分子生物学作用精选(九篇)

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第1篇：分子生物学作用范文

关键词生物技术;分子生物学;教学改革

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。（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

2.1PBL教学法的合理运用

PBL（problem-basedlearning，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、各环节中注意事项进行讲解与演示，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

生物技术专业应用人才培养是一个综合性、系统性的工程，涉及到教育环节的方方面面。课程教学是其重要的一环，分子生物学课程教师要积极发挥作用，不断提升专业能力、教学能力，教学理念与时俱进、教学手段丰富灵活，激发学生学习的主动性、创造性，提升学习内容掌握能力及应用效果，为国家培养知识、能力、素质协调统一的应用性、复合型人才。

参考文献

[1]朱玉贤,李毅,郑晓峰等.现代分子生物学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2013.

第2篇：分子生物学作用范文

分子生物学是研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能、遗传信息传递规律及调控方式和分子生物学研究方法的一门学科，涉及到动植物功能基因的挖掘、基因调控、基因工程、人类疾病的基因诊断与生物治疗等生物相关领域。它使人类从分子水平上真正揭开了生物世界的奥秘，由被动转向主动地改造生物世界迈出了一大步。分子生物学同时也是生命科学领域产生的一门重要的新兴学科［1］。现今分子生物学的成就说明了生命活动的根本规律在各种各样的生物体中都是统一的。例如，在自然界的各种生物体中，都是由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。同时，除某些病毒外，各种生物体的遗传物质均为DNA，并且在所有的细胞中都以同样的机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码，除少数例外，在绝大多数情况下也都是通用的。

二、实验教学

近年来，随着分子生物学突飞猛进的发展，其新理论、新技术也层出不穷。分子生物学基本理论的建立以大量的实验为基础，是一门实验性非常强的学科。分子生物学教学如果不做实验，只学习理论，往往会事倍功半。分子生物学实验技术亦成为高素质生物类人才必须掌握的基本技能［2］。分子生物学实验的开设是让学生从课堂单纯的学习理论转换到实践操作和科学研究的一项重要举措，不仅培养学生真正掌握基本理论、基本知识和基本技能的能力，还培养学生的科研能力、综合素质和科学作风，对建立用科学的方法研究问题及唤起学生们的求知欲均具有十分重要的作用。因此，开设分子生物学实验课程对培养高素质生物类专业人才非常重要。而基于现实条件，多数高校在现有的实验教学中，存在一些问题:

1．试剂的浪费和仪器的损耗:生物实验多综合性实验，由于这类实验是开放性的，实验开展过程中经常存在试剂浪费、仪器损耗大等问题;同时分子生物学实验所用的一些仪器与材料往往是精细的、昂贵的，对实验条件、操作技能的要求非常高［3］。而学生们在做实验时，往往会忽略这些细节，造成试剂浪费或仪器损坏等问题。

2．实验室的环境卫生的保持:保持良好的实验环境对于实验来说是至关重要的。在实验期间，由于学生多，极易造成仪器、设备、试剂等摆放不合理，环境条件差的情况。因此，要对实验合理安排，及时清理，同事提高同学们的实验意识。

三、改革措施

1．建设综合的评价体系。实验课程评价体系是保证教学质量的关键之一，构建科学的实验考核体系，可以提高实验教学质量和学生对实验课的关注度与兴趣度。比如按照平时成绩(平时成绩包括出勤、实验报告、课堂态度、操作规范程度等)占60%、操作考试占20%、理论考试占20%等划分。

2．运用现代化的教学手段。分子生物学知识具有高度的抽象性和微观性，学生对这些知识几乎没有任何感性认识。但同时，分子生物学实验课程是一门对操作要求极为严格的实验，而多媒体设备具有非常丰富的表现力，不仅能够对微观过程进行形象模拟，还可以对抽象事物进行直接的表现，对复杂过程进行精简和重现，这一点恰恰在分子生物学实验教学中显得尤为重要。在教学过程中运用多媒体和网络技术对于实验的进行有极大的帮助。多媒体技术可以让学生们对实验又最直观的认识，还可以给同学们示范规范操作;网络技术可以让学生们了解更多资讯及科研的前言进展，对激发同学们的兴趣有极大帮助。随着IT行业的发展，生物学软件的出现极大的便利了同学们的独立学习。

3．开展双语教学。随着全球化发展，许多生物院校都非常重视双语课程的教学，尤其是分子生物学。双语教学不仅会帮助学生学习专业英语，而且可以很好使科学研究和国际接轨，了解更为前沿的学科发展，掌握最新的文献资料等。在日常学习中，鼓励学生多阅读英文文献、做英文报告对双语教学的开展大有裨益。

4．培养学生的工程创新意识。创新是科技进步和经济发展的源泉，工程类人才更要具有很强的创新意识和宽广的知识面。这就更加要求教师在教学过程中加强对学生创新意识的培养，工程创新意识来源于扎实的基础理论知识和宽广的知识面。在教学过程中，要求学生学好基础理论知识的同时不断拓宽知识面。在分子生物学实验教学的过程中，我们留意分子生物学发展过程中的重大事件，并将其与当时的科学发展背景和重大发现经历等加以介绍。同时将实践教学与理论课程有机结合，并纳入到研究性教学方案中，并且鼓励学生参与分子生物学课程相关的大学生研究性学习和创新性实验项目。

四、结语

第3篇：分子生物学作用范文

【关键词】分子生物学技术；中药；作用机理

中药自古以来就是我国人民防治疾病的主要武器，对中华民族的生存与繁衍起着不可忽视的作用，长期的医疗实践累积了宝贵而丰富的经验，并与中医学共同形成了一套完整独特的理论体系。但如何用现代科学技术语言阐释其作用机理，提供科学依据，使其广为世界接受是一重大难题。近年来，分子生物学技术的发展，不仅根本性地改变了生命科学的研究方式，也为中药的作用机理研究提供了有力工具和良好的发展契机，使得中药基因转录水平的机理研究成为可能。笔者对近10年来有关分子生物学技术在中药基因转录水平作用机理研究中的应用综述如下。

1核酸分子杂交技术

核酸分子杂交技术是分子生物学的基本技术之一，基本原理是具有一定同源性的2条核酸单链在一定的条件下按碱基互补原则退火形成双链。杂交的双方是待测核酸序列及探针。其中将核酸提取分离后在体外与探针杂交的是印迹杂交，直接在组织细胞内进行的是原位杂交。

中药作用机理研究中较早常用的有RNA印迹杂交(Northernblot),点杂交（dotblot）和原位杂交。二仙汤是治疗妇女更年期综合征、抗衰老的名方，具温补肾阳、泻相火、调冲任功能。廖柏松等［1］采用Northernblot对18月龄雌性大鼠下丘脑内阿片肽的基因表达水平进行研究，结果表明，二仙汤组β内啡肽前体阿黑皮素原和脑啡肽原的mRNA水平明显升高，达到未衰老前水平。沈小珩等［2］则从衰老过程抗氧化酶活性降低，且酶活性降低与其蛋白质基因表达水平降低平行的现象出发，采用分子杂交等技术考察二仙汤及其拆方对超氧化物歧化酶、过氧化氢酶基因表达水平及其活性的影响。结果表明，抗氧化酶活性显著升高，且与其mRNA表达水平升高呈平行关系,提示二仙汤抗衰老是通过增强抗氧化酶基因表达水平而实现的。海风藤有祛风除湿、通经活络的功效。韩恩吉等［3］采用Northernblot观察它对人类神经母细胞瘤细胞系列淀粉样前体蛋白(βamyloidprecursorprotein,βAPP)基因表达的抑制作用。结果发现，海风藤选择性地抑制βAPP基因表达,为其防治阿尔茨海默病提供了一定依据。郑钦岳等［4］应用dotblot研究了补血和血方四物汤对白细胞介素6（interleukin6，IL6）mRNA表达的影响，实验表明,四物汤在0.01～1.00ng/mL浓度内可使IL6mRNA的表达明显增加。保心丸具有降脂、降低血浆内皮素、抑制血小板聚集等作用。为进一步阐明保心丸抗实验性动脉粥样硬化（artherosclerosis，AS）的机理,樊永平等［5］用原位杂交技术研究内皮素（endothelin，ET）和一氧化氮合酶(Nitricoxidesynthase,NOS)在AS家兔主动脉壁的基因表达。结果证实，保心丸组ET1mRNA的表达较模型组低,而NOSmRNA较模型组高,提示保心丸调节血管内源性NO和ET之间的平衡可能是其抗实验性AS的机理之一。精制血府胶囊是血府逐瘀汤的化裁精简方，其抗心肌缺血疗效明显优于原方，为揭示其作用机制，证实其疗效，王伟等［6，7］分别采用Northernblot和原位杂交等技术，研究其对于心肌缺血密切相关基因表达的影响，前者结果表明精制血府胶囊显著提高缺血缺糖心肌细胞NOSmRNA表达水平，后者的精制血府胶囊组，ET1和内皮素转换酶（endothelinconvertingenzyme，ECE）1的mRNA表达较其它组明显减少，且心肌细胞损伤也较其它组显著减轻。因而推测精制血府胶囊可能是通过提高NOS表达、促进NO生成及抑制ET1、ECE1的基因表达，减少ET1生成，减轻其对心肌细胞的直接损伤，发挥保护心肌细胞的作用。

