分子遗传学研究方法范文

时间:2023-11-15 17:45:37

导语:如何才能写好一篇分子遗传学研究方法,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

分子遗传学研究方法

篇1

一、分子遗传学课程实验教学面临的问题

(一)实验教学形式和考核方式陈旧

传统教学方式较为突出:教师先将分子遗传学涉及到的实验内容、详细的实验步骤及预期的实验结果通过多媒体形式展示出来,并在讲解过程中进行解惑,之后学生独立进行实验。这种教学方式是在传统教学的框架下形成的,导致许多学生被动参与实验,无法调动学生做实验的积极性,使学生失去了对实验操作的兴趣。而分子遗传学实验课程成绩仅由教师根据学生最终提交的实验报告来确定,这种考核方式非常主观,导致部分学生不重视实验过程,抄袭实验报告的现象时有发生,在学生中造成了消极的影响,削弱了学生参与实验的积极性、主动性和创造性。

(二)缺乏适宜的实验室

长期以来,由于缺乏适宜的实验室,分子遗传学实验课程教学内容主要在北京林业大学实验楼进行。由于实验室实验设备及材料有限,比如PCR仪、电泳仪仅有2~3台,移液枪10把,SSR引物只有20对左右,很难保证每位学生都有机会直接完成实验操作任务。此外,有限的实验室空间更使许多学生无法参与到正常的实验中,实验效果较差。

(三)缺乏实验课专职教师或高水平的实验课

教师

分子遗传学实验课程教学主要是由理论课教师兼任,而且一名教师一次指导20名以上的学生做实验。教师在备课的同时,还要准备实验耗材、熟悉操作步骤,造成理论课教师时间与精力的紧张,直接影响分子遗传学实验课程教学效果。此外,分子遗传学理论课教师的实验设计思路有限,很难提出建设性的实验思路,使得实验步骤单一、难有创新性。

(四)缺乏完备的实验教学指导书

由于缺少正式出版的分子遗传学实验教学指导教材,学生只能根据相关的教材和教师的指导整理实验手册,并据此开展相应的实验活动。由于实验是一个比较复杂的过程,当实验材料发生改变的时候,相应的实验操作步骤也会发生相应的变化,因此根据相关教材整理出来的实验指导手册对林木分子遗传学实验没有针对性,往往达不到预期的实验效果。实验指导手册也没有对实验过程中可能出现的问题进行解答,不利于学生学习了解分子遗传学课程实验操作的具体过程。

(五)缺乏有效的实验技术交流平台

构建主义理论认为,学生的学习过程和科学家探索过程在本质上是一样的,都是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。由于缺乏有效的交流手段,这样一个循序渐进的实验能力提高过程被阻断在解决问题的过程中。学生与教师之间、学生与学生之间没有一个实时的交流平台,学生在实验操作中遇到的问题很难得到及时的解答,导致学生的实验技术水平难以得到提高,教师实验技能也难以得到拓展。

二、分子遗传学课程实验教学改革的措施

(一)组建合适的实验教学平台和优秀的实验

课教师队伍

分子遗传学实验教学体系的改革须遵循实验教学规律。北京林业大学生物科学与技术学院坚持知识传授、能力培养、素质教育全面协调发展的实验教学理念,将理论教学与实验教学有机融合,使实验教学从辅助地位转变为创新素质培养的关键环节,从根本上改变了实验教学依附于理论教学的传统观念,符合以国家需求学科需要为目的的林学高层次人才培养目标。分子遗传学作为生物科学与技术学院优势课程,完全可以依托现有的国家级平台,结合教学基地建设,推动实验教学的改革。

目前,北京林业大学生物科学与技术学院建有林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室等实验平台。林木育种国家工程实验室下设树木分子遗传与功能基因组、林木分子标记辅助育种、林木基因工程育种、林木细胞遗传与细胞工程育种、林木良种繁育等专门实验室,以及与之配套的人工气候室、温室、组培室和大型仪器设备室等,并配有优秀的实验教师。这些为分子遗传学课程的实验内容设计提供了较丰富的选择,为组建优秀的实验教师队伍提供了良好的平台。

(二)引导学生自主设计实验

根据教学目的及教学条件,分子遗传学实验项目内容分为基础性实验、综合性设计实验、研究创新性实验3个层次。北京林业大学在分子遗传学实验课程内容设计方面,充分考虑重点实验室的平台条件及遗传学学科的特点,开展了综合性设计实验。其实验内容如下:毛白杨SSR分子标记引物设计、毛白杨SSR分子标记的筛选、毛白杨分子标记扩增、种间分子标记稳定性评估、分子标记连锁图谱构建、关联做图、连锁不平衡衰退计算等。通过以上实验内容设置,可以使学生巩固课堂所学知识,真正将所学知识运用到实践中,提高学生分子标记的设计、分析能力。

另外,北京林业大学分子遗传学实验课程指导教师结合杨树的基因组特点,设计了合理的SSR分子标记位点,并对重要的与性状有显著关联的位点进行了筛选。同时,利用关联分析结果对连锁不平衡进行了分析,提取了合理的代表性标记位点,从而提高了学生将理论知识转化为解决实际问题的能力。其中,依据杨树的物种特点设计的分子标记位点筛选与分子遗传学中的分子标记辅助育种内容有效契合,提高了学生对抽象理论内容的理解能力以及通过实践理解科学问题的能力。此外,分子遗传学实验课指导教师还鼓励学生根据实验内容选取与自己研究课题相关的实验进行开放性实验设计,并按照课程要求完成实验,有效地推动了实验进度,提高了学生参与实验的积极性。

(三)编写完整的实验指导手册

为增强分子遗传学实验课程的可操作性、可控性,实验指导教师根据实验内容和实验平台实际情况编写了分子遗传学实验指导手册。分子遗传学实验指导手册内容包括实验进度安排、实验内容及操作步骤、注意事项、实验报告模板等。通过实验指导教师课前的讲解,学生可以了解实验设计思路、时间总体安排、注意事项、实验目的、成绩考核原则,以及实验指导教师的联系方式等信息。同时,分子遗传学实验指导手册中还包含了实验中必要的软件下载地址及计算原理,一方面可以保证数据能够准确计算,另一方面也为学生将来开展科研工作提供借鉴。实验报告格式模板的目的在于保证最终提交的实验报告的一致性和规范性,便于存档。

(四)制定科学合理的实验课考核标准

分子遗传学实验课程考核采用百分制进行评定,成绩除由所有实验课程参与次数、实验报告质量组成外,还增加了实验小组多媒体汇报环节,用以引导学生组成科研小团队,提高学生团队协作解决问题的能力。分子遗传学实验课程的成绩为百分制,实验参与次数占40分,主要考核学生参与实验调查的认真态度以及是否遵守实验纪律;实验报告的质量占40分,主要考核实验数据整理是否科学准确、报告撰写是否认真规范、实验数据分析和讨论是否深入;多媒体汇报环节占20分,由小组代表负责汇报,主要考核幻灯片的制作质量和学生的语言表达能力。

(五)建立师生沟通交流平台

当代教学面临一个重要的问题就是师生关系的疏离,师生之间、学生之间在知识交流方面缺乏必要的沟通交流,致使学生在实验课中遇到的问题难以及时解决。北京林业大学分子遗传学实验课程尝试使用腾讯QQ、微信等社交平台建立师生实验技术交流群,目的是及时解答课程及实验中出现的问题、分享课程和实验作业以及分子遗传学课程最前沿的实验技术。同时,教师还可以实时将科技前沿的资讯、实验教学视频等信息上传到交流平台,供所有的选课学生学习、分享。

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关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展

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

1数量遗传学与动物育种

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

1.1遗传参数估计

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

1.2育种值估计

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

2分子数量遗传学与动物育种

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

2.1对QTL作出遗传标记

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

2.2QTL的分离和克隆

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

3动物育种方法前景

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

4参考文献

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

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

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

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

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

[6] 盛志廉,陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社,1999.

