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分子生物学的定义精选(九篇)

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分子生物学的定义

第1篇:分子生物学的定义范文

随着《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》及《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布,新一轮的基础教育课程改革正在越来越广阔的范围展开,给传统的中国基础教育带来了前所未有的冲击。新课程标准在基本理念、课程目标、课程内容、课程评价、教学建议等方面都有了较大变化,同时在教学的内容要求上也有了较大的突破,新课改的理念之一就是“注意学科渗透,关心科技发展”,新增内容的教学要求虽不高,却有助于弥补生物教学长期存在的不足。

我国新一轮课改也适当加大了前沿生物知识的比重,在确保基础性的前提下,对教学内容进行了一定的扬弃。如何让生命科学前沿知识更好的服务高中生物教学,如何把握前沿知识和基础知识的过渡和衔接,如何通过前沿知识向学生传达生物科学的研究方法和思考方式,更好的服务基础知识的教学,是每个生物教师都在思考的问题。

以下是本人在三年的新课改背景下在实际教学工作中摸索出的几点心得和体会:

一、了解当代生物科学的发展方向,化繁为简,帮助学生构建生物学科学习的脉络

当代生物科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展。在微观方面,主要是在分子水平上研究生命过程和现象;在宏观方面,主要是生态学的研究,特别是生物多样性的研究日益引起人们的关注。正如邹承鲁院士《生物学走向21世纪》一文所言,“当前凡是研究生命现象的学科,不可避免地要深入到分子水平去进行本质规律的探讨,这使分子生物学很快就渗入生物学的各个领域,改变了整个生物学的面貌;同时也对医学和农业科学及其应用产生了巨大的影响。生物学的全新面貌最突出地表现在出现了一系列新的分支学科,如分子遗传学,分子细胞学,分子分类学,分子神经解剖学,分子药理学、分子病理学,分子流行病学等等,影响到生命科学的所有领域,即使生态学、古生物学和分类学也不例外。……作为生命体基本单位的细胞,和作为生命活动最高形式的神经活动是现代生物学研究的最活跃的领域,但是今天,这两门学科由于采用了分子生物学的新的研究思想和新的研究手段而获得新的生命力,研究步伐大大加快,与分子生物学一起发展成为当代生物学研究的三大热点。”(《面向21世纪生命科学发展前沿》,广东科技出版社,1996,p.20)。

新课改分为必修本和选修本,构成知识涉及到生物学知识的方方面面,在学习开始之初就向学生介绍生命科学前沿的方向,除了可以培养学生的学习兴趣,还可更好的帮助学生构建学习脉络。而生物学科学习的方向可结合生命系统板块的教学展开,即紧贴课本有拓展知识范围。

二、关注生物科学的发展对课程理论的影响,使学生熟悉生物科学的研究方法

生物科学对课程理论的影响主要表现在思想方法上,并且正处于日益彰显的过程中。课本的设置也体现这样的亮点,模型构建、归纳演绎法、假说推理法、数理统计、原来大学甚至是研究生阶段才能接触到的研究方法、思维方式纷纷引入中学课本。

前沿知识纷纷引入中学课本,课堂上接触的是让学生眼前一亮的高科技、新发展,学生不仅能了解这些前沿知识,还能了解这些新知识的来龙去脉,发现历程和研究方法,知道真理在被无限接近,不断修正,自然学习起来兴趣高涨。

三、让生物课程反映生物科学的发展,让学生了解生物科学的前沿

(一)让学生了解生物科学的前沿发展,全面提高科学素质

关于什么是科学素质,国内外学者提出了不少大同小异的定义。《美国国家科学教育标准》认为,“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”国内不少学者提出更为简明的定义,即科学素质包括科学知识、科学的过程和方法、科学态度、科学精神、科学价值观、科学的思维习惯和行为习惯。根据前面的论述可以看出,生物科学前沿知识不仅在自然科学中的地位和作用不断提升,而且在认识论、方法论和世界观等方面都具有独特的价值,因此,生物科学前沿对于全面提高学生科学素质是非常重要、不可或缺的。

(二)了解课程内容中基础知识的更新和生物科学前沿知识发展的关系,更好的把握教学

第2篇:分子生物学的定义范文

关键词:《分子生药学》;教学内容;教材

分子生药学是将生药学与分子生物学有机融合而成的新兴交叉学科,不仅继承了传统生药学的内容,更赋予生药学新的任务和挑战,是利用分子生物学技术研究药用动植物的系统进化和鉴定、种质资源评价与保护、道地药材形成机制和活性成分合成与调控的一门学科[1]。1995年中国中医科学院院士黄璐琦发表在《中国中药杂志》的《展望分子生物技术在生药学中的应用》一文中首次提到分子生药学的概念[2]。这个学科创新性地将分子生物学理论知识应用于中药研究中,是生药学的一个新兴分支,具有显著的学科交叉属性。该学科的分子生物学技术在中药资源和中药鉴定等领域中的应用越来越普遍。目前,已有近30所高等院校针对本科或研究生开设了分子生药学课程及对应的实验课[3]。从2008年新世纪全国高等中医药院校创新教材《分子生药学》出版[4],到2017年全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材《分子生药学》[5]及国家卫生和计划生育委员会“十三五”规划教材《分子生药学专论》出版[6],到2019年国家卫生健康委员会“十三五”规划教材《分子生药学》出版[7],再到全国中医药行业高等教育“十四五”规划教材的编写,标志着分子生药学教育体系已经建成,分子生药学教学体系建设日渐完善[8]。开设此学科既为中药鉴定提供了新的思路方法,也有助于学生更好地利用综合知识解决在中药鉴定及中药资源研究上遇到的问题。2001年,北京中医药大学在全国领衔开设分子生药学本科课程[9],经过近二十年的教学实践,培养应用型人才,公开出版分子生药学配套教材3部,其中“十三五”规划教材两部。

1不同版本《分子生药学》整体结构内容对比

我国分子生药学二十多年来经历了从无到有的变迁,虽然分子生药学理论研究起步晚,但是经过不断更新先进的理论知识,再加上不断补充前沿的研究成果,近年来分子生药学研究有了质的飞跃。《分子生药学》3个不同版本教材的编排目的和适用对象不同。2017年国家卫生和计划生育委员会“十三五”规划教材《分子生药学专论》是针对中药学、中药资源与开发、中药制药和药学等专业的研究生所用。2017年全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材《分子生药学》是针对中药学、中药资源与开发、中药制药和药学等专业的本科生所用。《分子生药学》(中国中医药出版社)绪论部分概述了分子生药学起源、含义、任务及学习方法等内容,具有整体导读作用。本书正文部分较其他两个版本而言更加凝练,介绍了分子生药学的基本原理、中药分子鉴定技术、中药活性成分生物合成与生长和道地药材形成的遗传机理四部分内容,将重点置于培养学生的分子鉴定技术理论基础和操作能力上。虽然全书内容较少,但具有极强的实用性和概括性,有利于学生学习掌握。《分子生药学》(人民卫生出版社)绪论部分总结性地介绍了分子生药学的定义、形成与发展以及研究内容,并在章节末提出关于本学科发展前景的开放式讨论,为全书做了有深度的铺垫。正文部分将条理清楚的理论知识与简洁易懂的彩图相结合,图文并茂,详略有序。全书重点阐述中药分子鉴定、中药种质资源、中药资源功能基因组和中药资源活性成分的生物合成与调控。在此基础上拓展了药用植物生长、道地药材及其品质的形成机制以及中药活性成分的生物技术生产等内容。本书突出介绍通过获取中药DNA条形码序列对中药进行快速准确鉴别的理论知识及实际操作步骤,结合前沿理论研究案例及开放性的复习思考题,有利于加深学生对分子生药学学科内涵的理解并提高其分子鉴定技术操作水平。《分子生药学专论》(人民卫生出版社),概论部分分为5个小节,分别介绍了生药及其研究历史以及分子生药学的含义、形成背景、研究内容及任务,并在最后提出对本学科的几点展望,对学生具有重要的启示作用。正文内容包括分子生物学基础、药用植物分子系统学研究与应用、中药的分子鉴定、道地药材及品质形成机制、药用植物功能基因组学与系统生物学、药用植物种质资源保护、次生代谢产物的生物生产以及中药合成生物学的研究与应用,正文部分着重介绍中药分子鉴定以及道地药材形成机制,学生通过学习本书能够较好地掌握分子鉴定技术的理论基础和操作方法。

2不同版本《分子生药学》

编排方式对比(见表1~2)《分子生药学》(中国中医药出版社)全书分为5个章节,包括1章绪论及4章正文内容。全书按照分章分节分点的布局方式进行编排,概括性较强,有助于学生快速掌握学习重点。《分子生药学》(人民卫生出版社)全书分为8个章节,包括1章绪论及7章正文内容。除绪论外,每一章都下分多个小节,每个小节按照“学习目的—基础性名词—案例导入—正文”的结构编排,全书编排顺序富有逻辑性和层次感,清晰的框架让学生能够通过目录就快速抓住学习重点。每个章节后都附有复习讨论题,有助于学生巩固所学内容。《分子生药学专论》(人民卫生出版社)全书分为9个章节,包括1章概论及8章正文内容。每一章节都下分多个小节,每小节内容又被细分为几大点,结构清晰,一目了然。每一章章首附有导读,导读部分通过对本章内容进行高度概括来指导学生迅速抓住重点并掌握其内在逻辑,起到了引导作用。

3不同版本《分子生药学》

内容体系对比(见表3)3种不同版本《分子生药学》教材基本都包括了分子生药学的含义、内容和任务,DNA、RNA和蛋白质的基本技术原理,中药分子鉴定的概念、研究方法、研究进展,药用植物种质资源遗传多样性及分子评价,中药活性成分的生物合成途径及其中的结构基因和调控基因,中药活性成分的体外培养和异源生产等内容。从3种不同版本《分子生药学》的内容体系中可发现,各个版本教材之间是相互制约、相互依存和相互促进的。黄璐琦院士提出现阶段《分子生药学》是以中药分子鉴定为基础、道地药材形成分子机制为特色、应用合成生物学生产活性成分为前沿,密切结合中药生产和科研实践,具有综合性与创新性结合、可读性与实用性统一的特色。

4对《分子生药学》教材的展望

4.1结合各个版本优势,增强结构的完整性

以上3个版本教材在编排上均具有突出优势,期望未来新版本的《分子生药学》教材能够结合以上各版本的优势,如分章分节分点作目录、章节前附导读以及案例、章节末附复习思考题等,进一步增强其结构的完整及严谨性。

4.2加快版本更新速度,确保内容的创新性

近年来,分子生药学已发展成为热门学科,具有一定的研究热度,因此,教材的更新速度应该紧跟其研究进度,结合最新研究,及时纠正原教材中的一些错误内容,并对新的研究成果进行补充,以确保教材内容的准确性和创新性。

4.3适当进行图文扩展,增强学习的趣味性

传统的教材大多具有趣味性不够的弊病,纯粹的理论知识会让教材略显枯燥。因此,可适当插入一些图片及趣味性的案例,提高学生的学习兴趣,图文并茂的内容也会加深学生的形象记忆,从而有利于其掌握所学知识。随着分子生物技术发展,分子生药学在现代中医药研究中的作用越来越突出,教材是学科知识的载体,也是学科知识体系的浓缩和体现。因此,应及时优化教材内容体系,从而提高教学质量和教学效率,提高学生对该学科的兴趣。

参考文献:

[1]黄璐琦,肖培根,郭兰萍,等.分子生药学:一门新兴的边缘学科[J].中国科学,2009,39(12):1101-1110.

