生物中个体的概念

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生物中个体的概念范文第1篇

【关键词】新课改背景　高中　生物　教学反思

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）11-0104-01

有反思才会有进步。高中生物的教学也是一样，老师应该适应新课改的步伐，不断地去反思自己教学中存在的一些问题，尝试着去采用先进有效的教学理念以及教学方式，让生物的课堂教学收到实效。而在教学中，反思其实是一种态度，也是一种方式，是对自己以前教学的回顾与评价，也是对往后教学的展望与设计，更是在教学中的从各个层面而激发的自我教学意识的觉醒。在高中的生物教学中，老师有效的进行反思，对于课堂教学质量的提高以及学生学习能力的增强都有着重大的影响。那么究竟在新课改下，教学反思包括哪几个方面的内容呢？

一、重视准备工作，做好课前反思

在每上一节课之前老师都会有一个备课的过程，在高中生物的教学中也是一样。很多时候老师觉得备课就是一个简单的备课，他们很少会去对教学进行真正的思考，只是根据教材来进行备课。其实这是一种不好的备课习惯，因为从科学的教学理念来讲，备课在教学中扮演着一个重要的角色，因为备课的过程也就是对整个教学过程的一个简单的把控，很多时候教学的过程也是根据备课的内容来进行。所以在反思理念指导下的生物教学，老师首先要做好准备工作，做好课前的反思。

在具体的实施中，老师首先要仔细的研究教材，去设想在上课的过程中学生们可能会遇到哪些问题，然后再针对自己所设想的这些问题进行一些简单的对策的思考；其次，在备课的时候，老师还需要对以前上课中存在的问题进行反思，总结出经验与教训，在这次的备课中尽量做到那些问题的解决；再次，老师还需要在备课的时候仔细考虑学生的实际学习情况，进行合理的设计教学组织，在讲到哪个知识点的时候需要进行怎样的提问，在学生有了回答的时候应该如何去总结等等，让所有的教学都在一个可控的范围内进行，让老师的课前反思做到有的放矢。

二、采取有效教学措施，做好课中反思

如果说课前的反思是一个准备工作，那么课中的反思就是一个具体实施的工作，而课中的反思往往会直接对学生的学习产生影响。所以在高中生物的教学中，老师要针对教学的内容以及自身的一些教学行为等做好课中的反思。一般来讲，课中的反思主要包括下面的几点：

（一）对学生学习内容的反思

对学生学习内容的反思，也就是对学生所要学的东西的反思。一般来讲，在高中生物的教学中，为了能够调动起学生学习的积极性，会在课程学习的时候先用问题的方式引进学习的内容，让学生通过问题的发现、分析、解决慢慢地理解所学的内容。比如，在学习有关呼吸作用的知识时，老师可以先围绕动物、植物等的生长进行有关呼吸问题的提问，让学生明白什么是有氧呼吸，什么是无氧呼吸等等。

（二）对学生学习能力的反思

高中生物的教学重点其实也是学生学习能力培养，因为只有当学生的学习能力提高了，学生的生物知识水平也才会得到提高。比如，在进行有些生物实验的时候，老师可以专门设置一些遗漏掉，让学生去发现实验中存在的问题，从而思考着解决。比如在进行叶绿体色素的提取实验中，学生可能会发现用于实验的菠菜的毛细吸管很容易被划破，这时候他们会思考能不能换成其它的蔬菜进行实验，或者是换个工具等。

（三）对学生学习情感的反思

生物跟自然、社会等联系紧密，是一种自然科学。所以在学习的过程中很多时候都会涉及到情感的交流。而在高中生物的教学中，老师也要注重对学生学习情感的反思，让学生在生物的学习中树立正确的环境观以及生态观。当然在课堂教学中，老师也要对学生的情绪反应做个良好的掌控，对于忧郁沉重的部分要尽可能的避免，让学生在一种轻松的环境中学习。比如，在讲到人与自然资源之间的关系的时候，老师可以用轻松的语调讲述以前大自然眉毛的风景，然后再过渡到现今的社会，让学生在情绪的变化中感知生物学习，让他们懂得可持续发展道路的重要性。

三、完善课后反思，总结经验教学

在高中生物的教学中，老师除了要做好课前的反思以及课中反思之外，还要做好课后的反思，因为课后的反思往往是对自己教学效果的一个评估，也是老师对于教学经验的总结。一般来讲，在课后的反思中主要包括下面的几个方面：

（一）总结课堂教学经验

在高中生物的教学中，课堂教学难免会有一些地方被遗漏，也难免会出现一些问题。所以这就让课后的反思变得更加重要。所以，老师应该在课后要做好经验的总结。例如在学习“生物的个体发育”这一概念时，学生好像都掌握了，但是有些学生却将“生物个体发育”和“生物个体的生长”两个概念混淆了，其实，个体生长和发育是两个既有联系，却存在着本质区别的两个概念，个体生长主要是指细胞数目的增多和体积的增大，而个体的发育则指的是生物体的发展过程。

（二）记录成功之处

生物中个体的概念范文第2篇

关键词： 联系 发展 生物概念 遗传复习

1.生物概念教学存在的主要问题

自新课改以来，概念教学日益受到重视。特别在高中生物教学中，生物概念是生物知识体系的基础，是理解基本理论和掌握基本技能的基石。但在实际一线教学中，许多教师并不重视概念教学，遇到概念教学就觉得“难教，没用，没意思”，于是走走过场：既没有在概念的背景上下工夫，也不让学生经历概念的生成过程，以简单的解题教学代替概念教学。

