单细胞生物起源精品(七篇)
单细胞生物起源篇(1)
关键词:掌握 有丝分裂 减数分裂
单倍体的和卵细胞通过受精作用可以恢复为二倍体。减数分裂过程中四分体中的非姐妹染色单体的部分片段发生交换、非同源染色体自由组合，使得配子的遗传多样化，增加了后代的适应性，因此减数分裂不仅是保证生物种染色体数目稳定的机制，同且也是物种适应环境变化不断进化的机制。
有丝分裂和减数分裂既有区别又有联系，怎样使学生在这里既能把握联系又能区分不同呢？结合课堂教学实践，应该从以下方面入手：
1 如何快速根据图像判定有丝分裂和减数分裂的时期
1.1 根据染色体行为判断细胞分裂时期
首先，如果发现染色体无规律分布，则为前期。
其次，如果发现染色体排列在中央，则为中期。
最后，如果发现染色体移向两极，则为后期。
1.2 根据染色体数目判断细胞分裂方式
首先看染色体的数目：奇数的话一定是减数第二次分裂（但是减数第二次分裂期染色体数目不一定为奇数），否则可能是有丝分裂或者减数第一次分裂。
其次看有无同源染色体：有的话一定不是减数第二次分裂。
最后如果有同源染色体，看同源染色体的行为。如果有联会、四分体存在则一定是减数第一次分裂。反之则为有丝分裂。
2 有丝分裂和减数分裂的理论区别
首先，减数分裂过程中细胞连续分裂两次，而有丝分裂过程中细胞只分裂一次。
其次，减数分裂的结果是染色体数目减半，而有丝分裂的结果是染色体数目不变。
再次，减数分裂后，一个细胞变为四个含有不同遗传物质组合的子细胞（考虑四分体中非姐妹染色单体片段交换）。或者两两相同的子细胞（不考虑单体片段交换）。而有丝分裂后，一个细胞只形成两个遗传物质相同的子细胞。
第四，减数分裂过程中有其特有的同源染色体配对和同源非姐妹染色单体间的局部交换，而有丝分裂则没有。
最后，减数分裂发生部位为或者精巢和卵巢，有丝分裂发生部位为体细胞（但是原始生殖细胞即性原细胞发生增殖时属于有丝分裂）。
3 有丝分裂和减数分裂的生物学意义区别
3.1 有丝分裂的生物学意义：细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。有丝分裂的目的是细胞增殖，即细胞数量的增加。对于单细胞生物体，细胞分裂意味着生物个体数的增加。多细胞生物体的生殖活动也是通过细胞分裂完成的。对于多细胞生物体，细胞分裂则是生物体生长发育的基础。细胞分裂保证了细胞有足够大的表面积与环境进行物质交换，从而保证了新陈代谢对物质更新的需求。因此细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础。
3.2 减数分裂的生物学意义：减数分裂是遗传学的基础。其目的是产生成熟的生殖细胞。具体表现在：
3.2.1 基因分离律的细胞学基础：在减第一次分裂过程中，因为同源染色体分离，分别进入不同的子细胞，故在子细胞中只具有每对同源染色体中的一条染色体。减数分裂中同源染色体的分离，正是基因分离律的细胞学基础。
3.2.2 基因连锁和互换的细胞学基础：同源染色体联会时，非姐妹染色单体之间对称的位置上可能发生片段交换，也就是父源和母源染色体之间发生遗传物质的交换。这种交换可使染色体上连锁在一起的基因发生重组，这就是染色体上基因连锁和互换的细胞学基础。
3.2.3 配子的遗传基础多样化：由于减数分裂，使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减数分裂过程中非同源染色体重新组合，同源染色体间发生部分交换，结果使配子的遗传基础多样化，使后代对环境条件的变化有更大的适应性。
4 有丝分裂和减数分裂的种类区别
4.1 有丝分裂的类型：出现纺锤丝的细胞分裂均可看作是有丝分裂。所以减数分裂也是一种特殊的有丝分裂。
4.2 减数分裂可分为三种主要类型
4.2.1 配子减数分裂：配子减数分裂，也叫终端减数分裂，其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起。在雄性脊椎动物中，一个精原细胞变为初级精母细胞后减数分裂为2个次级精母细胞，2个次级精母细胞又一次进行减数分裂，总共形成4个精细胞。精细胞在经过一系列的变态发育，形成成熟的。在雌性脊椎动物中，一个卵母细胞经过减数分裂形成1个极体和1个次级卵细胞，次级卵细胞再分裂形成一个卵细胞和一个极体，极体也分裂为两个极体，总共形成一个卵细胞和三个极体。
4.2.2 孢子减数分裂：孢子减数分裂，也叫中间减数分裂，（居间减数分裂）见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子发生没有直接的关系，减数分裂的结果是形成单倍体的配子体（小孢子和大孢子）。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子（）的成熟花粉（雄配子体），大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊（雌配子体），内含一个卵核、两个极核、3个反足细胞和两个助细胞。
4.2.3 合子减数分裂：合子减数分裂，也叫初始减数分裂，仅见于真菌和某些原核生物，减数分裂发生于合子形成之后，形成单倍体的孢子，孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。此外某些生物还具有体细胞减数分裂现象，如在蚊子幼虫的肠道中，有一些由核内有丝分裂形成的多倍体细胞，在蛹期又通过减数分裂降低了染色体倍性，增加了细胞数目。减数分裂由紧密连接的两次分裂构成。通常减数第一次分裂分离的是同源染色体，所以称为异型分裂或减数分裂。减数第二次分裂分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，所以称为同型分裂或均等分裂。
5 有丝分裂和减数分裂的相同点及联系
5.1 DNA分子的数量计算都相同：其一，有染色单体时，DNA数等于染色单体数。其二，无染色单体时，DNA数等于染色体数。
5.2 染色体数的计算都相同：染色体数等于着丝点数。
5.3 都有纺锤丝、染色体出现：纺锤丝、染色体在两种分裂过程中均出现。
单细胞生物起源篇(2)
【关键词】 慢性心力衰竭 系统性炎症
慢性心力衰竭(chronic heart failure，chf)患者循环中炎性细胞因子明显升高，证实其体内存在着系统性炎症反应。除心肌细胞外，白细胞、血小板、组织巨噬细胞、内皮细胞等其他组织细胞促成这一炎症反应，其不但引起心肌损害，导致chf的发生和发展，并且造成其他组织器官功能障碍，从而导致恶病质、贫血、内皮障碍等chf心脏外方面的改变。
一、chf循环中炎症介质的水平
已经证实chf循环中炎症细胞因子，如肿瘤坏死因子仅(tumor necrosis factor α， tnf-α)、白介素1p(interleukin，il-1α)、白介素(il-6)以及化学因子，如单核细胞趋化肽-1(monocyte chemoattractant peptide，mcp-1)、白介素8(il-8)、巨噬细胞炎症蛋白-1α(macrophage inflammatory protein，mip-1α)等升高，在chf发生发展过程中起到重要作用，而抗炎性细胞因子如白介素10(il-10)无相应升高，因此产生炎症反应的净效应。白介素10能够抑制白介素1β和白介素6基因表达，在chf免疫功能调节中起着重要作用。循环炎性细胞因子和化学因子水平与心功能nyha分级和左室射血分数(lvef)显著相关，并与患者预后相关。solvd研究中，血浆tnf-α<6.5pg/ ml的患者较tnf-α>6.5pg/ml的患者预后好。
二、炎症反应的来源
(一)心肌组织
chf升高的炎症细胞因子反应不同组织和细胞的免疫激活和释放。心肌组织是重要来源。黏附分子(adhesion molecules)、tnf-α和il-6相关的细胞因子等在衰竭心肌表达增强，而炎性细胞因子的释放并非与心肌细胞的坏死或凋亡相关，在心肌缺血或急、慢性室壁牵张作用下心肌细胞合成和分泌炎性细胞因子。不只是心肌细胞，内皮细胞和成纤维细胞等也可产生和释放炎性细胞因子。心肌局部产生的炎症因子不但以自分泌或旁分泌方式发挥作用，还进入循环发挥“内分泌”样作用。
(二)循环中白细胞
chf患者由于组织低灌注导致外周血单核细胞(如t细胞，b细胞，nk细胞和单核细胞)炎性细胞因子的表达和释放增加。研究表明单核细胞促进chf系统性炎症反应，而最近研究表明t细胞可能是炎性细胞因子更重要的来源。
(三)血小板
激活的血小板产生和释放炎症介质，导致邻近白细胞和内皮细胞的炎症应答，后者释放的炎症介质可反过来再作用于血小板使其激活，从而形成血小板介导的炎症反应环在chf时发挥作用。
