念：由發(fā)育而來，體細(xì)胞中含或染色體組的個(gè)體.其中，體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組的叫做，含有四個(gè)染色體組的叫做.例如，

是三倍體，

是四倍體. ②分布：在

中常見，在

中極少見.③特點(diǎn)：與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖稈

，葉片、果實(shí)和種子都

，

等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富.（4）單倍體：①概念：由

發(fā)育而來，染色體數(shù)和染色體組數(shù)是正常體細(xì)胞的一半，即體細(xì)胞中含有染色體數(shù)目的個(gè)體.②特點(diǎn)：與正常植株相比，植株長得

，且.4.低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)原理：低溫抑制

的形成，以致影響

被拉向兩極，細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是染色體數(shù)目改變.（2）方法步驟：洋蔥根尖培養(yǎng)固定制作裝片（解離

制片）觀察.（3）試劑及用途：①卡諾氏液： ②改良苯酚品紅染液：③解離液[15%的鹽酸和95%的酒精混合液（1∶1）]：[預(yù)習(xí)反饋]1.發(fā)生在兩條同源染色體之間和非同源染色體之間的互換產(chǎn)生的變異類型相同嗎？2.人工誘導(dǎo)多倍體目前最常用而且最有效的方法是什么？ 無子西瓜和無子番茄哪一種變異可以遺傳？3. 秋水仙素作為一種植物堿可以誘發(fā)基因突變和染色體變異，它分別作用在細(xì)胞分裂的什么時(shí)期？ 4.原核生物中可遺傳變異的來源是什么？二、重難點(diǎn)整合1.三種可遺傳變異的比較基因重組基因突變?nèi)旧w變異概念因基因的重新組合而發(fā)生的變異基因結(jié)構(gòu)的改變，包括DNA堿基對(duì)的增添、缺失和替換染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目變化而引起的變異類型①非同源染色體的非等位基因自由組合②同源染色體上的非姐妹染色單體之間交叉互換①自然狀態(tài)下發(fā)生的-自然突變②人為條件下發(fā)生的-誘發(fā)突變①染色體結(jié)構(gòu)變異②染色體數(shù)目變異適用范圍真核生物進(jìn)行有性生殖產(chǎn)生配子時(shí)在核遺傳中發(fā)生任何生物均可發(fā)生（包括原核、真核生物及非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物）真核生物核遺傳中發(fā)生產(chǎn)生結(jié)果只改變基因型，未改變基因的結(jié)構(gòu)，既無“質(zhì)”的變化，也無“量”的變化產(chǎn)生新的基因，發(fā)生基因“種類”的改變或“質(zhì)”的改變，但量未變可引起基因“數(shù)量”上的變化意義形成多樣性的重要原因，對(duì)生物進(jìn)化有十分重要的意義生物變異的根本來源，提供生物進(jìn)化的原始材料對(duì)生物進(jìn)化有一定意義育種應(yīng)用雜交育種誘變育種單倍體、多倍體育種思考1基因突變和染色體變異哪一種可以用顯微鏡直接觀察到？2.染色體組和染色體組數(shù)目的判斷（1）一個(gè)染色體組中所含染色體的特點(diǎn)①不含同源染色體②染色體形態(tài)大小和功能各不相同③含有控制一種生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)（2）確定某生物體細(xì)胞中染色體組數(shù)目的方法 ①細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，含有幾個(gè)染色體組.如圖1細(xì)胞中相同的染色體有4條，此細(xì)胞中有4個(gè)染色體組.②根據(jù)基因型來判斷.在細(xì)胞或生物體的基因型中，控制同一相對(duì)性狀的基因出現(xiàn)幾次，則有幾個(gè)染色體組，如基因型為AaaBBb的細(xì)胞或生物體含有3個(gè)染色體組.也可以記作：同一個(gè)字母不分大小，重復(fù)出現(xiàn)幾次，就是幾個(gè)染色體組.控制同一相對(duì)性狀的基因位于同源染色體上，所以有幾個(gè)等位基因就意味著有幾條同源染色體.③根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算.染色體組的數(shù)目=染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù).例如，果蠅體細(xì)胞中有8條染色體，分為4種形態(tài)，則染色體組的數(shù)目為2個(gè).思考2染色體組與基因組有沒有區(qū)別？3.二倍體、多倍體與單倍體（1）二倍體、多倍體與單倍體的比較二倍體多倍體單倍體概念體細(xì)胞中含2個(gè)染色體組的個(gè)體體細(xì)胞中含3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的個(gè)體體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)的個(gè)體染色體組2個(gè)3個(gè)或者3個(gè)以上1至多個(gè)發(fā)育起點(diǎn)受精卵受精卵配子自然成因正常有性生殖未減數(shù)的配子受精；合子染色體數(shù)目加倍單性生殖（孤雌生殖或孤雄生殖）植物特點(diǎn)正常果實(shí)、種子較大，生長發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低植株弱小，高度不育舉例幾乎全部動(dòng)物，過半數(shù)植物香蕉、普通小麥玉米、小麥的單倍體（2）二倍體、多倍體與單倍體的判斷單倍體與二倍體、多倍體是兩個(gè)概念系統(tǒng)，主要區(qū)別在于是由什么發(fā)育而來，由合子（受精卵）發(fā)育而來的個(gè)體，細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組，就叫幾倍體；而由配子直接發(fā)育而來的，不管含有幾個(gè)染色體組，都只能叫單倍體，單倍體的概念與染色體組無關(guān).思考3一倍體與單倍體有什么區(qū)別？思考4如果是四倍體、六倍體物種形成的單倍體，其體細(xì)胞中就含有兩個(gè)或三個(gè)染色體組，我們可以稱它為二倍體或三倍體嗎？思考5若要研究AaBb雜合子中基因的性質(zhì)及作用，可用其單倍體為材料有什么優(yōu)點(diǎn)？4.三倍體無子西瓜的培育過程圖示思考6第一年結(jié)的西瓜是幾倍體？里面的種子是幾倍體？思考7第二年結(jié)的西瓜是幾倍體？有沒有種子？思考8第二年提供二倍體普通西瓜的花粉作用是什么？5.單倍體育種與多倍體育種的比較單倍體育種多倍體育種原理染色體數(shù)目以染色體組數(shù)目成倍減少，然后再加倍從而獲得純種染色體數(shù)目以染色體組形式成倍增加方法花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子或幼苗優(yōu)點(diǎn)明顯縮短育種年限器官大，營養(yǎng)成分含量高，產(chǎn)量增加缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合適用于植物，動(dòng)物難以展開.多倍體植物生長周期延長，結(jié)實(shí)率降低三、典型例題例1（單選）在細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)了甲、乙2種變異，圖2甲中英文字母表示染色體片段.下列有關(guān)敘述正確的是 ①甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，增加了生物變異的多樣性②乙圖中出現(xiàn)的這種變異屬于染色體變異③甲、乙兩圖中的變化只會(huì)出現(xiàn)在有絲分裂中④甲、乙兩圖中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗(yàn)A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④解析甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，即倒位，增加了生物變異的多樣性；乙圖中發(fā)生的是著絲點(diǎn)分裂時(shí)，兩條姐妹染色單體移向了一極，屬于染色體數(shù)目變異中的個(gè)別染色體數(shù)目的變異；只要有染色體的生物，細(xì)胞分裂（有絲分裂和減數(shù)分裂）過程中就可能發(fā)生染色體變異；染色體變異可以用顯微鏡觀察.故選C.例2圖3為普通小麥的形成過程示意圖.請(qǐng)根據(jù)圖示材料分析并回答以下問題：（1）二倍體的一粒小麥和二倍體的山羊草雜交產(chǎn)生甲.甲的體細(xì)胞中含有

