表观遗传学研究内容精选(九篇)

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第1篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：表观遗传学；中医药；DNA甲基化；组蛋白修饰；miRNA调控；综述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.01.035

中图分类号：R2-05 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2016）01-0134-03

Application of Epigenetics in TCM Research CHENG Xi-hua， RAO Chun-mei， YU Rong， REN Ting （Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China）

Abstract： Epigenetics change has been considered to be the most promising new strategy for disease control and prevention. TCM regulates gene expression through epigenetics， participating in pathological and physiological process including cell apoptosis， proliferation， differentiation， cell cycle regulation， immunity， inflammation， and metabolism. This article reviewed the application of DNA methylation， histone modification and the miRNA regulation in TCM research.

Key words： epigenetics； TCM； DNA methylation； histone modification； miRNA regulation； review

表观遗传学由Waddington CH[1]于1942年作为后生论和遗传学的合词而提出。1975年，Holliday R对表观遗传学进行了较为准确地描述，认为表观遗传学不仅在发育过程中，还在成体阶段研究可遗传的基因表达改变，这些信息可经有丝分裂、减数分裂在细胞和个体间世代传递[2]。2008年的冷泉港会议达成了关于表观遗传学的共识，即“染色体的改变所引起的稳定的可遗传的表现型，而非DNA序列改变”[2]。表观遗传学研究内容主要包括两类：一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化、基因印记、组蛋

白共价修饰和染色质重塑；另一类为基因转录后的调控，包括基因组中非编码RNA、miRNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。表观遗传学应用于中医药研究，则集中于DNA甲基化、组蛋白共价修饰和miRNA领域。兹将近年来的相关研究总结如下。

1 表观遗传学与中医证候

表观遗传学是中医证候多样性的部分物质基础。牟氏等[3]对糖尿病肾病人群不同体质类型、不同证候及其与转化生长因子（TGF）-β1基因T869C多态性的内在关联及其交互作用进行分析，发现糖尿病肾病的部分体质和TGF-β1基因T869C多态性有相关性。对糖尿病肾病患者的证候与TGF-β1基因T869C多态性进行二分类logistic回归分析发现，无相关证候进入回归模型。说明与证候的动态性和受后天环境因素影

响较大有关，因此认为表观遗传学在探究中医证候实质中应具有重要地位[4]。刘氏等[5]研究了急性髓系白血病各证型患者ID4基因启动子区甲基化阳性率，由低到高依次为气阴两虚证、瘀血痰结证和毒热炽盛证，表明证型与表观遗传学变化存在一定联系。曾氏等[6]发现，肾阳虚组血浆中免疫相关基因FHIT、MAP2K6基因CpG岛甲基化水平高于健康组，WNT5B、FRAT2、CSNK1D基因CpG岛甲基化水平低于健康组，说明以上基因启动子区甲基化状态与肾阳虚证相关。颜氏等[7]报道，hsa-miR-18a上调和hsa-miR-99b下调可能与阴虚火旺型口腔扁平苔藓发生相关。

2 DNA甲基化

DNA的甲基化是基因组DNA的一种主要表观遗传修饰形式。在脊椎动物中，DNA启动子区CpG岛成簇状存在，是DNA发生甲基化的主要位点，所以，研究DNA甲基化常与CpG岛相关联，目前对DNA启动子区CpG岛异常甲基化的研究是表观遗传学的一个热点。血府逐瘀胶囊、四季三黄胶囊及其联合应用均具有降低血清三酰甘油水平、稳定动脉粥样硬化斑块的作用，其机制可能与提高血清中DNA甲基化水平和DNA甲基化转移酶（DNMTs）水平有关[8]。纳米脂质体槲皮素下调DNMTs1和组蛋白脱乙酰化酶1表达，降低p16INK4α甲基化水平，通过表观遗传核因子κB（NF-κB）信号途径而下调角质形成细胞增殖的NF-κB和白细胞介素（IL）-6炎症因子的表达[9]。黄氏等[10]用不同浓度白藜芦醇孵育体外培养的人胃癌SGC-7901细胞，结果白藜芦醇能以剂量依赖性方式抑制SGC-7901细胞增殖，随着浓度的增加，RASSF1A甲基化的水平逐渐减弱，非甲基化水平逐渐增多；同时，RASSF1A的mRNA和蛋白表达水平明显上调。提示白藜芦醇对甲基化水平的调节可能是其抗癌的重要因素。郭氏[11]研究表明，消痰散结方能有效抑制胃癌细胞系及裸鼠原位移植瘤生长，其机制与逆转抑癌基因p16甲基化水平、增加p16 mRNA表达水平有关。林氏等[12]采用8.4%的益肾方剂和15.2%的健脾方剂处理生理性肾虚小鼠，显示益肾健脾方剂能明显提高生理性肾虚小鼠肝细胞DNA甲基化酶的活力，具有延缓衰老的作用，为从分子生物的角度探讨中医益肾健脾延缓衰老的机理提供了客观依据。多数研究表明，中药调节DNA甲基化，治法多属于补肾填精、益气健脾活血、化痰散结等方面[12]。

3 组蛋白修饰

组蛋白的去乙酰化与基因的失活相关，乙酰化转移酶主要是在组蛋白H3、H4的N端尾上的赖氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶则相反，不同位置的修饰均需要特定的酶来完成。乙酰化酶家族可作为辅激活因子调控转录，调节细胞周期，参与DNA损伤修复，还可作为DNA结合蛋白。去乙酰化酶家族则和染色体易位、转录调控、基因沉默、细胞周期、细胞分化和增殖及细胞凋亡相关[13]。白藜芦醇及其衍生物能直接激活去乙酰化酶SIRT1，促使转录因子FOXO3a与过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子-1α（PGC-1α）活化[14]。在小鼠动物模型中，白藜芦醇诱导SIRT1活化，激活PGC-1α与蛋白激酶AMPK，减少类胰岛素1增长因子表达与提高机体对胰岛素的敏感性，通过增强线粒体氧化磷酸化和有氧代谢能力，增加机体的能量消耗，延长小鼠寿命。提示白藜芦醇起着类似减少热量饮食或节食的功效[15]。姜黄素处理新牛鼠心肌细胞后，姜黄素抑制GATA4、肌细胞增强因子2C和Nkx2.5表达，可能机制是这些基因启动子区域组蛋白乙酰化修饰状态降低导致染色质构型紧密，不利于转录因子及其他相关元件与启动子的结合，从而抑制了基因的表达[16]。有研究者用文献信息学方法，发现在众多方药中，补药主要针对组蛋白修饰发挥功效[17]。

4 miRNA调控

miRNAs（MicroRNAs）是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20～25个核苷酸[18]。Ma YN等[19]对益髓生血颗粒一些纯化的组分进行分析，发现大黄素能促进K562细胞内CD235a和CD71及α-、ε-和γ-珠蛋白的表达，并能通过下调miR-221和miR-222的表达水平调控红细胞分化。说明地中海贫血相关miRNA的研究能从一个侧面揭示中医药治疗相关疾病的分子机制。白藜芦醇具有抗癌活性，基因芯片分析非小细胞肺癌A549细胞，发现白藜芦醇处理后71个miRNAs表达异常，其潜在靶基因分别参与细胞凋亡、细胞周期、细胞增殖和分化的调控[20]。白藜芦醇也能上调免疫细胞如THP-1单核细胞miR-663的表达，通过miRNA起着抗炎的作用[21]。迄今为止，中医药调控miRNA及其相关基因多局限于姜黄素、白藜芦醇、大豆异黄酮、丹参酮ⅡA、人参皂苷、延胡索总生物碱等中药活性成分，而复方研究尚少。鉴于miRNA在中医药研究中的重要地位，其为中医药理论的发展提供了新的切入点[22]。

5 其他

卢氏等[23]认为，开展DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学调控及其相应调控蛋白酶研究，对于深入阐述针灸“理、法、方、穴、术”的物质基础具有积极意义。miRNA与靶基因之间的动态平衡关系与中医的阴阳平衡思想不谋而合。以miRNA及其调控网络为切入点，结合病证结合、方证对应的临床研究模式，获取相关证候及方剂起效前后的miRNA表达谱，进而寻找相关靶基因及其细胞分子网络，将为阐明中医治病求本的机制提供新的视角，对中医理论的发展具有重要意义[24]。

6 展望

表观遗传学的改变已被认为是最有前途的疾病防治新战略。中医药通过表观遗传学调控基因表达，参与细胞凋亡、增殖、分化、细胞周期调控、免疫、炎症及代谢等病理生理过程。但中医药调控表观遗传学的研究尚处于初期和不完善阶段。目前研究主要集中在肿瘤领域，且多为甲基/去甲基化酶、乙酰/去乙酰化酶表达差异，基因的启动子甲基化、乙酰化调控，miRNA表达差异等方面，研究深度和系统性待提高。

表观遗传学DNA序列不变而功能可变与中医“同病异治”“异病同治”有很强的结合点。同一疾病的发生可能与不同甲基化或乙酰化调控相关，而不同疾病的发生可能受同一甲基化或乙酰化调控。另外，中医整体观念强调自然环境对机体的不可分割性与表观遗传受环境影响、阴阳相互转化与表观遗传抗逆性均有高度一致性。

表观遗传学具有可遗传、可逆性的特点，可通过相互作用，多途径、多层次影响和调控遗传基因的功能和特性。该特点与中医药治疗疾病的整体性、综合性、多靶点性等具有很大相似性。表观遗传学方法的出现，将为中药有效性的研究提供新方法，进一步丰富中医药理论，促进中西医结合理论的发展。

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第2篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：遗传学教学;科研理念;前沿知识

