分子生物学的前景精选(九篇)

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第1篇：分子生物学的前景范文

关键词：分子生物学；实验教学；探索

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）14-0250-03

一、引言

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，其核心内容是在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制、表达及其调控，它的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景[1]。分子生物学实验以生物化学、细胞生物学、药理学为基础，其基本理论知识和实验技术已经融合到生命科学的各个领域，并带动和推进了其他许多学科的发展。以吉林大学珠海学院化学与药学系省级实验教学示范中心为例，对分子生物学实验进行探索和实践。

二、传统分子生物学实验的现状

（一）实验课体系不够完整

传统的分子生物学实验是将一个连续的实验切割成多个独立的实验进行，如活化大肠杆菌、制备与转化感受态细胞、DNA质粒提取、基因组DNA提取等，21世纪的今天分子生物学发展迅速，我们应该与实际相结合开展PCR、蛋白质印迹和Southern杂交实验。训练学生使其掌握每个实验所涉及的理论知识、实验操作技能，分子生物学实验内容之间都有关联度和衔接性，但是由于时间限制，连贯性差，不利于形成一个完整、科学、合理的实验体系，不能对分子生物学实验有全面的认识。

（二）教学方法过于单一

在大学中实验课教学与理论课教学我们要区别对待，所以教师不能采用一味地灌输、填充式的教学，要改变以教师为中心的教学方法，不能仅仅依靠黑板、粉笔为工具的教学手段。教师思想上也要相应地做出改变，改变单向传递信息的模式，要从多角度、多方面地实施教学，充分利用现代多媒体网络技术，多种渠道传递信息。与学生课堂上讨论问题是重要的教学环节。在实验课堂引入分子生物学实验相关问题，联系身边实践和现代前沿的知识进行讨论，是吸引学生学习积极性的重要措施，也是对实验教师教学能力的考验。实验教学中进行的讨论，最好是围绕当天进行的实验内容展开，而且是一环扣一环，以保证在讨论中牢牢抓住学生的注意力，从而引发学生进一步的思考。

（三）分子生物实验课成本高

分子生物实验对设备性能要求高，大多数是进口的实验仪器与实验耗材，其价格偏高，巨大的资金预算会拖垮很多小型科研单位。实验时间长，由于资源有限，实验大部分以演示为主，由于分子生物学实验内容比较抽象，实验技术较难把握，学生没有动手练习，实验过程不能有真实的感受，降低了学生的动手能力。以“重组人白介素-18（rhIL-18）基因工程菌的构建”为例，涉及到的酶就有5种之多，如BglⅡ、PstⅠ、BamHⅠ、Taq酶、T4连接酶，相关的试剂盒：UNIQ-10柱式质粒抽提盒、DNA柱回收试剂盒。这些都无形中增加了实验课的成本。

三、分子生物学实验改革与实践

（一）实验资源优化分配

实验资源的优化分配，需要从涉及到的学科和课程内容方面进行交叉对比，特别是以教学为目的开设的实验室，要从学校学科发展的长远角度考虑，将教学需要与科研需求进行整合，将一些单独的、零散的规模较小的实验室规划为大型的、综合性的实验室，用这种方法来提高实验资源的综合利用效率。对于实验资源需要建立共享平台，合理分配各个专业的实验资源和利用情况，并且根据实验教学的需要进行合理的分配。例如风光光度计与药学综合实验共享，无菌操作台与发酵学实验共享，通过手机app查看课程安排，将实验室管理、资源管理、设备管理等信息共享，通过网络这个平台，加强教师和教师、教师与学生、学生与学生之间的信息资源共享，同时也有利于帮助管理人员更好地掌握实验资源的建设和利用情况，并且根据需要进行适当的分配，以此实现实验资源利用效率的最优化。同时，共享机制的建设也有利于消除专业之间的资源抢夺情况，有利于实现实验资源的优化配置。

（二）实验教学方法多元化

1.分子生物学实验，具有实验手段多元化，实验过程精细化的特点，实验中细节决定结果。而通过观看录像、虚拟仿真软件等多媒体形式能够把抽象的理论形象化，使实验的整个过程变得真实、形象；利用多种感观的刺激，使学生获取更多的信息，给学生创造一个真实的学习情境，切实帮助学生获得知识。

2.对实验室无法开设的实验，利用多媒体形式展示或操作软件，拓展学生视野，使学生了解到更多较前沿的、先进的分子生物学实验技术。

3.中心通过与本部（吉林大学）分子生物学精品课程网站进行實验资源共享与交流，使学生可以在手机上与更多高水平的老师交流沟通，从而使学习的手段更加多元化、丰富化，发挥学校本部的资源优势，从而达到资源共享的最优化。

4.实验方法的优化。为了让学生对分子生物学实验能有一个整体的认识，将“重组人白介素-18（rhIL-18）基因工程菌的构建”实验设计成一个连续4天的实验：

（三）实验考核体系的科学化、合理化

建立一个科学、合理的分子生物学实验课考核体系，不仅可以客观全面地评价学生成绩，也可以更好地展示教学效果。实验课的考核及评价体系可以分为4个方面：

1.平时成绩（10分），包括实验课平时表现、讨论问题，课堂上的纪律，实验药品与器材的摆放。

2.实验报告（25分），包括实验的题目、实验的原理、实验的仪器、试剂、详细的实验步骤、实验的注意事项等。通过上述的预习可以使学生对实验的操作过程更加熟练，从而避免实验中出现错误的、不规范的操作。实验报告中要求学生体现出在实验过程中存在的问题，实验结果有否偏差。通过查找文献资料、讨论、分析，对这些问题做出合理解释，并在教师的指导下得出正确的结论。

3.实验操作（35分）。实验操作的题目主要是对实验过程中操作内容的高度总结；提问部分主要从实验设计、实验的过程、鉴定实验结果等设计不同题目。

4.实验理论考核（30分）。试卷类型多元化，如填空题、问答题、论述题等。

四、总结

分子生物学实验课现在已经成为当今高等学校生命科学领域的一门十分重要的实验课程，也是我们认识微观世界与宏观世界的一种方法，分子生物学技术在动物科学领域以及环境科学领域都发挥着重要作用。学生在分子生物学实验中，要掌握相应的实验原理、方法，形成一个完整的体系。

参考文献： 

[1]朱玉贤，李毅，郑晓峰.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2007. 

