分子生物學(xué)概述范文

時(shí)間:2024-02-01 18:10:07

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分子生物學(xué)概述

篇1

受限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平及人類的認(rèn)知水平,分子生物學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的時(shí)代。1859年達(dá)爾文出版《物種起源》,提出了舉世聞名的“自然選擇”學(xué)說,成為了生物學(xué)發(fā)展的里程碑。但生物為什么能將性狀遺傳給下一代,如俗語說的“龍生龍、鳳生鳳、老鼠生來會(huì)打洞”,并沒有得到闡明。隨后,奧地利修道士孟德爾在觀察了2.1萬株不同性狀的豌豆后,提出了遺傳法則,瑞士生物學(xué)家弗雷德里?!っ仔獱栍?869年分離出了核酸,在其他科學(xué)家的努力下逐漸發(fā)現(xiàn)了染色體及其成對現(xiàn)象、觀察到了細(xì)胞分裂過程中染色體的排布方式,并提出染色體攜帶遺傳信息。1911年,遺傳學(xué)家摩爾根提出了基因?qū)W說,闡明了基因在染色體上的分布,提出親本將遺傳信息傳遞給子代的過程中染色體重組形成獨(dú)特新個(gè)體的理論。之后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)傳遞遺傳信息的物質(zhì)為DNA,研究了DNA的化學(xué)成分和基本結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)DNA中四種堿基(鳥嘌呤:G、腺嘌呤:A、胸腺嘧啶:T、胞嘧啶:C)的含量比例是一定的。英國生物物理學(xué)家羅莎琳德·富蘭克林在1951年拍攝到了核酸X射線衍射照片,在此基礎(chǔ)上,1953年,美國科學(xué)家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),該在《Nature》雜志上。1977年,科學(xué)家弗雷德里克·桑格、沃爾特·吉爾伯特等發(fā)明了DNA測序技術(shù),開啟了分子生物學(xué)發(fā)展的新篇章。

二、分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的臨床應(yīng)用

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,對于生物大分子的檢測技術(shù)也在不斷的更新,針對核酸的檢測技術(shù)包括:Southernblot、Northernblot、熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridization,簡稱FISH)技術(shù),定性聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChainReaction,簡稱PCR)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、一代測序技術(shù)及二代測序技術(shù)等;針對蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)包括:Westernblot、酶聯(lián)免疫吸附測定(EnzymeLinkedImmunosorbentAssay,簡稱ELISA)等。而精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)及個(gè)體化治療時(shí)代的到來,使得分子生物學(xué)的很多技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的臨床診斷,如孕婦唐氏篩查(21、18、13-三體綜合征)、病毒感染分型及載量檢測、腫瘤放化療耐性基因檢測、靶向藥物基因檢測、代謝綜合征臨床用藥指導(dǎo)等。現(xiàn)代測序技術(shù)日臻完善,成本逐年降低,2014年6月30號,國家食品藥品監(jiān)督管理總局審查通過了二代測序技術(shù)(測序儀及檢測試劑盒)用于胎兒染色體非整倍體(T21、T18、T13)檢測。2015年6月8日,國家發(fā)展和改革委員會(huì)(簡稱發(fā)改委)了《新興產(chǎn)業(yè)重大工程包》通知,新型健康技術(shù)惠民成為六大工程之一。首先,以遺傳性耳聾和唐氏綜合征等遺傳性疾病基因篩查為重點(diǎn),推進(jìn)基因檢測技術(shù)在遺傳性疾病、腫瘤、心腦血管疾病和感染性疾病等重大疾病防治上的應(yīng)用,促進(jìn)健康惠民[1]。其次,快速推進(jìn)基因檢測技術(shù)在遺傳性疾病大規(guī)模篩查上的應(yīng)用,探索基因檢測技術(shù)在個(gè)人基因組檢測、基因身份證等新領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[1]。分子生物學(xué)技術(shù)成為了臨床醫(yī)學(xué)診斷、用藥的支撐體系,伴隨著個(gè)體化治療理念的逐漸深入,需要大量的相關(guān)檢測技術(shù)人才。但是傳統(tǒng)的分子生物學(xué)教學(xué)并沒有把相關(guān)的理論及技術(shù)體系與醫(yī)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來,造成了人才培養(yǎng)與實(shí)際需求的脫節(jié),一方面生物學(xué)專業(yè)的本科畢業(yè)生面臨著找工作困難的窘境,另一方面醫(yī)學(xué)及相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)需要大量的檢測技術(shù)人員,但普通的生物學(xué)專業(yè)本科生達(dá)不到相關(guān)的要求。隨著畢業(yè)生就業(yè)壓力的增加,很多新生剛?cè)雽W(xué)就面臨著就業(yè)的迷茫,不知道畢業(yè)以后能從事什么樣的工作,甚至很多有轉(zhuǎn)專業(yè)的想法。因此,在進(jìn)行專業(yè)授課時(shí),尤其是分子生物學(xué)的授課時(shí),改變既定的教學(xué)模式,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流就變得尤為重要了。

三、分子生物學(xué)課程講授模式探索

分子生物學(xué)的內(nèi)容抽象復(fù)雜、講解困難,學(xué)生不易理解,所以我們選用了RobertWeaver編著的《MolecularBiology》作為分子生物學(xué)教材,該書語言流暢、內(nèi)容豐富、科學(xué)性強(qiáng),通過實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析得出相應(yīng)的結(jié)論,易于理解;同時(shí)增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式[2]。在我從事分子生物學(xué)教學(xué)時(shí),在開課之前進(jìn)行了問卷調(diào)查,結(jié)果顯示,超過60%的學(xué)生列舉不出分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,更不了解其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。課余時(shí)間跟學(xué)生交流時(shí)發(fā)現(xiàn):很多學(xué)生對這門課沒有清楚的認(rèn)識,只是為了考試而學(xué)習(xí),學(xué)生呈現(xiàn)出的問題是不知道學(xué)完分子生物學(xué)能做什么?將來能從事什么行業(yè)?針對學(xué)生的困惑,我改變了既定的教學(xué)模式,利用第一、二節(jié)課對分子生物學(xué)的技術(shù)體系及發(fā)展趨勢進(jìn)行概述,并且與實(shí)際的應(yīng)用尤其是在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用進(jìn)行了結(jié)合,解讀了相關(guān)的法規(guī)、政策文件,使得學(xué)生對分子生物學(xué)有一個(gè)概括性的認(rèn)識,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在講到相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)時(shí),會(huì)對該技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用或最新前沿動(dòng)態(tài)進(jìn)行延伸,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。對于復(fù)雜的技術(shù)體系或理論體系,采取制作直觀、生動(dòng)的幻燈進(jìn)行講解,易于學(xué)生理解和掌握。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí),課后查閱相關(guān)資料,加深印象;并組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)資料匯總、交流,在課堂上進(jìn)行分組討論,不僅增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且加深了認(rèn)識。通過靈活的、理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方式,學(xué)生對分子生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣十分濃厚,積極性非常高,達(dá)到了預(yù)期的效果。但是在教學(xué)過程中也出現(xiàn)了一些問題,如分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課與理論課的脫節(jié),實(shí)驗(yàn)課提前完成,與理論學(xué)習(xí)沒有同步進(jìn)行,削弱了學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識及理解。在講到相關(guān)技術(shù)原理時(shí),問答過程顯示,大部分同學(xué)并不能把相關(guān)原理與所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)系,沒有起到加深認(rèn)知的作用。建議在以后的教學(xué)過程中,理論講授與實(shí)驗(yàn)操作緊密配合,便于學(xué)生理解。

四、分子生物學(xué)教學(xué)改革的一些建議

結(jié)合分子診斷技術(shù)的臨床應(yīng)用,對分子生物學(xué)的教學(xué)改革提出以下建議:(1)對于復(fù)雜的理論與技術(shù)體系,采用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的方式,易于學(xué)生理解掌握。(2)掌握著名科學(xué)家研究過程中的一些典故,增加教學(xué)的故事性及趣味性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。(3)加強(qiáng)分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。(4)傳遞分子生物學(xué)技術(shù)在臨床應(yīng)用的相關(guān)政策、法規(guī),增加學(xué)生就業(yè)的信心。(5)相關(guān)技術(shù)的理論講解與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合,增加學(xué)生的理解深度。(6)理論聯(lián)系實(shí)際,帶學(xué)生參觀醫(yī)院的檢測平臺及醫(yī)學(xué)檢測機(jī)構(gòu)的平臺,使學(xué)生有更直觀的認(rèn)識。(7)推薦學(xué)生到醫(yī)院及醫(yī)學(xué)檢測機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí),完成畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅完成了畢業(yè)論文,而且使得學(xué)生提早接觸社會(huì),提高適應(yīng)社會(huì)的能力[3]。

五、展望

篇2

關(guān)鍵詞 分子生物學(xué) 婦科 產(chǎn)前診斷 免疫遺傳

中圖分類號:Q7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1 分子生物學(xué)與婦產(chǎn)科的基本情況概述

分子生物學(xué)的興起是上世紀(jì)50年代以后的事情,但是自其興起和發(fā)展以來,發(fā)展的巨大成就十分引人關(guān)注。六十多年來產(chǎn)生了巨大的影響,繁榮的勢頭依然十分強(qiáng)勁。分子生物學(xué)研究要進(jìn)行的問題在于對生命本質(zhì)一致性的分析,學(xué)者們通過分子水平的研究,發(fā)現(xiàn)由最低級、最簡單的單細(xì)胞生物到最復(fù)雜最高等的人的基本組成(這些組成主要由蛋白質(zhì)、核酸、糖等三類物質(zhì)構(gòu)成)的構(gòu)成與遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)(主要包括DNA和RNA)、流向(中心法則)以及含義(遺傳密瑪)乃至能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理都是高度一致的,正是因此,人們才發(fā)現(xiàn)在分子水平層面,生物取得了相對的統(tǒng)一。分子生物學(xué)的這一成就具有極其重要的意義,它使得基因在不同生物個(gè)體、種屬之間的轉(zhuǎn)移成為可能,從而大大的提高了生命科學(xué)各個(gè)分支學(xué)科以及整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展。在21世紀(jì),分子生物學(xué)的發(fā)展將不斷深入和擴(kuò)大,關(guān)于腦的活動(dòng)、生命發(fā)育、疾病免疫等復(fù)雜難題將成為分子生物學(xué)研究的重中之重。

要準(zhǔn)確客觀理解分子生物學(xué)對婦產(chǎn)科的影響,必須對婦產(chǎn)科的基本情況所有了解,在長期的醫(yī)學(xué)研究和發(fā)展實(shí)踐中,婦產(chǎn)科的研究和實(shí)踐內(nèi)容不斷豐富和發(fā)展,如在生命發(fā)育階段,對胎盤、胎兒生理、母體子宮平滑肌的功能調(diào)節(jié)以及分娩發(fā)動(dòng)機(jī)制、早產(chǎn)等問題都有研究。在妊娠期目前對于絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞以及胎兒胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)方面的問題也引起了學(xué)界的高度重視。在歐美國家,分子生物科學(xué)較為發(fā)達(dá),對生物的基因芯片以及微RNA的研究不斷深入,探討了一些生物學(xué)的病理機(jī)制及治療方法,典型的如子癇、慢性高原疾病、肥胖等問題。以世界衛(wèi)生組織(WHO)為代表的一些研究結(jié)構(gòu)對婦科流行病學(xué)、早產(chǎn)病因基因組研究以及基于循證醫(yī)學(xué)早產(chǎn)臨床干預(yù)等問題進(jìn)行了深入研究。

