现代分子生物技术
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现代分子生物技术范文第1篇
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）08-0182-03
Abstract：Taking the experiment of “Construction of the eukaryotic expression vector of Flag-ILKAP-pCMV-2b and then detection of the expression by western-blotting in HEK293T cells” as an example，we expored the design scheme，experimantal implementations and results and analysis by the use of modern molecular biological techniques.The implementation of experiment program trained the capability and idea of innovation，foster students' experimental design and operation skills，and also enhanced the initiative and teamwork ability.
Key words：Modern molecular biology technology；Innovation experiment；Experimental teaching reform
新是一个民族的灵魂，是国家综合国力得以提高的根本，是科学技术迅猛发展的基础。随着社会经济发展和时代进步，社会对高等教育提出了更高的要求，具备“创新精神与创新能力”的创新型人才，已成为知识经济时展的迫切需求。大学生作为最具有自主创新能力的社会群体，是创新型国家建设过程中最为积极活跃的因素，因此，激发大学生的创新意识和创新能力，是构建“创新型国家”的重要组成部分[1-3]。
近年来，我国提出了建设创新型国家的战略，开始倡导创新型人才的培养，各类高等院校也在积极探索创新型人才的培养方案，尽管取得了一些经验，但到目前为止还没有获得突破性的进展。创新能力和实践能力的培养是教学改革建设的核心内容和培养质量的重要着力点。无论是培养应用型、复合型和拔尖创新型人才的本科教育，还是培养“高端技能型”的高职教育，学生的创新能力、实践能力培养质量和水平已经成为衡量一所高校人才培养质量的重要因素，直接影响着高校、区域经济与社会的发展[4]。但是，创新能力和实践能力的培养不是一朝一夕就可以完成的，需要长期的积累，需要学生在实践中充分发挥创新精神，从而使学生的创新能力和实践能力得以和谐发展。高校试验教学是高校教学体系中的重要环节，对培养学生的创新能力和实践能力等方面起着不可替代的作用，尤其是对于生命科学这类实验性学科更具有举足轻重的作用[5]。但是，就现在的试验教学来看还存在许多问题，按照目前的水平还不能满足社会对创新型人才培养的要求，这些问题主要体现在下面几个方面：一是虽然生命科学领域，试验技术不断推陈出新，而试验教学过程设备普遍陈旧，验证手段落后，多为一些验证性实验，一般按照试验指导书或黑板板书的实验步骤进行，学生无须深思熟虑，因而不利于培养学生的能动性和创新性；二是试验教学一般一课一题，两人一组，甚而至于为观摩性试验，学生无选择性，并且前后试验间无任何衔接性，因而无法激励学生的缜密的思维逻辑性[6]。
针对以上问题，笔者结合本实验室的条件和科研优势，利用现代分子生物学技术构建了基因ILKAP的真核表达载体及通过Western-blotting进行检测的创新型试验项目。该项目融合了生物化学、分子生物学、基因工程等试验内容于一体，学生根据试验目的与要求，查阅相关文献，独立设计实验技术路线，确定试验方案，从而有利于学生实践操作能力、创新能力和解决问题能力的锻炼，取得了较好的试验教学效果。
1 设计实验项目
洞庭湖地区是日本血吸虫的流行区域，而该区域的东方田鼠（Microtus fortis）是日本血吸虫的非适宜宿主，也是唯一一种能感染血吸虫但不致病具的哺乳动物。学生对该物种的这一特性产生了浓厚的兴趣，因此在已有研究发现东方田鼠骨髓ILKAP基因具有一定的杀虫特性的基础上，学生选择了该课题以中心法则为主线，将ILKAP基因克隆到真核表达载体pCMV-2b，脂质体转染HEK293T细胞，建立ILKAP-Flag高表达的HEK293T细胞系，并通过Western-blotting来检测其是否有表达[7]。此试验设计涵盖了本科阶段生命科学专业的生物化学、分子生物学、基因工程、细胞生物学等一系列课程，是一个较为完整的试验设计项目。
2 实施试验项目
