分子生物学概述大全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

生物技术专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能，具有良好科学素养及创业精神，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在科研机构、高等学院和相关企业等单位中从事科学研究、教学、管理及商业服务的高级专门人才。

分子生物学是从分子水平上研究生命现象、生命本质及其规律的的科学，主要研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是21世纪最具活力的生命科学之一。[1]目前，分子生物学是生物技术专业学生一门重要的专业必修课。因此，确定合理、科学的教学改革方案，优化、重组教学内容，精心设计教学方法和教学手段，对保证生物技术专业分子生物学课程教学质量具有重要意义。[2]

1 分子生物学教学现状

（1）分子生物学是生物技术专业的一门主要课程，教学单位往往会根据教师上课需求以及市场需求来选择教材，然而，却有可能忽略了对学生的接受能力以及理解程度的考虑。部分分子生物学教材内容高深莫测、专业词汇多且与实际联系不够紧密，造成学生在学习过程中困难重重，严重降低了学生对该学科学习的积极性。

（2）教学条件限制。在分子生物学课堂中，使用多媒体设备等教学手段对提高学生的学习积极性以及学习效果有明显的促进作用。然而，部分教学单位由于教育资源分布不均匀，难以利用先进的教学手段。

（3）分子生物学课程所涉及的知识?c以及生物学过程，大多数是看不见摸不着的微观世界，学生在学习的过程中难以直观感受。

（4）理论知识更新快，实验技术发展快。分子生物学作为生命科学的前沿学科，其发展日新月异，这也对教学提出了更高的要求。授课老师需及时接纳最新知识，充分备课。

2 分子生物学教学改革的主要措施

2.1 PBL教学法的合理运用

PBL（problem-based learning，问题式学习）教学法于1969 年由美国Barrows教授创立，并引入高等教育，很快在高校中广泛应用。是一种以问题为导向，以学生为中心的教学方法。其主要流程是：老师提出问题，学生作为主体进行分组讨论，学生解决问题。[3]在PBL教学过程中，学生是主体，老师则主要起到辅导的作用。分子生物学课程内容复杂，用传统的教学方式不易调动学生的学习积极性，而且课堂效率不高。在课堂中适当引入PBL教学法，可改善教师唱独角戏，学生被动接受的状况。

在进行PBL教学前的备课过程中，任课老师应查阅大量的文献，充分考虑在讨论案例过程中可能出现的问题，内容涉及分子生物学以及其他学科如生物化学、细胞生物学等。在课堂上，教师应寓教于乐，充分调动学生积极性，控制好课堂节奏，同时应根据教学大纲的安排，强调学习过程中应掌握的知识要点。[4]

在分子生物学的教学过程中，PBL教学可分为四个阶段：（1）提出问题。开展PBL教学的时间不宜在课程开始的阶段，而应在课程中后期，学生具有一定的分子生物学基础后再开展。PBL教学讨论的主要题目应该是分子生物学教学过程中的重点或者难点，并且结合生活实际的讨论内容。教师在这个过程中是组织者的身份。（2）人员组成。为调动学生参与的积极性，同时考虑到团队的高效性，将每个班级分成4～6组，每组包括4～6 名同学。分组结束后，要求各组成员选拔出该组的组长并选定拟解决的问题，然后进行人员的分工，明确每个成员应完成的内容和时间节点。老师负责全程把控，掌握教学的整体节奏与进展，及时了解各组的情况，包括进程、主要观点、存在问题、后续进展等。鼓励各组结合自己的研究、思考提出自己的想法。对成效较好的小组，给予肯定和表扬；对存在问题较多或进展较慢的小组有针对性的指导，帮助小组找到解决问题的核心路径。（3）成果展示。学生展示自己的研究成果，并开展充分讨论。主讲老师在学生讨论完毕后，对学生的成果、讨论的主题、各组的亮点、学生关注点较集中或争议较大的问题、学生未掌握到的知识点、研究时未关注的部分、下一步学习或研究中需要改进的研究方法进行总结、归纳，并提出改进意见。[5]（4）考核评分。考核评分是对PBL学生成果的集中体现，评分体系主要包括三部分：一是课件制作，占比30%，评价标准主要是内容正确、重点突出、课件美观、清晰易懂，能综合运用图片、音频、视频、动画等表达自己的观点；二是课件展示，占比40%，准备充分、逻辑正确、条理分明、落落大分，能清晰的阐述自己的研究成果、观点等；三是课堂讨论：占比30%，主动思考，积极参与，能够抛出富有启发意义的论点，回答问题时中肯全面。

2.2 提倡分组讨论，开展小班教学

在讨论课开始前2周，老师将要讨论的内容告知学生。以小组为单位进行学习，各小组成员间可以进行分工协作，分头寻找资料、讨论并汇总；课堂上以小组形式提出问题，介绍小组观点、结论，老师也会对该小组的汇报进行点评；课后以小组为单位进行复习，增强学习效果。小组学习活动的意义既体现个人的价值和责任，更强调成员间彼此赋予信心和力量，通过体验团队的智慧和协作，培养了学生间可贵的团队合作精神。

分子生物学的课堂提倡小班教学。一方面，可以增加师生间互动的频率。由于分子生物学课程所涉及的知识点以及生物学过程，大多数是看不见摸不着的微观世界，学生在学习的过程中难以直观感受，这就增加了学生学习该课程的难度。小班教学有助于老师关注每一个学生对相关知识的把握；另一方面，小班教学易于实施多种教学形式，灵活掌握教学要求和进度，便于及时调整教学内容。

2.3 利用网络资源，提升自主学习能力

自主学习强调的学生作为知识的主动构造者自己进行学习的意愿和能力，反映了教学向个性化、创新化、自主化、多元化过渡的趋势。分子生物学作为前沿科学，信息量大、更新快，要积极利用互联网信息资源，提升学生学习和借鉴优秀研究成果、自主学习的能力。教师要由照着教材讲变成开放式、启发式教学，最大限度调动学生学习的积极性、思考的主动性、课堂的参与性。鼓励学生自主学习，主动去学习和研究当前科研的最前沿知识，在研究的过程中敢于提出自己不同的看法，培养学生探索创新精神。[6]让学生由被动受教变成自主学习，主动参与到课堂学习中，形成教学工作“教”与“学”相辅相成、相互促进。教师要积极拓展教学内容的外延，主动介绍国内外优秀的生物网站、资源库、期刊、论坛等，鼓励学生积极开展课外阅读，丰富学科专业知识、前沿信息、专业词汇等知识，激发学生探索新知识的热情，也不断培养学生自主学习、发现问题、解决问题的能力。[7]

2.4 建立形成性评价体系

“形成性评价”的概念是由斯克里文 1967 年所著《评价方法论》 中首先提出来的，与传统的“终结性评价”不同，它是对学生的学习过程进行的评价，旨在确认学生的潜力，改进和发展学生的学习。因此，形成性评价方式更能体现出学生的学习效果。[8]分子生物学课程的目的在于培养学生形成良好的分子生物学学习习惯和实验习惯，提高他们的科学素养和创新能力。期中或期末考试不能全面真实地反映出学生的真实学习情况，采取形成性评价的方式显得更加科学和必要。具体如下：一是平时成绩，占课程总成绩60%，包括课堂考勤，占总成绩5%、课堂作业，占总成绩10%、课堂提问，占总成绩5%、PBL讨论会，占总成绩10%、实验考评，占总成绩30%。二是期末考试，占课程总成绩40%。由于形成性评价是强调过程的评价方式，引导学生重视平时的学习情况，大大减少了学生考前突击的可能，也更能真实地反映出学生的真实水平。

2.5 优化实验教学体系

分子生物学实验技术是生物技术专业学生必须掌握的重要基本技能之一。其研究方法及策略已被广泛应用于生命科学的研究当中。[9]通过对学生实验技能的培养，一方面有利于将理论教学与实践教学相结合，丰富教学内容，提升教学的实践性、实用性、综合性，便于学生理解和掌握；另一方面，在提升学生综合素质、学习兴趣、创新能力、思考能力等方面也有十分重要的作用。[10]因此，增加分子生物学实验学时数，开展综合实验也是课程改进的一个重要方向。在实验教学中，教师要结合分子生物学快速发展的特点，选取与教学内容相适应的操作性、设计性实验，并做好不同实验之间的关联与衔接，建立实验的逻辑体系。一是分组分工，辅助实验老师提前做好实验准备工，并提前观察、发现问题及时记录。二是教师针对前期准备工作中发现的问题有针对性的阐述，并对实验流程、操作方法、各环节中注意事?进行讲解与演示，指导学生开展实验。三是讲解与演示结束后，学生动手实验，教师应注意注意观察过程和细节，对共性问题，要及时统一纠正，对个别同学的个性问题，要个别指导。既确保操作的准确性、严谨性，也要保证实验质量，通过实验检验教学情况。

