时间：2023-11-21 11:15:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇分子生物学遗传学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词: 分子生物学 教学内容 教学方法
分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学的发展日新月异,逐渐成为生物学各学科的前沿与生长点,并正在与其他学科广泛交叉与渗透,成为生物科学专业非常重要的一门专业必修课。我校是一所师范类的本科院校,在生物科学和生物工程专业都开设了分子生物学课程。本课程不仅向学生介绍分子生物学的基础理论、基本技术,而且展示了当前分子生物学研究的前沿领域,使学生对分子生物学知识建立系统、整体的认识,从而适应未来21世纪生命科学发展的需要。为了提高该课程的教学质量,培养学生的学习兴趣,实现教学目标,我们根据本校学生的情况,从教学内容、教学方法等方面进行了探索性的尝试。
1.合理选用教材,构建适合师范类生物学专业的教学内容体系
1.1精选教材。
教材是学生获得知识最主要的来源,也是任课老师上好分子生物学的第一步。教材的正确选取能够帮助学生更加容易地迈进分子生物学的大门,建立条理清晰、完整的分子生物学知识体系,也能够帮助任课老师更加有效地开展教学,设计制作多媒体课件。我校为一所师范类院校,分子生物学课程是在第三学年第二学期开设的,在此之前学生已经学习了与分子生物学有部分内容交叉的两门课程――生物化学和遗传学,因此对蛋白质、核酸,以及基因的表达都有了一定的知识基础,对于一些分子生物学名词也不再陌生,不再产生较大的排斥,这将对接下来分子生物学的学习提供极大的帮助。但由于对知识的理解和掌握能力不同,学生在分子生物学的学习之中必然会产生良莠不齐的现象。因此,精选一本适合的教材对学生更好地理解、掌握知识就显得尤为重要。分子生物学发展迅速,新知识、新技术不断涌现,国内外新版教材不断面世,如孙乃恩的《分子遗传学》、阎隆飞的《分子生物学》、郜金荣的《分子生物学》、李振刚《分子遗传学》及本杰明・卢因的《基因VIII》中译本,我们通过对这些教材的比较和分析,并针对本专业学生的特点,选择了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》,该教材主要介绍了基因的复制、转录、表达和调节控制的过程,比较全面系统地讲解了基因的本质及其分子机制,内容紧凑、逻辑性强、图文并茂,具有鲜明的特色,同时所讲的内容也很基础,符合师范类本科生的教学要求[1]。另外,我们在完成教学大纲要求讲授的内容同时,针对一些对分子生物学具有浓厚兴趣,远远不满足于课本内容的学生,参考国内外其他优秀教材加以补充,力求使所讲授的分子生物学知识更加严谨、完整、细致,并与国际接轨。
1.2优化教学内容。
在教学内容上做到重点、难点突出,避免交叉重复。由于本课程仅有54学时,因此授课内容务求精练、易懂。对于与生物化学和遗传学中的交叉内容,如蛋白质、核酸的结构与组成,我们采取复习和提问的方式,让学生提前回顾和预习,做到温故而知新,进一步加深对这些内容的记忆和理解,为难点内容的学习打好基础。同时,可以做到由易到难、循序渐进,使学生在最初接触分子生物学这门陌生、复杂的课程时得到良好的缓冲,不会出现抵制、厌学情绪。这样一方面可以突出分子生物学是以生物化学、遗传学为基础的特点,另一方面也明确了分子生物学的教学重点,保证了课程的完整性和系统性[2]。
2.教学方法的改革
2.1充分应用现代化教学手段,使抽象内容形象化。
分子生物学内容庞大、复杂、抽象,较难理解,并且涉及大量的实验技术和操作,很难通过传统的教学方式使学生较快地理解和吸收。随着多媒体技术进入课堂,以上问题也就迎刃而解。现代化教学多媒体使高校的教学活动发生了深刻的变革,该技术利用动态画面展示事物发展的动态或推理的全过程,利用它的图画特性将抽象的、理论的东西形象化,将空间、难以想象的内容具体化,还可以在课件中展示自然界的直观现象、模拟实践过程和再现研究过程,使学生在学习中感受到乐趣[3]。为此,我们充分应用多媒体技术,通过动画、图片等制作生动的课件,并借助动画、变静态为动态、全方位、多视角、多层次地进行演示,使抽象难懂的微观生命过程具体化、可视化,便于学生理解和掌握,从而使学生产生新鲜感,提高学习热情,增强理论教学效果。例如:原核生物乳糖操纵子的调控机制,涉及很多转录因子和DNA序列的结合,学生很难理清,很容易产生枯燥、厌烦情绪。针对以上情况,我们利用Flas来演示各转录因子是如何分别与不同的DNA序列相结合,使整个调控过程更加直观化和形象化,便于学生理解和记忆,也极大地激发了学生的学习热情[4]。
2.2不实施双语教学。
所谓双语教学(Bilingual Teaching)是指同时使用两种语言――母语及一种外语(在我国主要指汉语和英语)对同一知识进行描述,从而使学生达到理解进而完全掌握并且能够熟练应用的目的[5]。虽然双语教学能够提升生物学人才的培养质量,增强学生直接利用外语从事学习和初步研究的能力,与国际高新技术领域接轨,但是由于分子生物学是生物科学最重要的专业必修课之一,也是引导学生进入崭新的分子领域的基础性课程,因此在本科教学有限的课时内强调学生对基础知识的充分理解则显得更为关键。而只有夯实了分子生物学的基础知识,才能使学生结合所学的生物化学、遗传学进行融会贯通,掌握进一步深造并通向更高学府的钥匙。所以针对师范类院校的本科教学,考虑到教师的自身水平和学生的不同层次,我们偏向于只采用母语进行讲授。
2.3理论与实践相结合,培养学生的实验操作技能。
分子生物学是一门实践性很强的学科,除理论教学外还应包括实验课,因此在分子生物学教学中开设实验课是十分必要的。实验教学相对理论教学而言具有较强的直观性、实践性、综合性和创新性,在加强学生素质教育与培养创新能力方面有着重要的、不可替代的作用[6]。我们所采用课程教材《现代分子生物学》中也花费了很大的篇幅来讲述现代常用的分子生物学实验技术,包括核酸的提取与纯化、电泳分离与鉴定、细菌的转化与目标DNA分子的增殖、PCR扩增、蛋白质印迹、噬菌体展示等。由此可见实验操作技术对于现代分子生物学的重要性。结合各种实验技术的讲解和由此发展起来的最新的分子生物学技术可激发学生的创造性,拓宽学生的视野。学生通过动手操作会增加对所学理论知识的感性认识,同时把所学理论知识运用到实践中,激发学习兴趣,主动地去学习,解决实验操作中遇到的各种问题,从而加深对分子生物学理论知识的理解、提高动手能力。我们在实验教学的内容上设置了分子生物学中最常用、最基本的实验技术,如质粒DNA的提取与酶切鉴定、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化、基因的原核表达、蛋白质的提取与分离、PCR扩增、动物细胞的培养及传代。在实验教学的方法上,我们坚持以学生为主、教师为辅的原则,注重学生个人实验能力的培养,从试验药品、试验器材的准备到试验具体步骤的制定均由学生独立去完成。同时,我们还鼓励学生参与教师的科研工作,包括从立题、设计试验技术路线、开展科研工作、整理数据到最后撰写论文的全过程,从而培养学生把理论应用于实践中,独立思考、独立工作的能力,为今后的硕士阶段和博士阶段的学习打下良好的基础。
经过几年的教学实践,我们逐渐摸索出了分子生物学教学的一些方法和技巧,并通过教学内容和教学方法的改革提高了分子生物学的教学效果,让学生养成了独立思考的习惯,树立了理论联系实际的作风,端正了实事求是的科学态度。
参考文献:
[1]朱玉贤,李毅.现代分子生物学(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]杨海灵.分子生物学实验教学改革的探索与实践[J].成都大学学报(教育科学版),2008,(4):70-71.