真核表达载体pCMV-2b为实验室保存，东方田鼠购买于实验动物中心。首先，教师向学生下达此次创新型项目的任务书，学生根据此任务书查找相关文献，并设计出试验技术路线，安排试验进程，提出在试验实施过程中拟解决的问题，从而提高了学生的积极性。其次，学生在试验过程中常出现的问题有：不知如何设计引物，为何要在上下游引物添加酶切位点，怎样选择合适的限制性核酸内切酶；PCR过程中不知如何设计退火温度；进行转染时细胞的量的估计，Western-blotting没有设计内参等等系列问题。因此，教师有必要先对学生的试验设计进行指导，并要经常进入实验室解决学生遇到的问题，不定时检测学生的试验进度，同时督促学生在试验过程中养成良好的原始试验记录习惯，以及遇到问题时如何妥善处理问题能力的培养。
3 试验项目结果与分析
提取室内封闭群东方田鼠骨髓和日本血吸虫童虫总RNA，用RT-PCR方法检测ILKAP在正常生理状态下的表达情况。RT-PCR结果显示：ILKAP在东方田鼠骨髓和日本血吸虫童虫中均有表达，根据ILKAP全长酶切位点分析结果和质粒pCMV-Tag 2b多克隆酶切位点分析，选择Sma I和Not I作为限制性核酸内切酶，酶切过夜，T4 DNA 连接酶16℃过夜，连接目的基因和去磷酸化处理后的空载体，重组后的质粒经酶切初步鉴定后，送Invitrogen公司测序验证（图1）。重组质粒Flag-ILKAP-pCMV-2b构建成功后，转染至HEK293T细胞，其中空质粒的转染作为空白对照，培养细胞48h后收集上清用于Western-blotting检测。通过Western blotting，SDS-PAGE转膜后，以Flag抗体与PVDC膜共孵育，发现只有实验组有条带，而对照没有条带出现（图2）。
在整个实验过程中，学生遇到了很多“拦路虎”，例如在设计引物时不知如何利用生物学软件primer和oligo相Y合，原始引物设计好后没有加酶切位点及保护碱基，其次在对目的片段进行PCR扩增时，退火温度的摸索花了很长时间，在这个摸索的过程中学会了如何通过查阅文献以同种属的物种的基因克隆温度作为参考，也学会了梯度PCR的使用；最后在用脂质体转染HEK293T细胞，不知如何评估细胞数，转染后不知何时换液，也不知是否需要添加其他试剂等等。但是学生们都找到了解决问题的方法，最终获得了较为理想的实验结果。
4 试验效果
通过实验项目的实施，学生在以下几个方面有了较大的收获：（1）为保证整个实验项目的顺利进行，首先得从全局着手设计实验方案，促进学生自主的去学习课本及试验指导书之外的知识；（2）学生通过参加科研项目，培养了他们的团队协作能力，同时也提高了学生的沟通能力，项目完成后，学生还需整理相关资料和数据，完成并撰写，为日后毕业论文的协作打下了良好的基础；（3）试验项目的实施极大地激发了学生的求知欲，有助于学生创新意思的培养以及独立试验技能的提高，同时也通过试验结果感受到了科学探究所带来的成就感。例如，在经历了western blotting的多次失败的磨练后，到现在感觉只要抗体合适，几乎就没有他们做不出来的分子，通过系列试验的成功，给了学生无穷的自信，使学生对生物科学产生了浓厚的兴趣，同时也在试验过程中感受到了成功的喜悦。（4）在试验过程中，我们明显感觉到学生逐步形成了发现问题、思考问题、解决问题的科学意识，同时分析和解决问题的能力大大加强。比如，在做脂质体转染试验时，学生做了很多尝试来提高转染效率。为了确保转染在对数生长期内进行，学生先绘制培养细胞的生长曲线、确定其对数生长期，然后再着手做转染；其次在保证DNA的质量的前提下，学生按照DNA和转染试剂的比例做了曲线分析，看看reporter的表达效率，以求做到最好的转染效率。（5）极大提高了学生的试验操作技能。我们平时理论课和实验课上的一些内容例如DNA的琼脂糖凝胶电泳，虽然理论上有强调，但实际训练却很少，尤其是对于大二年级的学生而言很多实验根本就没有开展过，创新实验项目的开展，从实验准备到试验结果的观察都是一个全新的体验，学生通过一些列的的生物学试验，提高了学生的动手操作能力，锻炼了试验思维，对于学生而已收获颇丰，这是传统的试验所无法到达的试验效果。
5 结语
高等院校生物科学专业开展创新型实验是传统的验证性试验向研究创新性试验的转变，有利于培养学生学习的兴趣和探索科学理论的强烈欲望，能为改进实验教学改革提供新的思路，有利于多方面、多层次、全方位地培养学生的素质和能力。大学生在校期间参加科研项目，无论是对于专业知识的深入了解还是对于日后的就业问题，都有很大的益处。今后将继续深入探索生物科学试验教学改革、试验创新意识的培养和试验技能的提高三者之间的相互整合，以利于创新型、应用型的复合型人才的培养。
参考文献
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[6]李素康，韩锟.关于高校实验教学改革的研究[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2005，16：1-3.
