第一篇：分子生物學(xué)課程教學(xué)改革初探

分子生物學(xué)課程教學(xué)改革初探

摘要：文章總結(jié)了在十余年分子生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，不斷開(kāi)展的對(duì)教師自身綜合素質(zhì)和能力、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革探索，旨在提高分子生物學(xué)的教學(xué)效果。實(shí)踐證實(shí)，新的教學(xué)模式，在傳授學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，也逐步提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而滿(mǎn)足了社會(huì)對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新型生物人才的需求。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；課程教學(xué)；改革研究；創(chuàng)新生物學(xué)人才

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）26-0128-03

前言：

分子生物學(xué)的目標(biāo)是在分子水平上闡明細(xì)胞活動(dòng)的規(guī)律，從而揭示生命的本質(zhì)[1]。雖然它在生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程體系中充當(dāng)著重要角色，對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，但是分子生物學(xué)的教學(xué)卻因?yàn)檎n程內(nèi)容多，學(xué)科交叉廣，理解難度高，信息量大，知識(shí)更新快而使教學(xué)效果差強(qiáng)人意，集中表現(xiàn)為教師授課難和學(xué)生學(xué)習(xí)難。這種現(xiàn)狀不但困擾著老師和同學(xué)，也與大學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)不相適應(yīng)。如何克服分子生物學(xué)課堂教學(xué)的“瓶頸”？本人在從事十多年的分子生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，努力研究和探索多種形式的教學(xué)改革，力求提升教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的合理組織

分子生物學(xué)的教學(xué)除了選用好的教材，制定完善的教學(xué)大綱，如何組織教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)[2]。教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生的應(yīng)該是完整、清晰的、有層次、條理的知識(shí)。我們?cè)诮M織教學(xué)的過(guò)程中，首先從提高自身學(xué)科素養(yǎng)著手?！耙槐窘滩臅?shū)，數(shù)種參考書(shū)”，除分子生物學(xué)國(guó)內(nèi)、國(guó)外各類(lèi)版本外，與分子生物學(xué)相互交叉和滲透的其他學(xué)科，如細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)，我們也都進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和強(qiáng)化，不斷夯實(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、拓展專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，基本構(gòu)建了分子生物學(xué)完整的知識(shí)體系，具備了對(duì)教材處理的前提。既避免了教學(xué)中各學(xué)科的重復(fù)，也進(jìn)一步凝練了知識(shí)。此外，我們還通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)向全國(guó)優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)，在不斷的探索中總結(jié)出了教學(xué)內(nèi)容合理組織的一些思路。

1.思維導(dǎo)學(xué)模式。在DNA復(fù)制教學(xué)環(huán)節(jié)，知識(shí)點(diǎn)多，并且較分散，很容易在教學(xué)中造成學(xué)習(xí)困難和知識(shí)混淆的現(xiàn)象，針對(duì)這章教學(xué)的特點(diǎn)，我們采用了思維導(dǎo)學(xué)模式，收到了非常好的教學(xué)效果。

2.重點(diǎn)、難點(diǎn)解讀。本科教學(xué)形式多樣化，也更提倡學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，但并不是淡化了教師的教學(xué)，反而對(duì)教師提出了更高的要求[3]。教師必須圍繞每堂課的教學(xué)目的，合理組織和引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

比如在講解染色體端粒末端修復(fù)機(jī)制中，教師首先要從教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)中梳理出重點(diǎn)。染色體端粒末端修復(fù)機(jī)制的知識(shí)點(diǎn)包括：（1）引物切除造成的遺傳信息缺失；（2）端粒末端的特點(diǎn)；（3）體細(xì)胞和性細(xì)胞末端修復(fù)機(jī)制的不同；（4）DNA結(jié)構(gòu)的變化；（5）端粒酶的修復(fù)機(jī)制。梳理知識(shí)點(diǎn)后，總結(jié)教學(xué)重點(diǎn)：一是引物切除后損傷修復(fù)在體細(xì)胞和性細(xì)胞中的不同；二是四鏈DNA結(jié)構(gòu)；三是端粒酶的修復(fù)機(jī)制。其中端粒酶修復(fù)機(jī)制的講授是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。難點(diǎn)集中在端粒酶的性質(zhì)和修復(fù)發(fā)生的過(guò)程。

經(jīng)過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容中重點(diǎn)和難點(diǎn)的準(zhǔn)確把握和合理組織，教師才能在課堂教學(xué)中突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，讓學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)無(wú)障礙。

二、教學(xué)方法和手段的改進(jìn)

教學(xué)方法的推陳出新，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容[4]。為發(fā)揮學(xué)生作為教學(xué)主體的能動(dòng)性，我們根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了啟發(fā)式、聯(lián)想式、探究式等多種教學(xué)方法[5]，讓學(xué)生參與到教學(xué)過(guò)程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識(shí)的同時(shí)，更注重教會(huì)學(xué)生靈活掌握學(xué)習(xí)的方法。

1.啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)的目的在于舉一反三，觸類(lèi)旁通。針對(duì)每一次的課堂教學(xué)，設(shè)計(jì)一些拋磚引玉的問(wèn)題，供學(xué)生思考與討論，這成為了分子生物學(xué)理論教學(xué)的重要組成部分。如進(jìn)行到真核生物基因表達(dá)調(diào)控學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，提出甲基化修飾的生物學(xué)意義，這個(gè)問(wèn)題覆蓋范圍廣，涉及到了DNA復(fù)制的調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)和DNA甲基化修飾對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控，以及Epigenetic（表觀遺傳學(xué)）方面的知識(shí)。通過(guò)提出問(wèn)題―討論分析―不斷啟發(fā)―再討論分析―歸納總結(jié)―解決問(wèn)題這一系列的互動(dòng)教學(xué)活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，在不斷的討論分析中通過(guò)展示不同的思維、發(fā)表各自的觀點(diǎn)，不但有利于促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，而且有利于學(xué)生通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的消化、理解來(lái)達(dá)到理論的升華、拓展[4]。

2.聯(lián)想式教學(xué)。分子生物學(xué)是在生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)[6]，因此知識(shí)相互交叉、相互滲透。在授課的過(guò)程中，教師一方面要避免重復(fù)，一方面要通過(guò)聯(lián)想知識(shí)點(diǎn)適時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力和整合能力。如在講解化學(xué)修飾對(duì)基因的表達(dá)調(diào)控時(shí)，將細(xì)胞生物學(xué)中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生了解基因表達(dá)調(diào)控對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用機(jī)制。

3.探究式教學(xué)。在分子生物學(xué)教學(xué)中，每一個(gè)理論知識(shí)的背后都是科學(xué)研究的重大突破。如確定遺傳物質(zhì)是DNA的兩大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，我們以探究的形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，到結(jié)果顯示，再經(jīng)過(guò)討論分析并得出結(jié)論，以課題研究的角度，研究人員的身份引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)角色，將學(xué)科概念、理論產(chǎn)生的起因和過(guò)程展示給學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生努力探索，走近科學(xué)，讓學(xué)生從中領(lǐng)悟知識(shí)形成的探究性和科學(xué)性，逐漸培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和能力的高素質(zhì)研究型人才。

4.多媒體多樣化教學(xué)。分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容具有微觀性、復(fù)雜性、抽象性和動(dòng)態(tài)性。傳統(tǒng)的教學(xué)手段無(wú)法滿(mǎn)足教學(xué)的需求，而多媒體技術(shù)則具有聲像俱佳、動(dòng)靜皆宜的特點(diǎn)[7]，是傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的。多年來(lái)我們不斷補(bǔ)充和完善教學(xué)手段，逐漸形成了獨(dú)具特色的多媒體教學(xué)課件。

多媒體圖像處理清晰直觀，文字表述簡(jiǎn)潔明了、主題突出。課件中的圖像來(lái)源于國(guó)內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)。如講述DNA半保留復(fù)制機(jī)理時(shí)[8]，首先將DNA可能存在的幾種復(fù)制方式用圖像展現(xiàn)，并利用Meselson和Stahl設(shè)計(jì)的DNA復(fù)制同位素示蹤實(shí)驗(yàn)和密度梯度離心實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證，引導(dǎo)學(xué)生明確掌握DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，并結(jié)合文字，通過(guò)圖文并茂的多媒體課件，將教學(xué)內(nèi)容中的背景知識(shí)、基本概念、基本理論，以及靜態(tài)、抽象的微觀知識(shí)清晰講解。