[3]王玲,秦永燕.分子生物学课程教学改革探索[J].当代教育论坛,2008,(4):99-100.
[4]诸葛强.改进“分子生物学”教学效果的探讨[J].中国农业教育,2004,(3).
10月10～13日，2012全国植物生物学大会（National Congress of Plant Biology， NCPB-2012）在陕西省杨凌国际会展中心召开。此次会议主题是“从植物科学到农业发展”，由中国细胞生物学学会、中国遗传学会、中国植物学会、中国作物学会和中国植物生理与植物分子生物学学会联合举办，中国细胞生物学学会植物器官发生分会和西北农林科技大学协办。来自全国各科研院所，大专院校的近900名代表参加了本次会议。
中国细胞生物学学会理事长、同济大学校长裴钢，中国植物生理与植物分子生物学学会理事长、北京大学原校长许智宏，中国植物生理与植物分子生物学学会常务副理事长、中科院上海生命科学研究院院长陈晓亚，中国农业大学武维华院士，河北师范大学孙大业院士，中科院上海植生生态所林鸿宣院士，上海植物逆境生物学中心主任、美国科学院院士朱健康，西北农林科技大学校长孙其信，西北农林科技大学校长副校长吴普特出席会议。
开幕式由大会组织委员会主任、中国科学院植物研究所研究员刘春明主持，孙其信致欢迎辞，介绍了杨凌的特色和西北农林科技大学的历史，并且欢迎青年学子到杨凌工作；裴钢致开幕词，对细胞生物学、发育生物学、遗传学等学科对农业发展的推动作用做出了充分肯定，希望植物生物学的发展能够进一步促进农业的应用发展，为生物多样性、环境保护和能源发展提供保证；本次大会主席许智宏代表学术委员会发表讲话，对全国各大专院校和研究所科研人员和研究生代表的积极参与表示感谢，对本次大会按照学术专题组织专场的方式表示认同，并且提出科研人员要用自己的影响促进公众对科学的普及，使我们所处的社会环境更加有利于科学的发展。
会议邀请海内外著名植物科学家及近年来涌现的有突出成就的中青年学者共76人作了大会或分会报告，与会人员围绕植物细胞功能、发育生物学、激素作用机理、生物与非生物胁迫、基因组学和表观遗传学、营养代谢等8个专题进行了学术交流和讨论。会议全面展现了我国植物生物学研究的最新成果，为加强不同学科、不同研究背景、不同实验室研究人员间的交流与合作搭建了桥梁。会议还商定，2013年全国植物生物学大会将由中国作物学会牵头主办。
全国植物学大会是植物生物学工作者的一次盛会。该系列会议自2010年起由中国细胞生物学学会，中国植物学会，中国遗传学会和植物生理与植物分子生物学学会四个学会联合举办，每年一次，由一个学会牵头主办，今年为第三届，由中国细胞生物学学会牵头主办。为加快植物科学研究成果的转化及其在农业生产实践中的应用，推进我国农业科技创新与转化，今年中国作物学会也受邀加入。
（来源：中国细胞生物学学会供稿）
关键词： 高等师范院校 分子生物学 教学改革
分子生物学是高等师范院校在生物学、生命科学、基础医学等学科开设的核心课程之一。本学科理论研究深，前沿性强，不但是生物学研究与教学的基础课，而且广泛应用于生物实验的各个领域。分子生物学主要研究蛋白质、核酸等生物大分子形态、结构及其相关性与变化规律的学科。分子生物学的理论体系演变发展步伐很快，也对高校的教学与科研带来了巨大的挑战。
高等师范院校的教学与一般高校不同，在科学研究与科学教育的同时还肩负着培养教师的任务。因此，各学科在教学过程中，不仅仅要把知识传授给学生，还要让学生掌握研究方法与教学技巧。高等师范院校在教学中更要重视学生知识的传承转向能力的培养。我国很多的高等师范院校都在推行教学改革，在分子生物学教学方面如何联系科学发展的实际应用与理论教学是高等师范学院在分子生物学教学改革方面所要研究的课题。高师院分子生物学教学改革实践要做好以下几点。
1.选好教材，加强专业英语教学
教材是学生学习与教师备课的基本资料，分子生物学在市面上的教材有很多，由于分子生物学的知识涵盖面广，不同的教材编写的侧重点不同。其中赵亚华老师编写的《分子生物学教程》，陈启民等主编的《分子生物学》，朱玉贤等主编的《现代分子生物学技术》在大学比较常见，这些都比较适合本科教育。各种各样的教材要求老师在选择教材时要根据时展特点、师范学校办学风格来综合考虑。很多学校在未经开会探讨的情况下，根据个别人的观点来购买教材，这是不合理的。在选教材方面也不能一味求新，新同学没有专业基础，选择既理论基础深厚，又能反映分子生物学新进展的教材是有效教学的前提。
分子生物学是门基础理论与科技前沿结合紧密的学科，在大学推行双语教学的今天，选择教材也应该搭配一本外文教材。开设一门分子生物的专业英语是必要的。如果师范院校学生的专业英语水平提高了，当走向社会，对提高我国的基础教育水平也有很大的帮助。在外文教材的选择上，各高校一般选择Gkarp的Cell and Molecular Biology，Robert Weaver的Molecular Biology，P.C.Turner的Molecular Biology。教材的选择也要根据学生的实际水平，选择与中文教材近似的外文教材，不能脱离实际，否则不但起不到提高学生专业英语水平的目的，反而会严重挫伤学生的学习积极性。
2.教学大纲的革新
进入了二十一世纪，教学设施已经有了明显的改善，很多学校仍然没有摆脱旧的讲学模式，经常是教师在讲台一味照课本或者讲义讲课，学生拼命地记笔记，有的老师甚至省去了板书。有的学校的多媒体教学设施甚至成了迎接教学评估的形式。这样的现象在高等师范院校更严重。在课程内容安排上，不仅要做到重点突出专业性，而且要与其他课程结合穿插，与生物化学、微生物遗传学、遗传学、基因工程等课程相互渗透、相互联系。在课堂上要把多媒体教学作为主要教学手段，可以制作课件，也可以留下几章让学生自学制作，课件可以在下课后拷贝给学生。这样既可以提高学生的学习积极性，又可以避免学生上课只顾记录笔记，而不注重听课与理解的传统教学弊病。老师在编写课件时还要做好与教育学理论的结合，并配合视频、图片、新闻等形象的、有时代感的元素，与学生互动。比如原核生物和真核生物的染色体结构、原核生物的转录、DNA的复制、蛋白质的合成、基因克隆等，用形象的图片与视频效果要比看教材好得多。
3.加强教师的定期培训
高等师范院校肩负着培养教师的责任，所以师范学校的教师既是老师又是学生。教师在教书育人的同时还要加强自身的学习，不但要学习专业知识，而且要加强教学方法与水平的学习。教学改革在现实层面首先改革的是教师，加强对教师的专业培训，提高政治思想水平，强化对教师的科学管理，这些都是高等师范院校要重视的。分子生物学领域知识更新快，发展迅速，而且分子生物学最突出的科研成果一般都发表在外文期刊上。教师提高英语水平与计算机应用水平，加强随时关注分子生物学领域发展动向的意识，并将本学科相关的新概念、新思路和新成果等内容引入课堂，给学生提供一些能够接受的，难度适中的文献，可以与学生一起开阔视野、一起提高。另外，教师人格与教学风格对学生影响也很大，不但能影响到学生对分子生物学的理解，而且能影响到学生以后的教学风格的成型，注意语言与修养的培养，也是高等师范院校在教学中要注重的。
4.改革教学模式，强化实验教学
在继承传统的教学方式严谨的优点的同时，在课程上到一定阶段，学生对分子生物学有所了解后，在教学方式上可采取课堂讨论等互动教学方式，同时将新知识、新进展作为专题让学生自己研究了解，并作出总结在课堂讨论。互动式教学可以将分子生物学理论细分，让学生分组作深入探讨，以提问回答的形式由老师引导完成学习，彻底改变传统教学模式枯燥的特点。
高等师范院校教学改革是提高教学质量的关键，也是培养优秀教师的前提，不仅体现在分子生物学课程中，而且涵盖了教学的各个方面。不断地改革意味着不断地突破，这样才能培养出符合时代要求的教师。
参考文献：
［1］诸葛强.改进《分子生物学》教学效果的探讨［J］.中国农业教育，2004.3：37-38.