個(gè)染色體組.由于甲的體細(xì)胞中無

，所以甲不育.（2）自然界中不育的甲成為可育的丙的原因可能是

.（3）從圖示過程看，自然界形成普通小麥的遺傳學(xué)原理主要是

.解析普通小麥的形成過程是：一粒小麥與一種山羊草雜交，形成的下一代是異源二倍體，是不育的，但由于低溫等自然惡劣條件的影響，一些植株染色體加倍了，形成了四倍體的小麥，也就可育了，也就是二粒小麥；二粒小麥與另一種山羊草雜交，下一代是三倍體，也是不育的，但由于低溫等自然惡劣條件的影響，染色體加倍了，就形成了6個(gè)染色體組的小麥，也就是今天的普通小麥.答案：（1）2 同源染色體 （2）低溫等自然惡劣條件的影響使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍 （3）染色體變異四、課堂練習(xí)1.下列各細(xì)胞中，只含有1個(gè)染色體組的是（）.A. 果蠅的體細(xì)胞

B. 人的卵細(xì)胞C. 單倍體普通小麥的體細(xì)胞

D. 普通小麥的體細(xì)胞2.下列有關(guān)單倍體的敘述中正確的是（）.A.未經(jīng)受精的卵細(xì)胞發(fā)育成的植物個(gè)體一定是單倍體 B. 含有兩個(gè)染色體組的生物體，一定不是單倍體 C.單倍體一定含有一個(gè)染色體組 D.含有奇數(shù)染色體組的個(gè)體一定是單倍體3.馬的體細(xì)胞中有兩個(gè)染色體組，染色體數(shù)目為64條；驢的體細(xì)胞中也有兩個(gè)染色體組，染色體數(shù)目為62條.馬與驢雜交所生的后代"騾"體細(xì)胞中染色體組數(shù)和染色體數(shù)目分別是（）.A.兩個(gè)染色體組、63條染色體

