时间：2024-04-02 11:46:59
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篇分子生物学研究，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；多媒体；优点；缺点
分子生物学（MolecularBiology）是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动的适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。分子生物学这门学科一诞生就预示着它将成为生命科学的带头学科，成为生命科学的基础学科。随着人类基因组测序工作的完成，后基因时代的到来必将推动分子生物学的发展[2]。要培养适应21世纪生命科学的合格人才，分子生物学知识必不可少。多媒体技术又称计算机多媒体技术，是利用计算机将文本、图像、图形、动画、声音等多种信息进行处理和控制，使用户和计算机间可进行一系列实时信息交互的技术[3]。由于它具有科学性、先进性、可视性强、直观、生动、信息储备丰富等特点，因此，多媒体技术被广泛应用于教学环节中。
1多媒体教学在分子生物学教学中的优点
1.1有利于提高教学效果、教学效率和教学质量
首先，分子生物学课程内容相对抽象，运用板书难以将抽象的授课内容形象化，即使运用挂图或当场绘图的教学形式也比较难以理解。例如，DNA的复制过程涉及到多种酶、蛋白的结合及解离。传统授课方法中，教师只能凭借叙述、挂图进行讲解，学生理解差，课堂教学效果不尽人意。而利用多媒体教学方法，采用图片、动画相结合的手段，可以形象地展示DNA复制过程，便于教师教授和学生的理解。其次，运用多媒体教学，教师可将教学内容预置于计算机内，减少教师书写板书时间，增加教师讲解及学生理解授课内容的时间，提高教学效率。最后，多媒体课件的制作及应用过程，有利于教师更充分地发挥想象力，调动学生多种感观，使学生学习能力得到进一步增强，势必会提高教学质量。
1.2有利于解决教学中的重点和难点
在传统教学中，对于教学重点和难点只能通过教师反复强调解决。但是由于学生理解能力的差异，势必导致其对教学重点和难点内容理解的偏颇。但是通过多媒体教学直观可视化的特点，可以解决上述问题，达到良好的教学效果。在原核生物表达调控中操纵子是一个重点，教师可将该标题制作为放大、变色、闪烁或声音等不同的效果，以引起学生对这个知识点更多的注意。利用多媒体教学还可以解决教学难点内容。同样，教师可以利用标题放大、变色、闪烁或声音等不同的效果，引起学生的注意；再通过图片、动画、视频等方式直观形象地讲授抽象难懂的难点内容。翻译过程是分子生物学的重点和难点内容之一，过去在传统教学中，即使教师通过挂图等手段，也不能解决学生对该难点理解的不足。但是通过多媒体教学，教师利用图片和动画等辅助手段，使学生直观的了解翻译过程。此外，教师还可以预先在重点和难点知识点处用特殊符号标出，便于学生课堂记忆和课后复习。
1.3有利于教师更新知识储备
分子生物学诞生虽然只有短短的几十年，但其发展极其迅速。与此相比，教材更新周期长。单纯的依靠课本，就会造成教师知识储备滞后的现象。应用多媒体教学，教师在备课过程中，不再单纯的以教材为基础，还可以灵活的结合分子生物学最新的实验发展前沿，及时更新知识储备，从而为更好的教学做准备。
1.4有利于发挥学生学习的积极性和能动作用
在分子生物学传统教学中，教学过程以教师的讲授为主，这样可充分发挥教师在教学中的主导作用。但是上述教学方式忽视了学生的主体作用，使学生在传统授课中只能被动接受，学生的学习积极性和能动作用发挥不足。利用多媒体进行分子生物学的教学，通过多媒体中的文字颜色、大小、出现方式的变化结合图像、影音等手段，可以多角度刺激学生的感官，激发学生的学习热情。
2多媒体教学在分子生物学教学应用中的不足和解决办法
2.1课件制作水平较低
分子生物学授课教师多是生物化学与分子生物学专业出身，专业制图或Flash功底相对薄弱。因此其独立制作的课件内容相对单一，动画效果差，不能图文并茂的展示授课内容。针对此问题，教师可通过自身计算机功底的提高或充分利用网络现有动画等视频资源解决。
2.2课件信息量过大，不利于学生理解
有些教师为了在有限的学时内尽可能多地讲授知识点，往往将大量教学内容加入到课件中。虽然教师的初衷是为了提高授课效率，但却事与愿违，造成部分学生课堂听课效果的下降，不利于学生理解知识点。针对上述问题，教师应充分考虑学生的个体差异，在课件制作及备课过程中，详略得当的进行知识点的布局，并根据课堂效果优化课件涉及的知识点。
2.3课件与教材相关性不足，不利于学生课后复习
正如前文所述，分子生物学发展迅速，但教材更新相对滞后，这势必引起一些关注科技前沿的教师在课件制作中过度注意前沿知识的引入，而忽视了课件与教材的相关性。针对这一问题，教师应在教材选择和课件制作间进行仔细的斟酌，使课件、教材相呼应，更好的提高教学效果。此外，还有一些教师存在惰性，更换教材后，不修改课件，导致课件和教材顺序、内容的不一致，学生课后复习困难。针对这种情况，只能通过加强教师师德培养，提高责任意识来解决。
2.4教师过度依赖课件，忽视板书，降低教学效果
多媒体课件可以解决传统板书教学所不能解决的问题，这就导致教师对板书教学的忽视。在过去的板书教学中，教师会将授课内容已提纲的形式保留在黑板上，教学紧凑、条理性清晰、连贯性好。而多媒体教学中，教学提纲和教学内容是连续出现的，不能保留教学提纲，导致学生笔记记录及课后复习的困难。针对上述问题，教师应将多媒体教学和板书教学相结合，将每次课的提纲以板书形式保留在黑板上，使学生能清楚的了解授课进度和授课内容。
2.5学生不会正确利用多媒体课件，影响教学效果
由于学生学习能力的差异，导致其对多媒体课件的利用率不同。有些学生能很好的利用多媒体课件，取得良好的听课效果；而有些学生还局限在课堂记笔记的学习方法，只会一味的照抄多媒体课件，不用心理解教师的授课内容，降低多媒体的教学效率。对此，教师应该积极引导学生改变课堂一味记笔记的学习习惯，使其能充分利用多媒体课件理解教学内容。同时，教师可在课后将课件传给学生，以减少学生课堂盲目记笔记的情况，提高多媒体的教学效果。分子生物学作为生命科学类的专业基础课，具有知识点更新快，涉及面广等特点。在传统教学过程中，由于该门课程抽象性强，不利于学生理解，影响教学效果。多媒体课件由于具有形象、直观、图文并茂等特点，不但可以解决传统教学过程中的不足，提高了教学效果和教学质量，而且还有利于教师更新知识储备，此外，利用多媒体教学还可以发挥学生学习的积极性和能动作用。但由于教师、学生的个体差异，多媒体教学中还存在着一定不足。对此，我们应该正确认识多媒体教学在授课中的作用，积极发扬其优点，弥补不足，将传统教学和多媒体教学手段相结合，提高教学效果。
参考文献：
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Abstract: The animal protects own one driving way to ambient temperature's adaptation, displays in the duplication and the expression pattern change of the cell and presents the new gene open and the new protein factor synthesis. The gene level, the protein level, the cell membrane level and so on three aspects has carried on the summary about the research survey of animal which adapts to the ambient temperature, and discussed the molecular biology mechanism as well as in evolution significance which animal adapts to the ambient temperature.
关键词： 动物；温度；基因；蛋白质；细胞膜
Key words: animal；temperature；gene；protein；cell membrane
中图分类号：Q291文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）25-0324-02
0 引言
动物的一切生命活动（生长、发育和生殖等）都是在一定的环境温度中进行的。一般说来，变温动物生长发育所要求的温度条件在 6-36℃范围内；恒温动物由于自身有调节体温的能力，对环境温度的适应范围广些[1]。当环境温度在最低和最适温度之间时，动物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育速度；当温度高于最适温度后，参与生理生化反应的酶系统受到影响，代谢活动受阻，势必影响到动物正常的生长发育。环境温度若超出动物所要求的范围，动物的生命活动就会出现停滞；温度过高或过低会导致动物体死亡[2]。近年来关于动物对外界环境温度适应的分子生物学研究主要集中在基因水平、蛋白质水平和细胞膜水平三个方面。
1 基因水平上的温度
动物对环境温度的适应，会使自身的细胞内转录和表达模式发成变化，以适合环境的变化，此时它会出现新的基因开放和新蛋白因子的合成，这总的来说是动物对自身的一种保护方式。
外界环境温度的改变可以诱导动物体内热激蛋白家族基因的大量表达，从而调整动物有机体对外界环境温度的适应。
尽管热激蛋白家族基因序列保守，编码序列变异较低，但是，由于目前动物种类逐渐增多，热激蛋白基因序列和拷贝数等也在逐步显示出不同的趋势。
适应不同温度的果蝇居群，其热激蛋白70基因内存在两个显著的差异[4]，一个大的插入/缺失（indel）多态位点（56H8/122）和一个单核苷酸多态位点差异；对于来自澳大利亚东部不同纬度的11个居群，插入/缺失位点的频率与纬度呈正相关，由于纬度与温度最大（小）值和平均值呈负相关，提示温度和热值变化可能对Hsp70基因的这一变异频率产生了影响，Anderson[5]等也发现黑腹果蝇3号染色体右臂上hsr-omega基因的8bp缺失作为一个遗传标记与纬度及最高温（最热月）呈正相关，另一个3端重复的标记则多出现于温带群体中，与冷适应性相关。适应于较低纬度的Drosophila lummei有7个Hsp70基因拷贝，其热胁迫抗性高于具有5个拷贝的Drosophila lummei，后者在分布上处于较高的纬度，提示Hsp70基因结构与果蝇的适应纬度有相关性[6]。
果蝇体内一个名为“DmDG”的基因活性一旦下降，果蝇就会“怕热”，从而喜欢向温度更低的地方转移，其喜好的环境温度要比正常情况下低5摄氏度[7]。“DmDG”基因可能与果蝇的代谢功能相关。这个基因活性下降后，果蝇体内能量代谢就会活跃，于是就会更喜欢低温环境。动物体内利用基因调节温度适应性的机制普遍存在，这可以使动物适应很大的温度变化。