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自主神经在电针“肾俞”穴利尿效应中的作用

汉防己甲素抗实验性肝纤维化的对照研究

Bcl-2蛋白与胃癌相关性的研究

光固化和化学固化树脂粘接剂剪切强度的对比研究

高效毛细管电泳法对糖尿病患者尿液的分析研究

兴奋性氨基酸及其受体阻滞剂在脑缺血性大鼠海马损伤中的作用

人参总皂甙对大鼠肾缺血再灌注损伤的保护作用

3种保健食品对大鼠血清脂质过氧化和抗氧化酶的影响

绝经期妇女骨密度与细胞因子的变化

贯声门癌临床与组织病理学研究

高血压左心室肥厚与室性过早搏动关系的研究

消化系统恶性肿瘤112例血管造影表现及临床意义

AⅡ受体拮抗剂与ACEI对慢性肾衰患者血浆ANF及RAS的影响

2型糖尿病肾小管功能研究

ACEI对2型糖尿病患者微量白蛋白尿与胰岛素抵抗的影响

中西医结合治疗慢性肾小球肾炎40例疗效观察

门诊抗感染药物使用分析

跟骨关节内骨折手法复位与撬拔复位疗效比较

低分子肝素治疗不稳定型心绞痛48例疗效观察

疾病治疗新途径——电刺激小脑顶核

肝细胞生长因子治疗缺血性疾病研究进展

心房颤动的分子遗传学研究进展

心脏传导阻滞的分子遗传学研究进展

热休克蛋白70抗肿瘤免疫的研究

光学相干断层成像术在冠心病介入诊疗中的应用

脂肪酸转运体FAT/CD36在心肌脂肪酸代谢中的作用

卵巢癌化疗耐药机制的研究进展

慢性乙型肝炎干扰素-α治疗应答预测指标的研究进展

肺缺血再灌注损伤保护的研究进展

GFP示踪技术在干细胞研究中的运用

女性压力性尿失禁的手术治疗

非酒精性脂肪肝研究进展

FK506在防治角膜移植免疫排斥反应中的应用

儿童急性白血病的分子遗传学研究进展

糖尿病视网膜病变眼血流动力学的彩色多普勒研究进展

多药耐药与卵巢癌化疗研究进展

正视中药“不良反应”

临床抗肿瘤药物运用进展

1H-MRS在肾脏肿瘤的应用

LKB1基因沉默对乳腺癌细胞生物学行为的影响

卵巢癌人源性核糖体展示抗体库的构建

甘草黄酮体内抗胃癌作用的实验研究

基于聚乙二醇-聚乳酸-聚乙二醇水凝胶的兔骨髓基质干细胞三维培养

温度与机械疲劳对不同表面处理后的石英纤维桩与根管粘结强度的影响

草药振荡指纹图谱的数字化特性

噻唑烷二酮类对2型糖尿病患者骨密度的影响

小切口辅助关节镜下松解术对膝关节伸直型僵直的疗效分析

实时荧光定量PCR在结节病与不典型结核鉴别诊断中的临床应用

多通道阻抗联合24h食管pH监测在胃食管反流病中的应用

B超引导经皮肾镜大功率钬激光碎石治疗鹿角型肾结石

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关键词:遗传学;课堂教学;实验教学;改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)16-0150-02

遗传学是一门探索生命起源和生物进化的科学,对于推动整个生物科学和有关科学的发展都有着巨大的作用[1]。遗传学是我院各专业不可或缺的专业基础课,学好遗传学将会为后续专业课程的学习打下坚实的基础。本文根据多年来的教学经验,在遵循遗传学教学规律的基础上有利于提高该课程教学质量的各个环节进行了探索。

一、课堂教学

课堂教学是教学施过程中最基本的一种教学形式,教师是课堂教学的组织者和引导者,在课堂教学中具有主导作用。课堂教学是教师讲授知识、培养学生能力的主要方式。好的课堂教学能够使学生在轻松、有趣的课堂氛围中掌握理论知识,使知识的掌握不再成为枯燥的乏味的单纯的知识灌输。通过多年的教学,总结出了以下课堂教学经验及体会。

1.教学内容。①根据不同专业合理安排教学内容,突出重点和难点,遗传学是我校农学、种子工程与科学、生物技术、园艺、植物保护等专业必修的一门专业基础课。因不同专业教学内容的侧重点有所不同,授课学时也不同,所以教学内容的安排也不应该按统一的标准一概而论。比如,对生物技术专业来说,除了讲解遗传的基本概念、基本定理和研究方法外,还需详细地讲解现代分子遗传学概念、理论、技术以及它们在实践中的应用。②在课堂教学当中适当结合国内外学科前沿,在课堂教学中融入相关领域中最新研究成果,是提高教学水平和质量的手段之一[2]。现代科技的迅猛发展,遗传学中的理论和技术也在迅速不断更新。在进行遗传学课堂教学时,教师不能只讲授教材中的内容,应以教材为基础,补充和完善遗传学学科的新概念、新理论、新技术、新成果等新的教学内容,与时俱进,注重把本领域最新的研究成果与进展引入课堂教学当中,激发学生的学习兴趣,满足学生的不同需求[3],从而达到提高教学质量的目的。

2.灵活应用多媒体教学方法。随着科学的进步,教学手段的现代化已成为当前实施素质教育、提高教学效率的一个重要方式。教师在课前要充分准备,注重多媒体的正确使用。同时使用的课件要灵活、内容丰富,再复杂的内容也要想方设法用简单的途径和方法展示、通过具体例子很生动的表达,善于归纳总结,并注重与教学内容的结合。

3.安排单元测验,提高教学效果。目前遗传学课程的考核方式还是以期末考试成绩为主,而过程考核没有量化。为了帮助学生注重平时的学习过程,提高学习质量和及格率,培养学生的遗传学综合应用能力。每个单元之后应安排一次小测验,测验内容反映教学目标及突出教学重点,同时要注重遗传学综合应用能力。题型包括,选择题、判断题、名词解释、填空题、问答题及计算题等。每次对测验成绩进行认真、深入的分析,实时掌握学生对该门课程的学习和掌握状态,并总结教学中存在的问题,从而提高教学效果。

4.适时安排讨论课,加深对知识点的理解。为了加深学生对理论知识的理解,启发学生独立思考和解决问题的能力,每个教学单元讲授后安排讨论课。在教师的指导下开展讨论,由全班或小组成员围绕某一中心问题发表自己的看法,达到相互学习的目的。首先要拟定讨论题目,题目应该难易适度、面向大多数学生。题目应该是教学内容的重点、难点或具有不确定性和不一致性的问题。按题目的要求写出发言提纲,在此基础上进行讨论。教师注意倾听和发现典型的、代有普遍性的问题,并重点记载学生发言的优缺点,以便更好地引导学生。最后针对学生讨论过程中存在的问题进行讲解,把学生理解不深刻、不正确的问题给予纠正和深化。学生做报告和参与讨论有助于增强学生的独立科研能力,有利于提高学生灵活运用知识的能力和独立思考的能力。

二、实验教学

遗传学实验教学是遗传学课程的重要组成部分,对培养学生的综合素质起着无可替代的作用,遗传学的快速发展给遗传学实验教学提出了更高的要求。遗传学实验教学不仅应注重学生对理论知识的掌握和科学思维的训练,而且还应加强应用技术和实际操作的训练,特别是近代遗传学新兴技术的训练。