[2]赵晓刚.中学开展分子生物学实验的探索与思考[J].生物学通报，2006，41（4）：37-38. 

第2篇：分子生物学的前景范文

一、游戏教学法

激发兴趣，可以显著提高学习的效果。然而对分子生物学的学习兴趣并不会与生俱来。需要后天培养。学生在面对一门全新的学科，知识点多，抽象，理论性强，是难以产生有效的学习动机，更不用说学习兴趣了。如果不针对这一问题进行探索破解，那么老师的教学工作就只能是事倍功半，甚至是无功而返。依据高等教育心理学理论，学习动机可分为外部学习动机和内部学习动机，两者对于学生的学习都有强大的驱动力。外部学习动机是指个体由外部因素所引起的动机，例如分数、奖励和惩罚等。其产生的学习驱动力不稳定，不持久，易受外部因素影响；而内部学习动机是指由个体内在的需要所引起的动机，例如求知欲、兴趣和成就满足感等。其产生的学习驱动力比较稳定，持久，不易受外界因素影响。而只有内部学习动机才能真正成为大学生学习的推动力（伍新春，1999）。然而在学生学习一门新课程时内部学习动机一般很难激发，而外部学习动机激发相对比较容易。在这方面我们主要尝试游戏教学法。游戏教学法一般用于中小学校的课堂教学，在高校教学中鲜见报道，而在分子生物学教学中还未见报道。要采用游戏教学法，首先要知道游戏为什么能很快引起人们的兴趣。在这方面每个人认识的角度会不同。在我看来，游戏内容本身并没有什么特别之处，有的甚至很枯燥，内容玩法单一，如俄罗斯方块、贪吃蛇等等。但就是这样的游戏还是引起有些人废寝忘食去投入其中，最大的奥妙在于，它可以让人们在短时间内获得胜利感、成就感和愉悦感，如游戏不断有得分增长，有多种难度等级，你只要通关一级后，就可以玩下一级，得分会不断累积升高。每一级都有一定的难度，而且级数越高，难度越大。而存在的难度恰恰可以有效激发人们挑战的欲望。你可以通过短时间的熟能生巧就可以战胜通关，从而获得胜利感和愉悦感。而且游戏的方式是由易到难，循序渐进，不至于一开始就太难，怎么玩都无法通关，从而产生挫败感，最后失去兴趣。以上这些游戏玩法的思路，这种激发人们兴趣的方法，可以很好地借鉴到分子生物学教学中。依据学习动机理论，游戏教学法首先可以用于激发学生的外部学习动机。方法可以采用游戏中的累积加分制，将课程最终得分按一定比例分解到平时得分中。平时得分可采用类似知识竞赛的形式，每个人都是竞赛的主体，将答案写在纸上上交，老师现场直接打分进行累积并实时公示以刺激学生的学习斗志。该教学方法最大的改革是要突破目前分子生物学教学大纲中所规定的课程内容顺序，知识点要有所讲，有所不讲（如核酸的复性动力学等）。对于二本和三本的高校学生，课程内容不需要大而全，过分追求反而导致学生对课程的印象除了觉得太难以外，脑子里什么都没有留下来。因此有必要按照由易到难对课程内容进行重新梳理和凝练，使学生能在一开始学习专业知识时，就能在较短时间内掌握，并通过加分方式获得胜利感和愉悦感，然后循序渐进地增加难度，不断地激发他们战斗和挑战的欲望，然后又能在以前的基础上，在较短时间内战胜新的更难的考核等级，从而最终达到学通整个课程知识的目的。最大的难点在于为分子生物学教学内容设计不同级别难度的，而且能有效考核学生掌握程度的、能不断刺激学生兴趣和斗志的竞赛知识点。

二、理论结合实践

通过游戏教学法激发了学生外部学习动机，接下来就需要将它转变为内部学习动机，使大学生真正拥有学习的推动力。所谓“师父领进门修行在个人”，个人认为“师傅领进门”的真正内涵是老师利用自己宽广的理论知识和丰富的实践经验，向学生展示学习理论知识的魅力和价值在哪里？让学生真正拥有学习的内部动机，学生真正拥有了学习推动力，学习本身就无需老师再累心了，学生自己就会自觉主动解决，最终可以达到事半功倍的效果。通过外部学习动机的驱动，学生有了一定的基础知识后，就可以开始培养和激活他们的内部学习动机了。研究表明求知欲、兴趣和成就满足感可以引发内部学习动机。那么怎样唤起学生的求知欲和成就满足感呢？研究发现一定的环境和适当的情景能产生兴趣。而人在生活和工作中面临问题或任务，感到自己缺乏相应的知识时，就产生了探究新知识的认识倾向；这种情境多次反复，就会转化为求知欲。因此我们认为给学生一个职场情景模拟可以有效地解决这个问题。比如学生都要毕业，都要面临一个单位面试的问题，因此这个场景模拟可以这样设置：你们到一家跨国生物技术公司应聘，公司给你们布置了一道面试题：如何大幅提高大肠杆菌生产氨基酸的产量，以色氨酸为例，设计具体详细的工作方案。最终依据你们的方案决定你们的去留。这个场景可以模拟在讲解色氨酸操纵子学说之前，也可以在此之后。显然在学习之前模拟这个问题学生是无法回答的，但是你可以告诉他们，答案就在色氨酸操纵子学说这一节的学习中。这种方法的目的是通过这样一个场景的假设，给他们一种感同身受的压力，进而激活他们学习相关知识的积极性和主动性。在学习之后模拟这个问题，一般的学生也是很难回答的。但通过老师的一些提示和启发，学生可以逐渐思考出答案。既巩固和加深理解了之前所学的理论知识，而且还联系了生产实际，拓展了学生解决问题的思路，使学生产生了学习的成就满足感，不再觉得所学知识离他们的工作遥不可及。通过这种方法，使学生带着问题来学习理论知识，可以大大提高学习的动力。当然也可以设置为你作为研究部门的负责人接到一个新的研究任务，你如何解决？依据前人研究成果，在这种情境模拟多次后，就会转化为求知欲和成就满足感，进而引发学生的内部学习动机，达到“师父领进门”的目标。在情景模拟时，学生可以轮流扮演面试官或面试生的角色，或者直接参与情景模拟的设计中。这样带有游戏性质的情景模拟也可以进一步增加学生参与的积极性，切实获得一些实际的面试体验或面试官心理，为将来的工作面试打下一定的基础。职场情景模拟法将会有效地提高学生学习的兴趣，然而对于老师就提出了更高的要求。分子生物学是一门实践性非常强的学科，没有丰富的科研实践和较宽的知识面，是难以真正掌握的，自己没有掌握又怎么能教会学生。所以教师除了要深入掌握分子生物学理论知识外，还要有丰富的生产实践和科研经验，这样设计出来的情景才更加具体和逼真。