克隆斑潜蝇（Liriomyza sativae）3种小分子Hsp（Hsp19.5、Hsp20.8和Hsp21.7）和2种Hsp60（TCP1α，TCP1ζ），定量PCR分析表明，3种小分子Hsp均能被低温所诱导表达，而且Hsp20.8对低温更敏感，这意味着不同的小分子Hsp可能响应不同强度的低温胁迫。6种Hsp基因（Hsp19.5、Hsp20.8、Hsp21.7、TCP1α、TCP1ζ和Hsp90）的相对表达量在不同生长发育阶段差异显著。总的表达趋势是：小分子Hsp（Hsp19.5、Hsp20.8、Hsp21.7）在蛹期表达量最高，而大分子Hsp（TCP1α、TCP1ζ、Hsp90）的表达量则随着生长发育而递增[8]。这意味着除响应温度胁迫外，热激蛋白基因可能还在昆虫的生长发育中起着一定的作用。
2 蛋白质水平上的温度适应
热激蛋白（Hsps）是生物适应环境温度变化的一个重要媒介分子。受到热胁迫刺激后，动物有机体对热的胁迫抗性提高与热激蛋白表达量普遍成正相关[9]。
热激蛋白存在于所有动物细胞中，是动物受到应激原刺激后诱导产生的一组应激蛋白，与机体的应激关系密切，在进化上高度保守。对滞育的吉普赛蛾（Lymantria dispar）幼虫给以37-41℃的热激可以诱发合成7种Hsps（分子量分别为90，75，73，60，42，29和22ku），-10--20℃的冷休克导致其产生2种Hsps（90和75ku），当在25℃下恢复时另外又合成分子量29ku的热激蛋白[10]。斑马鱼在热胁迫（28-37℃）和冷胁迫（20-28℃）下的热激蛋白表达模式存在差异，在热胁迫条件下，Hsp70呈上调表达，而冷胁迫下Hsp70则显稳定表达[11]。将新月鱼的成纤维细胞系的培养温度从28℃调节到37℃时诱导产生3种不同的热休克蛋白[12]。
较缓和的高温对B型烟粉虱Hsp70表达具有诱导作用，极端高温会抑制Hsp70表达。在37-41℃范围内，Hsp70的表达量随着温度的升高而升高，在41℃时达到最高峰；当温度升高到43℃和45℃，B型烟粉虱Hsp70的表达量迅速降低。B型烟粉虱温室种群体内的Hsp70表达量与温室内的温度有关：上午到中午随着气温的升高，B型烟粉虱体内Hsp70表达量随之上升；傍晚气温降低时，Hsp70表达量也随之下降[13]。Kimura（1998）比较过3个果蝇近缘种热休克蛋白基因的表达情况，发现在冷激条件下，亚热带低海拔种（Drosophila watanabe）诱导热休克蛋白表达的阈温度要比温带种（D．traurara）和亚热带高海拔种（D．trapezifrons）高，而亚热带低海拔种的耐寒性却最低，说明在果蝇中热休克蛋白基因表达和耐寒性呈负相关[14]。Sorensen et al（2001）研究果蝇（D．huzzatii）不同自然种群间HSP70基因表达后，发现在冷激下寒温带种群诱导热休克蛋白基因表达的阈温度要明显低于热带种群[15]。
3 细胞膜水平上的温度适应
在正常生理温度下，细胞膜的主动运输、酶的活性、胞外分泌等机能才能正常进行[16]。细胞的膜脂在不同温度下具有不同的酰基链和链长度[16]。细胞膜化学成分改变可能是对温度适应的最普遍模式[16]。低温通过影响细胞膜的流动性而影响细胞正常的机能，对低温的适应不可避免地会涉及到细胞膜化学成分的改变。胆固醇能够促使细胞膜结构的有序化，从而增加细胞膜的流动性。鱼类通过改变脂肪酸中不饱和成分含量和极性磷脂头部组分，减少细胞膜中甾醇/磷脂比率来改变膜的流动性使鱼类更加适应寒冷的外界环境[17]。通过对不同温度适应下虹鳟鱼（rainbow trout）的肝、肾、腮等组织细胞细胞膜中胆固醇（C）与磷脂（P）含量的研究发现，5℃适应组细胞膜的C/P 值显著低于20℃适应组[3]。把鱼体暴露于低温下会导致的极性磷脂中非饱和脂肪酸/饱和脂肪酸比例增高，有利于在低温下维持细胞膜流动性，使鱼体更能抵抗低温损害[18]。低温还诱导细胞脂肪酸氧化酶的生成，由于它可以提高细胞膜中不饱和脂肪酸的含量，从而提高了细胞膜在低温条件下的流动性[19]。
在动物对温度的适应过程中，动物细胞还通过膜上各种离子通道数量及分布的改变使细胞内离子的成分和浓度发生相应的改变。研究表明，在北极生活的两种鱼类：Trematomus bernacchii和Trematomus newnesi在适应较高温度过程中，腮和肾等渗透压调节器官细胞膜上的Na/K+-ATP酶活性升高，将细胞内钠的、氯离子快速泵出体外，从而使得血清中渗透压明显降低，与海水间的渗透压差增大。研究结果表明，在冷环境中，鱼类靠升高体液离子浓度及渗透压来缩小与外界海水之间的差异，从而减少能量损耗[3]。鸭子对冷适应表现为肌浆网或内质网上Ca2+-ATPase活性及Ca2+释放通道数量上的改变时相与非寒颤产热的发生相一致[20]。
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摘要从教学内容、教学过程和考核方式等方面介绍了研究生细胞分子生物学课程的教学开展与体会，为适应多研究方向的研究生培养要求、提高教学效果提供参考。
关键词研究生;细胞分子生物学;教学;内容;考核
扬州大学硕士研究生培养方案课程设置将细胞分子生物学作为生物学一级学科的学位课程，包含植物学、动物学、生理学、水生生物学、微生物学、遗传学、发育生物学、细胞生物学、生物化学与分子生物学、生物物理学、生态学等11个生物学二级学科。扬州大学是江苏省属重点综合性大学，目前设有27个学院，11个生物学二级学科分散在生物科学与技术学院、农学院、兽医学院、医学院，各二级学科的研究方向也较广泛，如何适应这种多学院、多学科和多研究方向的硕士研究生培养要求，提高教学效果，扬州大学不断进行尝试、改革，构建了适合各二级学科培养目标要求的细胞分子生物学教学体系，现将这门课程的教学内容、教学过程和考核方式介绍如下。
1细胞分子生物学的教学内容
细胞分子生物学是随着细胞生物学和分子生物学发展而兴起的一门较新的学科，是一门在分子水平上研究基因对细胞活动调控以及各种细胞结构的形成和功能执行的科学[1]。对生物学专业的研究生来讲，本科阶段都学过细胞生物学和分子生物学这2门课程，因此研究生所开设的细胞分子生物学课程体系应该和本科生的课程体系有所区别。由于传统的细胞分子生物学教材与细胞生物学和分子生物学在内容上有很多雷同，若采用这些教材，很容易使研究生对该门课程失去兴趣。扬州大学将该门课程的教学内容分为4个部分:细胞结构、细胞遗传、细胞代谢与调控、细胞发育，该校没有选择任何固定教材，仅仅指定少数最新出版的教材作为参考书，如韩贻仁主编的分子细胞生物学[2]、Gerald Karp主编的Cell and Molecular Biology:Concepts and Experi-ments等[3]。
2细胞分子生物学的教学过程
扬州大学细胞分子生物学的授课对象差异比较大，学生的来源和专业背景也不同，在教学过程中，笔者尝试使用开放式教师、开放式教学和开放式课堂的教学方法。
2.1开放式教师
以往的研究生课程都是由固定的教师一上到底，由于教师的精力有限，不可能对细胞生物学各个领域的前沿知识都熟悉。为了解决这一问题，扬州大学采用不固定教师上课的制度，跨学科跨学院请资深教师进行授课，确保学生能够了解该领域的基本知识与前沿动态。设置的4个部分教学内容中，每一部分由1~2位专业教师负责主讲，教师可结合自己的专业背景，根据不同教学模块，设置具体的教学内容，不拘泥于任何教科书进行授课。有些教师的研究方向是植物，对植物细胞分子生物学的研究进展和前沿动态比较熟悉，讲授植物细胞分子生物学可以做到深入浅出，而对动物细胞分子生物学的讲授效果会比较差，因此主讲教师可选择来自植物、动物、微生物、病毒等研究方向的老师。对于学生，有些是来源于农学院，其背景知识和兴趣侧重在植物方面，而有些来源于医学院或兽医学院，其背景知识和兴趣侧重在动物方面，这就要求选择具有不同学科背景的教师。开展开放式的教学方式，满足不同学生的要求。
2.2开放式教学
由于细胞生物学是生命科学的前沿学科之一，因此在把握现有教材和参考资料的基础上，教学过程中要结合实际将细胞生物学相关领域的新进展、新知识、新方法介绍给学生，拓宽学生知识的深度、广度，培养其对未来工作的适应能力。
在每一个教学模块中，教师可通过不同的教学方式讲解不同侧重点的专题。如细胞结构部分包括讲了2个专题，一个是细胞内膜系统:结构、功能、蛋白质分选和膜泡运输，另一个是细胞骨架与细胞运动。内膜系统一般是指内质网、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)5类细胞器膜的总称，而广义的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有细胞器膜的总称。在本科细胞生物学教学过程中，这些细胞器的形态结构、功能和发生是分别独立介绍。虽然这些细胞器具有各自独立的结构和功能[4]，但它们又是密切相关的，尤其是它们的膜结构是可以相互转换的，转换的机制则是通过蛋白质分选和膜泡运输来实现的。在讲授内膜系统时，可通过蛋白质合成这条线将这些相关内容串联起来讲述。由于核糖体在蛋白质合成上与内膜系统互为一体，因此将核糖体也加入进来，同时向上讲可以提及细胞核中核糖体大小亚基及mRNA的合成，向下还可讲述细胞膜上的蛋白功能，从而用蛋白质合成一条线将细胞的三大结构即细胞膜、细胞质和细胞核联系了起来。同时，也启迪研究生自己去找线索，找出一根主干，将尽可能多的内容串起来。又如细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化分裂等一系列方面起重要作用，因此对细胞骨架的研究是近代生命科学中最活跃的研究领域之一，它的快速发展主要得益于大型分析仪器的应用和实验方法技术的改进。在这一部分内容的教学中，可重点向学生讲解细胞骨架的研究方法，包括每种方法的原理、基本过程和结果分析，以最新的国外权威期刊上发表的细胞骨架方面的论文为例，向学生介绍细胞骨架的研究是如何开展的。
2.3开放式课堂
研究生课堂和本科生课堂相比，讲授内容量非常大。笔者一般会在课后将课件提供给学生，使他们在课堂上不用花太多精力记笔记，而是将主要精力集中到听课上，跟着教师的引导考虑问题，这样使其思维保持很高的兴奋度，且感到疲劳。在严格遵守课堂纪律的前提下，在上课时要尽量调动学生的积极性，以开拓学生的思维，培养创造性。课后要让学生自己阅读指定或推荐的原始文献，或者让他们自己到网上查阅自己感兴趣的问题，以此可培养学生阅读文献、查找资料、进行科研的能力。
3细胞分子生物学的考核方式
作为生物学一级学科硕士研究生的学位课程，细胞分子生物学的考核以考试为主，考虑到研究生学习细胞分子生物学课的目的主要是为了提高学生利用学到的细胞生物学知识解决课题研究中的问题，实用性较强，因此笔者选用开卷考试的形式，所出的试题都是综合性的分析题，在考场内学生可以查阅任何参考资料，但参考资料中没有现成的答案，促使学生综合运用所学知识，通过仔细分析才能得出答案。这种考核方式一方面提高了学生独立思考问题和解决问题的能力，另一方面也使教师了解了学生对这门课程的掌握情况，检验教学质量，很大程度上促进了以后教学的开展。
4参考文献
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[2] 韩贻仁.分子细胞生物学[M].2版.北京:科学出版社，2001.