1.实验教学内容。①注重遗传学实验的先进性,改革和创新实验教学内容,瓦特森(Watsen,J.D.)和克里克(Crick,F.H.C.)于1953年提出DNA分子结构模式理论后,遗传学的研究进入了分子水平。20世纪70年代初,分子遗传学已成功的进行了人工分离基因和人工合成基因,开始建立了遗传工程这一个新的研究领域。90年代后,遗传学的研究进入了基因组学。由于遗传学广泛应用近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备,因而由宏观到微观逐步深入到研究遗传物质的结构和功能。从事遗传学研究首先要掌握遗传学研究方法、技术理论基础、应用等内容。传统遗传学教学中,实验内容安排大都以经典遗传学和细胞遗传学为主,在实验安排上跟不上遗传学教学内容的更新。因此,为解决这种现象,应根据教学内容,从简单到复杂逐步的安排分子遗传学研究技术,帮助学生了解遗传学研究方法,同时要侧重于培养学生的理论联系实际的能力、创新能力。比如讲授完DNA复制时就安排PCR(聚合酶链式反应扩增)技术;在真核生物表达调控时,讲解从真核生物体内如何提取不同RNA的方法、DNA微阵杂交等内容。②实验课内容要凸显高校遗传学研究方向,不同高校在同一个领域的研究材料和方法都有一定的区别。比如,以拟南芥为实验材料,在“核算测序”中测定拟南芥热休克转录因子的核苷酸序列。实验课内容的这种安排,一方面有助于学生通过实验掌握当前的遗传学研究方法、技术,另一方面也能够帮助学生了解高校的研究方向,如果学生在本校继续深造,就会很容易的进入研究工作。

2.教师和学生的充分准备,保证顺利完成实验教学任务。因为实验课是理论联系实际的教学活动,实验教学内容也是当前的遗传学研究技术方法。由于实验的内容先进,因而也具有一定的难度,这就要求教师和学生要有充分的准备。实验课的主要准备内容包括:一是实验教师的准备,教师提前在学生做实验的同样条件下,从头到尾把实验做一遍。二是学生的准备,教师应在第一次上课时让每一位学生准备一个实验记录本,每次新的实验开始前一周让学生预习,了解实验内容并将相关问题记录在实验记录本上。学生必须在做实验前要了解每个实验的目的、方法、操作步骤、作业等内容。有了教师和学生的充分准备,实验教学效果就能够得到有效提高。

3.撰写高质量的实验报告,培养学生从事科研及科研论文写作能力。实验报告是实验结果的总结和反映,也是实验课的继续。实验报告的书写情况是学生学习态度、思维能力及教师教学成果的综合体现。加强实验报告的书写能力,不仅利于实现实验教学目标,提高学生本身的专业素质,而且也能促进学生理论系实际的学风和实事求是的科学态度。传统的实验报告格式不利于学生分析问题和论文写作能力的培养。为此,要求学生的实验报告的书写按论文格式进行写作,包括引言、实验目的、实验方法、步骤、实验结果、讨论、结论等部分。这样有利用于学生用所学的理论知识对实验结果进行分析总结,加强学生的逻辑推导和理论联系实际的能力。这就要求教师认真地批改实验报告,如果实验报告有不清楚、错的部分,教师应该书写自己的要求并还给学生,要求学生在固定的时间内按照教师的要求更改。从而,学生也就会很重视从实验课的准备、进行、到实验报告的书写等部分,这对培养学生对提高实验教学质量具有积极促进作用。

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[关键词]遗传学实验;教学改革;创新

遗传学是研究生物体遗传和变异规律的科学,是当今生物科学的基础学科,也是一门实验性很强的学科。实验教学的改革和创新是创新型人才培养的迫切需要。针对实验教学中存在的问题,我校也在不断进行实验教学改革,逐步从传统的以教师为主体的封闭式实验教学向以学生为主体的开放式实验教学转变,努力使学生在积极主动的实验过程中学到知识,培养学生的创新思维,为其以后的科研工作打下坚实的基础。

近年来,社会对科研人才需求越来越偏向于基础牢、素质高、能力强、具有创新精神的复合型高级人才[1]。我校也采取有效措施,培养学生的动手实验能力、综合实验设计能力和创新能力,努力克服过去培养中专业划分过细、毕业生知识面窄、适应性差等问题。遗传学是生命科学中至关重要的基础学科,在高等院校所有与生物相关专业的课程设置中具有不可替代的地位。遗传学实验内容涵盖经典遗传学、细胞遗传学、微生物遗传学及分子遗传学等领域,主要是从个体、细胞、分子三个水平解释遗传学的基本现象与规律。如何完善这门实验课,发挥它的真正价值呢?我校在多年遗传学实验教学的基础上进行了教学改革,改进了教学方法,完善了教学体系,有效地培养了学生的综合能力和创新思维。

一、实验教学的现状

现今各综合性大学及专科院校均开设了遗传学实验课程。遗传学实验是重要的专业基础课实验,也是锻炼学生能力的重要实验。大部分院校开设的实验课以验证性实验为主,例如果蝇或玉米的杂交实验、链孢霉的分离和交换实验等,还有一部分是与染色体有关的操作技术实验,如细胞有丝分裂、减数分裂、压片法、植物的杂交、植物多倍体的诱导等[2]。学生做实验的目的主要是验证试验结果,因而缺乏主动性且效果不佳,达不到培养创新能力的目的,也不能发挥遗传学实验的价值。要想跟上现代遗传学的发展步伐,进一步提高实验教学质量,就必须进行实验教学体系和教学内容的改革。

二、实验教学的内容

目前多数高校的遗传学实验教材中,主要是经典遗传学实验,一般都是比较容易操作,而且涉及的技术含量不是很高,如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等。而设计分子操作的实验较少,如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化、噬菌体的基因重组、基因功能实验等,大多没有在本科遗传学实验教材中体现,或学校很少开展这些实验。分子遗传学实验手段是全世界各个遗传学研究单位和实验室中使用最多的常规分析手段。随着遗传学的应用越来越广泛,遗传学实验教学也应该增加分子遗传学的实验内容,这样学生才能全面掌握遗传学实验的基本实验技能,提高实际操作能力。

目前的实验教学中,通常是教师先讲解实验,然后学生再动手做实验。学生在听完讲解后对每一个实验环节并不一定很清楚,所以教师要将每个实验环节讲清楚,并使其形象化。如在开始分子实验之前,必须非常详细地讲解每一个步骤的原理以及可能遇到的问题,讲解实验中的许多关键步骤或试剂的作用,然后再由学生来完成整个实验。在实验过程中,先请学生来分析出现相关问题可能存在的原因,然后再由教师来分析。教师应在学生操作过程中再具体讲解,不仅要教学生怎样做,还要讲明原理,避免出现学生只知道怎么操作,却不知道为什么这样操作的问题[3]。教师要遵循边实践边讲解的原则,当实验中遇到问题时,应让学生独立思考原因,而后再与学生一块探讨,更好地调动学生思维的积极性。

三、实验教学的策略

(一)划分实验层次

我们将整个实验内容分为两个模块:基础性实验和探究性实验。基础性实验即常规的实验,不需学生自己设计,只需按实验步骤操作即可。探究性实验则要求学生以课题组的形式,自由组合,一起探讨,一起设计,共同完成实验。每个课题组探究性实验终结后,应以论文的形式上交指导教师。学生可以选择导师已定的探究性实验的题目,也可以自行设计,但是学生必须预先写出实验设计方案及可行性报告,经导师审核后方可进行,对一些好的想法要推荐申报学校的实验室开放基金和团委学生课外学术科技活动基金项目,以调动学生参与创新课题研究的积极性。