多媒體課件動(dòng)靜結(jié)合、聲像互動(dòng)。對(duì)于生命過(guò)程中動(dòng)態(tài)的知識(shí)點(diǎn)，比如DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程，可以將這些復(fù)雜的生命過(guò)程利用多媒體手段做成動(dòng)畫(huà)并配以文字和聲像，形象直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，既加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，也提高了其學(xué)習(xí)效率。

三、知識(shí)領(lǐng)域的拓展

分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容除包含基礎(chǔ)理論知識(shí)外，還有大量理論應(yīng)用的研究方法部分。我們?cè)诮虒W(xué)中不僅僅將知識(shí)局限在教材中，利用課堂教學(xué)不斷引導(dǎo)學(xué)生去了解本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)、最新進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)[8]，以及生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用。

1.專(zhuān)題講座與專(zhuān)題討論。專(zhuān)題講座是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，自己組織參考資料對(duì)教學(xué)內(nèi)容的延伸與拓展。比如在講授“SNP技術(shù)”時(shí)，先從遺傳標(biāo)記分析的發(fā)展著手，把一代、二代的標(biāo)記分析做知識(shí)性的回顧，再將納入教材的第三代標(biāo)記分析“SNP”做詳細(xì)的講解，引導(dǎo)大家理解什么是單核苷酸多態(tài)性，核苷酸多態(tài)性研究的生物學(xué)意義以及在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、畜牧等多種領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。通過(guò)這種方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，也使教師不斷地進(jìn)行知識(shí)的更新，及時(shí)了解本學(xué)科當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)、研究的熱點(diǎn)以及爭(zhēng)論的問(wèn)題。

專(zhuān)題討論則是以學(xué)生為主體，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生就某一個(gè)專(zhuān)題自行查閱、組織文獻(xiàn)資料，并在課堂上展開(kāi)討論[9]。比如在講授基因重組的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，設(shè)計(jì)“轉(zhuǎn)基因的利與弊”供學(xué)生討論。引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程藥物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物對(duì)社會(huì)產(chǎn)生的巨大影響，讓知識(shí)離開(kāi)課本走進(jìn)生活，從而喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探索未知領(lǐng)域的欲望。這不僅使學(xué)生更加深入、系統(tǒng)地理解所學(xué)知識(shí)，并且培養(yǎng)了學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力[10]。

2.生物信息技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)。生物信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為分子生物學(xué)研究方法中不可分割的一部分，比如在“PCR技術(shù)”的專(zhuān)題講座中，不僅要對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作以及?yīng)用進(jìn)行講解，還要特別對(duì)引物設(shè)計(jì)的生物信息技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充，介紹學(xué)生對(duì)一些常規(guī)的生物信息技術(shù)軟件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAStar、Cluster等有一個(gè)基本的認(rèn)知度。

在整個(gè)分子生物學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生需要自行查閱和組織各種文獻(xiàn)資料，因此，必須特別強(qiáng)調(diào)互聯(lián)網(wǎng)資源運(yùn)用的重要性。教師通過(guò)介紹中國(guó)知網(wǎng)、維普、清華同方、NCBI等幾個(gè)常用資源庫(kù)，使學(xué)生了解如何利用資源庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)資源的熟練應(yīng)用使學(xué)生的知識(shí)體系得以完善，學(xué)生通過(guò)自身的努力來(lái)提高信息收集和辨別的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。

四、教學(xué)改革中應(yīng)該注意的問(wèn)題

1.教師的專(zhuān)業(yè)修養(yǎng)與教學(xué)基本功。教師在教學(xué)中具有雙重身份，既是一名導(dǎo)演，又是一名演員。作為導(dǎo)演，首先需要有最新的教學(xué)理念，整個(gè)教學(xué)過(guò)程中適時(shí)設(shè)問(wèn)、適時(shí)討論、適時(shí)啟發(fā)。其次要有較強(qiáng)的課堂組織能力，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，把握課堂節(jié)奏，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)激情，使教學(xué)有的放矢。否則會(huì)在教學(xué)中出現(xiàn)“啟而不發(fā)”和論證條理不清的現(xiàn)象；作為演員，還要有良好的課程駕馭能力，通過(guò)教師扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、廣泛的認(rèn)知領(lǐng)域、全面的知識(shí)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一個(gè)豐盛的知識(shí)大餐，而不是一鍋夾生飯。因此作為教師，必須從理論水平、科研水平、思維水平這3個(gè)方面提高教師自身的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，此外，還要掌握適合自己的各項(xiàng)教學(xué)技能。

2.多媒體教學(xué)的合理應(yīng)用。多媒體教學(xué)只是一種提高教學(xué)效果的輔助手段，是為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)的，只有運(yùn)用合理才可能達(dá)到好的效果。因此盡量避免在多媒體教學(xué)課件上出現(xiàn)過(guò)多的文字，否則多媒體成了教學(xué)活動(dòng)中的主體，老師由照本宣科轉(zhuǎn)變?yōu)榘缪莘庞硢T和播音員的角色。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果也就適得其反。多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)只有合理地結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出其真正的價(jià)值。

總之，教學(xué)改革的目標(biāo)是幫助學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生后繼學(xué)習(xí)的能力。正如葉圣陶先生所說(shuō)：“教師的教學(xué)，不在于給學(xué)生搬去可以致富的金子。而在于給學(xué)生點(diǎn)金的指頭?！蹦壳?，我們關(guān)于分子生物學(xué)課堂教學(xué)改革還處于不斷探索和實(shí)踐階段，除了需要不斷地提高教師自身的學(xué)科修養(yǎng)和科研素質(zhì)外，也以“夯實(shí)基礎(chǔ)、拓展知識(shí)、增強(qiáng)能力、提高素質(zhì)”[8]作為教學(xué)的目的和人才培養(yǎng)目標(biāo)，努力在今后把教學(xué)工作開(kāi)展得更加有生有色，為社會(huì)培養(yǎng)更多高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

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第二篇：分子生物學(xué)教學(xué)改革總結(jié)2014-7-7

高校課堂教學(xué)改革工作總結(jié)

（陳珂珂）

本學(xué)期在2012級(jí)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了《分子生物學(xué)》課程教學(xué)改革的初步嘗試，以改變傳統(tǒng)的“教師教、學(xué)生學(xué)”的死板的課堂教學(xué)為目的，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)知識(shí)掌握的牢固性，我從兩個(gè)方面著手進(jìn)行了改革，改革的效果和不足總結(jié)如下：

一、課堂測(cè)試及課后作業(yè)

大學(xué)的教學(xué)比較開(kāi)放，教師對(duì)課堂的管理較中學(xué)松懈很多，教師對(duì)學(xué)生知識(shí)的掌握程度了解度不夠，學(xué)生基本靠自主學(xué)習(xí)，有部分同學(xué)的學(xué)習(xí)就比較盲目無(wú)重點(diǎn)。同時(shí)在課下，教師監(jiān)督不到位的情況下，很多同學(xué)就隨波逐流，放縱自我。期末考試就靠臨時(shí)抱佛腳，考試成績(jī)也并不理想。

因此，本學(xué)期開(kāi)始，除了在課堂上對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)反復(fù)強(qiáng)調(diào)講解之外，在本章節(jié)結(jié)束后，也會(huì)對(duì)本章的重點(diǎn)知識(shí)布置課后作業(yè)，促使學(xué)生在課下也能夠復(fù)習(xí)課堂內(nèi)容，及時(shí)消化吸收。同時(shí)對(duì)于一些比較難以理解的內(nèi)容，利用這種形式也促使學(xué)生能夠主動(dòng)查閱少量的文獻(xiàn)資料。在課程進(jìn)行一半時(shí)，進(jìn)行課堂測(cè)驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)前面課程內(nèi)容的掌握情況，以在今后的教學(xué)中更好的有的放矢。

本學(xué)期共布置了2次課后作業(yè)，進(jìn)行了1次課堂測(cè)驗(yàn)。從結(jié)果來(lái)看，課后作業(yè)完成較好，但不乏部分同學(xué)抄襲的痕跡。從課堂測(cè)驗(yàn)的分?jǐn)?shù)來(lái)看，大部分同學(xué)能夠掌握理解大部分的知識(shí)，少部分同學(xué)測(cè)試成績(jī)很不理想。

二、討論教學(xué)

在分子生物學(xué)的教學(xué)中，設(shè)置了兩個(gè)專(zhuān)題講述，一個(gè)是PCR技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)課中完成。二是人類(lèi)基因組計(jì)劃，由學(xué)生討論完成。討論式教學(xué)的目的是為了增加課堂的趣味性，及學(xué)生參與的積極性，從中也能檢驗(yàn)出學(xué)生的提出問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、自我收集材料的能力，小組成員之間的相互配合情況等等方面的素質(zhì)。

