微生物单细胞基因组技术及其在环境微生物研究中的应用

单细胞及单细胞基因组学研究是近年生命科学研究的热点之一,微生物单细胞基因组学研究是继微生物元基因组学(又称宏基因组学,Metagenomics)之后新发展起来的,可有效获取环境中大量无法培养的微生物遗传信息的技术。微生物单细胞基因组技术包括单细胞获取、全基因组扩增、全基因组测序以及数据分析等步骤,目前该技术在环境微生物研究中的应用主要集中于探索未被元基因组技术或其它常规技术探测到的新型功能基因,或是对环境中物种丰度极小的未培养微生物的发现,以及对微生物细胞生命进化过程的研究等。本文对微生物单细胞基因组技术中单细胞获取和全基因组扩增所涉及到的不同方法以及应用此技术对环境微生物取得的主要研究进展进行综述。     

“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”教学设计

在"探究培养液中酵母菌种群数量的变化"一节教学中,通过调整课程顺序,优化实验环节和实验材料,结合Excel软件让学生通过实验体验构建数学模型的过程,使生物学与数学整合,有利于学生深刻理解种群数量的变化,同时培养学生简约、严密的思维品质。     

单细胞尺度下的微生物学研究:意义与方法

最近研究表明,即便是处于同一种群中的微生物细胞,在基因转录和翻译、蛋白活性、以及代谢物丰度等多个水平都可能存在显著差异,说明微生物细胞间存在着多个层次上的异质性;同时,传统微生物学研究方法需要将所研究的微生物对象在实验室实现再次培养,然后对纯培养的微生物种群进行研究,这样往往造成实验室的研究结果无法真实地反映微生物细胞在自然界中的原始状态,急需发展新的原位研究手段;此外,自然界中的微生物目前只有极少部分可以在实验室中进行培养,仍有大量微生物无法通过传统方法进行发掘和研究。单细胞尺度微生物学为解决这些微生物学研究中的重要挑战提供了一种新的策略和技术思路,有望帮助我们更为直观、深入地了解每个细胞内部的状态,以及其在自然界的生理生态功能。本文对单细胞尺度微生物学研究的意义以及当前单细胞尺度微生物学的研究方法,特别是新兴的微生物单细胞组学方法进行了介绍。     

在初中生物实验教学中培养学生动手能力的策略

新课程标准要求重视培养学生的动手能力,因此,在实验教学中应该从激发学生兴趣入手,通过多种形式引导学生规范动手,把实验从课内向课外延伸,让学生勤于动手,通过实验不但获取知识验证知识,而且培养和提高学生的动手能力,培养学生创新精神。     

“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”的分析和方案设计

“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”是《课程标准》明确提出的活动建议。本课题的探究教学不仅有利于渗透新课程的教学理念,熟悉探究活动的一般过程,培养探究问题、设计和评价实验能力,建构实验研究的一般体系,而且在对本探究课题的结果分析中,引导学生构建数学模型,有利于培养学生透过现象揭示事物本质的洞察力和学生简约、严密的思维品质。     

“细胞大小与物质运输的关系”实验中数据处理能力的培养

通过"细胞大小与物质运输的关系"的实验教学,从正确获取实验数据、合理表达实验数据,以及利用数学公式处理数据等方面,阐述对学生数据处理能力的培养,体现实验教学的多重价值和在培养学生生物科学核心素养方面的功能,并提供可操作性的实验设计案例。     

微生物单细胞分离方法研究进展

自然界中大多数微生物处于未培养状态,被称为“微生物暗物质”。随着微生物单细胞分离方法的不断更新,利用新技术、新方法应对微生物纯培养的挑战获得了重要进展,这些新的分离及培养策略对推动微生物资源学的发展具有重要意义。尽管宏基因组学和基因组学数据相关成果日益增多,但微生物单细胞的分离与培养对于系统研究微生物的生态功能、遗传进化等仍至关重要。本文主要概述了目前使用的或正在研发的膜扩散培养法、微流控分选、荧光激活细胞分选、单细胞拉曼分选、光镊技术、显微操作技术等单细胞分离技术的原理与应用,及其在微生物单细胞分离和培养方面的优点与不足,同时展望了这些单细胞分离技术未来的发展和应用前景。     