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）46-0165-02

遗传学是生命科学中最核心的学科，也是发展最为迅速的学科之一。例如差不多每期顶级期刊《细胞》（Cell）、《自然》（Nature）和《科学》（Science）（国内简称CNS）都会发表遗传学方面重要突破的文章。但是遗传学教材的内容则相对滞后，原因是教材的编写和出版周期较长，加之教材内容主要是结果比较确定的内容，因此往往要比实际进展滞后5～10年或者更长时间。对遗传学这样发展极快的学科来说，如果课程内容多年不更新，每年讲同样的内容，恐怕是不恰当的。另外，传统课堂教学中注重知识传授，忽视知识获得方法的情况也显著存在。

为了改善这种状况，遗传学教学要注重结合教师的科研理念和前沿知识的介绍，而且这两方面差不多是统一的。有研究表明，教师的科研成果和教师的教学效果呈现较为显著的正相关，表明大学教师的科研和教学存在相互促进的关系。注重科研的教师，更会将学科最前沿的信息带到课堂，从而激发学生的求知欲和好奇心。这要比只会照本宣科的教师更有利于培养学生的创造能力。老一代著名科学家钱伟长先生早就指出：“教师的提高，不是靠听课进修，而是主要靠做科研工作，边研究边学习，这是积极有效的方法。”“教师的教，主要不是把知识教给学生，而是要把获取和处理知识的能力教给学生。”“讲课不应只讲具体的知识。具体的知识学生是很容易懂的，教师应讲重大的概念，讲过去和当前发展的情况，发展的趋势和走向，讲你自己的观点，用你头脑里的一把火去点燃千百学生头脑里的一把火。”

不注重知识获得过程，只注重结论的传授，会阻碍学生对科学本质的理解;而不注重前沿知识的教学，则容易造成科学教育的“片断化”。前沿知识的教育，可以让学生了解学科的迅速发展，结果日新月异，体验前沿激动人心的进展，能激发他们的认知兴趣，引发探究欲望。此外，注重课堂教学中渗透科研理念和前沿知识，可以防止学生对教材和书本的盲信盲从和过度依赖，有助于学生对科学发现和科学本质深刻了解，养成科学精神。其实不止科学类课程是如此，文科教学也应如此。在这方面一些文科方面的大师给我们做出了很好的榜样。据历史学大师陈寅恪学生和女儿的回忆：“寅师授课，创见（Discovery）极多，全非复本（Reproduction）。”“即使每年开同以前一样的课程，每届讲授内容都必须有更新，加入新的研究成果、新的发现，绝不能一成不变。”

教师在在课堂教学中结合自己的研究，适当介绍研究对象的进展情况，所用遗传学方法的利用情况，将亲身经历和体会告诉学生，是很能提高学生的学习兴趣和加深学生对相关知识的掌握的。例如，结合我的科研工作，在遗传学教学中适当章节介绍互补测验、分子标记在基因克隆中的重要作用，以及上位性在进行遗传学分析和分子机理揭示方面的作用，都加深了学生对所学知识的印象，提高了教学效果。另外，本身是搞科研的教师，通常不会干巴巴介绍书本上的结论，有意注重经典实验的介绍。如Avery-MacLeod-McCarty的R型细胞向S型细胞转化试验和Hershey-Chase的噬菌体侵染大肠杆菌（Escherichia coli）试验证明生物的遗传物质是DNA。Watson和Crick的DNA三维结构模型，是在DNA碱基的Chargaff规律和DNA的X射线衍射照片的基础上提出的。证明DNA和染色体的半保留复制，需要介绍Meselson-Stahl对大肠杆菌DNA的超速离心实验及利用BudR对复制染色体的标记实验。三联体密码子的存在和解码，需要介绍Crick利用噬菌体T4的rII突变体的遗传分析，Nirenberg和Mathaei利用无细胞的体外翻译方法破译遗传密码。

在农科遗传学教学中，我们发现很多前沿知识需要补充。目前随着包括人类、果蝇、拟南芥、水稻等在内的模式生物基因组测序工作的完成，遗传学进入了后基因组时代，即功能基因组学时代。在基因组、转录组、蛋白质组等水平上的系统研究手段需要让学生有所了解。此外，一些观念需要更正。如在真核生物基因组中存在着大量的非编码的DNA，原来以为它们没有什么功能，称之为“垃圾DNA”，现在人们发现事实并非如此，这些“垃圾DNA”可以通过编码微RNA（microRNA，miRNA）而发挥功能。

在基因表达调控领域，是研究相当活跃的遗传学领域之一。表观遗传学（epigenetics）机制和微RNA的作用，都需要在适当章节加以简介。不少遗传学课本这方面的内容极少，甚至有的课本提都不提。表观遗传是基因结构未改变但基因表达发生变化或染色质调节基因转录水平改变的遗传变化，主要内容包括DNA甲基化作用（DNA methylation）、组蛋白修饰作用（histon modification）、染色质重塑（chromatin remodeling）、遗传印记（genetic imprinting）、X染色体失活（X chromosome inactivation）及非编码RNA（non-coding RNA s）等，这些内容对理解生物基因表达调控奥秘，运用表观遗传学技术来改变或调整基因表达方面都具有重要意义。微RNA是一类在基因表达调控、细胞分化等过程中发挥重要的作用的RNA分子，大小约21-25个核苷酸，一般来源于染色体的非编码区域。微RNA通过RNA干扰作用机制发挥生物学功能，是21世纪生命科学的重要发现。这些重要突破将来获得诺贝尔奖的可能性是很大的，呼声也是很高的。

即使在经典遗传学领域，目前在揭示遗传规律和遗传现象发生机制方面也取得了长足的进步。例如在讲授孟德尔分离规律时，F1代表现显性性状，而不表现隐性性状。我们可以提一下日本奈良尖端科学技术大学院大学高山诚司（Seiji Takayama）课题组2006年发表在《自然-遗传学》和2010年发表在《自然》上的两篇文章。他们的研究表明，显性基因表达，而隐性基因表达被抑制的原因是，由于位于显性基因附近的某种基因指导合成了一种顺式作用的小分子非编码RNA（24-nucleotide sRNA），导致隐性基因甲基化，从而隐性基因作用被遏制。

由于遗传学教师的实际科研工作可能只集中在相关生物遗传的某一个很窄的方面，如果要在课堂教学中渗透前沿学科知识，就需要经常性阅读遗传学方面的国外版本更新较快的专著、教材如Krebs JE、Goldstein ES、Kilpatrick ST编写的《基因》（Levin’s GENE XI），期刊如英国《自然》（Nature）、美国的《科学》（Science）和《细胞》（Cell）网页中全文（或摘要）、科技新闻及评论。此外，遗传学教师在有条件的情况下，宜泛览《自然-遗传学》（Nature genetics）、《自然综述遗传学》（Nature reviews genetics）、《遗传学年评》（Annual Review of Genetics）、《遗传学趋势》（Trends in Genetics）、《美国人类遗传学杂志》（American Journal of Human Genetics）、《基因组研究》（Genome Research）、《遗传与发育新见》（Current Opinion in Genetics & Development）等国际著名的遗传学期刊，并将最新的遗传学领域最新和最重要的发现、进展和动态介绍给学生，这对开阔学生专业视野、提高学生的学习兴趣大有裨益。

参考文献

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[4]张求会.陈寅恪丛考.杭州：浙江大学出版社，2012：130.

第3篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：生物科学 遗传学 教学内容 重复

中图分类号：G642.3 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.020

遗传学是研究生物遗传和变异规律的一门科学。它是现代生命科学教学中最重要的主干课程之一，是高等院校生物科学等相关专业必修的专业基础课。现今，遗传学正以极快的速度向前发展，并不断渗透到其它生物、医学学科，这使得原本在遗传学中讲授的内容也同时出现在其他课程的教学内容中。这种现象反映了遗传学在生命科学中的核心地位，也凸显了高校遗传学教学所面临的教学内容重复问题。事实上，为体现一门课程的系统性、完整性和先进性，在编写教材时，学科之间有关内容的相互渗透、交叉以至重复是不可避免的。但相同的内容在多门课程的课堂教学中反复出现会使学生失去学习兴趣，浪费宝贵的课时，使教学效率大打折扣。本文将对该问题进行分析，并提出一些对策供同行讨论。

1 遗传学与其它课程教学内容重复的具体表现

目前，我国各大专院校生物、医药、农林等专业均开设有遗传学。虽然不同专业的教学重点有所不同，但核心内容相对统一。遗传学是笔者所在学院生物科学等专业本科生的一门必修课，这门课的任务是：引导学生牢固掌握遗传学最重要的基本原理，熟悉各分支学科的主要理论与研究方法，了解遗传学的重大理论与技术进展，熟悉遗传学研究技术与实验装备，为学生毕业后在本学科以及相关学科中的发展打下坚实的基础。

除遗传学外，我院还为生物科学专业的学生开设有细胞生物学、分子生物学、基因工程、生物化学、微生物学等专业必修课。我们选用的遗传学教材的内容基本上涵盖了遗传学的各个发展阶段，其中，遗传物质的细胞学和分子基础、染色体的结构变异、基因突变与DNA损伤修复、原核生物和真核生物基因表达的调控等章节[1]与上述几门课程的教学内容分别存在着不同程度的交叉（表1），有的甚至是其它课程的重点内容。尤以分子生物学、基因工程这两门课的教学内容与遗传学的相似度最高，这三门课几乎都重复着共同的遗传学问题――遗传物质的结构、复制、转录、翻译、调控、突变、重组等。另外，我院生物科学专业细胞生物学、分子生物学的开课时间与遗传学相同，这使得遗传学教学内容重复的问题更加突出。

