在青年教师汇报课的教学活动中，我积极参加了这项学校活动，在准备期间我学到了很多东西，现总结如下：
《细胞中的元素和化合物》是人教版教材高一生物第2章第1节的内容，也是刚上高中的学生面对的学习内容，在初中生物知识的基础上，学生再通过本章节的学习，就会对细胞的知识有全新的认识。通过已学过的化学知识自然地过渡到细胞是由哪些化学元素和化合物组成，这样就对本节课的接受提供了帮助。教材的地位本节的内容可以为本章后几节中具体学习细胞中的各种化合物作铺垫，因此这节内容在本教材中，乃至整个高中生物与初中生物的衔接上都起到了一个承上启下的作用。教学目标设置是根据本教材的结构和内容分析，结合高一年级学生的认知结构及其心理特征，知识与技能是简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。说出细胞中主要化合物的种类。简述检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。过程与方法通过分析岩石圈与人体部分化学元素的含量表，培养学生读表格及简单的数据分析能力。通过分析组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重百分比图，培养学生的读图能力。通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验，培养学生实验分析及实验操作的能力。情感态度与价值观方面侧重培养学生认同生物界在物质组成上的统一性，崇尚生命物质的和谐之美，珍爱生命。
本着高一新生培养兴趣的前提下，在吃透教材的基础上，我确定了以下的复习重点和难点是组成细胞的主要元素和化合物；检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。为了讲清教材的重、难点，使学生能够达到本节内容设定的教学目标，我设置的教法是在新授课过程中，考虑到我校为普通校高一年级学生的基础差，听课注意力不集中的现状，我主要采取师生问题衔接法、活动探究法互动的教学方法，激发学生对解决问题的渴望，让学生真正被吸引而参与其中得到自信。同时也体现了课改精神。问题衔接法是针对学生基础现状，设置一系列问题串的形式，利用多媒体一个一个给出，学生回答出一个问题，教师从中再设置疑问再引导思考，最后所有问题都展示出来，可以一直吸引学生，解决我校学生由于学习习惯不佳、听课不集中的问题。活动探究法内容是结合白板给出一些图表数据，提出思考问题，组织学生以小组为单位讨论，培养学生的团结协作精神，以学生为主体，使学生的独立探索性得到了充分的发挥，培养学生的自学能力、思维能力和语言表达能力。由于本节是新授课，学生需要老师不断地提示和引导，教师要充分发挥“扶”而不代替的度，并及时鼓励学生，这样有利于调动学生的积极性，发挥学生的主体作用，让学生对本节知识的认知更清晰、更深刻。我们常说：“现代的文盲不是不识字的人，而是没有掌握学习方法的人。”因而，我即便在新授过程中也特别重视学法的指导。对于高一的学生而言，有了初中的认知，所以面对本节中的元素和化合物种类的介绍并不难，可是本节课的内容涉及很多数据表格、统计图的阅读和分析，学生在分析统计结果时往往没有良好的习惯，不能科学分析和归纳，因此在教授时可以充分利用这些统计图、表格，系统地培养学生读图、表的能力，建立科学生物学实验数据的分析方法。
在这节课的教学过程中，我注重突出条理清晰，紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流，最大限度地调动学生参与课堂的积极性、主动性。复习旧知识引入新课。直接回顾两个问题，通过答案引入新课，我这样设计的目的让学生明白本节知识的由来和节与节之间的联系，培养学生的章节联系能力。授课在开始时，讲解新课前在多媒体上明确这一节的学习目标。我这样设计是为了培养学生听课时有目标的学习，对于高一学生，尽快养成有效率的听课习惯。之后，对比表格，学生回答三个问题：科学家将地壳与细胞中主要元素含量进行分析，教师指导学生从表头分析，先纵后横阅读，锻炼学生对比数据的能力。当学生逐渐找出元素种类相近统一性，含量不同差异性后，那么在我们人体细胞主要有哪些元素呢？分析表格，思考，在教师提示下发现规律，并在老师的引导下发现了生物界起源于非生物界。我这样设计是为了培养学生对生物界与非生物界关系的了解，渗透德育，生命是物质的，生命起源的神奇。细胞中的元素组成阅读教材或屏幕展示图2-1，图2-2，这样设置是针对学生的基础现状用问题衔接法，设置一系列问题串的形式，利用多媒体一个一个给出，学生回答出一个问题，教师从中再设置疑问引导思考，最后所有问题都展示出来，带动学生思考的积极性，逐渐锻炼学生的图文转换能力来适应高考能力要求，也通过问题环环相扣的方法，有效解决我校学生由于学习习惯不佳、听课不集中的问题。同时德育引导学生思考逐一问题，在提示中，慢慢帮助我们普通校的学生找到学习的快乐和自信。接下来通过多媒体展示资料，提问：微量元素是不是可以没有？同时可以举出很多微量元素的作用，比如铁、锌、碘、硼，此时的学生兴奋点很高，及时引导学生德育，不要挑食，要理性健康选择食物，健康成长。提示学生在学知识的同时明白了很多生活常识，暗示德育生活是有科学奥秘的，学以致用，学生会很高兴，对生物很有兴趣。细胞中的化合物结合教材谈一下化合物的分类。学生结合教材将无机物两类和有机物四类说出。问题虽简单，却可以引导学生看教材的能力，及时鼓励增强他们的自信心。实验时间12分钟左右，指导学生实验，分成几个小组，明确实验材料和实验步骤，同时提出问题：还原糖的鉴定可以用西瓜汁吗？斐林试剂与双缩脲试剂的不同在哪？这个环节设计的目的是锻炼学生的动手能力，及时鼓励学生，引导学生生物的奥秘，让学生陶醉在这个学科里。做完试验及时整理德育养成好习惯，渗透环保意识。课堂小结及练习让学生谈收获的设计目的是让学生有及时总结的好习惯，出示由简到繁的几道练习题，指导学生边做边回顾这一节的知识点。德育也鼓励学生很出色，告诉学生学习生物是快乐的，这个学科可以教会很多健康知识、动手能力。布置作业，针对学生素质的差异，我进行了分层次的习题训练，整理笔记。这样做既可以使学生掌握基础知识，又可以使学有余力的学生有所提高。
在这节课的教学过程中，我设计时注重突出条理清晰，白板、黑板与学案的紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流，最大限度地调动学生参与课堂的积极性、主动性。新授课我采用由简到繁问题衔接法和小组讨论法，再师生讨论的动手实验法，以“教师为主导，学生为主体”，教师的“导”立足于学生的“学”，以学法为重心，放手让学生主动地参与到知识形成的整个思维过程，力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己认识水平的同时，给予学生更多的德育，比如爱心、热心、自信心的培养，现在看来，在我们师生的共同努力下基本达到预期的教学效果，但课后思考发现还有很多不足之处，比如，在学生讨论合作解题环节，时间有些长，使后面的习题训练环节没有全部完成，最后总结让更多的学生都谈收获会更能调动学生的学习积极性。不成熟之处还有很多，我以后会更加努力钻研业务和认真学习！
本节内容主要包括组成细胞的元素,组成细胞的化合物,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。其教学目标为:简述组成细胞的主要元素,说出构成细胞的最基本元素是碳;认同生命的物质性;尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,探讨细胞中主要化合物的种类。其中教学重点是组成细胞的主要元素和化合物,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质;教学难点为构成细胞的最基本元素是碳,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