[关键词] 分化型甲状腺癌；分子生物学；进展
[中图分类号] R736.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）09（b）-0019-03
甲状腺癌主要组织病理学类型包括状癌（PTC）、滤泡状癌（FTC）、髓样癌（MTC）以及未分化癌（ATC）。前两者统称分化型甲状腺癌（DTC），共占甲状腺癌的90%以上，占头颈部恶性肿瘤的首位，占所有恶性肿瘤的3%，女性发病率较高。近20年来，我国甲状腺癌发病率呈明显上升趋势，由约1/10万上升到（3～4）/10万。DTC确切的致病因素尚不清楚，幼年时过量射线照射是目前唯一确定的致癌机制[1-2]。近年来分子生物学技术研究使人们对甲状腺癌的分子机制有了更深入的了解，这对于指导甲状腺癌的诊断治疗及疗效评价有非常重要的意义，本文就DTC相关基因研究进展进行综述。
1 BRAF基因
BRAF基因最早是在人类尤文肉瘤中发现的高度表达变异的癌基因，在极少数的胃肠癌、肺癌、卵巢癌以及甲状腺癌等多种肿瘤中都有表达[3]。BRAF又名鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1，该基因位于第7号染色体，为RAF基因家族成员之一，是RET和RAS的下游信号分子。目前认为，BRAF基因突变是甲状腺癌最常见的基因变异之一，约49%的PTC和25%的ATC会出现该基因的表达[4]。其发生机制为BRAF基因错义突变的15外显子碱基，致使翻译蛋白质600位密码子将对应的缬氨酸 （V600E）替代为谷氨酸，可活化蛋白激酶，并进一步激活ERK激酶，向MAPK信号通路下游传递细胞有丝分裂信号，致使甲状腺细胞肿瘤形成并向恶性转化[5]。
BRAF基因突变是近年来甲状腺癌基因领域的重要研究进展，也是目前针对DTC发生机制研究最多的突变类型之一。最近研究显示导致激酶激活突变的因素有多种，包括点突变框内插入或框内缺失、放射线暴露等，尽管其发生率较低。由于BRAF基因突变在DTC中发生率较高，而在甲状腺良性病变中检测不到，因此该突变可以作为特异性较强的DTC诊断指标。该突变与低分化的甲状腺癌及ATC的变异性也有较强关联性，在高细胞及经典亚型的PTC中更为常见。还有研究显示该突变的存在似乎与肿瘤的侵袭性特征有关，此突变可使肿瘤更易去分化，因为此突变可见于间变性转化，如甲状腺包膜外侵犯、远处转移和肿瘤复发，而这类因素往往代表着较高的肿瘤相关死亡率。一些大样本临床研究证实，腺体外浸润、区域淋巴结转移、TNM分期（Ⅲ/Ⅳ期）均与BRAF突变呈正相关[6]。有研究对PTC患者随访显示高达80%～85%的复发PTC伴有BRAF突变，这证明对于PTC复发，BRAF突变有很强的预测作用。
以BRAF以及其下游激酶为靶点的分子靶向药物治疗已成为目前DTC治疗研究的又一热点。近年来研究显示多靶点激酶抑制剂索拉非尼（sorafenib）能抑制BRAF突变基因型的甲状腺肿瘤细胞和甲癌肿瘤模型的增殖和生长，但目前国内尚未见该药用于甲状腺癌治疗的报道[7]。
2 RET/PTC重排基因
RET基因于1985年首次发现于小鼠转化的NIH3T3细胞中，因其同样具有与其他基因重排及活化的特征，故又称为RET原癌基因。RET原癌基因经重排后被称为RET/PTC癌基因，属于酪氨酸蛋白激酶受体家族。在这些RET/PTC重排中，RET基因的跨膜区和细胞外区丢失，取而代之的是不同基因来源的5′末端，例如RET与H4融合形成RET/PTC1嵌合体，与RIalpha融合形成RET/PTC2嵌合体等。其产生的嵌合体使RET原癌基因编码的酪氨酸蛋白激酶发生激活，通过下游信号的传导使甲状腺滤泡上皮细胞发生恶性转化[8]。目前研究指出，甲状腺的免疫功能通过RET/PTC1下调，可间接促进PTC的发生。提示癌基因、免疫、炎症及恶性肿瘤生物学特性之间存在一定联系，在甲状腺癌发病机制中RET/PTC基因重排有较重要的作用。
在PTC细胞中RET/PTC基因重排普遍存在，而在正常甲状腺组织及良性甲状腺病变中不表达或基本不表达[9]，所以RET/PTC重排可以作为诊断PTC较特异的指标。但PTC中RET/PTC的表达率报道不一，所以其阴性结果并不能完全除外PTC。此外，国外研究还发现放射性暴露史能引起RET/PTC基因重排并进一步促使甲状腺癌的发生。国外学者报道幼年时曾有放射线暴露史的PTC患者的RET/PTC重排发生率明显高于无此经历的PTC患者[10]。还有作者对在切尔诺贝利核泄露事故中受过量射线照射所致的状甲状腺癌患者进行分子生物学分析也发现上述特点。
对于有无RET/PTC重排及与PTC的临床特征之间的关系，目前临床认为存在RET/PTC重排的PTC患者的TNM分期更晚，也更易表现出甲状腺被膜外侵犯，也更易复发。但由于采集病例数较少以及所采用的免疫方法不同，在不同的国家和地区，其阳性率相差也比较大，为2.5%～53.5%。还有证据显示是否存在RET/PTC重排与甲状腺状癌的不同生物学行为特点有关，有RET/PTC2重排的分化型甲状腺癌往往具有高度的侵袭性和去分化能力[11]。国外Zafon等[12]报道 RET/PTC表达阳性的甲状腺状癌患者更易发生局部浸润及淋巴结转移，两者差异有统计学意义（P
舒尼替尼（sunitinib）为近年研制的一种多靶点受体拮抗剂，可以明显抑制RET/PTC酪氨酸激酶[13]。在另一项研究中，舒尼替尼可抑制具有RET/PTC1重组的PTC增殖和生长，但目前国内亦尚未用于甲状腺癌的临床治疗。
3 RAS原癌基因
RAS是一种原癌基因，广泛存在于人和动物细胞中，为人类多种肿瘤最常见的基因异常。RAS基因包括K-RAS、H-RAS和N-RAS 3种类型，这三种基因内结构分别很大，但都编码一种结构相似的G蛋白质，分子量为21 kD，故统称为P21-RAS[14]。分子生物学及遗传学研究提示，RAS基因是存在于细胞膜上一种鸟嘌呤核苷酸的结合蛋白，为多种酪氨酸激酶受体的感受器，并细胞的生长及分化起调解作用。该基因一般有两种存在方式，即与GDP结合时的失活状态以及与GTP结合时的活化状态。突变的RAS蛋白降低了自身内源性鸟苷酸三磷酸酶（GTP）的活性，其结果是致使GTP与RAS蛋白的持续结合并具有了促使细胞生长的作用，致使RAS处于一种持续激活的状态中。由于酪氨酸激酶受体等多种信号传导通道的传感器都受该基因编码联系，并可激活多个不同信号传导通道，其结局会导致甲状腺组织细胞转化为恶性。
RAS突变常在特定肿瘤中出现，如RAS突变可见于95%的胰腺癌中。它也是DTC中检测到的最常见的突变之一。不同的肿瘤有不同的RAS基因突变类型，如K-RAS突变与肺癌有关等。DTC中已经检测到多种RAS基因突变如N-RAS、K-RAS、H-RAS，但在MTC组织中几乎从未检测出该基因突变。该基因突变主要存在于滤泡型PTC及滤泡性腺瘤中，但FTC少见[15-16]，该基因突变还对滤泡性腺瘤能否进一步发展为腺癌或者未分化癌具有一定的预测意义，为RAS阳性的腺瘤积极手术切除提供依据。大约10%的FTC可见RAS基因的点突变，并且似乎仅与滤泡亚型FTC有关。RAS点突变型FTC往往伴有滤泡变异型组织学的特性，表现为肿瘤外侵、肿瘤的失分化和出现转移，这在存在骨转移的病例中表现尤为明显[17]。而在低分化DTC组织中往往RAS突变检出率较高，表明该突变会导致DTC更强的侵袭能力。
RAS突变是在DTC中比较多见的事件，具有较高的特异性和敏感性。RAS突变和这些肿瘤的预后及临床特征密切相关，作为一种DTC的诊断学标志具有较广阔的发展前景。RAS抑制剂洛伐他汀已被证实在RAS突变的的甲状腺肿瘤的体内具有抗肿瘤效果[18]，为RAS突变表达的DTC提供了新的治疗方法，可能对限制肿瘤的播散有作用，这还需要临床进一步研究。
综上所述，多种免疫组化结果与DTC的发生、发展、预后和转归有密切关系，而且，每种基因的作用均有所不同。甲状腺标本检测P21-RAS有助于分化型甲状腺癌的诊断，而进行RET/PTC及BRAF检测，不但可以有助于诊断PTC，而且可更好地估计肿瘤的侵袭性及淋巴结转移特点，对于肿瘤的后续治疗方案（如分子靶向治疗等）及判断预后有重要价值。
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关键词：研究生培养；实际需求；分子生物学；探索
中图分类号：G643.2 ？摇文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0046-02
随着生物科学技术的飞速发展，生命科学各学科之间的交叉渗透日益显著，而在生命科学领域的各项核心课程之中，分子生物学已逐渐成为联系其他学科的枢纽性课程和众多新兴学科的基础性课程。生命科学各专业的研究生，对分子生物学知识的理解和掌握程度，直接关系着后续开展研究生课题设计及进行毕业论文实验研究的质量与水平，因此，如何让学生真正做到学以致用，让分子生物学的理论和实践知识为研究生课题设计服务，已成为判断该课程教学效果好坏的关键问题[1]。分子生物学是从生物化学这门课程中独立出来的一门课程，它的核心内容是基因的表达与调控，这构成了整个课程的主干部分，与此相关的众多内容组成了课程的枝叶部分，传统的教学方法往往注重分子生物学理论机制的讲解，而将实验教学独立开来，这种教学模式对即将进入实验室开展课题设计和研究工作的研究生来讲，存在明显的缺陷。原因有以下三点：首先，生命科学相关专业的研究生与本科生相比，已具有一定的分子生物学理论和实验基础，其理解能力也更强；其次，研究生与本科生对于课程的预期不同，研究生马上面临独立地开展学位论文的课题设计，对课程学以致用的要求会更高一些；再次，由于研究生的本科背景及自己所学专业等方面存在着较大的差别，其学习的基础参差不齐，因此每个人对课程的要求也不同。因此，分子生物学的研究生教学工作需要更多地考虑研究生的实际特点，针对性地开展教学模式和教学方法改革。本教学团队，注重从研究生教育的实际需求出发，通过几年的实践探索，已初步构建好研究生分子生物学的课程体系，并在教学工作中不断改进和创新，有力地促进研究生专业能力的培养，下面就已经开展的教学新探索加以介绍。
一、教材的选择与课程内容设置的探索
我们没有指定某一本书作为课堂教材，而是向学生介绍了几本分子生物学领域的经典著作，其中包括《现代分子生物学》、《医学分子生物学》、《基因的分子生物学》、《基因VIII》及《分子克隆实验指南》等，希望学生能尽可能地阅读并参考这些著作来学习。这样有助于学生从不同的专著中获取知识，通过不同作者的讲解与叙述，增加对分子生物学的全面思考和认识。
我们通过深入了解每位学生在本科阶段的相关学习情况，发现由于专业背景差别较大，很多学生即使学过了相关课程内容，对分子生物学知识的理解仍处于较浅水平。因此，在课程内容的设置上我们进行了改革，最终确认了“一条主线，三个基本点”的格局，主线就是分子生物学的核心：基因的表达与调控，三个基本点即三大基本过程：复制、转录及翻译。在课程设置上，我们也分为三大块，即分子生物学基本理论与知识、分子生物学实验技术和分子生物学专题知识，第一部分是课程的重点部分，包含了三个基本点的内容；后两部分是在第一部分内容上的进展和深入，基因的表达与调控成为贯穿三部分的一条主线，每一部分都紧密联系该主题。因此，理论课与实验课的教学内容设计都是围绕主线与基本点展开，使学生通过本课程的学习，在脑海中形成分子生物学的最基本理论体系，奠定良好的分子生物学知识基础。
二、了解学生的学习需求，使教学更加贴近实际
针对本课程结束后，学生马上就要进入实验室开展课题研究的现状，在开课初期给学生布置了一道课外作业题，即“与导师交流，了解自己研究生论文的课题方向和内容，提出你想通过分子生物学课程学习到的内容有哪些”。因为涉及到未来自己的课题及论文，每位学生都积极参与并完成了该项作业，总结学生的作业情况，我们发现不同专业研究生对本课程的需求存在着异同点，例如，基础医学专业的研究生对分子生物学新发现和新知识方面的要求较多，而药学专业的研究生更希望对分子生物学实验技术方面了解更多一些。根据这些反馈回来的情况，我们授课老师了解到了学生以后从事专业课题研究的基本信息，因此在后续的课程设计上根据各专业特点，有选择性地安排一些专题性质的课程内容，例如，增加了RNAi专题讨论课等，这样使我们的教学可以更加贴近学生的实际需求，受到了学生的广泛好评。
三、每节课都要有亮点
分子生物学与其他生物医学类理科课程类似，理论课教学中都涉及到很多比较枯燥的概念和复杂机制过程的讲解，如何保证学生在课堂上的专注力是能否获得好的教学效果的关键因素之一。为解决上述问题，通过集体备课我们对每节课的授课内容进行细致的分析讨论，一致认为除了进行传统的教学讲解以外，每节课都必须在内容上体现出两个以上的能激发学生学习兴趣的亮点内容，这些亮点与当堂课的核心内容有密切关系，在提高学生学习兴趣的同时还能帮助对核心内容的加深理解。例如，在讲DNA复制这节课的内容时，我们选取了发现半保留复制机制和发现冈崎片段两个著名实验的科学家故事作为亮点，教导学生如何激发自我的创造性思维；在讲解PCR技术的理论章节时，选取了授课教师自己做PCR实验中遇到的几个问题作为亮点，将理论课程与实际操作结合起来，通过提出问题、分析问题和解决问题的讲授方式，使学生对该项技术的理解更加深入。
四、实验教学着重锻炼学生的实验设计及实践操作能力
本课程还包括了分子生物学的实验教学工作，本着为研究生提供一个连续性锻炼动手操作机会的目的，我们设计了一个涉及分子生物学最根本也是最重要内容的综合性实验，即目的基因的克隆及鉴定。首先在理论课教学中采用讨论式教学方法，让学生对基因克隆的基本实验设计和操作流程有了初步的认识，然后采用连续不间断的时间安排，利用晚上及周末时间，让学生亲自动手完成样本制备，RNA提取，RT-PCR，目的基因片段的酶切、回收及连接，感受态细胞制备，转化重组子及筛选鉴定的各个实验环节，并对实验过程中及时发现问题进行课堂讨论和分析，进一步加深了学生对该实验的理解和认识，也培养了实验设计的基本思维，对其后续研究生课题的开展起到了很好的促进作用[2]。
五、引导学生培养良好的科研思维能力
锻炼好的科研思维能力是以后从事科研工作的根本所在，在分子生物学的课堂上，我们也采取了形式多样的教学方法努力引导学生培养自己的科研思维能力。例如，老师在讲授完基本理论知识后，提出一些有争议性的专业知识问题，让学生分组讨论，并拿出自己的观点，然后进行课堂辩论会，通过这种方式促使学生开动脑筋运用所学的知识去解决存在的问题，有利于学生科研思维能力的锻炼；我们还开展了课堂seminar活动，让学生根据自己专业及今后课题研究的特点，选取涉及到分子生物课堂知识的高水平SCI文章，通过自己的阅读理解，制作讲演PPT上讲台进行讲解，通过这个活动提高了学生查阅和分析外文文献的能力，对今后的课题设计也是大有裨益的[3]。
本着能让学生能够学以致用的原则，分子生物学课程教学紧紧抓住研究生培养和教育的特点，在教授基本理论和实验技术知识的同时，从研究生未来课题设计的实际出发，对授课内容、课程体系及构架等做了新的探索和尝试，已获得了初步的教学成果，但仍然还有许多地方有待改进和完善，相信通过不断的努力，分子生物学能成为一门助力生命科学各专业研究生教育的必备课程。
参考文献：
[1]李敏，陈必链.硕士研究生《分子生物学》（英文）课程的改革与实践[J].福建师范大学学报（自然科学版），2011，27（3）：44-47.