为什么会出现这些问题呢？笔者认为主要原因在于教师，对生物概念的教学功能理解不到位，认为教书就是为了解题，考试考高分，而不是为了学生认知水平及能力的提升。实际上，现在高考命题者考查学生能力的意识大大提高，不再停留在以前的考查“条件反射式”死板解题，一些富有新意的精彩题目几乎年年都有，比如2011年浙江高考考查“存活曲线”，其实题目不是很难，学生却普遍觉得难，症结在于对“存活曲线”这个概念理解不到位。

2013年5月，绍兴县高中生物“教学内容的理解和把握，进行有效复习”主题研修活动在柯桥中学展开，活动之一是大家一起探讨如何进行有效复习，其中教研员钱老师以大量的篇幅谈了概念教学这个问题，大力倡导核心概念的教学要做到“不惜时，不惜力”，应把教学重点落在对生物核心概念的理解和运用上，从而真正做到“教书育人”。接着，作为活动的另一项内容，笔者以“生物遗传复习”为题上了一堂观摩课，是对生物核心概念教学进行突破的一次尝试，下面结合课前和课后一些思考，在此与广大教师交流。

2.课题设计：用联系和发展的眼光看生物的概念

许多老师在设计本堂课时，往往会按照教材的编排，逐一对生物遗传学各知识点进行复习，并安排一些练习进行回顾和巩固。这样的做法，积极的因素当然很多，但是回头想想，这样做对学生理解遗传学方面的许多概念并没有太大帮助，不是解决问题的关键，那么关键在哪里呢？笔者认为遗传学许多概念和知识点都存在紧密联系，如何把这些概念知识点串联起来，给学生一个整体的框架，从中找出各部分之间的联系，并积极地进行发展，这就是问题的关键，需要我们用联系和发展的眼光看待，这是本节课教学的指导思想。

2.1什么叫联系和发展？如何联系？如何发展？

生物概念教学贯穿整个生物学教学的始终。在学习生物学一些概念时，教师要有意识地引导学生找出这些概念的联系。如何找出概念之间的联系呢？首先，可以对几个概念进行比较，找出异同点，获得对这些概念的新的理解，从而找出相互之间的联系。例如复习遗传学上DNA复制和DNA转录这两个概念时，将两者的区别一一罗列出来，进行不同层次的比较，加深理解。其次，准确地揭示生物概念的内涵[1]，寻找相互之间的联系。如在学习单倍体、二倍体和多倍体概念时，若我们紧紧抓住这些概念的内涵：单倍体是由配子发育而来的个体，而二倍体和多倍体是由受精卵发育而来的个体，清楚了这些概念的内涵，相互之间的联系也就明晰。

如何发展呢？笔者认为，“发展”就是对概念认识的巩固和深化[2]，在生物学概念形成后，还必须在实践中应用，否则不能得到巩固；有些概念，如新陈代谢、基因、生物圈等，其内涵往往很丰富，不可能一次或在一个阶段完全加以揭示。因此，必须有意识、有步骤地安排教学，使得学生逐步深入全面地掌握和理解，如细胞的分化，高二学生理解起来有一定的难度，因此，在以后的学习中，如在学习植物组织培养和胚胎发育等内容时，教师要有意识地巩固和强化这一概念，使得学生加深对它的理解。

2.2一个新颖巧妙的课堂设计思路。

基于以上两点分析，笔者结合自身思考及查阅资料，设计了一个新颖巧妙的、问题串形式的课堂设计思路。

教师先引导学生思考：“高中生物遗传学上常用的实验材料有哪些？”

（学生根据自己的认知水平回答：“豌豆、果蝇和玉米”等，从而引出本堂课内容的载体——果蝇。）

教师：果蝇作为遗传学实验材料有哪些优点？

（学生回答：细胞内染色体数少，便于观察，繁殖能力强，容易培养，相对性状明显等。教师总结，顺势指出既然有这么多优点，接下来我们就来进行果蝇遗传学的研究，从而切入本堂课主题。）

教师：现取果蝇细胞的1个DNA，研究其分子结构：DNA分子基本单位？DNA分子由两条长链的位置关系？DNA分子的骨架部分？每条链的构成？

（学生翻书寻找答案，回顾相应知识点，教师板书下来。）

教师：再取果蝇一个体细胞研究DNA半保留复制：将此体细胞放入15N标记的脱氧核苷酸培养液中，在第一次细胞分裂中期，取其中1条染色体检测放射性，发现有几条染色单体有放射性？任取其中1条单体中的DNA进行检测，发现几条链有放射性？

（学生思考问题，教师先引导学生回顾什么叫DNA复制？DNA复制的时间、过程、条件和特点？通过相应知识点的回顾，以及上述问题的思考，教师再用板书展示，从而学生对半保留复制这一重要概念有较深的理解，更为重要的是把DNA半保留复制和染色体复制这两个遗传学上的核心概念联系起来，有效弥补了新课时理解片面的不足。）

