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分子生物学论文范文1
小麦是世界上的主要粮食作物之一,在农业生产中占有十分重要的地位。与其它农作物一样,由于在育种中大量使用一些相同的亲本,导致栽培小麦基因大量流失,使其遗传基础日益狭窄、遗传变异率低,对其产量和品质的进一步改良起着极大的限制作用。虽然在小麦的野生近缘物种中有许多改良小麦的优异基因,但将这些基因导入到普通小麦需要特定的一些技术和手段,而且效率较低。现有栽培品种和地方品种,特别是一些特异材料,是小麦的初级基因库,其中也含有改良小麦产量和品质所需的一些优异基因。从小麦的初级基因库向栽培小麦中转移基因不需要特定的技术和手段。因此,对现有小麦材料和小麦地方品种的遗传多样性进行深入研究和评价,有助于将其中的优异基因向小麦背景中转移,增加栽培小麦品种的遗传多样性。现代分子标记技术的进一步发展和完善,使得人们能够从分子水平对大量材料进行深入研究,详细揭示其遗传多样性。本研究利用APAGE、SDS-PAGE、荧光原位杂交技术(FISH)、RFLP、R、STS-PCR等常规和分子标记方法,对多小穗小麦新种质‘10-A’背景中的黑麦染色质及其对农艺性状的影响、中国特有小麦地方品种中的贮藏蛋白基因多样性、中国特有小麦地方品种群体间和群体内的遗传多样性及其遗传关系、中国高抗赤霉病小麦地方品种间的遗传多样性等几个方面进行研究,取得的主要研究结果如下:
1.利用APAGE、荧光原位杂交技术(FISH)、PCR和RFLP标记,对导入黑麦多小穗等性状创制的小麦新种质‘10-A’进行了分子检测。APAGE分析发现,‘10-A’与其他T1BL.1RS易位系一样,含有黑麦1RS的醇溶蛋白标记位点Gld1B3。用黑麦1RS的特异性PCR引物对‘10-A’的基因组DNA进行扩增,发现其也具有黑麦的1RS染色体。以黑麦基因组总DNA作探针,用中国春基因组DNA做封阻,与‘10-A’根尖细胞有丝分裂染色体进行荧光原位杂交,结果表明黑麦1R染色体的整个短臂(1RS)易位到‘10-A’中。用25个RFLP标记进行Southern分析,进一步发现10-A的1特异性限制片段发生丢失,代之以黑麦1RS的特异性限制片段,而位于其他染色体上的特异性限制片段未发生缺失。FISH和RFLP标记同时表明,‘10-A’中没有小麦4A-黑麦4R染色体易位。据此认为,多小穗小麦新种质‘10-A’属于T1BL.1RS易位系。同时,本研究还对‘10-A’的多小穗改良系进行了分子检测,发现他们均具有T1BL.1RS易位染色体。
2.对几种鉴定小麦背景中的T1BL.1RS易位染色体的常规方法和分子标记方法进行比较发现,APAGE方法是一种快速有效的方法,最易于在小麦育种选择中应用。
3.以来源于多小穗小麦新种质‘10-A’、普通穗型小麦品系88-1643和川育12号组配的三交组合‘10-A’/88-1643//川育12号的重组系为供试材料,选用4个RFLP标记和1个醇溶蛋白标记Gld1B3分析了T1BL.1RS易位染色体对农艺性状和籽粒蛋白质含量、及其性状间的简单相关和偏相关的影响。结果表明,T1BL.1RS易位[文秘站:]染色体对小麦小穗数、每小穗结实粒数、千粒重、穗粒重、株高和籽粒蛋白质含量等几个性状具有显著的影响,而对穗粒数和抽穗期的影响不大。T1BL.1RS易位系的平均小穗数、千粒重、穗粒重、株高和籽粒蛋白质含量分别比非易位系高5.0、4.6、6.4、5.7和6.8,而平均每小穗结实粒数则低6.9。从农艺性状间的简单相关和偏相关系数来看,一些性状间的显著简单或偏相关关系仅T1BL.1RS易位系群体中检测到,而另一些性状间的显著简单或偏相关关系仅在非易位系群体间检测到。同时,一些性状间的简单相关系数在易位系和非易位系群体间的差异性达到显著或极显著水平。这些结果表明,T1BL.1RS易位染色体不仅对小麦农艺性状和籽粒蛋白质含量具有显著的效应,而且对性状间简单相关和偏相关的程度和性质均有一定的影响。
4.利用APAGE和SDS-PAGE技术对四川白麦子地方品种、云南铁壳麦、半野生小麦和新疆稻麦的醇溶蛋白和高分子谷蛋白亚基进行了分析。结果发现,在89份四川白麦子地方品种中,共出现35种醇溶蛋白带型和3种高分子谷蛋白亚基组合,其中2份小麦地方品种的醇溶蛋白带型和87份小麦地方品种的高分子谷蛋白亚基组合与‘中国春’一致。在14份云南铁壳麦中,出现了8种醇溶蛋白带型和3种高分子谷蛋白亚基组合。在9份半野生小麦中,出现了9种醇溶蛋白带型和4种高分子谷蛋白亚基组合。在9份新疆稻麦中,出现9种醇溶蛋白带型和5种高分子谷蛋白亚基,其中1份材料具有Glu-D1编码的新亚基2.1 10.1。从醇溶蛋白和高分子谷蛋白亚基表型来看,新疆稻麦和半野生小麦的醇溶蛋白和高分子谷蛋白亚基变异最高,其次为云南铁壳麦,而四川白麦子小麦地方品种的醇溶蛋白和高分子谷蛋白亚基变异则最低。
5.根据醇溶蛋白APAGE图谱和高分子谷蛋白亚基SDS-PAGE图谱,研究了四川白麦子地方品种、云南铁壳麦、半野生小麦和新疆稻麦的Gli-1、Gli-2和Glu-1位点的等位基因变异频率。在89份四川白麦子地方品种、14份云南铁壳麦、9份半野生小麦和9份新疆稻麦的Gli-1位点上,分别发现14、10、14和11个等位基因;在Gli-2位点上,分别发现15、9、13和12个等位基因;而在Glu-D1位点上,则分别出现了5、5、6和8个等位基因。从等位基因出现的频率来看,新疆稻麦和半野生小麦的等位基因变异频率远远高于云南铁壳麦和四川白麦子。从不同基因位点来看,Glu-1位点的等位变异又低于Gli-1和Gli-2位点的等位变异。
6.根据Gli-1、Gli-2和Glu-1位点的等位变异频率计算四种小麦地方品种群体内的Nei’s遗传变异系数。在四川白麦子、云南铁壳麦、半野生小麦和新疆稻麦的平均Nei’s遗传变异系数分别为0.3706、0.3798、0.5543和0.5693,表明半野生小麦和新疆稻麦的种子贮藏蛋白基因的遗传多样性高于四川白麦子和云南铁壳麦。从醇溶蛋白位点和高分子谷蛋白位点的遗传多样性来看,这4种小麦地方品种的Gli-1和Gli-2位点的平均遗传变异系数分别为0.5486、0.6632、0.7161和0.6770,而Glu-1位点的平均遗传变异系数则分别为0.0148、0.1777、0.2305和0.3540,远远低于前者,说明醇溶蛋白位点的遗传多样性远远高于高分子谷蛋白位点的遗传多样性。从染色体组来看,位于B染色体组的Gli-B1、Gli-B2和Glu-B1位点的遗传变异系数又高于A、D染色体组相应位点的遗传变异系数,表明B染色体组的遗传变异高于A、D染色体组。
7.利用Glu-Ax、Glu-Bx、Glu-A3、Glu-B3和Glu-1Dx5的特异性PCR引物,和位于1染色体上的γ-醇溶蛋白和低分子谷蛋白2对R标记,通过PCR的方法研究了8份四川白麦子、14份云南铁壳麦、9份半野生小麦和9份新疆稻麦贮藏蛋白基因的遗传多样性。结果表明,Glu-Ax、Glu-Bx、Glu-A3和Glu-B3等4个位点的遗传多样性较低,而γ-醇溶蛋白和低分子谷蛋白2个R位点的遗传多样性较高。所有40份供试材料均未扩增出Glu-1Dx5基因的特异DN段,说明这些小麦地方品种不含5亚基的编码基因。
8.利用14个STS-PCR的28种引物-酶组合和24个R标记对四川白麦子、云南铁壳麦、半野生小麦和新疆稻等4种中国特有小麦地方品种群体间和群体内的遗传多样性进行了研究。在供试的40份材料中,11对STS-PCR引物(78.6)的16种引物-酶组合(57.1)能揭示材料间的遗传多样性。在28种STS引物-酶组合中,共获得121条扩增DN段,其中32.7的片段具有多态性。在24个R位点上,21个位点(87.5 )能够揭示材料间的多态性。在40份材料中,共检测到83个R等位变异,平均每个位点为3.46个等位变异。