(二)验证性实验与设计性实验相结合

学生只有掌握了基础性实验,才能了解设计实验的思路。因此,一些最基本、最能代表学科特点的实验需要学生熟练掌握。若验证性实验过多,会影响学生创新能力的发展,所以应加大综合性、设计性、创新性实验的比例。大二时应让学生接触一些典型的遗传学实验,如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等,通过掌握这些相对简单的验证性实验使学生对如何开展科学实验、如何解决科研问题有一个略为清晰的认识,为学生独立设计、组织、实施实验奠定基础[4]。之后再逐步展开大型的技术含量高的实验,如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化等。接触并掌握这些实验,有助于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

(三)建立开放式实验教学模式

为了培养学生独立思考、动手操作、科研创新的能力,学校可以以成立课外活动小组、科研小组等形式向学生开放实验室[5]。对于学生在学习中提出的问题,能用实验来解决的,教师应指导学生通过亲自实验来获取答案。具体做法是:先让学生查阅大量的文献资料,然后建立科研小组,设计实验思路,再向学校提出申请,经学校审查批准后给学生开放实验室,提供实验仪器等条件,最后由学生自己动手进行操作。在实验过程中学生如果遇到问题,教师要给予适当指导,但教师在实验过程中的作用仅是辅助和指导,实验操作所有环节都应由学生独立完成。

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[关键词]动物遗传学;教学;改革

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]2095-3712(2013)01-0046-03

动物遗传学,作为遗传学的一个分支,主要研究动物性状的遗传和变异的规律、遗传改良的原理和方法。动物遗传学是动物科学本科专业必修的专业基础课程,也是家畜育种学的理论基础。本门课程的教学任务是让学生掌握该学科的基本概念、基本理论及其简单的实验操作技能,为后续学习专业课和今后从事专业工作打下坚实的动物遗传学理论基础。

为适应社会发展的需要,各高校增设了本科教学的课程数量,同时压缩传统课程的课时数。就我校来说,动物遗传学课程现仅有60学时,其中包括15学时的实验课,但课程内容却在不断更新或增加,再加上遗传学基础理论抽象、逻辑性强,课程显得枯燥,这些问题的存在促使课程教学必然作出改革。这几年来,笔者所在的教学团队不断地探索动物遗传学教学方式、手段及实验教学内容的改革工作,获得了一些体会,现总结如下:

一、精选教材,革新教案

动物遗传学课程讲述的内容包括:遗传的物质基础、遗传信息的传递与改变、遗传的基本规律及其扩展、非孟德尔遗传、群体遗传学基础、动物基因组学及动物基因工程,涵括了分子遗传学、细胞遗传学、群体遗传学及基因工程等诸多方面的一般原理与方法,教学内容理论性强、信息面广、复杂抽象。为使学生能更好地学习此门课程,选择合适的教材是关键。市面上不同版本的动物遗传学教材较多,综合考虑本校动物科学专业的培养方向和遗传学理论知识的最新发展情况,笔者所在的教研组选择由李宁主编、中国农业出版社出版的面向21世纪课程教材《动物遗传学》作为课程教材,该书涵括了动物遗传教学内容,理论知识系统,前沿性强。

为使学生更能理解和掌握动物遗传学知识,教师编写教案时力求突出教学重点,适度删减和调整教学内容,并保证授课内容的完整性和系统性。此外,课堂教学尽量使抽象理论知识和概念通俗化,理论点与实际案例相结合。例如讲授基因突变、染色体变异内容时,结合遗传疾病病例分析讲解;适时添加遗传学的最新研究进展,使学生对遗传学的最新发展、最新趋势有一定了解。革新教案,目的是增强动物遗传学课程的兴趣性,提高学生学习的积极性。

二、突出教学重点,强化教学内容系统性

遗传学的快速发展,使得动物遗传学教学内容不断丰富与革新,从三大定律到核外遗传,从细胞到分子,从个体到群体,从质量性状到数量性状的遗传,课程教学内容多而复杂,抽象概念多,缺乏直观认识,学生理解困难。笔者所在的教研组根据本校学生的特点,结合专业培养和本科教学的要求,在选定教材的基础上强调:突出内容的新颖性、前沿性,减少重复教学。例如三大定律、染色体部分内容在高中生物学中已经有学习,大学课堂在教学该内容时进行适当简单复习即可;结合研究新成果,讲授本学科基本理论知识和概念,提高学生的认知水平。调整和优化教学内容,增强知识点的系统性和层次性,从遗传物质的本质到遗传信息的传递、改变,再到基因的表达、调控,使学生逐步深入地掌握课程知识。

三、改进教学方法,提升教学成效

在实际教学中,以学生为主体,根据学生的课堂情况,适时改进教学方法和教学手段,做到因材施教,提高教学的成效。为了能充分调动学生学习的积极性和主动性,笔者所在的教研组在动物遗传学教学中,不断探索多种教学方法。例如:课前留置问题讨论,课堂提问,课后安排学生参与科研实践,章节教学完成后及时组织测试等;充分发挥计算机多媒体辅助教学手段的潜力,添加直观图片或视频来解析抽象概念和知识点,例如视频展示DNA复制、转录和翻译的基本过程,使学生更容易掌握知识点。课程教学紧密联系动物生产过程中的遗传现象和分子辅助育种技术的应用成果等,拓展学生视野,使他们认识到专业知识的应用价值和潜力,增强了学生学习的主动性。

四、改革实验教学内容和方式

遗传学是21世纪发展最快的生命学科之一,作为分支之一的动物遗传学也在不断更新。动物遗传学实验是学生验证遗传学理论和掌握遗传学实验技术手段的主要途径。因此,为适应本学科发展需要,在动物遗传学实验教学过程中需要不断革新实验项目、实验设计和实验方法。以往动物遗传学实验普遍以验证性实验为主,内容陈旧、单一,缺乏综合性实验,难以激发学生的积极性和主动性;教学模式单调,以教师主导、学生临摹为主要教学方式,缺乏对学生创新能力的培养。针对存在的不足,笔者所在的教研室综合讨论并结合学科实际建设情况,更新实验教学内容,把原来耗时长、内容简单的果蝇的饲养、杂交和唾腺染色体观察等实验删除,新增DNA提取、PCR技术等分子遗传学实验内容和群体遗传学方面的“人类指纹图谱分析及遗传统计”。探索多种形式的实验教学方式,让学生参与实验设计、实验前的准备工作,通过查阅文献、收集信息、设计方案、动手操作、分析结果与作出总结等完整的实验过程,培养学生的综合能力。在教学手段上,改变传统的黑板板书,采用数码互动显微系统,通过多媒体课件,以图片、动画等形式生动、直观地讲解,使学生能更好地掌握实验原理、方法和步骤;利用数码摄像头能直接在显示屏上观察染色体的形态变化,并能客观地保存效果理想的实验结果;通过互动网络,教师能及时监控和指导学生的实验过程,有效地建立教师与学生的互动机制,提高实验课堂教学的效率。

五、完善课程考核评价体系

成绩是督促和评价学生学习的主要方式之一,建立科学合理的考核评价制度是课程教学改革的内容之一。为了更好、更客观地检验学生的综合能力,笔者所在的教研组经过研究讨论,确定动物遗传学课程的综合考核办法:期末总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成,其中,期末考试成绩占 60%,平时成绩占40%(考勤占10%,课堂测试占10%,实验占20%)。平时成绩主要考查学生的学习态度、课堂纪律、实验动手能力与分析问题的能力,而期末考试的内容注重考查学生对基础理论知识和概念的掌握,以及对遗传学知识的运用能力。综合水平的考查能调动学生学习的主动性。

总之,动物遗传学是一门不断发展的学科,其知识广度和深度都在不断增加。为适应社会发展和动物科学专业本科生培养的需要,课程教材、教学内容、教学方法、实验教学与考核体系等多方面都需进行持续的改革与更新。此外,以学生为主导,以多种教学方式充分调动学生学习的热情和主动性,提高教学的成效,使学生更好地掌握动物遗传学的基础理论知识和概念,为其后续的专业课程学习及今后的就业打下坚实的基础。

参考文献:

[1] 聂庆华,刘满清,骆毅媛,张细权. 动物遗传学产学研结合教学实践与探索[J].高等农业教育,2009(2):64-66.

