细胞与分子生物学技术

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细胞与分子生物学技术范文第1篇

[关键词]生物化学与分子生物学；临床医学；学习兴趣

生物化学与分子生物学是医学科学中重要的基础学科之一[1，2]。在多年的教学中，我们发现大部分医科大学学生认为生物化学与分子生物学是医科大学中最难的一门课程，比较难学。经过多年的教学观察和问卷调查，觉得学生之所以对生物化学与分子生物学习的兴趣不高及产生畏难情绪的原因主要有以下几点：

一、学生的相关背景知识薄弱

生物化学与分子生物学是化学与生物学结合的一门交叉学科。医科大学学生的化学和生物学基础一般都较弱，特别是有些专业招生是文理兼收的，如护理专业，卫管专业等。他们的理科基础就更薄弱。而在生物化学与分子生物学代谢章节的学习过程中涉及大量的有机化合物和有机反应。这些化合物和反应的名称是学生很少见到过的，在这种情况下要记住并理解这些化合物及化学反应对学生来说是十分困难的一件事。在遗传信息传递的内容中，不仅涉及复杂的高分子化合物和复杂的反应，也会涉及生物学的内容，比如病毒、线虫、细菌等等，而学生对这些物种都不太熟悉。在生物化学与分子生物学中出现了一系列新的领域，比如：表观遗传学、生物信息学等。尤其是生物信息学更需要一些计算机、数学和统计学等知识。因此，学生在学习中会感到格外的困难。此外还有复杂的生物化学与分子生物学实验技术，都让学生感到生物化学与分子生物学的学习十分困难。

二、学生对生物化学与分子生物学学习的重要性认识不够

我们通过调查发现，部分临床专业的学生认为，生物化学与分子生物学这门课只是基础课。他们将来毕业主要是做医生和护士，而不是从事科学研究，并且生物化学与分子生物学与临床医学的关系不大，不象专业课那么重要，片面的认为只要专业课好就行，把基础课放在一个不重要的位置，因此，对生化学习的积极性不高。

三、教学方法单一，理论与临床脱节

随着招生人数的增加，教师的教学任务繁重，教学课时减少，尤其是实验课时的减少较为明显，这些都使得教师没有时间进行基础知识与临床疾病关系的讨论。结果使学生觉得生化和分子是化学课程或者是生物学科的课程，与医学科学关系不大。长此以往丧失了对生物化学与分子生物学的兴趣。

然而，生物化学与分子生物学是一门重要的医学基础课，教师在教学中应该加强学生对其重要性的认识，并且在教学中结合临床医学培养学生学习该学科的兴趣和动力。如何做好临床和该学科的结合?可以从以下几个方面着手：

一、在回顾历史中激发学生的兴趣

在医学发展史上，生物化学与分子生物学对医学的发展发挥了巨大的作用。从历年来的诺贝尔获奖情况中可以知道，许多重大的医学发现都是与生物化学与分子生物学领域的研究成果。比如：蛋白质、核酸方面的研究、维生素B1、维生素K等的发现、肌肉中氧消耗和乳酸代谢阐述、染色体理论的建立、胰岛素的发现、糖代谢的研究、DNA双螺旋结构的发现、蛋白质测序技术、DNA测序技术、PCR技术、基因定点突变技术、真核基因表达调控的分子机制、RNA干扰现象的发现等等都被授予了诺贝尔生理学医学奖[3]。这些重大发现为医学科学的发展奠定了基础。从而使医学科学进入了一个崭新的一页――分子医学时代。通过这些重大事件的讲解，使学生更清楚地认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性，并且激起学生利用生物化学与分子生物学知识探讨生命现象的兴趣。

二、生物化学与分子生物学与疾病的发病机制

几乎所有的疾病发病都能追寻到其发病的分子机制，而这一点正是生物化学与分子生物学研究内容之一。教师可以在授课是结合这一点，利用学科知识来解释一些常见病的发病机制，从而加强学生对课程内容的理解、学科重要性的认识以及培养其学习兴趣。对于学生觉得最难学习的代谢来说，可以用生物化学与分子生物学所学的代谢知识来解释糖尿病的发病机理来激发学生的兴趣。糖尿病是胰岛素缺乏引起的血糖升高，进而导致代谢紊乱，出现多饮、多食、多尿和消瘦为主要临床表现的疾病。那么为什么胰岛素缺乏会出现这些情况呢？我们可以从刚刚学过的胰岛素对糖代谢、脂代谢和蛋白质代谢的调节及三大物质代谢的相互联系来解释其发病。胰岛素缺乏时，机体不能利用葡萄糖供能，只能利用脂肪和蛋白质分解供能。这样就导致血糖水平升高，高血糖导致饥渴感渗透性利尿，因而多饮、多食和多尿；脂肪和蛋白质的分解加强导致消瘦[4]。尽管学生没有学习过糖尿病的知识，但通过简单临床背景知识的介绍，然后运用所学习的物质代谢知识，很容易使学生理解糖尿病的发病机制，这既加强了学生对所学内容的理解，也激发了其学习兴趣。