B.四個(gè)染色體組、63條染色體C.兩個(gè)染色體組、64條染色體

D.四個(gè)染色體組、64條染色體4.把成年三倍體鯽魚的腎臟細(xì)胞核移植到二倍體鯉魚的去核卵細(xì)胞中，培育出了克隆魚.該克隆魚是（）.A.是二倍體魚

B.是有性生殖的產(chǎn)物 C.高度不育

D.性狀與三倍體鯽魚完全相同5.在培育三倍體無子西瓜過程中，收獲三倍體種子是在（）.A.第一年、二倍體母本上

B.第一年、四倍體母本上C.第二年、三倍體母本上

D.第二年、二倍體母本上6.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用人工誘導(dǎo)多倍體育種的方法來提高農(nóng)作物產(chǎn)量，在下列四組農(nóng)作物中采用多倍體育種最有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的是（）.A.玉米和高粱

B .水稻和棉花

生物中個(gè)體的概念范文第4篇

關(guān)鍵詞：概念；關(guān)鍵屬性；辨析

概念是判斷和推理的起點(diǎn)，所以，概念教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力起著至關(guān)重要的作用。新課程非常重視概念教學(xué)，但是近年來高考評(píng)卷的反饋表明：基本概念不清是考生失分的重要原因之一，因此，有效的概念教學(xué)是教師努力的一個(gè)方向。概念是“通過使用抽象化的方式從一群事物中提取出來的反映其共同特性的思維單位”。由于概念的抽象性和概括性，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在種種困難，因此合理選擇生物概念教學(xué)的切入點(diǎn)是一個(gè)值得探討的重要課題。筆者通過幾年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)從以下幾個(gè)方面著手，效果較好。

一、以實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)引出概念，有助于學(xué)生對(duì)概念關(guān)鍵屬性的把握

百聞不如一見，百見不如親手做一遍。從本質(zhì)上說，很多生物概念都是人類在長期的實(shí)踐中逐步形成和發(fā)展起來的。它既是人類抽象思維的產(chǎn)物，更是人類大量觀察、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。因此，以生物觀察、實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，深入分析不同生物現(xiàn)象的特征、不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)差異，從中提煉出生物概念，既有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ然炯寄?，又有利于使抽象的生物概念變得具體化、形象化，進(jìn)而從根本上理解概念的關(guān)鍵屬性。例如，學(xué)生對(duì)擴(kuò)散這個(gè)概念很容易掌握，但是對(duì)于滲透作用，由于比較專業(yè)、微觀，平常很少在生活中接觸到，學(xué)生把握起來就比較困難。

我在新授課時(shí)，先讓學(xué)生分三組做不同的滲透試驗(yàn)，滲透裝置如右圖，A組的滲透裝置半透膜兩側(cè)均為30%的蔗糖溶液；B組燒杯中是蒸餾水，倒置漏斗內(nèi)是30%的蔗糖溶液；C組將半透膜換成麻布，其他同B組。三組滲透裝置開始時(shí)漏斗內(nèi)和燒杯中的液面均是相平的，經(jīng)過一定時(shí)間后，通過觀察三組裝置倒置漏斗內(nèi)液面的變化，引導(dǎo)學(xué)生分析滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件。由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，并且學(xué)生親身參與，感受深刻，因此興趣高，討論激烈。稍加點(diǎn)撥，學(xué)生就自然能分清A組液面不上升，B組液面上升的原因是B組半透膜兩側(cè)存在濃度差，C組液面不變，是因?yàn)槿鄙侔胪改?。再總結(jié)得出滲透作用發(fā)生的兩個(gè)條件是濃度差和半透膜，水到渠成。