与原来教材相比,新教材中“细胞中的元素和化合物”一节的内容存在一些重要变化:一是研究对象的范围发生了变化,原来研究的是组成生物体的化学元素和化合物,现在改为细胞中的元素和化合物;二是“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验有所改进,不再是单纯的验证性实验,而是在实验材料和方法上为学生提供了探究空间;三是教材编写有利于引导学生积极思考,通过“问题探讨”“思考与讨论”和“实验”等栏目,让学生在实验与观察、讨论与分析中获取新知识,而不是直接提供结论性的知识信息。教材首先通过“问题探讨”,让学生通过比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量,让学生自主发现问题、提出问题,并与学生交流和讨论。“问题探讨”栏目意在激发学生从元素水平探究细胞奥秘的好奇心,并且培养学生提出问题的能力。为了帮助学生比较分析,教材正文起始部分交代了组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到,同时,细胞与非生物相比,各种元素的相对含量却大不相同,进而引导学生了解组成细胞的元素和化合物的种类。不同生物体内细胞形态、结构和功能不同,就是同一个多细胞生物体内,其细胞种类也是多种多样,其化学成分也不尽相同。教科书以人体细胞为例,以饼形图的形式,介绍了组成人体细胞的主要元素占细胞干重和鲜重的百分比,并提出问题引导学生思考:在细胞干重中,碳元素的含量达到55.99%,表明碳元素是构成细胞的基本元素,这对生命有什么意义呢?为本章后续3节内容的学习提供一个引子,为最后得出“生物大分子以碳链为骨架”打下一个伏笔。“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”的实验则是在原教材实验的基础之上加以改进,让学生在实验探究中体悟同种生物组织中有机物的种类,以及不同种生物组织中所含有机物种类和含量的差异,为认识生命的物质性和差异性提供感性认识。
世界是由运动的物质组成的,作为最基本的生命系统——细胞也不例外。但组成细胞的元素和化合物具有两重性,既与非生命世界具有统一性,又与之存在着重大差异,尤其是生物大分子,如生命活动的主要承担者——蛋白质,遗传信息的携带者——核酸等。学习本节内容将有助于学生从元素、分子水平较深入地认识生命的物质基础和结构基础。理解分子结构和功能的统一,领悟观察、实验、比较、分析和综合等科学方法及其在科学研究过程中的应用,了解生命的物质性和生命物质的特殊性,科学地理解生命的本质,形成辩证唯物主义自然观。同时,从分子结构和功能角度阐释细胞生命活动的规律,对于学生学习后续内容具有重要的奠基作用。毋庸讳言,学习本节内容存在着诸多困难,一方面由于学习本章内容的时期是在高中阶段的起始年级,学生从初中升入高中后,学习习惯和认知方法需要一个培养期和过渡期;另一方面由于本节内容与化学尤其是有机化学知识联系非常紧密。而高一年级没有开设有机化学课程,因此学生在学习时颇感吃力。
二、教学建议
1.利用“问题探讨”,让学生提出问题
由于学生在初三阶段已经学习了元素等化学基础知识,因此可以引导学生分析比较下列资料:组成地壳和组成细胞的部分元素含量表(见人教版必修1教材第16页),植物体和土壤的部分元素含量的比较表(见表1),人体和玉米细胞中部分元素含量表(见表2),组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重的百分比图(见人教版教材第17页)。
为了培养学生提出问题、解决问题的能力,建议教师组织学生自己提出问题交流与讨论,最终解决问题。本节的主要教学目标是简述组成细胞的主要元素,说出构成细胞的最基本元素是碳,认同生命的物质性。故通过组成地壳和组成细胞的部分元素含量、植物体和土壤部分元素含量的比较分析,让学生认识到组成生物体与组成地壳、组成植物体与组成土壤的元素种类的相似性,组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到,为认同生命的物质性奠定科学基础;同时,通过分析比较,让学生明确细胞与非生物元素含量的差异性,细胞与非生物各种元素相对含量大不相同是生命现象的物质基础。利用表2中玉米与人体中部分化学元素及其含量(占细胞干重的质量分数),可以引导学生围绕下列问题进行思考:不同生物细胞中各种元素含量相同吗?组成细胞的元素中哪4种化学元素的含量最多?什么元素是构成细胞的最基本元素?在问题探讨中,还可以结合组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重的百分比的饼形图,启发学生深入思考上述问题,最后得出如下结论:不同生物细胞中同种元素含量不同是生物多样性和差异性的物质基础;组成细胞的元素中C、H、O、N这4种元素含量最多;组成细胞中的化学元素有大量元素和微量元素之分;碳元素是构成细胞最基本的化学元素;生命的物质性和特殊性与组成细胞的元素种类和含量有关。为了帮助学生进一步认识生命的物质性,化学元素尤其是微量元素对于生命活动的重要性,建议教师从学生的生活经验入手,围绕人体、植物体中元素的生理作用以及常见的元素缺乏症,组织学生进行交流讨论。例如,缺钙时儿童会出现发育迟缓,牙齿不齐,骨骼畸形,中老年则会出现骨质疏松,易骨折;缺铁会引起贫血;缺锌则会出现食欲不振、厌食、偏食和免疫力下降等症状;婴儿缺碘会患呆小症等。对于植物体,油菜缺硼会“花而不实”,缺锌会患小叶病,缺铁则会出现黄化现象等。
2.利用化学知识,认同碳是构成细胞的最基本元素
首先通过上述资料分析比较,让学生认识到在细胞干重中碳元素含量最多,高达55.99%,初步得出碳是构成细胞最基本元素的结论。接着,建议教师引导学生以初三所学习的元素周期表为基础,回顾、分析碳原子核外电子分布特点和碳的化学性质,让学生理解碳链是构成生物大分子的结构骨架。学生通过元素周期表,得知碳位于第2周期、ⅣA族,其原子序数是6。教师出示碳原子结构示意图,说明碳原子核中含有6个质子,核外有6个电子,最外层有4个电子,这样碳原子就具有了4个能够成键的价电子。这4个价电子,能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键,所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。正因为碳原子具有特殊的电子结构和丰富的成键能力,
以它为主形成的有机化合物构成了已知化合物的绝大部分,碳链真正成为生物大分子的基本骨架。据此,学生理解碳元素对于生命的重要意义也就水到渠成。但是,考虑到学生还没有学习蛋白质、核酸等生物大分子,因此对于这部分内容的教学目标可以分阶段螺旋式提升,尤其关于碳链是生物大分子的基本骨架,可以在学习了组成细胞的有机化合物之后,通过大量丰富的实例,理解碳元素对于生命的重要意义就可以了,而不要急于求成、一步到位。另外,对于学有余力的学生,教师还可以组织学生将人体中必需元素在元素周期表中勾画出来,找出这些生命必需元素在元素周期表中的分布规律。
3.利用生活经验,推测细胞中所含化合物的种类及其含量
由于组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,因此在学习了组成细胞的元素内容后,需要引导学生进一步了解组成细胞的主要化合物及其相对含量。建议教师从学生的生活经验和认知基础出发,定性判断细胞中化合物的种类及其含量的高低。教师可以设问:人类从其他生物体内获得了大量而丰盛的食物,根据你的生活经验,请你说说各种动植物食品中含量较多的化合物有哪些?怎样提取这些化合物?学生可以从自己日常生活经验中提供信息和结论:西瓜中水分充足、糖分含量高;果汁中含水量高,还含有维生素、有机酸和糖类,因为吃在嘴里有点酸、有点甜;米饭中主要成分是淀粉,淀粉属于糖类;动物精肉中含有丰富的蛋白质,青少年要保证蛋白质足够的摄入量;豆腐中含有较多的植物蛋白,是从大豆种子里提取出来的;动物的肥肉中含有较多的脂肪,因为吃起来有一种油腻的感觉,在锅里熬炸后可以提取动物脂肪(荤油),如此等等。最后,教师组织学生进行总结:组成细胞的化合物有无机化合物、有机化合物两大类,无机化合物包括水和无机盐,有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。
