分子遗传学原理

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分子遗传学原理范文第1篇

关键词：生物科学 遗传学 教学内容 重复

中图分类号：G642.3 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.020

遗传学是研究生物遗传和变异规律的一门科学。它是现代生命科学教学中最重要的主干课程之一，是高等院校生物科学等相关专业必修的专业基础课。现今，遗传学正以极快的速度向前发展，并不断渗透到其它生物、医学学科，这使得原本在遗传学中讲授的内容也同时出现在其他课程的教学内容中。这种现象反映了遗传学在生命科学中的核心地位，也凸显了高校遗传学教学所面临的教学内容重复问题。事实上，为体现一门课程的系统性、完整性和先进性，在编写教材时，学科之间有关内容的相互渗透、交叉以至重复是不可避免的。但相同的内容在多门课程的课堂教学中反复出现会使学生失去学习兴趣，浪费宝贵的课时，使教学效率大打折扣。本文将对该问题进行分析，并提出一些对策供同行讨论。

1 遗传学与其它课程教学内容重复的具体表现

目前，我国各大专院校生物、医药、农林等专业均开设有遗传学。虽然不同专业的教学重点有所不同，但核心内容相对统一。遗传学是笔者所在学院生物科学等专业本科生的一门必修课，这门课的任务是：引导学生牢固掌握遗传学最重要的基本原理，熟悉各分支学科的主要理论与研究方法，了解遗传学的重大理论与技术进展，熟悉遗传学研究技术与实验装备，为学生毕业后在本学科以及相关学科中的发展打下坚实的基础。

除遗传学外，我院还为生物科学专业的学生开设有细胞生物学、分子生物学、基因工程、生物化学、微生物学等专业必修课。我们选用的遗传学教材的内容基本上涵盖了遗传学的各个发展阶段，其中，遗传物质的细胞学和分子基础、染色体的结构变异、基因突变与DNA损伤修复、原核生物和真核生物基因表达的调控等章节[1]与上述几门课程的教学内容分别存在着不同程度的交叉（表1），有的甚至是其它课程的重点内容。尤以分子生物学、基因工程这两门课的教学内容与遗传学的相似度最高，这三门课几乎都重复着共同的遗传学问题――遗传物质的结构、复制、转录、翻译、调控、突变、重组等。另外，我院生物科学专业细胞生物学、分子生物学的开课时间与遗传学相同，这使得遗传学教学内容重复的问题更加突出。

表1 遗传学教学内容在其它课程中的分布

2 问题的根源

其它课程的教学内容与遗传学出现重复并不是偶然的，这种局面的形成与遗传学自身的发展特点及其学科内涵有很大的关系。

遗传学的研究进程按照不同历史时期的学术水平和工作特点，大体上可划分为经典遗传学、生化遗传学、分子遗传学、基因工程学、基因组学和表观遗传学等数个既彼此相对独立又前后互相交融的不同发展阶段[2]。如果以半个多世纪前Watson和Crick提出DNA双螺旋结构为界，也可以简单的将整个遗传学的发展过程划分为经典遗传学（classical genetics）和分子遗传学（molecular genetics）两大阶段：经典遗传学以孟德尔遗传学为基础，主要研究性状在系谱中的传递，即基因在亲代和子代之间的传递问题；分子遗传学则是在分子水平上研究生物遗传和变异机制的遗传学分支，主要研究基因的本质、基因的功能以及基因的变化等问题。

在整个遗传学的发展史上，分子遗传学的地位无疑是相当重要的。它的兴起使遗传学的面貌焕然一新，既系统地继承和发展了经典遗传学和生化遗传学的研究脉络，又全面地影响并渗透到后继学科的各个领域。从内容上来看，分子遗传学与分子生物学的学科界限十分模糊。通过对上述课程教学内容的分析我们也不难发现，那些重复的内容有相当一部分是分子遗传学范畴的。另外，由于生化遗传学和早期的分子遗传学研究都以微生物为材料，因此遗传学与微生物学、生物化学之间必然存在着千丝万缕的联系。而基因工程学、基因组学本身就是现代遗传学的分支学科，它们成为生物科学专业的必修课或进入课堂教学是高校课程设置不断细化和专业化的结果，也难免会与同时开设的遗传学存在教学内容上的重叠。

3 解决教学内容重复问题的对策

教学内容重复无疑会影响教学效果。我们通过实践发现，从授课内容本身、教师和学生、以及教学方法等环节入手，能够有效地避免重复对教学带来的不利影响。

3.1 合理调整教学内容

近些年来，同行们在遗传学教学内容的调整上作了大量的改革和探索。常见的做法是根据自己的理解及理论专长跳跃式地分割讲授，或根据自己的经验对教学内容做出取舍，甚至有人提出只讲经典遗传学而放弃分子遗传学。上述做法并不能有效地解决遗传学的教学内容重复问题，相反会造成教学不成体系的局面，对“教”和“学”都很不利[3]；而如果无视教学内容重复的存在，贪多求全、面面俱到，对所有内容蜻蜓点水般逐一讲解，又无法实现大学遗传学教学深度和难度的提升。

我们认为，对遗传学教学内容进行删减是必要的，但必须遵循遗传学的发展历史和保持其完整的知识结构体系，不能大刀阔斧整章删除，而应在重复章节内部进行微调，具体做法包括：精简繁杂冗长的内容，下放学生能看懂的内容（自学），突出基础性、应用性的内容，增加前瞻性的内容等。这就要求教师有较高的遗传学理论修养，准确把握各章节特别是重复内容在整个遗传学教学体系中的地位，做好教学内容的层次划分，根据层次选择不同的授课侧重点。

3.2 加强授课教师之间以及师生间的协调沟通

教学内容重复已成为遗传学等课程授课教师的共识，对各自的教学内容进行删减无疑成了最简单、最常用的一种解决方法。但如果大家在没有交流的情况下对同样的内容都作了删除，重复的内容反而会变成被遗忘的内容。因此，积极促成遗传学与其他相关课程任课教师间的沟通十分必要。