[2]黄璐琦.展望分子生物技术在生药学中的应用[J].中国中药杂志,1995(11):643-645.

[3]徐娇,欧小宏,肖承鸿,等.中医药院校开设分子生药学课程的现状与建议[J].中国中医药现代远程教育,2020,18(14):3-5.

[4]黄璐琦,肖培根.分子生药学[M].北京:中国中医药出版社,2008.

[5]刘春生,袁媛.分子生药学[M].北京:中国中医药出版社,2017.

[6]贾景明,刘春生.分子生药学专论[M].北京:人民卫生出版社,2017.

[7]袁媛,刘春生.分子生药学[M].北京:人民卫生出版社,2019.

[8]黄璐琦.分子生药学栏目编者按[J].中国中药杂志,2017,42(2):203-204.

第3篇:分子生物学的定义范文

农业的出现,是人类发展史上的第一次革命,也是区分新、旧石器时代的重要标志之一,它为人类社会从蒙昧、野蛮迈向文明奠定了坚实的基础。一般说来,农业革命主要包括栽培作物的产生和驯化动物的起源。系统探索家畜的起源,对于了解家畜发展史、揭示家畜对人类生活方式的影响至关重要。

众所周知,家猪SusScrofaDomesticus缘自野猪的驯化。目前,野猪主要分布在欧亚大陆的南部,即分布于欧洲、北非和亚洲中部天山山脉的欧洲野猪,分布于中国大陆、台湾、爪哇、苏门答腊和新几内亚的亚洲野猪。相比之下,家猪的分布范围要大得多,几乎遍及全世界,其品种也千差万别、多种多样。家猪与野猪在形态和习性上的差别明显,家猪的下颌骨、头骨和泪骨较短,犬齿退化,鼻部上移,颜面凹陷,面部加宽,后躯加长,体重增大,体幅变宽,胃肠发达,腹围增大。它们一般白天活动,黑夜休息,性情也颇为温顺。人们不禁要问,凶猛的野猪是如何驯化为形态、习性迥然不同的家猪呢?家猪起源于何时、何地?系单一起源,抑或多个起源呢?诸如此类,皆为学术界长期关注的问题。多年来,国内外学者从不同角度,孜孜以求地探索家猪的起源与驯化,业已取得颇为丰硕的成果,然而,诸如驯化之初,鉴别家猪和野猪等关键问题,至今仍茫然无绪。本文在评述前人工作的基础上,着重探讨上述关键问题,尝试提出新的思路,希望能有助于研究的深入。

动物考古学的证据

考古学诞生以来,发掘成果日新月异、层出不穷,为探索家畜起源提供了颇为翔实的实物资料。当前,探索家畜起源主要借助于动物考古学的研究成果。一般说来,判断考古遗址出土的动物骨骼是否为家畜,主要依据以下三个原则:1、基于骨骼形态学的判断,即通过观察和测量,比较骨骼、牙齿的尺寸、形状等特征信息,以区分家养动物和野生动物。2、考古遗址中某些动物经过了古代人类有意识的处理,可认为属于家养动物。3、把动物的年龄结构及骨骼形态上的反常现象与考古学分析有机地结合在一起进行判断。

据报道,世界上最早的家猪发现于安那托利亚东南部的Cayonu遗址土耳其之亚洲部分,其年代约距今9000年。我国迄今发现的最早家猪,一般认为是距今约8000年的河北省武安县磁山遗址。这一认识的根据如下:即1、该遗址窖穴中发现有完整猪骨,在其上面堆积着小米;2、绝大多数猪的年龄介于1-2岁间;3、猪上下臼齿的测量数据,与新石器后期遗址出土猪的数据相近;4、稳定碳同位素的分析表明,猪以C4类植物为主要食物,表明与饲养相关。

关于新石器时代家猪饲养的前提条件,袁靖先生认为有以下三条:1、传统狩猎获得的肉食已显不足,需要寻求新的肉食资源;2、居住环境周围存在着一定量的野猪,容易获得驯化对象;3、农产品有了一定的剩余,为家猪饲养提供了足够的饲料。由此可见,出土了许多猪骨的广西甑皮岩遗址距今约10000年,因不满足上述条件,故不能认为是家猪的发源地。与此同时,有关专家正在积极探讨河南舞阳贾湖遗址距今约9000年的出土猪骨,不久应有明确结论。

分子生物学的证据

借助分子生物学方法,是研究家猪起源的另一重要途径。分子生物学理论指出,长期的进化道路上,生物的DNA分子既保持着基本稳定的遗传,又容忍偶然变异的产生。显然,DNA分子的遗传稳定性,保证了亲代与子代之间的遗传连续性;而DNA的变异,又使得子代与亲代出现差异,导致了物种的进化。研究表明:突变导致的DNA中核苷酸序列的改变,与时间的累积成正比,即时间越长,DNA中核苷酸序列的改变越大。这种变化的速率是恒定的,两种生物分离的时间越长,其分子的差异则越大,这就是所谓的“分子钟”(molecularclock。这样,若探明现存物种DNA的核苷酸序列,便可望估计它们共同祖先的分离时间,即其物种的起源。由于动物体内的线粒体DNAmitochondrialDNA,简写为mtDNA具有母系遗传、变异速率快、拷贝数目多的特点,故常将其作为研究物种系统进化的首选。

Watanabe等首先利用限制性片断长度多态性restrictionfragmentlengthpolymorphism,简称RFLP分析了家猪包括亚洲猪和欧洲猪、日本野猪的mtDNA限制性酶切图谱,结果发现亚洲猪和欧洲猪存在着很大的遗传差异,表明两者应有独立的起源。Huang等对29个中国地方猪种、1个欧洲猪种以及野猪的mtDNA也进行了RFLP分析,除证实了Watanabe的研究成果之外,还发现中国野猪与中国家猪更为接近,暗示着中国地方猪可能只有一个单一起源。Giuffra等测定了来自欧洲和亚洲野猪、家猪中mtDNA细胞色素b的全编码序列、mtDNA控制区的440碱基序列和三个核基因碱基序列,经系统发育分析后发现,一些家猪的mtDNA序列与欧洲野猪密切相关,而另外一些则与亚洲野猪密切相关,表明家猪应分别缘自欧洲和亚洲野猪的驯化。之后,蒋思文等对中国9个品种的140头猪的线粒体控制区440bp和细胞色素b基因798bp的作了系统发育分析,而Kijas等对中国梅山猪、瑞典长白猪以及两个欧洲野猪的mtDNA作了近全序列分析,其结果均证实了欧洲家猪和亚洲家猪分别起源于亚洲野猪和欧洲野猪,即现代家猪有着两个母系起源。

此外,各学者还利用“分子钟”理论估算了家猪的起源时间。Huang等首先根据哺乳类动物mtDNA每百万年2%的进化速率,估算出欧洲家猪和中国家猪可能在280000年前来自同一祖先。Giuffra等则认为两者分离的时间大约为500000年前。Jiang等的研究成果揭示了中国地方猪种和欧洲野猪的mtDNA序列变异发生在413000-875000年前,亚洲野猪的变异发生在7000-15600年以前,即亚洲家猪的驯化发生在7000-15600年前。Kijas等估计亚洲家猪与欧洲家猪的分离时间为90000年前。从以上数据可以看出,利用分子生物学推断出家猪的起源时间绝大多数远早于考古实物资料,其原因尚需进一步研究。需要指出的是,各项研究估算家猪起源时间的显著差异,与分子标记及核苷酸序列的不同选择密切相关。

中国国土辽阔,养猪历史悠久,各地气候和自然环境差异很大,形成了众多的种。研究指出,若按自然地理环境条件、社会经济条件以及外形、生态特点来考虑,中国家猪可以分为:华北型、华南型、华中型、江海型、西南型和高原型等六大类型。至于中国家猪的起源问题,兰宏等利用RFLP技术,分析了我国西南地区家猪和野猪的mtDNA,发现西南地区的家猪与当地野猪极为相近。而常青等对华东地区家猪和野猪的随机扩增多态DNARandomAmplifiedPolymophismDNA,简称RAPD作了分析,结果表明:长江下游江苏地区家猪的品种或类群内,变异幅度相对较小,群体的遗传趋异程度处于较低水平;而华东地区的家猪和野猪可能起源于一个共同的祖先。之后,Huang等和Jiang等的研究成果,均证实种的遗传资源缺乏,其暗示着中国家猪的单一起源,而各地猪种的不同表型应为人工长期选择的结果。

聚合酶链式反应polymeriseChainReaction,简称PCR技术的出现和成熟,使人们可望通过古代猪骨DNA的分析,更直接地探索家猪的起源与进化。2002年,Watanobe等根据mtDNA控制区域的核苷酸序列分析,复原了日本冲绳岛考古遗址出土猪骨的DNA,并对其与现代野猪、琉球群岛、日本岛、亚洲大陆等地家猪之间的关系进行了探讨。他们指出,古代猪系东亚家猪血统,与琉球群岛的本地野猪相关;清水贝丘(shellmidden)遗址弥生-和平时代,Yayoi-HeianPeriod出土的猪,出现一个独特核苷酸的插入现象,表明其与琉球群岛的现代野猪有所不同,反映了在弥生-和平时代早期或更早一些时候,亚洲大陆的家猪已被引入到冲绳岛。综上所述,不难预见,随着分子生物学理论和技术的不断成熟,利用古代DNA技术,探索家畜起源及发展的工作必将日益增多。