1.教學(xué)程序，提前3周由教師提出計(jì)劃，簡(jiǎn)單介紹人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP），將專(zhuān)題內(nèi)容分為5個(gè)小部分，分組進(jìn)行資料查詢(xún)和ppt制作，以小組為單位匯報(bào)，其他小組提問(wèn)，由教師打分，總時(shí)間為2個(gè)課時(shí)。小組匯報(bào)內(nèi)容分別是：（1）HGP介紹

（2）HGP之遺傳圖譜的繪制

（3）HGP之物理圖譜的繪制

（4）HGP之序列圖譜的繪制

（5）HGP之轉(zhuǎn)錄圖譜的繪制

根據(jù)學(xué)生的講述，最后將提出的問(wèn)題進(jìn)行匯總，并以課后作業(yè)的形式布置給學(xué)生，讓其在課下繼續(xù)查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)行回答。問(wèn)題如下：

（1）HGP的意義何在？

（2）繪制遺傳圖譜時(shí)，分子標(biāo)記有哪些？（3）物理圖譜和遺傳圖譜的區(qū)別？（4）什么是STS標(biāo)簽，并舉例說(shuō)明？（5）EST序列是什么？作用是什么？（6）DNA測(cè)序方法有哪些？ 2.效果

討論的效果沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，學(xué)生的ppt制作、講解及對(duì)內(nèi)容的理解充分。大家除了對(duì)小故事很感興趣外，對(duì)于專(zhuān)業(yè)的知識(shí)不慎熱衷，查閱資料不充分，對(duì)于前沿的英文文獻(xiàn)置之不理。這也充分說(shuō)明學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力還不夠，教師的督促也不能有絲毫的放松。

3.不足

這次討論課存在著很多的不足。第一，高估了學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，設(shè)置的專(zhuān)題有點(diǎn)難度，不夠大眾化。第二，教師的不足，在任務(wù)布置下去之后，沒(méi)有及時(shí)的進(jìn)行監(jiān)督檢查。第三，課時(shí)設(shè)置不足，在以小組為單位的討論中，由于時(shí)間限制，兼顧不到每個(gè)人的發(fā)言。

總結(jié)：這次嘗試不是很成功，這些經(jīng)驗(yàn)不足的積累，以期指導(dǎo)今后的教學(xué)改革工作。

第三篇：分子生物學(xué)課程教學(xué)大綱

《分子生物學(xué)》課程教學(xué)大綱（理論學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)）

使用教材： 醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)

（供8年制及7年制臨床醫(yī)學(xué)等專(zhuān)業(yè)用）

分子生物學(xué)是一門(mén)從分子水平研究生命現(xiàn)象、生命的本質(zhì)、生命活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)是分子生物學(xué)的一個(gè)重要分支，是從分子水平研究人體在正常及疾病狀態(tài)下生命活動(dòng)及其規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。它主要研究人體生物大分子和大分子體系的結(jié)構(gòu)、功能、相互作用及其同疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。作為一門(mén)課程，醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)涵蓋了醫(yī)學(xué)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，以及分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中形成的專(zhuān)門(mén)研究領(lǐng)域及相關(guān)知識(shí)。

醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)既要較系統(tǒng)地了解分子生物學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和技術(shù)理論知識(shí)，同時(shí)也要了解分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和相關(guān)研究進(jìn)展。

本書(shū)共二十三章，包括5個(gè)方面內(nèi)容。第二章至第十章介紹分子生物學(xué)基本知識(shí)，主要介紹基因和基因組的基本概念和基本特點(diǎn)，基因組核酸復(fù)制與損傷修復(fù)、基因表達(dá)和功能蛋白形成與降解、基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞間通訊與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本概念和基本理論，細(xì)胞增殖與凋亡的相關(guān)分子生物學(xué)機(jī)制。第十一章至第十三章介紹基因操作的基本知識(shí)，包括基因分析、基因功能研究和基因克隆與表達(dá)的相關(guān)基本知識(shí)和研究策略。第十四章至第十八章介紹疾病分子生物學(xué)機(jī)制，介紹了基因和基因組、細(xì)胞間通訊和信號(hào)與人類(lèi)健康和疾病之間關(guān)系。第十九章至第二十一章介紹分子生物學(xué)理論與技術(shù)在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用，包括基因診斷和基因治療概念與相關(guān)研究。最后兩章介紹分子生物學(xué)新興研究領(lǐng)域、生物信息學(xué)在基因和蛋白質(zhì)研究中的應(yīng)用。

本大綱正是從上述目的出發(fā)，在要求學(xué)生掌握分子生物學(xué)基本知識(shí)與基本技術(shù)，同時(shí)了解分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與相關(guān)研究。使學(xué)生們?cè)诜肿铀缴涎芯咳梭w在正常及疾病狀態(tài)下生命活動(dòng)及其規(guī)律，為從事臨床醫(yī)學(xué)打下深厚的基礎(chǔ)。

緒 論

一、目的要求

了解分子生物學(xué)的定義、研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容；分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史；生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)；現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和深入發(fā)展；分子生物學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系；分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用。

二、主要內(nèi)容

分子生物學(xué)則是從分子水平研究生命現(xiàn)象及其規(guī)律的一門(mén)新興學(xué)科。它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能為研究對(duì)象

（一）、分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容

分子生物學(xué)主要研究生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能、生物大分子之間的相互作用及其與疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。

研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面。1.核酸分子生物學(xué) 2.蛋白質(zhì)分子生物學(xué) 3.細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

（二）、分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

1、生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)

2、現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立

3、現(xiàn)代分子生物學(xué)的深入發(fā)展

（三）、分子生物學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

由于生命本質(zhì)的高度一致性，分子生物學(xué)已經(jīng)對(duì)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了全面而深刻的影響，并逐步形成了一系列的分子學(xué)科?？梢允褂猛惶桌碚摗⑼惶准夹g(shù)，來(lái)解釋和研究不同的病理、生理現(xiàn)象，甚至治療不同的疾病。

1、分子生物學(xué)與生物化學(xué)

2、細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)

3、分子生物學(xué)與遺傳學(xué)

4、分子生物學(xué)與生物技術(shù)

（四）、分子生物學(xué)與醫(yī)學(xué)未來(lái)

分子生物學(xué)的發(fā)展和滲透從根本上改變了醫(yī)學(xué)（包括臨床和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)）各個(gè)學(xué)科的格局, 使醫(yī)學(xué)各學(xué)科進(jìn)入了一個(gè)更高的水平——分子水平。

1、分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用

2、分子生物學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)

3、分子生物學(xué)和病理學(xué)

4、分子生物學(xué)和疾病診斷

5、分子生物學(xué)和疾病治療

基因治療技術(shù)的發(fā)展與整個(gè)醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展以及許多分子生物學(xué)新理論、新技術(shù)、新方法的應(yīng)用密切相關(guān)。

所謂基因治療，就是用正?；蛑脫Q致病基因以糾正患者基因結(jié)構(gòu)和功能異常的一種疾病治療的方法。

狹義的基因治療是指目的基因?qū)氚屑?xì)胞后與宿主細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生整合、成為宿主基因組的一部分，目的基因的表達(dá)產(chǎn)物起治療疾病的作用。廣義的基因治療則包括通過(guò)基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，使目的基因得到表達(dá)，封閉、剪切致病基因的mRNA，或自殺基因產(chǎn)物催化藥物前體轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒性物質(zhì)，殺死腫瘤細(xì)胞，從而達(dá)到治療疾病的目的。

三、學(xué)時(shí)安排 1學(xué)時(shí)

第二章 基因與基因組

一、目的要求：

（一）掌握：基因的概念及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；中心法則；基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)序列；多順?lè)醋?，單順?lè)醋?；真核基因與原核基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?；蚪M的概念；病毒、細(xì)菌及真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特征。

（二）熟悉：基因突變的意義，基因組變異的生理和病理學(xué)意義。

（三）了解：基因的命名法，基因組學(xué)；人類(lèi)基因組計(jì)劃。

二、主要內(nèi)容

基因是負(fù)責(zé)編碼RNA或一條多肽鏈的DNA片段，包括編碼序列、編碼序列外的側(cè)翼序列及插入序列。編碼RNA或蛋白質(zhì)的DNA序列稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因。原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的，其RNA合成后不需要經(jīng)過(guò)剪接加工。而大多數(shù)真核生物基因在編碼區(qū)內(nèi)有非編碼的插入序列?；蛑泻信c轉(zhuǎn)錄有關(guān)調(diào)控序列。真核生物基因中調(diào)控序列一般稱(chēng)為順式作用元件。