三、生物化学与分子生物学与疾病的诊断和治疗

生物化学与分子生物学的知识不仅能够解释疾病的发病机制，也在疾病的诊断和治疗中得到体现。在教学中，我们可以通过对一些常见疾病诊断和治疗介绍，使学生能够认识到本学科在医学科学中的重要性及培养其应用本学科知识解决问题的兴趣。比如常见的乙型肝炎诊断，乙型肝炎病毒可以通过本学科最常用的技术荧光定量PCR（real-timePCR）技术来检测乙型肝炎病毒的DNA含量，而血清谷丙转氨酶可以判断患者肝脏是否收到损害。因为谷丙转氨酶在干肝脏细胞中的含量最高，当肝脏细胞受损伤时，该酶就释放入学，从而导致血清谷丙转氨酶升高[3]。这样学生就能够认识到PCR技术及一些基本知识在医学诊断中是非常有用的，同时也加强了学生对这些知识的理解和记忆。生物化学与分子生物学知识还用于理解疾病的治疗措施。随着现代科技的发展，建立了许多新的治疗手段，基因治疗就是最好的例证。基因治疗包括很多种，涉及许多生物化学与分子生物学的知识，包括：基因矫正、基因置入、基因敲除、反义DNA及RNA干扰等许多新技术。

四、通过病例讨论增加和激发学生对生物化学与分子生物学的兴趣

在实验教学或理论教学进行到一个阶段，我们可以采取课堂讨论的形式，利用一个阶段学习的知识来认识一种或一类疾病，这样既能够加强学生对学过知识的理解和记忆，也能够学会如何应用所学的知识来解决问题，同时也激发了学生的学习兴趣和主动性。我们在学期结束曾经讨论癌症这一疾病。从癌症的发病机制、诊断到治疗都涉及到生物化学与分子生物学的知识。目前关于肿瘤发病机制的学说，主要是癌基因和抑癌基因的理论，即癌基因的过度表达或者抑癌基因低表达可能是肿瘤发病的基本原因。这样我们就能够熟悉癌基因和抑癌基因的内容并能够用于实践。再如肿瘤的化学治疗，许多抗肿瘤药物，比如5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷等，都是碱基或核苷酸等的类似物。那么这些类似物为什么能够治疗肿瘤或者说杀死肿瘤细胞呢？这些药物结构上与碱基或核苷酸类似可以通过酶的竞争性抑制作用的来抑制核苷酸的合成或干扰DNA和RNA的功能[3]。这样学生就能够了解酶竞争性抑制、核苷酸的合成、DNA的复制和RNA转录以及细胞的生长繁殖等知识很好地运用在疾病的治疗中。所有这些涉及了很多生物化学与分子生物学知识。这样我们能够运用生物化学与分子生物学的知识来认知肿瘤的发病机理及诊断治疗等等。

五、临床医学贯穿生物化学与分子生物学教学始终

从生物化学与分子生物学的发展史到蛋白质与核酸、从物质代谢到遗传信息传递、从分子生物学技术到细胞信号转导都与临床医学有关。比如从乙醇能够是蛋白质变性，认识到临床使75%乙醇消毒的原理；从核酸的代谢，我们认识到核酸没有营养价值；从胆固醇代谢，我们认识到动脉粥样硬化的发病机理；从基因突变认识到遗传性疾病。我们在教学中充分认识到学生的目标是学习医学科学，始终把临床和生物化学与分子生物学联系起来不仅使学生认识到临床医学是一个庞大的知识体系，而且学生的学习兴趣就会越来越浓。

在多年的教学中，学生一直反应生物化学与分子生物学是较为难懂、并且枯燥无味的一门科。通过不断改进教学方法、教学理念及不断实践、总结、提高，我们认识到生物化学与分子生物学的教学中通过与临床医学的形式多样的结合，不仅能够使学生认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性，并且培养了学生对本学科的极大兴趣。我们希望在今后的教学中，通过不断的摸索实践提高教学效果、培养学生的兴趣，为我国的医学教学做出贡献。

参考文献：

[1]戴双双，娄桂予，高敏等。临床医学本科生物化学教学的设计与实践[J].西北医学教育，2009；17（2）：335-336.

