时间：2024-01-06 16:33:13
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篇现代生物学研究进展，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。
1.巴氏小体案例在遗传学教学中的应用
2.下一代测序技术在表观遗传学研究中的重要应用及进展
3.遗传学教学中在细胞与分子水平上理解等位基因的显性与隐性
4.果蝇唾腺多线染色体研究进展及其在遗传学教学中的应用
5.以人类血型为遗传学案例教学的思考与实践
6.表观遗传学药物的研究进展
7.表遗传学几个重要问题的述评
8.构建优质教学体系,促进《遗传学》精品教育
9.小鼠毛色遗传的控制机制及其在遗传学教学中的应用
10.肝癌发生的分子遗传学和表遗传学研究
11.景观遗传学原理及其在生境片断化遗传效应研究中的应用
12.以遗传信息为主线的遗传学教学架构及与其他课程的衔接
13.认知过程中的表观遗传学机制
14.我国高校遗传学教材的出版与使用现状的调查
15.表观遗传学:生物细胞非编码RNA调控的研究进展
16.表观遗传学视角下运动干预阿尔茨海默病的机制分析
17.遗传学与基因组学整合课程探讨
18.表观遗传学研究进展
19.癫痫表观遗传学研究进展
20.不仅仅是遗传多样性:植物保护遗传学进展
21.利用文献精读教学新模式优化遗传学教学
22.2015年中国医学遗传学研究领域若干重要进展
23.发展行为遗传学简介
24.光遗传学技术应用于动物行为学在神经回路中的研究进展
25.表遗传学推动新一轮遗传学的发展
26.生物教育专业《遗传学》教学改革的探索
27.糖尿病肾病遗传学研究进展
28.肿瘤表观遗传学研究热点的聚类分析
29.浅谈高校《遗传学》课程教学改革与实践
30.2015年中国微生物遗传学研究领域若干重要进展
31.利用经典文献优化《遗传学》双语教学
32.孟德尔豌豆基因克隆的研究进展及其在遗传学教学中的应用
33.表观遗传学在肺癌诊治中的研究进展
34.人格行为遗传学研究的两类取向
35.害虫遗传学控制策略与进展
36.表观遗传学及其应用研究进展
37.阿尔兹海默病的表观遗传学机制及相关药物研究
38.胃癌遗传学及表遗传学研究进展
39.遗传学在胆管细胞癌发展中的重要性
40.子痫前期表观遗传学研究进展
41.行为遗传学:从宏观到微观的生命研究
42.遗传学史在遗传学教学中的作用
43.男性不育的遗传学评估
44.表观遗传学与肿瘤干细胞
45.开放式教学在遗传学实验教学中的探索与实践
46.表观遗传学调控与妇科肿瘤发生、演进及治疗的研究进展
47.规律运动干预人类衰老过程的表观遗传学机制研究进展
48.表观遗传学及其在同卵双生子研究中的新进展
49.分子群体遗传学方法处理鲤形态学数据的适用性
50.番茄果重数量性状基因的研究进展及在遗传学教学中的应用
51.遗传学教学中遗传学史及科学方法论的教育
52.景观遗传学:概念与方法
53.孤独症的遗传学和神经生物学研究进展
54.肺癌表观遗传学的研究进展
55.肿瘤的表观遗传学研究
56.遗传学课程群的设置和思考
57.《遗传学》课程的建设与优化
58.表观遗传学在中枢神经系统退行性疾病中的研究进展
59.遗传学实验教学体系的改进
60.肝癌表观遗传学研究进展
61.保护生物学一新分支学科——保护遗传学
62.表观遗传学在淋巴系统肿瘤研究中的新进展
63.大肠癌的表观遗传学研究进展
64.重视经典遗传学知识体系构建和学生自学能力的培养
65.植物化学遗传学:一种崭新的植物遗传学研究方法
66.关联分析及其在植物遗传学研究中的应用
67.表观遗传学及现代表观遗传生物医药技术的发展
68.三阴性乳腺癌与表观遗传学研究现状
69.构建培养新型医学人才的医学遗传学课程体系改革
70.骨髓增生异常综合征的遗传学检测研究进展
72.羞怯:来自行为遗传学的观点
73.遗传学探究性实验教学的思考及实践
74.“教学、实践、科研、临床”四位一体的医学遗传学教学体系建设探索与实践
75.国内高校遗传学教材发展研究
76.男性生殖遗传学检查专家共识
77.肿瘤表遗传学研究的进展
78.创新性遗传学大实验对提高大学生综合能力的研究
79.白内障表观遗传学研究的现状及进展
80.遗传学研究性实验教学模式探索与创新人才培养
81.表观遗传学在木本植物中的研究策略及应用
82.高通量测序技术结合正向遗传学手段在基因定位研究中的应用
83.激发与培养学生学习遗传学兴趣的教学途径
84.从表观遗传学开展复杂性疾病证候本质的研究
85.蓝藻分子遗传学十年研究进展
86.建设遗传学课件体系 提高多媒体教学质量
87.表观遗传学与肿瘤
88.原发性肝癌的表观遗传学及其治疗
89.青少年焦虑、抑郁与偏差行为的行为遗传学研究
90.儿童孤独症的遗传学研究进展
91.本科生遗传学实验教学的改革探讨
92.与闭经有关的遗传学问题
93.多媒体教学在遗传学“三点测验”教学中的实践
94.一个实用的群体遗传学分析软件包——GENEPOP3.1版
95.论从“肾为先天之本”到“中医遗传学”
96.《遗传学》多媒体教材的编写与实践
97.肺癌的表观遗传学研究进展
98.无创性产前遗传学检测研究进展
【关键词】 糖尿病； 血糖； 胰岛素； 时间生物学
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.29.044
糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是以高血糖为主要特征的慢性代谢性疾病[1]，主要由遗传、环境和行为等多种因素所致。2011年，WHO在报告中指出全球糖尿病患者共计达3.46亿。2013年，全世界共有3.82亿名糖尿病患者，其中90%是2型糖尿病[2-3]，预期到2035年全世界患者将增加至5.92亿名[4]。2010年3月世界糖尿病联盟（IDF）的统计数据中显示，中国地区糖尿病患者中成人患者达9240万[5]。有统计显示，2013年全球因糖尿病所造成的花费估计达5480亿美元[6]。《中国卫生计年鉴》及国家卫生服务调查的数据显示，从1993年到2004年，我国糖尿病的直接医疗费用增长速度达到19.90%，高于全国卫生总费用的年均增长速度，甚至超过我国同期的GDP数值。糖尿病的直接医疗费用在所有被调查的慢性疾病中位居第二[7-8]。糖尿病及其并发症的康复治疗消耗大量财力物力，给我国社会造成严重的经济负担。因此，探索经济高效的预防和治疗方法成为全国乃至全世界人们迫在眉睫的工作。
1 时间生物学研究现状
以周期为特征，以一定时间间隔不断重复的生命活动现象称为生物节律。生物节律是人体及众多哺乳动物内在的固有节律。其中，昼夜节律是机体最基本、最重要的生物节律。时间生物学则是一门以生物节律为基础，研究生命活动的周期规律及其产生机制与应用的新兴交叉性生命学科。
国外时间生物学领域的研究起步较早，早在19世纪70年代生物节律学就作为一门学科而存在。瑞士科学家汉斯・斯恩研究发现人体的心理、生理机能表现出生物节律性。到20世纪50年代，美国生物学家佛兰斯・哈尔贝格（Franz Halberg）通过实验发现血液中的白细胞计数表现出近似24 h的周期性变化规律，提出了近似昼夜节律（circadian rhythm）的概念。80年代后时间生物学领域得到了快速全面发展。有研究通过动物实验验证了大鼠下丘脑视交叉上核（SCN）对生物节律的中枢调控作用，即视交叉上核被破坏后，大鼠的节律性活动出现紊乱，但修复、重建该结构能够重新建立正常的昼夜节律。目前，大量研究已经证实了近日钟基因的转录及其后期的调控引起的分子振荡是生物节律产生的重要原因。下丘脑视交叉上核（SCN）为节律的中枢振荡器。在中枢振荡器的调节下细胞产生周期性生化反应和基因活性表达[9]。90年代末，生物节律基因被克隆[10-11]。Buijs等学者证实了视网膜-下丘脑（SCN）束中抑制性递质γ-氨基丁酸（GABA）的存在[12]；随后，Liu等[13-14]研究发现GABA是控制SCN细胞相互同步的调节因子。
早在2000多年前，中国传统医学就融合了时间生物学概念，认为人体的内在节律与季节、节气、时辰等时间节律周期密切相关，即所谓的“天人相应”。《素问》有云：“病在肝，愈于夏，甚于秋，秋不死，持于冬，起于春……”即指出肝病病情变化的时间节律性特点。“五运六气”以及“阴阳学说”也是中医从时间生物节律角度对人体与四时、日月、年及轮的关系做出的精辟论述[15]。同时，中医还强调“因时制宜”和“因天时而调气”的治疗原则，在取血用药方面总结出“子午流注”和“灵龟八法”的经验方法。时间生物学在航空航天方面的研究也已开展多年。苏洪余等[16]综述了空间时间生物学的研究进展，为拓展时间生物学在空间领域的发展创造了条件。我国学者孙学川[17]在80年代将时间生物学引入体育领域，他明确了择时体育疗法的原则和意义，同时也对现代时间康复学进行了定义。孙学川[17]指出根据患者个体的生物节律特征，制定和实施体育疗法，可加速机体康复进程，为现代时间康复学和择时体育疗法的进一步研究奠定了理论基础。童建[18]也指出机体的代谢和功能都具有节律性变化，周期性振荡才是生命的基本特征。徐军等[19]通过对不同物种有关调控昼夜节律基因的转录因子的研究，进一步讨论果蝇和人类生物钟调节的共同分子机制。时间生物学在治疗学方面已取得了很多重要临床研究进展[20]，如睡眠调节，心血管病、糖尿病以及肿瘤的择时药物治疗等。甚至，在此基础上开拓了时间毒理学、时间卫生学、时间预防学等新领域。