大多數(shù)生物的遺傳信息都是以特定的核苷酸排列順序貯存在DNA分 子中。但在一些病毒中，RNA作為遺傳物質(zhì)。多數(shù)生物信息按照從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的方向流。但是對(duì)RNA病毒是以RNA為模板，合成單鏈DNA，然后再合成雙鏈DNA。

mRNA將DNA中信息傳遞給蛋白質(zhì)。在mRNA編碼區(qū)內(nèi)每三個(gè)連續(xù)核苷酸，對(duì)應(yīng)多肽鏈一個(gè)氨基酸，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。原核生物mRNA稱(chēng)多順?lè)醋觤RNA，而真核生物mRNA稱(chēng)單順?lè)醋觤RNA。

基因突變?cè)谶M(jìn)化上具有重要意義，它是形成生物多樣性主要因素之一。同時(shí)基因突變可以改變遺傳信息，導(dǎo)致疾病。導(dǎo)致基因突變因素有自發(fā)、物理、化學(xué)因素等，基因突變可直接影響蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致疾病或?qū)膊∫赘小?/p>

基因命名的基本原則是簡(jiǎn)明、獨(dú)特、能夠表達(dá)基因的特征或功能。基因符號(hào)的命名也應(yīng)遵循獨(dú)特、簡(jiǎn)短、僅含有大寫(xiě)拉丁字母或大寫(xiě)字母和阿拉伯?dāng)?shù)字、不應(yīng)含有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的基本原則。

1．重點(diǎn)內(nèi)容：基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)序列；多順?lè)醋樱瑔雾樂(lè)醋?；基因組的概念；病毒、細(xì)菌及真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特征。

2．難點(diǎn)內(nèi)容：基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特征。

三、學(xué)時(shí)安排

5學(xué)時(shí)

第三章 基因表達(dá)與基因表達(dá)調(diào)控

一、目的要求：

（一）掌握：遺傳信息表達(dá)，轉(zhuǎn)錄，翻譯，有意義鏈，轉(zhuǎn)錄模板鏈，開(kāi)放閱讀框，遺傳密碼等基本概念?；虮磉_(dá)，管家基因，組成性基因表達(dá)，誘導(dǎo)表達(dá)，阻遏表達(dá)，協(xié)調(diào)表達(dá)，表達(dá)調(diào)控，反式作用因子，表達(dá)組織特異性等基本概念；乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)及其調(diào)節(jié)機(jī)制。

（二）熟悉：原核生物RNA和蛋白質(zhì)的生物合成基本過(guò)程，真核生物RNA和蛋白質(zhì)合成特點(diǎn)；真核生物基因表達(dá)調(diào)控的各個(gè)水平，DNA水平調(diào)控的不同方式，反式作用因子的主要特點(diǎn)和調(diào)節(jié)方式，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的不同環(huán)節(jié)，翻譯水平和翻譯后水平調(diào)控的基本環(huán)節(jié)

（三）、了解：了解轉(zhuǎn)錄和翻譯后的加工。反式作用因子結(jié)構(gòu)域模式和反式作用因子的作用方式，基因表達(dá)的組織特異性和時(shí)相性。

二、主要內(nèi)容

原核生物基因表達(dá)調(diào)控主要是在轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控涉及啟動(dòng)子、S因子、阻遏蛋白、正調(diào)控蛋白等多種因素，翻譯水平的調(diào)控則涉及SD序列、mRNA的穩(wěn)定性及翻譯產(chǎn)物的調(diào)控。

真核生物基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)較多，在DNA水平可通過(guò)染色體丟失、基因擴(kuò)增、基因重排、DNA甲基化以及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變影響基因表達(dá)；在轉(zhuǎn)錄水平則主要通過(guò)反式作用因子的作用調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子與TATA盒的結(jié)合、RNA聚合酶與轉(zhuǎn)錄因子-DNA復(fù)合物的結(jié)合以及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成；在轉(zhuǎn)錄后水平主要通過(guò)RNA修飾、剪接及mRNA運(yùn)輸?shù)目刂苼?lái)影響基因表達(dá)；影響翻譯水平的因素有影響翻譯起始的陰遏蛋白、5`AUG、5` 端非編碼區(qū)的長(zhǎng)度等，另外還存在小分子反義RNA對(duì)翻譯調(diào)控。翻譯后蛋白質(zhì)修飾和定位也是表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié)。

同時(shí)近年提出的有關(guān)基因表達(dá)的統(tǒng)一理論慚被認(rèn)識(shí)。從而形成一個(gè)完整的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：

原核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控機(jī)制；真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控機(jī)制；真核生物轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控機(jī)制。

2、難點(diǎn)內(nèi)容：

原核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控機(jī)制。

三、學(xué)時(shí)安排

4學(xué)時(shí)

第四章 基因分析的基本策略

一、目的要求

（一）掌握：Southern 雜交和PCR等技術(shù)原理及在分析基因拷貝數(shù)的應(yīng)用；Northern blot和RT-PCR技術(shù)原理及在基因轉(zhuǎn)錄水平變化分析中的應(yīng)用；

（二）熟悉：Western blot 原理及在特定基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)分析中的應(yīng)用。

（三）了解：DNA序列測(cè)定的原理及其主要應(yīng)用；RNA酶保護(hù)試驗(yàn)原理及應(yīng)用；原位雜交技術(shù)；DNA微陣列技術(shù)原理； 流式細(xì)胞術(shù)的應(yīng)用；免疫 組化方法的應(yīng)用。

二、主要內(nèi)容

基因分析是一種策略性很強(qiáng)的工作，有許多技術(shù)可以用于基因分析，正確選擇實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法和基因分析切入點(diǎn)是進(jìn)行基因分析首先要考慮的問(wèn)題。根據(jù)信息中心法則，DNA是遺傳信息的攜帶者，RNA是基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，蛋白質(zhì)是結(jié)構(gòu)基因的最終產(chǎn)物，因此，分析基因可從DNA、RNA、蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行。同時(shí)研究者善于將各種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)研究目的篩選適當(dāng)技術(shù)方法，也可先制定研究策略，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線(xiàn)設(shè)計(jì)。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：Southern 雜交和PCR等技術(shù)原理及應(yīng)用；Northern blot和RT-PCR技術(shù)原理及應(yīng)用Western blot 原理及應(yīng)用。

2、難點(diǎn)內(nèi)容：RNA酶保護(hù)試驗(yàn)原理及應(yīng)用。

三、學(xué)時(shí)安排

3學(xué)時(shí)

第五章基因功能分析的基本策略

一、目的要求

（一）掌握：轉(zhuǎn)基因模型研究基因的功能原理、基因敲除技術(shù)原理、利用基因沉默技術(shù)對(duì)基因功能進(jìn)行分析的原理

（二）了解；三種實(shí)驗(yàn)技術(shù)的操作過(guò)程及注意事項(xiàng)

二、主要內(nèi)容

基因功能分析可以在DNA、RNA和蛋白質(zhì)水平上采用不同的技術(shù)和模 型來(lái)實(shí)現(xiàn)。模式生物是研究基因功能不可缺少的工具，轉(zhuǎn)基因小鼠和基因敲除技術(shù)是目前研究特定基因功能最常用的動(dòng)物模型，轉(zhuǎn)染細(xì)胞是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)建立的細(xì)胞模型。RNA干涉技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在RNA水平上暫時(shí)關(guān)閉特定基因的方法。各種方法都具有各自的特點(diǎn)及局限性，研究者可根據(jù)不同目的篩選最合適方法與模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定基因功能的研究目的。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因敲除技術(shù)及RNA干涉技術(shù)原理

2、難點(diǎn)內(nèi)容：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因敲除技術(shù)及RNA干涉技術(shù)各自?xún)?yōu)點(diǎn)及局限性

三、學(xué)時(shí)安排

3學(xué)時(shí)

第六章 基因工程與體外表達(dá)

一、目的要求：

（一）、掌握：常用克隆載體；基因克隆的基本過(guò)程；外源基因在大腸桿菌和哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)的原理和方法。