[2] 张军霞,祁得林,杨葆春,胡明德. 动物遗传学教学改革探析[J].河南农业,2011(9):24-30.

[3] 张敏. 动物遗传学教学改革的探索[J].中国校外教育,2010(4).

[4] 杨秀芹. 动物遗传学教学现状与建议[J].黑龙江畜牧兽医, 2011(6):174-175.

[5] 孙桂荣,王春秀,李春丽. 畜牧专业动物遗传学教学改革措施[J].现代农业科技, 2012(15):325-326.

篇7

遗传学是生命科学领域的基础学科之一,是生命科学领域各专业学生所必修的一门重要的专业基础课。遗传学已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平深入发展到现代的分子水平。现代的遗传学已有三十多个分支,而细胞遗传学作为生物科学中最活跃和最有生命力的学科之一,是农业院校研究生专业基础课的重要组成部分。其实验内容设置水平和建设规模是农业院校校研究生能力培养的重要标志和条件支撑,是农业院研究生教学和学科建设重要的、不可替代的部分。

我校细胞遗传学实验室承担着全校农科类各专业农学、植保、园艺、生命科学与技术、葡萄酒、动物科学等6个学院的细胞遗传学实验教学任务。近年来,随着研究生招生规模的不断扩大,对细胞遗传学实验室仪器设备、实验室条件以及实验技术人员的要求也越来越高。特别是分子细胞遗传学日新月异的发展,传统的细胞遗传学实验教学体系已远不能满足研究生科学研究的要求,必须与现代分子遗传学实验技术和最新的科研成果相结合,建立适合农业院校的细胞遗传学实验教学模式,才能真正地提高研究生的实验技能,为科学研究打好基础。本实验室在长期的实验教学过程中,发现研究生细胞遗传学实验教学中存在的问题,并结合农业学院的专业特点以及细胞遗传学实验最基本的目标和功能,通过实验教学改革,建立了结合本专业实际的细胞遗传学实验教学体系,完善了与之相应的研究生细胞遗传学实验室配置和实验材料的建设。

2.建立结合专业实际的细胞遗传学实验教学体系

2. 1保持细胞遗传学最基本的实验教学内容

由于研究生生源专业背景的差异性,尤其是跨专业考取的研究生与本专业考取的研究生相比较,实验技能相差很多。为了帮助专业基础薄弱的研究生尽快掌握遗传学的基本技能,使他们少走弯路,实验室保持了原有的一部分基础实验项目,即植物染色体制片技术、植物染色体结构变异观察、非整倍体观察和鉴定、减数分裂中期I染色体构型观察等实验。特别是染色体制片技术实验,有丝分裂和减数分裂制片都采用黑麦为实验材料,既掌握了植物染色体制片技术同时比较了有丝分裂和减数分裂染色体形态的差异,又使植物染色体组型分析、植物中的超数染色体观察实验穿插其中,使一个实验项目包含了四项实验内容。植物染色体结构变异观察采用目前生产上广泛使用的1B/1R小麦易位系品种为实验材料,利用随体染色体数目的变化来鉴定易位系,既了解了小麦染色体组的组成,又对随体染色体的形态进行了观察。减数分裂中期I染色体构型观察利用各种非整倍体为实验材料,如小麦单体系列、缺体系列、缺四体系列、重双端体系列以及各种远缘杂交后代材料,既观察了各种染色体形态,又用它们作亲本与VE161小麦的杂交后代为材料,观察和鉴定了减数分裂中期I各种多价体染色体构型。

2. 2优化细胞遗传学实验的核心技术

植物染色体分带技术和植物染色体原位杂交技术既是细胞遗传学实验的核心技术同时由于实验过程长,程序复杂,实验条件要求严格,也是比较难做的实验。为了提高实验质量,使研究生都能掌握这两个实验技术本实验室对其实验步骤进行了优化。植物染色体分带技术采用BSG流程,在45%冰乙酸、5%氢氧化钡和2XSSC溶液中处理温度都采用45°Q既简化了实验流程,又收到了很好的实验效果。植物染色体原位杂交技术采用黑麦代换系、易位系为实验材料,基因组DNA作为探针,利用地高辛标记检测系统,建立了本实验室的原位杂交实验体系。

2. 3外源染色体检测的分子标记实验技术的应用

近年来,随着分子遗传学的发展,分子标记可直接在DNA分子水平上更加准确、可靠地检测染色体组成,已被广泛用来检测作物外源染色体及染色体片段。随着研究工作的发展,会有越来越多的RFLP、RAPD、SCAR、SSR标记被开发出来,已在外源染色体鉴定和分子标记辅助育种方面发挥巨大作用。所以,本实验室在细胞遗传学实验中开设了外源染色体检测的分子标记实验技术,包括小麦近缘植物基因组特异性PCR标记创建、利用SSR标记鉴定外源染色体、利用DNA分子杂交鉴定外源染色体等实验项目,把最新的实验技术和科研成果应用到细胞遗传学实验内容体系中,为研究生的科研工作打下了良好的基础。

2. 4利用蛋白质电泳检测外源染色体的实验技术

同工酶在同一部分同源群内的不同染色体之间具有相似性和多态性,他们所携带的多种同工酶基因在染色体上的排列具有一定的次序。在小麦中,利用非整倍体系列(尤其是利用端体和缺体一四体补偿体)和附加系、代换系已经将许多同工酶基因定位于相应的染色体和染色体臂上,并绘制出同工酶基因的染色体图。因此,可以利用同工酶分析检测导入受体中的外源染色体和染色体片段,利用多个生化标记,可进一步确定易位片段的大小和位置。利用种子贮藏蛋白进行外源染色体鉴定是生化标记鉴定的一种有效方法。谷类作物胚乳贮藏蛋白及其亚基在染色体上的分布具有与同工酶相类似的特征,因此也可以用蛋白质谱带特征作标记来鉴定附加系。为此,本实验室设立了同工酶技术在鉴定小麦外源染色体中的应用、利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术鉴定外源醇溶蛋白基因、利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术鉴定外源HWG基因三个实验项目,从而,建立了完善的细胞学(包括染色体计数、核型分析和染色体分带等)、生化标记(同工酶和蛋白质)、原位杂交和分子标记鉴定外源染色体的细胞遗传学实验体系。

3.新的细胞遗传学实验教学体系下的实验室配置

3. 1染色体制片仪器设备配置

显微镜被广泛应用于各科学研究领域对微观世界的探索具有极其重要的作用。特别是细胞遗传学实验,大部分实验项目都需要显微镜来观察,所以各类显微镜对细胞遗传学实验室都是必需的。除了每人一台普通生物显微镜以外,还需要几种研究用显微镜,常用的研究用显微镜主要有:相衬(差)显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜等。

    3.1.1相衬(差)显微镜

    相衬显微镜(phasecontrastmicroscope)是依靠装在物镜内的相位板,使照射物体点的直射光与衍射光发生干涉,将相位差转换成振幅差(明暗差别),从而使人们在显微镜下可以观察无色透明的标本。相衬显微镜在细胞遗传学实验室主要用于无染色的染色体标本制作。

