分子生物学研究方法范例6篇

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分子生物学研究方法

分子生物学研究方法范文1

非酒精性脂肪性肝病 (nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是以无过量饮酒史(酒精摄入量<20 g/d)以及肝细胞脂肪变性、气球样变、弥散性肝小叶轻度炎症和(或)肝中央静脉、肝窦周围胶原沉积等为临床病理特点的慢性肝脏疾病[1],它包括单纯性脂肪肝 (nonalcoholic fatty liver,NAFL)、脂肪性肝炎(nonalcohlic steatohepatitis,NASH)、脂肪性肝硬化(fatty liver cirrhosis,FLC)三种类型。NAFLD已成为导致转氨酶异常的首要病因,并且有部分患者进展到终末期肝病,部分患者甚至与肝脏肿瘤有关。目前我地区NAFLD的发病正在逐渐上升[2],本病的发病原因尚不完全清楚,认为其发生与胰岛素抵抗、氧应激反应和脂质过氧化物质的代谢失衡有关[3]。本文就该病近几年来其分子生物学方面的一些研究进展综述如下。

1.氧自由基对肝细胞的损害作用

患者由于甘油三脂在肝细胞内蓄积,大量的游离脂肪酸(FFA)在线粒体内氧化,产生了过多的超氧阴离子和活性氧物质 (reactive oxygen species,ROS),使抗氧化物质耗竭,过量的过氧化氢 (H2O2)和氢氧根离子 (OH)损伤肝脏细胞的线粒体和细胞膜,使肝细胞正常生长停滞,炎症变性,最终导致肝细胞变性坏死而引起临床症状[4]。氧是生物维持活性的必要元素,但其在代谢过程中形成的中间产物ROS,与生物膜的磷脂、酶和膜受体相关的多价不饱和脂肪酸及核酸等大分子物质发生脂质过氧化反应,结果使细胞膜的流动性和通透性发生障碍,引起细胞功能失调甚至破裂、死亡。机体在正常生理状态下,具有完善的抗氧化机制,包括超氧化物歧化酶(SOD)等酶类和谷胱甘肽(GSH)等非酶类活性氧清除剂。现代研究认为,活性氧增多和活性氧清除剂减少是NAFLD的重要发病机制[5]。线粒体是脂肪酸进行β氧化和三羧酸循环、ATP合成和ROS形成的主要场所,线粒体在氧化脂肪和其他燃料供给大多数细胞 ATP时,快速形成 ROS,尽管在这一过程中部分电子可与呼吸链上的半醌自由基反应形成超氧阴离子(O2)、过氧化氢 (H2O2 )和氢氧根离子 (OH)等氧自由基,其中超氧阴离子是最重要的毒性氧类产物,但细胞内的抗氧化剂可以清除之,避免其所致的氧化应激和脂质过氧化[7]。线粒体是 ROS形成的主要部位,线粒体电子转运系统可消耗细胞90%的氧。大量的ROS可直接或间接通过改变线粒体膜通透性转变孔 (MPTP)的开关,导致细胞凋亡和坏死[8]。 ROS可氧化不饱和脂肪酸导致脂质过氧化,所形成的脂质过氧化物 (LPO)可使部分非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者发生 mtRNA缺失、复制错误、修复障碍和断裂,并造成其呼吸链复合物活性降低[4]。DNA对氧应激很敏感,线粒体的DNA(mtRNA)的氧化损伤敏感性比核DNA高达10~16倍,这是由于mtRNA缺乏组蛋白保护、线粒体修复程序不完整以及 mtRNA相似呼吸链(该链是细胞内 ROS的主要来源)的缺乏[6]。研究发现,大部分NAFLD患者的大部分肝脏 mtRNA均有缺损,造成呼吸链复合物活性降低,同时,线粒体缺乏过氧化氢酶,该酶是唯一作用于GSH过氧化氢毒性作用的酶,线粒体不仅是氧应激的源头,而且是 ROS作用的靶,大量的ROS促成线粒体功能障碍[8]。LPO还可与线粒体蛋白反应形成复合物,抑制电子沿着呼吸链的传递,使氧自由基形成显著增多,进而加重线粒体损伤[6]。

2.肿瘤坏死因子(TNFα) 与NAFLD

机体的氧应激反应产生过多的TNFα可以诱导肝脏成纤维细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、粒细胞和巨噬细胞产生集落刺激因子(GMCSF),从而影响机体的炎症反应和脂质代谢[9]。TNFα与早期非酒精性脂肪性肝病损伤有密切关系。有报道,NAFLD患者循环中TNFα水平增高,且TNFα与肝脏损伤的生化指数相关[10]。人们应用逆转录聚合酶链反应在大鼠非酒精性肝病模型的研究中发现,肝内TNFα mRNA增高的水平与肝脏病理损伤的程度相关,同时发现,抗TNFα抗体可以明显减轻非酒精性脂肪性肝病大鼠的肝脏炎症和肝细胞坏死病变,但对肝脂肪变性无影响[11]。对离体人肝胚细胞瘤细胞进行细胞毒性实验发现,TNFα可以使该细胞生存力下降,这种作用与TNFα抗体引起细胞凋亡有关,抗TNFα抗体可以减轻TNFα的细胞毒性作用[12]。以上研究说明,TNFα在NAFLD的发病中起一定作用。