存在问题

无疑,家猪起源的研究业已取得了显著的成就,然而,随着研究的深入,新的问题也不断出现,需要进一步思考和探索。众所周知,野猪经驯化演变为家猪,其过程极其缓慢。而在驯化初期,家猪和野猪间,形态上几乎没有差别,甚至完全没有差别。欲鉴别这一时期的家猪和野猪,主要依赖于形态学研究的动物考古学显得无能为力。即便利用古代DNA技术,原则上也同样难显其能。这一点是最令人困惑的。此外,就目前而言,分子生物学的工作还主要集中在mtDNA方面。而mtDNA是一个单位点的分子标记,具有一定的片面性,难以揭示父系血统对后代基因的作用和影响。实际上,已有不少学者对此提出了质疑。

思考

袁靖先生认为,人类获取肉食的模式,按时间先后可分为三种,即依赖型、初级开发型和开发型。早期,渔猎是肉食的主要来源,肉食的丰富程度与获取的难易,完全受环境资源的制约,这种获取肉食的模式称为依赖型。之后,除渔猎外,人们学会了某些动物的驯化,开拓了获取肉食的新资源。此时,肉食资源还主要以渔猎为主,原始畜牧业仍然居于辅助地位。这种模式被称为初级开发型。随着畜牧业的发展,渔猎的比例逐渐下降,人们的肉食来源发生了质的飞跃,即肉类的大部分来源于某种驯化家畜,周围环境野生动物已下降成为肉食的次要来源,人们将这种模式称为开发型。显而易见,家猪的起源应当发生在初级开发型阶段,即驯化的开始阶段。

Price认为,所谓驯化,就是经过不同世代的变异积累和环境诱发产生的发育变异之后,一大群动物逐步适应人类需求和封闭环境的过程。Bruford等的驯化定义为:改变动物或植物的遗传特征,使之更符合人类需求的过程。Diamond则认为,野生动物的驯化,需要满足以下条件:1、固定的食物来源;2、生长相当迅速;3、在封闭环境中繁殖;4、性格柔顺;5、不易惊慌等。以上学者的意见,可将家畜的驯化条件归纳如下:1、动物在人类的干预下经过世代的积累;2、动物与人类的关系极为密切,其食物主要来自人类的供给。显然,如何采用科学方法判断这两个条件是否形成,当是探索家畜起源的关键所在。具体说来,有如下四种方法:

1、食性分析。相对而言,家猪的栖息环境较为狭窄,其食物的来源也十分稳定,并与饲养者的食物基本一致。因此,若以考古遗址出土猪骨为对象,分析它们的稳定同位素C、N和微量元素,了解它们的食性及其变化,并与先民们的食谱相比较,探讨两者之间的关系,可为家猪的起源提供重要的信息。

2、古代DNA研究。驯化初期,交通极为不便,文化交流颇为困难,猪只能近交繁殖。这样,利用RAPD、微卫星等多位点分子标记,可望捋清古代猪个体间的亲缘关系,进而探明它们的世代和谱系关系。无疑,若发现有三代关系,即可推断猪已驯化。

第4篇:分子生物学的定义范文

转化医学的早期有着成功和辉煌的过去,基础与实际紧密结合,造福了云云众生。如早在两千年前,名医华佗就从植物麻黄中提炼出麻沸散并用于临床治疗中。随着人类社会的发展,诸多学科交叉渗透,物理化学、生物学进入医学领域,进入实验医学时代,基础研究中的发现可以在临床实践中迅速应用。19世纪初,青霉素、链霉素的发现,在二次世界大战中和后来的岁月里挽救了无数人的性命。谌称基础研究与临床相结合的典范。然而,在第二次世界大战以后,出现了知识大“爆炸”,以分子生物学为代表的基础医学领域,出现了一系列突飞猛进的发展,逐渐形成各自的体系并最终导致基础医学与临床医学的割裂。基础与临床在各自的研究体系里并肩前进,都取得了自认是令人瞩目的成就,但基础与临床之间的共同语言、沟通和交流却逐步减少,似乎从基础医学到临床医学之间形成了一条鸿沟.基础医学成果无法服务临床,临床疑难问题得不到基础研究的佐证。直到近十多年来,有识之士们提出了从实验室到病床的概念,人们才开始了为填平这道鸿沟的努力,即现代“转化医学”趋形【2l31。在近代,尤其是近50年,医学科学技术迅速发展,并取得巨大成就.卫生服务系统、医疗保障制度也相继建立并逐步完善。进入21世纪后,人类疾病谱发生了明显变化,以恶性肿瘤、心血管疾病、遗传和代谢性疾病等为代表的多因素致病因素凸显,用传统单因素致病的研究方法,已不能满足疾病的诊断、治疗、预后判断,危险因素评估和预防措施的需要。在这种背景下,转化医学已逐渐从概念转为热门的研究模式。据文献报道,2003—2006年,美国国立健康研究院(NIH)投入15亿美元用于基因治疗的研究,该项巨额投资换来的主要成果是25000篇的研究论文,而要把这些论文成果在临床治疗得到应用还将有很长的路要走。就恶性肿瘤治疗来说,虽然分子生物学方面研究进步很快,治疗手段众多,但恶性肿瘤患者的长期生存率并未得到明显提高,生存率的提高还主要依赖于早期诊断、早期治疗。近4O年来,美国动用2o00多亿美元(全世界数字更魇大)的科研经费和大量的人力用于恶性肿瘤的研究,结果可想而知。“收获”的也只是与肿瘤相关的156万篇研究论文。在恶性肿瘤研究上人们几乎迷失了方向。后来有学者认为对恶性肿瘤等重大疾病通过零打碎敲的研究是解决不了问题的,要治愈人类重大疾病。必须通过破译基因组后才能实现。经过全球科学家大协作,2003年完成人类基因组测序。但是,测序完成后,人们期望了解自身奥密的愿望并没有实现,收效甚微,而只是在了解人类自身的道路上迈出了第一步。目前,人们都认为放置血管内支架是治疗缺血性心脏病的最好方法。我国心脏支架使用量连续3年每年增加6万。但心血管病的病死率仍逐年上升。有统计资料显示,冠脉支架和/或搭桥手术,对病死率下降的贡献率仅占3%~5%。列举上述现象不难看出,生物体是一个复杂体。过去的若干年,明显存在着基础医学科学研究与临床实际严重脱节。在漫漫长夜里不休的摸索,深深地体会到基础研究与临床应用紧密结合乃是当务之急。

2转化医学研究的基本内容

转化医学是生物医学发展.特别是基因组学和蛋白质组学,以及生物信息学发展的时代产物,转化医学的中心环节是生物标志物的研究。开发和利用各种组学方法,以及分子生物学数据库.筛选各种生物标志物.用于疾病诊断与分型、治疗反应和预后的评估,以及治疗方法和新药物的开发。转化医学研究内容基本涵盖三个方面:

2.1分子标志物的鉴定和应用基于各种组学方法筛选出早期诊断疾病,预测疾病,判断药物疗效和评估患者预后的生物标志物及药物靶标。靶标的确立,有助于有针对性地探索新的药物和治疗方法,提高药物筛选的成功率,并缩短药物研究从实验室到临床应用阶段的时间,提高研究效率。这些标志物的开发应用,将对疾病预防和诊断及治疗发挥有效的指导作用。与此相关链的产品开发将会是一个很大的产业。

2.2分子分型的个体化治疗恶性肿瘤、心脑血管病及糖尿病等大多数慢性病都是多病因疾病,发病机制复杂、疾病异质性大。对这些疾病,不能采用单一方法,如同一药物、相同的剂量来进行疾病诊治。着眼患者的遗传、分子生物学、疾病基本的特征进行分子分型,以此为基础实施个体化的治疗是现代医学的目标。实施个体化的治疗.可以合理的选择治疗方法、药物、剂量,达到有效、经济和最小的毒副作用。

2.3疾病治疗反应和预后的评估与预测临床实际中常常可以见到有些患者或其一类疾病由于遗传、营养、免疫等因素的差别。同一种疾病的患者,对同一种治疗方法或同一种药物的效果和预后可表现出较大的不一样。而在分子生物学研究的基础上.人们可以利用经过评估有效的生物标志物,如患者的基因分型、生化各种表型指标进行药物敏感性和预后的预测,选择敏感的药物和适当的剂量,以提高疗效和改善预后。

3转化医学方兴未艾

第5篇:分子生物学的定义范文

2006年世界卫生组织将癌症定义为可控慢性疾病。慢性病是指病理变化缓慢,病程长,短期内不能治愈或终身不能治愈的疾病,如高血压病及糖尿病等。慢性病虽然不能治愈,但只要按规律用药就能够长期生存。

中国中医科学院西苑医院肿瘤科朱尧武副主任医师,致力于肺癌研究近20年,认为将恶性肿瘤定义为慢性病包含了两层意义:①肿瘤的发病过程是一个漫长的过程,要重视预防和早诊早治。②尽可能将临床发现的肿瘤变成可控慢性病,延缓发病进程。

朱尧武认为,慢性病的概念增强了我们战胜肿瘤的信心,但也要求我们转变传统的治疗理念,更需要我们将肿瘤纳入到慢性病的管理模式中。而要让肺癌成为一种慢性病,特别是晚期肺癌带瘤生存。需要一些切实可行的措施,避免不规范及过度治疗。

1.不规范及过度治疗

我国医疗资源尚不均衡,一些医疗单位在肺癌的治疗中存在一些误区,表现在:

(1)首诊科室首先治疗

一些医疗单位各科医生各自为政,仅从自身专业出发来诊治患者。如肺癌患者遇到内科医生便接受化疗,遇到外科医生则进行手术,遇到介入科医生则实施介入治疗。肺癌主张多学科综合治疗,包含手术、放疗、化疗、靶向药物及中医药等,任何单一疗法都无法取得最佳效果。

(2)过度治疗

手术过度:肺癌手术强调彻底根治。考虑到恶性肿瘤常常无明确的界限,以及易出现邻近淋巴结的转移,一些医生认为肿瘤的手术范围越大越好,导致创伤加重,并发症增多,甚至小细胞肺癌也首选手术,延误了治疗时机。