2 分子生物學(xué)在婦產(chǎn)科領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展分析

事實(shí)上,婦產(chǎn)科的發(fā)展歷史較之于分子生物學(xué)要早很多,但是分子生物學(xué)興起之后,對婦產(chǎn)科的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響,有些影響甚至可以說是革命性的。比如在女性的產(chǎn)前診斷中,分子生物學(xué)的興起使得我們對一些具有嚴(yán)重出生缺陷或者遺傳病等問題在宮內(nèi)期即可作出診斷并及時(shí)采取科學(xué)合理的對策措施。分子生物學(xué)產(chǎn)生之前,該領(lǐng)域主要運(yùn)用的是胎兒鏡以及影像技術(shù),但是,近年來,致病基因不斷分離克隆,高危胎兒的基因突變分析不僅重要而且必須,分子生物學(xué)技術(shù)為此提供了可能性,如分子雜交、熒光原位雜交、PCR技術(shù)等分子生物學(xué)技術(shù)在單基因病以及染色體畸變的診斷中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。此外,一些全新的分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù),諸如端粒探針、錨定原位標(biāo)記技術(shù)、基因組雜交等在婦產(chǎn)科的應(yīng)用問題也已經(jīng)被提上議事日程。筆者通過以上的分子生物學(xué)在產(chǎn)前診斷的應(yīng)用問題的論述,已經(jīng)很明顯的說了分子生物學(xué)對提高植入前遺傳診斷或用孕婦血中胎兒細(xì)胞診斷問題具有十分重要的作用。

當(dāng)前,應(yīng)用到婦產(chǎn)科的分子生物學(xué)技術(shù)是多種多樣,紛繁復(fù)雜的,如索森印跡雜交(Southern blot hybridization)、聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction)、熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization)、單鏈構(gòu)象多態(tài)性(single strand conformation polymor-phism)、異源雙鏈分析(heteroduplex analysis)、DNA序列分析、蛋白截短測試(protein truncation test)等等,不一而足。這些技術(shù)在婦產(chǎn)科的很多具體方面得到了應(yīng)用與發(fā)展,如在遺傳方面的研究,當(dāng)前,我們已知一些遺傳性腫瘤(視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、Wilm氏瘤)的突變基因是按孟德爾方式遺傳的。當(dāng)然也有一些基因與腫瘤的易感性有關(guān),但是其遺傳方式都是孟德爾方式,分子生物學(xué)技術(shù)可以對這些基因可以進(jìn)行產(chǎn)前檢查。又如多聚合酶鏈反應(yīng)這一分子生物學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,對于一些婦產(chǎn)方面的疾病,比如Duchenne's肌營養(yǎng)不良癥、囊性纖維化癥、苯丙酮尿癥、脆性X染色體綜合征等進(jìn)行診斷和治療已經(jīng)成為可能。再如,分子生物學(xué)在母嬰感染傳播方面的應(yīng)用,超微量的DNA擴(kuò)增技術(shù)具備敏感性、特異性以及簡便性的優(yōu)點(diǎn)在母嬰感染傳播方面的應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯。分子生物學(xué)的應(yīng)用使得對于母嬰傳播方面存在可能的人類免疫缺陷病毒(HIV)、巨細(xì)胞病毒(CMV)、風(fēng)疹病毒等進(jìn)行一些提前的檢測與預(yù)防成為可能。值得一提的是利用PCR技術(shù)還可以根據(jù)不同引物的特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)后。近年來,丙型肝炎病毒(HCV)的母嬰傳播已成為一個(gè)研究熱點(diǎn),PCR技術(shù)在這一領(lǐng)域也取得了諸多成就。此外,在婦科腫瘤基因研究方面,目前學(xué)界對腫瘤發(fā)生和發(fā)展的認(rèn)識進(jìn)入了分子水平。在分析腫瘤細(xì)胞中復(fù)雜的染色體異常組成以及對癌基因的定位及其抑制方面都有貢獻(xiàn)。當(dāng)前免疫遺傳研究熱點(diǎn)是人類白細(xì)胞抗原系統(tǒng)(human leucocyte antigen,HLA)與該病的關(guān)系。分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用使HLA分型研究從抗原水平進(jìn)入到基因水平,使與疾病關(guān)聯(lián)的HLA基因準(zhǔn)確分型、定位。以上所舉的一些也只是分子生物學(xué)在婦產(chǎn)科領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展的冰山一角,我們有理由相信,隨著分子生物學(xué)和婦產(chǎn)科的不斷交叉融合,兩個(gè)學(xué)科以及交叉部分都會(huì)取得更多嶄新的成就。

參考文獻(xiàn)

[1] 李隆玉,萬建萍,鐘傳慶.子宮內(nèi)膜癌發(fā)生分子機(jī)制及治療的研究進(jìn)展[J].中華腫瘤防治雜志,2008(19).

篇3

摘要:概述了植物細(xì)胞分化的模式系統(tǒng)———管狀分子分化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立以及基于該系統(tǒng)的管狀分子分化的生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等方面的研究進(jìn)展,并對今后的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:百日草;次生細(xì)胞壁;細(xì)胞分化;管狀分子

管狀分子(TraehearyElements,TEs)是維管植物木質(zhì)部內(nèi)導(dǎo)管和管胞的總稱,皆為長柱狀細(xì)胞,次生壁木質(zhì)化,成熟后均缺乏原生質(zhì)體,其功能是輸導(dǎo)水分、礦質(zhì)元素和機(jī)械支持作用。導(dǎo)管和管胞差別是,管胞無穿孔,管胞間壁僅有具緣紋孔,借以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn);而導(dǎo)管分子間的某些區(qū)域具有穿孔,多個(gè)導(dǎo)管分子通過末端的穿孔連接形成一個(gè)長的管道,即導(dǎo)管,與管胞相比,其輸導(dǎo)能力大大增強(qiáng)。管狀分子來源于形成層,由形成層細(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞擴(kuò)增、次生壁沉積、胞內(nèi)物質(zhì)自溶、形成端壁穿孔等步驟而形成。管狀分子分化已被作為植物細(xì)胞分化的模式系統(tǒng),在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化和分子組成、發(fā)育及生理功能上都具有明顯的特點(diǎn),是植物解剖學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。多年來,各國學(xué)者建立了整體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和離體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對管狀分子的形態(tài)解剖學(xué)、生理學(xué)以及分子機(jī)制進(jìn)行了一定的研究。其中,百日草(ZinniaelegansJacq.)葉肉細(xì)胞離體培養(yǎng)系統(tǒng)是目前分化效果最好的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),人們利用該系統(tǒng)開創(chuàng)性地研究了離體條件下管狀分子分化的基本過程,并對管狀分子分化的細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)進(jìn)行了卓有成效的研究。筆者擬對30多年來人們利用百日草葉肉細(xì)胞離體培養(yǎng)系統(tǒng)的研究成果進(jìn)行概述,為進(jìn)一步闡明管狀分子分化機(jī)制提供基礎(chǔ)。

1離體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立

因?yàn)楣軤罘肿有螒B(tài)隨著分化進(jìn)程而發(fā)生顯著變化,其中包括環(huán)紋、螺紋和網(wǎng)紋次生細(xì)胞壁(SCW)的形成以及自溶作用。所以,管狀分子分化被認(rèn)為是植物細(xì)胞分化的模式系統(tǒng)。然而,大多數(shù)早期關(guān)于分化的研究,采用的是多細(xì)胞系統(tǒng),這樣的系統(tǒng)包含幾種作為起始材料的細(xì)胞類型,為追蹤單個(gè)細(xì)胞分化過程帶來了困難。Kohlenbach和Schmidt發(fā)現(xiàn),以機(jī)械法分離的單個(gè)百日草葉肉細(xì)胞可直接分化為管狀分子,這促使Fukuda和Komamine在此基礎(chǔ)上,建立了一個(gè)有效的、高頻分化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)已被全世界許多實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用,有時(shí)根據(jù)特定情況僅僅對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了修改。用液體介質(zhì)浸漬百日草葉片,研磨后,以小網(wǎng)眼篩過濾,液體介質(zhì)反復(fù)漂洗懸浮液,分離得到單個(gè)葉肉細(xì)胞。要注意:(1)材料要適當(dāng)。取幼苗第一對葉,而非成年植物最嫩的葉片。(2)條件要適當(dāng)。旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)轉(zhuǎn)速為10r/min,0.3~0.4mol/L山梨醇調(diào)節(jié)滲透壓,生長調(diào)節(jié)劑為0.1mg/La-萘乙酸(NAA)和1mg/L6-芐基腺嘌呤(6-BA),起始細(xì)胞濃度為(0.4~3.8)×108細(xì)胞/L。這樣,幾乎30%分離葉肉細(xì)胞,在適當(dāng)?shù)碾x體培養(yǎng)條件下,可半同步地分化為管狀分子。

2細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)方面的研究

百日草實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立促進(jìn)了管狀分子分化諸多方面的研究。初步的細(xì)胞學(xué)和生理學(xué)研究表明,細(xì)胞分裂不是管狀分子分化的前提條件,而一些DNA合成在分化中發(fā)揮重要作用;以肌動(dòng)蛋白依賴的微管重組,限定了次生細(xì)胞壁的特有格局;分化過程是動(dòng)態(tài)的,細(xì)胞變化表現(xiàn)在次生細(xì)胞壁沉積前細(xì)胞器數(shù)量的增加,次生細(xì)胞壁沉積開始不久次生細(xì)胞壁木質(zhì)化啟動(dòng),原生質(zhì)體逐漸自溶,初生壁非木質(zhì)化部分的局部水解,分化過程終止。另外,百日草系統(tǒng)已清晰地證明,管狀分子分化受植物激素諸如生長素、細(xì)胞分裂素、油菜素內(nèi)酯、赤霉素、一氧化氮、乙烯、信號肽(例如CLE肽、木質(zhì)素、植物磺肽素)的調(diào)控;另外,大量生化和免疫學(xué)研究,揭示了細(xì)胞壁成分諸如纖維素、木聚糖、木質(zhì)素和其他次生壁特有分子的變化,以及自溶過程中的各種事件,諸如蛋白質(zhì)和核酸的降解等。

3相關(guān)基因的鑒定與描述

人們也用分子生物學(xué)方法,進(jìn)一步分析了百日草實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中管狀分子分化的分子機(jī)制。運(yùn)用同源克隆法(例如,核酸酶ZEN1,肉桂醇脫氫酶和過氧物酶,b-微管蛋白,油菜素內(nèi)酯合成酶和Rho/RacsmallGTPases),差示篩選法(例如,分化標(biāo)記,管狀分子分化相關(guān)的(TED)2-4(Tra-chearyElementDifferentiation-related(TED)2-4),果膠裂解酶),消減雜交法(例如,核糖核酸酶及分化標(biāo)記、蛋白酶和木質(zhì)素合成酶)、全面的轉(zhuǎn)錄組分析微陣列和cDNA-AFLP,分別鑒定了許多與編碼管狀分子特定事件相關(guān)蛋白質(zhì)的cDNA,和限定管狀分子分化特定階段的標(biāo)記蛋白。因?yàn)榘偃詹蒉D(zhuǎn)化方法尚不穩(wěn)定,所以其分離基因的功能分析受到很大制約(例如,果膠裂解酶ZePel,TED4,過氧物酶ZPO-C)。然而,最近,通過基因槍法和電穿孔轉(zhuǎn)染法,瞬間將基因或雙鏈RNAs導(dǎo)入百日草細(xì)胞,成功地描述了其他基因的功能,這可能為管狀分子分化相關(guān)基因功能的分析提供了有益的線索。