单细胞技术进展及其在植物研究中的应用

多细胞生物体的生存依赖于不同类型细胞特异性的功能分工,不同类型的细胞尽管基因组相同,但有其独特的发育过程和应对环境变化的能力。生物学的一大挑战就是揭示基因如何在正确的位置、正确的时间表达到正确的水平,最近出现了很多通过细胞类型特异性方法研究单细胞组学的工具,这些新技术使我们能通过空前分辨率,理解多细胞生物体内不同类型的单个细胞基因表达特点及其适应环境变化的机制。单细胞样品的获取一直是单细胞研究的一大技术瓶颈,因此本文将以如何获得起始材料为重点,探讨单细胞研究的样品标记、单细胞分离及获取、组学数据分析和结果验证等技术方法及其在植物研究中的应用。     

对"观察二氧化硫对植物的影响"实验的思考

主要介绍如何利用“观察二氧化硫对植物的影响”实验培养学生实验设计能力,并对实验在环保意识欠缺、微量亚硫酸钠获取方面作出改进。     

"探究培养液中水蚤种群数量变化的规律"的教学设计与实践

通过巧妙设计实验方案，解决课堂上难以通过实验探究种群数量变化规律这一问题，使全体学生了解了水蚤的采集、培养，并对培养了不同时间的水蚤种群进行数量统计、数据处理、结果分析，并最终得出种群的数量变化规律。对在新课程理念下如何开发课程、实施探究式教学进行了有益的尝试。     

基于系列探究实验的模型构建——以“种群的数量变化”为例

以"种群的数量变化"为例,说明教师基于系列探究实验进行模型构建的思路与方法,进而引导学生构建概念模型,完成对知识的自主构建和不断深化,并能依据构建的模型解决实际问题,以此提高课堂教学效率,培养学生的逻辑思维与实证能力。     

基于微流控的真菌单细胞捕获和培养

【背景】真菌单细胞培养在研究细胞异质性及细胞生长特性等方面十分重要,因此需要建立简单便捷的方法对真菌单细胞进行培养与观察。【目的】基于微流控建立一种真菌单细胞的捕获及培养方法,同时直观地对单细胞进行定位和实时观察。【方法】利用L-edit设计芯片图案并利用等离子键合的方法制备微流控芯片;通过注射泵将红酵母菌溶液及里氏木霉孢子溶液进样以实现单细胞捕获;采用台盼蓝染色法测定酵母细胞的存活率;利用显微镜对酵母单细胞及木霉孢子的萌发、生长、繁殖过程进行观察。【结果】所制备的芯片形状完好,可实现酵母或孢子的单细胞捕获;酵母的捕获率为25.00%±1.38%;分别于0、2、4、6h对酵母进行观察,可看到酵母出芽过程;培养至48h,芯片上酵母细胞的存活率与游离培养条件下的存活率无显著性差异;分别于0、3、6、9 h对单个孢子进行观察,可以看到孢子萌发以及菌丝生长情况,且直至120h菌丝仍在生长。【结论】设计并制备了一种用于真菌单细胞捕获及定位培养的微流控芯片,这是此种芯片在真菌单细胞培养中的首次应用。细胞可在此微流控芯片上正常生长至少2 d,并可实现5 d及更长时间的培养,此方法可对真菌单细胞进行直观、定位的实时观察,有望用于多种微生物单细胞的生理、遗传性状研究,以及原生质体融合育种研究。     

双碳源单细胞蛋白间歇培养及流加培养的动力学模型

应用非结构的逻辑增殖模型研究了两种酵母的单碳源和双碳源单细胞蛋白间歇培养的动力学,用改进的逻辑增殖模型研究了双碳源流加培养过程的动力学,从实验数据拟合了动力学模型参数,模型计算值与实验数据吻合良好。     

植物原生质体培养方法

1　植物原生质体培养的简史植物细胞原生质体 ,在植物学上指植物细胞通过质壁分离后 ,可以和细胞壁分开的那部分细胞物质。原生质体分离纯化后 ,须在适当的培养基上应用适当的培养方法 ,才能再生细胞壁 ,并启动细胞持续分裂 ,直至形成细胞团、长成愈伤组织或胚状体、分化和发育成苗 ,最终再生完整植株。其中 ,选择合适的培养方法始终是原生质体培养中最基础也是最关键的一环。植物原生质体培养方法起源于植物单细胞培养方法。早在 190 2年 ,Haberlant通过实验就预言 :体外培养单个细胞可通过其分裂得到培养组织。直到 1954年 ,植物单细胞培…     