放疗过度:一些医生为求治愈不考虑放疗反应,给予较大的放疗剂量,往往造成严重的放射性肺炎、肺纤维化等,导致患者呼吸功能严重下降。

化疗过度:美国国立综合癌症网络(NCCN)指南认为:不可切除的非小细胞肺癌,化疗的周期数在4-6个之间,即使化疗有效,也不应超过6个周期。

(3)滥用治疗技术

一些医疗单位不重视诊疗规范,滥用新技术,如γ-刀、氩氦刀、质子刀、超声聚焦刀等,或盲目追求微创手术,不恰当地应用胸腔镜。

2.肺癌治疗的基石――规范化

规范化治疗根据肿瘤的生物学特征、患者的身体状况、病期乃至患者个人经济状况及其治疗的意愿等因素,多学科制定治疗方案,进行有顺序、有计划、有步骤、合理规范的治疗。NCCN指南以肺癌组织细胞类型、临床分期为依据,以随机对照、国际多中心、大样本临床试验的循证医学证据为依据,是肺癌临床实践的重要参考,明确提出了小细胞肺癌和非小细胞肺癌治疗的不同策略,同时也确定了非小细胞肺癌的分期治疗原则和实施细节,有助于提高我国肺癌诊疗的规范化水平。

(1)以手术为主的多学科治疗

早期肺癌首选根治性手术治疗,IA期术后辅以免疫治疗,不主张术后放化疗。IB期可以有选择地(高危因素)进行术后辅助化疗。II期及IIIA期术后应施以辅助化疗。对纵隔淋巴结转移的患者,尤其是一些局部晚期不能手术切除者,给予术前新辅助化疗后再行手术治疗,不仅能提高手术切除率,治愈率也能提高,一般2-4个周期为宜。

(2)非手术的多学科治疗

主要为放、化疗,适用于不适合手术切除的晚期肺癌。化放疗联合治疗的对象为局限性晚期肺癌,可望提高疗效,倾向于同步应用化放疗为好。含铂类为主的化疗方案是肺癌化疗的基础,尤其是小细胞肺癌,二药联合优于三药联合或单药,化疗周期以4-6个周期为宜,增加周期数并不提高疗效,也不提高生存率,相反可能增加累加毒性。

非手术的多学科治疗还包括分子靶向治疗及中医药等。

3.肺癌治疗的希望――个体化

规范化治疗是以大样本临床资料为依据,重点考虑的是相同临床特征的患者群体的治疗策略(矛盾的普遍性)。但由于肿瘤的异质性,并不能让所有群体得到相同的获益。不同种族及患者自身差异,也使得肿瘤有不同的结局和转归。可见规范化治疗缺乏深层次意义上的个体化治疗思考(矛盾的特殊性),其结果也没有给大多数肺癌患者的预后带来实质性的改变。因此在积极倡导肺癌规范化治疗的基础上,还必须重视肺癌的个体化治疗。

(1)基于临床因素的肺癌个体化治疗

依据疾病因素的肺癌个体化治疗首要的是TNM分期。肺癌分期是一个最重要的临床预后指标,依据分期制定肺癌的治疗策略,是目前公认的个体化治疗基本标准之一。中医也认为肺癌随病期由早到晚,病邪由浅入深,其虚证由气虚向气阴两虚、阴虚、阴阳两虚发展。

依据疾病因素的肺癌个体化治疗还需要考虑病理类型。非鳞癌患者顺铂+培美曲塞组疗效优于顺铂+吉西他滨组,鳞癌患者顺铂+吉西他滨组更优。2012年NCCN指南建议晚期非小细胞肺癌治疗时首先确定组织学类型,将患者分为鳞癌与非鳞癌两大类。中医辨证论治探讨NSCLC不同病理类型与中医证型的关系,也有重要的临床意义。有作者认为鳞癌以痰湿阻滞型为主,偏实证,腺癌以阴虚内热型为主,偏虚证。

依据患者个体因素的肺癌个体化治疗涉及的有种族、性别、吸烟状态等,背后隐藏着不同的分子生物学特征,但最重要的是体能状态(PS)和体重减轻指数,如果PS>2或体重减轻指数>5%,则化疗无益。2012年NCCN指南对于PS0~2分的患者推荐含铂两药方案,对PS3~4分的患者不推荐一线化疗。而中医也认为在肺癌的预后转归中,在“正”与“邪”的矛盾运动中,正气起主导作用,存得一分正气,留得一分生机。

(2)基于药物基因组学的肺癌个体化治疗

基因组学的研究成果逐步向我们展示了肺癌尤其是非小细胞肺癌,可能是一组遗传学上完全不相同的疾病,每一位肺癌患者是特殊环境下的独立遗传与变异个体,正是这种遗传学上的差异,导致了组织学类型、细胞分化程度和临床分期均相同的肺癌患者,对相同药物治疗的疗效存在截然不同甚至完全相反的结果。

如切除修复交叉互补基因1(ERCC1)可以预测顺铂的疗效,核苷酸还原酶调节因子1(RRM1)过表达预示吉西他滨耐药,多药耐药基因(MDR-1)过表达预示阿霉素耐药,微管蛋白β亚型III(β-tubulin III)预示紫杉类耐药,胸苷酸合成酶(TS)导致培美曲塞耐药。

分子靶向药物的临床应用也已从依据患者临床特征进行选择(如吉非替尼、厄罗替尼对具有亚洲、女性、不吸烟、腺癌临床特征的患者有效),逐步过渡到依据肿瘤细胞的基因结构变化特征进行治疗选择的阶段。

吉非替尼、厄罗替尼等小分子酪氨酸激酶抑制剂,针对的是非小细胞肺癌的表皮生长因子受体(EGFR)突变,但K-ras(一种原癌基因)突变可引起耐药。EGFR单抗――西妥昔单抗(C225)也有较好的疗效。

在众多的分子靶向治疗药物中,与EGFR靶点同样受到关注的是抗肿瘤血管药物,其代表药物贝伐单抗。此外,一些多靶点作用机制的药物,如舒尼替尼、索拉非尼、范得他尼等也分别进入非小细胞肺癌的临床试验。

随着对EML4-ALK融合基因、K-ras突变等对酪氨酸激酶抑制剂耐药性的认识,对非小细胞肺癌已开始实施基因变异联合或分步检测,以使具备不同分子特征的患者在分子精细鉴定的基础上得以接受最精准有效的治疗,从而推动了治疗的进步。目前针对EML4-ALK基因的小分子抑制剂克唑替尼具有令人瞩目的治疗效果;一些临床试验中K-ras与索拉非尼非也具有非同一般的疗效关系;新一代不可逆双靶点的酪氨酸激酶抑制剂(BIBW2992,PF299804等)用于EGFR-TKI抗药相关的T790M突变;而针对C-MET扩增,可给予ARQ197治疗。在非小细胞肺癌分子靶向个体化治疗的过程,让我们看到了酪氨酸激酶抑制剂治疗历程中“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的光明前景,使肺癌治疗向个体化的目标更近一步。

4.肺癌治疗的保障――中西医结合

中医中药在治疗肺癌中发挥了独特的优势。中西医结合能取长补短,增效解毒,在许多临床与实验中得到证实。临床研究表明,扶正中药合用化疗能减轻毒副反应,增加肿瘤化疗的敏感性;中医中药与靶向药结合,也能降低靶向药的毒性,延长靶向药的缓解期;扶正与祛邪相结合有防止肺癌复发转移的作用。

肿瘤的发展与宿主的免疫状态密切相关。机体存在着多种免疫监视机制,发挥抗癌作用,包括特异性和非特异性、细胞和体液免疫机制。其中以T、B淋巴细胞亚群、NK细胞等为主的细胞免疫起主要作用。中医药可提高机体免疫功能。

肿瘤持续性生长和转移需要新生血管的形成。在肿瘤新生血管形成的影响因素中,最有效和特异的因子就是血管内皮细胞生长因子(VEGF)和肿瘤特异性生长因子(TSGF)。VEGF不仅能促进血管内皮细胞分裂增殖,而且还能促进微静脉和小静脉的通透性增加,因而VEGF表达对肿瘤生长和转移具有重要作用。TSGF是肿瘤形成和增长过程中逐渐释放到外周血液的与恶性肿瘤生长相关的糖类物质和代谢的统称,对恶性肿瘤增生和肿瘤周边毛细血管增生起重要作用。VEGF、TSGF水平降低,从而抑制肿瘤及周边毛细血管增殖,抑制恶性肿瘤形成和生长。多个临床研究证实,中医药能够降低VEGF,TSGF水平,抑制其表达。

国家十五攻关课题“中医药提高肺癌中位生存期及生存质量的研究”,十一五国家科技支撑计划“非小细胞肺癌中医综合治疗方案的研究”均已结题,结果也令人鼓舞,中西医结合组无论在化疗完成率、症状改善、生活质量评分、无进展生存及总生存期上均具有明显优势。

在个体化治疗时代,中医药与靶向药结合则更具优势。肿瘤的个体化治疗是目前的研究热点,而千百年来中医一直沿用的“三因制宜”,依靠望、闻、问、切的辨证论治体系治疗疾病,是个体化治疗的集中体现。中西医肿瘤工作者在“肿瘤个体化治疗”的口号下站到了一起,但中西医对个体化的理解不尽相同,中医依据辨证论治实施个体化治疗,着重“病的人”,西医依据细胞分子生物学特征实施个体化治疗,着重“人的病”,两者可互为借鉴补充。

个体化治疗在西医,中医的发展历史中一直存在。所谓“同病异治,异病同治”是个体化治疗的最好体现。但其实中西医对个体化的理解不尽相同,同的是矛盾的普遍性与特殊性相结合,具体问题具体分析的思维方式;不同的是中西医分属两种不同的医疗体系,西医个体化治疗建立在肿瘤异质化基础上,根据不同的分子生物学特征对肿瘤分层治疗,所辨为“靶”,靶同治同,靶异治异。中医个体化治疗是在病下辨证分型,同一种肿瘤在不同的个体、不同的病程表现为不同的证型,所辨为“证”,证同治同,证异治异。

“十一五”国家科技支撑计划“非小细胞肺癌中医综合治疗方案的研究”,国家中医药管理局“十一五”重点专科协作组肺癌诊疗方案”将非小细胞肺癌分为肺脾气虚证、肺阴虚证、气滞血瘀证、痰热阻肺证、气阴两虚证五型。准确辨证是中医疗效的关键,正如金寿山在《金匮诠释》自序中指出:“只识病而不辨证,……诊断上虚实不分,治疗上实实虚虚,损不足而益有余”,如此离中医精髓远矣。