Northernblot是用来测量真核生物RNA的量和大小及估计其丰度的实验方法，并可从大量RNA样本中同时获得这些信息，但需要大量的材料，受RNA降解影响大，敏感性低。dotblot的不足之处在于点于同一张膜上同样的样品杂交信号有时不稳定，且一般要用纯化的RNA样品。原位杂交的优势在于可对组织细胞中的核酸进行精确定位。核酸分子杂交是分子生物学基本技术，随着反转录聚合酶链式反应（reversetranscriptionpolymerasechainreaction，RTPCR）技术、差异显示PCR（differentialdisplayPCR，DDPCR）、DNA阵列等优势技术的出现、逐渐成熟而应用渐增，近5年应用基本的分子杂交技术研究中药作用机理的报道已少见。

2RTPCR技术

PCR是美国科学家Mullis于1983年发明的一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法，RTPCR是从RNA扩增cDNA拷贝的方法，即先将RNA反转录成cDNA，再用PCR扩增，使其敏感性大大提高，解决了dotblot或Northernblot中目的mRNA含量太低的问题，是目前中药机理研究中最常用的分子生物学技术，从发表的文献数量可以反映出来。

这方面的研究报道包括有Gumiganghwaltang(GMGHT)抗炎机制的研究，KIMSJ等［8］研究其在小鼠腹膜巨噬细胞中的抗炎机制，结果显示，GMGHT以剂量依赖的方式降低了脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactoralpha，TNFα）,IL6和环氧酶2mRNA表达水平，推测这是GMGHT减少炎症的重要分子机制之一。为了阐释二仙汤治疗肾阳虚证的作用机理，郑小伟等［9］考察了二仙汤不同时间对肾阳虚大鼠垂体促肾上腺皮质激素(adrenocorticotrophichormone，ACTH)基因表达的影响。结果是二仙汤可以上调垂体组织ACTH基因表达，且表达量随用药时间延长而增加，提示上调ACTHmRNA表达是二仙汤治疗肾阳虚证的作用机理之一。β地中海贫血是一种遗传性溶血性贫血病，补肾生血方具有补肾、益髓、生血作用，用于治疗杂合子患者疗效明显。为揭示其分子机理，吴志奎等［10］采用RTPCR等技术考察了用药者的α、β和γ珠蛋白mRNA转录水平。结果发现，补肾生血胶囊能明显提高β地中海贫血患者血红蛋白（hemoglobin，Hb）和抗碱血红蛋白（hemoglobinF），Hb珠蛋白链比增加，γ珠蛋白mRNA转录水平相应升高，说明补肾生血药具有促进γ珠蛋白转录和表达，诱导HbF合成作用，代偿了β珠蛋白基因的缺陷。益髓生血颗粒是补肾生血方的颗粒剂，易杰等［11］研究了其对β地中海贫血患者造血刺激因子干细胞因子（Stemcellfactor，SCF）及人红细胞生成素受体（erythropoietinreceptor，EPOR）mRNA表达的影响。结果显示，治疗后,外周血EPOR、SCFmRNA表达明显增强，因此推测益髓生血颗粒可能是通过影响SCF以及EPORmBNA表达来促进骨髓造血,提高Hb、红细胞的水平,达到治疗β地中海贫血的目的。陈智松等［12-14］从此方的抗衰老及中医肾生髓理论的角度出发，分别研究其对骨髓有核细胞中诱导细胞凋亡、促使机体衰老的原癌基因cmyc、抑制细胞凋亡的原癌基因Bcl2和造血刺激因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocytemacrophagecolonystimutaingfactor，GMCSF)基因表达的影响。结果表明，衰老时高表达的骨髓cmyc，明显降低的Bcl2和GMCSF，用药后，前者表达水平明显下降甚至不表达，后两者表达明显提高。因此认为补肾生血方通过抑制cmyc的表达，促进Bcl2表达，从而抑制骨髓细胞凋亡，延长细胞寿命，延缓了衰老，并结合有关的医学成果，认为Bcl2和GMCSF是肾生髓的本质相关基因。凌云彪等［15］研究清热活血补益方(肝纤方)对大鼠肝脏Ⅰ型前胶原mRNA的表达和胶原酶活性的影响。结果表明,以清热活血补益方制备的含药血清抑制了Ⅰ型前胶原mRNA的表达，胶原酶的活性增加。提示此方抑制Ⅰ型前胶原mRNA的表达,减少胶原的合成,同时提高胶原酶的活性促进胶原的降解,可能是其抗肝纤维化的部分机制。此外，蔡晶等［16］通过检测雌激素受体(estrogenreceptor，ER)α和βmRNA表达量，考察了补肾阳中药羊藿和补肾阴中药女贞子对雄性大鼠杏仁核和皮质顶叶ERmRNA的调节表达差异,结果显示，两用药组大鼠杏仁核、皮质顶叶ERαmRNA表达量无明显变化,ERβmRNA表达量都上调，且羊藿组高于女贞子组，说明补肾中药可能是通过对ERβ的调节来发挥作用。

RTPCR的独特优势在于RNA纯度不必很高，仅少量RNA模板即能满足实验所需，尽管实践中RTPCR还远达不到理论上能检测到单一拷贝的RNA样品的敏感度，但远高于Northernblot。尤其适用于可获得的mRNA数量有限和目的基因表达水平很低时测定基因表达的强度。只是扩增步骤中样品间扩增效率的微小差异将极大地影响信号强度，使用内参照可以减少这一问题，但无法彻底排除［17］。总的来说，RTPCR是测量RNA样品中低丰度mRNA时的最佳方法。

3DDPCR技术

1992年，梁鹏等建立了一种对不同来源的mRNA样品用PCR技术对其中许多的cDNA基因一起进行扩增和显示的实验方法，即DDPCR。该方法依赖2套不同类型的合成寡核苷酸引物：一套锚定反义引物与一套随机正义引物。最后通过比较不同来源的扩增cDNA产物的电泳带谱，能够发现差异表达的基因。

中药作用机理研究中应用DDPCR的报道有唐发清等［18］对有抗鼻咽癌作用的益气解毒片干预鼻咽癌细胞基因表达的研究，旨在从基因选择性表达水平探讨其抗鼻咽癌的机理。结果表明,益气解毒片在体外能抑制鼻咽癌细胞基因的表达,同时诱导一些特异基因的表达,从而抑制鼻咽癌细胞的增殖。

相比以往的方法，DDPCR技术提供了几方面理论上的优势，如理论上能够灵敏地检测组织或细胞中表达量极低的mRNA样品的差异表达，能鉴别特定组织或细胞来源样品之间转录水平的mRNA定性和定量变化。这种优势同样可体现在中药机理研究中，可同时显示中药作用后对多种基因转录的不同影响，将有影响的靶基因条带回收，再扩增、克隆、测序，查询确定是什么基因，是已知或未知序列，这样就可以确定中药起效可能源于影响那些基因转录。但这些优势目前部分还停留在理论上，还有许多技术问题有待解决，如经DDPCR鉴定出来的超过半数的cDNA是假阳性条带，靶细胞的总mRNA中的一部分不能被高水平扩增、造成丢失等［17］。尽管目前DDPCR应用在中药基因转录水平的机理研究报道还很少，但毋庸置疑，其潜力巨大。

4DNA阵列技术

DNA阵列技术是新发展起来的可同时分析数千个基因表达谱的技术。其原理同核酸分子杂交。在不同的文献中的称谓不尽相同，如基因芯片、DNA芯片、微阵列等，目前没有明确区分，通常混用。

目前有零散的采用商用或自制微阵列研究中药基因表达水平的报道。如周联等［19］采用含2048个基因的小鼠基因表达谱芯片检测黄连解毒汤及其成分黄芩苷和盐酸小檗碱对LPS造型的小鼠脾细胞基因表达的影响，结果复方的作用明显优于有效成分的作用，但对具体基因表达影响的分析存在一定难度。王广良等［20］用自制的包含24个细胞周期相关基因的cDNA微阵列，对抑制肝癌细胞增殖的4种中药乌药、青蒿、紫草和黄芪的抗肿瘤分子机制研究表明，4种中药对细胞周期基因和损伤检测点基因均有不同程度改变,表现为部分上调,部分下调,通过分子生物学技术进一步验证了用其治疗癌症的合理性。