[2]郭小芳，田智，周锋等.医学高校生物化学教学的探索.医学教育探索[J].2010；9（9）：1199-1200.

[3]查锡良主编.生物化学[M].第七版，人民卫生出版社.2008年.

[4]高谷，马建华.代谢组学的研究进展及在糖尿病中的应用.国际内分泌代谢杂志[J].2010；30（2）：126-128.

细胞与分子生物学技术范文第2篇

有针对性的选择适合于本校生物技术专业学生的实验内容，编写适合于本校学生的实验大纲和讲义。在实际教学过程中，我们将实验内容进行了全新的设计组合，将分子生物学实验课程从整体上设计为一个完整的、系统的大实验，其中包含不同实验技能的小实验，每一个具体的小实验之间既相互独立，又相互联系。目前，分子生物学发展日新月异，分子生物学实验技术也因为新技术的不断涌现而发生了巨大变化，分子生物学中许多实验方法与现今生产技术手段、合成制备途径、现代分析方法差距较大，达不到提高产率、节约环保的新要求［4］。因此，对分子生物学实验内容的选择，还包括不同实验手段的选择。在选择最适合的实验内容的前提下，大胆剔除一些过时、被新技术淘汰的技术手段。适当增加一些科技含量高、实验性强的内容，有针对性地减少验证性实验内容，增加综合性和设计性实验内容，以锻炼学生的综合实践能力［5］。实验总体设计是使用微生物作为试材，解决外源DNA在大肠杆菌中的表达载体的构建，这也是分子生物学实验最核心的部分和最广泛应用的部分。外源DNA是本专业老师课题研究中使用的某一完整基因片段，选择这样的基因并向学生说明该课题的总体设想，让学生了解我们所学的实验技术是解决重要生物学问题的必要手段。具体实验包含质粒DNA的提取和纯化、琼脂糖凝胶电泳分离、DNA分光光度法测定DNA的浓度和纯度、限制性核酸内切酶的酶切与鉴定、从琼脂糖凝胶中回收DN断、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化、PCR基因扩增技术、DNA的重组技术等实验。同时，我们选用目前应用最广泛的实验手段，比如质粒的提取纯化采用离心柱法、大肠杆菌的感受态制备采用经典氯化钙处理、化学转化等。通过这一套系的实验，学生们既掌握了分子生物学基本的操作技能，也了解了完成外源DNA在宿主细胞中表达的整套实验方案。

二、实验教学方法的实践

分子生物学实验操作的特点比较突出，不同于以往的物理、化学实验，分子生物学实验的操作对象是看不见摸不着的分子，学生不容易通过实验有直观的印象，所以不利于学生对实验原理的理解和掌握。另外，分子生物学实验操作精细，药品用量微少，仪器设备比较精密，所以，没接触过分子生物学实验的学生容易产生困惑，不知从何下手，针对分子生物学实验的这些特点，在实验教学手段上我们多方面着手，加深学生对实验原理的理解和实验过程的掌握。(一)利用生动的图片和模拟动画。在分子生物学理论教学过程中，积累了大量的图片和动画，用以演示分子活动过程。比如，对于PCR这个过程，学生们不容易理解，就给同学们在黑板上演示其步骤，同时辅以动画，让学生真正地了解PCR过程的基本原理。(二)近距离演示实验。分子生物学实验过程中会大量的涉及微量操作，教师在进行演示的时候，做到近距离手把手演示，让他们了解如何精准的量取适量的试剂进行试验。在分子生物学中，很多实验都是在体外模拟生物体内的条件来进行，因此，每一个反应样品都需要加入多种试剂进行反应。仍以普通PCR反应为例，所需试材包括:模板DNA、上下游引物、dNTP、聚合酶、缓冲液、去离子水等六种，在进行演示实验的时候，每加入一样试材，告知学生加入的目的，加深学生对实验原理的进一步了解。另外，近距离演示实验还可以规范学生的实验操作，比如高速离心机使用时的配平问题是规范使用离心机的关键;提取质粒时，当加入溶液I重选菌体后，加入碱性裂解液溶液II时，必须缓慢颠混，这是质粒能否提取出来以及提取纯度高低的关键等。因此，对这些基本操作的规范化指导，有助于培养学生良好的实验习惯，为以后的工作提供良好的研究思维和动手能力［6］。(三)合理安排。设计的分子生物学实验总的来说是一个大实验，所以，既要注重学生由浅入深的认知规律，又要把握整个实验的连续性。分子生物学另一个特点就是有的实验需要长时间的等待，所以合理进行实验安排非常重要，包括的对实验顺序的安排和对实验时间的安排。比如感受态的制备和转化实验，需要在第一天晚上将制备感受态的细菌接种，过夜振摇培养。同时将需要转化的DN段和质粒片段进行过夜连接。第二天一早，再次以1%接种到新鲜培养基中，约4个小时振摇培养后，细菌的OD值约0．4-0．6之间，即细菌处于对数生长期，用于制备感受态细胞。同时将连接体系取出置于4℃冰箱备用。感受态细胞制备好以后，以连接体系做转化实验。慢速振摇1小时后，涂平板筛选。第三天一早鉴定实验结果。这样合理的安排时间避免了不必要的等待。实验安排紧凑，有利于学生了解各实验之间的有机联系。