4其他植物的研究

在利用百日草實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究管狀分子分化調(diào)控的基礎(chǔ)上,建立了擬南芥人工培養(yǎng)細(xì)胞的管狀分子分化系統(tǒng),該系統(tǒng)在油菜素內(nèi)酯調(diào)控下,有30%~50%繼代細(xì)胞分化為管狀分子。后續(xù)的基因芯片分析表明,多數(shù)擬南芥基因在管狀分子分化期間特異表達(dá),這些基因包括編碼植物特定NAC-do-main轉(zhuǎn)錄因子VND1-7的基因家族,借以最終揭示長久以來尋找的管狀分子分化的轉(zhuǎn)錄開關(guān)。在某些植物和人工培養(yǎng)細(xì)胞中,VND基因被作為管狀分子異常分化的有效誘導(dǎo)物。

5待解決的問題和未來研究展望

管狀分子分化百日草葉肉細(xì)胞離體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究在草本植物中廣泛展開。該系統(tǒng)為誘導(dǎo)和促進(jìn)管狀分子分化的研究建立了有效的平臺,并獲得了一些關(guān)鍵基因和調(diào)節(jié)因子,初步揭示了管狀分子分化的機(jī)制,為在單細(xì)胞水平上認(rèn)識細(xì)胞分化和轉(zhuǎn)分化途徑、分化過程影響因素提供了可能,但復(fù)雜、精確的分子機(jī)制的構(gòu)建仍需進(jìn)一步研究。

(1)管狀分子分化具有復(fù)雜的時(shí)空特異性,調(diào)控網(wǎng)絡(luò)綜合而龐大,雖然生長素和細(xì)胞分裂素是管狀分子分化的基本調(diào)節(jié)激素,已有學(xué)者對2者進(jìn)行了大量研究并取得一定的成果,但是其他激素諸如赤霉素、乙烯、脫落酸、油菜素內(nèi)酯等作用效果研究資料極少,所以,植物激素作用機(jī)制的研究尚未明確。

(2)管狀分子分化是植物細(xì)胞凋亡的典型例子,成熟的管狀分子喪失了細(xì)胞核和細(xì)胞內(nèi)容物,成為死的、中空的管狀細(xì)胞。目前對管狀分子細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑知之甚少,需要進(jìn)一步探索。

(3)以草本植物百日草,甚至擬南芥為材料得到的管狀分子分化的初步機(jī)制,是否適合木本植物,尚需驗(yàn)證。

(4)雖然百日草系統(tǒng)較為成熟,管狀分子分化率和同步性較高,但隨著研究的深入,仍需進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化游離單細(xì)胞的離體培養(yǎng)方法,摸索分化的最佳條件,提高分化率和同步性。

篇4

[中圖分類號]R739.6[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-7210(2007)10(b)-005-02

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)主要見于黃種人。我國南方廣東、廣西、湖南、福建等省及自治區(qū)和東南亞一些國家是全世界鼻咽癌發(fā)病率最高的地區(qū)。國內(nèi)外一些病例數(shù)較多的回顧性資料表明,早期鼻咽癌的5年生存率在50%左右,而中晚期者僅為20%~30%。放射治療是鼻咽癌的主要治療手段[1]。

近年來,國內(nèi)外分子生物學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、免疫學(xué)、放射生物學(xué)等基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)迅速發(fā)展。癌基因和抗癌基因等的研究將為了解鼻咽癌生物學(xué)行為,為臨床制訂鼻咽癌綜合治療方案提供有意義的參考??傊?,隨著基礎(chǔ)研究的不斷深入,隨著治療方法的不斷改進(jìn),相信治療效果亦將不斷提高。本文主要對鼻咽癌相關(guān)分子機(jī)制的最新研究進(jìn)展作一概述。

1 EB病毒與鼻咽癌

EB病毒與鼻咽癌的發(fā)生和發(fā)展有著密切關(guān)系,有研究表明EB病毒抗體水平的持續(xù)升高是發(fā)生在鼻咽癌癌變潛伏期的普遍事件,并且提示重復(fù)血清學(xué)篩查是監(jiān)測腫瘤出現(xiàn)臨床表現(xiàn)之前的重要指標(biāo)。

LMP1是EB病毒潛伏感染時(shí)表達(dá)的一種重要轉(zhuǎn)化膜蛋白,是目前唯一被證實(shí)具有癌基因編碼蛋白特征的EB病毒基因產(chǎn)物,類似于活化的受體。研究表明LMP1與NPC臨床分期及轉(zhuǎn)移顯著相關(guān),提示LMP1可能是影響鼻咽癌患者5年生存率的重要因素。

2 癌基因、抑癌基因與鼻咽癌

p16基因是新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)抑癌基因,有學(xué)者對其進(jìn)行深入研究后,認(rèn)為其在抑癌方面的重要性超過p53和Rb基因。大量研究證實(shí)鼻咽癌患者存在p16基因的變異,但其變異程度及方式與鼻咽癌兩者之間的關(guān)系尚無統(tǒng)一定論;p16蛋白表達(dá)缺失也是鼻咽癌的常見事件,其缺失率為40%~82%。鼻咽癌的發(fā)生與p16蛋白表達(dá)缺失和p16基因變異關(guān)系密切,但兩者的變化存在不一致性。研究認(rèn)為p16蛋白表達(dá)下調(diào)可能是鼻咽癌發(fā)生、發(fā)展的主要原因[2]。同時(shí),也有學(xué)者在研究應(yīng)用p16基因進(jìn)行基因治療。

也有研究表明[3],侯選抑癌基因IGF-2R、p27在鼻咽癌中的表達(dá)均有減少,且兩者呈輕度正相關(guān),同時(shí)可觀察到癌基因p21的突變和p21蛋白的過量表達(dá),p21和RGF-2R、p27的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。說明在鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展中存在癌基因的激活和抑癌基因的失活。

齊衛(wèi)衛(wèi)[4]等研究表明,抗凋亡基因survivin在鼻咽癌中的陽性表達(dá)率為66.7%,在鼻咽慢性炎癥的表達(dá)率為14.3%,兩者有顯著性差異,survivin與癌基因bcl-2的表達(dá)呈正相關(guān),與細(xì)胞的凋亡指數(shù)呈負(fù)相關(guān),認(rèn)為其表達(dá)對預(yù)測鼻咽癌的放射敏感性和預(yù)后有一定的幫助。

李和清等[5]報(bào)道,38位鼻咽癌患者中有31位(81.6%)顯示了基因組失穩(wěn),其失穩(wěn)指數(shù)范圍為0.00%~16.2%。6個(gè)腫瘤的6q27 染色體上證實(shí)有獲得性基因損害。低于5年生存期患者其基因失穩(wěn)程度顯著高于超過5年生存期的患者(P

關(guān)于鼻咽癌基因的缺失,甲基化突變等也有報(bào)道。

癌癥的發(fā)生是基因改變累積的結(jié)果,腫瘤的發(fā)生常需5~10 種以上的基因改變[6]。同樣,上述研究表明,鼻咽癌的發(fā)生和發(fā)展與癌基因和抑癌基因的改變等有著密切的關(guān)系。

3 相關(guān)蛋白分子與鼻咽癌

除了從基因水平對鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制進(jìn)行研究外,還從蛋白質(zhì)分子水平進(jìn)行了大量的研究。

血管內(nèi)皮生長因子C( vascular endothelial growth factor-C, VEGF-C) 和D(vascular endothelial growth factor-D, VEGF-D) 是目前已鑒定出的淋巴管生長因子, 有研究表明腫瘤組織中VEGF-C 或VEGF-D 過表達(dá)與淋巴轉(zhuǎn)移有關(guān),趙國光等[7]研究表明,鼻咽癌中VEGF-C 高表達(dá)與區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān); VEGF-D 陽性表達(dá)與區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān),但與VEGF-C高表達(dá)正相關(guān),且與5 年生存率密切相關(guān)。

酪氨酸激酶受體B(TrkB)是腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurot rophic factor,BDNF) 的特異性受體,研究發(fā)現(xiàn)許多腫瘤中可見TrkB的過度表達(dá)或過度激活,一些非神經(jīng)源性腫瘤均發(fā)現(xiàn)有TrkB的表達(dá)。趙衛(wèi)民等[8]研究表明,TrkB和BDNF在NPC組中的陽性表達(dá)率分別為82.5%(47/57)和52.6%(30/57),均高于鼻咽炎組(均P

總之,不少蛋白質(zhì)分子在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤及轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)過程中可能起著關(guān)鍵作用,探討NPC轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)機(jī)制,對提高NPC患者的生存率有重要意義。

4 分子生物學(xué)療法與鼻咽癌

RNA干擾已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn),國內(nèi)外應(yīng)用RNA干預(yù)技術(shù)治療鼻咽癌的機(jī)制正在研究中。隨著RNA干擾技術(shù)不斷成熟和鼻咽癌發(fā)病機(jī)制研究的深入,RNA干擾可能為鼻咽癌的治療和預(yù)防打開新的篇章。

上文提到的TrkB的抑制藥物已進(jìn)入研發(fā)階段,預(yù)計(jì)以藥物為媒介對TrkB 的抑制將對過度表達(dá)或變異TrkB的人類腫瘤的致瘤性和轉(zhuǎn)移能力有重大影響。

總之,隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)尤其是腫瘤分子生物學(xué)及免疫學(xué)的快速發(fā)展,對鼻咽癌等腫瘤的研究在不斷地深入,臨床治療結(jié)合分子生物學(xué)療法是治療腫瘤的最佳發(fā)展趨勢。

[參考文獻(xiàn)]

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(下轉(zhuǎn)第9頁)

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[3]彭維暉,楊一兵,漆一飛,等.鼻咽癌與IGF-2R及p27和p21表達(dá)相關(guān)性的研究[J].臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志,2007,21(11):514-516.

[4]齊衛(wèi)衛(wèi),胡國清,汪瑞.鼻咽癌中survivin和Bcl-2的表達(dá)及其與預(yù)后相關(guān)性的研究[S].2006第四屆中國腫瘤學(xué)大會(huì)論文集,59.

[5]李和清,玉敏,陳江波,等.鼻咽癌的基因不穩(wěn)定性[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2007,32(3):417-421.

[6]Kinzier KW,Vogelsstein B. Lessons from hereditary colorectal caner [J].Cell,1996,87(2):159-170.

[7]趙國光,向曉娟,何友兼.血管內(nèi)皮生長因子C、D 在鼻咽癌組織中的表達(dá)及其臨床意義[J].癌癥,2007,26(1):90-95.

篇5

Abstract: Human movement science is a young branch discipline in the river of science development. It explores life's mysteries from all the levels of body movement and their relationships. It covers body's movement regulation in motion condition. From the development course and characteristics the effect of advanced scientific instruments and techniques are very important. It gets more quickly development as interactive permeation and comprehensive research of modern science. The popularity of national fitness and the improvement of China's sports level make human movement science continuously innovation in new area, which producing many scientific research with high level.