在中药作用机理研究中，DNA阵列技术可以同时对使用中药前后的数千个基因表达情况进行比较和差异分析；且具有所需样品的用量极少、自动化程度高、被测目标DNA密度高的优点。但目前微阵列技术也存在许多问题，如其小型化和高通量的特点使得对外界和内部的变动都很敏感，因此宜采用取平均值并标准化操作的办法，但目前尚无普遍认可的规则和标准来指导微阵列实验，数据采集和分析方法及操作系统也存在很大不同［17］。此外，基因表达与调控研究的滞后，使得中药机理研究中获得的很多信息难于解释；昂贵的制作费用也是一个限制因素。

5展望

总体来讲，中药的作用机理研究应是多水平的，不仅包括基因转录水平，也包括转录后、蛋白质翻译及翻译后水平的调控上，对每个特定的中药/中药复方，可能不一定在各水平上都有影响，基因转录水平的机理研究主要就是考察对相关靶基因mRNA水平的改变，也是目前分子生物学技术在中药机理研究中的主要应用范畴。中药尤其是中药复方的多成分多功效决定了其很可能对基因转录水平有影响，已完成的研究结果已证明了这一点。

中药的机理研究通过应用分子生物学技术已深入到几乎是最根本的基因转录水平，并在该水平上对中药的疗效获得了一定解释，但整体上还处于探索阶段。已有的研究主要是应用如核酸分子杂交、RTPCR技术等考察“单基因”的技术，应用如DDPCR、DNA阵列等研究多基因的技术的报道较少。中药调节机体平衡的特点决定了对基因转录的影响很可能是对多基因的协同影响，如对补肾生血方的系列研究已表明此方的功效与影响EPOR、SCF、cmyc、Bcl2、GMCSF基因表达有关。因此，应用研究多基因表达的技术考察对多基因的协同影响将是未来中药基因转录水平作用机理研究的主要方向。相信随着现有技术的不断发展和完善、新技术的出现及多种技术相结合加上疾病细胞分子水平研究的深入，复杂的中药作用机理会逐步得到阐释，中药的疗效和可能发现的新功效将从机理上获得科学依据，为中药获得像西药一样的市场准入权提供有力的支撑。

【参考文献】

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第4篇：分子生物学作用范文

关键词：分子生物学实验；教学改革；教学手段

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0272-03

分子生物学课程是现代生物科学的前沿和交叉学科。分子生物学实验是分子生物学研究的重要手段和组成部分，是分子生物学教学的有力补充，学好分子生物学实验课程对于培养学生的动手能力，强化理论教学效果具有重要作用。分子生物学与其他学科的交叉也主要体现为分子生物学实验技术的应用[1]。分子生物学实验技术涉及很多现代生物技术中的核心技术，掌握分子生物学实验技术已成为农学、林学、医学、生物学等各学科的基本需要[2-5]，因此各个高校一般都将分子生物学实验课程作为生物类专业学生的专业基础课，紧抓教学质量，以期培养出更适应社会需求的人才。我国也早在2007年1月，由教育部财政部下发了教高[2007]1号《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》、教高[2007]2号《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》等相关文件，明确提出要高度重视实践环节，提高学生实践能力，加强实验、实习等教学环节，着力培养学生创新精神和创新能力[6]。四川大学作为全国最早开设分子生物学实验课程的学校之一，对该课程一直非常重视，每年投入大量的经费

改善实验室的教学条件，为了适应新时代的需求，经过多年的教学实践，分子生物学实验课程也不断在教学内容，教学方法、考核方式等方面进行大力的改革。

一、分子生物学实验教学改革前现状分析

（一）教学内容系统性、完整性不够强

分子生物学实验课程改革前实验教学内容多为验证性实验，如：植物基因组DNA、总RNA及质粒的提取、琼脂糖凝胶电泳、目的基因的PCR扩增、目的基因的酶切及与载体的连接、感受态细胞的制备、重组子的转化与鉴定等实验，实验内容虽然都是现代生物前沿基础技术，而且具有一定的连贯性，但每次实验都是单独授课，学生只需按照步骤完成实验即可。这样授课的弊端就是学生上完课后并不能把理论知识与实验技术有机结合，缺乏思考，遇到实际科研问题时不能运用所学技能解决，缺乏拓展性、创新性思维的训练。

（二）教学手段简单，学生学习积极性差，教学效果不明显

改革前实验课程采用的教学形式单一，很难调动学生学习的积极性。一般是教师确定实验的目的和方案，实验员准备好实验所需试剂和仪器，学生只需在规定的时间内进行操作，完成实验方案，上交实验报告。这种程序化、被动式的教学导致学生对分子生物学实验课程教学目的不明、学习兴趣不高，产生学习上的倦怠心理。

分子生物实验课程开设在本科二年级下学期，实验操作中用到的仪器精密度较高，价格昂贵，实验试剂加入的量均为微量级别，这与学生在此之前所做的实验完全不同。虽然在上课时教师反复强调实验的操作步骤和注意事项等方面，但很多细节学生不能及时掌握，实验中容易出现试剂种类加错，试剂加入量不准确或错误操作仪器等，导致实验失败甚至仪器损坏等问题。此外，实验课程一般设置是每周一次或隔周一次，学生不能经常练习，巩固加深实验技术，有些知识刚学会，还没完全掌握，到下一次实验时已记不清如何操作，导致教学效果不明显。

（三）考核方式相对单一，不能全面反映学生学习的真实情况。

改革前该课程的学生学习成绩的评定标准为课堂上实验操作考核只占总成绩的20%，考勤占10%，实验报告占70%。但教师在对学生成绩评定过程的研究中发现由于分子生物学实验课程是生命科学学院全体学生的专业必修课，开设的班级多，每次课学生人数较多，课堂上老师并不能关注到每个学生，学生成绩的评定主要还是根据实验报告中结果的好坏与报告的质量来定，以至于学生中形成一种思维：只要实验报告写的页数多，图片精美，讨论深刻就能得高分，实验过程中操作是否规范，是否动作标准并不重要。这使得很多学生对实验技术的学习流于应付，不能达到学习该课程的目的。

这些问题严重影响了分子生物学实验课程的教学质量，也使得学生忽视实验技能的提高，思维趋于懒惰，缺乏科研的自主性、创新性。分子生物学实验课程作为一门实践性的专业基础学科，教师不只要注重学生动手能力的锻炼，也要培养学生勤于思考的习惯和分析处理问题的能力。

二、分子生物学实验教学改革方式

为了改变以上的缺点，改进教学模式，提升教学质量，提高学生学习的积极性、主动性和创造性，达到分子生物学实验课程的学习目的，在学校及学院的支持下我院分子生物学实验课程组对本门课程进行了全面改革，以学生为本，开发多样化学习方式[7]，学生由被动式学习转为自主探究性学习[8]，改进课程考核方式等。经过近两年的试验，效果明显。实验课程的主要改革内容如下：

（一）学校加强经费投入和师资力量建设，提高教师教学能力

四川大学生命科学学院历来重视实验中心的建设，目前分子生物学实验室设备固定资产达到300多万元，实验教师均具有博士学位，教辅人员的学历也在硕士研究生及以上。学院鼓励教师积极参加国际、国内各种教学研讨会，与全国的同行进行教学交流，学习其他兄弟院校的先进经验，提高教学能力。此外，该课程每年还给教师配备了研究生助教，多人同时在课堂上进行指导，及时发现并纠正学生实验操作中的错误，帮助其形成良好的实验习惯，掌握正确的实验操作方式。

（二）拍摄实验操作视频，便于学生课前课后反复学习

为了让学生更清楚实验操作的方式及仪器的正确使用方法，教师将分子生物学实验中涉及的实验内容和仪器使用按照模块化的方式分别进行视频拍摄，并结合多年教学经验，在视频中增加了学生实验中易错环节的提示，对初学者进行指导。学生在上课前就能清楚知道每个实验的正确操作方法及注意事项，上课时有意识地加强学习，降低实验失败率，提高课程训练效率。

（三）建立课程网站和虚拟实验室，加强师生间及学生间的联系，提高学习的积极性

为了有效整合教学资源，拓展教师的教学方式、教学空间，提升教学质量，提高学生的学习兴趣和自主学习能力，培养学生的独立能力及科研素质，加强师生之间的互动，使课程教学内容与教学活动完整呈现，我们建立了分子生物学实验的课程网站，将实验操作视频、动画、图片、PPT等资料放置其上，供学生自由学习。此外，我们还注重师生间课后的联系与互动，利用网络平台收集和批改学生作业，对学生学习中遇到的问题及时在网上作答，方便学生的学习，促进其对相关知识的理解与把握。

随着社会新形势的发展对人才要求的提高，传统的实验教学受课程开设的时间、地点、人力和财力等问题的限制，不能显著提高教学质量，设计型和探究型实验更难以开展。为解除此类限制课程教师还建立了虚拟实验室，提供可操作的虚拟实验仪器和试剂，学生既可通过实验仿真平台动手操作，又可自己设计实验，利于培养学生的实验设计能力，分析解决问题的能力，科学探究精神和创新意识，学生对于科学知识的学习、探究、运用更有自主性[9，10]。