包括：动物学、植物学、微生物学、古生物学等；依研究内容，分为分类学、解剖学、生理学、细胞学、分子生物学、遗传学、进化生物学、生态学、生物进化学等；从方法论分为实验生物学与系统生物学等体系。
生物学(Biology)，简称生物，是自然科学六大基础学科之一。研究生物的结构、功能、发生和发展的规律。以及生物与周围环境的关系等的科学。生物学源自博物学，经历实验生物学、分子生物学而进入了系统生物学时期。
（来源：文章屋网 ）
学时最少的维生素相关内容却是目前社区卫生院临床医师最常用的知识点(图1)。经典的三大代谢不仅常用也是临床工作者希望详细了解的知识点。社区医院最大的患者群是退休的老年患者,患者群中糖尿病发病率居高不下,所以糖代谢、脂代谢等基本原理在社区临床应用中占很大比重。其次常用的是与生理相关的水电代谢及酸碱平衡,与生理学内容有交叉与重复。癌基因与抑癌基因是医学专业工作者目前最希望了解的知识点。肿瘤的高发,肿瘤标志物检验技术在社区卫生院的普及与开展,使临床工作者迫切希望学习癌基因、抑癌基因这方面的知识,这也表明在教材编写过程中要与时俱进,及时编入最新的医学研究进展。
免疫及病原生物学知识点需求。
抗感染免疫是社区医生最常用到的知识点(图2)。社区医院处于传染病、地域性疾病、突发疫情的前沿阵地,对传染病和突发疫情早发现、早隔离、早治疗,对地域性疾病进行筛检和治疗,是其重要职责之一。而比较出乎教师意外的是即使是在农村,由于目前生活水平的稳步提高,寄生虫学这一章节临床医生并不常用,对其要求不高。抗体与补体是临床医生最希望详细了解的知识点。临床上不少检测手段都需要用到免疫学的基本概念和原理,由此免疫学的应用和技术需要做些概括性的讲解,使学生在实际工作中遇到相关问题不至于太茫然。
细胞生物学知识点需求。
细胞生物学最常用的和希望了解的知识点均集中在细胞的活动上,即细胞水平的增殖、分化、衰老、坏死和凋亡。这些知识点与肿瘤的发生、发展、转归密切相关,也与不少药物的作用机制相关。总体而言细胞生物学与基层的医学工作者并不是很密切。
课程整合初步大纲。
根据社区卫生院临床医师对生物化学、病原生物学、免疫学、细胞生物学知识点的实际应用情况和知识点的需求量,我们拟针对临床专业(社区医学方向)学生开设实用医学生命科学课程,涵盖以上学科部分知识点,力求达到在有限的学时内,传授综合性强,实用性强的知识点。
传统的课程结构将临床专业的课程分为公共基础课、专业基础课和专业课。这一模式系统性强,但各课程各自强调系统性、完整性,彼此之间缺乏联系。由于面向农村社区临床医学人才培养不要求学生有十分宽广的基础理论知识,根据够用、适度的原则,需要调整专业基础课程,如细胞生物学、分子生物学的设置。目前的趋势是社区医生的培养重点在于大力发展全科医学教育,这就要求教师在教学过程中将不同学科的知识点融会贯通,进行课程的重组,整合。江西医学院上饶分院推行面向农村社区全科医学教育改革,其专业基础课程模块中对课时进行了调整:生物化学与分子生物学占67学时(理论55+实验17学时)、病原生物学与免疫学占66学时(理论54+实验12学时)、细胞生物学占20学时(理论14+实验6学时);遗传学内容作为选修课程。目前,我校临床医学专业生物化学72学时,病原生物学与免疫学81学时,细胞生物学未开课。由此,我们在社区医学专业课程设置上,拟将这三门课程进行整合并适当增加遗传学的内容,形成一门贯穿一学年的153学时的实用医学生命科学。
从而有效避免各课程为了强调自身学科的系统性和完整性而导致课程之间内容重复,相互重复的内容可统一在某一课程中单独讲述。除了课程结构上进行改革,还要根据培养目标重新编写教学大纲和教材,删除或弱化课程中对基层社区卫生工作无太大实际意义的内容,如本次课程整合过程中,弱化生物化学相关的蛋白质空间结构、等电点等,加强三大代谢的讲授力度;即强调基本概念、生理意义等,而不是代谢步骤和调控。
同时增设代谢相关疾病的检测等临床实用操作实训课,强调农村常见病、多发病的诊断。其次,不能一刀切地取消分子生物学和遗传学课程,或者只作为选修课,而是在生物化学教学中融入这些内容,比如在蛋白代谢章节中强化分子病。有研究表明88.1%的人认为,社区医院的诊疗水平值得改进,提高社区医生的疾病诊断和大病发现能力尤为重要。
关键词：教学方法；分子生物学；实验教学
Discussion about educational reform on teaching of molecular biology for undergraduate major in biotechnology
Shen Xin
Beijing Forestry University， Beijing， 100083， China
Abstract： In this paper， teaching approach was probed in regards of content， method and experiment on the course of molecular biology for undergraduate major in biotechnology. In the reform of course content， we had reduced the content overlaid with other courses for instance the knowledge on genetic information transmission and meanwhile increased the content on updated knowledge. In reform of teaching method， we introduced guiding type educational approach. In reform of course experiment， open type experiment was established. Through the presented reform， students become more active in studying the correlated knowledge and become more capable on experiment. The teaching effect get improved.