本节内容主要包括组成细胞的元素,组成细胞的化合物,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。其教学目标为:简述组成细胞的主要元素,说出构成细胞的最基本元素是碳;认同生命的物质性;尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,探讨细胞中主要化合物的种类。其中教学重点是组成细胞的主要元素和化合物,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质;教学难点为构成细胞的最基本元素是碳,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
与原来教材相比,新教材中“细胞中的元素和化合物”一节的内容存在一些重要变化:一是研究对象的范围发生了变化,原来研究的是组成生物体的化学元素和化合物,现在改为细胞中的元素和化合物;二是“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验有所改进,不再是单纯的验证性实验,而是在实验材料和方法上为学生提供了探究空间;三是教材编写有利于引导学生积极思考,通过“问题探讨”“思考与讨论”和“实验”等栏目,让学生在实验与观察、讨论与分析中获取新知识,而不是直接提供结论性的知识信息。教材首先通过“问题探讨”,让学生通过比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量,让学生自主发现问题、提出问题,并与学生交流和讨论。“问题探讨”栏目意在激发学生从元素水平探究细胞奥秘的好奇心,并且培养学生提出问题的能力。为了帮助学生比较分析,教材正文起始部分交代了组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到,同时,细胞与非生物相比,各种元素的相对含量却大不相同,进而引导学生了解组成细胞的元素和化合物的种类。不同生物体内细胞形态、结构和功能不同,就是同一个多细胞生物体内,其细胞种类也是多种多样,其化学成分也不尽相同。教科书以人体细胞为例,以饼形图的形式,介绍了组成人体细胞的主要元素占细胞干重和鲜重的百分比,并提出问题引导学生思考:在细胞干重中,碳元素的含量达到55.99%,表明碳元素是构成细胞的基本元素,这对生命有什么意义呢?为本章后续3节内容的学习提供一个引子,为最后得出“生物大分子以碳链为骨架”打下一个伏笔。“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”的实验则是在原教材实验的基础之上加以改进,让学生在实验探究中体悟同种生物组织中有机物的种类,以及不同种生物组织中所含有机物种类和含量的差异,为认识生命的物质性和差异性提供感性认识。
世界是由运动的物质组成的,作为最基本的生命系统——细胞也不例外。但组成细胞的元素和化合物具有两重性,既与非生命世界具有统一性,又与之存在着重大差异,尤其是生物大分子,如生命活动的主要承担者——蛋白质,遗传信息的携带者——核酸等。学习本节内容将有助于学生从元素、分子水平较深入地认识生命的物质基础和结构基础。理解分子结构和功能的统一,领悟观察、实验、比较、分析和综合等科学方法及其在科学研究过程中的应用,了解生命的物质性和生命物质的特殊性,科学地理解生命的本质,形成辩证唯物主义自然观。同时,从分子结构和功能角度阐释细胞生命活动的规律,对于学生学习后续内容具有重要的奠基作用。毋庸讳言,学习本节内容存在着诸多困难,一方面由于学习本章内容的时期是在高中阶段的起始年级,学生从初中升入高中后,学习习惯和认知方法需要一个培养期和过渡期;另一方面由于本节内容与化学尤其是有机化学知识联系非常紧密。而高一年级没有开设有机化学课程,因此学生在学习时颇感吃力。
二、教学建议
1.利用“问题探讨”,让学生提出问题
由于学生在初三阶段已经学习了元素等化学基础知识,因此可以引导学生分析比较下列资料:组成地壳和组成细胞的部分元素含量表(见人教版必修1教材第16页),植物体和土壤的部分元素含量的比较表(见表1),人体和玉米细胞中部分元素含量表(见表2),组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重的百分比图(见人教版教材第17页)。
为了培养学生提出问题、解决问题的能力,建议教师组织学生自己提出问题交流与讨论,最终解决问题。本节的主要教学目标是简述组成细胞的主要元素,说出构成细胞的最基本元素是碳,认同生命的物质性。故通过组成地壳和组成细胞的部分元素含量、植物体和土壤部分元素含量的比较分析,让学生认识到组成生物体与组成地壳、组成植物体与组成土壤的元素种类的相似性,组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到,为认同生命的物质性奠定科学基础;同时,通过分析比较,让学生明确细胞与非生物元素含量的差异性,细胞与非生物各种元素相对含量大不相同是生命现象的物质基础。利用表2中玉米与人体中部分化学元素及其含量(占细胞干重的质量分数),可以引导学生围绕下列问题进行思考:不同生物细胞中各种元素含量相同吗?组成细胞的元素中哪4种化学元素的含量最多?什么元素是构成细胞的最基本元素?在问题探讨中,还可以结合组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重的百分比的饼形图,启发学生深入思考上述问题,最后得出如下结论:不同生物细胞中同种元素含量不同是生物多样性和差异性的物质基础;组成细胞的元素中C、H、O、N这4种元素含量最多;组成细胞中的化学元素有大量元素和微量元素之分;碳元素是构成细胞最基本的化学元素;生命的物质性和特殊性与组成细胞的元素种类和含量有关。为了帮助学生进一步认识生命的物质性,化学元素尤其是微量元素对于生命活动的重要性,建议教师从学生的生活经验入手,围绕人体、植物体中元素的生理作用以及常见的元素缺乏症,组织学生进行交流讨论。例如,缺钙时儿童会出现发育迟缓,牙齿不齐,骨骼畸形,中老年则会出现骨质疏松,易骨折;缺铁会引起贫血;缺锌则会出现食欲不振、厌食、偏食和免疫力下降等症状;婴儿缺碘会患呆小症等。对于植物体,油菜缺硼会“花而不实”,缺锌会患小叶病,缺铁则会出现黄化现象等。
2.利用化学知识,认同碳是构成细胞的最基本元素
首先通过上述资料分析比较,让学生认识到在细胞干重中碳元素含量最多,高达55.99%,初步得出碳是构成细胞最基本元素的结论。接着,建议教师引导学生以初三所学习的元素周期表为基础,回顾、分析碳原子核外电子分布特点和碳的化学性质,让学生理解碳链是构成生物大分子的结构骨架。学生通过元素周期表,得知碳位于第2周期、ⅣA族,其原子序数是6。教师出示碳原子结构示意图,说明碳原子核中含有6个质子,核外有6个电子,最外层有4个电子,这样碳原子就具有了4个能够成键的价电子。这4个价电子,能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键,所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。正因为碳原子具有特殊的电子结构和丰富的成键能力,
以它为主形成的有机化合物构成了已知化合物的绝大部分,碳链真正成为生物大分子的基本骨架。据此,学生理解碳元素对于生命的重要意义也就水到渠成。但是,考虑到学生还没有学习蛋白质、核酸等生物大分子,因此对于这部分内容的教学目标可以分阶段螺旋式提升,尤其关于碳链是生物大分子的基本骨架,可以在学习了组成细胞的有机化合物之后,通过大量丰富的实例,理解碳元素对于生命的重要意义就可以了,而不要急于求成、一步到位。另外,对于学有余力的学生,教师还可以组织学生将人体中必需元素在元素周期表中勾画出来,找出这些生命必需元素在元素周期表中的分布规律。
3.利用生活经验,推测细胞中所含化合物的种类及其含量
由于组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,因此在学习了组 成细胞的元素内容后,需要引导学生进一步了解组成细胞的主要化合物及其相对含量。建议教师从学生的生活经验和认知基础出发,定性判断细胞中化合物的种类及其含量的高低。教师可以设问:人类从其他生物体内获得了大量而丰盛的食物,根据你的生活经验,请你说说各种动植物食品中含量较多的化合物有哪些?怎样提取这些化合物?学生可以从自己日常生活经验中提供信息和结论:西瓜中水分充足、糖分含量高;果汁中含水量高,还含有维生素、有机酸和糖类,因为吃在嘴里有点酸、有点甜;米饭中主要成分是淀粉,淀粉属于糖类;动物精肉中含有丰富的蛋白质,青少年要保证蛋白质足够的摄入量;豆腐中含有较多的植物蛋白,是从大豆种子里提取出来的;动物的肥肉中含有较多的脂肪,因为吃起来有一种油腻的感觉,在锅里熬炸后可以提取动物脂肪(荤油),如此等等。最后,教师组织学生进行总结:组成细胞的化合物有无机化合物、有机化合物两大类,无机化合物包括水和无机盐,有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。