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。
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摘要 瑞氏木霉是自然界中普遍存在并有重要经济意义的一种丝状真菌，作为工业生产菌株生产多种水解酶类已有多年历史。本文报道了用基因工程手段对瑞氏木霉进行遗传改造，构造具新性状的重组菌株，用以过量产生同源和异源蛋白类物质的分子生物学研究进展。包括利用CBHI基因的强启动子在瑞氏木霉中过量表达瑞氏木霉内切葡聚糖酶、小牛凝乳蛋白酶、人抗体片段、哈茨木霉几丁质酶、Hormoconis葡萄糖淀粉酶等同源和异源蛋白以及利用在葡萄糖上强表达的启动子生产纤维素酶等遗传工程进行情况。
关键词瑞氏木霉；遗传改造；基因定位置换整合；重组蛋白
1 前言
多年以来，丝状真菌及其产生的酶类已广泛用于食品和食品加工业。由于其在工业上的巨大应用潜力，促进了大规模发酵工程、下游加工工程和对菌株的遗传改造的发展，其结果有助于将丝状真菌进一步应用于当今的工业生产。大多数情况下，自然发生的菌株产生我们所需蛋白的水平很低，以至不能在商业上加以利用。因此，为了得到所需的目的蛋白，需对自发菌株进行遗传改造。随着分子遗传技术和真菌基因转移系统的发展，利用基因工程方法对丝状真菌进行有目的的遗传改造，已以成为可能。
丝状真菌瑞氏木霉（Trichoderma reesei）是多细胞的真核微生物，其作为工业菌株用于生产分解不同植物材料的酶类，包括纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等，已有多年历史。瑞氏木霉所产生的一种主要的纤维酶一纤维二糖水解酶I（cellobiohydrolase1），由单拷贝基因编码，其产量可达瑞氏木霉胞外分泌性蛋白总量的50%[1]。由此可见，cbh1启动子是很强的启动子。因此在对瑞氏木霉的遗传改造中，常利用cbh1的启动子与终止子序列构建载体，并利用cbh1的前导肽序列引导重组蛋白进行分泌性表达。瑞氏木霉具有极好的合成蛋白和分泌蛋白的能力；并具有真核的分泌机制，很可能还具有与哺乳动物系统相似的蛋白修饰性能，如：高甘露糖型和N-糖基化[2]等。由于瑞氏木霉具有以上优良性能，再加之其工业化规模发酵条件已比较成熟，这些都促进了对瑞氏木霉的遗传改造，为同源或异源分泌性蛋白的产生提供了一条行之有效的途径。
瑞氏木霉不仅具有适于蛋白生产的诸多优点，且对人没有毒性，在产酶条件下也不产生真菌毒素和抗生素。近年来的实践表明，经过基因工程手术改造的瑞氏木霉重组菌株是安全无害的[3]。
2 过量生产同源蛋白一纤维素酶与木聚糖酶的生产
纤维素酶广泛用于淀粉加工、谷物酒精发酵、麦芽制备和酿造、动物饲养以及青贮饮料加工、果汁和蔬菜汁的提取等诸多方面，近年来被应用于纺织、造纸、制浆等工业。由于纤维素酶应用范围极其广泛，使得开发和改造纤维素酶生产菌株具有极强的现实意义。瑞氏木霉具有降解纤维素的完全酶系，所分泌的纤维素酶混合物通常包括内切葡聚糖酶等多种酶活力。
1990年，Harkki等报道，通过基因定位置换整合使编码CBHI的基因失活，结果EGI的产量提高，不再产生CBHI[4]（见图1）。1993年，Karhunen等报道，将编码EGI的基因置于强启动子cbh1的控制之下，用此表达盒替换染色体的cbh1位点之后，EGI的产量是通常强纤维素分解菌所得CBHI量的2倍或者与其一样多[5]。其他人也曾报道过类似的情况。瑞氏木霉的一个或几个纤维素酶基因经基因位定位置换整合而失活[6，7]。这些菌株提供了一系列令人感兴趣的新酶混合物，即可用于工业生产，又可用于研究不同酶组分对各种纤维底物的分解作用。
但是，基因失活和基因置换的方法，可能不适用于需极高特异和必须去除非必需酶活力的酶制剂。这是因为用于酶生产的培养基，可能会诱导产生大量其它水解酶类。而要使编码这些酶的基因都失活，在实际当中几乎是不可能的。为了防止这类问题的产生，Goldman(1992)、Schindler（1993）Nakari(1995)等人先后报道从瑞氏木霉中分离了非纤维素酶基因的启动子，包括pgk启动子、pkiA启动子、tefl启动子和一个在葡萄糖培养基上强表达但未知的cDNA1的启动子，这些启动子可以在葡萄糖培养基上启动合成所需要的纤维素酶，产生的酶制剂基本上没有其它纤维素酶活力。在cDNA1启动子控制下所合成的纤维二糖水解酶和内切葡聚酶产量最高可达50-100mg/L，占分泌蛋白总量50%以上[8]。1996年，Kurzatkowski等构建了能在葡萄糖培养基上生长的瑞氏木霉的重组菌株，其携带的木霉糖酶Ⅰ或木霉糖酶Ⅱ结构基因是在内源丙酮酸激酶基因（pkil）表达信号的控制之下表达。通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和免疫染色，发现这两种类型的转化体在葡萄糖培养基上生长时，能分别分泌出木霉糖酶Ⅰ和木霉糖酶Ⅱ。对于木霉糖酶来说，最好的转化体产生的特异性酶活力为76U/mg；而对于木霉糖酶Ⅱ来说，则为145U/mg；都大大高出于自发菌株所产生的26U/mg[9]。
3 异源蛋白的生产
3.1真菌酶蛋白类
将Trichoderma harzianum P1染色体上的内切几丁质酶基因分离，导入丝状真菌瑞氏木霉，并在cbh1启动子过量表达。出发菌株瑞氏木霉RutC-30不具有任何内切几丁质酶活力。T·harzianum内切几丁质酶基因编码区前的区段的瑞氏木霉中能正确发挥功能。摇瓶培养产生130mg/L有活力的几丁质酶，比T·harzianum产生的内切几丁质酶活力提高大约20倍。瑞氏木霉RutC-30似乎能忍受内切几丁质酶具有抗植物病原真菌的活力[10]，已被用于植物病源真菌的生物防治。另据B.Cubero等（1997）报道，在瑞氏木霉组成型启动子ki和cbh2终止子的控制之下构建了两种载体，分别含有T·harzianum的基因chit33和bgn16.2的开放阅读框（chit33编码一种内切几丁质酶，bgn16.2编码一种外切葡萄糖淀粉酶），并获得了稳定的拷贝转化体。对转化体bng16.2来说，整合到基因组中的基因拷贝数与mRNA和蛋白质的积累量和在葡萄糖阻遏或几丁质酶诱导条件下的胞外牧特性酶活力之间均呈正相关。该菌株比野生型菌株能更迅速地抑制病原真菌的生长。对转化体chit33来说，在葡萄糖阻遏的条件下。对转化体chit33来说，在葡萄糖阻遏的条件下，其产生的胞外几丁质酶活力是野生菌株的10倍[11]。
Joutsjoki VV(1994)报道，构建了两种一步基因置换载体。一种载体含有Hormoconis resinae葡萄糖淀粉酶P的基因组基因（gamP），另一种含有相应的cDNA，都在瑞氏木霉cbh1启动子控制下表达。这些载体经转化后置换瑞氏木霉的cbh1基因。在这两种载体中，cbh1启动子都能精确地连接到gamP蛋白质编码区上游，指导瑞氏木霉分泌出有活力的葡萄糖淀粉酶P（GAMP）。这表明gamP基因中内含子序列在瑞氏木霉中得到了正确的加工。研究结果表明，含有gamP cDNA的最优转化体能分泌大约700mg/L有活力的GAMP，是在H.resinae中产量的20倍[12]，但chb1基因被gamP基因组基因置换的瑞氏木霉转化体，所分泌的有活性的GAMP要多于含有3拷贝cDNA的转化体。对瑞氏木霉分泌H.nisresinae葡萄糖淀粉酶P的研究结果表明，自然状态未成熟GAMP的N端延伸部分可以在瑞氏木霉中作为一种有效的分泌信号，所产生的胞外葡萄糖淀粉酶活力高于以CBHI信号肽作为分泌信号时的情况[13]。
酵母基因在瑞氏木霉中表达的一例是：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）DPM1基因（编码甘露糖基磷酸多萜醇合成酶）的编码区插入到pLMRS3质粒中，在瑞氏木霉pki启动子和cbh2终止子控制下表达。在pFG1质粒（含有瑞氏木霉pyr4基因）存在下，与pLMRS3质粒一起对瑞氏木霉的一种pyr4阴性突变株TU-6进行共转化。然后筛选pyr4阳性转化子，得到4株多拷贝DPM1基因串联整合的稳定转化子。与受体菌株TU-6相比，转化子的甘露糖基磷酸多萜醇合成酶活力提高了15-19倍，分泌的蛋白总量也提高了4倍[14]。
除以上蛋白外，被表达的真菌蛋白还包括肌醇六磷酸酶等。这些酶都是在cbh1启动子下表达，摇瓶培养产量达100mg/L水平。发酵培养中，产量为每升几克。在cbh1启动子的控制之下，来自担子菌纲的真菌Phlebia radiate的氧化还原酶（如：漆酶）的产量也达到中等水平
3.2哺乳动物蛋白
瑞氏木霉已被用于牛凝乳蛋白酶的生产。利用cbh1启动子和终止子，通过共转化外源基因与来自构巢曲霉（Asp.nidulans）的amdS基因一起引入乙酰胺非利用型菌株。测量到的凝乳酶mRNA和分泌出的凝乳酶的量要比相应的cbh1 mRNA和CBHI的量低1-2个数量级。这表明牛凝乳蛋白酶在瑞氏木霉中的表达受到了转录限制。但是，所获得的40mg/L的水平，与典型的在构巢曲霉素中的2-10mg/L的最初水平相比，还是一个可喜的进步[15，16]。
另外，据文献报道，利用其它丝状真菌生产的几种人体蛋白是：表皮生长因子（hEGF），生产激素（hGH），白细胞介素6，组织血纤维蛋白溶酶原激活因子（htPA）等。
Fab分子是由抗体完整的轻链和重链的Fd部分，由链间二硫链连接在一起。这种分子曾由木霉成功地生产出来，并用于研究其分泌过程。利用cbh1启动子和信号序列，分别构建了表达轻链和重链的表达盒。首先构建的是只产生轻链的菌株，然后用2种不同的重链表达载体进行再转化。这两种载体分别指导Fd链或者与CBHI核心-连接区融合在Fd链的表达。只产生轻链的菌株分泌的轻链水平很低（0.2mg/L）。对前一种重链载体的转化体来说，在摇瓶培养中，分泌的有可能的Fab分子为1mg/L。在具有cbh1-Fd融合结构的转化体菌株中，观察到产量有显著增长。最优菌株能分泌40mg/L具有免疫活力的CHBI-Fab融合蛋白。在发酵培养中，水平增长到150mg/L.然而，没有融合到CBHI上的Fab分子，水平仍为1mg/L。有趣的是，一种未知的木霉蛋白酶在CBHI-Fab融合蛋白的N-端特异去除2个氨基酸，能产生少量的Fab分子。释放的Fab分子表现出免疫活性和对抗原的亲和性，而CBHI-Fab分子的免疫活性要低5-12倍。对分离到的抗体链进行定量测定表明，分泌出的所有轻链都和重链组装在一起。CBHI-Fab产物的上清液中，含有显著数量（800mg/L）的CBHI核心-连接区肽，它们来自CBHI-Fd融合分子。这样，CBHI-Fd的产生是非常有效的（大于800mg/L），但其中只有少量（40mg/L）装配成有功能的CBHI-Fab分子（或者，释放的Fab分子）。这表明轻链的产生可能是限制性因素[17，18]。
4 总结
丝状真菌瑞氏木霉已被成功地用于生产同源和异源蛋白。利用基因工程构建具新生状的菌株，在蛋白类物质的生产方面已取得重要进展。其中，在提高丝状真菌异原蛋白产量的过程中，基因融合的方法特别值得注意。典型作法是，将编码有目的蛋白的基因融合到自然情况下分泌性良好的内源蛋白基因如葡萄糖淀粉酶、纤维二糖水解酶基因的下游。这种方法已在由Asp.awamori分泌牛凝乳蛋白酶（Ward等，1990），Asp.nidulans分泌白细胞介素6的过程中，被证明有效的（Contreras等，1991）。有趣的是，当外源蛋白整合到CBHI核心-连接区上时，产量能够提高。在牛凝乳蛋白酶的例子中，产量提高3-5倍；就抗体片段而言，产量提高50多倍（Nyysonen等地993）。