我们认为，集体备课是教师之间进行相互沟通的一种有效形式。通过这种方式，相关课程的教学人员能够坐下来共同研究教学内容，在“知己知彼”的基础上协调、统筹各自的授课章节，明确重复内容的教学分工，制订满足包括遗传学在内的多门课程教学需要的授课计划，做到各有侧重而又不失体系的完整性。这不仅可避免实际教学过程中的低级重复，还能保证课程之间的相互衔接，有助于学生顺利地掌握所有课程的教学内容。另一方面，还应当加强授课教师和学生之间的课内外交流。如：教师可在开课前召开师生座谈会，了解所教班级学生对重复内容的掌握情况；开课后则根据学生的反馈，随时调整教学方案。

3.3 优选教学方法

为了保持遗传学完整的知识结构体系，所谓的重复内容不但不可不讲，而且还要下功夫选择合适的教学形式或方法来讲。对于在其他课程已深入学过而在遗传学中只需一般了解的内容，通过简单的问答引导学生回顾这部分内容即可；对于对遗传学新知识点有重要铺垫作用的其他课程的基础性知识，可采取布置学生课前或课中自学、再集中小结的方法帮助学生巩固复习之，还要注意从遗传学的角度阐明同一知识点，突出遗传学的学科特色；对于其他课程仅略有涉及但在遗传学中须进一步加深了解的内容，宜先勾起学生对这部分知识的点滴回忆，同时指出学生现有知识的不足，从而激发他们的求知欲，然后顺理成章地讲下去，在学生的高度关注中完成该知识点在遗传学中的深入讲授；对于一些有特殊作用的重复内容，则要综合运用多种教学方法将其讲好讲透，如：减数分裂在遗传学和细胞生物学的教材中均有详细的描述，属于重复的教学内容，但却是理解遗传的连锁交换和重组的一把钥匙；在整个遗传学的教学过程中，应反复多次向学生强调和提及减数分裂过程中的染色体行为，将这部分知识迁移和渗透整合进连锁遗传分析、真核生物遗传分析、细菌和病毒的遗传分析等多个章节，使枯燥难懂的遗传学分析过程变得易于理解，让重复的内容为新的知识点和教学难点服务。

此外，遗传学与其他课程之间还可以开展合作教学。如：我们尝试将遗传学和细胞生物学这两门专业基础课的实验课合二为一，以综合性大实验的形式开设，从而将遗传学和细胞生物学关联起来，有助于学生从整体上把握这两门课程，实现了教学资源的整合，提高了教学效率，较好地化解了教学内容重复的问题。

4 结语

遗传学与多门课程教学内容的重复是客观存在的，随着生物科学专业课程设置专业化程度的提高，这种局面将变得愈来愈突出。因此，调整遗传学教学内容势在必行。但无论进行怎样的调整，都必须遵循遗传学的发展历史、保持基础遗传学完整的知识结构体系。作为遗传学的授课教师，既要关心遗传学研究的最新动态，又要加强对遗传学理论体系的整体把握和理解，只有这样才能合理有效地解决遗传学教学内容重复的问题，从而节约教学资源，提高专业课教学质量。

参考文献：

[1]戴灼华，王亚馥，粟翼玟.遗传学[M].高等教育出版社，2008.

[2]吴乃虎.基因工程原理[M].科学出版社，1998.

[3]程焉平，刘春明，王洪振.尊重教学规律，保持遗传学教学的系统性[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2007，（2）：82-84.

作者简介：袁茵（1981-），女，河南开封人，研究生，讲师，从事遗传学教学工作，广东药学院生命科学与生物制药学院，广东广州 510006

陆幸妍，广东药学院生命科学与生物制药学院，广东广州 510006

分子遗传学原理范文第2篇

[关键词]遗传学实验；教学改革；创新

遗传学是研究生物体遗传和变异规律的科学，是当今生物科学的基础学科，也是一门实验性很强的学科。实验教学的改革和创新是创新型人才培养的迫切需要。针对实验教学中存在的问题，我校也在不断进行实验教学改革，逐步从传统的以教师为主体的封闭式实验教学向以学生为主体的开放式实验教学转变，努力使学生在积极主动的实验过程中学到知识，培养学生的创新思维，为其以后的科研工作打下坚实的基础。

近年来，社会对科研人才需求越来越偏向于基础牢、素质高、能力强、具有创新精神的复合型高级人才[1]。我校也采取有效措施，培养学生的动手实验能力、综合实验设计能力和创新能力，努力克服过去培养中专业划分过细、毕业生知识面窄、适应性差等问题。遗传学是生命科学中至关重要的基础学科，在高等院校所有与生物相关专业的课程设置中具有不可替代的地位。遗传学实验内容涵盖经典遗传学、细胞遗传学、微生物遗传学及分子遗传学等领域，主要是从个体、细胞、分子三个水平解释遗传学的基本现象与规律。如何完善这门实验课，发挥它的真正价值呢？我校在多年遗传学实验教学的基础上进行了教学改革，改进了教学方法，完善了教学体系，有效地培养了学生的综合能力和创新思维。

一、实验教学的现状

现今各综合性大学及专科院校均开设了遗传学实验课程。遗传学实验是重要的专业基础课实验，也是锻炼学生能力的重要实验。大部分院校开设的实验课以验证性实验为主，例如果蝇或玉米的杂交实验、链孢霉的分离和交换实验等，还有一部分是与染色体有关的操作技术实验，如细胞有丝分裂、减数分裂、压片法、植物的杂交、植物多倍体的诱导等[2]。学生做实验的目的主要是验证试验结果，因而缺乏主动性且效果不佳，达不到培养创新能力的目的，也不能发挥遗传学实验的价值。要想跟上现代遗传学的发展步伐，进一步提高实验教学质量，就必须进行实验教学体系和教学内容的改革。