關(guān)鍵詞: 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué);研究特征;進(jìn)展

Key words: human movement science;research characteristics;progress

中圖分類號:G804.21文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)28-0267-02

1 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)概述

1.1 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)概念 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)是研究體育運(yùn)動(dòng)與人的機(jī)體的相互關(guān)系及其規(guī)律的學(xué)科群。包括運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)、保健康復(fù)及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等學(xué)科。它是經(jīng)過有關(guān)專家醞釀,討論后于1997年在原學(xué)科專業(yè)目錄基礎(chǔ)上概括拓寬而形成的專業(yè)。

1.2 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的研究對象 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)以人體為研究對象,研究人體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)能活動(dòng)的變化特點(diǎn)、規(guī)律和與外界環(huán)境的關(guān)系,有助于增進(jìn)健康、提高人體機(jī)能能力的一門科學(xué)。人體是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的整體,從宏觀看是由細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)組成;從微觀看細(xì)胞又是由細(xì)胞器、生物大分子、分子、原子等組成。因此,我們研究運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)時(shí),要運(yùn)用整體的、系統(tǒng)的、時(shí)空的觀點(diǎn)去理解人體運(yùn)動(dòng),這樣才能更好地揭示其實(shí)質(zhì)與規(guī)律。[1]

1.3 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的作用 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)知識和技能在全民健身和競技體育中有十分重要的作用。運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的理論和方法可為促進(jìn)人體健康、增強(qiáng)體質(zhì)、防治疾病及運(yùn)動(dòng)康復(fù)等提供必要的生物學(xué)基礎(chǔ)知識及實(shí)踐技能,也可對運(yùn)動(dòng)員選材、動(dòng)作技術(shù)分析、機(jī)能評定與訓(xùn)練監(jiān)控、延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞及促進(jìn)恢復(fù)、合理營養(yǎng)等提供必需的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

2 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的研究特征

2.1 以系統(tǒng)整體觀點(diǎn)綜合宏觀與微觀研究 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的研究與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。回顧運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的早期研究,受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的限制,集中在耐力運(yùn)動(dòng)的生理機(jī)制、運(yùn)動(dòng)與環(huán)境生理反應(yīng)、運(yùn)動(dòng)與營養(yǎng)、衰老和高海拔氣候的應(yīng)激性等宏觀研究。隨著近代醫(yī)學(xué)理論、生物技術(shù)和儀器設(shè)備的發(fā)展,運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的研究進(jìn)入了微觀研究時(shí)代。肌肉活檢、電鏡觀察、微電極生理和超微量分析等技術(shù)的誕生,逐步把現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究的視野帶進(jìn)以分子為基礎(chǔ)的微觀世界。

20世紀(jì)分子生物學(xué)的建立,開辟了現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)從本質(zhì)上認(rèn)識運(yùn)動(dòng)機(jī)體規(guī)律的全新局面。21世紀(jì)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究中若干重大學(xué)術(shù)前沿問題的研究,如功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體、細(xì)胞凋亡、離子通道等基礎(chǔ)研究和基因選材、基因治療、低氧訓(xùn)練、營養(yǎng)調(diào)控、疲勞消除等應(yīng)用性研究也不斷深入到細(xì)胞、亞細(xì)胞與分子水平的宏觀與微觀結(jié)合研究。

2.2 從多層次、全方位開展跨學(xué)科研究 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)是一門應(yīng)用性學(xué)科,隨著基礎(chǔ)研究在科學(xué)前沿全方位拓展,以及在微觀和宏觀層面的深入發(fā)展,許多運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究課題的范圍、規(guī)模和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出本學(xué)科的能力,必須依賴于不同學(xué)科之間的交叉與融合,從其他學(xué)科汲取營養(yǎng)才能在前沿領(lǐng)域醞釀新的突破。

運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)借助體育學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與人文社會(huì)科學(xué)等生命科學(xué)和非生命科學(xué)之間的有機(jī)交叉,促進(jìn)整個(gè)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)領(lǐng)域從分子水平到整體水平的全方位跨學(xué)科研究,活體內(nèi)分子識別的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)分析,在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下研究生物大分子間相互作用定量、動(dòng)態(tài)規(guī)律等。運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)與其他學(xué)科之間進(jìn)行高度的交叉、協(xié)作、融合與協(xié)同將推動(dòng)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)自身的發(fā)展。

2.3 依托基礎(chǔ)性研究突出應(yīng)用特點(diǎn) 早期運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究領(lǐng)域主要以運(yùn)動(dòng)代謝與心肺功能等應(yīng)用研究為主。順應(yīng)現(xiàn)代分子微觀水平科技發(fā)展,運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)在分子、細(xì)胞和生物體等多個(gè)層次上全面揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。在細(xì)胞和分子水平上探討運(yùn)動(dòng)對機(jī)體功能活動(dòng)影響的基本問題,注重從整體水平研究運(yùn)動(dòng)對人體生理功能活動(dòng)影響的基本問題,注重從整體水平研究運(yùn)動(dòng)人體生理功能影響及其調(diào)控機(jī)制,例如信號傳導(dǎo)途徑、神經(jīng)―內(nèi)分泌―免疫網(wǎng)絡(luò)理論、細(xì)胞凋亡等基礎(chǔ)研究的理論成果對運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中的應(yīng)用研究具有指導(dǎo)和啟發(fā)作用。

2.4 研究基礎(chǔ)與應(yīng)用研究交融并舉 當(dāng)今,運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究交融并舉的互動(dòng)關(guān)系十分密切。運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)在高住低訓(xùn)、中藥結(jié)合運(yùn)動(dòng)免疫、抗疲勞研究中有關(guān)中醫(yī)藥的作用及機(jī)理、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果監(jiān)控等基礎(chǔ)研究進(jìn)行的如火如荼。另外,在傳統(tǒng)中醫(yī)藥對運(yùn)動(dòng)員的體液免疫功能調(diào)理、針刺鎮(zhèn)痛與運(yùn)動(dòng)疲勞損傷機(jī)制、激光運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究、運(yùn)動(dòng)技術(shù)的生物力學(xué)診斷、體育鍛煉健身防病治病機(jī)理的研究等領(lǐng)域,也逐步形成了若干具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域,通過基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的融合貫通充分發(fā)揮基礎(chǔ)研究的應(yīng)用價(jià)值。

2.5 研究手段借助先進(jìn)儀器設(shè)備和技術(shù) 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究水平的突飛猛進(jìn)得益于20世紀(jì)后期先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備的普及應(yīng)用。20世紀(jì)分子生物學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展中多個(gè)重大的里程碑,如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、DNA的重組和轉(zhuǎn)化、聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)的突破以及納米科技、生物芯片等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,也奠定了運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)。

篇6

【關(guān)鍵詞】高校專業(yè)課 教材 教學(xué)內(nèi)容 教材模式 細(xì)胞生物學(xué)

【基金項(xiàng)目】本文系河南省高等教育教學(xué)改革研究省級研究項(xiàng)目(2012SJGLX134)和河南師范大學(xué)教學(xué)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目(521751)的研究成果。

【中圖分類號】Q2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)10-0175-02

一、高校專業(yè)課教學(xué)的現(xiàn)狀

提高教學(xué)質(zhì)量是教育的根本目的,課程是教學(xué)的最根本依據(jù)和最基本的知識源泉和表達(dá)形式[1]。細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和前沿學(xué)科,是從不同層次上(包括細(xì)胞整體、顯微、亞顯微和分子等層次)研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及基本生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。細(xì)胞生物學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,學(xué)科的活躍發(fā)展為教學(xué)提供了日益豐富的內(nèi)容。但是在高校課程改革的形勢下,基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課時(shí)在不斷的壓縮,這就要求教師在有限的課時(shí)內(nèi),不僅要引導(dǎo)學(xué)生建立完整的課程體系,而且要及時(shí)補(bǔ)充最新的學(xué)科進(jìn)展,平衡好教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)縮減之間的矛盾,因此高校專業(yè)課教學(xué)改革勢在必行。

在以細(xì)胞生物學(xué)為例的專業(yè)課調(diào)查中發(fā)現(xiàn),學(xué)生普遍認(rèn)為細(xì)胞生物學(xué)是難度較高的課程,學(xué)習(xí)起來壓力較大,這一方面是由于該學(xué)科發(fā)展迅速,內(nèi)容更新快,教材內(nèi)容多、難度大,尤其是研究層次已經(jīng)進(jìn)入分子水平,學(xué)科本身具有深?yuàn)W和抽象的特點(diǎn),一些涉及細(xì)胞功能和調(diào)控的實(shí)驗(yàn)難以通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)開設(shè),加上該學(xué)科研究技術(shù)難度提高、對實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作人員水平的要求嚴(yán)格,無法滿足學(xué)生親自操作的要求,所以總的感覺是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié),實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)不能起到深化理論課教學(xué)的作用;另一方面,對于有進(jìn)一步深造意愿的學(xué)生來說(占我校生命科學(xué)學(xué)院應(yīng)屆畢業(yè)生的95%以上),細(xì)胞生物學(xué)常常是許多專業(yè)研究生入學(xué)的必考課程,因而學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)要求很高,希望教師在教學(xué)中充分考慮重點(diǎn)院校和科研院所考研試題難度的要求,結(jié)合考研的要求把理論課講深講透,同時(shí)也希望通過課堂彌補(bǔ)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的斷層和缺口,提高自身的考研競爭力,獲得更多的深造機(jī)會(huì)。綜上所述,我們認(rèn)為教材和教學(xué)模式的研究對于提高專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量尤為重要。

二、對專業(yè)課教材的思考

以細(xì)胞生物學(xué)為例,為適應(yīng)高校課程改革背景學(xué)生的需求,首先我們對現(xiàn)有的國內(nèi)外優(yōu)秀的細(xì)胞生物學(xué)教材進(jìn)行了分析,從以下方面進(jìn)行了探索和嘗試。

1. 教材體系的構(gòu)建:

專業(yè)教育的改革是以課程內(nèi)容為重點(diǎn)的,教材是教學(xué)的重要載體,是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參考書,對學(xué)生學(xué)習(xí)有著深刻影響[2]。筆者認(rèn)為教材應(yīng)具備以下特征,首先是科學(xué)性和先進(jìn)性,即與時(shí)俱進(jìn),及時(shí)反映學(xué)科發(fā)展的最新成果;其次是系統(tǒng)性,即注重知識的銜接和前后呼應(yīng),有助于學(xué)生學(xué)科知識體系的建立;再者是實(shí)用性,教材的編寫從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),符合學(xué)生的求知實(shí)際,有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、探索精神和創(chuàng)新思維的培養(yǎng);此外,教材還應(yīng)具有靈活性,即內(nèi)容編排有彈性,給教師課堂教學(xué)留有較大的空間,對學(xué)生課外拓展和提高具有一定的指導(dǎo)作用。