现代分子生物技术范文第2篇
1.1PCR核酸技术
PCR核酸技术是构成分子生物技术的核心技术，也是整个技术中最具有广阔应用前景的一项实用技术。PCR核酸技术由三部分构成：PCR-SSCP技术、PCR-DGGE技术及PCR-RFLP技术。a)PCR-SSCP技术是PCR核酸技术的一个重要构成，通过将银染方法技术和荧光检测技术结合研究，对SSCP凝胶DNA谱带结构的高效率方法进行合理优化分析，使整个SSCP凝胶DNA谱带结构获得保障，进而通过检测分析提取的环境样品的试验对应内容，通过提取出环境样本中的DNA组别对整个试验后续过程进行有效分析[1]；b)PCR-DGGE技术是对生命物理学内容的实际应用，按照一定顺序检测生命物质碱基，获得变性试剂解链不同的内容物质反映，对样本进行检测，达到研究目的。可以从环境样本中提出相关样本基因组别的DNA，为后续试验提供样本。按照PCR扩增原理扩增样本DNA数量，保障目标基因组的数量；c)PCR-RFLP技术虽然也属于PCR核酸技术，但与上述两种技术相比有较大不同。PCR-RFLP技术通过利用限制性核酸内切酶，对不同位置在特异的位点上结合，进行有关的DNA识别，通过识别试验了解DNA的双链结构，分析整个试验。这项试验的具体操作方法是通过在被当作引物的物质内，单独添加项目标记，使这个标记项目具有位置的一定性，这项标记可以在后续实验中作相应的类型对比参照，在进行DNA结构切割实验的过程时，需要对样本内采用相应的限制性核酸内切酶，得到相应的DNA双链片段[2]。
1.2PCR的测线技术研究
微生物环境技术研究需要按照生物学有关内容，利用分子生物技术使微生物环境中能偶分离出一些崭新的、有价值的研究群体或不同类型种类的生命特征。因而对微生物环境中各品种、各类别和种类的确定，可以为新微生物群体的发现提供有力的技术保障，使PCR测序技术能够在微生物环境检测中发挥实际应用价值。
1.3基因探针测试技术的研究
基因探针是通过对微生物环境中的特异性研究，对单链DNA的片段进行序列研究，在结合解链的相关操作步骤中，根据碱基结构生物学的互补原理，对微生物环境中提取的样品进行相应交互反应对照观察。在提取的微生物样本中微生物基因探针上进行相应位置标记，可以在微生物繁殖过程中进行有效对比观察，使微生物环境中生物技术的发展获得有效、直观的保障[3]。
2分子生物技术在环境工程微生物领域中的应用
2.1环境排放对微生物多样性的影响
自然环境中存在数量众多的生物种类，生物结构和类型存在很大不同。众多生物的结构微小，不容易被直接观察到，却广泛地生存在生物介质如河流的底泥、污水等处，这些被统称为微生物。随着工业的快速发展，环境污染逐渐加重，使微生物的生物学结构发生一定程度变化。在保障环境治理的同时，也要对微生物进行观察和了解，通过与环境因素的有效结合，使微生物研究获得有研究价值的资料。要了解环境首先要从环境的生物群上进行研究，要治理环境就要从环境工程的微生物群种中进行研究，选取相应方法技术，提供有价值的研究数据。在生活、生产中的垃圾排放要进行管理和规划，控制垃圾排放对微生物生物结构变化产生的影响，保障微生物群的多样性和生物学良性发展。
2.2对污染物的降解作用
现代工业的快速发展使污染物增多，严重地破坏了生态环境。其中有的化学物质很难被有效清除，对环境的影响有直接的破坏作用，分子生物技术是可以通过微生物对环境的影响使环境的结构产生一定变化，为污染物的降解提供新的解决途径。中国的分子生物技术需要根据时展的客观需要，研究微生物修复的相关机制，得到微生物改善土壤和水质的有效性方法，这种降解过程与传统降解过程相比具有对生态环境保护和协调作用。
2.3石油降解技术应用
中国工业发展的重要特点是能源消耗速度快，社会发展离不开能源。目前环境污染治理与工业发展速度不协调，石油等能源污染问题使环境治理工作的难度加大。石油污染的类型是多种多样的，污染可以出现在石油生产中，也可以出现在海上石油平台，多种多样的污染问题使污染处理困难重重。分子生物技术可以在石油降解工作发挥很大作用，分子生物技术比传统降解技术具有多种优势且成本相对低廉，应大力发展分子生物技术和石油降解的相关研究。
3结语
现代分子生物技术范文第3篇
分子生物学双语教学人才培养改进对策自从1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋模型以来，一门崭新的学科――分子生物学诞生。经过60年的发展，分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域、成为生命科学领域的带头学科。分子生物学的技术和方法已经广泛应用到生物制药、现代农业、疾病诊断和治疗等领域，许多国家和地区大力鼓励将分子生物学的先进技术转化成生物产业，并列为优先发展的高科技项目而大力支持。
