新工科背景下生物反应工程课程的多元化教学模式 改革与探索

生物反应工程作为一门理论性与应用性都很强的专业课程,在生物工程等相关专业的课程设置中处于桥梁和纽带地位,对新型应用型工科人才的培养发挥着重要的作用。但由于该课程中公式等抽象理论知识过多,导致学生学习效率十分低下。因此,为了适应新工科教育背景下对创新型人才培养的需求,提高学生的学习兴趣和积极性,并培养学生的自主学习等创新能力,教学团队在课程教学中通过引入虚拟仿真技术、开展微课教学、采用案例式教学模式、利用科研平台等多元化方式,对该课程的教学模式、方法和手段尝试改革和探索,取得了一定的教学效果,并就此进行了一些探讨,以期能为相关课程的教学改革提供一些思路和启示。     

ENaC and ROMK channels in the connecting tubule regulate renal K+ secretion

We measured the activities of epithelial Na channels (ENaC) and ROMK channels in the distal nephron of the mouse kidney and assessed their role in the process of K⁺ secretion under different physiological conditions. Under basal dietary conditions (0.5% K), ENaC activity, measured as amiloride-sensitive currents, was high in cells at the distal end of the distal convoluted tubule (DCT) and proximal end of the connecting tubule (CNT), a region we call the early CNT (CNTe). In more distal parts of the CNT (aldosterone-sensitive portion [CNTas]), these currents were minimal. This functional difference correlated with alterations in the intracellular location of ENaC, which was at or near the apical membrane in CNTe and more cytoplasmic in the CNTas. ROMK activity, measured as TPNQ-sensitive currents, was substantial in both segments. A mathematical model of the rat nephron suggested that K⁺ secretion by the CNTe predicted from these currents provides much of the urinary K⁺ required for K balance on this diet. In animals fed a K-deficient diet (0.1% K), both ENaC and ROMK currents in the CNTe decreased by ∼50%, predicting a 50% decline in K⁺ secretion. Enhanced reabsorption by a separate mechanism is required to avoid excessive urinary K⁺ losses. In animals fed a diet supplemented with 3% K, ENaC currents increased modestly in the CNTe but strongly in the CNTas, while ROMK currents tripled in both segments. The enhanced secretion of K⁺ by the CNTe and the recruitment of secretion by the CNTas account for the additional transport required for K balance. Therefore, adaptation to increased K⁺ intake involves the extension of robust K⁺ secretion to more distal parts of the nephron.     

柚皮苷通过P2X7受体减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120导致大鼠神经功能损害的的作用及机制

人类免疫缺陷病毒-1(Human immunodeficiency virus-1,HIV-1)包膜糖蛋白gp120能够引起大鼠出现学习记忆障碍的行为学改变并增加海马中P2X7受体的表达;柚皮苷对gp120引起的行为学改变及P2X7表达增多具有改善作用。为了研究柚皮苷通过减少P2X7受体表达减轻gp120导致大鼠神经功能损害的作用及机制,本实验选择SD大鼠并分为假手术操作的对照组、脑室注射gp120的gp120组、脑室注射gp120及不同剂量柚皮苷灌胃的柚皮苷组、脑室注射BzATP的BzATP组、脑室注射gp120、BzATP及90mg/kg柚皮苷灌胃的90mg/kg/d柚皮苷+BzATP组。Morris水迷宫检测逃避潜伏期及错误次数,TUNEL法检测海马中细胞凋亡率,Elisa法检测海马中肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)的含量,Western blot检测海马中P2X7受体的表达。结果显示:与对照组比较,gp120组大鼠的逃避潜伏期延长,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平增加(P<0.05);与gp120组比较,不同剂量柚皮苷组大鼠的逃避潜伏期缩短,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平减少(P<0.05);与90mg/kg/d柚皮苷组比较,90mg/kg/d柚皮苷+BzATP组大鼠的逃避潜伏期延长,错误次数及海马中细胞凋亡率、TNF-α、IL-1β、IL-6的含量、P2X7受体的表达水平增加(P<0.05)。本研究的结果表明柚皮苷减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120诱导的神经功能损害,这一作用与抑制海马组织中P2X7受体表达并减轻炎症反应及细胞凋亡有关。创新在于首次阐明了柚皮苷减轻HIV-1包膜糖蛋白gp120诱导神经功能损害的分子机制。在gp120引起大鼠行为学改变及海马组织中细胞凋亡、炎症反应激活的过程中,柚皮苷通过抑制P2X7受体的表达来改善行为学改变、抑制细胞凋亡及炎症反应的激活。     

基于雪岭云杉树轮宽度重建过去339年天山中部巴音布鲁克地区夏季NDVI

归一化差异植被指数(NDVI)被广泛应用于植被研究的各个领域,但由于观测时长较短,难以满足长时间尺度的研究需要。基于巴音布鲁克地区雪岭云杉建立了树轮宽度年表(STD),计算年表和NDVI同气象观测数据的相关系数。结果表明:树轮宽度指数和NDVI均与同时段的气象数据具有显著相关。结合宽度年表与6—8月NDVI间的显著正相关(r=0.7,P＜0.01,n=38),使用回归模型重建了研究区过去339年的夏季(6—8月)NDVI变化序列,在1680—2018年,重建序列有4个高植被覆盖时段(1738—1765、1786—1798、1964—1973和2000—2018年)和5个低植被覆盖时段(1690—1714、1825—1834、1850—1880、1895—1920和1945—1955年)。重建结果也反映了天山中部水文气候。与周边重建的对比显示,当开都河径流量增加,且研究区处于较为潮湿的环境时,植被覆盖相对较高,反之植被覆盖偏低。重建序列的极值也捕捉了历史文献中一系列自然灾害。混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLT)后向轨迹模型和风场分析表明,NDVI异常受到西风带来的降水影响。     

亚热带典型森林地上和地下凋落物输入对土壤新老有机碳动态平衡的影响

凋落物是森林土壤有机碳(SOC)形成、稳定和周转的重要影响因子。目前针对亚热带不同类型森林地上和地下凋落物对新SOC累积和老SOC输出动态平衡的影响仍不清楚。本研究以中亚热带常绿阔叶天然林、马尾松人工林和杉木人工林为对象,基于C3/C4植物-土壤置换试验,利用稳定同位素¹³C示踪方法开展3年野外定位试验,分析了森林地上、地下凋落物输入对SOC周转的影响。结果表明: 森林类型、凋落物处理和时间均能显著影响SOC含量、土壤δ¹³C值、新SOC和老SOC含量,且存在显著的森林类型×凋落物处理交互效应。地上和地下凋落物输入均能显著提高SOC含量和净增量,与杉木人工林相比,天然林SOC对凋落物输入的响应更敏感。凋落物输入显著降低了土壤δ¹³C值,且天然林、马尾松人工林土壤δ¹³C显著低于杉木人工林。在马尾松人工林,地下凋落物处理的新SOC含量显著高于地上凋落物;在天然林和马尾松人工林,地下凋落物输入处理的老SOC含量显著低于地上凋落物处理。此外,地上凋落物归还量和地下根生物量与SOC含量和净增量呈显著正相关,而地下根凋落物量和C/N与新SOC含量呈显著正相关。森林地下凋落物比地上凋落物输入对SOC周转的影响更重要,且不同森林凋落物输入对SOC的影响存在差异性。本研究可为揭示亚热带典型森林土壤有机碳库的形成和可持续管理提供依据。