生物的进化十篇

时间:2023-03-25 14:22:02

生物的进化

生物的进化篇1

生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。进化一词来源于拉丁文evolution,原义为展开,一般用以指事物的逐渐变化、发展,由一种状态过渡到另一种状态。1762年,瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。后来,达尔文的物种起源理论也是基于这一理论而诞生。

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生物的进化篇2

生物特征识别核心引擎

通过当前领先的数字信息技术与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段的密切结合,利用人体所固有的诸如指纹、而相、虹膜、脉络等生理特性,和诸如笔迹、声音、步态等行为特征来进行个人身份的鉴定的技术手段,就成为生物识别技术。该技术比传统的身份鉴定方法具有安全性、保密性和方便性,同时还具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。

由于早期生物特征识别技术产品均借助于计算机技术实现,虽然很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合,实现自动化管理,但其应用范围受到限制。为使生物识别技术广泛用于从公共安全、金融业务、社会福利保障、电子商务,直至家居保安和个人私隐等消费类市场,嵌入式需求至关重要,因此DSP无疑是生物特征识别处理的核心引擎。

如图1所示生物特征识别系统是一个典型的高速影像处理系统,首先其核心处理包括影像获取、影像增强和模版提取,然后进行匹配和加密,所有这些复杂的工作都需要在瞬间实现,如果没有DSP的高速则难以胜任。其次其周边包含传感、存储、外设、供电和主控单元,整体耗电量要求尽可能低,因此TI的DSP的低功耗和MSP430的超低功耗特性得天独厚,另外还可得益于IT的高性能电源等其它器件器件。当系统的高速和省电需求得到充分满足之后,生物特征识别产品市场化的进程便得到迅猛的发展。

指纹识别技术发展进程

人们对指纹特征的认识由来已久,但在快速自动识别方面还是数字化的产物。一个手指的指纹特征点约在一百到一百二十之间,每个特征点以八个比特来描述将近一千个比特,在数据层面难以复制。另外其本身内在的生物特征也难以被盗取,这就难以被直接复制成指模。加之现有活体识别技术,即便复制出指模也是无济于事。其实早在PC时代人们就对指纹识别技术进行了系统的开发,但真正的实用化还是从DSP开始,特别是TI的C5402这样的经典平台。C5402具有100MIPS运算性能,且性能与功耗都具优势,在指纹识别应用的历史跨越了一个年代,只是后来逐步升级到C55X平台。图2所示为基于11的C55X平台指纹识别参考框图。

C55X是C54X的升级平台,时钟提高的同时内部运算处理核心也加倍,因此往往200MHz或300MHz时钟可以获得400MIPS或600MIPS的高运算能力。由于芯片半导体工艺的改进,加之特殊的内部供电管理机制,其工作功耗呈数量级下降,并成为可实现业界最低待机功耗的新型DSP平台。其中C5509和C5507以片上集成USB接口而别具特色,C5503/02/01则以不同的内存配置而针对不同应用。特别值得一提的是,新近推出的C5506超低功耗器中,时钟为108MHz下仅为58mW功耗,而性能可达216MIPS;在1.2V情况下待机功耗仅为0.120mW,为业界最低。另外还具有动态频率与电压缩放、多种待机模式可分别关刚独立外设与内部功能、128KB的SRAM可满足高效代码需求以尽可能减少片外存储器存取。C55X平台还可以通过电源优化工具辅助实现低功耗设计。

凭借DSP的驱动,指纹识别技术的实用化和市场化进程不断加快,其中最重要的一个应用就是指纹锁。从一般锁到指纹锁的变迁说明了安全的主题是恒久不变的,指纹门锁目前也成为高档住宅或安全重地的必然选择。与此同时,指纹在保险箱等产品的应用,除了确保物理安全之外,还能保证信息存储更加安全可靠。指纹识别在银行系统中的应用是一个极具潜力的新兴市场。在金融交易过程中,指纹特征信息由于每次采集的数据并不完全相同,若被拦截并进行假冒验证,系统可以判定出存在完全相同的两次数据,则有机会拒绝服务,从而一定程度提高了交易安全。传统的类似银行卡的结算方式,需要输入帐号和密码、加载数字证书,操作环节多且繁琐,而采用指纹则确认交易的过程可以一次完成。随着DSP产品及应用的“平民化”,面向消费类的指纹识别市场将会呈现空前繁荣的局面。

面相识别技术发展进程

与指纹特征识别技术相比,面相识别算法非常复杂而代码长度也非常火,这就需要很大的处理性能和系统资源。如果在电脑上实现需要“奔腾4”级别以上,然而相识别类产品需要相当高的可靠性,基于PC的通用操作系统很难保证这种持久的可靠性。另一个方面,面相识别在例如门禁、移动便携式设备、智能监控相机等应用场合必须是嵌入式产品类型,而这对系统功耗也就提出了更高的要求,显然通用的CPU难以胜任,只有高性能的DSP才有机会不断推进面相识别的市场化进程。图3为基于DSP的典型应用示范。

在面相识别应用中,DM642是一个理想的平台,首先这是业界第一颗高性能、软件可编程的通用媒体处理器,其核心是主频为600MHz名为C64X的DSP,由丁有八个并行运算单元,所以等效性能为4800MIPS。DM642集成有多个离精度数字视频接口,可以作为视频输入电可以作为视频输出,同时还有以太网接口用于传输压缩的数据流和音频输入输出接口。DM642通过扩展总线连接同步动态存储器和闪速存储器,在视频前端可以采用TI的视频解码器、视频放大器及电源等高性能模拟器件。

DM642的C语言编译效率很高,所以很容易将基于PC的软件算法进行移植,还可以借助于TI特有实时操作系统DSP/BIOS构建嵌入式面相识别系统,这样就可以之作为一个独立的设备,完成视频采集、人脸定位、特征提取,同时还可将该资料以及压缩的视频数据通过网络实时地传到远程的服务器,然后在人脸影像数据库中进行检索和匹配,并及时地通报结果。若是需要录入新的人脸影像,则可以通过简单的拍摄完成,便添加到影像数据库中去。

新型的单片媒体处理器将使面相识别系统功能更加强大。

TI所推出的达芬奇(Davlnci)平台不仅包含更高性能的C64X+核心,还集成了ARM9通用处理器,既可以高速地处理人脸影像,还可以运 行高级的嵌入式操作系统,如Linux,甚至WinCE。视频输入与视频输出包含在一个视频处理子系统中,前端有CCD的控制器、预览、缩放,还具有自动聚焦、自动爆光、自动白平衡的“3A”功能,后端集成字幕叠加“OSD”、四个视频DAC和24位数字RGB输出。Davinci集成有丰富的接几,除了与DM642同样的以太网口和音频接口外,还有USB20、硬盘ATA接口、MMC和SD等存储卡接口。于是许多有用的识别资料有了灵活的存储方式。

日前已有不少专业公司成功推出基于DM642的面相识别系统,并推山实用性的产品。由于DM642目前已成为数字视频监控的主流平台,那么基于DM642的面相识别算法中就很容易集成到数字视频监控应用系统中,从而增强了其附加值,这也成为数字视频监控的一个趋势。

随着基于Davinci的数字视频监控产品的推出,相应的面相识别系统也将更新的面貌出现。

面相识别技术已开始应用于银行安全防范管理系统、会议代表身份认证系统、面像识别门禁、面像识别考勤、社会保障管理、公共场所巡察等应用系统,并在不同程度地发挥着作用。

其它识别技术发展进程

生物识别技术可划分为生物生理特征和生物行为两类,前两部分介绍的指纹识别和面相识别属于前者,同属生物生理特征的还有虹膜识别、视网膜识别和掌纹识别。生物行为特征则包含手动签名以及声音识别。那么在这些识别技术中哪一个还具有潜力呢?根据权威性实验报告,在技术特性方面虹膜识别特别适合于信息安全和通道控制领域的身份认证。

虹膜就是人眼瞳孔和眼白之间的环状组织,是人眼的可视部分,也是最可靠的人体生物终身身份标识。虹膜识别有条件成为人体生物特征识别技术中的最佳选择,其原因在于其所具有最高的唯一性、终身不变性、最强的生物活性,其识别准确性最高,而且识别速度最快,防伪性最强也。曾经有国际权威部门对人体生物特征识别技术分析结果显示,虹膜识别的匹配速度超出所有其它生物统计技术至少20倍。

当然虹膜识别的可靠性需要有极高的识别准确度来保证,特别是采用核心技术在深色虹膜的“无纹理”区域分析提取纹理特征并加以精确的数字表述的实现,因此需要采用更高性能的DSP,如主频高达千兆的C6416系列。随着识别技术更加成热和优化,还有高性能DSP的价位的降低,虹膜识别同样可以广泛应用于政府、军事部门、厂矿企业、社会公共安全防范以及信息安全领域。

在视网膜识别与虹膜识别,指纹识别与掌纹识别在某种程度上有共同性,只是在各自的传感器上有所不同,在处理方式方法上也大相径庭,但是DSP都有发挥的余地。

生物的进化篇3

同工酶作为基因产物的蛋白质,其结构的多样性在一定程度上反映出不同种群在不同污染历史条件下分化进化上DNA组成和生物体遗传多样性。同工酶之所以作为分化进化的重要研究对象,首先是因为它在品种间有丰富的多样性。目前一半以上的酶类存在同工酶类。其次,同工酶易于检测出。同工酶虽然由单拷贝基因编码,但通过酶染色放大作用同样易于检测出。