表1 遗传学教学内容在其它课程中的分布

2 问题的根源

其它课程的教学内容与遗传学出现重复并不是偶然的，这种局面的形成与遗传学自身的发展特点及其学科内涵有很大的关系。

遗传学的研究进程按照不同历史时期的学术水平和工作特点，大体上可划分为经典遗传学、生化遗传学、分子遗传学、基因工程学、基因组学和表观遗传学等数个既彼此相对独立又前后互相交融的不同发展阶段[2]。如果以半个多世纪前Watson和Crick提出DNA双螺旋结构为界，也可以简单的将整个遗传学的发展过程划分为经典遗传学（classical genetics）和分子遗传学（molecular genetics）两大阶段：经典遗传学以孟德尔遗传学为基础，主要研究性状在系谱中的传递，即基因在亲代和子代之间的传递问题；分子遗传学则是在分子水平上研究生物遗传和变异机制的遗传学分支，主要研究基因的本质、基因的功能以及基因的变化等问题。

在整个遗传学的发展史上，分子遗传学的地位无疑是相当重要的。它的兴起使遗传学的面貌焕然一新，既系统地继承和发展了经典遗传学和生化遗传学的研究脉络，又全面地影响并渗透到后继学科的各个领域。从内容上来看，分子遗传学与分子生物学的学科界限十分模糊。通过对上述课程教学内容的分析我们也不难发现，那些重复的内容有相当一部分是分子遗传学范畴的。另外，由于生化遗传学和早期的分子遗传学研究都以微生物为材料，因此遗传学与微生物学、生物化学之间必然存在着千丝万缕的联系。而基因工程学、基因组学本身就是现代遗传学的分支学科，它们成为生物科学专业的必修课或进入课堂教学是高校课程设置不断细化和专业化的结果，也难免会与同时开设的遗传学存在教学内容上的重叠。

3 解决教学内容重复问题的对策

教学内容重复无疑会影响教学效果。我们通过实践发现，从授课内容本身、教师和学生、以及教学方法等环节入手，能够有效地避免重复对教学带来的不利影响。

3.1 合理调整教学内容

近些年来，同行们在遗传学教学内容的调整上作了大量的改革和探索。常见的做法是根据自己的理解及理论专长跳跃式地分割讲授，或根据自己的经验对教学内容做出取舍，甚至有人提出只讲经典遗传学而放弃分子遗传学。上述做法并不能有效地解决遗传学的教学内容重复问题，相反会造成教学不成体系的局面，对“教”和“学”都很不利[3]；而如果无视教学内容重复的存在，贪多求全、面面俱到，对所有内容蜻蜓点水般逐一讲解，又无法实现大学遗传学教学深度和难度的提升。

我们认为，对遗传学教学内容进行删减是必要的，但必须遵循遗传学的发展历史和保持其完整的知识结构体系，不能大刀阔斧整章删除，而应在重复章节内部进行微调，具体做法包括：精简繁杂冗长的内容，下放学生能看懂的内容（自学），突出基础性、应用性的内容，增加前瞻性的内容等。这就要求教师有较高的遗传学理论修养，准确把握各章节特别是重复内容在整个遗传学教学体系中的地位，做好教学内容的层次划分，根据层次选择不同的授课侧重点。

3.2 加强授课教师之间以及师生间的协调沟通

教学内容重复已成为遗传学等课程授课教师的共识，对各自的教学内容进行删减无疑成了最简单、最常用的一种解决方法。但如果大家在没有交流的情况下对同样的内容都作了删除，重复的内容反而会变成被遗忘的内容。因此，积极促成遗传学与其他相关课程任课教师间的沟通十分必要。

我们认为，集体备课是教师之间进行相互沟通的一种有效形式。通过这种方式，相关课程的教学人员能够坐下来共同研究教学内容，在“知己知彼”的基础上协调、统筹各自的授课章节，明确重复内容的教学分工，制订满足包括遗传学在内的多门课程教学需要的授课计划，做到各有侧重而又不失体系的完整性。这不仅可避免实际教学过程中的低级重复，还能保证课程之间的相互衔接，有助于学生顺利地掌握所有课程的教学内容。另一方面，还应当加强授课教师和学生之间的课内外交流。如：教师可在开课前召开师生座谈会，了解所教班级学生对重复内容的掌握情况；开课后则根据学生的反馈，随时调整教学方案。

3.3 优选教学方法

为了保持遗传学完整的知识结构体系，所谓的重复内容不但不可不讲，而且还要下功夫选择合适的教学形式或方法来讲。对于在其他课程已深入学过而在遗传学中只需一般了解的内容，通过简单的问答引导学生回顾这部分内容即可；对于对遗传学新知识点有重要铺垫作用的其他课程的基础性知识，可采取布置学生课前或课中自学、再集中小结的方法帮助学生巩固复习之，还要注意从遗传学的角度阐明同一知识点，突出遗传学的学科特色；对于其他课程仅略有涉及但在遗传学中须进一步加深了解的内容，宜先勾起学生对这部分知识的点滴回忆，同时指出学生现有知识的不足，从而激发他们的求知欲，然后顺理成章地讲下去，在学生的高度关注中完成该知识点在遗传学中的深入讲授；对于一些有特殊作用的重复内容，则要综合运用多种教学方法将其讲好讲透，如：减数分裂在遗传学和细胞生物学的教材中均有详细的描述，属于重复的教学内容，但却是理解遗传的连锁交换和重组的一把钥匙；在整个遗传学的教学过程中，应反复多次向学生强调和提及减数分裂过程中的染色体行为，将这部分知识迁移和渗透整合进连锁遗传分析、真核生物遗传分析、细菌和病毒的遗传分析等多个章节，使枯燥难懂的遗传学分析过程变得易于理解，让重复的内容为新的知识点和教学难点服务。

此外，遗传学与其他课程之间还可以开展合作教学。如：我们尝试将遗传学和细胞生物学这两门专业基础课的实验课合二为一，以综合性大实验的形式开设，从而将遗传学和细胞生物学关联起来，有助于学生从整体上把握这两门课程，实现了教学资源的整合，提高了教学效率，较好地化解了教学内容重复的问题。

4 结语

遗传学与多门课程教学内容的重复是客观存在的，随着生物科学专业课程设置专业化程度的提高，这种局面将变得愈来愈突出。因此，调整遗传学教学内容势在必行。但无论进行怎样的调整，都必须遵循遗传学的发展历史、保持基础遗传学完整的知识结构体系。作为遗传学的授课教师，既要关心遗传学研究的最新动态，又要加强对遗传学理论体系的整体把握和理解，只有这样才能合理有效地解决遗传学教学内容重复的问题，从而节约教学资源，提高专业课教学质量。

参考文献：

[1]戴灼华，王亚馥，粟翼玟.遗传学[M].高等教育出版社，2008.

[2]吴乃虎.基因工程原理[M].科学出版社，1998.

[3]程焉平，刘春明，王洪振.尊重教学规律，保持遗传学教学的系统性[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2007，（2）：82-84.

作者简介：袁茵（1981-），女，河南开封人，研究生，讲师，从事遗传学教学工作，广东药学院生命科学与生物制药学院，广东广州 510006

陆幸妍，广东药学院生命科学与生物制药学院，广东广州 510006

第4篇：表观遗传学研究内容范文

【关键词】组合数学 教学方法 生物医学 生物信息学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0132-02

伴随着信息时代的来临，特别是生物医学科学研究的迅猛发展，尤其是生物信息学这门科学的出现使得原来的生物医学研究向低通量的临床数据转向高通量分子生物学数据。组合数学作为一门应用性较强的数学分支，在生物医学中的应用广泛，面对多因素高通量的生物医学问题，增加高等学校，特别是生物信息学专业学生的组合数学知识，培养他们运用组合数学方法分析和解决生物医药科学问题的能力已经成为必要。如何在教学过程中提高学生学习组合数学的兴趣，建立组合数学的逻辑思维用于解决医学问题是我们教育工作者需要思考的问题。

一、高等学校组合数学的特点及教学现状

组合数学是一门研究离散对象的科学，在计算机科学、信息科学中具有重要的地位，是理科及工科院校的一门必修课，随着现代生物医学的日益发展，组合数学的重要性也日渐凸显。组合数学对于生物医学专业基础课有着直接的衍射作用。目前，部分开设组合数学课程的生物高等学校的主要面向生物信息学、统计学等等专业开设，讲授学时30到60学时。在大部分生物高等学校并没有该类课程的设置，也是导致高等学校组合数学教师队伍的匮乏的主要原因。而且目前组合数学授课考核形式也比较单一。组合数学主要是以理论授课形式为主的教学方式，考试成绩是考核学生的唯一标准，忽视了学生在学习过程中的考核。信息时代学科的交叉发展体现在组合数学在各个学科中不可替代的作用，因此提高生物高等学校学生的组合数学学习兴趣，培养他们运用组合数学的能力是目前迫切需要解决的问题。

