分子生物學概述大全11篇

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篇（1）

Molecular Biology Course in Biotechnology

ZHANG Tiejun， CHEN Xinmei， OUYANG Yongchang*

（School of Life Science， Guangzhou Medical University， Guangzhou， Guangdong 511436）

Abstract Molecular biology is an important basic course for students majoring in biotechnology. Due to update the theory of molecular biology knowledge quickly， the development of experimental technology， fast， and the content is more abstract， from the rational use of teaching methods， to promote discussion， to carry out small class teaching， the use of cyber source， enhance the ability of autonomous learning， establish evaluation system， and optimize the experimental teaching system and other aspects of teaching reform， in order to improve the specialty of biological technology molecular biology teaching effect， cultivate unity of knowledge， ability and quality， application of compound bio technology professionals.

Keywords biotechnology； molecular biology； teaching reform

生物技術專業培養具備生命科學的基本理論和較系統的生物技術的基本理論、基本知識、基本技能，具有良好科學素養及創業精神，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在科研機構、高等學院和相關企業等單位中從事科學研究、教學、管理及商業服務的高級專門人才。

分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質及其規律的的科學，主要研究核酸、蛋白質等生物大分子的形態、結構特征及其重要性、規律性和相互關系的科學，是21世紀最具活力的生命科學之一。[1]目前，分子生物學是生物技術專業學生一門重要的專業必修課。因此，確定合理、科學的教學改革方案，優化、重組教學內容，精心設計教學方法和教學手段，對保證生物技術專業分子生物學課程教學質量具有重要意義。[2]

1 分子生物學教學現狀

（1）分子生物學是生物技術專業的一門主要課程，教學單位往往會根據教師上課需求以及市場需求來選擇教材，然而，卻有可能忽略了對學生的接受能力以及理解程度的考慮。部分分子生物學教材內容高深莫測、專業詞匯多且與實際聯系不夠緊密，造成學生在學習過程中困難重重，嚴重降低了學生對該學科學習的積極性。

（2）教學條件限制。在分子生物學課堂中，使用多媒體設備等教學手段對提高學生的學習積極性以及學習效果有明顯的促進作用。然而，部分教學單位由于教育資源分布不均勻，難以利用先進的教學手段。

（3）分子生物學課程所涉及的知識?c以及生物學過程，大多數是看不見摸不著的微觀世界，學生在學習的過程中難以直觀感受。

（4）理論知識更新快，實驗技術發展快。分子生物學作為生命科學的前沿學科，其發展日新月異，這也對教學提出了更高的要求。授課老師需及時接納最新知識，充分備課。

2 分子生物學教學改革的主要措施

2.1 PBL教學法的合理運用

PBL（problem-based learning，問題式學習）教學法于1969 年由美國Barrows教授創立，并引入高等教育，很快在高校中廣泛應用。是一種以問題為導向，以學生為中心的教學方法。其主要流程是：老師提出問題，學生作為主體進行分組討論，學生解決問題。[3]在PBL教學過程中，學生是主體，老師則主要起到輔導的作用。分子生物學課程內容復雜，用傳統的教學方式不易調動學生的學習積極性，而且課堂效率不高。在課堂中適當引入PBL教學法，可改善教師唱獨角戲，學生被動接受的狀況。

在進行PBL教學前的備課過程中，任課老師應查閱大量的文獻，充分考慮在討論案例過程中可能出現的問題，內容涉及分子生物學以及其他學科如生物化學、細胞生物學等。在課堂上，教師應寓教于樂，充分調動學生積極性，控制好課堂節奏，同時應根據教學大綱的安排，強調學習過程中應掌握的知識要點。[4]

在分子生物學的教學過程中，PBL教學可分為四個階段：（1）提出問題。開展PBL教學的時間不宜在課程開始的階段，而應在課程中后期，學生具有一定的分子生物學基礎后再開展。PBL教學討論的主要題目應該是分子生物學教學過程中的重點或者難點，并且結合生活實際的討論內容。教師在這個過程中是組織者的身份。（2）人員組成。為調動學生參與的積極性，同時考慮到團隊的高效性，將每個班級分成4～6組，每組包括4～6 名同學。分組結束后，要求各組成員選拔出該組的組長并選定擬解決的問題，然后進行人員的分工，明確每個成員應完成的內容和時間節點。老師負責全程把控，掌握教學的整體節奏與進展，及時了解各組的情況，包括進程、主要觀點、存在問題、后續進展等。鼓勵各組結合自己的研究、思考提出自己的想法。對成效較好的小組，給予肯定和表揚；對存在問題較多或進展較慢的小組有針對性的指導，幫助小組找到解決問題的核心路徑。（3）成果展示。學生展示自己的研究成果，并開展充分討論。主講老師在學生討論完畢后，對學生的成果、討論的主題、各組的亮點、學生關注點較集中或爭議較大的問題、學生未掌握到的知識點、研究時未關注的部分、下一步學習或研究中需要改進的研究方法進行總結、歸納，并提出改進意見。[5]（4）考核評分。考核評分是對PBL學生成果的集中體現，評分體系主要包括三部分：一是課件制作，占比30%，評價標準主要是內容正確、重點突出、課件美觀、清晰易懂，能綜合運用圖片、音頻、視頻、動畫等表達自己的觀點；二是課件展示，占比40%，準備充分、邏輯正確、條理分明、落落大分，能清晰的闡述自己的研究成果、觀點等；三是課堂討論：占比30%，主動思考，積極參與，能夠拋出富有啟發意義的論點，回答問題時中肯全面。

2.2 提倡分組討論，開展小班教學

在討論課開始前2周，老師將要討論的內容告知學生。以小組為單位進行學習，各小組成員間可以進行分工協作，分頭尋找資料、討論并匯總；課堂上以小組形式提出問題，介紹小組觀點、結論，老師也會對該小組的匯報進行點評；課后以小組為單位進行復習，增強學習效果。小組學習活動的意義既體現個人的價值和責任，更強調成員間彼此賦予信心和力量，通過體驗團隊的智慧和協作，培養了學生間可貴的團隊合作精神。

分子生物學的課堂提倡小班教學。一方面，可以增加師生間互動的頻率。由于分子生物學課程所涉及的知識點以及生物學過程，大多數是看不見摸不著的微觀世界，學生在學習的過程中難以直觀感受，這就增加了學生學習該課程的難度。小班教學有助于老師關注每一個學生對相關知識的把握；另一方面，小班教學易于實施多種教學形式，靈活掌握教學要求和進度，便于及時調整教學內容。

2.3 利用網絡資源，提升自主學習能力

自主學習強調的學生作為知識的主動構造者自己進行學習的意愿和能力，反映了教學向個性化、創新化、自主化、多元化過渡的趨勢。分子生物學作為前沿科學，信息量大、更新快，要積極利用互聯網信息資源，提升學生學習和借鑒優秀研究成果、自主學習的能力。教師要由照著教材講變成開放式、啟發式教學，最大限度調動學生學習的積極性、思考的主動性、課堂的參與性。鼓勵學生自主學習，主動去學習和研究當前科研的最前沿知識，在研究的過程中敢于提出自己不同的看法，培養學生探索創新精神。[6]讓學生由被動受教變成自主學習，主動參與到課堂學習中，形成教學工作“教”與“學”相輔相成、相互促進。教師要積極拓展教學內容的外延，主動介紹國內外優秀的生物網站、資源庫、期刊、論壇等，鼓勵學生積極開展課外閱讀，豐富學科專業知識、前沿信息、專業詞匯等知識，激發學生探索新知識的熱情，也不斷培養學生自主學習、發現問題、解決問題的能力。[7]

2.4 建立形成性評價體系

“形成性評價”的概念是由斯克里文 1967 年所著《評價方法論》 中首先提出來的，與傳統的“終結性評價”不同，它是對學生的學習過程進行的評價，旨在確認學生的潛力，改進和發展學生的學習。因此，形成性評價方式更能體現出學生的學習效果。[8]分子生物學課程的目的在于培養學生形成良好的分子生物學學習習慣和實驗習慣，提高他們的科學素養和創新能力。期中或期末考試不能全面真實地反映出學生的真實學習情況，采取形成性評價的方式顯得更加科學和必要。具體如下：一是平時成績，占課程總成績60%，包括課堂考勤，占總成績5%、課堂作業，占總成績10%、課堂提問，占總成績5%、PBL討論會，占總成績10%、實驗考評，占總成績30%。二是期末考試，占課程總成績40%。由于形成性評價是強調過程的評價方式，引導學生重視平時的學習情況，大大減少了學生考前突擊的可能，也更能真實地反映出學生的真實水平。