2.2 RFLP技术

RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphisma,限制性内切酶片段长度多态性)作为第一代分子生物学标记自问世以来已广泛运用于多门生物学科研究中,但它运用于植物抗性研究还只是近几年的事。RFLP能对植物的抗性基因进行定位和分离,利用RFLP技术,对于核基因组或叶绿体基因组、尤其是后者,若能提取纯净DNA,则可直接从酶切后的电泳图谱看出其多态性,利用这一方法可以测定种群内、种群间不同水平的物种在污染环境下抗性分化进化水平上的差异。

与核酸序列分析相比,RFLP可省去序列分析中许多非常繁琐工序,但相对RAPD 而言,RFLP方法更费时、费力,需要进行DNA多种酶切、转膜以及探针的制备等多个步骤,仅对基因组单拷贝序列进行鉴定。但RFLP又有比RAPD优越之处, 它可以用来测定多态性是由父本还是母本产生的,也可用来测定由多态性产生的突变类型究竟是由碱基突变或倒位、 还是由缺失、插入造成的[26]。

2.3 PCR技术

PCR(Ploymerase Chain Reactions,聚合酶链式反应)自80年代中期问世以来,以其快速、简便、灵敏、特异等特点受到分子生物学界极大青睐,已广泛用于基因工程、临床检验、环境生物监测以及进化生态学中核酸水平的基因多态性等研究领域。

PCR由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸三部反应构成一个扩增循环,使目的DNA片段得以迅速扩增。这一技术能选择性富集一个特异DNA序列,并成106扩增。PCR 扩增技术与RFLP结合使用其用途更为广泛,PCR技术主要优点有:①PCR与DNA测序结合,扩增后无需再克隆,纯化即可直接测序。②可扩增一个只知基因一侧或两侧碱基序列的基因。 ③可进行DNA多种突变的测定,如碱基互换、缺失、插入型突变[16]。PCR 近几年已逐渐引入到植物抗污染进化研究领域中,并表现出强大的应用潜力。

2.4 RAPD技术

RAPD在植物抗污染进化研究中具有重大推动作用。利用RAPD 分析矿区不同重金属污染历史下作物DNA结构多样性,从中可试图找到对重金属污染具有抗性的DNA片段或基因组。这些研究虽然在国内外刚刚起步,但这些工作直接从分子水平上分析污染条件下种群遗传结构上的分化进化,在理论上具有广阔的研究前景和意义。

2.5 核酸序列测定

核酸序列测定包括DNA和RNA序列的测定。由于rRNA基因较保守,因此分子生物学中更重视rRNA基因的测定。在植物抗污染进化研究中主要运用叶绿体4.5SrRNA、5SrRNA 及胞质5SrRNA基因,然而,核酸序列的测定在植物抗性分化进化研究中尚未见报导, 此项技术在实际操作和运用上还有待于进一步完善。

生物的进化篇4

    这节课的教学内容是学生感兴趣的,所以上课难度并不大。内容涉及到历史、地理等学科,有些综合课的类型。如果设计不当有可能上得象历史课或地理课。所以我在教学设计时注意体现生命科学课的特点,紧紧围绕人的进化这条主线,来设计有关教学活动。例如导入时利用猿与人类的亲缘关系很近可能有共同祖先这一点,引出人类起源的课题。进而利用很直观形象的图片、生动真实的影片来感动学生,培养学生的观察力。分组讨论提高学生的团队合作能力。阅读课本培养学生的自学能力。利用现代多媒体手段,播放有关内容纪录片让学生对人类的起源加深理解。在教学活动中还渗透了两纲教育。

    《生物的进化》这节课的教学我个人认为处理的比较好的地方是:1.把一个比较枯燥的、理论性很强的学说型的教学内容生动化处理,使复杂的问题变得简单,浑浊的思路变得清晰。2.学生参与面广。在老师创设的情境中,每个学生都积极投入探究过程,使学生在疑惑中去探索,在探索中去思考,在思考中去发现。大部分学生的积极性高涨,有个别不知从何处思考的同学在小组合作学习中,通过看别人怎样观察,听别人怎样介绍,也学到了知识。3.学生的探究能力得到发展。鼓励学生通过自己的观察与思考,大胆提出问题,通过互相交流,从而使他们的思维能力得到拓展,探究能力得到提高。4.教师起组织、引导作用。课堂上教师只是适时对学生进行引导,把实践和空间都留给学生进行思考、探究、交流,关注学生在学习过程中,表现出来的情感、态度和价值观。5.作为一堂信息技术整合课,高效主动地运用了课件,信息量大,重难点突出,教学效果好。应该说,这节课的教学是生物教学中的一个难点,教学方法多限于流水帐形式,教学难点的处理方式很难突破,我提出的教学细节处理方法可以很好的融洽课堂气氛,提高教学效率,攻克重难点。

    另外,经过课后不断交流和反思,我认为教学中仍然存在可以改进之处:

    如课程引入方式有待改进。这点课前已经做了诸多探究,但仍然没有找到好办法,还是用的是问题引入法让学生知道变异是不定向的,它只能提供生物进化的原材料,而不能决定生物进化的方向。这一点有待进一步突破。

    以上是我这一节课的教学反思。我觉得一名教师只有在不断的实践中,通过自身的努力,加上最新的理念才可以进步。我会把这次活动当成自己的一个新的起点,在教学中不断的总结,不断的积累。使自己的教学有更大的进步。

生物的进化篇5

关键词:进化生物学;教学实践;选修课

进化生物学是一门综合性较强的学科,对动物学、植物学、遗传学、分子生物学、行为生态学等学科都有所涉及。迈尔认为,进化论是生物学中最大的统一理论;杜布赞斯基认为,如果不借助于进化的观点,生物学上的事情就变得情理不通。由此可见,学习进化生物学有助于提高人们的认识,对学生认识事物的发展规律大有裨益。

一、进化生物学课程的特点

进化生物学的目的主要是推断生物过去的发展历史并解释生物进化的原因和机制。该课程特点包括:1)涉及学科门类多。该学科广泛吸收生物学各分支学科的成就,特别是将进化与生态学、分类学(系统生物学)、行为学、分子生物学等结合起来,研究有关的生命现象,涉及生物类群的范围和结构层次也十分广泛;除生物学方面的知识之外,还广泛涉及地质学、化学、物理学等学科的内容;除自然科学之外,还涉及到社会科学的许多内容[1];2)内容比较抽象、讲述的故事古老,在现实中难以再现;3)不重视基本概念的阐述。进化生物学的学习需要以多个学科知识为基础,以进化的观点把各学科的知识串联起来,侧重生物学现象的起源和进化,也正因为这样,对有些基本概念、基本原理的阐述稍显简略。4)理论性较强、学派众多。进化生物学叙述的是生物学中的一般规律性问题,学习时要注意把握其精神实质,不要过多涉及功能生物学(包括形态学、生理学、遗传学、生物化学等实验性学科)方面的内容,从而忽略了从理论观点上的提高进化生物学;各个学派有不同的观点,学习时需分析比较各个学派的特点,取长补短[1]。

二、进化生物学课程在农学专业学生中开设所遇到的问题和解决办法

(一)遇到的问题

在本次教学实践,是在农学专业本科生中讲授进化生物学,并且该门课程作为选修课。教学过程中遇到了一些问题:1)授课对象的知识结构不完善。本次授课面向的学生专业为农学专业,该专业在专业设置上侧重对宏观生物学知识的学习,而对微观生物学知识了解得比较少,对微观生物学知识理解困难。农学专业学生学习的课程主要集中在动物学,植物学,生态学,生理学,行为学以及作为选修课的分子遗传学,所以在讲授微观知识时学生会感到抽象难懂,甚至完全听不进去。2)作为选修课,学生不重视。进化生物学这门课程只是作为一门基础选修课来开设,而基础选修课考核相对轻松,一般采取课程论文考核或开卷考试的方式。没有闭卷考试的压力,学生在心理上会比较放松,容易轻视对该课程的学习。甚至有的学生在课堂上做一些与课堂教学无关的事情,比如在课堂上写别的课程的作业。