二、改进组合数学教学措施，提高学生兴趣

（一）更新教学内容，改进教学方法

目前的组合数学内容主要有： 鸽巢原理、排列与组合、容斥原理、递推关系、生成函数等基本的组合数学知识及其在数学中的应用。为了让学生在有限的学时内学完必要的知识，更新和精选教学内容显得尤为必要，将以组合数学内容为主导的教学模式改进成以生物医学问题为导向的教学模式。由于面向医学专业的特殊性，从内容上应着重选择与医学知识联系紧密的内容，采取精讲和略讲相结合的方式。根据不同专业背景更新组合数学的教学内容往往能够起到事半功倍的效果。以下是我们在讲解排列与组合一章时的一个教学实例：“生物遗传信息是由DNA分子中4个碱基核苷酸就像电报密码似的以不同的排列顺序记录下来，它载着人类的全部基因或全部遗传信息，人的DNA约有30亿（3×109） 碱基对，按照排列的思想可知人类基因组可能的排列方式有N=4■=（4■）■≈（1.52）■种，然而人类仅从这无穷多的方式中选了一种作为全人类共同的遗传密码，可见我们的基因组是祖先们留给人类的最宝贵的财富！”。这样的实例教学不仅可以让学生熟悉课堂知识，还能让学生对所学的知识进行综合的运用，更重要的与生物医学问题的结合提高了学生的学习兴趣。通过兴趣小组讨论学习提高学生自主学习的主动性，变被动学习为主动学习，充分调动学生学习组合数学的兴趣，从而充分发挥学生学习的主观能动性。

（二）加强多媒体辅助教学，提高学生学习兴趣

组合数学传统的授课方式是在黑板上将定义、定理的内容进行逐步严密的推导证明，这在一定程度上让学生紧跟授课教师的思维和建立学生的逻辑思考能力。然而随着多媒体技术的不断进步，利用多媒体和板书相结合的策略成为下一阶段组合数学教学模式的主要教学手段。对于繁琐的定理公式例如容斥原理避免推导证明，结合多媒体的几何图形使学生更加直观的理解和应用。以我们在教授容斥原理时的一个实例，容斥原理的根本思想是将难的问题分解成若干简单问题，通过间接计数来解决直接计数不容易解决的问题，我们用多媒体幻灯片分别展示两集合和三集合的容斥原理（图1A和B），并按照容斥原理的逻辑顺序利用多媒体动画技术控制每一部分的出现顺序，不仅避免了大量繁重枯燥的板书推导，最重要的是图形式教学可以帮助学生对容斥原理建立更直观的理解。可见在组合数学的教学过程多媒体的充分利用可以起到事半功倍的效果。

图1 多媒体在组合数学教学中的应用――容斥原理实例

（三）增设组合数学实验课，培养学生创新性思维

组合数学除了基本理论课之外还应该开设适当的实验课，在实验课上让学生自己动手解决一些与生物医学有关的实际问题。通过让学生自己编程实现排列组合的算法，不仅可以增进学生对排列与组合的深入认识，也能够培养学生利用排列组合思想解决实际问题的能力。以下是我们的一个实验教学实例：“任选一种排列生成算法，编程实现自动生成n个（如n=6）不同元素中取r个元素的排列，并输出指定任意n和r的所有排列。”，不仅让学生掌握了课堂上讲解的排列原理，还锻炼了编程能力，初步体验了科研的乐趣，由消极的被动学习升级为积极的主动学习。可见通过组合数学实验课更能培养学生自己动手自己学习的能力，进一步激发学生的创新性思维。

（四）精挑细选课后练习，培养学生独立解决问题的能力

组合数学作为一门应用性较强的数学课，需要学生掌握其在生物医学领域的应用，这就必须加强组合数学课堂后练习。因此习题是组合数学课程重要的教学环节，也是理论教学必不可少的补充。然而习题课并不意味着单纯地大量做题，教师应根据课堂内容，精挑细选出质量比较高的少量题目，供学生课余时间认真研究，要在习题中体现组合数学的知识点，激发学生独立给出解决问题的新观点和新方法。设置习题时，应以问题为导向，即给定一个实际的有兴趣的问题，让学生利用所学的组合数学理论进行解决，进一步加强学生对知识细节的理解和掌握，并让学生举一反三熟练掌握所学内容，使学生的理解更加深刻。如我们在教学过程中的一个课后习题实例：“一位国际象棋大师有11周的时间备战一场锦标赛，他决定每天至少下一盘棋，但是为了使自己不过分疲劳他还决定在每周不能下棋超过12盘。证明存在连续若干天，期间这位大师恰好下了21盘棋。”，该实例引起了学生在课余时间学习组合数学的一个热潮。

总之，面对高等学校生物信息学学生的专业特点，传统的单一的纯理论的组合数学教学方法已经不再适用。应该考虑改进教学内容和方法，发挥学生学习的主观能动性，使学生在快乐进取的氛围里学习组合数学，具体的教学内容和教学方法的改进仍有待教学工作者进一步探讨和研究。

参考文献：

[1]卢开澄，卢华明.组合数学[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]苏建忠，张岩，刘洪波，王芳，崔颖.组合数学在生物信息学教学中的应用[J]. 科技创新导报，2012，6，142-143.

作者简介：

刘洪波（1983-），男，汉族，山东德州人，博士，讲师，主要研究方向：生物信息学，计算表观遗传学。

王芳（1982-），女，汉族，吉林松原人，博士，副教授，主要研究方向：生物信息学，计算表观遗传学。

第5篇：表观遗传学研究内容范文

【关键词】微分方程 生物信息学 案例式教学法 问题式教学法

【中图分类号】O175 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）10-0060-01

生物信息学作为一门交叉学科正在迅猛的发展，通过将数学科学知识和技巧引入生物科学的领域，帮助生物学家解释各种生命现象。同时，生物学又为数学家提供了丰富的研究课题。微分方程是数学专业的核心基础课，也是其他工科专业的必修课程之一，为其解决实际问题提供必要的数学知识。微分方程通过对自然科学和社会科学中的问题进行数值或者定性的描述，帮助人们对事物的发展进行预见。微分方程在众多的领域应用广泛，包括物理学、航天、医药、化学和生物学等领域。随着完成测序的生物数量的迅速增加及更深入广泛的了解基因功能，生物网络的研究在生物信息学中越来越受重视。由于微分方程系统的灵活强大，有利于描述生物网络中的复杂关系。因此，微分方程课程被生物信息学专业作为重要的必修课程之一。由于本课程数学理论丰富应用性较强的特点，在给非数学专业学生授课的过程中往往面临两难的境地：一方面如果按照数学专业授课模式侧重数学理论的介绍就会脱离本专业的特点，应用性欠缺使得学生缺乏兴趣；另一方面，如果大量介绍应用，又会因为学生数学背景知识的缺乏而造成学生比较迷茫。如何在授课过程中将理论和实际内容有机的结合，从而使学生在学习中产生兴趣值得思考。本文结合生物信息学的专业特点，总结了微分方程在教学过程中的一点体会。

1.合理的整合教学内容

关于微分方程的教材很多，但是一些教材偏重于理科注重公式定理的推导证明，没有实际应用的举例，公式抽象语言晦涩学生难于理解。本校生物信息学本科专业采用的教材是周义仓编写的常微分方程及其应用，其内容上在反应数学理论严密性的同时，强调了建模、应用和计算机等特点，每章使用数学软件进行具体实例的解析。

首先，在吃透教材的基础上对教学内容进行合理适当的调整。在了解数学背景知识的同时更注重微分方程理论的应用性而不关注数学公式的推导。

其次，注意不同知识点的归纳总结。在教学过程中注意及时的整理和总结，帮助学生理清它们之间的区别与联系。同时，这些理论知识的落脚点就是众多不同类型微分方程的求解，针对不同求解方法进行归纳，强化训练。

最后，注意学生实际的动手操作能力。结合实验课针对每章的教学内容锻炼学生的实际动手操作能力，结合Maple或Matlab软件判断微分方程的类型并进行求解。除此之外，可以适当增加实际的问题，例如药物代谢、基因调控网络等生物信息学中的经典问题进行数学建模、求解方程、解释实际现象。

2.多样化的教学方法和手段

微分方程涉及很多数学理论的推导，因此在数学专业中往往采用板书的方式。既能帮助学生理解推演过程，又能根据学生理解情况随时调整。但是对于生物信息学专业单纯的板书或者多媒体教学都会导致单调枯燥，影响学生的学习兴趣。将二者有机的结合，通过板书将复杂的理论知识在黑板上演示，同时将微分方程的图形利用多媒体技术展现使得课堂教学更具有直观性，使学生更容易理解教学内容并加深印象。在教学过程中适当引入讨论式教学方法，针对实际问题让学生进行分组讨论有利于培养学生积极探索、勇于创新、敢于质疑的学习态度。

3.理论联系实际

对于微分方程的内容，如果只进行理论的学习而不进行上机的实际操作无异于是纸上谈兵，上机的操作如果仅仅局限于是方程的求解和判断也仅仅是浪费时间。通过上机时间不仅锻炼学生将所学算法程序化和学生的逻辑思维能力，还要提供学生应对问题的解决能力。随着海量基因组数据的出现，如何利用基因组数据分析基因调控网络和代谢途径是生物信息学研究人员亟待解决的问题。利用微分方程演化生物网络中的复杂关系得到了广泛的应用。针对微分方程在基因调控网络中的应用，让学生体会将实际问题数学化，建立模型求解方程，解释实际问题，培养学生解决实际问题、提高算法分析与设计的能力。其次，积极鼓励学生参与数学建模竞赛活动，在活动中让学生体会运用理论知识解决实际问题的乐趣。

4.灵活的评价机制

传统的考核办法采取单一的笔试成绩，但这往往不能评价学生的综合素质以及知识的掌握程度。在考核内容上主要突出三点内容：（一）对基本概念的掌握程度；（二）分析问题与解决问题的综合实力；（三）考查学生对微分方程求解方法和技巧的掌握。

对于生物信息学专业的学生，要求有强大的数学与计算机功底解决生物学问题。因此既要有扎实的理论基础，又要求具有分析和解决实际生物学问题的能力。面对微分方程这门课程，既要重视数学理论的教学，又要注重对学生解决生物学实际问题的引导，结合本专业的特点及培养目标，培养学生分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1]郭伟艳， 常大全， 王敏慧. 浅谈微分方程教学中能力的培养. 绥化学院学报. 2006， 26 （2）： 48-49.