目前研发的靶向药物主要针对单个靶点,而大多数恶性肿瘤都是多靶点多环节复杂的细胞调节过程,单一阻断一个受体或一条信号通路不可避免地带来耐药问题,导致治疗失败。中医药多采取复方治疗,具有多种有效成分和多靶点、多环节,多部位效应,但往往重点不突出。因此,深入研究西医靶向治疗与中医药的结合,可弥补中医药在病灶控制方面的不足,又有希望改善西医靶向治疗耐药状况,延长缓解时间,我们手头已经有一批生存期超过了5年的晚期肺癌患者。

肿瘤是一类非常不均一的疾病,因此个体化成为现代肿瘤治疗的基石。中医辨证论治与西医个体化治疗在思维方式上具有相似性、实践上具有互补性,如中医注重“人”,西医注重“病”,中医虽有多靶点作用特点,但重点不突出,西医单一靶点作用虽强,但易耐药,二者结合可能取长补短提高疗效。中医疗效取决于对“证”的准确把握,但仅仅依靠传统宏观辩证显然不够,需要吸收西医个体化治疗的研究成果。虽然单一西医指标尚不能揭示中医”证”的本质,且不具备与证型之间一一对应关系,但通过对不同分子生物学特征肿瘤细胞的生物学行为观察,疾病发展过程中的证侯演变规律,典型证型与基因谱,证效关系与方证关系等研究,仍然有可能找到中医证侯的分子生物学基本规律,丰富辨证论治内涵,进一步提高中医药疗效。

将肺癌纳入慢性病管理

1.像慢性病人一样长期生存

正因为上述理由,肺癌已不再是绝症,生存期大为延长。随着个体化研究的进一步发展,肺癌病人完全可以依靠药物,象其他慢性病一样长期生存。即使无法彻底清除肿瘤,通过合理的治疗,完全可以控制其生长,使之与人体和平共处,长期“带瘤生存”。

2.像慢性病人一样长期服药

晚期肺癌治疗摈弃了完全杀灭肿瘤细胞的传统理念,取而代之的是带瘤生存概念。研究表明,治疗后肿瘤稳定与肿瘤缩小或消失可以取得一样的生存时间。可见过度治疗是不必要的,只要肿瘤稳定不发展就可以了,化疗一旦取效,就可以及时转入维持治疗。

吉非替尼、厄洛替尼等靶向药物,一般没有严重的不良反应,只需每天服一粒,定期检查即可,就像高血压、糖尿病病人长期服用降压药、降糖药一样。

中医药在维持治疗及与靶向药相互配合中也发挥了重要作用,在改善症状、提高生活质量方面具有显著优势,并且能明显延长生存时间。

3.像慢性病人一样精打细算

第6篇:分子生物学的定义范文

新版的本科专业目录仍然按照学科门类、专业类和专业三个层次进行划分,学科门类由原来的11个增加到12个,新增加艺术学门类;专业类由原来的73个增加到92个;专业由原来的635种调减到506种。面对如此多的专业,你准备报考哪个呢?如果你仔细看了新版的本科专业目录,你会发现,其中有些专业闻所未闻,有些专业的名称则甚至可以说是晦涩难懂,有点让人摸不着头脑。下面就让我们一起来解读几个这样的专业吧!

什么是物联网?有些同学可能听说过,有些同学可能多少了解一点,但估计很多同学都不知道物联网是什么东西,有什么用。要了解物联网工程专业,我们首先得弄明白什么是物联网。

通俗地来说,物联网就是通过各种信息传感设备,如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等,把所有物品与互联网结合起来,实现智能化识别和管理。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前,物联网被正式列为我们国家重点发展的战略性新兴产业之一。

2010年初,教育部下达了高校设置物联网工程专业申报通知,众多高校争相申报。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。据测算,物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上,而物联网工程技术领域需要的人才每年也将达百万。

物联网工程专业涉及广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测和情报搜集等多个领域。

培养目标

物联网工程专业培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

专业课程

电工电子技术、射频识别与传感技术、单片机技术、嵌入式技术、综合布线、通信工程制图、通信原理、通信网络基础、光纤通信、无线局域网技术、信息网络管理、智能楼宇系统、物联网技术、物联网应用与物联网工程等。

就业方向

面向物联网行业,物联网工程专业毕业生可从事物联网的通信架构、网络协议、信息安全等的设计、开发、管理与维护。主要面向岗位包括:物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员、物联网应用系统开发工程师等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位。

学校推荐

根据2012-2013年中国大学本科教育分专业排行榜所提供的信息,物联网工程专业排名前八位的大学为:哈尔滨工业大学、江南大学、西北工业大学、重庆邮电大学、吉林大学、中南大学、华中科技大学、西安理工大学。

电气工程及其自动化这个专业确实不像有些专业一听就知道是干什么的,比方说通信工程、计算机软件技术、新型材料等等。

电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术、网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,其主要特点是强弱电结合,机电结合,软硬件结合。

电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门学科,由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟。它已经成为高新技术产业的重要组成部分,广泛应用于工业、农业、国防等领域,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

培养目标

该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识,受过电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练,具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。

学科特点

学习本专业将受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的训练。主要学习课程有电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识。会受到良好的工程试验基础训练,还有大量上机实习等实际锻炼的机会。将在控制与生产自动化、自动控制与自动化软件应用方面获得系统分析、设计、开发与研究的基本能力。

报考提示

电气工程及其自动化专业对广大考生有很强的吸引力,属于热门专业,高考录取分数线往往要比其他专业高许多,造成这一情况的主要原因有:①就业容易,工作环境好,收入高;②该专业方向有着非常好的发展前景,研究成果较容易向现实产品转换,而且效益相当可观。但是鉴于国内现在的形式,考生在报考该专业的时候应该注意以下两点:

(1)充分考虑自己的兴趣。也许自己本来并不对该专业感兴趣,但是许多人都说好,于是自己就“感兴趣”了。这对以后的发展是很不利的,毕竟兴趣是最好的老师。

(2)衡量自己的综合素质。电气工程及自动化专业需要具有扎实的数学、物理基础,及较强的外语综合能力,为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。

就业前景

由于本专业研究范围广,应用前景好,毕业生的专业素养相对较高,因此就业形势非常好。通常情况下,学生毕业后可以选择质量技术监督部门、研究所、工矿企业等,也可以是一些外资、私营企业。如果毕业生能力足够强,又在学习期间积累了比较好的研究成果,完全可以自己创业,闯出一片属于自己的天地。需要指出的是,由于国外在该专业方向的研究要领先于我们,因此若想要有进一步的发展,出国深造是一个不错的选择。

高校排名

电气工程及其自动化专业综合实力排名:

1. 清华大学。有相关院士2人(卢强、韩英铎),国家重点实验室1个,电气工程国家一级重点学科,国家二级重点学科4个(电机、电力系统、电工和高电压)。各方面都是强项,国内顶尖。

2. 西安交通大学。有相关院士2人(邱爱慈、王锡凡),国家重点实验室1个,电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科3个(电机与电器、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化)。强在高压和系统,科研实力仅次于清华。

3. 华中科技大学。有相关院士3人(樊明武、潘垣、程时杰),国家重大科学装置1个,国家重点实验室1个,国家专业实验室1个,电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科4个(电机、电力系统、电力电子、电工)。电力电子和电机是强项,师资雄厚,近年来科研平台建设有了建设性发展,且院士最多。

4. 重庆大学。有相关院士1人(杨士中),国际电气工程师协会院士1人(李文沅),国家重点实验室1个,电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科3个(高电压、电工理论与新技术、建筑电气)。高压是强项,业内很有名,此外电工理论与新技术以及建筑电气实力都很强劲。

5. 浙江大学。有相关院士1人(韩祯祥),国家专业实验室1个,电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科2个(电力系统和电力电子)。

你知道什么是非织造材料么?非织造技术又是什么技术呢?非织造材料与工程专业是个什么样的专业啊?

先来看一下国家标准的非织造材料的定义:定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘结或这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品)。这个定义还是让人有点不知所云。如果告诉你,非织造材料又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布,是不是有点明白了?

非织造技术是一门源于纺织,但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术,并充分结合和运用了诸多现代高新技术,如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段,是新兴的材料工业分支。无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健,还是人们的日常生活等许多领域,非织造新材料都已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”。

非织造材料与工程专业是一个多学科交叉且实践性较强的专业。在专业教学中重视理论基础,强化实践环节,立足产品开发,注重能力培养,强调创新意识。

培养目标

具有扎实纺织及材料科学方面基础知识和能力,适应现代新材料迅速发展趋势,能在非织造材料与产品制造领域从事科学研究、技术开发、工艺和装备设计、环境保护、国内外贸易、产品设计、新产品研制、工程应用及营销与管理等工作。

培养要求

本专业旨在培养具有扎实纺织及材料科学方面基础知识和能力,适应现代新材料迅速发展趋势,能在非织造材料与产品制造领域从事科学研究、技术开发、工艺和装备设计、环境保护、国内外贸易、产品设计、新产品研制、工程应用及营销与管理等工作的社会急需的复合型高级专门人才。

主干学科

非织造材料与工程学、非织造布学、非织造学、非织造布后整理、非织造产品开发、非织造产品与应用、非织造工程设计、非织造产品质量与检测、高分子物理与化学、功能纤维及其应用、复合材料、纺织材料学等。

就业方向

本专业毕业生可从事非织造材料与工程领域内的产品开发、工艺设计、设备设计与生产、生产技术管理、经营与贸易和质量检验等工作,也可就业于国内外纺织贸易、外资企业、政府部门、商检与海关、国有及私营企业、科研院所等。也可在“纺织工程”“纺织材料与纺织品设计”和“材料学”等学科继续读研深造。

学校推荐

东华大学、苏州大学、天津工业大学、西安工程大学、南通大学、武汉纺织大学。

从字面上来看,生物信息学是将信息科学应用于生物学。生物信息学广义的概念是指应用信息科学研究生物体系和生物过程中信息的存贮、信息的内涵和信息的传递,研究和分析生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程中的各种生物信息,或者说是生命科学中的信息科学。生物信息学狭义的概念是指应用信息科学的理论、方法和技术,管理、分析和利用生物分子数据。一般提到的生物信息学是指这个狭义的概念,更准确地说,应该是分子生物信息。

