生物信息学新进展精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的生物信息学新进展主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：生物信息学新进展范文

CRISP在哺乳动物中分布比较广泛,继有学者在哺乳动物附睾中发现酸性附睾蛋白后,相继又在哺乳动物生殖系统中发现了大量CRISP成员。这些CRISPs之间序列同源性高达40%~80%,而且都分布于外分泌腺体中。依据组织特异性和序列同源性CRISPs可分为CRISP-1,CRISP-2,CRISP-3和CRISP-4四类[4]。

CRISP-1CRISP-1主要分布于中[1],由各种哺乳动物的附睾分泌。根据所属物种的不同,CRISP-1通常在大鼠中被称为附睾蛋白(DE),在小鼠中被称为酸性附睾糖蛋白(AEG),以及在人类中被称为AEG相关蛋白(ARP)[1]。Cohen等[2]和Roberts等[5]研究发现,CRISP-1于获能过程中释放。在获能和随后诱导的顶体反应期间,与顶体区域结合的CRISP-1能够迁移到赤道部分从而参与精卵融合。此外,也有研究报道CRISP-1首先可与卵透明带发生相互作用,随后通过与卵细胞补充位点的结合从而促进配子融合。但是,过量的外源CRISP-1却能够阻断精卵的结合[6]。Busso等[7]和Roberts等[8]证实,在获能期间CRISP-1能够抑制大鼠蛋白酪氨酸的磷酸化以及孕酮诱导的顶体反应。这意味着CRISP-1能够抑制获能过程,因此被视为去获能因子。进一步的研究结果表明了CRISP-1是通过具有离子通道调节活性的CRD结构域来担任去获能因子的角色的[2]。此外,Cohen等[6]研究还发现,CRISP-1对质膜的稳定也起着非常重要的作用。总而言之,CRISP-1在受精过程中是一种多功能蛋白,参与多种重要的生理学过程。

CRISP-2CRISP-2又称为特异精母蛋白(testisspeci-ficprotein1,TPX-1),其组织特异性很高,主要在人、大鼠和豚鼠的顶体和尾部表达[9-10]。近年来研究表明,精母细胞可通过表达和分泌CRISP-2,从而调节细胞与支持细胞(sertolicell)的连接。Gibbs等[11-12]研究发现,CRISP-2不仅能够通过CRD结构域来调控心肌RyR(ryanodinereceptor)通道的活性而引起Ca2+的变化,还能与MAP3K11(MAPkinasekinasekinase11)修饰蛋白结合。在MAP3K11修饰蛋白的作用下,CRISP-2发生磷酸化,从而参与顶体发育的过程。2008年,Jamsai等[13]报道CRISP-2还可与配子发育蛋白1(gametogenetin1,GGN1)结合形成CRISP2-GGN1复合物,该复合物在尾部重组和运动中也发挥着重要作用。与CRISP-1的功能相似,CRISP-2也能够参与精卵融合的过程[14],这说明不同的CRISP也可能具有相似的功能。

CRISP-3CRISP-3又称SGP28(specificgranuleproteinof28kDa),是一种特殊的、分子量为28kDa的颗粒蛋白。CRISP-3首先是在人类中性粒细胞中发现的。Laine等[15]和Kratzschmar等[16]在人类的唾液腺、胰腺、前列腺中也发现了高表达水平的CRISP-3mRNA,但是在附睾、卵巢、结肠中CRISP-3的表达水平则较低。此外,Bjartell等[17]在人类组织液,如唾液、汗液、血液和精浆中,也检测到了分泌的CRISP-3蛋白。近年来有研究报道,晚期前列腺癌病人在切除后血清中CRISP-3浓度下降,推测CRISP-3的表达可能与雄性激素受体功能相关。2010年,Pathak等[18]报道,CRISP-3能够与人类精浆中含有94个氨基酸的前列腺分泌蛋白(prostatesecretoryproteinof94aminoacids,PSP94),也被称为β-微精原蛋白(β-microseminoprotein,MSP)发生相互作用。在前列腺肿瘤中,PSP94的表达水平表现出明显的降低,甚至消失,而CRISP-3的表达水平则明显增高。由于在某些病理过程中,CRISP-3的表达水平发生明显的改变,因此可作为某些疾病的理想标记物[19]。研究发现,在子宫内膜、肾上腺上皮癌症细胞以及慢性胰腺炎病人的胰腺细胞中,CRISP-3会有定量的过表达,这意味着CRISP-3不仅在组织炎症和免疫应答过程中发挥重要作用,还被认为是宫外孕、前列腺癌以及慢性胰腺炎的一种潜在生物标记物。近年来,有文献报道,源自中性粒细胞的CRISP-3与某些参与植物抗菌防御相关蛋白的序列同源性较高。因此,推测其在先天免疫防御上也发挥着重要作用[1]。

CRISP-4CRISP-4是CRISP家族最新的成员,主要以雄性激素依赖的方式由附睾上皮细胞分泌[20]。此外,在其他组织,如精囊、胸腺、脾和骨骼肌中,CRISP-4表达水平较低[21-22]。系统发育分析结果表明,鼠源CRISP-4与人源的CRISP-1直系同源(图3)[21]。研究发现,CRISP-4在成熟以及精卵相互作用等方面发挥着重要作用。然而,到目前为止CRISP-4参与配子相互作用时的具体分子作用机制还尚未见报道。近年来研究报道,存在于人类和小鼠表面的瞬时受体电位M8(transientreceptorpotentialM8,TRPM8)发生激活后能抑制由孕酮诱导的发生顶体反应。2011年,Gibbs等[23]通过膜片钳技术证实CRISP-4能抑制TRPM8的激活。虽然CRISP-4敲除的小鼠具有正常的能力且能生育,但CRISP-4敲除小鼠的受孕酮诱导后发生顶体反应的能力要明显低于野生型。由于CRISP-4在男性生殖道中表达水平较高,并且在成熟和受精过程中发挥着重要作用,因此在男性不孕药的研发及不孕症的治疗上,CRISP-4蛋白可被视为非激素男性避孕的药物靶点。

无脊椎及低等脊椎动物CRISP的生物学功能

1蛇毒CRISP蛋白

蛇毒分泌液中富含大量CRISP蛋白,关于CRISP蛋白作用机制及分子结构的研究多半来源于对蛇毒CRISP家族成员的研究。研究发现,蛇毒CRISP家族成员对多种离子通道,如Na+、K+、Ca2+通道以及环核苷酸门控通道(cyclicnucleotide-gatedionchannel,CNG)等具有阻断作用。

1.1CNG通道阻断剂环核苷酸门控离子(CNG)通道是非选择性的阳离子通道,在调节视网膜光感受器和嗅觉神经元的感觉传导中发挥着重要作用。到目前为止,Yamazaki等[24]和Brown等[25]已分别从澳大利亚眼镜蛇科的棕伊澳蛇(Pseudechisaustralis)和澳大利亚南部红腹伊澳蛇(Pseudechisporphyriacus)的毒腺中分离出CNG通道蛋白阻断剂Pseudechetoxin(PsTx)和Pseudecin(Pdc)。其中,PsTx是眼镜蛇属中发现的第一个CRISP家族成员。序列分析结果表明,PsTx和Pdc为CRISP蛋白家族成员,具有较高的同源性。电生理实验结果证实,PsTx和Pdc均能阻断视网膜光感受器和嗅觉神经元的感觉传导,但是PsTx对嗅觉神经元和视网膜光感受器CNG通道的亲和力比Pdc要高出15~30倍。晶体结构分析结果显示,PsTx和Pdc蛋白PR-1结构域和CRD结构域之间凹面的氨基酸序列明显不同,这说明结构域间凹面对PsTx和Pdc与CNG通道的结合具有重要的作用[26]。此外,PsTx和Pdc还含有一个Na+结合位点,但具体功能未知,推测其可能对高级结构的稳定具有重要作用。

1.2Na+通道阻断剂钠离子通道是细胞质膜上的一种跨膜糖蛋白,通常由三个亚基组成。钠离子通道主要选择性允许Na+跨膜通过,其主要功能是维持细胞兴奋性及其传导,对可兴奋细胞如神经元、心肌细胞、骨骼肌细胞和内分泌细胞等在动作电位的产生和传播中发挥重要作用。2008年,Suzuki等[26]研究发现,蛇毒PsTx和蛇毒Pdc的结构中含有一个Na+结合位点,即Ser73、Gln74以及Ser128。但是,尚未在其它蛇毒CRISP家族成员的结构中发现Na+结合位点,推测可能与Gln74被其它的氨基酸残基替代有关。目前,关于Na+通道的报道还不够完善,有待于进一步探究。

1.3K+通道阻断剂钾离子通道是生物体中最基本的功能蛋白之一,对钾离子有高度离子选择通透性,在生理过程中发挥着重要的作用。Tu等[27]从中国台湾的中华眼镜蛇(Najaatra)和竹叶青蛇(Trimeresurusstejnegeri)的毒腺中分别分离纯化出具有K+通道阻断功能的CRISP家族成员—natrin和stecrisp。序列分析结果表明,natrin和stecrisp的同源性较高。Natrin是由221个氨基酸构成的蛇毒蛋白,分子量为25kDa。免疫沉淀实验结果表明,natrin可以与来自骨骼肌的兰尼碱受体1(ryanodinereceptor1,RyR1)结合[28]。此外,natrin能抑制兰尼碱与RyR1的结合,同时抑制RyR1钙通道的激活。电生理实验表明,natrin可以引起高钾诱导的离体小鼠胸主动脉的收缩,但对其基础张力没有任何影响。黄燕军等[29]研究证实,natrin能够抑制大鼠肝脏脂质过氧化作用。此外,natrin还能够诱导胃癌MGC-830细胞发生凋亡。Stecrisp也是由221个氨基酸构成,但是其表观分子量在不同条件下是有差异的。有文献报道,纯化后的stecrisp的表观分子量在变性凝胶电泳中为24kDa,在还原状态下为28kDa。这种差异表明,stecrisp分子中可能存在稳定结构的二硫键。与natrin的多样相似,stecrisp也具有多种功能,能够在精卵融合、先天宿主免疫以及阻断离子通道等方面发挥重要作用[3]。

1.4Ca2+通道阻断剂钙离子通道广泛存在于各种生物组织的细胞膜中,参与神经递质的释放和心肌的活动等。到目前为止,已有科研团队陆续从蛇毒中分离纯化出多种具有Ca2+通道阻断功能的CRISP家族成员,如ablomin(Agkistrodonblomhoffi)、triflin(Trimeresurusflavoviridis)、latisemin(Laticaudasemifasciata)、piscivorin(Agkistrodonp.piscivorus)、ophanin(OphiophagusHannah)以及catrin-2(Crotalusatrox)。序列分析结果表明,这些Ca2+通道阻断剂的同源性较高,且半胱氨酸残基的位置相对保守。电生理实验结果表明,这些富含半胱氨酸分泌蛋白能够通过阻断Ca2+通道从而抑制老鼠尾部动脉平滑肌的收缩,但是对由咖啡因诱导引起的收缩则无明显抑制作用。其中,ablomin、triflin、latisemin具有较高的Ca2+通道抑制活性。

1.5炎症调节功能2011年,Wang等[30]研究发现,CRISP作为炎症调节因子在机体内发挥重要作用。实时定量PCR和流式细胞仪检测结果表明,来源于Najaatra毒腺的natrin能够以依赖硫酸乙酰肝素和Zn2+的方式,通过激活MAPK和NF-κB通路来诱导血管内皮细胞上黏着分子、细胞间黏附分子-1(intercelluaradhesionmolecule-1,ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(vascularcelladhesionmolecule-1,VCAM-1)以及E-选择素(E-selectin)表达水平的上调,从而达到最终促进人单核细胞U937黏附于血管内皮细胞的目的。因此,natrin作为免疫调节因子能够在伤口治愈过程中发挥重要作用。

2HelothermineHelothermine(HLTX)是第一个在爬行动物中发现的CRISP家族成员,主要分布于墨西哥串珠蜥蜴(Helodermahorridum)的唾液腺中。HLTX与其它的CRISP家族成员一样,也是单链蛋白,由223个氨基酸组成,分子量约为25kDa,能够阻断多种离子通道,包括电压门控型Ca2+通道,电压门控型K+通道,以及兰尼碱受体(Ryanodinereceptor,RyR)等[31]。体内实验研究表明,小鼠被持续注射HLTX后,会出现嗜睡、后肢局部瘫痪以及体温下降等症状,这表明HLTX是一个低温毒素。

3AllurinAllurin是通过分离纯化两栖动物—非洲爪蟾(Africaxenopus)卵胶膜的裂解物而得到的富含半胱氨酸蛋白家族成员,由184个氨基酸组成,分子量为21kDa。Allurin是第一个在雌性生殖道中发现的CRISP家族成员,与哺乳动物CRISP蛋白家族具有较高的序列同源性。通常CRISP蛋白由三个结构域组成,而allurin则仅含有PR-1结构域和铰链区,缺少C末端的离子通道调节结构域[32]。Sugiyama等[33]研究发现,allurin通常以稳定的多聚体形式存在,且这种多聚体不能被SDS和β-巯基乙醇破坏。同哺乳动物结合蛋白的功能相似,allurin具有引诱蛋白(spermchemoattractantprotein)的功能,能够在发育的不同生命时期与结合,帮助其从一个发育时期进入到下一个发育时期[34-35]。