9.根据STS-PCR和R标记的多态性,计算了材料间的Nei’s遗传相似系数,并采用UPGMA方法对其进行遗传聚类。结果发现,STS-PCR和R标记揭示的4种特有小麦地方品种群体内的遗传相似性均一致地表明四川白麦子和云南铁壳麦的群体内遗传相似性较高,而半野生小麦和新疆稻麦群体内的遗传相似性较低。这说明新疆稻麦和半野生小麦群体内的遗传多样性较高,而四川白麦子和云南铁壳麦群体内的遗传多样性较低。同时,STS-PCR和R标记均能将所有40份材料相互区分开。从4种小麦地方品种间的遗传关系来看,新疆稻麦与其它3种小麦地方品种间遗传分化较大,单独聚为1类;而四川白麦子和云南铁壳麦间的遗传关系较近,但部分半野生小麦也与云南铁壳麦间具有较近的遗传关系。从R标记和STS-PCR标记揭示的群体间和群体内遗传相似系数的大小来看,与STS-PCR标记相比,R标记在材料间的多态性更高,能够揭示更多的遗传差异。
10.在本研究中,从种子贮藏蛋白来看,‘中国春’与‘成都光头’的醇溶蛋白带型和高分子谷蛋白亚基组合完全一致。从STS-PCR和R标记揭示的遗传关系来看,‘中国春’与‘成都光头’间的遗传相似性最高。这些结果进一步证实‘中国春’是‘成都光头’的一个选系。
11.利用R标记对来源于贵州、云南和四川的8份高抗赤霉病小麦地方品种和4份高感赤霉病小麦材料间的遗传多样性进行了研究。在小麦21条染色体的25个R位点上,共检测到74个等位变异,平均2.96个;其中21个位点(84)能够揭示材料间的多态性。根据R标记揭示的遗传相似性来看,虽然高抗赤霉病小麦地方品种间以及它们与高感材料‘中国春’间的遗传相似性较高、遗传多样性低,但是它们与高感赤霉病的人工合成双二倍体‘R’和意大利小麦品种‘阿勃’间具有相当高的遗传多样性。这些结果表明,可利用高抗赤霉病的小麦地方品种与高感赤霉病的人工合成双二倍体‘R’或意大利小麦品种‘阿勃’之间杂交,构建分子标记遗传分析群体,以标记其中的抗赤霉病基因。
关键词:小麦,黑麦,地方品种,赤霉病,多小穗,农艺性状,蛋白质,遗传多样性,APAGE,SDS-PAGE,FISH,RFLP,STS-PCR,R
TheMolecularBiologyofSomeecialWheatGermplasms
Atract
Wheat(TriticumasetivumL.)isoneofthemostimportantcroinworld.Astheothercrop,thegeneticdiversityofcultivatedwheathasbeengreatlyerodedbythefrequentuseofsameparentalgenotypesforbreedingcultivars.Geneticerosionnotonlylimitsthefurtherimprovementofyieldandqualitybutalsomakeswheatincreasinglyvulnerabletobiologicalandenvironmentalstre.Althoughtherearemanygoodgenesfortheimprovementofwheatintherelatedwildecies,theintroductionofthesegenesfromwildicestocultivatedwheatneedsomeecialcytogeneticmanipulatio.Themoderncultivarsandlandracesaretheprimarygenepoolofcultivatedwheat.Therealsohadmanygoodgenesforwheatimprovementintheprimarygenepool,andnoecialcytogeneticmanipulationwasnecearytotrafergenesfromtheprimarygenepooltocultivatedwheat.Thus,itisanimportantworktoevaluatethegeneticdiversityoftheseresources.Themolecularbiologytechniquesmakeitispoibletoevaluatethegeneticdiversityamongthewheatgermplsmsindetail.Theobjectivesofthisstudyweretodetecttheryechromatininthebackgroundofanewmultiikeletwheatgermplasm10-Aandtheeffectsofthisryechromatinontheperformanceofagronomiccharacters,todescribethegeneticvariatioofseedstorageproteingenesintheChineseendemicwheatlandraces,toevaluatethegeneticdiversityandgeneticrelatiohiamongtheChineseendemicwheatlandraces,andtoinvestigatethegeneticdiversityamongsomeChineselandraceshighlyresistanttoheadscabbyusingAPAGE,SDS-PAGE,FISH,RFLP,STS-PCRandRmarkers.Themainresultsweredescribedasfollowings:
1.UsingAPAGE,FISH,PCRandRFLPmarkers,theryechromatininthebackgroundofanewmultiikeletwheatgermplasm10-Awasdetected.APAGEanalysisindicatedthatthe10-ApoeedthegliadinmarkersGld1B3of1RS.PCRanalysisindicatedthatthe10-Aalsopoeedthe1RSofrye.UsingfluorescencelabeledtotalgenomicDNAofryeasprobesandcommonwheatgenomicDNAofChineseringforblocking,insituhybridizationshowedthatthe1RSofryewastraferredtomultisikeletwheatline10-A.Therestrictionfragmentslocatedontheshortarmofchromosome1Bweremiingandtherestrictionfragmentsof1RSwerepresentwhentheprobes,whichhavebeenidentifiedontheshortarmofthehomologousgroup1,wereusedinRFLPanalysis.FISHandRFLPanalysisindicatedthe10-Adidnotpoethe4A-4Rwheat-ryetralocationchromosome.Theseresultssuggestedthatthemultiikeletwheatline10-AcarriedtheT1BL.1RSwheat-ryetralocationchromosome.Inthisstudy,somerecombinantswithmultiikeletderivedfromatriplecro,10-A/88-1643//Chuanyu12,werealsodetected.AllofthemalsopoetheT1Bl.1RStralocationchromosome.
