第一篇:心肌自溶與死后經(jīng)過時間關(guān)系的研究進展
【摘要1自溶是人體死亡以后,細胞自身固有的各種酶對自身組織、細胞的破壞,溶解。在實際工作中,發(fā)現(xiàn)尸體時,死亡
發(fā)生多數(shù)已有一段時間,通過研究心肌自溶與死亡經(jīng)過時間的關(guān)系,可以更準確的推斷死亡時間,為案件的偵破提供線索,在實際工作中有一定實用價值。
【關(guān)鍵詞】法醫(yī)病理學;心肌自溶;死亡時間的推斷
【中圖分類
號】d919.
4【文獻標識碼】b
【文章編號】1007—9297(2006)02—0135—04
過去對心肌自溶與死亡經(jīng)過時間的推斷多在he
染色下進行,通過觀察其顯微結(jié)構(gòu)的改變來推斷死亡
時間。近年來,隨著電鏡技術(shù)、體視學、酶及免疫組織
化學等學科的快速發(fā)展,國內(nèi)外的許多學者通過各種
動物實驗.觀察心肌自溶的超微結(jié)構(gòu)及各種酶蛋白、免疫組化等的變化,為準確地推斷死亡時間提供了依
據(jù)。然而,這項工作起步時間不長,所獲得的研究成果
不多,因此,尋找穩(wěn)定的早期心肌改變指標是法醫(yī)實
踐中重點和難點。本文對早期心肌自溶改變與死亡時
間的關(guān)系的研究情況進行綜述。
一、即刻死亡心肌的變化
心肌自溶早期變化與早期心肌缺血、梗死,用常
規(guī)he染色后在光鏡下很難區(qū)別,[1'2】給死亡經(jīng)過時問的推斷帶來困難。許多學者為了解決這一問題,建立
動物實驗?zāi)P?,[3'4】進一步研究即刻死亡的心肌的改
變。
呂江明等[51通過實驗,將即刻死亡的大鼠心肌經(jīng)
he染色,觀察到心肌細胞輕度腫脹及胞漿輕度顆粒
變性;心肌纖維肌橫紋棕色顆粒清晰,分布均勻。王英
元等[51還觀察到即刻死亡的心肌纖維普遍強度收縮、肌節(jié)縮短、z線增粗、平行排列的肌原纖維各區(qū)帶對合不整、肌膜呈扇形膨出,線粒體輕度腫脹,基質(zhì)密度輕
度降低,個別線粒體嵴斷裂及空泡形成。
劉志萍等i3】研究發(fā)現(xiàn),大鼠死后即刻取心肌檢測
其心肌組織細胞中的dna含量下降到ll%左右,當
然這與實驗本身的方法有關(guān)。
二、死后2h內(nèi)心肌的變化
由于心肌細胞富含線粒體f約占心肌細胞總體積的45%1。人體死亡后,心肌細胞的變化在對其進行形
態(tài)學測定時應(yīng)該有所反映.尤其線粒體形態(tài)的改變,在一定的程度上可以為死亡時間的推斷提供依據(jù)。
早在8o年代,就有人[61取3只家兔,將離體心肌
置于37℃的溫盒中,觀察離體心肌自溶的超微結(jié)構(gòu)形
態(tài)的改變,發(fā)現(xiàn)死后1~60min,線粒體基質(zhì)密度減低
乃至出現(xiàn)小塊透亮區(qū)。隨著體視學技術(shù)的發(fā)展,munoz dr等[7】取狗左心室的游離壁,利用體視學形
態(tài)測定法測出在第一個45 min內(nèi).每3微米的細胞質(zhì)
線粒體的數(shù)量從o-31下降到o.12(平均每立方微米的細胞質(zhì)),線粒體數(shù)量已經(jīng)下降到原來的一半:線粒體的體積增大為原來的3倍。他同時還發(fā)現(xiàn)在死后1
5min,線粒體的平均體積比原來增加46%,在死后45
min,線粒體膜又增加了3條褶皺,在以后的時段里.
線粒體膜褶皺的增加率下降,線粒體外膜的比表面積
密度減小(即線粒體表面積與體積的比率),這些都是
與時間相關(guān)的改變。a.sukura等[8】也支持這種觀點.
他發(fā)現(xiàn)在死后5 min,除了心肌細胞線粒體的體積密
度增加,而心肌纖維體積密度減少外,心肌細胞糖原
水平相應(yīng)下降。
收縮帶在自溶中的改變也日益受到重視。kloner
[91觀察到的心肌缺血死后5 min后可見i帶增寬。在[作者簡介】高淑紅,女,漢族,山西太原人,四川大學華西基礎(chǔ)與法醫(yī)學院法醫(yī)學專業(yè)在讀碩士研究生,主要從事法醫(yī)病理學研究。
[通訊作者】黃飛駿,四川大學華西基礎(chǔ)與法醫(yī)學院法醫(yī)學專業(yè)副教授,碩士生導(dǎo)師,長期從事法醫(yī)臨床學和法醫(yī)病理學教學、檢案和
科研工作。tel:***:e—mail:t]huang60123@163.tom
法律與醫(yī)學雜志2006年第13卷(第2期)
10~20 min可見肌膜與肌纖維分離。40~60 min可見間
質(zhì)水腫肌膜小泡形成。波浪狀纖維在5 180 min均可
見,它與缺血的細胞相比.這些細胞的異常線粒體上
無明顯的間質(zhì)水腫,膜損害輕。armiger lc 也曾經(jīng)
報道,在狗迅速死亡后的40min內(nèi),心肌的收縮帶非
常明顯。由于心肌缺血時肌絲溶解.z線樣物質(zhì)在閏盤
處的兩相鄰肌膜下增厚和堆積,使收縮帶形成唇狀外
觀,此外,心肌以同步方式收縮.更易產(chǎn)生相同狀態(tài)的收縮帶。[nl
而somogyi等
[12,131應(yīng)用乳酸脫氫酶和琥珀酸脫
氫酶電鏡酶細胞化學技術(shù)對死后人體心肌及穿刺取
材和解剖取材標本進行檢查,發(fā)現(xiàn)死后0.25 h.心肌細
胞內(nèi)的線粒體腫脹,嵴分離,酶染顆粒減少不明顯,i
帶增寬。0.5 h,線粒體酶染顆粒可見減少、濃聚及膜下
積聚,線粒體嵴斷裂溶解,空泡形成,在1、1.