(二)解决的办法

针对以上的问题,提出并实践了如下的办法:1.结合学生的知识结构特点选择合适的教材本次教学实践选用的教材是由沈银柱、黄占景编写,高等教育出版社出版的《进化生物学》(第3版),该教材分成十二章,内容分别是:进化生物学的由来及现状,生命及其在地球上的起源,细胞的起源与进化,生物发展史,生物表型进化,生物的微观进化,物种的形成,生物的宏观进化,生物遗传系统的进化,分子进化与分子系统学,人类的起源与进化,生态系统的进化[2]。主要内容包括两个方面,即对生物的过去发展历史进行推断和对进化原因、机制的解释。该教材系统性、理论性和条理性较强,对问题的阐述简明扼要,系统地介绍了进化的知识,总体上侧重对宏观知识的讲述,对应授课对象的知识结构。2.合适教学内容的选择、正确教学手段的使用进化生物学的知识包括推断生物进化的历史,涉及到的知识比较古老,学生仅凭想象很难再现当时的情形,比如生命及其在地球上的起源、细胞的起源与进化、生物发展史等章节的内容,对于此类知识的讲授,可以选择增加一些与课程相关的纪录片、探索片等。这就需要教师课前收集有关生命起源与进化,生物发展史的读物与网络资源,借鉴国内外大型探索、科幻和纪录片,利用现代信息技术,用通俗易懂的语言、生动活泼的形式、图文并茂的内容,制作《进化生物学》系列多媒体课件[3]。这部分内容还可以采用翻转课堂的教学模式,让学生在课外学习,通过网络和教材自己去获取知识,在课堂上对所学到的知识进行探讨。而在阐述进化机制时需要介绍微观进化、遗传系统的进化、分子进化与分子系统学的知识,这部分内容因为学生的基础较薄弱,可以考虑对这三个章节的内容做适当压缩,侧重对基本概念的理解,对教材中阐述得不够详细的概念进行补充与扩展,同时通过播放一些小视频来对基本概念和普遍现象进行讲授,比如可以用视频、动画的形式来帮助学生理解什么是遗传物质,以及DNA的复制、转录和蛋白质翻译过程,以此降低学生学习的难度。3.设置与课程内容相关的有趣的问题进化生物学因其理论性较强而容易让学生学起来枯燥无味,对此,可以通过设置问题的形式把一些理论知识跟现实生活中的现象结合起来,让学生进行探讨,激发学生兴趣,活跃课堂气氛。设置的问题比如,从进化生物学的角度解释“爱国是文化使然还是生物本能”“为什么优雅、风趣的人更吸引异性”“从进化角度讨论人为什么要谈恋爱”。另外,还可以深入了解学生在以前的学习过程中,参加过哪些野外实习,接触到什么动物和植物,把进化知识与学生的野外实践经历联系起来。4.结合科研实例进行讲授教师可以选取当前进化生物学研究中比较有趣的研究论文来给学生进行讲授,或者结合教师自身的研究来举例,比如曾经做过哪些与进化有关的研究,想法如何产生,采用什么样的研究思路,得出什么研究结果,对结果如何解释,研究过程中遇到哪些有趣的故事,实践证明,通过将科研故事与进化生物学研究实例结合起来穿插在课堂教学中讲授,能对学生的兴趣提升起到比较好的效果,学生还会积极主动发表自己的看法,整个课堂气氛异常活跃。此外,通过带领学生参观进化生物学研究实验室,让学生对进化生物学的研究氛围有所体会也不失为一种好的办法。5.鼓励学生阅读文献,了解最新科研动态要学好一门课程,光靠教师在课堂上讲授是不够的。学生还应该在课外积极主动阅读相关的书籍或者是科研论文。关于阅读课外文献,教师可以事先准备好与本次课内容相关的一些经典文献,也就是对基本概念和基本原理的定义、来龙去脉阐述较为清楚的文献,在课堂上向学生推荐,也可以指导学生自己去查阅。另外,鼓励学生了解最新科研动态,让学生知道目前所学的知识在科研上有哪些研究方向,研究进展如何,以此激发学生的学习兴趣。生物学的研究发展较快,需要经常关注研究前沿,更新知识储备。所以,教师也可以向学生介绍本学科领域的权威刊物,并且要求学生网上订阅并浏览这些刊物,以便随时了解与本课程相关的研究领域最新发表的论文和最新的科研动态。总之,进化生物学作为选修课来开设,应体现出选修课灵活的特点,以学生现有的知识为基础,对一些理论性较强、学生理解较为困难的知识可以大胆取舍和压缩[4],着重对学生整个知识框架的构建,激发学生的学习兴趣,指导学生如何学习,在知识框架搭建完成后,学生对自己特别感兴趣的知识可以在课外进行深入学习。

[参考文献]

[1]李晓晨.进化生物学课程特点及学习方法指导[J].当代教师教育,2002,1:116-117.

[2]沈银柱,黄占景.进化生物学[M].第三版.高等教育出版社,2013.

[3]范宏英,龙北国.开设《生命起源与进化之谜》选修课的教学实践[J].西北医学教育,2008,6:1162.

生物的进化篇6

关键词:生物进化论;定居;产权制度;专业化;重演律

中图分类号:F062.2 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2009)12-0181-03

一、人类和基因的定居

在漫长的四百万年人类进化的时间内,绝大部分的时间是以狩猎动物和采集植物为生的。这时人类的生存能力在很大程度上受变幻莫测的自然的影响,当一个地区的动物和植物消耗到不能维持群体的生存时,人类就必须迁移到其他地方。实际上,此时人类生活的许多方面与动物没有本质的区别。

从游牧到定居是人类发展过程中跨出的最重要的一步,也是人类社会经济发展的最重要转折点,小麦(Triticum aes-tivum)的形成过程就是一个最好的证明。在公元前8000年,旧大陆出现了二粒小麦(Triticumdieoeeoides),它是由一种14条染色体的野生麦(Tritieum monoeoeeum)和一种14条染色体的牧草杂交形成的,具有28条染色体,它籽粒饱满,可以自然传播,当它与另一种14条染色体的牧草杂交后,就形成了今天的42条染色体的小麦。这种小麦麦穗裹得很紧,风力不能将它吹开,它只能依靠人的播种才能繁衍后代。小麦的形成使人类获得了定居所需要的食物,可以告别追逐动物寻找食物的游牧生活,而小麦也依靠人们的播种得以繁衍,这使人类和小麦都是适应了定居。

生命中的核酸也经历了从游牧的病毒状态到定居的细胞状态的进化过程。病毒是介于生命和非生命之间的过渡形态,它的结构非常简单,仅由内部的核酸和蛋白质外壳组成,结构更简单的类病毒连蛋白质外壳都没有,仅有的RNA。病毒的核酸分子不会太大,仅有几千到几百万对碱基,如r-噬菌体有4.9万对碱基,牛痘病毒有1.9万对碱基,他们必须在细胞中寄生才能生存和繁殖。

大约在35亿年前,基因第一次建立了自己的家,出现了定居的结构,这就是原核细胞的出现。原核细胞具有细胞膜,为基因形成一个相对封闭的定居环境。每一个细胞都是一群基因的家,一个细胞中基因的数量大大增加,例如大肠杆菌就有约400万对碱基,约4000个基因,相对于病毒来说,细菌的基因数量增加了很多,基因的专业化分工程度也比游牧的病毒高得多。细胞的形成可以将许多基因聚集在一起,最大限度地提高基因的专业化分工程度,出现基因聚集的规模收益递增。

原核细胞在地球上存在了十几亿年的时间,随后出现了真核细胞。没有叶绿体和线粒体的干族真核细胞也许出现在27亿年前,而细胞中含有叶绿体和线粒体的冠族真核细胞则出现在18亿年前。真核细胞的出现,使基因的定居出现了前所未有的进步。在细胞中,基因不仅拥有了一部分公有资源(整个细胞),而且还拥有了属于自己的细胞核,从经济学角度看这就是基因的私有产权。

基因的第三次大规模定居的产物是在细胞的基础上形成多细胞的生物,许多真核细胞聚集在一起,形成复杂的个体结构。生物在此基础上向更高级的结构进化,形成脊椎动物,形成高等的灵长类动物,最后形成人类。生物的发展就是这样从低级到高级、从简单的生物到进化到复杂的生物。

二、排他性产权制度的建立

人类的定居生活使人和动物产生了很大的差距,使人类在很大程度上脱离了动物。在排他性产权的建立过程中,随着生产的发展和物质财富的增加,由血亲联系的部落的发展非常迅速,产品的剩余和部落间的交换成为必需,因此建立以部落为单位的集体产权就迫在眉睫,集体产权便应运而生。

国家的出现是高度的专业化分工提高了劳动生产率从而导致人口增加的结果,国家出现以后,一些地区的公有产权让位于国有产权,另一些地方的排他性公有产权让位于私有产权,这些权利发展为对产品、奴隶的劳动和土地的私有产权。此时国家的形式是多种多样的,但每种形式的国家都承担了管理的职责,而且由于专业化分工程度的不断提高,劳动生产率的大幅度上升,为了使大范围的市场交易成本下降,国家的规模一直在扩大,直到在西方世界形成罗马帝国为止。

基因的第一次定居是形成原核细胞,这使基因从游牧状态过渡到细胞状态。限制性内切酶应该是原核细胞的基因建立排他性产权的产物,这种蛋白质存在于细菌中,它对外来的DNA产生特异性的分解,这对细胞内的基因来说,是一种排他性的保护机制,它使细胞内的基因拥有了自己的生存空间,建立了在细胞内的排他性公有产权。

基因的第二次定居是形成真核细胞,这使基因处于最安全的定居状态。此时建立排他性产权的模式仅仅是非己产权的识别,例如生物产生的毒素,蚌在受到异物刺激时形成的珍珠,都产生了对异物的消灭机制――毒素是生物针对外来入侵者进行的有效攻击,侵入蚌的异物被蚌分泌的石灰石包围而形成珍珠,这即使基因也使个体拥有了自己的生存和生活空间,建立了生命基本单位所拥有的排他性结构。

进一步发展到脊椎动物,产生了专门维护产权稳定的免疫系统。天然免疫系统的主要功能是对外防御,这相当于保卫公有产权;而功能复杂的获得性免疫系统的主要功能是针对自身的某些细胞并表现出记忆性,这相当于人类保护群体内部的私有产权。免疫记忆的进化是免疫系统的一个最显著的特征,从生物学角度讲,免疫记忆主要是防止发育逆转,它定期清除发育前一阶段的自身结构,这些结构是现阶段身体所不需要的,这对有变态发育的生物来说特别重要;从经济学角度看,免疫系统相当于人类在产权让渡时发生法律效力以降低交易中的风险从而降低交易成本的制度构架。MHC(主组织相溶性复合体,major histocompatibility complex)基因的出现就是一个最有力的证明,它既可以消灭被外界感染的自身细胞,又可以消灭外界入侵身体的各种异物,从而达到保护自身的目的。抗原提呈细胞(antigen presentingcell,APC)将外来物质或自身改变了结构的物质的特点显露出来,以激活免疫系统,从经济学角度看,这种结构相当于人类的产权识别或产权证明。