4CRBGP(cysteine-richbuccalglandprotein)CRBGP是从日本七鳃鳗(Lampetrajaponica)口腔腺中分离纯化出的一种新型富含半胱氨酸分泌蛋白,其因与CRISP家族成员具有高度同源性,同样具有16个高度保守的半胱氨酸残基,因此将其命名为富含半胱氨酸的口腔腺分泌蛋白(cysteine-richbuccalglandprotein,CRBGP)。这是首次在原始无颌类脊椎动物中发现的CRISP家族成员。Xiao等[36]已经从七鳃鳗口腔腺中分离纯化出分子量为26kDa的天然CRBGP。Chi等[37]研究发现,七鳃鳗来源的CRBGP是Na+通道阻断剂,能够阻断海马神经元和背根神经元的Na+电流,降低神经元动作电位的频率和振幅,并引起时程延长。此外,Chi等[37]发现CRBGP对海马神经元的K+通道也具有阻断作用。与此同时,Ito等[38]也发现,来源于七鳃鳗的CRISP(CRBGP)能够抑制去极化引起的小鼠平滑肌收缩,并且推测CRBGP对Ca2+通道也具有阻断作用。不过仍需电生理实验进一步证明。此外,CRBGP还具有免疫调节活性,能够抑制fMLP诱导的中性粒细胞迁移。因此推测,七鳃鳗来源的CRBGP具有多种生物学功能,很有可能在七鳃鳗吸血食肉的过程中阻断宿主鱼体的疼痛反应以及免疫反应等。

5Tex31Tex31是从软体动物—织锦芋螺(Conustextile)的毒液中分离纯化出的一种新型CRISP家族蛋白,分子量约为31kDa,含有22个半胱氨酸,是目前发现的CRISP家族蛋白中半胱氨酸含量最多的成员。Tex31具有类似于丝氨酸蛋白酶的蛋白水解酶活性,能够水解加工芋螺毒腺中以前体肽形式分泌的多种神经活性肽。这些神经活性多肽经Tex31剪切去除前体肽后具有生物学活性。此外,Guo等[3]和Cohen等[4]发现,由于Tex31的PR-1结构域中含有暴露的保守残基(His60、Glu75、Glu96和His115),因此推测其他PR-1蛋白也可能会具有蛋白水解活性。

应用展望

第2篇：生物信息学新进展范文

关键词：生物信息学;双语教学;改革及实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）46-0125-02

生物信息学是生物学、计算机科学及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它以DNA和蛋白质为研究对象，通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示实验数据所蕴含的生物学意义的目的[1]。基于“加强基础、拓宽专业、强化能力、提高素质”的人才培养指导思想，河南科技大学生物科学及生物技术本科专业开设了《生物信息学》课程，以便让学生理解并掌握生物信息学领域的基本概念和基本理论，具备初步的生物信息学分析技能和实践操作能力，从而适应今后工作和学习的需要。

生物信息学的研究对象为各种分子生物学数据，是在全世界各个实验室中产生的，然后再提交到相应的数据库中[2]。目前，这些大型分子生物学数据库在存储、检索和可视化上，都是英文界面;《生物信息学》课程中讲授的生物信息学软件也均以英文为界面[3]。由于生物信息学学科的前沿性和交叉性，使得《生物信息学》课程的教学有其特殊性，其中一点就是适宜于开展较高水平的双语教学。通过双语教学，可使学生尽快掌握以英文为界面的生物信息学网络资源及相关生物信息学分析软件的使用，提高本科生生物信息学基本的分析技能，继而培养其创新能力。根据《生物信息学》的课程特点，我们开展了双语教学的改革和实践，获得了较好的教学效果。

一、激发学生学习兴趣

《生物信息学》课程涉及的知识点较多，在线生物信息学分析平台均为英文界面，多数学生因而存在一定的畏难情绪。因此，在授课的过程中，首先引导学生加强生物信息学基本分析方法及专业英语的学习。学生通过浏览英文网站，英文阅读能力得到了很大提高;同时也开拓了视野，提升了知识面。总之，通过激发学生的学习兴趣，帮助学生逐步建立起学习的兴趣和自信心，为开展《生物信息学》双语教学打下了坚实的基础。

二、选用英文原版教材

目前，适宜于本科生《生物信息学》双语教学的英文原版教材较为欠缺[4]。其原因有两点：一方面，部分《生物信息学》原版英文教材非常昂贵，因成本原因不适宜于本科生选用;另一方面，通俗易懂、适合入门的《生物信息学》英文教材又少之又少。项目组最终筛选到了一本适宜于我校生物科学和生物技术专业本科生选用的英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，该教材浅显易懂，实践操作性强，适宜于生物信息学初学者选用;另一方面，打印或复印该教材的成本较低，学生易于接受。

三、更新优化教学内容

基于英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，适当更新并优化了教学内容，重点传授了应用性较强的生物信息学实践分析技能。如核酸及蛋白序列数据库的查询、核酸及蛋白序列的相似性搜索、序列比对、分子系统进化树构建、蛋白物理特性及3D结构的预测等分析技能。另外还讲授了离线单机版生物信息学软件如DNAMAN 6.0、Primer Premier 5.0、MEGA 5.0的使用方法。

四、适当讲解理论算法

在注重传授生物信息学实践分析技能的同时，适当讲解生物信息学理论算法。由于生物信息学涉及的算法多数都较为枯燥，在授课过程中侧重于分析方法的讲解和应用。如在讲授Needleman-Wunsch全局比对和Smith-Waterman局部比对及分子系统发育树构建UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，非加权算术平均组队法）等算法时，在多媒体教学的基础上，结合互动式“提问”及“板书”等方法辅助学生理解算法的基本原理及分析方法;同时布置课后计算题作业，要求学生独立完成后上交，从而促进学生巩固基本理论和基本知识[5]。

五、采用双语多媒体授课

为了更好地执行《生物信息学》课程的双语教学任务，我们首先制定了《生物信息学》课程双语教学计划。即选用英文教材，制作英文PPT教学课件，采用中英文相结合的授课方式。随着学生生物信息学分析能力及专业英语水平的不断提高，逐步在授课过程中由少到多地加大英文授课的比例。项目组已于2014-2015学年第2学期成功应用英汉双语完成了《生物信息学》课程的双语教学任务，教学效果良好。

六、实时演示在线分析过程

我校基于网络安全的考虑，在教室内仅能登陆校园网而不能登陆外网。在以往的《生物信息学》教学过程中，只能采用网页抓图的静态教学方式，造成学生对生物信息学分析方法的体验不够强烈。为了达到更好的教学效果，项目组购置了能够接收无线网络信号的设备，在教室内可实时在线进行生物信息学分析，在讲解数据库查询、BLAST分析、Bankit序列提交、蛋白质结构域分析、蛋白质物理特性及3D结构预测等内容时，学生得到了更加直观的实践体验，加深了对生物信息学分析方法的印象，从而更加容易掌握这些实践操作。

七、网络教学资源建设

由于受学时的限制，《生物信息学》课堂教学的内容非常有限。为了让学生更好地利用生物信息学丰富的网络资源，我们基于学校开发的网络教学综合平台，构建了《生物信息学》课程网络平台。平台不仅提供双语多媒体课件、教学视频、作业及相关要求等教学资料;还提供了Primer Premier、DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BioEdit软件安装程序和使用手册、生物信息学英文文献及常用的在线生物信息学分析工具的链接等内容。

八、科研与教学相长

在生物信息学课程的双语教学过程中，我们坚持教学和科研互动，实现科研与教学相长。一方面，主讲教师将科研中积累到的涉及到生物信息学的研究成果应用于《生物信息学》教学过程中，丰富了教学内容。如在讲授Bankit在线序列提交序列时，我们以提交至国际核酸序列数据库GenBank的芍药（Paeonia lactiflora）乙烯受体ETR1（JX406435）、ETR2（KP265307）、ERS1（KP265307）、EIN4（KP265308）基因序列为例;在讲授基因外显子和内含子结构预测时，以芍药ACO（KJ719260）和ACS（KP265309）基因组DNA序列为例;在讲授Primer Premier软件时，以芍药ACO基因为例，分别设计用于半定量RT-PCR、CDS扩增及原核表达载体构建所需的PCR引物。通过把科研思路带入教学中，从而有效培养了学生的科研能力及创新能力。另一方面，教学实践也有利于教师全面了解生物信息学和相关学科的最新进展，不断为科研提供新思路。

九、考试方式改革

《生物信息学》课程教学的目的是提高学生利用信息技术解决生物学问题的能力。因此，考试主要考查学生综合利用所学知识分析问题和解决问题的能力。项目组对考试方式进行了改革，改闭卷考试为大作业。要求学生一人一题，综合应用所学的生物信息学分析技能对所研究的核酸及其编码的蛋白序列进行序列查询、序列同源性搜索，PCR引物的设计，分子系统进化树的构建，蛋白的物理性质及3D结构预测等分析，占考核成绩的70%。采用这种考试方式，一方面促使学生在学习过程中不必花大量工夫去死记硬背，而把重点放在了基本理论、基本知识的巩固及实践操作技能的提高上，有效地提高了学生的实践操作能力和创新能力;另一方面，也促使教师在教学过程中，注重从能力培养的角度进行教学课堂设计，提升教学质量和水平。

参考文献：

[1]贺林.解码生命――人类基因组计划和后基因组计划[M].北京：科学出版社，2000

[2]周到，黄敏.生物信息学双语教学探讨[J].科教文汇旬刊，2013，（231）：48-49.

[3]戴凌燕，姜述君，高亚梅.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009，7（4）：311-313.

第3篇：生物信息学新进展范文

查看更多《药物生物技术》杂志社信息请点击： 《药物生物技术》编辑部

无

(i0001)2011年《药物生物技术》第18卷第1～6期总目次 无

研究论文

(471)α3β4乙酰胆碱受体在非洲爪蟾卵母细胞上的表达 李宝珠 陈心 朱晓鹏 胡远艳 于海鹏 邴晖 长孙东亭 罗素兰

(475)p253r突变型fgfr2ⅲc胞外段的表达、复性及活性研究 刘雪婷 喻志红 何水连 陈安安 王丁丁 何颖 张志成 汪炬

信息

(480)聚焦rna分析技术 无

研究论文

(481)丹参酮iia对腹膜透析液诱导的腹膜间皮细胞tgf—β1、vegf分泌及表达的影响 于立杰 蒋春明 张苗

信息

(484)肠病毒71型2b离子通道研究新进展 无

研究论文

(485)表面活性剂对eupenicillumsp．e—un58生物合成咪唑立宾的影响 张祝兰 唐文力 杨煌建 任林英

(488)peg修饰对尿酸酶酶学性质的影响 郭原 田? 高向东

信息

(491)我国“饿死”肿瘤的抗癌药物研发水平世界领先 无

研究论文

(492)ni（ⅱ）对壳聚糖的配位控制降解研究 盛贻林 周志刚 冯德明 郭秋云 焦勇 杜赵鑫

(496)酵母葡聚糖硫酸酯化物的结构鉴定和初步药理活性研究 王婷 智开宁 张亮 王?F

(501)actinoplanes sichuanensis03—723发酵产物95—1的分离纯化及结构鉴定 董国霞 张玉琴 王玉成 贺晓波

魏玉珍 李秋萍 刘红宇 余利岩 司书毅 张月琴

(504)蛹虫草fjnu—01高产虫草素的液体培养基优化 雷坤 柯轶 毛宁

信息

(508)新型狂犬疫苗上市打破进口垄断 无

研究论文

(509)人胰岛素b27k—dtri前体在毕赤酵母中发酵条件的优化 郝 黄志伟 张兴群 于铭文 陈婷

其他

(513)2012年紫禁城国际药师论坛征文通知 无

研究论文

(514)一株扩展青霉生长特性及展青霉素生物合成的研究 江曙 杨美华 段金廒 陶金华 钱大玮

(519)具有抗氧化活性的绞股蓝内生真菌的分离及研究 尚菲 魏希颖 刘竹 马彩霞

(522)整合素阻断剂hm-3联合环磷酰胺应用的抗肿瘤作用 任印玲 刘振东 潘丽 沈鸿 徐寒梅

(526)亚麻油油渣中植物蜡的提取、纯化与基本性质 李明媛 王振爽 张丰 欧娜 李舒然 吴梧桐

(530)hplc

测定阿扑西林的有关物质 邹巧根 葛正祥 韦萍

(533)甲状腺细针穿刺活检在甲状腺炎性疾病中的应用 王全胜 李骏 刘晓丽 倪卫慧 吴静 邵晓丽 祝保艳

(535)复方嗜酸乳杆菌预防早产儿真菌感染的临床观察 万俊 凌厉 李虎

专家论坛

(538)酶的理性设计 陈勇 王淑珍 陈依军

其他

(543)陈执中教授的新书——蛋白组学研究的分析技术及其应用 王友同 吴文俊

综述

(544)酶为标靶的前沿亲和色谱筛选天然药物的研究进展 凌春英 钱俊青

(548)半胱氨酸脱硫酶的生化特性及其脱硫作用机制 彭加平 韦平和 周锡棵

(553)糖尿病状态下p-糖蛋白表达和功能的改变及其临床意义 张璐璐 刘晓东

信息

(558)我国军队首家生物治疗技术医学转化研究中心成立 无

(558)通过生物信息学研究方法解析旧药新功效 无

综述

(559)海洋放线菌代谢产物蒽环类化合物研究进展 马毅敏 陆园园 邢莹莹 奚涛

其他

(562)评《生物制药工业中生产规模的生物分离》 王友同 吴文俊

第4篇：生物信息学新进展范文

关键词:分子生物学；课程设计；教学评价；探索

分子生物学是在分子水平上研究生命现象与生命本质的科学。作为生命科学的共同语言，主要阐明生物大分子的结构、代谢途径、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制，是推动新的诊断、治疗和预防方法。对于中西医结合医学生而言，学习医学分子生物学，不仅是为未来的专业课的学习打下基础，也为将来的工作和继续深造学习提供知识储备。学生在学习时靠死记硬背，缺乏对知识的思考，不能将分子生物学的知识和临床学科的内容进行横向联系，导致基础理论知识和临床实际应用严重脱节。这无疑更不利于优秀的中西医结合人才的培养。因此，针对目前社会对高素质中西医结合人才的要求，必然需要我们针对中西医结合专业的特点，优化分子生物学的教学内容，探索有效的教学方法，以激发学生的学习兴趣，强化学生对知识的记忆，培养学生将理论知识应用到其他课程学习及今后临床工作中的能力，真正发挥分子生物学在医学研究领域的重要作用。