由上可见，在瑞氏木霉中已发现出多种分子系统，采用不同的策略用于同源和异源蛋白的生产。为了提高产量，使用强表达和有效分泌纤维素酶CBHI基因的不同部分，已被证明是一种有效的方法。虽然在基因组的分区段也可获得外源基因的有效表达，但cbh1启动子很强，而且cbh1位点对于表达似乎也有益。将外源蛋白融合到CBHI的核心-连接区，能够恢复对高水平表达起重要作用的区段，如：翻译起始位点、信号肽序列及其作用位点。通过基因工程和发醇培养生产同源和异源蛋白，需要进一步地改进。对于不同的培养条件，包括含葡萄糖的培养基，应该发展出不同的生产策略，策略和技术的发展将会拓宽瑞氏木霉生产重组蛋白的范围。由于瑞氏木霉在大规模生产条件中（高达360m2发酵液）的良好表现，所以它特别适于所需大量蛋白的生产[19]。遗憾的是，目前国内在这方面的研究尚未见报导。山东大学微生物技术国家重点实验室正在开展对于瑞氏木霉的分子生物学研究，已克隆到瑞氏木霉进行菌株改造，通过基因定位置换整合，破坏其木糖醇脱氢酶基因，从而构建木糖醇生产菌。
随着瑞氏木霉分子生物学研究的开展及基因工程的瑞氏木霉的应用，使我们构建多种具有良好商业潜力的菌株成为可能。我们相信利用木霉大量生产多种酶和药用产品，将不断被证明是行之有效的。
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【关键词】 肺癌 流行病学 女性
吸烟已被证实为肺癌发病的主要原因，西方国家统计80%的肺癌与吸烟有关，男性发病显著高于女性。近年来，大量的统计资料显示，20世纪90年代开始西方发达国家男性肺癌的发病率和死亡率正缓慢下降，而女性肺癌的发病率和死亡率仍在持续上升，女性肺癌的危害日益引起关注[1]。
1 女性肺癌的流行状况
美国女性肺癌死亡率从1930年到1997年上升了600%，1987年首次超过乳腺癌，成为美国女性恶性肿瘤的首位死因，2004年占所有女性肿瘤死亡的25%[2]。我国天津报道了过去20年该市区男性肺癌的发病率呈现先扬后抑，从20世纪90年代起略有下降趋势，而女性肺癌的发病仍保持稳定[3]。上海胸科医院分析了1972年以来上海市区的肺癌标化发病率男性呈下降趋势，而女性持续稳定，时间趋势有上升可能[4]。随着女性肺癌相关发病率和死亡率的增加与之伴随的男性肺癌发病率和死亡率的下降，显著改变了肺癌患者的男女性别比例，同时肺癌病理类型在过去20年中也发生了改变，男性肺癌中腺癌的比例正在上升，而女性肺癌中鳞癌和小细胞肺癌的比例上升，这在很大程度归因于烟草使用模式的变化[5]。与1960年烟草消费的高峰时期比较，男性吸烟已下降了一半，但是女性烟草消费只下降了25%[6]，美国仍有1/4的妇女吸烟，并有13%~22%的妇女在怀孕期吸烟[7]。吸烟妇女中非洲和亚洲人的比例明显增多，估计从1990年起2 000万中国妇女开始吸烟，在日本从1986~1991年吸烟妇女成倍增加，从9%上升到18%，因此有高吸烟特点的女性尚未达到肺癌高风险的年龄。随着吸烟人群的增多，女性肺癌的发病率和死亡率可能会进一步增高。
2 女性肺癌的危险因素
吸烟是被公认为肺癌的最主要致病因素，吸烟同样增加了女性患肺癌的风险。Aqudo等[8]报道了一项在欧洲6个国家9个肿瘤中心进行的一项病例对照研究，该研究入组了1 556例年龄小于75岁的明确诊断的女性原发性肺癌患者，与2 450例相同年龄分布的非肿瘤女性对照，发现既往有吸烟史的女性增加了肺癌的发病率，OR为5.21，95%CI：4.49~6.05，而仍在吸烟的女性其肺癌的发生率更高，OR为8.90，95%CI：7.54~10.6。肺癌的发病与吸烟呈剂量正相关，每年10包可增加70%的肺癌风险，戒烟10年后，肺癌的风险下降20%。与吸烟最密切的病理类型为小细胞肺癌，其次是鳞癌。
与男性相比，女性吸烟的人群要明显低于男性，女性是否对烟草致癌更为敏感，长期以来一直存在争议。一个以医院为基础的病例对照研究，包括1981年到1994年新诊断肺癌病人1 889例，对照组为与吸烟无关的其他疾病2 070例，发现男性吸烟年龄要早于女性，每天吸烟支数及深吸烟要明显多于女性，然而女性肺癌在各组织类型的危险比男性高1.2~1.7倍，对年龄、体重、身高进行调整后，这种高危险仍然没有变化。Henschke等[9]调查了北美地区1993年到2005年近1.7万名无症状烟民，其吸烟至少10包/年，持续40年，基线时开始CT筛选，7 498名吸烟女性中156人发生肺癌，肺癌发病率为2.1%。而9 427名男性吸烟患者中，113人发生肺癌，肺癌发病率为1.2%，与男性相比，女性发生肺癌的风险为1.9倍，95%CI：1.5~2.5，女性烟民发生肺癌的可能性是男性烟民的2倍，这表明女性对烟草致癌的敏感性更强。
另一方面，多中心的队列研究早已认定，女性对烟草致癌的敏感性与男性相同。美国癌症科学预防研究Ⅰ，一项入组超过百万随访12年的多中心前瞻研究，证实吸烟患肺癌的相对危险，男女性别比为9.4。Bain 等[10]前瞻性研究了60 296例女性和25 397例男性曾有吸烟或正在吸烟的人群，在女性中检出955例原发性肺癌，而男性311例，无论是曾经吸烟还是仍在吸烟，男女性别上肺癌的发病风险没有差异。
环境中的烟草烟雾也是引起女性肺癌的主要危险因素，环境中的烟草烟雾（ETS）与主动吸烟吸入的烟雾在组成成分上有显著的不同，一些致癌物如：苯并芘、亚硝胺等在环境烟草烟雾中的浓度要高于吸烟者吸入烟雾中的浓度，而ETS目前已被认为是A级致癌物，美国国家癌症研究委员会估计ETS导致了20%的非吸烟人群发生肺癌[11]。有研究调查了亚洲国家生产的香烟，其烟雾中各种致癌物的浓度要普遍高于欧美国家的香烟，对东方女性其危害程度超过了主动吸烟，工作环境和社交中烟草烟雾暴露的危害更显著于配偶。一项集中了37项流行病学研究[12]共4 626例病人的荟萃分析显示，配偶使用烟草的非吸烟女性发生肺癌的危险增加24%(P＜0.001)，并且这种危险性随暴露水平和暴露的持续时间升高而增高。另外最新的来自亚洲的报道证实，在儿童期暴露于父亲吸烟烟雾的妇女，其患肺癌的风险显著增加。Zhang L调查中国上海女性肺癌的流行病学发现，丈夫吸烟的非吸烟中国女性的肺癌危险度是1.1（0.8~1.5），而暴露于工作环境中的烟草烟雾，其危险度为1.7（1.3~23），并随着工作环境中吸烟人数增多，吸烟时间的延长而危险度增加。Wen[13]也有类似的报道，工作环境中有烟草烟雾暴露的中国非吸烟女性，增加了肿瘤的相关死亡率（OR=1.19，95%CI：0.94~1.50）特别是肺癌的死亡率（OR=1.79，95%CI：1.09~2.93）。
另一显著的环境因素是室内污染，包括烹调产生的高温油烟和室内燃煤产生的烟雾均增加了肺癌的风险，这在中国女性尤为突出。一项长达5年的肺癌流行病学调查发现，中国女性肺癌大于60%的病人有长期接触厨房油烟史，经常接触厨房和经常吸烟两者患肺癌的概率几乎对等。在中国边炒边搅拌和高温煎炒非常普遍，粗制的油菜籽油、大豆油以及玉米油产生的高温油烟所含的挥发性物质，氧化后成为热解物，高温油烟中的苯并芘、丁二烯、苯酚等都已被证实为致突变物和致癌物，厨房油烟的暴露增加了1.4~3.8倍的肺癌危险。来自中国台湾的一项研究[14]认为，烹调中不使用排风装置的妇女增加肺癌风险3.2~12.2倍。
中国农村地区在无通风条件下室内燃煤，不完全燃烧所产生的烟雾含有大量多环芳香烃类致癌和致突变物质。云南宣威妇女主动吸烟率仅0.1%，然而其肺癌的发病率和死亡率却居高不下，在宣威的流行病学调查研究显示，室内燃煤加之妇女大多数时间均在家中，显著增加了肺癌的危险，采集室内气体进行放射测定，发现烷基化的多环芳香烃化合物是主要的致癌物。室内燃煤估计与16%~20%的肺癌有关。
流行病学调查发现女性肺癌患者家族中癌症患者要高于对照组，来自英国的一项病例对照研究[15]，共入组了1 482例女性非吸烟肺癌患者，与1 079例健康者对照，发现一级亲属中患肺癌的女性，其肺癌的危险度1.49(1.13~1.96)，年龄小于60岁危险度高达2.02(1.22~3.24)，有两个或更多亲属患肺癌则危险度进一步提高达2.68(1.29~5.55)，危险度随着亲属肿瘤病史呈现一个有意义的增高趋势（P=0.001）。
女性肺癌的发病相关因素可能与饮食有关，腌肉、油煎食物和辣椒则会增加患肺癌的风险。而水果、绿叶蔬菜、胡萝卜、维生素A是保护性因素女性的这一饮食关联比男性更明显[16]。结核、人状瘤病毒（HPV16/18）和犬属小孢子菌的感染也可能增加了女性肺癌的风险[17]。
3 女性肺癌的分子生物学特点
环境中的烟草烟雾被认为是肺癌最主要的危险因素，它包含了100多种致突变和致癌物，包括多环芳香烃类，N-硝基胺类和芳香胺类。在烟草致癌物代谢过程中有两类酶发挥了关键作用，Ⅰ和Ⅱ期解毒酶，Ⅰ期酶为细胞色素p450酶（CYP1A1酶），是致癌的多环芳香族碳氢化合物代谢酶，由CYP1A1基因编码。活化的多环芳香化合物在CYP1A1酶的作用下反应性增高，它们结合在DNA上，形成DNA加合物，Ⅱ期酶可转化这些活性中间产物成为无活性的水溶性化合物，使其易于排出。已经证实[18，19]，女性产生的这种DNA加合物水平比男性高，DNA加合物水平与细胞色素p4501A1基因的表达有关。对159例肺癌患者的无癌变肺组织进行分析，无论男性和女性吸烟者，其DNA加合物水平均高于非吸烟者。尽管女性吸烟者的包—年数和吸烟持续时间低于男性，但其DNA加合物水平却更高，女性的CYP1A1mRNA量也显著高于男性[20]。
Ⅱ期解毒酶的常见基因多态型是谷胱甘肽转移酶M1（GSTM1），由于基因缺失，总的人群中40%~60%表现为无效型，GSTM1无效表型与暴露于环境烟草烟雾（EST）的不吸烟女性患肺癌危险性增高有关，有EST且无GSTM1表达的女性与有GSTM1表达的女性相比，其OR为2.6，危险度随EST暴露的水平而增高，CYP1A1高表达和GSTM1基因无效表型和基因缺失与女性肺癌的危险增加有关[21，22]。