5、2 h,酶
活性明顯下降,酶顆粒凝集成塊。線粒體內(nèi)有致密體
形成。
用琥珀酸脫氫酶染色可見酶反應(yīng)顆粒減少.分布
不均,心肌纖維呈波浪狀彎曲。肌紅蛋白是心肌特有的一種載脂蛋白.用琥珀酸脫氫酶染色可以用于觀察
心肌自溶早期的改變。20~30 min可見琥珀酸脫氫酶
染色,心肌細胞中mb輕度缺染,呈節(jié)段性分布,以核
周圍胞漿mb缺染明顯。[6
1三、死后2~24 h內(nèi)心肌的變化
蔣秀妍等在『司37 ci=的實驗環(huán)境條件下,觀察到離
體心肌在1~8 h內(nèi)線粒體基質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)特征性的絮狀
致密體,且隨著時間的變化逐漸增多、增大,絮狀致密
體呈類圓形或不定型,大小約11~300 nm(11~300a),密度較高。munoz dr等【71還觀察到,在240 min后,可以看到心肌線粒體變圓、腫脹.體積是原來的4倍
之多:線粒體的內(nèi)膜和嵴的表面積增加,同時伴隨著
嵴的分解、斷裂,基質(zhì)的減少,非定形物質(zhì)的沉積;同
時心肌的肌質(zhì)網(wǎng)極度膨脹。
yucari等【 41也還觀察到,死后24 h,心肌細胞腫
脹.可以標記的核染色質(zhì)團塊,i一帶和無定形的致密沉
積物仍可見 而kloner問觀察到的心肌缺血死后180
min可見肌纖維雜亂.波浪狀纖維在5—180min均可
見,它與缺血的細胞相比,這些細胞的異常線粒體上
無明顯的間質(zhì)水腫,膜損害輕。munoz dr等171發(fā)現(xiàn)死
后240 rain以后.心肌有些區(qū)域的肌膜與肌原纖維相
距較遠。由于空泡的出現(xiàn),肌原纖維之間的距離增加。
呂江明等【5】用鼠抗人肌動蛋白單克隆抗體在20
℃ 時研究大鼠死后即刻、1、2、3、4、5、6、12、18、24、30、36、42、48、54 h時,觀察用鼠抗人肌動蛋白單克隆抗體
· l37 ·
染色心肌的變化,發(fā)現(xiàn)在死后0~5 h.鼠抗人肌動蛋白
單克隆抗體在心肌的缺染變化不明顯.6 h以后才缺
染逐漸明顯。這可能與死后6~8 h的atp變化使尸僵
累及全部心肌和擴展到全身肌肉[151有關(guān),而且缺染改
變與時間呈正相關(guān)。這些都表明機體死亡后心肌細胞
內(nèi)肌動蛋白含量逐漸下降,hhf35缺染則逐步明顯。
這種改變與機體死后體內(nèi)atp水平下降及細胞膜的通透性密切關(guān)聯(lián); 同時還與細胞內(nèi)鈣超載、細胞水
腫、肌纖維收縮和能量耗竭導(dǎo)致細胞骨架斷裂解聚破
壞有關(guān)。[17l
somogyi等 ”】還應(yīng)用乳酸脫氫酶和琥珀酸脫氫
酶電鏡酶細胞化學技術(shù)對死后人體心肌及穿刺取材
和解剖取材標本進行檢查:在1、1.
5、2 h.酶活性明顯
下降,酶顆粒凝集成塊,線粒體內(nèi)致密體形成;4 h,線
粒體部分破碎,線粒體內(nèi)嵴殘片和殘存的酶顆粒外
逸、擴散,并可見脂滴形成;6 h,線粒體大部分破碎,酶
染顆粒擴散。,劉志萍等[31在室溫(25℃)下觀測死后dna含量的變化.發(fā)現(xiàn)在死后的前6 h內(nèi).心肌dna的含量下
降比較快.6 h后dna含量下降逐漸緩慢,同時還發(fā)
現(xiàn),在大鼠死后早期(3 h內(nèi)),心肌已不能著染pi(碘
化丙啶)。
四、死亡24 h后心肌的改變
先前的許多研究表明,死后36 h,大部分心肌纖
維均模糊不清,細胞核有的溶解消失,有的腫大淡染,染色質(zhì)成顆粒狀,沿核膜排列,核膜有的破裂,染色體
擴散到胞漿中;98 h后,心肌纖維辨認不清,核完全消
失。用he染色,正常心肌在死后24 h、4 oc時,心肌細
胞核仍然存在,橫紋清晰;48 h后,心肌細胞呈不同程
度自溶改變,主要表現(xiàn)為橫紋模糊或消失,有的可見
核消失;超過14天,心肌組織結(jié)構(gòu)模糊,細胞間隙增
寬,排列松散。yueari等【i41同時觀察到,死后24h,細
胞腫脹.可以標記的核染色質(zhì)團塊.i一帶和無定形的致
密沉積物仍可見。
呂江明等【5】觀察用鼠抗人肌動蛋白單克隆抗體
染色心肌的變化.發(fā)現(xiàn)大鼠死后42 h的心肌彌散性缺
染。而張國華等『l31貝0用ldl和sdh電鏡酶細胞化學
技術(shù),在死亡l2、24、36、72 h,發(fā)現(xiàn)酶染顆粒從逐漸減
少直至完全消失.這是線粒體破碎、固縮,肌原纖維溶
解、斷裂、凝聚的表現(xiàn)。
近幾年來,隨著免疫組織化學技術(shù)的進步和發(fā)
展,免疫組織化學的方法已經(jīng)被應(yīng)用于法醫(yī)病理學,用于研究心肌自溶開始后的死亡時間的推斷?!?]
正常人心肌組織放置在4 ci=時1~2天,用結(jié)蛋
· 138 ·
白、肌動蛋白、肌紅蛋白染色均勻,未見明顯缺失。
ishiyama等i181也支持這種觀點,認為肌紅蛋白的抗原
性在48 h以后才變化,kent ]推測是自溶時肌紅蛋白
分子不能被血液循環(huán)帶走。于是在組織間隙之間形成了平衡。超過3 d,即可見三者的明顯缺失.組織間隙
有mb的沉積,而且隨放置時間的延長缺失面積逐漸
增大,fg、c5、fn陽性反應(yīng)面積逐步減少,染色強度減
弱;放置超過14天,fg呈陰性反應(yīng),放置21天以上,c5呈陰性反應(yīng)?!?0]
thomsen h等【21]曾經(jīng)利用c5b一9fm1對自溶的心
肌細胞進行標記,研究心肌自溶與時間的關(guān)系。c5b一
9(m)是一種特敏感的標記物,尤其是對心肌自溶的晚
期改變,比蘇木精的敏感性高。
劉志萍等【3】貝0在室溫下(25 oc)觀測到在死后2
4h以上時,心肌dna含量的下降有加速的趨勢。
dna作為生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì),其含量相當穩(wěn)
定。機體死亡后,由于細胞內(nèi)溶酶體被激活等內(nèi)環(huán)境的變化,導(dǎo)致細胞自溶。在脫氧核糖核酸酶的作用下.
核染色質(zhì)雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞并崩解成小碎片。同時.