Key words： teaching method； molecular biology； experiment teaching
分子生物学是生物类本科教育中一门主要的基础课，它以探究生命过程中生物大分子的结构与功能为主要内容，以解析基因组和蛋白组中生物大分子在各个生命过程中的作用、基因表达调控机制以及信号传递网络为主要研究目标[1-3]。生物大分子结构与功能的研究渗透于生理学、发育生物学等各学科研究中，相关的知识构成了基因组、转录组和蛋白组研究的重要基础。掌握分子生物学的原理和实验技术对生物类学生认识生命的本质，培养生命科学研究能力至关重要，也有助于后续专业课程的学习，为将来进一步深造奠定坚实的基础。从学科特点而言，分子生物学是一门新兴学科，理论体系处在一个不断发展和完善的阶段，研究方法也在不断创新。分子生物学课程知识点多而分散，实验涉及的内容较为复杂，要求我们在教学中一方面要适时地更新教学内容，满足学生掌握分子生物学发展动向的需要，另一方面要充分调动学生的学习积极性，培养学生的创新意识和从事科学研究的能力。我们在多年分子生物学课程的教学改革和课程建设中，针对生物技术专业的分子生物学教学分别从教学内容、教学方法和实验教学等方面进行了探索，具体情况如下。
1 加强新知识点教学内容，深化对生命本质的认识
知识更新快是分子生物学一个鲜明的特点，如何将经典的基础知识与新知识点结合起来是分子生物学教学中需要探讨和解决的问题。在前期分子生物学教学中，我们以经典的遗传信息传递过程为主线，侧重对基础知识的介绍，新知识点虽有涉及，但远不能反映学科的发展。近年来，随着生命科学研究的不断深化，真核生物基因表达调控机制、信号传递网络、生物大分子在生命过程中的作用等方面科研成果不断涌现，转录调解因子的组合调控机制、组蛋白修饰与DNA甲基化、异染色质化、转录后基因沉默、细胞对环境信号的感知及信号转导机制等已经成为发育生物学、生理学及其他学科研究的热点[4-9]。了解和掌握这些知识对学生认识生命过程的本质具有重要意义。在已往的教学中，我们用较多的课时讲解以中心法为基础的遗传信息流的基本原理，但在教学实践中我们发现这部分内容与其他课程存在较大的重叠，一个主要的困惑是学生在学习过程中重复学习相同的知识点，这在很大程度上影响了学习的积极性。另一方面，在经典教材中真核生物组合调控、表观遗传学、基因转录后调控等内容篇幅明显偏低，而这些内容正是目前分子生物学发展的热点，对学生认识生命过程的本质尤为重要。如何更合理地安排学时，兼顾基础知识与科学发展新动向，是我们教学改革的重要环节。通过摸索，我们在教学实践中适当减少遗传信息传递的课时，压缩与其他学科重复的内容，增加了对真核生物组合调控机制、DNA甲基化修饰、组蛋白N端修饰、真核生物信号转导等内容。通过对教学效果的评估，我们观察到，教学内容的调整增强了学生学习的积极性，提高了他们对课程重要性的认识，同时也使学生对生命过程的本质有了更深刻的认识，为后续生理学和发育生物学的学习奠定了基础。
2 调整教学方法，培养创新意识
兴趣是学习的动力，充分调动学生的学习积极性是教好这门课的关键。多年的教学经验告诉我们，灌输式教育不利于学生学习兴趣和创新意识的培养，容易导致学生形成死记硬背的不良学习习惯。在灌输式教育模式下，学生处于被动学习状况，学习的积极性不高，思考问题的意识和分析问题的能力不强。为改变学生被动学习的现状，克服灌输式教育带来的不利影响，我们需要对教学方法进行改革，为此，我们在课程建设过程中尝试了导向性教学。在教学过程中，我们指定适量的文献作为课外阅读材料，以知识获得过程为主线，引导学生分析讨论前人发现问题与解决问题的过程，并帮助他们分析、总结相关实验方案。通过教学方法的改革，学生不仅学到了相关的基础知识，还学到了科学家发现问题、解决问题的思路和方法以及科学家为科学献身的精神。另外，搜集获取科学文献的能力是从事科学研究能力的重要方面。专业外语阅读能力对学生获取知识非常重要，我们在导向性教学中采取了双语教学的方式，结合导向性教学给学生布置英语阅读任务，让学生自己搜集资料，使学生既培养了创新意识也提升了搜集文献的能力。通过教学方法的改进，学生增强了对分子生物学的学习兴趣，也提高了他们的综合分析能力，更重要的是，通过导向性教学，学生逐步养成了独立思考的习惯并提高了创新意识。
3 强化实验基础，注重能力培养
分子生物学研究策略被广泛应用于当今的生物学研究中，分子生物学方法在科学研究创新中扮演着越来越重要的作用，分子生物学实验技能的培养对发展学生潜能，提高毕业生质量至关重要，在加强学生素质教育与培养创新能力方面有不可替代的作用。相对于理论教学，实验教学具有实践性、综合性和创新性的特点，对学生学习兴趣和科研能力的培养有很大帮助。为培养具备较强科研能力的生物科学专业和生物技术专业毕业生，我们在分子生物学教学实践中设置了开放性实验，内容包括核酸的提取与纯化、电泳分离与鉴定、分子克隆、PCR扩增、原核表达及蛋白质亲和层析等实验。这些实验在当今生物学研究中被广泛应用，掌握这些研究方法对学生科学研究能力的培养大有益处，我们期待学生通过实验环节掌握分子生物学实验的基本原理和基本技能。为配合实验课开展，在教学中我们用较大篇幅介绍基本实验的原理和新技术，包括生物大分子的制备技术、PCR技术、杂交技术、RNAi技术等。在教学实践中我们发现学生对分子生物学实验表现出浓厚的兴趣，参与实验的积极性很高。通过实验，学生对科学研究过程有了深刻的感性认识，这对学生了解知识获得的途径和方法有很大帮助。在实验教学过程中，我们发现，前期的实验课存在明显的不足，主要表现为实验原理的相关基础知识不足和实验准备环节的欠缺。在前期教学实验中，实验准备由教师完成，学生用教师配好的缓冲液、培养液进行操作，虽然能够获得不错的实验结果，但对学生能力的培养不利，学生常常不了解缓冲液中各成分的作用，对培养液配制中需要注意的问题也缺乏了解，我们认为这些问题涉及学生的基本素质，关系到能力的培养，为此在教学中我们采取了一些针对性的措施。一方面在理论课中增加了与实验技术相关的基础知识的介绍，如对核酸提取缓冲液、蛋白提取中的细胞裂解液等作了详尽介绍[10-12]，通过讲解使学生对变性剂、抗氧化剂、缓冲剂、离子型与非离子型表面活性剂等成分的作用有了充分的认识与了解，对蛋白质和核酸纯化原理有了全面的掌握。另一方面，在教学环节中，我们将实验改为开放性实验，要求学生自己准备实验，教师做必要的指导，通过这些措施使学生将分子生物学论课上学到的知识与实际操作过程相互印证。开放性实验使学生分子生物学实验技能得到了显著提高，为学生独立操作实验和培养良好的科研能力打下坚实基础。
4 结束语
经过几年的教学实践，我们逐渐摸索出分子生物学教学的一些方法和技巧，并通过教学内容和教学方法的改革激发了学生的学习热情和主动性，不仅使他们掌握了分子生物学的基础理论，更重要的是培养了他们发现问题的意识和解决问题的能力，养成了独立思考的习惯，教学改革显示出良好的效果。今后，我们还将继续探索，让分子生物学理论和实验教学在生物科学与生物技术本科生培养过程中发挥更大的作用。
参考文献
[1] 向义和.分子生物学的起源与进展―物理学、化学与生物学的交互作用[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2] 杨岐生.分子生物学[M].杭州：浙江大学出版社，2004.
[3] 陈启民，耿运琪.分子生物学[M].北京：高等教育出版社， 2010.
[4] Kontos CK， Scorilas A， Papavassiliou AG.. The role of transcription factors in laboratory medicine[J].Clin Chem Lab Med，2013（6）：1-9.
[5] Leitch HG， Tang WW， Surani MA. Primordial germ-cell development and epigenetic reprogramming in mammals[J].Curr Top Dev Biol，2013，104：149-187.
[6] Br?utigam K， et al. Epigenetic regulation of adaptive responses of forest tree species to the environment[J].Ecol Evol，2013，3（2）：399-415.