(四)内皮细胞
chf内皮细胞的激活可能继发于氧化应激和炎症反应，而内皮细胞不适当的激活反过来增强炎症介质的表达，如化学因子il-8、mcp-1、黏附分子和环氧化酶2(cox2)，进而促进白细胞.内皮细胞问的相互作用和系统性炎症反应。
(五)肺脏、肝脏和组织巨噬细胞
由于多个器官参与chf，其他心脏外器官也可能成为炎症因子的来源。肺脏是 chf病理过程和症状的中心器官，临床和基础实验发现chf时肺脏il-6和mcp-1等细胞因子表达增强，肺血管内皮细胞亦可能是炎症介质的重要来源之一。aker等起搏诱发兔心衰的实验中发现肝脏释放tnf-α增加。虽然单核细胞已被证实是炎症因子的重要来源，肺脏和肝脏中的组织巨噬细胞可能更重要。另外，其他一些器官如中枢神经系统的上丘脑也可能产生炎症因子。但是，不管炎症介质的来源如何，炎症反应状态与引起chf的原发疾病无关，表明炎症反应是chf中普遍存在病理特征。
三、炎症反应的发生机制
虽然已明确chf时存在持续的系统性炎症反应，但引起炎症反应的原因尚不清楚，可能存在以下机制。
(一)血流动力学改变和氧化应激
首先，心室前、后负荷加重和剪切力能诱导细胞因子表达。其次，缺血和缺氧可能诱导某些炎症因子的产生。最后，氧化低密度脂蛋白胆固醇增加内皮细胞和心肌细胞细胞因子的表达，这在冠心病心衰时尤为重要。
(二)toll样受体(toll-like receptors，tlrs)
tlrs为模式识别受体，是对各种微生物起始免疫反应的重要成分。刺激tlrs后开始一系列复杂的免疫应答，包括产生细胞因子和化学因子以及免疫细胞问的相互作用等。最近发现tlrs也参与chf时的炎症反应。急性心肌梗死后心力衰竭时心肌细胞 tlr4被激活，更广泛tlrs的激活可能参与扩张型心肌病(idcm)时感染、组织损伤和自身免疫间的相互作用。并且，血管内皮细胞受到炎性细胞因子刺激后表达高水平 tlr2和tlr4，表明tlrs参与chf时内皮细胞相关的炎症反应。重要的是，不仅微生物能刺激tlrs，损伤或应激细胞释放的成分(如热休克蛋白和ros)同样能激活 tlrs，因此，不论是感染还是非感染因素参与，tlrs均能够促进chf的炎症反应。
(三)微生物抗原
自身免疫和各种微生物在扩张型心肌病的发病中起到重要作用，这些作用同样在 chf时导致持续的炎症反应状态。某些微生物的感染(如肺炎衣原体和巨细胞病毒)可能参与动脉粥样硬化的发病机制，而微生物抗原可介导心肌细胞损伤，微生物抗原的刺激造成细胞因子的活化与释放。然而，尚无证据表明chf炎症反应与某一特定病原微生物相关，任何反复的病原学感染都会促成或增强系统性炎症反应。
(四)内毒素假说
chf水肿时内毒素可从消化道漏出，触发免疫炎症反应，而利尿消肿治疗可降低内毒素水平。假如内毒素是chf中炎症反应的主要机制，将首先激活单核细胞。然而发现chf时单核细胞仅表现轻度的激活和细胞因子表达，这与内毒素假说相悖，但这可能反映了单核细胞的脱敏状态。kupffer细胞在败血症炎症反应中起重要作用，在chf时与内毒素假说高度相关。kupffer细胞既对lps起清除和解毒作用，又对lps应答产生炎症介质。
四、炎症反应的结果
炎性细胞因子tnfα、il-1和mcp-1等可直接刺激心肌细胞引起肥大，并通过基因调节，使基质金属蛋白酶含量增加，进而加快降解心肌细胞外基质的胶原蛋白致心室重塑，心肌细胞肥大、凋亡和纤维化，进而导致chf。但是炎症反应还可导致其他组织器官的损害，形成chf综合征其他方面的表现。
(一)内皮功能异常
不但导致心肌功能受损，并可减少其他器官灌注，使运动耐量减低和肝功能异常等。炎性细胞因子可通过几种途径损害内皮功能：首先，增强内皮细胞表达黏附分子和炎性细胞因子，这可再增强血管壁的炎症反应，其次，改变内源性血管舒张因子和血管收缩因子间的平衡，导致血管收缩；再次，tnfα超家族直接造成内皮细胞凋亡；最后，刺激产生活性氧(ros)，激活系列氧化还原信号途径，造成内皮损伤。
(二)心源性恶病质
chf时存在多脏器受累，包括心脏、胃肠道、肾脏和骨骼肌系统，导致食欲减低、体重下降、肌肉和脂肪减少、肝脏糖脂代谢异常，肌肉与其他脏器进行性消瘦与萎缩是心源性恶病质的标志。恶病质是多种细胞因子、神经肽、应激激素和代谢中间产物间相互作用的结果。tnfα曾被称为恶病质素，因此炎症反应在心源性恶病质的发病机制中起的关键作用不言而喻。tnfet、il-1和il-6参与蛋白水解、脂代谢异常、肌肉萎缩、肌细胞凋亡和体重减轻。tnfα增加血浆瘦素(1eptin)水平，导致食欲下降和静息能量消耗增加。恶液质的消耗累及多种组织成分，不但与神经激素异常有关，还与异常的炎症反应相关。
(三)贫血
chf时经常发生贫血，促进chf进展和活动耐量受损和疲劳等临床症状。贫血是 chf不良预后独立的预测因子。许多可能的原因导致贫血，如骨髓抑制，肠道铁摄取减少，血液稀释，炎性细胞因子通过多种途径参与上述作用。已发现tnfα、il-1和 il-6等能够干扰肾脏红细胞生成素的产生，并干扰红细胞生成素的活性，导致epo抵抗，而且可能通过促使起源祖细胞凋亡等途径直接抑制骨髓红细胞生成。另外，炎性因子尤其是il-6诱导肝细胞产生抗菌多肽(hepcidin)抑制巨噬细胞的铁释放和肠道铁吸收，导致铁缺乏，使贫血发生。
(四)炎症与神经激素的相互作用
近来发现raas和交感系统的激活可以促进chf时炎症反应的发生。动物实验发现血管紧张素ⅱ(atⅱ)通过ros和nf-kb等途径激活白细胞，生成黏附分子、化学因子和炎性细胞因子作用于内皮细胞。醛固酮活化淋巴细胞、单核细胞和内皮细胞，释放黏附分子和化学因子，而螺内酯在体外研究中对pbmc具有抗炎作用，表明醛固酮对 pbmc可能具有直接的致炎作用。多种白细胞亚群和单核细胞表达β受体，激动β受体可使这些细胞表达细胞因子，可能继发于细胞内升高的camp。因此，chf时异常激活的raas和β肾上腺素系统促进了系统性炎症反应，炎症反应和神经激素系统协同作用，促进chf的发生和发展；拮抗raas和β肾上腺素系统治疗可能具有一定的抗炎作用。虽然证实ace抑制剂、醛固酮拮抗剂和β受体阻断剂在体外研究中具有抗炎作用，然而并没有明确它们是如何发挥作用的。大剂量依那普利明显降低il-6活性，减少室间隔厚度，但ace抑制剂对其他炎症因子影响甚微。心衰动物模型中醛固酮拮抗剂螺内酯具有抗炎作用，但至今尚无资料表明在心衰患者具有这样作用。
单细胞生物起源篇(3)
一、难点突破
1．植物细胞有丝分裂各时期特点
时期主要特征
间期
G1期合成大量的RNA和蛋白质，为DNA复制做准备。
S期DNA复制，一个DNA分子复制出的两个DNA分子通过着丝点连在一起，与蛋白质结合形成两条姐妹染色单体。
G2期为进入分裂期做准备
分裂期
前期染色质变成染色体；核膜解体，核仁消失；形成纺锤体。
中期着丝点排列在赤道板中央；染色体数目最清晰，形态最固定。
后期着丝点分裂，染色单体分开，在纺锤体牵引下移向细胞两极。
末期染色体变成染色质；核膜重建，核仁出现；纺锤体解体；赤道板位置出现细胞板，形成细胞壁。
2．染色体、染色单体、着丝点、DNA的关系
一条染色体包含一个着丝点和1～2个臂。计算染色体的数目时，以染色体着丝点的数目为依据，有一个着丝点就有一条染色体，所以DNA复制前后均为一条染色体。当染色体的着丝点分裂后，原来的一条染色体就成为两条染色体，因此，间期DNA复制完成后DNA数目加倍而染色体数目不变，后期着丝点分裂染色体数目加倍而DNA含量不变。由着丝点分裂形成的两条染色体是由一条染色体复制而来，所以一般情况下，二者的形态和遗传特性是完全相同的。有丝分裂整个过程的染色体、染色单体、DNA的数目变化如下表：
分裂间期
前期中期后期末期
染色体NNNN2NN
染色单体02N2N2N2N00
DNAN2N2N2N2NN
3．细胞器与有丝分裂的关系
线粒体：有丝分裂间期，在组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的合成的过程中，需要消耗ATP水解释放的能量，而ATP主要是线粒体进行有氧呼吸产生的。
核糖体：组成染色体的蛋白质和细胞内的蛋白质，要在核糖体中合成，因此，分裂活动旺盛的细胞中，游离的核糖体数目较多。
中心体：在细胞分裂的前期，动物细胞的中心体内的两个中心粒已经各自产生了一个新的中心粒。在前期向细胞两极移动，两组中心粒之间的星射线形成纺锤体，以牵引染色体运动。
高尔基体：高等植物细胞有丝分裂的末期，在赤道板位置出现细胞板，进而扩展成细胞壁，这一结构的形成必须有高尔基体参与。
4．减数分裂和有丝分裂的比较
比较项目有丝分裂减数分裂
发生部位各组织器官精（卵）巢
发生时间从受精卵开始性成熟后开始
分裂起始细胞体细胞原始生殖细胞
细胞分裂次数一次两次