二、实验教学的内容

目前多数高校的遗传学实验教材中，主要是经典遗传学实验，一般都是比较容易操作，而且涉及的技术含量不是很高，如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等。而设计分子操作的实验较少，如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化、噬菌体的基因重组、基因功能实验等，大多没有在本科遗传学实验教材中体现，或学校很少开展这些实验。分子遗传学实验手段是全世界各个遗传学研究单位和实验室中使用最多的常规分析手段。随着遗传学的应用越来越广泛，遗传学实验教学也应该增加分子遗传学的实验内容，这样学生才能全面掌握遗传学实验的基本实验技能，提高实际操作能力。

目前的实验教学中，通常是教师先讲解实验，然后学生再动手做实验。学生在听完讲解后对每一个实验环节并不一定很清楚，所以教师要将每个实验环节讲清楚，并使其形象化。如在开始分子实验之前，必须非常详细地讲解每一个步骤的原理以及可能遇到的问题，讲解实验中的许多关键步骤或试剂的作用，然后再由学生来完成整个实验。在实验过程中，先请学生来分析出现相关问题可能存在的原因，然后再由教师来分析。教师应在学生操作过程中再具体讲解，不仅要教学生怎样做，还要讲明原理，避免出现学生只知道怎么操作，却不知道为什么这样操作的问题[3]。教师要遵循边实践边讲解的原则，当实验中遇到问题时，应让学生独立思考原因，而后再与学生一块探讨，更好地调动学生思维的积极性。

三、实验教学的策略

（一）划分实验层次

我们将整个实验内容分为两个模块：基础性实验和探究性实验。基础性实验即常规的实验，不需学生自己设计，只需按实验步骤操作即可。探究性实验则要求学生以课题组的形式，自由组合，一起探讨，一起设计，共同完成实验。每个课题组探究性实验终结后，应以论文的形式上交指导教师。学生可以选择导师已定的探究性实验的题目，也可以自行设计，但是学生必须预先写出实验设计方案及可行性报告，经导师审核后方可进行，对一些好的想法要推荐申报学校的实验室开放基金和团委学生课外学术科技活动基金项目，以调动学生参与创新课题研究的积极性。

（二）验证性实验与设计性实验相结合

学生只有掌握了基础性实验，才能了解设计实验的思路。因此，一些最基本、最能代表学科特点的实验需要学生熟练掌握。若验证性实验过多，会影响学生创新能力的发展，所以应加大综合性、设计性、创新性实验的比例。大二时应让学生接触一些典型的遗传学实验，如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等，通过掌握这些相对简单的验证性实验使学生对如何开展科学实验、如何解决科研问题有一个略为清晰的认识，为学生独立设计、组织、实施实验奠定基础[4]。之后再逐步展开大型的技术含量高的实验，如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化等。接触并掌握这些实验，有助于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）建立开放式实验教学模式

为了培养学生独立思考、动手操作、科研创新的能力，学校可以以成立课外活动小组、科研小组等形式向学生开放实验室[5]。对于学生在学习中提出的问题，能用实验来解决的，教师应指导学生通过亲自实验来获取答案。具体做法是：先让学生查阅大量的文献资料，然后建立科研小组，设计实验思路，再向学校提出申请，经学校审查批准后给学生开放实验室，提供实验仪器等条件，最后由学生自己动手进行操作。在实验过程中学生如果遇到问题，教师要给予适当指导，但教师在实验过程中的作用仅是辅助和指导，实验操作所有环节都应由学生独立完成。

分子遗传学原理范文第3篇

关键词：遗传学；课堂教学；实验教学；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0150-02

遗传学是一门探索生命起源和生物进化的科学，对于推动整个生物科学和有关科学的发展都有着巨大的作用[1]。遗传学是我院各专业不可或缺的专业基础课，学好遗传学将会为后续专业课程的学习打下坚实的基础。本文根据多年来的教学经验，在遵循遗传学教学规律的基础上有利于提高该课程教学质量的各个环节进行了探索。

一、课堂教学

课堂教学是教学施过程中最基本的一种教学形式，教师是课堂教学的组织者和引导者，在课堂教学中具有主导作用。课堂教学是教师讲授知识、培养学生能力的主要方式。好的课堂教学能够使学生在轻松、有趣的课堂氛围中掌握理论知识，使知识的掌握不再成为枯燥的乏味的单纯的知识灌输。通过多年的教学，总结出了以下课堂教学经验及体会。

1.教学内容。①根据不同专业合理安排教学内容，突出重点和难点，遗传学是我校农学、种子工程与科学、生物技术、园艺、植物保护等专业必修的一门专业基础课。因不同专业教学内容的侧重点有所不同，授课学时也不同，所以教学内容的安排也不应该按统一的标准一概而论。比如，对生物技术专业来说，除了讲解遗传的基本概念、基本定理和研究方法外，还需详细地讲解现代分子遗传学概念、理论、技术以及它们在实践中的应用。②在课堂教学当中适当结合国内外学科前沿，在课堂教学中融入相关领域中最新研究成果，是提高教学水平和质量的手段之一[2]。现代科技的迅猛发展，遗传学中的理论和技术也在迅速不断更新。在进行遗传学课堂教学时，教师不能只讲授教材中的内容，应以教材为基础，补充和完善遗传学学科的新概念、新理论、新技术、新成果等新的教学内容，与时俱进，注重把本领域最新的研究成果与进展引入课堂教学当中，激发学生的学习兴趣，满足学生的不同需求[3]，从而达到提高教学质量的目的。

2.灵活应用多媒体教学方法。随着科学的进步，教学手段的现代化已成为当前实施素质教育、提高教学效率的一个重要方式。教师在课前要充分准备，注重多媒体的正确使用。同时使用的课件要灵活、内容丰富，再复杂的内容也要想方设法用简单的途径和方法展示、通过具体例子很生动的表达，善于归纳总结，并注重与教学内容的结合。

