分子生物学作用范文

导语：如何才能写好一篇分子生物学作用，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。

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黄芪首载于《神农本草经》，味甘，性微温，归脾肺经，具有健脾补中、升阳举陷、益卫固表、利尿、托毒生肌之效。现代研究表明黄芪含有多种苷类、多糖、黄酮、叶酸及多种微量元素等物质，具有抗肿瘤、调节免疫、抗病毒、抗衰老、抗氧化、抗辐射和抗应激等药理作用，目前它已广泛用于抗肿瘤的实验研究及临床研究中。现就在抗肿瘤方面的作用研究及作用的分子生物学机制总结如下。

1 黄芪的抗肿瘤作用

1.1 提高机体免疫功能 石任冰等［1］在黄芪S4对化疗荷瘤小鼠细胞免疫功能的影响及抑瘤作用研究中发现，单用黄芪组及黄芪加环磷酰胺组荷瘤小鼠的胸腺指数、脾脏指数均高于单用环磷酰胺组及阴性对照组，差别有统计学意义；证明黄芪对免疫器官有保护作用，而且对化疗损伤免疫功能有较好的保护和促进恢复作用。应自忠等［2］应用黄芪治疗免疫低下的环磷酰胺化疗后荷瘤小鼠，发现荷瘤小鼠体内IgM、IgG显著增高，说明黄芪在抗肿瘤免疫治疗中可显著促进胸腺体液反应，通过刺激单核巨噬系统提高宿主对癌细胞的特异性免疫反应。李佩文等［3］也发现黄芪注射液可提高肿瘤患者免疫功能，增强其体液免疫和细胞免疫功能。

1.2 抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞凋亡 赵莲华等［4］研究黄芪成分F3新制剂对人CCL229、K562癌细胞的抑制作用中，发现黄芪成分F3新制剂对2种癌细胞有明显的抑制作用，且呈浓度依赖关系，与顺铂联合用药效果更加显著；透射电镜观察可见黄芪作用后的癌细胞包膜皱缩、胞质聚集、染色质浓缩，可见核碎裂和凋亡小体形成。刘辉等［5］研究发现，黄芪作用于荷人鳞癌细胞株GNM荷瘤裸鼠的移植瘤后，镜下观察见癌细胞形态不规则，胞浆内有空泡，部分细胞有核碎裂现象，并见液化坏死区，说明黄芪有抑制癌细胞增殖，促进其凋亡的作用。

1.3 抑制肿瘤血管生成 肿瘤的生长和转移与肿瘤区域的血管密切相关，癌肿区域的新生毛细血管是肿瘤赖以生长和生存的物质基础。早在20世纪70年代就有人提出把抑制肿瘤血管形成作为肿瘤治疗的一种途径。目前这种以肿瘤血管为靶标的治疗策略——肿瘤血管靶向治疗(tumor vascular targeting therapy)，已经成为癌症治疗的重要策略，在肺癌等肿瘤的治疗中显示了良好的前景［6］。柏长青等［7］研究发现，与单独使用紫杉醇治疗相比，紫杉醇联合参芪可以明显减少移植瘤内的微血管密度［(10.1±4.4）vs（16.8±7.3），P＜0.05］和肺脏转移瘤个数，说明黄芪对紫杉醇抑制肿瘤血管生成和移植肿瘤转移有一定的增强作用。沈洪等［8］研究发现高浓度黄芪对胃癌细胞肿瘤血管内皮细胞的生成有抑制作用，而低剂量黄芪则促进肿瘤血管的生长。杨博华等［9］在研究黄芪、三七促进骨髓干细胞体外转化并扩增血管内皮前体细胞（EPC）作用的研究中发现低、中剂量黄芪可促进EPC的生成，而EPC可进一步分化为血管内皮细胞，从而生成大量新生血管，建立侧支循环。这说明黄芪在促进或抑制肿瘤血管生成上存在剂量依赖关系，低剂量可以促进血管生成，而高剂量会抑制血管生成，但这种剂量依赖的具体机制尚待进一步研究。

1.4 逆转化疗耐药性，增加化疗效果 肿瘤多药耐药性（multidrug resistance，MDR）是指肿瘤细胞对一种抗癌药物产生抗药性的同时，对结构和机制不同的抗肿瘤药物产生的交叉耐药性。MDR是化疗失败的主要原因。张隽开等［10］在研究黄芪对肝癌耐药细胞株Bel/Fu化疗敏感性的影响中发现，黄芪成分黄酮可逆转MDR，增加癌细胞的化疗敏感性，增强化疗药物的疗效。刘桂莲等［11］在黄芪多糖对人胃癌SGC7901细胞增殖抑制作用的体外研究中发现，黄芪多糖和顺铂联合应用对胃癌细胞的抑制作用显著高于单用顺铂组；而赵莲华等［12］在研究黄芪协同顺铂对BEL27404 人肝癌细胞的杀伤作用时也发现黄芪可以增强顺铂的细胞毒性。

1.5 减轻化疗毒副反应，提高机体生存质量 近年来国内外学者提出生物反应调节剂(biological response modifier，BRM)概念，强调在肿瘤放化疗及手术治疗的同时并用BRM，可提高患者的免疫功能，减轻化疗对免疫系统及造血系统的损害，从而提高对肿瘤的治疗效果。黄芪具有扶正固本、补中益气等药理作用，有降低化疗药物不良反应，提高机体免疫功能和改善患者生存质量等作用［13］。韩子敏等［14］研究发现，黄芪对肿瘤患者有免疫功能保护作用，减轻化疗引起的骨髓抑制，增强化疗耐受性。刘兴国等［15］在化疗配合黄芪对口腔癌的肿瘤标志物的影响中研究发现，化疗配合黄芪组患者与单纯化疗组相比，患者进食情况改善，生活质量提高，化疗有效率增加。柏长青等［16］研究发现，对肿瘤化疗患者加用参芪扶正注射液后，患者的白细胞、血小板减少现象和恶心、呕吐反应与单纯化疗组相比有明显改善，表明黄芪有减轻化疗毒副反应的临床疗效。

2 黄芪抗肿瘤的分子生物学机制

2.1 免疫增强机制 一般认为肿瘤免疫反应以细胞免疫为主，参加免疫的效应细胞主要为Th1细胞，如细胞毒性T细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等，胸腺与脾脏为主要的免疫器官。而Th2型细胞主要介导体液免疫。Yamamura等［17］研究就发现在基底细胞癌变部位存在Th2型反应增强，Th1反应受抑制的现象。郑春燕等［18］用实验方法观察黄芪对肺癌患者体内Th1/Th2反应状态的影响时发现，黄芪处理肺癌患者外周血淋巴细胞后，Th2型细胞因子IL4、IL6、IL10的表达明显抑制，而Th1型因子IL2的表达明显上扬，说明黄芪能在某个环节阻断Th2细胞活化，使Th细胞分化向Th1方向逆转，增强机体细胞免疫及抗肿瘤能力。研究发现TNF2α是巨噬细胞分泌的一种多肽，具有较强的免疫活性，可通过与肿瘤细胞膜上特异性受体结合而诱导细胞凋亡，以达到抗肿瘤作用。INF2γ是作用十分广泛的免疫物质，具有抗肿瘤细胞增殖的作用。许杜娟等［19］在研究黄芪多糖的抑瘤作用及机制时发现，黄芪作用于荷Bel7404癌细胞小鼠后，检测到TNF2α及INF2γ含量增高，说明黄芪有诱导巨噬细胞产生TNF2α及INF2γ的作用。

2.2 抑制肿瘤血管生成机制 谷俊朝等［20］研究发现，黄芪多糖可以降低HSP70、VEGF、Bcl2等与肿瘤血管生成存在密切关系的细胞因子的表达。有研究报道COX2超表达在胃癌形成中起重要作用［21］，且COX2可诱导血管内皮生长因子如VEGF等的表达，促进肿瘤血管生成。沈洪［8］等研究黄芪对SGC7901胃癌细胞COX1、COX2、VEGF和PGE2表达的影响时发现，黄芪对COX1蛋白和COX2蛋白均有抑制作用，但是对COX2蛋白抑制作用较强。同时黄芪还显著抑制人胃癌细胞中VEGF和PGE2的表达，从而达到抑制肿瘤血管生成、提高机体免疫功能的抗肿瘤作用。

2.3 逆转化疗耐药性机制 研究发现P糖蛋白过度表达是产生肿瘤多药耐药性的主要机制，这种跨膜转运蛋白可将化疗药物泵出细胞外而减轻药物的毒性作用［22，23］。张隽开等［10］研究发现，黄芪注射液作用于肝癌细胞后P糖蛋白表达明显减少，且P糖蛋白外排功能明显减弱。同时在建立耐药细胞株过程中发现细胞内血红素加氧酶（HO1）表达增加，这可能是肿瘤细胞耐受乏氧的表现。而黄芪作用于耐药细胞株后，HO1 mRNA表达显著下降，HO1含量降低，而肿瘤细胞对化疗的敏感性增强。说明黄芪也可能是通过改善肿瘤乏氧状态而逆转肿瘤的耐药性的。

2.4 保护骨髓及其造血功能机制 赵美蓉等［24］在研究黄芪多糖对恶性肿瘤化疗后骨髓抑制的影响中发现，黄芪多糖具有对抗氧自由基的作用，对抗氧自由基对白细胞的破坏，促进荷瘤小鼠巨核祖细胞生成，促进骨髓造血干细胞的增殖和自我更新。肖月升等［25］在研究中也发现黄芪能在短期内促进粒细胞再生，保护骨髓，减少细胞毒性药物的损伤。但具体的分子生物学机制尚不清楚。

2.5 其他作用机制 柏长青等［16］研究发现，黄芪能够改善化疗后肿瘤患者ALT/AST异常，促进肝脏合成白蛋白，保护肝脏功能。李成云［26］在黄芪注射液预防大剂量顺铂对肾功能损害的效果观察中发现，黄芪注射液能够减轻化疗氧化损伤导致的肾小管细胞空泡化和透明管型，降低血中尿素氮及肌酐浓度。还有专家研究发现黄芪作用于肿瘤后能激活抗氧化解毒酶SOD［27，28］，消除超氧离子，保护正常组织细胞。张志翔等［29］发现黄芪与化疗药物氟尿嘧啶联合应用作用于胃癌组织，可使胃癌组织中谷氨酸含量降低，脯氨酸含量升高，但具体作用机制尚不清楚。