2.5 優化實驗教學體系

分子生物學實驗技術是生物技術專業學生必須掌握的重要基本技能之一。其研究方法及策略已被廣泛應用于生命科學的研究當中。[9]通過對學生實驗技能的培養，一方面有利于將理論教學與實踐教學相結合，豐富教學內容，提升教學的實踐性、實用性、綜合性，便于學生理解和掌握；另一方面，在提升學生綜合素質、學習興趣、創新能力、思考能力等方面也有十分重要的作用。[10]因此，增加分子生物學實驗學時數，開展綜合實驗也是課程改進的一個重要方向。在實驗教學中，教師要結合分子生物學快速發展的特點，選取與教學內容相適應的操作性、設計性實驗，并做好不同實驗之間的關聯與銜接，建立實驗的邏輯體系。一是分組分工，輔助實驗老師提前做好實驗準備工，并提前觀察、發現問題及時記錄。二是教師針對前期準備工作中發現的問題有針對性的闡述，并對實驗流程、操作方法、各環節中注意事?進行講解與演示，指導學生開展實驗。三是講解與演示結束后，學生動手實驗，教師應注意注意觀察過程和細節，對共性問題，要及時統一糾正，對個別同學的個性問題，要個別指導。既確保操作的準確性、嚴謹性，也要保證實驗質量，通過實驗檢驗教學情況。

3 結語

篇（2）

關鍵詞： 雙語教學；教學改革

Key words： bilingual teaching；teaching reform

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0257-02

0 引言

21世紀是生命科學的世紀，分子生物學技術為人類探索生命奧秘提供了強有力的工具，大量新理論、新技術不斷涌現，推動分子生物學蓬勃發展。同時，分子生物學技術越來越多地在臨床檢驗診斷中推廣應用，形成了檢驗專業新興的課程《分子生物學檢驗技術》。基于分子生物學檢驗技術發展迅速，為了能時時關注課程發展的最新動向，跟蹤學習國外最新知識和技術，院校自2009年起實施了一系列靈活多樣，方便實用的雙語教學方法，現就開展該門課程雙語教學的必要性、教學改革實踐及成效進行簡要論述。

1 《分子生物學檢驗技術》雙語教學的必要性和重要性

1.1 是適應專業發展的需要 隨著經濟全球化以及科技革命的日益發展，我國檢驗人才市場對具備雙語能力的國際化醫學檢驗高級人才的需求不斷增長。國家教育部提出要求高校本科教育的專業外語教學，力爭3年內達到所開課程的5～10%，并引進原版教材和提高師資水平。這個要求對醫學檢驗專業顯得尤為迫切，因為檢驗醫學是目前臨床醫學中發展最迅速的學科，新技術的出現與應用幾乎是與全球同步[1]。而目前我國需要從國外進口大量儀器設備、試劑等，這就需要檢驗專業學生具備一定的專業英語水平，可以對生活中所遇見的英文“一眼看穿”。

1.2 是提高師生英語水平的需要 語言不僅是工具，也是武器。為了適應未來社會日益激烈的競爭，為了在中外交流中占據主動權，精通、熟悉一兩門外語已成為必須。而在醫學領域，英語以其國際通用性、使用廣泛性而備受矚目。因此專業教師及學生要想在學科發展中取得更大的成績，就必須熟練掌握一定的醫學專業英語。高校外語教學大綱中規定“專業應用是大學英語教學的一個重要組成部分，是促進學生完成從學習到實際應用的有效途徑”[2]。為貫徹執行這一要求，《分子生物學檢驗技術》在教學過程中加強了英語教學與專業知識的結合，這一舉措既提高了學生專業英語的學習效率，使學生的專業英語詞匯量得到強化和擴大；同時可提高教師的外語水平、教學水平，促進教師與國外學者交流合作，把握學科發展的方向與動態。

1.3 為其他檢驗課程的雙語教學奠定基礎 分子生物學技術的迅速發展，極大地推動了醫學檢驗的快速進步。分子生物學技術在醫學實驗室的應用日益廣泛和深入，迫切需要學生在熟練掌握醫學檢驗傳統理論和基本技術之外，必須學習分子生物學的重要技術及其應用，為今后進入臨床實驗室或進一步的研究和發展打好基礎。而生物學（主要是分子生物學）歷來是教育部提倡雙語教學的重點課程，這一要求使得《分子生物學檢驗技術》無可爭議地成為推動整個檢驗專業課程改革的先鋒力量。

2 分子生物學檢驗技術雙語教學改革及成效

2.1 雙語教學實施方法 雙語教學（Bilingual teaching）是指應用英語或雙語進行授課，以提高學生英語學習能力和應用能力。在教學實踐過程中，由于教師教學習慣不同，章節內容難易各異，我們主要采用以下三種不同的授課模式：一是滲透型，即在正常的課程教學中適當穿插使用英語；二是穿插型，即交替使用中英文兩種語言，或以中文為主；三是示范型，即在某一章節授課過程中，大部分時間是用中文教學，選擇一定的內容，用一定的時間用純英語進行教學。另外，在進行章節小結時，用英文板書進行講解。平時作業和考試含有一定的英語內容，課堂內師生應有一定的英語交流和討論。

傳統制作的中文課件、講義內容陳舊、固定，文字干澀、枯燥，讓學生“望而生畏，畏而生厭”。隨著網絡技術的發展成熟，對外交流的日趨密切，師生可通過查閱相關外文資料或與國外專家進行學術交流及時獲得新知識及相關學習資料，將原汁原味的英文資料引入課堂，拓展學生的國際視角，啟發學生的思維，使“靜態、平淡”的理論知識變成“動態、生動”的聲、光、影像，學習效果會得到明顯提高。

2.2 教學效果的調查分析 為更好地了解本課程雙語教學情況，加強對雙語教學的理論研討和實踐總結，推進課程雙語教學工作，方法：隨機抽取我校2008級、2009級醫學檢驗學生各80名，遵循自愿的原則進行匿名答卷，學生利用課間答卷。統一發放調查問卷160份，收回157份，有效問卷157份，回收率98%，其中有個別選項漏選。

據調查2008級和2009級一半以上的學生均認同檢驗本科生開展雙語教學是非常必要的，對雙語教學存在興趣，其醫學英語水平有較大提高。但是由于分子生物學檢驗技術許多重點、難點內容本身存在理解的困難，加上英語釋義，勢必影響學生對課程知識的理解和掌握。因此絕大多數同學還不能完全適應專業課的英語學習，認為雙語教學的形式增加了學習專業課程的難度，僅僅20%左右的學生認為無影響。這些數據較其他同等院校有明顯差距，反映出我校目前開展的雙語教學存在有一些問題和不足。

目前，在我院檢驗本科生中實施分子生物學檢驗技術雙語教學教育尚屬試驗性階段，也就不難理解統計數據顯示，學生對教師授課的滿意度較低。但我們也欣喜地看到，隨著教師帶教經驗的積累，2009級學生對教師授課的滿意度已有較大幅度的提升。

3 雙語教學存在的問題及對策

3.1 師資力量薄弱 高等院校是培養人才的主陣地，而人才培養的質量，歸根結底取決于師資隊伍建設的狀況。在《分子生物學檢驗技術》雙語教學過程中，師資力量薄弱已成為限制課程發展的瓶頸。許多教師的英語口語表達不夠標準，很難與學生進行溝通交流，無法將課程內容完全用英語表達，最終影響到教學目標的實現和教學任務的有效完成。為此，我們特別注重師資隊伍的建設，將師資隊伍的建設視為課程建設的第一要素。我們在師資隊伍的建設上重點落實了六字方針――“派出去，引進來”。自院校升本以來，學校日益提高對英語教學的投入力度，開設了教師口語短期、長期培訓班，幫助教師提高英語水平。今年更是各系部均有外籍教師公益支教，既讓大學生們感受到了原汁原味的外語專業課程，又能提供給教師一個互相學習的寶貴機會。

3.2 課時量不足 由于學生沒有前期專業英語的詞匯積累，使得課堂中教師需花費較多時間解釋相關詞匯、句義，無形中講解課程重點、難度部分的時間相應縮短，加上本課程教學內容比較抽象難懂，所以學生普遍認為雙語教學增加了課程難度。對于這一現象，解決的方法主要有二：一是嘗試增加課時量，可以讓教師在完成同等講授內容的情況下，合理分配課時，不用趕課；二是嘗試在實驗課也使用外語教學，由于實驗講授內容少，學生容易理解。而且實驗課上課人數少，師生互動頻繁，專業詞匯重復率高，教學效果較好。

3.3 學生英語水平薄弱 由于缺乏一定的語言環境，外語教學中常常出現“啞巴英語”和“聾子英語”，盡管許多學生已獲得“英語四級”，甚至“六級”水平，但她們實際運用外語的能力仍然較差。這對于開展雙語教學造成一定的困難。但是，從統計資料顯示，學生從內心里接受雙語教學，樂于嘗試新的教學模式，所以，學生的配合度較高。