教师：研究生物体遗传时，往往先要弄清楚它的染色体：果蝇细胞中染色体的构成？果蝇体细胞中有几对同源染色体？

（大部分学生都能较好地回答这些问题，教师展示果蝇染色体组型图，进行点评，从而较好地引导学生思维转入到染色体。）

教师：假如我们取1对染色体（如下图），思考：基因分离定律的实质？

（通过这一设问，把学生思维由基因和染色体转入高中生物中重要的核心概念——遗传定律。遗传定律是高考生物考查的重点和热点，在高中生物中占据显著地位，学生对其理解、掌握和运用较为困难，究其原因：对这一概念缺乏真正的认识。因此，教师要从基因和染色体角度引导学生认识遗传定律的实质，找出概念之间的联系，重新构建对这一核心概念的认识。）

教师：假如用长翅、残翅果蝇来验证分离定律，应选择怎样基因型的个体进行测交？出现怎样的结果，则证明分离定律成立？

（这一设问目的是对遗传定律这一概念的发展，学生知道了遗传定理的实质后，只是正面对这一概念的认识，为了加深对遗传定律的理解，必须以概念实质为基础，多角度地对遗传定律进行解剖，而通过思考遗传定律的验证实验能使学生加深对这一概念的理解。）

教师：为了研究果蝇灰身与黑身（显性基因用B表示，隐性基因用b表示）；直毛与分叉毛（显性基因用F表示，隐性基因用f表示）这两对性状的遗传方式，某同学设计了以下实验：

问题1：甲组的正交与反交结果相同，则控制黑身的基因位于什么染色体上？

问题2：乙组的正交与反交结果不相同，分别写出乙组正交与反交两亲本的基因型正交： ；反交： 。

（学习概念，是为了运用概念进行思维，运用概念解决问题，从而形成技能，这就要求教师对重要概念进行“辐射”。上述几个问题是对遗传定律的进一步深化，要求学生去思考同样遵循遗传定律，常染色体上和性染色体上遗传的区别，体现运用遗产定律解决实际问题是对所学概念的应用。实际上，学习概念的主要目的是应用概念，教师通过对概念的发展培养学生利用概念分析问题和解决问题的能力。）

2.3教学反思。

遗传这部分内容，概念多且较难理解，学生学习后不能形成完整且清晰的知识体系，如何将这些概念有机整合起来，促使学生形成完整的知识轮廓，寻找概念之间联系，加深对各概念的理解，是这节复习课需要解决的问题。笔者以遗传学常用实验材料——果蝇为载体，紧紧抓住从DNA到染色体，再过渡到遗传规律这条主线，将遗传学各重要概念一一串联起来。且以一个个问题为引导，把握遗传学各概念的实质，认清各概念之间的联系，掌握概念的发展，即灵活运用各概念。笔者认为不能将概念简单灌输给学生，而要引导学生积极探索，用联系和发展的眼光认识概念，掌握概念和运用概念。

3.概念教学的现实意义

对于新课程，就广大一线教师而言是很“矛盾”的，既要贯彻新课程的理念，又面临高考甚至平时期末统考的压力，笔者认为这样的矛盾是可以找到契合点的，其实机械的题海训练与优异的考试成绩不一定呈正相关，至少是以牺牲学生的大量时间和精力为代价的，并不可取。其中，把握概念教学就是解决上述矛盾的一种有效手段，因为生物概念高度凝结生物学家的思维，是认识生命活动规律的思想精华。通过概念教学，找出概念之间的联系，认识并理解各概念的发展，有效提高学生的生物学素养，提高学生的思维能力和知识迁移能力，同时促进教师对教材的理解和把握，提高教学水平，真正做到“轻负高质，有效教学”。

参考文献：

生物中个体的概念范文第3篇

的改变而引起的变异（2）种类：①缺失：染色体 缺失引起的变异②重复：染色体中

某一片段引起的变异③易位：染色体的某一片段移接到另一条

上引起的变异④倒位：染色体中某一片段

引起的变异 （3）结果：使排列在染色体上的基因或 发生改变，从而导致性状的变异（4）举例：猫叫综合征，是由于人的第5号染色体部分引起的遗传病.2.染色体数目的变异（1）概念：由

而引起的变异（2）类型：①细胞内

的增加或减少②细胞内的染色体数目以

的形式成倍增加或减少.（3）结果：使基因的数量增加或减少（4）举例：三倍体无子西瓜等.3.与染色体数目变异有关的概念（1）染色体组：细胞中的一组染色体，它们在和上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息.（2）二倍体：由 发育而成，体细胞中含有 染色体组，包括几乎全部动物和过半数的高等植物.（3）多倍体：①概念：由发育而来，体细胞中含或染色体组的个体.其中，体细胞中含有三个染色体组的叫做，含有四个染色体组的叫做.例如，

是三倍体，

是四倍体. ②分布：在

中常见，在

中极少见.③特点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆

，叶片、果实和种子都

，

等营养物质含量丰富.（4）单倍体：①概念：由

发育而来，染色体数和染色体组数是正常体细胞的一半，即体细胞中含有染色体数目的个体.②特点：与正常植株相比，植株长得

，且.4.低温诱导植物染色体数目变化的实验（1）实验原理：低温抑制

的形成，以致影响

被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目改变.（2）方法步骤：洋葱根尖培养固定制作装片（解离