一分子生物学课程教学的总体设计

分子生物学作为医学临床和科学研究的基本工具，发展速度快、应用广泛。根据中西医结合人才培养的目标与要求，以“理论适度，突出应用”为原则，优化教学内容，对教材内容进行更新、精简和重组。同时对教学学时加以调整，做到重点主要讲，拓展自学为主，并且改变教学模式，采用多种教学方法。

（一）教学内容整合和优化

分子生物学内容改革主要是以基础知识为主体，积极反映本学科发展的新动向、新进展，力求做到“少而精”，由浅入深，循序渐进，既注意层次分明，又注意知识的连贯性及实用性。拟对教学内容包括以下几点更新和优化。目前我校采用的《分子生物学》教材是第八版《生物化学与分子生物学》，之前采用过新世界中医药院校创新教材《分子生物学》第一版。中西医结合专业分子生物学大纲要求授课内容包括绪论、基因与基因组、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白质的生物合成、基因表达与调控、基因工程与癌基因。在培养设计中，《分子生物学》一般在《生物化学》之后学习。为了增强知识的连贯性和整体性将原来基因与基因组这章的内容与基因表达调控内容进行整合，重点介绍基因的结构，病毒、原核和真核生物基因组的特点。原癌基因和癌基因这章的内容，适度减少，原因是为了适应当前知识的更新，在此处只做基本概念的介绍，同时，提醒学生要紧跟科学发展，追踪相关知识的更新。其他章节适度增加科学研究的新进展，而教学内容基本不变。除此之外，需要对一些章节的知识进行更新。例如基因表达牵涉到遗传学和表观遗传学的内容，尤其是表观遗传学是近几年生命科学研究的热点，其对基因表达的调控涉及生殖发育、环境适应和疾病的产生。而目前《分子生物学》的“基因表达调控”一章只介绍了“原核生物的表达调控”和“真核生物表达的调控”两节内容，没有表观遗传学的内容，应予以适当添加，考虑到学时的限制，我们拟在表观遗传学的基本概念、调控方式和研究策略上做简单的概括性的介绍。另外，在目前的分子生物学研究中，常常牵涉到基因组学的研究，其内容涉及海量的生物学信息的推导和计算。例如引物设计、测序比对、同源分析、表观遗传位点分析和组学研究分析等等。这就牵涉到一个重要的工具学科—生物信息学的学习。但是目前许多中医类院校忽视对此内容的学习。考虑到此学科的难度，我们拟简单介绍生物信息学的基本内容和常用的生物软件的用途及使用方法，为他们在以后的工作和研究中打下基础。再而，细胞通讯和信号转导是目前中医药科学研究重点强调的内容，但目前本章的学习内容主要在强调基础知识，忽视了与科研和临床实际问题相结合。因此在本章中，我们拟整合和提炼基础知识，重点讲授与常见生理病理（例如糖尿病、细胞凋亡等）密切相关的信号转导通路。

（二）课时的合理分配

分子生物学是从分子水平探索生命现象、生命活动的规律和本质的一门学科。因此，学习的内容牵涉到蛋白质、核酸等分子。本科阶段的教学目标是通过本课程的学习，使学生掌握分子生物学的基本理论、基本技能和最新进展，并特别注重与基础医学和临床医学的结合，从而为学生进一步学习其他专业课程和开展医学研究工作奠定医学分子生物学基础。因而，在课时分配上注重对基本理论和基本技能的侧重。安徽中医药大学中西医结合专业分子生物学的总学时是36学时，其中理论27学时，实验时。理论学时中，绪论1学时，基因与基因组2学时，DNA的生物合成•4学时，RNA的生物合成4学时，蛋白质的生物合成4学时，基因表达与调控4学时，基因工程6学时和癌基因2学时将原来的DNA生物合成的4学时变为5学时，原癌基因与抑癌基因由2学时变为1学时。原来的基因表达调控由4学时变为6学时（将基因与基因组的内容整合到基因表达调控章节之前）。实验学时的分配没有变化，PCR技术应用3学时，核酸的制备和测定6学时。

二教学方法的革新

在教学过程中我们要根据教学内容采用一定的教学方法，这主要是由于不同的教学方法都有其适用性，而教学方法本身不存在绝对的优劣。《分子生物学》各章内容都有其关键知识点，而每一知识点都有其特点，任何单一的教学方法对每一关键知识点而言并不总是最适合的。学生有了实际的参考的物质加以想象后就很容易理解这些抽象的知识要点，再进行理解记忆就变得相对简单了。且有了这样的类比经验可以启发学生产生更多的想象，让这个分子生物学的某些知识变得简单易懂。归纳和总结一直是医学基础课学习的重要方法。分子生物学的许多概念、分子结构特点和反应过程比较相近，学生易于混淆。例如，重叠基因与重复序列、启动子与增强子等。诸如这类概念或化学过程相近的知识点，关键是使学生掌握两者的相同和不同点，因此对比归纳式教学方法就有其优越性。教师通过对有联系的知识点的对照归纳分析，有助于突出重点、易化难点，有助于将知识条理化、系统化，使学生把握住知识点内在的联系和区别，达到认识其本质的目的。基于上述原因，对优化后的各章关键知识点，采用不同教学方法如类比联想、归纳比较、引导启发和理论联系实际等方法进行讲授，比较各教学方法在此知识点的适用性和优劣性，最终优化出一套适合中西医结合临床专业多元教学方法体系。

三紧密联系临床实际应用

分子生物学学习的目的是为临床服务的，因此在教学上需要多联系实际的医学问题，即理论联系实际的教学方法。例如，在讲授DNA是遗传信息载体的时候，可以将DNA指纹联系到实际医学的基因诊断和基因治疗；在基因表达调控中，将遗传学（单基因与多基因遗传病）和表观遗传学调控，如DNA甲基化（组蛋白修饰）的表观遗传调控与心血管等疾病联系在一起；在癌基因与抑癌基因内容时，可以将临床实际遇到的癌症的遗传特点和检测方式中加以引入。通过这种和实际的医学诊断和治疗相结合的方法使学生认识到学习内容可以直接解决实际的健康问题，将极大地调动学习热情和兴趣，提高学习效果。四建立科学合理的评价体系为了提高学生的质量，使其更能适应社会需求，安徽中医药大学积极进行教学改革，要求转变教育思想，改变以前课堂教学的形式和对学生的评价体系。为此，在中西医结合专业分子生物学的评价体系中，初步建立形成性评价。评价体系主要包括考勤（10%）、课堂问题（20%）、每章科学问题讨论（20%）和试卷成绩（50%）课堂提问主要是每次课教师准备三个问题，让学生回答，根据回答情况，进行评分。每章科学问题讨论采用PBL形式，分组完成，最后给于评价。这种方式实施极大的调动学生的积极性，根本上改变之前仅依靠期末试卷带来的学生惰性式学习习惯，培养了学生的学习兴趣，课堂气氛活跃，学生课下投入的时间大大提高，学习的自主性和能动性都得到大大增强。和一些形成性评价相似，课时、场地的限制和教师与学生比例失调限制了这种评价体系的实施。五结语分子生物学是生命科学的分支，是中西医结合临床医学生必须熟练的基本知识和基本技能。在分子生物学的教学过程中，要密切联系临床的实际应用，及时联系科学研究动态，才能激发学生的学习兴趣，培养学习的积极性和调动学生自主学习的能力，使他们不仅能现在掌握分子生物学的基本知识，还能在未来工作中继续跟踪医学分子生物学的发展，适应社会对新型中西医结合专门医疗人才的要求。

参考文献：

[1]　•秦崇涛,张捷平，王一铮等.医学分子生物学实验教学改革的探索[J].广西中医药大学学报,2012,15(4):102-104.

[2]　马•克龙，汪远金，黄金铃等.中西医结合专业分子生物学教学改革探索[J].中医教育,2013,30(1):50-52.

[3]　程•玉鹏，李慧玲，高宁等.《药学分子生物学》在中医院校的课程设计与教学评价[J].林区教学,2011(5):7-8.

[4]　•聂晶，韩为东.•医学分子生物学教学个体化改革探讨[J].基础医学教育,2014,16(5):351-353.

第5篇：生物信息学新进展范文

[关键词]科技期刊 组稿 科技创新链

[中图分类号]G23[文献标识码]A

目前我国有5 000多种科技期刊，但普遍缺乏高质量的稿源，特别是新创办的科技期刊面临更加激烈的优质稿源竞争。《科研信息化技术与应用》是2010年5月新创办的科技期刊，旨在反映当前世界范围内科研信息化技术与应用的最新发展现状，研究立足于我国科技发展水平的科研信息化建设和发展策略，探讨推进我国科研信息化的机制与策略，为广大科研工作者提供一个开放的交流平台和前沿信息交流渠道，从而进一步宣传和推进科研信息化工作。由于该刊是我国唯一一份以科研信息化（e-Science）为主题的综合性、学术类刊物，在发展初期面临认知度低、影响力弱、学科方向新、专家资源少、读者群体小等诸多难题。新创刊物一般对应新的学术方向，没有现成的组稿经验可供借鉴，因而如何围绕期刊所属科技领域组织和策划高质量的稿源成为刊物发展的重中之重。

通过两年多的编辑实践工作，我们总结出“多维度跟踪科技创新链”组稿策略，围绕科研信息化主题，从科技热点、科研项目、学科交叉、学术交流、科研成果及应用、创新人才等方面主动组织优秀稿源，确保新创期刊的质量和特色，同时不断积累专家和读者资源，从而提升刊物品牌影响力。

一、“多维度跟踪科技创新链”组稿策略

科技创新是一项系统工程，具有自身的发展规律。它以“科学问题”为中心开展科研活动，通常经历发现问题（科技热点）—规划问题（科研项目）—研究问题（学科交叉）—研讨问题（学术交流）—解决问题（科研成果及应用）—人才培养（创新人才）等环节。创办科技期刊的目的是传播科技成果、促进社会发展、发现和培养人才、积累科技史料等，因此在科技期刊的组稿过程中，必须跟踪科技创新链的每一个环节，挖掘出高质量的稿件源头，并组织策划成不同的科技专题，最大限度报道科技最前沿、最有价值的研究成果，满足广大科技人员的信息需求。因此我们提出了“多维度跟踪科技创新链”的组稿策略。

一是科技创新链的每一个环节都是科技成果孕育过程的关键步骤和重要节点，因此通过多维度跟踪科技创新链可以抓住同行业科研人员共同的兴趣点，从而最有可能约到高质量的稿件。

二是科技创新链中的各个环节各有侧重，通过跟踪不同环节可以组织到风格各异、特色鲜明的专题稿件，例如紧跟科研信息化领域涌现的学术热点、学术会议、科技项目等创新链的重要环节，必然可以发掘到多种类型的专题组稿资源。

三是以多维度跟踪科技创新链作为科技期刊组稿的重要抓手，可以全面把握期刊科技主题的发展脉络，全景呈现科技动态发展演变的过程，充分发挥科技期刊的价值，提升科技期刊的影响力。

下面以我们的组稿实例说明“多维度跟踪科技创新链”组稿策略的实施过程。

1. 跟踪科技热点

跟踪和期刊主题相关的科技热点可以引起作者、读者的广泛共鸣。对大数据管理和分析的研究是和科研信息化相关的科技热点，2010年2月《经济学人》杂志出版的《数据、无处不在的数据》专刊、2011年2月《Science》出版的《数据处理》（Dealing with Data）专刊、2012年4月欧洲信息学与数学协会会刊《ERCIM News》出版的《Big Data》专刊，都讨论了数据管理和数据密集型研究等问题。因此我们在2012年就组织了与科研相关的“大数据”专题稿件，围绕大数据的挑战和机遇、数据的管理、存储、计算等核心内容，邀请学术界（中国人民大学、中国科学院软件研究所、大连海事大学、中国海洋大学）和企业界（阿里巴巴、英伟达公司）的专家撰文，在2013年1月刊（总第17期，主题为“大数据技术和应用”）正式出版，取得了良好的效果，得到了读者的广泛关注。