教材是對課程標(biāo)準(zhǔn)的一次再創(chuàng)造、再組織。不同版本的教材具有不同的編寫體例、切入視角、呈現(xiàn)方式、內(nèi)容選擇及圖像系統(tǒng)。通過對國外優(yōu)秀教材Karp的《cell and molecular biology》(第6版),以及目前國內(nèi)著名的翟中和主編《細(xì)胞生物學(xué)》(第3版和第4版)、王金發(fā)主編的《細(xì)胞生物學(xué)》、韓貽仁主編的《分子細(xì)胞生物學(xué)》等教材的分析,結(jié)合課程目標(biāo)、我校學(xué)生的培養(yǎng)方案和一線教師的教學(xué)體會(huì),我們對課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行了重新的梳理和整合,本著教師易教、學(xué)生易學(xué)的指導(dǎo)思想,突出了教材的實(shí)用性、前瞻性、系統(tǒng)性和靈活性,將課程內(nèi)容劃分為概述和方法、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞生活和調(diào)控三個(gè)模塊,以真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控為主線,將細(xì)胞生物學(xué)課程內(nèi)容通過相對獨(dú)立的11章貫穿起來,構(gòu)建了一個(gè)特色鮮明、簡潔清晰的細(xì)胞生物學(xué)教材體系,該教材已經(jīng)于2012年8月由科學(xué)出版社作為生命科學(xué)核心課程系列教材之一出版發(fā)行。

2. 教學(xué)內(nèi)容的銜接:

大學(xué)生四年系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí),將形成學(xué)生完整的專業(yè)知識體系。在教學(xué)實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn)一些進(jìn)入大四準(zhǔn)備考研的同學(xué),甚至是考研面試的同學(xué),并未完成專業(yè)課的系統(tǒng)梳理,還未達(dá)到融會(huì)貫通的境界,所以在專業(yè)基礎(chǔ)理論的測試中存在不少問題。這些現(xiàn)象也提醒專業(yè)課教師,專業(yè)課程的開設(shè),既要考慮學(xué)生的知識背景,也需要考慮課程設(shè)置的合理性和系統(tǒng)性。作為專業(yè)課任課教師,是否在教學(xué)中忽略了對本課程在專業(yè)知識體系中地位的介紹,以及與其他專業(yè)課之間聯(lián)系的鋪墊。

以細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)為例,該課程在我校大二第二學(xué)期開設(shè),在此之前,學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了植物學(xué)和動(dòng)物學(xué),所以在教學(xué)中,細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)是從植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)導(dǎo)入的,在復(fù)習(xí)舊知識的同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞這一層面上認(rèn)識生物的統(tǒng)一性和多樣性,進(jìn)而導(dǎo)入原核細(xì)胞、真核細(xì)胞和古核細(xì)胞的概念,使學(xué)生非常自然的理解細(xì)胞生物學(xué)和已經(jīng)學(xué)習(xí)的植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)之間的聯(lián)系,也為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)微生物學(xué)等學(xué)科做了鋪墊。從學(xué)生的認(rèn)知上看,是以植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的知識基礎(chǔ)為起點(diǎn)的,接受起來并不困難,教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到細(xì)胞生物學(xué)是向更深、更廣和更精方向的滲透和延伸,專業(yè)課之間是相互聯(lián)系、各有側(cè)重的關(guān)系。

3. 教學(xué)內(nèi)容的整合優(yōu)化:

內(nèi)容重疊問題是專業(yè)課教學(xué)中經(jīng)常遇到的問題,包括許多專業(yè)課在內(nèi)容上存在部分的重疊,例如:關(guān)于真核基因表達(dá)的內(nèi)容,在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)中都有涉及,給授課教師在教學(xué)中帶來一定困擾。如何解決這一問題,避免各專業(yè)課老師都講,但是都講得不深不透這一問題呢?從學(xué)科特征上分析,細(xì)胞生物學(xué)側(cè)重在細(xì)胞和分子水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控;分子生物學(xué)則是從分子水平入手,研究大分子的結(jié)構(gòu)與功能等生命本質(zhì)問題;而生物化學(xué)則關(guān)注大分子的代謝本質(zhì)。因此,在教學(xué)中,對真核基因表達(dá)調(diào)控部分的講述在細(xì)胞生物學(xué)中突出遺傳物質(zhì)的組織、基因表達(dá)調(diào)控的多層次性,在分子生物學(xué)中則側(cè)重于遺傳信息遵循中心法則流動(dòng)的分子機(jī)制,在生物化學(xué)中則將重點(diǎn)放在生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和代謝的介紹上。

在側(cè)重點(diǎn)的把握上,我們主要遵循兩個(gè)原則,首先,一些最為基礎(chǔ)的內(nèi)容放在培養(yǎng)方案中最先開設(shè)的課程中詳細(xì)講解,例如:對生物大分子結(jié)構(gòu)的介紹放在生物化學(xué)課程中,對真核生物遺傳物質(zhì)的組織和包裝主要在細(xì)胞生物學(xué)課程中講解,而遺傳物質(zhì)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的分子機(jī)制則是分子生物學(xué)課程重點(diǎn)講解的內(nèi)容。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,不斷有溫故知新、漸入佳境的感覺,無形中也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望,培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和探索精神。其次,要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知情況,根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行取舍,確定在最適合的課程中講授,盡量避免學(xué)生的知識鏈產(chǎn)生斷層,挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,影響教學(xué)進(jìn)度和效果。

4. 保持教學(xué)內(nèi)容的開放性:

盡管高校在課程的規(guī)劃與設(shè)置上有較大的自,教師在課程設(shè)計(jì)和教學(xué)中也有較大的自主性、靈活性,但在教學(xué)實(shí)踐中,教材與課程的關(guān)系處理不當(dāng),不僅影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,而且將影響教學(xué)質(zhì)量的提高。

在細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)中,我們一貫重視教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和更新問題,從國內(nèi)外優(yōu)秀教材中吸取精華,取長補(bǔ)短,結(jié)合教師自身的教學(xué)實(shí)踐和體會(huì),充分考慮學(xué)生的特點(diǎn)和需求,以易教易學(xué)為指導(dǎo)思想,在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性的同時(shí),還貫徹了開放性、可塑性和靈活性,將學(xué)科前沿和進(jìn)展與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展的新成果和趨勢,拓寬學(xué)生思路,擴(kuò)展學(xué)科知識的空間。例如:與細(xì)胞生物學(xué)有關(guān)的最新諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的成就和對學(xué)科的貢獻(xiàn),在相關(guān)的章節(jié)講解中都會(huì)涉及;在Science,Nature等期刊發(fā)表的最新進(jìn)展也是任課教師考慮補(bǔ)充更新教學(xué)內(nèi)容的來源。所以一些有考研打算的學(xué)生雖然在大二已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞生物學(xué),但是在大四,他們?nèi)匀粫?huì)旁聽細(xì)胞生物學(xué)課,因?yàn)樗麄兞私饧?xì)胞生物學(xué)這門課每年的教學(xué)內(nèi)容都不會(huì)完全相同,一些補(bǔ)充更新的內(nèi)容是他們在學(xué)這門課時(shí)沒有聽過的,所以細(xì)胞生物學(xué)的課堂總是座無虛席。其實(shí),作為細(xì)胞生物學(xué)任課教師,也能感受到學(xué)生對于新知識的渴求。雖說保證教學(xué)內(nèi)容常講常新需要花費(fèi)更多的時(shí)間備課、制作課件,但是學(xué)生從中獲益,這樣的付出是值得的。

三、對教學(xué)模式的思考

教材的主旨在于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力,在我國現(xiàn)行課程體系中,細(xì)胞生物學(xué)是生物學(xué)類、醫(yī)藥學(xué)類、農(nóng)學(xué)類和林學(xué)類本科生一門專業(yè)基礎(chǔ)課。理論課教學(xué)學(xué)時(shí)在48~54 學(xué)時(shí)左右,有統(tǒng)計(jì)顯示,全國僅設(shè)有生物科學(xué)、生物技術(shù)和生物工程三個(gè)專業(yè)的學(xué)科點(diǎn)共500 余個(gè),在校本科生總數(shù)近10萬人,因此教學(xué)需求量大。但是高校專業(yè)課教學(xué),大多有重理論輕實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng),常常存在理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題,在課程建設(shè)上,處理好二者之間的關(guān)系,也是亟待解決的問題。

鑒于學(xué)科的特點(diǎn),要將細(xì)胞生物學(xué)許多過于抽象、難于理解的理論講明白,除了引導(dǎo)學(xué)生將理論與生活實(shí)際相結(jié)合,發(fā)揮想象力,使抽象的內(nèi)容形象化和動(dòng)態(tài)化之外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。為進(jìn)一步貫徹《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》(教高[2007]1號)精神[3],提高高校本科教學(xué)質(zhì)量,推廣研究性學(xué)習(xí)和個(gè)性化培養(yǎng),我們對細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改革,增大了設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)的比例,降低了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的份量,學(xué)生普遍反映改革后的實(shí)驗(yàn)課更加有趣,學(xué)生參與的主動(dòng)性明顯提高。同時(shí),我們鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)積極參與大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過以大學(xué)生為主體的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)改革,一部分學(xué)生得到了科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造的初步訓(xùn)練,學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力增強(qiáng)。一些學(xué)生設(shè)計(jì)的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅獲得了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的支持,還獲得“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng),學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量受到了廣泛好評。

參考文獻(xiàn):

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篇7

關(guān)鍵詞 豬附紅細(xì)胞體

豬附紅細(xì)胞體病是一種溶血性疾病,多為附紅細(xì)胞體寄生于豬血漿中或者紅細(xì)胞表面而引發(fā)[1]。近些年來,該病在我國各地流行泛濫,已經(jīng)連續(xù)多年給養(yǎng)豬業(yè)收益帶來極大影響,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[2]。

根據(jù)中國期刊網(wǎng)對相關(guān)文獻(xiàn)收錄統(tǒng)計(jì)情況,發(fā)現(xiàn)近幾年來該病相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量呈暴發(fā)式增長,1979―1993年之間收錄該病相關(guān)文獻(xiàn)僅為數(shù)例,1994―2000年之間文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)量為54篇,而2001―2015年之間相關(guān)文獻(xiàn)多達(dá)2 133篇。其范圍幾乎遍及全國各地,大多描述了該病預(yù)防、診斷及治療相關(guān)問題,通過上述數(shù)據(jù),可以充分表明該病具備發(fā)病多、范圍廣的特征[3]。2015年11月江蘇省農(nóng)科院動(dòng)物疫病診斷檢測中心接診了一起基層獸醫(yī)臨床診斷為保育豬藍(lán)耳病而經(jīng)實(shí)驗(yàn)室確診為附紅細(xì)胞體病的病例,現(xiàn)將診治過程報(bào)告如下。

1 案例概述

該案例發(fā)生于2015年冬季(11月),江蘇省泰州市某規(guī)?;B(yǎng)豬場共有存欄生產(chǎn)母豬300頭,其中200余頭為50~60日齡的保育豬,由于供暖設(shè)施突然出現(xiàn)故障,致使該棟仔豬出現(xiàn)耳朵、腹下、四肢皮膚發(fā)紫,被毛粗亂,眼睛周圍呈青紫色,腹部皮下有藍(lán)紫色淤血點(diǎn),體溫升高至40~42 ℃,發(fā)病率約60%,被本豬場獸醫(yī)診斷為豬藍(lán)耳病,用氨基比林、頭孢噻呋、阿米卡星等進(jìn)行肌肉注射,但治療后基本沒有什么效果,在短短2 d內(nèi)便有11頭死亡,隨后該養(yǎng)殖場將1頭發(fā)病活豬請求進(jìn)行檢測、確診。