（二）、熟悉：限制性核酸內(nèi)切酶和其他常用工具酶的概念和特點(diǎn)；定點(diǎn)誘變技術(shù)原理。

（三）、了解：昆蟲(chóng)表達(dá)系統(tǒng)；酵母表達(dá)系統(tǒng)。

二、主要內(nèi)容：

基因工程指在體外對(duì)DNA分子按照既定的目的與方案進(jìn)行剪切和重新連接，或?qū)NA中某個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行人工替換或刪除，改造基因結(jié)構(gòu)，然 后利用轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染、感染等方法將重組DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞，使DNA片段得到擴(kuò)增。DNA的體外剪切和重新連接是在限制性核酸內(nèi)切酶、邊接酶以及其他修飾酶的參與下進(jìn)行的。不同目的的克隆基因需要不同的載體，常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和粘性質(zhì)粒等。載體可與外源DNA在體外連接，構(gòu)成重組DNA分子，導(dǎo)入相應(yīng)的宿主細(xì)胞，能在宿主細(xì)胞中自行復(fù)制與表達(dá)。

克隆的基因可進(jìn)一步用于表達(dá)有關(guān)基因的產(chǎn)物，進(jìn)行DNA序列分析，基因治療，研究基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子以及基因的功能等。還可通過(guò)寡核苷酸介導(dǎo)法、含U模板法、PCR介導(dǎo)的定點(diǎn)誘變法等技術(shù)，定向改變克隆基因的序列結(jié)構(gòu)，從而改造相應(yīng)蛋白的結(jié)構(gòu)。

基因工程在得到重組體后，通常利用大腸桿菌、哺乳動(dòng)物細(xì)胞、昆蟲(chóng)、酵母等表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行克隆基因的體外表達(dá)。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：基因克隆的基本操作過(guò)程。

2、難點(diǎn)內(nèi)容：α－互補(bǔ)篩選；陽(yáng)性轉(zhuǎn)染細(xì)胞的篩選；定點(diǎn)誘變技術(shù)原理。

三、學(xué)時(shí)安排：

6學(xué)時(shí)

第七章 基因診斷(自學(xué))

一、目的要求：

（一）掌握：基因診斷的基本概念；掌握基因診斷中常用的分子生物學(xué)技術(shù)——核酸分子雜交、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）、單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP）檢測(cè)、限制性酶酶譜分析、DNA序列測(cè)定、DNA 芯片技術(shù)；

（二）熟悉基因診斷的基本方法；

（三）了解遺傳病、感染性疾病以及腫瘤的基因診斷的策略；了解基因診斷在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

二、主要內(nèi)容：

基因診斷已成為臨床實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要組成部分。PCR擴(kuò)增和分子雜交是現(xiàn)代基因診斷技術(shù)的基本方法，基因診斷的基本操作流程是：樣本抽提、樣本擴(kuò)增、分子雜交和信號(hào)檢測(cè)。遺傳病的基因診斷主要是針對(duì)DNA分子的遺傳分析技術(shù)，其基本方法學(xué)包括連鎖分析和直接診斷。用作連鎖分析的遺傳標(biāo)志物主要有RFLP、STR、SNP。用于遺傳分析的代表性直接診斷技術(shù)有：用于DNA制圖的Southern印跡法、用于檢測(cè)點(diǎn)突變的ASO分子雜交法以及用于識(shí)別STR序列的PCR直接擴(kuò)增法等。同時(shí)基因診斷技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代法醫(yī)學(xué)的重要內(nèi)容。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：各種檢測(cè)方法原理

2、難點(diǎn)內(nèi)容：各自?xún)?yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

三、學(xué)時(shí)安排

3學(xué)時(shí)

第八章 基因治療(自學(xué))

一、目的要求：

（一）掌握：基因治療、基因標(biāo)記、基因置換、基因添加、基因干預(yù)、反義RNA、核酶等基本概念；

（二）熟悉：基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒和腺相關(guān)病毒載體的特點(diǎn)；熟悉腫瘤基因治療思路，理解抑癌基因治療原理、實(shí)驗(yàn)研究和臨床試驗(yàn)及腫瘤的免疫基因治療；理解反義RNA在基因治療中的意義和應(yīng)用；

（三）了解：了解其它基因轉(zhuǎn)移方法；了解核酶及三鏈DNA在基因治療中的意義和基本原理；了解基因治療的前景與問(wèn)題。

二、主要內(nèi)容

基因治療是指以改變?nèi)祟?lèi)遺傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)學(xué)治療，即通過(guò)一定方式將人正常或野生型基因或有治療作用的DNA順序?qū)肴梭w靶細(xì)胞，以矯正或轉(zhuǎn)換致病基因的治療方法。目前開(kāi)展基因治療方案采取的策略包括：用正?；蛑脫Q染色體上致病基因，將正?；蜣D(zhuǎn)移至患者的宿主細(xì)胞，使治療基因代替致病基因表達(dá)正常蛋白質(zhì)而發(fā)揮作用；向患者體內(nèi)或腫瘤細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入腫瘤抑制基因，以抑制其表達(dá)；也可用反義RNA、SiRNA、核酶、肽核酸抑制或封閉有害基因mRNA表達(dá)；也可將抗體、細(xì)胞因子等基因?qū)肽[瘤細(xì)胞以激活體內(nèi)免疫細(xì)胞活力，增強(qiáng)患者免疫力。

治療基因?qū)塍w內(nèi)方法有非病毒方法與病毒方法，非病毒方法包括直接注射法、電穿孔法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)運(yùn)法，其方法安全性好但效率低。與病毒方法各具有不同優(yōu)缺點(diǎn)。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：基因治療概念、基因治療策略方法、2、難點(diǎn)內(nèi)容：治療基因?qū)塍w內(nèi)方法，各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)、病毒載體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；核酶及三鏈DNA在基因治療的原理

三、學(xué)時(shí)安排

3學(xué)時(shí)

第九章 基因組學(xué)與醫(yī)學(xué)(自學(xué))

一、目的求：

（一）掌握：基因組學(xué)、人類(lèi)基因組計(jì)劃、基因病和SNP的概念；結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、功能基因組學(xué)的概念及研究?jī)?nèi)容。

（二）熟悉：比較基因組學(xué)的概念；疾病相關(guān)基因的鑒定策略。

（三）了解：基因組學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。

二、主要內(nèi)容

人類(lèi)基因組計(jì)劃的研究目標(biāo)是闡明構(gòu)成人類(lèi)基因組的全部DNA的結(jié)構(gòu)；闡明基因的編碼方式和分布特點(diǎn)；理解基因及其調(diào)控序列之間的相互關(guān)系；理解DNA全部序列所蘊(yùn)藏的意義。該計(jì)劃包括為遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜分析。

功能基因組學(xué)是研究基因組中所有基因功能的學(xué)科。功能基因組學(xué)是從基因整體水平對(duì)基因的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行探討，其研究?jī)?nèi)容主要包括基因組的表達(dá)、蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能、基因組多樣性的研究、基因組功能注釋。

1、重點(diǎn)內(nèi)容：人類(lèi)基因組計(jì)劃、功能基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容。

2、難點(diǎn)內(nèi)容：功能基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容。

三、學(xué)時(shí)安排 2學(xué)時(shí)

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排

1大腸桿菌質(zhì)粒DNA的提取 3學(xué)時(shí) 2瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA 3學(xué)時(shí) 3 DNA純度、濃度和分子量的測(cè)定 4學(xué)時(shí) 4大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備與轉(zhuǎn)化 4學(xué)時(shí) 5動(dòng)植物基因組DNA的提取與純化 4學(xué)時(shí)

第四篇：分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和探索

分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和探索

摘 要：分子生物學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的前沿學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要組成部分。安徽師范大學(xué)借助教育部“國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程建設(shè)項(xiàng)目”的機(jī)遇，對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)與改革進(jìn)行了探索。該文介紹了安徽師范大學(xué)分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)改革的背景、理念及目標(biāo)，提出了綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)，這種改革方式不僅能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與度和關(guān)心度，還能將理論知識(shí)系統(tǒng)化，并形成一種整體思維方式。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；綜合性實(shí)驗(yàn)；改革

中圖分類(lèi)號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）10-126-03

綜合性實(shí)驗(yàn)也稱(chēng)為復(fù)合型實(shí)驗(yàn)，是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種大實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容組合了多項(xiàng)單個(gè)實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)系統(tǒng)的、連續(xù)的過(guò)程，類(lèi)似于一個(gè)比較完整的科研過(guò)程，前一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為后一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)間聯(lián)系性強(qiáng)。它一方面要求對(duì)理論知識(shí)有較強(qiáng)的綜合能力，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合能力及應(yīng)變能力，另一方面其復(fù)雜性也可以極大地提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)注度，提升實(shí)踐操作的興趣和能力[1]。2001 年8月，教育部印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》，要求各高等學(xué)校積極推動(dòng)使用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行教學(xué)[2]。安徽師范大學(xué)分子生物學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)于2009年獲得教育部“國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程建設(shè)項(xiàng)目”，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是建設(shè)內(nèi)容之一。本文總結(jié)了安徽師范大學(xué)在分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)改革中的背景、目標(biāo)和建設(shè)體系等內(nèi)容。分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)改革背景