[2]储亚伟， 朱茱. 高师本科常微分方程教学改革的探究. 阜阳师范学院学报. 2008， 25 （3）： 73-73.

[3]杨丽娜. 《偏微分方程数值解》课堂教学改革与实践. 中国科教创新导刊. 2012 （8）： 110-112.

[4]季瑞瑞， 刘丁. 一种基于分数阶微分方程模型的基因调控网络构建方法. 西安理工大学学报. 2011， 27（2）： 127-131.

作者简介：

王芳（1982- ），吉林人，哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院，讲师，主要研究方向：生物信息学，计算表观遗传学。

第6篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；自主复制序列（ARS）；重组质粒；复制起始活性

中图分类号：Q785 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2012）21-4891-03

Construction and Identification of Recombinant Plasmids of Saccharomyces cerevisiae ARS304 and Its Flank Sequence

LI Jun，WANG Xin，ZHANG Qi-sheng，CAI Lu

（Institute of Bioengineering and Technology，Inner Monglia University of Science and Technology， Baotou 014010， Inner Monglia，China）

Abstract： ARS304 gene（S1） and its flank sequence（S2） of Saccharomyces cerevisiae were cloned by PCR， and then connected into the shuttle vector pRS405. Recombinant plasmids pRS1 and pRS2 were successfully constructed and used for electroporation of S. cerevisiae. Results showed that the electricity transformation rate of pRS2 was higher than that of pRS1， indicating that flank sequence could improve the autonomously replicating activity of ARS304 in S. cerevisiae.

Key words： Saccharomyces cerevisiae； autonomously replicating sequence（ARS）； recombinant plasmids； replication origins activity

复制起始的调控涉及细胞周期的调控、基因扩增、肿瘤发生等重大生物学问题，是真核生物基因表达调控的重要内容。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中复制起始依赖的顺式作用元件被称为自主复制序列（Autonomously replicating sequence， ARS），典型的ARS有一段11 bp富含A/T的保守序列[5’-（A/T）TTTA（T/C）（A/G）TTT（A/T）-3’]，称为ACS（ARS consensus sequence），这些位点发生突变时会导致ARS失去活性，进而影响到复制起始的功能。在酿酒酵母Ⅲ号染色体上已发现有19个ARS元件，但却存在超过3 800个与ACS相似的序列，并且其中60%的序列能与ACS的8～10个位点匹配[1]，说明自主复制并不单纯受ACS元件数目、方向以及解旋基序数目所控制，其活性可能还与其他因素有关，诸如ARS侧翼序列特征、核小体定位、染色质修饰等[2]。对酵母的ARS进行研究，了解酵母染色体复制起始机制，有利于进一步在表观遗传学水平上探究真核生物复制机理。本实验构建并鉴定酿酒酵母ARS304及其侧翼序列重组质粒，以期为以酵母为模式生物研究真核基因复制机制提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 菌株和质粒 Esherichia coli DH5α为内蒙古科技大学基因工程实验室保藏。酿酒酵母YPH499（MATa ura3-52 lys2-801amber ade2-101ochre trp1-Δ63 his3-Δ200 leu2-Δ1）、穿梭质粒pRS405由美国新泽西州医学院微生物学与分子遗传学部Carol S. Newlon教授提供。

1.1.2 酶与试剂 DNA Marker、限制性内切酶、T4 DNA连接酶、Taq DNA聚合酶、PCR产物纯化试剂盒购自TaKaRa公司，Agarose购自Invitrogen公司。PCR引物合成及DNA测序工作由生工生物工程（上海）股份有限公司完成。

1.1.3 培养基和培养条件 大肠杆菌的培养使用LB培养基（胰蛋白胨10 g/L+NaCl 10 g/L+酵母浸提物5 g/L，固体培养基添加15 g/L琼脂），培养条件为37 ℃振荡培养24 h；酵母YPH499的培养使用YPD培养基（胰蛋白胨 20 g/L+酵母浸提物10 g/L，高压灭菌20 min后加入100 mL灭菌的20 g/L葡萄糖溶液，固体培养基添加15 g/L琼脂），培养条件为28 ℃暗培养18 h。

1.2 方法

1.2.1 珠磨法提取酿酒酵母基因组DNA 收集培养16～18 h的酵母YPH499菌液，用TE洗涤2次后溶于200 μL TE；加入50 mg玻璃珠（直径0.3～0.5 mm）和100 μL苯酚—氯仿（体积比25∶24，下同），涡漩振荡2～3 min，12 000 r/min离心2 min；取上清，加入等体积苯酚—氯仿，振荡混匀后12 000 r/min离心5 min；取上清，加入0.5 μL Rnase A，37 ℃温浴30 min；加入2倍体积的无水乙醇，-20 ℃静置30 min；10 000 r/min离心5 min，沉淀物用70%（体积分数，下同）的乙醇洗2次，自然干燥后溶于20 μL TE，采用0.8%的琼脂糖凝胶电泳检测提取的DNA[3]。

1.2.2 ARS304及侧翼序列片段PCR扩增及纯化 根据Saccharomyces Genome Database中酿酒酵母Ⅲ号染色体上的ARS304序列设计两对引物分别扩增酿酒酵母ARS304（S1）及以ARS304为核心上下游延伸1 kb的序列（S2）。引物序列分别为PF1：

5′-CGGGATCCCGGAAGTGCAGAACAAAGAGG-3′

（BamHⅠ），PR1：5′-CGCGAGCTCGGCAGGAGCAG

CACACAGATC-3′（SacⅠ）；PF2：5′-CGGGATCCCGC

TAGTGCTTAAGTTCTGTTG-3′（BamHⅠ），PR2：

5′-CGCGAGCTCGGCAGTCTTTAAACGCGCCTT-3′

（SacⅠ）。

以酿酒酵母YPH499基因组为模板，利用上述引物扩增酿酒酵母ARS304及侧翼序列。扩增体系为50 μL：ddH2O 37 μL、10×Buffer（Mg2+） 5 μL、dNTPs 4 μL、PF （10 μmol/L） 0.5 μL、PR（10 μmol/L） 0.5 μL、Taq DNA聚合酶1 μL、DNA模板2 μL。扩增程序为95 ℃ 4.0 min；95 ℃ 30 s，51 ℃ 35 s（S2：48 ℃ 45 s），72 ℃ 1 min； 72 ℃ 10 min，30个循环。0.8%的琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物，并采用纯化试剂盒进行回收纯化。

1.2.3 重组质粒pRS1、pRS2的构建 对纯化后的PCR产物和酵母穿梭载体pRS405进行BamHⅠ/SacⅠ双酶切；连接pRS405酶切大片段和S1（S2）双酶切产物；连接产物转化大肠杆菌DH5α；提取质粒，对其分别进行PstⅠ/SacⅠ和SacⅠ/Hind Ⅲ双酶切验证，验证正确的重组质粒命名为pRS1及pRS2。

1.2.4 酵母电转化 具体方法参考文献[4]，转化效率=产生的转化子数/质粒DNA质量。

2 结果与分析

2.1 酿酒酵母基因组DNA的提取结果

酿酒酵母细胞壁厚约25 nm，以葡聚糖为主，有一定韧性。因此提取酵母基因组DNA的关键在于选择一种合适的方法破壁，使菌体内的核酸释放出来。目前报道的酵母基因组DNA的提取方法主要有碱裂解法、液氮研磨法、超声波法、复合酶法、珠磨法等。本实验采用珠磨法提取酵母基因组，琼脂糖凝胶电泳检测结果见图1，可以看出，提取的酵母基因组DNA条带清晰明亮，没有拖带。珠磨法价格便宜，操作简单，提取的酿酒酵母基因组满足后续扩增目的片段的需要。

2.2 S1、S2序列的PCR扩增

以酿酒酵母YPH499基因组为模板扩增ARS304（S1，486 bp）和以ARS304为核心上下游延伸1 kb的侧翼序列（S2，2 358 bp），采用0.8%的琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物，结果见图2、图3。从图中可以看出，目的片段条带单一清晰、大小与预期相符。

2.3 重组质粒pRS1及pRS2克隆的鉴定

将PCR扩增产物S1及S2经BamHⅠ/SacⅠ双酶切后分别连接到穿梭载体pRS405上，连接产物转化大肠杆菌DH5α，随机挑取转化子，提取质粒后分别用Pst Ⅰ/Sac Ⅰ和Sac Ⅰ/Hind Ⅲ双酶切检测（图4、图5）。结果显示，重组质粒pRS1经过Pst Ⅰ/Sac Ⅰ双酶切后出现大小两条带，短片段的大小约为550 bp；重组质粒pRS2经过Sac Ⅰ/Hind Ⅲ双酶切后出现两条带，大小约为5 500 bp和2 400 bp，均与预期相符。

2.4 重组质粒pRS1及pRS2功能鉴定

酵母转化效率是鉴定自主复制活性强弱的直接指标。本实验以整合型质粒pRS405为阳性对照，将构建的重组质粒pRS1及pRS2电转化酿酒酵母YPH499，在SD平板上筛选Leu+的转化子，根据酵母转化效率判断3种质粒的自主复制活性，结果见图6。图6显示整合型质粒pRS405由于其复制依赖于整合到酵母的染色体上，转化率低（6转化子/μg DNA），而同等条件下在pRS405多克隆位点插入ARS304，整合型质粒转变成复制型质粒pRS1，转化率是原来的8.8倍（53转化子/μg DNA）；重组质粒pRS2由于包含以ARS304为核心上下游延伸1 kb的侧翼序列，转化率有了显著提高（324转化子/μg DNA），说明ARS304侧翼序列能显著提高ARS304的自主复制活性。