（四）重视实验内容的系统性，提高大学生的创新能力

教学内容上整合原有的分子生物学课堂小实验，创建系统分子生物学综合大实验[11]，给定选择题目后由学生自行选择并设计综合大实验流程。第一次上课教师只需要讲解进入实验室的要求与注意事项，给定几个备选大实验题目，提供模块化实验视频，由学生课后学习视频，自行选择题目并设计大实验流程。第二次课程为实验设计的展示，学生分别用PPT展示、讲解自己的设计，由其他同学对其设计的流程进行提问，讨论其设计是否合理，是否能继续优化，最后确定最终流程。第三次课程开始动手能力的培养，是前期课程知识的应用与实践。对于实验中出现的问题，首先要学生自己设法提出解决方案，并于实验完成后师生共同讨论实验中的得失与感悟。实验内容的系统化后整个过程学生都参与其中，将学到的理论知识运用到实际的科研问题中，充分强调学生在实验中的主体地位，不仅使学生养成总结和反思的习惯，也大大提高学生的创新能力。因此，综合大实验能够充分挖掘学生的潜能，对培养学生独立思考能力，实验动手能力以及解决实际问题的能力具有重要的意义。

（五）加强课程考核方式改革，提高学习积极性，科学检验学习效果

实验课程中提高学生的主动性和积极性，不仅需要教学内容和手段的提高，还要有科学合理的考核方式的配合[12]。为了充分检验学生的学习效果，改变学生“轻操作重报告”的观念，避免出现“高分低能”的现象，我们将课程考核方式变为：实验流程设计占总成绩的30%，实验操作占40%，实验结果占10%，实验报告占20%。实验流程的设计充分考核了学生对实验目的，原理等的认识及对整个课程系统性的把握，能正确地将分子生物学实验涉及的方法有机结合，真正达到课前自学的目的。这部分内容是作为作业在第二次上课讨论各自的实验设计前上交，教师及时评定成绩。讨论后学生便清楚自己所获得的分数，督促其后续工作认真努力，也有利于教师及时了解学生自学情况和对实验整体的把握情况，可以有针对性地对学生进行辅导。

在实验操作课程中，由于学生在课余时间自学教学视频，因此在课堂上教师的主要角色由知识的传授者转变为实验操作过程的监督者，实验的讲授时间缩短，有针对性地增加实验技能的指导时间。为了公平评价每个学生，在实验中教师为学生准备了胸牌，上面清楚地记录了每个学生的姓名及学号，方便教师监督其操作过程是否符合规范，及时纠正错误。该过程成绩由于在总成绩中所占比例较重，激发了学生在课前的学习热情，提高了学习效果。

在实验完成后，分子生物学实验课程还增设了实验内容相关问题的讨论和抢答环节，鼓励学生积极思考，提升了学习的趣味性，巩固学习效果。

三、分子生物学实验教学改革效果

经过两届学生的实验教学，分子生物学实验教师对两个年级349名学生进行了调查，学生的实验技能与实验素质普遍提高，科研能力明显增强。学生普遍认为新的课程形式更能调动其实验积极性，锻炼其科研思维能力，提高实验操作的动手能力，并改变其“做的好不如写的好”的错误观念，全面客观体现学生的学习效果，学生在课程中收获较多。

四、结束语

高等教育肩负着培养数以万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命。提高高等教育质量，既是高等教育自身发展规律的需要，也是办好让人民满意的高等教育、提高学生就业能力和创业能力的需要，更是建设创新型国家，构建社会主义和谐社会的需要。分子生物学发展迅速，为了培养高素质人才，适应社会需求，实验课程的教学方法应不断更新。改革是一个需要不断摸索与改进的过程，希望在此基础上我们不断总结工作中的得失，开创新的方法，培养更多具备创新精神、科学思维及实践动手能力的人才。

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第5篇：分子生物学作用范文

关键词：高等教育；双语教学；分子生物学；课程教学模式

随着信息化时代的发展和国际学术交流的日趋活跃，我国的高等教育必须充分利用世界范围内的优质教育资源，借鉴国内外著名高等学府的办学理念和管理模式，提升教育教学水平，造就大批具有国际竞争能力的复合型创新人才。为此，教育部2001年在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中指出，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学，对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业，力争使外语教学课程达到所开课程的5％～10％，对信息科学、生命科学等发展迅速、国际通用性和可比性强的学科与专业可以直接引进先进的、能反映学科发展前沿的原版教材。目前，双语教学已成为我国高校教学改革的热点。各高校相继在不同专业、不同课程的教学中开展了双语教学模式的实践与研究。

针对生命科学所具有的国际通用性和可比性强的特点，笔者从2004年开始在分子生物学课程教学中实施了双语教学，确定了语能和学能并重的双语教学模式，并取得了较好的教学效果。

一、双语教学的内涵及模式

双语教学(bilingual teaching)是指以2种不同语言作为教学语言的教学，一般是指用非母语进行部分或全部非语言学科的教学。在我国和一些亚洲国家，双语教学一般是指用英语和母语同时进行学科教学。在高校推行双语教学有利于吸纳先进的教育资源、教学理念、教学模式；有利于学生快速、直接地掌握本学科的世界先进理论和前沿技术，掌握发达国家的最新研究成果；有利于促使教师不断学习，提高专业水平和外语水平。实施双语教学可以实现3个层面的收获：最基本的收获是学科知识和能力的掌握，直接的收获是外文专业词汇和外文水平的提高，更深层次的收获是引入国外先进的教学理念和教学方式。

双语教学模式主要有以下3种：一是沉浸型双语教学模式(Immersion bilingual education)，即完全使用非母语的第二语言进行教学；二是保持型双语教学模式(Maintenance bilingual education)，即学生刚入学时使用母语教学，然后逐渐地使用第二语言进行部分学科的教学。三是过渡型双语教学模式(Transitional bilingual education)，即学生入学以后部分或全部地使用母语教学，然后逐步转变为只使用第二语言进行教学。无论采取何种双语教学模式，都要综合考量学生的外语接受能力，都是要使学生通过双语课程的学习实现专业知识(学能)和外语能力(语能)的双重收获。

二、分子生物学课程实施双语教学的必要性

随着信息、经济和知识全球一体化进程的加快，国际间的学术交流与合作日趋密切。所以只有掌握国际交往中通用的英语语言，才能较全面地认识世界，拓宽视野，提升自身素质和增强国际竞争力。

众所周知，21世纪是生命科学的世纪，以分子生物学为先导的生命科学正经历新的发展阶段。分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其他学科广泛交叉和渗透的前沿研究领域。其基本原理和研究技术已渗透到生命科学的所有分支，全面推动了生命科学各领域的发展。分子生物学已成为生命科学相关专业的重要基础理论课。

由于发达国家的生命科学专业较国内起步早、发展快，所以面对高等教育的国际化趋势，以及生命科学发展迅速、国际通用性和可比性强的特点，国内的高校必须深化分子生物学教学改革，以培养出在创新思维、学识素养、研发技能、人格品质等方面具有国际竞争力的高级生物学人才。而要实现这一目标，双语教学显示出越来越重要的作用。

双语教学作为培养21世纪高层次专业人才的重要教学模式，是教育国际化的重要标志之一。在本科教育中开展分子生物学双语教学，可以有效地利用国外先进的教育资源，创建与国际高新技术领域接轨的教育教学环境，使学生直接接触本学科的世界先进理论和技术，掌握学科领域的最新研究成果，增强学生直接利用外语从事学习和开展初步研究的能力，增强学生的国际合作意识、国际交流能力和学术竞争力，从而为国家培育国际创新型生物学科研和教育人才，加强我国在这一领域与国际间的科技交流，提升国家的竞争力。

三、分子生物学课程开展双语教学的实践

(一)以专业知识传授为核心，循序渐进地实施双语教学

专业课的双语教学目标具有双重性，其一是使学生掌握学科专业知识，其二是提升学生的英语运用能力，从而培养专业知识和英语能力兼备的高素质人才。因此，为了实现传授学科知识和提高英语能力并重的分子生物学课程教学目标，笔者在综合考量学生的英语接受能力以及授课教师自身能力水平的基础上，以专业英语词汇为切入点，以名词概念的英文叙述为铺垫，以部分章节全英文授课为目标，开展了循序渐进式的分子生物学双语教学。

1、以学习专业英语词汇为切入点

分子生物学课程在第5学期开设，此时尚未开设专业英语课程，且上课班级学生的大学英语4级通过率仅为50％～70％，也未参加过其他课程的双语教学。为了让学生逐步适应双语教学，教师以学习专业英语词汇为切入点，授课时涉及的所有专业名词第一次出现时用中英文对照讲解，再次涉及时则一律用英文读写。教师反复读写的强化作用对学生掌握专业英语词汇起到了十分好的帮助作用。另外，教师对专业英语词汇进行必要的词素分析，介绍常用的词根、前缀和后缀，往往可以触类旁通，起到事半功倍的作用，十分有利于学生快速记忆专业英语词汇。