2.AcomparisonofsomenormalandmolecularmethodsforidentifyingandsurveyingthepresenceofT1BL.1RStralocationinwheatwasconducted.TheresultindicatedthatAPAGEistheeasiestan doftenfasterforscreeningpurposesinwheatbreeding.
3.TheeffectsofT1BL.1RStralocationchromosomeontheperformanceofagronomiccharacters,thegrainproteincontent,andthesimpleandpartialcorrelationcoefficientsamongcharacterswereinvestigatedwith4RFLPmarkersand1gliadinlocusGld1B3inrecombinantsderivedfromatriplecro,10-A/88-1643//Chanyu12.TheT1BL.1RStralocationchromosomehadsignificenteffectsonikeletnumberperike,graiperikelet,1000-grainweight,graiweightperike,plantheightandgrainproteincontent,whilenosignificenteffectsongraiperikeandheadingdatewasdetected.TheT1BL.1RStralocationlinesresultedin5.0,4.6,6.4,5.7and6.8increaseinikeletnumber,1000-grainweight,graiweightperike,plantheightandgrainproteincontentthanthenon-T1BL.1RStralocationlines,reectively.AndtheT1BL.1RStralocationlinesresultedina6.9decreaseingraiperikeletthan1Bgenotypes.SomesignificentsimpleandpartialcorrelationcoefficientswereonlydetectedwithintheT1BL.1RStralocationgrou,whilesomesignificentrelatiohiwereonlydetectedwithinthenon-T1BL.1RStralocationgrou.AndthesignificantdifferencesofsomesimplecoefficientsweredetectedbetweentheT1BL.1RSand1Bclaes.TheseresultssuggestedthattheT1BL.1RStralocationchromosomenotonlyhadeffectsontheperformanceofagronomiccharactersandgrainproteincontentbutalsohadimpactonthesimpleandpartialcorrelationcoefficientsamongcharacters.
4.UsingAPAGEandSDS-PAGEmethods,thegliadinandHMW-gluteninsubunitsvariatiowereevaluatedinSichuanWhiteWheat,YuanHulledWheat,TibetanWeedraceandXinjiangRiceWheat.In89landracesofSichuanWhiteWheat,atotalof35gliadinpatterand3HMW-gluteninsubunitscombinatiowerefounded.Intheselandraces,2landraceshadidenticalgliadinpartternwith’Chinesering’,and87outof89landraceshadthesameHMW-gluteninsubunitscombinationwith’Chinesering’.In14acceioofYuanHulledWheat,8gliadinpatterand3HMW-gluteninsubunitscombinatiowereaeared.In9acceioofTibetanWeedrace,eachacceionhaduniquegliadinpattern,and4HMW-gluteninsubunitscombinatiowerefoundedintheseacceio.Atotalof9gliadinpatterand5HMW-gluteninsubunitscombinatioweredetectedin9XinjiangRiceWheat.TheseresultsindicatedthatmoregliadinandHMW-gluteninvariatiopresentedinTibatanWeedraceandXinjiangRiceWheatthanSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat.
5.TheallelicvariatioatGli-1,Gli-2andGlu-1lociin89SichuanWhiteWheatlandraces,14YuanHulledWheatacceio,9TibetanWeedraceand9XinjiangRiceWheatacceiowerestudiedbasedontheAPAGEandSDS-PAGEpatter.Therewere14,10,14and11allelesatGli-1inSichuanWhiteWheat,YuanHulledWheat,TibetanWeedraceandXinjiangRiceWheat,reectively.Intotal,15,9,13and12alleleswereidentifiedatGli-2inabovegrou,reectively.Only5,5,6and8alleleswerecharacterizedatGlu-1inabovegrou,reectively.Fromthefrequencyofaparticularalleleateachlocus,itindicatedthatmoreallelicvariatiopresentedinTibatanWeedraceandXinjiangRiceWheatthanSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat.AndtheallelicvariatioatGlu-1werelowerthanGli-1andGli-2.
6.BasedontheallelicvariatioatGli-1,Gli-2andGlu-1loci,thegeneticdiversityateachlociwasinvestigatedinSichuanWhiteWheat,YuanHulledWheat,TibetanWeedraceandXinjiangRiceWheat.TheNei’sgeneticvariationindexes(H)amongabove4grouwere0.3706,0.3798,0.5543and0.5693,reectively.ItindicatedthatthegeneticdiversityofstorageproteingenesamongTibatanWeedraceandXinjiangRiceWheatwerehigherthanthatofSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat.AtGli(Gli-1andGli-2)loci,theNei’sgeneticvariationindexes(H)amongabovegrouwere0.5486,0.6632,0.7161and0.6770,reectively.ButatGlu-1loci,theNei’sgeneticvariationindexes(H)were0.0148,0.1777,0.2305and0.3540,reectively.AndtheNei’sgeneticvariationindexes(H)atGli-B1,Gli-B2andGlu-B1locilocatedonB-genomewerehigherthanthoseofrelativelocionA-and D-genomes.TheseresultssuggestedthatthegeneticdiversityatGliwashigherthanthatofGlu-1,andthegeneticdiversityofstorageproteingenesonB-genomewashigherthanthatofA-andD-genomes.