3 小结与讨论

在真核细胞中，DNA复制是在特定复制起始点上开始的。酵母中潜在的起始点比在每个细胞周期中实际使用的起始点要多。虽然在酵母中大多数ARS都被复制起始识别复合体（Origin recognition complex，ORC）结合[5]，但其中有些位点的使用频率比其他位点的更高，且有一些潜在的起始点在正常生长条件下从不使用。但是当克隆到质粒上时，这些序列也能作为有效的起始点行使功能[6]。因此，在酵母细胞核中染色体的环境能决定哪些潜在的位点被用作起始点以及使用的频率。如酵母Ⅲ号染色体上有19个ARS，但由于侧翼序列的影响，并不是所有的都具有复制起始活性或活性较低[7]。Srienc等[8]研究发现敲除Ⅲ号染色体上其他高活性ARS时，ARS304的复制起始活性会大大增强。Eaton等[2]利用高通量的序列分析测定了酵母体内ARS两侧的核小体定位图谱，发现酵母复制起始位点ARS两侧的核小体分布具有一定的规律，且ORC的结合也需要ARS两侧精确的核小体定位。

本研究成功构建了酵母Ⅲ号染色体HML区外第一个活性较低的ARS304及以ARS304为核心上下游延伸1 kb的侧翼序列的重组质粒pRS1和pRS2。质粒电转化试验发现ARS304侧翼序列能显著提高ARS304的复制活性。后续研究将在pRS1、pRS2重组质粒上组装核小体，研究核小体的分布及定位对复制起始活性的影响。

参考文献：

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[3] 赵宏宇，李 珺，蔡 禄，等.4种酵母基因组提取方法的比较[J]. 食品科学，2011，32（9）：170-173.

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[8] SRIENC F， BAILEY J E， CAMPBELL J L. Effect of ARS1 mutations on chromosome stability in Saccharomyces cerevisiae[J]. Molecular and Cellular Biology，1985，5（7）：1676-1684.

收稿日期：2011-12-16

基金项目：国家自然科学基金（61072129）；内蒙古科技大学创新基金（2011NCL005）

第7篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：生物信息学 教学模式 创新

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）08-0009-02

近些年，随着人类基因组测序完成，有关核酸、蛋白质等的分子生物学数据迅速增长。同时，计算机技术的发展也为生物数据的处理提供了有力支持[1]，促进了生物信息学的产生及发展。许多高校相继开设了生物信息学课程。生物信息学课程对培养创新型人才具有重要意义。[2]生物信息学是多领域融合的学科，对理论知识及实践的要求较高，因此如何提高生物信息学的教学质量及完善教学模式尤为重要。本文根据生物信息学的特点及目前发展现状，提出“教学-科研-创业”一体化的教学模式。并在实施过程中不断优化，为完善生物信息学的教学模式提供依据。

一、生物信息学课程的概述

生物信息学作为近些年新发展的学科。具有以下特征：第一，多学科融合。它将数学、计算机科学与生物学有机地结合在一起。[3]第二，数据的复杂性。目前国际上著名的数据库有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]这些资源具有开放性，大部分数据库可免费下载。第三，学科知识的前沿性，生物信息学的发展和更新较其他学科更为迅速。[5]教师在教学过程中要不断地吸取新的知识以补充教材中的不足。[6]生物信息学的价值不仅体现在科学研究领域，同时对经济的发展也有影响。[6]所以，各高校设置生物信息学课程是必要的。

二、生物信息学教学现状

无论国外或国内对生物信息学的发展都是高度重视的。笔者在针对生物信息学本科教学过程进行调查中发现，生物信息学教学过程存在以下不足：

（一）专业型人才稀少

生物信息学所涉及的领域较广，它将数学、计算机科学和生物学相结合。[7]这一特点，要求从事生物信息学教学的教师自身知识背景要深厚，同时兼备生物学及信息技术的专业知识。由于各专业之间的交叉联系较少，导致相关生物信息学的专业人才稀少。这对于生物信息学教学是不利的。

（二）教学理念陈旧

生物信息学是将信息技术和生物课程有机结合。目前，在国内，生物信息学教学思想还比较落后，大部分还处于对构建完善的教学模式初步探索阶段。[8]由于不能将信息技术的优势极大地发挥，以至于生物信息学教学过程中存在一定的弊端。在教学设计中还沿用传统的教授法，使得学生对于学习生物信息学的兴趣减少，同时，忽略信息技术的应用对于培养和拓展学生思维方式的作用。

（三）实践教学存在不足

实践教学是生物信息学教学过程中必要的部分。生物信息学实践环节方面较为薄弱。一方面，课时安排不合理。大部分时间分配于理论课，而实践课的时间相对较少。另一方面，在硬件设施上，也不能满足实际需求。在很多高校中并没有独立的计算机机房以保障学生能够进行具体的操作。并且，在国内，虽然生物信息学的研究发展迅速，但所涉及的资源并不能共享，交流较少。

（三）“教-学-研”模式的构建

针对生物信息学课程自身特点及在教学过程中发现的问题，提出“教学-科研-创业”一体化教学模式。

1.教学理念的改革

从上述的分析中，针对教学理念落后问题，需要从生物信息学的教学要求与特点出发，改变常规的教学模式，采用“自主式、探究式”学习的思想，通过小组合作的学习方式，让学生主动学习。[9]根据生物信息学的课程内容可将其分为几个模块。例如：数据库介绍及应用、常用统计学方法、基因组学、蛋白质组学等。学生以小组为单位，对每一个模块进行探讨研究。学生可以通过上网查找资料，与老师进行交流及在课堂上展示成果并且小组间进行探讨等方式对该模块所涉及的相关知识进行学习。这样使得学生能够按照自己的要求扩展和交流生物信息学知识，丰富生物信息学的学习途径，并且师生之间建立平等和谐的关系。

2.理论联系实践，锻炼学生科研能力

教学是科研的前提条件，科研使教学内容多样化。[10]因此，在教学过程中，根据课程的特色，可将教学与科研彼此联系起来。首先，组建跨学科的教师团队。生物信息学是多学科交叉的课程，该领域的专业型人才稀少。解决这一问题是保障学生在科研过程中随时了解相关知识的关键。我们可以在教学过程中组建跨学科的教学团队。教师间可彼此沟通交流，针对学生们在科研过程中遇到的问题，能够提供专业性的建议，为科研提供强有力的理论基础。其次，教师积极鼓励学生参加科研项目。教师可根据教学内容与当下生物信息学领域中的研究热点方向，提出研究问题，使学生积极参加其中。在科研过程中，培养学生独立思考及动手操作能力，同时，增强团队合作意识。对生物信息学有进一步了解。最后，为了创造一个良好的科研条件，学校应提供一些硬件设施。例如：多媒体网络教室、与生物信息学相关的软件等。将教学与科研联系在一起，可有效地提高生物信息学教学质量。

3.教学与创业相结合，培养学生创新精神及创业能力

创业教育是一种实践，以学生为主体，将“教、学、做”三者合一。[11]所以在“教学-科研-创业”一体化教学模式中，创业与教学、科研相互联系，科研成果具体化，提高学生的创新创业能力。以吉林师范大学为例。教师在授n过程中，与学生一起对表观遗传学药物进行分析，并以此为研究课题，参加“第二届吉林省‘互联网+’大学生创新创业大赛”。项目中拟建一家有限责任公司，它将通过差异化的运营模式，以互联网为媒介，运用现代生物科技和计算机技术实现对表观遗传学药物信息的整合及数据的分析，并对药物靶点进行更深层次的挖掘。为特定的顾客提供个性化的服务，并以此获取利润。实例表明，在项目进行过程中，培养了学生科学严谨的思维方式及团结协作的精神。创业与教学、科研的有效结合，极大地调动了学生学习的积极性，并充分发挥了理论知识与实践结合的优势。

四、结语

总之，生物信息学教学应适当地将理论与实践结合。通过“教-研-创”一体化教学模式的尝试，不仅激发了学生学习的积极性，同时锻炼学生发现问题并且能够及时解决问题的能力。因此，该模式在生物信息W教学过程中具有一定的可操作性。随着生物信息学的发展，该模式将进一步完善，以期培养出综合型、创新型人才。

参考文献：

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[4]何懿菡，孙坤.生物信息学研究进展[J].青海师范大学学报，2011，27（3）：69-72.

[5]虢毅，胡德华，邓昊.生物信息学课程“开放式、研究性”教学模式的探讨[J].生物信息学，2009，7（3）：227-228.

[6]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.

[7]钱叶雄，朱国萍，聂刘旺.生物信息学课程“教、学、研”一体化创新教学模式探讨[J].安徽农业科学，2013，41（6）：2812-2813.

[8]刘宏生，郑方亮，艾海新.强化生物信息学实践教学的探索与成果[J].生物信息学，2010，8（4）：368-370.

[9]高亚梅，韩毅强.《生物信息学》本科教学初探[J].生物信息学，2007，5（1）：46-48.

[10]庄智象，戚亚军.教学与科研互动关系的价值重构及其对外语教师专业自主发展的启示[J].外语教学理论与实践，2015（3）：31-35.

[11]熊华军，岳芩.斯坦福大学创业教育的内涵及启示[J].比较教育研究，2011（11）：67-71.