分子生物學(xué)是在分子水平研究生命本質(zhì)的一門(mén)學(xué)科，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并與其他學(xué)科廣泛交叉及相互滲透的前沿學(xué)科[3]，是生物科學(xué)、生物技術(shù)和應(yīng)用生物科學(xué)等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在此基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)其他專(zhuān)業(yè)方向課程，如基因工程、酶工程、發(fā)酵工程和分子免疫學(xué)等。

以往我校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置是選取相對(duì)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，忽略了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的內(nèi)在聯(lián)系，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)孤立、缺乏知識(shí)邏輯、項(xiàng)目間的邏輯順序不合理等問(wèn)題，一般采用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)穿插的方式進(jìn)行教學(xué)，每次實(shí)驗(yàn)間隔的時(shí)間較長(zhǎng)，不利于學(xué)生知識(shí)的系統(tǒng)化；且由于各課程間缺乏交流，導(dǎo)致不同課程間的某些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相同或相似，如分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上均出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在不同實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材中反復(fù)出現(xiàn)。

近年來(lái)，我校雖然多次對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式進(jìn)行了調(diào)整，目前考核方式為平時(shí)成績(jī)占60%，期末考試成績(jī)占40%，但是對(duì)各部分的具體要求未有明確說(shuō)明。這種考核方式對(duì)學(xué)生的激勵(lì)作用不大，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。以上這些問(wèn)題影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣及主動(dòng)性，甚至出現(xiàn)學(xué)生輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象，不僅不利于教學(xué)質(zhì)量的提高，也不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)置的理念及目標(biāo)

2.1 設(shè)置理念 分子生物學(xué)涉及面廣、知識(shí)更新快，在我校其理論課程以雙語(yǔ)為教學(xué)手段，學(xué)生在理論素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)方面具有較好的基礎(chǔ)。通過(guò)設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生形成良好的整體思維，將理論課程中學(xué)習(xí)到的知識(shí)系統(tǒng)化，增強(qiáng)實(shí)踐能力，使學(xué)生在理論素養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)、思維模式和實(shí)踐能力等方面的能力均得到提高，培養(yǎng)出能適應(yīng)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)突飛猛進(jìn)的高素質(zhì)人才。

2.2 設(shè)置目標(biāo) 一是摒除現(xiàn)有問(wèn)題，改變我校以往以“點(diǎn)”形式為設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，重點(diǎn)突出課程內(nèi)和課程間知識(shí)的系統(tǒng)性和整體性。先將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置為綜合性實(shí)驗(yàn)，將單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“點(diǎn)”串聯(lián)成“線(xiàn)”，再通過(guò)在基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)上設(shè)置專(zhuān)業(yè)方向課程實(shí)驗(yàn)，逐步形成“面”。二是使學(xué)生掌握扎實(shí)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)踐能力，并最終使學(xué)生將知識(shí)系統(tǒng)化，學(xué)會(huì)整體思維方式。三是提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視度、參與度和興趣度。綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

3.1 建立整體貫通的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 根據(jù)我院分子生物學(xué)在各專(zhuān)業(yè)的定位、學(xué)科特點(diǎn)、存在的問(wèn)題及課程設(shè)置目標(biāo)，為學(xué)生設(shè)計(jì)一套完整的分子克隆技術(shù)實(shí)驗(yàn)作為分子生物學(xué)基礎(chǔ)綜合性實(shí)驗(yàn)，后繼的高級(jí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)將在專(zhuān)業(yè)方向課程中以此為基礎(chǔ)繼續(xù)開(kāi)設(shè)，如在基因工程中學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)表達(dá)及檢測(cè)技術(shù)，在酶工程中學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)純化技術(shù)和酶學(xué)性質(zhì)分析技術(shù)等。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)共設(shè)36學(xué)時(shí)，7d內(nèi)完成教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成整個(gè)操作流程，所有操作均由學(xué)生完成，提高學(xué)生的參與度，改變學(xué)生以往只按步驟做實(shí)驗(yàn)，不參與前期準(zhǔn)備的狀況。流程如圖1所示。

為了保證綜合性實(shí)驗(yàn)的連貫性，我校實(shí)施了實(shí)驗(yàn)教學(xué)月來(lái)集中強(qiáng)化訓(xùn)練。將理論課設(shè)置在學(xué)期前段，上調(diào)理論課周學(xué)時(shí)，整個(gè)理論教學(xué)過(guò)程要在前13周內(nèi)完成，在后期設(shè)置了為期30d的實(shí)驗(yàn)教學(xué)月。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)月中，各年級(jí)的所有實(shí)驗(yàn)均在此期間完成，由于實(shí)驗(yàn)具有連貫性和整體性，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)環(huán)相扣，故將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)置在前，其他專(zhuān)業(yè)方向?qū)嶒?yàn)設(shè)置在后，每門(mén)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開(kāi)設(shè)4個(gè)平行教學(xué)班。

3.2 完善基礎(chǔ)設(shè)施和教材建設(shè) 在上述實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，我院對(duì)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了改造和建設(shè)，先期配置了4間多媒體公用實(shí)驗(yàn)室，共享了部分儀器設(shè)備，改變了以往為每門(mén)課程專(zhuān)門(mén)配備儀器設(shè)備的模式；同時(shí)在方案的基礎(chǔ)上，配備了空缺儀器，保證每4人能共有一套基礎(chǔ)儀器。

教材建設(shè)也是教學(xué)改革的一部分，教學(xué)效果設(shè)想和試驗(yàn)最終都要體現(xiàn)和落實(shí)在教材建設(shè)上，而作為教學(xué)改革的物化成果，教材的質(zhì)量對(duì)學(xué)校教學(xué)改革的效果有很大影響[4]。我校分子生物學(xué)在建設(shè)國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，已為理論課程選用和編寫(xiě)了一批實(shí)用教材[5]。為了配合綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)和雙語(yǔ)教學(xué)，首先應(yīng)將各課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化組合編寫(xiě)一套符合各專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教材，盡可能地使整個(gè)大學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完整化、系統(tǒng)化，并分段實(shí)施教學(xué)，避免不同課程之間過(guò)于獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重復(fù)等問(wèn)題；其次，在雙語(yǔ)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的共同努力下編寫(xiě)了一本分子生物學(xué)英文實(shí)驗(yàn)教材并投入使用；最后輔以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教材作為補(bǔ)充。

3.3 運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是一門(mén)對(duì)操作要求極為嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)綜合性實(shí)驗(yàn)也要求學(xué)生對(duì)很多未接觸過(guò)的技術(shù)要有直觀的印象。運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是我院采用的主要教學(xué)手段，課件、操作錄像、網(wǎng)站資源和相關(guān)軟件都是綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分。課件和操作錄像是指導(dǎo)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)思路的必要條件，也是指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作的主要手段。網(wǎng)站資源對(duì)現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)有極大的參考作用，如文獻(xiàn)和基因序列查找時(shí)可以應(yīng)用NCBI等網(wǎng)站；在DNA雙酶切實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以使用試劑公司網(wǎng)站查找最佳反應(yīng)緩沖液、反應(yīng)時(shí)間和條件等；國(guó)內(nèi)外最新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；生物學(xué)軟件是現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中必不可少的，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用多媒體可以直接指導(dǎo)學(xué)生對(duì)部分軟件和網(wǎng)絡(luò)的使用，如引物設(shè)計(jì)軟件、序列比對(duì)軟件和統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件等。

3.4 組建高水平的教學(xué)團(tuán)隊(duì) 我院以國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程建設(shè)項(xiàng)目為依托，組建了一批高素質(zhì)的雙語(yǔ)教學(xué)師資隊(duì)伍[5]；課程組堅(jiān)持讓教授走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)本科生實(shí)驗(yàn)，并要求各位教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中介紹自己的研究課題，激發(fā)學(xué)生的興趣；每個(gè)教學(xué)班級(jí)輔以2名相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生的操作過(guò)程，保證操作規(guī)范性；同時(shí)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的基本保障。