2 血糖、胰岛素生理状态下的昼夜节律特征
生理状态下，人体血糖水平在一定范围内不断波动，其波动具有周期节律性。下丘脑的视交叉上核（SCN）是生物节律的中枢起搏点，而起搏性信号物质来源于松果体分泌的褪黑素。陈树春[21]在综述中指出，人体胰岛素生理水平和胰岛素分泌存在昼夜节律。血糖浓度的不断波动引起胰岛素分泌水平的变化，使之呈脉冲式分泌，但20∶00胰岛素敏感性要高于08∶00。对健康人体进行24 h动态血糖监测发现，血糖峰值在13∶00或14∶00，谷值为03∶00，呈现周期节律性。同时，通过试验发现葡萄糖耐糖试验也具有昼夜节律[22]。
大鼠是一种夜行动物，生理活动周期与人类相反。血压和心率等基础指标在在光期较低，暗期较高。于福生[23]在研究中指出，明、暗各12 h的环境条件下，健康大鼠在不进行摄食活动的明期血糖浓度稳定在一定水平。进入暗期后，由于食物的摄入，血糖浓度明显增加，即显现出明显的昼低夜高的节律。刘晓平等[24]在实验中证实了以上结论，并指出正常大鼠血糖峰值大约在18∶00，谷值在06∶00。Raquel等[25]进一步指出大鼠血糖值昼夜变动过程更接近余弦曲线，峰谷值分别在暗期中间和明期中间。也有学者对小鼠血糖节律进行研究：自然状态下，小鼠血液内源性胰岛素水平的变化也具有明显的昼夜节律，节律周期中峰值相位在13∶00左右，谷值相位在00∶00。当然，动物的种系不同其血糖或胰岛素浓度变化的节律也可能不同，但正常大鼠血糖和血清胰岛素水平均呈昼夜节律性变化是肯定的。
3 血糖、胰岛素病理状态下昼夜节律的变化
糖尿病的发生，可导致血糖水平的异常波动，使其正常节律性遭到破坏，尽管血糖也存在明显波动，但其波动无周期节律性[26]。有资料显示，2型糖尿病患者胰岛素的正常节律紊乱甚至消失，且其脉冲式分泌变得不规则[27]。Boden[28]通过高糖钳夹试验发现二型糖尿病患者一级亲属的胰岛素分泌节律出现异常，胰岛素敏感性8∶31最低，晚间19∶04最高，与正常人相反。同时，糖尿病患者血压、心率等指标也出现昼夜节律特征的丧失[29-30]。
对正常大鼠及糖尿病大鼠血糖节律的比较研究发现：健康大鼠血糖存在昼夜节律，糖尿病疾病状态下大鼠24 h血糖水平出现明显波动，但各时间点的血糖值差异不具有显著性，提示糖尿病大鼠血糖昼夜节律受到了破坏[26]。刘晓平等[24]经余弦法分析提示，糖尿病大鼠24 h血糖值虽有明显变化，但变化无显著性差异，提示糖尿病大鼠血糖无昼夜节律性。另有学者对小鼠血糖的昼夜节律进行研究发现，病理状态下小鼠血糖水平显著升高，峰谷值时间相位发生移动，且峰谷值差异不具有统计学意义[31]。正常组小鼠血糖呈现双峰谷值，峰值出现在10 am和10 pm，糖尿病状态下，峰值延迟至10 am和2 am；谷值由6 am和6 pm推至2 pm和6 am。
4 糖尿病的择时治疗
机体的生理功能表现为昼夜节律性变化，不同时刻对药物的敏感性不同。按照生物周期性变化，以及药物的生物利用度、血药浓度代谢等情况设计临床给药方案，科学选择最佳的给药时间，可以更好地发挥药物疗效，减少不良反应，促使患者尽快康复。20世纪60年代国外学者就将择时的概念运用到临床治疗中，该实验依据肾上腺皮质激素分泌释放的昼夜节律，改进强的松服用时间。研究结果显示常规的强的松服用方法，即每日4次每次2.5 mg，较每日08∶00时服用10 mg的方式疗效差，且副作用大。也有实验指出，晚上服用糖皮质激素对肾上腺皮质激素的抑制作用是清晨用药的2倍。於丽红等[32]通过临床研究推测甘精胰岛素皮下注射后12～13 h存在峰值，利用药物代谢规律以及血糖的生物节律，选择18∶00注射甘精胰岛素，可以在不增加胰岛素用量的前提下，简单方便地实现快速平稳降糖，减少血糖波动。许良银等[33]在综述中也指出，在不改变药物剂量的情况下，一个变动周期的不同相位用药，可能会对机体产生完全相反的作用。
目前，大量动物实验证实以上观点。付雪艳等[26]在玉液汤对大鼠糖尿病的时间治疗学作用研究中指出，玉液汤治疗糖尿病，效果明显受时间因素影响。在大鼠正常血糖节律的谷值点，即06∶00时刻，疗效要高于其他时刻，主要表现在降低血糖、血脂，提高胰岛素和C肽含量等方面。因此，该研究依据生物节律科学选择给药时间可以明显提高疗效。马孔琛等[31]在研究中指出相同剂量的胰岛素在不同时刻对小鼠血糖作用强度不同，在04∶00-08∶00血糖降低50%左右，而在20∶00可使血糖降低70%。健康小鼠血糖的血糖出现双峰值，分别是10 am和10 pm，双谷值的时间为是6 am和6 pm。而在高血糖状态下，小鼠峰值与谷值时间发生移位，出现明显的节律紊乱。采用健脾降糖方治疗小鼠糖尿病6 am较6 pm血糖的昼夜节律恢复得更为理想。曾晓玲[34]利用电针刺激治疗大鼠糖尿病，餐前、餐后以及随机治疗组疗效有显著差异，其中餐后治疗组血糖下降明显。Monnier等[35]对200例非胰岛素治疗的T2DM患者进行跟踪研究发现，白天血糖和胰岛素浓度相对于其他时间点（8∶00 am、2∶00 pm、
5∶00 pm）在11∶00 am左右最高，建议血糖监测在10∶00进行，监测结果可作为治疗方案修改的依据。康世英等[36]对糖尿病患者进行针刺治疗，发现依据胰岛素分泌节律，在峰值时择时治疗组空腹血糖、餐后2 h血糖、24 h尿糖定量、糖化血红蛋白等指标下降明显，血糖的恢复程度与西药组相近，但明显优于不择时针刺组及胰岛素分泌低谷时针刺组。有试验通过不同时间段运动对糖尿病患者病情影响的分析发现，不同时间段运动对糖化血红蛋白影响效果差异不具有统计学意义，但是对血脂的影响具有显著性，提出患者可根据自身情况自行选择运动时段，若想达到调节血脂的目的建议选择晚餐后[37]。张虹等[38]利用时间生物学原理指导社区糖尿病患者择时运动、择时饮食、择时用药、择时监测血糖，康复效果显著。因此，笔者认为该路径能提高患者对糖尿病的认识，有效控制血糖，防止或延缓慢性并发症发生，提高患者的生活质量。
总之，从时间生物学视角出发，依据DM的生物节律择时用药治疗，可调整病理状态下的节律紊乱，进而达到缓解病情、预防并发症甚至疾病转归的理想效果。
5 总结与展望
机体血糖、胰岛素水平的生理性波动呈现昼夜节律性变化，而在糖尿病病理状态，两者的动态调节遭到破坏，昼夜节律发生紊乱。然而，节律的改变并不意味着节律的消失。因此，顺应人体的生物节律，结合药物代谢动态，科学选择最佳干预时间及药物剂量，可最大限度发挥药效，获得理想的治疗效果。然而，人体生物节律周期与药物剂量、药物代谢周期的完美结合，需要针对具体病情有的放矢地实施。目前，时间生物学在疾病治疗方面的研究已逐步成熟，而对疾病预防和诊断方面研究甚少。如能及早预测机体病理状态，可提前实施干预预防。因此，未来运用生物节律的变化来预测疾病的发生趋势和诊断将成为新的研究方向。
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关键词：细胞生物学;分层次教学;研究生
中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）36-0180-02
细胞生物学是现代四大前沿生命学科之一，是一门综合性的新兴基础理论学科，是从细胞、亚细胞和分子水平三个层次研究细胞生命活动基本规律的学科。随着分子生物学与基因工程等概念的引入，使得这门曾以显微形态为主的学科逐步发展为以探讨生命活动规律为主的功能性学科，即分子细胞生物学。细胞生物学是一门连接生物化学、生物物理、生物遗传和分子生物学的桥梁学科，也是一门实用性很强的学科。
针对研究生从事独立的科研工作，经过研究生教育阶段的培养，研究生必须具备追踪世界研究新进展、快速有效地阅读文献、熟悉必要的实验方法、良好的个人表达能力等。本课程组结合本校研究生生源的实际情况，采用“分层次教学”的教学方法，改变既往教师主动授课、学生被动参与的情况，采用专题讲座、论文和综述汇报、专题讨论三种授课方式。在讲授细胞生物学的基础知识、介绍细胞生物学最新研究进展的前提下，重点培养学生如何追踪世界本学科的研究进展、如何寻找和设计科研课题、如何有效阅读中外文文献、如何更好的做好课题和论文汇报，以期使得研究生的科研能力得到综合锻炼。
一、分层次教学
由于农业院校研究生来源不同、基础不同，农学类有关专业的研究生在本科阶段没有学习过细胞生物学，生物类有关专业的研究生在本科阶段学习过细胞生物学，不同专业研究生的细胞生物学基础及对研究生阶段《细胞生物学》课程的要求不同，使用统一一致的教学方法难以满足不同层次学生以及不同专业的需要。近年来，课程组对不同专业研究生进行调研，根据研究生对本课程的不同需求，对研究生进行了“分层次教学”。
“分层次教学”是要最大限度的为不同层次的学生提供必要的学习条件和学习机会，强调每个学生都有能力理解并掌握教学内容，其关键是教师要提供适当的教学条件，运用恰当的教学方法使所有学生都能达到学习的目标。“分层次教学”的目标就是“从差异出发，达到消灭差异”。依据研究生的专业及知识背景进行分层次教学，真正做到因材施教，帮助不同专业的研究生快速融入自己的科研课题，提高学习兴趣。
（一）分层次教学的实施
首先，根据研究生的细胞生物学基础和现在所学专业对细胞生物学知识的需求，划分教学层次，建立相应的分级教学班，进行分班教学。根据教育背景与专业情况，将细胞生物学教学分为两个层次：生物类专业提高班和非生物专业基础班，突出对不同专业学生能力的培养。对于提高班的学生，教学内容适当加深、加宽，教学进度适当加快，以保证研究生对细胞生物学前沿内容的掌握;对于普通班的学生，加强基础概念、基本方法的讲解，以保证学生达到课程教学的基本要求，为学生学习后续专业课程打下良好的基础。