单细胞技术在干细胞研究中的应用

干细胞是具有自我更新和分化潜能的异质性细胞群体。基于细胞群体水平的干细胞研究不能满足深入认识干细胞生物学本质及实际应用的需要。近年来,单细胞相关技术不断发展和成熟,并正在干细胞基础研究及其相关领域中获得迅速应用。该文以造血干细胞为主要例举,就实验研究中常用的单细胞分离、单细胞克隆分析、单细胞移植、单细胞实时定量PCR及单细胞测序等技术原理及其应用进行综述。     

类弹性蛋白多肽的从头设计、非色谱纯化及盐效应

近年来,因病毒侵害人类每年都要蒙受巨大的经济损失和社会损失。犬肾细胞MDCK以其具有的培养容易、增殖快、流感病毒感染效率高等特点,成为适用于流感病毒疫苗生产的重要细胞系之一。以MDCK细胞为研究对象,在自制无血清培养基中成功实现了MDCK细胞从有血清培养到无血清培养的驯化;并通过单细胞悬浮培养驯化过程实现了MDCK细胞的无血清单细胞悬浮培养,获得了适于无血清单细胞悬浮生长的ssf-MDCK细胞株,无血清单细胞悬浮批培养最大活细胞密度可达3.81×106 cells/mL,最大比生长速率可达0.056 h?     

商陆单细胞平板培养及色素高产细胞株的筛选

研究了细胞悬浮培养时间、培养方法和接种密度对商陆单细胞平板培养植板率的影响,建立了筛选色素高产细胞株的简单实用的方法。结果表明：普通单细胞平板时培养法培养商陆单细胞的植板率很低,而以悬浮培养１４－２１ｄ的单细胞为材料,接种密度为５＊１０＾３／ｍｌ时,进行条件培养和看护培养,植板率达１１．０２％。根据细胞平板培养结果,可在显微镜下直接观察单细胞克隆的颜色,筛选出商陆色素高产细胞株。     

小鼠胚胎神经干细胞的分离培养及其鉴定

且的探索小鼠胚胎神经干细胞的体外培养方法,并获取高纯度的神经干细胞,为神经干细胞的深入研究提供实验材料。方法无菌条件下分离E15天小鼠胚脑皮质,制成单细胞悬液,在bFGF和B27存在的培养基中培养扩增,通过免疫细胞化学染色鉴定神经干细胞及其子代细胞的分化方向。结果培养的部分细胞在B27和bFGF存在的无血清培养基中可以在体外分裂增殖,同时表达神经干细胞特异性抗原nestin,并在撤出B27和bFGF的有血清培养基中向神经细胞和胶质细胞分化。结论小鼠胚脑皮质存在具有多向分化潜能的神经干细胞,这些细胞可以在体外稳定培养、传代并自然分化,为细胞替代治疗提供了理想的细胞来源。     

“用比色法探究pH对酶活性的影响”教学设计

在"探究p H对酶活性的影响"实验教学过程中,尝试运用目测比色法简便、快速获取直观的实验结果,达到预期实验目的;同时注重培养学生运用数学方法分析实验现象,养成数学与生物学科相结合的思维方式。     

单细胞测序技术在传染病及微生物领域的应用研究进展

单细胞测序技术正逐渐成为生物学基础研究的“必备工具”,为我们理解各种生物学现象带来革命性的洞见。很多传染性疾病均涉及免疫细胞的差异化功能,而这些免疫细胞之间具有较大的异质性。与传统的批量高通量测序相比,近年来新兴的单细胞转录组测序使得研究者能够分析感染过程的免疫细胞异质性,充分挖掘珍贵的临床样本的分子信息,还能获取难以培养的病原微生物的遗传信息。本文着重介绍了当前单细胞测序在传染性疾病及病原微生物研究领域中的应用情况,并对其发展前景做了简要展望。