经典的雌激素受体α被认为是与雌激素依赖的肿瘤如乳腺癌和子宫内膜癌有关的一种配子激活的转录因子。尽管一些研究者报道，雌激素受体α在人类肺癌中存在，但其免疫组化的表达率在7%~97%，无确切的临床意义。已证实雌激素具有诱导肺分化和成熟的作用，这可能与位于14号染色体上的雌激素受体β有关，研究表明在人的正常肺组织细胞、成纤维细胞、肺癌细胞中雌激素受体βmRNA以及相应的蛋白均有较高水平的表达，在体外实验中，β-雌二醇对肺癌细胞株和正常肺纤维细胞均有增殖效应，用雌二醇进行孵育，正常肺成纤维细胞增殖增加仅3.8倍，而肺癌传代细胞株增殖增加17倍，在裸鼠体内试验中发现β-雌二醇刺激肿瘤细胞增殖是正常细胞的1.2倍，而此作用能被抗雌激素药物所阻断。Taioli和Wynder用病例对照的方法，发现早期绝经的妇女肺腺癌的风险下降，而雌激素替代治疗的患者肺癌风险明显升高，且雌激素替代、吸烟和肺腺癌发生存在交叉影响。Moore等分析了绝经前后女性肺癌，并与同年龄组的男性肺癌对比，发现绝经前女性比绝经后女性更易患广泛性的病变和腺癌，绝经前女性肺癌相关死亡率与年轻男性相似，而绝经后女性肺癌死亡率低于老年男性。β雌激素在肺癌中的确切作用并不清楚，雌激素可能是CYP1A1表达水平增高的诱因，Thomsem等已经在乳腺癌MDA-MB-2131细胞株中发现，雌激素受体和芳香碳氢化合物受体有交叉表达，雌激素可能调节了多环芳香化合物代谢酶，特别是CYP1A1酶。β-雌二醇还增强了H23、784T肺癌细胞株中雌激素反应元件（estrogen responsive element，ERE）的转录，这种转录比起在乳腺癌MCF-7细胞株中要弱，但与对照组相比仍达到了显著的统计学差异，并显示出了剂量依赖效应，提示雌激素受体可能与ERE结合，并激活了基因的转录。研究[23~25]显示雌激素能刺激肺成纤维细胞分泌肝细胞生长因子（HGF），与空白对照组比较这一作用增加了1倍。HGF已知是支气管黏膜下层的间质细胞产生的旁分泌生长因子，它们作用于正常细胞和新生物的上皮细胞，促进其有丝分裂。HGF基因包含了两个ERE，一个在它的启动因子的区域，另一个在它的第一内含子上。因此，HGF基因为雌激素的下游基因，它与雌激素受体β结合，引发核内信号的传导，导致成纤维细胞增殖。
女性可能还有其他潜在的致癌的因素，一些研究显示[26]，胃泌素多肽（GRP）一种存在于小细胞肺癌和非小细胞肺癌中的自分泌生长因子，通过与GRP受体互相作用，刺激支气管细胞生长，可能为肺发育的调节剂，并能通过刺激细胞增殖而促进恶性肿瘤生长。GRP受体的基因位于X染色体上，女性与男性比较有2个活化的GRPR基因的遗传因子。Shriver报道[27]，GRPRmRNA在不吸烟女性中的表达占55%，但是在不吸烟男性中表达仅为20%，当人的气道上皮细胞暴露于雌激素中，GRPR的表达水平增高。Seigfried[28]也证实在肺纤维母细胞中，GRPRmRNA的表达是随着尼古丁的暴露程度而增高，且有学者认为，GRPRmRNA的表达使女性对致癌尼古丁的敏感性增加。
化学致癌物诱发的DNA碱基损伤和DNA链断裂，是导致细胞癌变和癌变发展的重要分子事件，DNA修复基因在防止机体受致癌作用的过程中起了重要作用，妇女可能比男性呈现出较低的DNA修复能力（DRC）。Wei等用淋巴细胞和烟草衍生致癌物一起培养检测DRC水平，采用病例对照的方法，肺癌组764例，对照组677例，两组各种特征均相似。他们发现调整了年龄、性别和吸烟的因素，肺癌组的DRC显著低于对照组，OR为1.5（1.2~1.9），并随着DRC的下降，肺癌的风险逐渐增大（P＜0.001），女性与男性相比，DRC水平明显降低，患肺癌的危险更高（P＜0.001）[29，30]。
现有的大量研究提示女性肺癌可能更易发生分子的变异。Kure等发现，尽管女性病人烟草暴露水平低于男性（平均23包/年vs.39包/年），但DNA加合物平均水平和肺癌细胞中p53基因发生G/C到T/A的特异突变的频度，与男性相似。Toyooka等[31]检测了705例肺癌病人的p53突变，发现吸烟的女性患者这种突变的发生明显高于非吸烟的女性和吸烟的男性。p53蛋白的高表达显著发生在有室内燃煤污染的女性肺癌中[32]。原癌基因K-ras突变同样在女性吸烟者多于男性吸烟者，并多与腺癌的发生相关，可能提示预后不良，但是在非吸烟的女性肺癌中，K-ras却几乎无表达，CYP1A1的高表达和GSTM1的无效表型增加了K-ras突变的危险[33]。表皮生长因子受体（EGFR）的突变多发生在东方人种、女性病人、肺泡细胞癌或包含肺泡细胞癌的腺癌和非吸烟者，并预示表皮生长因子受体酪胺酸酶激酶抑制剂治疗有效[34~36]。ERBB2（HER-2/new）的突变在NSCLC中非常罕见，仅见于腺癌，在东方人种、女性、非吸烟者中有较高的突变率。这些都提示在不同性别、吸烟与不吸烟之间，肺癌的发生可能有不同的途径，在临床上有不同的特点[37]。
综上，女性肺癌在基因、代谢和激素水平上与男性肺癌存在显著差异，其流行和临床特点及对治疗的反应均不同于男性。在肺癌的预防、筛查、研究和临床治疗中需要充分考虑这些因素。
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关键词：分子生物学实验；生物科学师范专业；实践周教学；教学改革
中图分类号：G642.423文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）12-0268-03
生物科学是21世纪的领先学科，大多数高校都设有生物科学学科，该学科的基本理论是在实验基础上建构起来的，理论与实践紧密结合。而作为生命科学的基础学科，《分子生物学实验》是一门应用广泛的学科，涵盖生物学、医学、农学乃至药学，是从事生命科学研究的必备研究技能。分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学，通过研究生物大分子（核酸、蛋白质）的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。《分子生物学实验》是生命科学研究领域中融技术前沿性、创新性、挑战性于一体的大型专业实验课程，是学生直接接受分子生物学基本技能和前沿技术训练，培养学生科研技能、科研思维，进而提升学生研究素质。《分子生物学实验》是生物科学专业的一门重要专业能力实践课，为必修课程。为了使生物科学专业人才能够更好地掌握分子生物学的理论知识和实验操作能力，长江师范学院生物科学专业在很早就开展了《分子生物学实验》课程，教学内容也随着学科发展不断进行改进，但随着分子生物学的快速发展以及硬件设施的不断改进，传统的《分子生物学实验》课程教学产生了不少问题急需解决。为此，本文以长江师范学院生物科学师范专业为例，针对《分子生物学实验》教学实践中存在的不足，根据学生培养目标和课时要求，对高校《分子生物学实验》教学进行改革，将课程教学改为实践教学周，以提高分子生物学实验教学质量，增强师范生的综合素质。
一、生物科学师范专业《分子生物学实验》实践周教学特色
生物科学师范专业《分子生物学实验》课程特色。分子生物实验技术自开设以来，成为当今研究生命科学各学科和医学领域中重要的研究工具，紧跟科学前沿，在分子生物学教学中，实验教学占有举足轻重的地位。为了使生物科学专业人才能够更好地掌握分子生物学的理论知识和实验操作能力，我校生物科学专业在很早就开展了“分子生物学实验”课程，教学内容也随着生物科学的发展而进行创新与改革。实验内容从起初的几个相互独立的简单实验项目，逐步演变成综合性分子生物学实验。目前的课程内容是依据遗传信息传递的规律及教师的科研内容进行设置，并进一步整合成为系统的综合性实验，实验内容包括基因克隆、遗传多样性检测、分子标记、DNA指纹图谱构建、基因功能验证等实验项目。因此课程实验所需仪器比较昂贵，实验周期也相对较长。通过本课程实验教学的学习，使学生获得核酸物质的提取、分离、纯化与鉴定、电泳技术、引物设计、PCR扩增、分子标记、基因克隆等方面的独立实验能力或职业技能。强化学生创新思维、独立解决问题的能力和分子生物学领域基本操作技能，提高学生在分子生物学领域综合运用实验技能或职业技能分析和解決问题的能力，培养学生发现问题、分析和解决问题的创新精神。通过学习本课程使学生从分子水平认识生命现象和生物学规律，能够对学生的毕业课题研究设计和今后的科研生涯提供极大的帮助，为今后从事相关专业的研究、教学工作奠定坚实的基础。
二、生物科学师范专业《分子生物学实验》教学中存在的主要问题
（一）实验条件差，实验经费不足
由于《分子生物学实验》相关仪器和药品都较昂贵，仪器设备往往有限。而经费是限制《分子生物学实验》课程教学的重要因素，缺乏经费直接导致设备套数、药品、耗材数量不足，学生动手机会减少。上课人数较多，但仪器设备等有限，必定影响预期的实验教学效果，如多组学生共用一套移液器，有的学生上完《分子生物学实验》，连移液器都不能正确使用。另外，由于缺乏计算机机房，《分子生物学实验》中生物信息学方面的实验无法开展。
（二）教学方式单一、学生学习积极性不高
传统的教学老师讲原理和步骤，学生按老师指导进行操作，学生思考和主动参与的过程就被省略了，动手完全与动脑脱节。动手能力的培养是实验教学的一个重要内容，但不经思考地完成实验根本谈不上能力的培养。另外，实验室缺乏多媒体设备，许多教学图片及视频无法展示。由于被动参与实验、为了混学分或对分子生物学较陌生，多数学生参与实验的积极性不高，甚至有的在一旁观看别人操作自己根本就不动手，最后照抄别人的实验结果。
（三）实验教学安排、管理不合理
一是，课时安排少，随着课程改革及新培养方案的实施，长江师范学院《分子生物学实验》课程只有18个学时，如此少的课时要学生学习分子生物学实验技术，给课程教学带来了新的挑战。二是，《分子生物学实验》项目所需实验时间较长，有时需要较长时间的等待，如PCR扩增，需要3—4小时，而许多实验可以连续做完。传统《分子生物学实验》教学按周和学时划分实验，使实验连贯性差，学生在实验中不知道做的实验有什么用。而老师为了在规定时间或更短时间完成实验，往往选择简单的实验，或一些实验过程老师只向学生进行讲解，不要求学生进行操作，学生不参与实验的全部过程，导致学生只知其一、不知其二。三是，实验分组不合理，一般4—5个人一组共同完成一个实验，而实验仪器相对较少，有些仪器或实验只有部分同学进行操作，其他学生只能观望，严重影响实验的效果。
（四）课程考核单一
教师对实验教学要求较低，考核方式一般是通过学生的平时成绩结合期末实验理论及操作考试进行考核。其中，平时成绩包括：验预习报告、原始记录和实验态度；实验技能；实验报告。各部分成绩的比例如下：实验预习报告、原始记录、实验态度和实验技能占20%，实验报告占40%，实验理论及操作考试占40%。这种单一的考核方式不易调动学生的学习积极性，靠抄取他人实验结果和实验报告、临时反复操作仪器和背诵实验原理，一样可以取得较好的实验成绩，使实验课程在促进学生能力发展方面的作用有限。
三、生物科学师范专业《分子生物学实验》实践周教学建设与改革
（一）加强实验室建设，增加实验经费
实验室依托中央与地方共建特色优势学科实验室——作物遗传育种实验室、武陵山特色植物资源保护与利用重庆市重点实验室以及武陵山片区绿色发展协同创新中心的建设，购置了大量分子生物学仪器设备，教学与科研共用相关仪器设备，以科研促进教学的提升，如购置50套移液器，保证上课时每位学生人手一套移液器。建立生物科学专用机房、在实验室安装多媒体设备，可以进行生物信息学相关实验及实验课多媒体教学。同时向学校申请《分子生物学实验》实践周专用经费，保证实验相关药品的购置。
（二）多元化教学，提高学生学习积极性
实验教学以大组单位，每大组人数不超过30人，将学生分成1人1小组，独立完成实验内容。实验教学采用实验现场操作、多媒体课件教学、专题讲座、专题讨论及机房上机的方式。第一次上课时可以组织学生观看相关科幻电影或进行专题讲座，以提起学生的学习兴趣，实验中等待的过程可以组织学生就大家关心的分子生物学技术进行讨论，如转基因及安全性、你能否接受克隆人和生物武器等。“任务驱动和问题导向”，鼓励学生自主进行课前学习、独立思考，发现问题，积极解决问题，再通过课堂与教师交流，完成知识的内化。并且全天候开放实验室，作为实验教学的课外延伸，增加学生实验训练的机会，实验结果不理想时，也有机会利用课外时间快速重做，提升学生学习积极性，增强学生的动手能力，提高教学质量。实施教学科研一体化，将教师最新的课题研究内容引入实验教学。同时鼓励部分优秀学生参与教师科研项目，教师指导学生开展分子生物学方面的创新创业训练项目和科研项目。