3 结论

大量的实验研究及临床研究都证实黄芪单独应用具有一定的抑制肿瘤作用，与化疗药物联合应用时能够增强化疗药物的作用效果，减轻化疗药物引起的毒副反应，提高患者的化疗耐受性及生存质量，是理想的化疗增效减毒剂。黄芪的抗肿瘤作用机制比较复杂，可能包括增强机体免疫功能（细胞免疫和体液免疫）、促进骨髓造血、保护肾脏及肝脏功能、抑制肿瘤血管生成等。但是尚有个别报道黄芪在低浓度下有促进肿瘤血管生成的作用。因此在黄芪抗肿瘤的临床应用中应谨慎，严格掌握剂量特征。黄芪抗肿瘤的具体作用机制将得到更深入的研究和探讨，黄芪在抗肿瘤方面的临床应用也将得到更充实的依据及拓展。

参考文献

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关键词：分子生物学；实验内容；教学方法；成绩评估；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0245-02

核酸为生命的最基本物质之一。核酸根据化学组成不同，核酸分为脱氧核糖核酸（简称DNA）和核糖核酸（简称RNA）。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础；RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占有重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。因此它在生物学、医学、药学、农学等研究中的地位十分重要。

分子生物学实验是一门主要以核酸为研究对象的实验性课程。它是分子生物学理论的实践环节，也是培养创新型人才的重要途径。但是目前传统分子生物学实验的内容缺乏系统性、完整性和综合性，验证性实验居多，存在理论课与实验课脱节等现状。本文结合我们多年来的教学体会和做法，从实验教学内容的优化、实验教学方法的改进、实验成绩的科学评定等方面谈一些体会，以取得更好的实验教学效果，提高学生的实验技能和培养学生的创新思维。

一、实验内容的优化

目前，传统的分子生物学实验一般是几个基本的操作技术：感受态细胞的制备及转化；质粒DNA的提取；质粒DNA的酶切及电泳检测；目的DN段的回收及鉴定；DNA连接反应；重组克隆子的鉴定；PCR基因扩增；外源基因在大肠杆菌中的诱导表达；SDS-PAGE；等等。独立的各个实验忽视了不同实验之间的关联性、连贯性和整体性，更缺少将分子生物学实验技术与其他学科的融会贯通，无法使学生形成完整的科研思路，限制了学生创新能力的培养。我们将分子生物学实验内容进行了改革，实验内容调整为：DH5α感受态细胞制备；质粒pEGFP-N3和pET28-a（+）转化；质粒pEGFP-N3和pET28-a（+）小量提取与电泳检测；质粒pEGFP-N3和pET28-a（+）的限制性酶切分析；GFP（BamHI-NotI-cut）和pET28-a（+）（BamHI-NotI-cut）片段的琼脂糖胶回收；pET28-GFP连接产物转化感受态细胞DH5α；重组克隆子DH5a/pET28-GFP的菌落PCR检测；重组质粒pET28-GFP提取与限制性酶切分析（BamHI-NotI）；重组质粒pET28-GFP转化BL21感受态细胞；重组绿色荧光蛋白GFP的诱导表达；重组绿色荧光蛋白GFP的纯化；重组绿色荧光蛋白GFP的SDS-PAGE电泳检测。整个课程以绿色荧光基因及其蛋白为对象，将所有的各个基本的分子生物学实验串起来，通过两年的实践，学生参与实验的积极性和趣味性大大提高，培养了学生的科学思维，课堂也收到了良好的实验效果。

二、教学方法的改进

目前，国内部分条件较好的高校及综合性大学的生物学、药学和医学等专业都开设了内容不同的分子生物学实验课程。但总体模式都是以教师按照实验名称、实验目的、实验原理、实验操作、实验结果与讨论的程序讲授各个不同的基本分子生物学实验，然后学生被动地完成这些基础的试验操作。这种教学方式主要是教师主导、学生参与的一种被动式知识灌输，不利用创新思维和人才的培养。学生的主观能动性得不到大的提高。在分子生物学实验教学方法方面，我们进行了一些改革尝试。在学期中间，我们给学生提出在完成了基本分子生物学的各个实验后，学生查阅文献，介绍一个“分子生物学新技术”。要求：每2人一组介绍1个分子生物学新技术的原理、步骤与用途；以PPT形式报告；一位学生报告PPT内容，另一位学生接受全班学生和老师的提问。整个课程通过两年的实践，学生参与实验的积极性增强了，学生的科学思维与表达能力得到了提高，同时培养了学生查阅文献的能力，课堂也收到了良好的实验效果。

另外，在每一个分子生物学实验课程完成的学期末，我们要求每一位学生给分子生物学实验课程做一个全面的评价，包括授课的质量、主讲老师和实验老师的工作态度、实验内容的安排、教学的效果、课程的体会以及课程的建议。每一届学生都给分子生物学实验课程提出了许多非常中肯的建议和希望。如加强实验课内容的整体性设计；扩大学生自主实验内容和增加开放性试验内容；增设每一次分子生物学试验结果的点评；了解每一次实验报告的评价；加强最新分子生物学实验的最新技术进展的介绍等。又如建议将目的基因改成学生自己感兴趣的基因，老师可以提供几种选择，这样最后鉴定检测的时候也可以让学生自己设计实验方案，使实验更具有自主性与创新性。还如授课的时候多介绍一些实验设计方面的知识以及实验中重要试剂的作用原理以及有哪些替代物，等等。经过这几年的教学实践，我们的这些做法，大大改进和完善了分子生物学实验课程的授课体系，改善和提高了分子生物学实验课程的授课质量。

三、实验成绩的科学评定

分子生物学实验课程的主旨就是要提高生物学相关专业学生的动手能力、思考能力以及科研工作能力。考核实验成绩是对学生所掌握的与实验有关的理论知识、实验技能和综合应用能力的评定，通过考核能够促进学生重视实验、认真操作实验，从而提高学生的综合素质。传统的分子生物学实验考核主要以实验结果和撰写的实验报告为主。分子生物学实验应注重全面考查学生的素质，不仅要考查学生所掌握的基本知识和技能，还要考查学生独立思考和综合运用的能力，以及在实验操作中表现出来的认真的态度、实事求是的科学作风和团队合作精神等。

我们在分子生物学实验教学中，增加了一次理论考试，设置了一个500道题的分子生物学实验题库，这些题目主要是基础实验的原理、操作、实验过程出现的问题分析等。每一位学生随机抽签，口试回答题目。经过两年的教学实践，这对巩固学生的分子生物学理论、加强分子生物学理论与实验的联系，起到了很大的帮助，进一步优化了分子生物学实验的考核体系。

总之，分子生物学实验作为一门基础和基本的生物学实验，我们教师应该与时俱进，优化分子生物学实验的教学内容，丰富教学方法，提高教学水平，改进考核方式等，为将来学生从事科学研究及其他相关工作打下坚实的基础。

参考文献：

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篇3

[关键词]虚拟现实技术；分子；生物学；实验教学

虚拟现实技术的产生为生活带来了无数便捷，在虚拟现实技术中是以人为主体，人类从中获得从未有过的体验。该研究所说的虚拟的分子生物学实验是通过计算机软件开发以及网络的技术相结合形成的系统软件。它应用了Flash编写课件，汇集了图片、视频、音频、动画，创造了一个虚拟中的实验室。通过操作计算机就能够进行生物实验。具有多重特点。虚拟现实技术这种新型的仿真技术与分子生物学的教学实验相互结合，完善了老师教授实验教学模式，弥补了生物教学实验中产生的不足之处，把虚拟现实技术的特点发挥出最好的效果。为学生教学提供了更多的途径。目前，虚拟现实技术已应用在分子生物实验教学之中，提高了学生的学习兴趣，增强了学生独立思考的能力以及创造力，取得了不错的成果。针对这一技术，该研究作出了深刻具体的分析，现报道如下。

1虚拟现实技术

1.1虚拟现实技术的含义

所谓虚拟现实技术，是指人类利用计算机根据真实的环境设计并构造的模拟世界的一项技术。它是一种多种信息组合交集成为三维立体视图以及有真实能动性的仿真系统。它几乎和真实世界一模一样，人们仿佛置身其中。虚拟现实技术（VR）[1]是开启这一类技术大门的钥匙，是仿真技术的指路标，是多种多媒体技术以及网络技术的组合。虚拟现实技术走在多种网络技术的最前端，是值得更多的网络人深入研究的课题。虚拟现实技术包含有：模拟环境、行为能力、感觉、感应设备。所谓模拟环境，它是电脑设计出来的具有3D真实效果的场景。行为能力是说场景中的人物有自己的行为能力，和现实中的人物是一样的，身体的各部位都可以活动，电脑进行操控他们的行为能力。当电脑发出某个指令时，他们会根据指令做出相应的反应，我们就可以看到他们的动作。感觉，众所周知，是场景中的人物拥有五官的感受，比如，嗅觉、味觉、听觉等等。感应设备是指使三维立体视图交汇在一起的设备。

1.2虚拟现实技术的特点

作为新发展起来的仿真技术，虚拟现实技术有很多特点，如下所示。①与现实交集。虚拟现实技术可以说是一个仿真世界，它拥有着真实世界所拥有的一些事物，包括人类在内。仿真世界里的人物和我们一样有着感官以及能动性，唯一不同的是，它们需要我们用计算机来操作它们的行为[2]。②很安全。安全是说可以利用虚拟现实技术进行场景模拟演练，比如，演练各种火灾场景、各种地震场景等等。这样有助于在现实生活中遇到这些情况时能够冷静处理，及时躲避，能够自救以及救助别人，确保我们人类的人身安全。③感觉置身其中。当我们操作电脑时，就会觉得仿真世界里面的人物就是自己，仿佛置身其中，体验不同的世界。仿真世界的真实程度会让你觉得和现实没有任何区别。④拥有感知能力。虚拟现实技术其中包含有感觉，这是说里面人物的感觉，他们有听觉，味觉，嗅觉，以及它们还有运动能力。⑤有针对的处理问题。在虚拟演练中，我们可以根据自身的弱点进行有针对性的练习，比如，当自己无法处理火灾事故时，我们可以利用虚拟现实技术进行演练，提高自己的应对能力。

2分子生物学

2.1分子生物学概念

分子生物学是指以分子为单位来探究生命活动规律的一门科学。分子生物学主要是研究蛋白质、蛋白质-核酸这一类分子的构造以及合成[3]。探究其生命活动主要包括了人类的癌症的病变，植物的光合作用生命活动中神经的原理等等。分子生物学是需要通过不断试验，不断用实践证明理论的学科。它也是一门开放性学科，要求学生通过动手设计实验、进行实验、分析探究实验，最后得出结论。所以又说分子生物学的实践性很强。

2.2研究分子生物学的意义

所有生命现象的活动都是有规律的。就像生物都是由蛋白质还有核酸组成的。分子生物学的研究为人类带来了了解生命活动规律的机会，人们可以进一步改变生物构造作进一步的研究，为人类造福。