3.白介素(Interleuldn,IL) 与NAFLD

近年来有研究表明,不同的枯否氏细胞的功能状态可加重或减轻NAFLD的肝损伤,因此认为其在NAFLD的发病中起重要作用,为此,枯否氏细胞的功能状态在NASH发病机制中的作用也日益受到关注。人们发现NAFLD不但循环中 ILla和 IL6水平显著增高,而且两者的浓度与肝脏损伤的严重程度呈高度相关趋势[13]。采用逆转录聚合酶链反应研究发现,给大鼠过量的脂肪灌胃2周或 4周,其肝脏内 ILla mRNA水平增高。喂饲过量的脂肪16周的大鼠肝内枯否氏细胞产生的 IL6 mRNA水平较对照组增加4倍。因此认为NAFLD中ILla和IL6的增高可能与 ILla、IL6转录水平增高有关[14]。IL6可以刺激培养的人皮肤纤维母细胞合成胶原。有人发现,枯否氏细胞 IL6 mRNA表达的增高与NAFLD纤维化形成有关,提示NAFLD中枯否氏细胞起源程序 IL6可能有促进胶原形成的作用[13]。另外,离体的 ILla、IL6细胞毒性实验发现,单独或联合将 ILla或(和)IL6作用于肝炎细胞不会引起细胞毒性反应[14]。目前,关于 ILla、IL6在NAFLD发病中的作用途径还在研究中。

4.转化生长因子β(TGFβ)与NAFLD

TGFβ广泛存在于哺育动物所有组织中,以血小板和骨组织中表达水平最高。在人体内存在 TGFβ1、2、3三种异构体。TGFβ起着调节细胞生长和分化的作用[15]。NAFLD患者,肝内TGFβ主要来源于枯否氏细胞。目前认为,TGFβ在NAFLD的主要作用是通过诱导细胞外基质的形成,抑制细胞外基质降解,导致肝纤维化形成[16]。从脂肪性肝纤维化大鼠肝脏分离得到的枯否氏细胞作用于肝星状细胞,可以发现肝星状细胞产生胶原。为了进一步证实TGFβ的作用,将抗TGFβ IgG预先与枯否氏细胞一起培养,然后去除多余的IgG,此时枯否氏细胞刺激肝星状细胞产生胶原的作用被抑制,表明脂肪性肝损伤中枯否细胞产生TGFβ是促进胶原形成的重要细胞因子[17]。另外,离体培养的肝窦内皮细胞上的受体可与TGFβ快速结合。肝窦内皮细胞上这种高亲和力受体的存在可能是TGFβ作用的重要途径[18]。研究显示,增殖细胞核抗原(PCNA)单克隆抗体,停滞于G1/S期的肝窦内皮细胞数量与NAFLD的严重程度明显相关。TGFβ通过与肝窦内皮细胞受体结合抑制其增殖,使其分化为平滑肌样细胞,后者在肝纤维化中起一定的作用。肝窦内皮细胞增殖抑制还可能通过产生另一些中间介质刺激肝星状细胞分泌细胞外基质。人体内三种形式的TGFβ在NAFLD中均增高,并且随病变严重程度而增加,其mRNA表达水平明显增高。肝内TGFβ二聚体具有生物活性,还原剂可使二聚体分离,活性完全丧失,酸性微环境对于激活TGFβ有着重要意义。枯否氏细胞可能首先分泌非活性TGFβ,后者在细胞外或靶细胞表面激活,转化为活性形式的TGFβ而发挥作用[19]。

此外,本病还受遗传、环境、免疫和药物等因素影响,总之,NAFLD的发病机制具有多样性,仍有广阔的研究空间。我们坚信随着对本病研究的不断深入,其发病机制将会得到进一步的阐明,并为其有效的防治提供措施。

参考文献

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分子生物学研究方法范文2

【关键词】医学;高等院校;中医专业;医学分子生物学;教学;实践

1教材的选择

教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,也是教师授课的重要依据和学生学习知识的工具,因此选择合适的教材是教学过程中非常重要的环节。在开设中医学专业医学分子生物学课程时,我们选择了供中医药类专业使用,由唐炳华,王继峰主编,中国中医药出版社出版的《医学分子生物学》作为教材。该教材承接医学院校生物化学的教学内容,深入和系统地介绍分子生物学的理论、技术和应用,注重与基础医学和临床医学的结合,符合中医学专业学生医学分子生物学教学的实际情况,增强了教学效果。分子生物学是一门现代生命科学领域中的前沿性学科,新知识、新理论、新技术层出不穷,发展成果日新月异。因此如何借助现代化的教学设施将基础性的教材内容与最新研究成果的补充增添内容融为一体,是教学改革的主要内容[5]。近年来,以新一代基因测序技术为代表的高通量分析技术,极大地推动了分子生物学的发展,组学以及大数据分析的技术手段为分子生物学的研究提供了更丰富的信息和更广阔的视野。这使得现有的教材出现了一定的滞后性,我们根据长期教学和科研工作的经验体会,编写了针对高等医学院校学生医学分子生物学的专业授课为明确对象的《医学分子生物学》教材。本教材在突出前沿和实用为原则的前提下,缩减了同类教材中普遍出现的与技术细节相关的大篇幅内容,而对理论和原理部分进行了扩展与强化;注重讨论与疾病和临床案例或相关问题的联系;根据对分子生物学发展趋势的把握,尝试了对系统生物学等前沿领域的介绍[1]。目前,该教材已经在本校医学各专业使用了近1年,取得了良好的教学效果。