二、以常見的生活現(xiàn)象為切入點(diǎn)喚醒學(xué)生的體驗(yàn)，有助于相似概念的辨析

中學(xué)生在平時(shí)生活中積累了大量的生活經(jīng)驗(yàn)，但是往往是熟視無睹，缺少進(jìn)一步思考；但這些生活經(jīng)驗(yàn)卻可以成為不可多得的“生物教育資源”。教師可以以此為切入點(diǎn)，通過對(duì)生活中的各類生物現(xiàn)象進(jìn)行分析，和學(xué)生一起提煉出各類生物現(xiàn)象的共性，進(jìn)而建立起不同的概念，既使學(xué)生有新奇感，又能使學(xué)生深入掌握不同概念的本質(zhì)差異。例如，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)了擴(kuò)散、易化擴(kuò)散后，教師可引入以下生活現(xiàn)象“海帶是補(bǔ)碘的好食物，海水中碘的含量為0.06%，一般干海帶中含碘量達(dá)0.3%～0.5%，有的高達(dá)1%，約比海水中的碘濃度提高了10萬倍！這是易化擴(kuò)散嗎？”當(dāng)學(xué)生從中分析碘的運(yùn)輸方向是逆濃度進(jìn)行，與易化擴(kuò)散矛盾。教師再提問“逆濃度梯度如人從空曠的地方擠入人群中，順濃度梯度則正好相反，兩者有何區(qū)別？”學(xué)生答：“前者更吃力?！庇纱说贸觯耗鏉舛冗\(yùn)輸要消耗能量，但有助于細(xì)胞主動(dòng)積累營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物，這樣學(xué)生就能輕易區(qū)分主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和易化擴(kuò)散。再如，學(xué)習(xí)生長激素時(shí)，可以利用現(xiàn)在熱門的話題，吃了施用生長素的水果能否引起人的快速增長，提出問題，從生長素的作用、本質(zhì)、產(chǎn)生部位，再延伸到生長激素的作用、本質(zhì)、產(chǎn)生部位，幫助學(xué)生掌握生長素和生長激素的本質(zhì)區(qū)別。

三、以學(xué)生易產(chǎn)生錯(cuò)覺的前概念為切入點(diǎn)，通過糾正概念幫助學(xué)生深入理解概念

由于生物學(xué)中的一些專用術(shù)語在社會(huì)生活中經(jīng)常出現(xiàn)，因此很多學(xué)生潛意識(shí)里將一些社會(huì)學(xué)的意義代替概念的生物學(xué)含義，產(chǎn)生各種各樣的錯(cuò)覺。因此，教師可以“將錯(cuò)就錯(cuò)”，以學(xué)生易產(chǎn)生錯(cuò)覺的前概念為切入點(diǎn)，“撥亂反正”地進(jìn)行生物概念教學(xué)，糾正錯(cuò)誤的前概念，確立正確概念。例如，“進(jìn)化”在學(xué)生的印象中是指生物個(gè)體發(fā)生了變化；而實(shí)際上在生物學(xué)中“進(jìn)化”的單位是種群，進(jìn)化的標(biāo)準(zhǔn)是“種群基因頻率的改變”，只有將這個(gè)錯(cuò)誤印象改變過來，學(xué)生才會(huì)理解下面這道題目“豌豆種群中基因型AA占20%，Aa占30%，aa占50%，當(dāng)該種群連續(xù)自交多代后，純合體比例升高，雜合體比例下降，但該種群沒有進(jìn)化?！逼湓蚴腔蝾l率不變。再比如，當(dāng)學(xué)生學(xué)了二倍體、三倍體、四倍體后，教師可以適時(shí)拋出“單倍體”的概念，學(xué)生很容易把“單”當(dāng)作“一”來理解，這時(shí)教師可以“將錯(cuò)就錯(cuò)”，順著學(xué)生的思路，用一些常規(guī)例子來引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，比如“小麥的單倍體有三個(gè)染色體組”，匡正學(xué)生的錯(cuò)誤理解，指明單倍體的“單”是“單性繁殖”的意思。只要是未受精的配子發(fā)育成的個(gè)體統(tǒng)稱單倍體，因此單倍體也可以含有多個(gè)染色體組。

四、以生物學(xué)史為切入點(diǎn)，有助于學(xué)生沿著知識(shí)發(fā)生、形成的軌跡理解概念

生物概念是隨著人類生物知識(shí)的增加和生物研究的深入而不斷變化和發(fā)展的。因此，教師以生物學(xué)史為切入點(diǎn)，既有利于使學(xué)生掌握生物學(xué)科的發(fā)展史，又有利于剝繭抽絲，層層推進(jìn)，幫助學(xué)生沿著知識(shí)發(fā)生、形成的一般過程逐漸形成生物概念。例如，“酶”的教學(xué)，可從酶的發(fā)現(xiàn)史入手：

發(fā)現(xiàn)史1：1836年，德國科學(xué)家施旺從胃液中提取酶，酶可以在細(xì)胞外起作用。

發(fā)現(xiàn)史2：1926年，美國科學(xué)家薩姆鈉提取出脲酶的結(jié)晶，并通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)脲酶是一種蛋白質(zhì)。

發(fā)現(xiàn)史3：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)，形成了酶的初步定義。人們認(rèn)為酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

發(fā)現(xiàn)史4：20世紀(jì)80年代，美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用，即酶也可以是RNA。

最后得出“酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化能力的有機(jī)物”。酶的本質(zhì)：有機(jī)物（絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA）；來源：活細(xì)胞；作用場所：細(xì)胞內(nèi)外。

總之，教學(xué)有法，教無定法，貴在得法，教師可以根據(jù)不同概念的關(guān)鍵屬性、學(xué)習(xí)難點(diǎn)，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，利用自己的智慧，合理選擇切入點(diǎn)，突破概念教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生建立專業(yè)的、正確的生物概念。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡玉華.對(duì)生物學(xué)核心概念及其內(nèi)涵的研究[J].生物學(xué)通報(bào)，2011（10）：33-36.