3.5 建設(shè)綜合的評(píng)價(jià)體系 實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵之一，構(gòu)建科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核體系，可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的關(guān)注度與興趣度。實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定包括平時(shí)成績(jī)、操作考試和理論考試成績(jī)3方面內(nèi)容，其中平時(shí)成績(jī)占60%、操作考試占20%、理論考試占20%。平時(shí)成績(jī)包括出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂態(tài)度、操作規(guī)范程度等。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告改變了單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的報(bào)告形式，而是要求學(xué)生按照整體思維，用科研論文的形式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)的思路，列舉實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備，陳述實(shí)驗(yàn)步驟和方法、分析并討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，著重培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫(xiě)科研論文的能力；操作考試主要考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否規(guī)范，以及在沒(méi)有指導(dǎo)下的操作能力；理論考試主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)理論、方法原理及運(yùn)用等進(jìn)行閉卷考試，促使學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：《分子生物學(xué)與基因工程》課程論文

植物基因工程研究進(jìn)展

摘要：自1983年美國(guó)人首先成功地獲得抗卡那霉素的煙草再生植株開(kāi)始，人類(lèi)就開(kāi)始了植物基因工程的研究。至今已在逾200種植物中成功地獲得了轉(zhuǎn)基因植株,并有近1000例轉(zhuǎn)基因植物獲準(zhǔn)進(jìn)行田間試驗(yàn),更有十余種轉(zhuǎn)基因植物(如轉(zhuǎn)基因棉花.大豆)已進(jìn)入商業(yè)化種植.轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ?。植物基因工程的?yīng)用已進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。下面是我從植物基因工程改善生物質(zhì)能利用的研究進(jìn)展做一說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)纖維素 細(xì)胞壁 水解酶

近幾年來(lái)全世界對(duì)能源的需求量急劇增加加速了對(duì)有限的不可再生礦物質(zhì) 能源的消耗資源的利用也增加了CO2及粉塵的排放,造成環(huán)境破壞和全球氣候變 化[1]可再生的清潔的生物質(zhì)能成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。其中的燃料乙醇工業(yè),近年來(lái)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的發(fā)展,我國(guó)也大力支持發(fā)酵乙醇用作能源[2]。目前,絕大部分乙醇來(lái)源于玉米淀粉發(fā)酵生產(chǎn)。但是由于淀粉本身又作為食品和飼料,產(chǎn)量有限,成本較高,阻礙了乙醇工業(yè)的發(fā)展。于是,人們把注意力轉(zhuǎn)移到谷物秸稈等廉價(jià) 的含有大量 的木質(zhì) 纖維素 的生物質(zhì) 材料上希望 能夠被 充分利用 [3]。但由于木質(zhì)纖維素本身難以分解,許多研究利用 基 因工程 方法 改善植物,使自生產(chǎn)生的多糖資源更利于降解,用于發(fā)酵產(chǎn)乙醇。1.木質(zhì)纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇發(fā)展現(xiàn)狀

在中國(guó),大約每年會(huì)產(chǎn)生10t億農(nóng)林業(yè)廢棄物這些資源用于造紙、紡織或者直接作為燃料這些占到很少一部分。絕大部分被廢棄了木質(zhì)纖維素是光合作用的基本產(chǎn)物 , 也是生物圈產(chǎn)生的最充足的可再 生生物資源被認(rèn)為是地球上最豐富的生物高分子聚合[4]。

大部分的高等植物細(xì)胞壁由膠聯(lián)多糖、糖蛋白和木質(zhì)素組成雙 子 葉植物 , 如擬南芥等,細(xì)胞壁多糖主要有三種:纖維素半、纖維素和果膠質(zhì),包埋在非 纖 維多糖基質(zhì)(半纖維素和果膠)中的纖維素網(wǎng)絡(luò),與木質(zhì)素和結(jié)構(gòu)蛋白共同構(gòu)成植物細(xì)胞壁的聚合液晶結(jié)構(gòu)[5]天然狀態(tài)下由于木質(zhì)素的保護(hù)作用,阻礙了水解 纖維素酶與纖維素的接觸并發(fā)揮作用,成為影響纖維素水解的重要因素 [3, 4]。YangB等人發(fā)酵降解實(shí)驗(yàn)證明,雖然半纖維素對(duì)纖維素。也有一定保護(hù)作用 , 但木質(zhì)素的去除對(duì)于纖維素有效降解是最關(guān)鍵的[6]。一般對(duì)木質(zhì)纖維素材料 的利用,首先要進(jìn)行粉碎,然后預(yù)處理(酸堿處理等),最后 添 加 微 生物 來(lái)源 的纖維素復(fù)合水解酶類(lèi),使之與處理過(guò)的木質(zhì)纖維充分接觸,將其降解為單糖 , 從而用于乙醇發(fā)酵。現(xiàn)在雖然前期的粉碎和預(yù)處理工藝研究取得了很大進(jìn)展但成本仍然較高，而且后期發(fā)酵分解處理。要添加來(lái)源于微生物的纖維素水解復(fù)合酶,價(jià)格仍十分昂貴[7]。這些因素導(dǎo)致目前用木質(zhì)纖維素作為這些因素 導(dǎo)致 目前用木質(zhì)纖維素作為原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇,成本較高發(fā)展緩慢因此,現(xiàn)在對(duì)木質(zhì)纖維素進(jìn)行高效降解使用,仍然是個(gè)很大的難題。2.植物基因工程與植物木質(zhì)纖維素利用

近年來(lái)隨著生物技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們開(kāi)始嘗試?yán)弥参锘蚬こ谭椒▉?lái) 解決植物木質(zhì)纖維素有效利用問(wèn)題研究主要集中在改善植物細(xì)胞壁木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)和含量比例等方面,使植物多糖資源利于降解使用，或者利用植物作為生物反應(yīng)器,在植物內(nèi)表達(dá)微生物來(lái)源的強(qiáng)活性纖維素降解酶,使植物自身表達(dá)高活性纖維素水解 酶類(lèi)等研究。2.1 改善植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與組成

過(guò)去幾十年的研究,改善木質(zhì)素含量及細(xì)胞壁已成為可能。利用基 因工程方法,控制植物內(nèi)木質(zhì)素合成相關(guān)基因的表達(dá),可以改變木質(zhì)素結(jié)構(gòu)和含量木質(zhì)素對(duì)纖維素形成的保護(hù)作用是導(dǎo)致 纖維素資源利用 的主要障礙,降低木質(zhì)素含量或改變其結(jié)構(gòu),將利于纖維素 的分解[8]。雖然植物體木質(zhì)素的合成過(guò)程還不是十分清楚,但近幾年的研究,已使大量降低木質(zhì)素含量成為可能。

在玉米和苜蓿的研究中發(fā)現(xiàn),木質(zhì)素合成單體之一的芥子醇, 其前體的甲基化合成酶基因COMT(caffeate/5-hydroxyferulate O-methyltransferase),如果被抑制表達(dá),芥子單體含量會(huì)明顯減少,可導(dǎo)致木質(zhì)素含量降低 [9, 10]但是在楊樹(shù)中抑制這種酶的表達(dá)卻不能夠改善材質(zhì),木質(zhì)素含量反而增加[11]。Li L等人在楊樹(shù)中研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)反義表達(dá)4CL基因(4-coumarate-CoA ligase)時(shí),木質(zhì)素含量了減少了約40%,并且導(dǎo)致10%的纖維素含量的增加，如果正義表達(dá)控制木質(zhì)素組成單體紫丁香基丙 烷(syringyl)和愈瘡木基丙烷(guaiacyl)比率的CAld5H基因(Coniferaldehyde 5-hydroxylase),可導(dǎo)致紫丁香基丙烷的量明顯增 高,但木質(zhì)素含量沒(méi)有變化[12]。當(dāng)兩基因同時(shí)轉(zhuǎn)化時(shí),木質(zhì)素含量減少可達(dá)53%,紫丁香基丙烷含量進(jìn)一步增加,而纖維素含量能夠增加30%。Cano-Delgado A等人研究擬南芥CESA3突變體發(fā)現(xiàn),纖維素合成酶受損時(shí),導(dǎo)致了木質(zhì)素大量合成[13]這表明在植物木質(zhì)部細(xì)胞中可能存在一種調(diào)控機(jī)制,當(dāng)木質(zhì)素含量減少時(shí),為了維持支撐作用,纖維素含量會(huì)相應(yīng)增加。Chabannes M等人在煙草中研究發(fā)現(xiàn),同時(shí)抑制CCR(Cinnamoyl CoA reductase)和 CAD(Cinnamyl alcohol dehydrogenase)的表達(dá),可大量減少木質(zhì)素含量,但非預(yù)期 的還引起了細(xì)胞壁多糖酚類(lèi)物質(zhì)及可溶性酚類(lèi)物質(zhì)含量的變化[14]等人在番茄中抑制表達(dá)木質(zhì)素合成相關(guān)的CCR基因,導(dǎo)致木質(zhì)素含量降低,同時(shí)與木質(zhì)素形成具有共同前體的酚類(lèi)復(fù)合物增加[15]。Boudet AM等人通過(guò)抑制楊樹(shù)木質(zhì)素合成酶基因CCR,可導(dǎo)致植物細(xì)胞壁纖維 素成分更容易被纖維素分解菌Clostridium產(chǎn)糖量達(dá)到原來(lái)的2倍[16]這表明,降低木質(zhì)素等物質(zhì)含量后,非常利于纖維資源的利用。Li Y等人研究發(fā)現(xiàn),過(guò)氧化酶影響了木質(zhì)化過(guò)程[17]。Blee KA等人在煙草中反義抑制過(guò)氧化酶FBP1(French bean cationic peroxidase)同系物表達(dá),在不影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的情況下,使木質(zhì)素含量降低了40%~50% [18]。通過(guò)基因工程方法,改變木質(zhì)素結(jié)構(gòu)與含量的方法改善植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),利于作為能源植物,具有重要的研究?jī)r(jià)值。