3.安排单元测验，提高教学效果。目前遗传学课程的考核方式还是以期末考试成绩为主，而过程考核没有量化。为了帮助学生注重平时的学习过程，提高学习质量和及格率，培养学生的遗传学综合应用能力。每个单元之后应安排一次小测验，测验内容反映教学目标及突出教学重点，同时要注重遗传学综合应用能力。题型包括，选择题、判断题、名词解释、填空题、问答题及计算题等。每次对测验成绩进行认真、深入的分析，实时掌握学生对该门课程的学习和掌握状态，并总结教学中存在的问题，从而提高教学效果。

4.适时安排讨论课，加深对知识点的理解。为了加深学生对理论知识的理解，启发学生独立思考和解决问题的能力，每个教学单元讲授后安排讨论课。在教师的指导下开展讨论，由全班或小组成员围绕某一中心问题发表自己的看法，达到相互学习的目的。首先要拟定讨论题目，题目应该难易适度、面向大多数学生。题目应该是教学内容的重点、难点或具有不确定性和不一致性的问题。按题目的要求写出发言提纲，在此基础上进行讨论。教师注意倾听和发现典型的、代有普遍性的问题，并重点记载学生发言的优缺点，以便更好地引导学生。最后针对学生讨论过程中存在的问题进行讲解，把学生理解不深刻、不正确的问题给予纠正和深化。学生做报告和参与讨论有助于增强学生的独立科研能力，有利于提高学生灵活运用知识的能力和独立思考的能力。

二、实验教学

遗传学实验教学是遗传学课程的重要组成部分，对培养学生的综合素质起着无可替代的作用，遗传学的快速发展给遗传学实验教学提出了更高的要求。遗传学实验教学不仅应注重学生对理论知识的掌握和科学思维的训练，而且还应加强应用技术和实际操作的训练，特别是近代遗传学新兴技术的训练。

1.实验教学内容。①注重遗传学实验的先进性，改革和创新实验教学内容，瓦特森（Watsen，J.D.）和克里克（Crick，F.H.C.）于1953年提出DNA分子结构模式理论后，遗传学的研究进入了分子水平。20世纪70年代初，分子遗传学已成功的进行了人工分离基因和人工合成基因，开始建立了遗传工程这一个新的研究领域。90年代后，遗传学的研究进入了基因组学。由于遗传学广泛应用近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备，因而由宏观到微观逐步深入到研究遗传物质的结构和功能。从事遗传学研究首先要掌握遗传学研究方法、技术理论基础、应用等内容。传统遗传学教学中，实验内容安排大都以经典遗传学和细胞遗传学为主，在实验安排上跟不上遗传学教学内容的更新。因此，为解决这种现象，应根据教学内容，从简单到复杂逐步的安排分子遗传学研究技术，帮助学生了解遗传学研究方法，同时要侧重于培养学生的理论联系实际的能力、创新能力。比如讲授完DNA复制时就安排PCR（聚合酶链式反应扩增）技术；在真核生物表达调控时，讲解从真核生物体内如何提取不同RNA的方法、DNA微阵杂交等内容。②实验课内容要凸显高校遗传学研究方向，不同高校在同一个领域的研究材料和方法都有一定的区别。比如，以拟南芥为实验材料，在“核算测序”中测定拟南芥热休克转录因子的核苷酸序列。实验课内容的这种安排，一方面有助于学生通过实验掌握当前的遗传学研究方法、技术，另一方面也能够帮助学生了解高校的研究方向，如果学生在本校继续深造，就会很容易的进入研究工作。

2.教师和学生的充分准备，保证顺利完成实验教学任务。因为实验课是理论联系实际的教学活动，实验教学内容也是当前的遗传学研究技术方法。由于实验的内容先进，因而也具有一定的难度，这就要求教师和学生要有充分的准备。实验课的主要准备内容包括：一是实验教师的准备，教师提前在学生做实验的同样条件下，从头到尾把实验做一遍。二是学生的准备，教师应在第一次上课时让每一位学生准备一个实验记录本，每次新的实验开始前一周让学生预习，了解实验内容并将相关问题记录在实验记录本上。学生必须在做实验前要了解每个实验的目的、方法、操作步骤、作业等内容。有了教师和学生的充分准备，实验教学效果就能够得到有效提高。

3.撰写高质量的实验报告，培养学生从事科研及科研论文写作能力。实验报告是实验结果的总结和反映，也是实验课的继续。实验报告的书写情况是学生学习态度、思维能力及教师教学成果的综合体现。加强实验报告的书写能力，不仅利于实现实验教学目标，提高学生本身的专业素质，而且也能促进学生理论系实际的学风和实事求是的科学态度。传统的实验报告格式不利于学生分析问题和论文写作能力的培养。为此，要求学生的实验报告的书写按论文格式进行写作，包括引言、实验目的、实验方法、步骤、实验结果、讨论、结论等部分。这样有利用于学生用所学的理论知识对实验结果进行分析总结，加强学生的逻辑推导和理论联系实际的能力。这就要求教师认真地批改实验报告，如果实验报告有不清楚、错的部分，教师应该书写自己的要求并还给学生，要求学生在固定的时间内按照教师的要求更改。从而，学生也就会很重视从实验课的准备、进行、到实验报告的书写等部分，这对培养学生对提高实验教学质量具有积极促进作用。

分子遗传学原理范文第4篇

在高校遗传学教学中存在许多经典案例，如：果蝇的翅型、体色、眼色等性状的遗传；豌豆的性状遗传以及玉米籽粒的形状和颜色性状的遗传等。其中，还有一个非常重要的经典案例，即血型遗传。自20世纪初至今,ABO血型遗传一直是复等位基因的一个不可缺少的经典案例。随着科学技术的高速发展，血型的经典内涵得到不断提升，新的研究结果使血型遗传所涵盖的遗传学知识点越来越多，内容越来越丰富。因此，以我们身边最常见的表型--血型为案例开展遗传学教学不仅可以将复杂的知识点简单化、形象化，便于理解，还可以将繁多的基础知识串联起来，便于记忆。另外，以血型遗传作为经典案例在遗传学的教学中还可以不断加人新的研究和新的应用，使经典的内涵不断得到新的提升，让学生的视野接触到前沿的科学知识，为日后的科研接力打好基础。