dna為生物體細胞中的遺傳物質(zhì),其結(jié)構(gòu)及含量相當
穩(wěn)定,死后細胞在一定時間內(nèi)又有規(guī)律的下降,而且
已經(jīng)建立了高特異性的組織細胞dna檢測法.但目
前有許多問題有待解決。首先,雖然同一物種體細胞
核dna平均含量是恒定的,但存在個體差異,而該差
異直接關(guān)系到推斷死亡時間的準確性。其次,由于同
一組織內(nèi)各細胞核間dna含量也有差別.所以在測
定dna含量時必須隨機選擇被測的細胞核.并且要
達到一定的數(shù)目。此外,死后dna含量的改變還受環(huán)
境溫度、死亡原因、損傷、淤血程度、細菌繁殖及疾病
等因素的影響,并隨取材部位而異。[
23、24]
還應(yīng)該強調(diào),在尸體組織發(fā)生的自溶為死后變
化,與活體自溶的區(qū)別可以通過觀察是否存在先前的病灶和是否動員炎細胞。【 死后結(jié)構(gòu)改變的過程不包
括自身組織結(jié)構(gòu)的改變,例如自體吞噬空泡。水解酶的誘導(dǎo)作用,細胞的死亡并不與全身性的死亡一致 【26】
graham等[271認為由于酸中毒、酶被激活,開始消化自
身及其周圍組織。
同時自溶的發(fā)生、發(fā)展與溫度、死因等都有很大的關(guān)系,尤其是死后間隔時間較長的,都必須考慮到
溫度對組織自溶的影響。上文所提到的這些組織自溶的方法只代表估計死亡時間潛在的有價值的途徑.目
前還沒有找到一種方法對所有死亡間隔時間的推斷
都有相同程度的敏感性 【1】
綜上所述,現(xiàn)將心肌自溶與死亡時間關(guān)系的相關(guān)
法律與醫(yī)學雜志2006年第13卷(第2期)
性總結(jié)于表1中。
參考文獻
[1] 章詩偉,劉世新,鄧立彬.急性心肌缺血猝死例左室心肌cx43脫磷
酸化的免疫組化研究ij1.法醫(yī)學雜志,2004,20(3):136~1
42[2] janssen w.forensic histopathology[m].berlin:spinger;1984.p.15-47
[3] 劉志萍,陳新,沈憶文,大鼠死后組織細胞dna含量變化與死亡時
間的相關(guān)性研究[j].j forensic med,2004,20(2):68~69
[4] 高彩榮,王英元,冀春萱.失血即刻死亡心肌超微結(jié)構(gòu)、組織化學和
免疫組化研究[j]l法醫(yī)學雜志,1996,12(2):69~70
[5] 呂江明,余家樹,陳民敬。大鼠死后心肌骨骼肌細胞肌動蛋白變化及
與死亡時間的關(guān)系[j]_中國法醫(yī)學雜志,2004,19(4):213~216
[6] 蔣秀妍.離體心肌自溶的超微結(jié)構(gòu)觀察[j]_中國法醫(yī)學雜志,1988,3:
4[7] daniel r.munoz,marcos de almeida,edgar a.lopes,potential deft—
nition of the time of death from autolytie myocardial cells .forensic
sci int,1999,104:81-89
[8] sukum a,soveri t,lindberg a.morphometric quantitation of early
changes in rat myocardial cells[j],res vet sei,1990,48:276~279
[9] 易龍,劉世滄,急性心肌缺血早期的病理學變化[j].實用法醫(yī)學雜志,1990,2(2):21~2
3[10] armiger lc,seelye rn,phil d.morphologie and biochemical change
in autolysing dog heart muscle[j],lab iab invest,1976,34:357~36
2【11】王慧君,劉冰,武忠弼、橫紋肌“收縮帶”在法醫(yī)病理學診斷中的意
義[j].法醫(yī)學雜志,1998,14(3):132~13
5[12] somogyi e.comparative electron-heart microscopic investigation of
postmortem human muscle biopsy[j】. am j forens med path,1983,4(1):7-1
3[13] 張國華,李德祥,兔急性心肌缺血脫氫酶電鏡一細胞化學變化的動
態(tài)觀察[j].法醫(yī)學雜志,1996,12(4):195~199
[14] yukari t’makoto n,youkichi o,et a1.uhrastrural changes during
in situ early postmortem autolysis in kidney,live,hear an d skeletal
muscle of rats[j].legal med,2004,6:25-3
1[15] 祝家鎮(zhèn),法醫(yī)病理學[m].第2版,北京:人民衛(wèi)生出版社,2001,70~
2[16] 余家樹,呂江明,向吉夫,等.骨骼肌at驗證死亡時間 .中國公共安
全,2003.83(5):97
[17] 遲路湘,楊宗城,黎鰲,等.嚴重燒傷早期心肌細胞骨架損傷的力學
研究[j].中華創(chuàng)傷雜志,1998,14(1):8~9
【18】 ishiyama.fulminant deletion of my obin from myocardial fibres in
state of acute cardiac failure induced sudden cardiac arrest[j】.lancet,1982.2:1468
[19] cupla rn,lew m,delermination of isoniazid in plasma by liquid
ehromaalography[j】.j chromalogr,1988,425:441
[2o】胡丙杰,馮綺明,汪冠三.心肌梗死6項免疫組化指標的死后穩(wěn)定
性比較[j].中國法醫(yī)學雜志,2003,18(4):208~221
[21] thomesn h,held h. susceptibility of c5b一9(m)to postmortem
changer[j].int j legal med;1994,106(6):291-293
[22] nikolaev a,chakurov e.dynamics of postmortem degradation of
dna in muclei of myocardiocytes an d hepatocytes as eeiterion for
determination of elapse of time after occurrences of death,med
boil prol,1986,14:146~150
[23] perry wlm,rass wm,riggsby ws,et a1.t}le auto—degradation of de—
法律與醫(yī)學雜志2006年第l3卷(第2期)
表1 心肌死后經(jīng)過時間與形態(tài)改變的關(guān)系
· l39 ·
時間 心肌纖維 線粒體改變 酶的改變 肌漿網(wǎng) dna含量 糖原
橫紋棕色顆粒清晰.分布均 輕度腫脹,基質(zhì)密
即刻 勻,普遍強度收縮,肌節(jié)縮短. 度輕度降低,個別 dna含量下
線粒體嵴斷裂及空 降到l1%
z線增粗.肌膜呈扇形膨出 泡形成 左右線粒體的體積密度
min 體積密度減少.i帶增寬 增加水平相應(yīng)下降。
.線粒體的平均體積 酶染顆粒減少不明
min 肌膜與肌纖維分離,i帶增寬 比原來增加46%
. 顯腫脹,嵴分離、斷裂 mb輕度缺染酶染
min 溶解,空泡形成.外 顆粒可見減少
收縮帶非常明顯,z線樣物質(zhì) 膜的比表面積密度
在閏盤處的兩相鄰肌膜下增 的減小
厚和堆積,收縮帶形成唇狀外
min 觀
.
50min 間質(zhì)水腫,肌膜小泡形成 腫脹
數(shù)量下降,體積增 酶顆粒凝集成塊。
60min 肌纖維雜亂.波浪狀纖維 大,基質(zhì)密度減低 線粒體內(nèi)致密體形
. 出現(xiàn)小塊透亮區(qū) 成嵴分解、斷裂、基質(zhì)
有些區(qū)域的肌膜與肌原纖維 的減少、非定形物 d
m.hhf35.mb 染
3h 相距較遠.空泡的出現(xiàn).肌原纖 質(zhì)的沉積.線粒體部 3h內(nèi)dna 糖原顆粒丟失
分破碎.嵴殘片和 色均勻.未見明顯 下降迅速
維之間的距離增加 殘存的酶顆粒外 缺失
逸、擴散.脂滴形成6h 中等程度細胞核染色質(zhì).線粒 破碎.酶染顆粒擴 hhf35缺染逐漸 極度擴張
體腫脹.可見收縮帶. 散,基質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)絮 明顯,mb 的抗原
縱橫紋不清 狀致密體 性開始變化組織間
隙有mb的沉積,15h、c5、fn 陽性反
18h
應(yīng)面積逐步減少,心肌細胞核仍然存在 染色強度減弱
mb的抗原性開始
i一帶.一些線粒體 變化,組織間隙有
24h 內(nèi)可見無定形的致 mb的沉積,fg、c5、嗜酸性,24h后dna
密沉淀物fn陽性反應(yīng)面積逐 呈塊狀 降解加速,步減少,染色強度
減弱
大部分心肌纖維均模糊不清
36h 或消失. 染色質(zhì)成顆粒狀,沿核膜排列
98h 辨認不清,核完全消失
ox bonucleic acids(dna1 in human rib bobe and its relationship to
the time interval since death[j].j forensic sci,1988,33(1):l44~153
i24】吳家文.免死后不同時間切創(chuàng)中細胞核dna的定量測定【j]. 中
國法醫(yī)學雜志,1990,5(4):197~199
【25】scarl~lli dg,iannaccone pm.cell death,autolysis and necrosis[a】.in:
kissane jm.a(chǎn)nderson pathology[m].9th ed.st louis,mo:mosby,】990.】3
【26】 nunley wc,schuit ke,dickie mw,et a1.delayed in vivo hepatic
postmortem autolysis[j].virchows arch【cell pathol】,1972,11:289~
302
【27】dix j,graham m.time of death,decomposion and identification『m】.