2.3相关应用

①克隆技术。分子生物学作为一门新兴边缘的学科，它的研究成果能够为人类造福。虽然目前我们仍处在克隆技术的最初级阶段，随着科学家不断探究以及实验，未来定会看到克隆技术所带给我们的福音。②DNA鉴定。随着分子生物技术的不断深入探索，科学家对基因的研究也有了很大的成果。DNA鉴定也为侦破案件提供了重要的证据。同时亲子鉴定也可以通过DNA检测获得帮助。③转基因。转基因（GMF）[4]是通过转换物种之间的基因而得到的另一个物种。转基因食品拥有了其它食品所没有的能力，例如，转基因食品防虫蛀，延长了保质期，而且是大批量生产，使生产成本减到最低，转基因食品不分季节，可以随时供应，满足人类的需要。但由于转基因食品的好坏尚不明确，还有待进一步研究实验。

3虚拟现实技术在实验教学中的特点

虚拟实验是虚拟现实技术与生物教学实验相结合的产物，是利用操作计算机让学生体验模拟的生物实验，实质上他就是计算机利用Flash技术开发的软件系统，为学生提供环境、设备，就像在真实的实验室一样。正是如此，虚拟实验有着真实实验室不可比拟的特点：①共同的系统。众所周知，计算机系统中的资源都是可以通过网络共享的。也就是说，人人都可以看到、用到。而虚拟实验证正是有这一特点，它可以通过计算机目录检索，学生所需要的相关数据、文件、电子图书，甚至是以前操作的实验都能找到。学生通过共享资源，节省了时间，提高了学习效率。②交流信息。资源可以在计算机上共享，同样的，在虚拟的实验环境中，学生可以尽情的交流，交换意见。③学生自由操作。虚拟实验是由计算机操作完成，学生通过操作计算机完成实验成果。所以学生拥有操作的权利，可以对虚拟仪器的使用进行操作。还可以随时上传相关数据，保存数据等等。④软件升级。随着社会发展迅速，信息步伐加快。虚拟实验也需要更新换代，软件需要升级。各种环境都需要被改变。我们也要跟上时代的脚步，随时准备虚拟实验进行扩充。⑤设备先进。虚拟现实技术是新兴的一种技术，所以在设备上都是采用最先进的。当然，虚拟实验的仪器也是最好的。

4虚拟现实技术在分子生物学实验教学中存在的问题

经过多次总结，虚拟现实技术在分子生物学实验教学中有以下几个问题。

4.1两者发展不健全

在分子生物学的实验教学中，分子生物学实验教学内容一直都很盲目注重实验的结果，对于实验的设计方面设想的偏少。教学中更注重实验，而忽略了学生的综合能力的培养。学生没有设计过程，就不会了解整个实验的设计思路，及时得到了实验结论，也只是匆匆记住结果而已。老师的这种教学模式，严重阻碍了学生的能力发展。学生并没有从教学中学到任何技能。学生应该全面掌握实验教学过程，从设计实验、进行实验、分析探究实验，最后得出结论。这样才能与现代信息技术进行衔接。而虚拟现实技术也是目前新兴的仿真技术，还需要不断的完善。对于生物实验教学这一模块没有进行标准化，使用起来会很困难。在使用计算机操作虚拟现实技术上，老师和学生应提高使用计算机的能力。

4.2虚拟现实技术在分子生物学实验教学软件设计和上机操作问题

在设计软件时，设计者要和相关实验人员进行沟通，使设计出来的软件能够方便使用。让老师能够教会学生应用软件，同时能够让学生操作实验并得出相应的实验结论。老师与学生共同学习，不仅有生物实验，还有计算机软件操作的问题。

4.3现实与虚拟的空间问题

使用了虚拟现实技术，学生就进入到了另一个世界，在其中体验生物实验教学。两者的感受是截然不同的，学生不能沉浸在虚拟的世界中而忘记了教学的重点[5]。

5虚拟现实技术在分子生物学实验教学中应用的对策

5.1加强对计算机软件的学习

首先，学生要进行计算机培训，以保证学生都能够达到操作计算机的能力。其次，统一由软件人员进行虚拟现实技术开发的生物实验的软件的培训课程。教会学生操作软件，并能灵活掌握。以便学生能顺利操作实验，并得出正确结论。

5.2完善分子生物教学实验的教学

进行生物实验教学是学生教育中必行之路，而且教学目标中明确提出要求学生自主完成实验的设计与操作。有助于培养学生的综合能力，提高学生的专业知识水平。

5.3加强两者合作交流

软件设计者与生物实验人员要多沟通，使两者的结合得到更好地发展。同时也促进虚拟现实技术的应用在教育中有更好的发展前景。

5.4课前对学生进行教学指导

要让学生充分了解软件操作的目的是为了更好地、更加逼真地进行实验操作，分清现实与虚拟。学生在软件操作中学习知识，理解知识，充分了解实验的设计过程与操作过程及最后得出的结论。提高了分子生物学实验教学质量。

6结语

虚拟现实技术作为一种新兴的仿真技术，它为人类的生活带来了便捷，解决了人类对危险环境的及时应对问题。虚拟现实技术已经深入教学作为一种模式值得被重视。它解决了学校教育中教学过程的不完善，硬件设施的缺乏，教学环境等问题。从更开阔的视野以及多重的角度参透教育的特点，并对其开展一系列问题的分析研究。学生可以在过程当中进行深入探索和自主学习，为学生学习知识增加了乐趣，提高了学习的积极性。同时对计算机的操作，也提高了学生的综合能力，独立思考能力以及主观能动性。使学生更加积极向上，提高教学的质量和效果。不过，虚拟现实技术的发展尚处于起步阶段，还存在很多问题没有得到解决，还需要进一步研究[6]。

[参考文献]

[1]RuweiYun.VRforexplainingtheconcept“relativemotioninphysics”Eurographics/ACMSIGGRAPHWorkshoponCom-pute[J].GraphicsEducation，2014（6）.

[2]徐辉，马秀峰.虚拟现实教育应用探析[J].山西师范大学学报:自然科学版,2013,24(6):95-97.

[3]张璇.虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨[J].邢台职业技术学院学报,2014,26(3):6-8.

[4]BrentGWilson.MetaphorsforInstruction:WhyWeTalkAboutLearningEnvironmentsEducationalTechnology[J].2013.

[5]陈晓欢，王颖颖，左云飞．虚拟实验室在分子诊断学中的应用[J]．实验室建设与管理，2015，14（1）：126－128.

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关键词：生物科学专业；分子生物学实验；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）11-0038-02

21世纪是生命科学的世纪，作为生命科学的重点学科，分子生物学有着举足轻重的作用，而实验教学作为理论教学的重要补充和发展，是培养学生理论与实践相结合、掌握基本技术、提高科学思维能力和独立操作能力的有效方法。高等教育实施素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点，培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息、获取新知识、分析和解决问题的能力。本文旨在结合当前高等教育改革形势，以及现代生物科学理论与技术的迅速发展，对所开设的分子生物学实验在技术方法水平、培养学生综合素质及创新思维能力、实验考核体系等方面进行改革，使我校生物科学专业分子生物学实验教学更上一个台阶。

一、针对生物科学专业特点完善实验教材

生物科学专业人才培养是发展国家生物高新技术产业的关键，同时与农业、林业、畜牧业、渔业、轻工业和医药卫生的发展密切相关，因此，生物科学专业人才培养质量的好坏，与国家的经济建设密切相关。长期以来，各重点综合性大学对生物科学专业人才的培养，根据培养目标与培养规格，进行了有益探讨，形成了相对合理的人才培养方案。而目前国内出版的分子生物学实验指导教材多侧重于基因重组与蛋白表达方向的实验项目，没有专门针对生物科学专业方向的学生编写的实验教材，不适合在生物科学专业本科生教学中应用。我们通过多年的实践教学并结合生物科学专业特点，结合生物科学专业教学大纲和生物科学技术发展状况，使教材更加符合生物科学专业方向学生的认识和发展规律，又具有新颖性、趣味性和一定的综合难度；同时我们改变传统教材的编写模式，增加新的编写思路，将经典的验证性实验，与代表学科前沿或从生产实际中转化而来的综合性、设计性实验内容结合，从单纯的验证理论转移到加强学生的实践训练上来。使实验背景资料、实验原理、基础技能、实验目标、材料准备等内容更加描述详尽并通俗易懂，更加适合学生阅读并实践。

二、加强分子生物学基本实验技能培训

分子生物学实验是实践性非常强的一门课程，加强分子生物学“基本知识、基本理论、基本技能”方面的能力训练是提高生物科学专业学生综合素质的前提和必要条件。基本实验技能主要是培养学生正确规范扎实的实验技能、严谨科学的实验态度和良好的实验习惯。因此我们针对生物科学专业的学生开设了分子生物学基础实验技能实验，将微量可调移液枪的使用，PCR仪的使用，电泳槽的使用，高速离心机的使用，LB基础培养基的配制、植物基因组DNA的提取、PCR反应程序的设置及PCR反应的运行、琼脂糖凝胶的制备、加样、电泳以及凝胶成像、结果观察等基础技能编写到学生实验课教材中，图文并茂地详细阐述操作方法、操作步骤、技能要点、仪器设备等，此外组织录制实验操作演示录像，制作多媒体实验课件等作为教材的辅助材料。专门设置基础技能开放训练室，配制必要的实验仪器和药品，全天开放，学生可以利用业余时间练习，并且安排专门时间对学生进行基础实验技能考核。结合分子生物学课程体系的总体规划和目标，创建了一个以科研探索为主体的开放性实验教学平台。以学生实验小组的形式开展灵活多样的业余科研活动。首先制定切实可行开放性实验计划，由学生以小组的形式在老师指导下查阅资料、设计实验方案。在此基础上，进行实验项目的汇总，然后准备开放内容及相关实验项目，择优进行多层次的学生研究性和探索性实验。优化整合分子生物学基本实验技术，要求学生完成药品准备、培养基制备等过程，让学生理解和明白实验的原理和完成实验的关键点，做到充分让学生自己动手、自己观察、自己讨论、自己总结，加强学生“三基”培养。这样一个全过程综合了微量可调取液器、旋涡振荡器、高压灭菌锅、PCR仪、台式高速离心机及微量离心机的使用、微波炉、电泳槽和电泳仪、凝胶成像仪等仪器设备的操作和溶液制备。通过综合性、设计性实验不仅调动起学生学习的主动性和积极性，而且可以培养学生的科学创新精神和实际动手能力，有利于学生个性的发展和素质的提高。此外，指导老师课前认真备课，做好预备实验，明确每个实验的重点和难点，对实验的基本技术、操作要领和注意事项要重点讲解，对关键技术环节和操作要进行示范，使学生做到规范操作，达到提高学生“基本知识、基本理论、基本技能”能力的目的。