专业英语词汇的学习不仅是双语教学的切入点，更是开展双语教学的基础，必须贯穿于双语教学的全部过程。学生在双语教学过程中，不仅要学习分子生物学的专业英语词汇，而且要学习教学过程中涉及到的其他英语词汇，特别是生物类英语词汇。经过这样的学习，在课程结束时学生可以熟练地掌握500多个常用的分子生物学专业英语词汇，熟悉1000多个生物类英语词汇，基本可以阅读一般的分子生物学类专业文献。 2、以概念名词的全英文叙述为过渡

为了使学生尽快地熟悉专业术语和基本概念的英文表述方式，引导学生尽快地适应双语教学，在刚开始授课时，教师除了让学生接触大量的专业英语词汇外，相关的名词概念也全部用英文表述。为了避免英文的突然介入使学生难以接受，授课初期教师可以以板书或多媒体同时展示中英文表述，然后逐步过渡到只给出英文表述，对个别难理解的概念做口头的中文解释。

3、以代表性章节全英文授课为示范

大多数课程实施双语教学时使用的是英文版的教材或英文课件。由于完全用英文讲述的双语教学备课量大，学生接受起来难度也大，所以在实施分子生物学双语教学时，教师只在课程讲授后期选取知识难度较低的章节内容开展少量的完全英文讲述式教学。例如，“核酸和蛋白质的结构”教学内容在生物化学课程中多有涉及，学生容易理解，所以可以全部用英文讲述。这样，教师讲述的重点可以放在语言的叙述上，而不是知识的阐释上。因此，不会顾此失彼，影响到学生对知识内容的掌握。这一阶段的双语教学，其目的是使学生能够利用英语掌握分子生物学的专业知识，引导学生运用英语思考问题、表述观点和阅读专业文献，从而增强学生驾驭英语的能力，使学生学会双语思维，培养学生的自学能力和创新能力。

(二)分子生物学课程实施双语教学选用的教材

实施分子生物学双语教学，首先要选择合适的英文原版教材。原版教材不仅能够反映学科的最新发展动态和研究成果，而且侧重于基础知识、基本原理的背景讲解。其以案例教学为特色，强调把学习设置在复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者了解分子生物学原理形成的科学验证过程，来学习隐含于问题背后的科学知识，进而形成解决问题的技能、养成自主学习的意识。

从教材的编写理念、内容编排、涵盖范围、前瞻性、易读性等方面综合考虑，教师选用Robert F.Weaver编写的Molecular biology(3e)作为教材。但是，由于教材存在信息量多、科研实验案例多、篇幅庞大等缺点，所以易使学生产生畏难情绪。为此，教师在认真阅读原版教材及主要英文参考书的基础上，对教材进行了精简，以基因概念为核心、基因本质为主线，以阐述生命现象与功能背后的分子机制为重点，确定了分子生物学双语教学的主要内容：(1)Introduction；(2)Gene Concept Evolution and Develop-ment；(3)DNA Replication；(4)RNA Transcription；(5)Translation；(6)Regulation of Gene Expression；(7)The Mutability，Repair and Homologous Reeombina-tion；(8)Genomics and Proteomies，从而实现了授课内容的系统性和前瞻性。

(三)构建探究型互动式教学模式

互动式双语教学是指在双语教学过程中，师生、生生之间以多种形式互相交流知识、思想，以求不断提高双语教学的质量。教师在教学中要善于为学生创设学习情景，提供学生拓展思维的空间，从而充分发挥学生的主动性，完成知识体系的建构。为此，教师在分子生物学双语教学中实施了多元化的探究型互动式教学模式。

分子生物学是一门综合性、边缘性学科。其特点是内容新而庞杂，每一个理论的背后都有一系列的科学实验做支撑。因此，如何在课堂上既能突出重点，又能将前人的科学研究过程再现于学生面前，以培养学生的创新思维，是分子生物学课程教学必须认真探究的问题。在教学实践过程中，教师采用启发式、设问式、讨论式的方法，激发学生的学习兴趣；通过将学科概念、理论等得以产生的起因和研究过程展示给学生，引导学生的发散思维，激发学生自主学习和探究的动机，增强学生参与知识建构的积极性和自觉性；通过将“提出问题、分析问题、解决问题”贯穿于教学全过程，把知识置于解决特定问题的具体情景和科学发展的背景框架中来理解，从研究问题的角度引导学生进入学习角色，使学生通过自身主动的探究来组建学科知识结构。实践证明，这是培养学生创新思维和科研素养的有效途径。

(四)充分运用多媒体教学手段，把握课程预习和编写双语教学讲义

双语教学的关键是在提高学生的英语水平和英语应用能力的同时，不降低专业课的教学水平。由于专业课涉及枯燥乏味的专业知识的学习，以及学生现有的英语水平使学生接受双语教学遇到一定的困难，所以实施双语教学应将传统的教学方法与现代教育技术相结合。充分利用教学电影、录像、多媒体课件等声、光、电的现代技术，借助于实物、图片、布景等，以生动、活泼、直观的形式进行教学，以调动学生的学习兴趣，便于学生对课堂讲授内容的理解和记忆，从而实现双语教学应有的效果。将多媒体技术用于双语教学，一方面促进了教学手段、教学方法的改革，便于生动、形象地表述深奥、抽象的理论知识；另一方面激发了学生学习的积极性、主动性，从而有效地提高了分子生物学双语教学的效果。

此外，提前将多媒体教学课件的内容以讲义的形式发给学生预习，对提高分子生物学双语教学的效果十分重要。任课教师考虑到分子生物学原版教材的价格较高，而双语教学真正用到的部分较少；而且国外教材在内容编排等方面与国内教材有较大的差距，不便学生直接使用，所以没有让学生直接购买原版教材，而是由教师参照原版教材编写适用的讲义提供给学生使用。

(五)采用多元化的课程考核方法

课程考核的目的是引导学生重视知识积累、夯实专业基础，养成自主学习的意识，增强自身参与知识建构的积极性和自觉性。在分子生物学双语教学过程中，从培养学生的能力出发，采取了课堂小测验、专业翻译、专题综述、课件制作、期末考试等多种课程考核形式，其中英文考核题目占50％，成为考查和督促学生学习知识、掌握知识、运用知识、培养发散思维的有效措施。

第6篇：分子生物学作用范文

关键词：创新能力培养；课程体系优化；教学模式改革；科研训练加强

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0045-03

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。而教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的重要摇篮”[1]。培养富有创新精神和创新能力的高级人才是新时期高等教育的首要任务。2007年，教育部在教高[2007]1号文《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》中指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中，实验教学是达到这一目的的重要手段，是对学生进行创造性实践能力培养的重要环节。分子生物学、基因工程和酶工程是实践性很强的生命科学核心学科，其实验技术归于生物技术类，生物技术成为新世纪科技革命的重要推动力量，作为主导产业逐渐渗透影响人类生存和发展的方方面面，体现了一个国家高科技创新能力，而教育创新必须强化实践教学[2]。这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐，需认真分析实验教学的现状和特点，进行有益的改革探索和尝试，以达到激发学生创新实践热情，着力于提高学生创新实践能力的目的。我们探讨了通过多种形式、不同层次、多个角度的实验实践课程体系改革培养具有创新思维与创新能力的医学生物科学交叉人才。

一、优化课程体系

1.修订完善培养方案。生物科学创新人才的培养是一个系统工程。要有一套符合教育规律和突出创新能力的培养方案。为21世纪适应生命科学与技术的发展，满足国家对生命科学与技术高水平创新创业人才的需求，本着“加强基础、拓宽口径、强化实践、注重能力、优化体系、提高素质，坚持以学生为本，融知识、能力、素质全面协调发展”的教育思想观念，以加强实践教学作为提高教学质量、培养创新人才的重要途径，构筑以能力培养为主线，分层次，相互衔接的科学、合理、优化的实验教学新体系。在现有生物科学专业培养方案的基础上，通过与相关学科、教研室沟通协调，建立三个水平的综合实验课程，即宏观水平、细胞水平和分子水平，使学生在课堂上的理论知识能够体现在实验课程中。本教研室针对所任教的课程群，主要建立分子水平的综合实验课程。针对这部分综合实验课程，修订的培养方案中在大学二年级完成理论验证实验、基本型实验，保证学生基本专业素质和基本实验技能的培养；大学三年级上完成探索性实验，充分发挥学生学习兴趣，发展学生分析问题、解决问题的能力，训练学生的实际科研能力和科学的思维方式；大学三年级下完成创新型实验，增加实践环节，突出综合创新性实践内容，培养学生实践创新能力。并继续开展毕业生跟踪调查和用人单位调查，使培养方案适用社会经济发展需要。