（二）教学目标层次化
在教学中，课程组认真研究所授教材的内容，并从各类学生的实际出发，确定不同层次的要求，然后进行不同层次的教学，并给予不同层次的辅导，组织不同层次的实践教学，使不同层次的学生都能得到最充分的发展，适应研究生的科研工作。
（三）教材分层
“分层次教学”首先体现在课程教材的选择上。细胞生物学是生命科学领域发展最快的学科之一，新理论、新知识、新案例、新观点层出不穷，选用合适的教材和参考资料是保证教学质量的前提。根据细胞生物学的这一特点，综合考虑国内外最新教材，我们选用最新版的由《Genes》系列的作者Benjamin Lewin主持编写的《Cells》为教材，结合相应国内外学术期刊的论文和综述，以及桑建利老师编译、科学出版社出版的《细胞》、王金发老师主编的《细胞生物学》中文教材，并推荐2011年高等教育出版社出版的《细胞生物学》（翟中和主编）及韩贻仁老师主编的《分子细胞生物学》等多种教材作为参考书。
《Cells》共分为17个章节，每章均由一名或多名本学科的世界知名专家编写，书中包含大量电子显微图、荧光图及精美的手绘图，形象生动地描述了细胞中生命活动的动态变化。细胞生物学涉及的概念和专业术语多、理论性强，学生对教材的重点、难点较难把握[1]。《Cells》在编辑中的显著特点是以“关键概念”开启每一节的内容，并且强调了贯穿本节的主题，使得同学们能够抓住主线;每个章节还有“展望”的内容，涉及一些研究人员正在攻关的科研课题[2]，有助于激发研究生的学习兴趣、凝练科学思想。同学们还可以《Cells》配套的网上资源（http：///cells）获取相关实验技术等其他信息。
在教学过程中，我们建立了教学内容定期更新机制，注意及时反映国际学科前沿发展及热点问题，注意将科学研究的最新成果融入到教学中去，保持课程内容的新颖和特色。同时，我们也将“分层次教学”的模式贯彻到教学资料库的建设工作中，建成了适用于各层次教学所用的教学资源，包括多媒体课件、幻灯片、中英文教材、参考资料、题库等的具有自身特点的系列化教材体系。
二、多媒体教学
细胞生物学主要讲授细胞的结构与功能以及探索生物体细胞发生、发展、成长、衰老死亡的生命活动规律的科学。与其他课程相比比较微观，细胞生物学所讲述的内容是用肉眼观察不到的，必须用各种显微镜，如光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦扫描显微镜等一起才能观察到[3]。通过多媒体课件以及相关动画的制作，可以将细胞的显微结构、超微结构真实地呈现在学生眼前，拓展学生对微观世界的认识。借助于丰富多彩的图片和图表、生动形象的三维动画，可以将复杂、抽象的理论简单化、具体化，加深学生对重点、难点的理解和掌握。例如，在讲述“细胞的内吞与外排”、“细胞内的信号的级联放大作用”、“细胞的程序性死亡与细胞坏死的区别”、“细胞周期调控”等内容时，教师利用课件、动画的使用，充分应用音像效果，直接刺激了学生的视觉和听觉器官，能强化记忆，有利于最佳教学效果的获得，使课堂教学更为生动形象，提高了教学效率。
三、互动式教学
研究生的学习目的不仅是掌握书本中的基础知识，而是学会如何将这些知识应用到自己的研究课题中解决实际的问题。在教学中，我们抓住这一点，采用专题讲座、论文和综述汇报、专题讨论三种授课方式，培养学生的科学思维能力和创新能力。
近年来，课程组邀请了多位国内外知名的专家、学者为学生们做了多个不同研究方向的专题讲座。这种专题讲座的形式，不仅使学生们对于细胞生物的最新研究进展有了更直观的认识，还增强了他们凝练科学问题的能力，受到了普遍好评。整个课程的教学过程也打破了传统的“填鸭式”教学模式，教学过程中融合了课堂专题讨论、学生的论文和综述汇报等多种互动教学模式，使得学生的个人表达能力、科研写作能力有了大幅度的提高。
本课程作为研究生课程，虽然开设时间不长，但已显示出一定的特色。一方面，授课教师为多年从事细胞生物学研究和教学的资深教师和一直在实验平台前研究的中青年教师，熟悉若干领域的研究进展，讲课注重个人体会和总结;另一方面，教研室着力推行教改，平时授课过程中贯穿对各知识点融会贯通的介绍和对前人创造知识历程的介绍，启发对存在问题的思考。另外，根据不同基础、不同专业研究生的专业基础知识，采取分层次教学，真正做到因材施教;考试则采用读书报告与笔试相结合的形式，引导学生投身科学探索的热情，调动学生总结科学问题的兴趣，同时培养他们口头讲述的能力。近年来选修本课程的学生人数逐年上升，取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]王宝娟，张盛周，朱国萍.诺贝尔奖在细胞生物学教学中的应用[J].中国细胞生物学学报，2010，32（3）：497-500.
关键词：生物制氢 生物制氢技术 研究进展
能源短缺和环境污染是人类所面临的两大难题。随着经济的发展，大量化石燃料的使用带来的环境污染日益加重。由化石能源过度使用所带来的全球气候变化、酸雨、臭氧层破坏、荒漠化加剧、生物多样性减少已占据21世纪世界所面临十大主要问题中的5个。因此，开发新能源势在必行。氢气作为燃料，具有高热值、清洁、高效、可再生等优点为目前最具发展潜力的一种新能源。传统的化学产氢方法采用电解水或热解石油、天然气，需要消耗大量的电力或矿物资源，生产成本也普遍较高。生物制氢越来越受到人们的重视。该文主要介绍了生物制氢的方法、原理、研究进展，指出存在的问题及研究方向。
一、生物制氢概述
1.光解水制氢
光解水制氢是微藻及蓝细菌以太阳能为能源，以水为原料，通过光合作用及其特有的产氢酶系，将水分解为氢气和氧气。此制氢过程不产生二氧化碳。蓝细菌和绿藻均可光解水产生氢气，但它们的产氢机制却不相同。藻类的产氢反应受氢酶催化，可以利用水作为电子和质子的原始供体，这是藻类产氢的主要优势。蓝细菌同时具有固氮酶和氢酶，其产氢过程主要受固氮酶作用，氢酶主要在吸氢方向上起作用。蓝细菌也能利用水作为最终电子供体，其产氢所需的电子和质子也来自于水的裂解。
（1）绿藻产氢
绿藻是目前发现的唯一一种既能进行光合作用放氧，又存在氢代谢途径的真核微生物。绿藻在光照和厌氧条件下的产氢由氢酶介导。这种方法的优点是耗能低、生产过程清洁无污染且作为原料的水资源丰富，引起世界各国生物制氢领域研究单位的重视。研究表明，光照条件下，氢酶所需还原力除水以外，内源性有机物（淀粉）也可作产氢还原力。对于O2对产氢酶的抑制作用，徐斐、何定兵、胥义指出运用基因工程的方法对绿藻中编码气体通道的密码子进行定点突变，最终获得耐氧性高产菌株是一个很有价值的突破点。
（2）蓝细菌产氢
蓝细菌是一种好氧的光养细菌。蓝细菌能够通过光合作用合成并释放氢气。蓝细菌的许多种属都含有能够进行氢代谢和氢合成的酶，包括固氮酶和氢化酶。固氮酶催化产生分子氢，氢化酶既可以催化氢的氧化也可以催化氢的合成，是一种可逆双向酶。
2.光合细菌产氢
光合生物产氢利用光合细菌或微藻将太阳能转化为氢能。目前，研究较多的产氢光合生物主要有蓝绿藻、深红红螺菌、红假单胞菌、类球红细菌、夹膜红假单胞菌等。
光合细菌只含有一个光合中心，相当于蓝绿细菌的PSⅠ，其所固有的只有一个光合作用中心的特殊简单结构，决定了它所固有的相对较高的光转化效率，具有提高光转化效率的巨大潜力。电子供体是有机物或还原态硫化物，所以光合磷酸化过程不放氧，且只产生ATP而不产生还原力。与绿藻和蓝细菌相比，这种只产氢不放氧的特性，可大大简化生产过程。
3.厌氧发酵产氢
暗发酵产氢是利用厌氧产氢细菌在黑暗、厌氧条件下将有机物分解转化为氢气。目前，认为厌氧细菌产氢过程可通过丙酮酸产氢途径、甲酸分解产氢途径、通过NADH/NAD+平衡调节产氢途径等三条途径实现，丙酮酸产氢途径和甲酸分解产氢途径有时也称为氢的直接产生途径。
二、存在的问题及研究方向
1.光解水制氢
除了存在与光合细菌产氢相同的问题之外，藻类光解水产氢还存在氧气对产氢酶的抑制作用以及光转化效率低两个方面的主要障碍应主要集中在以下几个方面开展研究：利用基因工程改造、培育耐氧菌株，克服绿藻光合产氢的同时产生氧气的瓶颈问题；通过基因工程改进产氢菌株提高其光转化效率，同时研究开发新型光合生物反应器提高反应器的光传导效率，提高光转化效率。
2.光合细菌产氢
如何缩短光合细菌的产氢时间，提高光转化效率、改善光合细菌氧的耐受程度原料成本太高是目前光合细菌产氢所面临的问题。光合细菌产氢可利用的原料范围广泛，针对不同的原料筛选高效产氢菌株是提高光合细菌产氢效率的重要途径。
3.厌氧发酵产氢
原料转化效率偏低、产氢速率偏低是目前厌氧发酵产氢的主要问题。运用分子生物学手段对菌种及产氢过程的关键酶进行改造，提高关键菌株的产氢效率是值得研究的方向。利用代谢工程手段等现代生物技术手段对产氢细菌进行改造的研究目前在生物制氢领域还没有展开，是很值得深入研究的方向。通过细菌的代谢工程改造和控制，将是突破暗发酵制氢低转化率的重要突破口。
总之，生物制氢是解决能源危机，实现废物利用，改善环境的有效手段，将拥有广阔的社会和经济前景。为此，本着独立自主、勤俭办一切事业的精神加快生物制氢技术研究与开发的步伐，是时展的必需。
参考文献：
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[12]李冬敏，陈洪掌，李佐虎.生物制氢技术的研究进展[J].生物技术报，2003，（4）：1-5.