3 结语

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关键词： 双语教学；教学改革

Key words： bilingual teaching；teaching reform

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0257-02

0 引言

21世纪是生命科学的世纪，分子生物学技术为人类探索生命奥秘提供了强有力的工具，大量新理论、新技术不断涌现，推动分子生物学蓬勃发展。同时，分子生物学技术越来越多地在临床检验诊断中推广应用，形成了检验专业新兴的课程《分子生物学检验技术》。基于分子生物学检验技术发展迅速，为了能时时关注课程发展的最新动向，跟踪学习国外最新知识和技术，院校自2009年起实施了一系列灵活多样，方便实用的双语教学方法，现就开展该门课程双语教学的必要性、教学改革实践及成效进行简要论述。

1 《分子生物学检验技术》双语教学的必要性和重要性

1.1 是适应专业发展的需要 随着经济全球化以及科技革命的日益发展，我国检验人才市场对具备双语能力的国际化医学检验高级人才的需求不断增长。国家教育部提出要求高校本科教育的专业外语教学，力争3年内达到所开课程的5～10%，并引进原版教材和提高师资水平。这个要求对医学检验专业显得尤为迫切，因为检验医学是目前临床医学中发展最迅速的学科，新技术的出现与应用几乎是与全球同步[1]。而目前我国需要从国外进口大量仪器设备、试剂等，这就需要检验专业学生具备一定的专业英语水平，可以对生活中所遇见的英文“一眼看穿”。

1.2 是提高师生英语水平的需要 语言不仅是工具，也是武器。为了适应未来社会日益激烈的竞争，为了在中外交流中占据主动权，精通、熟悉一两门外语已成为必须。而在医学领域，英语以其国际通用性、使用广泛性而备受瞩目。因此专业教师及学生要想在学科发展中取得更大的成绩，就必须熟练掌握一定的医学专业英语。高校外语教学大纲中规定“专业应用是大学英语教学的一个重要组成部分，是促进学生完成从学习到实际应用的有效途径”[2]。为贯彻执行这一要求，《分子生物学检验技术》在教学过程中加强了英语教学与专业知识的结合，这一举措既提高了学生专业英语的学习效率，使学生的专业英语词汇量得到强化和扩大；同时可提高教师的外语水平、教学水平，促进教师与国外学者交流合作，把握学科发展的方向与动态。

1.3 为其他检验课程的双语教学奠定基础 分子生物学技术的迅速发展，极大地推动了医学检验的快速进步。分子生物学技术在医学实验室的应用日益广泛和深入，迫切需要学生在熟练掌握医学检验传统理论和基本技术之外，必须学习分子生物学的重要技术及其应用，为今后进入临床实验室或进一步的研究和发展打好基础。而生物学（主要是分子生物学）历来是教育部提倡双语教学的重点课程，这一要求使得《分子生物学检验技术》无可争议地成为推动整个检验专业课程改革的先锋力量。

2 分子生物学检验技术双语教学改革及成效

2.1 双语教学实施方法 双语教学（Bilingual teaching）是指应用英语或双语进行授课，以提高学生英语学习能力和应用能力。在教学实践过程中，由于教师教学习惯不同，章节内容难易各异，我们主要采用以下三种不同的授课模式：一是渗透型，即在正常的课程教学中适当穿插使用英语；二是穿插型，即交替使用中英文两种语言，或以中文为主；三是示范型，即在某一章节授课过程中，大部分时间是用中文教学，选择一定的内容，用一定的时间用纯英语进行教学。另外，在进行章节小结时，用英文板书进行讲解。平时作业和考试含有一定的英语内容，课堂内师生应有一定的英语交流和讨论。

传统制作的中文课件、讲义内容陈旧、固定，文字干涩、枯燥，让学生“望而生畏，畏而生厌”。随着网络技术的发展成熟，对外交流的日趋密切，师生可通过查阅相关外文资料或与国外专家进行学术交流及时获得新知识及相关学习资料，将原汁原味的英文资料引入课堂，拓展学生的国际视角，启发学生的思维，使“静态、平淡”的理论知识变成“动态、生动”的声、光、影像，学习效果会得到明显提高。

2.2 教学效果的调查分析 为更好地了解本课程双语教学情况，加强对双语教学的理论研讨和实践总结，推进课程双语教学工作，方法：随机抽取我校2008级、2009级医学检验学生各80名，遵循自愿的原则进行匿名答卷，学生利用课间答卷。统一发放调查问卷160份，收回157份，有效问卷157份，回收率98%，其中有个别选项漏选。

据调查2008级和2009级一半以上的学生均认同检验本科生开展双语教学是非常必要的，对双语教学存在兴趣，其医学英语水平有较大提高。但是由于分子生物学检验技术许多重点、难点内容本身存在理解的困难，加上英语释义，势必影响学生对课程知识的理解和掌握。因此绝大多数同学还不能完全适应专业课的英语学习，认为双语教学的形式增加了学习专业课程的难度，仅仅20%左右的学生认为无影响。这些数据较其他同等院校有明显差距，反映出我校目前开展的双语教学存在有一些问题和不足。

目前，在我院检验本科生中实施分子生物学检验技术双语教学教育尚属试验性阶段，也就不难理解统计数据显示，学生对教师授课的满意度较低。但我们也欣喜地看到，随着教师带教经验的积累，2009级学生对教师授课的满意度已有较大幅度的提升。

3 双语教学存在的问题及对策

3.1 师资力量薄弱 高等院校是培养人才的主阵地，而人才培养的质量，归根结底取决于师资队伍建设的状况。在《分子生物学检验技术》双语教学过程中，师资力量薄弱已成为限制课程发展的瓶颈。许多教师的英语口语表达不够标准，很难与学生进行沟通交流，无法将课程内容完全用英语表达，最终影响到教学目标的实现和教学任务的有效完成。为此，我们特别注重师资队伍的建设，将师资队伍的建设视为课程建设的第一要素。我们在师资队伍的建设上重点落实了六字方针――“派出去，引进来”。自院校升本以来，学校日益提高对英语教学的投入力度，开设了教师口语短期、长期培训班，帮助教师提高英语水平。今年更是各系部均有外籍教师公益支教，既让大学生们感受到了原汁原味的外语专业课程，又能提供给教师一个互相学习的宝贵机会。

3.2 课时量不足 由于学生没有前期专业英语的词汇积累，使得课堂中教师需花费较多时间解释相关词汇、句义，无形中讲解课程重点、难度部分的时间相应缩短，加上本课程教学内容比较抽象难懂，所以学生普遍认为双语教学增加了课程难度。对于这一现象，解决的方法主要有二：一是尝试增加课时量，可以让教师在完成同等讲授内容的情况下，合理分配课时，不用赶课；二是尝试在实验课也使用外语教学，由于实验讲授内容少，学生容易理解。而且实验课上课人数少，师生互动频繁，专业词汇重复率高，教学效果较好。

3.3 学生英语水平薄弱 由于缺乏一定的语言环境，外语教学中常常出现“哑巴英语”和“聋子英语”，尽管许多学生已获得“英语四级”，甚至“六级”水平，但她们实际运用外语的能力仍然较差。这对于开展双语教学造成一定的困难。但是，从统计资料显示，学生从内心里接受双语教学，乐于尝试新的教学模式，所以，学生的配合度较高。

4 总结

为了适应社会发展的需要，为了加强国际、国内的交流与合作，为了提高医学生的专业素质，在专业课程中实施英汉双语教学势在必行。同时我们也看到，双语教学任重而道远，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学工作中的问题与失误。不同高校的具体情况不同，受师资，生源等主、客观因素的限制，就需要结合实际情况采取各具特色的方法与手段，才能切实帮助学生们克服语言障碍，培养具有高水平外语交流能力和实际应用能力的专业人才，才能使《分子生物学检验技术》课程建设更上一层楼。