同源染色体行为无联会和分离现象有联会和分离现象
子细胞数目两个四个
子细胞类型体细胞有性生殖细胞
子细胞染色体数与亲代细胞相同亲代细胞的一半
子细胞间染色体组成完全相同不一定相同
相同点①染色体都只复制一次；②分裂过程都有染色体、纺锤体的出现；③均有核膜和核仁的消失与重建；④减数第二次分裂与有丝分裂相似，均有着丝点分裂、姐妹染色单体分开的行为；⑤均有子细胞产生。
5．减数第一次分裂与减数第二次分裂比较
减数第一次分裂减数第二次分裂
着丝点变化不分裂分裂
染色体数目2NN（减半）N2NN
DNA分子数目2N4N2N2NN（减半）
染色体行为有联会现象，四分体的非姐妹染色单体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。着丝点分裂，染色单体分开。
染色单体无（0）有（4N）有（2N）有（2N）无（0）
同源染色体有（N对）无
6．的形成过程和卵细胞形成过程比较
卵细胞
部位动物精巢动物卵巢
原始生殖细胞精原细胞卵原细胞
细胞质的分配两次分裂都均等减数第二次分裂的第一极体分裂均等，其他分裂为不均等。
分裂结果1个精原细胞4个精细胞1个卵原细胞1个卵细胞+3个极体
是否变形精细胞变为不需要变形
相同点①染色体都在减数第一次分裂的间期复制；②减数第一次分裂都有同源染色体联会、均分；③减数第二次分裂都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开；④产生的子细胞数目都是4个，且细胞中染色体数目减半。
7．减数分裂与配子的基因组成
1个基因型为AaBb的精原细胞，产生了1个基因是AB的，则其他3个的基因组成分别是AB、ab、ab；而一个基因型为AaBb的卵原细胞，产生了1个基因是AB的卵细胞，则3个极体的基因组成分别是AB、ab、ab；若产生1个基因为AB的极体，则卵细胞的基因为AB或ab。
8．关于减数分裂与遗传基本规律
在减数第一次分裂过程中，同源染色体彼此分离、非同源染色体自由组合，这是基因的分离定律和自由组合定律的基础。在减数第一次分裂过程中，四分体中的非姐妹染色单体之间常发生交叉，并且相互交换一部分染色体，这是连锁互换定律的基础。
9．减数分裂各期的染色体、DNA、同源染色体、四分体数量的计算
（1）根据减数分裂某个时期的分裂图，计算该细胞中的各种结构数目
染色体的数目等于着丝点的数目；DNA数目的计算有两种情况：当染色体不含姐妹染色单体时，一条染色体上只含有一个DNA分子，当染色体含有姐妹染色单体时，一条染色体上含有两个DNA分子；在含有四分体的时期，四分体的个数=同源染色体的对数。
（2）根据某种生物减数分裂某个时期细胞中的某种结构数量，计算其他各期的各种数目
染色体的数目在间期和减Ⅰ分裂期与体细胞相同，通过减Ⅰ分裂减半，减Ⅱ分裂后期暂时加倍，与体细胞相同。DNA数目在减Ⅰ前的间期复制加倍，两次分裂分别减少一半。
10．对二倍体生物细胞分裂图像的判别
给出一个细胞的图像，让学生判断该细胞进行的分裂类型和所处时期是最常见的考题，很多考生对此类试题常束手无策，下面作一个简单的总结：
（1）有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂的判别――三看法
一看细胞中的染色体数目：如果细胞中染色体数为奇数，一定是减数第二次分裂；如果染色体数为偶数，则进行第二看。
二看细胞中有无同源染色体：如果没有同源染色体，一定是减数第二次分裂；如果有同源染色体存在，则进行第三看。
三看细胞中同源染色体的行为：若出现联会、四分体、着丝点位于赤道板两侧、同源染色体分离等现象，一定是减数第一次分裂；若无上述特殊行为，则为有丝分裂。
不要把减数分裂第二次分裂后期图像中姐妹染色单体分开后形成的两个子染色体当成一对同源染色体。
三看法可用下列图示表示：
(2)细胞分裂时期的辨别
看染色体的位置：前期散乱（减数第一次分裂前期联会形成四分体），中期在中间，后期到两端，末期分两边。
(3)动物细胞、植物细胞分裂的辨别――两看
一看细胞质分开方式：细胞板隔裂为植物细胞；向内凹陷缢裂为动物细胞。
二看细胞的外形特征：矩形有壁为植物细胞；圆形无壁一般为动物细胞。
(4)雄性、雌性减数分裂的辨别
看细胞质分裂是否均等：均等分裂为雌性减数分裂或雌性第一极体形成第二极体；不均等分裂为雌性减数分裂。
二、典例剖析
1．考查有丝分裂与细胞结构
例1．（2011年上海生物卷-17）下图为同一植物细胞处在有丝分裂两个不同时期的模式图，下列表述错误的是（ ）
A．a结构主要由纤维素和果胶组成
B．b表示细胞膜，c表示细胞核
C．d结构的形成需要高尔基体的参与
D．e的蛋白质成分是在G2期合成的
解析：a为植物细胞壁，其成分为纤维素和果胶；b表示核膜，c表示核仁；d是细胞板，会逐渐形成细胞壁，其形成与高尔基体有关；e为纺锤体，其蛋白质成分是在有丝分裂间期的G2期合成的。
答案：B
2．考查观察有丝分裂的实验
例2．（2011年江苏生物卷-28）洋葱(2n=16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数（即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比）的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为001%、01%秋水仙素溶液中，分别培养24h、36h、48h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0h、12h、24h、36h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀）固定8h，然后将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中5～8min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸―品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。
秋水仙素溶液处理清水培养时间(h)
质量分数(%)时间(h)0122436
0.01
2410. 7113. 6814. 1914. 46
369. 9411. 9913. 5913. 62
487. 9810. 0612. 2211. 97
0.1247. 749. 0911. 0710. 86
366. 127. 879. 989. 81
485. 976. 687. 988. 56
请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中”的作用是。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是。
（3）根据所学的知识推测，石炭酸-品红试剂是一种性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是。
(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是。
解析：在洋葱根尖细胞分裂的观察实验中，可用1mol/L盐酸破坏细胞间质成分，使组织细胞相互分离；使用高倍镜观察时，需先在低倍镜下找到要观察的物像，缓慢移动装片，将其移至视野中央，再换用高倍显微镜观察；要清晰观察细胞分裂过程中的染色体行为，需要用碱性染料对染色体染色；为了使统计数据更加科学，计数时每个装片应该观察多个视野，取其平均值；分析表中数据，在用质量分数分别为0.1%和0.01%的秋水仙素溶液处理洋葱根尖时，相同时间内后者得到的细胞分裂指数始终较高，故0.01%的秋水仙素溶液诱导效果较高；从表中数据可以看出，分裂指数最高为14.46%，该数据对应的处理方法为0.01%的秋水仙素溶液诱导24h，在清水中培养36h；秋水仙素诱导染色体加倍的作用机理是抑制分裂前期纺锤体的形成，如果秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后，就会发生a细胞所示染色体没有加倍的现象。
答案：(1)使组织中细胞相互分离开来 (2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜 (3)碱 (4)每组装片观察多个视野 (5)①0.01% ②0.01%秋水仙素溶液诱导24h，再在清水中培养36h (6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后
3．考查减数分裂与基因突变