3.1.2倒置显微镜

倒置显微镜(invertedmicroscope)是为了适应植物组织培养、细胞离体培养等显微观察和研究需要而设计的显微镜。由于被检物体均放置在培养皿(或培养瓶)中,就要求倒置显微镜的物镜和聚光镜的工作距离较长,以便可以透过较厚的玻璃壁,对培养皿内的被检物体进行显微观察和研究。因此,与一般明场显微镜相比,倒置显微镜的物镜、聚光镜和光源均是颠倒的。

3.1.3焚光显微镜

劳光显微镜(fluoiescencemicmscope)是利用短波光照射标本,对标本的固有荧光、荧光染色后的二次荧光或免疫荧光进行观察的研究用显微镜。荧光显微镜除具有普通明场显微镜的光学部件外(其中物镜应为专用的荧光物镜),还应配置有荧光装置。荧光装置的主要部件包括:高压汞灯、激发滤光片、分光镜、吸收激发光滤光片等。荧光显微镜的激发范围主要有:紫外激发、紫色激发、蓝光激发和绿光激发。通过特异的荧光或免疫荧光标记,使特定的染色体或者蛋白质等分子带上特异的荧光素,结合荧光显微镜观察,可以对细胞内特定的分子进行研究,分析它们的分布、动态变化及相互关系。这种观察是其他研究用显微镜很难实现的,也是分子细胞遗传学研究的重要内容。

3.2外源染色体的分子标记及蛋白质标记仪器设备配置

3.2.1植物总DNA提取设备配置

植物总DNA提取的必备的设备有:研钵、液氮罐、电热恒温水浴锅、小容量离心机、大容量离心机、冰箱、制冰机、紫外透射仪、紫外可见分光光度计等。研钵用于研磨植物体的组织以提取植物的DNA或RNA,必须有30套以上。液氮罐用于装运提取DNA磨样时所需的液氮。磨样加提取液后需在65°07水浴温育30分钟左右,同时在配药品时也有不同温度的水浴要求,所以2个室温至100°C水浴锅是必不可少的。当提取少量的DNA时,小容量的离心机是必备的。为提取大量的DNA需一台大容量离心机,一般最大转速均应大于12000mp冰箱和制冰机在这里主要用于DNA提取的冰浴、预冷一些沉淀DNA的溶液及存放DNA必需能满足4C和-20C两个温度要求。另外,由于植物总DNA提取多采用幼苗,所以还需要1台生化培养箱或人工气候箱。

3.2.2PCR反应系统设备配置

一个实验室要能进行PCR反应实验,一般要具备以下实验设备:超净操作台、旋涡振荡器、小容量离心机和PCR仪。超净操作台还是分子实验室必备的仪器,有不少实验是必须在超净操作台上进行的。在配置PCR混合液及其他溶液时,需用旋涡振荡器进行振荡以便溶液中的各成份充分混匀。PCR仪乃是整个实验室的核心仪器,其种类繁多,性能也有差异,教学实验室应根据自己承担的教学任务选购3台以上。

3. 2.3凝胶电泳及显色系统设备配置

实验室应具备琼脂糖和聚丙烯酰胺两种凝胶电泳的能力。凝胶电泳系统的主要功能是检测提取的总DNA质量及PCR扩增产物以及蛋白质。整个过程的完成需电泳仪、电泳槽、微波炉、脱色摇床、染胶盆、胶片观察灯、紫外凝胶成像仪和一些常规的小件工具。要检测PCR的扩增产物,需对其进行凝胶电泳及显色反应。因而,电泳仪一般要配备多台,要能满足不同的电泳电压。电泳槽则是电泳仪的配套设备,要根据电泳仪性能和教学实验室承担的教学任务各选购10套以上。微波炉主要用来熔化琼脂糖制胶或培养基配制。脱色摇床和染胶盆是硝酸银染色过程中必备的。胶片观察灯箱有助于观察显色后的胶片以便能更清楚地记录带型,主要观察银染的聚丙烯酰胺胶。琼脂糖胶一般采用溴化乙锭染色,需通过紫外灯观察,所以需要一套凝胶成像系统。要进行Souhem杂交,还得配备杂交箱、恒温培养箱、恒温摇床、凝胶干燥仪等。为了避免同位素污染,应选用生物素标记检测系统、地高辛标记检测系统等。

3. 2.4凝胶成像及数据处理系统设备配置

这一系统主要包括凝胶成像系统(包括暗箱、紫外换灯箱、灯外灯、数码相机及配套的分析软件等)、扫描仪及各类生物应用软件。图像记录着实验的过程,这也是实验的证据,获得图像这项任务可由凝胶成像系统、扫描仪及配套的软件来完成。实验数据可直接从胶片上读取,也可从已扫描的图像上获得,然后保存在计算机内。常用的分析软件有凝胶成像系统的配套软件、生物统计软件、构建遗传图谱及QTL定位软件、引物设计软件等。生物统计软件目前国际上最为流行的是SAS遗传图谱的构建及QTL分析用得较多的是Mapmaker/Exp30和MapmakeriQTLU设计引物的软件主要有DNAmanOPS.Primer等。

3. 2.5其他的常规设备

大部分实验用水都要求是超纯水,所以需要一台高质量的纯水器。其次是无菌环境。离心管、Tip头、一些配溶液的器皿以及不少溶液都必需灭菌消毒,因而高压灭菌炉和烘干箱也是分子实验室必不可少的。再者,高精度的电子天平和pH计是配药时必备的仪器,而磁力加热搅拌器则是配药的一个好帮手。教学实验室应有以下几种取样范围的移液器:1000-5000^l100-100020-200Ml10-100Ml2-20Ml0.5-10Ml0.1-2.5M实验室的许多药品都需在低温下保存,需要有良好的冷藏系统,要配备4°C、-20°0的冰箱两台,最好能配有-80°0的超低温冰箱。要有足够的易耗品,如一次性手套,各种Tip头和Tip头盒,离心管及离心管架(这些离心管必须与实验室的离心机和PCR仪相匹配,离心管架要与离心管配套),玻璃板、梳子、胶条和夹子。

篇8

【关键词】 卵巢肿瘤;浆液性癌;腺癌;转移性腺癌

文章编号:1004-7484(2013)-02-0982-01

卵巢浆液性癌约占卵巢上皮性肿瘤的46%,现今多数学者依据其二元发病模式将其分为低级别浆液性癌和高级别浆液性癌[1]。本文收集46例,对其临床资料进行回顾性分析,探讨其病理诊断、鉴别诊断及预后。

1 资料和方法

选自本院1990——2012年卵巢转移性癌的病检46例。年龄28-66岁,平均47岁。全部标本经10%的甲醛固定,石蜡包埋切片,HE染色,免疫组织化学染色采用SP两步法,标记ER、PR、CA125、CK7、CK20、villin、GCDFP-15、ki-67、P53(试剂由福建迈新生物技术开发公司提供。

2 结果

根据细胞的异型性、核分裂、间质的浸润及免疫组化的表达,8例低级别浆液性癌,细胞轻-中度异型,核分裂数12/10HPFs,间质浸润不确定,坏死明显,过表达P53、ki-67,ER、PR、CA125阳性,其余均阴性;5例转移性腺癌,其中4例CK20、villin、P53、ki-67强表达,余阴性,提示消化道转移性腺癌,另1例CK7、GCDFP-15、P53、ki-67阳性,余阴性,提示乳腺转移性腺癌。