第8篇：表观遗传学研究内容范文

关键词：生物信息学 实践能力 课程体系 培养模式

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）07（a）-0047-02

1 生物信息学概述

伴随现代高通量分子生物学技术的快速发展，生物信息学在生物医药领域的应用日益深入[1]。作为数学理论、计算机技术和生物医药研究的整合学科，生物信息学在生物进化、生理功能、疾病治疗、药物开发、农林产业等众多领域均具有重要的应用价值，是研究生命科学、医药科学内在定量规律的重大交叉前沿学科。鉴于生物信息学的重要研究价值和广阔的产业化前景，发展生物信息学专业教育，有计划的建设生物信息学专业课程体系，开展面向实践能力的生物信息学人才培养对促进现代生物医学发展有重要的意义[2]。

2 生物信息学教育发展现状

生物信息学发展起步于20世纪末，在短短的十几年中，生物信息学已经发展成为了横跨多个研究领域的朝阳专业，国内众多高等学府、科研院所相继开设了生物信息本科和研究生专业[3]。但是，在实际的教学和研究过程中，绝大数单位依托于单一的数学、计算机或生物学专业开展，人才培养模式尚处于探索阶段，在培养过程存在生物信学理论基础薄弱、课程体系不健全、课程内容不完善、专业教材匮乏、专业师资队伍缺乏等问题。

哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院是全国领先创办生物信息学专业的单位之一，多年来致力于生物信息学的科学研究和本、硕、博各类人才培养，坚持以学生为本，以培养高素质生物信息学专门人才为目标，深化教学改革，以满足日益发展的生物信息学高端人才需要[4]。为解决生物信息学的教育教学问题，培养高水平的现代生物信息学人才，我们提出立足国内高等生命科学与医学教育，建立面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系，以实现高质量培养具有理工科创新思维能力的生物医学人才，为我国生命科学―医药学科教育教学、科学研究和产业化输送大批专门人才。

3 生物信息课程体系建设

3.1 课程建设目标和指导方针

结合生物信息学才培养目标，经过数十名骨干教师十余年生物信息学教学实践及人才培养成果经验反馈，我们适时调整本科生课程及教学内容，逐步建立起面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系。奠定了本科生的人文素养与科学素养并重，公共基础理论及专业理论相辅相乘，重视学生理工生物医学全方面素质提高，重点突出学生实践能力的人才培养方针，并在实践中培养了大批具有创新思维能力的优秀高端生物信息学专业人才。

3.2 生物信息学课程体系建设方案

考虑到生物信息学多学科交叉特点和国家大学生培养要求，及学生未来就业深造所必需的基础和专业能力，我们在国内率先开创了生物信息学专业人才培养课程体系，并在医学院校独立开展近40余门数理基础课程和生物信息学专业课程。主要的课程建设情况如下：

（1）公共基础课程（国家限修课）：政治理论课程、公共外语、体育。

（2）生物医学基础课程：解剖生理学、发育生物学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物技术实验、分子药理学等。

（3）计算机基础课程：计算机基础、高级语言程序设计（C++&JAVA）、数据结构、Perl语言程序设计、数据库系统原理、Linux操作系统与程序设计等（上述课程均含上机实践）。

（4）数学基础课程：数学分析、高等代数、概率论与数理统计、数理逻辑、组合数学与图论、微分动力学方程、运筹学等（上述课程均含上机实践）。

（5）专业基础课程：信息论基础、生物统计学、生物医学图像处理、模式识别、优化算法、随机过程、生物信息学概论、生物信息数据挖掘、生物信息软件设计与开发、分子生物软件工程、生物信息学数据可视化、专业外语等（上述课程均含实验）。

（6）专业课程：生物芯片技术、结构生物学、分子进化、分子生物网络、基因组信息学、蛋白质组信息学、药物基因组信息学、统计遗传学、计算表观遗传学、计算机辅助药物设计等（上述课程均含实验）。

（7）综合实践课程：课题标书设计、科研论文写作、生物信息学进展等。

我们在实践基础上开创的面向实践能力培养的生物信息学专业课程体系不同于其他院校，具有明显的跨专业交叉性教学计划特色。该课程体系着眼于基础理论与实践应用相结合、素质培养与专业培养相结合、扎实稳妥与创新思维相结合。注重学生在医学、生物学、数学、计算机科学方面的基础性教育，同时，强调了创新型人才培养、高精尖人才培养、特色化人才培养。厚基础、宽口径，使学生在本科阶段不但打好将来从事生物信息学、系统生物学、生物医药等相关领域创新性研究工作基础，更重要的是该专业课程体系与实践密切联系，切合相关研究开发与产业实际，能够培养学生从事原始创新研究与产业开发的能力。

4 生物信息学本科生培养模式建设

4.1 五年制分段培养与多学科教育体系

目前，我们根据生物信息学交叉学科人才培养特点，考虑到基础课程多，实践能力要求高等因素，采取“2+2+1”的五年制本科人才培养模式，包括两年理论基础课程、两年专业课程与一年实践应用课程培养（含科研训练+毕业设计）。此模式在学生就业和用人单位反馈中证实具有显著的人才培养效果。

课程体系建设依托于生物医学综合优势及深厚的数学、计算机科学功底，通过理论教学与实践训练中的知识技能交叉、渗透，培养适应21世纪生命学科与转化医学领域急需的生物信息学复合型人才。在此基础上，从学科的交叉性出发，进一步加强不同类别课程之间的有机融合，加大相关领域知识的整合力度，建立更为紧密、完善，符合生物信息学学科特点的课程体系，将进一步推动学科的发展和系统性教育理论体系的建立。

4.2 面向实践能力培养的本科生教育模式

在本科学生的培养过程中，我们特别重视学生实践能力的培养，通过教研一体化、学业导师制、报告研讨制等先进的教学方法，引导学生早期接触生物信息学应用领域和科学研究，在巩固学习知识的同时，加强对学科的认识和对未来的把握。

“教研一体化”的实践教学模式：面向实践能力培养的课程体系建设，要求教学模式上的改革，使得人才培养模式由注重多数学生基础理论知识培养的大众教育，向注重少数高精尖创新能力培养的精英式教育转变。充分利用骨干教师在生物信息学领域的研究经验，将科学研究成果快速转化成优秀的教学素材，培养学生动手、实践、创新能力，注重培养学生实际产业化的认知水平和实践能力。

本科生学业导师制：本科生进入专业课教学阶段，实行学业导师制。采取学生与一线骨干教师双向选择方式，使每名学生拥有自己的学业指导教师。导师为学生提供思想教育和专业辅导，并通过指导大学生数学建模竞赛、创新创业科研训练、早期科学研究等方法促进学生的学习尽头和对专业的深入认识。

专题报告与研讨制度：本科生毕业设计阶段，强调学生的“主体”学习地位，使学生选择感兴趣的学科方向，在导师指导下进行科研训练与实践。要求学生自主利用网络等各方面资源，获取学科前沿信息，并以专题报告形式展示学习成果，通过提问、研讨、总结，提升自身专业素养及专业技能，独立完成达到核心期刊发表水平的生物信息这科研课题。

5 生物信息学课程体系建设的意义

在全体师生的努力下，经过多年的实践探索，我们对生物信息学课程体系从基础到实践的不同阶段进行分段式、推进式的改革与建设。在政策措施、人员配备、经费匹配等各方面给予鼎力支持。优先保证面向实践能力培养的生物信息学课程体系快速、有效的建设，已经形成国内顶尖的生物信息学本科教育理论和实践团队，并为国家输送着大批高水平生物信息学人才。

面向实践能力培养的生物信息学课程体系建设，一方面能够完善生物医学本科生、研究生的知识结构，提高运用理工科思维和技能解决复杂生命科学问题的综合科研能力，更为有效的实现生命科学攻关和创新研究理论形成；另一方面，生物医药是我国科技研发的薄弱环节，在课程体系建设基础上，培养适用于现代高通量分子生物学技术的创新型生物信息学人才，将为我国的医药物研发提供强有力的推动作用，并有利于创新临床诊断技术开发和个性化医疗的实现，促进科技转化，产生潜在的、不可估量的经济价值。

6 致谢

本文研究内容是在黑龙江省高等教育教学改革专项项目，黑龙江省高教学会重点课题创新型生物医学信息学人才培养模式研究，黑龙省创新创业人才培养项目面向生物信息产业开发的创新型专业人才培养模式研究与实践，哈尔滨医科大学医学教育研究课题面向实践能力培养的生物信息学专业课程整合设计研究资助下完成的，课程体系的建设得到哈尔滨医科大学学校领导的支持，并得到兄弟院校相关领域专家、学者的帮助，在此一并感谢。

参考文献

[1] Ned Wingreen and David Botstein. Back to the Future：Education for Systems-level Biologists[J].Nature Review Molecular Cell Biology，2006，7（11）：829-832.

[2] 徐良德，马晔，孙红梅，等.八年制医学教育中开展《生物信息学》教学的实践探讨[J].素质教育，2011，11：33-34.