三、专业化分工程度的提高和市场交易成本的降低

种植植物和养殖动物的定居生活使人类的物质生产产生了极大的变化,最直接的成果是产生了专业化分工和市场交易成本的下降。在游牧的狩猎采集社会中,专业化仅仅局限于简单的狩猎动物和采集植物的分工,狩猎工作通常由男子承担,而采集植物的工作则由妇女承担。但在定居社会,

专业化分工则复杂得多,即使是在早期的农业定居部落中,种什么、怎样种、何时种、怎样收等工作。都需要不同的具有比较丰富的经验的人来把握。随后在公元前2000年左右出现了比较发达的手工业专业化分工。出现了陶瓷、纺织、木匠、金属加工等行业,由于私有产权的建立和城市的出现,特别是现代大城市的出现,导致人口大量集中,极大地促进了专业化分工并降低了市场交易的成本。

基因定居形成细胞后,基因数量的不断增加使基因之间的专业化分工程度越来越提高,多细胞生物的形成产生了细胞水平上的专业化分工,动物群体的形成产生了个体水平上的专业化分工。在昆虫的社会群体中,许多个体在整个群体中仅仅相当于高等动物的某些组织器官,个体不仅在生存水平上产生了高水平的专业化分工,如兵蚁负责群体的安全,侦察蚁负责寻找食物,甚至在繁殖水平上也产生了高度的专业化分工,蚁王或蚁后只负责繁殖产卵,已经成为一个产卵的机器,卵子的孵化则由其他职蚁负责。在高等动物群体中,在关乎种群进化的生存和繁殖这两大基本任务上,个体普遍进行了专业化分工,雌性个体主要负责繁育后代。雄性个体主要负责群体的生存不仅如此,在一些动物群体中,还进行复杂的警卫、觅食、护幼等方面的分工,这和人类物质生产的分工有某些相似之处。

定居不仅提高了专业化分工的程度,而且使相互间的联系加强从而降低了基因之间、细胞之间和个体之间的交易成本。就基因来说,原核细胞的基因可以形成一个操纵子,完成一条多肽链的合成,基因之间各负其责。真核细胞的基因则在各种水平上对合成蛋白质进行调控,以达成基因之间的相互协同和交流。在多细胞生物中,细胞之间的联系物质有小范围内相互作用的比较原始的旁分泌激素,有通过神经近距离作用的神经递质、远距离作用于靶细胞的神经激素,各种腺体分泌的激素也可以作用于远距离的靶细胞。

四、物质和文明的巨大积累

种植植物和养殖动物的定居生活使人类的发展获得了前所未有的速度,导致文明积累和文化进化的速度大大加快。从生存的角度看,定居社会可以贮存粮食以渡过饥荒和灾害年份,从而使人口数量大大增加。在狩猎动物和采集植物的时候,人的平均寿命只有30岁,每30平方公里的陆地才可以养活一个人,整个地球大约只能养活500万人。而在1万多年前的农业社会,随着生产力的提高,地球人口缓慢增加到约1000万人,在公元前约6000年,地球人口达1.5亿。

和定居社会中人口的数量大量增加一样。定居使细胞中基因的数量大大增加,这为基因之间的分工奠定了基础,也为一些平时不大使用的基因提供了存在的空间。在染色体上,有许多基因终生都是无用的,例如染色体上随体上的DNA,高度重复的DNA,他们几乎终生都不会被转录。人的30亿对碱基应该有约500万个基因,但实际的基因个数仅有5万个,这和定居社会中人类文明的积累非常相似,许多文明在一年甚至几年才使用一次,但这却是文明进化过程中必不可少的积累。

定居使多细胞生物中细胞的数量大大增加,这为细胞之间的专业化分工提供了物质基础。细胞水平上的分工为个体之间的分工提供了基础,特别在动物中更是如此。定居使群体中个体的数量大量增加。这也为个体之间的专业化分工提供了保证。在群体中,最主要的分工是生存和繁殖的专业化分工,雌性动物负责群体的繁殖工作,雄性动物负责群体的生存工作㈣。特别是在昆虫群体中,有专门负责生存的职虫,负责产卵的王,他们的专业化分工都是基于群体中个体的数量巨大。

野生动物的文化进化是非常稀少而缓慢的。对它们来讲,每天的食物和安全是首要问题,能否繁殖后代使基因能够遗传也是非常重要的问题。也许在动物园中的动物,例如灵长类动物,在不为食物发愁的情况下,会有一些思考的行为和文化发明现象,但这些偶然出现的灵感的遗传存在两个方面的问题,第一是个体之间的交流很困难,特别是遇到抽象的想法时更是如此,贮存语言对这些生命短暂的动物来说是一种奢侈,因为它们在动物园的定居是人类争夺产权的物种行为,相对于形成定居的数十万年进化历史来说,动物园中的生活是非常短暂的。第二是个体的幼年期很短,因为它们没有太多的需要遗传的东西,这些东西会成为每天为生计奔忙的累赘。

生物的进化篇7

关键词:生物进化论;定居;产权制度;专业化;重演律

一、人类和基因的定居

在漫长的四百万年人类进化的时间内,绝大部分的时间是以狩猎动物和采集植物为生的。这时人类的生存能力在很大程度上受变幻莫测的自然的影响,当一个地区的动物和植物消耗到不能维持群体的生存时,人类就必须迁移到其他地方。实际上,此时人类生活的许多方面与动物没有本质的区别。

从游牧到定居是人类发展过程中跨出的最重要的一步,也是人类社会经济发展的最重要转折点,小麦(triticum aes-tivum)的形成过程就是一个最好的证明。在公元前8000年,旧大陆出现了二粒小麦(triticumdieoeeoides),它是由一种14条染色体的野生麦(tritieum monoeoeeum)和一种14条染色体的牧草杂交形成的,具有28条染色体,它籽粒饱满,可以自然传播,当它与另一种14条染色体的牧草杂交后,就形成了今天的42条染色体的小麦。这种小麦麦穗裹得很紧,风力不能将它吹开,它只能依靠人的播种才能繁衍后代。小麦的形成使人类获得了定居所需要的食物,可以告别追逐动物寻找食物的游牧生活,而小麦也依靠人们的播种得以繁衍,这使人类和小麦都是适应了定居。

生命中的核酸也经历了从游牧的病毒状态到定居的细胞状态的进化过程。病毒是介于生命和非生命之间的过渡形态,它的结构非常简单,仅由内部的核酸和蛋白质外壳组成,结构更简单的类病毒连蛋白质外壳都没有,仅有裸露的rna。病毒的核酸分子不会太大,仅有几千到几百万对碱基,如r-噬菌体有4.9万对碱基,牛痘病毒有1.9万对碱基,他们必须在细胞中寄生才能生存和繁殖。

大约在35亿年前,基因第一次建立了自己的家,出现了定居的结构,这就是原核细胞的出现。原核细胞具有细胞膜,为基因形成一个相对封闭的定居环境。每一个细胞都是一群基因的家,一个细胞中基因的数量大大增加,例如大肠杆菌就有约400万对碱基,约4000个基因,相对于病毒来说,细菌的基因数量增加了很多,基因的专业化分工程度也比游牧的病毒高得多。细胞的形成可以将许多基因聚集在一起,最大限度地提高基因的专业化分工程度,出现基因聚集的规模收益递增。

原核细胞在地球上存在了十几亿年的时间,随后出现了真核细胞。没有叶绿体和线粒体的干族真核细胞也许出现在27亿年前,而细胞中含有叶绿体和线粒体的冠族真核细胞则出现在18亿年前。真核细胞的出现,使基因的定居出现了前所未有的进步。在细胞中,基因不仅拥有了一部分公有资源(整个细胞),而且还拥有了属于自己的细胞核,从经济学角度看这就是基因的私有产权。

基因的第三次大规模定居的产物是在细胞的基础上形成多细胞的生物,许多真核细胞聚集在一起,形成复杂的个体结构。生物在此基础上向更高级的结构进化,形成脊椎动物,形成高等的灵长类动物,最后形成人类。生物的发展就是这样从低级到高级、从简单的生物到进化到复杂的生物。

二、排他性产权制度的建立

人类的定居生活使人和动物产生了很大的差距,使人类在很大程度上脱离了动物。在排他性产权的建立过程中,随着生产的发展和物质财富的增加,由血亲联系的部落的发展非常迅速,产品的剩余和部落间的交换成为必需,因此建立以部落为单位的集体产权就迫在眉睫,集体产权便应运而生。

国家的出现是高度的专业化分工提高了劳动生产率从而导致人口增加的结果,国家出现以后,一些地区的公有产权让位于国有产权,另一些地方的排他性公有产权让位于私有产权,这些权利发展为对产品、奴隶的劳动和土地的私有产权。此时国家的形式是多种多样的,但每种形式的国家都承担了管理的职责,而且由于专业化分工程度的不断提高,劳动生产率的大幅度上升,为了使大范围的市场交易成本下降,国家的规模一直在扩大,直到在西方世界形成罗马帝国为止。

基因的第一次定居是形成原核细胞,这使基因从游牧状态过渡到细胞状态。限制性内切酶应该是原核细胞的基因建立排他性产权的产物,这种蛋白质存在于细菌中,它对外来的dna产生特异性的分解,这对细胞内的基因来说,是一种排他性的保护机制,它使细胞内的基因拥有了自己的生存空间,建立了在细胞内的排他性公有产权。

基因的第二次定居是形成真核细胞,这使基因处于最安全的定居状态。此时建立排他性产权的模式仅仅是非己产权的识别,例如生物产生的毒素,蚌在受到异物刺激时形成的珍珠,都产生了对异物的消灭机制——毒素是生物针对外来入侵者进行的有效攻击,侵入蚌的异物被蚌分泌的石灰石包围而形成珍珠,这即使基因也使个体拥有了自己的生存和生活空间,建立了生命基本单位所拥有的排他性结构。