7.FiveecialPCRprimersforGlu-Ax,Glu-Bx,Glu-A3,Glu-B3andGlu-1Dx5,and2Rprimersforγ-gliadinandLMW-gluteninwereusedtoinvestigatedthestorageproteingenevariatioamong8SichuanWhiteWheatlandraces,14YuanHulledWheatacceio,9TibetanWeedraceand9XinjiangRiceWheatacceio.ThePCRanalysisindicatedthatlowlevelgeneticdiversitywerefoundatGlu-Ax,Glu-Bx,Glu-A3andGlu-B3,whilehighlevelgeneticdiversitywerefoundedattheRlociofγ-gliadinandLMW-glutenin.TheecialDNAfragmentofGlu-1Dx5wasnotdetectedamongall40acceio.Itindicatedthattheredidnothavesubunit5encodedbyGlu-D1intheseacceio.
8.Using28primerset-enzymecombinatioof14STS-PCRmarkersand24Rmarkers,thegeneticvariatioamongSichuanWhiteWheat,YuanHulledWheat,TibetanWeedraceandXinjiangRiceWheatwereinvestigated.Elevenoutof14STS-PCRprimersets(78.6)and16outof28primerset-enzymecombinatio(57.1)werepolymorphic,producingatotalof121fragmentswithanaverageof4.3fragmentsperprimerset-enzymecombinatio.At24Rloci,21Rloci(87.5)werepolymorphic,detectingatotalof83alleleswithanaverageof3.5allelesperRloci.
9.TheNei’sgeneticsimilarity(GS)indexeswithinandbetweengrouwerecalculatedbasedontheSTS-PCRandRdata.TheGSamongthegrouofSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat,revealedbySTS-PCRandRmarkers,werehigherthanthatofTibetanWeedraceandXinjiangRiceWheat.ItsuggestedthatthegeneticdiversityamongTibetanWeedraceandXinjiangRiceWheatwerehigherthanthatofSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat.RmarkerscanrevealmoregeneticvariatiowithinandbetweengrouthanSTS-PCRmarkers.ThegeneticrelatiohiwithinandbetweengrouwereestimatedbyaUPGMAclusteranalysisofGSmatrix.Theresultsshowedthatall40landracescouldbedistinguishedbySTS-PCRmarkersorRmarkers.TwodistinctclustersareevidentfromthematrixbasedonSTS-PCRandRdata.Thefirstcoistsofall9XinjiangRiceWheatacceio.ThesecondclustercoistsofallacceiofromSichuanWhiteWheat,YuanHulledWheatandTibetanWeedrace.TheseresultssuggestedthattheXinjiangRiceWheatgroupwasgeneticallydistinctfromotherthreeChineselandracegrou,whileSichuanWhiteWheatgroupwasgeneticallyrelatedtoYuanHulledWheat.IntheTibetanweedracegroupismorediversethanSichuanWhiteWheatandYuanHulledWheat,withsomeacceiomorerelatedtoYuanHulledWheat.
分子生物学论文范文2
本教材适合七年制和长学制临床医学专业学生用,也可作为医学各专业研究生的选用教材。分子生物学的理论与技术已在医学领域广泛应用。学习医学分子生物学这门课程,既要较系统地了解分子生物学的基础理论知识和技术理论知识,同时也要了解分子生物学在医学领域的应用和相关研究进展。本书介绍的医学分子生物学知识包括5个方面的内容。第2章至第10章介绍与医学密切相关的分子生物学基本知识,主要介绍基因和基因组的基本概念和基本特点,基因组核酸的复制与损伤修复、基因表达和功能蛋白质的形成与降解、基因表达的调控、细胞间通讯与信号转导的基本概念和基本理论,细胞增殖与凋亡的相关分子生物学机制。第11章至第13章介绍基因操作的基本知识,主要介绍基因分析、基因功能研究和基因克隆与表达的有关基本知识和研究策略,这些知识是从事医学科学研究、掌握医学各学科研究进展、了解分子生物学在临床医学中的应用所必备的基础知识。第14章至第18章介绍疾病相关的分子生物学机制,主要介绍基因和基因组、细胞间通讯和信号转导与人类健康和疾病之间的关系。
【医学分子生物学主要栏目】专家述评、论著、综述、研究快报。
获奖情况:1990年《国外医学》系列第一次质量评比中获三等奖
国外数据库收录:中国科学引文数据库、《化学文摘(网络版)》、《剑桥科学文摘》、剑桥科学文摘社ProQeust数据库、本刊MARC数据、本刊DC数据、国家图书馆馆藏、上海图书馆馆藏。
分子生物学论文范文3
(甘肃农业大学 生命科学技术学院,甘肃 兰州 730070)
摘 要:本文提出基于创新能力培养的分子生物学课程教学改革的实践和思考,重点针对系统性、先进性和科学合理的理论教学体系和合理的教学评价体系.着重对大学生进行创新意识和创新能力的培养,从而塑造具有一定实践操作能力,具有独立思考、独立解决问题能力的专业型生物技术人才.
关键词 :创新能力;分子生物学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2015)04-0239-02
现今,分子生物学作为生命科学发展的领军学科迅猛发展,为人类认识生命现象以及利用改造生物带来了前所未有的机会.当今高校的人才培养和教育目标能够归结为一点,即如何充分体现大学教育的内在价值和培养导向,将培养具有创新思维、学识素养、人格品质的高级生物学人才作为高校生物技术人才培养的主要目标和改革方向[1].在这一指导方向下,“分子生物学”课程的教学过程应着重对大学生进行创新意识和创新能力的培养,塑造具有独立思考、独立解决问题能力的专业型生物技术人才.
目前,大多数高校的分子生物学课程教学中普遍存在以下问题:(1)分子生物学课程高深莫测、专业词汇多且与实际联系不够紧密;(2)分子生物学课程具有的微观特征,使得学生对生物体内发生的生物学过程无法形成立体的感官印象;(3)课程知识内容更新快,实验技术发展速度快[2].笔者通过近年的教学研究和实践,结合生物技术类专业分子生物学教学存在的上述问题,同时也是分子生物学教学工作者为之头痛且急需解决的问题,探索出基于创新能力培养的“分子生物学”课程教学改革经验,现分析如下(图1).