lo ndon:crc press,2000.8~9
(收稿:2005—12—06;修回:2006—03—08)
第二篇:COX-2與乳腺癌關(guān)系研究進展
COX-2與乳腺癌關(guān)系研究進展 汪志春,張利群、徐勝昔
(九江市第一人民醫(yī)院乳腺外科, 332000)關(guān)鍵詞:環(huán)氧合酶-2;乳腺癌
環(huán)氧合酶(cyclooxygenase, COX)是分解花生四烯酸生成各種內(nèi)源性前列腺素(prostaglandin synthase, PGs)過程中重要的限速酶,目前已發(fā)現(xiàn)3種同工酶: COX-
1、COX-2和COX-3。COX-1為結(jié)構(gòu)型酶,在大多數(shù)組織和細胞中的表達相對恒定;COX-2為誘導(dǎo)型酶,在生長因子、細胞因子、內(nèi)毒素、激素、促腫瘤劑及癌基因等多種刺激因素的作用下可迅速表達。COX-3是COX-1的變異體,在大腦、腎臟及心臟中高表達[1] ,其功能目前還不清楚。以上3種同工酶中COX-2在乳腺癌的表達成為估計乳腺癌病人淋巴轉(zhuǎn)移、預(yù)后的的生物學標志,是影響乳腺癌病人預(yù)后的獨立因素[2-3]]。1 COX-2的生物學特性
COX-2基因位于第1號染色體1q25.2~25.3, 長約8.3kb, 由5′端0.8 kb的轉(zhuǎn)錄起始點上游區(qū), 6.02 kb的蛋白質(zhì)編碼區(qū)(其中包含10個外顯子和9 個內(nèi)含子)以及2.52 kb的3′端非編碼區(qū)組成, 編碼603或604個氨基酸。COX-2 在正常生理狀態(tài)下多數(shù)組織內(nèi)是檢測不到的,只有當細胞接受相應(yīng)的刺激,如致炎因子、生長因子、內(nèi)毒素、白介素-1、腫瘤促進劑及癌基因(如ras ,KRAS[4])等后才開始合成。5′端轉(zhuǎn)錄起始點上游區(qū)含有一些轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列,與COX-2 啟動子轉(zhuǎn)錄激活密切相關(guān),相關(guān)的順式作用元件主要有CRE/E-box重疊區(qū)域(259/249),NF/IL26結(jié)合位點(2132/124)和二個NF-κb 結(jié)合位點(2445/2427和2223/2214)。COX-2表達的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上,即細胞受到上述各種刺激,經(jīng)過一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)如G蛋白偶聯(lián)機制、TPA 活化的蛋白激酶C 介導(dǎo)的通路以及生長因子受體、Src 活化的酪氨酸激酶介導(dǎo)的通路,而作用于COX2 轉(zhuǎn)錄,從而誘導(dǎo)COX-2的表達。COX-2 啟動子上含有2個NF-kB 位點序列,該位點序列發(fā)生定向突變后,幾乎完全封閉了TNFα對COX-2 啟動子連接的誘導(dǎo)基因的活性作用[5],可見NF-kB位點為COX2 的過度表達與新生血管的形成有關(guān)。COX-2 促進血管形成的機制為:(1)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子和堿性成纖維母細胞生成因子等促血管生成因子的表達;(2)通過基質(zhì)金屬蛋白酶促腫瘤血管生成;(3)通過整合素αVβ3 促進血管生成;(4)與誘導(dǎo)型一氧化氮合酶合成作用;(5)激活缺氧誘導(dǎo)因子1 促進血管的生成;(6)COX-2來源的PGE2和TXA2發(fā)揮了間接促進腫瘤血管生成的作用;(7)抑制內(nèi)皮細胞凋亡, 促進腫瘤血管的生成。Chang等[16]在COX-2 轉(zhuǎn)基因小鼠中研究發(fā)現(xiàn)上皮細胞間隙中的COX-2 能調(diào)節(jié)乳腺基質(zhì)組織血管生成,且在可見的腫瘤生長和指數(shù)生長之前微血管密度就已增加。G蛋白耦聯(lián)的PGE 受體(1~ 4)在乳腺發(fā)育過程中表達, PGE受體(1、2、4)在腫瘤組織中上調(diào), PGE 刺激轉(zhuǎn)基因小鼠中乳腺癌細胞血管生成調(diào)節(jié)基因的表達, 血管生成調(diào)節(jié)基因的上調(diào)被吲哚美辛抑制。用吲哚美辛抑制前列腺素類合成能顯著減低微血管密度, 抑制腫瘤進展。這些結(jié)果表明, PGE是乳腺癌進展過程中血管生成的強誘導(dǎo)劑。
2.4 抑制機體免疫機體主要通過細胞免疫機制來發(fā)揮其抗腫瘤免疫效應(yīng)。白細胞介素(IL)-10 ,IL-12是細胞介導(dǎo)的腫瘤免疫的重要調(diào)節(jié)因子。COX-2抑制機體免疫反應(yīng)的機制可能是: 由COX-2催化產(chǎn)生的PGE2可抑制T細胞和B細胞的增殖,抑制自然殺傷細胞的細胞毒反應(yīng),PGE2可通過誘導(dǎo)IL-10的產(chǎn)生而抑制TNF、IL-12的生成,打破IL-
10、IL-12之間的平衡,從而使機體的免疫監(jiān)視能力下降,腫瘤細胞逃脫免疫監(jiān)視。Pockaj等[17] 研究顯示: 在乳腺癌病人中, COX-
2、PGE2高表達的, IL-12減少, IL-10增加, 樹突狀細胞表達協(xié)同刺激分子(B7、CD40)的能力以及吞噬遞呈抗原物質(zhì)的能力均下降。Kojima等[18]將淋巴細胞與高表達COX-2的人結(jié)腸癌細胞株CE-1共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)淋巴細胞的增生指數(shù)較對照組顯著降低, 選擇性COX-2抑制劑NS398可抑制這一作用,同時使PGE2 的濃度降低。因而, COX-2在結(jié)腸癌的過度表達可引起局部免疫抑制。
2.5 提高腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移 浸潤轉(zhuǎn)移是腫瘤細胞惡性的特征之一, 也是患者無法治愈的根本原因所在, 促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移的機制可能有以下幾種: ①產(chǎn)生或誘導(dǎo)產(chǎn)生降解細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶。周欣等[ 19 ]發(fā)現(xiàn),宮頸癌組織中COX-2與基質(zhì)金屬蛋白酶2的高表達呈正相關(guān)(P < 0.01),提示COX-2可能通過促進基質(zhì)金屬蛋白酶尤其是基質(zhì)金屬蛋白酶2表達的上調(diào),促進腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移。②降低細胞黏附分子E-cadherin 的水平,E-cadherin是一種浸潤抑制因子,其水平降低或缺失將有利于腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。在高表達COX-2的鱗狀上皮細胞癌中, 前列腺素H2大量生成并導(dǎo)致E-cadherin表達量顯著下降,細胞之間的相互作用明顯減弱[20]。③上調(diào)CD44的表達。在腫瘤細胞中,COX-2與CD44協(xié)同作用,通過PGE2激活前列腺素受體4介導(dǎo)CD44表達。Tsujii等[21]用舒林酸(sulindac,COX-2 抑制劑)引起人結(jié)腸癌細胞MMP-2(基質(zhì)金屬蛋白酶-2)和MMP-9 分泌的減少,表明COX-2可能控制腫瘤MMP的活性, 而MMP表達與腫瘤細胞對基底膜和間質(zhì)的浸潤、血管侵入轉(zhuǎn)移有關(guān);同時人結(jié)腸癌細胞用表達COX-2 病毒載體轉(zhuǎn)染后,其前列腺素產(chǎn)物和腫瘤細胞浸潤性增加, MMP-2的活性增加, MMP-l的mRNA 表達也增加。Singh等[22]在良性乳腺上皮細胞株和高轉(zhuǎn)移性的人乳腺細胞株中轉(zhuǎn)染COX-2基因,以裸鼠為動物模型做活體實驗, 結(jié)果顯示, 在活體實驗中,從骨組織轉(zhuǎn)移灶分離出來的人乳腺細胞株P(guān)GE2和白細胞介素8的水平顯著高于親本的人乳腺細胞株。經(jīng)COX-2抑制劑NS-398處理, 轉(zhuǎn)染COX-2的人乳腺細胞的白細胞介素8下降了30%。由于PGE2和白細胞介素8具有促進破骨細胞的溶骨作用, 而乳腺癌組織中COX-2過表達誘導(dǎo)白細胞介素8的產(chǎn)生,因而COX-2參與乳腺癌早期骨轉(zhuǎn)移。