2 剖檢情況

主要病變:血液呈醬油色、凝固不良;心包積液,心肌蒼白松弛;肝臟黃棕色;膽囊膨脹,充滿濃稠明膠樣膽汁;脾臟呈暗黑色;肺輕度水腫,有出血點(diǎn);腎臟腫大,顏色呈輕度土黃色;其余器官無肉眼可見的病理變化。

3 實(shí)驗(yàn)室診斷

診斷單位為江蘇省農(nóng)科院獸醫(yī)所動(dòng)物疫病診斷檢測中心,診斷時(shí)間為2015年12月。

3.1 分子生物學(xué)診斷

分子生物學(xué)診斷應(yīng)在無菌環(huán)境下進(jìn)行,具體步驟如下:首先,取用發(fā)病豬的腦、脾臟、肺臟和淋巴結(jié)作為檢測樣本,隨后,經(jīng)過研磨與凍融處理并進(jìn)行PCR檢測,通過提取、擴(kuò)增RNA和DNA并經(jīng)瓊脂糖電泳,最后檢測豬藍(lán)耳病病毒、豬偽狂犬病毒、豬瘟病毒,以及豬圓環(huán)病毒2型。經(jīng)過上述診斷后,結(jié)果均為陰性。

3.2 新鮮血液檢查

通過新鮮血液的檢查來進(jìn)行診斷,在無菌環(huán)境下靜脈取用1滴鮮血,放入等量的生理鹽水中混合均勻,通過在600倍顯微鏡下加蓋玻片觀察,發(fā)現(xiàn)血漿中紅細(xì)胞周圍存在形態(tài)各異的附紅細(xì)胞體,且紅細(xì)胞呈現(xiàn)不規(guī)則多邊形或星型。

3.3 血涂片染色

通過用瑞士染色血涂片的方式,并在油鏡下檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)很多紅細(xì)胞表面出現(xiàn)變形,且血漿中存在形態(tài)各異的菌體,菌體呈現(xiàn)紫藍(lán)色,且折光性較強(qiáng)。

3.4 細(xì)菌分離培養(yǎng)

在無菌環(huán)境下,取用病豬肝臟組織接種在綿羊血瓊脂平板上進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)時(shí)長24 h,溫度控制在37 ℃恒溫,結(jié)果未在培養(yǎng)基上發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌生長。

通過上述一系列的檢查,結(jié)合各檢查結(jié)果,將該病確診為豬附紅細(xì)胞體病。

4 治療

針對該病,給出了如下治療建議,并取得了良好成效。首先,提高豬舍內(nèi)的溫度。通過在豬舍內(nèi)擺放10盞250 W的紅外燈,進(jìn)而有效提高豬舍溫度,提高病豬膚感溫度。其次,及時(shí)在飼料中添加藥物進(jìn)行治療。通過在1 t飼料中添加阿散酸250 g,以及500 g高質(zhì)量的電解多維、黃芪多糖以及葡萄糖,連續(xù)添加7 d左右。最后,對于發(fā)病嚴(yán)重的病豬進(jìn)行肌肉注射治療。藥物選用三氮脒,用量以6 mg/kg為宜,注射后48 h進(jìn)行第2次注射。

經(jīng)過上述治療后,病情明顯好轉(zhuǎn),除了發(fā)病尤其嚴(yán)重的4頭病死外,再無病豬惡化死亡,且均逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)。

5 反思

首先,近年來,由于藍(lán)耳病的流行,只要豬出現(xiàn)耳朵發(fā)紺,皮膚發(fā)紅,基層獸醫(yī)大多診斷為豬藍(lán)耳病,這種診斷慣性容易被認(rèn)可,如果診斷結(jié)果是其他病,可能難以接受,致使豬附紅細(xì)胞體病作為老病和二類傳染病被掩蓋,這對基層養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展是相當(dāng)不利的。

其次,傳統(tǒng)理論認(rèn)為豬附紅細(xì)胞體病主要發(fā)生于通過

蚊蟲血源性傳播的夏季,也是造成誤診的另一重要原因。豬附紅細(xì)胞體是一種典型的條件致病性微生物,該病的發(fā)生也存在多種誘因,比如天氣寒冷、長途運(yùn)輸,以及不合格的疫苗注射等都可能誘發(fā)該病。近期江蘇省農(nóng)科院動(dòng)物疫病診斷檢測中心臨床門診部接診了一起保育豬由于不規(guī)范的疫苗注射(冬季注射口蹄疫疫苗時(shí),疫苗未回溫)而暴發(fā)該病的案例。

再次,豬附紅細(xì)胞體病極易導(dǎo)致貧血問題,但豬體感染此病后,其紅細(xì)胞膜抗原會(huì)因附紅細(xì)胞體而發(fā)生改變,被免疫系統(tǒng)所排斥,進(jìn)而出現(xiàn)自身免疫性溶血[3]。因此,在發(fā)生該病情的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)及時(shí)補(bǔ)充發(fā)病豬的多維、糖分等來防治低血糖或酸中毒,同時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量改善豬舍環(huán)境,為病豬的康復(fù)營造良好條件。

最后,雖然目前對于治療該病的藥物多種多樣,但還沒有完全能夠消除蟲體的特效藥,對于病情較為嚴(yán)重的幾乎還是無藥可救[4]。因此,一旦發(fā)病,應(yīng)當(dāng)及時(shí)診斷、治療。

6 參考文獻(xiàn)

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篇8

常用中藥材石斛的生藥學(xué)研究經(jīng)歷了傳統(tǒng)植物器官水平到組織水平、細(xì)胞水平和分子水平的發(fā)展過程。這個(gè)過程告訴我們,社會(huì)需求是生藥學(xué)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力,新技術(shù)新方法的運(yùn)用對生藥學(xué)的發(fā)展具有巨大的促進(jìn)作用。

中藥學(xué)這門古老的學(xué)科,為我國人民防病治病做出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn),涌現(xiàn)了李時(shí)珍、陶弘景、華佗、孫思邈等一批歷史上著名的中醫(yī)藥學(xué)家和《神農(nóng)本草經(jīng)》、《本草綱目》等歷史巨著。生藥學(xué)與中藥炮制、中藥化學(xué)、中藥藥理學(xué)與臨床等學(xué)科是中藥學(xué)的重要組成,廣義的生藥學(xué)包括藥用動(dòng)植物(含礦物藥材)分類、生藥鑒定、藥材質(zhì)量研究、種質(zhì)資源與遺傳育種及人工培植等多方面的內(nèi)容。近年來,由于科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面進(jìn)步,推動(dòng)生藥學(xué)以前所未有的速度向前發(fā)展。石斛是一種常用中藥材,具有益胃生津、滋陰清熱、清咽潤喉等功效,來自蘭科石斛屬的多種植物。筆者從事藥用石斛研究多年,試圖從近20年來藥用石斛的研究進(jìn)展,分析生藥學(xué)的發(fā)展趨勢。

1 社會(huì)需求是生藥學(xué)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力

全國有中草藥資源12 807種,其中藥用植物達(dá)11 000多種。但至今常用的1 000多種中藥材中近80%的品種、60%的用量靠消耗野生資源來供應(yīng)[1]。藥材品種多,而大部分品種用量少,相當(dāng)大一部分是地方習(xí)慣使用品種。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,特別是中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展、中成藥工業(yè)的發(fā)展壯大,一些社會(huì)需求量大的品種特別是中成藥的原料藥材,很快成為緊缺品種。社會(huì)需求的動(dòng)力和資源的壓力,為人們對藥材的生藥學(xué)進(jìn)行深入研究提供了內(nèi)在動(dòng)力。

如中藥石斛,《中華人民共和國藥典》收載了金釵石斛、鐵皮石斛等5種[2]。20世紀(jì)70年代以來,石斛的需求量大增,特別是石斛夜光丸、脈絡(luò)寧注射液等中成藥的問世,野生石斛資源已經(jīng)不能滿足需求。由于生態(tài)環(huán)境日益惡化和過度開采,鐵皮石斛等名貴品種已瀕臨滅絕,市場上的混淆品、假冒偽劣產(chǎn)品屢禁不止,迫使人們加強(qiáng)石斛鑒別、尋找新資源和發(fā)展人工資源的研究[3-4]。到目前為止,全世界已發(fā)現(xiàn)石斛屬植物約1 000種,我國約76種[5],其中供藥用的石斛屬植物約39種[6]。石斛的鑒別已從植物形態(tài)鑒別的器官水平,向以顯微粉末為基礎(chǔ)從椎管束、薄壁細(xì)胞、石細(xì)胞等形態(tài)和結(jié)構(gòu)來鑒別的細(xì)胞水平發(fā)展,并正向以DNA鑒別和多態(tài)性分析、化學(xué)成分鑒別等為特征的分子水平深入。同時(shí),石斛的人工培植已成為近20年研究的熱門課題,近年來一批運(yùn)用植物生物技術(shù)手段以組織培養(yǎng)為基礎(chǔ)的石斛快速繁殖研究已取得可喜成果[7]。

目前,中藥發(fā)展面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[8]。一方面中醫(yī)藥在國外進(jìn)一步普及,英國、荷蘭、加拿大、澳大利亞等國家已發(fā)展了大量的中醫(yī)診所。很多國家政府開始關(guān)注中醫(yī)藥,一些國家對中醫(yī)藥進(jìn)行立法,中醫(yī)藥在國際上開始合法化。中醫(yī)藥在國際上的地位和認(rèn)可度正在不斷提高,中醫(yī)藥走向世界顯示出很好的發(fā)展前景。另一方面,WTO的規(guī)則、世界各國特別是西方發(fā)達(dá)國家對藥品的嚴(yán)格的審批,也對中藥提出了非常嚴(yán)格的要求,我國中藥材及中成藥的出口已遭遇一些國家的技術(shù)壁壘。由于野生藥材來源復(fù)雜、生長環(huán)境差異大、采收加工不規(guī)范等原因,野生藥材質(zhì)量極不穩(wěn)定,中藥材、中藥飲片和中成藥在國際市場上的地位和聲譽(yù)受到影響。而且,由于國外資本進(jìn)軍中國醫(yī)藥領(lǐng)域,我國中藥產(chǎn)業(yè)面臨跨國醫(yī)藥公司資金、技術(shù)、人才的激烈競爭。提高對中藥材質(zhì)量及其穩(wěn)定性,為中藥材飲片和中成藥生產(chǎn)提供質(zhì)量穩(wěn)定可控的中藥材原料資源已成為當(dāng)務(wù)之急。

2 新技術(shù)新方法與生藥學(xué)的發(fā)展

2.1 傳統(tǒng)生藥學(xué) 對野生藥用植物的傳統(tǒng)生藥學(xué)研究,基本停留在從簡單的形態(tài)進(jìn)行植物分類研究、從藥材性狀、色澤、氣味等進(jìn)行生藥鑒別的水平,一些近緣植物特別是一些混淆品的鑒別常常出現(xiàn)偏差。20世紀(jì)50年代,我國科學(xué)家開始運(yùn)用植物解剖學(xué)和顯微鏡技術(shù)從組織的顯微結(jié)構(gòu)、細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞內(nèi)容物等微觀層次進(jìn)行生藥鑒別的研究,使生藥學(xué)研究從植物植株、器官水平,逐步向組織水平、細(xì)胞水平和分子水平不斷深入。