1 更新教学内容,紧跟学科发展前沿,为创新型人才培养奠定理论基础
1.1 系统性的课堂教学设计
高校创新人才培养是一项复杂的系统工程,创新教育的实施则需要通过课程教学来体现,而高质量的课程教学主要取决于课程设计和实施质量.由于生物学学科发展迅速,分子生物学理论体系持续处于一个不断发展和完善的阶段,新知识和新技术层出不穷.对学生而言,这种知识体系的更新往往使其感觉力不从心,然而创新比知识追赶更为重要,构建完整的知识体系才能是创新成为可能,而创新的前提则是学生对这门课程的兴趣度和认知指数.因此如何从课程开始授课就激发学生学习的兴趣是教师解决的首要问题.以课程绪论的讲述为例,可以提及一年一度的诺贝尔生理或医学奖以及化学奖,这些杰出的研究成果几乎都与分子生物学领域有关,而年代的由远及近,就是一部很好的分子生物学发展简史,尤其强调近三年的诺贝尔成果,这样在课程学习的开始就激起了学生学习的热情,让学生们感悟到学习这门课程有着极其重要的意义.同时在讲述分子生物学的授课内容时,按照“中心法则”这一知识主线展开,让学生一开始就感觉到课程的条理性.最后应用类似Nature和Science的国际性刊物上发表的一些有趣的研究结果或者一些生物学网站上有趣的研究报道,如“在电脑芯片上孕育生命”,“science—蚂蚁通过声音进行交谈“,“基因决定我们的身材是梨型还是苹果型”等,这些教学设计都能够极大的激发学生学习的积极性和热情度,从一开始就预防学生对这门课程有”晦涩难懂“这一先入为主的认识.同时在理论学习过程中应重视原理的发现和证明过程,如遗传密码这一知识点,不仅仅掌握密码子的基本特性和概念,更应该让学生了解在当时的分子生物学发展背景下,科学家是如何巧妙的设计实验思路和试验方法,解决了密码子的破译问题.使学生在学习的同时也了解了科学思维的创造过程.
1.2 多元化的知识获取途径
在知识输送的过程中更注重多元化的方式,如采用小组讨论的形式开展专题汇报,每小组8人,最终通过个人在专题研讨活动中的贡献对学生进行评价.这种方式为学生提供了一个通过集体知识体系完善和学习交流的学习方式,例如对“原核生物基因表达调控”这一部分的讲授,可以选自国际顶尖期刊Science、Nature或Cell的研究论文,进行集体阅读,提炼论文精要和基于理论知识的新的实验方法和原理,促使学生形成对不断发展的分子生物学知识多方位和丰富的理解,自主建构可持续发展的知识体系.此外,课程论文的撰写也是学生科研能力和创新能力培养的重要途径,例如课程讲授至“RNAi技术”,进行简单的课堂讲授后让学生进行“RNAi技术的应用及发展展望”,学生通过查阅大量的文献资料,结合自己专业特点总结近年来本专业通过RNAi技术产生的新成果,这种以“课程综述”的形式使学生对分子生物学学科的意义有了新的诠释,有效激发学生的学习积极性.同时需要将课堂讲授知识进行课后拓展,鼓励学生阅读多种课外资料,介绍一些专业的生物学网站如“丁香园“、“小木虫”、“生物秀”等,鼓励学生进入网站论坛和其他高校同学多交流专业问题,此外我们选取一些优秀的国外学术期刊供学生课外阅读,并要求学生总结阅读过程中的专业词汇、撰写阅读心得,在增加知识积累的同时,给学生提供尽快掌握学科专业知识及其相对应外语词汇的机会(图2).
1.3 优化教学手段,传统与现代教学相结合
针对分子生物学课程的微观特征,教学团队的教师在课程讲授过程中充分利用现代多媒体技术尽量多的引入一些视频,来增加学生对生物体内发生的生物学过程的感官印象,并上传至网络教学平台,便于学生理解抽象问题;如“DNA的复制、RNA的转录合成过程和蛋白质的生物合成过程“都可以利用生动形象的动画让学生直观了解起始、延伸以及终止的全过程,通过观看动画让学生观察基因表达发生的空间位置、各种蛋白质因子与起始位点相结合的顺序,以及起始复合物的形成过程.然后将视频中转录的发生过程作为主线与理论教学内容紧密结合起来,突出重点,层层深入.又如对于“原核生物基因表达调控的基本单位——操纵子“,通过动画了解乳糖操纵子的作用机制等.最后本章内容讲授完毕后,要求学生再一次根据视频对本章进行一次回顾,找出相应的知识点并及时解决有疑问的地方.
网络教学平台是课程授课的第二“阵地”,本课程已获得甘肃省精品课程,因此对课程网站的建设持续进行(jwjpkc.gsau.edu.cn/2013/fzswx/index.html).鼓励学生参与提出问题并解决问题,或展开进一步的讨论.学生实在不能解决的问题由老师在网页上或课堂上解决.通过这种途径使真正优秀的学生有自己的发展空间并培养所有学生主动学习的热情,培养学生相互帮助的优秀品格并享受帮助别人的喜悦.
2 建立健全教学评价方式
创新性培养成效的体现需通过科学的评价方式进行,一方面是对教师教学效果的评估,更重要的是为创新性能力培养的学生起到激励的导向作用.因此,合理的教学评价体系也是创新性教学体系的重要组成部分,是实现教学质量监控的重要手段.Bloom.A.认为教育认识目标应概括为一门好的课程应该覆盖到记忆、分析、综合、判断和运用,并对以上各层次目标发展起促进作用[3].因此,我们改变传统“平时+期末”的评价模式,学生的总成绩由四部分组成:基础知识占50%(考核方式为期中考试+期末闭卷+测试小考),学术前沿认知占15%(小组专题汇报和个人在专题研讨活动中的贡献),独立研究和实践能力占25%(实践操作),探究学习能力占10%(课程论文)(表1).通过采取上述过程化的评价体系,我们有重点的对2009-2012级学生进行调研发现,学生的学习积极性、实践操作和创新能力有了较大的提高,在近年硕士研究生的分子生物学专业课考试中通过率高达83%,学生普遍反映在复试环节的表达更加可圈可点.
3 结束语
综上所述,通过我们近年的教学实践发现:系统性、先进性和科学合理的理论教学体系是创新型人才培养的前提条件,探究性的课后学术能力拓展是创新型人才培养的重要途径,合理的教学评价体系是创新型人才培养的客观体现,最后教师对课程各环节的职业素质和修养则是促进创新型人才成长的重要保证.然而,我们也深知甘肃农业大学作为西北地区一所农业院校,在科研条件、办学力量和学生素质方面与发达地区尚存在较大差距,因此如何学习先进院校优秀的教学手段和方法,并力争缩小这一差距仍需要我们做出更大的努力.
参考文献:
〔1〕胡剑.营造生态型教学平台激活“创新基因”——以“分子生物学”教学设计为例[J].中国大学教学,2013(1):60-63.
分子生物学论文范文4
关键词:研究型教学;生物化学与分子生物学;大学生科技创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0146-02
进入21世纪后,分子生物学的发展迅猛,新技术新手段层出不穷并已渗透到各个学科;分子生物学理论与技术已经成为人们认识生命本质和改造生物特性的有力武器。然而,我们在指导大学生科技创新活动中发现:大多数学生(即使考试成绩很好的学生)很难能应用所学的分子生物学理论与技术设计出科学研究的实验方案;我们调查也发现:很多硕士研究生在利用分子生物学理论与技术设计科学研究实验方案时仍困难重重,这说明我们传统的“老师讲、学生听、再考试”按部就班的生物化学与分子生物学教学模式已经很难实现“培养高素质创新性人才”的目标。那么,如何在教学中引导学生进行科技创新?