2教学内容的优化

医学分子生物学课程的概念抽象,内容繁多、新概念、新技术及新进展不断涌现。在有限的学时内,合理安排教学内容、根据学生专业的特点优化教学内容、注重理论知识及技术相互渗透,并兼顾新知识的传授,是取得良好教学效果的关键。配合新教材的内容,重新修订了大纲和教案,精选了7个专题,以“基因与基因组”,“基因组稳定性与DNA损伤修复”,“基因表达的表观遗传调控”作为学生学习分子生物学理论知识的基础;随后通过“基因结构分析的基本方法”,“基因克隆与基因体外表达”介绍多项分子生物学中重要的实验技术;与医学紧密联系的“肿瘤分子生物学”;包含近年来分子生物学前沿知识的“生物组学与研究方法”。确保课程内容既丰富全面,涵盖基本理论与基本技术,又避免重复,还具有前沿性。

3教学方法的多样性

医学分子生物学课程的特点决定了必须采用灵活多样的教学方法才能达到良好的教学效果。

3.1利用多媒体教学的优势

医学分子生物学课程中有很多需要掌握的概念、原理和技术,传统教学模式会导致学生感觉学习枯燥,不能深刻理解概念,缺乏学习兴趣。相较于以往传统的板书教学,多媒体形式更灵活、内容含量更丰富,可以通过幻灯片、动画、视频等更加直观形象地呈现,利于学生在有限的时间内获得更多的信息量[6]。例如在讲授聚合酶链式反应(PCR)技术的基本原理时,仅有文字描述,甚至示意图都不能让学生很好的理解PCR技术是如何把目的基因扩增至100万倍的,在讲解原理后配合PCR扩增的多媒体动画,生动形象的展示PCR在每一轮循环中DNA新链合成的过程,数目变化,最终是如何达到100万倍的。这样就使抽象的理论知识变得具体化,加深了学生对概念的理解和记忆,提高了学习兴趣。

3.2注重学生知识体系的建立

分子生物学的理论知识与基础医学各个学科如生理学、微生物学、免疫学、病理学、药理学以及临床各学科都有广泛的联系,相互交叉与渗透。所以要透彻理解分子生物学的理论精髓,必须将这些相关学科的基本原理有机地贯穿到相应的原理和概念中去。在医学分子生物学教学过程中注重之间的相互联系,例如核酸分子杂交技术涉及生物化学课程中讲过的核酸分子重要的特性即:核酸的变性和复性。我们在讲授核酸分子杂交技术之前会带着学生复习核酸分子变性和复性的概念,然后引出核酸分子杂交的概念,再进入核酸分子杂交技术的介绍。这样既巩固了学生已有的知识,又由浅入深地理解和掌握了新知识,使学生的知识体系跨越学科的界限相互联系在一起。

3.3突出分子生物学技术在中医药学研究中的应用

近年来,运用分子生物学相关知识与技术研究中医学已经在国内外广泛开展,目前的研究成果多集中在中医基础理论、中医辨证论治学说、中药临床应用、中医临床研究等方面,对推动中医理论向现代化迈进有着重要的意义[7]。中医药专业学生的生物学知识背景相对薄弱,因此在教学过程中需要考虑到学生的知识体系、兴趣以及中医药专业人才的培养需求,针对性的进行讲授[8]。在给中医专业的学生讲授医学分子生物学课程的过程中,我们注意在医学分子生物学理论和实验技术的讲解过程中穿插中医药研究中实际案例,如在讲解限制性长度多态性(RFLP)技术时,引入科学家利用PCR和RFLP技术作为分析手段对黄芪亚族和甘草亚族亲缘关系的研究。在讲解人类基因组学和蛋白质组学的研究成果时,介绍利用蛋白芯片技术来鉴定中药品质、分析中药成分;利用基因芯片技术研究中药治疗前后疾病相关基因位点的变化,筛选中药作用靶点。一方面激发学生的学习兴趣,开拓了视野,另一方面让学生认识到学习和掌握分子生物学理论和技术的重要性。

4提高学生的综合素质

时代的发展对分子生物学教学不断提出新要求,对专业人才知识结构和能力素质也提出了新标准,迫切需要培养创新型高素质人才[9]。因此,针对当前中医专业学生的特点,培养学生在基础研究、临床实践中应用医学分子生物学知识分析问题、解决问题的能力,可以为今后学生科研选题或从事这方面的工作打下良好基础。此外,我们还鼓励有能力的学生阅读相关英文专业书籍、和专业文献;参加海内外相关领域专家所做的学术报告,增加学习兴趣和热情。

分子生物学研究方法范文3

关键词:生物工程专业;分子生物学;双语教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)38-0181-02

在生物学领域推广双语教学,这是面对日趋激烈的国际竞争和教育全球化趋势、提高我国高等教育竞争力和全面提升素质教育的必然要求,也是贯彻科教兴国战略和培养具有国际竞争力的创新性生物学人才的客观需要。为了适应这一新形势的需要,我们近年来在生物工程专业开展了分子生物学双语教学的探索,取得了一些成绩,并积累了一定的双语教学经验。

一、分子生物学适合开展双语教学

目前,普通院校的多媒体等教学条件有了较大改善,网络教学资源也变得日渐丰富,这些都为分子生物学的双语教学提供了有力的硬件支持。同时,随着生物学的快速发展,越来越多的高层次生物学人才走上了普通院校的讲台,一定程度上为普通院校分子生物学的双语教学提供了师资保障。