1.1 教材内容及地位。
“细胞中的元素和化合物”是第二章“组成细胞的分子”第1节的内容，此部分内容由三部分内容组成：
（1）组成细胞的元素。（生物界与非生物界具有统一性与差异性）
（2）组成细胞的化合物。（无机化合物和有机化合物）
（3）实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。“第二章 组成细胞的分子”是必修1“分子与细胞”的基础内容，而“细胞中的元素和化合物”又是“组成细胞的分子”的基础。同时，学好“细胞中的元素和化合物”也是学习后面“蛋白质”和“核酸”的必不可少的知识。
1.2 教学目标。
（1）知识目标。
①简述组成细胞的主要元素，说出构成细胞的基本元素是碳。
②了解生物界与非生物界的统一性和差异性。
③初步了解检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法及现象。
（2）能力目标。
①培养归纳、分析、比较的能力。
②培养知识迁移能力，综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，以及提高学科之间相互渗透的迁移能力。
（3）情感态度价值观目标。
树立辩证唯物主义世界观，增强对生命的本质的认识，崇尚生命物质和谐之美，珍爱生命。
1.3 教学重、难点分析。
重点：（1）组成细胞的主要要素和化合物。（2）初步了解检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法及现象。
分析：确定第1个为重点的原因在于可以使学生树立分子水平上的细胞研究的概念；打好这个基础不仅可以使后面的学习比较容易，还能使学生了解到“生化不分家”的学科联系，有利于培养学生综合素质。确定第2个为重点的原因，实验的预习是做好实验的基础，课堂上的初步学习与课后的自学是预习不可缺少的，为下节实验课程做了奠基。
难点：（1）构成细胞的基本元素是碳。（2）初步了解生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
分析：如何让学生很自然地从大量元素的概念过渡到基本元素，对教师的教学来说是一个难点，可以通过举实例来突破；由于面对的是高一新生，初中实验技能，知识储备都有所不同，可以选择照顾绝大多数学生来进行引导，启发学习。
2. 教学方法
自学导思法――教师引导下的学生自主探究。
直观教学法――利用多媒体课件进行教学。
自学导思法有利于学生主动学习，激发学生独立思考和创新意识，充分发挥学生的主体作用。同时还培养了学生之间的团队协作精神。
3. 教学程序
下面通过教学程序来谈谈教法、学法的具体应用。
导入：
前一段时间，老师遇到一难题，因为老师不是本地人，初来时，就出现了“水土不服”的症状，吃药也不管用，大概持续了五六天后才恢复了正常。那有没有同学知道水土不服是怎么回事吗？
学生讨论，教师总结：
我们知道地球上的无机环境，比如水，空气，土壤等等都是由一些元素组成的，水由H、O组成等，那么长期生活在一个地方的人或生物，其体内的元素与当地环境中，尤其是水土中的元素保持着一致性。这叫人和一切生物与当地元素保持平衡。一旦远离故土到异乡去生活，一时适应不了新地方的元素环境，就会出现水土不服。经过一段时间的生活，新地方水土中的元素通过食物链进入人体或生物体内，逐渐改变体内的元素含量，使之再次达到新的平衡，水土不服就会逐渐消失。这就是人们常说的“一方水土养一方人”。
那我们人体及各种生物体内到底都有哪些元素呢？本节课，我们就一起来讨论一下第二章第一节内容“细胞中的元素和化合物”。（可激发学生的学习兴趣）
3.1 组成细胞的元素。
刚才我们说了“一方水土养一方人”，水的元素组成我们知道H和O，接下来，我们就来比较一下地壳以及组成生物体的结构和功能的基本单位细胞的部分元素含量（%）表，16页左上角。
（1）引导学生从“元素种类”和“元素含量”两方面来看。使学生明白组成。
元素的种类基本相同；组成元素的含量相差很大，进而使学生总结出“生物界”与“非生物界”存在“统一性”和“差异性”。教师总结：“统一性”和“差异性”。
（2）教师演示课件。
a.比较不同，引出“鲜重”与“干重”的概念。
b.根据课件引出“大量元素，微量元素，基本元素”的概念，并举例。
c.作出口诀，留1分钟快速记忆。
（3）小检测。
①黄金搭档中Ca、Fe、Zn、Se（硒）中哪些是大量元素，哪些是微量元素。
②东北虎和非洲象相比元素种类大体相同，含量相差较大。
3.2 组成细胞的化合物。
刚才我们学习了，组成细胞的元素，那同学们想一下，我们现在做这样一个实验：按严格的细胞个元素含量，比如取一两公斤的最基本的元素-C，按比例加入大量元素-H、O、N、P、S、Ca、Mg、K，再加入一些微量元素，进行搅拌，那同学们想一想在桶里会有生命体或细胞出现吗？（不会）从而导出“化合物”等概念。
接下来，我们就来学习一下，组成细胞的化合物。
设计讨论：
①3分钟讨论17页“思考与讨论”请同学代表作答。（小组讨论，询视学情）
②无机化合物。
a.水，分两部分讲解 a1 液态水（举例）a2 结合水（举例）一旦失水30%有生命危险。
b.无机盐，主要阐述其功能。
③ 有机化合物 a.糖类 b.脂肪 c.蛋白质：细胞中含量最多的有机化合物，组成生命体的重要物质，既是生命活动的实施者有时调解者。（举例）
d.核酸：DNA/RNA
3.3 布置实验任务。
18页-19页实验，教师出示总结的三句口诀，请同学们认真预习实验后，说出其含义，鼓励学生自己再总结更好的口诀。（3分钟记忆）
4. 练习与评价
本节内容为2课时内容，此节为第1课时，第2课时为实验课时，为了避免同学不预习实验，留下“三句口诀”让学生翻译，只有认真研读了实验，才能作答；亦可作为进实验室的口诀，不会背者不得进实验室，学生们渴望做实验，充分调动了学生的积极性，使学生感到学习“易”、“趣”、“活”。
另外《名师一号》上的习题也难度适宜，题量适中，也可作为课后作业，学生通过练习对所学知识巩固提高。
5. 教学反思
进行这样的教学设计的理论依据：
【关键词】 铁; 铝; 铅; 胶质瘤细胞; 维生素C; MTT
维生素C（Vitmin C， Vit C）是一种水溶性物质， 具有可逆的氧化还原作用。Vit C是自然界广泛存在的一种抗氧化剂， Vit C联合其他抗癌药物治疗恶性肿瘤方法具有潜能， 体外及动物实验证实它对多种肿瘤有明显的抑制作用。但高浓度Vit C可致细胞毒性， 适量Vit C对体外中脑神经的生长发育有一定的促生长分化作用。研究发现Vit C通过影响细胞周期增强三氧化二砷诱导宫颈癌HeLa细胞凋亡[1]和诱导肝癌细胞凋亡[2]。铁是细胞生长增殖及机能活动所必需微量元素之一， 在细胞生长周期中铁的调控起重要的作用， Vit C联合Fe2+对细胞生长状态的影响存在一定的剂量反应关系， 不同剂量作用可引起细胞生长状态的不同变化， 适量Vit C/Fe2+可诱导细胞凋亡[3]。铝、 铅元素属于低毒性金属元素， 铝元素可导致神经行为损害、 记忆力减退、 早老性痴呆等某些中枢神经功能障碍。铝可对原代培养皮层神经细胞产生细胞毒性， 可引起细胞结构改变， 抑制皮层神经细胞生长， 并可诱导细胞凋亡[4]。铅元素对心血管系统、 神经系统、 泌尿系统、 生殖系统都有毒性效应， 铅对神经系统有很强毒性高浓度的铅可导致儿童严重的智力低下和不可逆的大脑损伤， 铅接触引起海马神经元细胞凋亡可能是铅损害学习记忆的重要机制之一[5]。研究铁、 铝、 铅元素细胞毒性及Vit C对铁、 铝、 铅元素诱导肿瘤细胞凋亡作用的影响， 为临床提供依据。
1 材料和方法