4 總結

為了適應社會發展的需要，為了加強國際、國內的交流與合作，為了提高醫學生的專業素質，在專業課程中實施英漢雙語教學勢在必行。同時我們也看到，雙語教學任重而道遠，不可能一蹴而就。因此教育工作者需要以平和之心去看待教學工作中的問題與失誤。不同高校的具體情況不同，受師資，生源等主、客觀因素的限制，就需要結合實際情況采取各具特色的方法與手段，才能切實幫助學生們克服語言障礙，培養具有高水平外語交流能力和實際應用能力的專業人才，才能使《分子生物學檢驗技術》課程建設更上一層樓。

參考文獻：

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中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0037-03

21世紀以來，隨著人類基因組計劃的完成，醫學分子生物學作為分子生物學的重要分支得以迅猛發展，其理論與技術早已廣泛滲透到生命科學的各領域，同時也成為橫跨基礎醫學與臨床醫學的橋梁課程。我校于2003年為醫學本科生開設了醫學分子生物學理論課的教學，實驗課的教學由于經費、場地、儀器等因素的限制，僅針對檢驗專業學生開設，其教學任務由醫學基礎研究中心醫學分子生物學實驗室承擔。通過多年的教學實踐和摸索，我們在現有的條件和辦學特色定位下及實驗教學基礎上，針對檢驗專業本科生教育的特點，于2011年起，我們對醫學分子生物學實驗課教學改革進行了初步探索，以期促進本學科實驗教學工作的發展，達到提高教學質量和培養學生綜合實踐能力的目的。

1 醫學分子生物學實驗教學的重要性

醫學分子生物學主要致力于闡明生物大分子結構、功能、調控機制以及人體各種生理和病理狀態的分子機制[1]。這些內容十分抽象而無直觀的實體，其中所涉及到的生理、生化過程，學生僅從書面上是無法進行形象化的觀察和認知。因此，作為一門實踐性和應用性很強的學科，實驗教學在醫學分子生物學整個教學過程中占有重要地位。通過實驗課的學習，不僅能驗證課堂上所學到的理論基礎，增強學生對知識的理解和掌控能力，而且能夠激發學生的學習興趣，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的實際能力。

2 對醫科生全面推行醫學分子生物學實驗課教學的改革勢在必行

醫學分子生物學是生命科學發展中最重要的前沿學科之一，其發展依賴于反復的實驗驗證，故具有實驗性強的特點，分子生物學實驗技術正深刻地影響著醫學的各個分支領域。因此，對省屬醫學院校各專業的本科生來說，掌握分子生物學技術的基礎理論和基本的實驗方法非常重要。提高學生的動手能力、培養應用型人才，對廣大醫科本科學生、研究生和青年教師而言顯得越來越重要。培養應用型人才成為目前教育教學改革的趨勢[2]。因此，實驗課的教學內容應該更加結合臨床實際，除了基本的分子生物學技術，注重增加醫學應用和前沿的內容。

特別是從2012年起，國家對大學本科教育經費的投入大幅度增加，體現了國家對高等教育的高度重視。大幅度提高對教育的投入，對于醫學生來說，主要體現在對教學成本高的實驗課教學的重視和投入，理論課教學的成本畢竟相對較低。因此，對醫學院校本科生進行醫學分子生物學實驗課教學改革，加強分子醫學教學，全面推行醫學分子生物學實驗課教學改革的時機成熟、勢在必行。

3 我校醫學分子生物學實驗教學中存在的問題

瀘州醫學院是培養醫學本科生最大的省屬地方醫學院校之一。學校現有17個二級院系，在校全日制本專科學生、研究生、留學生15000余人（http：///html/xygk/xyjj/）。醫學基礎研究中心成立于1999年，通過十多年的發展，目前擁有多名高學歷、高職稱的專職教師、實驗技術人員及先進的實驗儀器和設備，建立了“醫學分子生物學”省高校重點實驗室，“腫瘤表觀遺傳學”省高校重點實驗室和“表觀遺傳與腫瘤”省醫學重點實驗室，形成了分子生物學、細胞生物學、腫瘤生物學、實驗動物模型、形態學等研究平臺，可開展蛋白質組學、基因組學與個體化醫藥、表觀遺傳學等方面多學科交叉的科學研究工作，是我校一個重要的開放性實驗中心，為醫學分子生物學實驗教學提供了強大的師資隊伍力量和科研技術支持，但在實驗教學過程中仍存在諸多問題。

首先，實驗教學課時不足。眾所周知，醫學院校學生由于專業的特殊性所學課程繁多，各門課程的課時非常有限，就我校檢驗專業本科生而言，醫學分子生物學理論教學36學時，實驗教學18學時，理論與實驗的比例為2∶1。由于課時安排不充分，許多實驗項目無法開展，導致學生與許多醫學分子生物學的經典實驗失之交臂。而教師為了完成教學任務，被迫加快教學進度，甚至為了節約時間，提前準備好實驗所用試劑，學生沒有親自動手的機會，無法真正達到實驗教學的效果。

其次，實驗教學經費緊張。醫學分子生物學實驗項目多，所涉及的知識面廣泛，許多儀器和試劑都十分昂貴，需要大量的資金投入[3]。本中心作為全院重要的科研平臺和人才培養基地，擁有許多先進的儀器和設備，如基因擴增儀、各種電泳系統、各種離心機、凝膠成像系統、流式細胞儀等，但數量有限僅用于日常科研工作的開展，無法完全滿足實驗教學的需求，使得學生只能減少分組，不僅動手機會減少，而且實驗內容選擇也受到限制。

最后，傳統的教學模式影響了教學質量。長期以來，醫學分子生物學實驗教學模式都遵循著一個基本流程進行：教師簡單講解實驗目的和原理，學生按照實驗操作步驟進行實驗，學生觀察結果寫實驗報告。并且在實驗過程中，教師會提前將實驗結果告知學生，學生只需要驗證結果是否相符，完全沒有獨立思考的時間和空間，成了被動的接受者，時間一長，學生失去了學習的熱情，嚴重影響了教學質量。

4 檢驗醫學專業的醫學分子生物學實驗教學改革探索

實驗教學的設計思想是通過有限數目的實驗，加上實驗原理與方法導論的講授，使學生從實驗技能和實驗理論上能全面掌握醫學分子生物學的整體實驗體系、基本技術和方法。通過實驗教學改革，特別是設計性、探索性和綜合性實驗的開展，一方面加深了對理論知識的理解和掌握；另一方面培養了學生的動手能力，獨立分析問題和解決問題的能力，以及創造性思維的能力，從而為今后從事富于創造性的實際工作奠定良好的基礎[4～5]。

（1）實驗教材改革。

盡管實驗教學學時有限，開展的實驗項目較少，但為了讓學生能全面了解醫學分子生物學這門學科所涉及的各方面知識，本中心組織了一批有經驗的教師和實驗技術人員共同編寫了可供醫學本科生和研究生使用的《精編醫學分子生物學實驗指導》[2]，全書共分五章四十余個具體的實驗操作。按照實驗目的、原理、儀器材料、步驟及注意事項等結構介紹每一項實驗技術。其內容大致分為五部分，包括基本分子生物學實驗技術、基因操作技術、基因診斷技術、表觀遺傳學和蛋白質分析技術、細胞培養與分析技術。該教材不僅保留了一些經典的實驗內容，如質粒DNA的提取，大腸桿菌感受態細胞的制備等外，新增了關于臨床基因診斷以及形態學與功能學的實驗內容。在具體實驗教學過程中，我們可以根據不同專業，不同層次靈活教學。該實驗指導既有原理又有實驗結果，圖文并茂、簡潔精煉。同時附有醫學分子生物學實驗課程簡介和醫學分子生物學教學大綱。這樣，我們保證了實驗課教學內容的知識性、系統性和權威性。

（2）教學內容改革。

由于教學學時和實驗條件的限制，原有的教學內容僅開展了三個實驗項目，分別為動物外周血全血DNA的提取實驗、瓊脂糖凝膠電泳實驗和血清蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳實驗。這些實驗雖然是醫學分子生物學基礎及經典的實驗技術，重要性很強，但是它們之間相對獨立，關聯度不夠，缺乏實驗的連貫性和綜合性，且與臨床聯系不大，學生興趣缺乏。為了節約教學成本，實驗準備均由教師提前完成，學生只需提取樣品，最后電泳上樣，觀察實驗結果，完成實驗報告。因此，學生根本沒有充分的時間對整個實驗進行思考和探索，可能實驗做完，他們完全沒有理解這些實驗的目的和意義，只是照搬照抄，應敷了事，完全違背了設置實驗課的初衷，沒有達到鍛煉學生獨立思考，獨立操作的目的。