制片）观察.（3）试剂及用途：①卡诺氏液： ②改良苯酚品红染液：③解离液[15%的盐酸和95%的酒精混合液（1∶1）]：[预习反馈]1.发生在两条同源染色体之间和非同源染色体之间的互换产生的变异类型相同吗？2.人工诱导多倍体目前最常用而且最有效的方法是什么？ 无子西瓜和无子番茄哪一种变异可以遗传？3. 秋水仙素作为一种植物碱可以诱发基因突变和染色体变异，它分别作用在细胞分裂的什么时期？ 4.原核生物中可遗传变异的来源是什么？二、重难点整合1.三种可遗传变异的比较基因重组基因突变染色体变异概念因基因的重新组合而发生的变异基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和替换染色体结构或数目变化而引起的变异类型①非同源染色体的非等位基因自由组合②同源染色体上的非姐妹染色单体之间交叉互换①自然状态下发生的-自然突变②人为条件下发生的-诱发突变①染色体结构变异②染色体数目变异适用范围真核生物进行有性生殖产生配子时在核遗传中发生任何生物均可发生（包括原核、真核生物及非细胞结构的生物）真核生物核遗传中发生产生结果只改变基因型，未改变基因的结构，既无“质”的变化，也无“量”的变化产生新的基因，发生基因“种类”的改变或“质”的改变，但量未变可引起基因“数量”上的变化意义形成多样性的重要原因，对生物进化有十分重要的意义生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料对生物进化有一定意义育种应用杂交育种诱变育种单倍体、多倍体育种思考1基因突变和染色体变异哪一种可以用显微镜直接观察到？2.染色体组和染色体组数目的判断（1）一个染色体组中所含染色体的特点①不含同源染色体②染色体形态大小和功能各不相同③含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复（2）确定某生物体细胞中染色体组数目的方法 ①细胞内形态相同的染色体有几条，含有几个染色体组.如图1细胞中相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组.②根据基因型来判断.在细胞或生物体的基因型中，控制同一相对性状的基因出现几次，则有几个染色体组，如基因型为AaaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组.也可以记作：同一个字母不分大小，重复出现几次，就是几个染色体组.控制同一相对性状的基因位于同源染色体上，所以有几个等位基因就意味着有几条同源染色体.③根据染色体的数目和染色体的形态数来推算.染色体组的数目=染色体数/染色体形态数.例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个.思考2染色体组与基因组有没有区别？3.二倍体、多倍体与单倍体（1）二倍体、多倍体与单倍体的比较二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含2个染色体组的个体体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体体细胞中含本物种配子染色体数的个体染色体组2个3个或者3个以上1至多个发育起点受精卵受精卵配子自然成因正常有性生殖未减数的配子受精；合子染色体数目加倍单性生殖（孤雌生殖或孤雄生殖）植物特点正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低植株弱小，高度不育举例几乎全部动物，过半数植物香蕉、普通小麦玉米、小麦的单倍体（2）二倍体、多倍体与单倍体的判断单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来，由合子（受精卵）发育而来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；而由配子直接发育而来的，不管含有几个染色体组，都只能叫单倍体，单倍体的概念与染色体组无关.思考3一倍体与单倍体有什么区别？思考4如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体吗？思考5若要研究AaBb杂合子中基因的性质及作用，可用其单倍体为材料有什么优点？4.三倍体无子西瓜的培育过程图示思考6第一年结的西瓜是几倍体？里面的种子是几倍体？思考7第二年结的西瓜是几倍体？有没有种子？思考8第二年提供二倍体普通西瓜的花粉作用是什么？5.单倍体育种与多倍体育种的比较单倍体育种多倍体育种原理染色体数目以染色体组数目成倍减少，然后再加倍从而获得纯种染色体数目以染色体组形式成倍增加方法花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限器官大，营养成分含量高，产量增加缺点技术复杂，需要与杂交育种配合适用于植物，动物难以展开.多倍体植物生长周期延长，结实率降低三、典型例题例1（单选）在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异，图2甲中英文字母表示染色体片段.下列有关叙述正确的是 ①甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性②乙图中出现的这种变异属于染色体变异③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④解析甲图中发生了染色体结构变异，即倒位，增加了生物变异的多样性；乙图中发生的是着丝点分裂时，两条姐妹染色单体移向了一极，属于染色体数目变异中的个别染色体数目的变异；只要有染色体的生物，细胞分裂（有丝分裂和减数分裂）过程中就可能发生染色体变异；染色体变异可以用显微镜观察.故选C.例2图3为普通小麦的形成过程示意图.请根据图示材料分析并回答以下问题：（1）二倍体的一粒小麦和二倍体的山羊草杂交产生甲.甲的体细胞中含有

个染色体组.由于甲的体细胞中无

，所以甲不育.（2）自然界中不育的甲成为可育的丙的原因可能是

.（3）从图示过程看，自然界形成普通小麦的遗传学原理主要是

.解析普通小麦的形成过程是：一粒小麦与一种山羊草杂交，形成的下一代是异源二倍体，是不育的，但由于低温等自然恶劣条件的影响，一些植株染色体加倍了，形成了四倍体的小麦，也就可育了，也就是二粒小麦；二粒小麦与另一种山羊草杂交，下一代是三倍体，也是不育的，但由于低温等自然恶劣条件的影响，染色体加倍了，就形成了6个染色体组的小麦，也就是今天的普通小麦.答案：（1）2 同源染色体 （2）低温等自然恶劣条件的影响使细胞内染色体数目加倍 （3）染色体变异四、课堂练习1.下列各细胞中，只含有1个染色体组的是（）.A. 果蝇的体细胞