[7] Gudsnuk K， Champagne FA. Epigenetic influence of stress and the social environment[J].ILAR J，2012，53（3/4）：279-288.
[8] Chinnusamy V， Zhu JK. RNA-directed DNA methylation and demethylation in plants[J].Sci China C Life Sci，2009，52（4）：331-343.
[9] Kornienko AE， Guenzl PM， Barlow DP， Pauler FM. Gene regulation by the act of long non-coding RNA transcription[J].BMC Biol，2013，30（11）：59.
[10] 李钧敏.分子生物学实验[M].杭州：浙江大学出版社，2010.
1.加强学生操作能力的培养，学以致用
现代医学培养目标主要是培养具有一定理论水平和较高操作能力的应用型人才[1]，在实验教学中主要是培养学生的操作能力，操作能力的培养对医学生而言非常重要[2]。实验中可以根据理论课上学的一些物质的理化性质或现象（如蛋白质的两点性，核酸的变性和复性等）学生在教师的指导下自己设计实验方案，实验中每4人一组制定实验目的和条件选择实验器材，制定操作程序等，教师可以随时纠正学生操作出现的错误，规范实验操作，学生必须运用自己掌握的知识进行分析、探讨。学生从一些看似简单的操作中学到了实验的基本技能，加深了对理论课的理解，提高了学习兴趣。同时也增加了学生与老师相互交流的机会。
2.协助生物化学与分子生物学教学，提高学生学习本课程的兴趣
在平时学习过程中同学们对生物化学与分子生物学课比较难理解，认为生物化学与分子生物学理论大于实际，对于临床来说作用不大。实验课上大多都是验证性试验[3]，大多数同学只知其然不知其所以然，因此对生物化学与分子生物学的学习兴趣不高。实验室开放之后，感兴趣并且希望进一步扩展知识和技能视野的同学可以来参加实验，通过与老师讨论或者由老师指导设计实验，他们对理论知识有了更深一步的了解并且可以应用到实际中来觉得非常有收获。有的同学说道：“自己设计实验时有一种责任感，需要考虑实验用到什么原理，如何设计才能得到自己想要的结果，只有真正懂了课堂中所学的生物化学方面的知识才能做到”，“今天我做了细胞核提取核酸实验，亲自提取了DNA，真正看到了遗传物质，对核酸的理化性质也有了直观的认识”。因此开放实验使学生由“被动学习”变为“主动学习”，激发了同学们学习的兴趣，对协助本科教学起到了很大的作用。
3.学习实验设计的方法，培养科学思维的形成
科学人才的培养重在科学思维的培养，要学会如何思考问题和解决问题[4]。在开放实验过程中，指导教师把实验设计的方法贯穿到实验过程中，突出完整的实验设计流程，使同学们不再是只看着书本的操作步骤机械的进行操作，而是初步掌握实验设计的基本原则，从而为将来毕业论文设计以及大学生科研创新项目的申报打好基础。比如在设计实验时实验设计的原则是什么，以及设立阴性对照组和阳性对照组有什么意义。在实验的过程中，同学们提出了许多疑问，包括设计实验中的问题和实际操作中的很多问题。在与指导教师的交流中，即把实验设计的概念深深印入了脑海之中，同时也掌握了很多实验技能，加深了对理论知识的认识。
4.与临床实践相结合，提高学生综合分析能力
生物化学与分子生物学是医学的一门重要基础学科，它涉猎到生理学，病理学，微生物和免疫学，遗传学等多个学科[5]，对于学习、理解和掌握其他医学课程都有十分重要的作用，在整个医学学科中具有很强的带动和辐射作用。通过加强和充实生物化学与分子生物学实验，学生在生物化学与分子生物学实验技术方面得到了极大的提高[6]。学生进入实验室接触各种实验测量仪器的机会增加，使在实验课没有动手操作的同学能够大显身手，既熟悉了实验内容，又基本掌握了仪器设备的使用。
结 语
迎接未来的科技挑战，最重要的是要坚持创新，勇于创新。尤其是生物化学与分子生物学学科的发展突飞猛进。所以生物化学与分子生物学实验开放实验室的建设需要坚持与时俱进的工作理念[7]。在实验室的开放程度与实验需要投人更多资源，实验室今后要积极完善实验仪器配备，向更多的本科生开放。增加开放项目以最大限度地满足学生的需要。通过运用开放实验室，让学生自己设计实验，并且独立完成，把实验设计和实验考核结合起来，实验完成后撰写实验报告或实验论文，使学生在掌握现论的同时领悟到一切正确的理论均来自实践。培养了学生科学思维能力和创新精神，使学生在以后的学习和工作中终身受益。
【参考文献】
[1]张淑平，李英姿，张荣庆.分子生物学实验课教学实践与体会[J].中国大学教学，2006（1）：49-50.
[2]张金萍，张雷家，刘文庆，等.开放实验室对医学生综合素质影响的研究与思考[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2006，8（4）：438-440.
[3]杨勇，顾金英，王晓平，等.建立开放实验室，加强素质教育[J].同济教育研究，2005（1）：81-84.
[4]李海英，马春泉，于冰，等.分子生物学实验室开放体系建设与创新能力培养[J]实验室研究与探索，2010（07）：311-314.
[5]柳晓燕.启发式教学在生物化学教学中的运用[J].中国基层医药，2006， 13（6）：1043.