生物中個(gè)體的概念范文第5篇

關(guān)鍵詞:中草藥生物轉(zhuǎn)化工程;微生物工程;酶工程;生物中藥

中圖分類號(hào):R932文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-2197(2009)06-0001-04

隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的逐步推行,中醫(yī)藥發(fā)展正迎來新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。中國科學(xué)院院士王夔在為《中藥成分代謝分析》作序時(shí)指出:“近年來中藥現(xiàn)代化研究基本上是以產(chǎn)品為目標(biāo),以新中藥制劑開發(fā)為目的。開發(fā)有余,而研究不足。實(shí)際上,中藥現(xiàn)代化的根本是中藥學(xué)現(xiàn)代化。中藥產(chǎn)品的現(xiàn)代化可以栽培現(xiàn)代化、質(zhì)檢和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化、工藝現(xiàn)代化等等方面下功夫,執(zhí)行GAP、GLP、GEP、GMP、GCP等標(biāo)準(zhǔn)。但是,即使如此開發(fā)的中成藥仍然在世界藥學(xué)中不能占有舉足輕重的地位;接受這些產(chǎn)品的絕大多數(shù)是華人。我們必須強(qiáng)調(diào)中藥的現(xiàn)代化要以中藥學(xué)現(xiàn)代化為基礎(chǔ);也就是中藥學(xué)要用世界自然科學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)能夠接受的概念和理論來闡述。”[1]要中醫(yī)藥現(xiàn)代化,首先是中醫(yī)藥理論的現(xiàn)代化,再是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。筆者認(rèn)為,在探索中國古典哲學(xué)、中醫(yī)藥理論、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)方法論、現(xiàn)代人體生命科學(xué)理論等相互結(jié)合的基礎(chǔ)上,推動(dòng)中醫(yī)理論的科學(xué)化、現(xiàn)代化,并在現(xiàn)代中醫(yī)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行中藥現(xiàn)代化研究及其創(chuàng)新的研發(fā)[2]。

在總結(jié)古今傳統(tǒng)中藥和方劑中涉及生物轉(zhuǎn)化原理的基礎(chǔ)上,從中藥成分代謝分析中探析,結(jié)合化學(xué)成分組學(xué)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、糖生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、藥物設(shè)計(jì)學(xué)、高通量篩選技術(shù)等現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù),運(yùn)用生物轉(zhuǎn)化技術(shù),尤其是運(yùn)用體外生物轉(zhuǎn)化技術(shù)改善中藥制劑的療效與個(gè)體差異,提出了新的中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)工程――中草藥生物轉(zhuǎn)化工程,以及相應(yīng)的創(chuàng)新中藥――生物中藥。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程是將酶工程、微生物工程、代謝工程、基因工程、糖生物工程、藥物設(shè)計(jì)工程、生物信息學(xué)等現(xiàn)代生物工程技術(shù)合理運(yùn)用到中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中,合理繼承傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論,對(duì)中醫(yī)藥進(jìn)行創(chuàng)新與傳承,并開發(fā)出相應(yīng)的生物中藥。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的兩個(gè)主要研究內(nèi)容:微生物轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥、酶法轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥。

1 微生物轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥

1.1 微生物發(fā)酵與傳統(tǒng)中藥

在研究中華醫(yī)藥史中著名中草藥及方劑的過程中發(fā)現(xiàn),利用微生物技術(shù)制備傳統(tǒng)中藥有著悠久的歷史?！熬茷榘偎幹L”,具有通血脈、行藥勢等功效,原始的釀酒技術(shù)產(chǎn)生于4000多年前的夏禹時(shí)代,酒是酵母發(fā)酵的產(chǎn)物,是細(xì)胞內(nèi)酶作用的結(jié)果[3]。約3000年前,利用麥曲含有的淀粉酶將淀粉降解為麥芽糖,制得具有緩中、補(bǔ)虛、生津、潤燥功效的飴糖。在長沙馬王堆漢墓出土的帛書《五十二病方》中記載了用于治病的糞便類中藥,實(shí)際上是宿主與其消化道內(nèi)的厭氧微生物共同代謝與發(fā)酵產(chǎn)生的混合物。公元10世紀(jì)左右,我國有了豆醬制品,及由此工藝衍化制備出的用于解肌發(fā)表和宣郁除煩的淡豆豉,豆醬和淡豆豉均是微生物的發(fā)酵產(chǎn)物。三國時(shí)期的著名醫(yī)學(xué)家華佗創(chuàng)造了制備金汁的秘法,即利用刮青竹筒(天然膜管)從糞窖內(nèi)人源性微生物與自然界微生物混合深層發(fā)酵產(chǎn)物中提取而得[4]。首載于元代《飲膳正要》中的紅曲,為微生物紅曲霉發(fā)酵梗米加工品而產(chǎn)生的發(fā)酵物,具有健脾消食、活血化瘀等功效[5]。我國是最早利用真菌防病治病的國家,早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中,就有靈芝、茯苓、豬苓、雷丸等藥用真菌的記載[6],現(xiàn)仍廣泛應(yīng)用。真菌具有分解纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、脂類等營養(yǎng)物質(zhì)的強(qiáng)大酶系,對(duì)天然培養(yǎng)基有較強(qiáng)的分解利用能力,具有種類多、次生代謝產(chǎn)物多、培養(yǎng)條件簡單等特點(diǎn),成為微生物發(fā)酵炮制或制備傳統(tǒng)中藥的主要功能菌。利用古老中藥中寄生真菌自身發(fā)酵的研究已成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn),如靈芝、冬蟲夏草、云芝、灰樹花、茯苓、麥角菌等都有大量的研究報(bào)道[6]。