2. 跟踪科研项目

大型科学仪器和装置现在得到我国学术界的高度重视，国家基金委和科技部都在部署每年数十亿元规模的科研项目。编辑部长期跟踪和关注国家基金委和部委的科研项目规划，了解到我国在天文科学装置方面的科研项目取得重要进展，因此2012 年7月组织了实验仪器与仪表（大科学装置）的主题约稿，由中国科学院国家天文台赵永恒研究员担任责任编委，介绍了LAMOST观测控制系统设计与实现和500 米口径球面射电望远镜（FAST）科研项目。LAMOST望远镜是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的简称，即Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopy Telescope的缩写，是1997年9月国家计划委员会批准的由中国科学院承担的国家重大科学工程项目，由国家投资2.35 亿元。LAMOST项目于2001年9月正式开工，于2008年10月落成。可见，跟踪重大科研项目的最新进展是获取优质稿源的重要途径。

3. 跟踪学科交叉

科研信息化就是在科学研究与工程设计活动中系统地应用最先进的信息技术成果，发展新的科研手段、科研模式、科研环境，是信息时代科学研究环境和科学研究活动的典型体现。因此科研信息化是信息技术和物理、化学、机械、材料、土木等学科发展紧密结合的交叉学科。我们将组稿范围放大到所有科学领域和信息化相关的研究内容，通过跟踪交叉学科成果获得大量的稿源。传统学科和信息技术结合会产生新的学科术语和名词，例如计算化学、计算力学、计算医学、机电一体化、生物信息学、社会计算、地理信息学等。因此我们可以根据这些交叉学科名词顺藤摸瓜，找到相关领域的专家和项目信息，获得交叉学科的比较优质的稿源。例如，2012年杂志社专门组织了人文社会科学与信息化相结合的专题稿件，邀请中国社科院哲学研究所、文学研究所、民族学与人类学研究所、考古研究所等单位的人文社科专家介绍各自研究领域信息技术的应用情况，并且在《资讯观察》栏目专门介绍人文社科与信息技术结合的大型国际科研项目——“数据挖掘挑战”研究计划（Digging into Data Challenge），得到了社科领域和信息领域读者的广泛关注。

4. 跟踪学术交流

高水平学术会议或者研讨会往往汇集本领域的专家学者，因此跟踪本领域最重要的学术会议是期刊同领域内专家及研究人员建立密切联系、约稿的好机会。编辑部积极参加科学数据库、超级计算等和科研信息化密切相关领域的学术会议，组织了一批优秀的稿件，甚至一些优秀的会议论文可以直接推荐到期刊发表。例如2012 年的9月刊（总第 15 期）是第二届中国科学院超级计算应用大会（SCA2012）会议专刊，在其中刊登的 13 篇论文中，有9篇论文展示了不同学科领域利用超级计算机所取得的最新成果。这些论文是并行算法设计、并行软件和并行模拟工具研发诸方面，取得的具有一定代表性的科研成果，从不同角度反映了目前国内超级计算应用的水平。

5. 跟踪科研成果和应用

由于刊物的定位是报道e-Science核心技术成果和应用两方面的内容，因此我们高度关注该领域的最新突破和应用成果，从网络期刊数据库、高校研究所网站、行业网站、专家博客等渠道跟踪重大科研成果和应用，搜集组稿信息来源。例如超级计算、数据库、网络等信息技术在天文、材料、医学、地理、信息管理等学科的应用进展都成为我们的重点组稿对象。

6. 跟踪创新人才

不管是领域权威还是学术新秀，都是我们的重点跟踪对象。例如，我们既邀请了北京航空航天大学钱德沛教授、北京大学李晓明教授、中国社会科学院刘刚研究员、国家天文台罗阿理研究员等知名专家为我们撰写稿件；同时，争取到北京市科技新星、生物信息学年青学者刘冰博士这样的学术新秀成为我们的约稿对象。而后，建立专家和人才数据库并跟踪他们的研究进展更为组织高水平的稿件奠定了基础。

二、落实组稿策略的基础工作

我们在新办刊物的编辑实务工作中体会到“多维度跟踪科技创新链”是积累组稿素材的重要抓手，具有覆盖面广、可行性强、稿源水平高等显著优点，但是具体实施“多维度跟踪科技创新链”的组稿策略对编辑部的制度建设、人才素质、资源积累等提出了挑战。要落实好“多维度跟踪科技创新链”的组稿策略，必须做好以下基础工作。

1. 编辑部必须有完善的编辑流程保障制度和前瞻性的组稿计划安排。我们每年都要提前制定组稿计划，由专人负责不同主题的稿件策划和约稿工作，每月召开例会总结约稿落实情况。

2. 编辑必须要“眼观六路、耳听八方”，积极搜索科技创新链各个环节的新动态，同时具备较高的网络信息检索能力、广博的学科知识、敏锐的观察力和判断力。另外较高的外语水平对于了解和掌控国际学科动向也具有重要作用。

3. 充分发挥编委会的作用。在选聘刊物编委的工作中，我们注重编委在地域、学科方向上的广泛分布，这样便于组织交叉学科的稿件。在每期的专题组稿策划阶段，我们尽量安排一名相近专业方向的编委或其推荐的专家担任专题的责任编委。而这个责任编委对该主题的国内外研究现状和主要的活

（下转第91页）

跃课题组有一个全面的把握，可以给编辑提出非常有价值的参考信息。

4. 在组稿过程中注重和约稿对象的沟通协调技巧。如尽量让约稿对象了解到该主题的稿件对于学科发展的重要性，以及有哪些重量级的专家将和他一起撰稿，提高其写作的积极性。当约稿对象工作繁忙实在抽不出时间，我们会征询他的意见新增合适的约稿对象。

参考文献：

[1] 王立名. 科学技术期刊编辑教程.北京：人民军医出版社，1999.

[2] 袁宁. 医学期刊青年编辑如何组稿. 编辑学报，2013，25（2）.

[3] 林松清，佘诗刚. 科技学术期刊的组稿及其审理方法. 编辑学报，2012，24（5）.

[4] 刘玉妹，何亚相，李国强，等. 开拓学术期刊优质稿源的途径. 编辑学报，2010，22（4）.

[5] 曹作华，谢贞，王红丽，等. 科技期刊编辑的组稿策略. 编辑学报，2006，18（6）.

[6] 辛明红，张淑敏，王燕萍，等. 选题组稿与创办精品科技期刊. 编辑学报，2005，17（2）.

[7] 朱全娥. 组稿：提高学术期刊质量和影响力的重要措施——《中国科学：G辑》的组稿实践. 编辑学报，2009，21（3）.

[8] 曾桂芳，周传敬，刘淑萍，等. 强化选题组稿 打造精品期刊.编辑学报，2009，21（5）.

第6篇：生物信息学新进展范文

[关键词]雷公藤； 脚6基焦磷酸合酶； 克隆； 生物信息学分析； 蛋白表达

Cloning and protein expression analysis of geranyl diphosphate synthase

genes in Tripterygium wilfordii

TU Lichan1 ， ZHANG Yifeng1，2， SU Ping1，2， HU Tianyuan1， TONG Yuru1，2， GUAN Hongyu 1，2，

ZHAO Yujun2， ZHANG Xianan1， YUAN Yuan2*， GAO Wei1*， HUANG Luqi2

（ 1School of Traditional Chinese Medicine， Capital Medical University， Beijing 100069， China；

2State Key Laboratory of Daodi Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica，

Chinese Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China）

[Abstract]Based on the transcriptome data， the study cloned fulllength cDNA of TwGPPS1 and TwGPPS2 genes from Tripterygium wilfordii suspension cells and then analyzed the bioinformation of the sequence and protein expression The cloned TwGPPS1 has a 1 278 bp open reading frame （ORF） encoding a polypeptide of 425 amino acids The deduced isoelectric point （pI） was 668， a calculated molecular weight was about 47189 kDa. The fulllength cDNA of the TwGPPS2 contains a 1 269 bp open reading frame （ORF） encoding a polypeptide of 422 amino acids The deduced isoelectric point （pI） was 671， a calculated molecular weight was about 46774 kDaThe entire reading frame of TwGPPS1，2 was cloned into the pET32a（+） vector and expressed in E. coli BL21 （DE3） cells to obtain the TwGPPS protein， which laid a basis for further study on the regulation of terpenoid secondary metabolism and biological synthesis.

[Key words]Tripterygium wilfordii； geranyl diphosphate synthase； cloning； bioinformatics analysis； protein expression

雷公藤Tripterygium wilfordii Hook f槲烂科雷公藤属木质藤本植物。作为一种传统中药，其味辛、苦，性寒，化学成分复杂，具有祛风除湿、消肿活血、通络止痛、解毒杀虫的功效，被广泛用于治疗肾小球肾炎、红斑狼疮、类风湿性关节炎等自身免疫性疾病及多种皮肤病，同时雷公藤也可作为农药用以杀虫、毒鼠、灭螺等，是目前国内外研究的热点天然药物之一[12]。现雷公藤已分离出200多种单体化合物，其中，具有生物活性的主要是倍半萜类（包括倍半萜生物碱类）、二萜类、及三萜类等化合物[3]。萜类作为其主要的活性成分，在植物中的含量较低，且由于雷公藤的过度开发利用，导致资源面临枯竭[45]。

萜类共同前体异戊烯基焦磷酸（isopentenyl diphosphate，IPP）和二甲基丙烯基焦磷酸（dimethylallyl diphosphate，DMAPP）来源于胞质内的MVA（mevalonate）途径与质体内的MEP（2CmethylDerythritol4phosphate）途径。雷公藤脚6基焦磷酸合酶（geranyl diphosphate synthase， GPPS）属于短链异戊烯基合酶家族成员，可以催化1分子的IPP和1分子DMAPP缩合形成脚6基焦磷酸（geranyl diphosphate，GPP），为单萜提供碳骨架。目前已从滇龙胆[6]、薄荷[78]、长春花[9]、金鱼草[10]等植物中成功克隆得到。本研究克隆得到雷公藤萜类生物合成的关键酶基因TwGPPS1，TwGPPS2基因全长序列，为研究该基因功能以及探讨雷公藤萜类次生代谢调控提供靶基因。

1材料

11植物雷公藤悬浮细胞，05 mg・L-1 2，4D+01 mg・L-1 KT+05 mg・L-1 IBA+MS液体培养基，25 ℃，120 r・min-1黑暗条件振荡培养。

12菌株Escherichia coli Trans 5α感受态细胞、BL21（DE3）感受态细胞购自北京全式金生物技术有限公司。

13载体表达载体pET32a（+） 由本实验室保存提供，pEASYT3 vector购自北京全式金生物技术有限公司。

14试剂和仪器BamHⅠHF，SacⅠHF，T4 DNA Ligase， PhusionHighFidelity PCR Master Mix with HF Buffer购自美国NEB公司，琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒、FastQuant RT Kit （with gDNase）、快速质粒小提试剂盒、RNA 纯化试剂盒购自天根生化科技（北京） 有限公司，IPTG（isopropylβDthiogalactoside），PMSF（phenylmethanesulfonyl fluoride）购自美国Sigma公司，其他试剂为国产分析纯，DYY6D型电脑三恒多用电泳仪为北京市六一仪器厂，凝胶成像分析系统，VeritiTM 96孔梯度PCR仪为美国Applied Biosystems公司、微量移液器为德国Eppendorf公司，引物合成及测序服务由北京睿博兴科生物技术有限公司完成。

2方法

21雷公藤悬浮细胞总RNA的提取取新鲜雷公藤悬浮细胞用CTAB法提取总RNA，依据RNA纯化试剂盒操作，进行RNA的精制，采用琼脂糖凝胶电泳检验RNA的质量。

22TwGPPS cDNA全L克隆根据雷公藤悬浮细胞转录组数据，分析并设计全长特异性引物，引物序列见表1。以提取的总RNA为模板，依据FastQuant RT Kit （With gDNase）说明书，将RNA反转录成第一链cDNA。以cDNA为模板，使用特异性引物在PCR仪上进行全长PCR扩增。PCR反应体系：25 μL Phusion HF PCR（2×），25 μL Primer F（10 μmol・L-1），25 μL Primer R（10 μmol・L-1），1 μL cDNA模板，19 μL ddH2O。PCR反应程序：98 ℃ 30 s，35个循环（98 ℃ 10 s，55 ℃ 15 s，72 ℃ 45 s），72 ℃ 8 min。将获得的PCR产物依据琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒说明书操作，进行切胶回收，与pEASYT3 vector进行TA连接，转化至E coli Trans 5α感受态细胞及阳性克隆PCR鉴定，根据测序结果，确定TwGPPS1，TwGPPS2的cDNA全长序列。

23TwGPPS基因的生物信息学分析采用InterPro在线软件（http：// wwwebiacuk /Tools/InterProScan）进行结构域比对，ExPAS ProtParam tool（http：//webexpasyorg/protparam/）预测蛋白性质，TargetP11 server （http：//wwwcbsdtudk/services/TargetP/）进行信号肽分析，Psort（http：//psorthgcjp/）及Wolfpsort（http：//wolfpsortorg/）分析亚细胞定位，TRMHMM server v20 （http：//wwwcbsdtudk/services/TMHMM20/）进行跨膜域分析，PRABIGERLAND（https：//npsaprabiibcpfr/）进行二级结构预测，SWISSMODEL（http：//swissmodelexpasyorg/） 进行二级结构分析和结构域的三维同源建模。使用DNAMAN软件对序列进行多重比对，根据同源比对结果用MEGA 50软件构建系统进化树。