参考文献：

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中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0037-03

21世纪以来，随着人类基因组计划的完成，医学分子生物学作为分子生物学的重要分支得以迅猛发展，其理论与技术早已广泛渗透到生命科学的各领域，同时也成为横跨基础医学与临床医学的桥梁课程。我校于2003年为医学本科生开设了医学分子生物学理论课的教学，实验课的教学由于经费、场地、仪器等因素的限制，仅针对检验专业学生开设，其教学任务由医学基础研究中心医学分子生物学实验室承担。通过多年的教学实践和摸索，我们在现有的条件和办学特色定位下及实验教学基础上，针对检验专业本科生教育的特点，于2011年起，我们对医学分子生物学实验课教学改革进行了初步探索，以期促进本学科实验教学工作的发展，达到提高教学质量和培养学生综合实践能力的目的。

1 医学分子生物学实验教学的重要性

医学分子生物学主要致力于阐明生物大分子结构、功能、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制[1]。这些内容十分抽象而无直观的实体，其中所涉及到的生理、生化过程，学生仅从书面上是无法进行形象化的观察和认知。因此，作为一门实践性和应用性很强的学科，实验教学在医学分子生物学整个教学过程中占有重要地位。通过实验课的学习，不仅能验证课堂上所学到的理论基础，增强学生对知识的理解和掌控能力，而且能够激发学生的学习兴趣，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的实际能力。

2 对医科生全面推行医学分子生物学实验课教学的改革势在必行

医学分子生物学是生命科学发展中最重要的前沿学科之一，其发展依赖于反复的实验验证，故具有实验性强的特点，分子生物学实验技术正深刻地影响着医学的各个分支领域。因此，对省属医学院校各专业的本科生来说，掌握分子生物学技术的基础理论和基本的实验方法非常重要。提高学生的动手能力、培养应用型人才，对广大医科本科学生、研究生和青年教师而言显得越来越重要。培养应用型人才成为目前教育教学改革的趋势[2]。因此，实验课的教学内容应该更加结合临床实际，除了基本的分子生物学技术，注重增加医学应用和前沿的内容。

特别是从2012年起，国家对大学本科教育经费的投入大幅度增加，体现了国家对高等教育的高度重视。大幅度提高对教育的投入，对于医学生来说，主要体现在对教学成本高的实验课教学的重视和投入，理论课教学的成本毕竟相对较低。因此，对医学院校本科生进行医学分子生物学实验课教学改革，加强分子医学教学，全面推行医学分子生物学实验课教学改革的时机成熟、势在必行。

3 我校医学分子生物学实验教学中存在的问题

泸州医学院是培养医学本科生最大的省属地方医学院校之一。学校现有17个二级院系，在校全日制本专科学生、研究生、留学生15000余人（http：///html/xygk/xyjj/）。医学基础研究中心成立于1999年，通过十多年的发展，目前拥有多名高学历、高职称的专职教师、实验技术人员及先进的实验仪器和设备，建立了“医学分子生物学”省高校重点实验室，“肿瘤表观遗传学”省高校重点实验室和“表观遗传与肿瘤”省医学重点实验室，形成了分子生物学、细胞生物学、肿瘤生物学、实验动物模型、形态学等研究平台，可开展蛋白质组学、基因组学与个体化医药、表观遗传学等方面多学科交叉的科学研究工作，是我校一个重要的开放性实验中心，为医学分子生物学实验教学提供了强大的师资队伍力量和科研技术支持，但在实验教学过程中仍存在诸多问题。

首先，实验教学课时不足。众所周知，医学院校学生由于专业的特殊性所学课程繁多，各门课程的课时非常有限，就我校检验专业本科生而言，医学分子生物学理论教学36学时，实验教学18学时，理论与实验的比例为2∶1。由于课时安排不充分，许多实验项目无法开展，导致学生与许多医学分子生物学的经典实验失之交臂。而教师为了完成教学任务，被迫加快教学进度，甚至为了节约时间，提前准备好实验所用试剂，学生没有亲自动手的机会，无法真正达到实验教学的效果。

其次，实验教学经费紧张。医学分子生物学实验项目多，所涉及的知识面广泛，许多仪器和试剂都十分昂贵，需要大量的资金投入[3]。本中心作为全院重要的科研平台和人才培养基地，拥有许多先进的仪器和设备，如基因扩增仪、各种电泳系统、各种离心机、凝胶成像系统、流式细胞仪等，但数量有限仅用于日常科研工作的开展，无法完全满足实验教学的需求，使得学生只能减少分组，不仅动手机会减少，而且实验内容选择也受到限制。

最后，传统的教学模式影响了教学质量。长期以来，医学分子生物学实验教学模式都遵循着一个基本流程进行：教师简单讲解实验目的和原理，学生按照实验操作步骤进行实验，学生观察结果写实验报告。并且在实验过程中，教师会提前将实验结果告知学生，学生只需要验证结果是否相符，完全没有独立思考的时间和空间，成了被动的接受者，时间一长，学生失去了学习的热情，严重影响了教学质量。

4 检验医学专业的医学分子生物学实验教学改革探索

实验教学的设计思想是通过有限数目的实验，加上实验原理与方法导论的讲授，使学生从实验技能和实验理论上能全面掌握医学分子生物学的整体实验体系、基本技术和方法。通过实验教学改革，特别是设计性、探索性和综合性实验的开展，一方面加深了对理论知识的理解和掌握；另一方面培养了学生的动手能力，独立分析问题和解决问题的能力，以及创造性思维的能力，从而为今后从事富于创造性的实际工作奠定良好的基础[4～5]。

（1）实验教材改革。

尽管实验教学学时有限，开展的实验项目较少，但为了让学生能全面了解医学分子生物学这门学科所涉及的各方面知识，本中心组织了一批有经验的教师和实验技术人员共同编写了可供医学本科生和研究生使用的《精编医学分子生物学实验指导》[2]，全书共分五章四十余个具体的实验操作。按照实验目的、原理、仪器材料、步骤及注意事项等结构介绍每一项实验技术。其内容大致分为五部分，包括基本分子生物学实验技术、基因操作技术、基因诊断技术、表观遗传学和蛋白质分析技术、细胞培养与分析技术。该教材不仅保留了一些经典的实验内容，如质粒DNA的提取，大肠杆菌感受态细胞的制备等外，新增了关于临床基因诊断以及形态学与功能学的实验内容。在具体实验教学过程中，我们可以根据不同专业，不同层次灵活教学。该实验指导既有原理又有实验结果，图文并茂、简洁精炼。同时附有医学分子生物学实验课程简介和医学分子生物学教学大纲。这样，我们保证了实验课教学内容的知识性、系统性和权威性。

（2）教学内容改革。

由于教学学时和实验条件的限制，原有的教学内容仅开展了三个实验项目，分别为动物外周血全血DNA的提取实验、琼脂糖凝胶电泳实验和血清蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验。这些实验虽然是医学分子生物学基础及经典的实验技术，重要性很强，但是它们之间相对独立，关联度不够，缺乏实验的连贯性和综合性，且与临床联系不大，学生兴趣缺乏。为了节约教学成本，实验准备均由教师提前完成，学生只需提取样品，最后电泳上样，观察实验结果，完成实验报告。因此，学生根本没有充分的时间对整个实验进行思考和探索，可能实验做完，他们完全没有理解这些实验的目的和意义，只是照搬照抄，应敷了事，完全违背了设置实验课的初衷，没有达到锻炼学生独立思考，独立操作的目的。

针对这些问题，为了培养学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新性思维，根据医学检验专业的特点，我们创新性地重新设计了一个综合性实验――DNA指纹分析[2，6～8]（见图1），包括人外周血DNA的提取、分光光度法（Nanodrop法）测定DNA的浓度和纯度、以所提取的DNA为模板进行PCR扩增D1S80短串联重复序列、琼脂糖凝胶及聚苯稀酰胺凝胶电泳、DNA染色（EB染色和银染）、凝胶成像系统下观察结果和照相，最后进行分析[2]。