3 讨论

浆液性肿瘤是最常见的卵巢上皮性肿瘤,WHO2003将浆液性肿瘤分为良性、交界性、恶性肿瘤,近来多数学者依据发病机制、临床及病理学特征将卵巢癌分为高级别和低级别。

卵巢低级别浆液性癌约占浆液性肿瘤10%,多具有丰富微、细胞异型性较轻,核分裂少(

高级别浆液性癌约占卵巢浆液性腺癌的90%,肿瘤呈低分化,细胞异型性显著,核分裂数多(>12/10HPFs),间质浸润不明确,分子遗传学上多发生TP53的突变,过表达P53、Bcl-2、CD117、P16,病程进展迅速[2],预后差,对以铂类为主的化疗方案敏感,近来有学者提出其病变大多数源自输卵管伞断早期浆液性病变的扩散,并非卵巢组织自身的病变,但是其具体发病机制尚需进一步研究。

卵巢转移性肿瘤常伪装成卵巢原发性肿瘤,甚至为患者的初始症状,甚至病理医生也误诊为卵巢的原发肿瘤,其多数来自于结肠、胃、乳腺、子宫内膜、淋巴瘤和白血病。尤其是来自于结肠、胃、乳腺的卵巢转移性腺癌与卵巢原发的浆液性癌形态学难以区分,只有借助于免疫组织化学和分子病理学技术来明确,但近来有报道卵巢转移性腺癌的原发灶微小或未发现,也增加了临床病理诊断的难度。

因此卵巢浆液性癌在病理学形态、免疫表型、预后和化疗反应等方面存在的显著差异,有望用于指导筛查、评估预后与治疗。

参考文献

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关键词:分子生物学;教学改革;实验教改

中图分类号: G642.0 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-08-92-2

引言

分子生物学是在分子水平研究生命现象本质及其规律的一门新兴学科,它是研究核酸等生物大分子功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科,是人类从生物分子水平上真正揭开生物世界奥秘,由被动适应自然界转向主动地改造和重组自然界的学科[1]。近些年来分子生物学已日益渗透到生物学的各个领域之中,并产生了巨大的影响。而分子生物学实验技术也已成为生物学、医学、农学等学科站在新的高度和角度揭示生命奥秘的重要手段。分子生物学的理论掌握和实验操作是掌握分子生物学精髓的重要途径。因此,从培养学生能力出发科学地创建分子生物学理论和实验体系、选择适当的实验教学方法及客观地评定学生实验课成绩,会对分子生物学理论课理解和实验教学的效果产生重要的影响。高等学校传统的分子生物学实验教学[2]往往只是结合各自的实验室条件开展有局限的分子生物学实验教学,缺乏科学的实验体系,忽略合适实验方法的选择,缺少对实验教学效果全面、客观、系统的评估,这些都不利于学生学习兴趣和创新能力的培养。而高校是孕育和培养创新型人才的摇篮。实验教学作为高校教学体系的一个重要组成部分,是培养学生科学思维、创新意识的重要途径[3]。本文就分子生物学课程教学的改革阐述一些观点和体会,以期为提高分子生物学教学质量及培养创新型和素质型人才提供一定的参考。

1 分子生物学教学改革具体的措施

1.1 教学体系的优化

分子生物学是在生物化学和遗传学的基础上发展而来[4]。随着分子生物学研究的快速发展,分子生物学已经成为一门独立的学科。很多分子生物学教材的内容与生物化学、细胞生物学、分子遗传学、遗传学等课程重复较多,例如DNA 和染色体的结构,RNA转录和蛋白质翻译等课程内容在分子生物学、生物化学和分子遗传学方面都有一定篇幅的介绍,重复的课程内容占用了大量的教学课时。因此,为了避免课程教学的重复,通过与生物化学、遗传学,细胞生物学,分子遗传学等课程的教师交流与研讨,对相关课程内容进行了具体而系统的优化,明确课程之间的有机衔接,突出了分子生物学的教学重点。在“RNA转录和蛋白质翻译”这部分的教学内容中进行了相应的优化,生物化学注重讲述转录和翻译的基本过程、而分子生物学则注重介绍具体的分子机制,又如原核和真核转录起始复合物的形成过程及分子机制的教学内容生物化学和分子生物学也进行了相应的侧重。

1.2教材的优化选择

通过多年的教学实践过程,选取适合本科生学习的分子生物学教材,对于学生系统的掌握本课程的理论知识及最新研究动态至关重要。课程设置之初选取阎隆飞主编的《分子生物学》第二版,之后开始侧重理论课与实验课的有机结合,选用朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,它的知识体系较为完整,内容较前沿,尤其是第三版将分子生物学研究法分为了两章,分别讲述了DNA、RNA及蛋白质操作技术和基因功能研究技术,突出强调了分子生物学实验技术和原理,同时对基因组与比较基因组学也做了较大幅度的修改和充实[5]。这些内容均体现分子生物学的最新技术和研究成果,同时也满足学生了解分子生物学最新进展和考研的需要。为避免教材单一的局限性,还为学生推荐阎隆飞编著的《分子生物学》(第二版),LewinB主编的《Gene Ⅷ》,吴乃虎主编的《基因工程原理》(第二版)等书籍作为参考教材,并在教师的指导下有针对性地学习,这样不仅满足了大多数学生考研的需求,同时也加深了学生对分子生物学学习的兴趣及教学难点和重点的理解,取得了较好的教学效果。

1.3教学方法与教学手段的改善

在教学方法上,除了采用传统的教师讲授方法之外,为发挥学生作为教学主体的能动性,根据具体的教学内容安排启发式,讨论式等多种教学方法,让学生参与到教学过程中。如在讲授分子生物学研究法时,在班级内以各个学习小组为单位进行研究讨论会,以学生为主体讨论他们感兴趣的分子生物学实验技术,鼓励学生主动思考,自由发表他们的观点,通过讨论的方式测试相应的知识,以学生乐于接受的方式完成对知识的学习。本课程通过多种教学方法的有机结合,充分调动了学生的学习兴趣,分子生物学课程也因此受到学生的好评。近几年来学生考研选择生物化学及分子生物学作为专业课的人数日益增加并且考研专业课成绩逐年上升。

在教学手段上,采用传统教学与计算机辅助教学 CAI相结合的方法。计算机辅助教学 CAI 应用于高等学校教育已成为主流趋势,它的优势在于可以通过文本、图形、动画、音频、视频、仿真软件等多种媒体最大限度地整合教学资源,形象直观地进行教学内容的呈现[6],使学生通过多种展示方法理解并掌握课程的难点。如在“DNA高级结构” 这部分教学内容中,学生对DNA的分子结构感觉很抽象,在教学过程中通过图片和视频等手段使学生对此结构有了具体的感知。又如在“DNA复制,RNA转录,翻译和真核和原核生物的基因表达调控”的教学内容中,仅通过传统课堂讲解,学生无法理解,通过多媒体的方法,利用动画、视频和图片对其涉及的微观机制进行相应的演示,使学生理解其具体过程和分子机制,提高了学生学习的积极性。

2 分子生物学实验教学的改革措施

2.1加强实验教学条件建设,构建良好的实验教学平台

分子生物学是20世纪中期随着核酸的发现及结构和功能的研究发展起来的新兴学科,研究基础较为薄弱。我校前身是师范类院校,对物理、化学、数学、计算机等传统学科侧重较多。自2004年我校升级为本科院校,由师范类院校转变为综合类院校,学校增加了对各学科的实验教学投入。分子生物学实验室先后配备了Eppendorf PCR扩增仪、Eppendorf梯度PCR扩增仪、高效制冰机、UVP凝胶成像系统、Millipore超纯水系统、Eppendorf台式高速离心机、sigma大型高速冷冻离心机、日本三洋超低温冰箱、分子杂交仪等先进仪器,满足了分子生物学基础实验和综合性实验课程的开设要求,为学生的实验教学与科研构建了一个良好的平台,为我院分子生物学实验课教学改革提供了有力的支持。通过上述平台由我院学生参与的分子生物学方向科研实验在国家级挑战杯竞赛中取得了良好的成绩。