《国家中长期教育改革和发展规则纲要（2010―2020年）》明确提出，高等教育要适应国家经济社会发展的目标，把改革创新作为高等教育发展的强大动力，把提高人才培养质量作为高等教育发展的核心任务。为了能使理工类生物技术专业学生能及时了解和掌握国内外快速发展的分子生物学理论和技术，培养具有创新性和国竞争力的高层次、高质量及高素质的21世纪生命科学人才队伍，我们对分子生物学进行了双语教学的改革。
一、学过程和教学方式
分子生物学是门不断发展的学科，课程内容抽象，理论知识多，并且很多理论是在实验验证的基础上得出来的，因此学生必须掌握一定的实验技术才能全面系统地学习该门课程。基于分子生物学教学内容的实际，分析地方理工类本科院校学生的情况，采用了针对性的教学方式。首先，课堂的讲授采用图文并茂和穿插视频的多媒体形式进行。以教材的知识和图片为主，广泛参考网络资源、国外原版教科书如Benjamin Lewin的Gene Ⅸ和Robert F.Weaver的Molecular Biology （Fourth Edition）。在教学过程中对某些重要知识点进行详细深入讲解如DNA双螺旋结构的发现，幽默有趣地讲解有关这些重要理论发现背后的细节和故事。其次，不断探索行之有效的研究性教学方法。着眼于提高学生的学习效果和创新能力，培养学习兴趣，教师根据教学内容实际和学生自身情况下达若干主题任务，将学生分成小组以团队的形式进行探讨式学习。通过分配任务，学生主动查阅相关英文文献和资料，学生之间相互交流，每组派代表在课堂上将成果向全班同学展示，这样既增强了学生的自主学习和同学间交流表达的能力，又提高了他们外文文献阅读和专业词汇量。
二、材选择和学时设置
教材的选择对于课程教学的效果非常重要。我们选用的教材为科学出版社出版的国外优秀教材《精要速览系列》（Instant Notes Series）――分子生物学影印本，由Phil Turner等主编。该英文教材具有结构清晰、内容新颖、重点明确、脉络分明、图表简明和语言流畅易懂等特点。此外，我们也建议同学参考该教材的中文翻译版和朱玉贤等主编的现代分子生物学，即有利于学生理解课本中的英文词汇和知识点，又能扩大学生学习的知识面。
根据教学大纲的总体安排，我们将课程内容分为七大知识单元，分别为绪论、遗传物质的分子基础、DNA的损伤与修复、基因突变和基因重组、原核生物基因表达的调控、真核生物基因表达的调控、分子生物学研究技术与研究方法。这使得课程内容即突出了分子生物学的重点、难点，又避免了与生物化学和遗传学等课程内容重复，对于提高教学效果具有重要意义。
三、考核方式和效果
为了检验学生学习的效果和对课本知识的全面理解程度，我们组织学生进行了期末的命题考试。尽管考试不是教学目的，但也是目前评价学生掌握本课程知识的较好方法。通过考试，可以巩固学习内容，及时总结，启发学生对知识点的分析能力和理解能力。期末总评以不同的考核方式综合考虑，其中期末考试占70%，平时作业和上课表现占20%，英文文献阅读和课件制作占10%。通过双语教学实践，学生掌握的学科专业外语词汇量大大增加，英文阅读能力和利用各种学习资源获取专业新知识的能力得到了提高。
四、问题和改进对策
目前双语教学方式和手段在各高校不断开展，作为生物学专业的主要课程――分子生物学开展双语教学也成为必然的趋势。尽管开展双语教学对于提高教学水平和效果具有积极和肯定的优势，但也存在着一些明显的问题。首先，双语教学中普遍存在的问题是学生英语水平的高低影响了他们对该学科知识理解的程度，而这与开展双语教学的初衷相悖；其次，学生专业英语水平不一（例如专业词汇的掌握情况）影响了其理解和掌握教学内容，直至影响教学效果。因为绝大部分学生对专业英语的表达习惯不了解，因此这种差异在学习中不仅没有减轻或消除，反而可能越来越严重。
针对这些问题，笔者认为可以从以下几个方面加以改进。首先，分子生物学双语课程应在高年级（三年级或以后）开设，并且需要先修专业英语。这有利提高学生的专业英语水平，从而使得双语教学效果得到提高；其次，双语课程的授课对象应有选择性，而不应对所有专业的学生均开设。这主要基于以下考虑：一是学生对专业兴趣的不同而导致其对双语教学的选择不同；二是同一年级同一专业的学生英语水平有较大差异，英语水平不好的学生对双语教学具有畏惧情绪。三是双语教学教师的教学能力和水平需要不断提高，既使学生能较好掌握该课程知识，激发了专业学习兴趣，又提高了专业英语水平。其实，作为英语非母语国家教师，要面对英语水平有差别学生上好双语课程实属不易，这既需要教师具有较高的教学水平和丰富的教学经验，还需要他们具有较好的英语功底，至少应该具有在英语国家留学的背景。