2.构建了独立系统的实验课程体系。针对生物科学专业课程的特点，将原有的高级生物化学技术、分子生物学、基因工程等实验课进行有机整合，形成一门“生物技术综合实验”实验课程体系。覆盖了生物化学、分子生物学、高级生物化学技术、基因工程等课程的核心内容，具有系统性和科学性，培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。并优化与重组实验教学内容，教学内容分两部分：第一部分为基本实验技术与技能训练。第二部分为综合性设计性实验，以基因工程技术为主线，内容涵盖分子生物学、高级生物化学、生物化学三个专业领域。在第一部分实验课同时查阅资料选择实验内容。主要以解决问题为目的，对不同实验进行整合。如怎样在体外获得神经生长因子为例，把聚合酶链反应，基因重组、基因导入、发酵罐培养、蛋白质分离纯化和性质测定等实验串成一个整体。在此基础上，后续开设了“探索性实验”，并于2011年启动实施了“大学生创新性实验计划”，旨在培养大学生从事科学研究和探索未知的兴趣，激发大学生的创新思维和创新意识。在全校范围内选拔具有博士学位与副教授以上职称的骨干教师担任创新性实验项目的指导教师。以指导教师在研科研项目为依托，按照“自主选题、自主设计、自主实验、自主管理”的原则，择优遴选项目予以立项，项目来源于国家自然科学基金、卫生部重点实验室基金和省级科研项目，内容涉及神经生物学、肿瘤分子生物学、病原微生物学、遗传学、免疫学等多个学科。创新性实验项目的实施，在提高学生分析问题和解决问题的能力，增强学生的动手能力和创新能力，充分调动学生学习的主动性等方面，起到了良好的效果，从而进一步获得多项国家级和省级大学生创新项目。

二、改革教学模式

实验教学是高校教学工作中的重要组成部分，实验教学方式对学生综合素质的提高以及自主能力和创新思维的培养均有着重要的作用[3]。我们在对实验教学中出现的问题进行分析的基础上，不断进行教学模式的改革，增加教学活动形式的多样性，激发学生积极主动的思维。

1.实施实验室小班授课。边讲边做，使教学由原来的形式简单、内容枯燥变为形式灵活、内容丰富，对知识点的剖析由表及里，深入浅出，一目了然，实现了课堂教学与实践的完美统一。

2.PBL式实验教学方法探索。开放实验室，主要目的是通过学生自己设计、自己完成实验把以前学到的理论、技术融会贯通地用到实际课题中去，使理论与实践更好地结合，提高学生创新性思维和独立分析并运用科学实验解决问题的综合能力。

3.将科研项目融入课堂教学和课程设计中。学生参与青年教师或研究生课题讨论和操作中，提高了生物技术的实践能力和科研开发能力，锻炼了团队合作精神。鼓励和辅导学生撰写科研论文，锻炼学生论文撰写能力。

4.转变考试内容和方式，建立一体化学习评价体系。将理论知识考核与综合能力考核相结合，全面地考核学生对理论知识的掌握和实际动手能力的掌握情况。平时考核成绩占20%，期末进行占30%比重的实际操作综合能力考核和比重占50%的试卷考核，使学生重视平时各知识点的学习和实际动手能力的提高，使学习评价体系更加合理和完善。

5.生物技术综合实验课程多媒体教学课件的制作。为使实验教学更直观，本课程所有实验操作全程录像，制作成网络格式课件。本课件在安徽省第一届教育软件大赛中获三等奖；并在此基础上建立了分子生物学网络课程。

6.综合性实验教材建设和应用。在开设这些实验课程中，我们深感实验指导教材的重要性。但由于当时国内还缺乏系统、有针对性的适合我校生物科学专业、实用的实验指导教材，所以我们编写了一套简明实用、适合学生和初学者使用的《分子生物学实验指导》（2006年12月，学校出版）和《生物技术实验指导》（2008年8月，学校出版）。目前仍在继续采用《生物技术实验指导》作为生物科学专业、研究生和医学检验专业的“分子生物学技术”实验教材。

三、加强科研训练

本着倡导以学生为主体的研究性学习和创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，提高创新实践的能力培养水平的目的。将探索性实验列为必修课程，通过学生根据指导教师科研项目自主选择并分组，采用“教师点拨为辅，学生自主实验为主”的教学模式，要求学生从教材和参考书中寻找有关原理作为实验设计依据，制定实验方案，自己确定处理因素、实验对象和仪器设备，自定实验方法和步骤，最后完成实验并撰写科研论文，教师在过程中给予必要的指导和辅助，使实验教学过程成为学生自己研究探索的过程。在国家级和省级大学生创新项目的资助下，全系60%学生参与创新性实验研究。探索性、创新性实验的开设，激发了学生的创新热情，增强了学生的创新意识和能力，提高了学生分析问题和解决问题的能力，增强了学生的动手和创新能力，获得一定的科研成果；参与的大学生动手能力增强，实践技能突出，极大地提高了其就业竞争力；人才培养质量得以提升，用人单位满意度较好；大学生创新能力培养的实践对教师提出了更高的要求，推动了教师从事科研工作的热情和积极性，形成了教学与科研相互促进、教与学双向互动的良好氛围；

四、创新性师资队伍的建设

在生物技术专业创新人才培养中，教师是主导，没有创新性师资，不可能培养出创新性人才，因此提高了教师素质要求，培养和引进了一批具有合理梯队的教师队伍；其次，由于教学方法、手段涉及讨论式、研究式教学，类似于PBL教学模式，因此要求教师具有丰富的分子生物学、基因工程、酶工程、遗传学、细胞生物学和医学背景，我们一方面在遴选教师时注重交叉学科的知识背景，一方面不断送出去培养，并且考虑到实验技术人员队伍建设是基础，只有建设一支高素质的高校实验技术人员队伍，才能更好地实现培养创新性人才的教育目标[4]，因此鼓励青年教师和实验技术人员参加各类培训，拓展知识面；再次，针对创新性能力培养的教学目标，在师资队伍建设中，择优选择一直活跃在科研第一线的青年教师，以科研带动教学。

教学实践表明，生物技术综合实验课程教学，小班授课环境，教学与实验相结合，教学与科研相结合，网络教学的教学模式，极大地调动了学生的学习积极性，教学质量和水平得到很大提高，学生基础知识扎实，生物技术实际动手能力和就业竞争力增强。生物技术综合实验课程体系建设，使学生在宏观上对生物技术有较深入的理解，并把几门课程实验教学有机地结合，培养学生动手和创新性思维能力。已成为我校生物科学专业常规实验教学内容，并拓展到研究生和药学、药检专业分子生物学技术课程的开设；培养的学生基础知识扎实，生物技术实际动手能力强，更符合社会需要。从实习单位和用人单位的调查反馈表中反映出对我校生物科学专业学生思维能力和实践能力的高度评价，毕业生深受用人单位欢迎。

参考文献：

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[2]刘莹，马丹丹，李娜，等.生物技术专业创新实践教学模式[J].辽宁工程技术大学学报（社会科学版），2009，11（5）.

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[4]朱妮娜.略论实验教学对学生综合能力的培养[J].教育教学论坛，2011，（6）.

基金项目：安徽省教学研究重点项目（NO：2012jyxm302）；安徽省专业综合改革试点（NO：2012zy048）；蚌埠医学院教学研究项目（NO：jyxm1147，1322，1325）。

第7篇：分子生物学作用范文

人类基因组计划的实施为分子生物学家提供了大量的生物组学数据，分析和处理这些数据以探索其中隐藏的生物学奥秘需要综合利用数学、信息科学与物理学等知识，生物信息学由此应运而生[1]。它是分子生物学与上述学科交叉结合的产物，其研究已经渗透到生命科学的各个领域并极大促进了生命科学及相关学科的发展，已成为生命科学研究者强有力的辅助工具之一。国内很多医学院校已开办生物信息学课程，多种专业选择其作为必修课或选修课。该课程旨在培养学生综合运用生物信息学知识和方法进行生物信息提取、储存、处理和分析的能力，但该课程的教学研究仍处于起步阶段，缺乏完善的教学模式和有效的教学方法，如何在医学院校开展生物信息学教学还有待进一步探索。

1 课程开设的重要性

生物信息学跨越了整个生命科学领域，是一门实用性很强的学科，也是未来生物医学的重要研究工具。生物技术、计算机和互联网的飞速发展引领了一个生物医学大数据时代，生物信息学在生命科学领域的地位也愈发重要。利用生物信息学的知识和方法能够深入挖掘和剖析海量生物学数据，进而探索隐藏在数据背后的生物学奥秘。无论是从分子生物学的角度阐述疾病病因，还是对疾病的预防、诊断、防治与药物设计，生物信息学均发挥了十分重要的作用，掌握该课程的基本知识和理论无论对以后的科学研究还是从事一线医务工作都具有比较深远的意义。因此，在医学院校部分专业（如：生物统计、药学等）开设生物信息学课程具有重要意义。