三、实验考核方式

细胞与分子生物学技术范文第3篇

[关键词] 分子生物学；创新能力；研究生教育；高等教育；培养质量

[中图分类号]G632.0 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210（2008）09（c）-096-02

研究生教育的宗旨是培养具有科学精神和原始创新能力的专业人才。对研究生创新能力高低的判断，有人主张根据研究生的行为表现（主要是研究成果，特别是毕业论文）来做出[1]。研究论文的质量，在一定程度上体现研究水平和能力，也是评价研究生教育质量的一个重要标准。分子生物学是一门新兴的前沿学科,已成为现代生命科学中最具活力的带头学科之一。医学领域分子生物学研究日新月异的发展，使人类对疾病的认识、预防、诊断和治疗发生了深刻的变革，医学科学已从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。所以分子生物学理论与技术的应用是衡量研究生论文质量的一个重要指标。那么在医学分子生物学教学过程中如何培养研究生的科研能力与创新能力。我们在多年的教学实践中，以理论教学为切入点，教师承担的科研课题项目为引导，以组织分子生物学兴趣小组开放实验室为平台，指导研究生从课题设计到研究计划实施进行了一系列探索，促进了研究生科研能力与创新能力的培养与提高。

1 在《医学分子生物学》教学中开展研究生创新能力培养的必要性

分子生物学是生命科学的带头学科，其理论与技术几乎渗透到医学、药学的所有领域。无论是医学或药学专业的研究生在设计毕业论文时都用得上，如果学生都用上先进的理论和技术来设计课题，我院研究生的毕业论文质量将会更上一层楼。另外，中医药要“保持和发扬传统特色，走现代化道路”，必须有坚实的分子生物学基础和创新能力，如怎样揭示辨证论治的分子机制，中医整体观怎样用基因组、基因谱、基因群、基因族等加以论证和研究，辨证论治怎样与基因的多态性、多效性、异质性、变异性结合等。《医学分子生物学》是我院研究生必修的一门重要公共基础课程，而且在第一学期开课，如果能在教学过程中结合课题设计引导研究生采用分子生物学知识来解决问题，对研究生的科技创新培养很重要。

2 从理论教学为切入点，引导研究生科技创新意识

2.1 根据计划课时整合教学内容

分子生物学基础知识与基本理论既是了解分子生物学新发展和新成果的基础，也是掌握分子生物学实验原理和研究方法所必需的。但是按学校的课程设置，我们的计划课时仅有40学时（包括理论和实验），如按照传统的教学法，在40课时内很难完成医学分子生物学的教学内容，我们的做法是：以分子生物学技术为引导将分子生物学基础知识与分子生物学技术的基本理论整合，分为5讲来完成，每讲5学时。5学时课堂讨论，10学时实验课。第一讲为核酸的提取与鉴定及相关基础知识，分为两部分，第一部分为基因组的结构与功能，第二部分为核酸（DNA、RNA）的提取与鉴定。第二讲为印迹杂交技术与芯片技术。第三讲为核酸体外扩增与基因信息传递，分为两部分，第一部分为复制、转录和翻译，第二部分为核酸体外扩增。第四讲为重组DNA技术与基因表达调控，分为两部分，第一部分为基因表达调控，第二部分为重组DNA技术。第五讲为原癌基因与抑癌基因以及细胞通讯和信号转导，分为两部分，第一部分为细胞通讯和信号转导，第二部分为原癌基因与抑癌基因。另外安排专题讲座“基因诊断和治疗”1次。