1血型与遗传学之间的重要关系

开展案例教学，案例的选择是关键。血型是人类血液由遗传控制的个体性状之一，与人类的生活关系密切，用途广泛。自1900年到2005年，已检测出约29个血型系统[21。临床上最常用的有“ABO血型系统”、“Rh血型系统”、“MN血型系统”和“HLA血型系统”。这些血型系统涵盖了复等位基因、基因互作之上位效应等遗传学的孟德尔定律拓展原理，基因的表达调控及群体遗传等遗传学的精髓内容。透过这个知识窗口，可以看到遗传学在血型中的奥秘。

孟德尔遗传定律从建立、发展到不断拓展完善，一直都是贯穿高校遗传学教学的核心知识点。由于现在大学生从高中开始就接触孟德尔定律，如果大学教学还是重复高中阶段所涉及的内容，学生的学习兴趣难以提高。在高中知识的基础上，开展案例教学，引入现代遗传学在人类血型上的最新认识，则不但可以给学生一种似曾相识的感觉，还能自然地激起他们深入探索的兴趣。血型的遗传特征及生化基础可以清晰明了地向学生阐述清楚孟德尔定律的一些重要的延伸知识内容。从红细胞血型到白细胞血型，从常见的ABO血型到罕见的孟买、Rh血型，对于假基因、等位基因、复等位基因和拟等位基因等不容易理解的基因概念以及基因之间的相互作用都可以通过血型案例，把学生带入情境之中，在教师的指引下由学生自己依靠其拥有的基础知识结构和背景，在血型案例情境中发现、分析和解决问题，比较轻松地掌握这些容易混淆不清的概念和一些难以理解的遗传学现象，如非等位基因之间的相互作用之上位效应等。

此外，人的血红蛋白基因在不同发育时期的表达调控还涉及遗传学中的表型和基因型之间的关系，真核生物中的基因表达调控模式等知识点。对血型相关的一些遗传疾病进行分析，还可以引申出基因突变和染色体缺失突变及一些重要的遗传标记。血型的遗传学检测方法及临床上的输血原则和溶血、血型互配等现象也与受基因表达调控的红细胞的细胞膜糖基的特征和生化机制密切 相关，引导遗传学从理论到实验，再到实践中的应用。血型与疾病的关联分析，把科研思维引入高校遗传学教学中，让学生紧跟时展的步伐，理论联系实际，为日后的科研工作打好基础。

遗传学中两大重要的主题是遗传和变异，主要包括孟德尔遗传和连锁遗传、基因突变和染色体畸变。通过以复旦大学遗传学教学大纲为参考，与刘祖洞主编的《遗传学》和乔守怡主编的《现代遗传学》教材内容相比较发现，血型遗传案例除了与上述遗传学四大内容关联外，还涉及到基因的表达调控、群体遗传、表观遗传等知识点，其中大部分知识点都是要求学生重点掌握的内容。目前，血型案例所涵盖的主要遗传学知识内容及在遗传学学科中的重要意义的归纳见表1。因此，把血型作为经典案例，开展遗传学的案例教学既贴近生活，引发学生深刻的思考，又能代表性地进一步阐述探讨遗传学的生物知识。

2血型案例在遗传学教学中的开展

在以血型为案例的教学过程中，我们首先根据高校遗传学的教学目标和培养目标的要求，在学生掌握了一些遗传学的基础知识和理论知识的基础上，结合遗传学的教学进度逐步有序地进行介绍：1.血型基本知识介绍；2.红细胞血型的细胞膜糖基特征和生化机制；3.红细胞血型与输血；4.血型的遗传学规律特征，包括(I)ABO血型复等位基因遗传及其应用，（II)ABO血型基因的克隆，（III)ABO血型的遗传学鉴定；5.ABO血型的拓展，包括(I)孟买血型与拟孟买血型，（II)红细胞血型与白细胞血型。下面主表1血型与高校遗传学教学的重要关系

要选取两个方面阐述在遗传学教学中的开展过程。

    2.1血型基本知识在教学中的开展

ABO血型系统是第一个被描述的红细胞血型系统，也是最具有临床意义的一个系统。因此，在进行血型基本知识介绍时往往以ABO血型为例。随着以分子生物学为基础的血型研究的发展，ABO血型的基因遗传背景目前已比较清楚。在介绍血型基因的基本知识同时也涵盖着遗传学知识的传播，而且随着血型基因知识的不断丰富完善，涵盖的遗传学知识也越来越广泛。

ABO血型由3个复等位基因控制，即iA、产和i°o在开展遗传学相关教学活动时，一般都用此作为分析生物界中复等位现象的经典例证。这些基础知识对于高校学生来说可能在高中的时候就已经获得。因此，在大学开展相关教学时，除了简单介绍这3个主要的复等位基因外，还可以深入讲述新的研究结果，到目前为止通过分子生物学方法已经确定了160多个^50等位基因，只是目前国际上以4川7基因作为等位基因的参比序列，其他基因均与其紧密相关，非常保守。在此基础上ABO血型又可分为许多亚群，其中A血型表现出最多的亚型。在红细胞血型系统中还有一种Rh血型，分为Rh阳性和Rh阴性。Rh血型主要由3个紧密连锁的基因D/d、C/c、E/e决定，这3个基因以单倍型方式传递，属于拟等位基因。这样在讲解原有知识基础上，又不局限于原有知识范围，由ABO血型到Rh血型，由复等位基因引出拟等位基因，在教学方法上可以通过相互比较，举例分析，扩大学生的知识面，提