根据教学大纲的要求,我校《分子生物学》课程的双语教学开设时间为大三第二学期,但统计表明此前仅50%的学生通过国家大学英语四级考试,学生总体英语水平偏低,尚未满足全英文教学的要求。如果这时对《分子生物学》课程进行全英文教学,会让相当一部分学生难以接受复杂的分子生物学知识,使得学生不仅英语没长进,专业知识也是一知半解,最终导致全英文课堂教学流于形式而达不到应有的教学效果。

采用全中文讲授分子生物学课程显然不能满足当今社会对分子生物学尖端人才的要求。试想,在分子生物学飞速发展的今天,如果学习者只懂母语而不懂英语报道的学科发展、学术成果等,又如何跟踪学科的最新进展呢?总的来说,教学师资、学生的英语水平以及分子生物学发展的需要,都决定了《分子生物学》课程符合开展双语教学的学科和课程特征。

二、分子生物学双语教学的初步实践

我校生物工程专业是湖南省重点资助专业,笔者自2012年开始对本专业的分子生物学进行了双语教学尝试,现将初步教学实践分述如下:

1.教学大纲的调整和教材的选用。鉴于分子生物学双语教学与全中文授课的差异,我们首先重新修订了《分子生物学》双语教学大纲,并对教学内容和教学进度做了适当调整。在绪论中增加了分子生物学常用专业英语词汇介绍,以弥补学生专业英语词汇量的不足。同时,分子生物学双语教学的关键问题之一是要选用一本合适的英文版教材,因为原版英文分子生物学教材常常令学生感到晦涩难懂。因此,笔者编写了对原版教材加以注释的讲义,以保持英文的“原汁原味”,兼容中英文教材的优点,对分子生物学专业术语和词汇增加中文注释,书后辅以中英文词汇对照表,每章开始部分增加中文概要,以方便学生理解和掌握教学要点。从多年的分子生物学双语教学实践来看,使用效果比较理想。

2.循序渐进的教学过程和多样化的教学方法相结合。在进行分子生物学双语教学过程中,鉴于刚开始时大部分学生都感觉有一定的难度,我们在最先常采用英文板书与中文讲授为主相结合的方法,用英文讲授那些较为浅显易懂的内容,而重点和难点以及那些用英语解释太复杂而汉语解释又显得简洁明了的内容,则用中文讲解。当学生的专业词汇量逐渐扩大和英语水平慢慢提高,尤其是待学生逐步适应以后,再不断提高英语讲授的比重,最后过渡到以英文教学为主。对于分子生物学的一些实验技术等案例教学一般也采用中文的方式。通过循序渐进的教学过程和多样化的教学方法,能有效提高分子生物学双语教学的实际效果,进而避免双语教学流于形式。

3.运用多媒体等现代教学手段加大课堂信息量。我校《分子生物学》总共56学时,采用双语教学后并没有增加学时,全英文版的书面材料和中英文双语讲授使得教学进度缓慢,不仅让教师的课堂授课量受到影响,难以按时完成教学任务,也常常让学生接受的信息量偏少。对此,本人在钻研教材和相关教学参考资料的基础上,精心制作好多媒体英文课件,课堂上借助于PPT的使用,不仅让课堂教学内容变得丰富与生动,也可大大增加课堂教学的信息量;同时,还可以节省大量的板书时间,适当加快课堂教学节奏,保证按时完成教学进度和教学任务。课后将PPT课件及时传到班级QQ群共享,以方便学生课后学习使用。

4.注重课后双语练习,改革考核方式。分子生物学双语教学实践既是对教师的挑战,要敢于担当,同样对学生亦是一种挑战,要勇于面对。由于受教学大纲的要求限制了双语教学的课堂教学时数,这必然要求师生在课内外都要多花时间和精力。一方面教师课后要精心备课答疑,构建习题库上传到班级QQ群,供学生课后复习交流使用;另一方面学生课后要及时预习、复习巩固课堂所学知识。我们经常要求学生课后阅读或翻译教师指定的英文参考资料来巩固复习专业术语以及一些相关的专业知识。每次上课前,教师安排一定时间对上次作业情况进行检查点评,由复习旧课要点导入新课的教学内容。我们不仅注重课内外的双语练习,还结合分子生物学双语教学的特点调整了课程考试形式,如采用中英文结合制定期考试卷(英文占40%以上),其中,填空、名词解释及选择等题型部分用英文制卷,并要求部分题目用英文解答。

三、加强分子生物学双语教学的有效措施

综上所述,目前分子生物学双语教学中普遍存在的问题主要表现在:高素质双语教学师资队伍欠缺,教学方法陈旧;学生对双语教学方式的兴趣不浓厚,不及时熟悉英文教材;双语教学管理欠科学、教学考核手段传统单一。总之,分子生物学双语教学的质量有待进一步提高,具体措施如下:

1.加强分子生物学双语教学师资队伍建设,不断提高授课教师英语水平。要想取得分子生物学双语教学的预期教学效果,首先就要有一支专业能力和英语水平都较强的教师队伍。为了分子生物学双语教学教师的英语水平,一方面现有双语教学主讲教师要积极主动参与外语培训,可以由学校有计划地安排相关教师到双语教学经验丰富的学校参加教学观摩,或分批选派双语教学教师到相关外语学院进修,或聘请教学经验丰富的外语教师进行口语训练,有条件的学校还可以把教师送到国外培训,以提高其英语授课水平。另一方面学校要积极创造条件引进双语教学师资,如采取相对优惠的政策以吸引国外留学人员来校任教,或邀请相关国外专家学者承担部分双语教学课程,如我校在2013年邀请湖南省海外名师、美国卫生研究院研究员肖调江教授为生物工程专业2010级本科生讲授遗传学课程,相关双语教学教师通过全程观摩教学,较大地提高了双语教学能力。