进一步发展到脊椎动物,产生了专门维护产权稳定的免疫系统。天然免疫系统的主要功能是对外防御,这相当于保卫公有产权;而功能复杂的获得性免疫系统的主要功能是针对自身的某些细胞并表现出记忆性,这相当于人类保护群体内部的私有产权。免疫记忆的进化是免疫系统的一个最显著的特征,从生物学角度讲,免疫记忆主要是防止发育逆转,它定期清除发育前一阶段的自身结构,这些结构是现阶段身体所不需要的,这对有变态发育的生物来说特别重要;从经济学角度看,免疫系统相当于人类在产权让渡时发生法律效力以降低交易中的风险从而降低交易成本的制度构架。mhc(主组织相溶性复合体,major histocompatibility complex)基因的出现就是一个最有力的证明,它既可以消灭被外界感染的自身细胞,又可以消灭外界入侵身体的各种异物,从而达到保护自身的目的。抗原提呈细胞(antigen presentingcell,apc)将外来物质或自身改变了结构的物质的特点显露出来,以激活免疫系统,从经济学角度看,这种结构相当于人类的产权识别或产权证明。

三、专业化分工程度的提高和市场交易成本的降低

种植植物和养殖动物的定居生活使人类的物质生产产生了极大的变化,最直接的成果是产生了专业化分工和市场交易成本的下降。在游牧的狩猎采集社会中,专业化仅仅局限于简单的狩猎动物和采集植物的分工,狩猎工作通常由男子承担,而采集植物的工作则由妇女承担。但在定居社会,专业化分工则复杂得多,即使是在早期的农业定居部落中,种什么、怎样种、何时种、怎样收等工作。都需要不同的具有比较丰富的经验的人来把握。随后在公元前2000年左右出现了比较发达的手工业专业化分工。出现了陶瓷、纺织、木匠、金属加工等行业,由于私有产权的建立和城市的出现,特别是现代大城市的出现,导致人口大量集中,极大地促进了专业化分工并降低了市场交易的成本。

基因定居形成细胞后,基因数量的不断增加使基因之间的专业化分工程度越来越提高,多细胞生物的形成产生了细胞水平上的专业化分工,动物群体的形成产生了个体水平上的专业化分工。在昆虫的社会群体中,许多个体在整个群体中仅仅相当于高等动物的某些组织器官,个体不仅在生存水平上产生了高水平的专业化分工,如兵蚁负责群体的安全,侦察蚁负责寻找食物,甚至在繁殖水平上也产生了高度的专业化分工,蚁王或蚁后只负责繁殖产卵,已经成为一个产卵的机器,卵子的孵化则由其他职蚁负责。在高等动物群体中,在关乎种群进化的生存和繁殖这两大基本任务上,个体普遍进行了专业化分工,雌性个体主要负责繁育后代。雄性个体主要负责群体的生存不仅如此,在一些动物群体中,还进行复杂的警卫、觅食、护幼等方面的分工,这和人类物质生产的分工有某些相似之处。

定居不仅提高了专业化分工的程度,而且使相互间的联系加强从而降低了基因之间、细胞之间和个体之间的交易成本。就基因来说,原核细胞的基因可以形成一个操纵子,完成一条多肽链的合成,基因之间各负其责。真核细胞的基因则在各种水平上对合成蛋白质进行调控,以达成基因之间的相互协同和交流。在多细胞生物中,细胞之间的联系物质有小范围内相互作用的比较原始的旁分泌激素,有通过神经近距离作用的神经递质、远距离作用于靶细胞的神经激素,各种腺体分泌的激素也可以作用于远距离的靶细胞。

四、物质和文明的巨大积累

种植植物和养殖动物的定居生活使人类的发展获得了前所未有的速度,导致文明积累和文化进化的速度大大加快。从生存的角度看,定居社会可以贮存粮食以渡过饥荒和灾害年份,从而使人口数量大大增加。在狩猎动物和采集植物的时候,人的平均寿命只有30岁,每30平方公里的陆地才可以养活一个人,整个地球大约只能养活500万人。而在1万多年前的农业社会,随着生产力的提高,地球人口缓慢增加到约1000万人,在公元前约6000年,地球人口达1.5亿。

和定居社会中人口的数量大量增加一样。定居使细胞中基因的数量大大增加,这为基因之间的分工奠定了基础,也为一些平时不大使用的基因提供了存在的空间。在染色体上,有许多基因终生都是无用的,例如染色体上随体上的dna,高度重复的dna,他们几乎终生都不会被转录。人的30亿对碱基应该有约500万个基因,但实际的基因个数仅有5万个,这和定居社会中人类文明的积累非常相似,许多文明在一年甚至几年才使用一次,但这却是文明进化过程中必不可少的积累。

定居使多细胞生物中细胞的数量大大增加,这为细胞之间的专业化分工提供了物质基础。细胞水平上的分工为个体之间的分工提供了基础,特别在动物中更是如此。定居使群体中个体的数量大量增加。这也为个体之间的专业化分工提供了保证。在群体中,最主要的分工是生存和繁殖的专业化分工,雌性动物负责群体的繁殖工作,雄性动物负责群体的生存工作㈣。特别是在昆虫群体中,有专门负责生存的职虫,负责产卵的王,他们的专业化分工都是基于群体中个体的数量巨大。

野生动物的文化进化是非常稀少而缓慢的。对它们来讲,每天的食物和安全是首要问题,能否繁殖后代使基因能够遗传也是非常重要的问题。也许在动物园中的动物,例如灵长类动物,在不为食物发愁的情况下,会有一些思考的行为和文化发明现象,但这些偶然出现的灵感的遗传存在两个方面的问题,第一是个体之间的交流很困难,特别是遇到抽象的想法时更是如此,贮存语言对这些生命短暂的动物来说是一种奢侈,因为它们在动物园的定居是人类争夺产权的物种行为,相对于形成定居的数十万年进化历史来说,动物园中的生活是非常短暂的。第二是个体的幼年期很短,因为它们没有太多的需要遗传的东西,这些东西会成为每天为生计奔忙的累赘。

生物的进化篇8

新课堂要求广大教师在教育教学工作中,要面向全体学生,促进学生全面发展,这就要求我们不能让一名孩子掉队,伴随着课堂教学改革的不断深化,如何实现学生全面发展,即“面向全体学生,使学生得到全面发展”,已成为教育界亟待深入研究的课题。那么,如何实现后进生的有效转化,使后进生同样得到全面发展、全面提高,这是当前每位教师渴求解决的一大难题。下面就结合一些具体情况谈一下物理教学中后进生的转化问题。

一、后进生常见的特点及状况分析

通过几年的课堂教学实践,我们发现,物理后进生除了常见的一些共同点外,还有一些不同点,现将其归类如下:

1、这类学生各方面能力均表现一般水平,但是学物理特别困难,缺乏学习兴趣是他们成绩差的主要原因;

2、这类学生思维能力、语言表达能力、空间想象能力相对都比较差,但优点是学习习惯比较好,自制力较强,自我意识水平较高;

3、这类学生能力水平基本属中等或偏上,但学习习惯、意志力等水平明显偏低,学习动力不足是导致成绩跟不上的主要原因;

4、这些学生知识基础、能力基础、非智力因素都稍有欠缺,他们的能力和个性发展相对明显低于其他学生。

二、后进生转化的具体措施

做好后进生转化是一项细致而长期的工作。教师除了针对不同的后进生采取不同的转化措施外,在物理教学中还要有意识地针对班组后进生的共同特点,改变陈旧的、不适合教学规律、特别是不适合后进生学习的方法,实施启发式教学,充分调动后进生的学习积极性。

1、改革课堂教学模式,便课堂教学生动化、艺术化,使后进生培养起浓厚的物理学习兴趣。“兴趣是最好的教师”,培养浓厚的学习兴趣是学好物理的良好开端。教师可利用物理学研究范围广这一特点来吸引学生,改革课堂教学模式,使课堂教学生动化、艺术化。通过设计一些高质量的演示实验或介绍物理学新进展等方面的知识来提高后进生的学习物理的兴趣和热情,从而提高后进生学习物理的主动性和积极性,有效地提高课堂教学效率。

2、加强后进生学习物理的动机教育。强烈的学习动机是有效学习的动力,教师应充分利用物理学科特点以及物理与现代科技发展的关系,对学生进行爱国主义、人生观、价值观的教育和培养,使他们产生较强的学习动机,并能进行自主学习,实现由“要我学”到“我要学”的转变,变得越来越爱学。

3、培养后进生良好的学习习惯,在“授之以鱼”的同时,还要“授之以渔”。后进生的共同特点除了知识缺陷多以外,还有学生方法和学习习惯差的共性。因此,教师还要加强对后进生学习方法的指导和学习习惯的培养,在教学中注意从识记方法、思维方法等多方面进行指导,注意让后进生逐渐纠正不良的学习习惯,逐步养成良好的学习习惯。使后进生由原来的信心不足、习惯不好变为兴致高、习惯好,讲究方法,变得越来越会学。

4、注重过程教育,参与课堂探究。参与课堂教学是让后进生扬长避短,积极参与各种教学活动。我在备课时,总要先备差生,了解本班差生各自的特点,本节课他们应扮演哪个角色,让一些平时常被冷落的差生有机会表现自己,同时让其他同学感受到物理学科趣味性。如我上“声学”中的“音调、响度、音色”这一知识点,就安排了一段录音,让后进生中的“追星迷”来分清刘德华、周杰伦等的歌声,在讲“路程和时间的计算”一节时,就安排了后进生中的足球迷,思考“踢足球时,为什么远球难进,点球易进?”在讲述大气压一节时,我安排了两位后进生中的“大力士”来拉马德堡半球……给学生以发挥的空间,实施以学生为主体的自主学习的创新教学。

5、及时引导,促使感知物理现象。纪律上学习上差的后进生,多数存在学习目的不明确,学习方法不恰当的问题。教师要给予耐心教育与指导,给钥匙、教学法并深入后进生生活中,寻找机会指出物理知识在日常生活中的运用,让他们明确学习目的。在学法上,教师在根据后进生的年龄特征、智力水平和原有知识的掌握程度,采取切合实际的学法指导。根据本学科的特点,我常指导他们以书中的话对照身旁常见的一些物理现象,由理性到感性,再从感性到理性的认知过程。为克服后进生易忘易错的弱点,常教学生随身携带自制的《知识备忘卡》和《生活中的物理记录卡》,让他们感到学物理有趣、好学。

生物的进化篇9

【关键词】 纤溶酶原;纤溶作用;低分了化合物

Review of low molecular weight compounds from the microbial metabolites that enhancing fibrinolysis

【Abstract】 The paper introduces fibrinolytic system,structure and activation of plasminogen with emphasis on the low molecular biosubstances found up to now and discussing their mechanism of enhancing fibrinolysis.