生物信息学利用应用数学、信息学、统计学和计算机科学的方法研究生物学的问题。目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术(尤其是互联网技术)的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据,其研究工具是计算机,研究方法包括对生物学数据的搜索(收集和筛选)、处理(编辑、整理、管理和显示)及利用(计算、模拟)。目前主要的研究方向有:序列比对、基因识别、基因重组、蛋白质结构预测、基因表达、蛋白质反应的预测,以及建立进化模型。

培养目标

本专业培养德、智、体全面发展的,具有生物科学的基础知识,系统地掌握信息科学的基本理论、基本知识及基本技能,具备生物信息学方面的应用及研发能力。能在生物、信息、计算机、医药、医疗仪器等行业的企业、事业和行政管理部门从事应用研究、技术开发、教学及生产管理等方面的工作的复合型高级专门人才。

培养要求

学生主要学习生物信息学的基本理论和方法,受到相关科学实验和科学思维的基本训练,具有较好的分子生物学、计算机科学与技术、数学和统计学素养,具备生物信息的收集、分析、挖掘、利用等方面的基本能力,具有较好的业务素质。

主要课程

基础生物学、生物化学、分子生物学、解剖生理学、生物统计学、生物医学工程概论、生物信息学算法与实践、数据库与数据仓库技术、医学成像技术、数字图像处理、数字信号处理、医院信息管理、基因组信息学、蛋白质组信息学、计算机辅助药物分子设计、生物医学信息处理等。

就业前景

生命科学与信息科学是目前发展最为迅速的两大领域,作为这两大学科交叉的产物之一,生物信息学同样发展迅速,并在基因组学研究中发挥巨大的作用。国外一直非常重视生物信息学的发展,各种专业研究机构和公司很多,生物科技公司和制药工业内部的生物信息学部门的数量也与日俱增。由于对生物信息学的人才需求迅猛,发达国家也面临着供不应求、人才匮乏的局面。

专业展望

生物信息学积极倡导的全球范围的资源共享将对整个人类社会的发展产生深远影响,其研究领域和应用范围也将得到进一步拓展。生物信息学不仅具有重要的学术价值,还具有很大的商业价值,有着广阔的发展前景。随着后基因组时代的到来,生物信息学将发挥越来越不可替代的作用,将为生物医学、生物工程、农学、遗传学、制药和高科技产业提供巨大的推动力。可以毫不夸张地说,生物信息学将是21世纪生物科学发展的核心领域。

第7篇:分子生物学的定义范文

青海省地处青藏高原,痛风病的发病率较平原高。临床上患者多因急性发作的剧烈关节疼痛而就医。目前对火针治疗的机理研究较少,对火针放血治疗急性痛风性关节炎的机理研究尚未见报道。该文结合痛风病的中医病因病机、现代分子生物学认识,从文献角度就火针放血治疗急性痛风性关节炎的作用与机理作初步探讨。

【关键词】 急性痛风性关节炎; 火针; 机理

近年来,随着人们物质生活水平的提高,饮食结构和生活习惯的改变,平均寿命的延长,人类对痛风的认识和诊断水平的提高,高尿酸血症与痛风的发病率呈逐年上升趋势,发病年龄呈现低龄化[1] 。预计在今后10年内,痛风在我国将成为仅次于糖尿病的第二号代谢病[2] 。青海省地处青藏高原,由于寒冷、缺氧、居民又多食牛羊肉及其内脏(含嘌呤高),致痛风病的发病率较平原高。临床上患者多因急性发作的剧烈关节疼痛而就医。火针古称燔针、焠针、白针、烧针等,火针疗法是用钨丝制成的针具,将针烧至通红,然后快速刺入人体一定穴位或部位,从而达到祛除疾病的一种针刺方法,具有祛寒除湿、消瘀散结、清热解毒、温通经络等功效。目前对火针治疗的机理研究较少,对火针放血治疗急性痛风性关节炎的机理研究尚未见报道。

笔者应用火针放血治疗急性痛风性关节炎收到较好的临床疗效[3,4] ,现结合本病的中医病因病机、现代分子生物学认识就火针放血治疗急性痛风性关节炎的作用与机理探讨如下:

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痛风的中医病因病机认识

痛风是由于嘌呤代谢紊乱,导致尿酸钠结晶(MSU)沉着于关节及其周围结缔组织而引起病损及炎症反应的一种疾病。祖国传统医学认为“痛风”属痹证。古代医家对“痛风”一证有很多论述,如《丹溪心法·痛风》描述痛风的症状为“四肢百节痛是也”;《张氏医通·痛风》指出“痛风一证《灵枢》谓之贼风;《素问》谓之痹;《 金匮》名曰历节,后世更名曰白虎历节,多由风寒湿气,乘虚袭于经络,气血相凝滞所致”。从大量的中医典籍对“痛风”所下的定义、病因、病机及症状方面来看,中医痛风包括了现代医学的痛风性关节炎及其他一些疼痛性疾病。原发性痛风患病率高发年龄为40岁以后。《素问·阴阳应象大论》曰:“年四十而阴气自半也,起居衰矣”。人至中老年期,肾中精气渐衰,气血不足,阴阳失衡,水不涵木温土,肝失疏泄、脾失健运,湿浊痰瘀流注经络骨节, 闭阻经络而变生诸证。

笔者认为痛风病因在于先天禀赋不足,年老脾肾功能失调; 后天嗜食膏粱厚味、醇酒肥甘,素体肥胖,日久伤及脾肾;致脾失健运, 脾胃升清降浊失司, 肾气不化,分清泌浊无权, 以致湿浊内生, 湿邪蕴久化热,火热之邪炼津生痰 ,湿热稽留日久则致气滞血瘀;湿热、痰瘀阻于经脉,久蕴不解,进而酿生浊毒。湿热、痰瘀、浊毒流注经络骨节, 闭阻经络,血脉不通,不通则痛,致肢体关节疼痛、红肿、灼热。甚则痰瘀浊毒附骨,痰瘀胶固,变生痛风结节, 致关节僵肿畸形;久之,痰浊瘀腐则溃流脂浊,形成肝肾阴亏之证,可见痛风的病位主要在于脾、肾,涉及肝。临床资料显示[5] 高原地区痛风的发生以热毒、湿浊、痰凝、血瘀为标,脾肾亏虚为本。临床上,由于病人对痛风病认识不够,以致病程冗长,多年反复发作,并且随着病程迁延,发作次数增加而发作间歇期缩短,多可引起关节畸形和痛风结节,且血尿酸水平持续不降,高于正常。

2

有关痛风的分子生物学认识

随着分子生物学的发展,对痛风的病理实质有了更深入的认识,认为痛风性关节炎是中性粒细胞介导的炎症,而白细胞介素-lβ(IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)在此过程中是起关键作用的炎症细胞因子,是炎症反应的重要调节剂。IL-1β被认为是最经典的炎症调节剂,是调节炎症的始动因素; TNF-α被认为是炎症细胞因子网链中的第1个细胞因子,能诱导其他细胞因子,包括白介素-1(IL-1)、单核细胞刺激因子,而IL-1又能提高TNF-α的活性[6]。而IL-8是由IL-1β、TNF-α诱导的二级前炎症细胞因子[7]。

TNF-α其可激活磷脂酶A2 ,促进花生四烯栓酸分解代谢产生血栓素,白三烯和前列腺素(PGE)等物质,增加PMN 的吞噬活性,合成和释放IL-1,IL-6,IL-8等,进一步增加PMN和VEC的黏附,通过改变VEC细胞骨架,破坏VEC完整性,导致毛细血管通透性增强。PMN合成和释放的TNF-α,反过来又促进PMN的聚集,并激活PMN 产生多种炎性介质,它们相互作用,相互影响,加重组织的损伤和炎症[8]。IL-1β其生物学活性与TNF-α非常相似。而IL一1除了具有免疫递质和致热原作用外,能够诱发炎症反应和细胞增生,溶解与破坏,还能够刺激滑膜细胞浸润,血管增生,血管翳形成,软骨破坏和纤维组织增生。IL-6有着IL-1类似的作用,主要参与炎症的形成和免疫反应,加剧滑膜炎的形成与发展[9]。

关于MSU引起急性痛风性关节炎的机制, 有的学者认为MSU可直接刺激滑液中单核细胞导致TNF-α的产生。由于TNF-α可能增强PMN的活性而使IL-1 释放,所以,TNF-α在结晶沉积病中发挥重要作用。急性炎症时局部的pH值降低,更有利于结晶的沉积,形成恶性循环。

上述研究表明IL-1β,IL-8,TNF-α作为炎症趋化因子和激活因子在痛风性关节炎的发生、发展过程中起重要作用。

3

火针放血作用机理的现代研究

目前国内外治疗急性痛风性关节炎仍以秋水仙碱为首选,国外的实验研究证明这类药能有效的降低炎症关节液中IL-8 ,IL-1β的水平,但由于临床上的毒副作用较大,而不能长期应用。然而近年,国内文献报道,采用中医药、火针放血等针灸方法治疗痛风取得良好的效果,且安全可靠。从针灸的治病机理来看,可能与机体的微小组织损伤有关,而导致包括肌纤维断裂、出血等超急性期局部组织反应, 起到激活免疫反应的作用[10];火针兼有针刺和灸法之效,也可能与针的机械性刺激和灸的温热性刺激共同兴奋多觉型感受器有关,从而产生各种生理活性物质[11]。

实验研究证明[12,13]火针针刺后,可使血清 IL-1,IL-6,TNF-α含量水平明显降低。提示火针可抑制淋巴细胞的致炎细胞因子的分泌[14]。且实验发现火针治疗后血清皮质醇较治疗前升高,IL-1β水平显著下降,火针可以显著降低关节肿胀度[15]。皮质醇是肾上腺皮质束状带分泌的糖皮质激素,其分泌受下丘脑-垂体一肾上腺轴(HPA)的调控。

研究还发现[16],用火针可以使患者全血黏度(5.75S切变率下)、红细胞聚集指数、刚性指数及血球压积等指标均有好转,表明火针疗法可改善血流变,达到化瘀消癥的目的。近年来的临床实践证明,火针治疗对甲皱微循环有一定的影响,它可使血色变红,血流速度加快,血流态势好转。另外,通过对针刺局部红外热象图的观察,经火针治疗后病变部位的温度明显提高。由此可以看出,火针能够改善气血运行,具有行气活血、温通经络,并提高组织充血,增强局部营养的作用。