关键词： 分子生物学 教学改革 问题 思考
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。分子生物学的发展经历了孕育、创立和高速发展三个阶段，如今已经形成了许多新的交叉学科和分支学科，并且基本理论已渗透到生物学的各个领域。分子生物学已逐渐成为现代生物学领域最具活力的学科之一，在推动我国科学事业的发展、推动生物技术产业的崛起、推动国民经济持续高速发展等方面具有重要的作用。随着现代分子生物学理论体系的不断发展和完善，新知识、新概念、新技术和新理论不断涌现，给分子生物学教学带来了巨大的挑战[2]。
分子生物学课程是高等农业院校生命科学领域重要的基础课程之一，得到了教师和学生的普遍重视，在国内各综合性高校、师范院校及地方院校的本科生和研究生培养中都将其列为必修课或限修课。笔者通过对《分子生物学概论》课程教学存在的问题进行剖析，就教师自身综合素质和能力、教学内容、教学方法和教学手段等进行改革探索，旨在提高教学质量，推动我校应用型大学建设。
1.园艺专业《分子生物学概论》课程概述
河北科技师范学院园艺专业拥有75年办学历史，是河北省品牌特色专业、河北省农业教育创新高地建设牵头专业，也是我校应用型大学建设专业综合改革重点专业。园艺专业培养适应园艺产业现代化发展需求，德、智、体、能全面发展，能从事园艺相关领域的教学与科研、生产与开发、示范与推广、经营与管理等工作的应用型专业技术人才，可在园艺企业、事业单位从事教学、科研、开发、管理等工作。《分子生物学概论》是园艺专业开设的一门专业任选课程，本课程包括理论教学和实验教学两部分，其中理论教学内容以核酸的相关内容为主线，包括核酸的结构、复制、转录及蛋白质翻译的详细机制，以及真核、原核基因表达调控的机制和研究进展。实验教学使学生能够掌握比较全面的分子生物学理论知识和实验技能，通过该课程的学习，使学生了解分子生物学技术发展的现状、未来及其应用，为以后生命科学类专业课的学习和未来从事生命科学相关的教学、研究等工作打下坚实的基础。
2.园艺专业《分子生物学概论》课程教学存在的问题
2.1知识抽象，缺乏感官认识。分子生物学理论抽象而深奥，远离日常生活，感官认识缺乏，导致学生很难接受微观而抽象的知识。比如染色体与DNA章节的内容，因都是微观小分子，缺乏对染色体的正确认识，加之复杂抽象的二级结构、高级结构等，无法进行感官认知，进而造成认知困难，难以理解。
2.2填鸭式教学，难以激发兴趣。传统的填鸭式教学，以教师讲授为主，缺乏创新，学生被动听课，很难让学生长时间保持精力集中。加之，现在学生自主意识强，自控能力差，易受外界因素影响，造成没兴趣上课，玩手机、上网等情况时有发生，进而导致不能有效吸收消化课堂内容。
2.3实验教学学时偏少，学生参与程度不足。大部分分子生物学实验需要花费大量时间进行准备，且多数试剂具有毒性，使得很多实验内容难以开展。另外，实验过程中等待时间很长，比如PCR反应、蛋白质电泳等，都需要几个小时的等待。但实验学时少，时间根本无法满足，很多教师采用穿插式实验教学法，导致学生参与度不够，无法深切领会实验内容，影响教学效果。
3.强化教学效果的几点思考
分子生物学是一门新兴学科，新理论、新技术层出不穷，理论知识和研究方法的不断更新，给课程教学带来更大的挑战。为优化教学研究，提高学生兴趣，促进学生学习动力，提高教学质量，笔者从教学内容、方法等方面进行了思考。
3.1优化教学内容，明确教学重点。分子生物学与其他相关学科存在知识点交叉，比如染色体与DNA在生物化学、遗传学、育种学等课程中都有涉及。如果统一规划这几门课程的教学内容，实现各有侧重，主次分明，每门科目重点突出地讲解各自知识点，可在有限的学时内，让学生明确学习重点。
3.2立足应用型大学建设，合理选择教材。课程设置要紧紧围绕学校的办学定位，在强调基础知识重要性的同时，加强学科应用的讲解，培养学生动手实践能力。教材选择不能照搬，要综合考虑学生接受能力和培养目标，比如可以选择《生命科学名著：分子生物学》、《现代分子生物学》、《基因Ⅷ》等。笔者认为朱玉贤等编著的《现代分子生物学》教材，图文并茂，认知性强，能启发学生与实际生活相联系，易于学生接受。
3.3改进教学手段，提高教学质量。分子生物学知识较为微观和抽象，晦涩难懂。传统的教学手段无法满足教学的需求，而多媒体教学清晰直观、图文并茂。备课环节要多花时间和精力制作PPT，并适时通过动画来展示复杂的逻辑。比如在讲授转座子等部分内容时，可以借助玉米花斑图片，展示转座机制，将复杂的分子机理与现实生活中的玉米联系起来，增强认知。
3.4理论联系实际，增强动手能力。增加实验教学学时，加强学生实验操作技能，着力培养动手能力和科研素养。在实验项目中可先安排验证型实验[3]，比如DNA提取、电泳技术、PCR方法等，再增设研究型实验，比如与黄瓜单性结实有关的SSR分子标记筛选等，引发学生思考，制订实验方案，并以小组的形式开展实验。这样有助于帮助学生理解抽象的理论知识，掌握实验技能，增强动手能力和解决问题的能力。同时，启发学生大胆创新，学以致用，利用所学解决现实问题，成为社会有用的应用型人才。
参考文献：
[1]朱玉贤.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]林谦.分子生物学教学改革探索[J].安徽农学通报，2011，17（13）：215-216.
[3]吕彩云.基于地方应用型高校《分子生物学》课程教学改革探索[J].黄山学院学报，2016，18（3）：128-130.
生命科学的发展对科技发展、社会进步和经济增长产生了极其重要而深远的影响,并在农业、医药与健康、能源、环境保护等领域有较为广泛的应用[1]。近半个世纪以来,分子生物学作为生命科学领域发展最迅速的一个前沿学科,推动着整个生命科学的发展。目前很多高校的医学、生命科学、农学等专业都设立了分子生物学课程,并作为本科生必修的学位课程。然而,由于这门课程涉及的知识点抽象复杂,信息量大,知识更新速度很快,学生们难免会感到枯燥乏味,难以理解。目前为止,大部分教师仍然采用制作多媒体课件、根据课本内容逐条灌输知识的单一教学模式,导致学生上课兴趣不大、效率低下、难以系统掌握知识等问题;高校授课教师科研压力大,部分教师重科研、轻教学,教学上投入不够而导致备课不充分、对教学内容吃不透、个别知识点模棱两可等,直接影响着教学质量。因此,对分子生物学课程进行教学改革,是提高教学质量的重中之重。笔者从教学方法和教师素质方面进行了大量的教学改革实践和探索,取得了较好的效果。
一、教学方法的改革
(一)问题式教学,鼓励学生积极思考
问题式教学方法是教师根据所讲授的内容提出问题,让学生在限定时间内阅读教材,思考教师设定的问题,教师提问,根据学生回答问题的情况进行有重点、有目的的引导和讲解,最终教师讲解巩固,使课堂气氛活跃,调动学生学习和思考的积极性,提高教学效果。崔希福[2] 将问题式教学方法应用在基本原理课堂上,非常有助于抵制和规避课教学中普遍存在的问题,使学生不仅真正掌握基本原理和方法,并且提高了学生分析问题和解决问题的能力。王荣等[3]利用问题式教学方法在机械原理课堂上也进行了教学实践,并取得了很好的教学效果。吉敏丽[4]在宪法学教学中通过问题式教学方法的运用,提升了学生思维能力,并开拓了学生的知识面及视野。问题式教学方法在看似枯燥的原理课程上运用将极大提高课堂的教学效果,使学生的自主思考和表达能力得到较好的提升。问题式教学与传统的教学相比,是以“施人以渔而非施人以鱼”的方式对学生进行培养,与“填鸭式”传统教学模式比较,更利于学生获得分析问题和解决问题的能力,也更利于综合素质的培养和提高。通过本研究分析的结果,问题式教学在分子生物学理论课程中取得了较好的教学效果,有必要进一步推广使用。
(二)研读外文文献,倡导学生开展讲座