針對這些問題，為了培養學生的學習興趣，提高學生的動手能力和創新性思維，根據醫學檢驗專業的特點，我們創新性地重新設計了一個綜合性實驗――DNA指紋分析[2，6～8]（見圖1），包括人外周血DNA的提取、分光光度法（Nanodrop法）測定DNA的濃度和純度、以所提取的DNA為模板進行PCR擴增D1S80短串聯重復序列、瓊脂糖凝膠及聚苯稀酰胺凝膠電泳、DNA染色（EB染色和銀染）、凝膠成像系統下觀察結果和照相，最后進行分析[2]。

同時將學生分為4人一組，每4個組為一個班，每個班由兩位教師負責。學生之間相互抽取血樣進行DNA的提取，所有實驗步驟均由學生獨立操作完成，教師只是從旁協助和指導，盡量爭取每位學生都有動手的機會。這樣改革的優點在于，我們將研究對象由模式動物轉化為人類自己，從核酸技術以及基因工程技術兩條主線展開，并且選用了基因診斷中的一個重要內容―DNA指紋分析這個能引發學生興趣的內容，使得整個實驗過程更加貼近臨床實踐，更能促進學生的積極性和參與度。而且實驗具有連續性和系統性，使學生對實驗內容有了更深刻的認識，提高了學生的動手能力，鞏固了課堂教學所學的理論知識。

（3）教學方式改革。

我們摒棄了傳統的教學方式，不再是單一的教師講，學生聽的模式，而是結合PBL法、充分利用現代教學手段，巧妙運用計算機多媒體作為實驗教學的輔助工具，合理利用多媒體系統的音頻和視頻信息，在實驗課里將一些未開展的實驗項目自然生動的展現在學生面前，方便了學生學習，提高了學生的學習興趣，為學生今后的畢業實習及工作奠定良好的基礎。同時教師帶習學生數量相對減少，有更多時間與學生進行面對面交流和溝通，啟發學生發現問題、分析和解決問題，使學生由被動的接受者轉變為主動參與者，培養學生的科研思維和創新能力。

（4）教學效果反饋。

為了了解實驗教學改革的效果，我們對參與實驗的同學進行了問卷調查（見表1）。調查表的內容主要涉及實驗開設是否具有創新性，是否能提高學生的學習興趣和動手能力，對學生今后的工作是否有幫助等等。調查結果顯示，實驗教學改革后，學生對醫學分子生物學這門課程有了更深的認識和理解，而且學習積極性明顯增加，對知識掌握更加具有完整性和系統性，達到了培養學生科研素質和創新思維、提高動手能力的目的。

5 結語

總之，經過醫學分子生物學實驗教學的改革，其實驗內容將理論基礎與臨床實踐完整地結合在一起，學生普遍反映教學效果良好，學習積極性明顯提高，實驗操作能力顯著增強。通過醫學分子生物學實驗教學激發了學生的潛在能力，培養了學生的創新思維，為學生今后從事科學研究和臨床工作打下了堅實的基礎。適應社會發展需要，由培養單一臨床技能型人才向培養具有臨床科研和動手能力強的復合型人才轉變。但本次改革仍有不足之處，學生普遍反映實驗教學學時不夠，以及實驗教學經費不足，導致實驗項目相對較少。

參考文獻

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[5] 王繼紅，葉芳.醫學院校生物化學與分子生物學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：288-291.

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作為醫學檢驗中的一項重要方面，對分子生物學的應用占據著極為關鍵的地位。該項課題的研究，將會更好地提升對分子生物學應用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優醫學檢驗相關工作的最終整體效果。

2.概述

當蛋白質和核酸成為科學家科研工具下的研究對象時，可能不會有人會預料到幾十年后的今天，臨床醫學有多種重要檢驗手段來為患者提供治療疾病的科學依據。比如，分子蛋白組比對分析為遺傳學的親子鑒定做出了不可磨滅的貢獻，現如今，它是唯一主要的檢驗手段；再如，分子芯片技術被廣泛應用到醫療器械上，為醫務人員提供便捷而且準確的檢驗結果。當然，歷史的足跡是向前走的，所以我們也不能固步自封的僅僅以此為這就是最完美的檢驗技術，在全面發展的分子生物技術領域橫向擴張，推動博大精深的分子生物學邁向輝煌。

3.分子生物學技術存在問題

3.1 技術復雜以及儀器要求過高

分子生物學技術是新興發展的醫學檢測技術，目前在發展中仍然存在諸多的問題，還有待完善。其中分子生物學檢測技術的技術過于復雜，此外，對檢測的儀器的質量要求也頗高，檢測時所用到的藥品和反應器皿十分昂貴，這些條件的限制都嚴格的限制了分子生物學技術的發展。

處理以上的問題需要合理的檢測醫學項目，分子生物學醫學檢測技術的靈敏度需得到極高的提升，但是目前醫學檢測的實際標準仍有待提高。

舉個簡單的例子，比如說結核菌在培養時，沒有必要挑選昂貴的培養器皿，常規的培養器皿即可。此外，臨床疾病檢查不可過度依賴于分子生物學技術的臨床檢測，此技術雖然可以提高醫生的診治效率，但是也存在技術紕漏，所以應該結合臨床檢查一并再得出結論。

3.2 監測管理力度不夠

分子生物學技術仍然存在諸多的問題，其中部門之間的檢測管理力度明顯不夠，監管部門的責任十分重大，按照國際上的醫學檢驗程序規定，醫院應該制定較為嚴格的分子生物學技術監管制度。確保醫學檢驗中不會出現重大的檢測故障，此外，雖然分子生物學技術仍然存在諸多的問題，但是其發展的速度確是不容忽視。與此同時分子生物學技術在飛速發展的同時，我們應該加大管理力度積極推動分子實驗室的建設，設定專門的管理監督人員，并完善監督管理機制，保障分子生物學技術臨床試驗的穩定持續發展。

4.分子生物學在醫學檢驗中的應用探討

4.1 分子生物傳感器

所謂分子生物傳感器就是指利用生物或化學技術，將生物識別元件固定在能量轉換器上，當遭遇到特定待測物時，換能器上固化的識別元件就會通過換能器輸出光、電信號，并以此進行待測物質的定性分析，達到分析檢測的目的。這些生物識別原件包括各種抗原、酶、核酸、抗體、蛋白質等等，因此這種分子傳感器可以被廣泛的應用于小分子有機物、微量蛋白、核酸等物質的檢測中，而這些檢測資料往往都是臨床診斷以及病情分析的重要依據。現如今，這種分子生物傳感器技術已經被廣泛的應用于各種臨床檢驗中，比如重癥病人生命體征監護儀，手術用的精密醫療設備，丙型肝炎病毒DNA轉錄及聚合酶鏈式擴增過程監控裝置，血清中破骨細胞生成抑制因子的壓電免疫傳感器等等，都是分子傳感器技術在臨床醫學領域的常見應用手段。

4.2 分子生物納米技術

隨著納米技術研究的逐步加深，在臨床醫學領域也逐漸出現了許多運用了納米技術的新型藥物，新型的納米裝置也正在被廣泛的應用于疾病控制和監測。人們將特異性抗體固定到磁性納米球表面，然后用酶、熒光染劑、放射性同位素等為基礎得出檢測結果，并將之與傳統檢測技術相比較，發現這種新型檢測技術具有靈敏高效、簡單快捷的特點，因此這種年輕的檢測技術被快速的引入到了臨床醫學的實際應用之中。人們利用分子納米技術檢測人體內各種生化成分的狀態，以此判斷機體是否獲得了足夠且恰當數量的微量元素供應；這種技術還同時被應用于病變基因的修整，并被報以了深厚的期望，人們希望借助這種技術手段提前將癌癥消除。

4.3 PCR（聚合酶鏈式反應）技術

聚合酶鏈式反應技術是分子生物學中的核心技術之一，在學術領域中占有重要地位。現在的很多新興技術，例如實時定量PCR、原位PCR技術等都是由聚合酶鏈式反應技術衍生而來的。這些新興技術不但能夠節約大量成本和時間，還具有可控性強、針對性強等優點。除此之外，PCR技術還被應用于基因分離、DNA/RNA病理診斷等臨床檢測中。在現代的醫療環境下，僅需要10分鐘左右就能夠檢測到樣本中的DNA轉錄，而這些都是由PCR技術衍生實現的。說起這些我們就不得不提到分子生物芯片技術。這種技術是通過固定于特定支持物上的大量分子探針與樣品反應，在通過檢測儀器觀察反應信號強度來對樣品中的靶分子數量進行判斷。

4.4 分子蛋白組

篇（5）

Biology of Sensory Systems

2008, 520pp.