随着近年来分子生物学的飞速发展,给生物化学与分子生物学教学带来一些问题,主要体现为:教学学时的不足与教学内容的扩增;学生理论知识的学习与科学研究实验环节的严重脱离,这是造成分子生物学知识在应用中“困难重重”的主要原因。
研究型教学也称主题研究,是在美国布鲁纳的“发现式学习模式”和瑞士皮杰的“认知发展学说”基础上构建的教学模式[1],是在老师指导下有目的地相对独立地对教学内容相关的实际问题进行探索研究,从而提高学生运用知识解决实际问题的能力,从而培养出具有独立思考研究能力的创新型及应用型人才。
“开展大学生创新教育、培养高素质创新性人才”是高等教育改革与持续发展的一个重要主题。为坚持“教学以学生为本”的原则,以培养“实践能力强、综合素质高”的创新型医学人才为中心,我们以“肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室”为平台,以教师承担的科研项目为引导,在生物化学与分子生物学理论及实验教学中探索并实践“研究型教学”模式。
1.优化和整合理论教学内容,夯实学生创新基础。生物化学与分子生物学发展快速,新技术、新方法、新成果不断涌现。我们根据教学大纲要求,优化、整合教学内容:删除淘汰的内容,合并重复的内容,增加新出现的内容。在课堂讲授中,将国内外一些最新分子生物学研究成果、发展动态及科学前沿知识充实到教学内容中;介绍分子生物学新技术在疾病诊断、治疗、预防中的最新进展,使学生明白生物化学与分子生物学在医学中的重要性。
2.利用多种现代化教学方法和手段,激发学生科技创新兴趣。生物化学与分子生物学课堂内容丰富、信息量大,而教学课时少。因此,我们在理论教学中将教学内容分为讲授和自学两部分:在讲授中,利用多媒体等多种现代化教学手段,将难点和抽象的内容以动画的形式反应出来,使教学内容直观化,增加学生对知识的掌握;在自学中,充分利用网络教学平台实现师生之间、生生之间的交流互动;同时将教师承担的科研课题设置成科研专题,让学生带着科研专题的问题开展学习。
3.加强实践教学,培养学生科技创新能力。我们在重视理论知识教学的基础上,加强实践教学与理论教学相结合。我们重新组合实验内容,实行“三型实验原则”(即将实验分为验证型实验、综合型实验、研究型实验):减少基础性验证型实验、增加设计性综合型实验、开展创新性研究型实验。
在课堂内的基础性实验部分:减少传统的验证性及临床生化指标测定的实验项目及学时数,使实验项目主要集中于基本操作、比色技术、离心技术、层析技术及电泳技术等方面的实验;对基本的规范化实验操作方法及常规实验技术(如比色、离心、层析、电泳等技术)操作流程录像后上传到课程网站中以便学生对照学习。
在课堂内的设计性综合型实验部分:我们组织学生针对教学中遇到的问题设计研究方案。例如,在肝脏生物化学中提到:白蛋白主要是由肝脏合成,而白蛋白又是临床医疗和科研中常用制剂,如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技术大量生产白蛋白?通过讨论,使学生了解解决这一问题所依据的蛋白质理化性质和分离纯化、基因表达、基因重组、PCR等理论知识。通过设计白蛋白分离纯化与鉴定实验,在对蛋白质理化性质加深理解的同时,使学生掌握合理运用盐析沉淀、离子交换层析等技术操作流程;在此基础上,启发学生运用基因重组、RT-PCR等分子生物学技术设计重组表达白蛋白的实验方案。指导教师对学生设计的研究方案可行性和合理性进行点评及修改,学生在老师指导下,在课堂内开展上述设计性综合型实验。
4.在课堂外的创新性研究型实验部分:学生组成多个研究小组(3~5人/组)对教师承担的科研课题(已设置成多个科研专题)查阅文献和资料后进行创新性科研专题申请书的撰写;指导老师根据申请书质量及个人兴趣爱好挑选部分研究小组开展科研专题的实验研究;在此过程中,学生利用课余时间在老师指导下开展创新性实验研究,从而进一步培养科技创新能力。
5.研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学中的效果:通过研究型教学模式在三峡大学医学院临床医学专业的生物化学与分子生物学教学中的探索与实践,我们发现学生的考试成绩显著高于未经过研究型教学模式的班级;学生的动手操作能力也显著高于未经过研究型教学模式训练的学生。通过研究型教学模式,学生的科研素质和创新能力得到提高,激发了学生对生物化学与分子生物学的学习兴趣,极大调动了学生的学习积极性。通过学生课外完成的科研专题研究,学生以第一作者在CSCD核心期刊发表研究论文7篇;指导老师在指导大学生科研专题的同时,圆满完成了自己所承担的科研课题的研究;同时老师通过完成科研课题,促进自己的教学水平。
总之,通过上述一系列的探索与实践,能充分调动学生学习积极性,开阔视野,增加学生对生物化学与分子生物学及科技创新活动的兴趣;更重要的是能提高学生的实践动手能力,培养学生的科技创新能力;同时,老师通过完成科研课题,带动人才培养;能使教师把教学与科研有机结合起来,以科研促进教学;使教师不断更新教学内容,不断改善教学框架,形成囊括最新知识框架的教学体系,从而使《生物化学与分子生物学》教学质量得以进一步提高;即充分证明研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学实践中是有效和可行的。
分子生物学论文范文5
关键词:生物化学;分子生物学;教学质量
一、 前言
生物化学与分子生物学都是现代科学的代表性学科,其高速发展直接体现了我国科技水平的迅猛发展。计算机时代之后注定是生物工程的时代,生物化学与分子生物学的教学质量必须引起重视。