1.1 材料 RPMI1640培养液、 胎牛血清购自Gibco公司; Vit C纯品（配制浓度250 μmol/L的Vit C）、 胰蛋白酶购自Sigma公司; 脑胶质瘤细胞株为宁夏医学科学研究所提供; 三氯化铝、 醋酸铅、 硫酸亚铁、 二甲亚砜为国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养 脑胶质瘤细胞在含有100 mL/L胎牛血清的RPMI1640培养液中， 置于37℃、 50 mL/L CO2培养箱常规培养。用2.5 g/L胰酶（PBS配）消化传代， 传代密度一般为5×108/L， 传至3代后细胞用于实验， 实验选用对数生长期的细胞， 用2.5 g/L胰酶和0.2 g/L EDTA混合消化液消化， 用培养液稀释成单细胞悬液， 以4000个/孔接种于96孔板中， 待细胞贴壁后吸出原液， 设立对照组与实验组， 每组均设4个平行孔。
1.2.2 MTT比色法测定及其联合Vit C对脑胶质瘤细胞增殖的影响 细胞准备方法同1.2.1， 按以下分组加药， 单独用药6个实验组: 40 μmol/L和400 μmol/L浓度三氯化铝、 硫酸亚铁、 醋酸铅3种药物。联合Vit C3个实验组: 250 μmol/L Vit C分别加40 μmol/L浓度三氯化铝、 硫酸亚铁、 醛酸铅3种药物。1组空白对照组: 每孔加含血清的培养液。移入恒温箱内继续培养， 分别于24、 72 h时间段在倒置显微镜下摄像。每孔加入20 μL MTT（质量浓度为5 g/L， 用0.01 mol/L的PBS配制）在同样条件下培养4 h， 弃去孔内液体， 每孔加入150 μL DMSO， 振荡10 min， 酶标仪测定A490值， 分别计算24、 72 h9组药物对细胞抑制率。抑制率=（空白对照组A490值－实验对照组A490值）/空白对照组A490值×100%。
1.2.3 统计学分析 计量资料x±s描述， 多组平均数的比较用单因素方差分析， 检验水准以P
药物作用下细胞数量的变化: （1）同一浓度不同药物的实验组比较: 联合组、 单一药物组有相同的变化规律， 72 h变化规律与24 h相同， 24 h细胞数量明显为硫酸亚铁+Vit C>醋酸铅+Vit C>三氯化铝+Vit C。40 μmol/L浓度3种药物作用下细胞数量明显为硫酸亚铁>醋酸铅>三氯化铝， 统计学分析有统计学意义（P
3 讨论
MTT（又叫噻唑蓝）是一种四唑盐显色剂， 它能被活细胞线粒体琥珀酸脱氢酶还原成难溶的蓝黑色结晶并沉积在细胞中， 而死亡细胞则无上述反应。二甲基亚砜（DMSO）能溶解细胞中紫色结晶， 用酶联免疫检测仪在波长为490 nm处， 测定其吸光值， 可间接反映活细胞的数量及活力[5]。由此还可以推算细胞抑制率， 判断药效的强弱。Vit C近年来常作为辅助药被研究到与其他抗癌药物的协同作用， 如在低浓度Vit C/Fe2+作用可刺激细胞增殖， 并随Vit C剂量增加而凋亡细胞增强[3]。本实验结果Vit C能增强铁、 铝、 铅元素诱导胶质瘤细胞凋亡， 其中Vit C对铝离子的作用大于铅离子和铁离子， 三氯化铝和醋酸铅联合Vit C实验组细胞数量明显低于40 μmol/L浓度、 400 μmol/L实验组和40 μmol/L硫酸亚铁实验组。铁是机体必需元素之一， 去除铁可通过活化细胞内部基因来启动凋亡程序; 另一方面， 铁参与机体活性氧介质的生成， 可通过氧化应激的途径诱导细胞凋亡， 高浓度的铁离子对细胞产生毒性作用， 研究发现脑脊液中高浓度铁离子能促进神经元细胞的凋亡[6]。本实验400 μmol/L浓度硫酸亚铁组与对照组相比表现为明显的抑制作用。实验资料表明， 铅处理后各剂量组大脑皮层、 海马和小脑细胞凋亡率均明显高于对照组， 提示铅接触与细胞凋亡率之间有密切关系。细胞凋亡率与染铅量之间具有良好的剂量-反应关系， 说明铅接触浓度越高， 则细胞凋亡率越高。这与我们此次实验72 h高浓度醋酸铅细胞生长抑制率高于其他实验组结果一致。AlCl3对皮层神经元生长有明显的抑制作用， 与对照组相比具有明显时间剂量反应关系（P
参考文献
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[关键词] 天麻素；氯化钴；皮质神经元损伤；神经保护；缺血缺氧性脑损伤
[中图分类号] R332 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）05（b）-0017-04
[Abstract] Objective To study the repair effect of gastrodin on hypoxic brain neurons damage induced by cobalt chloride in rats， and provide an experimental reference for clinical treatment of ischemic and hypoxic brain damage. Methods Cerebral cortex nerve cells of SD rats were selected for study. The original generation after 7 d， they were numbered according to the culture dish. Primary cells were divided into blank control group， model group， gastrodin group and gastrodin control group by using random number table method， and corresponding treatment was implemented. Cell morphology， neurons relative vigor， lactate dehydrogenase （LDH） release quantity， EphA4 expression difference among four groups were observed. Results The relative activity of neurons in blank control group was significantly higher than that in other groups， the relative activity of neurons in model group was significantly lower than that in gastrodin group and gastrodin control group， the relative activity of neurons in gastrodin group was significantly lower than that in gastrodin control group （P < 0.01）. The neurons LDH activity of model group was significantly higher than that of other groups， the neurons LDH activity of gastrodin group and gastrodin control group were significantly higher than those of blank control group （P < 0.01）. The average neurons IOD of model group was higher than that of other groups， the average neurons IOD of blank control group was lower than that of other groups （P < 0.01）. Conclusion Gastrodin can reduce the expression level of EphA4 in the injured neuron， inhibit the activity of LDH in neuronal cells， and enhance the cell relative viability， has a positive effect on the protection of rat cortical neuronal injury， is worthy of further study.