饮水型砷中毒对健康的危害及其地球化学来源 李艳红，荀黎红
饮食和食物中的硒 施明，何天焴
硒在不同疾病中的作用 吴海磊，张金良
肝病患者血清硒浓度:与某些相关指标的关系 魏大成
老年妇女硒和锌营养状态的调查 武鸣，覃玉，赵金扣
铁和铜元素的转运与疾病 罗海萍，耿排力
尿钠排泄与心血管疾病死亡率的关系 李桂影，李泂
严重心衰患者联合用药时血清钾与肌酐的变化 张典，袁秉祥
用PIGE技术测定人健康和龋齿的氟浓度 荔鹏，杨壮群，阮建平
铅的神经发育毒性研究进展 陈萍萍
未经螯合治疗儿童铅水平下降所需时间 俞红，潘建平
发钙镁含量作为儿童骨肌关节系统疾病的预报 康龙丽，刘凯，李泂
碘营养状况和甲状腺功能最合适的指标 高雪芹
外环境烟雾吸人对儿童呼吸系统疾病的影响 朱文丽
吸烟对某些微量元素及相关抗氧化酶活性的影响 李思远，周蕾，曹峻岭
低锌儿童临床改变及腕部骨关节影像学表现 富昭，刘军
氟化物细胞毒性和遗传毒性的研究进展 龙丽，刘开泰，王国荃
铜转运疾病的分子基础 叶盛，杨美芳，水泉祥
软骨蛋白聚糖与大骨节病 岳燕，曹峻岭
骨质疏松与内分泌干扰剂 陈群，熊咏民
硒化合物的制癌效能 徐杨
欧洲某些国家的硒状态 骆建文，梁建勤，田东萍
饮酒对冠心病患者血清铁和铁蛋白水平的影响 刘璐，严玉仙
铁代谢和炎症疾病中铁缺乏的诊断途径 李桂影，徐光禄
膳食铁生物利用度的重要性 王丽娟，王治伦
钙与骨骼肌和肌营养不良 张艳，郭雄
发钙浓度与冠心病发病率的关系 魏大成
头发中钙和镁含量作为儿童神经疾病的预报 康龙丽，刘凯，徐光禄
饮食中的蛋白质与肠道钙吸收的关系 李冬民，王龙生
维生素K与组织钙化调节 曹春霞，郭雄
骨折、钙和现代饮食 李卫敏，薛晚利，郭世萍，凌凤东
锌缺乏与腹泻 周杨，王振林
高血压患者与正常血压子女的胰岛素敏感性和肾排钠量 倪占玲，马爱群
关于悬浮于大气中有毒金属的研究 龙潭，孙波玲，聂文信
关于室内悬浮微粒物质的毒性筛查 朱淑群，陈永乾，闫宏伟，郭仁舆
镉与氧化损伤研究进展 洪峰，金泰廙
急性高原肺水肿的研究进展 颜昱，曹进
山地气候与健康 惠虎林，孙忠娜，葛淼
室内燃煤引起氟骨症 刘晓莉，白广禄
新近研究证实了水氟化的老问题:一种新观点 岳燕，谢龙，刘中浩，曹峻岭
公共饮用水和瓶装水的氟化物含量 闫宏伟，朱淑群，陈永乾，郭仁舆
饮用水中的硝酸盐浓度 孟凡静，倪占玲，吴成基
K+通道工作机制 石磊，肖湘华，李康，李泂
静脉负荷试验诊断慢性胰腺炎患者镁缺乏 魏大成，李沪梅
低血镁与2型糖尿病足部溃疡的关系研究 李晓晖，朱本章
钙和维生素D补充减缓了老年人的牙齿丢失 傅超，郭雄
锌缺乏与营养不良 李洪波，张瑞娟
面包内补充叶酸不影响年轻妇女的锌吸收 龙潭，孙波玲，范晓晖
锂、丙戊酸及卡马西平在妊娠和哺乳期的影响 黄健全，刘俊田
铁状况与HIV感染结局 王丽珍，李泂
运铁蛋白受体 刘璐，严玉仙
酒精、红葡萄酒与心血管疾病 王彦，汪得喜
饮酒与冠心病:我们了解多少? 瞿海燕，曹进
吸烟和多发性硬化症 王妍妍，孙汭
铁与慢性肝损伤 谭力学，李孝生，TAN Li-xue，LI Xiao-sheng
极低频电磁场生物学效应的细胞和分子生物学研究进展 刘赟，翁恩琪，LIU Yun，WENG En-qi
镁-DNA相互作用及镁致癌的可能的相互关系 高雪芹，潘继红
硫酸镁在缺血性心肌病继发心力衰竭中稳定心脏复极的作用 程荣，朱雯瑾，史仕纯，张丽，杨芝兰
微量元素和癌症:成神经细胞瘤一例 徐静，李泂
肝豆状核变性中铜转运及其缺陷-ATP酶上铜结合域的特征 刘利英，姚嘉宜，宋土生
银屑病硒水平与病程和病情的关系 于敬红，袁尧舜
锌在脑疾患致神经损伤中的作用 吕波，韩太真
环境中砷的来源 魏大成
慢性砷中毒 张卉，戈林，邢俊平
家族性特发性高尿钙病人患肾结石的危险性 刘庆勇，杨伯平，王继英
用能量色散X射线荧光光谱仪测定胆结石中的钙和碘 徐曙光，何立端，谷先阳
用感应偶联等离子体原子发射光谱法检测人发微量元素 安哲，李丽华
原子吸收法对完全肠外营养病人微量元素的测定 申屠平平，王振林
吸烟与甲状腺癌的风险 石蕾，李泂
论旅游环境中心血管疾病的防治 万红莲，刘宏斌，葛淼，WAN Hong-lian，LIU Hong-bin，GE Miao
充血性心衰患者低镁血合并酸碱和电解质异常 朱雯瑾，杨芝兰
镁在急性心肌梗塞治疗中的应用 张典，袁秉祥
血清镁离子的标准化与血清总镁的参照系统 伏炜，罗文玫，杨广德
铝致阿尔茨海默病的分子机制(一) 张宝弟，郭雄
钙信号在人类多囊肾病中的作用 张莉，韩太真
急性病理状况下血清硒浓度的改变 魏大成
新生儿、婴幼儿肾、肝和心脏的硒水平 武华，寻兮，寻建为，张秦初
早餐中加入抗坏血酸或Na2EDTA改善铁的吸收 刘璐，严玉仙
提高哺乳期锌的利用率可能减少母婴锌缺乏 曹春霞，平智广，郭雄
葡萄糖、胰岛素对饮食铬补充的反应 卢阳，楚雍烈
肿瘤死亡率与环境铬含量的关系 冯勇，汪得喜
非吸烟人群肺癌与居住环境氡暴露的关系 薛晚利，李选社，李卫敏，庄贵华
关键词:医学细胞生物学;网络资源;教学模式:
当前互联网已经迅速占领人类生活的各个领域，触及到人类现实生活的每一个角落，随着信息网络技术在全球的快速发展，网络作为媒体的重要载体正以快速的传递文化方式改变着人们的生存空间和生活方式。网络作为信息的载体，拥有数量巨大的医学细胞生物学信息，为该门功课的学习提供了丰富的资源，如何合理有效的利用网络资源在医学细胞生物学的教学过程中显得尤为重要。
1利用网络资源提高学生的科研素质
在中医学院校只有培养兼备较强科研能力的医学生才可能较好地将科研工作方法应用到临床实践中去，才能意识并解决临床上急需的问题，这对提高我国医学人才的国际竞争力具有重要意义，因此，在教学过程中提高学生的科研素质或者说科研思维能力是今后教学的一个发展方向。医学细胞生物学是应用细胞生物学的理论和实验方法，研究人体细胞的形态结构与功能的科学，是医学院校的重要基础学科，是连接基础医学与临床医学的桥梁。我们发现在理论课上进行探究性学习，实验课上自主设计实验，从而使教学和科研融汇贯通，不仅学习了课本知识，而且也培养了学生的科研思维能力，网络资源为这些教学活动的进行提供了有力的支持。例如，在讲解细胞膜的结构与功能时，理论课上让学生通过查找网络资源设计实验，证明膜蛋白的流动性;实验课上让学生自己设计实验并操作证明膜的通透性。这种教学模式不仅提高了学生的科研素养，而且也提高了学生的学习兴趣。
2网络资源辅助教学体现了以学生为中心的教学模式
传统的教学模式是在整个教学过程中老师起主导作用，而学生被动的接受知识，而在当前的教育改革中，更多地强调要发挥学生的积极主动性，实施以学生为主的教学模式，使学生在学习的过程中真正成为知识信息加工的主体，而教师则成为课堂教学的组织者和指导者。网络资源辅助教学可以与多种教学方法有机融合，从而发挥学生的主导作用，是一种在国外广泛应用的优秀教学方法，近年来也引起国内学者的关注及应用，其倡导以学生为主体，以问题为依托，以探究为导向的学习模式，在这种教学过程中要鼓励学生充分利用网络资源。PBL教学过程一般为教师提出问题、学生查找资料、主动解决问题、最后老师总结，转变老师与学生在课堂教学过程中的作用，提高学生主动获取知识的能力，在PBL教学过程中可充分利用网络资源，达到事半功倍的效果。例如，在讲细胞核的功能时，单纯的书本知识不能够引起学生重视，我们可以采用PBL教学法结合网络资源的应用，提出细胞核与疾病的关系，以及在科研中的重要性等问题，让学生自己通过查找网络资源，分组讨论，老师进行总结，相信学生对该部分的内容会记忆犹新，理解深刻。
3利用网络资源突破教学重难点
医学细胞生物学是研究细胞亚显微结构与功能的一门学科，课本上的知识是抽象的，也是具体的，是静止的，但也是动态的，而在教学过程中如何让学生能够把抽象的知识具体化，静态的知识动态化，是提高教学效果的重点与难点。通过这几年在教学实践中不断总结经验，我们发现可以借助网络信息资源来突破重难点。利用多媒体辅助教学是提高教学效率，激发学生学习兴趣的有效手段。由于多媒体课件具有信息量大，内容丰富，形象直观等优点，进行形象化教学，使抽象内容具体化，非常适合医学细胞生物学的教学，例如在讲蛋白质的分泌过程的时候，那些微观的分子水平的动态过程，都可以通过多媒体课件动画或图片把课本知识生动形象的展现给学生，增加课堂教学吸引力。而精美的多媒体课件需要大量的素材，甚至实验方法，这些都可以通过大量的网络资源获得。
4利用网络资源进行课外知识的延伸
网络信息技术资源可以将课堂教学进行延伸，把有限的知识进行无限的延伸，其在学习时间与空间方面比较的灵活，为我们留下了广阔的发展余地，为学生的课外学习提供了便捷有效的获取资源途径，只要善于利用，定能使传统的课堂教学产生质的飞跃，可以作为学生在课堂外学习的一个重要资源。比如，在讲解信号的跨膜传递时，钙离子作为信号分子参与信号的跨膜传导课本上并没有讲，课下可以让学生在网络资源(精品课程、知网、万方、NCBI等)上查找钙离子作为信使的最新研究进展，通过网络资源的学习不仅使同学们对书本上的知识有更加深入的了解，而且扩大了学生的知识面。
5利用网络进行学生学习情况的反馈
即时通讯的快速发展为信息化教学带来了新的机遇，例如飞信、微信等。这些网络资源平台有很强的的互动性，便于师生之间的交流;其在辅助教学过程中不受时间限制，无“离线”状态，突破了课堂教学受时间地点束缚的缺点;另外，学生对这些新兴事物有极大的兴趣与热情，也可以提高学生的学习兴趣。对学生学习情况的及时反馈是提高教学水平的重要环节，在课堂教学后，教师可以通过网络平台，例如飞信群、微信群等对学生的学习情况、作业与课堂表现进行点评，让学生了解自己的学习表现并适时调整学习方法，进而提高学习效果，同时也可以增进师生之间的情感交流。医学细胞生物学是生命科学的一门前沿学科，是医学院校的基础课程，其发展速度日新月异，要达到最佳的教学效果，就必须合理有效的利用丰富的网络资源，关注最新研究进展与技术方法，优化传统的教学方法，提高学生学习积极性与参与能力，为今后的学习工作打下坚实的基础。
参考文献
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关键词：药学分子生物学；生物学技术；课堂教学；教学方法
药学分子生物学是在药学、遗传学和生物化学等学科的基础上发展融合形成的新学科；它是将分子生物学的新理论、新技术渗入药学研究领域，从而使药物学研究由化学、药学的培养模式转化成为生命科学、药学和化学相结合的新药模式；同时它还是当代生物科学发展的引擎，是现代生物技术的基石。[1]近年来随着分子生物技术的发展，它的应用领域也在不断拓宽，它与医学和药学方面的交叉也越来越多，因此，分子生物学在今后已经不再只是生物技术专业的必修课，它也成为药学院学生的重要必修的基础课之一。