B. 人的卵细胞C. 单倍体普通小麦的体细胞

D. 普通小麦的体细胞2.下列有关单倍体的叙述中正确的是（）.A.未经受精的卵细胞发育成的植物个体一定是单倍体 B. 含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体 C.单倍体一定含有一个染色体组 D.含有奇数染色体组的个体一定是单倍体3.马的体细胞中有两个染色体组，染色体数目为64条；驴的体细胞中也有两个染色体组，染色体数目为62条.马与驴杂交所生的后代"骡"体细胞中染色体组数和染色体数目分别是（）.A.两个染色体组、63条染色体

B.四个染色体组、63条染色体C.两个染色体组、64条染色体

D.四个染色体组、64条染色体4.把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲤鱼的去核卵细胞中，培育出了克隆鱼.该克隆鱼是（）.A.是二倍体鱼

B.是有性生殖的产物 C.高度不育

D.性状与三倍体鲫鱼完全相同5.在培育三倍体无子西瓜过程中，收获三倍体种子是在（）.A.第一年、二倍体母本上

B.第一年、四倍体母本上C.第二年、三倍体母本上

D.第二年、二倍体母本上6.在农业生产上常用人工诱导多倍体育种的方法来提高农作物产量，在下列四组农作物中采用多倍体育种最有经济价值的是（）.A.玉米和高粱

B .水稻和棉花

生物中个体的概念范文第4篇

关键词：概念；关键属性；辨析

概念是判断和推理的起点，所以，概念教学对培养学生的思维能力起着至关重要的作用。新课程非常重视概念教学，但是近年来高考评卷的反馈表明：基本概念不清是考生失分的重要原因之一，因此，有效的概念教学是教师努力的一个方向。概念是“通过使用抽象化的方式从一群事物中提取出来的反映其共同特性的思维单位”。由于概念的抽象性和概括性，导致学生在学习时存在种种困难，因此合理选择生物概念教学的切入点是一个值得探讨的重要课题。笔者通过几年的实践发现从以下几个方面着手，效果较好。

一、以实验为切入点引出概念，有助于学生对概念关键属性的把握

百闻不如一见，百见不如亲手做一遍。从本质上说，很多生物概念都是人类在长期的实践中逐步形成和发展起来的。它既是人类抽象思维的产物，更是人类大量观察、实验的结果。因此，以生物观察、实验为切入点，深入分析不同生物现象的特征、不同实验现象的本质差异，从中提炼出生物概念，既有利于培养学生认真细致的观察能力和实验能力等基本技能，又有利于使抽象的生物概念变得具体化、形象化，进而从根本上理解概念的关键属性。例如，学生对扩散这个概念很容易掌握，但是对于渗透作用，由于比较专业、微观，平常很少在生活中接触到，学生把握起来就比较困难。

我在新授课时，先让学生分三组做不同的渗透试验，渗透装置如右图，A组的渗透装置半透膜两侧均为30%的蔗糖溶液；B组烧杯中是蒸馏水，倒置漏斗内是30%的蔗糖溶液；C组将半透膜换成麻布，其他同B组。三组渗透装置开始时漏斗内和烧杯中的液面均是相平的，经过一定时间后，通过观察三组装置倒置漏斗内液面的变化，引导学生分析渗透现象发生的条件。由于实验现象明显，并且学生亲身参与，感受深刻，因此兴趣高，讨论激烈。稍加点拨，学生就自然能分清A组液面不上升，B组液面上升的原因是B组半透膜两侧存在浓度差，C组液面不变，是因为缺少半透膜。再总结得出渗透作用发生的两个条件是浓度差和半透膜，水到渠成。

二、以常见的生活现象为切入点唤醒学生的体验，有助于相似概念的辨析

中学生在平时生活中积累了大量的生活经验，但是往往是熟视无睹，缺少进一步思考；但这些生活经验却可以成为不可多得的“生物教育资源”。教师可以以此为切入点，通过对生活中的各类生物现象进行分析，和学生一起提炼出各类生物现象的共性，进而建立起不同的概念，既使学生有新奇感，又能使学生深入掌握不同概念的本质差异。例如，当学生学习了扩散、易化扩散后，教师可引入以下生活现象“海带是补碘的好食物，海水中碘的含量为0.06%，一般干海带中含碘量达0.3%～0.5%，有的高达1%，约比海水中的碘浓度提高了10万倍！这是易化扩散吗？”当学生从中分析碘的运输方向是逆浓度进行，与易化扩散矛盾。教师再提问“逆浓度梯度如人从空旷的地方挤入人群中，顺浓度梯度则正好相反，两者有何区别？”学生答：“前者更吃力。”由此得出：逆浓度运输要消耗能量，但有助于细胞主动积累营养物质，排出代谢废物，这样学生就能轻易区分主动转运和易化扩散。再如，学习生长激素时，可以利用现在热门的话题，吃了施用生长素的水果能否引起人的快速增长，提出问题，从生长素的作用、本质、产生部位，再延伸到生长激素的作用、本质、产生部位，帮助学生掌握生长素和生长激素的本质区别。