三、结语

第3篇：分子生物学的前景范文

关键词：DNA计算 DNA算法设计 DNA计算机

DNA calculates and applies

Ye SongYe Zi

Abstract:On international,the DNA computer research continues “the hot spot”.Similarly has the widespread application in other aspects.Future mainly in tripartite to development and breakthrough.One is the DNA computation general purpose language design,can provide the method; Two so-called soft computations,unifies other computation model method,for example and neural network model union.Three with the molecular biology development close union,solves own virtual rating problem.

Keywords:DNA computation DNA algorithm design DNA computer

【中图分类号】R-1 【文献标识码】a 【文章编号】1008-1879(2010)12-0008-01

1 DNA计算产生的背景

1946年，世界上第一台数字电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。从此，电子计算机经历了从电子管（1946－1956）、晶体管（1957－1964）、集成电路（1965－1970）到超大规模集成电路（1971－至今）四个发展阶段。但是，量子理论已经揭示出计算机芯片制造的物理极限尺寸-0.08微米。然而，1994年在美国加利福尼亚大学的Adleman博士利用DNA分子序列计算NP完全问题方法带给发展新型计算机的曙光［1］，美国、加拿大、英国、波兰、德国、以色列等国家的著名研究机构和大学都相继开展了这一领域的研究工作，我国在此方面的研究工作也已经展开，主要研究基地之一，华中科技大学许进教授领导的IDNA计算和分子计算机研究所。进行DNA计算系统的探索和研究，基于DNA芯片的DNA计算研究探索和分子生物计算中的膜计算研究。此外，国内还有东华大学和其他一些研究人员从事这方面的研究，但是大部分的结果都是综述性的。

2 DNA计算的生物学基础

DNA计算的本质是对其分子序列的各种操作完成问题的编码描述与算法设计和实际生物技术模型来完成。因此每一个问题解决，都是小小DNA计算机模型的一次运行［2，4］。具体生物操作包括下列几方面：

2.1 DNA分子序列双链分离与结合复性,经设定温度加热与冷却完成,通常在聚合酶链式反应（PCR）检测中进行。

2.2 DNA序列链的切割与连接；分别由于内、外切酶与连接酶完成。

2.3 DNA序列长度与序列组成测量；聚合酶序列延长与Sanger末端终止方法测序及凝胶电泳技术确定序列长短。

2.4 DNA序列复制与重组标志，由PCR完成及荧光探针标志等。

3 DNA算法的生物模型

任何算法设计最终是依靠生物分子操作的执行并由实际的生物技术与方法完成。不同的操作技术与方法决定其计算的体系模型的不同。因此根据问题选择需要的构造体系是关键。一般生物模型由下列分子计算组件构成［9］：

3.1 描述方式与结构，选择双链或者三链DNA分子序列［10］；

3.2 选择操作表示计算内容模式，如粘贴与剪切方式不同,对于序列切割与分离的酶的选择不同［2］。

3.3 结果识别与分离，分子信标，荧光探针序列的选择［7］。

3.4 结果解或者答案的提取技术组件。其中PCR与凝胶电泳技术是必要的手段。

4 前景

国际上，DNA计算机的研究持续的“热点”［8］。例如2001年11月，以色列的Weizmann研究所的Shapiro研制出由DNA分子和酶分子构成的生物计算机，它实质上是一种半自动化的可编程的有穷自动机。2002年2月，Suyama等研制出一台用于基因表达分析的DNA计算机。同样在其他方面有广泛应用。未来主要在三方向发展与突破。一是DNA计算的通用语言设计，能够提供方法性［4，11］；二所谓软计算，结合其他计算模型方法，例如与神经网络模型的结合［12，13］。三与分子生物学发展密切结合，解决自身实际能力问题［5，12］，例如DNA算法的实际准确性与误差的限制，以及对生物学的反馈应用。

参考文献

［1］ Adleman L. Molecular Computation of Solution to Combinatorial problems. Science. 1994,66 (11):1021-1024

［2］ 许进，王淑栋，潘强林（译）.DNA计算［M］,北京,清华大学出版社

［3］ 2004. 殷志祥，图与组合优化中的DNA计算. 科学出版社,2004

［4］ 王翼飞.计算分子生物学［M］.北京,化学工业出版社,2004

［5］ 孟大志，曹海萍. DNA计算与生物数学. 生物物理学报. 2002，18（2）：163－174

［6］ 李源,方辰,欧阳颀. 最大集团问题的DNA计算机进化算法. 科学通报,2004,49（5）：439-443

［7］ 张永有,程金平,朱艳冰. 分子信标及其应用研究进展,生命的化学,2002,2

［8］ Suyama A. et al. DNA Chips- Intergrated Chemical Circuits for DNA Diagnosis and DNA computers. Proc. 3rd International Micromachine Symp,1997:7-12

［9］ Head T,Kaolan P. D,Bladergroen R. R,et al. Computing with DNA by operating on plasmids. Biosystem,2000,57:87-93