2 生物信息学教学存在的问题

2.1 课程内容与教学课时不成比例

生物信息学是一门综合性学科，理解和掌握该课程需要具有一定的计算机、数学和分子生物学等的背景知识。医学院校学生普遍存在理科知识比较薄弱，因此，讲解透彻该门课程需要教师在课堂上花费一定的时间普及相关背景知识。然而由于医学院校学生课程门类众多，客观条件决定无法为生物信息学安排足够多的课时。较之生物信息学繁多的内容而言，课时分配明显不足。在课时相对较少的情况下，无法深入讲解将每个章节的内容。

2.2 教学师资力量薄弱

生物信息学作为一门交叉学科，要求任课教师精通生物学、计算机和统计学等相关知识。由于国内生物信息学兴起时间较短，培养人才数量有限，且有限的人才都流向了一流的学校，普通高校无法招到专业对口的教师。因此，能够胜任生物信息学教学任务的老师十分匮乏。以该校为例，生物信息学课程没有固定的任课教师，基本由生物学、医学统计学教师完成，这些老师中大多数无法完全胜任生物信息学的教学任务。最终致使生物信息学教学质量不高。

2.3 教学模式落后

虽然多媒体已被广泛应用于生物信息学的教学中，但由于该课程涉及内容多且有大量的数据库和软件知识，导致多媒体课件的容量非常大，教师在课堂上基本是照本宣科的读完课件完成教学任务而已，忽略了学生的接受能力。这种教学模式虽然运用了先进的教学工具，但实质上采用的还是传统的“灌输式”教学，学生仍然是被动地学习。

2.4 实践教学流于形式

生物信息学是一门实践性很强的学科，实践课程非常重要。然而在教学过程中，由于各种原因实践课往往流于形式，原因主要包括：（1）教学设备及手段落后。虽然有些学校有计算机室，但计算机配置较低且未提供连网服务，生物信息学很多知识的学习需要借助互联网，例如：各种数据库、在线软件等，导致学生无法亲自操作而降低实践课学习效果；（2）课时少、内容多。生物信息学的章节往往涉及到很多软件和平台，甚至有些软件需要编写程序。在实践课时少的情况下，无法在短时间内让学校亲自操作每一种软件。

3 教学改革

3.1 针对不同专业精选教学内容

针对生物信息学内容繁多的事实，应针对不同专业特点精心挑选课授课内容，在有限的课时中让学生学到最基本且重要的生物信息学理论知识。另外，要善于挖掘课外时间，组建课外兴趣小组，设置研究课题作为课外作业，巩固和加深学生对生物信息学的理解。

3.2 培养和引进专业人才

教师知识的渊博程度和教学水平的高低对教学效果的影响十分明显。因此，在教师队伍建设上应采取“走出去，引进来”的措施，一方面挖掘该校教师的潜能，支持和鼓励该校年轻教师到国内外知名高校访学和进修，着力提高该校教师自身的知识素养与技能；另一方面提供丰厚条件引进国内外生物信息学高层人才，为生物信息学教学队伍增添新鲜血液。此外，还可通过定期或不定期举办讲座等方式创造机会加强该校教师及与兄弟院校的交流合作，加强学科建设，提高生物信息学教师的综合素养。

3.3 推进“教、学、研”一体化创新教学模式

针对生物信息学课程的特点，一方面根据课程内容设计小型科研课题激发学生的科研兴趣；另一方面鼓励并指导学生申报学校、省级或国家级大学生科研项目，并鼓励学生参与教师的科研项目，积极开展“教、学、研”一体化的创新教学模式，即融教师的“教”和学生的“学”，以及教师和学生共同参与到“研”的过程于一体[2]。通过这种教学模式能够极大激发学生对生物信息学课程的兴趣和创造力，促使学生快速高效地掌握生物信息学理论和实践知识，有利于学生变被动的学习为主动探究式学习。与此同时，也能够让学生尽早地融入到生物学科学研究的大环境中来，学会合作、学会创造，真正地做到学以致用。

3.4 加强实验课教学

生物信息学实验课教学离不开计算机和网络，加强实验课教学需要在现有设备的基础上，升级计算机配置，并为每台计算机提供上网功能，保障实验课教学顺利进行。积极鼓励学生自带计算机，方便课后继续学习。此外，充分利用发达的互联网技术，创建网上教学平台并将教学内容，最新分析软件等传递给学生，通过教学平台加强与学生的交流互动，及时解决学生学习过程中遇到的问题。在教学内容上，要精简实验课内容，选择有代表性的软件和数据库进行深入讲解，将其它的软件、数据库等相关知识设计成小型研究课题作为作业布置给学生，提高学生自主探索的学习能力。

第8篇：分子生物学作用范文

生物化学与分子生物学是揭示生命奥秘的科学，涵盖了诸多与生命现象有关的人体结构与功能、物质与代谢、基因与调控等广博的信息，是诠释疾病的发生、发展及其转归的基本理论与实验的基础，在生物化学教科书中得到了完整的体现[1]，因此在医科院校中作为临床医学的主要课程深受重视。但是，在教与学中表现出的问题也是非常突出，从教的方面来说有3个问题：一是内容纷繁复杂，涉及面广，使得学生难记亿；二是道理比较抽象，分子结构式、反应方程式、信号转导形式等非直观内容妨碍了感知觉，使得学生难理解；三是平淡无奇，缺少临床医学的生动性、兴趣性和感染性，使得学生难应用。从学的方面来说也有3个问题：一是学生难以应对大量的认知信息，只能囫囵吞枣，难以消化吸收学以致用；二是临床前期学生尚缺少医学实践体验，认识不到生物化学对于医疗工作的奠基作用，难以抓住两者之间的内在联系。三是如直接应用临床病例作为引导，生物化学难以解释诸多方面的知识点。尽管有不少教师也采用了病案教学法，取得了显著的成效[2]，并对生物化学与临床学科的联系与相互融合作了深入细致的研讨[3]；尝试应用生物化学与临床联系的教学法[4]，但是，课程设计难度大，选用病案须考虑学生的接受能力，因此课堂应用仍然不够广泛。针对上述问题，作者从教学实践中摸索出一些浅显的做法供同道参考，以图使得生物化学教学变得生动与实用，现将学习方法归纳如下。

1 “顾名思义”法

临床上有许多疾病就是以生物化学名词来命名的，因此在教学中要尽量贴近临床医学，可以达到顾名思义，望文生义的作用，达到易学、好记、会用的效果，如胆红素代谢障碍可联系高胆红素血症(黄疸)；脂代谢障碍可联系高脂血症；笨丙酮酸代谢障碍可联系笨丙酮酸尿症。给单调的分子结构式与反应式赋予生命力，激发浓厚的学习兴趣。

2 “抛砖引玉”法

在讲授物质代谢章时，根据代谢的某些与疾病密切相关的环节，以抛砖引玉的方式启发学生理解其相应的临床意义，如三羧酸循环中酮体产生过多可导致酮尿症，尿酸产生过多引起的痛风病（尿酸沉积），血糖代谢障碍可导致糖尿病。充分发挥教师主导，学生为主体的作用，可以活跃课堂气氛，改变学生死记硬背，事倍功半的陋习。

3 “触类旁通”法

分子生物学章节中有大量叙述PCR（多聚酶链反应）原理和操作等内容，而临床检验工作中已开展了不少检测项目，解决了病因学诊断问题，其学习内容横跨了分子生物学、医学微生物学、分子免疫学、临床免疫学、实验诊断学等5个临床前期学科，如果在讲授本章中适当引入相关内容，学生就会感到PCR不单是实验方法，更是诊断手段，仅仅是针对不同目标基因设计的引物不同而已，能达到触类旁通的效果。

4 “画龙点睛”法

从DNA双螺旋结构的发现到人类基因测试的完成，使得疾病的诊断谱进入了突飞猛进的分子时代，我国首次发现的神经性耳聋基因为世界嘱目，因此在授课中，阐述核酸的结构与功能中，例举一些基因诊断的意义可以极大提升学习本章的目的性和趣味性，起到画龙点睛的效果。

5 “顺水推舟”法

在讲解心脏和肝脏酶的章节时，在理解酶对物质代谢的必要性的同时，指出某些特定酶还是疾病的重要标志，如ALT(丙氨酸氨基转移酶)或 AST（天门冬氨酸氨基转移酶）的升高提示心肌细胞或肝细胞受损，在临床诊断疾病中有重要意义，使得学生在记忆转氨酶的特点、性质、功能时联想到心脏病、肝脏病的诊断是出之于生物化学的酶学基础，顺水推舟的教学方法可以培养学生临床推理的思维方法。

6 “顺理成章”法

脂代谢是比较难学的一章，尤其是低密度脂蛋白受体理论的提出使得学习脂代谢更加重要，将脂类－脂蛋白－脂蛋白受体－动脉粥样硬化－冠心病作为一条逻辑链联接起来，正如WHO(世界卫生组织)指出的预防冠心病从儿童抓起，教师可以顺理成章地诠释从少年时的高血脂逐渐导致冠心病的全过程。

7 “顺藤摸瓜”法

在临床工作中，内分泌紊乱的诊断往往是根据“果”而后寻找“因”， 因此在讲解激素章中，可以采用顺藤摸瓜方法，从甲状腺功能亢进或低下之“果”来理解甲状腺素T3、T4、反T3的结构、功能与调节的意义。

8 “辨证论治”法

临床上常见的巨幼红细胞贫血的特点是“巨与幼”，“巨”表示由于叶酸和（或）B12缺乏引起的红细胞DNA合成障碍核分裂阻滞，细胞变大但不成熟谓之为“幼”，在“维生素与辅酶”章中，就以此为例阐述叶酸和B12的生物学作用，并启发学生联系缺铁性贫血是由于血卟啉的合成障碍，镰刀状红细胞贫血是由于基因的缺陷等。用追根寻源方法可以理解生物化学对整体的治疗、协调与平衡所起的作用。

参考文献：

[1] 周爱儒．生物化学[M]．第六版.北京：人民卫生出版社，2006.1.