高他们的学习兴趣。

人类的血型是不是一生恒定不变的？面对这个问题，很多学生都会认为血型是由遗传决定，不会改变。其实人类的血型也会发生变异，如急性白血病以及再生障碍性贫血可以使血型抗原减弱，骨髓增生异常综合征可以导致血型抗原丢失等。而且，健康人也存在血型变异的现象，但是这个是与细胞表面血型物质受到掩盖以及人体存在一些稀有ABO等位基因有关。这些新的知识可以向学生很好地展示“遗传和变异”，利用身边的血型案例调动学生的学习积极性，使他们积极主动地掌握遗传学的精髓。

此外，最近几年疾病引发基因甲基化和突变的研究'又可以结合表观遗传学的内容开展教学。

2.2红细胞血型的细胞膜糖基特征和生化机制在教学中的开展

人类ABO基因位于9号染色体长臂(9q34)，其基因产物是一些专一性的糖基转移酶，可以催化血型抗原前体特定部位的糖基转移，从而控制ABO血型抗原的生物合成。其中4基因编码产物为N-乙酰-D-半乳糖胺转移酶(简称A酶)，可以产生常见的A抗原；S基因编码产物ci-l，3-D-半乳糖转移酶(简称B酶)，可以产生常见的B表面抗原；和S基因同时存在产生的等位基因，其编码产物具有A酶和B酶的特异性，在红细胞表面上产生不同强度的A和B抗原；而O基因则是第258位和第349位碱基缺失导致的密码子移位，使终止密码提前出现，合成了无酶活性的短肽，因而体内没有A酶和B酶，也不能催化糖基转移，只有前体物质H的产生为H抗原(图1)。因此ABO血型有时也称为八811型[71。这样，不同的、B、0基因编码不同的多肽，产生具有不同功能的糖基转移酶，非常简单地引出了遗传学中经典的基因与酶的关系的“一个基因一条多肽(一个基因一个酶)假说”,使学生很容易获得一个基因决定一条相应的多肽链(酶)的结构，并相应地

影响这个多肽(以及由单条或多条多肽链组成的酶）的功能这种遗传学思想，达到良好的教学效果。

此外，最新研究发现ABH抗原除表达在血细胞表面以外，还可以出现在除脑脊液外的分泌液中；有大约80%的个体具有产生这些可溶性抗原的遗传基因；这种分泌抗原的表达由双结构基因控制，即第19号染色体2个紧密连锁的Ft/n(用和基因座。ABO血型抗原都由前体H物质合成，SeAe基因和丑冷基因都可以控制合成H物质；简单来说，基因的表达决定体液中是否出现ABH抗原，H/h基因的表达决定红细胞上是否出现ABH抗原。但是，并不是所有带m基因的个体唾液中都分泌ABH物质，还要受到Wh基因的制约，其中hh型(即孟买型)均为非分泌型[7]。这样又引出了遗传学中一个很重要的概念--上位基因，很重要的遗传学现象--上位效应。这些属于遗传学中基因互作的重点内容，而且发生基因相互作用的非等位基因仍然遵循孟德尔分离和自由组合定律，后代的基因型及其比例是可预计的，所以在遗传学教学中还可用于亲子鉴定、重大遗传疾病的关联分析、人种演化、群体遗传分析等相关内容。

2.2相关技术的拓展应用

ABO血型的分子检测是分子遗传学教学中PCR技术拓展应用的案例。血型基因的表达影响血型的表现型，表型相同的个体其基因型不一定相同。如何区分iAiA、Pi0在表现型都是A型和iBiB、iBi0在表现型都是B型的个体，可以根据A、B、0血型基因碱基的差异，应用聚合酶链式反应-限制性片段多态性(PCR-RFLP)技术分型人类ABO血型的方法。这种方法可以对个体血型(血型基因型)进行判定：是属于AA型、AO型，还是BB型或BO型。在这个基础上，我们进行了改进，并结合教学进程，作为自选实验在学生中开设，获得了学生的好评。在135个学生中开展自选实验，其中有80%的学生选择ABO血型鉴定这个实验，并表示对这个实验很感兴趣。

此外，还可通过分析核苷酸来确定分泌型ABH血型的Se基因型。主要基因分型技术有：（l)PCR-序列特异性引物(PCR-SSP)，这是一种新的基因多态性分析技术，根据基因座某一碱基的差异设计一系列引物，特异性引物仅扩增与其对应的等位基因， 而不扩增其他的等位基因；（2)PCR-DNA测序法，先通过PCR扩增基因的主要片段，然后测定序列;(3)PCR-限制性内切酶法，用对位点特异的限制性内切酶消化基因，再通过Southernblot分析来确定。目前，PCR-SSP常用于胎儿血型鉴定及白血病引起的血型抗原异常等血型鉴定。随着450基因结构和研究方法的迅速发展，AB0血型定型也将进入基因定型的时代，揭示更多的关于AB0基因和AB0血型表观遗传学等方面的奥秘。

在教学过程中还可以设计一系列与血型相关的论题，引导学生査阅相关方面的最新进展，总结出血型与人类疾病和性格之间的关系以及蕴涵的遗传学原理。学生可以分组制作PPT讨论，还可针对某一论题，学生组队分为正反两方，开展辩论式讨论。一学期可以安排一次课时(45分钟)开展辩论式讨论,前30分钟让学生正反方陈述观点，列举证据开展辩论，后15分钟用于总结和点评。在这个模式下，几乎所有的学生都积极主动地参与进来，将引导、鼓励与考评相结合，充分调动了学生学习的积极性[11]。开展“血型是否可以决定性格”类似专题的辩论式讨论，既增加了遗传学教学的兴趣性及可接受性，还可以使学生的思维在辨析中得到操练。正反两方队员通过收集资料和案例，与同学辩论解释的过程中，不仅掌握了深奥的科学知识，而且还与现实生活相联系，并且将遗传学应用于实际，填补了传统教学在知识灵活认知与实践中的不足。