分子生物学主要是从分子水平上阐述生命现象和本质的科学，是现代生命科学的“共同语言”。分子生物学技术把研究技术提高到了基因分子水平，可应用于遗传性疾病的研究和病原体的检测及肿瘤的病因学、发病学、诊断和治疗，新药开发等方面的研究。所以，常用分子生物学技术是现代分子生物学研究的重要核心内容之一。掌握了常用分子生物学技术，并能将理论和实际操作结合，也就相当于掌握了一把从微观世界揭示生物学奥秘的钥匙。经过多年教学，笔者将对此章节的教学体会总结如下。
一、介绍本学科最新前沿动态，提高学生兴趣
分子生物学是一门发展快速的前沿学科，由其发展带来的成果和研究进展日新月异。由于教材跟不上分子生物学发展速度，在授课时我们及时将最新的分子生物学进展补充到教学内容之中。以基因敲除技术为例，教材主要介绍传统第一代同源重组方法，这种方法是经典基因敲除方法，但效率低（1 per 106 cells），实验周期长，可以说基本被淘汰的方法。随后又出现了锌指核酸酶（ZFN）[2]、TALEN、CRISPR/Cas9等方法。尤其是2012年出现最新CRISPR/Cas9方法，以能够实现任意敲除、成功率高、打靶效率很高、脱靶率高、周期非常快等优点著称。这种方法构建的基因突变动物具有显著高于传统方法的生殖系转移能力，是一种高效、快速、可靠的构建敲除动物模型的新方法，所以在动物模型构建的应用前景将非常广阔。
将这些最新的分子生物学科学进展补充到教学内容之中，一方面可以提高学生学习兴趣，另一方面使学生了解本学科最近发展动态，从动态中学习，而非死记硬背书本内容，有助于大学生的能力和素质培养。
二、注重融会贯通，重点突出，便于学生掌握重难点
以分子杂交技术为例，该技术可分为核酸分子杂交、蛋白质分子杂交、原位杂交、生物芯片等，所涉及的概念、原理、方法操作较多。如何将这些纷繁复杂的内容在一次理论教学中完成，我们进行了深入的思考和探索，在授课时注意淡化概念，注重联系实际和实验操作，使学生对整体分子杂交技术有感性的、总体上的认识，然后记忆各个方法概念、知识点，这样使各个知识点不是孤立存在，而是统一形成网络，使学生学到的不是一个个孤立的知识点。将分子杂交技术与前面学到的基因、复制、转录、翻译衔接紧密，介绍每种方法应用及其临床意义，在教学中注意融会贯通和启发式教学。以核酸分子杂交为例，核酸分子杂交又可分为Southern印迹和Northern 印迹，通过启发式教学方法，学生通过短暂的回忆和思考，使思维进入到“基因复制和转录”的空间中，再介绍两种方法的原理和应用范围，从而学生能很好理解Southern印迹主要应用于DNA检测，而Northern 印迹用于分析mRNA的转录或mRNA分子大小，此时再进行讲授每种方法的操作流程，突出重点，便于学生掌握重难点，会取得更好的效果。
三、应用多媒体教学，对学生进行启发式教学
多媒体资源已经广泛应用于教学中，它可以使课堂教学内容生动活泼、丰富多彩，并彻底改变传统的教学模式和学生的认知过程。俗话说好钢要用在刀刃上。多媒体在教学中的应用也是同样需要用在“刀刃上”，这样才能发挥其关键的作用。教学的“刀刃上”是指教学中的重难点以及衔接点、导入点、启发点、思维盲点等，所以只有处理好这些关键点，才能上好这门课程。笔者通过网上查阅资料、Flash 动画和自制彩色图片等方式，使复杂的分子生物学操作流程变得形象直观、易记忆和理解，初步取得了较好的教学效果。每节课程结束前还进行小结，将重难点内容和图片回放，并提出思考题让学生思考，这样既有助于理解和掌握本节课的内容，又可排除学生对新知识的畏难和对学习的抵触情绪，逐步养成起学生对分子生物学学习的兴趣和信心。另外，每节课程结束后还进行习题讲解和课后答疑，利用QQ或邮件等手段与学生交流和互动解答问题，这样可及时巩固课堂知识和建立师生之间互信。因此，将多媒体应用于教学中，可以使授课过程更加丰富多彩和灵活多样，同时可使课堂教学更具有创新性。
四、将自身科研经验运用到教学中，让教学内容更丰富多彩
作为高校教师，我们在承担教学任务的同时还从事一些科研工作，科研工作是将自己所学理论知识运用于实践。在教学过程中，为了丰富教学内容，笔者将自己的科研成果和经验穿插于教学中，这样从实际出发可以使授课效果更生动、具体和形象，让学生更容易理解并加深印象。这种教学方式既可帮助学生更容易理解本课程内容，并且还可将抽象的书本知识具体形象化，还开拓了学生的视野，激发学生学习兴趣和动力，使其不再认为科学遥不可及。另外，利用课堂时间向学生介绍常用的科学文献检索方法和常用网址，让学生在课余时间可以通过这些方式摄取相关知识，了解本学科最新研究动态，扩展视野，逐步培养学生自发地阅读国内外文献，增强对科学研究的兴趣，为以后研究生的学习打下基础。
总之，针对常用分子生物学技术这章内容在药学分子生物学的重要性，以及其内容的抽象性和复杂性的特点，我们通过不断地实践和探索，建立了高效的教学方法，并得到学生广泛的好评。
参考文献：
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1 引言
古生物学是研究地质时期生物的形态、构造、分类、分布、起源及进化的科学,是地质学的一门分支学科,因此,长期以来,“古生物学”课程一般都在地质院校和综合性大学的地质系设置,而生命科学学院或生物系很少设置本门课程。但古生物学同时也是一门跨生物学和地质学的交叉学科,生物学中的一些系统学问题,如生命的起源与演化、被子植物的起源与演化等问题都有赖于古生物学的研究。本文将介绍生命科学学院生物科学专业开设“古生物学”课程的意义、教学特点以及通过三个学期的教学尝试所取得的初步成果。
2 生物科学专业开设“古生物学”课程的意义
随着学科之间的不断交叉和渗透,古生物学和现代生物学的关系越来越密切。生物学中的一些系统学问题,如被子植物的起源等问题都有赖于古生物学的研究。中国是古生物化石多样性最丰富的国家之一,长期以来在国际古生物学界的地位举足轻重,尤其是近十多年来通过古生物学和生物学的交叉研究,相继在生命起源、鸟类起源及被子植物起源等问题的研究中取得了突破性的进展,令世人瞩目。如云南澄江动物群中最早脊索动物的发现、辽西带羽毛的恐龙—中华龙鸟的发现等等,这些成果相继在“science”、“nature”上发表数十篇论文。
长期以来,“古生物学”课程一般在地质院校和综合性大学的地质系开设,而生命科学学院或生物系很少设置本门课程。由于生命科学学院生物科学专业高年级学生已经掌握了相关的现代生物学知识,因此在生物科学专业开设本课程,将能使本专业的学生更加系统地了解地球生命的起源以及生物界由简单到复杂、由水生到陆生进化的地质历程,并及时了解国际古生物学和生物学交叉领域的最新研究成果。因此本课程的开设对开阔生物科学专业学生的视野,启发他们认识生物学和古生物学交叉领域一些重大科学问题,进而发现并探索一些新的问题等都具有积极的意义。
3 生物科学专业“古生物学”课程的教学特点
地质院校和综合性大学地质系开设的“古生物学”课程的教学特点,主要是介绍不同地质时期发现的各门类动、植物化石的形态特征,因此主要是形态分类方面的。编写的“古生物学”教材一般分为两部分,第一部分通论主要介绍古生物学的基本概念、化石的形成过程、化石类型、生物的演化以及古生物学的任务;第二部分各论主要介绍各门类化石,包括:原生动物门、海绵动物门、古杯动物门、腔肠动物门、苔藓动物门、软体动物门、节肢动物门、棘皮动物门以及古植物等各个门类。
但生命科学学院生物科学专业的学生在三年级以前已经系统地学习了动物学和植物学课程,对动、植物的形态解剖特征以及系统分类已经有了比较全面的了解,因此生物科学专业的“古生物学”课程如果还是象地质院系一样介绍系统分类,势必会造成很多重复,学生也会感觉枯燥而没有新意。基于此,生物科学专业的“古生物学”程教学应根据学生已有的知识基础,在系统介绍地质时期主要化石门类的基础上,重点介绍与生命科学密切相关的一些科学问题和最新研究进展,以及地质时期生命演化的主要历程。同时,还要注重理论与实践相结合,通过野外亲自采集化石标本和室内鉴定研究,增加学生的兴趣。
生命科学学院生物科学专业“古生物学”课程讲授的主要内容包括以下四个方面:地质时期主要的动物和植物化石门类;生命演化的五个主要阶段的特征,包括藻类和无脊椎动物时代、裸蕨植物和鱼类时代、蕨类植物和两栖动物时代、裸子植物和爬行动物时代、被子植物和哺乳动物时代;各主要时代生物界的特征以及主要门类动、植物的起源与演化;野外认识地层及化石的产出状况,采集并鉴定、描述和研究化石。
4 教学效果及今后展望
为了进一步拓展生命科学学院生物科学专业学生的知识面,作为教学改革尝试,本文作者于2003年提出申请,为中山大学生命科学学院生物科学专业高年级本科生(三年级)开设“古生物学”选修课,同年得到学校批准,并于2005年度第二学期在2003级生物科学专业正式开课,共有33人选修了本课程,成为该学期生物科学专业选修人数最多的课程之一。其后2006和2007年度选修本门课程的人数均达到了50人,从中反映了本门课程在生命科学学院的影响在不断扩大。
根据上述教学特点,本门课程理论课主要介绍古生物学基本原理、常见化石类型、重要门类生物的起源与演化、地质时期生命演化的主要历程以及我国古生物学研究在国际上的地位和贡献等;野外实习主要带领学生到广州近郊花都花东镇认识地层和岩性,了解化石在野外地层中的产出状况,亲自采集动、植物化石标本,初步掌握采集化石的技巧,并能初步判断哪些地层中可能含有化石;室内实习主要让学生认识各种常见化石标本,并亲自鉴定自己从野外采集回来的动、植物化石,然后进行形态描述和初步的研究。
具体教学方案如图1:
[中图分类号]R97 [文献标识码]C[文章编号]1673-7210（2007）03（c）-098-02
生命科学随着分子生物学，细胞生物学，生物工程，超微量分离分析技术和药物分子设计，计算机科学等学科的迅猛发展不断取得重大突破，同时国际药品市场竞争日趋激化，许多跨国制药集团加强国际合作，加强联合及重组，使我国医药面临重大的挑战和历史机遇。有论著[1]指出，抢夺科学制高点，催生科学生长点，实现药学研究战略重心转移，将是21世纪我国药事研究的根本出路。
1 传统中药研究现状
据统计，我国药用资源种类达12 694种，其中药用植物383科233属11 020种(含种下等级)，药用动物414科879属1 590种，药用矿物84种[2]，可见我国药用资源80%多的种类是中草药类。当今人类回归自然热持续升温，为发展我国传统医药提供了广阔前景。