2.2 顯微技術(shù)與經(jīng)典生藥學(xué) 光學(xué)顯微鏡的發(fā)明和廣泛應(yīng)用是石斛及其他藥用植物的生藥學(xué)研究從器官水平向細(xì)胞水平深入的前提,而電子顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用,則將生藥學(xué)研究推向亞細(xì)胞水平。中藥材在生產(chǎn)成中成藥之后,藥材已經(jīng)過粉碎、研磨、過篩、提取、濃縮等處理,藥材形態(tài)已不復(fù)存在,傳統(tǒng)形態(tài)鑒別已不可能對中成藥進(jìn)行鑒別。但中成藥還保留了原料藥材的許多粉末特性和顯微特征,從組織和細(xì)胞水平可以鑒別中成藥中的原料藥材是否有誤。如馬國祥等對藥用石斛藥用部位莖的顯微構(gòu)造進(jìn)行聚類分析,初步可將22種材料分為三個(gè)大組[9]。劉學(xué)平等對10種石斛類中藥粉末進(jìn)行顯微分析,重點(diǎn)比較不同種間的顯微特征,在粉末研究的基礎(chǔ)上對“石斛夜光丸”進(jìn)行了顯微分析[10]。顯微鑒別同理化鑒別、性狀鑒別,成為中國藥典采用的中藥材、中藥飲片和中成藥鑒別的經(jīng)典方法。

2.3 分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用 近年來人們開始從遺傳物質(zhì)DNA的角度研究石斛的準(zhǔn)確鑒定[11],從rDNA IST序列-生活型性狀特征-居群類型三者之間的相關(guān)性研究石斛的道地性[12],使石斛的生藥學(xué)研究進(jìn)入分子水平。事實(shí)上,20世紀(jì)50年代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),特別是90年代PCR技術(shù)發(fā)明并廣泛應(yīng)用以來,分子生物學(xué)從理論到方法、技術(shù)均取得了飛躍性的發(fā)展,并對其他生命科學(xué)起到十分積極的促進(jìn)作用。分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,使整個(gè)生藥學(xué)研究深入到分子水平并取得了前所未有的成就。DNA分子作為生物遺傳信息的直接載體,同種藥用植物或動(dòng)物的每一個(gè)體的所有細(xì)胞均包含相同的遺傳信息,具有相同的遺傳物質(zhì)DNA,它不受氣候、土壤等環(huán)境影響,也不會(huì)隨個(gè)體發(fā)育階段或因組織器官的不同而變化。因此DNA分子標(biāo)記技術(shù)為鑒別原植物或動(dòng)物形態(tài)已遭到破壞的藥材的鑒別提供了新的技術(shù)途徑。

DNA測序技術(shù)[13~15]、限制性長度多態(tài)性分析 [16~18]、基于PCR反應(yīng)的鑒別[11,19]、蛋白質(zhì)鑒定與免疫技術(shù)鑒別、以蛋白質(zhì)電泳圖譜鑒定[20~22]、動(dòng)物藥材的血清免疫技術(shù)鑒別[23-24]、利用基因芯片鑒別中藥材[25~27]等方面均取得了一定的進(jìn)展。中藥材的分子鑒定以其準(zhǔn)確性高、需要樣品少、不受樣品形態(tài)干擾等優(yōu)點(diǎn),而表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,使中藥鑒別、品種改良、人工資源培育的研究進(jìn)行了分子水平的新時(shí)代。

3 生藥學(xué)的發(fā)展與中藥現(xiàn)代化

中藥現(xiàn)代化是中藥發(fā)展的必由之路,近幾年已被愈來愈多的人們所接受,也愈來愈被有關(guān)部門所重視[28~30]。中藥現(xiàn)代化有著豐富的內(nèi)涵,是一個(gè)漫長的過程,涉及方法、標(biāo)準(zhǔn)、工程等技術(shù)問題,是涉及眾多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程,需要政府各部門、科研、生產(chǎn)、內(nèi)外貿(mào)、風(fēng)險(xiǎn)投資及社會(huì)各界的通力合作。但目前一些觀點(diǎn)已引起廣泛關(guān)注,如“中藥現(xiàn)代化要從中藥材種植規(guī)范化”做起;要“建立量化與可控的中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”;“中藥現(xiàn)代化要以國際化為目標(biāo),國際化程度是中藥現(xiàn)代化的重要標(biāo)志”;“以國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范研究開發(fā)新藥”等。筆者認(rèn)為中藥現(xiàn)代化的根本目的是確保廣大人民使用中藥安全有效,中藥產(chǎn)業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn),中藥在國際醫(yī)藥中站有一席之地。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),首先必須能夠提供安全有效、質(zhì)量穩(wěn)定可控的中藥材資源。因此中藥材的人工培植,中藥材生產(chǎn)的規(guī)范化、規(guī)?;图s化是中藥現(xiàn)代化的根本和基礎(chǔ)[28],是歷史發(fā)展的必然趨勢[1,8]。

在這種歷史背景下,生藥學(xué)將在宏觀與微觀兩方向繼續(xù)深入和發(fā)展。在微觀方面,將繼續(xù)從分子水平或更深入的研究,闡述中藥的生物學(xué)特性、生物活性、藥理作用及防病治病的機(jī)理。在宏觀方面,將以實(shí)施《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(即GAP,good agricultural practice)為契機(jī),綜合傳統(tǒng)和經(jīng)典生藥學(xué)、農(nóng)學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科的理論和技術(shù),研究中藥材生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)范,為中藥材生產(chǎn)基地建設(shè)和中藥材產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支撐[31,35]。如近20 年來對藥用石斛的生藥學(xué)研究,在組織培養(yǎng)的材料、培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件、試管苗壯苗、煉苗移栽、栽培過程中的光溫控制、肥水管理、人工種子、菌根研究等方面取得了重要進(jìn)展,積累了大量的技術(shù)資料,已為藥用石斛的人工培植和石斛資源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造了條件。可以預(yù)見,在不遠(yuǎn)的將來,石斛產(chǎn)業(yè)化將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,而豐富的石斛人工資源必將為石斛的綜合開發(fā),特別是以石斛原料的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中藥新藥研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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篇9

1 立足專業(yè)特點(diǎn),改革教學(xué)目標(biāo)

1.1 強(qiáng)化基礎(chǔ)知識傳輸

農(nóng)藥學(xué)原理不同于西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院為制藥工程專業(yè)本科生設(shè)置的農(nóng)藥學(xué)課程。農(nóng)藥學(xué)是基礎(chǔ)理論學(xué)科,注重講授基礎(chǔ)性的概念知識,是植物保護(hù)學(xué)院制藥工程專業(yè)本科二年級學(xué)生的一門專業(yè)必修課程。然而,農(nóng)藥學(xué)原理是為農(nóng)藥學(xué)碩士一年級研究生專門開設(shè)的專業(yè)必修課程,是農(nóng)藥學(xué)的延伸與深入,主要目標(biāo)是為了讓學(xué)生在前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)對本科階段農(nóng)藥學(xué)的認(rèn)識,強(qiáng)化對基礎(chǔ)理論知識的理解。該課程不僅要求學(xué)生對理論知識進(jìn)行學(xué)習(xí),掌握關(guān)于農(nóng)藥新劑型與加工等基本理論知識,學(xué)會(huì)新的使用方法,更要求學(xué)生深入了解不同類型農(nóng)藥作用機(jī)理,如殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺卵劑與殺線蟲劑的作用機(jī)理等,從而為今后的科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此,在教學(xué)過程中,教師不但要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的傳輸,更要側(cè)重于將教學(xué)內(nèi)容融匯于學(xué)生的科學(xué)研究。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力

在農(nóng)藥學(xué)原理教學(xué)過程中,除了要教給學(xué)生基本的專業(yè)知識和專業(yè)技能以外,還應(yīng)該突出該門課程教學(xué)的實(shí)踐性,夯實(shí)學(xué)生基本的專業(yè)素質(zhì)。就農(nóng)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的素養(yǎng)來說,教師應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的判斷力與實(shí)踐操作能力。例如在講解油菜田病害問題時(shí),可以就油菜菌核病菌抗藥性來提問題:當(dāng)一塊油菜田連續(xù)多年使用單一藥劑防治油菜菌核病時(shí),防效為何顯著下降,如何解決抗藥性問題等。通過這樣的引導(dǎo)方式來培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決生產(chǎn)實(shí)踐中問題的能力。

2 立足教學(xué)目標(biāo),改革教學(xué)內(nèi)容

2.1 合理安排教學(xué)內(nèi)容

農(nóng)藥學(xué)原理的核心是如何科學(xué)地使用農(nóng)藥,不僅強(qiáng)調(diào)農(nóng)藥與人類、環(huán)境之間的關(guān)系,更多的是要學(xué)生掌握農(nóng)藥的加工、應(yīng)用技術(shù)、作用、代謝、選擇性原理,以及有害生物抗藥性原理[2]。該課程雖然與制藥工程專業(yè)本科生所學(xué)的農(nóng)藥學(xué)課程內(nèi)容有部分重疊,但農(nóng)藥學(xué)側(cè)重于學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的掌握,而農(nóng)藥學(xué)原理則側(cè)重于農(nóng)藥的加工、應(yīng)用及作用機(jī)理等分子、蛋白層面的知識,這就要求學(xué)生要具備一定的分子生物學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)的基本知識。因此,教師在講授過程中要有所側(cè)重,理清這門課程之間的區(qū)別與聯(lián)系。此外,農(nóng)藥學(xué)原理以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考解決問題的能力為基本,突出學(xué)生科學(xué)研究的探索能力。比如在講授抗藥性問題時(shí),不應(yīng)當(dāng)只是讓學(xué)生了解抗藥性的概念,更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析抗藥性的機(jī)理。

2.2 及時(shí)補(bǔ)充學(xué)科前沿知識

農(nóng)藥學(xué)原理教學(xué)內(nèi)容較多,但課時(shí)較少,教學(xué)過程應(yīng)該盡量壓縮基本知識的講解,對于一些交叉知識點(diǎn),也應(yīng)簡單概述。隨著科學(xué)研究的不斷深入,農(nóng)藥學(xué)原理課程涌現(xiàn)了新的知識點(diǎn),因而教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該及時(shí)增加最新研究成果,著重介紹學(xué)科前沿知識。在課堂講授過程中,教師可結(jié)合自身研究進(jìn)展,講解當(dāng)前該領(lǐng)域的最新研究成果。例如,在講解抗藥性機(jī)理等方面內(nèi)容時(shí),可引用當(dāng)前領(lǐng)域最新高水平文獻(xiàn),激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究的動(dòng)力,并拓寬學(xué)生的知識面。

3 立足教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法

3.1 互動(dòng)式教學(xué)法

研究生教學(xué)與本科生教學(xué)存在很大差異。本科生重在通識教育,對知識的掌握在于廣而不在于精,研究生的教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與解決問題的能力,對知識面的掌握不僅在于廣、更要精。鑒于此,在農(nóng)藥學(xué)原理教學(xué)過程中,教師應(yīng)采取以學(xué)生為主體的教學(xué)方式,在對理論知識講述過程中,要及時(shí)觀察課堂接受情況,要對難點(diǎn)重點(diǎn)詳細(xì)講解。同時(shí),對于存在爭議的知識點(diǎn),教師可以鼓勵(lì)學(xué)生提出新的見解與看法,共同探討,這樣不僅能夠鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力,而且能夠開拓學(xué)生的科研思路。