2.加强分子生物学双语教学用教材的管理,保障双语教学因材施教。针对普通院校目前双语教学存在的主要问题,分子生物学主讲教师应该尽可能选择通俗易懂与国际同步的最新教材,条件允许的尽可能结合学生实际编写双语配套教材,如与原版英文教材配套的讲义,辅以相应习题讲解,并上传至班级QQ群以及教师教学空间,以方便学生课后随时参考和学习。同时,针对地方本科院校学生英语基础普遍较差的现象,主讲教师还可以制作授课视频和收集相关音像资料等辅助教学材料,并将课题组成员的上课过程进行录像,方便学生课后自学,进一步提高学生的英语听说能力。

3.改革传统教学方法,实现分子生物学双语教学手段的多样化。同母语教学一样,教学方法和手段也是实现分子生物学双语教学教学目的的重要保障。教学方法的发展变化主要体现在教学方法的综合化、教学手段的媒体化和主体化。鉴于目前分子生物学双语教学的课时严重不足,一方面,双语教学的主讲老师要努力提高传统课堂教学的效果,如及时与学生交流、沟通,了解他们的学习兴趣、效果以及学习过程中所遇到的主要困难和相关要求,以提高双语教学效果。另一方面,主讲老师还应该充分利用QQ、微信等网络资源,与学生及时开展网络答疑等教学互动,这样既可以及时掌握学生的课堂学习效果,也有利于教师及时把握教学方法,对于教学过程中的共性问题进行分析总结,进一步提高双语教学效果。

4.加强分子生物学双语教学的管理与支持,为双语教学提供制度保障。为有效提高分子生物学双语教学的教学效果,普通院校尽管师资等多方面条件受到一定限制,也应该创造条件保障双语教学的顺利开展。首先,加强双语教学管理,制定切实可行的教学制度,及时检查督促双语教学主讲教师按双语教学大纲完成相关教学任务,教学过程不“缩水”,不流于形式;其次,适当加大双语教学课程学时,保障双语教学主讲教师有相对充裕的时间完成教学任务;再次,建立激励机制,如适当提高双语教学的工作量、支持和鼓励制作双语教学多媒体英文课件、在业绩考核等方面给予政策倾斜、加强对双语教学教师的调查评估与沟通,以充分调动双语教学教师的积极性。

提高普通院校生物工程专业分子生物学双语教学任重而道远,我们将通过不断学习提高自身的理论认知水平、掌握新的知识和教学方法,为学生提供更好的教材,在学校与系部的大力支持和鼓励下,在教学实践中不断改进课程教学体系,进一步提高分子生物学双语教学质量。

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分子生物学研究方法范文4

一、“分子生物学”教学内容

“分子生物学”(Molecular Biology)是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。随着科学技术的发展,知识与信息日新月异,分子生物学的发展也随之突飞猛进,各种新技术不断被建立、各种新理论不断被提出。分子生物学涵盖面也非常广,与生物化学和细胞生物学等生命科学主干课程有一些交叉。为了避免重复,我们将学习内容主要集中在从生物大分子的水平来阐述从DNA到RNA到蛋白质的基因表达的重要生命过程,以及研究这些重要生命过程所使用的最基本最常用的分子生物学技术。

二、选择《分子生物学》教材

目前,国内高校《分子生物学》教材包括英文原版教材和各类医学院所使用的教材在内共有几十种之多,各高校因地制宜,因人制宜选择适合自己的教材。武汉大学生命科学学院分子生物学课程自1986年开设,1990年成为武汉大学专业基础课主干课程,自1995年开始实行双语教学至2001年,其间所使用的教材为郜金荣、叶林柏主编的《分子生物学》。

从2001年开始,我们组织了新的分子生物学教学小组,以创新教育理念为指导思想,充分考虑到学生们所面临的国际竞争形势,对“分子生物学”教学进行大胆改革。因此,2002年采用全英文教学法来讲授“分子生物学”本科课程,选用了英国利物浦大学的英文教材Instant Notes in Molecular Biology(Turner etal.)《分子生物学》精要速览。该教材具有条理清晰,非常简明,容易理解的特点,而且该教材有中文译本,可以帮助学生快速准确获得生字信息而省去了翻字典的麻烦,这对英文功底一般的学生无疑是一个极大的帮助。中文译本也是目前为止七校联合班所使用的主要教材。2005年,我们分子生物学教学组对教材进行又一次更新,选用了英文原版教材Molecular Biologyof the Gene(Watson et al)基因的分子生物学。此教材也有中文译本。该教材内容丰富全面,编入了当代分子生物学研究的最新研究成果,而且附有光盘,用彩色动画的方式细致地描述了每一章节中的学习重点和难点。是一本重点大学生命科学院较为理想的教材。

三、七校联合班教学的特殊性与挑战

武汉大学生命科学学院的“分子生物学”课程除了针对生命科学学院的本科生英文教学外,还有针对其他学院和大学的双语教学。如武汉大学药学院、武汉大学东湖分校,七校联合班包括来自华中科技大学、武汉理工大学、中南财经大学、华中师范大学、中国地质大学、华中农业大学,武汉大学化学与分子学院、医学院、水电学院等双学位本科生,影响范围覆盖整个武汉地区的高校,每年有400多人接受教育。