3以血型为案例开展遗传学教学的优点

作为日常生活中被人们广泛熟知的遗传学常识，血型遗传学的研究历程符合遗传学的发展规律与教学规划，其作为遗传学教学案例有着不可替代的优势：

分子遗传学原理范文第5篇

遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。遗传标记可以帮助人们更好地研究生物的遗传与变异规律。在遗传学研究中遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。

随着分子遗传学技术的发展和PCR技术的出现，人们将目光投向直接基于DNA和PCR技术的分子标记技术，如基于DNA分子杂交的RFLP和基于PCR反应的RAPD、AFLP、SSR等分子标记技术已广泛应用于植物基因组研究[1，2]。

AFLP(Amplified Fragment Length Polymoplvism)分析技术是由Zabeau等于1992年发明并由Vos等发展起来的一种检测DNA多态性的新方法[3，4]。由于结合了RFLP和RAPD的技术优势，AFLP兼具了稳定性强和灵敏度高的特点，同时也因为它丰富的多态信息量（polymorphism information contents, PIC）和易操作性而被广泛用于DNA指纹分析、遗传图谱构建、基因鉴定和克隆、基因表达、遗传多样性等方面，是近几年发展最快的DNA分子标记技术。下面对AFLP技术的原理、操作及其在植物遗传、进化等领域的应用进行简要介绍。

1AFLP标记的基本原理

AFLP的基本原理(见图1所示)是基因组DNA经限制性内切酶完全消化后，在限制性片段两端连接上人工接头作为扩增的模板。实际的引物与接头和酶切位点互补，并在3'加上2～3个选择性碱基，因此在基因组被酶切后的无数片段中，只有一小部分限制性片段被扩增，即只有那些与引物3'端互补的片段才能进行扩增，称为选择性扩增。为了对扩增片段的大小进行灵活的调节，一般采用两个限制性内切酶。一个是切点多的酶，如具有4碱基识别位点的MseI，它产生较小的DN段，另一个是切点少的酶，如具有6碱基识别位点的EcoRI，它产生较大的DN段。上述两种酶产生三种酶切片段，理论上90%以上为MseI-MseI片段，只有一小部分为EcoRI-EcoRI片段，EcoRI-Msel片段为EcoRI酶切位点的两倍左右，扩增的片段主要是两个酶的组合产生的酶切片段。Vos等[3]指出，多切点的酶产生小的DN段，这些片段能很好地扩增，适于在变性序列胶上分离，少切点的酸可以减少被扩增的片段，只有两种酶组合后产生的片段即E-M才是主要扩增的片段，故采用双酶切可以极其灵活控制被扩增片段的大小和数目。再者在合成引物时只需用同位素或荧光标记EcoRI引物或MseI引物，故采用双酶切有可能对双链PCR产物进行单链标记，从而避免了由于双链扩增片段在变性电泳胶上不均等迁移而造成的误差，并通过少数引物的多种组合可产生极其大量的DNA指纹。

2 AFLP的技术流程

AFLP技术流程主要包括三个步骤：①经限制性内切酶酶解后的DNA限制性片段，与双链多聚核苷酸接头（adapter）连接；②利用PCR方法，通过变性、退火、延伸循环，选择性扩增成套的限制性片段，经过多次循环，可使目的序列扩增到0.5～1ug；③延用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离检测扩增的DN段。

2.1 DNA限制性片段的获得及其与接头的连接

基因组DNA通过限制性内切酶酶解产生限制性片段。一般使用两种限制性内切酶。酶切完成后在T4连接酶作用下与接头进行连接反应。

Fig1 the principle of Amplified Fragment Length Polymorphism

2.2限制性片段的选择性扩增

AFLP反应一般使用两种引物，扩增条件根据AFLP引物的选择性碱基性质而定。对于较复杂基因组的AFLP分析一般两步扩增策略，即先用无或单选择碱基引物进行预扩增。一般来讲，预扩增引物选择碱基数为1个，选择性扩增引物的选择碱基数为3个。预扩增能够为正式扩增提供足够的模板，而且其中的两个引物无需同位素标记。预扩增产物用TE（pH8.0）缓冲液稀释10倍后用于第二步的选择性扩增反应。其中引物的选择性碱基为2-3个，可根据基因组大小和实际扩增情况来确定引物末端所需的选择性核苷酸数目。经验指出，一般大于108bp的基因组DNA可用两个末端各有3个选择性碱基的引物进行扩增，而105-108bp基因组DNA可用两个分别含有2个或3个选择性碱基的引物进行扩增。值得注意的是，当使用放射性同位素或荧光标记引物时，通常只对其中一条引物进行标记，一般优先考虑EcoRⅠ引物。

2.3扩增产物凝胶电泳分析

扩增产物的分离通常在4%-6%的变性聚丙烯酰胺凝胶上进行，胶浓度选择可通过扩增片段大小进行调整。目前，利用放射性标记检测AFLP结果的方法逐渐在淘汰。利用荧光标记是当前国内外开始流行的一种灵敏度可与放射元素标记法相媲美的新型检测方法。它避免了放射性元素对人身体的伤害，另一方面通过该方法获得的DNA指纹与相应的放射自显影相比，减少了无意义条带，保证了AFLP结果的高效性和可重复性。此外，银染方法是一种成本较低廉和高灵敏度的检测方法，尽管结果有时不稳定，但仍不失为一种可以考虑的检测手段。