2.2 实验教学体系的优化

之前由于实验条件的限制,我院分子生物学实验教学主要以基础性和验证性实验为主。随着实验条件的改善,逐步在实验设计上加大综合性、设计性实验、所占的比例。实验内容的选取也根据生物科学、生物技术专业的不同专业特点设置相应的实验教学内容。根据生物科学师范类专业的特点,在注重分子生物学基础验证实验的同时开设与分子生物学快速发展相结合的综合性实验。在生物技术专业的实验教学上则注重选取以实践操作为主的操作性和设计性实验。

在实验教学体系的优化中应注意各个实验内容之间的衔接与关联[7]。实验教学内容中建立好各实验之间的衔接对学生系统思维的培养具有重要意义,有利于学生对所学实验操作内容的理解和熟练掌握以及实验技术逻辑体系的建立。我院在实验课内容开设的顺序为基因组DNA的提取,聚合酶链式反应获得目的片段,电泳检测,大肠杆菌活化、感受态细胞的制备,质粒 DNA 提取,DNA 片断酶切,目的片段与载体的连接,转化等,当学生预习实验时,会注意到各实验内容之间彼此承接与关联。前面实验效果的好坏直接影响到下一个实验的正常进行,以此来培养学生在分子生物学实验操作过程中的系统性与逻辑性。

2.3分子生物学实验教学方法的探索

合理的实验教学方法可以使实验内容取得预期的实验效果,在实验教学方法上注重深入浅出的阐述原理,重点在实验环节的解析。针对学生的兴趣特点在教学方法上做了以下几点改进。一、把学生分成多个实验小组,每组选出一人辅助实验教师完成实验的准备工作。在学生准备实验的过程中发现问题。二、发现问题后,在实验课讲授的过程中,教师对问题有针对的讲解与演示,强调标准的操作方法及实验中各环节的注意事项。并将实验过程做成电子课件指导学生正确操作。三、在实验过程中注意实验操作主体的差异性指导。教师在实验课讲授和演示结束后,注意观察学生的操作过程,针对学生存在的普遍问题,给予及时纠正和指导;对于少数同学存在的个别问题个别指导。这样既保证学生实验操作的准确性,又达到在有限的时间内完成实验教学任务的要求。

2.4分子生物学实验课成绩评定方式的改进

科学、有效评价学生实验理论及操作技能是提高实验教学质量强有力的措施[8]。在分子生物学实验成绩评定中采用多样化考核手段,主要从两个方面评定:一、实验理论的评定,主要通过实验报告考察学生对实验原理和步骤的掌握和理解。通过结果分析考查学生对整个实验的理解与掌握。二、实验操作技能的评定。在实验过程中,各实验小组不同学生实验态度以及对实验教学内容的理解思考差异很大。鼓励那些大胆对实验步骤提出疑问的同学,同时激励其他的同学,在成绩评定中不同学生的评定会有所区别。

3 结语

如何教好分子生物学课程,提高学生的学习兴趣,改变学生为了考试而学习的观念,提高教学效果,是摆在所有分子生物学理论及实验教学工作者面前的一个共同问题[9-10]。通过以上的改革和探索。无论及教学,考研,科研还是就业都取得了一定的成效。为了更好地提高分子生物学的教学效果,希望能够与各高校的分子生物教师进行交流和合作,进一步优化分子生物学理论和实验教学的课程体系及教学方法和手段。从学生作为教学主体出发,发挥学生的主动性和能动性,以期培养出更高质量的高校毕业生。

参考文献

[1] 朱玉贤, 李毅. 现代分子生物学[M]. 第2 版. 北京: 高等教育出版社,2002:1-3.

[2] 高利臣, 肖璐, 冯涛. 分子生物学实验教学改革的几点思考 [J]. 实验室研究与探索,2010, 29(4):99-102.

[3] 毛范海, 朱林剑, 孙守林等. 改革实验教学内容和教学方式培养学生创新能力[J]. 实验技术与管理,2005,24(4):88-90.

[4] 王荣, 刘勇, 姜双林. 高等师范院校分子生物学课程教学改革与实践[J]. 生物学杂志. 2012, 29(1):100-102.

[5] 朱玉贤, 李毅, 郑晓峰. 现代分子生物学[M]. 第3版. 北京: 高等教育出版社, 2007:1-3.

[6] 吴元锋, 刘士旺, 毛建卫. 分子生物学教学的探索与实践[J]. 浙江科技学院学报, 2007, 19(4) : 326-328.

[7] 张宝珠, 陈德福. 培养学生实验能力“分子生物学实验”课程体系的建立[J]. 高等理科教育, 2005, 4(62):90-92.

[8] 杨晓杰, 刘质纯. 利用多媒体技术促进生物学教学改革[J]. 黑龙江高教研究, 2001, 103(5) : 112-113.

[9] 张宝珠, 陈德福. 培养学生实验能力“分子生物学实验”课程体系的建立[J]. 高等理科教育, 2005, 4(62):90-92.

篇10

University of Agriculture in Faisalabad,

Pakistan.

P.J.C Harris, School of Science and

the Environment, Coventry University,

UK(Eds.)

Abiotic Stresses

Plant Resistance Through Breeding

and Molecular Approaches

2005, 725pp.

Softcover $ 89.95

ISBN 1-56022-965-9

Food Products Press

M. 艾什勒弗,P.J.C哈里斯编

预测到2020年,全球人口将超过80亿。随之产生的食物匮乏将更加严重,尤其在发展中国家,需要增加的粮食2/3将来自于提高粮食产量;其他将通过扩大可耕种面积或通过增加作物的密度来获得。

目前,一些基于土壤的非生物胁迫的问题(如:干旱、洪涝、盐碱、矿物质缺乏以及不利的Ph等)可以通过灌溉、排水等物理、化学方法得到改善。然而,物理的方法非常昂贵,且无法持久。有些胁迫(特别是过高或过低的温度)物理方法更难解决。与物理和化学方法不同,通过植物育种可以改变作物的特性,能够解决非生物胁迫问题,这是一种经济有效的增加农作物产量的好方法。这种方法既可以通过延长作物的生长季节,使作物能够在贫瘠土地上耕种,又可以使更多高产的作物能够适应艰苦的环境等方式来提高作物的总产量。

本书探讨了培育抗非生物胁迫的作物新品种的基本原理和技术,介绍了现代农业生物技术应用于非生物抗性育种中的创新方法,同时也阐述了非生物胁迫下的作物的植物生理学、生物化学和分子生物学特性。

全书分两部分。第一部分概述了培育抗胁迫作物的基本原则,着重介绍了遗传工程和分子生物学方法在抗性育种中的应用,并且对抗盐、抗旱、抗涝、抗金属以及抗低营养、抗高温、抗低温等抗各种非生物胁迫的育种方法进行了分述(含第1~11章):第1章环境胁迫和对作物产量的影响;第2章作物抗胁迫育种的一半原则;第3章用遗传工程和分子生物学方法提高作物对环境胁迫的抗性;第4章遗传图谱及其在植物抗胁迫上的应用;第5章抗盐性育种;第6章抗旱性育种;第7章分子遗传学和抗涝性育种;第8章抗金属性育种;第9章培育作物适应低营养环境;第10章抗热性遗传育种;第11章抗冷性育种。第二部分介绍了一些世界公认的专家在小麦、大麦、水稻、玉米、油菜、棉花和番茄等作物的非生物胁迫育种中的研究成果。书中在每一章的结尾都有详细的参考书目、图表、数据等。

本书可供从事植物学、农学、园艺学、植物育种学和植物的环境胁迫研究的科学家阅读参考。

周秋菊,馆员

(中国科学院国家科学图书馆)