微生物發(fā)酵是傳統(tǒng)中藥中的一種重要炮制方法。我國人民將微生物發(fā)酵應(yīng)用于中藥炮制,即將藥材與輔料拌和,在一定溫度和濕度下,通過微生物的生物轉(zhuǎn)化作用達(dá)到提高藥效、改變藥性、降低毒副作用等目的[6]。《中華人民共和國國家藥品標(biāo)準(zhǔn)》中收錄的19種曲藥,如,配方和工藝均絕密的片仔癀、六神曲、建曲、采云曲、霞天曲、黔曲、半夏曲、老范志萬應(yīng)曲、泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固態(tài)發(fā)酵而成的中藥。不同培養(yǎng)基經(jīng)同樣微生物處理后會(huì)產(chǎn)生不同的藥性,可利用該特性生產(chǎn)具有不同適應(yīng)證的中藥。例如,發(fā)酵淡豆豉時(shí),以桑葉、青蒿發(fā)酵者,藥性偏于寒涼,多用于風(fēng)熱感冒或熱病胸中煩悶之癥;以麻黃、紫蘇發(fā)酵者,藥性偏于辛溫,多用于風(fēng)寒感冒頭痛之癥[7]。

微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物是傳統(tǒng)中藥方劑配伍中的一類重要中藥。除目前仍在方劑配伍中廣泛使用的曲藥外,糞便類中藥作為微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物也被古今許多醫(yī)家用于傳統(tǒng)方劑配伍中,如《五十二病方》、《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《中華人民共和國藥品標(biāo)準(zhǔn)•中藥成方制劑》等均有記載[8],最為著名的方劑有失笑散、溫病方劑神犀丹及三石湯等。在利用糞便類中藥配伍方劑治病方面,尤其值得一提的是清朝的著名溫病學(xué)家葉天士,他善于運(yùn)用金汁配伍于方劑中治病救人,在黃英志主編的《明清名醫(yī)全書大成•葉天士醫(yī)學(xué)全書》中含“金汁”的臨床處方和方劑近100處之多,其中包括著名的溫病靈丹神犀丹。

1.2 微生物轉(zhuǎn)化中藥成分

微生物轉(zhuǎn)化中藥成分的研究始于20世紀(jì)90年代初,日本的小橋恭一發(fā)現(xiàn)中草藥成分如番瀉苷,可借助腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)化為致瀉有效成分,隨后他的課題組對(duì)系列糖苷類化合物如黃芩苷、漢黃芩苷、人參皂苷等進(jìn)行了研究,指出糖苷類化合物為天然前藥[9]?；驹硎抢梦⑸锛?xì)胞產(chǎn)生的一種或多種酶把中藥中的一些化學(xué)成分轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物,來完成常規(guī)化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)的生化反應(yīng),其本質(zhì)是利用微生物本身所產(chǎn)生的酶對(duì)外源底物進(jìn)行的催化反應(yīng),改變藥物原有性能,產(chǎn)生新的功能作用,或增強(qiáng)原有的功能活性。如口服人參皂苷類成分的腸內(nèi)微生物轉(zhuǎn)化[10]。