“九五”期间对常用中药材进行了质量标准规范化研究，其成果对澄清品种混乱，提高鉴定水平，保证中药材质量，促进中药材标准化，国际化，开发利用新资源等方面具有重要的科学意义和实用价值。但中药材品种混乱和质量下降的局面至今仍未得到有效的遏制。我国先后对400多种中药材做了较深入的化学成分研究，填补了一大批中草药化学成分空白，筛选出800多个生物活性成分。目前已完成500多种中药传统炮制经验的收集整理及技术规范制定，在遵守古老炮制技术的基础上对近100种常用中药进行现代炮制技术、工艺及其机理研究，较具民族特色和医学体系的藏、蒙、维等民族医药已相继制定了地方标准。牛黄、麝香、虎骨、犀牛角、冬虫夏草菌丝等名贵中药的人工制品或代用品大大缓解了对其天然野生资源需求的压力，但中草药品种退化依然严重，生产管理粗放，名贵药材资源长期紧缺，不少品种已濒临灭绝。本着立中药材国际名牌，扬中医药世界美誉的目的，我国已建立了一大批名优道地药材生产基地，全国约有200个品种，中药材道地性的系统研究已经启动。
2 生化制药研究
我国生化制药，尤其是对胰岛素、超氧化物歧化酶、尿激酶、肝素、低分子肝素、甲壳质、鱼油多不饱和脂肪酸牛磺酸等的研究，近年来均取得明显进展[3]。生物技术药物是世界各国研究开发的热点，我国生物技术的研究开发起步较晚，但跟踪仿制发展迅速。经过10多年的努力，目前已有10多种基因工程药物和1种疫苗批准上市，基本做到国外有的产品我国也已上市或正在研究开发中[4]。
3 制剂研究
我国制剂研究长期滞后，约有2/3的原料药只有一种剂型，且传统制剂和低水平重复的制剂多。据统计[4]，我国氧氟沙星制剂已申请新药证书108份，生产文号148份，其中单注射液就有40个厂家生产，而缓释控释等新剂型很少，许多国际上先进的剂型仍处于空白状态。几年来申报新药项目中涉及制剂研究的不多，少数与制剂有关的项目也多是研究颗粒剂、胶囊、冻干剂等老剂型，个别研究脂质微囊，靶向给药，缓控释等新剂型，能立项研究的极少，说明药物给药系统研究至今尚未受到足够重视。
4 新药开发现状
近年我国密切关注国际上新药研究开发的进展，积极吸取先进的新技术、新方法，新药研究开发水平有所提高，但创新能力差。已批准立项在研究的Ⅰ类新药中，全新结构的化合物很少，是全新化合物又有专利保护的更少，多数是已知结构的化合物发现了新用途，或已知药物的结构类似物，其中相当一部分因已发表或其他原因已经不能申请专利；在研究的生物技术产品，基本上是国外已进入Ⅱ、Ⅲ期临床，我国跟踪抢仿，无论是在下游技术还是知识产权方面，都有较大的风险；研究开发中草药本是我国的优势，但Ⅰ类中药的有效单体要求纯度在98％以上，在分离纯化过程中遇到的技术问题较多，且往往纯度与药效不完全成正比，毒性都有可能越纯越大，因此在研究的Ⅰ类中药不多。另外在研究新药成熟度差，进展慢。近年新药研究开发中除继续存在低水平重复仿制外，又出现热门项目一哄而上，“高水平”重复研制的现象。从全国范围看，部门之间，单位之间缺乏统一部署，及时协调和得力的管理。药品与其他产品一样受市场规律及临床需求的制约，重复研制势必造成人力、物力、财力尤其是时间上的巨大浪费。
5 国际生物技术的发展
有学者[5]认为，生物化学与现代药学的结合，促使药学研究模式发生了根本性转变，加速了生物新药的研究与先导化合物的深入发现，开创了以重组DNA技术为基础的制药工业新门类，发展了以分子生物学为基础的药物设计新途径，生物技术广泛应用于改造传统制药工业，以化学模式为主体的药学科学已迅速转向以生物学和化学相结合的新模式，为此，美国将“NIH药理学科规划”从1993年3月起改为“药理及生命有关的化学学科规划”，其中与生命科学相关的化学研究占到1/3以上。PHRMA主席Gerald Mossinghoff预言，再过10年，生物技术将使许多老年性疾病得到治疗，是新药“黄金时代”的新开端。开发中的生物技术疫苗迅速增加，年增加品种达40%。最近生物技术药物还试用于普通感冒、帕金森病、遗传性慢性舞蹈症。有些疾病如肿瘤与心脏病是多基因性疾病，因此一种疾病一种药物的治疗模式已行不通，针对个体发病的基因型差异选用特殊治疗手段将会诞生新的医药市场。随着分子生物学与生物技术的发展，阐明用植物次生代谢产物或中药有效成分的生物合成途径及其影响因素，实现中药品质人工调控，将在21世纪成为可能。中药药性理论也将在分子生物学、分子药理学、分子生态学、细胞生物学、天然药物化学和计算机技术的帮助下获得实质性进展。融合人工智能技术的数量医药学或数量中药学将日趋成熟，目前人工神经网络、专家系统、模糊数学、灰色系统理论、数值分类学等技术应用也相当活跃。
6 新药的研究开发
新药的研究开发需要大量经费，而且时间长。发达国家仍需10～15年，成功率仅为万分之一，但只要成功，利润丰厚，一般2～3年便可收回投入。为加强医药的研究开发，一方面需要国家加大投入幅度，制定有利于制药企业投资新药的政策，使企业逐渐成为新药研究开发投资的主体；另一方面要不断加强和完善药品专利及商标等产权的保护，保证投资新药的企业对专利产品的生产和销售在保护期内拥有独占权，尽快建立市场，研究开发，生产一体化的运行体制，促使我国新药研究开发进入良性循环。
医药的研究开发应以大院大所多创新，不同类型的研制单位具有相应的研究层次为架构，才能更好地提高我国新药研究开发的总体水平。提倡组织多学科合作攻关，加快研制和推广口服缓控释制剂，提高制剂设计与工艺水平。
加强信息科学研究及信息技术的应用，借助计算机图形学，计算机三维重建，体视学和图像分析系统等手段，可使药学研究更科学，更全面，更客观。
改革开放后留学生中已涌现出一大批新药研究开发的拔尖人才，吸收和帮助他们与国内学者合作，逐渐在国内形成一个稳定的研究与工作基地，既是海外留学人员能实现为祖国服务的愿望，也是国内科学研究实现与国际接轨的有效途径。
随着医药工作者的努力，不断探索和国家的日益重视，我国医药将不断规范化、标准化和国际化，将能更有效地抵御洋药尤其是洋中药对我国医药市场的冲击，不断丰富祖国的医药学宝库。
[参考文献]
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【关键词】孢粉学；研究进展；中国；第四纪
0 前言
孢粉学的名称是1944年英国人赫顿（Hyde）和威廉姆斯（Williams）等提出的，研究现代植物孢子花粉和地层中有机壁微体化石―孢粉和其他孢型的形态分类及其应用的一门学科，主要包括苔藓类、蕨类孢子和种子植物的花粉，有时人们也把一些个体很小的植物体如藻类和菌类也作为孢粉学的研究对象[1]。
孢粉学研究的内容主要包括两个方面：通过对比两处含相似孢粉组合的层位，确定地层时代和地层划分，为寻找煤、石油等矿产资源提供依据。通过分析确定孢子和花粉在形态、结构和化学成分等方面定性或定量的特征确定地层沉积时期的植被，从而分析地质时期植被的演化规律和趋势，为恢复古环境演变提供可能。由于植物孢子花粉具有产量大，孢粉壁易保存，体积小易被搬运，因此地球表面含有丰富的孢粉，获得了孢粉量方面的资料可精准的分析和解释植物群的性质，植物的生长会受到气候、地形、土壤等的影响，因此分析孢粉资料可再造古植被，恢复古地理、古气候、古环境，预测未来环境变化[2-3]。
1 研究进展
中国孢粉学研究开始与20世纪30年代，丁介绍了孢粉在泥炭、湖相沉积和煤的分析方法，以及在地层中的具体应用（丁，1938），但真正开始与20世纪50年代，在徐仁（1950）、宋之琛（1958）、欧阳舒（1962）等老一辈孢粉学工作者的努力下取得了一系列成果，为中国孢粉的开展奠定了基础。中国早期的孢粉研究主要是为社会生产服务的，主要方便进行石油、煤田勘探，查找铝、铁、金、钻石等矿产资源，而后主要是恢复过去植被的演化规律和趋势及其恢复古环境。中国孢粉学的发展历程可分为三个阶段，20世纪50年代-20世纪70年代末为探索时期，主要借鉴瑞典、英国、苏联等国已有的孢粉学工作经验，进行一些基础性研究，如现代孢粉形态、植被与花粉的传播、以及空气花粉等，应用于石油和煤炭勘探，地质、海洋和冶金调查。20世纪70年代末-21世纪末为成熟时期，主要开展一些综合性研究和区域性总结工作，同时加强了与其他相关学科的联系。21世纪初至今为国际融合期，逐渐与国际相接轨，与相关学科的结合更加紧密[4]。
孢粉学研究内容广泛，产生了许多分支科学，不同学者根据不同的角度和需要分类都不同，王开发，王宪曾（1983）[2]将其概括为基础研究和应用研究两个方面，基础研究包括孢粉形态学、孢粉生理学和孢粉化学；其中孢粉形态学可细分为现代孢粉形态学和化石孢粉形态学。应用研究包括地层孢粉学、石油孢粉学、海洋孢粉学、考古孢粉学、农业孢粉学、医学孢粉学等，其中地层孢粉学再细分为前寒武纪孢粉学、古生代孢粉学、中生代孢粉学、第三纪孢粉学和第四纪孢粉学。刘炳仑（1988）将其概括为两大分支：孢粉形态学和孢粉分析。孢粉形态学包括农林孢粉学、蜂蜜孢粉学、医学孢粉学、司法孢粉学。孢粉分析包括蜂蜜孢粉学、医学孢粉学、司法孢粉学、大气孢粉学、粪便孢粉学、海洋孢粉学、第四纪孢粉学以及原油孢粉学。[5]随着国内外交流合作的不断进行，中国孢粉学在许多分支上取得了较好的成就。下面主要就第四纪孢粉学、应用孢粉学等几个分支做出介绍。
1.1 第四纪孢粉学
20世纪20年代开始，国外学者通过孢粉分析来建立第四纪地层单元和重建区域植被的变化（Huntley and Birks，1983；Delcourt and Delcourt，1991），并且被J.J.Lowe，M.J.C.Walker（1995）等认为是第四纪古环境要素重建的所有方法中最可行的一种方法[6]。中国第四纪植物孢粉主要属于泛北极植物区系，后来随着气候环境的变化而分异演变[7]。
孢粉研究的基础前提是具备高质量和准确的孢粉资料，因此孢粉库的建立刻不容缓。1995年中国第四纪孢粉数据库建立，收集了半个世纪以来我国孢粉学家累积的成果（孙湘君等，1999，中国第四纪孢粉数据库小组，2001）。有关专家学者呼吁建立其他重要地质年代如第三纪，晚更新世以来的孢粉数据库，这也将是孢粉学家以后不可忽略的基础工作。我国孢粉采样地点遍布全国，倪健等（2010年）总结中国第四纪晚期孢粉记录，对孢粉采样点信息进行分类，其中中国表土/湖泊表层花粉采样点有2324个，主要集中在青藏高原东部、北方地区（内蒙古高原）、黄土高原、南方地区；沉积物钻孔或剖面采样点987个，主要集中在、青海、内蒙古、甘肃、黑龙江、新疆、江苏、广东等省份和自治区。[8]