2.2 结合专业开展分子生物学技术应用的课堂讨论

为了使学生对分子生物学基本知识和基本技术理论的认识从理性认识到感性认识，在学习完5讲内容，学生基本掌握分子生物学基本知识和基本技术的理论后，以专业为小组，让学生在利用空余时间（时间为4周）查阅相关资料，内容是：在你的专业领域中分子生物学技术应用实例。之后进行课堂讨论，主题为分子生物学技术在中医药中的应用，每小组选一个代表为主要发言，学生的主题发言内容广泛，如蛋白电泳在中药材鉴定中的运用，差异展示反转录聚合酶链反应在中医药研究中的应用等等。然后进行分小组讨论，最后老师讲评。

3 从课题设计训练入手，引导学生树立运用分子生物学知识解决实际问题的意识

为了培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的综合能力，我们在进行课堂讨论之后，布置学生结合专业，要求利用所学到的知识和技能，利用本实验室已经有的设备条件和材料试剂等技术基础，设计出一个综合性的、探索性的实验，并作为期末考试的内容之一，占总评的30%～40%。对于刚入学的研究生，第一个学期没有学习专业课程就训练课题设计有一定困难，但在这之前我们安排了“分子生物学技术在中医药中的应用”的主题课堂讨论，学生自己从网络上获取相关资料，在老师的指导下都能顺利完成。学生自主设计实验使技术性、综合性、探索创新性的实验融合在一起。

4 以开放实验室为平台，进行科研项目引导下的研究生创新研究

提高研究生创新能力，理论教学固然重要，实践教学环节也绝对不能忽略。由于科技创新是将科学研究成果转化为现实生产力的实践活动，因此提高研究生的创新能力，必须注重实践能力特别是主动实践能力的培养[2]。所以我们开放实验室，鼓励研究生自主进行科技实践。对于低年级的研究生，开辟分子生物学第二课堂，组织兴趣小组。同学们报名非常踊跃，我们将兴趣组分成3～5人/组。在上述研究生自主设计的实验方案中选出最适合开展的方案，由教师点评，学生修改实验设计方案后，在老师的指导下，由兴趣小组来实施。目前兴趣小组正在进行的实验有：①胱硫醚合酶基因多态分析；②RAPD鉴定真伪扶芳藤；③百年乐口服液的氨基酸含量测定等等。对于高年级的研究生只要用到分子生物学技术来设计的课题，都可以到我们实验室来，在老师的指导下进行课题研究。本学期，就有10多位同学在我们实验室实施他们的课题。

同学们通过课堂的理论学习―课后查阅相关资料―课堂讨论―实验设计―综合实践的过程能使学生深刻理解分子生物学实验的技术与理论，能熟练运用已经学习的多种技术，学会充分利用本实验室已有的实验设备和条件，自主设计实验并实践，培养了学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

5 结语

中医院校的分子生物学课时都比较少，仅靠40学时，很难实施创新能力的培养。根据多年的教学体会，要在医学分子生物学教学中开展研究生创新能力培养，应该贯穿整个研究生阶段。这就要求我们教师要有无私奉献精神，要付出很多的时间和精力，还需要老师熟练分子生物学技术，并有科研课题，带领学生跟踪和挺进学科前沿。另一方面，也需要同学们的配合，同学们对自己的创新能力培养积极性很高，但有部分同学缺乏创新精神，不能吃苦耐劳，具体表现为查阅资料不认真，课堂讨论不积极，设计实验马虎，实验不能坚持等。所以，如何正确引导学生，激发学生兴趣，让学生主动参与是我们亟需解决的问题。研究生创新能力培养是一项长期而艰巨的任务，需要不断地探索。

[参考文献]

[1]吴宏翔,熊庆年,顾云深.我国研究生创新能力不足的表现[J].学位与研究生教育,2005,(9):32-36.