三、结合生物科学专业特点优化实验教学方法

目前分子生物学实验指导书中的实验内容大都是验证性的，学生按照实验指导书按部就班地操作，实验报告按固定格式填写。使学生的能力培养受到限制，因此我们在教学方法方面进行了改革。每次实验前要求学生进行预习，了解实验要求、步骤等。在实验前我们对实验中的一些主要内容和一些容易出错的问题进行提问。并且把回答问题的情况记下来，以便以后给成绩时作参考。实验前进行30分钟左右的讲解，主要解释实验中出现的关键概念，使学生更加明确实验目的。同时利用实验间隙对个别同学进行单独辅导，尽量使学生在课堂上产生的疑惑在课堂上解决。每次实验前，集中讲解实验原理，把本质问题讲解透彻，同时分析实验步骤，并针对关键操作、技术难点或容易误解之处进行演示，使学生能更好地掌握实验原理和技术，并在实验前做到“胸有成竹”。这样不但调动了学生的学习主动性，还培养了学生的独立思维和判断性思维能力。重视实验原理、方法步骤和注意事项的讲解，用简单的比喻来加强学生对抽象理论的理解，做到通俗易懂。对于仪器台套数有限、指导教师少、学生人数多等突出问题，减少每组开课人数可有效缓解众多学生与有限的教学资源之间的矛盾，提高实验教学的质量。

四、针对生物科学专业，完善实验考核体系

目前我校分子生物学实验还没有纳入单独考核范围内，在实验项目分类、教学内容、考核方式以及成绩划分等环节上缺乏整体布局设计，制约了实验教学内容的整合，影响考核体系的建立。实验教学考核是客观评价学生所掌握的理论和技能的重要手段，也是提高实验教学质量的有效措施。分子生物学实验应注重全面考查生物科学专业本科生的素质，不仅要考查学生所掌握的基本知识和技能，还要考查学生独立思考和综合运用的能力，以及在实验操作中表现出来的认真的态度、实事求是的科学作风和团队合作精神等。以“公平、公正”为原则，不断探索和完善实验考核体系。针对生物科学专业特点我们建立了一套较为科学合理、客观公正的实验成绩考核体系。针对平时成绩制定了课堂成绩、实验报告成绩的考核标准；对实验考试制定了操作考试题目的出题思路和笔试各题型的适用范围，给出了考核体系的实施，增强了教师的责任感，激发了学生的学习热情，调动了学生学习的积极性，提高了实验教学质量。过去，学生只要来实验室做实验，实验成绩就通过了。这样做显然是很片面的，很难调动学生的积极性。针对这种情况我们改革了考核办法。评定考核成绩（占40%），书写实验报告成绩（占40%），实验前的预习、提问的成绩（占10%），在实验考试中学生的独立操作能力和熟练程度（占10%），综合以上几个方面客观地评定成绩。由于成绩评定过程比较客观，减少了教师的主观随意性，学生感到公平、合理。近3年来，我们进行的一系列的实验教学改革，取得了一定的成绩。我们对学生进行了问卷调查，调查结果显示，95%以上的学生欢迎和支持实验教学改革，并对以后的教学改革提出了宝贵的建议。

参考文献：

[1]杨清玲，陈昌杰，等.本科生分子生物学实验教学改革的实践和体会[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2007，（01）.

[2]曹华，裴鹏，等.分子生物学实验教学中创新能力的培养[J].医学教育探索，2006，5（6）.

[3]冯尚国，王慧中.分子生物学实验教学改革初探[J].科技资迅，2010，（17）.

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生物化学与分子生物学作为一门重要的医学基础课，从分子水平探讨生命的本质，主要阐述了各种生物分子的结构、功能及多种方式的相互作用[1-2]，为后续基础医学课程和临床医学课程的学习提供了重要的理论和技术原理支撑。

生物化学与分子生物学学科发展迅速，新知识、新技术不断涌现，尤其是分子生物学领域的发展更快，深度和广度均迅速增加，学习的难度较大。本学科内容抽象、复杂，头绪繁多、不易归纳，需要理解、记忆的基本概念和基本理论多，学生普遍反映难懂、难记，有畏难情绪[3]。鉴于此，结合本校的实际情况，本教学团队开展了生物化学与分子生物学的教学改革，以此帮助学生更好地理解教学内容，提高学习兴趣。通过教学方法和教学手段的创新，为本校本学科教学质量的提高打下坚实的基础。

1 教学方法改革

1.1 理论教学方法改革

教师在教学方法上应突出学生的主体地位，以培养学生的创新思维，提高学生独立思考能力为目的，采用启发式、辩论式、互动式等形式，活跃课堂气氛，激发学生兴趣，例如，课堂上教师应经常列举一些经典的临床案例让学生参与讨论，这样可以大大激发学生的学习兴趣。在积极倡导创新教学方法的同时，教师也不应该废弃传统的教学方法。通过试讲、听课、集体备课等形式，加大对青年教师的培养力度，从口授到板书等各个方面进行扎实训练，提高其讲课质量。此外，通过鼓励年轻教师积极参加各级青年教师教学比赛，可以进一步推动教学方法的改革与创新。

更新教学内容是教学改革永恒的主题，而教材建设则是教学内容更新的关键。本室目前所用的供基础、临床、预防、口腔医学类专业的第八版《生物化学和分子生物学》“十二五”国家规划教材新增了若干内容，并且依据对相关知识的认知规律，对部分内容的编排较前版进行了较大调整。针对这种情况，本室组织力量，根据五年制临床医学专业本科教学大纲、硕士研究生招生考试大纲及执业医师考试大纲，结合笔者多年的教学体会，参考国内医药院校使用的其他教材，以激发学生学习兴趣，帮助学生准确理解教学内容为指导思想，编写了八版教材的配套教材《生物化学与分子生物学精讲与同步练习》。

教师需结合自身的科研实际，以便更生动地讲授这门课程[4]。生物化学与分子生物学是一门以实验为支撑的学科，其中任何理论的提出都必须以实验为依据，因此，教师要想搞好教学必须重视自身科研水平的提高，这是世界高等教育的历史经验反复证明的。教师不但要精通本专业知识，更要在本学科有较高的学术水平，以便在教学中结合多年来科研实践中的体会讲授现代生物化学与分子生物学技术和原理，使学生在掌握现论的同时领悟到一切正确的理论均来自于实践。

1.2 实验教学方法改革

生物化学与分子生物学是一门实践性很强的学科，为了培养适应新时期的高素质医学人才，让学生学习和掌握生物化学与分子生物学的基本技术和实验方法，培养学生观察、分析和解决问题的能力，本室在本科生中开设了电泳、质粒DNA抽提、酶切、PCR及重组质粒转化等分子生物学实验，为学生以后工作或继续深造奠定坚实的基础。除此之外，根据学校的实际情况，本室还采取了以下方法改善实验教学。

编写适用于本校学生的实验指导，并在实验步骤中添加了一些小问题，达到让学生边操作、边思考的目的，进一步加深对理论知识的理解[5-7]。为了能更客观地对学生的实践动手能力进行考核，本室建立了比较系统完善的实验课考核制度，包括考勤、提问、动手能力、实验报告等方面。学生出勤、实验报告只占实验成绩的50%，另外的50%包括课堂提问、实验操作过程中的能力展现。

课堂中采用案例式教学方法讲授实验操作，调动学生的学习兴趣。教师不要一味将知识灌输给学生，而是要营造良好的课堂气氛，和学生互动，吸引学生的注意力，例如讲授离心机使用前需配平这一注意事项时，举的实例是家里洗衣机甩干衣服时，如果摆放不对称，就会出现“咣当咣当”不平衡的声音。通过事例联系，学生就掌握了离心机的使用要领。实验完成后，使学生不要通过实验结果判断实验成功与否，而是结合实验数据，让学生进行分析与讨论，对实验过程深思，总结成功与失败的原因。同时布置与实验相关的思考题，引发学生更深层次的思考，为学生以后做毕业论文和进行科学研究打下基础。

2 教学手段改革

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关键词：分子生理学；实验室；安全管理

作者简介：梁宏伟（1976-），男，蒙古族，内蒙古赤峰人，三峡大学生物技术研究中心，讲师；王玉兵（1977-），男，湖北恩施人，三峡大学生物技术研究中心，讲师。（湖北宜昌443002）

基金项目：本文系“地方综合性高校生物类专业实用创新人才培养模式的构建与实践”项目（项目编号：2009192）资助的研究成果。

中图分类号：G482     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）07-0092-02

随着生命科学的迅速发展，越来越多的科研机构和高校设立分子生物学实验室及进行这方面的研究工作，它已经成为生物、医学等领域的重要实验基地。分子生物学是一门非常强调实验技术和技能的学科，以大量的实验为基础，涉及的贵重仪器设备和有毒有害生化试剂种类繁多。目前，大部分分子生物学实验室都缺乏专职的技术人员进行管理、维护，分子生物学实验室安全问题已经迫切地摆在人们面前。加强分子生物学实验的安全管理以及充分发挥研究生在其中的作用对整个实验室的可持续发展、科研工作的顺利开展都是十分必要和重要的。

一、实验室安全管理的必要性

分子生物学实验室作为高校生命科学人才培养和现代生物技术产业化的孵化器，其安全正常运转与否直接关系到教师、学生的生命安全和学校的公共财产安全。加强实验室安全管理与教育培训是分子生物学学科健康发展的重要保证之一。近年来，随着我国高校办学规模的扩大及生命科学研究的蓬勃发展，分子生物学实验室对外开放力度的加大，实验室的使用、人员流动和内部管理都产生了许多新情况，这些都要求我们认真分析实验室安全管理的新形势，预防安全事故的发生。国外一些著名高校和研究机构在多年前就制定了严格规范的生物安全制度和相应的管理机构。世界卫生组织早在1983年第一版《实验室生物安全手册》，对实验室生物安全、仪器设备安全使用及生化试剂、水电安全进行详细阐述，随后在新版本中不断进行补充和完善更新。为加强我国实验室的生物安全管理，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会在2009年7月1日开始实施新版《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2008），该标准对实验室生物安全设施、设备等硬件和安全管理体系、组织、文件等软件管理做出通用性强制性国家标准。这一法规性文件的实施对实验室生物安全的认可和生物安全管理工作的开展将发挥重要的指导和规范作用。

尽管高校实验室安全管理一直是人们关注的热点，随着一系列政策法规的出台，人们的环保和安全意识也在不断增强，但仍有很多问题存在。如有些师生实验室安全意识薄弱、规章制度未能获得有效执行、实验垃圾和生活垃圾混放、将食物带进实验室等。再者实验室生物安全管理基础建设投入不足，很多高校尚未对分子生物学实验中产生的废弃物进行无害化处理，甚至对于产生的废弃物不知该如何处理而丢入普通垃圾桶或倾倒入下水道。就此我们提出了一些关于分子生物学实验室的安全管理措施来和大家共同探讨，使其能够安全、高效地为生命科学的教学和科研工作提供服务。