3AFLP技术的应用

3.1 遗传作图与基因定位

由于AFLP 能够揭示大量的多态性位点,可以弥补传统的RFLP 标记多态性低的缺点,因而AFLP 可以构建高密度的遗传图,使基因组能完全被分子标记覆盖,无很大的标记空隙,可以检测数量性状基因(QTL)[5]。定位克隆技术是分离未知产物基因的重要技术,基本前提是基因定位,然后以紧密连锁的分子标记为起点,通过染色体步行,最终克隆基因。Colwyn 等[6]在构建番茄AFLP 图时,利用分离群体和728个引物,从42000AFLP片段筛选了3个AFLP 标记,并将其定位在番茄第1条染色体短臂上。在水稻上,Cho等[7]利用一套近等基因系,只用2个引物组合,就找到2个AFLP 标记,并分别将它们定位到第1、第9 染色体上。宋国立等[8]利用AFLP银染技术对中棉所2号、中棉所3号、中棉所10号等8个陆地棉品种进行初步研究,结果得出8个品种的扩增带一般在60～140 条之间, 远远比RFLP、RAPD、SSR 等丰富。

遗传图谱在许多作物及林木中得到了迅速发展,西红柿、黄瓜、土豆、玉米、小麦、大麦等多种作物的分子图谱已经建立。在林木中巨桉、糖松、尾叶桉、苹果、桃等树种的分子图谱也已建立。以上分子图谱构建为基因定位、分子克隆等奠定了基础。

3.2 种质资源鉴定

AFLP的最适应用范围,也就是M.Zabeau和P.Vos申请专利的关键,是利用AFLP技术鉴定品种指纹(Finger print),检测品种的质量和纯度,辨别真伪,十分灵敏。著名的美国先锋种子公司首先引用了AFLP技术用于玉米自交系和杂交种的鉴定工作,建立它们的指纹档案,保护品种专利。周志勇等[9]采用双酶切的方法,将AFLP技术应用于人参、西洋参基因组指纹图谱,发现二者在遗传上有较近的亲缘关系,但引种到我国吉林的西洋参与西洋参基因组DNA 相比有一定变异。证明了AFLP 分子标记技术有望成为一种独立的、确实可行的手段,用于人参、西洋参等药用植物品种的鉴别。

3.3 植物分类、进化及遗传多样性

目前,AFLP 技术已广泛应用于植物种质间的亲缘关系分析、种质分类与品种资源遗传多样性的研究。美国康耐尔大学的Blair[10]利用AFLP技术评价54 份水稻品种的遗传多样性,研究其系统发育和分类,并与同工酶生化标记及RFLP标记比较,不仅发现其结论一致,而且认为AFLP对于研究水稻品种的遗传变异和构建基因组图谱更为理想。Paul 等[11]利用AFLP技术检测来自肯尼亚和印度不同地理生态区的32个茶树品种的遗传多样性,用5对引物产生了73个多态标记位点。熊立仲等[12]用AFLP方法进行水稻的连锁遗传图和遗传多样性分析,用25个引物组合共扩增得到1314 条带,其中228 条带在亲本间表现多态性。

综上所述，以PCR为基础的AFLP技术,其高度可靠性将代替RAPD 标记,AFLP 的方便性也会使其他具有高分辨率的RFLP 和微卫星失色, AFLP 技术将成为一段时期内最主要的分子工具，必将在遗传学和分子生物学领域有着广阔的应用前景。但AFLP也存在着对模板反应迟钝,谱带可能发生错配与缺失,成本较高,对技术要求苛刻等缺点,在今后的研究工作中，我们应根据自己的研究目的，选择合适的分子标记，或将不同标记结合起来进行综合研究。

学习体会和建议

通过该门课的学习，使我受益匪浅。课程内容丰富，突出先进性和科学性，内容涉及国内外有关分子生态学研究最新理论与方法、技术与体系，使我深刻了解了分子生态学领域的最新研究热点和发展趋势，帮助我们构架从事该领域研究的思维方式与工作能力，拓宽了知识面与科研思路。

分子生态学的产生给整个生态学领域带来了巨大的冲击，其研究的问题、研究的方法是全新的。课程的开设可以面向更综合性、实用性。能够更全面地介绍分子生态学领域的最新理论与方法、技术与体系，介绍该学科与其它学科的结合点和融汇层面；另外可以增加最新的生物分子技术试验操作技能与方法，奠定一定的理论与实践基础。

参考文献：

[1]Quiros CF, Hu J. and Truco MJ.DNA-based markers Brassica maps. In: Advances in Cellular and Molecular Biology of Plants Vol. Ⅰ: DNA based Markers in Plants. (Phillips R.L., Vasil I.K., eds) Kluwer Academic Publ, Dordrecht/Boston/London, 1994,199～222

[2]Kresovich S, Szewc-McFadden AK, Bliek SM, NcFerson JR. Abundance and characterization of simple-sequence repeats SSRS isolated from a size-fractionated genomic library of Brassica napus L. rapeseed. Theor Appl Genet, 1995, 91: 206-211

[3]Vos P, Hogers R, Bleeker M, et al. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting [J]. Nucleic Acids Res 23(21): 4407～4414

[4] Zabeau M. Selective restriction fragment amplification: a general method for DNA fingerprinting. European Patent Application. Publicaiton No. 0534858A1

[5] Ziegle J ,Weller J ,Kuiper M,et al . Animal Genetic ,1996 ,24 :71

[6] Colwyn M T , Vos P , Zabeau M, 1995. The Plant Journal , 8 ( 5) :785～794

[7] Cho－YongGu , Blair M W, Panaud O , 1996. Genome , 39( 2) :372～378

[8]宋国立,张春庆,贾继曾.等.棉花AFLP银染技术及品种指纹图谱应用初报[J].棉花学报,1999,11(6):281～283.

[9]周志勇,周钢,周肆清.等.AFLP法构建人参、西洋参基因组DNA 指纹图谱〔J〕. 药学学报2000,35(8):626～629.

[10] San Diego. International plant genome conference Ⅲ[C] ,USA. 1995.

[11]PAUL S, Wachira F N, Powell W, et al. Diversity and genetic differentiation among populations of Indian and Kenyan tea (Camellia Sinensis (L.) O. Kuntze) revealed by AFLP markers [J]. Theor. Appl. Genet,1997, 94 :255～263.