二、教师素质的自我提高
生物化学是生命科学领域的基础学科和前沿学科,其目的是从分子水平探讨生命现象的本质,即研究构成生命体的生物大分子―――糖、脂类、蛋白质和核酸等物质的结构、功能及代谢。而分子生物学作为生物化学的延伸学科,主要研究基因的结构、遗传信息的传递、表达以及调控的科学,借此为基因的检测和制备、基因诊断和治疗、生物工程和生物制药等提供有力的理论基础。
教师是教学的主体,其教学水平的高低直接关系到教学成果。所以教师应努力提高自我的专业理论知识和实验技能,同时提高思想素养来提升教学成果。如果一个老师在自己的专业知识上永远停滞不动,那么任他有多丰富的教学手段和经验,其教学将是一潭死水,学生很难从中获得新的启发和兴趣。比如老师在讲授基因工程一章时,如果老师自己实际操作过,那么他完全可以结合自己的经验把理论知识讲授得更加具体。涉及表达体系时,阐明载体多样性,并结合各自特点以及自己的经验将它们的优缺点及在实际操作中的应用展示给学生。尤其是给研究生授课时,这些内容不仅可以给学生一个较为全面和具体的知识体系,而且对他们课题的设计和完成都能够给出一些有实际意义的指导,真正做到教与学相结合。
当然,如果老师只有完善的知识体系,而缺乏强烈的责任感和爱心,那么他就会失去对学生潜移默化的人文影响,而这种思想的教育对培养医学生的职业人格和专业精神尤为重要。因为医生永远面对的都是痛苦的病人,都是生活中最需要关注的患者,如果医生没有舍己为人的情操,没有对病人的爱心和怜悯之情,那么他将永远不会成为一个好医生。所以每一位教师在提高专业素质的前提下,还必须注重自身的人文修养,有意无意地将人文思想和人文关怀贯穿于教学中,积极而亲切地与学生进行心灵的交流,并帮助他们树立正确的人生观和价值观。
三、改进课堂教学方式、调动学生积极性
在传统的生物化学与分子生物学实验教学模式中, 教学模式比较程序化, 即教师讲解- 学生操作-预期结果- 实验报告。很明显, 这种传统的教学方法没有真正调动学生的主观能动性, 无法激发学生的学习兴趣和求知欲望。因此, 学生往往上完一个学期的实验课了, 仍不知道这个学期的实验课上了什么内容。事实上, 教师最重要的讲解内容就是实验的要点以及容易出错的地方, 重要的知识点可以通过提问的方式来进行。例如, 在讲解质粒DNA 的制备实验中, 碱裂解法提取DNA 质粒要用到三种溶液: 溶液I、II和III。教师可以向学生提出以下问题: 这三种溶液成分的作用是什么? 为什么可以把同为脱氧核糖核酸的基因组DNA 和质粒DNA 分开? 等等。通过提问, 使学生把理论课学习的知识应用到实践中来, 提高学生的独立思考能力。此外, 教师也可以鼓励学生提出问题, 共同讨论, 激起学生参与实验的积极性与主动性。
在生物化学与分子生物学实验教学中, 教师着主导作用, 教师准备的充分与否将直接影响实验教学的质量和学生能力的培养[3 ]。因此, 教师在课前除了要认真钻研教学大纲和教材、精心设计教学步骤, 写好实验教学教案, 并且还要加深对专业知识的理解。
四、改革传统课程、开设设计性实验
分子生物学实验技能对于科研工作大有裨益。因此, 我们在实验教学中, 除要加强学生基本实验技能的训练外, 还应增加设计性综合实验的内容, 使生物化学与分子生物学实验教学在内容、方法和手段上更加符合培养新型人才和社会发展的要求。设计性实验是一种介于基本教学实验与实际科学研究实验之间, 对科学实验全过程进行初步训练的教学实验。它要求学生在充分理解分子生物学基本原理的基础上, 综合运用所掌握的基础理论、实验技能以及各种检测手段和实验方法, 自行设计实验方案、确定实验方法、选用配套的仪器设备, 进行实验, 记录实验数据, 最后写出比较完整的实验报告乃至学术论文。
设计性实验具有综合性、典型性和探索性的特点。此外, 它还可以激发学生的创造性思维和探索性精神, 是培养学生终生具有创造精神和创新意识的重要途径。设计性实验教学的开设, 不仅使实验教学内容有了新的变化, 更重要的是对开发学生智力、培养学生的创造性思维能力和实践能力具有重要作用。
五、讨论型教学
专题讨论教学, 对于激发学生学习兴趣、提高教学质量、培养学生综合能力具有重要作用。
1.有助于提高学生的学习兴趣, 解除厌学心理。生物化学与分子生物学内容庞大, 理论复杂而抽象。众多的结构式、反应式及结构与功能的关系使学生眼花缭乱。多数学生反映打开生化书就感到头疼, 愿意学习生理课不愿学习生化课, 感到生物化学与分子生物学好像对临床用处不大。针对这种情况, 联系临床和实际的讨论题或病例能极大地引起大二学生的学习兴趣, 从不愿学到愿学, 从强迫学到主动学, 提高了学生学习的积极性。
2.有助于学生加强思维, 增强综合学习能力。学生在课堂上接受的知识往往带有章节的独立性, 尽管授课教师对相关章节做了一些联系, 但学生缺乏将相关内容横向联系的能力, 分析问题时往往带有思维局限性。按系统、跨章节的讨论题或病例可引导学生加强思维, 全面分析, 从相关章节内容的相互联系中找到答案, 自觉地将学过的知识联系起来。从而活跃了思维, 提高了综合知识的能力, 也为将来临床分析病例打下基础。
六、结束语
教师在整个教学过程中起着主导作用,首先教师应该进行自我提高,其次应该在教学方式上进行改善,只有与实际教学相结合才能使教学质量得到提升。
参考文献:
[1]余果宇;冯维杨;李树德.提高生物化学与分子生物学教学质量的思考.基础医学教育.2013年3月,第2期,166-168.