在七校联合班教学过程中,由于各校学生的学习基础和综合实力相差甚远,专业背景也各不相同,因此,给教学工作带来了极大的困难和挑战,所选的教材既不能太难,又不能过于简单,太难,很大一部分学生学习会跟不上,过于简单往往不能覆盖学科前沿知识。我们的解决办法是以《分子生物学》精要速览为主,以《基因的分子生物学》为辅。这样能兼顾大多数同学的需要。新教材中有许多知识点是其他教材所没有的,如介绍小分子干扰RNA(SiRNA)产生的原理和应用;描述mRNA的结构,新研究发现mRNA在细胞中大部分时间应该是环状的,而大多数教材将其错误地描述成线性结构。此外,我们也为七校联合班制定了一套行之有效的教学方法。

四、七校联合班教学方法

1.多媒体教学。因多媒体教学内容丰富、信息量大、有课堂教学中图文声并茂等优势,是目前高校教学所使用的主要方式,也是“分子生物学”多年来一直使用的主要教学手段。多媒体教学中所播放的动画和小电影能取得很好的教学效果,激发学生的听课兴趣和注意力,所学知识容易记得牢。

2.为七校联合班开辟专用《分子生物学》网盘。由于学生分别来自七个不同的学校,课件传递和课外交流不如本校学生方便,开辟专用网盘是目前为止比较有效的方法,网盘与网页不同,不需要人制作和维护,只要输入密码,老师和学生都可以登陆。老师将课件上传,学生能方便地下载。网盘也可以用于通知和不同学校间学生的交流。

3.教学互动。新教材带有电脑使用光盘,以彩色动画的方式细致地描述了每一章节中的学习重点和难点,紧接着有两种类型的知识应用题(Apply yourknowledge),用于考查学生对所学知识的理解程度和应用。共有两种题型:传统问答题(Questions),和游戏题(Games),都是由文字和图画组成,寓教于乐,学生们都很喜欢。每次下课前,预留10分钟请两位同学上台作应用题,一位负责讲解,一位负责电脑操作。这样可以提高学生的学习兴趣。

分子生物学研究方法范文5

关键词: 分子生物学实验教学 教学模式 实验内容 评价体系

21世纪是生命科学的时代,分子生物学理论与基本技术渗透到生命科学的各个领域,成为生命科学中最具活力的学科,并且得到越来越广泛的发展和应用,呈现出生机勃勃的发展趋势[1]。

分子生物学实验是一门集分子生物学和基因工程理论为一体的操作性极强的实验性课程。因此,对实验教学内容的设置会影响学生对分子生物学和基因工程的学习和理解,合理地设置分子生物学实验教学内容对于培养学生的科学作风和科学思维能力,形成研究问题的科学方法和实际动手操作能力都具有十分重要的意义。

由于分子生物学实验对操作技能和实验条件要求较高,同时本科教学又具有学时少和学生人数多等特点,给分子生物学实验教学带来了极大的挑战[2]。针对我院学生的特点,我们也在不断思考,在实践中总结经验,以期更好地利用分子生物学实验教学让学生掌握其基本实验技术和规范化操作,为进一步深入学习打下基础。本文就此课程的实验教学进行了探讨。

1.教学模式

1.1从基本操作入手,培养基本技能。

在实验课中对每个仪器设备使用方法都给学生清晰地讲述,并多做示范动作,每个仪器上都简明扼要地给出仪器使用操作步骤和方法,保证仪器的安全使用,尤其是微量移液器的使用及保养。在学生动手操作过程中及时指出不规范的地方,并予以纠正。实验空隙给学生集中讲解学生提出的问题,对实验中的学生多提问几个为什么,让他们思考和回答,既活跃了课堂气氛,又奠定了做好实验的理论基础。

1.2学生自主动手,培养实验兴趣。

为提高学生操作技能,对实验的前期准备工作,如分子生物学实验试剂配制、器皿清洗和灭菌等工作,在教师指导下由学生完成。带领参与准备实验的学生完成预备实验,全程监督,严格要求,在具体操作方面,从试剂的配制、分装到保存,仪器的使用及养护等都给予精心指导,实验过程中出现的问题给予分析和指导。通过学生参与实验准备,有助于理解和掌握整个实验,同时可激发学生参与实验的兴趣和欲望。

1.3向学生开放实验室。

实验室的开放不仅是指仪器设备与时间概念上的开放,是实验课程、实验项目的开放,更重要的是让学生投入到教师的研究课题中,让学生在实际科研活动中得到锻炼。承担科研项目的教师鼓励学生参与老师的科研活动并有计划地安排实验,根据学生的实际情况,分配给学生适当的实验任务,在科研活动中锻炼学生独立完成实验的能力,大大提高实验技能。

2.依据能力培养,制定实验内容

2.1精选实验内容。

我院分子生物学实验相对课时较少,本科生物技术和生物科学专业实验课仅为18学时,在有限的学时内,我们选择实验内容时应尽量避免重复,还要兼顾实验方法的完整性,充分体现分子生物学实验与其他实验的异同。我们选择了大肠杆菌质粒DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳检测DNA、分光光度计检测DNA的浓度和纯度、大肠杆菌质粒DNA的转化及聚合酶链式反应。通过对质粒DNA的提取、检测、转化、扩增使学生掌握分子生物学的基本操作。我们选用北京师范大学魏群教授主编的《分子生物学实验指导》教材,由于实验材料不同,有关老师共同编制了每一个实验的方法步骤,简明清晰,增强可操作性,尽量保证每个实验都有实验结果,让学生观察到自己所做的实验结果,增强学生对实验的信心。同时对我们无法开设的实验,学生也可通过实验教材的学习有一定的了解和认识。