2.2 植物體內(nèi)表達(dá)木質(zhì)纖維素水解酶

過(guò)去幾十年的發(fā)展,植物已成功的作為重組蛋白表達(dá)的生物反應(yīng)器,它相對(duì)于微生物和動(dòng)物表達(dá)的優(yōu)勢(shì)是具有較低的成本已在多種植物里面進(jìn)行了異源重組蛋白的表達(dá)研究(如疫苗和工業(yè)用酶等),蛋白表達(dá)量高且保持了很好的生物學(xué)活性[19]。近幾年,人們開(kāi)始在植物體內(nèi)進(jìn)行微生物來(lái)源的研究,希望這些植物作為生物反應(yīng)器,大量表達(dá)并在細(xì)胞內(nèi)積累纖維素酶。收獲的植物,經(jīng)過(guò)粉碎和預(yù)處理(酸堿處理等)后,在分解過(guò)程中能利用自身表達(dá)的酶,不添加加來(lái)源于微生物的酶,就可以將纖維素充分分解為單糖, 進(jìn)一步用于生產(chǎn)乙醇,降低生產(chǎn)成本(Sticklen M,2006)[20]?？紤]到細(xì)胞質(zhì)表達(dá)對(duì)植物生長(zhǎng)影響較大,一般采用定向胞外或細(xì)胞器積累表達(dá)（如定向質(zhì)外體葉綠體溶酶體等）Ziegler MT等人在擬南芥中,定向質(zhì)外體,積累表達(dá)了來(lái)源于Acidothermus cellulolyticus的耐熱內(nèi)切-β-1,4-葡聚糖酶(Endo-1,4-β-glucanase),表達(dá)量約達(dá)到葉子總可溶性蛋白的26%,并且保持了很好的活性[21]，同樣是在擬南芥中,Hyunjong B等人定向葉綠體和過(guò)氧化酶體,積累表達(dá)來(lái)源于Trichoderma reesei的木聚糖酶(Xylase),達(dá)到了總可溶性蛋白的4.6%,明顯 高于細(xì)胞質(zhì)表達(dá)和單一細(xì)胞器定向表達(dá)[22]在煙草中Dai Z等人定向葉綠體,積累表達(dá)了A.cellulolyticu 的耐熱內(nèi)切-β-1,4-葡聚糖酶,達(dá)到總可溶性蛋白的1.35%[23]。Dai Z等人采用同樣的酶,比較了定向不同細(xì)胞器積累表達(dá)的差異,發(fā)現(xiàn)定向質(zhì)外體表達(dá)蛋 白量最高,且保持了較好的活性[24]。在其它的植物中,也進(jìn)行了相關(guān)的研究, Xue GP等人在大麥的胚乳中,特異表達(dá)來(lái)源于Neocallimastix patriciarum 的內(nèi)切-β-1,4-葡聚糖酶,約達(dá)到了總種子蛋白的1.5%[25]。Oraby H 等人在水稻中,定向質(zhì)外體積累表達(dá)了A.cellulolyticu耐熱內(nèi)切-β-1,4-葡聚糖酶,達(dá)到了葉子總可溶性蛋白的 4.9%。

目前的研究集中于將植物作為生物反應(yīng)器,盡可能多的表達(dá)并積累纖維素酶,用于后期的處理。在發(fā)酵分解過(guò)程可以利用植物自身表達(dá)的異源纖維素水解酶,節(jié)省了額外添加酶的量。表達(dá) 的大都是內(nèi)切-β-1,4-葡聚糖酶或木聚糖酶,為了預(yù)處理后還 能保持較好活性,多采用穩(wěn)定性強(qiáng)的耐高溫酶。由于纖維素有效降解需要復(fù)合水解酶,并且木質(zhì)素對(duì)其具有很強(qiáng)的保護(hù)作用,這些植物不會(huì)發(fā)生自身降解。3.前景與展望

利用不斷發(fā)展的植物基因工程技術(shù),在能源植物研究方面已經(jīng)取得了不錯(cuò)的研究進(jìn)展。但是,目前要實(shí)現(xiàn)廉價(jià)充分的利用纖維資源,還有一定的困難。通過(guò)對(duì)植物細(xì)胞壁合成 代謝研究的不斷深入,應(yīng)該能夠獲得對(duì)自身生長(zhǎng)發(fā)育不影響的低木質(zhì)素植物細(xì)胞壁木質(zhì)素結(jié)構(gòu)及含量改善纖維素含量增加,利于降解發(fā)酵產(chǎn)乙醇。還希望最終能夠獲得一種能源植物,這種植物通過(guò)自身表達(dá)異源的高活性木質(zhì)纖維水解復(fù)合酶,酶的表達(dá)受到誘導(dǎo)調(diào)控,收獲前誘導(dǎo)表達(dá),收獲后送往生物能源發(fā)酵工廠。這期間,木質(zhì)纖維素多糖在植物體內(nèi)也可進(jìn)行持續(xù)降解,在發(fā)酵工廠只需添加一些簡(jiǎn)單的輔助分解酶就可以徹底降解掉,使木質(zhì)纖維資源產(chǎn)乙醇變得十分簡(jiǎn)單 參 考 文 獻(xiàn): 1.Dorian JP, Franssen HT, Simbeck DR.Energy Policy, 2006, 34 : 1984~1991.2.Yang B, Lu Y.J Chem Technol Biotechnol, 2007, 82 : 6~10.3.Himmel ME, et al.Science, 2007, 315 : 804~807.4.Ding SY, Himmel ME.J Agric Food Chem, 2006, 54(3): 597~606.5.Cosgrove DJ.Nat Rev Mol Cell Biol 2005 6 11 850~861.6.Yang B Wyman CE.Biotechnol Bioeng 2004 86 1 88~95.7.Kabel MA, et al.Biotechnol Bioeng, 2005, 93 : 56~63.8.Ragauskas AJ, et al.Science, 2006, 311 :484~489.9.Piquemal J et al.Plant Physiol 2002 130 4 1675~1685.10.Guo D et al.Transgenic Res 2001 10 5 457~464.11.Pilate G et al.Nat Biotechnol 2002 20 6 607~612.12.Li L et al.Proc Natl Acad Sci USA 2003 100 8 4939~4944.13.Cano Delgado A, et al.Plant J, 2003, 34(3): 351~362.14.Chabannes M et al.Plant J 2001 28 3 257~270.15.van der Rest B et al.J Exp Bot 2006 57 6 1399~1411.16.Boudet AM Kajita S Grima Pettenati J et al.Trends Plant Sci2003 8 12 576~581.17.Li Y et al.J Plant Res 2003 116 3 175~182.18.Blee KA, et al.Phytochemistry, 2003, 64(1): 163~176.19.Streatfield SJ.Plant Biotechnol J 2007 5 1 2~15.20.Sticklen M.Curr Opin Biotechnol 2006 17 3 315~319.21.Ziegler MT, Thomas SR, Danna KJ.Mol Breed, 2000, 6 : 37~46.22.Hyunjong B, Lee DS, Hwang I.J Exp Bot, 2006, 57 : 161~169.23.Dai Z, Hooker BS, Anderson DB, et al.Transgenic Res, 2000, 9(1):43~54.24.Dai Z, et al.Transgenic Res, 2005, 14(5): 627~643.25.Xue GP et al.Plant Cell Rep 2003 21 11 1088~1094.