24原核表达载体构建以含有雷公藤脚6基焦磷酸合酶基因全长cDNA的载体pEASYT3TwGPPS1，pEASYT3TwGPPS2质粒为模板，用含SacⅠ和BamHⅠ酶切位点引物，进行PCR扩增基因编码区，扩增产物经琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒进行胶回收。经纯化后的PCR产物用限制性内切酶进行双酶切，采用NEB公司T4 DNA 连接酶定向连入经相同双酶切的表达载体pET32a（+） 中，连接产物转化至E coli Trans 5α、菌落筛选及阳性克隆的初步筛选后送样测序鉴定。

25重组蛋白诱导表达将酶切鉴定正确且经测序验证的含目的基因的重组质粒，转化至BL21（DE3）感受态细胞中，涂布LB+Amp固体平板，37 ℃黑暗倒置培养12～16 h，挑取单克隆菌落经阳性鉴定后转到含100 mg・L-1 Amp的LB液体培养基中，加入一定量IPTG诱导剂（终浓度为1 mmol・L-1），低温下（16 ℃）诱导培养12 h，4 ℃ 9 000×g离心30 min 收获菌体，-80 ℃冷冻保存。用预冷的6 mL 1×PBS缓冲液（含2 mmol・L-1 DTT） 重悬；置冰浴中超声破菌；大肠杆菌破碎液在4 ℃，9 000×g离心2次，分离上清和沉淀；进行十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺（SDSPAGE）凝胶电泳检测，以空质粒表达载体pET32a转化BL21（DE3）表达菌进行表达为对照。

3结果

31雷公藤TwGPPS1，2全长克隆以雷公藤的cDNA为模板，经过PCR扩增、凝胶电泳检测的产物条带片段长度在1 200 bp左右，与预期的目的条带长度相符合。经测序后，表明TwGPPS1长度为1 278 bp，TwGPPS2长度为1 269 bp，见图1。

32TwGPPS1，2序列同源性比对及结构域分析TwGPPS1的核苷酸的完整开放阅读框为1 278 bp，编码425个氨基酸蛋白，TwGPPS2的核苷酸的完整

MDNA Marker （2 kb）；1，2TwGPPS1，TwGPPS2全长PCR产物。

开放阅读框为1 269 bp，编码422个氨基酸蛋白。TwGPPS1，2 Blast结果见表2。InterproScan进行结构域分析，预测 TwGPPS1，2蛋白的保守结构域，TwGPPS1，2具有聚丙烯合成酶（polyprenyl synthetase）、类异戊二烯合成酶（isoprenoid synthase domain）、聚丙烯相关合成酶 （polyprenyl synthetaserelated）。将TwGPPS1，2与9种其他植物GPPS氨基酸序列进行多重序列比对，结果表明TwGPPS1，2蛋白与已知蛋白序列同源性高达7858%，见图2。

33TwGPPS1，2氨基酸序列的分子系统进化分析将TwGPPS1，TwGPPS2与GenBank 中的8种蛋白进行比对分析，在软件 MEGA 50平台上采用相邻连接法构建GPPS家族的系统进化树，见图3。氨基酸进化树分析表明，TwGPPS1与TwGPPS2处在同一分支上，与雷蒙德氏棉Gossypium raimondii、大豆Glycine max、毛果杨Populus trichocarpa、芒果Mangifera indica、克莱门柚Citrus clementina聚为一类，亲缘较近。与裸子植物北美冷杉Abies grandis亲缘关系较远。

34TwGPPS1，2理化性质、亚细胞定位及3D结构预测①TwGPPS1：利用 ProtParam工具，TwGPPS1编码氨基酸的理化性质，结果TwGPPS1 相对分子质量为47 1890、理论等电点为668，分子式C2079H3345N587O630S17，总原子数为6 658，TwGPPS1氨基酸组成中 Leu 所占比例最高为120%，trp 所占比例最低为 05%，TwGPPS1不稳定指数为 3690，脂肪指数为 9593，TwGPPS1蛋白稳定。TwGPPS1

基因品名相似度/%序列号TwGPPS1雷蒙德氏棉Gossypium raimondii85KJB698781大豆Glycine max 82XP_0066009301毛果杨Populus trichocarpa82XP_0023083602印楝Azadirachta indica80AIG154481克莱门柚Citrus clementina 80XP_0064489891TwGPPS2雷蒙德氏棉G. raimondii81XP_0124537881大豆G. max81XP_0066009301毛果杨P. trichocarpa 79XP_0023083602克莱门柚C. clementina78XP_0064489891印楝A. indica78AIG154481

全长cDNA序列编码的氨基酸为非分泌蛋白，信号肽分析表明无信号肽，跨膜域分析表明为非膜蛋白。对TwGPPS1蛋白进行亲/疏水性预测表明该蛋白为亲水性蛋白。采用PSORT Ⅱ Prediction进行亚细胞定位，TwGPPS1蛋白序列定位在胞质中。TwGPPS1蛋白的二级结构预测结果显示，无规则卷曲和α螺旋结构是其主要结构原件，α螺旋结构为主占5388%，其次为无规则卷曲占3953%，β转角占659%。三维同源模型见图4（A），其三维同源模型以3apz1A蛋白为模板， 用于建立该模型的氨基酸残基范围为85～425位，序列同源性为7925%。②TwGPPS2：利用 ProtParam工具，TwGPPS2编码氨基酸的理化性质，结果TwGPPS2 相对分子质量为46 7736、理论等电点为671，分子式为C2064H3316N586O618S17，总原子数为6 601，TwGPPS2氨基酸组成中 Leu 所占比例最高为126%，trp 所占比例最低为06%。TwGPPS2不稳定指数为3701，脂肪指数为9941，TwGPPS2蛋白稳定。TwGPPS2全长cDNA序列编码的氨基酸为非分泌蛋白，信号肽分析表明无信号肽，跨膜域分析表明为非膜蛋白。对TwGPPS2蛋白进行亲/疏水性预测表明该蛋白为亲水性蛋白。采用PSORT Ⅱ Prediction进行亚细胞定位，TwGPPS2蛋白序列定位在线粒体中。TwGPPS2蛋白的二级结构预测结果显示，无规则卷曲和α螺旋结构是其主要结构原件，α螺旋结构为主占5664%，其次为无规则卷曲占3602%，β转角占735%。三维同源模型见图4（B），其三维同源模型以3aq02A蛋白为模板， 用于建立该模型的氨基酸残基范围为82～422位，序列同源性为7781%。

35TwGPPS1，2原核表达载体构建对重组质粒见图5，pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2进行测序分析，结果表明，插入表达载体中的片段与目的序列一致，证明成功构建原核表达重组质粒pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2。

36TwGPPS1，2重组蛋白表达将成功构建的pET32aTwGPPS1和pET32aTwGPPS2重组质粒转化表达宿主菌Ecoli BL21（DE3），挑取单克隆菌落于LB（100 mg・L-1 Amp）液体培养基中培养，待菌液A600为06～08 时，在16 ℃，1 mmol・L-1 IPTG，170 r・min-1条件下培养12 h后，对诱导前后的大肠杆菌总蛋白进行SDSPAGE分析。含pET32aTwGPPS1，2质粒的表达菌株经IPTG诱导后，在约58 kDa处出现诱导蛋白条带，而pET32a载体菌株在相应位置无蛋白表达见图6。经验证，58 kDa大小符合TwGPPS1，2与pET32a载体融合蛋白，该处为TwGPPS1，2重组蛋白目的条带。结果表明，TwGPPS1，2蛋白成功在大肠杆菌BL21（DE3）中表达。

4讨论

目前，对脚6基焦磷酸合酶研究较少，仅有少数对脚6基焦磷酸合酶的功能进行研究[1113]。本研究在雷公藤悬浮细胞转录组数据的基础上，通过设计全长特异引物，从雷公藤中克隆得到长度为1 278 bp的TwGPPS1完整ORF cDNA序列和长度为1 269 bp的TwGPPS2完整ORF cDNA序列。TwGPPS1，2与雷蒙德氏棉具有较高相似性，经预测，均具有聚丙烯合成酶、类异戊二烯合成酶、聚丙

进行多重比对的氨基酸序列为：TwGPPS1，TwGPPS2，Gossypium raimondii（KJB698781），Glycine max（gKRH580111），Populus trichocarpa（XP_0023083602），Citrus sinensis（KDO753891），C unshiu（AAN860611），Theobroma cacao（XP_0070249791），Quercus robur（CAC208521），Medicago truncatula（XP_0134574801），G. soja（KHN214171）。

烯相关合成酶结构域，系统进化树显示2条基因聚为一支，具有较大同源性。本研究成功构建了原核重组表达载体pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2，并成功诱导出TwGPPS1，TwGPPS2重组蛋白。

MMarker；1诱导后pET32a菌体；2诱导后pET32a上清；3未诱导pET32aTwGPPS1菌体；4诱导后pET32aTwGPPS1菌体；5诱导后pET32aTwGPPS1菌体上清；6诱导后pET32aTwGPPS1菌体沉淀；7未诱导的pET32aTwGPPS2菌体；8诱导后pET32aTwGPPS2菌体；9诱导后pET32aTwGPPS2菌体上清；10诱导后pET32aTwGPPS2菌体沉淀。

成功获得了可溶性蛋白，但其表达量较少，为进一步提高可溶性蛋白含量，实验中还成功构建了pMALc2XTwGPPS1， pMALc2XTwGPPS2原核重组表达载体，经SDSPAGE检测可溶性蛋白表达量并未显著提升，其原因仍需进一步研究。本实验为深入研究雷公藤脚6基焦磷酸合酶基因功能和雷公藤萜类生物合成途径奠定基础，为雷公藤基因资源的保护和合理利用提供参考。

[参考文献]

[1]刘为萍，刘素香，唐慧珠，等雷公藤研究新进展[J]中草药，2010，41（7）：1215

[2]林光美，张敏， 侯长红 雷公藤研究进展[J]中国农学通报，2009，25（23）：90

[3]张秋萍，宋洪涛 雷公藤制剂研究进展[J]中国药师，2009，12（7）： 881

[4]黄明来，马卓雷公藤的研究进展[J]化学与生物工程，2012，29（7）：1

[5]斯金平，阮秀春，郭宝林，等 雷公藤资源现状及可持续利用的研究[J]中药材，2005， 28（1）： 10

[6]王彩云，李富生，李，等滇龙胆GrGPPS基因的克隆及其序列分析与原核表达[J]中草药，2014，45（15）：2060

[7]于盱，王海棠，冯美英，等薄荷GPPS基因的克隆与表达分析[N]江西农业学报，2013，25（7）：25

[8]于盱，梁呈元，刘艳，等薄荷GPPS基因原核表达及RNA干扰载体构建[J]生物技术通报，2014（9）：84

[9]Rai A， Smita S S， Singh A K， et al Heteromeric and homomeric geranyl diphsophate synthases from Catharanthus roseus and their role in monoterpene indole alkaloid biosynthesis [J]Mol Plant， 2013，6（5）：1531

[10]Dorothea Tholl， Christine M Kish， Irina Orlova，et al Formation of monoterpenes in Antirrhinum majus and Clarkia breweri flowers involves heterodimeric geranyl diphosphate synthases [J].Plant Cell， 2004， 16（4）： 977

[11]Burke C， Croteau R Interaction with the small subunit of geranyl diphosphate synthase modifies the chain length specificity of geranylgeranyl diphosphate synthase to produce geranyl diphosphate [J] J Biol Chem， 2002，277（5）： 3141

[12]Chang T H， Hsieh F L， Ko T P， et al Structure of a heterotetrameric geranyl pyrophosphate synthase from mint （Mentha piperita） reveals intersubunit regulation [J]Plant Cell， 2010， 22（2）： 454

[13]Wang Guodong， Richard A DixonHeterodimeric geranyl（geranyl）diphosphate synthase from hop （Humulus lupulus） and the evolution of monoterpene biosynthesis[J] Proc Natl Acad Sci USA，2009，106（24）：9914

[收稿日期]20160626

[基金项目]北京高等学校高水平人才交叉培养“实培计划”项目；国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（81422053）

第7篇：生物信息学新进展范文

关键词：微生物学实验课程；多学科融合；教学改革；教学质量；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）47-0108-03

微生物学是生物学和生命科学领域中极为重要的基础性学科，同时也是生物工程和生物技术专业的核心课程。由微生物学的发展史不难看出，该学科最重要的特征就是具有实验性和实践性，同时具有很强的应用性。微生物学实验教学既是对微生物基本理论的深化和巩固，又是培养学生观察能力、动手能力、分析问题和解决问题能力的最有效途径，更是培养学生创新能力、科学思维和提高对本专业学习兴趣的重要手段。因此，在开设微生物学课程时，微生物学实验也是既重要又十分必要的课程。我校的生物工程、酿酒专业和生物技术三门本科专业尽管分属于工科、理科性质，但均侧重于培养本领域具有国际视野、创新思维和解决实际问题的高素质人才。特别是我校“国家生命科学与技术人才培养基地”的人才培养目标明确定位为“培养适合社会发展的具有创新精神、实践能力和创业能力的新世纪高层次工业生物技术人才”。同时，微生物学是多个相关学科的联系纽带，特别是生物化学、分子生物学、细胞生物学和发酵工艺学等本专业的学科平台课程和专业核心课程，均依赖于微生物学科的支撑。同样，微生物学和微生物实验课程的知识体系、基本理论和前沿进展又离不开其他学科的支撑，因此，在学科交叉与知识融合的背景下，在本科课程设置和教学模式改革中，我们特别注重微生物学实验教学的教学模式改革和实践效果。