同时将学生分为4人一组，每4个组为一个班，每个班由两位教师负责。学生之间相互抽取血样进行DNA的提取，所有实验步骤均由学生独立操作完成，教师只是从旁协助和指导，尽量争取每位学生都有动手的机会。这样改革的优点在于，我们将研究对象由模式动物转化为人类自己，从核酸技术以及基因工程技术两条主线展开，并且选用了基因诊断中的一个重要内容―DNA指纹分析这个能引发学生兴趣的内容，使得整个实验过程更加贴近临床实践，更能促进学生的积极性和参与度。而且实验具有连续性和系统性，使学生对实验内容有了更深刻的认识，提高了学生的动手能力，巩固了课堂教学所学的理论知识。

（3）教学方式改革。

我们摒弃了传统的教学方式，不再是单一的教师讲，学生听的模式，而是结合PBL法、充分利用现代教学手段，巧妙运用计算机多媒体作为实验教学的辅助工具，合理利用多媒体系统的音频和视频信息，在实验课里将一些未开展的实验项目自然生动的展现在学生面前，方便了学生学习，提高了学生的学习兴趣，为学生今后的毕业实习及工作奠定良好的基础。同时教师带习学生数量相对减少，有更多时间与学生进行面对面交流和沟通，启发学生发现问题、分析和解决问题，使学生由被动的接受者转变为主动参与者，培养学生的科研思维和创新能力。

（4）教学效果反馈。

为了了解实验教学改革的效果，我们对参与实验的同学进行了问卷调查（见表1）。调查表的内容主要涉及实验开设是否具有创新性，是否能提高学生的学习兴趣和动手能力，对学生今后的工作是否有帮助等等。调查结果显示，实验教学改革后，学生对医学分子生物学这门课程有了更深的认识和理解，而且学习积极性明显增加，对知识掌握更加具有完整性和系统性，达到了培养学生科研素质和创新思维、提高动手能力的目的。

5 结语

总之，经过医学分子生物学实验教学的改革，其实验内容将理论基础与临床实践完整地结合在一起，学生普遍反映教学效果良好，学习积极性明显提高，实验操作能力显著增强。通过医学分子生物学实验教学激发了学生的潜在能力，培养了学生的创新思维，为学生今后从事科学研究和临床工作打下了坚实的基础。适应社会发展需要，由培养单一临床技能型人才向培养具有临床科研和动手能力强的复合型人才转变。但本次改革仍有不足之处，学生普遍反映实验教学学时不够，以及实验教学经费不足，导致实验项目相对较少。

参考文献

[1] 药立波.医学分子生物学[M].3版.北京：人民卫生出版社，2008.

[2] 傅俊江.精编医学分子生物学实验指导[M].北京：中国医药科技出版社，2012.

[3] 林家齐，李玲.深化高校实验教学改革，促进创新人才培养[J].科技与管理， 2009，6：124-127.

[4] 高利臣，肖璐.分子生物学实验教学改革的几点思考[J].实验室研究与探索， 2010，29（4）：99-102.

[5] 王继红，叶芳.医学院校生物化学与分子生物学实验教学改革[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：288-291.

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作为医学检验中的一项重要方面，对分子生物学的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对分子生物学应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优医学检验相关工作的最终整体效果。

2.概述

当蛋白质和核酸成为科学家科研工具下的研究对象时，可能不会有人会预料到几十年后的今天，临床医学有多种重要检验手段来为患者提供治疗疾病的科学依据。比如，分子蛋白组比对分析为遗传学的亲子鉴定做出了不可磨灭的贡献，现如今，它是唯一主要的检验手段；再如，分子芯片技术被广泛应用到医疗器械上，为医务人员提供便捷而且准确的检验结果。当然，历史的足迹是向前走的，所以我们也不能固步自封的仅仅以此为这就是最完美的检验技术，在全面发展的分子生物技术领域横向扩张，推动博大精深的分子生物学迈向辉煌。

3.分子生物学技术存在问题

3.1 技术复杂以及仪器要求过高

分子生物学技术是新兴发展的医学检测技术，目前在发展中仍然存在诸多的问题，还有待完善。其中分子生物学检测技术的技术过于复杂，此外，对检测的仪器的质量要求也颇高，检测时所用到的药品和反应器皿十分昂贵，这些条件的限制都严格的限制了分子生物学技术的发展。

处理以上的问题需要合理的检测医学项目，分子生物学医学检测技术的灵敏度需得到极高的提升，但是目前医学检测的实际标准仍有待提高。

举个简单的例子，比如说结核菌在培养时，没有必要挑选昂贵的培养器皿，常规的培养器皿即可。此外，临床疾病检查不可过度依赖于分子生物学技术的临床检测，此技术虽然可以提高医生的诊治效率，但是也存在技术纰漏，所以应该结合临床检查一并再得出结论。

3.2 监测管理力度不够

分子生物学技术仍然存在诸多的问题，其中部门之间的检测管理力度明显不够，监管部门的责任十分重大，按照国际上的医学检验程序规定，医院应该制定较为严格的分子生物学技术监管制度。确保医学检验中不会出现重大的检测故障，此外，虽然分子生物学技术仍然存在诸多的问题，但是其发展的速度确是不容忽视。与此同时分子生物学技术在飞速发展的同时，我们应该加大管理力度积极推动分子实验室的建设，设定专门的管理监督人员，并完善监督管理机制，保障分子生物学技术临床试验的稳定持续发展。

4.分子生物学在医学检验中的应用探讨

4.1 分子生物传感器

所谓分子生物传感器就是指利用生物或化学技术，将生物识别元件固定在能量转换器上，当遭遇到特定待测物时，换能器上固化的识别元件就会通过换能器输出光、电信号，并以此进行待测物质的定性分析，达到分析检测的目的。这些生物识别原件包括各种抗原、酶、核酸、抗体、蛋白质等等，因此这种分子传感器可以被广泛的应用于小分子有机物、微量蛋白、核酸等物质的检测中，而这些检测资料往往都是临床诊断以及病情分析的重要依据。现如今，这种分子生物传感器技术已经被广泛的应用于各种临床检验中，比如重症病人生命体征监护仪，手术用的精密医疗设备，丙型肝炎病毒DNA转录及聚合酶链式扩增过程监控装置，血清中破骨细胞生成抑制因子的压电免疫传感器等等，都是分子传感器技术在临床医学领域的常见应用手段。

4.2 分子生物纳米技术

随着纳米技术研究的逐步加深，在临床医学领域也逐渐出现了许多运用了纳米技术的新型药物，新型的纳米装置也正在被广泛的应用于疾病控制和监测。人们将特异性抗体固定到磁性纳米球表面，然后用酶、荧光染剂、放射性同位素等为基础得出检测结果，并将之与传统检测技术相比较，发现这种新型检测技术具有灵敏高效、简单快捷的特点，因此这种年轻的检测技术被快速的引入到了临床医学的实际应用之中。人们利用分子纳米技术检测人体内各种生化成分的状态，以此判断机体是否获得了足够且恰当数量的微量元素供应；这种技术还同时被应用于病变基因的修整，并被报以了深厚的期望，人们希望借助这种技术手段提前将癌症消除。

4.3 PCR（聚合酶链式反应）技术

聚合酶链式反应技术是分子生物学中的核心技术之一，在学术领域中占有重要地位。现在的很多新兴技术，例如实时定量PCR、原位PCR技术等都是由聚合酶链式反应技术衍生而来的。这些新兴技术不但能够节约大量成本和时间，还具有可控性强、针对性强等优点。除此之外，PCR技术还被应用于基因分离、DNA/RNA病理诊断等临床检测中。在现代的医疗环境下，仅需要10分钟左右就能够检测到样本中的DNA转录，而这些都是由PCR技术衍生实现的。说起这些我们就不得不提到分子生物芯片技术。这种技术是通过固定于特定支持物上的大量分子探针与样品反应，在通过检测仪器观察反应信号强度来对样品中的靶分子数量进行判断。

4.4 分子蛋白组

篇（5）

Biology of Sensory Systems

2008, 520pp.