2.6 影響細胞周期
Kundu等[23]研究發(fā)現(xiàn)由COX22 抑制劑引起的乳腺腫瘤細胞株生長抑制與細胞形態(tài)的改變相關(guān),細胞形態(tài)改變在撤藥后恢復(fù),而與對照組相比G0/ G1期細胞數(shù)明顯增加而S期明顯減少;研究發(fā)現(xiàn),結(jié)腸上皮細胞中持續(xù)表達COX時存在明顯的G1期延遲,而且cyclinD1(細胞周期蛋白D1)蛋白激酶、Rb1 激酶和細胞周期依賴激酶(CDK4)活性明顯下降,這樣通過阻礙細胞周期,阻止細胞凋亡,從而延長細胞生存期,增強對胞外基質(zhì)的黏附,而異常延長細胞生存期則促使一系列基因突變,促使腫瘤形成[24]。
2.7 參與前致癌物活化
COX-2 同時具有環(huán)氧化活性和過氧化活性,氧化酶的活性位點對底物的選擇性較高,而過氧化酶活性位點對底物的選擇性比較低,因而多環(huán)芳香烴類化合物可以作為過氧化酶底物被過氧化生成親電性的氧化物,。許多致癌物質(zhì)如多環(huán)芳烴類、黃曲霉素、氯化殺蟲劑芳香胺都能被COX激活成親電子性的氧化物。這些親電性的氧化物容易和DNA及蛋白質(zhì)結(jié)合,造成遺傳物質(zhì)的損傷[25]。DNA的損傷己經(jīng)證實是誘導(dǎo)腫瘤生成的一個重要原因。COX-2的大量表達對膜和線粒體的氧化損傷也是誘發(fā)腫瘤的重要因素。
2.8 誘導(dǎo)芳香化酶合成COX-2還通過上調(diào)芳香酶活性促進雌激素的合成而起致癌作用。COX-2主要產(chǎn)物PGE2通過增加胞內(nèi)環(huán)腺苷酸的水平促進芳香酶的合成。Oliveira等[26]分析47例乳癌病例后報道, COX-2與芳香酶在浸潤性導(dǎo)管癌、乳腺導(dǎo)管原位癌和正常上皮中的表達有高度關(guān)聯(lián), 顯示這兩種酶在乳腺癌的誘導(dǎo)中有重要作用。Salhab等[27]也證實了COX-2 調(diào)節(jié)芳香酶的活性。COX-2選擇性抑制劑輔助治療乳腺癌
3.1 COX-2選擇性抑制劑聯(lián)合化療郭貴龍等[28]研究結(jié)果提示,選擇性COX-2 抑制劑nimesulide能通過下調(diào)MDR1的表達水平,增加乳腺癌細胞株對化療的敏感性,為nimesulide聯(lián)合用于乳腺癌的化療提供了理論依據(jù)。COX-2的高表達與實性腫瘤的化療耐藥密切相關(guān), 研究表明[29]選擇性COX-2抑制劑nimesulide 能增強化療藥物對非小細胞肺癌細胞株的細胞毒作用。一項前瞻性研究表明塞來昔布(400 mg ,Bid)聯(lián)合應(yīng)用FEC 方案(氟尿嘧啶500 mg/ m2 ,表柔比星75 mg/ m2 ,環(huán)磷酰胺500 mg/ m2)3 個療程的新輔助治療與單用FEC 方案相比具有優(yōu)越性[30]。
3.2 COX-2選擇性抑制劑聯(lián)合放療牛國梁等[31]研究結(jié)果顯示,塞來昔布對人乳腺癌MDA-MB231細胞有明顯的放療增敏作用,塞來昔布聯(lián)合放療較單純照射準域劑量(Dq)、平均致死劑量(Do)、照射的存活分數(shù)(SF2)值,均降低;Dq 減小,說明細胞存活曲線肩區(qū)縮小,放射抗拒性降低;Do和SF2降低,說明放射抗拒性降低,使細胞亞致死損傷修復(fù)能力降低從而達到放療增敏的效果。了塞來昔布對人乳腺癌細胞株MDA-MB-231有顯著的放療增敏作用,其可能的機制是抑制COX-2表達,誘導(dǎo)細胞凋亡、調(diào)節(jié)細胞周期分布和抑制細胞血管生成因子生成。梁娜[32]等證明塞來昔布聯(lián)合放療能明顯抑制人乳腺癌MDA-MB-231 裸鼠移植瘤的生長,效果優(yōu)于單純藥物組及單純放療組。并且,放療與選擇性COX-2 抑制劑塞來昔布聯(lián)合應(yīng)用可以抑制乳腺癌裸鼠移植瘤模型的生長。
3.3 COX-2選擇性抑制劑聯(lián)合內(nèi)分泌治療
Pesenti等[33]研究發(fā)現(xiàn), 塞來昔布與依西美坦聯(lián)用, 對DMBA誘導(dǎo)的大鼠乳腺癌模型腫瘤生長有顯著協(xié)同抑制作用。因此, 陸續(xù)有COX-2抑制劑與AIs聯(lián)合用于乳腺癌預(yù)防、治療不同階段的研究。NCICCTG負責一項名為MA27的臨床輔助治療研究[34]。計劃入組6800名新診斷的絕經(jīng)后ER陽性乳腺癌病人, 隨機分成5年單用阿那曲唑組、5年阿那曲唑加用3年的塞來昔布組、5年單用依西美坦組和5年依西美坦加用3年塞來昔布共4組。相信隨著以上多中心大樣本臨床試驗的進行, 會給臨床提供更為充分的經(jīng)驗。COX-2與乳腺癌的預(yù)防
既然COX-2于腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),那么如何發(fā)現(xiàn)和利用COX-2抑制劑來防治乳腺癌就成為當今腫瘤學研究方面的熱點之一。Harris等[35]報道服用NSAID至少1年,每周至少3次的女性患乳腺癌的相對危險性降低了34 %。Abou-Issa等[36]對大鼠乳腺癌動物模型給予不同劑量的塞來昔布觀察其預(yù)防作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)塞來昔布在低劑量時就有抗腫瘤效應(yīng),并呈劑量依賴性,隨著劑量的增加,腫瘤的發(fā)生率、數(shù)目及體積均逐漸降低。這一結(jié)果提示選擇性COX-2抑制劑可用于高危人群的預(yù)防。NCIC CTG 發(fā)起另一項名為MPA3的隨機Ⅲ期臨床化學預(yù)防試驗。入組5100名絕經(jīng)后易患乳腺癌的高危人群, 隨機分為依西美坦單用或與塞來昔布合用、安慰劑組三組, 以期發(fā)現(xiàn)新的不限激素受體類型的化學預(yù)防策略[34]。5 展望
COX-2抑制劑自1999年12月23日獲美國FDA批準用于家族性腺瘤息肉病(FAP)的輔助治療。這是這類藥物首次用于腫瘤預(yù)防。由于COX-2與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展緊密相關(guān),應(yīng)用COX-2抑制劑聯(lián)合輔助治療乳腺癌也成為熱門課題。2002年美國癌癥協(xié)會(ASCO)大會首次提出COX-2作為乳腺癌治療和預(yù)防的新靶點。COX-2抑制劑用于家族多發(fā)性結(jié)腸腺瘤的治療已經(jīng)得到普遍認可,在散發(fā)性腺瘤和結(jié)直腸癌的治療正處于臨床試驗階段, 而COX-2抑制劑治療乳腺癌的研究尚以基礎(chǔ)階段為主, 通過調(diào)節(jié)COX-2來防治乳腺癌成為近年來國內(nèi)外腫瘤學研究的熱點之一。但在臨床上要有更廣泛的應(yīng)用,還有許多問題尚待解決。如 缺乏用于乳腺癌治療的臨床用藥資料和經(jīng)驗;如何開發(fā)出毒副作用小而又具有腫瘤防治效果的COX-2抑制劑;COX-2抑制劑對乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的抑制作用機制、作用途徑與其他藥物聯(lián)合應(yīng)用問題;以及COX-2抑制劑的量效關(guān)系、適應(yīng)人群、用藥時機及持續(xù)時間尚需進一步研究。相信隨著基礎(chǔ)和臨床研究的不斷深入, 選擇性COX-2 抑制劑這一非細胞毒性藥物干預(yù)療法將可能成為一種新型的腫瘤治療手段, 在乳腺癌的綜合防治中發(fā)揮其重要的作用,為乳腺癌的治療提供了良好的應(yīng)用前景。參考文獻