一、微生物学实验课程的传统教学模式及不足

微生物学实验是微生物学的重要组成部分，也是微生物学教学的重要环节。从培养人才目标上来看，微生物学实践教学与微生物理论教学具有同等重要的地位，甚至更高。就我校生物工程专业，微生物学理论课程设定40学时，而实验课程设定48学时，这也从一定程度上反映了实验教学的重要性。传统的实验教学虽有区别，但总的来看多以单元操作实验、结果验证实验为模块进行课程设置，其出发点是以掌握基本实验技能，加深基本概念和理论为目标的。就其出发点来看，传统的实验教学设置课程体系是发挥了良好的效果。但是，对照培养高素质、宽口径和创新型生物工程人才的培养目标来看，传统的实验教学仍有一些不足之处，概况起来有以下几点。一是在主观认知上，认为实验课的目的是验证课堂讲授的理论内容，常采用实验课堂上教师单纯讲解示范，学生一味跟踪模仿，造成了学生被动接受知识的效果。长此以往，实验教学形式僵化，学生上课兴趣降低，导致最终的教学效果很难达到预期目标。二是实验教学内容的设计上呈现点状式、碎片化特征，验证实验过多，综合型、设计型实验环节较少。这种实验内容的设计优点是强调对基础实验技术的掌握，但是很难充分激发学生的创新思维和探索未知世界的兴趣。三是实验安排上采取每周有实验，理论课和实验课并行的特征，导致一些连续性的实验难以及时完成。这种实验课程学时的安排布局看似合理，实则不符合微生物学实验的基本规律，因为有些微生物学实验需要半天、一天甚至更长时间才能完成，而零碎的时间打断了实验的节奏，导致不可预知的实验结果，更为重要的是没有给学生充分的时间去思考、分析和吸收消化所学知识，教学效果肯定大打折扣。为此，我们在吸收、总结传统实验教学精髓的基础上，根据工科专业人才的培养特征，探讨和尝试了一些微生物学实验课教学的新举措。

二、微生物实验教学改革的探索与实践

1.微生物实验课程的体系改革。传统的微生物学实验主要包含无菌技术、染色技术、纯培养技术、显微技术这四大技术。如前所述，一方面，这些实验技术是基本的微生物学实验操作，随着生命科学特别是微生物学科的快速发展，仅仅开设这样实验内容是跟不上学科发展的步伐的，因此微生物实验教学体系结构也要有相应的改革和创新，必须体现新内容、新技术、新方法和新进展。另一方面，实验课程通常将这些实验技术分散在相对独立的实验单元中，各单元之间缺乏方法和内容的有机结合，形成割裂的教学效果，难以有效地培养学生完整的知识体系，融会贯通的理解能力。这种传统的教学形式不利于创新型人才的培养。因此，我们在课程实验教学环节，重构课程实验的教学内容和课程体系，增加综合和设计型实验比重，进行基本技能和创新能力的交叉递进式培养。

首先，通过单元操作技能训练，培养学生的基本实验技能（即染色技术、显微技术、无菌技术、纯培养技术）和动手能力。本部分内容主要包括细菌、放线菌、酵母和霉菌的形态学特征；微生物培养基的配制和接种；微生物培养基的配制与灭菌等。单元操作训练是认识微生物、了解微生物的入门技能，也是开展微生物学研究和微生物工程必备基本技能。在开展单元实验过程中，为提高学生的积极性和实验兴趣，首先结合教学录像进行讲解，在实验的关键点设置思考题，在观看录像过程中，老师随时就问题和学生互动，让学生对实验原理不仅要知其然，还要知其所以然。在问题设置上要能够从细节入手，让学生学会知识的交叉运用、思维方式的灵活拓展。如在进行培养基灭菌实验中，首先设置问题1：常见的灭菌方式有哪些？其适用范围和特点有哪些？根据所学理论知识和老师引导，学生很容易回答这个问题。接着，设置问题2：无菌操作时，超净台面和双手表面如何杀菌？通过这个问题与接种操作技术结合起来。设置问题3：我们在消毒时为何用70%左右的酒精而不是用无水乙醇？通过这个将微生物学和生物化学两个学科进行了有机交叉，实现了知识的融合。紧接着设置问题4：如果工程发酵罐中发现了噬菌体污染，如何消毒？这个问题将理论问题与发酵工程相结合，该问题要求学生既要掌握理论知识，也要熟悉发酵工业才能很好地进行回答。通过四个环环相扣的问题实现了知识的迁移、交叉和融合。其次是通过综合实验设计，强化学生基本实验技能和微生物学基础理论知识的应用。在这一部分中，首先由教师将一系列独立单元实验设计成围绕为解决某一模拟课题而展开的系列关联的实验环节，然后学生利用微生物理论知识结合基本实验技能，在遵循微生物基本原理基础上在一定范围内自主选择实验对象。让学生学习和掌握相关的实验技术和方法并学会对不同实验结果进行分析比较。以自来水中大肠杆菌菌群检测为例，利用微生物的生理生化实验进行微生物的鉴定，并对照水质检测的国家标准来安排实验。在这个实验过程中，不仅利用了微生物学基本实验操作，而且还将大肠杆菌的形态学特征、生理生化特征以及菌种鉴定等知识融合到实验中。更为重要的是，让学生直接认识到微生物特别是大肠菌群在水质监测中作为指标菌的重要应用。再次，通过设计型实验，提升学生利用微生物学理论和实验技术开展工业微生物菌株选育的能力。在这一层次上采用学生自主设计、老师负责把关的开放式实验教学模式，强化工程概念和实践特征。学生通过完成前面两个阶段的实验，对微生物基本理论和实验技能有了较好的理解和掌握。在此基础上，开放式的实验教学按照自由组合分组、独立设计实验方案、协同完善内容安排、时间分配，强调团队合作的基本原则开展实验。老师在整个过程中要起着引导、启发作用。例如：以“从自然界中筛选产酸性淀粉酶（或有机酸）的芽孢细菌”研究课题开展实验为例。学生需要完成如下工作：通过生境分析明确采样地点；完成采样并查找或自行设计快速检出方法；进行富集和选择培养；筛选获得相对优良的产生菌株；初步鉴定和发酵实验。整个环节的完成不仅可以提高学生对实验课的学习兴趣，强化团队协作能力，更重要的是使他们获得一个真实的实验研究过程的锻炼。最后，设置交叉学科的创新课题，引导学有余力的同学积极参与授课老师的相关科研课题，激发学生对生物工程和生命科学的兴趣。如前所述，微生物与分子生物学、生物化学、遗传学、生物信息学等学科有着广泛的交叉与联系，当今工业微生物育种技术在多学科交叉融合的发展趋势下取得了长足的进步。因此，培养创新潜力大、科研素质高的学生，普通的实验设计难以满足需要。我们在不断的探索过程中，初步形成了创新课题的形式，让部分学生真正参与到科学研究的第一线。创新课题实验按照学科交叉、由易到难、注重创新的原则设置。在学生能够独立完成小型课题的基础上，再进一步融入到研究生课题的探索中。如，以“表达绿色荧光蛋白的重组大肠杆菌构建”为课题，将微生物学、分子生物学、生物化学、基因工程、生物信息学等相关学科知识交叉、融合其中，让学生在探索中创新，在创新中实现宽口径、厚基础型的人才培养目标。

2.微生物实验课程的课时安排和考核模式改革。如前所述，传统的实验教学课时安排导致不适宜于微生物实验课程的开展。为了避免分散的课时导致教学效果的降低，教务部门在安排班级教学任务时，会统筹考虑不同课程的差异性，在协调优化课时安排的基础上，排出相对完整的时间安排微生物实验课程教学。另外，任课教师统筹利用下午和晚上连续较长的时间开展教学工作。实践证明，优化课程学时结构，合理安排教学课时能够保障实验的连贯性、一致性，提高学生的积极性，从而显著提升教学效果。考核是实验教学体系的重要环节，是评估学生学习成效的重要手段。传统微生物学实验考核方式相对单一，通常以实验报告为主，考勤情况等为辅综合评定的方法作为考核手段。这种评价方法尽管具有标准公平、成绩公正、易于操作等优点，不足之处在于导致学生仅注重实验结果和实验报告的书写，而忽视了实验过程中发现问题、分析问题和解决问题能力的培养，更重要的是这种考核模式难以真实反映学生对微生物学理论和实验技能的综合分析能力和创新能力。因此，我们也对微生物学实验课程考核方法进行了一些探索和尝试。

首先，我们认为考核的内容不仅应包括对实验原理的理解和基本实验技能的掌握，还应包括分析和解决问题的能力、团队协作精神以及科学严谨的态度。因此，实行实验过程与结果并重的考评方法对于培养学生良好的实验技能和求真务实的科学态度很有必要。

其次，在加强对实验课程的管理和考核规范的前提下，淡化和简化实验报告中操作步骤按部就班的抄写，注重结果分析和讨论，并在实验结束后布置一些开放性的思考题让学生完成。这样，不仅能促使学生通过查阅资料解决问题，增强其学习主动性和分析问题的能力，也能避免学生对实验结果作假和抄袭实验报告的现象发生。

再次，分类考核，全面考查。对于一次实验课能够完成的单元操作实验，指导教师应当场检查学生的实验完成情况和结果，发现问题当场指出并评定课堂表现成绩。教师将根据实验课堂表现和实验报告完成情况，对每个单元实验的综合成绩进行评分。对于需要多次实验才能完成的综合性和设计性实验，要求提供详细的原始记录、实验结果分析报告作为实验成绩考核的重要依据。

三、结语

江南大学生物工程学院的微生物学理论教学和实验教学在多年来不断探索和改革的过程中，逐渐形成了具有特色的学科平台课程。在教学过程中，微生物学理论课老师一般都要担任微生物学实验教学课程，这样老师能够更好地自主协调和平衡理论教学与实验课程在时间、节奏和进度上的合理安排，从而使二者能够相辅相成，相得益彰，整体上提高微生物学的教学水平和质量。通过单元操作实验、综合实验、设计实验和创新实验等由易到难、由浅入深的实验内容结构安排，对学生更好地理解和消化理论课，培养学生动手能力、创新能力有重要的意义。

参考文献：

[1]诸葛健，李华钟.微生物学[M].第2版.北京：科学出版社，2009.

[2]周宜君，刘越，戴景峰，等.微生物学实验教学改革探索与实践[J].微生物学通报，2009，36（10）：1609-1613.

第8篇：生物信息学新进展范文

关键词：免疫蛋白组学；研究进展

中图分类号：Q939.91文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)03-0050-05

Research Advance in Immunoproteomics

HAN Chen

(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)

Abstract：Immunoproteomics is a new science from the combination of proteomics and immunological analytical methods. The forming process，tools, main technical points and applications of immunoproteomics have been discussed in this paper. Meanwhile, the development of this new science is prospected in terms of its limitations.

Key words：immunoproteomics; advance

免疫原性蛋白质一直是微生物学家及医学家研究的热点。酶联免疫吸附测定（ELISA）、免疫共沉淀及蛋白质印迹（Western blot）等技术都是基于抗原抗体特异结合的原理，用于检测抗原存在与否，及探测一种疾病或一种微生物的免疫蛋白质组。但是，ELISA不能区分不同的免疫原性蛋白质，免疫沉淀则需要大量的抗体，且在抗原鉴定前需要去除抗体。起初，科学家曾试图用抗体从电泳后的固体胶中探测抗原，但因所需抗体量大、操作过程复杂且重复性差等原因进展缓慢。蛋白质从凝胶向膜转移技术的建立，使经凝胶分离后免疫原性蛋白质的探测成为可能，也促进了蛋白质印迹技术的发展。但传统的蛋白质印迹技术由于电泳分离的效果差，及抗原鉴定成功率低，往往只用于普通的检测、分析，很少用于大规模探测免疫原性蛋白质[1]。

蛋白质组学的特点是采用高分辨率的蛋白质分离手段，结合高效率的蛋白质鉴定技术，研究蛋白质的各种代谢和调控途径[2]，使分离高分辨率及鉴定高成功率复杂蛋白质成为可能。现代蛋白质组学技术与传统免疫杂交方法相结合产生了一门新兴的交叉学科免疫蛋白质组学（immunoproteomics）[3]。

1 蛋白质组学

1.1概述

蛋白质组学属蛋白质化学的范畴，蛋白质化学包括研究蛋白质的结构和功能，通常涉及生物化学和酶学。蛋白质组学重点研究组成一个大系统的多个不同蛋白质的相互作用，它需对复杂混合物进行分析，不是通过测定完整序列进行鉴定，而是在数据库匹配工具帮助下进行部分序列测定。它是系统生物学而不是结构生物学；是鉴定系统的行为而不是鉴定任何单一组分的行为。

“蛋白质组”是一种细胞、组织或完整的生物体所拥有的全套蛋白质[4]。生命科学的研究工作主要有4个层次：基因组学（genomics），转录组学（transcriptomics），蛋白质组学（proteomics）和代谢组学（metabolomics）。人类基因组计划（human genomic project）顺利完成之后，后基因组时代（post genome era）来临，从而蛋白质组学成为科学家面临的最大挑战[5-7]。