总之，分子生物学双语教学是在新时期适应社会发展和人才培养需要出现的教学方式。通过双语教学，既提高了学生的专业外语水平和学习兴趣，又开阔了学生的学术思想和知识视野，使得一部分学生继续深造进入研究生学习，为培养新世纪的生命科学创新人才打下一定的基础。
参考文献：
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现代分子生物技术范文第4篇
一、修订教学大纲，选择教材
教学大纲是实现教学目标而进行的教学内容要求，规定了学生必须掌握的基础知识和基本技能等具体内容，是实现人才培养目标的重要保证。结合学科发展的现状和趋势及市场需要，根据本学院生物技术专业培养方案规范，进一步修订了《分子生物学》教学大纲，一是增加了部分内容，使教学大纲更加完整。在原有大纲内容基础上增加了“蛋白质的生物合成――翻译”的章节，从而使课程内容成为一个从核酸的结构、复制、修复、重组、转录、蛋白质翻译到表达调控机制的完整体系；二是在制定课程内容时，不是简单列出各章节的题目，而是明确了每章的重点、难点，不但使教师更加清楚所讲授内容，而且增加对内容重点的强调，有助于教学进行中突出重点；三是详细给定了考核方式和成绩评定方法，明确了平时、期中和期末成绩所占的比例，避免一张试卷定终身和任课教师随意调成绩的弊端。同时，在教学实践中，按照要求严格执行教学大纲规定的教学内容和考核要求，圆满地完成了教学任务，达到教学目的，取得了良好的教学效果。
分子生物学是生命科学中发展最为迅速的学科，新知识、新技术不断涌现。当前，分子生物学是理论课教材版本很多，不同教材的课程内容体系各不相同。为了收集新的教材和资料，不断更新教学内容，我们先后购买了近几年出版的有关分子生物学的教材，包括国外本杰明?卢因编著最新版《Gene Ⅷ》的文译本《基因Ⅷ》（2005，科学技术出版社），美国J.D.沃森著、杨焕明译的《基因的分子生物学》（2005，科学出版社），朱玉贤、李毅的《现代分子生物学》（2002，高等教育出版社）等，根据实际情况，选用了与教学大纲课程内容体系相同的赵亚华编著的《分子生物学教程》（2004，科学出版社）作为教材。另外还确定10余种国内外期刊作为教学参考资料，帮助学生了解分子生物学的发展前沿与动态。
二、采用多媒体教学，完善电子课件制作
随着多媒体技术的发展和多媒体设备的普及，多媒体课件在教学中的应用越来越广泛。多媒体课件容量大、展示时间灵活，集声频、图像、视频于一体，为教学创造了广阔的空间。
分子生物学主要阐述分子水平的生物大分子的作用机制，此类微观的、动态的过程单纯的语言讲解或静态的挂图的使用很难使学生理解，多媒体表现力生动、变现形式丰富多彩，具有很强的真实感及变现力，可以激发学生学习的兴趣，引起注意，使学生更好的理解及掌握基础理论知识。同时，由于分子生物学的发展日新月异，新技术新知识层出不穷。课时少而教学内容多且抽象复杂，一直是分子生物学教学改革中必须解决的一对矛盾。这就要求一种承载更大信息量的教学方法，多媒体教学所具有的生动性、形象性、高集成性和大信息量的特点恰好可以弥补单纯传统教学在此方面表现得不足。多媒体教学手段的使用，使得教师可在课前将大部分的教学内容事先精心设计并编排在电子课件中，节省了大量板书时间和工作量，并可将教学内容中的重点及难点以突出的方式展现在课堂教学中，这样可以起到突出重点、吸引学生注意力、强化学生记忆，提高课堂教学效果的作用。
因此，我们在教学过程中采用多媒体教学与传统板书相结合的手段，制作完成分子生物学电子课件，其中采用大量的三维动画，在完成教学内容讲述的基础上，加深了学生对课程的理解，提高学生的学习兴趣。
三、重视实验课教学，提高学生动手能力
高等教育新的形势对传统的教学模式和方法提出了更高的要求，培养学生的综合素质已成为当前高校教学发展的趋势。综合素质指学生应具备扎实的理论基础和熟练的实验能力。实验能力是一种综合能力，必须在平时的教学实践中有计划、按步骤地进行。因此，实验教学是分子生物学课程教学的重要组成部分，提高基因工程实验教学质量是分子生物教学的成功重要保证。
21世纪的高等教育不仅是给学生传授基本知识和技能，更重要的是培养学生综合运用理论知识、解决实际问题能力及创新能力。我们具体根据理论教学内容和实验室实际条件对实验项目进行优化，使实验项目既能反映实验教学的基本要求，又能反映现代科学技术发展的最新成果，提高实验教学质量。