有关研究报道指出[17],以火针直接刺激病灶及反射点,能迅速消除或改善局部组织水肿、充血、渗出、粘连、钙化、挛缩、缺血等病理变化,从而加快循环,旺盛代谢。火针点刺具有消坚散肿,促进慢性炎症吸收作用,可将病变组织破坏,激发自身对坏死组织的吸收,促使受损组织和神经重新再生及修复。在火针烧红时,针身温度可达800℃以上,炽热的针体快速刺入病变组织,针体周围微小范围内病变组织被灼至炭化,粘连板滞的组织得到疏通松解,局部血液循环状态随之改善。通过多次针刺及每次治疗后一段时间的休整,机体对灼伤组织充分吸收,新陈代谢,条索状筋结物逐渐缩小直至消失。有报道证明慢性软组织损伤一旦形成粘连疤痕结构,即不可能通过自身机制或常规针灸治疗方法吸收和消除,而经过火针治疗后呈现出吸收再生的良性过程[18]。火针疗法能提高慢性损伤软组织中锌、钙元素的含量,而病损组织中锌、钙含量的增高,可激活多种酶的活性,加强局部组织器官的活动能力,提高局部新陈代谢,使灼伤坏死的组织被很快吸收,促进周围健康组织再生,修复原有组织结构。证明火针能改变慢性软组织损伤形成的粘连、疤痕结构有其生物化学基础[19]。

而刺血疗法不仅调整血液的流速、流量、血管容量和血液黏度进而改善血液循环[20],并能对腧穴形成慢性刺激,反馈调节体内嘌呤代谢,促进尿酸的排泄,抑制血尿酸的合成,呈双相调节作用达到治疗目的。并通过实验观察刺血疗法可降低RNA 酶,减少血尿酸的合成[21]。此外,痛风多累及40岁以上男性,偶见绝经后的妇女,这与铁的蓄积十分巧合。增加铁时对尿酸结晶有促进作用。故认为铁可促进痛风的发生和发展,可对痛风患者进行静脉切开放血治疗以预防铁的蓄积,在一定程度上避免痛风的发生[22]。长期生活在高海拔的人群,容易伴发红细胞增多症,而伴有红细胞增多症的患者,其血尿酸水平与血细胞比容呈显著相关性[23],放血是治疗红细胞增多症的有效方法[24]。

《素问·血气形志》篇曰:“凡治病必先去其血, 乃去其所苦”。根据《灵枢·九针十二原》“菀陈则除之”理论为指导,笔者在临床中选用行间、太冲、陷谷、地五会、照海、丘墟、足临泣及足背部瘀阻比较明显的络脉(阿是穴),采取火针刺络放血疗法治疗急性痛风性关节炎,可以迅速排放高黏度、高压力、含有大量尿酸钠的血液,降低血管张力,改善毛细血管阻力,减少局部炎性刺激,瘀血痰浊随血而出, 从而达到活血化瘀、疏经通络、消肿止痛,使临床症状迅速控制的良好效应。尤其用火针放血,速度快、皮损小、疼痛轻,能达到要求的深度,且针孔通畅,能放出治疗所需血量,是其他方法所不能代替的。

综上所述,笔者认为火针放血治疗急性痛风性关节炎是通过多层次、多途径、多方位起作用的。由于其有较好的疗效,值得临床推广和进一步深入研究。 参考文献

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第8篇:分子生物学的定义范文

蛋白质组学和功能蛋白质组学随着蛋白质组的提出,蛋白质组学也自然而然地孕育产生。但目前,蛋白质组学仍无明确的定义。一般认为它是研究蛋白质组或应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科,是对基因组所表达的整套蛋白质的分析。现阶段,蛋白质组学研究的内容不仅包括对各种蛋白质的识别和定量化,还包括确定它们的细胞内外的定位、修饰、相互反应、活性,和最终确定它们的功能。并对由此获取的数据进行数据库构建,以及不可或缺的推动这一学科进步的蛋白质组分析技术研究。由于对全部蛋白质的研究是非常困难的。所以中国的科学工作者提出了一种全新的研究策略:功能蛋白质组学。它是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质组研究之间的层次。研究特定时间、特定环境和试验条件下基因组所表达的蛋白质。

2 中医证候的现代研究方法

“证”是生命物质在疾病过程中具有时相性的本质的反映,“候”的原意是说明事物变化的性状,在医学范畴是指病变的临床表现。“证候”说明了中医学是通过观察病人的异常表现来把握疾病本质的。证具有整体性、定型性\定系性、制约制、时相性,可以概括反映疾病发生的原因和病机、部位和范围;反映邪正相争的态势、病变的性质、类型和机能异常。证候是在致病因素作用下。机体内外环境各系统之间相互关系发生紊乱所产生的综合反应。是反映疾病处于某一阶段病因、病性、病位、病势等病理要素的综合性诊断概念。而证候的多态性是指在目前所认为的某一最基本的证型中包含着若干可分辨的有意义的不同病理状态网。中医的“病”是以中医理论为指导,有其自身的特点和理论体系,每一个病都有各种不同的临床特征,各个不同疾病的发生发展。变化转归等一整套理论体系。中医的病与证是密切联系的。病统辖证,证从属于病,一病可以见数证,某一证候可以见于数病。临床上,一般先了解病人的各种临床症状,舌脉表现,判断疾病的证候,使用相应的方药进行治疗。辨病与辨证是用药的前提,没有正确的疾病诊断和辨证分型,就无法正确地进行治疗。

目前,中医证候学研究方法有:(1)多学科多层次多因素分析法。该法是借用数学模型达到辨证的计量目的。(2)在宏观辨证的基础上,用现代医学的方法,寻找证的客观指标,探讨其本质,即用微观指标认识与辨证。(3)主次症状判断法,根据中医的现证,用传统的辨证方法分析综合,通过临床实践,反复修改、完善,确定主次症状,制定辨证标准。(4)主症辨证法,主症通常是诊断该证必须依靠的特征症状或非特异性症状的特意组合,在证中起决定和主导作用,而次症只起补充和参考作用,此法在辨证中将复杂的辨证条理化、简明化、系统化。

中医重视疾病某阶段机体的整体状态。传统中医学对疾病的认识侧重于整体、宏观、司外揣内,通过疾病表现在外的征象推测演绎疾病的病因、病性、病位。归纳出证的概念。证候是致病因子与体质因素相互作用的综合反应,这种综合反应的过程具有一定的物质基础,用现代科技手段和方法来揭示其物质基础并进行定量和定性对证候及辨证的规范化具有十分重要的意义。中医界早年致力于探索证候的高特异性和高灵敏性的指标,试图建立证候实验诊断单个金指标,然而,由于证的整体性、动态性和异病同证,同病异证等特征,不可能用单一指标作定性、定量、定位的说明。据此,脏腑证候客观化研究采用综合指标,精选非特异指标进行特异组合,建立能反映证本质并能区别他证的定性、定量、定位综合实验指标,辅助四诊,确定证候诊断。

第9篇:分子生物学的定义范文

[关键字] 生物大分子 分子伴侣 蛋白质的折叠 识别 结合

生物大分子的结构与功能的研究是了解分子水平的先象的基础。没有对生物大分子的结构与功能的认识,就没有分子生物学。正如没有DNA双螺旋结构的发现,就没有遗传传达传递的中心法则,也就没有今天的分子生物学。结构分子以由第一分子进入对复和物乃至多亚基,多分子复和体结构研究。同时,过去难以研究的分子水平上的生命运动情况也随着研究的深入和技术手段的发展而逐渐由难点变为热点。蛋白质晶体学研究已从生物大分子静态(时间统计)的结构分析开始进入动态(时间分辨)的结构分析及动力学分析。第十三届国际生物物理大会的25个专题讨论会中有一半以上涉及蛋白质的结构与功能,而“结构与功能”又强调“动力学(Dynamics)”,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系,以及对大分子相互作用的贡献。

蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题,它是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能,是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠,尤其是折叠早期过程,即新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题,在这一领域中,近年来的新发现对新生肽段能够自发进行折叠的传统概念做了根本的修正。这其中,X射线晶体衍射和各种波谱技术以及电子显微镜技术等发挥了极其重要的作用。第十三届国际生物物理大会上,Nobel奖获得者Ernst在报告中强调指出,NMR用于研究蛋白质的一个主要优点在于它能极为详细的研究蛋白质分子的动力学,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系。目前的NMR技术已经能够在秒到皮秒的时间域上观察蛋白质结构的运动过程,其中包括主链和侧链的运动,以及在各种不同的温度和压力下蛋白质的折叠和去折叠过程。蛋白质大分子的结构分析也不仅仅只是解出某个具体的结构,而是更加关注结构的涨落和运动。例如,运输小分子的酶和蛋白质通常存在着两种构象,结合配体的和未结合配体的。一种构象内的结构涨落是构象转变所必需的前奏,因此需要把光谱学,波谱学和X 射线结构分析结合起来研究结构涨落的平衡,构象改变和改变过程中形成的多种中间态,又如,为了了解蛋白质是如何折叠的,就必须知道折叠时几个基本过程的时间尺度和机制,包括二级结构(螺旋和折叠)的形成,卷曲,长程相互作用以及未折叠肽段的全面崩溃。多种技术用于研究次过程,如快速核磁共振,快速光谱技术(荧光,远紫外和近紫外圆二色)。

一、新生肽段折叠研究中的新观点

长期以来关于蛋白质折叠,形成了自组装(self-assembly)的主导学说,因此,在研究新生肽段的折叠时,就很自然的把在体外蛋白质折叠研究中得到的规律推广到体内,用变性蛋白的复性作为新生肽段折叠的模型,并认为细胞中新合成的多肽链,不需要别的分子的帮助,不需要额外能量的补充,就应该能够自发的折叠而形成它的功能状态。

1988年,邹承鲁明确指出,新生肽段的折叠在合成早期业已开始,而不是合成完后才开始进行,随着肽段的延伸同时折叠,又不断进行构象的调整,先形成的结构会作用于后合成的肽段的折叠,而后合成的结构又会影响前面已形成的结构的调整。因此,在肽段延伸过程中形成的结构往往不一定是最终功能蛋白中的结构。这样,三维结构的形成是一个同时进行着的,协调的动态过程。九十年代一类具有新的生物功能的蛋白,分子伴侣(Molecular chaperone)的发现,以及在更广泛意义上说的帮助蛋白质折叠的辅助蛋白(Accessory protein) 的提出,说明细胞内新生肽段的折叠一般意义上说是需要帮助的,而不是自发进行的。