在一些学者的努力下这些重点研究区域的孢粉研究取得了可喜的成就，如杨惠秋等采用格里丘克分离法、镉重液法分析青海湖盆地新生代地层[9]；周曙等利用太湖东北侧4个钻孔的孢粉分析，14C和古地磁测试，同时结合钙质超微化石、介形类和有孔虫所确定的海侵地层，此外再参照长江下游相关资料，对12.7―1.5万年以来的4个孢粉带作了较深入的环境探讨[10]；潘安定等根据近年来的抱粉研究成果，阐述了兰州地区第四纪抱粉植物群的主要类型及其演替特征，同时对存在的向题和进一步的研究提出了看法和建议[11]，童国榜等利用用数字滤波方法，对昆明盆地l号孔的抱粉时间序列进行了波动特征的研究，显示植物演变存在着四种显著的周期，还将三通滤波曲线与气候波动、深海氧同位素及地球轨道偏心率曲线加以对比，结果证明可比性很好[12]；刘会平等运用对应分析方法研究沪、杭、苏地区三个文化遗址孢粉与气候的关系。结果显示，马家浜文化期和崧泽文化期比较温暖潮湿，良渚文化期相对凉爽[13]；吴国等利用柴达木盆地西北部的第四纪沉积物中包含的植物花粉确定该地经历了5个寒冷期[14]。郑卓等利用中国建群植物数字化的地理分布数据与中国表土样品的1860个花粉数据与气候进行插值分析，结果显示绝大多数表土花粉含量的气候指示性与建群植物地理分布的气候区间是相吻合的，但也有部分花粉的指示存在偏移，这位全球生态学、古气候学及第四纪环境研究提供了重要的数据和参考[36]。同时我国古生物群区的制图工作也开始展开，在中国北方建立了花粉-气候转换函数、气候-花粉响应面模型。高分辨率时间序列研究取得重要进展，10万年时间尺度上突破了千年的间隔[15]，万年尺度上突破了百年间隔，局部时段达到了50～60年的分辨率[16]。
孢粉分析方法不断与时俱进，张佳华等（1997）以北京坟庄剖面为例利用主成分分析法对过去植被和环境作用进行在分析，有效消除了因主观原因对同一孢粉谱的分带差异[17]，这对以后更加深入了解植被演替和环境演变并且准确预测未来气候的变化提供了很好的方法。刘会平等（1998）运用对应分析方法研究沪、杭、苏地区三个文化遗址孢粉与气候的关系，选取那些最具代表性又有环境指示意义的孢粉作为变量[13]。李育、王乃昂等（2007年）选取74个中国北方不同沉积相的沉积物样品通过对同一种样品进行不同的处理方法并对比，得出黄土及古土壤中的孢粉提取用氢氟酸筛选法效果最佳；湖泊沉积物孢粉提取用氢氟酸法最佳，而干旱区含砂量较高湖泊沉积物及风成砂样品需要配合重液浮选法；泥炭、沼泽中孢粉提取应采用重液浮选法配合筛选法；考古点文化层沉积物孢粉采用重液浮选法并将重液浮选出的样品配合氢氟酸处理更佳；表土样品采用无酸碱重液悬浮法（2007）[18]。
1.2 应用孢粉学
孢粉分析除在恢复古植被恢复古环境演变方面发挥作用外，在油气形成原始物质、植物分类、环境科学研究、农业、医学、考古学等方面也发挥着重要的作用。国内外许多学者从不同角度研究植物是母油的主要来源。伍哈特（1923）在位于美国肯塔基晚泥盆世俄亥俄页岩下部的黑色和灰色页岩中，发现可能与石松科有亲缘关系的大孢子和藻类的叶状体，经化学分析，指出这些植物都是形成石油的母质。散德斯（1937）对原油进行分析，得到孢子和单细胞藻类化石，分析认为这些孢子和藻类化石为石油的形成提供了蜡质、脂肪质或油质分泌物而残留抗腐蚀的外壁。孢粉壁有孢粉素和纤维素组成[19]，布鲁克斯和休斯（1972）研究指出孢粉外壁的孢粉素均由胡萝卜素和胡萝卜素酯的氧化共聚物组成，石油组分的自然来源之一就包括脂肪酸、类胡萝卜素，此外孢粉的木质素衍生物还参与了油沥青和干酪根的芳族部分的形成。干酪根通常占其有机质的80%-90%，其余都是沥青。王开发等（1983）对向日葵、松、玉米、枫树、白皮松、贯众、水麻柳等的现代孢粉进行热模拟实验，结果证明孢粉能生成石油[20]。
蜂蜜孢粉学主要是通过对分析蜂蜜中的花粉及比较蜜源植物花粉形态确认蜂蜜的来源、产地和种类。国外蜂蜜孢粉学研究开始于19世纪末期，最开始是在瑞士、法国和北欧一些国家中进行的，随后欧洲、美洲、亚洲的许多国家也开始陆续展开研究，Jato 等（1991）对西班牙西北部奥伦赛地区94个蜂蜜样品进行了定量的孢粉分析，确定了该地区主要的蜜源植物有欧洲板栗（Castanea sativa Mill）、悬钩子属（Rubus spp.）、百脉根（Lotus corniculatus Linn.）和杜鹃花科（Ericaceae）[21]。Floris等（1996）对150个撒丁蜂蜜（包括87个多花蜜和63个单花蜜）进行了定量的花粉分析，确定了通过检测蜂蜜中花粉的绝对数目确定撒丁蜂蜜等级的方法[22]。刘炳仑（2001）观察研究了春夏秋冬44种主要蜜源植物的花粉形态，同时还观察了国产柿属（Diospyros）1属18种1变种蜜源植物及其花粉形态[23-24]。空气孢粉学主要研究植物的花粉及孢子在空气中的含量及其传播问题，能很好的证明不同时空尺度所表现出来的生物学或气候学事件。
空气孢粉学的研究最早开始于医学，鲍克托（1819）提出枯草热病是有花粉引起的，艾利奥（1873）桑专门研究牧草花粉与花粉症的关系，威曼（1954）指出豚草花粉是主要致敏源之一。Cour等人利用从北极圈至赤道以南27个国家建立的150多个空气孢粉站定期收集和分析空气中的孢粉，对北欧至南非、俄罗斯至印度、中国的表土孢粉尘进行研究。通过对空气孢粉组成及其浓度的监测，可以了解植物分布区的变化，从而反馈气候（温度、降水）的变化，还可根据作物花旗空气中的花粉浓度直接预报当年的产量[25]。黄增泉等（1998）对台湾地区的空气孢粉做了全面报道。
孢粉学在考古研究中也得到更广泛的应用，我国很多重要一直都有运用孢粉分析推测人类文明发展与气候环境之间的相关性，如北京的上宅遗址、半坡遗址、金山亭林遗址、东湖林遗址、山西丁村人遗址等[33]。李宜垠等通过分析对比湖北屈家岭遗址附近的河湖相沉积剖面及文化层孢粉，得出屈家岭文化兴盛时期植被以常绿、落叶阔叶林为主，优越的气候环境为文化发展奠定了良好的基础[34]。杨晓燕等对北京平谷地区新石器时代上宅文化层的第5文化层的磨棒及石磨盘上的淀粉粒进行分析，结果发现淀粉粒中既有橡子也有粟和黍，进而推断上宅地区居民虽然有意识的栽培一定的作物作为日常生活的补给，但是没有形成真正的农业社会，也没有进一步的毁林开荒[35]。
此外，孢粉对于考古学家及法医鉴定工作等的顺利开展都可以提供一定的思路，相关文献也有报道，如张丹妍等（2007）利用孢粉个体小、质量轻、数量多、不容易发现等特征，指出孢粉可为法医工作者为破案提供有利线索[26]。
应用孢粉学目前还处于发展的初级阶段，许多方面还需要进一步的探究，与其他学科及领域的相互渗透和相互结合也是一种发展趋势，应用孢粉学有着十分广阔的发展前景，在未来的发展中更将造福于人们生产生活的各个方面。
1.3 海洋孢粉学
海洋中沉积物和海底岩芯中的孢粉，主要来自于大陆上的河流和风。此外还有随孢粉一起搬运过来的真菌、有孔虫、甲藻和其他一些单细胞藻类。据有人的粗略计算，每克海洋沉积中，少者有十几粒孢粉，多者有几百万粒孢粉。深海孢粉具有陆地孢粉不可比拟的优点，深海孢粉资料因为受自然因素如地壳运动，风力、流水等外力作用以及人为因素影响小，因此保存较完整，能提供长周期、连续的可靠的古气候信息，更由于深海孢粉来源于陆地，因此，海洋中的孢粉对于直接对比大洋与大陆气候演变信息，具有重要的研究价值[27]。
深海孢粉学的研究开始于20世纪70年代，我国关于深海孢粉学的研究晚于美国、苏联等西方发达国家直到90年代才开始有研究成果出现，我国有关学者关于深海孢粉学的研究地区主要在东海的冲绳海槽和南海的大陆坡。孙湘君等（1997）分析了南海南北深海海底40多个孢粉样品，通过计算孢粉浓度（粒/mL）绘制出了孢粉浓度等花粉线，从而探讨孢粉的源地、传播动力及途径[28-29]。徐家声（1994）通过搜集黄海上空的大气孢粉，对比黄海表层沉积物中孢粉组合，分析指出近岸草本花粉含量高，远海木本花粉含量高[30]。张玉兰等（1994）利用滦河三角洲的渤缘28井指出可以根据再沉积孢粉化石的种类追踪海盆沉积物的来源，根据再沉积化石的数量推断海平面升降的变化幅度、古气候变化及陆缘构造运动的强弱[31]。此外，深海孢粉实验处理方法也在不断进步，李杰等（2008）通过对比酸碱处理法与氢氟酸处理法，指出氢氟酸处理法在最终腹肌无的分散性、孢粉纹饰的清晰程度、孢粉的分离状态等方面均有利于深海孢粉的鉴定[32]。
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关键词 分子影像学 教学体系 复合型人才
中图分类号：G424 文献标识码：A
On Molecular Imaging Teaching System Construction
CHEN Duofang
（School of Life Science and Technology， Xidian University， Xi'an， Shaanxi 710071）
Abstract Molecular imaging is an emerging interdisciplinary， has become one of the most important techniques of modern life sciences， medical imaging represents the direction of future development. In this paper， molecular imaging features， combined with research in Life Science and Technology in the field of molecular imaging as well as the basis for cooperation with our university hospital， a study in teaching content， teaching models and evaluation methods， the life science and information science and clinical cross， build molecular imaging teaching system， laying the foundation for training medical complex polytechnic molecular imaging professionals.