三、以学生易产生错觉的前概念为切入点，通过纠正概念帮助学生深入理解概念

由于生物学中的一些专用术语在社会生活中经常出现，因此很多学生潜意识里将一些社会学的意义代替概念的生物学含义，产生各种各样的错觉。因此，教师可以“将错就错”，以学生易产生错觉的前概念为切入点，“拨乱反正”地进行生物概念教学，纠正错误的前概念，确立正确概念。例如，“进化”在学生的印象中是指生物个体发生了变化；而实际上在生物学中“进化”的单位是种群，进化的标准是“种群基因频率的改变”，只有将这个错误印象改变过来，学生才会理解下面这道题目“豌豆种群中基因型AA占20%，Aa占30%，aa占50%，当该种群连续自交多代后，纯合体比例升高，杂合体比例下降，但该种群没有进化。”其原因是基因频率不变。再比如，当学生学了二倍体、三倍体、四倍体后，教师可以适时抛出“单倍体”的概念，学生很容易把“单”当作“一”来理解，这时教师可以“将错就错”，顺着学生的思路，用一些常规例子来引起学生的认知冲突，比如“小麦的单倍体有三个染色体组”，匡正学生的错误理解，指明单倍体的“单”是“单性繁殖”的意思。只要是未受精的配子发育成的个体统称单倍体，因此单倍体也可以含有多个染色体组。

四、以生物学史为切入点，有助于学生沿着知识发生、形成的轨迹理解概念

生物概念是随着人类生物知识的增加和生物研究的深入而不断变化和发展的。因此，教师以生物学史为切入点，既有利于使学生掌握生物学科的发展史，又有利于剥茧抽丝，层层推进，帮助学生沿着知识发生、形成的一般过程逐渐形成生物概念。例如，“酶”的教学，可从酶的发现史入手：

发现史1：1836年，德国科学家施旺从胃液中提取酶，酶可以在细胞外起作用。

发现史2：1926年，美国科学家萨姆钠提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。

发现史3：20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质，形成了酶的初步定义。人们认为酶的本质是蛋白质。

发现史4：20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用，即酶也可以是RNA。

最后得出“酶是由活细胞产生的具有生物催化能力的有机物”。酶的本质：有机物（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）；来源：活细胞；作用场所：细胞内外。

总之，教学有法，教无定法，贵在得法，教师可以根据不同概念的关键属性、学习难点，结合自己的经验，利用自己的智慧，合理选择切入点，突破概念教学的重点和难点，帮助学生建立专业的、正确的生物概念。

参考文献：

[1]胡玉华.对生物学核心概念及其内涵的研究[J].生物学通报，2011（10）：33-36.

生物中个体的概念范文第5篇

关键词:中草药生物转化工程;微生物工程;酶工程;生物中药

中图分类号:R932文献标识码:A文章编号:1673-2197(2009)06-0001-04

随着中医药现代化战略的逐步推行,中医药发展正迎来新的挑战与机遇。中国科学院院士王夔在为《中药成分代谢分析》作序时指出:“近年来中药现代化研究基本上是以产品为目标,以新中药制剂开发为目的。开发有余,而研究不足。实际上,中药现代化的根本是中药学现代化。中药产品的现代化可以栽培现代化、质检和质量标准现代化、工艺现代化等等方面下功夫,执行GAP、GLP、GEP、GMP、GCP等标准。但是,即使如此开发的中成药仍然在世界药学中不能占有举足轻重的地位;接受这些产品的绝大多数是华人。我们必须强调中药的现代化要以中药学现代化为基础;也就是中药学要用世界自然科学和医学科学能够接受的概念和理论来阐述。”[1]要中医药现代化,首先是中医药理论的现代化,再是中医药产业的现代化。笔者认为,在探索中国古典哲学、中医药理论、现代科学技术与现代科学方法论、现代人体生命科学理论等相互结合的基础上,推动中医理论的科学化、现代化,并在现代中医理论的指导下进行中药现代化研究及其创新的研发[2]。

在总结古今传统中药和方剂中涉及生物转化原理的基础上,从中药成分代谢分析中探析,结合化学成分组学、基因组学、蛋白组学、代谢组学、糖生物学、系统生物学、药物设计学、高通量筛选技术等现代生命科学技术,运用生物转化技术,尤其是运用体外生物转化技术改善中药制剂的疗效与个体差异,提出了新的中医药产业工程――中草药生物转化工程,以及相应的创新中药――生物中药。中草药生物转化工程是将酶工程、微生物工程、代谢工程、基因工程、糖生物工程、药物设计工程、生物信息学等现代生物工程技术合理运用到中医药现代化研究中,合理继承传统中医药理论,对中医药进行创新与传承,并开发出相应的生物中药。中草药生物转化工程的两个主要研究内容:微生物转化与创新中药、酶法转化与创新中药。