例3．（2011年江苏生物卷-11）右图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是（ ）
A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞
B．此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C．此细胞可能形成两种或一种卵细胞
D．此动物体细胞内最多含有四个染色体组
解析：本题考查细胞的减数分裂过程及有关生物变异的知识。由图中细胞无同源染色体可知，该细胞处于减数第二次分裂过程中，因此，该细胞可能为次级精母细胞、次级卵母细胞或第一极体。因亲代基因型为AABb，故细胞中的a基因只能是基因突变产生的；此细胞若为次级精母细胞，则形成2个是2种类型，若为次级卵母细胞，则形成1个卵细胞和1个极体，1个卵细胞只能是1种类型；该动物细胞中含2个染色体组，在有丝分裂的后期染色体数目加倍，则含有4个染色体组。
答案：A
4．考查减数分裂与配子的形成
例4．（2011年山东理综卷-8）基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（ ）
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A．①③ B．①④ C.②③ D.②④
解析：由基因型为AaXBY的小鼠产生一个不含性染色体的AA型配子可知，A与A没有发生分离，而A与A的分离发生在减数第二次分裂后期，故①正确；配子不含性染色体有两种可能：一是减数第一次分裂同源染色体分离不正常，二是减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向同一极，故③正确。
答案：A
5．考查减数分裂中染色体、DNA、染色单体的变化
例5．（2011年上海生物卷-28）下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞（Ⅰ~Ⅳ）中遗传物质或其载体（①~③）的数量。下列表述与图中信息相符的是（ ）
A．Ⅱ所处阶段发生基因自由组合
B.Ⅲ代表初级精母细胞
C．②代表染色体
D.Ⅰ~Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
解析：本题要求考生通过分析减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体数的变化特点判断分裂时期。由图中信息可知，①表示染色体，②表示染色单体，③表示DNA，Ⅰ代表精原细胞，Ⅱ代表处于减数第一次分裂时期的初级精母细胞，Ⅲ代表处于减数第二次分裂前期和中期的次级精母细胞，Ⅳ代表减数分裂完成后形成的精细胞。Ⅱ所处的减数第一次分裂前期非姐妹染色单体的交叉互换和后期的细胞中非同源染色体的自由组合均可发生基因的自由组合。Ⅰ~Ⅳ中③的数量比应该2∶4∶2∶1。
答案：A
6．考查减数分裂和有丝分裂的综合
例6．（2011年天津理综卷-4）玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处理后形成二倍体植株，下图是该过程中某时段细胞核DNA含量变化示意图。下列叙述错误的是（ ）
A.a～b过程中细胞内不会发生基因重组
B.c～d过程中细胞内发生了染色体数加倍
C.e点后细胞内各染色体组的基因组成相同
D.f～g过程中同源染色体分离，染色体数减半
解析：本题考查细胞分裂DNA数量的变化曲线及分析。a～b过程处于有丝分裂的前、中、后期，而基因重组只能发生在减数分裂过程中；c～d过程中由于已用秋水仙素处理，故在此过程中导致染色体数目加倍；e点后细胞内各染色体组都来源于花药中一个染色体这样的复制，因此各染色体组的基因组成相同。同源染色体分离只发生在减数分裂过程中，而f～g进行的是有丝分裂。
答案：D
三、跟踪训练
1．下列关于细胞周期的叙述，正确的是( )
A．成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
B．在细胞分裂间期，DNA复制，染色体数目也加倍
C．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
D．处于有丝分裂后期的果蝇体细胞有四个染色体组
2．右图是细胞有丝分裂过程中一条染色体上的DNA含量变化图解，下列叙述中正确的是( )
A．在AB段主要进行蛋白质的合成，细胞生长速度快
B．出现CD段变化的原因是细胞质分裂
C．该细胞中，在BC段始终有染色单体存在
D．若该细胞是植物细胞，则CD段高尔基体和内质网活动非常活跃
3．下列关于二倍体动物细胞增殖的表述不正确的有( )
A．体细胞有丝分裂后期，细胞每一极均含有同源染色体
B．体细胞有丝分裂末期，细胞不含有姐妹染色单体
C．体细胞有丝分裂过程中，染色体DNA与细胞质DNA平均分配
D．减数第二次分裂后期，细胞染色体数为2的倍数，不含同源染色体
4．右图为细胞分裂的某一时期，下列有关此图的叙述中，不正确的是( )
A．虽然细胞中有中心体⑨，但不能断定该细胞为动物细胞
B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝粒②相连
C．细胞中有两对同源染色体，即④和⑦为一对同源染色体，⑤和⑥为另一对同源染色体
D．在后期时，移向同一极的染色体均为非同源染色体
5．人体内某一细胞正在进行减数分裂，其中有44条常染色和2条X染色体，则此细胞最可能是( )
A．初级精母细胞或次级精母细胞
B.初级精母细胞或初级卵母细胞
C．次级精母细胞或初级卵母细胞
D．次级精母细胞或卵细胞
6．在细胞有丝分裂和减数分裂中，都发生的生理过程有( )
①染色体复制 ②同源染色体联会 ③非姐妹染色体交叉互换 ④同源染色体分离 ⑤着丝点分裂 ⑥细胞不均等分裂
A．①⑦ B．①⑥ C．①⑤ D.③④
7．染色体经复制后不会出现( )
A．染色体内DNA含量加倍
B．着丝点数目加倍
C．有2条染色单体
D．蛋白质的含量较复制前增加
8．某卵原细胞内含有Aa、Bb两对同源染色体，形成的卵细胞的染色体组成为Ab，则其所产生的3个极体的染色体组成分别为( )
A．AB、Ab、ab B．Aa、Bb、AB
C．Ab、aB、aB D．AB、aB、ab
9．下列不是、卵子发生的区别的是( )
A．初级精母、卵母细胞的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C．成熟生殖细胞中染色体的数量
D．成熟生殖细胞是否经过变形
10．下图表示同一生物体内不同时期的细胞分裂图，相关说法不正确的是( )
A．处于有丝分裂过程中的细胞是①③
B．细胞②可能发生等位基因分离
C．该生物体细胞染色体数量为4条，含有两个染色体组
D．细胞④中存在两对同源染色体
11．下图为某二倍体生物精原细胞分裂过程中，细胞内的同源染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在( )
A．AB段 B.CD段 C．FG段 D.HI段
12．某些有毒物质能诱导真核细胞在分裂过程中产生微核。微核是由断裂的染色体形成的椭圆形异常结构，游离于细胞核之外，光学显微镜下可见。某生物小组为了探究香烟焦油能否诱导微核产生，完成了如下实验：
第一步：萃取获得香烟中的焦油，用醋酸丙酯将其溶解后再用蒸馏水稀释，配制成一系列浓度的焦油溶液。各取等量加入烧杯A、B、C、D中。将醋酸丙酯与蒸馏水混合液取等量加入烧杯E中。取等量蒸馏水加入烧杯F中。
第二步：将6个状况相同、幼根已培养至1cm的洋葱分别置于上述6个烧杯中培养较长时间，然后从每个洋葱上随机取根尖数根制作临时装片。
镜检记录出现微核的细胞所占的比例(微核率)，计算每组平均值如下表：
烧杯编号ABCDEF
焦油浓度(ug／mL)5010020030000
平均微核率(‰)12.5514.9317.3220.143.583.59
请分析回答：
(1)为何洋葱在上述溶液中培养时间不可过短?。
(2)镜检时应选择位于根尖区，且处于细胞分裂期的细胞。
(3)用洋葱根尖制作临时装片的一般步骤为。
(4)对ABCD四组而言，E组和F组哪组是对照组?。将E组与F组比较，作用是
。该实验可得出什么结论? 。
13．如图所示是某种雄性动物细胞分裂过程中，染色体（假设体细胞染色体数为2N）和核DNA含量的变化情况。请回答：
（1）图中表示的是分裂过程中的染色体和核DNA的变化曲线。
（2）图中表示染色体数目变化的是，图中表示核DNA含量变化的是。
（3）处于D点的细胞名称是，处于EF段的细胞名称是。