2.2适当补充创新性实验。

在实验教学中,一定要重视培养学生自身的创新精神和科研能力[3]。学生可以选择相应的指导教师,由学生选择研究题目作为自己的课题,除了分子生物学基础实验以外,对于学生还要求系统学习创新实验或生物技术综合实验,探索分子生物学实验的多样性,为培养不同层次的人才提供实验教学模式的多样性。

在实验的开设上要注意实验内容与专业相结合,使学生学到的实验技术对今后的工作产生实质性帮助,这样的实验既符合本科教育的目标,又有利于激发学生学习的兴趣。

3.建立科学、有效的评价体系

客观公正地评价学生的学习效果是教学过程的一个重要环节。我们在分子生物学实验成绩的评定中,主要采用实验考核包括平时考核和期末考核两部分。平时考核的内容包括实验预习、实验操作、实验报告等环节,各环节考核分数比例为:预习报告10%、实验操作40%、实验报告50%,这部分成绩占该实验课总成绩的80%;期末考试(包括实验操作、技能、实验理论等)占该实验课总成绩的20%。

4.结语

分子生物学实验课经过几年的教学探索,取得了一定的成效,使学生认识到了本课程的重要性,激发了学生上好实验课的热情,牢固地掌握了分子生物学基本方法和规范化的操作,为后续相关课程的学习提供了有力保障。但也存在一些问题,如教学体系需要不断进行适时的调整与更新,注意与相关学科的衔接。此外实验室开放大大增加了教师的工作量,各种试剂、耗材增加;仪器设备的规范管理和使用等都有待完善和解决。

参考文献:

[1]李林,张宇辉,李云峰.构建新的生物化学与分子生物学实验教学模式[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2004,6(6):630-631.

分子生物学研究方法范文6

关键词:生物工程类 分子生物学教学 改革初探

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)02(a)-0053-02

在现代生物学领域,生物技术作为一种新型学科和技术得到了飞速发展并为人类社会带来了巨大影响。作为生物技术的核心学科,分子生物学,是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐述这些大分子之间相互作用的关系及其基因表达提供机理的科学。

分子生物学是在多个学科的基础上发展起来的,特别是生物化学和遗传学,目前已逐渐渗透到生物学科的各个领域之中,改变了或正在改变着整个生物学的面貌,被认为是现代生命科学的三大前言学科之一,也是目前高校生物类专业的重要必修专业课之一。分子生物学是一门新兴学科,在迅速发展的过程中会逐渐建立一系列新的理论和方法,知识点具有繁杂、更新快、抽象、难以掌握等特点,因此,在实际教学中必须根据专业情况做出调整,在教学内容和教学方法等方面进行改革,以突出重点,强化理论与实验的结合,帮助学生理解并掌握分子生物学的核心理论体系和实验技术方法。本文针对生物工程类专业的培养方向和教学重点,对分子生物学的教学改革进行了初步探索。

1 教学改革的基本原则和思路

我们开展分子生物学教学改革遵循两条基本原则:一是适应普通高等教学需求的基本原则;二是适应本学科发展和人才培养需要的基本原则。在坚持两个基本原则基础之上,我们提出三条改革思路:一是针对生物工程类专业特点,突出分子生物学在现代工业微生物研究和改良中的应用趋势和途径,加强学生对专业的理解和本学科的认识;二是遵循高等院校教学特点,从教学方法和教学内容等方面进行改革和探索,建立一套能够培养理论素养与实验能力并重的工程化人才的分子生物学教学体系;三是加强理论知识与实际应用实例相结合的教学方式,在理论中强调应用,在应用中引出理论,使学生在有限的教学课时内消化理论知识的同时拓展视野并加强对本学科的理解。

2 教学改革具体内容

2.1 优化教学内容

我们在进行分子生物学课程的授学时,首先针对生物工程类专业特点选择合适的教材并制定教学大纲。经过比较和分析,我们选择赵亚华编著的《分子生物学教程》(第三版)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)作为基础教材,该教材主要阐述的是狭义分子生物学所涵盖的范畴,编写内容具有条理清晰,语言简练,信息量大,实例丰富等特点,并且全书系统地在重要的知识点后附有简要小结,便于学生在学习和复习过程中从繁杂的信息中快速的查找和理解重点内容,比较适合于普通高校生物工程类专业教学使用。

分子生物学课时少而内容繁杂,在有限的课时之内不可能按教材内容全部讲授,学生也不可能全部能够接受。因此,在实际教学过程中,我们必须结合专业特点,对教科书内容进行取舍,并根据专业的培养目标进行补充,突出专业领域涉及的重点和难点。因此,选定教材之后,我们根据生物工程类专业特点对教学内容进行了优化:(1)弱化学科交叉重复部分,分子生物学是在多个学科的基础上发展起来的,也决定了分子生物学中有很多理论知识与其它学科具有交叉和重复,如生物化学、遗传学、酶学和微生物学等,我们在分子生物学的实际教学过程中对已经学习过的交叉部分的知识点采用复习的方式快速进行;(2)强化对与专业相关的理论知识讲解,例如DNA的重组、真核生物与原核生物基因的转录和表达调控等内容;(3)引导介绍与本专业相关性不强的知识点,学生如有兴趣可以利用课外时间进行学习,以满足求知欲望较为强烈的学生的学习要求,如噬菌体基因的表达调控、病毒的分子生物学等;(4)结合专业方向补充教学内容,加大应用实例讲解,促进学生对理论知识的理解,例如讲解特异位点重组内容时,可以结合目前研究领域应用较多的Xer/dif重组系统进行讲解,让学生理解了特异位点重组概念和过程的同时,又学习了该重组理论最新研究进展及其在微生物代谢途径工程中的应用,从而实现教学内容的理论性、专业性、实用性、学术性和前沿性并举。