Paperback

ISBN: 9780470518632

WileyBlackwell

克里斯•史密斯

本書是一部關于感覺系統生理學的專著,作者為英國阿斯頓大學的克里斯•史密斯博士。自2000年本書的第一版出版以來,特別是由于分子生物學的應用,感覺生物學的研究獲得了巨大的發展,許多新的見解被提出。這些成果說明了跨物種和跨感官的生物特性在分子結構和感覺細胞生理學上的相似性,往往預示著可以追溯到5億多年前的共同的祖先。因此,本書進行了全面的修訂,采用了分子的、進化的和比較的方法,概述了脊椎動物、無脊椎動物和原核生物的感覺系統,并將重點放在人類感覺上。

本書包括6個部分,分別是:1.感覺系統的一般特征,機械感覺、化學感覺、電磁輻射感覺和其它感覺系統,最后是本書的總結和哲學相關討論;2.更加強調對分子生物學和細胞機制的論述;3.關于基因組學和感覺系統;4.關于TRP通道、突觸傳遞、神經系統的演化和節肢動物感覺系統;5.單孔目動物的電感覺、語言和FOXP2基因、鏡像神經元和疼痛的分子生物學;6.更新了人類嗅覺和味覺通道的部分。

本書的作者克里斯•史密斯在伯明翰大學獲得動物學學士學位,在倫敦大學獲得數學/物理碩士學位,在阿斯頓大學獲得神經科學博士學位,其后一直在阿斯頓大學從事學術研究。他先后被任命為助理講師、講師、高級講師、高級教師(生物科學),1990年任理學院院長,1991年任生命與健康科學院院長,1996年退休后任榮譽客座教授。克里斯是英國生物物理學會會員、英國神經科學協會會員、皇家醫學會會員、英國皇家學會會員。在2005年他獲得了國際神經科學歷史協會的終身成就獎。

作者豐富的教學和科研經驗,書中的400余幅插圖、框圖、補充材料以及每章的參考書目,使本書成為生物學、動物學、動物生理學、神經科學、解剖和生理心理學專業大學生的優秀教材。同時,本書也可作為視覺科學、神經生理學、神經病理學、發育生物學等專業的研究生教材。

張文濤,助理研究員

篇（6）

    1.2類比法在生物化學和分子生物學教學中的優勢。對于教學主體而言。在教學過程中,在生物化學和分子生物學教學過程中,概念的講解是必不可少的基礎過程,但是往往枯燥無味,難以提起學生的學習興趣,使用類比教學能夠將抽象的概念具體化和生活化,讓講解過程變得輕松有趣,讓知識變得通俗易懂。對學生來說,也能夠用已有經驗來解釋新的知識,建立新舊知識點之間的有效聯系,避免用死記硬背的方法完成學習任務,達到減輕學習負擔,提升學習效率的目的。另一方面,對于生物化學和分子生物學的學科特點而言,類比教學具有明顯優勢。生物化學和分子生物學設計的知識點較為龐雜,需要對理論知識和實踐知識進行聯系起來進行交叉闡述,且這些知識以概念理論為主,很大一部分是要求學生記憶的基礎性知識,學生掌握不牢固對其以后的學習會造成很大的困難。使用類比教學,能夠幫助學生將各種知識聯系起來,舉一反三、觸類旁通的鞏固舊知識和掌握新知識,具有很好的教學效果。

    2、類比法在生物化學和分子生物學教學組織中的應用

    前文已經詳細分析了類比法在生物化學和分子生物學教學中的優勢,那么,具體在教學過程中應如何操作?下面將進行具體闡述。

    2.1了解類比教學的特點,挖掘教材的類比因素。在具體的教學實踐中,教師所能運用的類比例子并不多,這需要教師在備課的時候有意識的發掘各種能夠進行類比教學的因素,否則,僅僅憑借上課時的靈感,隨便舉例、打比方,這樣的類比教學是不科學的,對課堂效果只會起到相反的作用。因此,對于教師而言,應當深入了解類比教學的特點,形成系統科學的類比教學的相關知識,在對兩種事物進行類比分析時,不要拘泥于事物之間的顏色、形狀等表面屬性的相似性的比較,更應對二者的結構、功能進行仔細推敲和分析。對于挖掘出來的類比關系,也不能隨意使用,需用討論和反推等方式進行合理驗證,保證在教學過程中所使用的類比教學方法的科學性和嚴謹性。

    2.2科學使用類比教學法,提高教學的科學性。在生物化學和分子生物學教學過程中使用類比法進行教學,不僅僅是一種教學方式和手段的變化,更要求教師對這種教學方式有更深入的了解,在教學過程中科學的使用,充分體現類比教學的優勢地位。在課堂上,教師要清楚的呈現兩類知識之間的類比關系,對二者的性質、結構、功能等作出詳盡的講解,幫助學生梳理二者之間的相似性與相異性,使學生更好的理解和掌握知識,能夠做出基本的判斷和推理,做到舉一反三,觸類旁通。同時,在教學過程中,可以鼓勵學生自己提出類比關系,對他們所提出的類比關系進行討論,分析類比的可行性和科學性,對于錯誤的類比關系做出糾正和進行重點講解,對正確的類比關系做出鼓勵,這樣可以加深學生對類比因素的了解,讓知識掌握的更加牢固。

篇（7）

中圖分類號：S543.901　文獻標識碼：A　文章編號：1007-7847(2007)04-0289-06

羊草(Leymus chinensis)是多年生禾本科賴草屬草本植物，由于其環境適應性較強。具有耐寒、耐旱、耐鹽堿等優點而成為松嫩平原的優勢物種，同時羊草也是一種重要的牧草資源，蛋白質含量高，適口性好，耐踐踏，在發展草原畜牧業方面具有重大的經濟和社會效益，但羊草種子發芽率低、種子萌發最適pH值為8.0～8.5，加上過變放牧和草地鹽堿化日益加重等原因，我國現存系統管理重點實驗室項目(K09M6)羊草草地約有90％以上發生了不同程度的退化，因此，研究羊草的遺傳分化、抗逆機理、栽培育種以及轉基因等對于改善生態環境和草場建設具有重要意義，隨著分子生物學對各個學科的交叉滲透，使羊草的研究從細胞水平進一步深入到分子水平，羊草屬于異交植物，物種趨向于在種群中具有較高水平的變異性，僅在松嫩草原中西部靠近內蒙古高原東部草原上的羊草種群就數以千計，這為研究羊草種群的遺傳多樣性提供了對象，培養愈傷組織是進行羊草轉基因研究的前期工作，但誘導率低的問題尚未得到解決，筆者結合自己的科研工作，對羊草分子生物學領域的研究成果加以綜述，旨為羊草抗逆分子機理研究提供參考資料。

1　羊草遺傳多樣性研究

由于羊草生態適應性強、分布范圍廣、生境類型多樣，在長期的適應和進化過程中，羊草種群之間在形態、生理、生態以及遺傳特征方面均產生了趨異，RAPD(randomly amplified polymorphic DNA，隨機擴增多態DNA)技術可以在對被檢對象無任何分子生物學資料的情況下對其基因組進行分析，而且具有費用較低、方便易行、模板DNA用量少、不需要同位素，在安全性和實驗操作上具有比AFLP(amplified fragment length polymorphism，擴增酶切片段多態性)、SSR(simple sequence rc-peat，微衛星重復序列)等分子標記更加簡便易行等優點，從而使其成為目前研究羊草遺傳多樣性的最重要的手段之一，該技術主要是利用各種群羊草的總基因組DNA作為模版，篩選能夠擴增出具有明顯差異性條帶的隨機引物，以至少兩次重復均出現的結果做0，1矩陣圖，即有條帶記為1，無條帶記為0，計算總片段數及多態位點百分率、各種群間遺傳相似系數和遺傳距離，利用分析軟件進行聚類分析從而得到其遺傳結構樹狀圖，