（4）DE段变化的原因是，FG段变化的原因是。
14．下图甲、乙是某种雄性动物细胞分裂示意图，图丙表示该动物细胞分裂时期核内DNA数量变化曲线。请据图回答：
（1）图甲细胞分裂发生的场所是。
（2）图甲细胞中染色体①与②的分离发生在图丙的时期。若该细胞完成减数分裂后，形成了一个基因型为DA的子细胞，则同时产生的其他子细胞的基因型分别是。
（3）图乙细胞含有条染色单体、个染色体组。
（4）图乙细胞所处分裂时期的重要特征是。请画出图乙前一时期的细胞分裂示意图。
15．下图一、二分别表示某二倍体雌性动物（2n=4）体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系以及细胞分裂图像。请分析并回答：
（1）图一中a、b、c表示染色单体的是，Ⅰ~Ⅳ中存在同源染色体的是。
（2）图二中丙细胞对应于图一中的（填数字）期，产生的子细胞名称为。
（3）图二中甲、乙、丙细胞含有的染色体组数分别是。
（4）请绘出该雌性动物减数第一次分裂后期的细胞模式图。
参考答案：1．D 2．C 3．C 4．D 5．C 6．C 7．B 8．C 9．C 10．D 11．C
12．（1）确保经历至少一个细胞周期 （2）分生 间 （3）解离漂洗染色制片 （4）E 排除醋酸丙酯的影响 香烟焦油能诱导微核产生，且浓度越高，诱导作用越强
13．（1）减数 （2）曲线② 曲线① （3）初级精母细胞 次级精母细胞 （4）同源染色体彼此分离 着丝点断裂，姐妹染色单体分开，变成子染色体，并移向细胞两极
单细胞生物起源篇(4)
刘建峰 （广东澄海苏北中学 515829）
生物的生殖过程实质上是繁衍后代的过程。如果说新陈代谢是生物个体得以生存的必要条件，那么，生殖则是物种得以延续的必要条件。因此，在生物的六个基本特征中，新陈代谢和生殖发育是其他特征的基础。生殖部分的知识要点包括：1）生殖的类型2）减数分裂和有性生殖细胞的形成。
1．生物的生殖类型解析 生物的生殖可以分为无性生殖和有性生殖两大类。分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、营养生殖是无性生殖的主要类型。它们都不需要生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体。有性生殖由亲本产生两性生殖细胞，再经过两性生殖细胞的结合形成合子，由合子发育成新个体的生殖方式。
该考点在高考中多以选择题的形式出现，所赋于的分值较低。通常重点考查无性生殖和有性生殖的本质区别，无性生殖和有性生殖的实践应用。有如下难点问题需要注意：1）对于无性生殖来说，没有生殖细胞的结合，不代表没有生殖细胞的参与，例如：孢子生殖中的孢子即是生殖细胞，而组成放线菌孢子丝的孢子也是生殖细胞。2）特殊情况下，生殖的过程中即便没有生殖细胞的结合，也属于有性生殖。例如：蜂群中的雄蜂是由卵细胞不经受精作用直接发育来的，但仍然是有性生殖，叫孤雌生殖。3）一种生物的生殖方式往往不止一种，通过不同的生殖方式，生物可以适应不同的环境，产生不同的结果。
2．减数分裂和两性生殖细胞的形成 进行有性生殖的生物由原始的生殖细胞发展成为成熟的生殖细胞的过程，经过减数分裂来实现。在高考中，常常把有丝分裂与减数分裂结合起来，把减数分裂和细胞核遗传的基因分离和自由组合定律相结合，细胞质遗传和细胞核遗传结合加以重点考查。在学习和复习的过程中，要注意下面几个难点问题的理解和应用：1）原始的有性生殖细胞成熟时，一部分可以通过减数分裂形成有性生殖细胞，而另一部分则通过有丝分裂形成大量的原始生殖细胞对自身加以补充。2）与卵原细胞形成卵细胞不同，精原细胞通过减数分裂并不能直接形成成熟的精子，而是形成精子细胞。3）不考虑四分体时期的交叉互换，一个具有n对等位基因的精原细胞可以产生两种、四个精子细胞，而一个具有n对等位基因的卵原细胞仅可以产生一种、一个卵细胞；一种具有n对等位基因的精原细胞可以产生2n种精子细胞，一种具有n对等位基因的卵原细胞也可以产生2n种卵细胞。4）对比有丝分裂和减数分裂时，主要是比较两种细胞分裂过程各时期的细胞变化特点（例如细胞图的判断），尤其是染色体、染色单体、DNA的变化规律。关于细胞图的判断，在掌握了两种分裂方式的特点基础上，可以通过如下方式加以分析作出合理的判断：
奇数 无同源染色体 减数Ⅱ
染色体数
无同源染色体
偶数 有联会四分体；
着丝点并列于赤道板两侧； 减数Ⅰ
同源染色体分离
有同源染色体
无（联会等）上述行为 有丝分裂
而关于两种细胞分裂各时期染色体、染色单体、DNA的变化规律，可以采取下面方法理解记忆：假设生物体细胞中染色体数为2N,将其视作单位1。那么可以推出下表：
时期
染色体
DNA
染色单体
有
丝
分
裂
间期
1
12
02
前期
1
2
2
中期
1
2
2
后期
2
2
末期
1
1
减
数
分
裂
间期Ⅰ
1
12
02
前期Ⅰ
1
2
2
中期Ⅰ
1
2
2
后期Ⅰ
1
2
2
末期Ⅰ
1∕2
1
1
前期Ⅱ
1∕2
1
1
中期Ⅱ
1∕2
1
1
后期Ⅱ
1
1
末期Ⅱ
1∕2
1∕2
通过对表格数据分析不难看出，如果只考虑间期DNA和染色单体的变化结果：① 有丝分裂的间期，前期，中期；减数分裂的第一次分裂间期，前期，中期，后期的染色体数：DNA数：染色单体数均为1：2：2。
② 减数分裂第二次分裂前期，中期的染色体数：DNA数：染色单体数均为
单细胞生物起源篇(5)
一、自然发生说
这种假说认为生物可以随时由非生物产生，如中国古代的“肉腐出虫，鱼枯生蠹”；西方有关生命起源的实验是通过单细胞繁衍进化开始研究的，从单细胞的草履虫的滋生开始演变；然后是以细胞分裂为繁衍后代的方式到多细胞生物诞生变异逐步发展进化为动物的过程；证实了肉汤变腐里面存在微生物生命的一种进化，否定了肉汤变腐是自然发生说的论点。
二、生生论
生生论认为生物不能自然发生，只能由其亲代产生。此种看法没有回答“最早的生物从何而来”的问题。
三、宇宙胚种论（宇宙发生说）
这种假说认为地球上最初的生物来自别的星球或宇宙胚种，它们可以通过陨石或其他运载工具而到达我们生存的地球。我们可以通过物理现象证明宇宙胚种论只是一种原始的臆想。宇宙间存在着高能量的放射线、紫外线、含有各种波段的放射性物质。含有生命体征的微生物孢子不用考虑如何穿越高压大气层，只是单单这些射线的辐射强度足可以杀死任何带有生命迹象的微生物。地球上见到的碳质陨石中含有大量的氨基酸、蛋白质、有机分子，虽然有科学证明可以演变为原始生命，只能说明其陨石携带的是养分和可供生物繁衍的外界物质，和生命基本体征无关。地球上最早的胚种起源直接借助这些有机成分滋养，配合合适的温度气候才从单细胞到多细胞一步一步进化而来，并非直接胚胎进化那么简便单一。
四、化学进化论
在广袤的地球上，在空气、水的作用下，无机物经过大气、阳光、水的作用从无机物发展成有机物；有机物繁衍成单细胞生物、单细胞生物繁衍成多细胞生物、多细胞生物形成带有生命体征的胚胎；胚胎进化成高级生物。这种看法比较符合科学事实。化学进化论最初由苏联学者奥巴林（1924）和英国学者霍尔丹（1929）提出，已为越来越多的科学事实所证实。化学进化的基本过程如下：
1.由无机物生成有机小分子物质。原始地球的大气是无游离氧的还原性大气，包括H2、NH3、CH4、CO2、H2S、水蒸气等，它们在高温、紫外线、雷电、宇宙射线等原始地球条件的作用下，能合成氨基酸等组成生物体的有机小分子，这一过程已于1953年由美国学者米勒模拟原始地球的条件和原始大气成分，在实验室中合成了有机物。米勒认为，“原始地球上尽管不能形成生命，但能形成构成生物体的有机物”。原始地球上由无机物分子进化成有机物分子是一种化学生成的基本反映。
2.由有机物单排列分子分裂成复杂的有机物分子群。可以推想，有机物合成以后，被雨水冲淋，而后汇集到原始海洋中的有机小分子（单体），经海浪的撞击，浓缩、蒸发、聚合等，彼此的相互作用，可以形成蛋白质、核酸等有机大分子（聚合体）。1965年7月，我国生物学家合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素；1981年，我国生物化学工作者王德宝等合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。这些成果说明了，原始地球上的有机小分子物质，在原始海洋中，经过长期的生物化学变化形成有机物单排列分子分裂成复杂的有机物分子群。