第9篇：表观遗传学研究内容范文

中小学是价值观成长定型期。那么小的孩子纷纷奋力奔跑于星光大道，这局面的形成，不能说与此无关。

杜威说，学习是体验累积的过程，有些体验会关上一扇门，让人从此敬而远之，甚至避之唯恐不及；另一些体验则能开一扇窗，让学习者有动力也有能力去更多更深入地获取此类体验。教育的最高目标即“思维自由”，优质教育如同发电机，能创造源源不断、意犹未尽的体验原动力，驱使学习者不断拓展提升思维的速度，拓展思维疆域，自发自动地探索和建构新知。科学思维素养是人的基本素养，培养科学思维能力是基础教育的重任，在课堂实施的探究教育，非课外的航模和机器人可以取代，也绝不可简化为每学期一两次的探究示范课。如果以“思维自由”作为人的核心素质，教育者就须借知识点的传播，去敞开可持续发展的体验之窗。科学课如果仅是向孩子们派发几千年来积累的知识碎片，投一石中一鸟，也可算合格——总比打不着的好，但如今聪明的科学老师已经在改用“一网多鸟”法了。

初中生物第一课，要讲生物的定义和判断标准。这种乍看内容浅显，不可能靠实验吸引眼球的概念课，我以为也只好“一石一鸟”地教完了事，直到遇见美国中学生物老师萨拉。

萨拉这样张开她的网：

“太阳——是活的么？”

“是活的！”“肯定不是！”两种声音同时响起，互不相让。另有一些小脸，左看看，右看看，不知所措。

萨拉让学生按主张分组。

主张“不是”的A组，站到教室左边。

主张“是”的B组，站到教室右边。

那些拿不定主意的C组，就先站中间吧。

5分钟组内磋商后，萨拉请A、B两组对阵，向C组发动攻势，让他们轮流逐个发言，尽最大努力说服C组加入自己一方。

孩子们使出了浑身解数。

A组学生：想想看，太阳怎么会是活的？它会喘气吗？会走路吗？会说话吗？会想事吗？

B组学生：植物是活的，你觉得它会想事还是会说话了？

A组学生：哈哈，猪笼草就挺会“想事儿”的，粘苍蝇吃还不聪明？

B组学生：太阳会发光发热，没生命的东西，比方石头，就不会发光发热！

A组学生：嘿，煤一点着不也会发光发热，你不会认为它是活的吧？（有人小声附和：还有微波炉！）

B组学生：太阳是恒星，恒星总有一天会“死”，变成白矮星和黑洞什么的，既然会死，现在想必是活着的嘛！

A组学生：手机要没电了咱们还说它“死了”呢（英语里没电用“dieoff”这个词），难不成你觉得你的手机这会儿是活的？

A组学生：生物都会繁殖，太阳可不会生小太阳！

B组学生：谁说生物都会繁殖，骡子会吗，狮虎兽会吗？会吗？

……

C组渐渐分化着，不少学生加入了他们赞同的一方。但也有不肯轻易屈从的中坚分子。他们觉得谁都有点儿理，但都还不够充分。

一个C组小姑娘严肃地问：你们争太阳是不是活的，“活”的标准又是什么呢？

才准备鸣金收兵的对阵双方顿时又来劲儿了：

A组学生：活的就要会呼吸，会繁殖。

A组学生：会新陈代谢！

B组学生：活着要和周围有能量交换。

B组学生：会死的东西才算活着！

……

萨拉不失时机地收了网：争论的焦点其实不是太阳，而是“活”的判断标准。你A组的“活”，是生物学标准，他B组的“活”，是天文学标准。

到这一步，萨拉才辅以实例，引用刚才提到的一些观点，给学生们掰扯生物学关于“活”的几条标准。可一说到“能够繁殖”这条标准时，争上了瘾的孩子们又逮着机会了：

“是生物就会下崽儿吗？那骡子跟狮虎兽它们只能算非生物喽！”

被逼得“走投无路”的萨拉笑着“投降”，反手又传一招：科学分类标准本来就是人定的，大自然那么复杂，人定的条条框框难免会有漏洞，有例外！

透过课堂活跃的表象细思其效，不由暗暗一惊。萨拉这张网捕到的“鸟”里，生物学的生命标准不过是最小的一只。不管她是否明确意识到，初中生的科学思维能力正在这样叽叽喳喳的课堂上迅速拔节——

一是对联想能力和类比推理的训练。学生们相互反驳的那些理由，成人会觉得太过浅显幼稚，尤其一脸坏笑，咬住“骡子和狮虎兽”不肯松嘴的那小子，简直是成心钻牛角尖！（太阳不能生小太阳和骡子不能生小骡子不是一码事儿，他准保一清二楚！）但此类牛角尖儿中却有真意，即从两个相距较远的“类”中迅速抓出共同点（比如骡子和太阳都不能繁殖，手机和太阳都有能量耗尽而“死”的可能），作为类比推理的起跳台。这种远距离联想配合类比推理，正是许多创新的开端。比方理查德·道金斯从基因的复制和传递联想到文化的传播，并推出“拟子”这个和基因一样可拼接可突变可控制人们“表征”的文化传播单位概念；再比方从折纸艺术推演出来的折纸数学，就解决了如何将巨大的太空太阳能电池板收贮在航天器狭小舱体里这一技术难题。

二是对传统科学观的挑战。传统的看法，科学是在前人的圣殿上添砖加瓦，岁月流逝，殿越筑越高，而先前的殿基牢固而神圣，不可动摇。可一旦把辩论纳入眼界，风景就完全不同了。燃烧反应、天体运行、人类起源、遗传奥秘，综观科学研究，可不是常常分化出两个或两个以上观点对立的群体，通过辩论争取科学界、百姓和官方的支持么？辩论可能一方胜出，暂时成为听众眼中的绝对权威。胜出的认知会被写入教科书。但科学争论又往往没有永恒的胜出者，也总会有不能完全被说服的“C组”人士。就算写入教科书，也不是盖棺定论，新证据会带来新质疑，毫不客气地挑战荣登教科书的成论。争论双方可能“两输”（如对于光的性质的争论，主张是波的和主张是粒子的都不曾获胜，而由“波粒二象性”论者收拾局面），也可能“双赢”（达尔文学派和孟德尔学派曾有过多年争战，最后才发现两家人可进一家门）；戴了多年“输家”帽子也未必永世不得翻身（如拉马克的“获得性遗传”，被否定了总有上百年，但近年来却在表观遗传学的研究中强势回归：控制基因表达的甲基化过程可为外界环境所改变，且这种改变是可遗传的）。课堂辩论微缩了人类科学曲折前行的历程，这种“不确定”的体验，比“确定”的知识点更重要。

三是面对争议时溯源的思路。不少科学争论和社会学争论纷繁万端，但若追根，显露出来的正是初始判断标准上的差异。不要说初中生，就是成人社会，也每每惑于热闹激烈的表象而理不清根源。比如美国关于是否允许干细胞研究的政策之争，在医学、社会伦理学和宗教界都引发了大规模口水战，而症结就是一个“作为科研材料的干细胞是否算‘胚胎’”的判断标准问题。如果只将干细胞视为具有分化功能的细胞，那么利用干细胞培育治病救人的器官就并非不道德；如果干细胞算是胚胎，伦理学家或者宗教人士的“杀人论”就必占上风。这个基本判断标准不确定下来，争论双方的谩骂和激愤全是浪费时间和感情。

溯源这种思维的“乖”，言语教不来。这有点像小婴儿照镜子：起先他以为镜子里是个小伙伴，翻到镜子背面又找不到，此时告诉他“这是你”，他可听不懂，只得让他自顾自地翻。但翻多了，朦胧体验积累起来，他就能发现人与影像间那种“像忧亦忧，像喜亦喜”的对应关系，直至恍然大悟：“镜子里原来是我呀！”学生也是这样：非得不断积累参与此类争论的体验，才能渐渐学会绕过面红耳赤，绕过热闹表象，将剑锋直指判断标准的差异。

借一句《三国》的话：萨拉老师其志不在小！这节课，甚至这门课，所追求的终极目标乃是用科学思维装备学生的头脑，而“生物学的生命标准”不过是达到终极目标的一次性载体。若仅考知识点，她学生的成绩未见得强于按“一石一鸟”法学习的学生。区别不在当下而在日后。日后她的学生不会那么轻易地否定别人的意见——他们知道需要听取对方的理由；也不会轻易放弃自己的见解——他们懂得找理由维护这种见解，除非它被证伪；即便被证伪，他们也有思想准备，理解那是历史常态；他们还将善于从众说纷纭中找出冲突根源，从本质上解决争端。当然，他们也将更富于“源源不断、意犹未尽的体验驱动力”，拥有更多的思考自由，更热爱挑战、敢于争辩，更容易产生创造冲动。照调侃的说法，萨拉的教学和传统教学的区别在于培养知识分子还是“知道分子”；前者所得知识是“可持续增长”的“酵母面团”，后者所得知识，是不会自发的干面。

看重科学辩论的教学法是近年始被重视的。在最近的《科学》杂志上，美国学者奥斯伯恩指出，“科学家的特质之一即具有批判性和理性质疑精神，学生缺少发展科学辩论能力的机会，是现代教育的重大弱点。”

批判性和理性质疑精神的养成显然不是一两堂一两门课能完成的。观念的确立只能在反复去蔽的过程中实现，思维能力的培养当然也需要各科教师长期的共同训练，而能带领且乐于带领这种训练的教师，自身必先拥有足够的思维自由。

那些被拿来与“素质教育”划等号的“课外才艺教育”，也能培养艺术创造力，但若以这一叶去遮蔽科学创造力的泰山，我们吃亏吃大了！某学生会画画会唱歌跳舞被认为是“素质好”，而另一个学生具备了自发自动地寻求和探索知识的能力，却得不到“高素质”的评价，这是何其不公，且后果何其严重啊！科学的思维素养只是不如才艺素质那样便于橱窗展示和短片检阅罢了，但它能悄然浸润到学生的创造力和性格成长层面，是长效的、缓释的、有自生效力的，具有这种能力的学生集合起来，能深刻改变个体和民族的命运。

行成于思毁于随。而思生于（分）辨，也生于（争）辩，生于敢挑战传统之“随”的习惯、勇气和能力。批判性和理性质疑精神的巨能，能使公民品格强健、思想锐利，国家坚实强大。

如今，我们还身处少男少女百舸千帆争当明星的社会语境中，科学思辨的光芒在新一代眼中还显得相当黯淡。与其坐等科技强国、教育强国从号召、决策转化为普遍的日常行动，不如快快掀开障目的一叶，去看看后面那座林木葳蕤、气度不凡的泰山。