［10］ 杨静，殷志强.基于抗原中介三链DNA结构的0-1整数规划.计算机工程与应用,2008,44(2):76-79

［11］ 黄育潜.DNA计算的基本代数原理(一)计算机学报,2008,3311(3):353-371

第4篇：分子生物学的前景范文

基础医学专业主要课程 人体解剖学、组织学与胚胎学、正常人体形态学实验、细胞生物学、分子生物学、生物化学、医学遗传学、医学生物学实验、医学微生物学、医学免疫学、病原生物学与免疫学实验、生理学、病理生理学、药理学、基础医学机能学实验、神经生物学、细胞与分子免疫学、分子遗传学、分子病理学、内科学、外科学、妇产科学、儿科学、医学统计学、预防医学;普通心理学、医学伦理学;基本原理、思想道德修养、法律基础;英语、高等数学、医用物理学、化学等。

基础医学专业就业前景 不得不说，基础医学专业的就业面是非常广的，而且薪资待遇也是比较丰厚。但也要求本专业毕业生具有较全面的综合素质、较强的创新精神、较好的学习能力以及外语和计算机应用能力。学生毕业后可以在高等医学院校和医学科研机构等部门从事基础医学各学科的教学、科学研究及基础与临床相结合的医学实验研究工作。如此看来，基础医学专业的就业前景还是很广阔的。

基础医学专业培养能力 1.掌握基础医学的基本理论、基本知识;

2.掌握医学实验的分析、设计方法和操作技术;

3.具有基础医学科学研究的基本能力;

4.熟悉基础医学教学工作的基本原理和方法;

5.熟悉临床医学基本知识并了解临床医学的新进展和新成就;

6.掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。

第5篇：分子生物学的前景范文

关键词：DNA计算；计算模型；DNA计算发展前景

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)04-0920-02

Analysis DNA Computing and its Development

XIAO Zhen-nan1, JIANG Han-yang1,2,WANG Xiang-wen1

(1.Department of Computer Science and Technology, Hunan Technological and Economic Vocational College, Hengyang 421001, China;2. Department of Computer Science, Hengyang Normal University, Hengyang 421000, China)

Abstract: In recent years, based on the biochemical reaction mechanism of DNA computing model by many different scientific disciplines within the field of scholarly concern. DNA computing has become the forefront of international scientific research within the field of a new hot spot. This paper discusses the principle of DNA computing, DNA computing summarized the characteristics, DNA computing model, and pointed out the study of DNA computing problems, and finally to the development of DNA computing prospect.

Key words: DNA computing; computing model; prospects of DNA computing

DNA计算利用DNA特殊的双螺旋结构和碱基互补配对的原则对问题进行编码，把要运算的对象映射成DNA分子链，在生物酶的作用下，生成问题的可能解即初始数据。然后按照一定的规则将原始问题的数据运算并行地映射成DNA分子链的可控的生化过程。最后利用现代生物技术等手段获得运算结果。

1994年,Aldeman博士介绍了用DNA来解决复杂的数学问题想法。Aldeman是美国南加州大学的一名计算机科学家，在阅读James Watson写的《分子生物学的基因》得出了结论：DNA是有潜力的计算。Aldeman博士在实验室采用现代分子生物技术，在试管中利用DNA分子解决了具有7个顶点的有向Hamihon回路问题(Hamilton pathproblem。HPP)，该研究开创了用DNA分子解决经典困难计算问题的先河。它的新颖性不在于算法。也不在于速度，而在于采用了迄今为止还没有作为计算机硬件的生物工业技术来实现，并且开发了DNA潜在的并行性。随着传统电子计算机的制造工艺濒I临极限，DNA计算成为了传统硅介质计算机的最有利挑战者。这一研究成果引起了世界范围内各个科学研究领域科学家的广泛关注，继而开辟了一个崭新的研究领域--DNA计算。

目前，国内北京大学、上海交通大学、西安交通大学系统工程研究所和华中科技大学分子生物计算机研究所等高校、科研单位和计算机专家在DNA计算科学研究领域取得了很好的研究成果。其中上海交通大学Bio―X生命科学研究中心和中科院上海生命科学院营养科学研究所于试管中完成了DNA计算机的雏形研制。在实验上把自动机与表面DNA计算结合到了一起，这在中国还是首次。

1 DNA计算原理

DNA计算的原理来自分子生物学的研究成果。DNA链的巨大并行性和Watson―Crick的互补结构使这样的计算对解决一些问题。特别是一些传统电子计算机还无法解决的问题，有了良好并且广阔的发展前景。DNA计算原理图如图1所示。

DNA的来源广阔．生物乃至人的体内就拥有大量的DNA链。DNA是由聚合链组成．通常这样的链称为DNA链，DNA链由核苷酸构成，核苷酸由4个不同的碱基：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。而根据Watson―Crick互补双链结构．这样的碱基配对相互吸引：A与T连接。G与C连接。正如电子计算机由0和1的编码来编写和表示信息一样，由字母表Σ={A、T、G、Cl组成的DNA单链可以看做是编写和表示信息的方法．而基于DNA链的一些生物操作(PCR操作、亲和层析、超声波降解、磁珠分离、凝胶电泳等)可以认为对这个字母表的计算方式。这种计算，不仅是一种物理性质的符号变换，也是一种化学性质的变换，这种计算方式是前所未有的，是划时代的。

2 DNA计算模型

DNA计算模型的研究已经引起了数学、计算机科学、生命科学等领域研究者的广泛关注。DNA计算研究的最终目的是构造出具有巨大并行性的DNA计算机。在目前所获得的DNA计算模型中，最能引起学者们兴趣与关注的模型有如下几种：粘贴模型、剪接系统模型、表面与芯片DNA计算模型、布尔电路模拟等。国内开始DNA计算的研究始于1996年。到目前为止，我国关于DNA计算的研究已经取得许多可喜的研究成果。如最小顶点覆盖问题的Sticker模型，布尔电路模拟，DNA计算与遗传算法，神经网络算法的结合，DNA计算中的编码等。