二、分子生物实验室存在的安全问题及对策

1.有毒有害生化试剂的使用及废弃处理

分子生物学实验室所用到的生化试剂大多具有挥发性、强毒性、腐蚀性、致癌性等，如氯仿（CHCl3）、十二烷基硫酸钠（SDS）、溴化乙锭（EB）、丙烯酰胺、NN-亚甲双丙烯酰胺、焦碳酸二乙酯（DEPC）、IPTG、Trizol、二甲基亚砜（DMSO）、二硫苏糖醇（DTT）、四甲基乙二胺（TEMED）、苯甲基磺酰氟（PMSF）、过硫酸铵等。这类物品不仅对实验操作人员毒性大、危险性高，而且对环境的危害和影响也极大。在取用这类生化试剂时应佩戴合适的手套、口罩、护目镜等个人防护装备，在化学通风橱内完成相关操作，防止试剂溢洒并接触皮肤，防止挥发性、粉末试剂吸入呼吸道及对眼睛黏膜造成毒害。对用完和废弃的有毒有害试剂要及时进行无害化或净化处理，然后使用专用容器盛放并做醒目标识，防止对他人造成毒害和环境污染。如溴化乙锭（EB）是强诱变剂，具有高致癌性，实验结束后应对含EB的溶液进行净化处理再行弃置。对于EB含量大于0.5mg/ml的溶液，先用水稀释至浓度低于0.5mg/ml，加入一倍体积的0.5mol/L KMnO4，小心混匀后再加入等量的2.5mol/L HCl，混匀后置室温数小时，再加入一倍体积的2.5mol/L NaOH，小心混匀后可丢弃。[1]DMSO存在严重的毒性，使用时要避免其挥发，皮肤沾上之后要用大量的水洗以及1%～5%稀氨水洗涤。丙烯酰胺和NN-亚甲双丙烯酰胺具神经毒性，操作时戴手套在通风橱内进行，聚合后的聚丙烯酰胺凝胶没有毒性，可随普通垃圾一起扔掉。

2.生物安全及其防护

在实验室安全管理中人们通常只关注到有毒有害生化药品、防火及水电安全，往往忽视生物安全的管理。这是因为人们普遍认为实验室不太可能发生感染，即使感染也没有很严重的后果。虽然从事高致病性病原微生物研究的实验室不多，但实验室感染是客观存在的现象。尤其是从事致病性或高致病性病原微生物的实验室和研究人员，本身就存在很大的风险。如2004年4月中国疾病预防控制中心病毒所实验室由SARS冠状病毒引起实验人员的感染；近期报道的2010年东北农业大学28名师生因活体动物实验而被布鲁氏杆菌感染等。从事致病性或高致病性病原微生物研究的实验人员应经专项培训，建立健康监测制度，配备适当水平的个人防护装备；对此类实验室建立相应的生物安全防护等级，配备相应级别的生物安全柜等专用设备，并按照正确的程序和方法进行操作。普通分子生物学实验室中常用的菌株往往具有抗生素抗性，在药物存在的情况下也能正常生长。在微生物相关试验中首先要做好个人的安全防护，实验结束后要及时对菌体进行灭活处理，防止对人身造成感染及环境污染。试验中用到的动植物材料也可能携带致病源，在实验完成后要及时进行妥善处理，否则可能会造成病菌和疾病的传播。对于转基因动植物材料应严格控制其栽培或养殖环境，防止基因飘移扩散对生态环境造成潜在危害。

3.仪器设备的安全使用及水火电的安全

在分子生物学实验室常用到高速离心机、高温高压灭菌容器、紫外光源、烘箱、微波炉、超声波处理器等仪器设备。首先要保证不同规格型号仪器的用电安全性、线路荷载承受能力；其次要经常检查各种仪器的自动控制装置是否运转正常。如对高速离心机的使用一定要确保转子上离心管的配平，否则会导致设备损坏甚至转子飞出伤人；对高温高压灭菌容器应定期检查其压力和温度控制、定时装置是否正常，对非全自动压力灭菌容器在运转时应全程看护；对烘箱除确认自动控温装置是否可靠，同时还需要人工检测温度，以免温度过高，在使用时严禁把易燃易爆溶剂及物品送入烘箱或微波炉中。紫外光或紫外线可损伤眼视网膜，皮肤过度暴露在紫外线下导致损伤及诱发皮肤癌，切勿用裸眼观察和使用没有防护装置的紫外光源，在紫外光下操作时要戴合适的防护性手套。对经常接触有毒有害生化试剂的仪器设备（如凝胶电泳系统）应划定专用操作区，同时还要防止在操作观察中与其他设备的交叉污染。

分子生物学实验室在设立之初应进行严格的规划设计，遵照国际通用及国家对实验室安全管理通用要求进行合理的布局安排。尤其应当注意的是，实验室内严禁乱接电线、电源，动力电源和普通照明电源分开使用。要经常检修、维护线路以及通风、防火设备等；在实验结束时，要及时切断电源、火源、水源等。

4.个人防护装备及求助对象

个人防护装备（Personal protective equipment，PPE）是指用于防止工作人员受到物理、化学和生物等有害因子伤害的器材和用品。在生物安全实验室中，这些器材和用品主要是保护实验人员免于暴露于生物危害物质（气溶胶、喷溅物以及意外接种等），避免实验室相关感染。[2]有毒有害试剂及感染性材料在实验操作过程中难免溢洒，从而可能发生身体接触，此时个人防护就是保证安全的关键所在。需要注意的是，任何物理防护设备的保护功能都有一定限度，都不是绝对的。

需要防护的身体部位主要包括眼睛、头面部、呼吸道、手、躯体、耳（听力）等。对于眼睛的防护采用护目镜，实验室配备的洗眼装置应安装在明显和易取的地方，并保持洗眼水管的通畅，便于工作人员紧急时使用。对头面部及呼吸道保护主要是口罩、防毒面罩及帽子，装有过滤器的防毒面具可以保护佩戴者免受气体、蒸汽、颗粒和微生物以及气溶胶损害的影响。[3]对躯体的保护采用实验服、防护服，对手部的保护需要配备手套等，如取用有毒试剂的一次性手套、高温高压灭菌器及焚烧炉上卸载物品的隔热手套等。对耳的保护主要采用听力保护器，如对超声波处理时产生的分频谐波对听力的伤害。

此外，实验室内应配备国际通用的急救箱和急救手册，在醒目的位置标明就近的急救中心位置及联系方式。

三、研究生在实验安全管理中的作用

分子生物学实验室的安全管理最终要落实到具体的实验操作人员上，而研究生作为实验室的重要组成部分，在实验室安全管理中可以发挥重要的作用。研究生的毕业论文都在实验室完成，日常的学习和科学研究活动当中要使用实验室的各种生化试剂和仪器设备，其对实验室的了解程度和待在实验室的时间在一定程度上都超过了教师。如果他们缺乏高度的安全防范意识和责任意识，不能正确使用仪器设备与生化药品，这些仪器设备与药品的潜在危险性将会被诱发出来，并有可能导致安全事故。因此，实验室应制订合理的研究生安全管理体制，充分调动研究生参与安全管理的积极性，从而确保实验室安全正常运转。

1.安全组织和培训

在分子生物学实验室中应定期举办安全知识和生物防护培训演练，提高师生的安全防范意识。包括对实验室生物安全通用要求、实验室生物安全手册、实验室安全管理的各项规章制度、各类仪器设备操作手册的学习、实验室安全紧急状况的处理和应急程序的演练，如洗眼装置的正确使用、紧急逃生能力等，创建实验室的安全文化。只有师生的安全防护意识得到提高才能更有效地避免实验室安全事故的发生。要确保每一名进入实验室学习和开展科研工作的学生受到良好的安全意识培训。实验室中还应定期组织实验技能的培训、仪器设备的安全正确的操作及有毒有害试剂的取用等方面的培训。熟练的操作技能和正确的操作方法也是避免安全事故发生的有效手段。

2.建立制度约束、利益基础的安全管理制度

研究生可以协助导师对实验室的各种仪器设备、生化试剂及水电暖等设备进行日常管理和隐患排查。针对实验室的具体情况建立切实可行的研究生安全管理制度，根据不同研究生的研究方向侧重点和不同的工作阶段，可以指定一名研究生对特定仪器设备等进行具体的管理和维护，这样将实验室的各种仪器设备、有毒有害试剂以及水火电的安全管理分别委派到具体的研究生。遵循谁主管谁负责的原则，具体的负责人应熟悉该仪器设备或试剂的操作方法及销售维修人员的联系方式，其他研究生在进行相关实验前都必须找该负责人进行登记和咨询。此外，还要充分发挥高年级研究生对低年级研究生的“传帮带”作用，帮助导师指导、监督师弟师妹的学习和科研工作。

研究生参与到实验室的安全管理中无疑增加了他们的学业负担，为使研究生的管理作用得以充分的发挥，激励措施是不可或缺的手段。院系可以在实验室设立研究生助管岗位，提供一定的经费作为其劳动报酬，以充分尊重学生的劳动付出。[4]导师也应对参与实验室安全管理的研究生给予一定的补助，以提高其工作积极性。还应把物质激励和精神激励相结合，对工作出色的研究生在评优过程中予以加分，从而充分调动他们的主观能动性和工作积极性，做好实验室安全管理工作。

四、结束语

总之，实验室的安全管理是高校的一项重要工作，对整个高校的安全和稳定至关重要。要针对分子生物学实验室安全特点和现状来制订切实可行的安全管理制度，并严谨认真地遵照执行，就一定能做好实验室的安全管理工作，确保研究生科研工作的顺利开展。

参考文献：

[1]刘辉.生物实验室常见有害物质处理的初探[J].实验室科学,2009,

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[2]李勇,实验室生物安全[M].北京:军事医学科学出版社,2009.