3.由有机物分子群，分子和分子之间的界膜之间高度的依附性和独立性，形成了独立的相互依附的生命体征，这种基本的生命体征再经过漫长的时间和环境的变化向高级生命逐步进化。研究多分子体系有两种实验模型：一种是由奥巴林提出的团聚体形态。实验过程是阿拉伯胶水溶液和白明胶水溶液混合搅拌，形成的团聚体小水滴在显微镜下可以清楚地观察到。核糖核酸、蛋白质、糖类、都可以相互溶解，混合形成团聚体。奥巴林由通过实验把含组蛋白、磷酸化酶、阿拉伯胶相互融合形成新的浓缩团聚体。通过观察和分析形成的团聚体含量是葡萄糖-1、和被磷酸化的蛋白酶、和一定比例的合成淀粉。经过加热（或者发酵处理）淀粉酶把淀粉分解成麦芽糖，麦芽糖又重新分解到溶液中。由于这种模型能模拟出最简单的合成作用和分解作用，所以引起人们的注意。另一种是微球体模型，由S·W·福克斯等提出。他们将各种氨基酸混合在一起加热至170℃，数小时后就生成一些具有蛋白质特性的物质，称为类蛋白；将由酸性氨基酸组成的类蛋白放在稀盐冷却溶液中进行分解，我们就可以通过显微镜见到微型球体在浮动。微球体的存在形态是稳定的双层膜方式。在高渗溶液环境下产生收缩；在低渗溶液环境下产生膨胀。在一定温度和适应的环境下产生分裂和变异形成新的物质，进行分裂或者滋生性繁衍。这也说明了有机物单分子结构可以进化成有机多分子的过程只需要适宜的温度和湿度。
单细胞生物起源篇(6)
【关键词】 异基因造血干细胞移植 淋巴细胞 NK细胞 树突状细胞
数十年来，异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）在造血干细胞来源、移植应用范围、移植策略及方法、检测体系及免疫治疗等诸多方面都取得了重要的发展。近年来，如何在移植中更多地通过细胞生物免疫治疗，以诱导受者对植入的供体细胞产生移植免疫耐受是研究热点之一，因此研究移植物中各细胞成分及其含量在移植中的作用已引起重视。移植物中CD34+干细胞的数量和质量是决定受者造血重建所需时间及造血干细胞能否植入的关键，而移植物中T、B淋巴细胞及其亚型、NK细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC）、间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)等则在诱导移植后GVL效应及免疫耐受中起重要作用。本文就有关移植物中各种细胞成分对移植结果的作用作一综述。
1 单个核细胞的量对移植结果的影响
足够的移植物中单个核细胞 (mononuclearcell，MNC) 的总量，是移植时首先要满足的。根据受者的体重，骨髓移植（BMT）、细胞因子动员后的外周血造血干细胞移植（G-PBSCT）、脐血移植（CBT）移植物中获得移植成功所需MNC的最低阈值分别是2×108/kg、8×108/kg及2×107/kg［ 1-2］。近年的研究证实，较高剂量MNC不论在何种干细胞来源的移植中，总体移植结果均优于低剂量组［2］。故提高移植物中MNC有利于改善移植结果。
2 移植物中各种细胞成分对移植结果的影响
2．1 CD34+干细胞 临床实践中常以CD34+细胞群代表造血干/祖细胞。Mavroudis［3］研究小组去T细胞的骨髓移植报告显示CD34+细胞少于1×106/kg，移植相关死亡率（TRM）增加，无病生存率降低。近年来输注低剂量CD34+细胞的移植已很少，常规输注量在（2 5）×106/kg。不同采集物中的CD34+细胞含量差异很大，如脐血采集物中CD34+细胞可低至1×105/kg，而CD34+细胞阳性选择纯化的G-PBSC中可高达1×108/kg。然而不同的移植背景，不同的移植物来源，CD34+细胞的量调节到何种剂量最合适，目前尚无统一标准。一般认为，根据供者来源不同的移植，要求获得植入所需的CD34+细胞量不同。采用骨髓和G-PBSC作为移植物的HLA相合同胞移植，CD34+细胞数在4×106/kg以上，造血恢复快，真菌感染率低，TRM低，总体生存率提高［4］；对HLA半相合或HLA相合无关供体间的移植，CD34+细胞的移植量要高，约10×106/kg。此外，移植物中大剂量CD34+细胞输入是移植后形成完全供体型嵌合体的重要因素，并可能克服HLA不合屏障，减少植入失败，促进免疫重建，减少移植物抗宿主病（GVHD），提高生存率［ 5-6］。
Wagner等［7］总结了102例脐血移植治疗儿童恶性和非恶性疾病的结果，中位输注CD34+细胞0.28×106/kg， CD34+细胞最低剂量为0.17×106/kg，低于此量，造血几乎不能恢复，大于0.27×106/kg，TRM降低，植入率和生存率提高。因此认为CD34+细胞量与植入、TRM及生存率相关。Barker等［8］对成人脐血移植的报告也提示高剂量CD34+细胞与更好的移植结果有关。由于脐血中有核细胞量的限制，近年有不少学者致力于以MSC为滋养层体外扩增脐血造血干/祖细胞或脐血与MSC共移植的研究，初步结果表明MSC可有效扩增脐血CD34+细胞，并促进造血重建［9 ］。此外还有不少双份脐血及多份脐血进行成人和大体重儿童患者脐血移植成功的报道［10］。脐血扩增术后的脐血移植和2份及2份以上的脐血移植有可能提高CD34+细胞，改善移植结果，可能是比较有临床前景的移植策略。
2．2 CD3+T淋巴细胞 T淋巴细胞是引起急性GVHD的主要免疫活性细胞，又是移植后造血及免疫功能重建、介导GVL效应的重要成分。一般骨髓移植物中CD3+T淋巴细胞中位数可达到25.3×106/kg，G-PBSC为336×106/kg［11］，脐血为4.6×106/kg［12］。
过去，人们尝试了多种方法去除移植物中T细胞（TCD）以减少GVHD。去除2 4个对数级T细胞，确实明显降低了GVHD的发生率，但植入失败率增加，造血及免疫重建延迟，并增加了恶性疾病复发的危险。动员后的外周血造血干细胞移植（G-PBSCT）中采用CD34+细胞选择纯化体系，使CD34+细胞高浓度富集，结合输注后间隔8 12周的供者CD3+淋巴细胞输注(DLI)，可有效地促进植入，降低GVHD，发挥GVL/GVT效应，已被很多中心采用。Elmaagacli等［13］将73例慢性粒细胞白血病慢性期患者分为3组，一组32例采用CD34+细胞选择的G-PBSCT结合DLI，一组19例采用未经CD34+细胞分选的G-PBSCT，一组22例采用BMT，结果3组aGVHD发生率分别是14%、60％、37％，3年生存率分别是90％、68％、63％，提示CD34+细胞选择组获得了更好的移植结果。但CD34+分选去除T细胞可能影响淋巴细胞亚群的组成，同时减少了NK细胞的数量，使NK细胞介导的GVL效应减弱，并易产生病毒性感染。故多数移植要结合DLI过继性免疫治疗，以促进移植后免疫重建及诱导GVL效应。但目前对于DLI的研究认为其对慢性粒细胞白血病效果最好，对急性非淋巴细胞白血病（AML）和急性淋巴细胞白血病（ALL）效果不佳，并且DLI细胞回输的最佳剂量和时机仍未统一，如何去除引起异体应性的细胞毒T细胞以防止DLI伴发的严重GVHD和排异仍是主要问题。近年认为，CD34+细胞选择的移植适合于高危型恶性血液病患者在无HLA相合供者的情况下，采用的HLA半相合亲属或无关供者的移植［6］。研究还发现CD34+细胞选择后保留的T细胞量是与植入失败相关的最重要因素。Urbano-Ispizua［14］研究小组发现这种移植物中CD3+T细胞＜0.1×106/kg组的aGVHD发生率虽低，但植入失败率增加了18％，他们的结论是CD3+T细胞的合适范围是（0.1 0.3）×106/kg。但如何保留一定量的CD3+的免疫活性细胞，以满足植入需要，减少移植后复发，同时又不致引发严重的GVHD， 是目前亟待探索的问题。
与TCD相比较，未处理的G-PBSC和BMT移植物中的CD3+T细胞多3 4个对数级，而且G-PBSC中CD3+T细胞也远高于BMT移植物。Remberger等［11］比较了G-PBSCT和BMT各107例的移植结果，G-PBSCT组中位输注的CD3+T细胞高于BMT组10倍，除了G-PBSCT组粒系和血小板恢复快于BMT组外，两者在aGVHD、3年TRM、复发率、生存率方面均无差别。其他一些研究中心也得到了类似的结果［15］。这些结果显示G-PBSC的T细胞虽比骨髓多10倍，但aGVHD没有明显增加，总体移植效果接近。可能的机制：①阈值学说。Kernan等［16］假设对HLA相合的宿主，供者CD3+T细胞触发临床可见aGVHD的初始量为0.1×106/kg，一旦超过这个阈值，即使CD3+T细胞再多，aGVHD的发生率也不再增加。②细胞因子动员后PBSC中T细胞亚群发生了变化。G-CSF可趋化供者CD4+细胞和CD8+细胞产生Th2、Tc2型细胞因子应答，减少可能发生GVHD的Th1、Tc1分泌的IL-2和INF-γ，而降低GVHD［17］。③G-CSF动员后的PBSC中含更多的DC2细胞，可诱导T细胞向Th2分化，产生IL-4、IL-10，抑制GVHD［18］。