目前，DNA计算模型主要分为基于DNA分子结构特征的DNA计算模型和基于生物操作与实现的计算模型。

2.1 基于DNA分子结构特征的DNA计算模型

1) 基于DNA分子结构特征

粘贴模型是由Roweis等人于1996年提出来的。它是一种基于分子操作和随机访问内存的一种DNA计算模型，是一种通用计算机系统。粘贴模型采用单链和双链的混合形式进行编码，将一条长链划分为若干段。其中有些是单链，有些是双链，单双链随机分布。若用单链表示数据0，用双链表示数据1，则一条这祥的一个长链可用来表示二进制数据。由于单链和双链根据不同的生物操作可发生变化，因而DNA链相当于一个随机数据存储器。粘贴模型的优点是在运算过程中不需要DNA链的延伸，也不需要酶的作用，并且DNA链可重复使用。

2) 基于DNA分子结构特征的其它计算模型

除了粘贴模型外，目前研究比较热的还有剪切系统模型、插入―删除系统模型、发夹DNA计算模型、质粒DNA计算模型等。

2.2 基于生物操作与实现的DNA计算模型

基于生物操作与实现的DNA计算模型主要包括试管型、表面型两种。

3 DNA计算的优点

1) 运算速度快

普通的计算机的运算速度为106次/秒，目前最快的超级计算机的计算速度为1012次/秒，而对于分子计算机，如果是两个DNA的连接视为一次操作，又假定4*1014个边DN断有一半发生了连接反应，则分子计算机的运算速度为1014次/秒。

2) 低能耗

生化反应所需要的能量消耗很小, 完成同样的运算DNA计算所消耗的能量是大型机的十亿分之一。

3) 存储容量高

DNA存储信息的密度是1bit/nm3，而当前录像带的信息存储密度仅为1bit/1212nm3。

4) 可以真正实现并行工作

传统电子计算机主要是串行工作，而分子计算机可视为多CPU的并行工作，可以实现现有计算机无法真正实现的模糊推理和神经网络运算功能。对于分子计算机，一个DNA分子相当于一个CPU，在1molDNA溶液中就含有1023个分子，则可以实现1023量级的并行计算。

5) DNA计算存在的问题

随着生物技术的不断发展，DNA计算将会被用来解决更多的实际问题，特别对一些复杂巨系统中的问题。它将会给数学、计算机科学、生物学、化学和工程等学科带来飞速的发展。但DNA计算本身也存在一些问题网：

1) 没有统一的操作

由于其本身的生物技术的多样性，基于DNA计算的基本操作并没有统一。通常在不同的解决方案里会提出同样的操作名称，但其对应的生物操作并不相同。对于研究者来讲。在查阅相关资料时．不得不把更多的精力放在分子生物学操作上，这对于用DNA计算解决问题是不利的。特别是随着问题规模的增大，所需要的DNA分子数目和各种酶的数量会呈指数增长，而生物操作错误和统计误差的概率会被放大。

2) 自动化程度不高

在DNA计算中人的参与还是比较多的，随着DNA计算研究的发展，现在已经出现了一些半自动的DNA计算机，但还是无法离开人类的参与，从某些角度上来讲，也大大制约了DNA计算的发展。

3) 缺乏良好的人机对话界面

DNA计算机要想真正地取代传统电子计算机，就目前而言，在人机对话界面上还有待改进，无法便利地输入问题和获得解，在这些方面还是无法离开传统计算机。

4 DNA计算的发展前景

目前，关于DNA计算和DNA计算机的研究发展速度十分惊人。无论在理论研究上，还是实验方式的研究上都有很大的进展旧。基于固体表面的DNA计算可不在溶液中进行。这项成果大大降低了DNA计算的出错率。粘贴计算模型的出现使得在运算过程中不需要DNA链的延伸，也不需要酶的作用。并且DNA链可重复使用，对DNA链的增长起到了控制作用。

DNA计算应用广泛。利用DNA计算可以解决某些NP完全问题；实现数据加密、解密；进行智能控制；解决生物化学、组合化学、医学等领域问题；实现Boolean电路和数据流逻辑运算等。

DNA计算是跨学科的研究热点。涉及到DNA计算的学科有生物学、化学、数学和计算机科学等。

DNA计算研究方向广泛，涉及到DNA计算的的主要研究方向有DNA nanotechnology、表面实验、算法设计和计算模型等。

5 小结

综上所述，DNA计算的发展前景是非常广阔的，随着生物技术的发展，特别是越来越多的研究者的参与，DNA计算的研究将会出现一个崭新的局面。很多制约现在DNA计算的问题慢慢会得到解决。虽然在很多方面，DNA计算还存在问题，但在特定的领域和复杂问题上，它已显现出巨大的潜力。这一新领域的发展和研究值得关注和重视。

参考文献：

[1] 高琳,许进,张军英.DNA计算的研究进展与展望[J].电子学报,2001,29(7).

[2] 许进,谭钢军,范月科,等.DNA计算机原理、进展及难点(1V):论DNA计算机模型[J].计算机学报,2007(6).

[3] 王庆虎,郑虹.一种新的求解最小生成树问题的DNA算法[J].电脑知识与技术,2009(1).

[4] 郑卉.DNA计算原理研究及展望[J].重庆电子工程职业学院学报,2009,18(2).

第6篇：分子生物学的前景范文

【摘要】 在文献检索的基础上，对近10年来在中药作用机理中主要应用的分子生物学技术——核酸分子杂交技术、反转录-聚合酶链式反应技术、差异显示PCR技术和DNA阵列技术的基本原理、应用实例、优势与不足做了概述，并对未来的中药机理研究技术、方向和前景做了展望。

【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(Northern blot)，点杂交（dot blot）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Northern blot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Northern blot观察它对人类神经母细胞瘤细胞系列淀粉样前体蛋白(βamyloid precursor protein ，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dot blot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0.01～1.00　ng/mL 浓度内可使IL6 mRNA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(Nitric oxide synthase， 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NOS mRNA 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Northern blot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NOS mRNA表达水平，后者的精制血府胶囊组，ET1和内皮素转换酶（endothelinconverting enzyme，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。

Northern blot 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。dot blot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（reverse transcription polymerase chain reaction，RTPCR）技术、差异显示PCR （differential display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。

2 RT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dot blot或Northern blot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， KIM S J 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（tumor necrosis factor alpha ，TNFα），IL6和环氧酶2 mRNA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 trophic hormone，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ACTH mRNA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（hemoglobin F），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（Stem cell factor，SCF）及人红细胞生成素受体（erythropoietin receptor，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EPOR mBNA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macrophage colony stimutaing factor，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(estrogen receptor，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ER mRNA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。