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在医学科技飞速发展的今天，大中型综合医院的医学科研教育工作在学科建设中发挥着越来越重要的作用，医学分子生物学作为一门实践性和实用性很强的学科，它的理论和技术体系已广泛渗透到医学研究和应用的各个领域中，成为开展医学科学研究必不可少的基本工具和手段。研究生是医院科研工作的主力军，因此，开展研究生科研能力培养的理论和实践研究，探索切实可行的医学分子生物实验教育方法，对于研究生自身发展和学术进步的需要起着积极的作用。任务型教学（Task－basedLearning，TBL）是20世纪80年代由勃雷泊（Prabhu，1987）从教学的角度提出来的一种教学模式，即在教学设计中，教师分析教材，根据教学目标和教学进度，制定“任务”，布置各小组按要求完成任务［1］。2008年3月－2011年12月，作者对本院300多名研究生实施TBL教学，取得了良好的成果，在此期间，医院发表的论文无论从数量还是质量上都有很大的提高，进一步证实TBL教学是医学分子生物学实验教学中值得推广的教学模式之一。

1综合医院研究生科研能力培养中存在的问题

近年来，综合医院通过举办论坛讲座、实验室开放等方面不断加强医学生科研能力和创新意识的培养，取得了一定的成绩，但是仍然存在一些问题，主要体现在以下三方面。研究生分子医学实验基础薄弱。综合医院的研究生来自于全国各地大大小小的医学院，水平参差不齐，很多医学院侧重基础和理论教育而忽略了科研实验技能培训，进入医院临床后更注重临床技能培训，对研究生科研能力的培养和提高就形成了一个空白地带，导致研究生进入实验室后，对各种实验仪器生疏，也缺乏系统的实验技术指导，在拿到课题后，往往不知所措，需要摸索很久才能开展科研工作，这对研究生自身的成长和科研工作的推动都极为不利。实验教学模式与实际应用脱节。学校的实验教学多以课程为单位，各个实验间缺乏关联性和连贯性，与实际科研工作的连续性相矛盾；此外，学校的实验课多以传统实验方法为基础，虽然经典，但是与现代分子医学实验室大量使用试剂盒和改良的实验方法有很大差距，往往耗时耗力且与实际应用脱节。如何在短时间内让学生掌握现代分子生物学实验方法体系才是解决问题的关键所在。实验教学内容滞后。随着分子医学的迅猛发展，新观念、新成果层出不穷，对于疾病的认识、诊断和治疗理论也在不断地更新，及时帮助研究生把握最新的科研动态、科研进展，对于临床研究项目的设计和研究工作的开展尤为重要。因此，需要将新技术、新方法融入在实验教学中，帮助研究生获得良好的科研思路，顺利开展临床科研工作。TBL教学可以根据研究生实际科研工作中的研究需要和研究生所具备的知识水平，根据医学分子生物学实验的理论技术体系，设计能涵盖相关知识点的综合性实验任务，使研究生在真实的问题情境下应用所学到的新知识完成实验，解决科研问题。近年来，作者在医学分子生物学实验教学中运用TBL教学模式进行了探索和尝试，取得了一些经验，现归纳如下。

2TBL教学准备

2．1优化实验教学内容和实验方法，精选实验任务设计合适的实验任务是搞好TBL教学的前提和基础，选择具有“引导性、典型性、临床研究相关性”的实验任务是我们的教学原则。针对科研工作中常用到的理论知识点和实验技术，选择一个胃癌相关基因为研究目标，作为实验教学任务的一条主线，从各种研究方式入手，对该基因展开全面研究。通过任务之间的知识递增、内容互补、难度和全面性的不断提高，使理论知识点和实验技能在不同任务的应用中得到巩固和提高［2］。在核酸技术方面安排了DNA提取、RNA提取、分子克隆实验，通过PCR获取该基因，通过连接、酶切、质粒提取、筛选、鉴定这一系列的实验方法，最后得到该基因DNA的克隆载体；在细胞培养技术方面安排了胃癌细胞复苏、细胞换液、细胞传代、细胞冻存等细胞培养技术相关的实验；还有蛋白质免疫印迹实验，通过蛋白质提取、蛋白质定量、聚丙烯酰胺凝胶电泳、免疫杂交、免疫显色等多种方法，最后得到该基因表达蛋白的印迹图片。这些综合性实验都是连贯性的，前面的实验任务结果为后续实验所用，使研究生能运用自己已有的知识去发现问题，解决问题，这样非常有利于激发研究生潜在的好奇心和探索创新意识，建立系统的科研思维。

2．2转化科研优势为实验教学优质资源我院承担着“973计划”、“863计划”项目和广东省自然科学基金项目等大量国家自然科学基金项目。同时，我院拥有大量先进的科研仪器设备，更重要的是，拥有一批优秀的专家教授，具有较强的科研能力，在各自领域都取得了优异的科研成果，是TBL教学的绝佳素材。我们邀请数位从事前沿医学科研研究的专家们为我们介绍最新的科研动态，科研进展，分享各自在研究过程中的心得体会，为研究人员提供相互交流学习的平台和机会，这对开拓研究生视野，帮助研究生设计和开展临床研究项目尤为重要，利用好这些科研优势，并转化为实验教学的优质资源是提高实验教学质量的重要基础。

2．3灵活运用多种教学形式在实际科研工作中，会经常使用到大型仪器，普通的参观讲解不能让学生完全真正了解仪器的用途，但由于实验条件和专业性限制又不可能让每个学生都操作仪器、掌握仪器的使用方法。针对此类大型仪器相关实验技术，例如流式细胞术，我们采用了实验演示的教学形式，以T淋巴细胞亚群分析检测为实验任务，样本荧光标记过程让学生动手操作，由实验技术员负责上机操作，得到数据图后，对实验内容加以学习讨论，分析各项数据的意义，从而对如何将该项技术运用到科研工作中有更深刻的认识。

3TBL教学的实施

分组实验，增强实验操作能力。将学生分为3－5人一个小组，每组都配齐实验试剂、实验器材，使每个学生都动手完成实验过程，使用相关的实验仪器。每个实验任务开始之前，按照教学要求将相关实验背景资料和技术步骤以及完成实验的时间进程表交给学生，具体的实验分工协作由学生小组决定，期间如有困难可向教师寻求指导。引导讨论，培养分析、解决问题能力。每个实验小组都配备一名指导教师在一旁指导，组织学生对于实验操作过程中遇到的问题进行引导讨论，及时纠正学生错误的实验操作，如果实验任务失败，指导教师和学生一起对实验分析原因，组织学生重做试验，保证实验流程顺利进行，在实验过程中培养学生分析、解决问题的能力。总结实验经验，提高实验技能。在实验结束后，由主讲教师总结实验的关键步骤，将所有相关的实验串联起来，指导学生进行阶段性总结，从而形成清晰的知识脉络，巩固学生对相关原理、步骤的认知和理解；并将所有小组好的和不好的实验结果放在一起比较评价，总结实验过程中出现的错误和不足，分析各种可能的原因并提出解决方法；此外学生和教师在一起交流讨论自己在实验中不懂或尚需解决的问题，使学生能应用所学的知识去分析、解决问题，同时提高了实验技能，培养了独立思考解决问题的方法和能力。

4TBL教学中应当注意的问题及其对策

TBL教学与理论教学相结合。医学分子生物学是一门理论性强、逻辑性严密的课程，有其系统、完整的理论体系，TBL教学法选取的是有代表性和常见的实验任务，不可能完全反映理论系统的完整性，这就要求在运用TBL教学法时，要与传统教授法配合［3］。在理论讲解部分，充分利用多媒体技术，使用大量生动形象的图片和动画、实验操作录像替代枯燥乏味的文字，用简单的举例阐述难懂的实验原理，画出详细的实验操作流程图、重点标出注意事项，这样有助于吸引学生的注意力，提高教学效果。合理安排教学内容。实验教学不同于理论教学，在实验操作过程中，有许多零碎的时间空余出来，要对实验流程作好合理安排，在实验间隙可以举办一些小专题讲座，小组结果讨论，放映多媒体录像等方式充分利用空余时间，促进教师与学生的充分交流。创造开放互动的教学环境。TBL教学对教师的自身综合素质要求比较高，教师不仅要通晓生物化学、分子生物学、细胞生物学理论知识，熟知实验任务相关科研背景知识，还要有较强的驾驭课堂能力。在实验讨论中，教师不仅要从传统的讲解者的角色转变成组织者、参与者的角色，带领学生从被动接受知识为一个自主学习的角色，还要作为问题的创立者、引导者和推动者，与学生共同分析讨论，使学生在开放轻松的良好氛围中获得答案［4］。

篇8

一、人类基因组计划与基因组学

在荣膺1962年诺贝尔生理学医学奖的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威尔金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年发现DNA双螺旋结构之后。相继于1958年和1980年罕见地两次荣获诺贝尔化学奖的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰岛素的氨基酸序列和发明很重要的DNA测序方法，这些划时代的杰出成就于20世纪后半叶完全“打开了分子生物学、遗传学和基因组学研究领域的大门”。于是20世纪80年代形成了基因组学，在随后20世纪90年代人类基因组计划实施并取得很大进展后，基因组学取得了惊人的长足进展。

基因（gene)是DNA(脱氧核糖核酸）分子上具有遗传特征的特定核苷酸序列的总称，系具有遗传物质的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。例如不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。基因是生命遗传的基本单位，不仅是决定生物性状的功能单位，还是一个突变单位和交换单位。由30亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。

基因组（genomes)是一个物种的完整遗传物质，包括核基因组和细胞质基因组。即基因组是生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。显然原先只关注单个基因是远远不够的，应当深入研究整个基因组，于是产生了基因组学。

基因组学（genomics)是专门从分子水平系统研究整个基因组的结构（以全基因组测序为目标）、功能（以基因功能鉴定为目标）以及比较（基于基因组图谱和序列分析对已知基因和基因的结构进行比较）的分支学科。基因组学着眼于研究并解析生物体整个基因组的所有遗传信息，突出特点是必须以整个基因组为研究对象，而不是只研究单个基因；同时还要研究如何充分利用基因在各个领域发挥作用。基因组学概括起来涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学问题。这门分支学科交叉融合了分子生物学、计算机科学、信息科学等,并以全新视角探究生长与发育、遗传与变异、结构与功能、健康与疾病等生物医学基本问题的分子机制，同时提供基因组信息以及相关数据系统加以利用，进而解决生物、医学和生物技术以及相关产业领域的有关问题[3]。基因组学的主要目标包括认识基因组的结构、功能及进化规律，阐明整个基因组所涵盖遗传物质的全部信息及相互关系，为最终充分合理利用各种有效资源，以提供预防和治疗人类疾病的科学依据。

人类基因组计划（humangenomeproject，HGP)的确立和实施极大地促进了基因组学的发展。人类基因组计划的提出，可追溯到寻求新方法解决日本广岛长崎原子弹幸存者及其后代的基因突变率检测低于预期问题。1984年12月美国能源部资助召开的环境诱变和致癌物防护国际会议,第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，并检测所有的突变,计算真实的突变率。1985年6月，美国能源部正式提出了开展人类基因组测序工作，形成了“人类基因组计划(HGP)”的初步草案。历经几年酝酿与论证，1988年美国国会批准拨款，支持这一被誉为完全可以与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”并列相比美的宏伟科学计划。1990年正式启动后，陆续扩展成为美国、英国、法国、德国、日本和中国共同参加的国际性合作计划。2000年人类基因组工作框架图（草图）完成，是人类基因组计划成功的标志。