羊草RAPD分析可以用于研究羊草的種群關系以及遺傳分化的影響因子，崔繼哲等應用RAPD技術證明相似生境或同一地域的種群在一些位點上表現出相似或相同的變化，劉惠芬等運用RAPD技術對內蒙古典型草原不同生境8個羊草種群進行分析，聚類結果顯示生境相似的種群能夠聚在一起，而地理距離最近的種群不一定歸為一類，說明小范圍內羊草種群間的遺傳分化與地理距離不存在相關性，而與其生境間的相似度相關，影響遺傳相似性的不是單一因子而是各種因子的綜合作用，較小地理范圍內羊草種群間的遺傳分化主要是由環境的異質性所引起的，筆者曾以采自中國大安堿地生態試驗站(N45°36′，E123°53′)的羊草種子單株播種栽培，以每株羊草幼苗的地上部為材料進行RAPD分析，30個實驗樣品的平均遺傳距離為0.1909，共可分為4個類群(待發表)，通過RAPD分析，還可以進一步將羊草遺傳分化多樣性的原因具體化，汪恩華等””利用分子標記與形態標記以21個有效隨機引物中對9份羊草材料進行RAPD分析，對隨機抽取的17份禾草種質進行了種質評估的比較研究，結果表明，羊草種質的小穗數、種子千粒重、葉色、有性繁殖量和結實率5個形態學指標與遺傳多樣性指標存在一定的相關性，應用RAPD技術對不同生境羊草在水分脅迫下游離脯氨酸含量的變化做聚類圖比較分析，證實水分是影響羊草種群間遺傳變異和生態型分化的一個最主要的因子，雖然水因子是影響羊草分化的一個主導因子，但是在實際研究工作中也認識到羊草變異和分化是多種生態因子綜合起作用的結果(如溫度、海拔、經緯度、土壤類型等)，而且各因子之間又是相互影響，在不同的生境中限制因子又是變換的，這就造成不同地理種群的羊草遺傳分化過程的復雜性，由此可見，目前以羊草為實驗材料的RAPD分析雖有許多報道。但是由于羊草本身具有較高的種群變異性。組成羊草群落的植物總計有357種，加之尚缺乏一種統一的標準分型方法，因此RAPD技術就成為研究羊草分類及來源的主要工具，在物種鑒定及遺傳分化研究中發揮著重要作用。

除了RAPD技術以外，等位酶技術也可用于羊草遺傳多樣性分析，等位酶是指由一個位點的不同等位基因編碼的同種酶的不同類型，其功能相同但氨基酸序列不同，崔繼哲等通過該技術，綜合分析了松嫩平原11個羊草種群的遺傳多樣性及遺傳分化指標，深入剖析了灰綠型和黃綠型兩種葉色類型羊草種群之間的遺傳差異，證明種群間的遺傳距離與地理距離之間沒有相關，崔繼哲等還采用淀粉凝膠電泳技術，應用等位酶分析方法測定了松嫩平原南部微生境下羊草灰綠色和黃綠色兩種生態型9個種群的遺傳多樣性和遺傳分化程度，證明羊草種、種群和生態型水平都維持較高的遺傳多樣性，兩種生態型之間有明顯的遺傳多樣性差異及遺傳分化，另外，對不同生境、不同分類種群的遺傳結構分析發現羊草種群遺傳變異度很高，但是無論如何歸屬，松嫩草原上的羊草種群遺傳分化程度很低，推測可能與羊草為異花授粉、不同類型混生及種群間基因流強度大有關，劉杰等曾用SSR作為探針構建了羊草的遺傳指紋圖譜，為羊草種質資源評價、種間及種內親源關系分析、生物多樣性研究提供了有效手段，利用AFLP方法對我國不同地區分布的羊草材料進行的DNA多態性分析結果也表明了羊草基因組DNA具有比較豐富的多態性。

2 羊草愈傷組織培養及利用

植物組織細胞培養(plant tissue and cell cul-ture)是通過運用植物組織細胞培養技術實現植物育種獲得新品種的一條快捷途徑，既可以通過

花粉培養、未授粉子房以及胚株培養等誘導形成單倍體植物，也可以通過植物愈傷組織培養中普遍存在的染色體變異實現植物突變育種，另外，通過植物組織培養技術進行的植物細胞融合(尤其是原生質體融合)、胚胎培養以及植物體外受精技術可獲得遠緣雜交種，通過植物組織培養中的莖尖培養能夠產生無病毒原種，因而可用于植物脫毒，解決生產實踐中植物病毒危害問題，組織培養是植物細胞工程學、遺傳學、植物生理學、生物化學與分子生物學研究的重要基礎，不僅用于快速繁殖。還用于單倍體育種、種質保存、生理學研究和基因轉化等領域。

早在上世紀80年代，高天舜就利用羊草根莖作為外植體進行愈傷組織的誘導和植株再生材料，目的是為了改良羊草的遺傳性狀，試圖通過組織培養途徑獲得羊草新類型，該研究采用當年生羊草根莖幼嫩部分的節間基部切段以及隔年生老根莖和當年生根莖的芍間中部、頂部切段作為外植體，消毒處理后接種于3種MS培養基中，先進行暗培養。待長出愈傷組織后轉入光照培養，誘導率平均在20％左右，分化率最高也只有24.2％，羊草幼穗和成熟種子也可作為誘導愈傷組織的外植體，劉公社等，以幼穗作為外植體，恒溫25℃條件下誘導愈傷組織，在加有1mg/L2，4-D MS培養基上繼代2次后，轉移到含1.0mg/L KT和0.5mg/NAA的MS培養基上分化培養得到再生芽，并在無激素的基本培養基上獲得了生根的試管苗，移栽到溫室后可正常生長，盡管從羊草葉片、幼穗和成熟胚在同樣培養條件下均能誘導出愈傷組織，但只有幼穗愈傷組織能夠繼續分化出再生植株，但分化率因基因型和外源激素的不同而不同，以成熟羊草種子為外植體誘導愈傷組織具有操作簡便、污染程度低、材料選擇直觀化的優點，且誘導率和幼苗分化率較高、幼苗健壯、生長勢好，崔秋華等采用3種培養基(MS、B5和8114)，3種2，4-D的濃度水平(1、2、4 mg/L)培養羊草幼嫩根莖和種子，結果表明，以種子作為外植體可獲得較高的愈傷組織誘導率(29.05％)，但目前對于最適激素濃度沒有統一結論，其范圍從1～4mg/L不等，對愈傷組織的誘導效果也未達到令人滿意的水平，仍需要深入研究。

在對羊草愈傷組織的應用方面，可以以羊草種子誘導出的愈傷組織為材料，用含有NaCl的培養基和含有NaHCO3與Na2CO3的混合鹽培養基進行培養，測定羊草愈傷組織的耐鹽性，結果表明羊草愈傷組織對NaCl最大耐受強度為180mmol/L；對NaHC03與Na2CO3的混合鹽的最大耐受強度為4mmol/L中性鹽(NaCl)與堿性鹽(NaHCO3與Na2CO3)對羊草愈傷組織的脅迫機制明顯不同，國內外對于愈傷組織的培養大多應用于轉基因，但在羊草方面進行的該項研究卻很少，劉公社將攜帶PAT基因的質粒通過基因槍法轉化羊草愈傷組織。然后在篩選培養基上進行培養，篩選抗性愈傷組織并轉接到分化培養基上，得到再生苗，然后接種到含有篩選劑的生根培養基上培養后得到轉基因羊草小苗，該研究已獲得耐除草劑的羊草新品種專利，曲同寶等用基因槍將BADH基因轉入由羊草成熟胚誘導出的胚性愈傷組織中，獲得了轉基因植株，經過PCR檢測證明外源基因已整合到羊草基因組中并得以表達，雖然轉入羊草的基因都可被檢測到已整合人羊草基因組中，而且也得到表達，但是對于轉基因羊草對周圍生態環境的影響還未見相關報道，篩選突變體是羊草愈傷組織的另一用途，陳暉等用組織培養方法篩選獲得羊草抗羥脯氨酸(HYP)變異系HR20-8，該變異系細胞內游離氨基酸和蛋白質組分氨基酸含量均發生了較大的變化，與供體對照比較，分別提高2.35倍和1.40倍，其中，游離脯氨酸和蛋白質組分脯氨酸分別提高6.6倍和3.0倍，且脯氨酸合成途徑必需的r-谷氨酸激酶的活性提高了2.5倍。

3 羊草酶蛋白類研究

蛋白質是生物體生命中的第一重要物質，是生理功能的執行者，是生命現象的直接體現者，同時能夠調控相關基因的表達，植物對抗非生物脅迫必然有蛋白質的參與，比如耐冷蛋白、熱休克蛋白、水通道蛋白、赤霉素信號傳導蛋白等，從羊草中檢測這些蛋白的含量以及克隆表達該蛋白的基因對于研究羊草耐逆分子機理和改善羊草品質都具有重要意義。

目前對于羊草酶蛋白的研究還遠遠不夠，主要有細胞色素氧化酶、過氧化物酶、脂酶同工酶等，其應用也僅局限于闡明羊草的遺傳分化，通過聚類分析可以研究羊草種群在不同地理及生態環境中羊草在分子水平上細胞色素氧化酶同工酶存在著種內分化，羊草在同工酶水平上的分化受多個環境因子的綜合影響，而且與羊草耐寒性能存在一定的內在聯系，張麗萍等對采自同一天然草地上葉片呈黃綠色、灰綠色兩種類型羊草的根、莖、葉的過氧化物同工酶、脂酶同工酶進行了分析比較，結果表明，兩種葉色羊草，其相同組織的過氧化物同工酶譜及脂酶同工酶譜基本一致，兩種羊草葉片呈現不同顏色只屬不同生態型，