1 微生物转化与创新中药

1.1 微生物发酵与传统中药

在研究中华医药史中著名中草药及方剂的过程中发现,利用微生物技术制备传统中药有着悠久的历史。“酒为百药之长”,具有通血脉、行药势等功效,原始的酿酒技术产生于4000多年前的夏禹时代,酒是酵母发酵的产物,是细胞内酶作用的结果[3]。约3000年前,利用麦曲含有的淀粉酶将淀粉降解为麦芽糖,制得具有缓中、补虚、生津、润燥功效的饴糖。在长沙马王堆汉墓出土的帛书《五十二病方》中记载了用于治病的粪便类中药,实际上是宿主与其消化道内的厌氧微生物共同代谢与发酵产生的混合物。公元10世纪左右,我国有了豆酱制品,及由此工艺衍化制备出的用于解肌发表和宣郁除烦的淡豆豉,豆酱和淡豆豉均是微生物的发酵产物。三国时期的著名医学家华佗创造了制备金汁的秘法,即利用刮青竹筒(天然膜管)从粪窖内人源性微生物与自然界微生物混合深层发酵产物中提取而得[4]。首载于元代《饮膳正要》中的红曲,为微生物红曲霉发酵梗米加工品而产生的发酵物,具有健脾消食、活血化瘀等功效[5]。我国是最早利用真菌防病治病的国家,早在《神农本草经》中,就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌的记载[6],现仍广泛应用。真菌具有分解纤维素、淀粉、蛋白质、脂类等营养物质的强大酶系,对天然培养基有较强的分解利用能力,具有种类多、次生代谢产物多、培养条件简单等特点,成为微生物发酵炮制或制备传统中药的主要功能菌。利用古老中药中寄生真菌自身发酵的研究已成为现在研究的热点,如灵芝、冬虫夏草、云芝、灰树花、茯苓、麦角菌等都有大量的研究报道[6]。

微生物发酵是传统中药中的一种重要炮制方法。我国人民将微生物发酵应用于中药炮制,即将药材与辅料拌和,在一定温度和湿度下,通过微生物的生物转化作用达到提高药效、改变药性、降低毒副作用等目的[6]。《中华人民共和国国家药品标准》中收录的19种曲药,如,配方和工艺均绝密的片仔癀、六神曲、建曲、采云曲、霞天曲、黔曲、半夏曲、老范志万应曲、泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固态发酵而成的中药。不同培养基经同样微生物处理后会产生不同的药性,可利用该特性生产具有不同适应证的中药。例如,发酵淡豆豉时,以桑叶、青蒿发酵者,药性偏于寒凉,多用于风热感冒或热病胸中烦闷之症;以麻黄、紫苏发酵者,药性偏于辛温,多用于风寒感冒头痛之症[7]。

微生物发酵代谢产物是传统中药方剂配伍中的一类重要中药。除目前仍在方剂配伍中广泛使用的曲药外,粪便类中药作为微生物发酵代谢产物也被古今许多医家用于传统方剂配伍中,如《五十二病方》、《黄帝内经》、《中华人民共和国药品标准•中药成方制剂》等均有记载[8],最为著名的方剂有失笑散、温病方剂神犀丹及三石汤等。在利用粪便类中药配伍方剂治病方面,尤其值得一提的是清朝的著名温病学家叶天士,他善于运用金汁配伍于方剂中治病救人,在黄英志主编的《明清名医全书大成•叶天士医学全书》中含“金汁”的临床处方和方剂近100处之多,其中包括著名的温病灵丹神犀丹。

1.2 微生物转化中药成分

微生物转化中药成分的研究始于20世纪90年代初,日本的小桥恭一发现中草药成分如番泻苷,可借助肠道细菌转化为致泻有效成分,随后他的课题组对系列糖苷类化合物如黄芩苷、汉黄芩苷、人参皂苷等进行了研究,指出糖苷类化合物为天然前药[9]。基本原理是利用微生物细胞产生的一种或多种酶把中药中的一些化学成分转化成结构相关的更有经济价值的产物,来完成常规化学方法难以实现的生化反应,其本质是利用微生物本身所产生的酶对外源底物进行的催化反应,改变药物原有性能,产生新的功能作用,或增强原有的功能活性。如口服人参皂苷类成分的肠内微生物转化[10]。

将微生物工程技术应用于中药创新,将是中药创新研发中的新热点,其主要特点可概括如下[2]:①药物的有效组分、活性成分最大限度地得以提取、利用;②药物进入人体后不能直接被利用的有效活性组分,可在体外生物转化而被直接利用,将高极性中药成分转化为低极性成分,改善了药物的脂溶性,使其功效迅速发挥;③可以提高中药制剂的普适性,肠道微生态菌群因个体存在很大的差异性,结果引起药物的生物利用和功能作用差异明显,而通过体外生物转化可避免之,从而提高其普适性;④微生物转化后与原有药物相比产生了新的活性物质,从而可能产生新的保健、治疗或预防等功能作用;⑤其具有生产工艺可控、所得产物明确、制剂方便、便于与国际接轨等优点,因而是实现中医药现代化战略的有效途径。

2 酶工程与创新中药

酶作为生物催化剂,在许多化学反应中具有不可低估的作用,作为生物进化的高级形式,与一般的化学催化剂相比,它可以在非常温和的条件下高效、专一性地催化底物转变为产物,具有广阔的应用前景。酶是由细胞产生的具有催化能力的物质,其化学本质主要为蛋白质,少数酶同时含有少量的糖和脂肪,也有少数是核酸等其它物质。酶大部分位于细胞内,部分分泌到体外。新陈代谢是生命活动的最重要特征,一切生命活动都是由代谢的正常运转来维持的,而生物体代谢中的各种化学反应都是在酶的作用下进行的。酶是促进一切代谢反应的物质,没有酶,代谢就会停止,生命也即停止。酶工程技术是现代生物技术的重要组成部分,其特点是利用生物酶、含酶细胞器或细胞(微生物、植物、动物)作为生物催化剂来完成某些重要的化学反应,应用范围包括医药、食品、化学工业,诊断分析、检测分析和生物传感器等。在中药创新研发过程中,酶工程技术将具有举足轻重的作用。