[Key words] Gastrodin； Cobalt chloride； Cortical neuron injury； Nerve protection； Hypoxic ischemic brain damage
缺血缺氧性脑损伤的病理过程包括能量代谢障碍、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸分泌过多及一氧化氮蓄积等，上述病理反应引发的级联细胞毒作用是诱发神经元损伤的主要原因[1]。目前已有大量西药相继应用于神经元损伤的预防及治疗，其临床效果得到了一定认可，但伴随而来的明显副作用大大限制了其应用前景[2]。天麻素的强效镇痛、镇静、心血管功能改善、抗炎及抗自由基作用已被广泛证实，研究表明，天麻素还具有增强血管顺应性作用，有望改善脏器缺血缺氧状态、发挥脑保护作用[3]。本研究就天麻素对神经元损伤的影响进行实验分析。
1 材料与方法
1.1 实验材料
实验动物：出生24 h内健康新生SPF级SD大鼠，由郑州大学医学院动物实验中心提供，动物合格证号：120000KXWQR08001。
主要药品：天麻素（昆明制药集团药物研究所生产，100 g/瓶，批号：20130115，分析纯），纯度99.5%，分子量286.27，其化学结构式如图1所示。
主要试剂：Neurobasal培养基（美国Gibco公司生产）、B27试剂（斯百汇生物科技有限公司，规格：10 mL）、胎牛血清（美国Gibco公司生产，规格：500 mL）、胰蛋白酶（苏州亚科科技股份有限公司，型号：9002-07-7）、多聚赖氨酸（上海宝曼生物科技公司，浓缩液，25 mg/瓶）、氯化钴（CoCl2，山东淄博润兴化工厂生产，分析纯）、3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2、5-二苯基四氮唑溴盐（MTT）（美国Sigma公司，分析纯）、乳酸脱氢酶（LDH）定量检测试剂盒（美国罗氏公司）、抗鼠人肝癌细胞系A4（EphA4）多克隆抗体（美国Santa Cruz公司）、CY3荧光试剂盒（武汉博士得生物制品公司），其他试剂均为进口分析纯。
1.2 处理方法
1.2.1 大鼠皮质神经元细胞原代培养 使用75%乙醇消毒实验大鼠，在严格无菌条件下，行神经元细胞原代培养[4]，持续7 d。
1.2.2 细胞分组及处理 将原代培养7 d后的细胞按照培养皿编号，使用随机数字表法分为空白对照组、模型组、天麻素组及天麻素对照组，以125 μmol/L CoCl2溶液处理模型组及天麻素组细胞4 h，然后以25 mg/L天麻素处理天麻素组、天麻素对照组细胞24 h[5]。
1.3 观察指标
1.3.1 神经元形态观察 于倒置显微镜下，对各组细胞神经元形态变化进行拍照、观察，并比较。
1.3.2 细胞相对活力检测 采用MTT法，对各组细胞相对活力进行检测[6]，使用全自动酶标仪，检测其570 nm波长处吸光度（OD）值。
1.3.3 LDH活性检测 LDH活性检测采用速率法[7]，检测其440 nm波长处OD值。
1.3.4 EphA4表达量检测 采用细胞荧光化学法，对各组细胞EphA4表达量进行检测[8]，红色荧光即为免疫阳性细胞。使用Image-Pro Plus 6.0软件，对各实验组的荧光图片单个细胞的累积吸光度（IOD）值和平均IOD值进行分析并比较。
1.4 统计学方法
采用SPSS 18.0统计软件对数据进行分析和处理，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 神经元形态
倒置显微镜观察结果示，空白对照组神经元形态均匀一致，大小相仿，胞体饱满，呈光滑的椭圆形或锥形，神经元的突起广泛分枝，相互交叉，折光性强；模型组神经元形态发生明显改变，细胞折光性下降，胞体萎缩，出现颗粒，轴突变细变短，形状僵硬，分枝减少；天麻素组神经元形态较模型组有所改善，胞体萎缩减轻，轴突保留较多，但仍有少数细胞坏死；天麻素对照组形态较对照组稍差。见图2。
2.2 细胞相对活力
空白对照组神经元细胞相对活力显著高于其他各组，模型组神经元细胞相对活力显著低于天麻素组、天麻素对照组，天麻素组神经元细胞相对活力显著低于天麻素对照组，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见图3。
2.3 LDH活性
模型组神经元细胞LDH活性显著高于其他各组，天麻素组、天麻素对照组神经元细胞LDH活性显著高于空白对照组，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见图4。
2.4 EphA4表达
荧光显微镜观察结果示，各组神经元胞体、突起均可见红色荧光显示，但各组荧光强度存在一定差异。模型组神经元平均IOD值显著高于其他各组，空白对照组神经元平均IOD值显著低于其他各组，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见图5和图6。
3 讨论
缺血缺氧性脑病存活患者病残率高达75%，这与脑组织缺血缺氧引发的神经细胞死亡，继而导致的神经功能缺损具有密切关联[9-10]。因此，临床亟需一种能够有效保护神经元功能、避免神经元损伤的药物。
天麻素是我国传统中药材天麻中的主要有效成分，已有大量研究证实，天麻素具有恢复大脑皮质兴奋与抑制过程间平衡失调等作用[11]。研究表明，天麻素还可通过抑制兴奋性氨基酸诱导的细胞凋亡过程，在清除自由基、对抗自由基诱导的细胞损伤、神经保护等方面发挥积极效果[12]。本研究结果示，经CoCl2处理后，模型组、天麻素组神经元细胞均出现了不同程度的形态学变化，以胞体萎缩、细胞坏死为主，说明天麻素具有一定的神经保护作用。
在天麻素神经保护作用机制的研究中发现，模型组神经元细胞相对活力最低，但其LDH活性最高，说明模型组神经元细胞存在明显损伤，而天麻素在一定程度上使CoCl2诱导的化学性损伤得到抑制，考虑与天麻素在对抗兴奋毒性、双向调节一氧化氮和一氧化氮合酶、促进胶质细胞产生营养因子、稳定胞膜、抗细胞氧化等方面发挥的积极作用有关[13]。大量LDH的漏出表明，神经细胞膜完整性受损，且Cai等[14]研究证实，LDH活性与神经细胞损伤程度呈正比，故本研究结果示，天麻素处理后神经细胞LDH漏出量显著降低，提示天麻素对细胞膜完整性的维持亦具有一定作用。
此外，本研究发现，经CoCl2处理后，模型组细胞EphA4表达水平显著升高，而天麻素可使细胞EphA4表达水平得到明显控制，与何保丽等[15]研究结论一致。作为一种具有影响突触可塑性的基因，EphA4广泛分布于大脑各个区域，并集中于海马锥体细胞树突棘部位，研究表明，配体Ephrin-A3可激活EphA4，诱发下游信号转导级联瀑布，导致树突棘瓦解，使成熟大脑突出的重构能力得以保存[16-18]，因此，EphA4在缺血缺氧损伤后神经元的损伤中扮演了重要角色。本研究天麻素组细胞EphA4表达得到有效抑制，说明经天麻素处理后，EphA4参与的CoCl2诱导神经元损伤过程得到了有效控制，细胞自我保护现象有所降低，神经元重构能力得以保存，从而有效延缓了神经元损伤过程[19-20]。