分子生物学是理论与技术相互结合和相互促进效果最显着的学科,分子生物学的理论指导新技术的产生,新技术的应用又促进了新理论的形成。因此,分子生物学知识的更新速度在生命科学领域首屈一指,将外文文献引入到分子生物学的教学中不仅能够拓宽学生的视野,而且能够展现这些抽象的理论知识在实验中的应用以及基于分子生物学知识的最新研究进展,以启发学生广阔的思维方式。比如,基因的表达调控章节,教材中讲述了从基因水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的基因表达调控,正是由于基因表达调控的存在,才能使仅仅拥有2.5万个基因的人类成为最高级最复杂的生物。表观遗传学是基因表达调控的新兴内容,包括小RNA和DNA甲基化对基因表达的调控等内容,这些知识在教材中一笔带过,学生无法真正认识和了解前沿信息。通过推荐外文文献,让学生分组学习和讨论,并在课堂上以讲座的形式分享自己学到的新知识,对于增强学生自信心和团队协作意识、提高自我学习思考能力具有显着的效果。
二、教师素质的提升
当今高校教师肩负着两项基本任务就是教学和科研[5]。对于广大青年博士教师,面临初登讲台和科研任务的双重压力,使他们喘不过气来,难免对教学的重视程度不够,从而导致学生对于教学效果评价较差。因而教师端正态度、摆正思想就尤为重要。除了自我修养的提升,教师自身知识的更新也非常重要。教师必须经常阅读分子生物学方面的最新文献,以了解分子生物学的前沿研究进展,同时积极参加各种学术会议以及培训,用新知识和新方法不断充实教学内容,才能更有激情的高质量上好每一节课,进而激发学生学习热情,提高教学质量。
他，就是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。
寻根溯源，生物治理土壤重金属污染
众所周知，土壤重金属污染是全球面临的重要环境问题之一。土壤污染的重金属可通过农作物吸收而进入食物链严重影响食品安全并危及人类健康。而作为农业大国的中国，更是有近20%的耕地存在镉、砷、汞、铅、镍、铜等重金属超标现象，严重影响食品安全并危及民众健康。据了解，造成土壤重金属污染的原因复杂，包括工业排放、化肥农药使用及地矿开采等，通过物理和化学手段治理非常困难，也容易造成二次污染。
曹树青认为，植物修复基因工程是解决土壤重金属污染的重要途径之一。然而，寻找和发掘耐受重金属毒害且调控重金属超量积累（或降低重金属吸收）的关键基因并阐明其作用机理，则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。
为此，曹树青带领科研团队展开了植物响应重金属信号传导的长期研究，并得到了转基因重大专项、国家自然科学基金等项目资助，希望能够通过正向或反向遗传学途径，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。这不仅有助于揭示植物耐受重金属毒害的分子机理，而且可为利用植物修复技术治理土壤中重金属污染提供新的基因资源，并为从源头上控制农产品食品安全提供新的技术途径。
于是，科研团队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。
如今，研究已经初见成效，发现了MAN3及其介导的甘露糖的新功能，首次揭示了植物响应重金属镉胁迫的分子调控机制，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。“利用此机制，我们可以通过基因技术定向增加植物对镉的积累和耐受，使其在受到重金属镉污染的土壤中仍可以茂盛生长，并将镉吸收后储存至液泡中。”曹树青介绍，“之后我们再对吸收了镉的植物进行处理，即可有效降低土壤中的重金属含量。”
2014年10月，该原创性成果在线发表在国际植物学知名学术期刊New Phytologist，引发广泛关注。不仅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，国内的一系列主流媒体也都进行了报道和转载。
但这些荣誉并未羁绊住曹教授前进的步伐，目前，他正带领科研团队进一步研究针对砷、铅等其他重金属的植物修复机制，并致力于产业化探索，致力让更多的国人吃上放心粮食。
解决粮食安全，实际意义深远
民以食为天，华夏儿女自古以来就对粮食有着独特的情感，而到了现代，粮食也始终是关系到国计民生和国家安危的重要问题，粮食安全是国家安全的物资基础。如何增强作物品种的抗逆性是目前我国农业生产上亟待解决的关键问题之一。
为此，曹树青教授认为利用转基因育种提高作物的耐寒和抗旱能力对粮食安全问题无疑具有重要的理论与经济意义。于是，他带领课题组开展了“植物抗逆分子生物学”研究，即利用转基因育种等技术增强作物品种的抗逆性，提升植物对抗不良环境的能力，如抗旱、抗涝、抗冻、抗病虫害等。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。他们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。
目前，该研究已经可获得具有自主知识产权的新基因。曹树青教授说：“这些研究不仅对于揭示植物抗逆分子机理具有重要的理论意义，而且可为作物抗逆遗传改良提供新的基因资源。”
>> 案例教学法在《生物信息学》本科教学中的应用 师范院校生物信息学教学的现状分析 医学院校生物信息学教学的探究 面向医科院校生物信息学专业的Java教学实践 面向生物信息学本科专业的《遗传学》教学要点及模式探索 离散数学在生物信息学专业本科教学的开展研究 生物信息学中的机器学习 癌症研究的生物信息学资源 生物信息学中的序列比对算法 师范院校生物信息学本科教学改革与实践 生物信息学数据库及运用分析 生物信息学专业MySQL数据库课程教学方法探讨 生物信息学在生物学研究领域的应用 医学院校生物技术专业生物信息学教学探索 生物背景学生的《生物信息学》课程教学思考与探索 师范院校研究生生物信息学教学改革思考 农业院校生物信息学教学模式探索 探讨医学院校生物信息学创新实践能力培养 中医大数据下生物信息学的发展及教育模式浅析 大数据背景下的生物信息学教学探索 常见问题解答 当前所在位置：l）。此外，还有细菌、真菌、植物等分支数据库。该数据库也有搜索引擎，其内容详细的数据记录了DNA、转录产物、蛋白质和基因突变等信息，使用方便，记录系统、完整，是了解基因结构和功能比较理想的数据库[2]。
2.3 miRBase数据库 microRNA是近年来发现的非编码内源性小RNA分子，其功能主要是调节靶基因的转录后水平的表达，是近年来研究的热点领域。miRBase数据库更新快，包含miRNA序列数据、功能注释、靶基因预测等多各方面，是存储miRNA信息最主要的公共数据库之一（http：///）。目前，新版本（Ver.21）收录了223个物种28645个前体miRNA和35 828个成熟miRNA产物，所有数据均可以通过web界面检索，而且通过与TargetScan链接，可以查阅miRNA的潜在的靶基因。
2.4 生物分子信号通路数据库 信号通路一词在高中生物就接触到，到本科阶段的《细胞生物学》课程中得以深入学习。据调查，对于本科生而言，他们对信号通路想理解和认识有限，掌握的信号通路都是不完整的。学生在学习时，可借助信号通路数据库检索的方式，搜索某基因所参与的信号通路，并且可以直观的看到该基因在整个信号通路中的地位和作用。信号通路数据库目前比较常用的是WikiPathways数据库（http：//）。该数据库集成了主要的基因、蛋白质，允许整个研究者更广泛参与[3]。该数据最大的特点是将基因之间的关系以图形方式显示，使学生直观了解所感兴趣的基因是如何参与到信号通路或生化代谢过程的。
3 常用生物信息学软件及在线分析工具
3.1 DNA序列分析软件 在生物科学本科教学过程中，很多课程如《生物化学》《分子生物学》《遗传学》等，都涉及到DNA序列结构、基因突变等知识点，而且学生掌握到的更多都是一种朦朦胧胧，是懂非懂的知识点。因此，在《生物信息学》课堂上，当讲到采用生物信息学软件进行DNA序列分析时，学生产生了浓厚的兴趣。DNA序列分析的软件有很多，如：BioEdit，DNASIS，DNAStar，DNAClub，DNAMan等，相比较可知，就序列分析而言，我们认为DNAStar软件最常用，且操作简单，可视化功能强大，是地方本科院校学生的最佳选择。