將微生物工程技術(shù)應(yīng)用于中藥創(chuàng)新,將是中藥創(chuàng)新研發(fā)中的新熱點(diǎn),其主要特點(diǎn)可概括如下[2]:①藥物的有效組分、活性成分最大限度地得以提取、利用;②藥物進(jìn)入人體后不能直接被利用的有效活性組分,可在體外生物轉(zhuǎn)化而被直接利用,將高極性中藥成分轉(zhuǎn)化為低極性成分,改善了藥物的脂溶性,使其功效迅速發(fā)揮;③可以提高中藥制劑的普適性,腸道微生態(tài)菌群因個(gè)體存在很大的差異性,結(jié)果引起藥物的生物利用和功能作用差異明顯,而通過體外生物轉(zhuǎn)化可避免之,從而提高其普適性;④微生物轉(zhuǎn)化后與原有藥物相比產(chǎn)生了新的活性物質(zhì),從而可能產(chǎn)生新的保健、治療或預(yù)防等功能作用;⑤其具有生產(chǎn)工藝可控、所得產(chǎn)物明確、制劑方便、便于與國際接軌等優(yōu)點(diǎn),因而是實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的有效途徑。

2 酶工程與創(chuàng)新中藥

酶作為生物催化劑,在許多化學(xué)反應(yīng)中具有不可低估的作用,作為生物進(jìn)化的高級(jí)形式,與一般的化學(xué)催化劑相比,它可以在非常溫和的條件下高效、專一性地催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物,具有廣闊的應(yīng)用前景。酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的物質(zhì),其化學(xué)本質(zhì)主要為蛋白質(zhì),少數(shù)酶同時(shí)含有少量的糖和脂肪,也有少數(shù)是核酸等其它物質(zhì)。酶大部分位于細(xì)胞內(nèi),部分分泌到體外。新陳代謝是生命活動(dòng)的最重要特征,一切生命活動(dòng)都是由代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)來維持的,而生物體代謝中的各種化學(xué)反應(yīng)都是在酶的作用下進(jìn)行的。酶是促進(jìn)一切代謝反應(yīng)的物質(zhì),沒有酶,代謝就會(huì)停止,生命也即停止。酶工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分,其特點(diǎn)是利用生物酶、含酶細(xì)胞器或細(xì)胞(微生物、植物、動(dòng)物)作為生物催化劑來完成某些重要的化學(xué)反應(yīng),應(yīng)用范圍包括醫(yī)藥、食品、化學(xué)工業(yè),診斷分析、檢測分析和生物傳感器等。在中藥創(chuàng)新研發(fā)過程中,酶工程技術(shù)將具有舉足輕重的作用。

2.1 酶的分類與中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型

按照1961年國際生物聯(lián)合會(huì)酶學(xué)委員會(huì)(Enzyme Commission of International Union Biotechnology)規(guī)定的分類方法,不管酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何,僅根據(jù)酶所催化反應(yīng)的類型,將酶分為六大類,即氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、合成酶或連接酶,對(duì)應(yīng)為六大中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型。圖1概述了各類酶的特性與中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型[1,2,11]。

2.2 酶法轉(zhuǎn)化與中藥

近年來,藥代動(dòng)力學(xué)研究證明,中藥成分中的糖苷類化合物在腸道內(nèi)難以吸收、生物利用度低、腸內(nèi)滯留時(shí)間較長,在人體內(nèi)難以直接發(fā)揮藥效作用,絕大多數(shù)需經(jīng)腸道微生物酶分解為次級(jí)苷或苷元,方能發(fā)揮藥效。從糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)角度看,含糖基越多,分子極性越高,水溶性就越大,相反水溶性越低,水溶性大的物質(zhì)不易被小腸絨毛吸收,不易穿過腸壁,也就不易進(jìn)入血液而發(fā)揮藥效,只有被腸道內(nèi)微生物酶水解后才能被吸收而發(fā)揮藥效。因此,腸道內(nèi)微生物酶濃度與酶催化活性直接影響著糖苷類化合物的藥效。研究表明,個(gè)體差異性影響腸道內(nèi)微生物酶濃度與催化活性[12,13],患者體溫的升高會(huì)影響酶催化活性的發(fā)揮;隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展,濫用抗生素已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p害人腸道內(nèi)的正常菌群,使腸道菌群失去平衡,不能分泌各種正常酶[14]。這些因素嚴(yán)重影響著中藥藥效的發(fā)揮。

如何將中藥材中的糖苷類化合物轉(zhuǎn)化成次級(jí)苷或苷元,將成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中的新熱點(diǎn),可通過化學(xué)轉(zhuǎn)化、酶轉(zhuǎn)化、微生物轉(zhuǎn)化等方法實(shí)現(xiàn)之?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化過程中,因強(qiáng)烈的酸堿水解作用而引起苷類物質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)型的改變,導(dǎo)致藥效消失和產(chǎn)物不穩(wěn)定。因此,酶轉(zhuǎn)化與微生物轉(zhuǎn)化將更具潛力,微生物轉(zhuǎn)化的本質(zhì)仍是酶轉(zhuǎn)化,酶轉(zhuǎn)化是中草藥生物轉(zhuǎn)化工程中的重要內(nèi)容。在酶的催化作用下對(duì)中藥中的苷類成分進(jìn)行系列結(jié)構(gòu)修飾,引起中藥成分的共價(jià)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,如化學(xué)基團(tuán)的引入或去除、化學(xué)鍵的引入或斷裂等。修飾后,可引起藥理活性的改變,或中藥制劑(尤其是中藥口服液)風(fēng)味的改善等。