[1]Kis B, Snipes JA, Gaspar T, et al.Cloning of cyclooxygenase-1b(putative COX-3)in mouse [ J ].Inflamm Res, 2006, 55(7):2742278.[2] ZHU L, LOO WT, CHENG CW, et al.Possible predictive markers related to micro-metastasis in breast cancer patients[J].OncolRep, 2006, 15(5): 1217-23.[3] PARK K, HAN S, SHIN E, et al.Cox-2 expression on tissue microarray of breast cancer [J].Eur J Surg Oncol, 2006, 32(10):1093-1096.[4] Smakman N , Kranenburg O ,Vogten JM ,et al.Cyclooxygen-ase-2 Is a target of KRASD12, which facilitates the out-growth of murine C26 colorectal liver metastases [J].ClinCancer Res ,2005,11(1):41-48 [5]Lim JW, K im H, K im KH.Nuclear factor-kappaB regulates cyclooxygenase-2 expressioned cell prolife ration in human gastric cell[J].Lab Invest, 2001, 81(3): 349-360.[6]Williams CS ,Smalley W,DuBois RN.Aspirin use and potential mechanisms for colorectal cancer prevention[J ].J Clin Invest ,1997 ,100(6):1325737.[25]Stolina M,Shanna S ,Lin Y et al.Secific inhibition of cyclooxygenase-2restores antiturcar reactivity by altering the balance of IL-10 and II-12synthesis[J ].J Immunol ,2000 ,164(1):361.[26]Oliveira VM, Piato S, Silva MA.Correlat ion of cyclooxygenase-2 and aromatase immunohistochemical expression in invasive ductal carcinoma,ductal carcinoma in situ, and adjacent normal epithel ium[J].Breast Cancer ResTreat, 2006, 95(3): 235-241.[27]Sa lhabM, Singh-Range rG, Moke lb R, et al Cyc looxygenase-2 mRNA expression correlates with a rom a tase expression in hum an breast cancer[ J].Surg Onco ,l 2007, 96(5): 424-428 [28]郭貴龍, 李卓英, 等Nimesulide對乳腺癌細胞株化療敏感性的影響及機制研究[J] 中華腫瘤防治雜志,2006, 13(16): 1214-1218.[29]Hida T, Kozaki K, Muramatu H, et al.Cycl ooxygenase-2 inhibitor in duces apoptosis and en hance scytotoxcit y of various anticancer agents in non small cell lung cancer cell lines [J].Clin Cancer Res, 2000, 6(5): 2006-2011.[30]Chow LWC , Toi M.Prospective pilot study of the preoperativeuse of celecoxib(CEL EBREX)and FEC for the treatment of locally advanced breast cancer [ J ].B reast Cancer Res Treat ,2002 ,76 : 854.[31]牛國梁,王輝,等選擇性COX-2抑制劑塞來昔布對乳腺癌的放療增敏作用及其機制研究[J] 腫瘤學雜志,2011, 17(3): 172-176 [32]梁娜,張樹友,等COX-2抑制劑聯(lián)合放療對人乳腺癌裸鼠移植瘤作用的研究[J]山東醫(yī)藥,2011, 51(12): 33-35 [33]Pesenti E, Masferrer JL , Salle E, et al.Effect of exemestane and celecoxib alone or in combination on DMBA-induced mammary carcinoma in rats.Breast Cancer Res Treat,2001, 69(3)∶288 [34]Paul EG, et al.Breast cancer prevention : Clinical trials strategies involving aromatase inhibitors.J Steroid Biochem Mol Biol ,2003 , 86(3~5)∶487 [35]Harris RE ,Namboodiri KK, Farrar WB.Nonsteroidal anti-inflammatorydrugs and breast cancer[J].Epidemiology ,1996 ,7 :203.[36]Harris RE ,Alshafie GA ,Abou2Issa H ,et al.Chemoprevention of breastcancer in rats by celecoxib , a cyclooxygenase-2 inhibitor [J].CancerRes ,2000 ,60(8):2101.1
第三篇:勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系
人教版普通高中課程標準實驗教科書物理必修1第二章第3節(jié)
《勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系》教學設(shè)計
設(shè)計思想
結(jié)合新課程的理念,引導(dǎo)學生猜想,并應(yīng)用數(shù)學的極限思想,認識和理解速度與時間圖象下面四邊形的面積代表位移,并導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式,初步學會該公式在實際中的應(yīng)用。教材分析
高中物理引入極限思想的出發(fā)點就在于它是一種常用的科學思維方法,上一章教科書用極限思想介紹了瞬時速度和加速度。本節(jié)從勻速直線運動的位移與圖象中矩形面積的對應(yīng)關(guān)系出發(fā),猜想對于勻變速直線運動是否也有類似的關(guān)系?并通過思考與討論,從而介紹圖線下面四邊形的面積代表勻變速直線運動的位移,又一次應(yīng)用了極限思想。最后得到勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系。學情分析
高一學生經(jīng)過近一個月的高中物理的學習,對高中物理學習的方法有了一定的了解。通過前面有關(guān)瞬時速度和加速度的學習,學生對用極限思想來研究物理問題以及通過圖象來表達物理量間的變化規(guī)律也有了初步的認識,有了這個基礎(chǔ),本節(jié)內(nèi)容對學生來說是完全可以學好的。教學目標
一、知識與技能
1.知道勻速直線運動的位移與圖線中的面積對應(yīng)關(guān)系; 2.理解勻變速直線運動的圖象中的圖線與軸所夾的四邊形面積表示物體在這段時間內(nèi)運動的位移;
3.掌握勻變速直線運動的位移公式及其應(yīng)用。
二、過程與方法
1.通過極限方法的應(yīng)用,體驗微元法的特點和技巧,感悟數(shù)學方法在物理學中的應(yīng)用。
三、情感、態(tài)度與價值觀
1.通過猜想與推導(dǎo)位移公式,培養(yǎng)自己獨立思考能力,增強對物理學習的信心。2.體驗猜想和數(shù)學方法在物理學中的應(yīng)用,感受成功的快樂和方法的意義。
教學重點
位移與時間關(guān)系的推導(dǎo),以及位移公式的應(yīng)用。教學難點
運用極限思想,用速度圖象中圖線下面的四邊形面積代表位移,導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式。引入新課
上節(jié)課我們已經(jīng)學習了速度與時間的圖象,從圖象中我們可以看出物體在不同時刻對應(yīng)的速度大小。
提問:從圖象中我們除了可以看出物體在不同時刻對應(yīng)的速度大小,還能從圖象中獲得什么信息? 新課教學
一、勻速直線運動的位移
引導(dǎo):由勻速直線運動的位移公式以用速度圖象與時間軸之間的面積來表示。
結(jié)合速度圖象可知,勻速直線運動的位移可問題:對于勻變速直線運動是否也存在對應(yīng)類似關(guān)系呢?