分子生物学论文范文6
关键词: 分子生物学 经典实验 教学应用
现代分子生物学在60余年的发展历程中,许多已被公认的理论与机制是通过一些非常著名的经典的实验发现或验证的。比如证明DNA是遗传物质的肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验;又如DNA半保留复制机制的验证及冈崎片段的发现等[1]。这些实验设计精巧、论述严密,其中有的研究方法现在仍然在分子生物学的研究中使用。通过对这些经典工作的分析与回顾,可以为科研工作者提供解决问题思路提供帮助,也可以帮助本科及研究生在专业学习中了解研究方法,提高对相关理论的掌握程度。在实际教学中,许多教师以对研究实例的分析作为课堂教学的手段[2][3]。
但也有一些实验并不像前述的那些例子那么众所周知,特别是一些学科跨越较大、研究思路或方法已很少应用在现在的科研实践中、非主要的理论成果等的理论证明过程中。这些结论在多数分子生物学的教科书中一般都是一句带过或者根本不提及其研究的过程。但如果仔细分析这样的一些研究论文,则仍然可以从不同角度帮助相关学科学习人员对该研究点的理解与掌握。
本文以三个教学实例为主线,探讨经典实验的分析在分子生物学课堂教学中的应用。
1.提高学生学习的兴趣
生物学科理论知识的学习,尤其是《分子生物学》和《生物化学》,因其研究对象都是在分子水平上,看不见摸不着,很难形成感性认识。而且这两个学科知识涵盖面广,理论框架繁复。特别是《分子生物学》主要讲述分子的结构与作用机制,单纯以传统的课堂讲授的方式授课,会给学生枯燥无味的感觉。另外,《分子生物学》部分内容在初中、高中的生物课程中都或多或少地有所涉及,国内外生物院系的相关专业许多专业基础课如《普通生物学》、《遗传学》等课程也与《分子生物学》有内容重复的地方[4][5]。这些重复的内容给学生“复习”的感觉。而单纯通过增加学习的深度区分这些不同的课程的内容会加重烦躁的情绪。
通过引入一些经典实验过程及其结果分析的内容,可以在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣,增进对这部分知识的了解。比如,“DNA是遗传物质”的论点就主要是在几个主要的实验基础上得到最后的确证的。在“分子生物学研究历史”章节中,从最早的核酸发现开始,让学生了解分子生物学发展之初的研究基础与背景,引导他们通过讨论及问答解决“验证什么是遗传物质”这一命题;然后将这一命题的验证过程中包括肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验等几个重要的实验设计思路、原理、讨论一一阐述,并与学生的思路相比较。通过这种方法,可以有效地把纯粹的理论学习置入该理论产生的时代,通过“侦破”式的线索游戏,提高学生的学习兴趣。
另外,近年来诺贝尔生理与医学奖及化学奖许多奖项都授予了与分子生物学相关的一些工作,如2012年山中伸弥的多能干细胞的诱导等;通过介绍这些工作,既可以提高学生的学习兴趣,又可以把国际上的研究热点与分子生物学的发展方向介绍给他们[6],[7]。
2.启发学习过程中的创新思维
随着近年来基础教育的改革,学生创新思维不断得到发展,但应试的压力迫使中学阶段的教育在大多数的中学课堂遵循着以往的课堂讲授的方式,学生也更适应“老师讲,学生记”的灌输式的教育方式。如何在本科专业教学中进一步启发学生的创新思维是一项长期任务。
《分子生物学》本身是尚不完善的专业学科,新的知识新的发现和新的研究方法层出不穷。如小RNA的研究是近些年来分子生物学的研究热点[8]。小RNA的干扰作用的研究历史以故事的形式讲述,继而采用启发的方式引导学生讨论这一作用在研究中的应用[9]。通过这一启发过程,学生会充分了解在现代生物学研究中理论与技术的相互促进发展,鼓励他们对已有的知识充分思考,建立基础研究与社会应用间的联系,提高创新思维的主动性。
3.综合不同学科知识,开启学生进入科研殿堂之门
现代分子生物学在研究过程中综合了生物化学、遗传学、物理学、计算机科学等不同学科的技术与方法,目前的生物学研究也需要具备多学科知识的复合型人才。但限于实验条件与各学校的特点,大部分的教学实验室,尤其在多数地方性院校,几乎不可能具备条件让学生接触所有相关的实验过程,比如分子生物学最基本的放射性标记、分子杂交等。让学生知道这些技术、了解这些技术的原理与应用范围,对发展他们的科研思维具有重要意义。但仅通过幻灯片、多媒体等形式只能把这些方法的操作过程或仪器设备展示给学生,而不能让学生了解这些方法具体能做什么、得到什么样的结果、结果如何分析,等等。在经典的一些科研实例中,却不乏综合了多学科知识的精妙设计,对这些实例的分析可以具体地把其中使用的一些方法与技术的作用、结果分析等展示出来。
对于“mRNA的合成方向是5’―3’”这一过程的证明,早期发表的文献中便使用了多种不同的方法[10][11]。包括同位素标记、细菌生长曲线绘制、RNA的提取与纯化、RNA的浓度测定、RNA的碱水解等多种微生物学、生物化学的方法经过两个实验路线被串联起来,简单的方法却得到了可信的重要结论[11]。通过分析,学生认识到科学研究过程中结果讨论的严密性,认识到今天的许多成果与结论得来不易,改变他们“眼高手低”的惰性思想;另外,使他们认识到拓宽知识面在生活、工作中的必要性。
4.提高学生的检索能力和逻辑思维能力
学生自主学习的能力是他们走上社会后应对复杂环境的有力武器,对自主学习能力的培养要贯穿于整个教学工作过程。在教学实践中,一些细心的学生提出的一些有意义的问题,引导他们利用网络和图书馆资源,通过检索相关文献,得出问题的答案;最后与老师的结果对比印证。这种方法在提高学生自学能力的同时,提高了他们文献检索的专业技能,为他们未来的工作提供了一种新的工作方法。
仍以“mRNA的合成方向是5’―3’”这一问题为例。有学生在学习转录一章的内容后,想了解这一结论是通过什么方法获得的。但多个版本的《分子生物学》教学参考书中并没有提及这个问题。通过一些中文搜索引擎,也只能得到一些对这个问题并不确切的回答,只能查阅到在证明这个问题的过程中利用C14标记U。学生提出问题:起始和终止都有U,没办法证明转录的过程就是从5’到3’啊?
这个问题被作为课后作业布置给全班同学。在这个作业中,附带提醒学生注意这一问题作为研究热点所处的时间段,然后针对这个时间段通过学术检索系统检索最权威的文献。结果学生通过谷歌的学术搜索搜到了1960年表的两篇最相关的文献[11]。讨论后经过综合,这一验证过程可以描述如下:大肠杆菌在耗光培养基中所有的U后,0℃培养以放慢其mRNA合成的速度;加入放射性标记的U,在不同的时间点取细菌提取RNA,测定放射性掺入RNA的速度;用碱水解的方法从3’末端水解mRNA,最后检测水解后的单核苷酸及RNA的放射性。如果转录是从3’向5’方向的,那么单核苷酸中的放射性与RNA中放射性的比值会随着细菌培养时间的增加而减小;如果转录是从5’向3’方向,则这个比值会随着培养时间的增加而增加。实验的结果证明转录的方向是从5’向3’的。
通过这个作业,学生了解了专业文献检索中的一些方法,同时对前人工作中的逻辑推理过程也有了一定了解。另外,这个过程还帮助学生回顾了微生物培养中的生长曲线、RNA的生物化学性质等其他相关学科的知识。
总之,在《分子生物学》的教学过程中,充分利用经典实验的分析,可以在多方面强化教学效果,提高学生学习与掌握分子生物学基础知识与技能的能力。当然,这个过程要求任课教师充分了解学科发展历史和前沿,也需要系统的教学参考书籍、教学方案及媒体的支持。这需要一线教学工作者付出巨大努力,结合自己的科研,建立适合分子生物学这一重要的专业课程自身特点的教学方法,为国家与社会的发展培养更优秀的人才。
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