转贴于

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Northern blot。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。

3 DD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。

4 DNA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2 048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7篇：分子生物学的前景范文

【关键词】靶向治疗;同病异治;分子生物学;机理

【中图分类号】R273【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2010)18-017-3

在个体化成为时尚的今天,有一种概念需要引起大家的注意:即癌症的无效治疗。在手术方面存在无效“开关”,在化放疗方面也存在无效放疗和无效化疗,在分子靶向治疗方面也同样存在无效治疗的问题。

进入21世纪,以细胞病理学为基础的医学模式逐渐向分子医学模式转变。肿瘤的基础和临床研究也在这一背景下不断发展。主要表现在以下几个方面:第一,临床医生按患癌分子分型对患者采取不同的治疗策略。第二,根据药物基因组学的研究成果实现个体化用药,如根据患者的分子遗传学特征、筛选易感基因以控制易感人群。第三,应用标志物开展的筛查和早期诊断,目前的趋势是研究蛋白质芯片以检查患者的血样。各种癌基因表达谱的研究已检出众多癌相关基因,对不同个体、组织、细胞周期、发育分化阶段、病变、刺激等条件的细胞内mRNA进行检测,综合分析和判断,将某个或几个基因与疾病联系起来。另外,蛋白质组学技术的进步也为癌症筛查提供了有效地工具。蛋白质组学技术可高通量地筛选肿瘤不同发展阶段基因表达的蛋白质,发现大量有诊断价值的标志物,这有望提高筛查的特异性和敏感性。第四,更多有效的分子靶向药物将被研发、上市。临床医师可有针对性地选择这些靶向药物,应用于有效人群。如检测KRAS基因是否突变,可选择恰当的患者使用TKI药物。第五,应用药物基因组学、代谢组学结果预测药物治疗的敏感性和患者的预后。我们应该相信,这一领域的研究对临床医生选择最佳治疗方案、提高药物治疗的有效率、避免严重毒性反应具有重要意义,也将开辟个体化治疗的新纪元。

中医认为,一病有数证,同一病证,可因人、因时、因地的不同,或因正邪消长、病情发展、病机变化、证型各异,治疗时就应根据不同的情况,采取不同的治法。这就叫“同病异治”。有关同病异治这一治疗原则早就存在于中医理论体系之中。《素问・病能论》中论及“有病颈痈者,或石治之,或针灸治之,而皆已,其真安在?岐伯曰:此同名异等者也。夫痈气之息者,宜以针开除去之;夫气盛血聚者,宜石而泻之。此所谓同病异治也”。此处即说明同为一种病,因其病所处阶段不同,病机不同,而用不同药物施治,这就是同病异治之理。中医认为在疾病发生发展过程中,同时存在基本病机变化和相关病机变化的内容,即体内物质异常运动必然处于不断的发展变化之中。对于患同一疾病的不同患者,它们虽然有相同的基本病机变化,但相关病机变化却是多样的,不尽相同的,这是由广泛病理量变的不均衡性、多样性决定的,是个人禀赋体质与后天所受多种因素(情志、六、病理实邪、饮食、劳逸、地理、气候)长期缓慢影响的结果。在相关病机变化多样性的影响下,疾病的具体病机变化内容就会有所不同,这样对不同患者或者疾病的不同阶段,针对具体病机变化的不同内容,相应的治疗就是同病异治,“同病异治”现象反映出相关病机变化的多样性对具体病机变化、具体病情有重大影响。例如:肺癌在治疗前可分为:阴虚毒热型,气阴两虚型,痰热壅肺型,气血瘀滞型,脾虚痰湿型,水饮内停型;手术后分为:肺气虚型,肾不纳气型;放疗后分为:肺燥阴虚型,痰热壅肺型,热毒伤肺型,气阴两虚型;化疗后分为:脾胃受损型,肺脾气虚型,气血两虚型,肺肾两虚型。中医的“同病异治”具有普遍性,还由于中医对疾病的认识和诊断治疗的方法是整体诊察,司外揣内、见微知著等方法,是宏观观察,总体判断,具有模糊性。然而肿瘤靶向治疗的实践研究,进一步表明中医这一治疗理念的科学性。

现代医学随着分子病理学的研究进展,人们越来越多的意识到肿瘤的异质性。例如:非小细胞肺癌(NSCLC),对于不同组织学或不同分子生物学特点的NSCLC的治疗研究也逐渐增多。Scagliotti在2007年第12届世界肺癌大会上报道了迄今为止最大样本量的Ⅲ期随机对照试验,在1725例晚期NSCLC中比较培美曲塞/顺铂和吉西他滨/顺铂的疗效,两组总体生存均为10.3个月,作为非劣效研究培美曲塞/顺铂不差于吉西他滨/顺铂;但此试验的一个重要点是该试验是第一个预设不同组织学类型分析的Ⅲ期研究;在总体疗效一致的情况下,在非鳞癌中的生存分别为12.6月和10.9月,有统计学差异;而在鳞癌中吉西他滨/顺铂好于培美曲塞/顺铂,中位生存分别为10.8月和9.4月。这也证实了不同组织学类型的NSCLC对不同药物疗效上的差异。这种差异应该是来自两个方面:一是肿瘤分子生物学特点的差异,二是不同药物的作用点的差异。基础研究显示这种疗效差异和肿瘤组织的胸苷酸合成酶(TS)的表达有关,TS表达低则培美曲塞疗效好,反之则相反。而非鳞癌的TS表达远低于鳞癌的表达。作为NSCLC,同一基因的表达差异有时也决定了药物的疗效差异,在这方面研究最多的是DNA修复交叉互补基因1(ERCC1)和核苷酸还原酶调节因子1(RRM1)。基础研究显示ERCC1的表达水平常与铂类疗效呈负相关,而RRM1的表达水平则于吉西他滨疗效负相关。Simon发表的随机Ⅱ期试验结果证实了根据相关基因的不同表达选择性用药的合理性,在该研究中,根据ERCC1和RRM1表达选择用药的客观有效率,中位生存及1年生存率分别为13.3月和44%,明显好于非选择人群的研究。随后Ccbo报道了第一个依据ERCC1mRNA表达水平的前瞻性Ⅲ期随机对照试验,在包括了444例晚期NSCLC的患者随机入组,对照组使用多西他赛/顺铂标准方案,试验组根据ERCC1的水平来选择用药。ERCC1低表达者选用方案同对照组;而ERCC1高表达组选用多西他赛/吉西他滨。主要终点为客观有效率;结果试验组有效率为50.7%明显好于对照组39.3%,这在某种程度上也说明了这种选择的合理性。再例如:EGFR突变型NSCLC具有不同的生物学行为,对EGFR-TKI尤其敏感。NEJGS002研究比较了EGFR突变患者使用吉非替尼与使用紫杉醇+卡铂标准方案的疗效,其主要终点为PFS。结果显示,标准化疗方案与吉非替尼治疗的PFS差异显著,分别为166天和317天。在EGFR突变患者中,吉非替尼治疗患者获得的缓解率在70%以上,与既往报道的结果相符,而紫杉醇+卡铂标准方案的缓解率仅为30%左右。由上察知,现代医学根据基因突变、受体和关键的酶的差异,进行个体化的“同病异治”与中医不谋而合。