磁場處理不僅可以促進羊草的生長。而且還能提高羊草的抗鹽堿性，磁場使羊草過氧化物酶(POD)活性提高，并且誘發了一條新的同工酶帶，張衛東等認為羊草自交不孕的原因是自交不親和。并利用禾本科植物自交不親和性有關的硫氧還蛋白(thsioredoxin)^基因設計的引物在羊草DNA中檢測到預期片段，說明硫氧還蛋白h基因可能與羊草的自交不親和性有關，該基因現已被克隆并能夠從GenBank中查到其序列。

研究羊草草原土壤酶的活性可以判斷土壤的肥力，土壤肥力水平接近則土壤酶的活性相似，土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶的活性與土壤有機碳、全氮呈顯著相關關系，可以反映土壤肥力水平高低，是評價土壤退化的重要指標。

4 羊草耐逆基因的分離與克隆

羊草具有耐寒、耐旱、耐鹽堿的特性，并且蛋白質含量較高，說明羊草在面對非生物脅迫時高效表達能夠適應、緩解或對抗相應逆境條件的物質，尤其是調控這些物質表達的酶類基因，據報道，羊草種子個體萌發期最大忍受pH范圍是9.14-9.53，對于NaCl可耐受的最大強度為600mmol/L，對于Na2C03可耐受的最大強度為175mmol/L，為了弄清這種適應機制的復雜性，通過大規模的cDNA克隆或者表達序列標簽(EST)的測序分離相關基因是非常重要的，Jin等采集自然生長的植物葉組織經過Na2CO3脅迫處理構建了cDNA文庫，并對其EST進行測序對比分析，推斷在羊草葉和根中各有39和31個非生物脅迫相關基因，這些EST資源將有助于對植物耐鹽堿分子基礎的深入研究和理解。

甜菜堿是在生物體內起著滲透保護作用最主要的細胞相溶性物質，編碼決定該物質合成的關鍵酶一甜菜堿醛脫氫酶(BADH)基因已經先后從多種生物體內得到克隆，并在多種植物中進行了遺傳轉化。已獲得了抗鹽、抗寒、耐旱能力得到較大程度提高的轉基因植株，某些植物體內的甜菜堿含量和BADH活性隨著土壤鹽堿化程度的加重而增加，因此推測甜菜堿可能與羊草耐鹽堿性有關，目前羊草中的部分BADH基因片段也已經被成功克隆。

篇（8）

2.3 miRBase數據庫 microRNA是近年來發現的非編碼內源性小RNA分子，其功能主要是調節靶基因的轉錄后水平的表達，是近年來研究的熱點領域。miRBase數據庫更新快，包含miRNA序列數據、功能注釋、靶基因預測等多各方面，是存儲miRNA信息最主要的公共數據庫之一（http：///）。目前，新版本（Ver.21）收錄了223個物種28645個前體miRNA和35 828個成熟miRNA產物，所有數據均可以通過web界面檢索，而且通過與TargetScan鏈接，可以查閱miRNA的潛在的靶基因。

2.4 生物分子信號通路數據庫 信號通路一詞在高中生物就接觸到，到本科階段的《細胞生物學》課程中得以深入學習。據調查，對于本科生而言，他們對信號通路想理解和認識有限，掌握的信號通路都是不完整的。學生在學習時，可借助信號通路數據庫檢索的方式，搜索某基因所參與的信號通路，并且可以直觀的看到該基因在整個信號通路中的地位和作用。信號通路數據庫目前比較常用的是WikiPathways數據庫（http：//）。該數據庫集成了主要的基因、蛋白質，允許整個研究者更廣泛參與[3]。該數據最大的特點是將基因之間的關系以圖形方式顯示，使學生直觀了解所感興趣的基因是如何參與到信號通路或生化代謝過程的。

3 常用生物信息學軟件及在線分析工具

3.1 DNA序列分析軟件 在生物科學本科教學過程中，很多課程如《生物化學》《分子生物學》《遺傳學》等，都涉及到DNA序列結構、基因突變等知識點，而且學生掌握到的更多都是一種朦朦朧朧，是懂非懂的知識點。因此，在《生物信息學》課堂上，當講到采用生物信息學軟件進行DNA序列分析時，學生產生了濃厚的興趣。DNA序列分析的軟件有很多，如：BioEdit，DNASIS，DNAStar，DNAClub，DNAMan等，相比較可知，就序列分析而言，我們認為DNAStar軟件最常用，且操作簡單，可視化功能強大，是地方本科院校學生的最佳選擇。

DNASTAR是基因組學、結構生物學和分子生物學領域中的一款綜合性序列分析工具軟件，包含可視化和序列編輯（SeqBuilder），序列組裝（SeqMan）、序列比對（MegAlign）、引物設計（PrimerSelect）、蛋白質結構分析（Protean）、基因查找（GeneQuest）和序列編輯（EditSeq）7個模塊，可用作DNA和蛋白質序列分析、序列重疊群拼接和基因工程管理等方面，目前，該軟件已被90多個國家的制藥，生物技術，學術和臨床研究人員使用。

3.2 RNA結構分析軟件 RNA包含tRNA，mRNA，rRNA和sRNA等多種類型，在蛋白質生物合成過程中起著非常重要的作用。他們的二級結構或高級結構會影響蛋白質合成的效率。因此，對于本科生而言，直觀的了解RNA的二級結構，對于掌握理論知識具有重要意義。RNA結構分析的軟件有如Mfold、RNAdraw和RNAstructure等多個軟件[4-5]。通過比較這些軟件獲得難易度、優缺點和使用復雜程度，我們發現Mfold已完成多次修訂，且實現了網上在線免費試用（http：//unafold.rna.albany.edu/？q=mfold），輸出結果靈活多樣，結果直觀，是本科生用于RNA結構分析的最佳選擇。

3.3 序列比對軟件（在線工具） 序列比對也稱序列比較，通過該操作，可以將兩個或多個基因（或蛋白質）序列按照一定的規律排列，使學生直觀的觀察到序列的變異，從而確定序列之間的相似性或同源性。根據序列多少，可分為雙序列比對和多序列比對。序列比對的軟件或在線工具也有很多，其中多序列比對軟件有Clustal（ClustalX和ClustalW）、GCG、BioEdit、DNAMAN和DNAStar件包中的MegAlign等。在這里，適合本科生教學的軟件我們推薦MegAlign和DNAMAN。而兩序列比最常用的則是BLAST在線工具（http：//ncbi.nlm.nih.gov/blast），它是NCBI開發的可免費非注冊使用的在線工具，可與NCBI的蛋白質數據庫和基因數據庫鏈接，也可用于蛋白質和基因序列的同源檢索，是本科教學中必須要用到的在線工具。

3.4 系統發育樹構建軟件 在生物進化過程中，細胞內的生物大分子（蛋白質、核酸）的一級結構的變化會出現變異（進化），而生物大分子進化速率相對恒定，我們可以根據生物大分子的序列信息構建系統發育樹，推斷生物進化歷史。系統發育樹構建的軟件有MEGA，PHYLIP，DNAMAN等。在分子進化相關的科學研究中，最常用的是MEGA（即Molecular Evolutionary Genetics Analysis），該軟件更新快（目前的最新版本為MEGA7.0 http：///），運行速度快，操作簡單，結果直觀。因此，在本科教學中，我們推薦MEGA軟件作為系統發育樹構建的軟件。

3.5 Expasy工具 ExPASy，即Expert Protein Analysis System，由瑞士生物信息學研究所維護的蛋白組學相關的在線實用分析平臺，整合了很多蛋白質數據資源和分析工具（http：///），涉及蛋白分類、蛋白質翻譯、結構預測、相似檢索、序列比對等。該在線工具可免費試用，是本科教學過程中值得推薦的分析工具。但是，該工具包數據量大，鑒于本科教學學時的限制，在教學過程中不宜細講，可以引入，讓感興趣的同學自學。

4 結語

隨著分子生物學和生物信息學的迅猛發展，生物信息學數據庫不斷完善，生物分析軟件越來越多，且各具特色。考慮到地方本科院校實際情況，我們介紹了以上的生物信息學數據庫和分析軟件（在線工具），并簡單總結了它們適合于地方性高校本科教學的優點，給出了合理選擇的參考建議，以期為地方本科院校《生物信息學》教學提供參考。

參考文獻

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[2]Yates A，Akanni W，Amode M R，et al. Ensembl 2016[J].Nucleic Acids Res.2016，44（D1）：D710-D716.