蛋白质组学研究也是对分析手段的挑战。如何同时测定一个生物中大量或全部基因的表达似乎通过引入cDNA或寡核苷酸微阵已得以解决。用DNA微阵和相关方法分析基因表达依赖于两个重要工具：聚合酶链反应（PCR）和寡核苷酸与互补序列的杂交。但是没有类似的工具用于蛋白质分析。原因首先是没有蛋白质PCR等价物，目前不可能有多肽分子类似于核苷酸通过PCR复制的方式复制；其次，蛋白质不能专一性与互补氨基酸序列杂交。

另一个蛋白质组学的特有问题是细胞中每一个蛋白质产物并不一定只有一种分子实体。这是由于蛋白质翻译后有修饰[8]。修饰的内容随蛋白质的种类、细胞的调节机制和环境因子变化，许多蛋白质以多种形式存在。对任何特定基因的多种蛋白质产物进行检测和区分的必要性使蛋白质组学在分析方面更具挑战性[9]。

1.2蛋白质组学的工具

高通量、高灵敏度和规模化的双向凝胶电泳-质谱是目前最流行、最可靠的技术平台[10]；酵母双杂交技术已用于研究蛋白质连锁群和蛋白质功能网络系统。生物信息学方法在蛋白质组学研究领域已得到有效的利用，其中突出的代表是Eisenberg等联合采用系统发育分布图（phylogenetic profiles）法、融合蛋白序列（rosetta stone）法和基因邻居（gene neighbor）法，成功地建立了酵母沉默信息调节子（silencing information regulator，SIR）作用网络和酵母朊病毒（prion）功能连锁网络。

除双向凝胶电泳，其他的蛋白质分离技术包括一维十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳 （1D -SDS AGE）、高效液相色谱（HPLC）、毛细管电泳（CE）、等电聚焦（IEF）和亲和层析。最有力的技术是将不同的蛋白质和肽分离技术结合为多维技术，例如离子交换液相层析（LC）与反相高效液相色谱（RP-HPLC）的串联是分离复杂肽混合物的有力工具[11]。

1.3蛋白质组学的应用

1.3.1蛋白质表达谱鉴定生物或细胞的特定状态，如分化、发育状态或疾病状态下蛋白质的表达以及物理、化学刺激下蛋白质的表达。这种信息对于检测药物治疗的潜在靶子极为有用。

1.3.2蛋白质网络谱这是在生物系统中测定蛋白质之间相互作用的蛋白质组学方法。大多数蛋白质在执行功能时与其他蛋白质密切相关，这些相互作用是通过体外纯化的蛋白质和酵母双杂交系统获得的。通过亲和俘获配对技术与分析蛋白质组学方法相结合，蛋白质组学可以鉴定更复杂的蛋白质网络。在细胞中多蛋白质复合物与点到点的信号传导途径有关。在蛋白质网络谱可测定的过程中，所有参与者的状态是蛋白质组学最具远大前景的应用之一。

1.3.3蛋白质修饰谱这是鉴定蛋白质怎样以及在何处得到了修饰。许多蛋白质翻译后的修饰控制着蛋白质的靶向、结构、功能和转换。此外，许多环境化学因素、药物和内源化学因素可产生修饰蛋白质的活性亲电体。修饰蛋白质可用抗体测定，但是一个特定修饰的精确序列位点往往是未知的。蛋白质组学是研究翻译后修饰的性质和序列专一性最好的方法。此法的扩展允许在一个网络中同时鉴定调节蛋白质的修饰状态，这是蛋白质组学技术的重要扩充[12]。

2 免疫蛋白质组学的技术要点

2.1二维凝胶电泳

二维凝胶电泳（two-dimensional gel elect-rophoresis，2DE）又称双向凝胶电泳，它的发展使得蛋白质混合物的分离达到高重现性和高分辨率，使定性和定量分析2个或多个细胞或组织标本中的蛋白质成为可能。2DE的出现早于通过基因测序技术检测基因表达的方法，但2DE本身是一种重要的描述性技术，当分离后的蛋白质缺少快速和可靠的鉴定工具时，它在分子生物学研究中的应用受到限制。

软电离技术电喷雾离子化 （ESI）和基体辅助激光解吸电离 （MALDI）的出现，使质谱成为现代蛋白质科学中最重要的组成部分。基体辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）、电喷雾离子化串联质谱（ESI-MS/MS）取代了速度较慢、灵敏度较差的Eadman化学降解法，用于分析和鉴定2DE分离所获得的蛋白质样品。此类方法的一般步骤是：先从2DE胶切下待分析的蛋白质斑点，用胰蛋白酶对蛋白质进行胶内消化，然后用质谱技术分析消化后得到的多肽片断，用MALDI-TOF-MS测定酶解后的多肽片断得到肽质量指纹图谱并通过数据库检索来对蛋白质进行鉴定。在同一实验中未鉴定的蛋白质，再用纳升电喷雾串联质谱（nano- ESI-MS/MS）或联机的反相毛细管柱液相色谱电喷雾串联质谱进行自动的数据扫描，肽离子经碰撞诱导裂解（CID）产生的串联质谱图谱，与数据库中肽序列的理论串联质谱图进行对比检索，鉴定蛋白质。

纳升电喷雾串联质谱是基于Wilm和Mann的理论研究，现已成为分析从1D和2D上分离得到的微量蛋白质的有力工具。电喷雾上样还可在电喷雾接口前用HPLC分离多肽（在线CapLC-ESI-MS/MS）。nano-ESI- MS/MS和在线CapLC-ESI-MS/MS 2种方法是相互补充的，各有优势[3]。

2.2 半干转印

蛋白质从凝胶中向固相支持物的转移创造了Western免疫杂交研究方法，由于是在液体环境中进行，它转移速度慢，需要大电流，而大电流易产热，所以实验需在低温下进行，使用很不方便。半干转印解决了这个问题，且避免了缓冲液中不纯杂质向固相膜载体的转移。半干转印法只需将凝胶与膜紧贴，夹在转移缓冲液浸泡过的滤纸中间，然后将它们一起置于石墨电极之间，接通电源即可转移，在室温下1~2 h即可完成，非常方便。由于SDS在转移环境中与蛋白质可逆结合，如果胶上的蛋白质与SDS已经分离，则它由于失去了电场提供的驱动力而不能转移到膜上；相反，如果蛋白质已经转移到膜上而仍未与SDS分开，则蛋白质可能穿透膜而不能结合到膜上，因此，要控制好半干转印的时间。一般而言，高相对分子质量的蛋白质易丢掉SDS而留在胶中，低相对分子质量的蛋白质则不易丢掉SDS穿透膜。在阴极滤纸的转印缓冲液中补加SDS可促进SDS与蛋白质结合，从而有利于高相对分子质量蛋白质向膜上转移；通过增加杂交缓冲液中的离子强度，增加蛋白质与膜之间的疏水性相互作用，使低相对分子质量蛋白质获得了较好的杂交效率。

2.3免疫芯片

免疫芯片（immunochip）作为一种高通量同步多元检测系统，其检测操作所需样品量少、反应速度快、灵敏度高、稳定性好，在分子诊断学和蛋白质组学领域将会大有作为[13]。

目前，蛋白质组分析的研究主要依靠双向电泳和质谱，繁琐且低效，亟需建立简便易行、灵敏、高通量的表达蛋白质分析方法。其中之一就是基于抗体微阵列的蛋白质芯片[14]。通过抗体工程可以得到各种重组抗体，加上目前商业可得的抗体，将组成数量可观的抗体库，应用这些抗体制造的抗体微阵列免疫芯片即能对含有各种功能基团的蛋白质进行全面快速的分析。

随着芯片微型化技术的发展，微点的尺度进一步缩小至纳米尺度，出现了纳米阵列（nanoarray）免疫芯片。纳米点阵应用原子力显微镜（atom force microscopy，AFM）的针尖制作，纳点（nanospot）直径一般为100~350 nm，仅约为微米阵列中微点尺度的1/1 000。它不仅微型化程度高，而且检测程序无需进行分子标记，可直接用于复合物的测定，与表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）检测方法有相似之处。2002年，美国西北大学的研究人员利用AFM制作了以免疫球蛋白为捕获探针的纳米阵列免疫芯片，并验证其可与抗免疫球蛋白结合反应。

探针点并非越小越好，当点尺度小到一定程度时，因每点所含捕获分子数量过少，检测体系将表现出较大的差异性，从而失去统计学意义[15]。

3 免疫蛋白质组学的临床应用

3.1在糖尿病中的应用

Ⅰ型糖尿病（T1DM）是一种多基因、多病因的自身免疫性疾病，发病特点是选择性且不可逆的破坏胰岛B细胞，导致胰岛素产生障碍，患者终生需要外源性胰岛素。1987年，Nepom等用2DE和免疫沉淀法分析T1MD患者HLA分子，发现HLA分子存在杂合性。Winer研究非肥胖型糖尿病（non obesity diabetes，NOD）小鼠和糖尿病患者，通过SELDI-TOF-MS的质谱技术鉴定出胰岛Schwann细胞和Langerhans细胞分泌自身抗体，刺激胶质纤维酸性蛋白。研究发现，T1DM发病机制中存在自发免疫系统对抗胰岛神经组织的途径。Nielsen等的体外研究发现，B细胞成熟过程中在2 239个蛋白点中135个有差异变化，这是翻译后修饰的结果，这些翻译后修饰的蛋白质是研究T1DM发病机制的潜在靶位[16]。

蛋白质组学的研究技术在提高，将双向电泳技术用于小鼠组织，通过增大2D胶、使用窄范围的pH胶、细胞器分离可以获得超过10 000个蛋白点，远远超过传统方法获得的1 900个蛋白点。用 IL-1β研究胰岛B细胞系的蛋白质组学得到得结论是T1DM发病是多因素、动态的，并非某个基因单独作用的结果。

3.2在肿瘤诊断中的应用

蛋白质组学被用于鉴定癌症诊断的标志物，检测疾病进展和鉴定治疗的靶位。它在发现癌症的标志物方面具有重要价值，因为蛋白质组反映了细胞内在的遗传程序和直接的环境影响。美国国立肿瘤研究所组织的早期疾病探测研究机构多中心三期临床试验得出结论：通过血清及仪器标准化质控，增强激光解吸电离飞行时间质谱（SELDI-TOF-MS）是目前最有希望的检测肿瘤早期的方法[17]。对乳腺癌和卵巢癌检测的敏感性和特异性为93%和91%，较传统的检测标志物癌抗原提高很多[18]；对前列腺癌检测的敏感性和特异性为83%和97%；国内外学者还用SELDI技术对肺癌、肝癌、胃癌、肠癌、食道癌、鼻咽癌、喉癌、胰腺癌、膀胱癌、神经胶质瘤进行了检验和研究，也取得了很好的效果[19, 20]。

3.3在病原性疾病中的应用

许多感染性疾病如乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、梅毒、鼠疫等的抗原尚依赖ELISA、放射免疫法、免疫荧光法等间接测定，用SELDI则可同时直接检测这些疾病特异性抗原的相对分子质量，并进行窗口期检查，这是其他检测手段无法做到的。

Jungblut等[21]通过免疫蛋白质组学手段，利用感染早期和晚期患者的血清研究了嘎氏疏螺旋体的免疫原性蛋白，在验证了传统使用的2个靶标抗原的同时，又找到了2个新的靶抗原。并且在幽门螺杆菌的诊断中，分别用幽门螺杆菌感染不同阶段及其他原因导致的胃炎患者的血清，探测了幽门螺杆菌不同菌株的免疫原性蛋白，对其感染特异的免疫原性靶标蛋白进行了深入系统的研究，为其诊断、预防和治疗奠定了良好的基础。

应天翼等[22]提取福氏贺杆菌2a 2457T全菌蛋白进行不同pH梯度的双向电泳，结合蛋白质印迹技术寻找发生免疫反应的蛋白质。用MALDI-TOF-MS鉴定了19个免疫反应蛋白点，对应于10种蛋白质，成功建立了福氏贺杆菌2a 2457T的免疫蛋白质组学研究方法，为寻找保护性抗原打下了基础。

Pitarch等[23]通过免疫蛋白质组学手段从白假丝酵母中鉴定到了42个有免疫原性的持家酶。通过进一步的研究发现，在念珠菌病发病过程中，磷酸甘油酸激酶与乙醇脱氢酶抗体的产生与刺激人的免疫分化有关，并验证了循环系统中白假丝酵母特异性抗体对念珠菌病发展的抑制作用。他们认为，高浓度的抗烯醇酶抗体的出现标志着患者处于恢复期，可作为病情发展的标记物。此研究为念珠菌病的早期检测及临床跟踪提供了靶标，且可能被用作设计抗真菌药物及疫苗的靶标。

3.4在其他疾病中的应用

英国Rrian Austen研究小组检测了老年性痴呆（AD）患者的组织和脑脊液，发现了一种β-淀粉样蛋白多肽，并被公认为是人脑产生神经退行性改变的标志物[24]。用SELDI进一步确定了抗原变异片段，为B型多肽的片段1~42，相对分子质量为4 511，是引发疾病的关键标志物。

在心血管病的诊断中，Allard等用SELDI技术首次发现载脂蛋白C-I（ApoC-I）和载脂蛋白C-Ⅲ（ApoC-Ⅲ）可区别缺血性和出血性脑卒中。用SELDI技术测定补体C3α链及纤维蛋白原的早期降解蛋白指纹，能更早地发现心肌梗死。