上述研究结果显示，对去T细胞的移植，调节T细胞的量可能促进植入并减少GVHD；而不去T细胞的移植，调节T细胞的总量，对移植结果改善幅度并不大。从根本上解决这个问题的关键是减少介导GVHD的异源性T细胞的量，保留促进植入和介导GVL效应的T细胞。这就使人们开始探索T细胞亚群在移植中的作用。近年来有关T细胞亚群之一CD4+CD25+ 调控T细胞(regulatory T cell，Treg)在移植中的作用受到广泛关注。CD4+CD25+Treg是一群表型和功能特异的T细胞，来源于胸腺，在人类和鼠类的胸腺、淋巴组织和外周血中约占CD4+T细胞的5％ 15％［19］。CD4+CD25+ Treg具有免疫无能性和免疫抑制性两大功能特征，是机体维持自身耐受的重要组成部分，对免疫反应具有抑制效应。在allo－HSCT中，CD4+CD25+ Treg细胞通过诱导免疫耐受而降低GVHD 的发生。Taylor等［20］发现去除供者淋巴细胞中的CD4+CD25+ Treg细胞或在移植前对受者进行CD4+CD25+ Treg细胞去除都可增加GVHD，而应用分离纯化的供者CD4+CD25+ Treg细胞输注给受者可明显减轻受者的GVHD，为临床预防GVHD 提供了新思路。Edinger等［ 21］研究发现在allo－HSCT后的白血病或淋巴瘤小鼠模型中，CD4+CD25+ Treg细胞可抑制移植初期异基因供体T细胞的扩增和IL－2受体α链的表达，其结果是抑制了aGVHD的发生，而对随后出现的供体CD8+T细胞介导穿孔素蛋白参与的肿瘤杀伤功能并无削弱，说明GVL/GVT未受影响，因此CD4+CD25+ Treg细胞是十分有效的调控T细胞，可以很好地分离供体T细胞介导的GVHD和GVL/GVT效应。但是CD4+CD25+ Treg细胞占CD4+T细胞的比例较低， 致使临床应用受到限制，且移植物中含有多少CD4+CD25+ Treg细胞较为合适尚不清楚，如何能在体外对CD4+CD25+ Treg细胞进行有效地分离、激活和扩增，并保持其免疫调控能力需要进一步研究。
2．3 NK细胞 NK细胞是机体内非特异免疫系统的重要成员之一，参与免疫移植排斥反应和移植物抗宿主反应。NK细胞表达的杀伤细胞免疫球蛋白受体（killer cell immunoglobulin receptors，KIRs）在异基因移植中的作用是目前研究的热点。众多临床移植资料和动物试验证据显示在allo-HSCT中，当供者NK细胞表达的KIRs不能识别宿主细胞表达的HLA-Ⅰ类分子，就产生GVH方向的同种异源反应性NK细胞克隆（NK错配），杀伤靶细胞和白血病细胞，从而起到抗排斥、降低GVHD、发挥GVL效应等作用。如果供受者之间NK相配，供者则不产生这样的克隆，便无此杀伤效应。因此对HLA相合移植，NK细胞的GVL作用明显低于单倍体移植或HLA不相合的移植。
Storek等［22］研究的HLA相合同胞移植，一组采用BMT，一组采用G-PBSCT，骨髓中NK细胞中位数为3×106/kg，PBSC为30×106/kg，尽管PBSC中的数量是骨髓中的10倍，但移植后30天两组受者均获得NK重建，没有差异。Leung等［23］采用CD34+阳性选择的G-PBSCT单倍体移植治疗36例儿童患者，尽管移植物中的NK细胞非常少（小于3×104/kg），但NK细胞在3周 3个月内完全恢复，并未延迟恢复。这些研究提示NK细胞的重建不受移植物中NK细胞的数量限制，可能是移植后的NK细胞主要来源于CD34+细胞分化，所以输注高剂量的CD34+细胞有利于移植后NK细胞的重建。因此对于HLA相合移植，调节移植物中NK的量意义不大，而对于单倍体移植或HLA不相合的移植，选择KIR错配的供者，增加移植物中的NK细胞数量，或输注同种异源反应性NK细胞可能抗排斥，降低GVHD和移植后复发率。Ruggeri等［24］研究发现，85例接受单倍体移植的急性髓系白血病（AML）患者中，输注供者异源反应性NK细胞组的复发率为17％，明显低于输注供者无异源反应性NK细胞组(52％)，同时获得较高的植入率，表明异源反应性NK细胞确实参与阻止AML的复发并促进植入，同时不增加GVHD的发生率。但近期一些临床研究也得出KIR配体不相合引起的异源反应性NK细胞对移植的不良影响。Malmberg等［25-26］对190例非亲缘供者造血干细胞移植(KIR配体不相合者167例，相合者23例)的研究发现，KIR配体不相合引起的NK细胞异源反应性与TRM升高及总存活率下降有关。这主要由严重感染引起，可能由KIR配体不相合引起的异源反应性NK细胞潜在地阻碍了机体对移植后早期感染的有效免疫。
目前看来，异基因移植中NK细胞的作用有待进一步探讨。移植物中的NK细胞和供者干细胞在受者体内发育分化而来的NK细胞对移植后免疫是否有不同的影响，仍需进一步研究。
2．4 树突状细胞 DC是目前已知的功能最强的专职抗原提呈细胞，因而在移植中的作用受到重视。根据DC表型及功能的不同，DC可分为DC1、DC2两个亚群。研究表明不同的DC亚群可诱导不同的Th细胞分化。DC1可分泌大量的IL-12，进而激活T细胞上的IL-12受体，使其分泌INF-γ，引起Th1型免疫应答而参与GVHD发生。DC2能诱导T细胞分泌IL-10，引起Th2型免疫应答而抑制GVHD发生。在移植免疫排斥反应中DC可诱导受者对移植物的免疫应答或免疫耐受。
Klangsinsirikul等［27］分析正常供者G-PBSCT及BMT移植物的DC1、DC2数量，动员前PBSC中DC1中位数为1.7×106/kg、DC2为2.3×106/kg，动员后的G-PBSC中主要是成熟的DC（DC2），动员后比动员前扩增5倍，而DC1变化不大。BMT移植物中DC1为2.3×106/kg、DC2为0.9×106/kg，且含有不成熟DC。据报道清髓性移植后早期，宿主体内DC主要是供体来源的，BMT移植物中供体来源的不成熟DC进入受者体内可促进嵌合体的形成和移植物的植入，而G-PBSC中增多的DC2能促进Th2反应，有利于移植后免疫功能的重建，减少急性GVHD发生［18］。但输入大量的供体DC2可能会影响GVL作用，导致移植后白血病复发［28］。因此需要探讨更适当的手段调节移植物内的DC亚群，从而减少GVHD，增强GVL效应，提高存活率。
2．5 其他 骨髓移植物中还含有B细胞、CD14+单核细胞、浆细胞、间充质细胞等，它们对移植结果可能也有影响，但对它们的研究报道不多。
3 结 语
综上所述，移植物中的各种细胞成分及其数量影响着异基因移植的结果，通过调节移植物中的细胞成分及其数量可能获得更好的移植结果。但移植的整体结果除了移植物的作用，还受原发病的状态、患者年龄、HLA相合程度、预处理方案、GVHD预防等多种因素的影响，所以评价移植物成分的作用要和移植背景相结合，且所有移植结果均由移植物中造血干细胞及其附属细胞共同完成的，它们的作用不能完全分割。明确移植物各种细胞成分及其含量对移植结果的影响，寻找更为合适的方法调节移植物的细胞成分及含量，在不同的移植背景中寻找最合适的组合和比例，从而提高异基因移植效果还需要进一步广泛的深入研究。
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单细胞生物起源篇(7)
基因治疗是一种新的治疗手段，可用于多种疾病的治疗，包括癌症、遗传性疾病、感染性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病等.基因治疗通常是指将遗传物质（DNA或RNA）引入到患者的细胞中，以达到治疗疾病的目的的方法［1～3］.它是伴随着DNA重组技术的成熟而发展起来的新型的分子学治疗手段，是当今生物医学发展中的重大突破.1968年，美国科学家迈克尔·布莱泽首次在医学界提出了基因治疗的概念.1990年，美国科学家Anderson等进行了首例真正意义上的基因治疗临床试验，获得了初步成功［4］.在基因治疗过程中，基因导入系统是最关键的技术.目前，在基因导入载体方面出现了两大主流，即病毒载体系统及非病毒载体系统.本文对基因治疗载体应用的原理、种类和研究现状进行了综述.
1 病毒载体
外源基因进入细胞中通常需要运输工具，而病毒是在漫长的自然进化过程中存活下来的无细胞结构的最小、最简单的生命寄生形式.病毒通常可以高效率地进入特定的细胞，表达自身蛋白，产生新的病毒粒子，因此被改造的病毒首先成为了基因治疗的载体.病毒载体在基因治疗领域的应用广泛，约70%的治疗方案采用病毒载体［5，6］.病毒载体包括反转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒载体及单纯疱疹病毒载体等.