HGP这项规模宏大，跨国家又跨学科的大科学探索工程。旨在测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对所组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息，解码生命奥秘，探索人类自身的生、老、病、死规律，揭示疾病产生机制以提供疾病诊治的科学依据。截至2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成，但基因组学等研究工作一直在不断深人和扩展。例如，2006年启动了肿瘤基因组计划力求揭示人类癌症的产生机制以及癌症预防与治疗的新理念。当下已经迈进后基因组时代，从揭示生命所有遗传信息转移到在分子整体水平上对功能的研究（功能基因组学）。21世纪的生命科学以新姿态和新方法阔步向着纵深发展，同时有力推进了基础与临床医学、生物信息学、计算生物学、社会伦理学等相关学科的蓬勃发展。为促进这些相关学科及其应用的更好发展，尤其推动在人类健康与疾病、个性化医疗、农业、环境、微生物等诸多领域的广泛应用，自2006年以来巳经召开了十届国际基因组学大会（ICG)。第10届国际基因组学大会于2015年10月在中国深圳举行,特别就临床基因组学、生育健康、癌症、衰老、精准医疗、人工智能与健康、农业基因组学、合成生物学、生命伦理和社会影响、相关组学及生物产业等热点问题进行深人研讨，展现了相关组学的旺盛活力。

二、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等与基因组学相辅相成

基因组学作为研究生物基因组的组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学，又必须从系统生物学角度与方法，着眼于整体出发去研究人类组织细胞结构、基因、蛋白质及其分子间相互作用，并通过整体分析研究人体组织器官的功能代谢状态，从而才能更有效地探索解决人类疾病发生机制及其诊治与保健问题。

虽然人类基因组图揭示了人类遗传密码，而对生命活动起调节作用的是蛋白质。基因组研究本身不能体现蛋白质的表达水平、表达时间、存在方式以及蛋白质自身独特活动规律等。因此，自从基因和基因组学问世以后，分子生物学的组学大家庭中，不断延伸分化形成了相互密切关联的转录组学（tmnscrip-tomics)、蛋白质组学（proteomics)、代谢组学（metabo-lomics),以及脂类组学（lipidomics)、免疫组学（lmmu-nomics)、糖组学（glycomics)、RNA组学（RNAomics)等,这些相互密切关联的组学构成丰富的系统生物学以及组学生物技术基础。

转录组学是一门在整体水平上研究细胞中基因转录情况以及转录调控规律的分支学科。也即转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。可见在整体水平上研究所有基因转录及转录调控规律的转录组学，乃是功能基因组学研究的重要组成部分。

蛋白质组（proteome)是指一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质。而蛋白质组学研究不同时间、空间发挥功能的特定蛋白质及其群体;从蛋白质水平上研究蛋白质表达模式和功能模式及其机制、调节控制及蛋白质群体中各个组分。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。基因组相对稳定，而蛋白质组是动态的概念。研究蛋白质组学是基因组学研究不可缺少的后续部分,也即生命科学进人后基因时代的特征。

代谢组学的概念源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。代谢组学则是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新分支学科。代谢组学以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。继基因组学和蛋白质组学之后新发展起来的代谢组学，是借助基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的。因此有研究者认为“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了”。所以，代谢组学迅速发展并渗透到诸多领域，例如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学、植物学等与人类健康密切相关的各领域。

三、放射组学在交叉融合中应运而生

2015年是伦琴发现X射线120周年，正如简明不列颠百科全书所评价：X射线的发现“宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命”W。近40多年来计算机科学技术的交叉融合，以X射线透射开始并不断拓展许多种类型的医学成像技术，又经历了数字化革命而呈现出跨越式发展。数字化医学影像学已经成为现代医学不可或缺的重要手段和必不可少的组成部分。医学影像学在保健査体、疾病预防、疾病筛査、早期诊断、病情评估、治疗方法选择、康复疗效评价等，以及生命科学研究方面发挥了越来越大的不可替代作用。随着多排螺旋CT、双源CT、能谱CT、磁共振成像（MRI)、单光子和正电子计算机断层显像（SPECT与PET)、图像融合一体机成像(PET/CT等等）诸多影像医学新设备、新技术、新方法层出不穷，医学影像学巳经从结构成像发展到功能成像，又迈向分子影像学的新阶段。尤其进人21世纪后，分子影像学方兴未艾地蓬勃发展，已经成为分子生物学的重要手段。当前数字化医学影像学所形成的大数据又密切关联到相关基因组学，应运而生了放射组学（radiomicsV）。如果说20世纪驱动医学影像学的发展主要是依靠物理学和计算机科学技术、电子工程科学技术等，而21世纪则迫切需要与医学、分子生物学（包括基因组学等诸多组学）等相关学科进一步深人交叉融合相辅相成。

放射组学（亦有称之为影像组学）、分子影像学完全是与基因组学、蛋白质组学等相关组学彼此关联并相互促进而不断发展的。整合各种技术实现运用影像学手段显示人体组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子,并能反映活体状态下分子水平变化，从而对其生物学行为在分子影像层面进行定性和定量研究，无论在人体保健与疾病的诊断治疗，或者在药物研究开发，以及在基因功能分析与基因治疗研究等方面，都凸显了巨大优势和良好前景。

包含分子影像学的数字化医学影像学迅速发展，可提供越来越丰富的多层次医学影像数据资料，显然必须加以深度发掘并充分利用这些极其庞大的数字化信息。通过放射组学研究，解码隐含在医学影像信息中的因患者的细胞、生理、遗传变异等多因素共同决定的综合影像信息，并客观且定量化将其内涵呈现在临床诊治、预后分析的整个过程，这无疑会成为临床医学具有重大意义的革命。应运而生的放射组学，就是致力于应用大量的自动化数据特征化算法将感兴趣区域（regionofinterest,R0I)的影像数据转化为具有高分辨率的可发掘的特征空间数据。数据分析是对大量的影像数据进行数字化的定量高通量分析，得到高保真的目标信息来综合评价肿瘤的各种表型（phenotypes),包括组织形态、细胞分子、基因遗传等各个层次。例如近期文献报道，放射组学可揭示肿瘤预测性的信号，能够捕获肿瘤内在的异质性，并与潜在的基因表达类型相关联。

美国的国家癌症研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已经建立量化研究网络（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享数据、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究网络U5]。他们将放射组学的建设及应用框架分为5部分:①图像的获取及重建;②图像分割及绘制；③特征的提取和量化；④数据库建立及共享；⑤个体数据的分析。当然这些均是很有挑战性的工作。

放射组学通过标准化的图像获取以及自动化的图像分析等,能为疾病的诊断、预后及预测提供有价值的信息。近期的研究还提示放射组学能有效预测不同患者中的肿瘤基因异质性等，可见放射组学有着广阔应用前景。四、发展相关组学更好共促精准医疗

从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等2直到新形成的放射组学，均是在相关学科交叉融合中，当条件与时机发展到一定程度而瓜熟蒂落催生。

这些相互关联的组学全部都兼备着学科分化以及整合的特色。学科交叉融合根据发展需要分化催生出4新分支，而所有这些组学分支学科又都从系统生物学角度出发，注重对形成的分支学科自身整体开展研I究。正是如此辩证统一的现代科技发展特点，如同DNA的螺旋结构一样在不断深化中而螺旋式上升，7推动科学技术向更深层次和更高水平发展。

篇9

曹树青，2001年7月获南京农业大学博士学位。2001年8月至2003年7月在复旦大学生命科学学院从事博士后研究。2011年9月至12月在美国普渡大学从事访学研究。现任合肥工业大学生物与食品工程学院生物科学系主任、教授、博士生导师。先后主持包括国家自然科学基金面上项目、国家重大科技专项子课题等在内的国家级和省部级以及企业委托等课题20余项，指导国家大学生创新性实验计划项目2项和校级大学生创新项目7项，主持校级精品课程及研究生教改项目各1项，参与省部级教改项目3项。

作为课题组的负责人，曹树青在本领域研究较深。他先后在国内外权威和核心刊物上发表学术论文80余篇，其中在国际知名学术期刊New Phytologist、 Nature Communications、Planta、PLOS ONE、Molecular Genetics and Genomics、Pant and Soil、Plant Physiology and Biochemistry、Physiologia Plantarum等上发表SCI收录的论文30余篇。除了这些重要论文，曹树青还获授权或申请国家发明专利14项，参与撰写“973”专著1部。

土壤重金属污染是全球面临的重要环境问题之一，因为土壤污染的重金属可通过农作物而进入食物，严重影响食品安全和人类健康。为解决这一问题，科学家采取了很多措施，植物修复基因工程便是解决土壤重金属污染的重要途径之一。

其原理是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的。而在其中，植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。因而，植物修复基因工程是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。

经过长年不懈的努力，合肥工业大学生物与食品工程学院生物科学系主任、曹树青教授，带领科研团队首次揭示了植物响应重金属镉胁迫信号转导的分子调控机制，为土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的技术途径和基因资源。2014年10月20日，这一成果在线发表在国际植物学知名学术期刊《新植物学家》上，并获得第十三届全国农业生物化学与分子生物学学术研讨会优秀论文奖。

从源头保障农产品安全

寻找和发掘耐受重金属毒害且调控重金属超量积累的关键基因并阐明其作用机理却不容易，但这却是植物修复基因工程获得成功并从源头上控制农产品食品安全的关键所在。

我国有近20%的耕地存在镉、砷、汞、铅、镍、铜等重金属超标，而土壤中重金属可通过农作物吸收进入食物链，严重影响食品安全并危及人类健康。曹树青介绍说，通过物理和化学手段治理土壤重金属污染非常困难，也容易造成二次污染。

曹树青课题组的此次研究正是瞄准于此，主要通过正向和反向遗传学途径，筛选和克隆涉及植物重金属超量积累（或降低重金属吸收）的关键基因，并阐明其作用机理。该研究不仅有助于揭示植物耐受重金属毒害的分子机理，而且可以为从源头上控制农产品安全提供新的技术途径。

在得到了转基因重大专项以及国家自然科学基金等项目资助下，曹树青课题组利用正向遗传学途径筛选和鉴定了一个拟南芥耐镉突变体xcd1-D，并克隆了其相应的基因MAN3，该基因编码一个1，4-糖苷水解酶。过量表达MAN3基因导致镉的耐受和积累，而MAN3基因功能缺失则该突变体表现出对镉敏感。镉胁迫诱导MAN3基因表达、增加甘露聚糖水解酶活性及甘露糖水平，从而激活谷胱甘肽依赖的植物螯合素合成途径上的相关基因协调表达，进而增加植物对镉积累和耐受。大量实验表明，过量表达MAN3基因的拟南芥植株，在重金属镉污染的土壤中仍然保持正常生长状态。

随着研究的不断深入，他们发现了MAN3及其介导的甘露糖的新功能，首次揭示了其在植物响应重金属镉胁迫过程中新的信号转导通路，这为土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的技术途径和基因资源。成果自从在线发表在国际植物学知名学术期刊《新植物学家》后，获得了业界广泛瞩目。