最近，Chen等提出免疫蛋白质组学应该分为3部分，（1）通过免疫蛋白质组学筛选外膜中具有免疫原性的蛋白质；（2）通过免疫后攻毒的方法鉴定免疫原性蛋白的保护性；（3）通过其中和能力来确定候选疫苗。按照上述原则，该研究小组通过实验从嗜水气单孢菌的外膜蛋白中筛选出了保护性达71.4%的抗原。但研究者认为，如果只作为诊断靶标，后两步不是必需的，而应通过与其他菌株之间的交叉反应来筛选。

4 展望

目前免疫蛋白质组学已成功地应用于生物医学的许多领域，如病源性微生物、自身抗原、肿瘤抗原及蛋白质修饰等的研究；也应用于不同种类免疫反应以及免疫反应过程中不同阶段特异性免疫蛋白质的研究。其原理还用于蛋白质翻译后修饰的研究，如通过磷酸化抗体来探测被检蛋白质中磷酸化的情况等。在今后生命科学的相关研究中，免疫蛋白质组学将应用于更为广泛的领域。

方法学上，二维凝胶电泳-质谱仍是目前最流行和较可靠的技术，但其通量、灵敏度和规模化均有待进一步加强，一些学者开始重视研究以色谱/电泳-质谱为主的技术。此外，酵母双杂交技术虽已用于研究蛋白质连锁群和蛋白质功能网络系统，但尚缺乏快速、高效的手段获取复杂蛋白质相互作用的多维信息。蛋白质组的生物信息学研究虽已有成功的先例，但其应用范围与准确率仍需提高，所面临的更大挑战是如何综合信息，准确分析蛋白质的相互作用，界定相互作用连锁群。

学术上，在基因组、转录组基础上的蛋白质组全谱研究，微生物已有成功的报道，但是在高等生物尤其是哺乳动物尚未见报道，人类组织或细胞的蛋白质组全谱研究则基本未涉足。此外，人类基因组草图虽已公布，但是，估计的3.5万左右基因中一半以上属理论推测，需要从蛋白质组水平予以检验与确认，因此，开展人类组织或细胞的蛋白质组表达谱的分析势在必行。

受基因调控的细胞内各种信号转导途径之间是相互交错和彼此关联的。虽然近年人们对转导途径以及相互关系的认识取得了进展，但是，针对任一生物体组织、细胞开展全方位的蛋白质组相互作用网络的分析鲜有报道。而此类相互作用网络的揭示对于深刻认识重要生理、病理过程的机制是不可缺少的[25]。

参考文献

[1]王军军，王恒，黄留玉. 免疫蛋白质组学及其在病原菌研究中的应用[J]. 生物技术通讯，2005，16（3）：313-316.

[2]Blonder J, Rodriguez-Galan M C, Lucas D A, et al. Proteomic investigation of natural killer cell microsomes using gas-phase fractionation by mass spectrometry [J]. Proteomics, 2004, 1698(1): 87-95.

[3]利布莱尔D C. 蛋白质组学导论[M]. 北京：科学出版社，2005：17-69.

[4]孙薇，贺福初. 差异蛋白质组学研究技术新进展[J]. 化学通报，2005,（6）：401-407.

[5]Schaefer H, Chamrad D C, Herrmann M, et al. Study of posttranslational modifications in lenticular αA-Crystallin of mice using proteomic analysis techniques [J]. Proteomics, 2006,1764(12): 1948-1962.

[6]Li C, Hong Y, Tan Y X, et al. Accurate qualitative and quantitative proteomic analysis of clinical hepatocellular carcinoma using lasercapture microdissection coupled with isotope-coded affinity tag and two-dimensional liquid chromatography mass spectrometry [J]. Mol Cell Proteomics, 2004, 3 (4): 399-409.

[7]Eisener A F, Pato C N, Dewan M, et al. From genomics to proteomics: new directions in molecular neuropsychiatry [J]. Acta Neuropsychiatrica, 2003, 15(6): 388-397.

[8]Sechi S, Chait B T. Modification of cystrine residues by alkylation－A tool in peptide mapping and protein identification [J]. Anal Chem,1998, 70(24): 5150-5158.

[9]Sickmann A, Meyer H E. Phosphoamino acid analysis [J]. Proteomics, 2001, 1(2): 200-206.

[10] 贺福初，孙建中，叶鑫生，等. 蛋白质科学[M]. 北京：军事医学科学出版社，2002：1-74.

[11] 李明珠，张部昌，黄留玉. 蛋白质组学中的分离检测术[J]. 生物技术通讯，2005，16（1）：93-95.

[12] 徐燕丰，胡晋红，朱全刚. 蛋白质组学：药理学研究的新动力[J]. 中国药理学通报，2004，20（8）：849-852.

[13] 史绵红，曲海云，张松，等. 疾病标志物快速检测的免疫芯片研究[J]. 化学通报，2005，25（2）：356-357.

[14] 叶雯，刘凯于，洪华珠，等. 定量蛋白质组学中的同位素标记技术[J]. 中国生物工程杂志，2005，25（12）：56-61.

[15] 宋世平. 免疫芯片研究的现状及未来[J]. 中华检验医学杂志，2003，26（8）：515-517.

[16] 李平平，申竹芳. 蛋白质组学及其在糖尿病学中的应用[J]. 中国药理学通报，2005，21（12）：1409-1413.

[17] 毕晔，宋现让，左文述. 蛋白质组学在乳腺癌研究中应用的现状与展望[J]. 肿瘤防治杂志，2005，12（20）：1589-1594

[18] 郑长黎. 胃癌蛋白质组学研究进展[J]. 国外医学・生理、病理科学与临床分册，2005，25（2）：142-144.

[19] 胡学飞， 张国锋. 结肠癌及其肝转移的蛋白质组学研究进展[J]. 国际外科学杂志，2006，3（1）：37-40.

[20] 张辉. SELDI-TOF-MS技术在妇科恶性肿瘤早期诊断中的应用[J]. 国外医学妇产科学分册，2006，33（1）：36-39.

[21] Jungblut P R, Bumann D, Hass G, et al. Comparative proteome analysis of Helicobacter pylori. [J]. Microbiol, 2000, 36: 710-725.

[22] 应天翼，廖翔，冯尔玲，等. 福氏志贺杆菌2a 2457T免疫蛋白质组学方法的建立[J]. 世界华人消化杂志，2005，13（11）：1272-1274.

[23] Pitarch A, Sanchez M, Nombela C, et al. Sequential fractionation and two-dimensional gel analysis unravels the complexity of the dimorphic fungus Candida albicans cell wall proteome [J]. Mol Cell Proteomics, 2002, 1(12): 967-982.

第9篇：生物信息学新进展范文

关键词 生物技术专业；微生物学；实践教学

中图分类号：G642.423文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)15-0115-02

2007年，教育部印发了关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程（质量工程）的通知，对高等学校的人才培养提出新的要求。因此，高等教育改革的质量工程在各高校不断深入进行，目的是使学生具有良好的综合素质。当前，生命科学以前所未有的深度和广度迅速发展，它对生物相关专业人才提出扎实全面、复合创新及开拓型的培养要求。

微生物学是研究微生物及其生命活动规律和应用的学科，是生物学科中理论性和实验性都很强的学科，实践教学是不可或缺的重要教学环节[1]。随着分子生物学、遗传学等学科的迅速发展，微生物的研究方法已成为许多生物技术领域的基本技术和手段，其基本理论和应用研究在国际上一直是非常活跃的领域[2]。如何通过该课程帮助学生理解和巩固知识，培养严肃认真的科学态度、求实创新的科学方法及综合分析能力，锻炼学生的动手能力，为专业奠定牢固的理论专业技术基础，是微生物教学面临的一项重要任务。

近年来，在总结前人经验，并结合学生特点，以培养学生科研意识为目标，笔者对微生物学实践教学改革进行了积极的探索，下面简单介绍在生物技术专业微生物学实践教学中的一些改革工作。

1 优化整合教学内容，及时引入新知识新热点

微生物与生物化学、遗传学、分子生物学、微生物育种学等课程在内容上相互交叉渗透，授课时间上有前有后，为避免与先修课程某些内容重复、又为后续课程留有余地，突出本课程的特有内容，必须对交叉内容进行优化整合。作为生命科学中最活跃的分支科学之一，一批新的微生物学科正孕育和形成，如微生物基因组学、微生物蛋白质组学、微生物代谢组学等。很多新技术、新方法如荧光PCR、生物芯片技术、生物信息学等在微生物学中广泛应用，完全按照微生物学教材已不能掌握更多的新知识、新理论。因此，在保证教学内容的基础性、系统性、完整性的前提下，向学生讲授更多的有关科学前沿动态的知识，探索将课程中的经典理论和前沿科技发展有机地融合在一起，力求让学生在有限的学时内系统掌握本门课程的基础理论与实验操作技能。实践中的具体做法是：教师通过上网检索的方法，广泛收集有关外文教材和教辅资料，从中吸取精华，同时注重吸收国内重点大学在相关课程上的先进教学经验，在讲授过程中针对书上的兴趣知识点进一步查阅该领域的最新进展，做到源于书本又高于书本。

比如在讲到抗生素对细菌的作用时，引出2010年在全球多个地区出现的新德里金属β内酰胺酶I型（NDM-1）超级细菌的案例，帮助学生更好地了解了抗生素在目前抗感染治疗中的应用及目前国内外细菌对抗生素的耐药现状，部分兴趣浓厚的学生在课外时间对目前国内大型医院的抗生素临床使用展开探究。

2 开展课后科研，将理论教学融入实践，培养学

生科研创新能力

微生物学是一门与生活实践有密切联系的应用学科，教师在讲述中要充分发挥微生物学与生活实践有密切联系的优势，尽量多把生活、生产中一些与微生物生命活动有联系的有趣实例引入到课堂中，进行剖析，用平时看得见的实例刺激学生的感官，激发、引导学生思维。比如在给学生讲绪论中微生物的广泛性时提到“微生物无处不在，但肉眼看不见、用手摸不着”，学生理解起来较为抽象。因此，在微生物大类形态及培养基内容结束之后，给学生出一道课外实验题，请学生以实验举证“人类生活在微生物的海洋里”。各学生小组独立选择某一周围环境，提交从该环境分离微生物的实验方案，根据实验方案进行实验，并完成实验报告。通过该课题的开展，帮助学生真正意义上理解微生物无处不在的涵义。

在理论教学结束原核微生物、真核微生物及病毒这三个章节之后，让学生根据自己的兴趣，自主通过查阅文献、互联网或超市货架信息等方式，用1周左右时间考虑确定开发某一个微生物相关产品。在选定研究课题之后，教师再向学生详细介绍科研文献的检索方法和检索途径，然后小组内部分工开展文献调研、收集相关资料，并初步设计获得既定的微生物产品的实验方案，同时鼓励学生在小组内和小组间展开学术交流，发表见解并互相补充。通过反复讨论，在分析归纳的基础上，通过方案的完善及修改，达成一致意见，并最终形成结论，以PPT的形式，由学生在课堂上作汇报交流。学生开展相关微生物产品的科研活动期间，指导教师旁听并适时加以引导，既要防止学生讨论偏离学习实际，又不能过多干预学生的思维。

在学生开展上述科研活动的过程中，微生物实验室采取开放教学，积极支持学生实验的进行，这一方面可以巩固教学内容，充分调动学生的学习积极性和主观能动性；另一方面教师发挥引导作用，解疑答难，进一步提高学生分析、综合、研究、解决问题的能力。

3 完善考核机制，正确评估学生成绩

建立一套适合实践教学机制的考核方式，完善学生成绩评定标准, 正确评价学生成绩。

1）取消期中考试，代之以实践成绩，实践环节成绩由“人类生活在微生物的海洋里”的验证实验成绩、微生物产品开发的书面报告成绩及现场答辩成绩三部分组成。实践环节的设置可以让学生自己主动学习，查阅资料，把教学引向课堂外，培养学生的科研意识及主动探究问题能力，

2）改革成绩评定模式。打破长期以来将期末考试作为课程主要成绩的评定模式，对学生成绩进行综合评定，即由平时成绩（30%）、实践环节成绩（30%）及期末考试（40%）组成。其中平时成绩可以由考勤、作业和课堂表现三部分组成。这种成绩综合评价机制不但可促使学生重视平时学习，而且有利于调动学生学习的主动性和创造性，有利于学生素质和能力的全面提高。

近年来，在过去几届学生的微生物学课程的教学过程中，理论教学深入透彻地讲解微生物学理论，实践教学模块突出训练学生的创造力和动手能力，致力于培养学生的科研意识。通过实践教学的改革与研究，学生对微生物学课程的学习兴趣更为浓厚了，普遍反应从实践教学中学到了书本上学习不到的东西。课后科研活动的开展使学生的动手能力得到锻炼的同时，也帮助学生对实验室和实验设备有了较为全面的认识，为大四年级的毕业论文课题研究及以后从事生物技术行业的研究工作奠定一定的实践基础。

参考文献

[1]谢响明.微生物学教学改革初探[M]//高校教学改革、探索、实践.北京:中国林业出版社,2002:91-93.

[2]陈开宁,汪怡华.提高微生物学实践教学效果的改革与实践[J].广西轻工业,2010(8):141-142.

[3]贡树基,周伟.在微生物学教学中培养学生的科研意识[J].白求恩军医学院学报,2009,7(2):105-106.