有關(guān)酶法轉(zhuǎn)化中藥的研究開展時(shí)間不長,尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。但是,不少學(xué)者已逐步認(rèn)識(shí)到生物轉(zhuǎn)化技術(shù)將是中藥創(chuàng)新研究的重要方法之一。近年來,運(yùn)用現(xiàn)代生物酶工程技術(shù)開展現(xiàn)代中藥研究,在酶法轉(zhuǎn)化中藥研究領(lǐng)域取得了一些成果。如利用自制復(fù)合酶對(duì)生曬參95%乙醇提取物、人參莖葉總皂苷、三七總皂苷、三七莖葉總皂苷等系列中藥有效部位進(jìn)行了酶法轉(zhuǎn)化研究[2,15],通過HPLC和LC-MS分析發(fā)現(xiàn)可以明顯改變一些皂苷成分的結(jié)構(gòu),并降低相應(yīng)化合物的極性,增加了有效部位中脂溶性含量;同時(shí),利用這些復(fù)合酶直接酶法轉(zhuǎn)化處理人參、三七、三七莖葉等藥材,結(jié)果表明復(fù)合物酶亦能高效地轉(zhuǎn)化藥材中部分皂苷成分為低極性皂苷。這些低極性皂苷具有抗癌、免疫調(diào)節(jié)、改善微循環(huán)、調(diào)節(jié)消化機(jī)能、安神、抗衰老、抗緊張、預(yù)防消化道潰瘍、提高生命質(zhì)量、增強(qiáng)記憶和學(xué)習(xí)能力等多種生物活性和藥效作用,還具有快速吸收、高生物利用度等特點(diǎn)。用酶法輔助提取清熱中藥黃芩活性成分時(shí),HPLC分析發(fā)現(xiàn)提取物中的黃芩素和漢黃芩素等苷元含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藥典的提取方法,表明酶法輔助提取有助于黃芩苷、漢黃芩苷等轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的苷元[16,17]。

3 生物中藥的發(fā)展方向

上文從微生物工程與中藥、酶工程與中藥等兩方面綜述了中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的核心內(nèi)容;同時(shí),在中藥儲(chǔ)存、炮制、方劑配伍煎制、體內(nèi)代謝等過程中也涉及到生物轉(zhuǎn)化,囿于篇幅,不再詳述。

中草藥生物轉(zhuǎn)化工程融合了傳統(tǒng)中藥制藥工程、傳統(tǒng)發(fā)酵中藥技術(shù)、現(xiàn)代微生物技術(shù)、酶工程技術(shù)、中藥成分的代謝工程等多種工程技術(shù),其在中藥新藥研究開發(fā)方面具有的獨(dú)特優(yōu)勢,可為改善中藥功效、加快中藥制劑的起效速度、提高生物利用度、改善制劑功效的個(gè)體差異性、創(chuàng)制新劑型、創(chuàng)制新藥等方面提供嶄新的技術(shù)手段,有望給中藥新藥研究開發(fā)注入新的活力,并將為中藥創(chuàng)新帶來革命性的變革,具有廣闊的發(fā)展前景,預(yù)計(jì)不久將成為中藥創(chuàng)新研究中的“紅熱點(diǎn)”。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的發(fā)展方向?qū)⒂绊懮镏兴幍奈磥戆l(fā)展前景,今后應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究:①中草藥儲(chǔ)存過程的生物轉(zhuǎn)化及霉變生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;②中草藥炮制過程中的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;③方劑配伍中的生物轉(zhuǎn)化原理及方劑煎制過程的生物轉(zhuǎn)化研究;④加強(qiáng)微生物和酶工程技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用;⑤加強(qiáng)曲劑制備過程中的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;⑥加強(qiáng)糞便類中藥的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;⑦加強(qiáng)生物中藥制藥裝備的研究;⑧利用現(xiàn)代分析技術(shù),建立快速而靈敏的分析檢測技術(shù)手段;⑨建立有效而快速的功效篩選模型;⑩加強(qiáng)中藥成分體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化及功效個(gè)體差異性的研究;(11)在生物轉(zhuǎn)化研究過程中如何合理地貫徹中醫(yī)藥理論及現(xiàn)代科學(xué)方法論的指導(dǎo)思想,并吸收利用現(xiàn)代科學(xué)的有益成果。

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Biotransformation Engineering of TCM and the Innovation of TCM

Yu Chunhao, Zhang Haijiang, Zhang Ping

(Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)