综上所述，天麻素能够有效抑制CoCl2诱导的大鼠皮质神经元损伤，其保护作用可能与EphA4表达抑制有关，为缺血缺氧性脑损伤的临床治疗开拓了新的研究方向，但其具体作用机制有待进一步深入观察。
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[关键词] 骨髓间充质干细胞 体外诱导 视网膜神经样细胞
胚胎干细胞具有发育全能性，理论上可诱导分化为机体所需的任何组织或器官，但涉及伦理学问题，以往受到很大限制，发展缓慢。应用眼色素上皮缘的视网膜干细胞[1]及鼠脑神经先祖细胞移植[2]也由于供体组织有限性及安全性问题，不利于治疗视网膜疾病的开展。于是有人把目光投向成体干细胞中的MSCs，成年动物骨髓有2类干细胞群：造血干细胞和间充质干细胞。最初因其容易贴壁呈成纤维细胞样克隆生长，被称为成纤维细胞集落形成单位（CFU-F）[3],后来研究发现它是骨髓造血微环境的重要组成部分，在体内外均具支持和调控造血的作用，且具有多向分化潜能，故又称其为间充质干细胞[4]。也称为骨髓基质细胞[5]。
MSCs的特点为:①来源于中胚层，可以跨系统甚至跨胚层分化为3个胚层来源的细胞，特别是中胚层和神经外胚层来源组织的细胞（视网膜来源于胚胎期神经外胚层），并且经过20~30次细胞分裂后，这种分化特性也不会消失[6]。②分离培养方便。③由于不表达T细胞识别的细胞表面标志，植入后不会发生免疫排斥反应。④易于转染和稳定高效表达外源基因优点[7],因此可把利于定向分化的生长因子基因转入MSCs，促使其定向分化。
MSC的纯化方法有贴壁筛选法，流式细胞仪分选法，密度梯度离心法，免疫磁珠法。如果能找到更特异性标记物，就可以获得更纯的MSCs，这对后续的实验步骤所得的实验数据有重要影响。
MSC为中胚层来源的干细胞，难于使其直接定向分化为外胚层来源的视网膜神经细胞[8]，而且MSC直接移植后只有少量细胞能分化为视网膜神经细胞，因此要通过MSC获得神经干细胞，再分化为神经前体细胞，进一步分化为成熟的神经细胞。Nestin抗体（巢蛋白）为神经干细胞的特异性抗体，而MAP-2抗体为成熟神经元特异性标志。
MSC表达许多生长因子和细胞因子受体以及细胞与细胞黏附作用的受体，提示MSC的功能受自分泌和旁分泌循环的调控。这成为不同方法诱导MSCs定向分化的理论基础。目前，体外诱导MSCs向神经样细胞分化有4种方法：生长因子诱导，抗氧化剂诱导，中药诱导，增加MSCs内cAMP诱导。
1 生长因子诱导方法
Sanchez-Ramos等[9]将BMSC（Bone marrow stromal cells）用10ng/mLEGF预诱导，再用脑源性神经生长因子（BDNF）诱导，见其表达巢蛋白（nestin）。同时也表达GFAP和 NeuN.当将人或鼠的BMSCs与小鼠的中脑细胞或纹状体细胞共培养，结果有很小比例（0.2%~5%）MSCs表达神经胶质细胞标记物-神经胶质元纤维酸性蛋白（Glial fibrillary acidic protein，GFAP）和神经元标记物-神经元特异白(Neuron-specific nuclear protein,NeuN)。这种方法常用于诱导分化为视网膜神经样细胞的研究。
张卉以含有碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）或表皮生长因子 (EGF)加bFGF，或bFGF、EGF加全反式维甲酸(ATRA)的培养液培养BMSCs, 经诱导物诱导72 h后 , 纤维连接蛋白（fibronectin）和 I型胶原（collagen I）免疫阳性细胞减少。转化为神经干细胞（NSC）的nestin免疫阳性细胞增多。7d后其又减少。细胞分化后, 分化为神经元（神经元特异烯醇化酶-NSE）的阳性细胞最多占细胞总数的24.76%±2.72% ,同时分化为神经胶质细胞的GFAP阳性细胞占细胞总数的36.58%±3.26%[10]。bFGF参与骨髓MSC向神经分化的启动[11]，同时bFGF又可促使神经前体细胞对EGF产生反应，两者联用有明显的协同作用，发挥增殖效应[12]。从胚胎发育的过程来看，EGF及其受体出现要比bFGF晚，研究表明EGF多促进MSCs向胶质前体细胞分化，而bFGF主要对神经元前体细胞的分化有促进作用[13，14]。
有人在MSC培养基中加入神经胶质生长因子（glial growth factor,GGF）,观察其可以向神经胶质细胞分化，并表达GFAP。
Anthony等应用activinA（活化蛋白A），牛磺酸和EGF对成人CD90+MSCs体外诱导分化后，20%~32%的细胞表达感光细胞特异标志――视紫红质，视蛋白，recoverin(恢复蛋白)[8]。受此实验启发，可知在不同的化学诱导条件下，MSCs可能分化为不同类型的视网膜细胞。
孙旭芳等[15]用DMEM/F12(含10%FCS胎牛血清和100u/mL P/S) 1:1添加0.6%葡萄糖，1×ITS（胰岛素-转铁蛋白-硒化物，insulin transferring selenium）,2mM谷酰胺，3mM碳酸氢钠，20ng/mLEGF,20ng/mLbFGF,5mMHepes制成分化液Ⅰ诱导6~10代rMSC14天后，检测其高表达神经干细胞特异性标志物nestin。培养视网膜神经细胞, 收集视网膜细胞培养上清液加入10%的FCS,与视网膜神经细胞培养液按照1:1混合，制成分化液Ⅱ，使形成的神经球形体在模拟眼内环境诱导下分化出视网膜神经样细胞，48h用免疫荧光检测，部分细胞NeuN,Thy1.1染色阳性（Thy-1位于哺乳动物RGCs.Thy-1.1抗原仅表达在大鼠神经节细胞上，用于鉴定大鼠RGCs），少数细胞表达GFAP。
牟大鹏等[16]先把分离到的视网膜组织加入DMEM培养液并用阿糖胞苷（Ara-C以抑制非神经细胞的增殖后）处理后，将视网膜神经细胞培养液的上清液收集于干净玻璃瓶中，真空抽滤后按2:3比例与DMEM培养液混合后诱导分化2~4代的rMSCs,2d后即可见神经元样细胞出现，7d神经元样细胞占细胞总数的26~27%，免疫荧光检测βtubulinⅢ（又称微管蛋白是RGCs早期和成熟期的标志物）阳性为18%±3%，Neurofilament protein(NF，神经丝蛋白，是神经元的特异性标志物)阳性率为23%±4%，3天后免疫组化Nestin阳性数为30.9%±7.7%，MAP-2染色阳性。