[2] 江 渝．病案教学法在生物化学教学中的评价[J]．西北医学教育，2001，9(2)：86.

[3] 仲其军．从生物化学与临床学科的联系看生物化学教学改革[J]．医学理论与实践，2006，19(1)：113.

第9篇：分子生物学作用范文

关键词：土壤微生物；高通量测序；生物多样性

中图分类号：S154.37文献标识码：A文章编号：16749944（2013）08020303

1引言

土壤是一个非常复杂的生态环境体系，土壤微生物学作为微生物学的一个分支，一直在研究之中。土壤微生物是土壤的重要组成部分，是生态系统中重要的消费者和分解者，其群落结构多样性及变化在一定程度上反映了土壤的质量和稳定性。土壤微生物多样性是指微生物生命的丰富性及在遗传、种类、生态系统层次上的变化，同时反映微生物群落的稳定性。许多研究已经证实， 通过传统的DNA分离方法测定出来的土壤微生物只占到环境微生物的0.1%～10%[1， 2]。传统的土壤微生物研究方法如微生物平板培养法、Biolog鉴定系统法、生物标记法等[3]往往会过低估价土壤微生物的群落结构组成，无法详细描述出土壤微生物的群落结构组成方面的信息，也无法描绘出不同群体的生理差异。随着科学技术的发展，传统的Sanger技术的弊端也日益体现，一方面是因为该方法费时，且一次的反应数有限，另一方面是该技术基于酶法测序，成本较高。随着微生物研究技术的迅速发展尤其是分子生物学技术的发展，土壤微生物学研究专家开发出一系列的研究土壤微生物群落结构的方法[4]，高通量测序技术也随之诞生，慢慢应用到科研之中。

2土壤微生物研究方法

2.1微生物平板培养法

传统的土壤生态系统中微生物群落多样性及结构分析大多是将微生物进行分离培养，然后通过一般的生物化学性状，或者特定的表现型来分析，局限于从固体培养基上分离微生物。这种方法只能培养出极少量的微生物类群，大约占0.1%～10%，无法对绝大多数土壤微生物的分类和群落结构进行深入研究。因此这种培养法局限性比较大，只能应用于特殊微生物的研究[5]。

2.2BIOLOG鉴定系统

BIOLOG系统是Garland于1991年建立起来的一套用于研究土壤微生物群落结构和功能多样性方法。细胞的维持和生长需要能量、碳源和多种无机离子，底物利用是群落中微生物存活和竞争的关键。因此可以根据微生物对碳源利用的方式来鉴定微生物的群落结构。碳数利用法通常用BIOLOG盘来实现。BIOLOG测试盘内有96个小孔，除了一个小孔为对照不含碳源外，其余都含不同的碳源。试验中将碳源和指示剂一起放入平板小孔内，然后将稀释后的细胞悬液接种到各个小孔中，由于微生物利用碳源引起指示剂变化，以此来检测和判断不同土壤微生物群落结构[6]。

2.3分子生物学技术测序方法

在过去的20多年里，分子生物学技术尤其16S rDNA技术已经广泛应用于鉴定未知菌类的研究中。20世纪80年代以来，逐步建立起了以分子系统发育分析为基础的现代微生物分子生态学的研究方法，如PCR-RFLP、PCR-RAPD、PCR-SSCP、荧光原位杂交技术（FISH）、基因芯片（Microarry）、磷脂脂肪酸图谱分析（ Phospholipid fatty acid， PLFA）、稳定同位素探针（Stable Isotope Probing， SIP）、PCR-DGGE/TGGE等[7]，使得研究者能够在分子水平上对土壤微生物多样性进行研究。

但是这些技术只能在科或属水平上分析土壤微生物的群落结构，不能更细致更详细地对土壤微生物进行分析研究。随着科学技术的发展，相继出现了第一代、第二代、第三代高通量测序技术，使得研究人员能在种的水平上对土壤微生物进行研究和分析。

2.4 454高通量测序方法

高通量测序技术[8]是传统测序一次革命性的改变，一次可以对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，在有些文献中也称其为下一代测序技术（next generation sequencing），可见其划时代的改变，同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，所以又被称为深度测序。

近年来，以16S rRNA/DNA为基础的分子生物学技术已成为普遍接受的方法。研究表明，400～600碱基的序列足以对环境中微生物的多样性和种群分类进行初步的估计[9]，因此454高通量测序的方法因其读长（400～500bp）长和准确性高的特点大量用于微生物多样性的研究。

因此通过高通量测序法来确定土壤微生物群落结构，从而可以在种的水平上将土壤微生物的群落结构分析出来，然后就可以对土壤微生物的多样性进行分析。并可以对土壤微生物和盐生植被的相互照应关系进行分析研究。

3454高通量测序在土壤微生物研究中的应用

3.1研究土壤微生物的物种多样性

研究微生物物种多样性主要从微生物类群即细菌、真菌和放线菌这三大类群的数目及其比例来描述某个地区某段深度土壤中微生物的多样性，然后根据此地区土壤微生物物种的多样性来探究全球范围内土壤微生物的物种多样性。通过高通量测序测得土壤中土壤微生物的各种菌类组成，以此来研究某个地区土壤中微生物的物种多样性。

3.2研究土壤微生物的功能多样性

研究土壤微生物功能多样性主要从各种微生物的活性及它们的相互作用产生的功能、底物代谢能力及与N、P、K等营养元素在土壤中相互转化的功能等。通过将高通量测序得到的土壤微生物的群落结构及组成和实验测定土壤的几种理化性质及转化过程来了解土壤微生物的功能。

通过实验测得土壤的碱解氮、有效磷、活性有机质、腐殖质理化性质，可以分析地区土壤微生物的功能多样性，以此来探究全球范围内土壤微生物乃至整个微生物的功能多样性。

3.3研究环境的突然变化对土壤微生物菌群的影响

环境的突然改变会导致微生物群落的结构和功能发生变化。近几年来随着全球变暖，土壤微生物的群落结构可能发生了变化，地震、泥石流等自然灾害也会对土壤微生物的群落构成产生影响。Zachary等以重水稳定同位素探测技术（H218O-SIP）鉴定与土壤增湿相关的细菌。先对土壤增湿前土壤微生物进行测定，得到土壤微生物各种组成，然后将土壤增湿后，对土壤中16S rRNA进行高通量测序，发现Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria的相对比例升高，而Chloroflexi和Deltaproteobacteria的比例则降低。作者通过控制土壤湿度的动态变化，对微生物菌群的结构发生变化进行研究，划分生态类群。除此之外，温度的骤变也会对土壤微生物菌群产生巨大的影响。

4454高通量测序技术存在的问题及发

展前景到目前为止，大量的研究者应用454测序技术对多种环境样品的微生物多样性进行了深入研究，这些研究大大增长了人类对微生物的存在和种类的认识。针对不同的研究对象，454测序技术不仅为研究提供了大量数据，证实研究对象所含微生物具有较高的多样性，而且还建立了一种研究复杂生态系统里的微生物多样性方法。但由于该技术刚刚起步，所以存在一些待解决的问题。首先，随着核酸序列数量上的跨越式累积，生物信息学分析将面临巨大的挑战。另外，海量数据的深入挖掘工作会发现用传统生物学理论难以解释的生命规律，对传统理论的颠覆和新理论的提出与建立将成为不可避免的工作。

虽然存在许多不足，但454测序技术仍以其强大的测序能力渗透到生命科学研究的方方面面，包括那些此前无法用测序来解决的领域。在微生物领域，凭借着 454测序技术各方面的优势，终究会成为未来研究环境基因组的主导测序技术，同时，随着454技术的不断完善，该技术将为微生物生态学研究注入新的动力，成为微生物生态学研究新的亮点，大大加速微生物生态学的发展，增长人类对微生物生态学的认识，为人类探索广袤的微生物资源提供无限遐想。参考文献：

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