Paperback

ISBN: 9780470518632

WileyBlackwell

克里斯•史密斯

本书是一部关于感觉系统生理学的专著,作者为英国阿斯顿大学的克里斯•史密斯博士。自2000年本书的第一版出版以来,特别是由于分子生物学的应用,感觉生物学的研究获得了巨大的发展,许多新的见解被提出。这些成果说明了跨物种和跨感官的生物特性在分子结构和感觉细胞生理学上的相似性,往往预示着可以追溯到5亿多年前的共同的祖先。因此,本书进行了全面的修订,采用了分子的、进化的和比较的方法,概述了脊椎动物、无脊椎动物和原核生物的感觉系统,并将重点放在人类感觉上。

本书包括6个部分,分别是:1.感觉系统的一般特征,机械感觉、化学感觉、电磁辐射感觉和其它感觉系统,最后是本书的总结和哲学相关讨论;2.更加强调对分子生物学和细胞机制的论述;3.关于基因组学和感觉系统;4.关于TRP通道、突触传递、神经系统的演化和节肢动物感觉系统;5.单孔目动物的电感觉、语言和FOXP2基因、镜像神经元和疼痛的分子生物学;6.更新了人类嗅觉和味觉通道的部分。

本书的作者克里斯•史密斯在伯明翰大学获得动物学学士学位,在伦敦大学获得数学/物理硕士学位,在阿斯顿大学获得神经科学博士学位,其后一直在阿斯顿大学从事学术研究。他先后被任命为助理讲师、讲师、高级讲师、高级教师(生物科学),1990年任理学院院长,1991年任生命与健康科学院院长,1996年退休后任荣誉客座教授。克里斯是英国生物物理学会会员、英国神经科学协会会员、皇家医学会会员、英国皇家学会会员。在2005年他获得了国际神经科学历史协会的终身成就奖。

作者丰富的教学和科研经验,书中的400余幅插图、框图、补充材料以及每章的参考书目,使本书成为生物学、动物学、动物生理学、神经科学、解剖和生理心理学专业大学生的优秀教材。同时,本书也可作为视觉科学、神经生理学、神经病理学、发育生物学等专业的研究生教材。

张文涛,助理研究员

篇（6）

    1.2类比法在生物化学和分子生物学教学中的优势。对于教学主体而言。在教学过程中,在生物化学和分子生物学教学过程中,概念的讲解是必不可少的基础过程,但是往往枯燥无味,难以提起学生的学习兴趣,使用类比教学能够将抽象的概念具体化和生活化,让讲解过程变得轻松有趣,让知识变得通俗易懂。对学生来说,也能够用已有经验来解释新的知识,建立新旧知识点之间的有效联系,避免用死记硬背的方法完成学习任务,达到减轻学习负担,提升学习效率的目的。另一方面,对于生物化学和分子生物学的学科特点而言,类比教学具有明显优势。生物化学和分子生物学设计的知识点较为庞杂,需要对理论知识和实践知识进行联系起来进行交叉阐述,且这些知识以概念理论为主,很大一部分是要求学生记忆的基础性知识,学生掌握不牢固对其以后的学习会造成很大的困难。使用类比教学,能够帮助学生将各种知识联系起来,举一反三、触类旁通的巩固旧知识和掌握新知识,具有很好的教学效果。

    2、类比法在生物化学和分子生物学教学组织中的应用

    前文已经详细分析了类比法在生物化学和分子生物学教学中的优势,那么,具体在教学过程中应如何操作?下面将进行具体阐述。

    2.1了解类比教学的特点,挖掘教材的类比因素。在具体的教学实践中,教师所能运用的类比例子并不多,这需要教师在备课的时候有意识的发掘各种能够进行类比教学的因素,否则,仅仅凭借上课时的灵感,随便举例、打比方,这样的类比教学是不科学的,对课堂效果只会起到相反的作用。因此,对于教师而言,应当深入了解类比教学的特点,形成系统科学的类比教学的相关知识,在对两种事物进行类比分析时,不要拘泥于事物之间的颜色、形状等表面属性的相似性的比较,更应对二者的结构、功能进行仔细推敲和分析。对于挖掘出来的类比关系,也不能随意使用,需用讨论和反推等方式进行合理验证,保证在教学过程中所使用的类比教学方法的科学性和严谨性。

    2.2科学使用类比教学法,提高教学的科学性。在生物化学和分子生物学教学过程中使用类比法进行教学,不仅仅是一种教学方式和手段的变化,更要求教师对这种教学方式有更深入的了解,在教学过程中科学的使用,充分体现类比教学的优势地位。在课堂上,教师要清楚的呈现两类知识之间的类比关系,对二者的性质、结构、功能等作出详尽的讲解,帮助学生梳理二者之间的相似性与相异性,使学生更好的理解和掌握知识,能够做出基本的判断和推理,做到举一反三,触类旁通。同时,在教学过程中,可以鼓励学生自己提出类比关系,对他们所提出的类比关系进行讨论,分析类比的可行性和科学性,对于错误的类比关系做出纠正和进行重点讲解,对正确的类比关系做出鼓励,这样可以加深学生对类比因素的了解,让知识掌握的更加牢固。

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中图分类号：S543.901　文献标识码：A　文章编号：1007-7847(2007)04-0289-06

羊草(Leymus chinensis)是多年生禾本科赖草属草本植物，由于其环境适应性较强。具有耐寒、耐旱、耐盐碱等优点而成为松嫩平原的优势物种，同时羊草也是一种重要的牧草资源，蛋白质含量高，适口性好，耐践踏，在发展草原畜牧业方面具有重大的经济和社会效益，但羊草种子发芽率低、种子萌发最适pH值为8.0～8.5，加上过变放牧和草地盐碱化日益加重等原因，我国现存系统管理重点实验室项目(K09M6)羊草草地约有90％以上发生了不同程度的退化，因此，研究羊草的遗传分化、抗逆机理、栽培育种以及转基因等对于改善生态环境和草场建设具有重要意义，随着分子生物学对各个学科的交叉渗透，使羊草的研究从细胞水平进一步深入到分子水平，羊草属于异交植物，物种趋向于在种群中具有较高水平的变异性，仅在松嫩草原中西部靠近内蒙古高原东部草原上的羊草种群就数以千计，这为研究羊草种群的遗传多样性提供了对象，培养愈伤组织是进行羊草转基因研究的前期工作，但诱导率低的问题尚未得到解决，笔者结合自己的科研工作，对羊草分子生物学领域的研究成果加以综述，旨为羊草抗逆分子机理研究提供参考资料。

1　羊草遗传多样性研究

由于羊草生态适应性强、分布范围广、生境类型多样，在长期的适应和进化过程中，羊草种群之间在形态、生理、生态以及遗传特征方面均产生了趋异，RAPD(randomly amplified polymorphic DNA，随机扩增多态DNA)技术可以在对被检对象无任何分子生物学资料的情况下对其基因组进行分析，而且具有费用较低、方便易行、模板DNA用量少、不需要同位素，在安全性和实验操作上具有比AFLP(amplified fragment length polymorphism，扩增酶切片段多态性)、SSR(simple sequence rc-peat，微卫星重复序列)等分子标记更加简便易行等优点，从而使其成为目前研究羊草遗传多样性的最重要的手段之一，该技术主要是利用各种群羊草的总基因组DNA作为模版，筛选能够扩增出具有明显差异性条带的随机引物，以至少两次重复均出现的结果做0，1矩阵图，即有条带记为1，无条带记为0，计算总片段数及多态位点百分率、各种群间遗传相似系数和遗传距离，利用分析软件进行聚类分析从而得到其遗传结构树状图，