二、勻變速直線運動的位移
仔細研究教材“思考與討論”欄目中用紙帶上各點瞬時速度估算小車位移的方法,不難看出,時間間隔點越小,對位移的估算就越精確。
分析:圖中傾斜直線CB表示一個做勻變速直線運動的速度圖線。為了求出物體在時間t內(nèi)的位移,我們把時間劃分許多小的時間間隔。設(shè)想物體在每個時間間隔,物體的速度跳躍性地突然變化。因此,它速度圖線由圖中的一些平行于時間軸的間斷線段組成(轉(zhuǎn)換思想,把勻變速直線運動轉(zhuǎn)換成若干個勻速直線運動)。由于勻速直線運動的位移可以用速度圖線與時間軸之間的面積來表示,因此上面設(shè)想的物體運動在時間t內(nèi)的位移,可用圖中的一個個小矩形面積之和(即階梯狀折線與時間軸之間的面積)來表示。如果時間的分割再細些,物體速度的躍變發(fā)生得更頻繁,它的速度圖象就更接近于物體的真實運動的圖象,階梯狀折線與時間軸之間的面積就更接近于傾斜直線CB與時間軸之間的面積。當時間間隔無限細分時,間斷的階梯線段就趨向于傾斜直線CB,階梯狀折線與時間軸之間的面積就趨向于傾斜直線CB與時間軸之間的面積。這樣,我們就得出結(jié)論:勻變速直線運動的位移也可以用速度圖象與時間軸之間的面積來表示。
問題:能否利用上述分析的結(jié)論,來推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系式? 教師引導(dǎo)、學生活動。最后寫出過程
把面積及各條線段換成所代表的物理量,上式變成:又
解得
上式表示勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系的公式,我們把它叫做位移公式。
也可以這樣去想:圖中梯形OABC的面積S也可以表示為矩形AOCD的面積S1和三角形CBD的面積S2之和,即,又,所以
把各線段用所表示的物理量代入,也可得勻變速直線運動的位移公式
幾點說明:
1.勻變速直線運動的位移公式反映了位移與初速度、加速度、時間的關(guān)系; 2.位移公式是一個矢量式; 3.一般選取的方向為正方向,位移、加速度的方向與
方向相同,取正值,反之,取負值;
4.該公式只適用于勻變速直線運動;
5.初速度、位移和加速度必須相對同一參考系。
教師指出:以上分析過程,實質(zhì)上體現(xiàn)了兩個研究物理問題的基本思想,一是應(yīng)用數(shù)學方法研究物理問題;二是把復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換為簡單問題,再去認識復(fù)雜的問題。
三、位移—時間圖象
問題:位移與時間的關(guān)系也是可以用圖象表示,這種圖象叫做位移—時間圖象,即圖象。運用數(shù)學中的二次函數(shù)的知識,你能畫出勻變速直線運動的四、例題分析 例題1:一輛汽車以速度是多少?
分析:我們研究的是汽車從開始加速到駛過
這個過程。以開始加速的位置為原點。由于汽車在加速行駛。整個的加速度行駛了,駛過了
。汽車開始加速度時的圖象嗎?
沿汽車前進的方向建立坐標軸。過程結(jié)束時汽車的位移加速度的方向與速度一致,也沿坐標軸的正方向,所以加速度取正號,即過程經(jīng)歷的時間是。
。汽車的運動是勻變速直線運動,待求的量是這個過程的初速度解 由可以解出
把已知數(shù)值代入
故汽車開始加速時的速度是例題2:一輛汽車以車過程的加速度大小是
。的初速度行駛,現(xiàn)因故剎車,并最終停止運動,已知汽車剎。則汽車從開始剎車經(jīng)過
所通過的距離是多少?
;分析:對勻減速直線運動,若取初速度方向為正方向,則加速度就是負方向即其次是汽車在內(nèi),是否一直在做勻減速直線運動,還需要進行判斷。
解 汽車停下所需要的時間是
說明時,汽車早以停止行駛,所以
內(nèi)的位移就是的位移,由位移公式得
故汽車從開始剎車經(jīng)過
所通過的距離是。
小結(jié):這節(jié)課我們通過數(shù)學的極限思想,研究了勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系,并得到勻變速直線運動的位移公式。這種極限思想,希望同學能很好的去理解,在以后的物理學習過程還會用到。對位移公式的應(yīng)用,一定要注意它是一個矢量式,以及公式中涉及到物理量必須相對同一參考系。
五、布置作業(yè)
課后“問題與練習”1、2、3。
教學反思:
第四篇:勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系
授課題目
2.2勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系
授課進度
共
課時、第1
課時
授課類型
新授課
教學目標
1.掌握勻變速直線運動的概念、運動規(guī)律及特點;
2.培養(yǎng)學生分析圖像和運用物理語言表達的能力。
3.培養(yǎng)學生用物理語言表達物理規(guī)律的意識,激發(fā)探索與創(chuàng)新欲望。
教學重點
1.理解勻變速直線運動v-t圖象的物理意義;
2.掌握勻變速直線運動中速度與時間的關(guān)系公式及應(yīng)用。
教學難點
1.勻變速直線運動v-t圖象的理解及應(yīng)用;
2.勻變速直線運動的速度-時間公式的理解及計算。
創(chuàng)意設(shè)計
1.運用希沃白板中的“課堂活動”板塊,增加課堂的趣味性,提高學生的參與度。
2.采用作業(yè)分層設(shè)計,關(guān)注學生的個別差異。
教學方法
引導(dǎo)、探究、討論
教學用具
希沃白板
備課教師
楊晶
教學過程
【新課引入】
1.思考與討論:說說以下兩圖所表示的運動是如何的?
2.回顧上節(jié)實驗:
在上節(jié)的實驗中,我們得出了小車在鉤碼牽引下的v-t圖象是一條傾斜的直線,它表示小車在做什么樣的運動?
思考:(1)小車的速度如何變化?
(2)你能求出小車的加速度嗎?