在教学过程中强调实验前的预习工作，要求学生在做实验前对实验的原理和操作做到心中有数；在做实验时分组操作做到每个学生都有动手操作的机会，这样学生通过亲自操作、独立完成实验过程来验证所学的基本知识、基本理论，同时培养了学生的独立工作能力，发现、分析、解决实际题的能力；在实验完成后要求学生完成实验报告，在实验报告中我们不仅要求学生书写实验原理、实验主要试剂仪器、实验步骤，而且更加注重实验报告中的讨论与分析，要求学生在实验报告中讨论并分析实验中各环节的设计是否合理，为什么要这样设计实验，哪些因素对实验结果有影响，通过讨论分析学生可以在此过程中不断发现问题，提出问题，自己尝试去寻求问题的答案，探寻解决问题的途径和方法，使学生在积累知识的同时也培养能力，在增长知识的同时增强创新精神和实践能力，学会主动、独立、创新性的思考和分析。
四、提高教师自身的素质，提高教学质量
教师在教学中起到非常重要的作用，不仅是灌输者、塑造者，而且是向导、哺育者。分子生物学是建立在多种学科的理论基础上的新兴学科，涉及的基础理论知识广博，技术性强，发展十分迅速。面对分子生物学发展日新月异，新知识新技术不断涌现，国内外新版教材不断面世，要求教师要为人师表，严谨治学，坚持上课前认真备课，不断完善和更新教案，不断改进教学方法，处理专业课程教学，还应帮助学生树立良好的人生观，增强学生的责任感和使命感；教师要不断加强自身的理论水平，及时了解基因工程的最新研究动态，以丰富和完善自己的知识体系；教师必须开展科研工作，在实际工作中加深对理论的理解，做到以科研促教学。
现代分子生物技术范文第5篇
关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展
自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。
1数量遗传学与动物育种
数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的[1-2]。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。
1.1遗传参数估计
从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法;到了20世纪50年代，C R Henderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。
1.2育种值估计
畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(A)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(I)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。
2分子数量遗传学与动物育种
分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴[3-6]。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。
2.1对QTL作出遗传标记
目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的DNA多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。
2.2QTL的分离和克隆
分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QTL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QTL，就可以对这个QTL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数1.0~1.5头。
3动物育种方法前景
动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状DNA的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。
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