羊草RAPD分析可以用于研究羊草的种群关系以及遗传分化的影响因子，崔继哲等应用RAPD技术证明相似生境或同一地域的种群在一些位点上表现出相似或相同的变化，刘惠芬等运用RAPD技术对内蒙古典型草原不同生境8个羊草种群进行分析，聚类结果显示生境相似的种群能够聚在一起，而地理距离最近的种群不一定归为一类，说明小范围内羊草种群间的遗传分化与地理距离不存在相关性，而与其生境间的相似度相关，影响遗传相似性的不是单一因子而是各种因子的综合作用，较小地理范围内羊草种群间的遗传分化主要是由环境的异质性所引起的，笔者曾以采自中国大安碱地生态试验站(N45°36′，E123°53′)的羊草种子单株播种栽培，以每株羊草幼苗的地上部为材料进行RAPD分析，30个实验样品的平均遗传距离为0.1909，共可分为4个类群(待发表)，通过RAPD分析，还可以进一步将羊草遗传分化多样性的原因具体化，汪恩华等””利用分子标记与形态标记以21个有效随机引物中对9份羊草材料进行RAPD分析，对随机抽取的17份禾草种质进行了种质评估的比较研究，结果表明，羊草种质的小穗数、种子千粒重、叶色、有性繁殖量和结实率5个形态学指标与遗传多样性指标存在一定的相关性，应用RAPD技术对不同生境羊草在水分胁迫下游离脯氨酸含量的变化做聚类图比较分析，证实水分是影响羊草种群间遗传变异和生态型分化的一个最主要的因子，虽然水因子是影响羊草分化的一个主导因子，但是在实际研究工作中也认识到羊草变异和分化是多种生态因子综合起作用的结果(如温度、海拔、经纬度、土壤类型等)，而且各因子之间又是相互影响，在不同的生境中限制因子又是变换的，这就造成不同地理种群的羊草遗传分化过程的复杂性，由此可见，目前以羊草为实验材料的RAPD分析虽有许多报道。但是由于羊草本身具有较高的种群变异性。组成羊草群落的植物总计有357种，加之尚缺乏一种统一的标准分型方法，因此RAPD技术就成为研究羊草分类及来源的主要工具，在物种鉴定及遗传分化研究中发挥着重要作用。

除了RAPD技术以外，等位酶技术也可用于羊草遗传多样性分析，等位酶是指由一个位点的不同等位基因编码的同种酶的不同类型，其功能相同但氨基酸序列不同，崔继哲等通过该技术，综合分析了松嫩平原11个羊草种群的遗传多样性及遗传分化指标，深入剖析了灰绿型和黄绿型两种叶色类型羊草种群之间的遗传差异，证明种群间的遗传距离与地理距离之间没有相关，崔继哲等还采用淀粉凝胶电泳技术，应用等位酶分析方法测定了松嫩平原南部微生境下羊草灰绿色和黄绿色两种生态型9个种群的遗传多样性和遗传分化程度，证明羊草种、种群和生态型水平都维持较高的遗传多样性，两种生态型之间有明显的遗传多样性差异及遗传分化，另外，对不同生境、不同分类种群的遗传结构分析发现羊草种群遗传变异度很高，但是无论如何归属，松嫩草原上的羊草种群遗传分化程度很低，推测可能与羊草为异花授粉、不同类型混生及种群间基因流强度大有关，刘杰等曾用SSR作为探针构建了羊草的遗传指纹图谱，为羊草种质资源评价、种间及种内亲源关系分析、生物多样性研究提供了有效手段，利用AFLP方法对我国不同地区分布的羊草材料进行的DNA多态性分析结果也表明了羊草基因组DNA具有比较丰富的多态性。

2 羊草愈伤组织培养及利用

植物组织细胞培养(plant tissue and cell cul-ture)是通过运用植物组织细胞培养技术实现植物育种获得新品种的一条快捷途径，既可以通过

花粉培养、未授粉子房以及胚株培养等诱导形成单倍体植物，也可以通过植物愈伤组织培养中普遍存在的染色体变异实现植物突变育种，另外，通过植物组织培养技术进行的植物细胞融合(尤其是原生质体融合)、胚胎培养以及植物体外受精技术可获得远缘杂交种，通过植物组织培养中的茎尖培养能够产生无病毒原种，因而可用于植物脱毒，解决生产实践中植物病毒危害问题，组织培养是植物细胞工程学、遗传学、植物生理学、生物化学与分子生物学研究的重要基础，不仅用于快速繁殖。还用于单倍体育种、种质保存、生理学研究和基因转化等领域。

早在上世纪80年代，高天舜就利用羊草根茎作为外植体进行愈伤组织的诱导和植株再生材料，目的是为了改良羊草的遗传性状，试图通过组织培养途径获得羊草新类型，该研究采用当年生羊草根茎幼嫩部分的节间基部切段以及隔年生老根茎和当年生根茎的芍间中部、顶部切段作为外植体，消毒处理后接种于3种MS培养基中，先进行暗培养。待长出愈伤组织后转入光照培养，诱导率平均在20％左右，分化率最高也只有24.2％，羊草幼穗和成熟种子也可作为诱导愈伤组织的外植体，刘公社等，以幼穗作为外植体，恒温25℃条件下诱导愈伤组织，在加有1mg/L2，4-D MS培养基上继代2次后，转移到含1.0mg/L KT和0.5mg/NAA的MS培养基上分化培养得到再生芽，并在无激素的基本培养基上获得了生根的试管苗，移栽到温室后可正常生长，尽管从羊草叶片、幼穗和成熟胚在同样培养条件下均能诱导出愈伤组织，但只有幼穗愈伤组织能够继续分化出再生植株，但分化率因基因型和外源激素的不同而不同，以成熟羊草种子为外植体诱导愈伤组织具有操作简便、污染程度低、材料选择直观化的优点，且诱导率和幼苗分化率较高、幼苗健壮、生长势好，崔秋华等采用3种培养基(MS、B5和8114)，3种2，4-D的浓度水平(1、2、4 mg/L)培养羊草幼嫩根茎和种子，结果表明，以种子作为外植体可获得较高的愈伤组织诱导率(29.05％)，但目前对于最适激素浓度没有统一结论，其范围从1～4mg/L不等，对愈伤组织的诱导效果也未达到令人满意的水平，仍需要深入研究。

在对羊草愈伤组织的应用方面，可以以羊草种子诱导出的愈伤组织为材料，用含有NaCl的培养基和含有NaHCO3与Na2CO3的混合盐培养基进行培养，测定羊草愈伤组织的耐盐性，结果表明羊草愈伤组织对NaCl最大耐受强度为180mmol/L；对NaHC03与Na2CO3的混合盐的最大耐受强度为4mmol/L中性盐(NaCl)与碱性盐(NaHCO3与Na2CO3)对羊草愈伤组织的胁迫机制明显不同，国内外对于愈伤组织的培养大多应用于转基因，但在羊草方面进行的该项研究却很少，刘公社将携带PAT基因的质粒通过基因枪法转化羊草愈伤组织。然后在筛选培养基上进行培养，筛选抗性愈伤组织并转接到分化培养基上，得到再生苗，然后接种到含有筛选剂的生根培养基上培养后得到转基因羊草小苗，该研究已获得耐除草剂的羊草新品种专利，曲同宝等用基因枪将BADH基因转入由羊草成熟胚诱导出的胚性愈伤组织中，获得了转基因植株，经过PCR检测证明外源基因已整合到羊草基因组中并得以表达，虽然转入羊草的基因都可被检测到已整合人羊草基因组中，而且也得到表达，但是对于转基因羊草对周围生态环境的影响还未见相关报道，筛选突变体是羊草愈伤组织的另一用途，陈晖等用组织培养方法筛选获得羊草抗羟脯氨酸(HYP)变异系HR20-8，该变异系细胞内游离氨基酸和蛋白质组分氨基酸含量均发生了较大的变化，与供体对照比较，分别提高2.35倍和1.40倍，其中，游离脯氨酸和蛋白质组分脯氨酸分别提高6.6倍和3.0倍，且脯氨酸合成途径必需的r-谷氨酸激酶的活性提高了2.5倍。

3 羊草酶蛋白类研究

蛋白质是生物体生命中的第一重要物质，是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，同时能够调控相关基因的表达，植物对抗非生物胁迫必然有蛋白质的参与，比如耐冷蛋白、热休克蛋白、水通道蛋白、赤霉素信号传导蛋白等，从羊草中检测这些蛋白的含量以及克隆表达该蛋白的基因对于研究羊草耐逆分子机理和改善羊草品质都具有重要意义。

目前对于羊草酶蛋白的研究还远远不够，主要有细胞色素氧化酶、过氧化物酶、脂酶同工酶等，其应用也仅局限于阐明羊草的遗传分化，通过聚类分析可以研究羊草种群在不同地理及生态环境中羊草在分子水平上细胞色素氧化酶同工酶存在着种内分化，羊草在同工酶水平上的分化受多个环境因子的综合影响，而且与羊草耐寒性能存在一定的内在联系，张丽萍等对采自同一天然草地上叶片呈黄绿色、灰绿色两种类型羊草的根、茎、叶的过氧化物同工酶、脂酶同工酶进行了分析比较，结果表明，两种叶色羊草，其相同组织的过氧化物同工酶谱及脂酶同工酶谱基本一致，两种羊草叶片呈现不同颜色只属不同生态型，