2.1 酶的分类与中草药生物转化反应类型

按照1961年国际生物联合会酶学委员会(Enzyme Commission of International Union Biotechnology)规定的分类方法,不管酶的结构和性质如何,仅根据酶所催化反应的类型,将酶分为六大类,即氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶或连接酶,对应为六大中草药生物转化反应类型。图1概述了各类酶的特性与中草药生物转化反应类型[1,2,11]。

2.2 酶法转化与中药

近年来,药代动力学研究证明,中药成分中的糖苷类化合物在肠道内难以吸收、生物利用度低、肠内滞留时间较长,在人体内难以直接发挥药效作用,绝大多数需经肠道微生物酶分解为次级苷或苷元,方能发挥药效。从糖苷类化合物的结构角度看,含糖基越多,分子极性越高,水溶性就越大,相反水溶性越低,水溶性大的物质不易被小肠绒毛吸收,不易穿过肠壁,也就不易进入血液而发挥药效,只有被肠道内微生物酶水解后才能被吸收而发挥药效。因此,肠道内微生物酶浓度与酶催化活性直接影响着糖苷类化合物的药效。研究表明,个体差异性影响肠道内微生物酶浓度与催化活性[12,13],患者体温的升高会影响酶催化活性的发挥;随着现代医学事业的发展,滥用抗生素已经严重损害人肠道内的正常菌群,使肠道菌群失去平衡,不能分泌各种正常酶[14]。这些因素严重影响着中药药效的发挥。

如何将中药材中的糖苷类化合物转化成次级苷或苷元,将成为中医药现代化研究中的新热点,可通过化学转化、酶转化、微生物转化等方法实现之。化学转化过程中,因强烈的酸碱水解作用而引起苷类物质结构和构型的改变,导致药效消失和产物不稳定。因此,酶转化与微生物转化将更具潜力,微生物转化的本质仍是酶转化,酶转化是中草药生物转化工程中的重要内容。在酶的催化作用下对中药中的苷类成分进行系列结构修饰,引起中药成分的共价结构发生改变,如化学基团的引入或去除、化学键的引入或断裂等。修饰后,可引起药理活性的改变,或中药制剂(尤其是中药口服液)风味的改善等。

有关酶法转化中药的研究开展时间不长,尚处于实验研究阶段。但是,不少学者已逐步认识到生物转化技术将是中药创新研究的重要方法之一。近年来,运用现代生物酶工程技术开展现代中药研究,在酶法转化中药研究领域取得了一些成果。如利用自制复合酶对生晒参95%乙醇提取物、人参茎叶总皂苷、三七总皂苷、三七茎叶总皂苷等系列中药有效部位进行了酶法转化研究[2,15],通过HPLC和LC-MS分析发现可以明显改变一些皂苷成分的结构,并降低相应化合物的极性,增加了有效部位中脂溶性含量;同时,利用这些复合酶直接酶法转化处理人参、三七、三七茎叶等药材,结果表明复合物酶亦能高效地转化药材中部分皂苷成分为低极性皂苷。这些低极性皂苷具有抗癌、免疫调节、改善微循环、调节消化机能、安神、抗衰老、抗紧张、预防消化道溃疡、提高生命质量、增强记忆和学习能力等多种生物活性和药效作用,还具有快速吸收、高生物利用度等特点。用酶法辅助提取清热中药黄芩活性成分时,HPLC分析发现提取物中的黄芩素和汉黄芩素等苷元含量远远高于药典的提取方法,表明酶法辅助提取有助于黄芩苷、汉黄芩苷等转化成相应的苷元[16,17]。

3 生物中药的发展方向

上文从微生物工程与中药、酶工程与中药等两方面综述了中草药生物转化工程的核心内容;同时,在中药储存、炮制、方剂配伍煎制、体内代谢等过程中也涉及到生物转化,囿于篇幅,不再详述。

中草药生物转化工程融合了传统中药制药工程、传统发酵中药技术、现代微生物技术、酶工程技术、中药成分的代谢工程等多种工程技术,其在中药新药研究开发方面具有的独特优势,可为改善中药功效、加快中药制剂的起效速度、提高生物利用度、改善制剂功效的个体差异性、创制新剂型、创制新药等方面提供崭新的技术手段,有望给中药新药研究开发注入新的活力,并将为中药创新带来革命性的变革,具有广阔的发展前景,预计不久将成为中药创新研究中的“红热点”。中草药生物转化工程的发展方向将影响生物中药的未来发展前景,今后应在以下几个方面进行深入研究:①中草药储存过程的生物转化及霉变生物转化机制研究;②中草药炮制过程中的生物转化机制研究;③方剂配伍中的生物转化原理及方剂煎制过程的生物转化研究;④加强微生物和酶工程技术在中药研究中的应用;⑤加强曲剂制备过程中的生物转化机制研究;⑥加强粪便类中药的生物转化机制研究;⑦加强生物中药制药装备的研究;⑧利用现代分析技术,建立快速而灵敏的分析检测技术手段;⑨建立有效而快速的功效筛选模型;⑩加强中药成分体内代谢转化及功效个体差异性的研究;(11)在生物转化研究过程中如何合理地贯彻中医药理论及现代科学方法论的指导思想,并吸收利用现代科学的有益成果。

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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)