1.1 反转录病毒载体 反转录病毒属于正链RNA病毒，可高效地感染许多类型的宿主细胞，并可稳定地整合到宿主细胞基因组中，是最先被改造且应用最广泛的基因治疗载体.反转录病毒基因组长度约为10kb，含有3个最重要的基因，即gag（编码核心蛋白），pol（编码反转录酶），env（编码病毒外膜蛋白）.基因排列顺序是5′gagpolenv3′，两端存在长末端重复区（LTRS），用于介导病毒的整合，env基因中含有病毒包装所必需的序列.另外，一些反转录病毒中存在原癌基因，其突变会引发癌变，当被整合到宿主细胞的原癌基因附近或插入到宿主细胞的抑癌基因中时也可引发癌变.构建反转录病毒载体多采用鼠白血病病毒（MoMLV），其为嗜双性病毒，既可感染鼠细胞，亦可感染人细胞.反转录病毒载体的基本成分包括：1）必需的病毒基因组分，如LTRS、病毒的包装识别信号、翻译所需的剪接识别位点及poly（A）尾等;2）高效的治疗基因，如抑癌基因及自杀基因等;3）标记基因，用于筛选;4）其他质粒必要成分.在应用上，携带外源目的基因的反转录病毒载体需要包装细胞（如ProPak及PA317细胞系）才能成为成熟的重组假病毒粒子，其原因为在构建的复制缺陷型反转录病毒载体中，外源目的基因取代了病毒的必需基因，此时病毒只有借助包装细胞提供的反式作用蛋白，才能包装产生子代重组病毒.这种子代重组病毒仅具备一次感染性，避免了在人体细胞间扩散感染，亦降低了病毒本身的致癌性及致病性.作为基因治疗载体，反转录病毒载体具有感染率高，可稳定整合表达，宿主范围广泛及对宿主毒性小等优点，但同时也存在仅感染正在分裂的细胞，可能致癌及包装外源DNA小（＜8kb）等缺陷.目前，在基础与临床研究中此类病毒载体多适用于间接体内基因治疗，特别是肿瘤的基因治疗.但重组反转录病毒的感染和转导效率较低，外源基因随机插入，可能导致突变.慢病毒载体是以人类免疫缺陷Ⅰ型病毒(HIV1)为基础发展起来的基因治疗载体，区别于一般的反转录病毒载体，对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力，转移基因片段容量较大，转染所需的病毒滴度可达（1～10）7×MU/L，目的基因表达时间长，不易诱发宿主免疫反应，对淋巴细胞、神经细胞、肝细胞、心肌细胞、肌细胞和多种肿瘤细胞具有较高的转导效率［7～10］.
1.2 腺病毒载体 腺病毒是无包膜的线性双链DNA病毒，在自然界分布广泛，至少存在100种以上的血清型.腺病毒基因组长度约为36kb，两端各有1个反向末端重复区，其内侧为病毒包装信号.腺病毒基因组上分布着4个早期转录元（E1，E2，E3，E4）承担调节功能，和1个晚期转录元负责结构蛋白编码.作为基因治疗的载体，腺病毒载体具有如下优点：1）基因包装容量较大，因而可插入大片段外源基因，最多可达35kb；2）感染效率高，可高效地转导不同类型的人组织细胞，体外实验转导效率接近100%转导效率；3) 可转导非分裂细胞；4) 在细胞培养物中有高滴度的重组病毒产量；5）进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，因而安全性较高.第一代腺病毒载体为E1或E3基因缺失，缺失区插入外源治疗基因，但此型载体可引发机体产生强烈的炎症反应或免疫反应，且表达外源基因的时间较短.第二代腺病毒载体则另外让E2a或E4基因缺失，产生较弱的免疫反应，在载体容量和安全性方面亦有较大改进.第三代腺病毒载体缺失了全部的（无病毒载体）或大部分腺病毒基因（微型腺病毒载体），仅保留反向末端重复区和包装信号序列，最多可插入35kb的基因，且所引起的细胞免疫反应更弱，在它的载体中引入核基质附着区基因可使外源基因保持长期表达，并可增加稳定性.
1.3 腺相关病毒载体 腺相关病毒属于非致病性的微小病毒科家族成员，只有依赖于辅助病毒才可能增殖.腺相关病毒基因组很小，如2型腺相关病毒是由4681个核苷酸组成的单链DNA，包含2个基因，即rep基因（编码负责调节病毒复制、结构基因表达和整合到宿主基因组中的蛋白）及cap基因（编码衣壳结构蛋白），基因组的1个末端存在1个145bp的末端重复区.腺相关病毒可感染分裂期及静止期细胞，能插入到宿主细胞染色体内，或以染色体外串联体DNA的形式长期稳定表达，可有效地转导脑、骨骼肌及肝脏等类型的细胞，具有抗原性、毒性小及不致病等特点，被认为是目前最好的载体，在遗传病的基因治疗方面显示出优势，也被广泛应用于治疗恶性肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病及器官移植和组织细胞工程研究等［11，12］.但腺相关病毒载体存在着不能插入较大的外源基因，缺少高效的包装细胞，制备过程复杂及制备滴度低等缺陷.
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1.4 单纯疱疹病毒载体 Ⅰ型单纯疱疹病毒属于人嗜神经病毒，可在神经元内呈潜伏感染状态.Ⅰ型单纯疱疹病毒基因组为152kb大小的线性双链DNA分子，已鉴定了80个以上的基因，其中50％左右为非必需基因.野生型病毒感染神经元后，通常处于潜伏感染状态，它的基因组以附加体的形式位于细胞核内，且不被人体免疫系统所识别，潜伏期可持续至终生.当受到生理性损伤或周围神经损伤等刺激后，潜伏的人单纯疱疹病毒可被激活，进入裂解性感染期.Ⅰ型单纯疱疹病毒可被改造为2类载体：扩增子载体仅把Ⅰ型单纯疱疹病毒的复制起点和包装信号序列插入到细菌质粒中，当其转染至包装细胞后，用Ⅰ型单纯疱疹病毒辅助病毒超感染，便可获得含有扩增子的假病毒；重组Ⅰ型单纯疱疹病毒，可删除与复制相关及非必需基因，减少细胞毒性，可在宿主神经元中长期表达外源治疗基因，但如果宿主神经元内已潜伏了野生型单纯疱疹病毒，则其可能被重新激活，继而进入裂解期.美国哈佛大学姚丰博士利用病毒自身的反式主要负调节物构建了既可抑制自身病毒复制，又可抑制野生型病毒复制的重组病毒.此病毒可作为新型、安全性单纯疱疹病毒载体，应用于临床实验研究.Ⅰ型单纯疱疹病毒载体不仅感染神经元，亦可感染非神经细胞，如上皮细胞.目前，Ⅰ型单纯疱疹病毒载体已被临床试验于恶性间皮瘤及帕金森综合症等疾病的治疗.
2 非病毒载体
虽然病毒载体作为基因传递的工具被广泛地采纳，但仍存在着局限性，即病毒性载体均可诱导机体产生某种程度的免疫反应，存在着插入突变等致瘤及致毒的风险，且载体容量有限，制备滴度不高等.而非病毒载体则具有无传染性，不限制载体容量，可大量制备及具有靶向性等优点［13］.目前，所应用的非病毒DNA转移方法有4种，即裸DNA、脂质体、多聚物及分子耦联体.裸DNA可将携带外源基因的质粒直接注射或通过基因枪导入到组织细胞中，主要应用于DNA疫苗，可激发机体的细胞免疫和体液免疫.脂质体是由脂质双分子层组成的颗粒，可介导基因穿过细胞膜.最常用的脂质体为阳离子脂质体，主要由带正电荷的脂类及中性辅助脂类以等摩尔混合而成.带阳性电荷的脂质体与带阴性电荷的DNA之间可有效地形成复合物，并通过内吞作用移入细胞内.多聚物，即利用阳离子多聚体，如多聚左旋赖氨酸上的正电荷与DNA上的负电荷结合发生电性中和胍，而形成稳定的多聚物/DNA复合物.复合物仍带正电荷，可与细胞表面带负电荷的受体结合，而被渗入至细胞内.分子耦联体是将外源性DNA通过某种方式共价结合到细胞表面特异受体的配基或单克隆抗体或病毒胞膜蛋白上，利用特异的结合特性介导外源性基因导入至某一类型细胞中.目前，所知的临床研究方案中，脂质体是除反转录病毒载体外应用最广泛的基因传递方法，特别在肿瘤及囊性纤维化等疾病的治疗中应用较多.尽管非病毒载体可避免引起病毒载体所带来的毒副作用，但质粒DNA和脂质体复合物与腺病毒一样，也可引发炎症.非病毒载体易于制备，并能形成规模生产，但基因转移和表达效率较低仍是困扰它发展的主要障碍.最近研究结果表明，超声波有助于提高质粒的转移效率.超声波配合微泡回声比差剂可提高细胞膜的通透性，从而显著提高裸DNA的转移和表达效率.这项胞膜渗透技术可在细胞膜表面瞬间制造小孔，DNA则趁机进入细胞内.尽管基因治疗载体研究已经取得众多成果，但仍需进一步努力解决基因治疗所面临的最棘手的基因导入系统问题.
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