2.2 改革教学方法

对大学生而言,分子生物学是一门及其抽象的学科,其中涉及的理论体系和生物过程复杂而又晦涩难懂,极其难以掌握,采用传统的填鸭式教学,学生的学习兴趣不高,学习效率有限,因此创新教学方法,改变授课方式,使抽象化的概念能够直观地呈现在学生面前,对提高学生的学习兴趣并提升学习效率尤为重要。

我们在实际教学中,对教学方法做了以下四项改革:(1)采用多媒体教学,结合大量精美图片、动画和视频,将抽象的、理论的生物过程或概念中涵盖的大量信息有效、生动、形象化地展现给学生,例如,蛋白质合成过程中涉及的起始、延生和终止三个过程以及延生过程中涉及的进位、转肽和转位三个反应实际上是一个连续的动态过程,中间涉及的概念和因子很多,通过板书无法有效地进行形象化演示和解释,而在多媒体教学方式下,借助大量图片和动画实现静态和动态相结合的方式讲授该生物过程,可使学生有效地理解并掌握该部分内容;(2)大力利用网络资源,搜寻与讲授内容相关的精美图片和科教视频,补充教材内容的不足,从不同视角、不同阶段对重点内容进行阐释,帮助学生对难点的理解和掌握,例如,RNA干扰技术是一个比较抽象的概念和过程,课堂调查中发现学生很难理解双链RNA的产生、水解以及Dicer蛋白的作用过程等概念,在我们的实际教学过程中选用一段网络公开视频(Nature系列)通过三维动画模拟,使学生轻松地“看到了”生物体内RNA干扰过程,极大地帮助了学生对相关过程的认识和理解;(3)利用生物学分析软件演示促进学生理解,在现代分子生物学研究领域,无论是简单基因的比对分析还是复杂的蛋白质定向进化模拟都离不开专业的生物学分析软件,在教学方面利用生物学分析软件也可以达到事半功倍的效果,例如,在讲授蛋白质的编码基因序列(CDS)和开放阅读框(ORF)两个概念的时候,学生短时间之内无法深刻理解,如果使用生物学分析软件对一条基因进行分析演示,学生可以一目了然地“看到”CDS与ORF之间的联系与区别;(4)结合实例对重点理论进行剖析,例如基因表达调控部分内容,在目前的科学研究领域和实际工业化应用领域研究都极为广泛,但在实际教学时,由于知识点多,过程复杂,学生在学习过程中往往感觉到枯燥而不知所以然,此时即可在教学过程中结合某个具体的相关研究项目(例如硕士研究论文、博士研究论文或科研基金研究项目)的目的、意义和方法等进行讲解,达到理论学习与实际应用相结合,在实例中引出理论概念和过程。通过大量实例的讲解,不仅促进了学生对理论知识的理解和掌握,同时加深了学生对本学科的认识,拓展了学生的视野,培养了学生在实际应用中解决问题的思维能力。

2.3 强化实验教学

分子生物学是在实验论证的基础之上建立并发展起来的对实验技能要求很强的一门实验性学科,因此,分子生物学的教学也必须有实验教学作为支撑,只有在理论教学和实验教学相结合的模式下才能使学生学以致用,达到真正理解并掌握分子生物学的教学目的。对工科的生物工程类专业,实验教学具有举足轻重、不可替代的作用,是培养学生动手能力和创新能力的基础。在我们的实验教学改革中,将每个班分为10组,每组3~4人,每个学生可以且必须单独完成实验操作,掌握本专业应用最为广泛的基因工程操作技术中常用的经典方法。实验教学时间与课堂教学时间比例设置为1∶2,保障有1/3的教学时间用于实验教学。实验内容主要围绕基因工程操作技术经典的四个步骤进行,即目的基因的获取、重组载体的构建(克隆载体)、受体细胞(大肠杆菌)转化、结果验证(限制性酶切和PCR),在此过程中连续进行染色体提取、PCR技术、连接、大肠杆菌感受态细胞制备、转化、质粒提取、限制性酶切以及琼脂糖凝胶电泳检测等基本操作,使学生掌握DNA体外重组过程中使用的基本操作方法和技术原理。在上述实验过程中,多数实验步骤中都是微升级反应体系,对学生的动手能力和分析能力要求极高,因此,通过分子生物学实验教学可以培养并强化学生的“精细化”实验操作能力,为培养动手能力强,专业素质过硬,分析能力严谨的合格大学毕业生做出贡献。

3 结语

综上所述,我们分别从教学内容、教学方法和实践教学等三个方面对分子生物学进行了教学改革和探索,在初步改革的教学过程中学生不再感觉到枯燥和晦涩难懂,学生的学习兴趣也得到了显著提高。但是,教学改革是一项需要持续进行的复杂而重要的工程,我们需要继续在教学实践中不断地进行探索并总结经验,在经验总结的基础上进行改革,在改革实践中总结经验,以期构建一套与时俱进的教学体系,为社会培养和输送高素质的合格人才做出贡献。