二、蛋白质分子的折叠和分子伴侣的作用

蛋白质分子的三维结构,除了共价的肽键和二硫键,还靠大量极其复杂的弱次级键共同作用。因此新生肽段在一边合成一边折叠过程中有可能暂时形成在最终成熟蛋白中不存在不该有的结构,他们常常是一些疏水表面,它们之间很可能发生本不应该有的错误的相互作用而形成的非功能的分子,甚至造成分子的聚集和沉淀。按照自组装学说,每一步折叠都是正确的,充分的,必要的。实际上折叠过程是一个正确途径和错误途径相互竞争的过程,为了提高蛋白质生物合成的效率的,应该有帮助正确途径的竞争机制,分子伴侣就是这样通过进化应运而生的。它们的功能是识别新生肽段折叠过程中暂时暴露的错误结构的,与之结合,生成复和物,从而防止这些表面之间过早的相互作用,阻止不正确的非功能的折叠途径,抑制不可逆聚合物产生,这样必然促进折叠向正确方向进行。(从哲学的观点说,似乎很容易驳斥自组装学说,它违背了矛盾的普遍性原理,试想,如果蛋白质的每一步折叠均是正确的,充分的,必要的,岂不是在无任何矛盾的前提下,完成了复杂的最稳定构象的形成,即完成了由量变到质变的伟大飞跃,从无活性的肽链变成有活性的功能蛋白,这显然是违背哲学基本原理的。换一个角度想,生物进化的过程本来就充满着不定向的变异,这些变异中有适应环境的,也有不适应环境的,“物竞天择”,自然的选择淘汰了那些不适应的,保留了那些适应的。蛋白质分子的折叠不也与此类似吗?我想,蛋白质的一级结构只是肽链折叠并形成功能蛋白的特定三维结构的内因,实际上,多肽链在形成活性蛋白的每一步,都有潜在的可能形成“不正确”的折叠,如果没有象分子伴侣或其它帮助蛋白等外部因素的作用,多肽链也永远不能折叠成为活性蛋百。)转贴于

三,分子伴侣的作用机制

分子伴侣的作用机制实际上就是它如何与靶蛋白识别,结合,又解离的机制。有的分子伴侣 具高度专一性,如一些分子内分子伴侣,还有细菌Pseudomonas cepacia的酯酶,有它自己的“私有分子伴侣”。它是由基因limA编码的,与酯酶的基因LipA只隔3个碱基,可能是进化过程中发生的基因分裂造成的。而一般的分子伴侣识别特异性不高,它是怎样识别需要它帮助的对象的呢?现在只能说分子伴侣识别非天然构象,而不去理会天然的构象。由于在天然分子中,疏水残基多半位于分子的内部而形成疏水核,去折叠后就可能暴露出来,或者在新生肽段的折叠过程中,会暂时形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水表面,因此认为分子伴侣最有可能是与疏水表面相结合,如硫氰酸酶(Rhodanese)分子α-helix的疏水侧面。但是只有β-sheet结构的蛋白质才可为分子伴侣识别。

最近关于识别机制有较大的进展。Bip是内质网管腔内的分子伴侣,用一种affinity panning的方法检查Bip与有随机序列的十二肽结合的特异性,结果发现,Hy-(W/X)-Hy-X-Hy-X-Hy motif与Bip j结合最强,Hy最多的是Trp、Leu、Phe,即较大的疏水残基。一般来说,2-4个疏水残基就足够进行结合。还有一种较普遍的说法是分子伴侣识别所谓熔球体结构(moltenglobule)。另一方面,分子伴侣本身与肽结合部位的结构分析最近也有些进展。譬如,PapD的晶体结构表明,多肽结合在它的 β-sheet区。GroEL中,约40kD的153-531结构域是核苷酸的结合区。

分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。非常盛行的一种模型认为分子伴侣常常以多聚`体形式而形成中心空洞的结构,用电子显微镜已经观察到由二圈层圆面包圈形组成的十四体GroEL分子和一个一层圆面包圈的七体GroES分子协同作用形成中空的非对称笼状结构(cage model),推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内不受干扰的进一步折叠。但是不久前一个日本实验室发现GroEL的一个亚基,甚至其N端去除78个氨基酸残基的50kD片段,已经不能再组装成十四体结构,都有确定的分子伴侣功能。由此,我想:也许环状分子伴侣并非每个部位都是有效的结合部位,也就是说,该二层圆面包圈组成的十四体GroEL分子只有一个或若干个部位能够与疏水残基或所谓的熔球体结构结合,而其余部位起识别作用,就像一个探测器一样,整个十四体GroEL分子以圈层或笼状结构”包裹”在多肽链的主链上,以旋进方式再多肽链的链体上运动,一旦环状多聚体的某一识别部位发现疏水结构或所谓的熔球体结构等新生肽链折叠过程中暂时暴露的错误结构,经信号转导,多聚体的结合部位便与之结合,生成复合物,抑制不正确的折叠。以上完全是我个人的猜想,是基于上述两个试验现象的矛盾而试图作一番解释。至于为什么假设以旋进方式在多肽链上运动,我并没有相应的根据,只是觉得这应该是一个动态过程,因此作了一番狂妄的假想,另外,我觉得也许可以用X射线衍射来探测一下分子伴侣GroEL和GroES组成的笼状结构,看看它的a×b×c是否足以容纳多肽链的某一段,或者它的内部和外部的疏水性质和其他一些物化性质如何,也许可以找到支持或驳斥上述假设的证据。

以上谈的都是蛋白质的分子伴侣。不久前又出现了一个新名词“DNA chaperones”,DNA分子伴侣,这种分子伴侣是与DNA相结合并帮助DNA折叠的。在这种复合物中,DNA分子包围在蛋白质分子的表面,既是高度有序的,又是在一定程度上结构已有所改变的。DNA与蛋白的这种相互作用对DNA的转录,复制以及重组都十分重要;或如在核小体中,对DNA的包装是必须的。DNA在溶液中的结构有相当的刚性,必须克服一个能障才能转变成它的蛋白复合物中的结构,分子伴侣的作用就是帮助DNA分子进行折叠和扭曲,从而把DNA稳定在一个适合于和蛋白结构的特定构型中。这种结合是协同的,可逆的在形成复合物之后便解离下来。因此,不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣,都与DNA和蛋白的相互作用有关,与基因调控有关,看来,分子伴侣确实与最终阐明中心法则当前主要问题有密切关系。

四、分子伴侣和酶的区别

与分子伴侣不同,以确定为帮助蛋白质折叠的酶目前只有两个,一个是蛋白质二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI); 另一个是肽基脯氨酸顺反异构酶(peptidyl prolyl cis-trans isomerase,PPI)。以PDI为例,众所周知,蛋白质分子中的二硫键与新生肽段的折叠密切相关,对维系蛋白质分子的结构稳定性和功能发挥也有重要作用。PDI定位在内质网管腔内,含量丰富,催化蛋白质分子内巯基与二硫键之间的交换反应。同时,它是目前发现的最为突出的多功能蛋白,除了二硫键的异构酶的基本功能外,它还是脯氨酸-4-羟化酶的α亚基;又是微粒体内甘油三酯转移蛋白复合物的小亚基,还是一种糖基化位点结合蛋白(gkycisylation site binding protein)等。其中,最引人注目的还是它有与多肽结合的能力,可以结合具有不同序列,长度和电荷分布的肽,特异性较低,主要是与肽的主链相作用,但对巯基尚有一些偏爱。按照分子伴侣的定义,一般认为PDI和分子伴侣是两类不同的帮助蛋白,但是我国上海生物物理研究所最近提出不同的看法,认为蛋白质二硫键异构酶也具有分子伴侣的功能。

蛋白质分子中天然二硫键的形成要求这些在肽链上往往处于不相邻位置的巯基,首先通过肽链一定程度的折叠,才能相互接近到可以正确形成二硫键的位置。肽链的自身折叠是一个慢过程,而蛋白质二硫键异构酶催化蛋白质天然二硫键的形成却是一个快过程。另一方面,蛋白质二硫键异构酶具有低特异性的与各种不同肽链相结合的能力,在内质网中以极高的浓度存在,又是是一个钙结合蛋白,是一个能被磷酸化的蛋白,这些都已经符合了分子伴侣的条件。因此他们推测蛋白质二硫键异构酶很可能首先通过它与伸展的,或部分折叠的肽段的结合,阻止错误的折叠途径,促进正确的中间物生成,帮助肽链折叠是相应的巯基配对,从而是正确的二硫键得以形成;然后催化巯基的氧化或二硫键的异构而形成天然二硫键。他们认为蛋白质二硫键异构酶的酶活性与它的分子伴侣功能不是相互排斥,而是密切相关,协调统一的。分子伴侣与帮助新生肽链折叠的酶之间,大概不应该,也不能够划一条绝对的分界线。我想:酶的最主要特性就是催化生化反应,分子伴侣的主要作用是与新生肽段的错误构象结合,从而阻止肽链不正确的非功能的折叠途径,促使其向正确的折叠方向反应,这难道不可以理解成间接的催化肽链的折叠吗?从表观上看,抑制不正确的折叠途径等于加快了正确反应的速度。所以,我本人也很赞成他们的观点。最近的试验已经为这一假说提供了很好的证据。PDI明显抑制变性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶在复性股过程中的严重聚合,有效的提高它的复性效率,与典型的分子伴侣GroE系统对甘油醛3-磷酸脱氢酶复性的效应极其相似。

五、分子伴侣的结构

目前唯一解出晶体结构的分子伴侣是E.coli的PapD,帮助鞭毛蛋白折叠的分子伴侣。还有HSP70的N端结构域,即ATP结合域也以有晶体结构。用电子显微镜已经清楚的看到了GroEL的十四聚体和GroEL的七聚体的四级结构, 象两个圆形中空的面包圈叠在一起,用NMR以及各种溶液构象变化是研究分子伴侣作用机制的有效手段。

六、分子伴侣研究的实际应用

分子伴侣的研究成果必然会大大加深我们对生命现象的认识,同时也一定会增加我们与自然斗争的能力和自身生存的能力。由于分子伴侣在生命活动的各个层次都具有重要作用,它的突变和损伤也必定会引起疾病,因此可以期望运用分子伴侣的知识来治疗所谓的”分子伴侣病”。另一方面,利用对分子伴侣的研究成果从根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率,也必将对大幅度提高人类生活水平起重要作用。

[ 参 考 书 目]

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