Key words molecular imaging; teaching system; complex talent
0 引言
分子影像学（molecular imaging）是运用影像技术显示组织、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在进行定性和定量研究的科学。①分子影像学是将分子生物学技术和现代医学影像学相结合的产物，最早由美国哈佛大学Weissleder等学者于1999年提出，经过10余年的飞速发展，取得一系列成就，已经成为现代生命科学研究最重要的技术手段之一，受到世界各国的高度重视。①②随着分子影像学技术研究工作在我国的迅速开展，具有分子影像技术背景的人才更显缺乏。医药企业、医疗设备企业、生命科学研究机构等单位对分子影像专业人才需求日趋增加，尚没有专门学科进行分子影像学人才培养。我校生命科学技术学院依托生物医学工程与生物技术专业，定位为研究型学院，分子影像为主要研究方向之一。经过几年的发展，学院在分子影像研究领域取得一定进展。学院教工由来自不同专业背景，包括生物、信息、计算机和医学等学科的人员构成，但由于当前研究成员各自的专业背景单一，成员之间尚未有机融合和深度交叉，很大程度上限制了在分子影像领域取得重大突破。而目前国内，分子影像学教材较少，分子影像学课程主要面向研究生开设，极少高校面向本科生开设分子影像学课程。③④⑤本文探讨如何借助我校信息学科与计算机学科的优势，结合我校在分子影像学的研究成果以及与医院的合作基础，将生命科学与信息学科和临床医学交叉，开展针对本科生的分子影像学教学工作，建立分子影像学教学体系，为培养理工医复合型分子影像学人才奠定基础。
1 分子影像学教学体系构建
分子影像学起源于现代医学影像学，在现代医学影像学基础上融入分子生物学，其教学体系不同于传统的工学学科和生物学学科体系。我们将从分子影像学教学内容，分子影像学教学模式和分子影像学考评方式进行分子影像学教学体系构建，目的在于建立包括基础理论―验证实验―应用实践三个层次的多学科深度交叉、理工医有机融合的综合型分子影像学教学体系，为培养基础理论扎实、实验技能过硬、应用实践广泛的理工医复合型分子影像学人才打下坚实基础。
1.1 分子影像学教学内容
分子影像学属于前沿科学，知识更新日新月异，相关资料主要来自世界各国研究小组的公开文献，缺乏全面、系统的参考教材;而且分子影像学属于典型的多学科交叉，涉及信息、生物、医学等多个学科，需要掌握各种影像原理与理论，熟悉核酸、蛋白质等大分子的形态、结构与操作，并应用影像技术进行分子生物学相关研究，课程内容繁杂，信息量庞大。分子影像学是分子生物学与先进医学影像技术结合的产物，属于典型的多学科交叉，涉及信息、生物、医学等多个学科。分子影像学内容覆盖面广、跨度大，教学内容包括：分子生物学中核酸等大分子的功能、形态结构特征并在分子水平上阐明细胞活动的规律;超声成像、CT成像、MRI成像、核素成像等临床中成熟的医学影像技术，以及光学分子断层成像、光声断层成像等新兴的医学影像技术;分子影像技术在肿瘤、神经系统、心脑血管研究以及新药研发等领域的应用。学生不仅需要掌握基本理论知识，了解最新研究进展，更要学会利用影像技术进行基础研究以及临床应用。考虑到分子影像学信息量大，教学内容以生命学院优势研究方向即光学分子影像及其在肿瘤细胞学中的应用为主线，其余内容为辅助展开。教学过程中，力争做到重点突出、内容全面和有的放矢。
1.2 分子影像学教学模式
分子影像学涉及多个学科，涵盖现代影像成像理论，分子生物学与细胞生物学以及分子影像技术在基础和临床实验研究中的应用。为了系统地学习掌握分子影像学知识，成为合格的分子影像专业人才，学生不仅需要了解分子生物学相关知识，而且需要知道靶向分子在临床中的应用前景;不仅需要了解分子结构修饰、分子标记等专业知识，而且也需要知道生物信息、医学影像等相关知识。传统的单一学科的教学模式难以满足上述需求，需要探讨新的有效的教学模式。对于多学科交叉产生的分子影像学，采用传统的单一学科教学模式难以满足要求。我院分子影像学教师来自不同专业背景，采用不同的教学模式进行协同合作教学。借助我校生命科学技术学院在分子影像学领域的研究成果以及与医院的合作基础，可以将生命科学与信息学科和临床医学进行深度交叉，开展目标明确和特色鲜明的分子影像学教学工作。对于分子生物学部分，由生命学院生物技术专业教师任教，主要采取课堂讲授以及实验演示教学方式，指导学生掌握生物基本操作技能，包括：核酸凝胶电泳、PCR、DNA测序、RNA提取与纯化、基因敲除、基因克隆等技术。对于医学影像部分，由生命学院信息专业教师任教，主要采取课堂讲授、理论推导和计算机模拟仿真等教学手段，使学生掌握医学影像的基本物理原理以及数学理论。对于应用部分，由外聘的第四军医大学第一附属医院教师承担，引导学生使用分子影像技术进行肿瘤早期诊断、心脑血管疾病诊断以及新药研发等应用研究。上述教职人员由生命科学技术学院自然基金委重大项目参与人员构成，经过前期合作研究，已进行一定程度的多学科交叉，可进行协同教学工作。
1.3 分子影像学考评方式
传统教学考评中，多注重考核学生掌握知识的多少，而不是学习知识能力的大小;注重考核学生技能掌握的多少，而不是学习技能能力的高低。这种考核体系只能反映一定时间内的学习结果，不能反映学生学习新知识、新技能的本领，难以适应分子影像快速发展的需要，这不仅使教师的教学方法陷于陈旧古板，而且使一些再学习能力、发展潜力大、动手能力强的学生长期得不到有效锻炼和培养。因此，如何将传统的考核知识与技能与考核学生掌握新知识、新技能的本领相结合，是我们需要关注的问题。分子影像学涵盖学科领域广，知识更新速度快，学生学习任务重，我们需要站在发展的角度，从学校培养学生的近期和远期效果建立合理的考评方式。对于学生学习考核，我们采用知识与能力兼顾的评价标准。该评价标准主要包括四大模块：基本理论知识、实验操作技能、进展跟踪和科研创新能力。对于基本理论知识考核，采用试卷笔答形式;对于实验操作技能，考核学生对刻度吸量管、分光光度计、离心机、电泳仪等常规仪器的操作，此外还考核学生对microCT、光学分子断层成像等学院研制的医疗影像设备的操作，以实验报告形式答题;对于进展跟踪考核，则要求学生根据教师给定的主题词，进行文献查阅及总结，以文献综述形式答题;对于科研创新，则根据教师课题或学生自主选题进行相关科研活动，以小论文或专利形式答题。总之，将采用形式多样的考评方式，对学生的综合能力进行测评。
2 总结
分子影像学是一门新兴的交叉学科，已经成为现代生命科学研究最重要的技术手段之一，代表了未来医学影像发展的方向。我校生命科学技术学院为国内最早进行分子影像学研究的单位之一，学院教师来自不同的专业背景，包括信息、生物和数学等专业，在多学科交叉方面已经积累了一定的经验。基于学院在分子影像领域的研究基础，结合我校信息学科优势，融合生命科学相关专业，本文提出建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的多学科深度交叉、理工医有机融合的创新型分子影像学教学体系。通过建立该体系，我们将使不同学科背景教师协同工作，讲授成熟的基础成像理论、分子生物学基础知识;实时跟踪分子影像学研究动向，向学生传递最新进展;指导学生进行验证实验，引导学生得出结论，从实验中引申理论知识;此外，基于理论知识以及实验操作训练，锻炼学生使用分子影像设备进行生命科学领域相关研究的科研能力。通过分子影像学综合体系的构建与实施，最终培养基础理论扎实、实验技能过硬、应用实践广泛的理工医复合型分子影像学人才。
基金项目名称：1. 西安电子科技大学新实验开发项目（项目编号：SY1359）
2. 西安电子科技大学本科教育质量提升计划教改项目
注释
① 申宝忠.分子影像学（第二版）[M].人民卫生出版社，2010.
② 申宝忠，王维.分子影像学2011年度进展报告[J].中国继续医学教育，2011（8）：132-157.
③ 朱宏，董鹏，李耀武.分子影像学教学中的哲学思考[J].中国科教创新导刊，2010（2）：82-84.