磁场处理不仅可以促进羊草的生长。而且还能提高羊草的抗盐碱性，磁场使羊草过氧化物酶(POD)活性提高，并且诱发了一条新的同工酶带，张卫东等认为羊草自交不孕的原因是自交不亲和。并利用禾本科植物自交不亲和性有关的硫氧还蛋白(thsioredoxin)^基因设计的引物在羊草DNA中检测到预期片段，说明硫氧还蛋白h基因可能与羊草的自交不亲和性有关，该基因现已被克隆并能够从GenBank中查到其序列。

研究羊草草原土壤酶的活性可以判断土壤的肥力，土壤肥力水平接近则土壤酶的活性相似，土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶的活性与土壤有机碳、全氮呈显著相关关系，可以反映土壤肥力水平高低，是评价土壤退化的重要指标。

4 羊草耐逆基因的分离与克隆

羊草具有耐寒、耐旱、耐盐碱的特性，并且蛋白质含量较高，说明羊草在面对非生物胁迫时高效表达能够适应、缓解或对抗相应逆境条件的物质，尤其是调控这些物质表达的酶类基因，据报道，羊草种子个体萌发期最大忍受pH范围是9.14-9.53，对于NaCl可耐受的最大强度为600mmol/L，对于Na2C03可耐受的最大强度为175mmol/L，为了弄清这种适应机制的复杂性，通过大规模的cDNA克隆或者表达序列标签(EST)的测序分离相关基因是非常重要的，Jin等采集自然生长的植物叶组织经过Na2CO3胁迫处理构建了cDNA文库，并对其EST进行测序对比分析，推断在羊草叶和根中各有39和31个非生物胁迫相关基因，这些EST资源将有助于对植物耐盐碱分子基础的深入研究和理解。

甜菜碱是在生物体内起着渗透保护作用最主要的细胞相溶性物质，编码决定该物质合成的关键酶一甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因已经先后从多种生物体内得到克隆，并在多种植物中进行了遗传转化。已获得了抗盐、抗寒、耐旱能力得到较大程度提高的转基因植株，某些植物体内的甜菜碱含量和BADH活性随着土壤盐碱化程度的加重而增加，因此推测甜菜碱可能与羊草耐盐碱性有关，目前羊草中的部分BADH基因片段也已经被成功克隆。

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2.3 miRBase数据库 microRNA是近年来发现的非编码内源性小RNA分子，其功能主要是调节靶基因的转录后水平的表达，是近年来研究的热点领域。miRBase数据库更新快，包含miRNA序列数据、功能注释、靶基因预测等多各方面，是存储miRNA信息最主要的公共数据库之一（http：///）。目前，新版本（Ver.21）收录了223个物种28645个前体miRNA和35 828个成熟miRNA产物，所有数据均可以通过web界面检索，而且通过与TargetScan链接，可以查阅miRNA的潜在的靶基因。

2.4 生物分子信号通路数据库 信号通路一词在高中生物就接触到，到本科阶段的《细胞生物学》课程中得以深入学习。据调查，对于本科生而言，他们对信号通路想理解和认识有限，掌握的信号通路都是不完整的。学生在学习时，可借助信号通路数据库检索的方式，搜索某基因所参与的信号通路，并且可以直观的看到该基因在整个信号通路中的地位和作用。信号通路数据库目前比较常用的是WikiPathways数据库（http：//）。该数据库集成了主要的基因、蛋白质，允许整个研究者更广泛参与[3]。该数据最大的特点是将基因之间的关系以图形方式显示，使学生直观了解所感兴趣的基因是如何参与到信号通路或生化代谢过程的。

3 常用生物信息学软件及在线分析工具

3.1 DNA序列分析软件 在生物科学本科教学过程中，很多课程如《生物化学》《分子生物学》《遗传学》等，都涉及到DNA序列结构、基因突变等知识点，而且学生掌握到的更多都是一种朦朦胧胧，是懂非懂的知识点。因此，在《生物信息学》课堂上，当讲到采用生物信息学软件进行DNA序列分析时，学生产生了浓厚的兴趣。DNA序列分析的软件有很多，如：BioEdit，DNASIS，DNAStar，DNAClub，DNAMan等，相比较可知，就序列分析而言，我们认为DNAStar软件最常用，且操作简单，可视化功能强大，是地方本科院校学生的最佳选择。

DNASTAR是基因组学、结构生物学和分子生物学领域中的一款综合性序列分析工具软件，包含可视化和序列编辑（SeqBuilder），序列组装（SeqMan）、序列比对（MegAlign）、引物设计（PrimerSelect）、蛋白质结构分析（Protean）、基因查找（GeneQuest）和序列编辑（EditSeq）7个模块，可用作DNA和蛋白质序列分析、序列重叠群拼接和基因工程管理等方面，目前，该软件已被90多个国家的制药，生物技术，学术和临床研究人员使用。

3.2 RNA结构分析软件 RNA包含tRNA，mRNA，rRNA和sRNA等多种类型，在蛋白质生物合成过程中起着非常重要的作用。他们的二级结构或高级结构会影响蛋白质合成的效率。因此，对于本科生而言，直观的了解RNA的二级结构，对于掌握理论知识具有重要意义。RNA结构分析的软件有如Mfold、RNAdraw和RNAstructure等多个软件[4-5]。通过比较这些软件获得难易度、优缺点和使用复杂程度，我们发现Mfold已完成多次修订，且实现了网上在线免费试用（http：//unafold.rna.albany.edu/？q=mfold），输出结果灵活多样，结果直观，是本科生用于RNA结构分析的最佳选择。

3.3 序列比对软件（在线工具） 序列比对也称序列比较，通过该操作，可以将两个或多个基因（或蛋白质）序列按照一定的规律排列，使学生直观的观察到序列的变异，从而确定序列之间的相似性或同源性。根据序列多少，可分为双序列比对和多序列比对。序列比对的软件或在线工具也有很多，其中多序列比对软件有Clustal（ClustalX和ClustalW）、GCG、BioEdit、DNAMAN和DNAStar件包中的MegAlign等。在这里，适合本科生教学的软件我们推荐MegAlign和DNAMAN。而两序列比最常用的则是BLAST在线工具（http：//ncbi.nlm.nih.gov/blast），它是NCBI开发的可免费非注册使用的在线工具，可与NCBI的蛋白质数据库和基因数据库链接，也可用于蛋白质和基因序列的同源检索，是本科教学中必须要用到的在线工具。

3.4 系统发育树构建软件 在生物进化过程中，细胞内的生物大分子（蛋白质、核酸）的一级结构的变化会出现变异（进化），而生物大分子进化速率相对恒定，我们可以根据生物大分子的序列信息构建系统发育树，推断生物进化历史。系统发育树构建的软件有MEGA，PHYLIP，DNAMAN等。在分子进化相关的科学研究中，最常用的是MEGA（即Molecular Evolutionary Genetics Analysis），该软件更新快（目前的最新版本为MEGA7.0 http：///），运行速度快，操作简单，结果直观。因此，在本科教学中，我们推荐MEGA软件作为系统发育树构建的软件。

3.5 Expasy工具 ExPASy，即Expert Protein Analysis System，由瑞士生物信息学研究所维护的蛋白组学相关的在线实用分析平台，整合了很多蛋白质数据资源和分析工具（http：///），涉及蛋白分类、蛋白质翻译、结构预测、相似检索、序列比对等。该在线工具可免费试用，是本科教学过程中值得推荐的分析工具。但是，该工具包数据量大，鉴于本科教学学时的限制，在教学过程中不宜细讲，可以引入，让感兴趣的同学自学。

4 结语

随着分子生物学和生物信息学的迅猛发展，生物信息学数据库不断完善，生物分析软件越来越多，且各具特色。考虑到地方本科院校实际情况，我们介绍了以上的生物信息学数据库和分析软件（在线工具），并简单总结了它们适合于地方性高校本科教学的优点，给出了合理选择的参考建议，以期为地方本科院校《生物信息学》教学提供参考。

参考文献

[1]Bethesda（MD）.The NCBI Handbook[Internet]. 2nd edition[M].National Center for Biotechnology Information（US）. 2013.