【Key words】 plasminogen;fibrinolysis;low molecular weight compounds

纤溶系统(纤溶酶原/纤溶酶系统)具有溶解血栓的作用,此外它还与创伤治疗、组织再建、血管新生、炎症反应、排卵、癌的形成与转移、动脉硬化、病原菌的组织侵入等许多生理的、病理的变化过程相关[1,2],纤维蛋白原是血液中的重要构成蛋白质,正常血浆的含量在2~4g/L,纤维蛋白原由3种线状的糖蛋白分子所构成,蛋白质长链通过二硫键结合在一起形成分子量为34万的纤维蛋白原大分子,以溶解状态参与血液循环,通过血液凝固反应,在凝血酶的作用下纤维蛋白原能被转变成不溶的纤维蛋白(血栓)沉积在血管壁上。纤溶系统的纤溶酶原和纤溶酶原激活剂通过赖氨酸结合位点与纤维蛋白相结合,在该结合部位形成的纤溶酶将纤维蛋白分解,纤溶酶原被两种纤溶酶原激活剂(plasminogen activator,PA)尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase-type plasminogen activator,uPA)和组织型纤溶酶原激活剂(tissue-type plasminogen activator,tPA)激活成具有活性的纤溶酶,该纤溶体系的活性以及纤溶酶原转换成纤溶酶的变化过程被PA抑制剂PAL-1(plasminogen activator inhibitor 1)、α2-抗纤溶酶(α2-antiplasmin)所调节。

在血液凝固-纤溶体系,一些生理活性成分能够通过(1)促进非活化状态的纤溶酶原向活化的纤溶酶的转化;(2)提高纤溶酶原的血栓结合活性;(3)改变纤溶酶原的空间结构使该酶原处于容易被纤溶酶原激活剂活化的状态;(4)促进血液中微量存在的尿激酶型纤溶酶原激活剂前体(prourokinase)向尿激酶型纤溶酶原激活剂的转化从而开始纤溶作用的爆发式血栓溶解反应,来加快纤溶酶原向纤溶酶的转化或促进纤溶酶的纤维蛋白(血栓)酶解反应过程,血管中因病理作用生成的血栓将被溶解并进而消除血

栓症。从天然化合物中探索针对于纤溶体系的酶原、酶的 特异性生理活性物质作为血栓症的治疗药物将不存在生理性的出血危险性,并且会适用于慢性及早期血栓症状。基 于上述事实和理论基础,利用纤溶体系的酶原[3,18](plasminogen,prourokinase)、血栓构筑的in vitro检索体系从微生物和海藻的代谢产物中已经发现了纤溶酶原的活性促进物质如complestatin,staplabin,plactins,surfactin和尿激酶型纤溶酶原激活剂前体的内因性活性促进物质glucosyldiacylglycerol等,这些化合物的促进纤溶作用或者是刚被发现、或者是活性低等原因,离临床应用还需要作大量的研究。但由于低分子化合物在微血栓、慢性血栓和使用上的巨大潜力和安全性,在溶血栓药物的研究领域,发现和研究低分子纤溶促进化合物正在成为探索新型纤溶疗法药物的重要途径。一些研究者在探索促进纤溶作用的低分子天然化合物时,发现了一些具有促进纤溶作用的化合物,本文归纳了这些化合物的探索途径、分离纯化、特性和促进纤溶作用的机制。

1 纤溶酶原的空间结构和活化

在血液中循环的纤溶酶原(Glu1-plasminogen;Glu-Plg)具有闭合的空间结构,在血液中被纤溶酶原激活剂低效率的活化[4,5],这种闭合型的空间结构被存在于N末端80个残基(N-terminal peptide,NTP)中的赖氨酸残基(Lys50或Lys60)与存在于第5个链回环(K5)上的氨基已糖结合位点形成分子内结合键所维持[5,6],当第5个链回环上的氨基已糖结合位点与纤维蛋白(或细胞受体)相结合时,NTP-K5的相互作用被解除,纤溶酶原分子被转变成开放型的结构,纤溶酶原分子在空间驰豫,从而裸露在纤维蛋白(血栓)表面的赖氨酶残基与纤溶酶原上显露出来的赖氨酸结合位点结合后,在空间驰豫的纤溶酶原被结合到纤维蛋白表面,纤溶酶原进一步被存在于其附近的组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)高效率的转变成纤溶酶。由于纤溶酶原其分子结构上的闭合状态与开放状态的转化特性(图1),在纤维蛋白(或是细胞间质)上,纤溶酶原的活性表现出是局域性的,血栓(纤维蛋白)溶解最先开始于赖氨酸残基的周围,其作用机理如图2所示。另外,随着纤溶的进行,Glu-Plg的N末端短肽被丝氨酸蛋白酶纤溶酶所切断,Lys78-plasminogen (Lys-Plg)在纤溶酶所出现的区域产生,Lys-Plg分子由于不带有NTP-K5分子内结合键,所以是开放型构造,容易活化,并且通过高亲和性与纤维蛋白结合。低分子化合物ε-氨基已酸(epsilon-aminocapronic acid)或氨甲环酸(tranexamin acid)结合在K5链回环的赖氨酸结合位点,使Glu-Plg成开放性构型,因此,赖氨酸类似物显著地促进Glu-Plg的活性化,但与此相对,赖氨酸类似物阻碍了纤溶反应(纤维蛋白的分解),这是由于介于纤溶酶原链回环上的赖氨酸结合位点的Glu-Plg-纤维蛋白复合物的形成被阻抑了。在纤维蛋白溶解反应的局域性和纤溶反应的高效性上,血液中的Glu-Plg与纤维蛋白的结合以及由此带来的空间结构的变化发挥着重要的作用。纤溶酶原是由791个氨基酸构成的单链糖蛋白,构成糖约占分子量的2%。从N末端开始顺次分为N末端短肽结构域(N-terminal peptide,NTP)、5个链回环结构域(kringle 1,kringle 2,kringle 3,kringle 4,kringle 5)、酶活性中心结构域和C末端氨基酸。酶活性中心在His603-Asp645-Ser740,uPA或tPA限定分解Arg561-Val562肽键(图中的虚心箭头位置)成双链的纤溶酶,PA(plasminogen activator)切断Arg561-Val562肽键后,N端的A链(或重链)C端的B链(或轻链)。

图中圆圈和其中的字母表示具体的氨基酸及其位置:数字表示从N末端起始的氨基酸序列:实心箭头表示弹性蛋白酶(elastase)、胃蛋白酶(pepsin)、鲜黄蛋白酶V8(aureus V8 protease)的水解位点,共6个;虚心箭头表示纤溶酶原激活剂的作用位点;短横线表示分子内二硫键,共23个;短折线表示糖链;实心圆圈和其中的字母表示活性中心氨基酸及其位置。

Glu-Plg由NTP、5个链回环结构域(K1~K5)、丝氨酸蛋白酶活性中心结构域构成,在K1、K2、K4、K5存在赖氨酸结合位点,K5的赖氨酸结合位点由于也能识别氨基已糖,所以又称作氨基已糖结合位点,能结合肽链中的赖氨酸。Glu-Plg分子的NTP Lys50(或Lys62)在K5的AH位点上形成分子内结合链,维持着紧密的空间结构,对活化作用显示出抵抗性。通过K5与纤维蛋白或细胞受体的结合,以及纤溶酶切断NTP,都会使纤溶酶原的空间结构发生驰豫,从而感受到PA的活性化。