当然,由于中医理论和西医理论所基于的认识角度不同,所以病因、病位、病症、病性乃至病名等概念在中西两套理论中所赋予的含义有很大不同,但又互为联系。如病因,中医主要分为外感(如六、疠气等)、内伤(如七情、劳倦、痰瘀、虫等);西医通常分为外来致病因素(机械、物理、化学、生物等),缺乏机体所必须的物质或条件(营养、内分泌等),机体本身反应性的改变(过敏等)。病位,中医除了“五脏六腑”的概念外,还有气、血、三焦、命门、六经、营卫、阴阳等独特概念。病症,包括患者自我不适之描述及医生检查之体征,如仅“发热”一症,西医仅以体温表为度,中医即有高热、低热、潮热、烦热、晡热等不同。体症方面,中医多通过望、闻、问、切手段而获得,西医多借助于一系列的现代化检查、实验设备而获得。病性,中医根据分析疾病阴阳、表里、寒热、虚实以及气血津液代谢失常等不同变化概括归纳为某种证型,而西医多概述疾病过程中机体产生的形态结构、功能、生物化学等方面的变化。中医辨证理论的独特性,就是取决于构成中医病证的基本要素具有一定的独特性。

但是,无论是中医“证(或病)”的概念,还是西医“病”的概念,都是由病因、病位、病症、病性、病名等几个基本要素、基本环节构成,按照一般规律,由于某种致病因素发作于人体某些部位,表现出相应的症状与体征,医生根据所收集的有关临床资料,借助各种有效的方法手段,辨别疾病和性质(中医多归纳为证型,西医多归纳为病状描述),最后冠以疾病名称(下诊断)。因此,中医的辨证(病)过程与西医的诊病过程,其实质是统一的,都是认识疾病的过程,都必须从最基本的辨症状(表现)入手,辨别疾病的病理变化过程。“同病异治”的方法正确处理了因、位、症、性等之间辨证关系,它不仅是中医治疗的一个根本法则,同样也充分体现在西医的治疗过程中,因此,“同病异治”可以作为中西医结合的一个桥梁而深入研究。

近年来,中药在肿瘤治疗中的多靶点效应正在得到广泛的认可。中医药对肿瘤的影响也从最初的免疫功能调节研究,发展到了今天的抗肿瘤血管生成,诱导细胞凋亡,抑制端粒酶活性等研究。随着分子生物学理论不断深入研究,中医药实验研究的蓬勃开展,也使我们对中药在抑制肿瘤生长,防止肿瘤转移的分子机制有了初步的认识。如:1.抑制肿瘤血管生成:人参皂苷Rg3是人参根浸出液中的一种有效活性成分,具有抗肿瘤转移作用。何芳等采用人肝癌Bel-7402细胞株,种植24只雄性裸鼠皮下,随机均分成4组:联合用药组,Rg3组,三氧化二砷组及对照组。该实验应用免疫组化法发现Rg3组肿瘤内微血管密度(MVD)的表达明显低于对照组(P

随着研究的不断深入,恶性肿瘤的治疗已由最初的细胞毒性药物过渡到分子靶向调节治疗。靶向治疗的迅速发展已经改变了恶性肿瘤传统的治疗模式,并展示出良好的发展前景。然而,由于目前研究开发的靶向治疗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的调节过程,单一的阻断一个受体或一条信号通路来治疗恶性肿瘤是不客观的。因此,如何进行多靶点联合阻断是分子靶向治疗发展的新方向。中医药在治疗肿瘤上有其特殊优势。单味中药和中药复方具有多种有效成分,奠定了中药多靶点、多环节、多部位效应的物质基础,而中药的多性味、多归经和中药分子的多样性则显示了传统中药多靶点效应的固有特性。因此,在中医“同病异治、异病同治”理论指导下,结合分子生物学现代技术,深入研究恶性肿瘤中医药多靶点联合治疗的机制,将有希望成为肿瘤治疗和抗复发、转移的重要手段。

然而,中医药抗肿瘤由于中药成分复杂,对其多靶点追踪还是一个难题。多味中药的不同组合及一味药在多个方剂中抗肿瘤作用机制尚未能阐明。相比西药的靶向抗肿瘤研究,在中药多靶点治疗肿瘤方面亦有诸多问题困扰着我们,如为什么单纯中药抑制肿瘤生长疗效欠理想,针对同一靶点治疗肿瘤,中药的作用效力如何提高,如何多层面、多学科相结合将中药复方抗肿瘤机制研究推向一个新的水平等。解决了以上问题,将可能在中药抗肿瘤研究方面取得质的飞跃。靶向治疗与同病异治的联系将更加密切。

参考文献

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426-427.