3.2 小組討論教學(xué)法

目前,農(nóng)藥學(xué)專業(yè)碩士一年級研究生已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展

相關(guān)科研工作。由于學(xué)生研究方向存在差異,因此授課過程中可依據(jù)學(xué)生的科研方向分小組進(jìn)行討論。比如說在講授殺菌劑作用機(jī)理的過程中,教師可以鼓勵(lì)相關(guān)研究的學(xué)生結(jié)合自己的科研方向,通過查閱最新的高水平研究文獻(xiàn),在課堂上作專題報(bào)告。在進(jìn)行分組討論時(shí),每位同學(xué)可根據(jù)自己所學(xué)的知識,對作報(bào)告學(xué)生的內(nèi)容提出質(zhì)疑,對該學(xué)生的研究課題進(jìn)行廣泛深入的討論與交流。這樣既能加深學(xué)生對該知識點(diǎn)的認(rèn)知與理解,提高教學(xué)質(zhì)量,又能為該學(xué)生所開展的科學(xué)研究提供廣泛的科研思路與實(shí)驗(yàn)技術(shù)等。

4 立足教學(xué)方法,改革教學(xué)手段

由于農(nóng)藥學(xué)原理的基礎(chǔ)理論知識較多,傳統(tǒng)授課手段的局限性日益凸顯。隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展,以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的教學(xué)手段逐漸成為一種趨勢,許多仿真虛擬儀器如Multisim、Protel等在授課過程中廣泛應(yīng)用[3]。虛擬仿真教學(xué)是學(xué)科專業(yè)和信息技術(shù)高度融合的產(chǎn)物,其具有傳統(tǒng)教學(xué)不具備的優(yōu)勢,如方便性、直觀性、互動(dòng)性、共享性等[4-5]。西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院建立了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,將抽象的理論形象化、具體化。比如在講授殺菌劑抑菌作用機(jī)理時(shí),可以采用虛擬仿真動(dòng)畫展示藥劑與靶標(biāo)蛋白結(jié)合,影響病原菌各組織的生成,進(jìn)而導(dǎo)致病原菌不能正常生長的過程。這種視覺沖擊效果,極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

現(xiàn)階段,全國高?;旧暇鶕碛袕?qiáng)大的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。借助于校園網(wǎng)絡(luò)功能,構(gòu)建農(nóng)藥學(xué)原理課程大數(shù)據(jù)庫,為師生提供一個(gè)交流學(xué)習(xí)的互動(dòng)平臺。同時(shí),由于農(nóng)藥學(xué)研究生班級人數(shù)較少,因而實(shí)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可行性較高,不僅能夠顯著提高教學(xué)質(zhì)量,也能夠提高學(xué)生科學(xué)研究的能力與水平。

篇10

關(guān)鍵詞 基因工程;科學(xué)探索

中圖分類號G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號2095―6363(2017)03―0013―01

隨著科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣,用途越來越大,地位日益提高,且作為一門新興生物學(xué)科,通過學(xué)習(xí)使學(xué)生對于基因工程的基本概念以及其探索應(yīng)用領(lǐng)域等方面都有了一個(gè)詳細(xì)的了解,對于提高學(xué)生知識水平、綜合素質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。

1基因工程概述

1.1基因工程概念及其特征

基因工程又可以稱為DNA重組技術(shù),是根據(jù)人們各方面的需求意愿,提取出來一種生物的某種基因,并對其進(jìn)行改造和重新組合,最后將其轉(zhuǎn)移到另外一種生物的細(xì)胞里,從而改變了生物原有的遺傳性狀,創(chuàng)造出了人們所需要的新品種。

基因工程有2個(gè)重要特征,第一是廣泛性,可以實(shí)現(xiàn)人們把任何生物的基因轉(zhuǎn)移到毫無關(guān)系的任意其他受體細(xì)胞中的愿望,生物的遺傳特性被改變并且創(chuàng)造出了新的生物性狀;第二就是可復(fù)制性,一些DNA可以在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制,使大量純化的DN段準(zhǔn)備成為可能,有利于加深對分子生物學(xué)的研究領(lǐng)域。

1.2基因操作基本工具

基本工具主要有3N:第1種為基因的剪刀“限制性核酸內(nèi)切酶”即“分子手術(shù)刀”它主要是從原核生物鐘分離出來,存在于微生物體內(nèi),其具有的特定性表現(xiàn)在只能辨別指定的核苷酸序列并且在指定的地方進(jìn)行分割DNA分子活動(dòng),分割后的末端產(chǎn)生了粘性平端和平末端兩種表現(xiàn)形式;第2種是基因的針線“DNA連接酶”即“分子縫合針”,其種類分為粘性末端、粘性末端和平末端。它可以把粘性末端之間的縫隙縫合起來從而形成一個(gè)重組的DNA分子;第3種是基因的運(yùn)輸工具“運(yùn)載體”即“分子運(yùn)輸車”,具備自我復(fù)制、多個(gè)限制酶切點(diǎn)、有標(biāo)記基因、對受體細(xì)胞無傷害的4個(gè)條件,目的就是將基因送入到受體細(xì)胞內(nèi),常見的種類有質(zhì)粒、噬菌體等。

1.3基因工程基本操作步驟

基因工程的基本操作步驟主要有以下4步:第一,合理獲得目的基因。一般是通過采用CDNA文庫法、人工合成法、基因文庫法等途徑辦法來完成編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因的獲取,并通過PCR技術(shù)達(dá)到擴(kuò)增目的基因的效果,其中PCR技術(shù)就是指遵循DNA復(fù)制原理,在生物體外復(fù)制特定DN段的核酸合成技術(shù)。第二,基因工程的核心內(nèi)容即建立基因表達(dá)載體。其目的主要是為了使受體細(xì)胞中的目的基因的存在保持穩(wěn)定并良好地遺傳給后代,同時(shí)保證目的基因的功能得到最有效最大的發(fā)揮。目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子以及終止子四者共同構(gòu)成了基因表達(dá)載體。第三,將目的基因植入進(jìn)受體細(xì)胞內(nèi)。其通常是指將目的基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞中,并保持穩(wěn)定和表達(dá)的一個(gè)操作過程。一般來說導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞、微生物方法各異。第四,目的基因的檢測和鑒定。該步驟的主要目的就是檢查轉(zhuǎn)基因生物的染色體是否合理地插入了目的基因,同時(shí)目的基因是否已經(jīng)翻譯成了蛋白質(zhì),完成了轉(zhuǎn)錄。其檢測辦法一般有分子雜交技術(shù)等。鑒定就是指對生物進(jìn)行個(gè)體水平的鑒定,例如鑒定轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否表現(xiàn)抗蟲性狀。

2基因工程的探索應(yīng)用

2.1基因工程在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

目前,基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用較為廣泛,其主要就是為了提高農(nóng)作物抗病蟲害的能力,改善農(nóng)作物的品質(zhì),增加產(chǎn)量,在這些領(lǐng)域,基因工程已經(jīng)取得了引入注目的成績。首先是植物抗病基因工程,其隨著迅速發(fā)展的植物病毒分子生物學(xué)也得到了全面開展應(yīng)用,例如:或者中科院通過把抗病毒基因植入到水稻的細(xì)胞里的方法,從而使得培育出來的水稻也就有一定的抗病蟲害的能力。其次基因工程技術(shù)通過采用特異性啟動(dòng)子與RNA酶基因構(gòu)建嵌合基因的途徑,使植物雄系不育性成為了可能,其成功應(yīng)用于小麥、油菜和果樹等。同時(shí)為農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了高質(zhì)高產(chǎn)的新品種。最后隨著人們生活水平的提高以及對農(nóng)產(chǎn)品的口味、口感的要求也越來越高,改善植物品質(zhì)的基因工程也慢慢被應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品中,其主要是通過基因轉(zhuǎn)移來達(dá)到改變植物中氨基酸或者脂肪含量等品質(zhì)特性的目的。例如:將水仙花的2個(gè)基因和一種細(xì)菌的一個(gè)基因共同植入到水稻中,從而形成水稻的一種新品種,這種新水稻富含鐵鋅元素,并將其轉(zhuǎn)化成維生素A的胡蘿卜素,防止貧血和缺少維生素A,最后大米呈現(xiàn)金黃色,成為了“金米”或者是根據(jù)國外的相關(guān)研究,為了使普通的小麥富含更多的高分子量的面筋蛋白質(zhì),從而將其基因轉(zhuǎn)移到普通小麥里,從而改善小麥基因,使小麥更具彈性。

2.2基因工程在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

現(xiàn)今,基因工程在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用最為活躍,其在新藥物研制、疾病診斷以及治療方面都有著不可忽視的作用。以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在全球發(fā)展迅速、前景良好開闊,目前利用基因工程生產(chǎn)的藥物主要包括疫苗、抗體、激素、寡核苷酸藥物等,已經(jīng)被用來治療和預(yù)防各種疾病。例如基因工程乙型肝炎疫苗?;蚬こ趟幬锬芨纳苽鹘y(tǒng)化學(xué)藥物供應(yīng)不足、副作用較大、缺乏安全性等問題。其次基因工程在疾病診斷應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬?;蛟\斷技術(shù)是20世紀(jì)70年代簡悅威在貧血臨床治療中取得的研究成果,基因診斷常用的方法有DNA分子雜交、檢測基因的缺失等。例如一些遺傳病癥通常就與基因的突變有關(guān),在臨床上,就可以通過基因診斷技術(shù)對遺傳病癥或者癌癥等進(jìn)行檢測。并且隨著多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)發(fā)明,基因診斷方法也越來越簡單方便,不采用DNA分子雜交方法,直接從擴(kuò)增的DNA分子做酶切分析,甚至有些不需要做酶切分析而直接根據(jù)擴(kuò)增的長度來達(dá)到疾病診斷的目的。

2.3基因工程在環(huán)保方面的應(yīng)用

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國國內(nèi)環(huán)境狀況嚴(yán)峻,石油污染、水污染、農(nóng)藥污染、氣候變暖等問題已經(jīng)成為了社會(huì)日益關(guān)注的焦點(diǎn)。例如美國通過采取DNA重組技術(shù)將降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4種菌體基因有效鏈接起來,并轉(zhuǎn)移到某一種菌體中從而產(chǎn)生同時(shí)降解這4種有機(jī)物的超級細(xì)菌從而達(dá)到清楚油污染的作用?;蚬こ碳夹g(shù)同樣可以用于降解農(nóng)藥,轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)有利于減少農(nóng)藥對環(huán)境的不利影響,并根據(jù)中科院研究所研制出為了降解農(nóng)藥并帶有自殺控制功能的一種細(xì)菌即“環(huán)境安全型基因工程菌”,其在完成降解農(nóng)藥的目的任務(wù)后能夠“自殺”,從而消除基因工程菌本身對環(huán)境的影響。總之,基因工程由于其自身高技術(shù)、基本不污染環(huán)境或少污染環(huán)境的特點(diǎn),對于建設(shè)生態(tài)環(huán)境以及消除環(huán)境污染有著積極重大意義。