DNASTAR是基因组学、结构生物学和分子生物学领域中的一款综合性序列分析工具软件，包含可视化和序列编辑（SeqBuilder），序列组装（SeqMan）、序列比对（MegAlign）、引物设计（PrimerSelect）、蛋白质结构分析（Protean）、基因查找（GeneQuest）和序列编辑（EditSeq）7个模块，可用作DNA和蛋白质序列分析、序列重叠群拼接和基因工程管理等方面，目前，该软件已被90多个国家的制药，生物技术，学术和临床研究人员使用。
3.2 RNA结构分析软件 RNA包含tRNA，mRNA，rRNA和sRNA等多种类型，在蛋白质生物合成过程中起着非常重要的作用。他们的二级结构或高级结构会影响蛋白质合成的效率。因此，对于本科生而言，直观的了解RNA的二级结构，对于掌握理论知识具有重要意义。RNA结构分析的软件有如Mfold、RNAdraw和RNAstructure等多个软件[4-5]。通过比较这些软件获得难易度、优缺点和使用复杂程度，我们发现Mfold已完成多次修订，且实现了网上在线免费试用（http：//unafold.rna.albany.edu/？q=mfold），输出结果灵活多样，结果直观，是本科生用于RNA结构分析的最佳选择。
3.3 序列比对软件（在线工具） 序列比对也称序列比较，通过该操作，可以将两个或多个基因（或蛋白质）序列按照一定的规律排列，使学生直观的观察到序列的变异，从而确定序列之间的相似性或同源性。根据序列多少，可分为双序列比对和多序列比对。序列比对的软件或在线工具也有很多，其中多序列比对软件有Clustal（ClustalX和ClustalW）、GCG、BioEdit、DNAMAN和DNAStar件包中的MegAlign等。在这里，适合本科生教学的软件我们推荐MegAlign和DNAMAN。而两序列比最常用的则是BLAST在线工具（http：//ncbi.nlm.nih.gov/blast），它是NCBI开发的可免费非注册使用的在线工具，可与NCBI的蛋白质数据库和基因数据库链接，也可用于蛋白质和基因序列的同源检索，是本科教学中必须要用到的在线工具。
3.4 系统发育树构建软件 在生物进化过程中，细胞内的生物大分子（蛋白质、核酸）的一级结构的变化会出现变异（进化），而生物大分子进化速率相对恒定，我们可以根据生物大分子的序列信息构建系统发育树，推断生物进化历史。系统发育树构建的软件有MEGA，PHYLIP，DNAMAN等。在分子进化相关的科学研究中，最常用的是MEGA（即Molecular Evolutionary Genetics Analysis），该软件更新快（目前的最新版本为MEGA7.0 http：///），运行速度快，操作简单，结果直观。因此，在本科教学中，我们推荐MEGA软件作为系统发育树构建的软件。
3.5 Expasy工具 ExPASy，即Expert Protein Analysis System，由瑞士生物信息学研究所维护的蛋白组学相关的在线实用分析平台，整合了很多蛋白质数据资源和分析工具（http：///），涉及蛋白分类、蛋白质翻译、结构预测、相似检索、序列比对等。该在线工具可免费试用，是本科教学过程中值得推荐的分析工具。但是，该工具包数据量大，鉴于本科教学学时的限制，在教学过程中不宜细讲，可以引入，让感兴趣的同学自学。
4 结语
随着分子生物学和生物信息学的迅猛发展，生物信息学数据库不断完善，生物分析软件越来越多，且各具特色。考虑到地方本科院校实际情况，我们介绍了以上的生物信息学数据库和分析软件（在线工具），并简单总结了它们适合于地方性高校本科教学的优点，给出了合理选择的参考建议，以期为地方本科院校《生物信息学》教学提供参考。
参考文献
[1]Bethesda（MD）.The NCBI Handbook[Internet]. 2nd edition[M].National Center for Biotechnology Information（US）. 2013.
[2]Yates A，Akanni W，Amode M R，et al. Ensembl 2016[J].Nucleic Acids Res.2016，44（D1）：D710-D716.
[3]Kelder T，van Iersel M P，Hanspers K，et al.WikiPathways：building research communities on biological pathways[J].Nucleic Acids Res. 2012，40（Database issue）：D1301-D1307.
[4]徐思敏.RNA生物信息相关软件概述[J].科技信息：科学教研，2008（14）：398-399.
1 微卫星dna标记
随着分子克隆、dna重组技术在分子生物学领域的不断完善，加之另一类重要的遗传标记—多态dna分子标记图相继出现，使我们在一定条件下可以操作某些dna片段进行遗传分析研究。目前重要的遗传标记主要包括限制性片段长度多态性(rflp)、随机扩增多态dna(rapd)、小卫星dna和微卫星dna。而微卫星dna在度量品种遗传多样性及构建系统发生树，其显示出分布广泛、多态性丰富、易于检测等特点，被认为是各类遗传标记中最有价值的一种。
2 微卫星dna标记的研究方法
在使用微卫星方法之前，如何获得所需要的微卫星位点？大致有三条途径：第一、寻找已存在的微卫星引物；第二、使用与所研究物种亲缘关系较近物种的引物；第三、用经典分子生物学方法克隆所需要的微卫星位点。一旦拥有微卫星位点，便可自行选择作探针或作引物。因此获得所需要的微卫星位点后，就可以进行微卫星dna的多态性分析：一是在微卫星数据库中直接寻找合适的引物，进行pcr扩增和测序，凝胶电泳分析。但其局限是所研究的基因序列是已知的，不能反映整个基因组。另一种是首先构建基因文库，然后以想钓取的微卫星去杂交，从中选去阳性克隆，提出质粒后利用载体插入座位两端的已知序列设计引物去测定插入片段序列。最后在微卫星dna两端选出适当的引物进行pcr扩增和测序凝胶电泳去分离、测定基因组样品中微卫星dna的多态性。再进一步分析计算等位基因在研究群体中的基因频率及群体中各位点的杂合度等。
3 微卫星dna标记在家畜遗传育种上的应用
微卫星被广泛用于家畜的基因组变异研究，由于它多态性丰富，易于获得，在构建物种的遗传连锁图、基因鉴定、qtl相关及系谱确证等方面起到了巨大的作用。
3.1构建基因组连锁图
微卫星是构建完整基因组连锁图时使用的主要基因标记。在进行基因组图谱建立过程中，标记的基因位点一般有两类：一类主要有编码基因和结构基因位点组成，位点变异小；另一类为具有高度变异的重复序列来标记dna上的基因位置。现在使用最广泛的是微卫星标记。同一类微卫星可分布在整个基因组的不同位置上，从而适合于基因定位，是基因组遗传图谱和物理图谱的理想界标。
3.2基因鉴定标记
基因鉴定的主要任务是在dna水平上鉴别群体中存在的某个基因位点的全部等位基因或者说该基因位点的所有变异体。用微卫星标记来鉴定基因位点的等位基因时，仅涉及dna结构，通常与表现型无关。用这种方法可以将群体中存在的所有等位基因无一遗漏地鉴定出来。在家畜中用分子遗传学基因技术研究发现的遗传缺陷多数均是使用微卫星标记后发现的。
3.3 qtl的连锁分析及基因定位
可以利用标记的连锁特点，将一些功能基因或qtl定位在染色体上或连锁群中。微卫星dna指纹图是由20-30个多态位点的等位基因组成，可同时提供数十个随机分布的标记位点，被广泛应用于基因定位。
3.4系谱确证
在家畜育种中常常必须搞清楚畜群中的亲子关系，或者说必须知道畜群的系谱关系。这样做有利于防止群体近交的发生，这在普通育种学中称为系谱记载。随着分子生物学技术的快速发展，应用分子遗传学方法比目前使用的血型、血液蛋白型等研究更为精确地描述个体的遗传变异程度，所以用dna定型来进行系谱确证(或系谱起源)是一种较好的选择。由于微卫星位点的特性，使它在亲仔鉴定、胚胎移植、混合受精、亲缘关系分析和品种遗传纯度分析上十分重要。
3.5群体遗传结构分析及杂交优势预测
微卫星多态性分析可以评估畜禽遗传多样性、对品种资源进行分类等，利用微卫星位点估计品种间或品种内遗传结构和变异是非常有效的。在紧密相关的物种中，微卫星位点具有位置保守性，这使得我们能在相关畜种间如牛、绵羊、山羊间使用跨物种引物进行研究，从而更快更准确地找到该物种中更多的微卫星位点，用于遗传作图或其他研究，从而说明了微卫星位点的保守性。
4 结论