第8篇：分子生物学的前景范文

关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展

自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。

1数量遗传学与动物育种

数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的[1-2]。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。

1.1遗传参数估计

从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法;到了20世纪50年代，C R Henderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。

1.2育种值估计

畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(A)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(I)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。

2分子数量遗传学与动物育种

分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴[3-6]。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。

2.1对QTL作出遗传标记

目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的DNA多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。

2.2QTL的分离和克隆

分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QTL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QTL，就可以对这个QTL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数1.0~1.5头。

3动物育种方法前景

动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状DNA的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。

4参考文献

[1] 俞英，张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传，2003，25(5):607-610.

[2] 李善如.遗传标记及其在动物育种中的应用[J].国外畜牧科技，1997(1):29-33.

[3] 吴常信.分子数量遗传学与动物育种[J].遗传，1997(S1):1-3.

[4] 李宁，吴常信.动物分子育种:一门发展中的新型学科[J].农业生物技术学报，1997，5(2):142-147.

[5] 陈宏.现代生物技术与动物育种[J].黄牛杂志，2000，26(4):1-5.

[6] 盛志廉，陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社，1999.

第9篇：分子生物学的前景范文

壳聚糖具有较为特殊的物理特性，例如黏滞性、黏弹性、亲水性、分子表面带有负电荷以及假性可塑性等，并且具有较为稳定的化学性质，与人体角膜房水的渗透压相同，其光学性能较好，对视力无任何影响。目前，临床主要应用壳聚糖作为眼用药物缓释剂、人工泪液、医用黏弹剂等，还可用于抑制瘢痕组织形成药物等。其具有较好的成膜性以及亲水性，属于天然的碱性多糖，在酸性介质中能够膨胀并形成胶体黏稠物质，可有效阻止药物的溶解及扩散，有效延缓释溶，因而可用作药物增效剂以及药物缓释载体[4]。因壳聚糖具有特异性的流变学性质，无免疫原性、无致热源、无炎性反应、无菌无毒且化学性质较为稳定等，可作为黏弹剂，可有效维持前房深度所具有的稳定性，从而为手术操作提供充足的空间，避免造成角膜内皮发生机械性的损伤。此外，壳聚糖可选择性地抑制纤维细胞的生长和增生，并且具有较好的高黏弹性，可抗粘连，同时便于营养物质的通过，从而滋润组织，抑制瘢痕组织的形成。大量动物实验研究证实其具有良好的角膜耐受性、组织相容性，对于眼部组织不会造成损伤、缺氧等，且无毒性，因此是一种安全可靠的机体用材料，用于眼科临床具有广阔的前景。

2透明质酸钠在眼科临床中的应用

透明质酸钠是机体滑液以及结缔组织的重要组成成分，是具有较高的黏度以及较好的生物相容性，无致癌性、致畸性以及毒性，能够有效抑制炎症反应，并防治粘连及肉芽组织的形成，可作为较好的植入材料。其是医学领域较早应用的生物高分子材料，近年来，其医学研究得到了较大的进步，将其制作成为不同剂型的药剂而广泛应用于骨科、耳科、眼科以及普外科等，且取得了较好的效果。透明质酸在经过改性以后，能够以凝胶、流体、固体等多种物理形式被利用，且其流变性能将大大增加，在体内滞流的时间具有可控性。透明质酸以及其衍生物具有较好的生物相容性以及特异性的物理性能，使其在临床中得到了广泛的应用。郝念[4]等人通过动物实验研究表明，经3个月生长后，交联透明质酸材料与兔角膜基质的愈合情况良好，且术后未发生角膜炎症反应以及新生血管等，病理检查恢复良好，提示透明质酸材料用于眼科疾病治疗具有较好的生物安全性以及组织相容性，是一种非常理想的眼科治疗植入材料。近年来，临床新研制出了两种透明质酸的衍生物，一种是由透明酸苯酯形成的无纺布材料，其应用于重建软骨组织工程可作为培养鼻中隔软骨细胞的骨架材料；另一种是可用于青光眼开角型非穿透性手术的植入材料，可发挥辅助治疗的作用，可有效促进房水的排出[5]。

3明胶在眼科临床中的应用

明胶是一种水溶性蛋白质，主要分离自动物表皮组织或者结缔组织的胶原部分。其能够与戊二醛相交联，并形成水凝胶，可作为致孔剂，将其经冷冻和干燥以后能够形成多孔明胶支架。利用这种性质，可根据组织修复的要求以明胶设计理想的组织工程材料[5]。明胶最早是制作成为明胶溶液以后进行压缩成形，并经自然干燥后采用戊二醛进行固定，最后经培养液冲洗以后可制作成为透明薄膜，主要用于角膜内皮细胞的接种。但由于这种膜比较薄，且其稳定性比较差，对于移植手术而言不适用。近年来，有研究者以明胶为载体，采用体外培养获得的人角膜内皮细胞进行移植接种，可获得较好的贴合效果。但因其直接将复合物植入前房中，并利用明胶的吸水性，待明胶载体吸水以后发生膨胀将而使移植角膜内皮与术处角膜内侧相贴合，具有一定的潜在风险，例如可能引发继发性的青光眼或者并发性的白内障等，但这仍为临床利用明胶构建组织工程角膜基质提供了参考[6]。

4再生丝素膜在眼科临床中的应用

目前眼科疾病治疗中面临的重要问题之一为缺乏角膜移植工体，而人角膜的应用存在一定的局限性。近年来，随着分子生物学、细胞生物学、生物材料以及临床医学的快速发展，临床构建组织工程角膜获得了许多的新思路。丝素蛋白是家蚕蚕丝的重要组成成分，属于一种天然高分子聚合物，其作为临床手术缝线已经有100多年的应用历史。由于丝素蛋白具有良好的生物相容性以及特异理化性质，且其免疫原性较低，目前已经作为一种新型生物材料在临床中受到了广泛的关注。利用改进及表面修饰等多种技术，可有效控制其分子结构及形态，从而拓展了丝素蛋白在组织工程以及生物材料等领域的应用范围[7]。相关临实验研究证实，采用丝素蛋白作为原材料合成的膜状材料生物相容性较好，且无免疫原性以及毒性，能够在体内降解，非常适合细胞的生长，这为构建组织工程角膜支架提供了新思路。

5小结及展望