（三）实践周教学，提升实验的连贯性
实验教学改为实践周，实验共40个学时，在一周之内完成一个综合性实验，如“玉米rDNAITS序列克隆及分析”、“胭脂萝卜花青素生物合成结构基因克隆”、“榨菜种质资源遗传多样性的SSR分子标记检测”、“胭脂萝卜新品种DNA指纹图谱构建”、“胭脂萝卜DFR基因过量表达效应分析”和“参与调控胭脂萝卜花青素生物合成转录因子MYB的筛选”等来源于教师科研的实验，提高实验的连贯性和教学质量。每学期开学之前相关老师必须讨论制定好详细的分子生物学综合实验实践周的实施方案。
（四）加强教师指导和课程考核，提高教学质量
教学需要4—5名相关教师，将学生分成两大组交叉进行相关教学。1人一个小组进行实验，多环节评价学生实验操作的过程，注重实验基本操作能力的评价。考核内容包括实验预习及原始记录、实验操作、实验报告、实验态度和学术报告5个部分，其中实验预习及原始记录占10%，实验操作占30%，实验报告占30%，实验结果占20%，学术报告占10%，实验成绩总分100分。新的考核方式更注重实验过程的考核，能有效地保证教学的质量。
四、结语
关键词：分子生物学；分子影像学；医师；学习
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0186-02
分子生物学的诞生拓展了人们对于疾病的认识，分子生物学的研究内容涉及到生命的本质，它的出现对生命科学有着巨大的冲击，尤其是对医学有着重要的影响[1，2]。现代医学条件下，从分子水平认识疾病并寻找对策已成为医学发展的重要途径之一。分子生物学的方法和技术被广泛的应用于影像医学的基础和临床研究中，与之交叉产生的新兴学科――分子影像学，已然成为影像医学的前沿与热点[3，4]，学习和利用分子生物学的知识对于广大医生，特别是影像科医生来说有重要的意义，有助于我们了解行业研究的前沿和热点，提高科学研究和临床诊疗水平。然而广大医生，特别是影像科医师在实际工作中常常面临知识缺乏或老化的问题，原来掌握的理论和技能在疾病诊断、发病机制的研究、疗效的跟踪和评估等方面越来越受到制约。因此，随着分子影像学的出现和医学分子生物学的交叉与发展，今后的影像临床和科研中要求影像医师能够掌握与其工作相关的理论知识和技能，从而有效地为临床工作及科学研究服务。
一、分子生物学在影像医学发展中的意义
近20年来，分子生物学在理论和应用上都取得了重要进展，其理论与技术已渗透到生命科学的诸多领域，而影像医学与其结合产生的新型学科――分子影像学更是走在影像医学发展的最前沿。分子影像学的出现和发展将从根本上改变未来的医学模式，引领整个医学影像学发展的方向[5]。与传统的影像诊断学不同，分子影像学借助于分子探针应用医学影像成像设备非侵入性地对活体的生理病理过程进行观察，其优点是在器官或组织结构的形态变化之前，从分子水平进行定量或定性的可视化观察[6]。例如通过标记肿瘤产生过程的关键分子然后进行影像学检查，既可以显示出肿瘤发生发展过程中的解剖改变，也可以追踪观察疾病发生、发展过程中的病理生理变化，有助于疾病的早期明确诊断和发生机制等的研究。在药物开发和作用机制研究中，通过标记药物本身或者其作用靶点可以直接显示药物在体内的变化或靶点的改变，从而为药物的筛选和作用机制的研究提供直观的实验依据。分子影像学技术不仅为生命科学相关的基础研究提供了重要方法，而且也在临床研究和转化医学等领域中发挥重要的作用[7]。在未来的个体化医学模式中，分子成像技术可能会同时融合疾病的分子诊断和治疗跟踪系统，在早期诊断疾病的同时进行治疗并跟踪其治疗后的变化，从而实现疾病诊疗的一体化。
二、影像医师学习分子生物学知识的必要性
分子影像学是分子生物学和医学影像技术相结合的产物，分子影像学利用现有的一些医学影像技术，如核医学、核磁共振和光学成像方法等，通过特异性的分子探针的设计和应用，能够对人体内部的生理或病理过程中在分子水平上发生的变化进行在体成像，安全无创，可重复行强，在疾病的诊断、治疗以及疗效评价、发病机制等的方面发挥着不可估量的作用。分子影像学是一门新的交叉学科，作为影像医师要想掌握并应用好，除了原有的影像学知识外，还要学习和掌握分子探针的制备原理和技术、信号通道及相关机制、肿瘤靶点的筛选和定位等相关知识和技术，而这些都属于分子生物学的范畴。分子影像学使影像检查从原来单纯观察解剖结构转向功能性分析，从主观诊断转向客观的定量分析，因此影像医生必然要整合分子生物学、细胞生物学或合成化学等方面的知识，在研发分子探针、筛选基因靶点等方面不断努力，借助于先进的影像学成像手段早期、直观的显示疾病的发生发展、治疗效果及转归等，实现分子影像学的长远发展。而且随着相关技术的兴起，分子影像学越来越注重对个体化表型差异的分析，这也为实现个性化医疗，即精准医疗，提供了重要的条件。未来，分子影像学将推进个体化治疗的发展进程，例如许多肿瘤的诊断靶点，也可作为治疗靶点，通过筛选关键靶点，定制对应的特异性分子探针，应用分子影像的个体化分析为病人“量身定做”最佳治疗方案，并能予以跟踪、评价，从而实现诊断治疗的一体化。总之，掌握分子生物学知识对提高影像科医师综合诊疗水平具有极大的指导意义。目前我国普通高等医学院校都已开设了分子生物学课程及其相关的实验教学，也有相应的规划教材和实验教材，因此毕业于医学院的影像医师大多具备了一定的医学分子生物学知识基础，但分子生物学的理论和技术不断地更新，这就迫使影像医师仍需要不断地学习，以便了解分子生物学的最新进展。而对于没有学校学习基础的高年资医师而言，分子生物学是个崭新的领域，需在重新学习[8]。
三、影像医师加强分子生物学知识学习的途径
影像医师应认识到加强分子生物学知识学习的重要性，并积极主动地加强分子生物学知识的学习。除了医院、学科或科室有组织的进行学习外，更重要的方法还是自主学习，通过有效地继续教育获取必要的理论及技能。在继续教育的过程中，影像医师应根据自身的需要选择学习的深度和广度。如实际工作中需要对疾病的发病机制、药物作用机制、疗效评估等研究较多，还必须全面地学习医学分子生物学的最新理论和相关技术，才能更好服务于实际工作中。影像医师获取分子生物学知识的途径有很多：
1.全面系统的学习基础知识。影像医师应根据自身的基础选择相应的教科书或参考资料，可以优先选择国家规划教材，以便由浅入深的掌握分子生物学的理论，明晰各种常用名词、术语，了解分子生物学涉及的研究领域。近年来大学的网络公开课程建设日趋完善，还可以通过慕课等进行在线的视听学习[9]，有助于知识的理解与掌握。在有一定基础的前提下，再通过专业杂志和文献，了解最新的进展和研究动态。
2.明确方向，学习相关的专业技术。分子影像学的研究涉及到多个学科的知识，因此在学习中，影像医师应明确自身的研究方向，有针对性的学习。应用互联网学习操作简单、便捷，易于被广大医生接受，而且其内容全面、检索便捷等优势也已在医学继续教育中发挥着不可替代的重要作用。可以通过维普、知网、同方等专业网站，有针对性的筛选文献和资源进行学习。另外和可以进入到分子生物学的网站、论坛等进行浏览、搜索等，既能紧跟前沿动态，还可以与他人互动交流、进行讨论。
3.注重学术交流与合作研究。参加专题学术讲座或会议，尤其是国家级或国际性学术交流活动是十分必要的。通过学术交流，可以较快的了解分子生物学在影像医学中的应用和最新动态，而且在交流过程中，可以与同行及专家进行直接的沟通，交流并获得必要的指导和帮助[10]。在科学技术飞速发展的今天，单单依靠影像科医师无法发展分子影像学，唯有与分子生物学等交叉学科的专家精诚合作，才能更好的推动分子影像学的发展和临床应用。哈佛大学分子影像中心Weissleder教授曾指出影像医师应该切实肩负起开展分子影像研究工作的任务，要与基础学科相互沟通，发挥各自的优势，协同合作。因此加强合作与交流能够更好地解决分子影像学发展中所涉及的问题，有效的促进影像医师分子生物学的学习和研究。
总之，分子生物学是目前公认的最具活力的医学带头学科。分子影像学的出现是分子生物学的理论和技术推动影像医学发展的直接表现。作为新时代的影像医师，必须重视分子影像学的研究，学习和应用好与之相关的分子生物学等基础知识和技术，才能适应现代医学发展的需要，更好的服务于科研与临床医疗工作。
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关键词：高等师范院校；分子生物学；课程改革
作者简介：梁卫红（1968-），女，山西祁县人，河南师范大学生命科学学院，副教授；杨献光（1980-），男，河北邯郸人，河南师范大学生命科学学院，讲师。（河南 新乡 453007）
基金项目：本文系河南省高等教育教学改革研究省级研究项目（项目编号：2012SJGLX134）、河南师范大学教学研究基金重点项目（项目编号：521751）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0110-02
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质及其规律的科学，以1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型为标志，分子生物学作为一门独立的学科诞生。该学科的最大特点是发展迅速，并在生命科学领域与其他学科融合交叉，对现代生物学发展的影响越来越广泛和深刻，因此分子生物学在生物学基础理论的学习中占有重要地位。目前很多高校的生物科学、生物技术、生物制药、生物工程、药学、环境科学等专业，都将“分子生物学”作为本科生的必修专业基础课或专业主干课，重视“分子生物学”教学已成为生物专业广大师生的共识。本文结合近年来河南师范大学本科分子生物学的教学实践，就分子生物学的课程体系安排、教学模式等方面进行了探索和分析。
一、课程教学内容体系改革
“分子生物学”的主要内容包括生物大分子的结构与功能、基因表达与调控以及技术方法等。通过对本课程的学习，要求学生掌握核酸、蛋白质等生物大分子的结构和功能，理解遗传物质的复制、转录和翻译过程及其分子机制、基因表达调控的基本模式、遗传物质突变、修复和重组的机理，了解分子生物学基础实验原理和应用。为在有限的学时和条件下，使学生理解抽象的分子生物学理论和基础实验原理，笔者从以下方面进行了改革和尝试：
1.课程在培养方案中的定位
从学科角度来讲，分子生物学涵盖面广、学科内容更新快，与“细胞生物学”、“生物化学”和“遗传学”等生命科学主干课程有一些交叉，所以在开设该课程时，需要充分考虑学生的接受能力。在本校生物专业2005年的本科生培养方案中，该课程为36学时，在大四第一学期开设，设定为生物技术和生物科学专业的必修课，水产养殖专业的选修课，实际开设时间是在学生教育实习之后11月到来年的1月，共9周，每周4学时。在教学中，笔者发现虽然在大四开设时，学生已经具备了预修课程的专业基础知识，但是由于95%以上的大四学生在这学期复习考研，而“分子生物学”又是许多生物专业硕士生入学考试的必修课，学生普遍反映该课程开设晚，学起来感觉时间紧、压力大。鉴于此，在2010年的本科生培养方案中，分子生物学改在大三第一学期，以每周2学时的方式面向生物科学、生物技术和水产养殖三个专业开设，这样学生可以在一个完整的学期内学习这门课，拥有了较为充裕的时间，系统掌握“分子生物学”基础理论，从反馈意见上看，学生非常认同这样的改革。