[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.

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微生物学及生化鉴定方法（即国标方法）是传统的培养方法，这种方法的检测结果非常准确，但是具有时间长、效率低的缺点，并且这种方法需要专业人员进行结果分析。

分子生物学方法是目前主流的检测方法之一。第一代PCR检测技术具有反应热循环、操作繁杂、灵敏度高、准确度低、反应时间长、结果判断麻烦、需要专业背景、单指标检测等诸多缺点，已经无法满足日益壮大的市场需求。第二代荧光PCR检测技术分为普通荧光PCR和荧光探针PCR，普通荧光PCR反应热循环，操作很繁杂，但是灵敏度很高；荧光探针PCR的检测时间长、结果分析麻烦、需要专业背景。另外分子生物学方法只适用于大型高端仪器，局限于高端市场，普及推广困难，无法满足基层检测机构的需求。第三代恒温扩增检测技术可实时监测实验过程，操作简单，检测时间短，使用成本低，但也具有扩增结果无法测序和多使用目视判断的缺点。

IMSA技术平台

广州迪奥生物科技有限公司针对目前的致病微生物检测现状开发了全方位的IMSA技术平台。该平台结合了IMSA技术和荧光检测技术，在通过优化之后实现高效率和高准确率。IMSA平台的核心技术是Bst聚合酶，它的来源是湿热脂肪芽孢杆菌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；链置换活性强；在宽温度范围内具有活性，最佳活性温度为63℃，80℃ 20min酶便失活等特点。

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BMJ（）是目前国际上最大的核酸和蛋白质序列数据库，分别收集来自美洲、欧洲和亚洲各研究机构提交的核酸和蛋白质序列，三者每天互换更新数据，以保持三者数据的高度一致。读者可通过各数据库的查询系统以关键词或序列接收号的形式检索到疾病相关基因的信息，其中还包含与之相关的文献和临床信息等并提供链接，是医学分子生物学研究最主要的数据库资源。

Whitehead Institute For Biomedical Research（http：//jura.wi.mit.edu/）：始建于1990年，伴随着人类基因组计划（HGP）的实施而诞生的一个致力于人类基因组研究的生物医学研究机构，是一个非盈利的人类健康研究中心，为读者提供基因组序列、基因组图谱、基因组中心的软件以及所属研究人员等信息。

UniProt（http：//ebi.ac.uk/uniprot/）：日内瓦大学医学生物化学系与欧洲分子生物学实验室共同维护的蛋白质序列数据库，每条记录包括蛋白质序列，引用文献信息，分类学信息、注释等，数据均经过实验或专家校验，与三大核酸数据库中经直接翻译得到的蛋白一起构成国际上最主要的蛋白质序列数据库。

PDB（http：///）：Protein Da-ta Bank，国际上最著名的生物大分子结构数据库，由美国Brookhaven实验室建立和维护，含有通过实验（X射线晶体衍射，核磁共振NMR）测定的生物大分子的三维结构，当前已收录了71400个生物大分子的结构信息，其中90%以上是蛋白质，对于每一个结构，包含名称、参考文献、序列、一级结构、二级结构和原子坐标等信息。

3结束语

网络上的生物医学信息资源千变万化，在使用过程中需要进行不断的跟踪、评估、补充更新，以更好地利用其为医务工作和医学研究服务。

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中图分类号：Q93-33 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）07-135-001

近些年来，随着分子生物学技术的不断发展，使得微生物学领域的研究发生了很大的变革，借助分子生物学方法来进行微生物的鉴定和检测成为了现代微生物诊断以及生态学研究的重要手段。FISH技术是一种将分子生物学精确性、显微镜可视性的特点进行结合的技术，它也可以对微生物群落来进行评价。现在FISH技术已经被很广泛的应用于环境微生物学中了，主要用于揭示微生物原位生理学功能和特性。

一、荧光原位杂交技术概述

（一）原理

荧光原位杂交技术是将核糖体内中高度保守、长度适中的16SrRNA序列来作为理想的基因分类靶序列，然后根据这个序列的特异性、保守性来设计所需的不同级别和分类的寡核苷酸探针，并且对特意核苷酸序列中带标记的RNA或者DNA分子进行识别，这个探针和待检测的靶DNA是同源互补的，经过变性、退火、复性的过程来形成核酸探针和靶DNA的杂交体。这种技术所使用的寡核苷酸探针是经过了荧光标记的约为20bp的特异性核苷酸片段，并利用这报告分子和荧光素标记具有的特意亲和素间的免疫化学反应，通过荧光检测系统来对要被检测的DNA进行定位、定性和定量的分析。

（二）特点

作为一种非放射性的检测系统，FISH技术有其特有的属性和优点：

1.FISH是一种非放射性的检测系统，采用的是生物素标记探针，避免了辐射性污染；

2.荧光探针具有稳定性和经济性，每进行一次标记就可以在两年之内进行使用，并且在一般的具有荧光显微镜的实验室都可以进行使用；

3.FISH技术基于抗原鉴特异性识别和结合的特点，具有特异性好、定位准确、实验周期短以及灵敏度强等优点，并且进行长度为1kbDNA序列的定位时，其灵敏度是和放射性探针不相上下的；

4.多色的FISH可以同时进行多种DNA序列的检测，可以应用的范围是十分广泛的。

（三）步骤

荧光原位杂交技术的操作步骤主要有七项，即1.样品固定；2.样品预处理；3.样品预杂交；4.样品和探针变性；5.杂交；6.漂洗去除没有结合的探针；7.对杂交信号进行检测。

二、荧光原位杂交在环境微生物学中的应用

（一）对环境微生物多样性的诊断

FISH对于环境微生物多样性的诊断是其在环境微生物学中比较具有代表性的应用。环境微生物研究方式主要是纯培养，但是环境微生物种类众多，只有很小的一部分能够被培养，所以这种方式会使其多样性分析产生的结果具有局限性，有研究人员发现在不同的环境微生物研究中99%以上的微生物种类是不能够被培养的。荧光原位杂交技术能够将微生物环境中的完整细胞景象信息进行再现还愿，精确度较高，因此在现在的微生物多样性的研究领域中被广泛的应用。FISH技术在近几年中，对于自然环境微生物群落的研究成果比较明显，有对海水沉积物群落的研究结果，也有海水、河水、高山湖雪水中的浮游菌体、根系表面以及土壤之中的寄居群落。荧光原位杂交技术不仅可以提供微生物在某一时刻的景象信息，还能够检测生物环境中微生物群落以及其种群动态。与此同时，FISH技术还被应用于鉴定和检测没有培养出来的种属和新种属，例如酸杆菌属、巨大硫酸盐细菌、全噬菌属等。这项技术已经成为探究自然菌群生态学组成和群落对于自然、人为因素的动态变化的答应研究最有利的一种科技手段了。

（二）对硝化细菌的研究

氨氧化菌和硝化菌的数量以及其空间分布式和微生物在硝化、反硝化的过程中所处阶段是相关联的，由此可见，对于生物处理系统中的硝化菌、氨氧化菌进行的研究是调控废水脱氮工艺想要正常运行的重要参数。传统的研究方式步骤过多，有分离、富集、分类、鉴定等，会耗费很多时间，这主要是因为硝化细菌在生理上是一种十分特殊的化能自氧菌。FISH技术能够解决这类问题，在很早之前就有研究者将这一技术引入到了硝化细菌检测中，建立起了一套比较完善的硝化细菌的FISH检测法。随着时展和科技的进步，人工设计合成的硝化细菌、氨氧化菌探针不断地被研究出来，FISH技术被越来越广泛地应用到了活性污泥系统以及消化流化床反应器、膜生物反应器等的污水处理系统中去了。

综上所述，荧光原位杂交在环境微生物学中的应用是十分广泛的，这项技术对于微生物种类多样性的研究以及处理三废都有很重要的意义。但是，FISH技术在应用中仍存在一些问题，随着研究的不断深入和不断完善，这些问题必将被解决，荧光原位杂交技术对于环境微生物学一定会有更加重大的理论和现实意义。