2 促进纤溶作用的化合物

到目前为止,主要的纤溶促进化合物(图3)的特性被归纳在表1,这些化合物的探索途径、分离纯化和纤溶促进机制分述如下。

图3 促进纤溶作用的低分子天然化合物 表1 具有纤溶促进作用化合物的特性注:-没有实验数据;*含有不同于纤溶酶原作用特点的特征

2.1 complestatin和chloropeptin 1 以纤溶酶原和纤溶酶原受体构成in vitro检索体系,用于探索促进纤溶酶原向受体结合的低分子天然化合物。认为促进纤溶酶原向纤溶酶原受体结合的化合物也会促进纤溶酶原和纤维蛋白(血栓)的结合,进而促进血栓的溶解。以U937细胞作为纤溶酶原受体的供体,使用人纤溶酶原构成了纤溶促进化合物的检索体系,在对约5000株微生物的代谢产物进行筛选的基础上,从链霉菌属(Streptomyces)的一株代谢产物中发现了低分子化合物图3)complestatin和chloropeptin 1[7,8]促进了纤溶酶原向U937纤溶酶原受体的结合。该化合物是从土壤的分离菌株中分离纯化的,将活化培养的种子液接种到由可溶性淀粉3%、肉膏1%、混合溶液1.5%、玉米浸出汁2%和消泡剂CB442 0.01%构成的液体培养基(pH7.0)中,在25℃、310 rpm的条件下连续培养3天,收获的菌丝用70%丙酮溶液提取,提取物用乙酸乙酯萃取,萃取物经丙酮-甲醇(5:1)硅胶层析后,活性化合物被移动相为含0.2%三氟醋酸的45%乙氰水溶液的高压液相色谱柱(Inertsil PREP-ODS)所精制。

chloropeptin 1是complestatin (c61H45N7O15Cl6,MW1325)的异构体,只在苯甘氨酸-色氨酸残基的结合位置不同。complestatin和chloropeptin 1在0.5~10μM的添加浓度下,使Glu-Plg向U937细胞的结合增加了2~5倍,这些化合物由于也增加了Glu-Plg和纤维蛋白的结合,所以可以认为这些化合物是作用于纤溶酶原的,另外,这些化合物的作用能被ε-氨基已酸所阻碍,并且从化合物的作用特点能认为纤溶酶原和U937细胞没有形成新的结合方式,是complestatin和chloropeptin 1促进了纤溶酶原和U937细胞介于赖氨酸结合位点结合的增加。伴随着纤溶酶原向细胞或纤维蛋白结合的增加,细胞或纤维蛋白上纤溶酶的生成也增加了。在使用全血形成血栓的纤溶实验上,确认了两种化合物介于tPA促进了血栓的溶解[8],这之后,又确认了这些化合物带来了Glu-Plg空间结构的变化以及促进了介于uPA的Glu-Plg的活性化,从Glu-Plg空间结构的变化也能说明Glu-Plg向U937细胞结合的增加。另外,这些化合物不能直接促进纤溶酶以及纤溶酶原激活剂的酰胺分解活性。

2.2 萜类化合物(staplabin,SMTPs: Stachybotrys Microspora Triprenyl Phenol) 在探索Glu-Plg和纤维蛋白结合的促进化合物上,利用纤溶酶原-尿激酶前体-S2251的in vitro筛选体系,从微生物的培养液发现了新型的萜类代谢产物[9],这之后,又发现了8种新型同类化合物[10~12]。Staplabin(图3)具有显著的促进纤溶作用,该化合物分离于土壤微生物Stachybotrys Microspora的一个菌株。将经过种子培养的菌株接种到1L培养液含30g葡萄糖、10g脱脂豆粉、3g肉膏、3g酵母粉、3g蛋白粉、0.5g磷酸二氢钾、0.5g七水硫酸镁和0.1g消泡剂CB442的培养基中,在25℃、180rpm用500ml三角瓶连续培养3~5天,培养液离心后,上清液用等量的2-丁酸抽提,抽提物用二氯甲烷和甲醇展开于硅胶层析柱,活性成分被Inertsil SIL-ODS精制,移动相是流速为9.9ml/min的乙烷和乙醇(98:2)的混合溶液。

300~500μM的staplabin使Glu-Plg和Lys-Plg与纤维蛋白的结合增加了,这种增加依赖于Glu-Plg和Lys-Plg上的赖氨酸结合位点,并且在纤溶酶原激活剂存在下,Glu-Plg和Lys-Plg的活化被促进了,所以体现出提高了纤溶酶的分解活性[13],在使用分子排除层析的实验上由于该化合物部分地缩短了Glu-Plg和Lys-Plg的溶出时间,所以被认为该化合物使这些分子驰豫。纤溶酶原活性化的促进作用在ε-氨基已酸(epsilon-aminocapronic acid)和纤溶酶原断片存在的情况下也能观察到,所以能认为staplabin带来的构型的变化和complestatin这些化合物带来的变化是不同的[13],这种结果,也被staplabin的活性化促进作用能在mini-Plg上观察到的事实所支持。SMTPs Stachybotrys Microspora Triprenyl Phenol)(图3)也显示出同样的作用,但是SMTP-6、SMTP-7、SMTP-8与staplabin相比活性增加了3~10倍。

2.3 环肽化合物 在血浆存在下,利用U937细胞,探索促进125I-纤维蛋白分解的促进物质时,发现了4种新型物质plactins[14](图3)。

在和50种合成诱导物比较之后,发现plactins的D-Arg(或D-Lys)残基和4个疏水残基的立体配置构型是显示活性所必需的结构[15]。20~50μM的plactin介于血浆中的因子将细胞表面的单链的尿激酶前体转变成活化型的双链结构,而开始了纤溶反应。该活化机制比较复杂,介于多个因子的多条途径引起了促进纤溶作用。将Plactin 2.5~5mg/kg投于肺栓塞小鼠,小鼠栓塞肺的纤溶活性被促进了2~3倍。在uPA存在下,40~60μM的plactin使Glu-Plg的活化被提高了10倍,并且plactins使Glu-Plg的内部荧光增加了5%,但plactins对Lys-Plg的活性没有影响。与前述的化合物不同,plactin没有增加Glu-Plg与纤维蛋白的结合。该化合物在血浆/U937细胞体系将纤维蛋白的分解提高了3~4倍,但在Glu-Plg/U937细胞体系和Glu-Plg/uPA体系,没有促进纤维蛋白的分解,这暗示着plactin的促进纤溶作用依赖于Glu-Plg以外的通路。

2.4 脂蛋白(surfactin) 在尿激酶前体和纤溶酶原构成的反应体系中,尿激酶前体的内因性活性作用带来了Glu-Plg的活化,从纤溶酶原转化生成的纤溶酶将进一步把尿激酶前体转变成具有充分活性的尿激酶,利用该正反馈体系,从细菌的代谢产物发现了尿激酶前体-纤溶酶原反应体系中促进纤溶作用的物质surfactin类化合物,该类化合物是一种脂蛋白[16](图3)。

从土壤分离到的一株枯草芽孢杆菌的代谢产物被检索出来具有促进纤溶作用,将该菌株用普通细菌培养基在28℃、180rpm连续培养5天后,将培养液用2-丁醇提取后,提取物用乙氰-0.1%乙酸(60:40)展开于高压液相色谱柱Inertsil PREP-ODS上,活性成分经浓缩和冻结干燥后得到了脂蛋白surfactin。

3~10μM的surfactin C使纤溶酶原和尿激酶前体的转换被提高了3~4倍,这种促进作用是由于surfactin C促进了尿激酶引起的Glu-Plg的活化。Surfactin C也促进了Lys-Plg的活化,但surfactin C不影响mini-Plg的活化,在ε-氨基乙酸存在下也不影响Glu-Plg的活化,这个结果暗示着surfactin C作用于纤溶酶原链回环的K1、K2、K3、K4中的某个或某几个结构域,因为ε-氨基已酸作用于纤溶酶原链回环的K5结构域,而不影响纤溶酶原链回环的K1、K2、K3、K4结构域。surfactin C使Glu-Plg的内部荧光增加了7.4%,有分子排除层析实验上使Glu-Plg的溶出时间缩短,从这些结果上能判断Glu-Plg的空间结构被驰豫了。该化合物促进了Glu-Plg和纤维蛋白的结合,在pro-uPA/Glu-Plg,uPA/Glu-Plg,uPA/血浆体系促进了纤溶作用。该化合物(1mg/kg)和pro-uPA投于肺栓塞大白鼠,125I标记的大白鼠肺栓塞的溶解速度与对照相比被提高了3倍。

2.5 脂类化合物 利用纤溶酶原和尿激酶前体的相互活化作用,探讨了具有促进纤溶作用的天然化合物,对700多种植物提取液进行筛选的结果,从海藻中发现了一种稀有化合物α-D-葡萄糖甘油二酯[17](图3)的促进纤溶作用。将干燥的褐藻添加到三氯甲烷和甲醇的混合有机溶剂(HCCl3:CH3OH=2:1)中,用组织捣碎机充分破碎,过滤之后回收滤液,针对残渣重复一次上述的提取过程,再用提高了溶剂极性的混合液(HCCl3:CH3OH=1:2)提取残渣中的可溶性物质。把三次提取的滤液混合,经减压浓缩和真空干燥,从褐藻中得到了粗提取物,该粗提物经3次柱层析后得到了精制的生物活性物质α-D-葡萄糖甘油二酯。

相当低浓度的葡萄糖甘油二酯(0.66μM)促进了纤溶酶原和尿激酶前体的相互活化作用,而半乳糖甘油二酯在20倍于α-D-葡萄糖甘油二酯的浓度下,仍然不能促进这种纤溶酶原和尿激酶前体的相互活化作用。从这两种结构相似的中性甘油糖脂质的不同作用上,能够推测α-D-葡萄糖甘油二酯的促进纤溶作用不是这一类化合物的共同特性。在高浓度的丝氨酸蛋白酶抑制剂存在、纤溶酶原和尿激酶前体相互活化、尿激酶前体不发生活性化开裂的反应体系中,α-D-葡萄糖甘油二酯促进了纤溶酶原的活性化开裂,由此说明α-D-葡萄糖甘油二酯作用于该体系中的尿激酶前体,提高了尿激酶前体的内因性尿激酶型纤溶酶原激活剂的作用。与此相一致,纤溶酶原/尿激酶前体相互活化反应体系的另外两个反应,既纤溶酶引起的尿激酶前体的活化反应和尿激酶型纤溶酶原激活剂引起的纤溶酶原的活化反应,α-D-葡萄糖甘油二酯对这两个反应的影响是相当小的。进一步的研究发现,葡萄糖甘油二酯带来了尿激酶前体内部荧光的有意义增加以及它不影响纤溶酶原和尿激酶型纤溶酶原活化因子的内部荧光的变化。由这个结果能够推测葡萄糖甘油二酯带来了尿激酶前体空间结构的变化,并且能认为尿激酶前体的这个空间结构的变化与尿激酶前体的内因性纤溶酶原激活剂的作用有关。首次发现了提高尿激酶前体的内因性活性的天然生理活性化合物。