分析v-t圖像,根據(jù),嘗試得到加速度為一定值,進而歸納勻變速直線運動的定義。
【新課教學】
一、勻變速直線運動
1.定義:沿著一條直線,且加速度不變的運動,叫做勻變速直線運動。
2.特點:
(1)加速度a恒定不變,速度均勻變化。
(2)v-t圖象是一條傾斜的直線。
3.分類:
(1)勻加速直線運動:物體的速度隨時間均勻增加的勻變速直線運動。
(2)勻減速直線運動:物體的速度隨時間均勻減小的勻變速直線運動。
課堂活動(判斷正誤):
勻變速直線運動是
A.速度不斷隨時間變化的直線運動
B.速度的大小和方向恒定不變的直線運動
C.加速度隨時間均勻變化的直線運動
D.加速度的大小和方向恒定不變的直線運動
o
v
t
B
例1.請說出以下圖象所描述的運動的性質(zhì)(見ppt)。
除圖象外,還可以用公式表達物體運動的速度與時間的關(guān)系。
嘗試根據(jù)加速度的定義式推導(dǎo)速度與時間的關(guān)系式。
o
v
t
v0
t1
D
結(jié)合加速度的定義式,由學生推導(dǎo)得出。
二、速度與時間的關(guān)系式
講解公式:
1.各符號代表的物理量;
2.對公式的理解:加速度a在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)速度的變化量,at就是整個運動過程中速度的變化量,加上運動開始時物體的速度v0,就得到t時刻物體的速度v。
說明:
1.適用于勻變速直線運動。
2.公式的矢量性:注意各量正負(一般先取v0方向為正方向)。
3.式中各量統(tǒng)一單位(國際單位)。
討論兩種特殊情況:v0=0和a=0
例2.汽車以54km/h的速度勻速行駛,現(xiàn)以0.6m/s2的加速度加速,10s后速度達到多少?
運動示意圖
(由學生進行運算,教師講評。)
課堂小結(jié)
本課在上節(jié)課已經(jīng)得出v-t圖象的基礎(chǔ)上,利用圖象得出勻變速直線運動的特點,并進一步利用v-t圖象推導(dǎo)出勻變速直線運動的速度和時間的關(guān)系式,利用公式進行計算的時候,要注意公式的矢量性和統(tǒng)一單位。
布置作業(yè)
1.(全班完成)創(chuàng)新導(dǎo)學案第二節(jié)課堂任務(wù)1和2。
2.(選做)課本第35頁“說一說”。
課后反思
第五篇:位移與時間的關(guān)系教案
2.3勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系
一、教學目標 1.知識與技能:
(1)知道勻速直線運動的位移x=υt對應(yīng)著圖象中的矩形面積.(2)掌握勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系的公式,及其簡單應(yīng)用. 2.過程與方法:
(1)讓學生初步了解探究學習的方法.
(2)培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識-----函數(shù)圖象的能力.(3)培養(yǎng)學生運用已知結(jié)論正確類比推理的能力. 3.情感態(tài)度與價值觀:
(1)培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W分析問題的品質(zhì).
(2)從知識是相互關(guān)聯(lián)、相互補充的思想中,培養(yǎng)學生建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點.(3)培養(yǎng)學生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力.
二、教學重點、難點
1.教學重點及其教學策略: 重點:
(1)勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系的公式 及其應(yīng)用.(2)勻變速直線運動的位移與速度關(guān)系的公式 及其應(yīng)用. 教學策略:通過思考討論和實例分析來加深理解. 2.教學難點及其教學策略:
難點:應(yīng)用圖象推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式 .
教學策略:引導(dǎo)同學用極限思想循序漸進得出v-t圖線下面梯形的面積代表勻變速直線運動的位移.
三、設(shè)計思路
勻速直線運動的位移x=vt對應(yīng)著v-t圖像所包圍的矩形面積→啟發(fā)學生討論勻變速直線運動的位移與其v-t圖像有什么關(guān)系→先通過“思考與討論”欄目幫助學生建立極限思想→運用極限思想通過v-t圖像推導(dǎo)出位移公式→用例題1鞏固位移公式→通過例題2推導(dǎo)位移與速度關(guān)系式→用例題3鞏固位移公式、位移與速度關(guān)系式
四、教學用具 尺子
五、教學設(shè)計
引入新課:生活中物體的遠動非常常見,但他們的位移時間的關(guān)系是怎樣的呢?
上節(jié)課,同學們研究了速度與時間的關(guān)系,下面請大家拿出筆和紙畫出勻速直線運動和初速度不為零的勻加速直線運動的υ-t圖象。
設(shè)問:能否用勻速直線運動的υ-t圖象求物體在時間t內(nèi)的位移? 學生回答:能
根據(jù)勻速直線運動的位移公式x=υt中υ和t與υ-t圖象中的縱、橫坐標有對應(yīng)關(guān)系。學生回答不準確,教師補充、修正。(物體的位移對應(yīng)著υ-t圖像下面的面積)下面我們就用υ-t圖象來研究位移和時間的關(guān)系。講授新課:
一、勻速直線運動的位移
勻速直線運動是我們研究的最簡單的一種運動,它的隨度隨時間保持不變。我們接下來從兩個方面來討論一下它的位移: 1.公式:x=v·t 2.圖像:
得出:S陰影 =x 設(shè)問:對于勻變速直線運動,它的位移該如何求解呢?(學生看思考與討論,教師在黑板上將紙帶畫出)
引導(dǎo)學生思考討論。(位移的累加法)
二、勻變速直線運動的位移
運用上述思想,我們通過υ-t圖象,研究勻變速直線運動的物體,在時間t內(nèi)發(fā)生的位移x.
以初速度為υ0的勻加速直線運動為例:利用學生畫出的初速度為υ0的勻加速直線運動的υ-t圖象求時間t內(nèi)的位移x.提問1:將時間t分成5小段運用υ-t圖象(乙),求x. 提問2:將時間t分成10小段運用υ-t圖象(丙),求x. 提問3:將時間t分得非常細(?。?,情況又怎樣?(1)當分割為有限段,S小矩形和≈x(2)當t→0,S小矩形和=x 得出公式:x=v0t+1/2at2
三、例題解析
[例題1].某物體以10m/s勻減速速運動,加速度大小為2 m/s2,求10s后物體的位移
(減速運動時注意加速度的方向)[例題2]一輛汽車以1m/s2的加速度加速行駛了12s,駛過了180m如圖所示。汽車開始加速時的速度是多少?(公式的推導(dǎo))
[例題4]一架載滿乘客的客機由于某種原因緊急著陸,著陸時的加速度大小為6.0m/s2,著陸前的速度為60m/s,問飛機著陸后12s內(nèi)滑行的距離為多大?(從各種解題方法中引導(dǎo)學生分析運動的實際性。)[例題3]射擊時,火藥在槍筒中燃燒。燃氣膨脹,推動彈頭加速運動。我們把子彈在槍筒中的運動看做勻加速直線運動,假設(shè)子彈的加速度是a=5×105m/s2,槍筒長x=0.64m,計算子彈射出槍口時的速度。請同學們推導(dǎo)這一關(guān)系式。
六、板書
第三節(jié) 勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系
一、勻速直線運動的位移 1.位移公式:x=vt
2.位移公式:x=v0t+1/2at2 初速度為0時:x= 1/2at2
七、本課小結(jié)
1.通過v-t圖象運用極限的思想這一科學思維方法來推導(dǎo)勻變直線運動的位移公式。2.通過實例探究出勻變速直線運動的一個重要推論――位移與速度的關(guān)系式。
八、布置作業(yè)
1.請學生課后探討課本第42頁,“做一做”中的思考題。2.課本第44頁,問題與練習中的第1、2、3、4、5題。
九、課后反思
1.由這節(jié)課開始,有較多的公式運算,要根據(jù)學生的情況,要求他們應(yīng)用代數(shù)的方法求解未知量。一開始養(yǎng)成好習慣,對以后的學習很有好處。計算的題目不可過于繁瑣,并應(yīng)著重分析其物理意義,防止將公式變來換去而忽略了物理意義。
2.由于學生剛接觸勻變速直線運動規(guī)律,在講解、選用習題時過程不要太復(fù)雜。要先讓學生做一些簡單的練習以熟悉公式,理解公式的物理意義。