科研活动是一个连贯的对自然、社会规律的探索过程，因而一项科研需要坚持以保证其延续性。曹树青表示，下一步，他打算深入挖掘植物响应重金属镉信号转导的分子调控机制，对植物响应其他重金属包括砷及铅等的分子调控机制进一步研究，争取将已获得的研究成果产业化。

拓展科研的广度

创新路上，中国科技正不断向各种高度、深度和广度延伸。“精度”既是科技创新的目标，也是丈量科技创新质量的标尺，“广度”则涵盖了科学研究领域的方方面面。严格意义上，曹树青的视野在生物科学，除了从事植物修复基因工程、植物抗逆分子生物学及食品生物技术等方面研究，他的科研视野也落在利用正向和反向遗传学途径上，他筛选鉴定多个与非生物胁迫相关的功能基因，初步阐明这些基因参与非生物胁迫响应调节的可能机理。

为什么会选择这方面的研究？缘于他对粮食安全的担忧。粮食安全是国家安全的物资基础，始终是关系到国计民生和国家安危的重要问题。在他看来，如何增强作物品种的抗逆性，还依然是目前我国农业生产上亟待解决的关键问题之一。在解决这个问题方面，利用转基因育种提高作物的耐寒和抗旱能力无疑具有重要的理论与经济意义。这项工作的关键在于对植物抗逆分子机理的认识及关键基因的发掘。

通过长期的钻研，曹树青探索出了一条比较有效的科研方法。他以模式植物拟南芥为材料，通过正向和反向遗传学途径，利用现代分子生物学技术和基因工程手段，筛选和克隆抗逆关键基因，阐明其功能，并用于作物抗逆分子遗传改良。这一研究可获得具有自主知识产权的新基因，不仅可以为作物抗逆遗传改良提供新的基因资源，而且对于揭示植物抗逆分子机理具有重要的理论意义。

科研育人，并行不悖

曹树青是一个忙碌的人，平时除了做科研，还在合肥工业大学作为教授、博士生导师带学生。在他的指导下，先后培养硕士和博士生30余人，一些学生已先后在国内外知名大学从事博士后研究和攻读博士学位。他指导过的优秀学生和研究团队更是不计其数。

篇10

关键词：基因工程；教学改革；探索

中图分类号：G42 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）04-0108-02

21世纪是生命科学的世纪，分子生物学作为最前沿的生命科学，主要从分子水平研究生命活动的现象与本质，如DNA的复制、基因的表达与调控、遗传与变异等。随着分子生物学研究的深入与发展，除了在分子水平上了解生命的特征外，在分子水平进行更有效的生物学研究以及在分子水平进行物种改造是生物学界共同关心并十分重视的问题，在这种情况下，基因工程应运而生。基因工程是生命科学的前沿，它的发展带动了以其为核心的生物技术体系的发展［1］，并且已成为当今生命科学研究领域中最具生命力最引人注目的前沿学科之一［2］。基因工程技术作为生物学的前沿技术，在社会生产生活中发挥着越来越重要的作用，随之而来的是此方面人才的短缺，迫切需要在相关高校加大生物技术人才尤其是基因工程技术人才的培养力度。作者所在学院（浙江海洋学院海洋科学学院）于2007年新增了生物技术专业，希望能为国家培养这方面的人才。基因工程技术的发展日新月异，基因工程课程内容繁杂、抽象，如何能在有限的课时里让学生既能学习到基因工程必备的理论知识和技术手段，又能把基因工程技术最新的研究成果给学生加以介绍成为当前基因工程教学亟待解决的问题。在当前教育体制下，深化教学内容、改变教学方法以提高教学效率成为解决此问题的唯一途径。鉴于此，我们参考其他高校的经验，同时结合本校教学实际对基因工程教学内容、手段、方法及考核方式进行了探索式改革，希望能在有限的课时里让学生对基因工程技术有一个全面的认识和深入的理解，为以后的深造打下良好的基础。

一、教学内容改革

（一）精选教学内容

基因工程课程为我校生物技术专业的核心课程，所选的教材是孙明主编的《基因工程》。基因工程课程和分子生物学、细胞生物学、基因操作原理等课程内容存在一定重复。例如PCR技术、基因表达调控在分子生物学中作为重点内容讲授，那么在基因工程中就不必占用较多的课堂时间来讲解，可以通过提问的方式让同学们进行回顾即可。

（二）调整教材体系

《基因工程》教材众多，内容丰富多彩，各有侧重。在选择教材时，我们结合本校学生为地方院校的本科生，专业基础相对薄弱等特点，教材选择力争全面、完善、浅显易懂，即能够把基因工程技术的精髓传授给学生又不至于给学生带来很大的学习压力，因此选择以孙明主编的《基因工程》（科学出版社，2002版）为主，同时为使学生在较短的时间内掌握相关知识，教学内容经过优化设计，使之更具条理性。我们力争将基因工程课程抽象的理论用简明扼要的语言加以精炼，同时尽可能的为学生提供进入实验室的条件，使他们能在实验室中对基因工程技术有一个直观的认识。

（三）紧跟学科发展前沿，更新教学内容

基因工程技术的发展日新月异，不断有新技术出现，教材内容的更新远远跟不上技术的更新。为了使学生能够全方位的了解基因工程领域的最新技术，我们不能仅仅局限于教材内容，而是在教材教学的同时将最前沿的基因工程技术穿来，开阔学生视野，扩大其知识面，塑造他们的批判精神的创新能力。

二、教学手段改革

基因工程是一门基础性很强的学科，课程内容信息量大、更新速度快、抽象复杂，要求教师在教学过程中必须具有前瞻性和开创精神，努力使教学跟上学科的发展进程，向学生传授教材以外的新知识、新技术、新方法，培养学生的独立思考和勇于探索精神，为学生继续深造打下良好的基础。传统的教学手段，照本宣科，只能使学生得到一些感性认识，无法得到直接的体验，不能激发学习兴趣，加以内容晦涩难懂，久之学生就容易对本课程产生厌倦心理，学生学着很累，老师教起来更累。这就需要教师在基因工程教学过程中勇于开拓创新，不拘泥于传统的教学手段，善于采用新型的教学方式，以激发学生的学习兴趣、较好地掌握整个知识体系为最终目的。

传统板书教学延续至今，有其突出的优点，比如板书在黑板上保留时间较长，便于学生总结归纳、复习巩固，板书书写灵活互动，有利于捕捉课堂闪现的灵感等等。但是传统板书在形式上比较单一，不能声情并茂。另外，板书教学教师占主导地位，学生只是被动的“填鸭式”接受，兴趣索然。另外，基因工程课程本身有许多传统的板书无法进行描述的实验内容等，这就使得传统的板书教学无法单独适用在本课程教学过程中。

为了激发学生的学习兴趣，近几年，某些有条件的高校开设了基因工程的双语课程，不仅很好的调动了学生的学习积极性，同时使学生在本科阶段就能够掌握专业外语，非常有利于学生以后在第一时间快速阅读外文文献，以便迅速掌握和了解基因工程的发展动态［3］。我们借鉴这种教学模式，努力在基因工程课程教学中尝试双语教学，很好的锻炼了学生的专业英语听说能力。

多媒体教学是弥补传统板书教学呆板、灵活性差的利器。运用形象、直观的多媒体技术可以创设出一个生动有趣的教学情境，以其独特的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。此外，多媒体教学还具（下转第110页）（上接第108页）有增加教学容量，提高教学效率、提高教学质量、培养学生抽象思维能力等优点。多媒体教学是对传统教学方式的一种颠覆，其本身也不可避免的存在一些缺点，比如容易产生华而不实，不能紧扣教学内容，过于轻视学生的主体和教师的主导作用等。我们在基因工程教学过程中，将传统的板书教学和多媒体教学有机结合，相互穿插，有效的激发学生的学习动力，同时又将学生的主要精力放在课程内容的学习上，取得了良好的教学效果。

三、教学方法改革

“填鸭式”教学方式沿用至今，已远远不能适应当前学生的思维特点。必须真正转变以课堂、教材为中心的传统模式，采用新型的任务驱动、项目导向等有利于提高学生创新能力、表达能力与批判精神的教学模式。此外，基因工程课程属学科发展快，内容丰富、抽象，学生难以理解，要想使其全面掌握相关的专业基础知识，改革教学方法是非常必要的，在教学过程中综合运用多种教学方法，是教育教学改革的重要内容。

（一）启发式教学

单纯的老师在台上讲，学生在下面听，加之基因工程内容难以理解，很容易使学生产生厌倦心理。我们借鉴前人经验，在课堂教学中穿插启发性的问题。从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习。

（二）研讨式教学

基因工程技术发展迅速，在其发展过程中出现了一些伦理问题，比如克隆动物、转基因动物等的出现。我们在基因工程教学过程中将这些与本课程相关的热点问题引入课堂，引导学生思考并进行分组讨论，提出自己的见解，对某些不一致的观点进行辩论。通过这种方式，激发了学生的科学思维和批判意识，同时培养学生的团队工作能力、团队合作精神以及表达能力与应变能力。

（三）开放阅读式教学

结合基因工程课程更新速度快的特点，引导学生通过网上浏览、图书馆借阅等方式了解本课程最新研究动态，不但激发他们的学习兴趣，同时培养他们查阅资料的能力，为将来的深造和工作打下良好的基础。

四、改革考核方式

为了引导学生树立正确的学习态度，建立良好的学习习惯，在《基因工程》课程考核中，我们采用了平时成绩和卷面成绩相结合的方式，平时作业、考勤、发言等成绩占40%，期末卷面成绩占60%，充分调动了学生的学习积极性。这种多元考核法注重过程型学习能力的培养，克服了学生突击复习应对考试带来的弊端，真实客观地反映出学生的学习效果，使考核方法具有科学性、合理性。

期末考试也不仅仅拘泥于传统形式，而是采用标准化统一考试和论文法相结合的方式。标准化统一考试采用闭卷形式，课程小组统一流水阅卷。题型主要包括名词解释、填空题、选择题、判断题、计算题、简答题、论述题、综合分析题等，主、客观题各占一定比例。一般客观题所占比例较大。论文法则是以闭卷形式出2—5道论文题，学生可以提前准备一些材料，写在一张白纸上，不能将相关书籍及资料带入考场，要求在两个小时内做出论文。

总之，为了使学生全面掌握基因工程课程相关理论和技术，了解最新的研究动态，我们在教学内容、方法及考核方式等进行了全面的改革和深入探索，力图培养学生的批判意识、科研思维及创新能力，为将来的读研及走上工作岗位打下良好的基础。“路漫漫兮修远，吾将上下而求索。”基因工程教学的成功非一朝一夕能够造就，我们将不断探索，力争完善。

参考文献：

\[1\]杨宜,赵睿.加强实验室建设培养应用性金融人才\[J\].北京联合大学学报,自然科学版,2005,(12):88-91.