3 讨论

到目前为止,作为酶抑制剂的天然化合物是合成化合物已经知道的很多,但与此相对,如果除去辅酶、金属盐类和酶原保护剂等物质,作为酶活化剂的物质的数量是相当少的。上述所叙述的化合物不是作用于酶而是作用于酶的前体-酶原,这些化合物所以能够被确定为具有活性作用,得益于纤溶酶原分子的独特结构。当机体受到内在或外在的刺激,凝固-纤溶系统迅速对应的必要性被通过蛋白质空间结构的变化(与酶的活化有关)体现出来,这被认为是机体进化的一个方面。纤溶酶原是这种变化过程的一个典型,发现的这些具有促进纤溶作用的化合物使纤溶酶原的空间结构发生微妙的变化从而促进了纤溶作用。从以上的这些事实还能够进一步推测纤溶因子如纤溶酶、尿激酶、尿激酶前体的活性化合物也会促进血栓纤维蛋白的溶解,并且纤溶系统抑制因子的抑制化合物也会促进血栓纤维蛋白的溶解。

溶血链球菌产生的链激酶等细菌的代谢产物和纤溶系统的关系从很早以前就知道了,最近又从侵染性的多种病原菌中发现了纤溶酶原的受体[2],这些受体被认为与病原性细菌的侵入和组织侵入有关。与这些受体蛋白质相比较,上述叙述的化合物是低分子化合物,这些低分子化合物来自于细菌、放线菌、霉菌和海洋生物,作用于纤溶酶原或是尿激酶前体。产生这些化合物的生产菌和高等动物的关系如何?虽然目前的材料还不充分,但这些化合物的存在也让研究者能进一步探索这些化合物在病原菌侵染、组织纤溶、癌细胞游走和血栓疾病治疗上的巨大价值。

被应用于纤溶疗法上的酶或高分子蛋白如尿激酶、tPA等,主要是应用于心肌梗塞等重度血栓疾患的治疗上,它会带来全身出血的重大危险性,与此相对应,作用于纤溶酶原和尿激酶前体的低分子化合物会使生理的纤溶反应平稳的进行,特别适用于慢性疾患的治疗以及血栓疾病的前期,这些化合物正被人们期待着能成为安全、高效的血栓治疗药物。

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7 Tachikawa K,Hasumi K,Endo A.Enhancement of plasminogen binding and fibrinolysis by chloropeptin l.Thromb Res,1997,87,6,571-576.

8 Tachikawa K,Hasumi K,Endo A.Enhancement of plasminogen binding to U937 cells and fibrin by complestatin.Thromb Haemost,1997,77,1,134-142.

9 Shinohara C,Hasumi K,Hatsumi W,et al.Staplabin,a novel fungal triprenyl phenol which stimulates the binding of plasminogen to fibrin and U937 cells.J Antibiot (Tokyo),1996,49,10,961-967.

10 Kohyama T,Hasumi K,Hamanaka A,et al.SMTP-1 and -2,novel analogs of staplabin produced by Stachybotrys microspora IF O30018.J Antibiot (Tokyo),1997,50,2,172-174.

11 Hasumi K,Ohyama S,Kohyama T,et al.Isolation of SMTP-3,4,5 and -6,novel analogs of staplabin,and their effects on plasminogen activation and fibrinolysis.J Antibiot (Tokyo),1998,51,12,1059-1068.

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13 Takayasu R,Hasumi K,Shinohara C,et al.Enhancement of fibrin binding and activation of plasminogen by staplabin through induction of a conformational change in plasminogen.FEBS Lett,1997,418,1-2,58-62.

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17 Wu W,Narasaki R,Maeda F,et al.Glucosyldiacylglycerol enhances reciprocal activation of prourokinase and plasminogen.Biosci Biotechnol Biochem,2004,68,7,1549-1656.

18 Stewart RJ, Fredenburgh JC,Leslie BA,et al.Identification of the mechanism responsible for the increased fibrin specificity of TNK-tissue plasminogen activator relative to tissue plasminogen activator.J Biol Chem,2000,275,10112-10120.

生物的进化篇10

【关键词】高中物理后进生原因转化策略

高中物理同初中物理相比,无论是从知识的深度和广度,还是从学习方法上都有很大不同。在高中物理学习内容方面,它的知识抽象性,系统性,理论性,独立性和全面的比初中有明显的质的变化。此外,还有相当多的时间在高中要求学生独立或在老师的指导下,主动地获得知识和整理知识,这样导致学生的物理成绩分化。近几年来,笔者对部分物理差生进行了重点分析,并采取了一些措施,现已初步取得了成效。

1、物理差生的主要特征

⑴物理意义的概念不深,常常独自留在死记硬背的形式,并在他们的语言中,不得再现。往往是机械的,没有灵活性,在使用任何物理意义无法理解潜在的物理公式。

⑵.能力不足,这类学生占差生比例很小.他们的特点是:思维能力、语言表达能力及空间想象力都比较低.但学习习惯较好,意志较强,自我意识水平较高。

⑶听课时不积极思考,只注重结论,不深究其形成过程。仅仅动耳,不愿动手动脑。

⑷整体性困难,这类差生人数比例也不高.他们的思维能力,语言能力,数理能力弱,抱负水平低,求知欲、意志和好胜心不强。因而他们的能力和个性发展是明显低于其他学生。

⑸做作业时,解题不规范,缺少必要的文字说明。容易题不愿做,难题又不能建立清晰的物理图景与物理模型,表现为眼高手低。⑹阅读物理教材时,尤如看武打小说,一目十行。不能整理教材所叙述的内容,更谈不上理解专家们几十年来多次修改而成的现有教材的编写意图。

2、造成物理差生的原因很多

有学生学习方面的因素,亦有教师教学方面的因素,这里主要谈谈学生方面的原因

⑴学习不得法。法国生理学家贝尔纳说过:“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能;而拙劣的方法可能碍才能的发挥。”物理学中的原理、定律、定义都是从有关的概念和实验中总结出来的。而一个概念的掌握往往要通过感知、抽象、思维等心理过程得到理解而实现的。物理中的实验技能和观察能力,无论从学习物理知识或是对物理学的研究方法上,都有着重要的意义。学习不讲究方法,只能事倍功半,收效甚微。

⑵学习不主动。许多同学进入高中后,还是像初中那样,依赖心理严重,死记硬背现象普遍,完全是被动学习。表现在课前不预习,课中忙于做笔记,课后不巩固。没有学习计划,缺乏寻根究底的品质。

⑶轻视实验。物理是一门以实验为基础的学科.而许多学生恰恰忽视这一点。往往出现背实验的情况。从实验器材到实验步骤逐字地死记下来,这样不但新型的实验题无法解决,就连教材上的实验也混淆不清,更不用说去掌握实验中所告诉我们的科学思维方法了。⑷不重视基础。一些“自我感觉良好”的同学,常轻视基本知识、基本技能和基本方法的学习与训练,对问题一知半解,遇到基础概念题就模糊不清,遇到新题就一愁莫展,陷入题海,却物理成绩总是上不来。

3、物理差生转化的对策

我国著名教育家陶行知说得好:“好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学。”这就要求学生要讲究学习方法、教师要讲究教学方法。针对以上情况,我在教学实践中采取了以下主要措施,收到了一定的效果。

⑴加强学法指导,树立良好的学习习惯。在教学中,我要求学生“制订计划,课前自学,上课专心,敢于提问;及时复习、独立作业、系统小结”。物理学习中,模型建立非常重要,要注重对概念公式的透彻理解,经常进行一题多解,多题一解,把知识活学活用。

⑵关爱为先,情理结合,导之以行。后进生似掉队的孤雁,离群的羊羔,心里的孤单寂寞难以形容.这时的他们正需要集体的温暖和教师的疼爱。教师就要在班上号召其他同学接近他们,帮助他们,更主要的是教师应在生活上,学习上关爱他们,给予他们真诚的帮助,切实做到动之以情,晓之以理,导之以行。他们也是有血肉、有思想、有感情的青少年,只要教师多给他们一点关爱和信任,他们就会“亲其师而信其道”,树立自尊,找回自信,努力学习,不断取得进步。

⑶加强教法研究,优化课堂教学结构。教学要求上变“平均主义”为“因材施教”。教学内容上变“攀高求难、贪多”为“强化基础,提高能力”,教学方法上变“一讲到底”为“教师主导,学生为主体,训练为主线”,习题设置变“难、偏”为“强化基础,体现方法,突出能力”的层次性习题。在备课过程中,不仅要备教材、备大纲,备考纲、备教法,还要备学法、备学生。

⑷加强课外辅导,及时排除疑难问题。高中物理中难点很多,要求学生在课堂上都要弄懂是不太现实的,对于基础薄弱、智力稍弱的同学要开小灶,及时给他们查漏补缺,切忌“落雨背稻草”。采取多次反复,充分展示他们的思维过程,通过变式练习以达到灵活掌握知识、运用知识的目的。⑸、注重观察,善抓亮点,适时鼓励。