在视网膜神经细胞上清液制成的微环境中，视网膜神经细胞产生的细胞外基质如各种糖蛋白，粘蛋白，各种神经营养因子，各种细胞因子等可以维持骨髓源性神经干细胞生存，并向特定的视网膜细胞分化的良好环境。
bFGF诱导方法是诱导BMSCs向神经元方向分化的经典方法[17]，其优点在于可以获得较多的神经元样细胞。刘东宁等[18]先用含10ng/mL bFGF的DMEM/F12(10%FBS)预诱导24h,再加入DMEM/F12,10ng/mL bFGF,2%二甲基亚砜，200umol/L丁羟茴醚，10umol/L福斯高林，5mmol/L KCl,2mmol/L丙戊酸，5ug/mL胰岛素的神经诱导基诱导第3代BMSCs7天。免疫化学鉴定1~7d可见神经元样细胞MAP-2(抗微丝微管相关蛋白-2)74.2%，Thy1.1阳性，GFAP阴性。也说明bFGF诱导后细胞主要向成熟神经元方向分化，而不是神经胶质细胞。bFGF诱导虽然可以获得较多的成熟神经元，但难以长期存活，联合其他神经营养因子如脑源性神经生长因子进行维持培养，有利于诱导后神经元的长期存活。
BMSCs与新生鼠视网膜神经细胞共培养后可分化为RGCs(retinal ganglion cells,视网膜神经节细胞)特异性抗体Thy1.1表达阳性的细胞[19]。利用出生1~3d的乳鼠视网膜细胞作为诱导剂置于Transwell双层培养板的上层使未成熟的视网膜组织内促进原始视网膜干细胞分化和发育的细胞因子，受体(BDNF,NGF,TrkB受体等)及细胞外基质成分，通过上层滤膜孔扩散至下层BMCs周围，模拟了原始视网膜发育的微环境。本实验说明BMSCs经化学性诱导和视网膜神经细胞共培养诱导均可特异性分化为具有RGCs表型的细胞。
一些体外实验还证实，还有许多因子调节MSC的分化方向，如胰岛素样生长因子Ⅰ(insulinlike growth factorⅠ,IGFⅠ)和脑源性生长因子(brain-derived growth factor,BDGF)被证实支持神经元方向分化。而睫状神经营养因子（ciliary neurotrophlic factor,CNF）和白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor,LIF）作用于多潜能MSC,诱导它们分化成星形胶质细胞.
2 抗氧化剂诱导
活性氧(ROS)是氧分子还原成水时产生的许多活性中间体的统称,包括过氧化氢(H2O2/超氧阴离子(O2ˉ)/羟自由基(•OH)等。有学者证实[20]抗氧化剂可上调细胞P53基因转录表达的同时可下调c-myc基因的表达，从而调控细胞周期诱导干细胞分化。
Woodbury 等[21]报道,将鼠和成年人的MSCs先用2-巯基乙醇（ME-2）的DMEM/FBS诱导，以启动MSCs的神经细胞分化，接近80%出现神经细胞的表型和表达神经细胞标志性蛋白NSE（神经元特异性烯醇化酶）,NF-M（神经丝蛋白）,NeuN（神经元特异性核内抗原）。进一步用二甲亚砜，丁羟基苯甲醚，叔丁基对甲氧酚的DMEM中诱导，一周内超过50%的MSCs出现神经细胞形态学的改变，且以神经元标记物NSE，M-神经丝或Tau增高为主。
项鹏等[22]分别采用含巯基乙醇和硫代甘油等试剂的无血清DMEM诱导MSC分化为神经元，结果示诱导24小时,MSCs中约75.5%的NSE 阳性而GFAP阴性。贾延等[23]在β-巯基乙醇预诱导MSCs 24h ,再诱导5h, NSE表达率为 (63.7±4.5 ) %。
3 中药诱导
肖庆忠等[24]采用含100 ~ 150mg/L麝香多肽的无血清L -DMEM培养基诱导成年大鼠和人BMMSCs分化为神经元，免疫组化显示神经元样细胞NSE（93.5%）,NF（88.2%）,nestin表达阳性，GFAP阴性。
项鹏等[25]分别采用含丹参注射液或硫代甘油等试剂的无血清达乐伯克改良必需基本培养基 (DMEM)诱导MSC分化为神经元。与传统的诱导分化剂硫代甘油相似，但细胞存活时间较久。
撒亚莲[26]用三七总皂甙和贾延等用黄荃甙诱导MSCs,均得到同样的结果。此外,黄芪、天麻、人参、当归、脑新舒、人参蜂王浆多种传统中药成分及中药制剂体外均能诱导大鼠分化为神经元样细胞[27]。
4 增加MSCs内cAMP诱导其分化
可从基因水平上，诱导MSCs沿着特定的路径增殖发育成各种神经细胞。
Deng weiwen等[28]发现未分化的hMSCs可表达一些神经细胞的标志物，如微管蛋白(TuJ-1，neuron-specific tubulin), 神经元特异性烯醇酶（NSE），微管相关蛋白(MAP1B，microtubule-associated protein 1B)及波形蛋白(vimentin)。在培养基内加入诱导剂0.5mM 3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IMBX，isobutylmethylxanthine)和1mM cAMP类似物双丁酰环磷腺苷(dbcAMP，dibutyryl cyclic AMP)，诱导6天,约有25%的MSCs 分化为典型的神经细胞形态, NSE 和 vimentin表达增高,且这种分化是不可逆的。提示：在体外，通过增加细胞内cAMP水平，可使MSCs分化为早期的神经前体细胞。
项鹏、夏文杰等[29]采用含腺苷酸环化酶激动剂Forskolin及磷脂酶抑制剂3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX)的无血清DMEM诱导MSC分化为神经元。
5 几种诱导因素的比较
对以上几种诱导因素综合比较可用增加胞内cAMP使MSCs分化为神经前体细胞，用抗氧化剂诱导MSCs分化为神经细胞，用生长因子诱导途径分化为神经胶质细胞或神经元细胞。此外应用中药诱导也不失为一种可行方法。虽然后三种方法还未应用于诱导MSCs分化为视网膜神经样细胞，但却展示了其良好的发展前景。
6 问题与展望
不仅是不同诱导途径的差别，在MSCs培养，MSCs表面标志的检测，视网膜神经细胞的培养，MSCs向视网膜神经样细胞的分化，每一个环节都会影响免疫组化和RT-PCR监测到的阳性率。影响MSCs向神经细胞分化的因素比较复杂：有内源性因素，如细胞质对核的影响；外源性因素，如相邻细胞的相互作用；细胞外环境因素：如细胞因子，激素等。而且这些因素如何起作用的机制不清，还需从形态特征，超微结构，分子生物学，生理学等角度进一步研究。不能急功近利的在短期内制备出完美的微环境，只能以体外一次次分析每个诱导因素的作用，逐渐完善模拟的微环境。诱导后的细胞是否具有视网膜神经细胞的一系列功能还不是完全清楚。并且对这些因子的研究大多是在体外排除其他因素影响的情况下进行研究的，而在体内则是通过相互作用起效应的，如何发挥多种因子协同作用，仍待解决。
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