[3]Kelder T，van Iersel M P，Hanspers K，et al.WikiPathways：building research communities on biological pathways[J].Nucleic Acids Res. 2012，40（Database issue）：D1301-D1307.

篇（9）

微生物學及生化鑒定方法（即國標方法）是傳統的培養方法，這種方法的檢測結果非常準確，但是具有時間長、效率低的缺點，并且這種方法需要專業人員進行結果分析。

分子生物學方法是目前主流的檢測方法之一。第一代PCR檢測技術具有反應熱循環、操作繁雜、靈敏度高、準確度低、反應時間長、結果判斷麻煩、需要專業背景、單指標檢測等諸多缺點，已經無法滿足日益壯大的市場需求。第二代熒光PCR檢測技術分為普通熒光PCR和熒光探針PCR，普通熒光PCR反應熱循環，操作很繁雜，但是靈敏度很高；熒光探針PCR的檢測時間長、結果分析麻煩、需要專業背景。另外分子生物學方法只適用于大型高端儀器，局限于高端市場，普及推廣困難，無法滿足基層檢測機構的需求。第三代恒溫擴增檢測技術可實時監測實驗過程，操作簡單，檢測時間短，使用成本低，但也具有擴增結果無法測序和多使用目視判斷的缺點。

IMSA技術平臺

廣州迪奧生物科技有限公司針對目前的致病微生物檢測現狀開發了全方位的IMSA技術平臺。該平臺結合了IMSA技術和熒光檢測技術，在通過優化之后實現高效率和高準確率。IMSA平臺的核心技術是Bst聚合酶，它的來源是濕熱脂肪芽孢桿菌bacillus、stearothermophilus DNA聚合酶的部分片段，分子量67KD。Bst聚合酶具有5`3`DNA聚合酶活性，但不具有5`3`外切核酸酶活性；鏈置換活性強；在寬溫度范圍內具有活性，最佳活性溫度為63℃，80℃ 20min酶便失活等特點。

篇（10）

BMJ（）是目前國際上最大的核酸和蛋白質序列數據庫，分別收集來自美洲、歐洲和亞洲各研究機構提交的核酸和蛋白質序列，三者每天互換更新數據，以保持三者數據的高度一致。讀者可通過各數據庫的查詢系統以關鍵詞或序列接收號的形式檢索到疾病相關基因的信息，其中還包含與之相關的文獻和臨床信息等并提供鏈接，是醫學分子生物學研究最主要的數據庫資源。

Whitehead Institute For Biomedical Research（http：//jura.wi.mit.edu/）：始建于1990年，伴隨著人類基因組計劃（HGP）的實施而誕生的一個致力于人類基因組研究的生物醫學研究機構，是一個非盈利的人類健康研究中心，為讀者提供基因組序列、基因組圖譜、基因組中心的軟件以及所屬研究人員等信息。

UniProt（http：//ebi.ac.uk/uniprot/）：日內瓦大學醫學生物化學系與歐洲分子生物學實驗室共同維護的蛋白質序列數據庫，每條記錄包括蛋白質序列，引用文獻信息，分類學信息、注釋等，數據均經過實驗或專家校驗，與三大核酸數據庫中經直接翻譯得到的蛋白一起構成國際上最主要的蛋白質序列數據庫。

PDB（http：///）：Protein Da-ta Bank，國際上最著名的生物大分子結構數據庫，由美國Brookhaven實驗室建立和維護，含有通過實驗（X射線晶體衍射，核磁共振NMR）測定的生物大分子的三維結構，當前已收錄了71400個生物大分子的結構信息，其中90%以上是蛋白質，對于每一個結構，包含名稱、參考文獻、序列、一級結構、二級結構和原子坐標等信息。

3結束語

網絡上的生物醫學信息資源千變萬化，在使用過程中需要進行不斷的跟蹤、評估、補充更新，以更好地利用其為醫務工作和醫學研究服務。

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中圖分類號：Q93-33 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）07-135-001

近些年來，隨著分子生物學技術的不斷發展，使得微生物學領域的研究發生了很大的變革，借助分子生物學方法來進行微生物的鑒定和檢測成為了現代微生物診斷以及生態學研究的重要手段。FISH技術是一種將分子生物學精確性、顯微鏡可視性的特點進行結合的技術，它也可以對微生物群落來進行評價。現在FISH技術已經被很廣泛的應用于環境微生物學中了，主要用于揭示微生物原位生理學功能和特性。

一、熒光原位雜交技術概述

（一）原理

熒光原位雜交技術是將核糖體內中高度保守、長度適中的16SrRNA序列來作為理想的基因分類靶序列，然后根據這個序列的特異性、保守性來設計所需的不同級別和分類的寡核苷酸探針，并且對特意核苷酸序列中帶標記的RNA或者DNA分子進行識別，這個探針和待檢測的靶DNA是同源互補的，經過變性、退火、復性的過程來形成核酸探針和靶DNA的雜交體。這種技術所使用的寡核苷酸探針是經過了熒光標記的約為20bp的特異性核苷酸片段，并利用這報告分子和熒光素標記具有的特意親和素間的免疫化學反應，通過熒光檢測系統來對要被檢測的DNA進行定位、定性和定量的分析。

（二）特點

作為一種非放射性的檢測系統，FISH技術有其特有的屬性和優點：

1.FISH是一種非放射性的檢測系統，采用的是生物素標記探針，避免了輻射性污染；

2.熒光探針具有穩定性和經濟性，每進行一次標記就可以在兩年之內進行使用，并且在一般的具有熒光顯微鏡的實驗室都可以進行使用；

3.FISH技術基于抗原鑒特異性識別和結合的特點，具有特異性好、定位準確、實驗周期短以及靈敏度強等優點，并且進行長度為1kbDNA序列的定位時，其靈敏度是和放射性探針不相上下的；

4.多色的FISH可以同時進行多種DNA序列的檢測，可以應用的范圍是十分廣泛的。

（三）步驟

熒光原位雜交技術的操作步驟主要有七項，即1.樣品固定；2.樣品預處理；3.樣品預雜交；4.樣品和探針變性；5.雜交；6.漂洗去除沒有結合的探針；7.對雜交信號進行檢測。

二、熒光原位雜交在環境微生物學中的應用

（一）對環境微生物多樣性的診斷

FISH對于環境微生物多樣性的診斷是其在環境微生物學中比較具有代表性的應用。環境微生物研究方式主要是純培養，但是環境微生物種類眾多，只有很小的一部分能夠被培養，所以這種方式會使其多樣性分析產生的結果具有局限性，有研究人員發現在不同的環境微生物研究中99%以上的微生物種類是不能夠被培養的。熒光原位雜交技術能夠將微生物環境中的完整細胞景象信息進行再現還愿，精確度較高，因此在現在的微生物多樣性的研究領域中被廣泛的應用。FISH技術在近幾年中，對于自然環境微生物群落的研究成果比較明顯，有對海水沉積物群落的研究結果，也有海水、河水、高山湖雪水中的浮游菌體、根系表面以及土壤之中的寄居群落。熒光原位雜交技術不僅可以提供微生物在某一時刻的景象信息，還能夠檢測生物環境中微生物群落以及其種群動態。與此同時，FISH技術還被應用于鑒定和檢測沒有培養出來的種屬和新種屬，例如酸桿菌屬、巨大硫酸鹽細菌、全噬菌屬等。這項技術已經成為探究自然菌群生態學組成和群落對于自然、人為因素的動態變化的答應研究最有利的一種科技手段了。

（二）對硝化細菌的研究

氨氧化菌和硝化菌的數量以及其空間分布式和微生物在硝化、反硝化的過程中所處階段是相關聯的，由此可見，對于生物處理系統中的硝化菌、氨氧化菌進行的研究是調控廢水脫氮工藝想要正常運行的重要參數。傳統的研究方式步驟過多，有分離、富集、分類、鑒定等，會耗費很多時間，這主要是因為硝化細菌在生理上是一種十分特殊的化能自氧菌。FISH技術能夠解決這類問題，在很早之前就有研究者將這一技術引入到了硝化細菌檢測中，建立起了一套比較完善的硝化細菌的FISH檢測法。隨著時展和科技的進步，人工設計合成的硝化細菌、氨氧化菌探針不斷地被研究出來，FISH技術被越來越廣泛地應用到了活性污泥系統以及消化流化床反應器、膜生物反應器等的污水處理系統中去了。

綜上所述，熒光原位雜交在環境微生物學中的應用是十分廣泛的，這項技術對于微生物種類多樣性的研究以及處理三廢都有很重要的意義。但是，FISH技術在應用中仍存在一些問題，隨著研究的不斷深入和不斷完善，這些問題必將被解決，熒光原位雜交技術對于環境微生物學一定會有更加重大的理論和現實意義。