2.课程体系的制定和完善
本校生物专业本科“分子生物学”的教学体系自2005年以来进行了三次调整，第一次是从2005年起，采用了双语教学的模式，主要原因是当年本校面临本科教学评估，双语教学已经列为本科教学质量评估的观测指标之一，为使生物技术专业的课程的双语教学授课率达到15%，综合各方面因素，“分子生物学”双语教学成为一个试点。为开展人才培养模式的改革创新，“分子生物学”课程尝试采用双语授课形式，旨在提高大学生专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力。但是当时适合高等师范院校本科生使用的原版分子生物学教材很少，几经筛选，本校最终将《Instant Notes in Molecular Biology》作为学生的教材。该书以24个专题的形式讲述细胞与大分子，蛋白质和核酸的特点，染色体结构，DNA的复制、损伤修复和重组，基因表达调控，分子生物学常规技术，每个专题相对独立，简洁易懂，但是系统性和深度尚有欠缺，难以适应学生考研的需求，所以在教学中，教师需要补充大量内容，因此无论教还是学，这本教材在使用中的缺陷都比较明显。鉴于此，自2009年起，本院选择了《现代分子生物学》作为教材，首先考虑该书由著名学者朱玉贤等编写，是“十一五”国家级规划教材，其次该书也是多所学校分子生物学考研复习的推荐参考书。该书在编排上分11章，从染色体与DNA，生物信息的传递，分子生物学方法，基因表达调控，疾病与人类健康，基因与发育，基因组与比较基因组学等方面介绍分子生物学基础理论和技术，在教学中，结合学生的实际情况，笔者并未完全按照该书的内容讲授，有些与生物化学、细胞生物学重叠的内容采用略讲方式，而有些内容则在教学中进行了补充或删减，例如：本教材中DNA修复和转座部分的内容薄弱，脉络不清晰，笔者主要依据《基因的分子生物学》进行了补充，而该书中一些与分子生物学主线关联不紧密的部分，则进行了删减，2012年，本校在多年教学经验积累的基础上，结合本科生的特点，出版了《普通分子生物学》一书，以易教易学作为编书的出发点，参考了多部目前国内外主流的分子生物学教材，构建了一个重在基础、兼顾前沿、简洁明了的体系，全书分6章，介绍了DNA的结构和复制，RNA的结构和转录，蛋白质的生物合成，基因表达的调控，分子生物学研究方法。该书在结构上分为三个模块，即基因组的维持、基因组的表达和调控、分子生物学技术，方便学生对学科体系的整体认识。
3.课程内容的优化
分子生物学是从生物化学分化延伸出来的一门独立的学科，一些内容和生物化学有较多的联系或重叠。但是分子生物学有自身的学科特点，突出对生命现象分子本质的解析。由于本校生物专业的“分子生物学”课程是在“生物化学”之后开设的，在课程教学中，任课教师通过讨论，对教学内容进行了分析，确定了两门课的侧重内容，在注意系统性的前提下，着重讲解教材的重点与难点，例如：在“生物化学”中已经有较大的篇幅讲述生物大分子的结构，在“分子生物学”课程中将略讲，教师在讲解复制、转录和翻译等过程分子机制时，以温故知新的方式，将基础知识和基本概念进行要点概括，借此为下一步的教学做铺垫，并检测学生的背景知识掌握情况，这种教学方法不仅得到了学生的广泛好评，而且使学科特点在教学中更加突出，专业课教学学时分配更加合理，起到了引导学生关注专业基础知识关联性的作用。
4.课程设置的调整
鉴于本校生物专业学生普遍有考研的需求，学生对“分子生物学”的教学要求高，希望能更贴近考研的要求，所以在2010年的培养方案中，分子生物学采取了分级、分段开设的方法，在大三面向所有专业开设的“分子生物学”，教学重点放在系统性和基础性上；在大四以选修课的形式开设的“高级分子生物学”，旨在通过教学促进学生提高专业基础理论的综合能力，在学科的深度和广度上做进一步的扩展，不仅补充了最新的国内外分子生物学前沿和热点内容，而且选择一些重点科研院所的考研真题进行剖析，引导学生完成拓展和提高。调查显示，学生普遍赞同这一课程改革方式。
二、课程实践环节与理论环节的有效衔接
实践教学是“分子生物学”课程的重要部分，但是由于条件所限，目前本校生物专业的“分子生物学”课程仅开设了理论课，实验课尚未开设。为解决这一问题，在理论教学中通过对教学内容的分析，尽最大可能的将基础理论的讲授和分子生物学基础实验相结合，坚持既要使教学沿着课程的主线进行，又要努力使实验技术的介绍与理论课教学合理的衔接的原则，一定程度上弥补了实验教学的不足，旨在通过课堂教学，使理论和实验教学融为一个有机的整体，一些代表性的分子生物学技术的原理和方法按照表1所示的安排在基础理论部分的讲解中进行了介绍。
作为任课教师，要使课堂教学精彩，还应深入科研第一线，这样才能利用科研和生产实践中的例子丰富课堂教学内容。[1]尤其是分子生物学这样更新快的学科，教师必须了解和准确把握学科发展方向和前沿热点，将自身科研实践中的经验、体会和感悟传递给学生，激发学生的对科学研究的热情，调动学生学习积极性。值得注意的是，专业课教学要充分发挥学生在学习过程中的主体作用，努力提高他们的分析能力、综合能力和创新能力，引导学生将理论知识和实验技术内容有效的融合，在教学中采用了一些方法来激发学生的学习兴趣和主动性，例如：每节课之后有要点回顾和知识链接提示，留给学生较为宽松的时间进行复习和延伸学习；设置一些与本节课内容有关的基础题、提高题、实验分析题，安排学生课下自行选择完成，以便学生检测学习掌握的情况，及时将知识梳理归纳，增加了学习过程的开放性和自主性。
三、教学模式的探索和实践
双语教学作为一种的新的教学模式，顺应了国家培养复合型人才的要求，也是考评学校教学质量和水平的一个重要指标。[2]2005年本校生物专业的“分子生物学”课程作为第一批教学模式改革的课程，率先采用了双语教学形式授课，一方面是出于本科教学评估的要求，另一方面也是专业课教学模式的一种尝试和探索。从2005至2008年的实践和学生反馈意见上看，双语教学作为教学改革的一种探索是值得肯定的，调查显示，92%的学生认同和赞成双语教学，认为通过使用原版英文教材和全英文课件，感觉学习“分子生物学”并没有开课前想象中的那么困难，通过学习，理解和掌握了学科知识体系，专业英文的阅读能力得到较大的提高，对专业词汇有一定的积累，很有成就感，对这门课更有兴趣了。从任课教师的反馈意见上看，由于难以找到合适的教材，所以在备课上需要下更大的力气，充实教学内容，不少教师在教学中信心不足，担心由于缺乏专业英文口语训练，造成专业术语的发音错误等问题。所以实际上，本校生物专业分子生物学开设的动因主要来自学校本科教学评估的要求。[3]笔者认为，双语教学的有效实施尚需从课程体系、师资培训、评价机制等多方面予以保证。[4]双语教学并没有固定的模式可循，需要从实际出发。
鉴于目前双语教学可用教材有限，选择适合的原版教材存在较大的困难，而分子生物学课程内容更新快，内容多，为适应绝大多数学生的考研难度需要，2009年以来，本校生物专业“分子生物学”选择了中文教材授课，将教学的重点放在系统性、基础性和前瞻性上，每年的授课内容至少更新30%，从学生的反馈意见上看，这一调整更加贴近学生的需要。这些年来的“分子生物学”课程改革实践也使本校认识到无论是常规教学还是双语教学形式，从学科特点、学生基础、师资条件等因素出发，制定合理的教学方案，提高教学质量，服务于人才培养这一目标才是课程改革的出发点和最终归宿。
参考文献：
[1]郑用琏.课堂的“磁力”来自哪里[J].中国高等教育，2004，（8）：36-38.
[2]教育部“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”[Z].2007.
运用分子生物学实验技术探索生命科学的奥秘，构建完善的实验教学体系是分子生物实验学教学的重要任务，在传统的教学模式下，分子生物学实验教学需要配合实验室的建设以及实验资源的配置情况，既缺乏有效的实验教学方法，又没有形成独立的分子生物学实验教学体系，对分子生物学实验教学的效率也产生了较大的影响，所以需要通过有效的途径促进分子生物实验教学体系的完善，促进其教学效率的提升。
一、分子生物实验教学存在的问题
1.实验室以及实验资源有限
分子生物学是一门新兴学科，因此在高校教育活动的开展方面仍然会受到诸多因素的影响，其中最重要的就是资金的投入。当前，高校在分子生物学实验室的建设方面投入的资金十分有限，与其他经典学科相比显然更少，但是分子生物学实验对于实验室以及实验设备都有较高的要求，很多设备都需要从国外进口，价格十分昂贵，很多高校在资金的负担方面都有很大的压力，因此也影响了分子生物学实验教学的效率。
2.缺乏足够的实验技术人员
分子生物学在我国教育体系中的起步时间相对较晚，所以相关的教学人员和技术人员的数量十分有限，很多高校在分子生物学实验教学方面都需要聘请专门的技术人员，而人员的缺乏也成为了限制分子生物学实验教学的另一个重要因素。虽然我国教育机构也在积极培养分子生物学的专业技术人员，但是人员的数量以及其成长速度，都无法满足当前分子生物学实验教学的需求，不能保证分子生物学实验教学的有效开展。
3.教学内容的设置缺乏科学性
分子生物学是一门跨学科的综合性教育课程，因此其教学内容涉及到生物、医学以及药学等多个领域，这就涉及到知识的连接性与渗透性，因此在分子生物学实验教学的内容设置方面，需要考虑其综合性。但是从当前分子生物学实验教学的内容设置方面来看，显得较为单一，往往只是集中在某个领域，缺乏对实验教学系统的考虑，而且没有形成科学的实验教学评价体系，对于分子生物学实验教学的效果无法做出准确、科学的评价，无法为后续教学活动的开展提供必要的依据。
二、分子生物学实验教学的改进策略
1.加大实验室和实验设备的资金投入
高校现有的实验室设备和资源无法满足分子生物学实验教学的需求，因此需要加大实验室以及实验设备的资金投入，积极引进国外先进的实验设备，提高分子生物学实验的精准性，才能提高分子生物学实验教学的有效性。同时，为了保证分子生物学实验教学的有效开展，需要加大相关技术人员和实验教学人员的素质培养，为分子生物学实验教学的有效开展提供足够保障。
2.完善分子生物学实验教学的内容
根据分子生物学的特点以及教学大纲的要求，在注重分子生物学常规实验内容的基础上，适当加入更多可以凸显专业特色的实验教学内容，如大肠杆菌活化、质粒DNA提取等，注重分子生物学与其他相关学科的结合。同时在实验教学的选取方面，要考虑到学生对于知识的掌握程度，由浅入深、循序渐进，使学生可以参与到实验中，并且感受分子生物学的神奇，才能激发学生求知的欲望，获得良好的学习效果。
3.创新实验教学方法
为了提高分子生物学实验教学的有效性，需要改进传统的教学方法。分子生物学实验教学中包含很多复杂的实验，学生理解和记忆的难度都较大，如果教师仅仅采用示范和讲解的方法，显然无法给学生留下深刻的记忆，因此要对现有的实验教学方法进行必要的调整，使每个学生都可以参与到实验中，亲自操作和演示，也可以在教师的指导下由学生自行设计实验方案，这种方法可以激发学生的兴趣，同时也有利于培养学生的自主学习能力和研究能力，对于提高学生的综合实验能力有较大的帮助。
4.构建科学的实验教学评价体系
对实验教学的结果做出准确、客观的评价，可以了解学生的学习情况以及对知识的掌握情况，同时也可以为后续教学活动的调整提供必要的依据，有利于提高实验教学的针对性和可操作性，促进分子生物实验教学改革的不断深化。