细胞与分子生物学技术范文第4篇

关键词：分子生物学；教学内容；手段和方法；知识拓展；教学效果

中图分类号：G642.4文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）09-0174-03

分子生物学是自然科学中发展最迅速、最具活力的前沿学科，已经发展成为一门独立的新兴学科，又是诸多相关领域强有力的研究工具，是普通高等院校生物类专业必修的专业基础课程。分子生物学课程内容千头万绪，内容难懂。如何顺利完成教学任务，并能收到良好的教学效果，确实是一个需要认真思考的问题。本文从教学内容、手段和方法以及知识的拓展方面进行了一些探索和分析。

一、教学内容的合理组织

经典的分子生物学教材通常包括核酸的结构与功能、DNA复制与突变、RNA的转录和加工、蛋白质的生物合成、基因的表达与调控等内容。该课程内容如果安排不当，容易让学生觉得枯燥无味、抽象，容易引起学生失去自主学习的兴趣。如何通过深入浅出地讲授，让学生喜欢这门课程并主动琢磨课程内容，需要花些心思去引导。

（一）分子生物学课程的基本理论与技术

要努力讲透分子生物学的基本理论和技术，抓住学生的注意力，需注意以下几个方面。

1.前人研究的故事。在讲解重要的理论时注重介绍这些理论发现背后的人物故事等，不但能提升学生学习兴趣，还能培养科学创新精神。如以诺贝尔生理学或医学奖和化学奖为主线来讲解分子生物学的发展简史；讲DNA的双螺旋结构时，可讲述沃森、克里克和威尔金斯获得1962年诺贝尔生理学或医学奖的故事，以及无名英雄富兰克林所做的贡献；讲到转座子时，可讲述钟情科学的“玉米皇后”麦克林托克提出转座子时到获得诺贝尔奖间隔30年时间，她在此期间所受的冷遇、嘲笑以及她的坚持。

2.前人研究的理论基础。分子生物学中有许多理论十分难懂，如mRNA的发现、遗传密码的破译和操纵子理论等。在教学过程中要想将分子生物学的理论讲透，对老师具有较高的要求。因为在当时的知识背景、实验和科研条件下，研究所采用的方法与现代分子生物技术有很大的不同，需要老师学习前人的研究论文来理解研究者如何设计实验、如何对获得结果进行理性分析等。如在讲授乳糖操纵子时，教材中列举了在培养基中添加乳糖后β-半乳糖苷酶活性及其mRNA含量的变化规律图。但如何得到此图，书中只给予简单的介绍，给老师上课和学生的理解造成了较大的困难。为讲清乳糖操纵子的调控机理，给学生连续提出了2个问题：（1）如果让你设计实验如何得到此图的问题。在备课时，我给学生们列举了测定酶活性的方法，如比色法或酶联免疫法，并下载比色法检测β-半乳糖苷酶的专业论文[1]和公司检测β-半乳糖苷酶活性相关的试剂盒。对于如何测定β-半乳糖苷酶mRNA含量的变化，我列举了检测基因表达量的几种方法。这些检测mRNA表达量的前提是获得了β-半乳糖苷酶基因，于是又产生了第2个问题。（2）如何获得β-半乳糖苷酶的基因？介绍获得基因的方法后，但当时没有这些技术，于是我将当时条件下有关基因表达量检测的相关论文下载[2]，并讲解了如何通过转导噬菌体获得β-半乳糖苷酶基因，通过杂交检测β-半乳糖苷酶基因mRNA含量的变化。这样引领学生沿着这些大师们的足迹，重温当年的研究过程，学习其中的科学思维和研究方法。这样的教学方式能够改变照本宣科、填鸭式教学的单一和枯燥。提升学生的学习兴趣，培养学生的科研素质。

3.社会关注的热点及日常生活常识。为了抓住学生的注意力，将分子生物学的专业知识与日常生活联系到一起。在讲到转基因植物时会与学生一起讨论转基因植物的安全性，并下载网上正反两方面的观点，引用2016年百位诺贝尔奖得主联名支持转基因，并解释转基因植物是安全的理由，让学生对转基因植物的安全性有正确的认识，并希望通过分子生物学的学习，用自己的专业知识对轉基因植物的安全性做出正确的评价。讲到微卫星DNA（SSR）时，提及利用SSR标记进行亲子鉴定，并将2016年侦破在社会上造成重大轰动的白银市连环杀人案的过程中使用人Y染色体上SSR标记，引起学生广泛的兴趣。

讲到乳糖代谢过程中，大肠杆菌要将乳糖运输到细胞中需要用透过酶。这时我又给学生提出了一个日常生活中的问题，如含胶原蛋白和超氧化物歧化酶化妆品问题。化妆品中的胶原蛋白或超氧化物歧化酶进入人体后具有抗衰老的效果，与学生讨论这些化妆品能否让人年轻，通过分子生物学的学习我们知道一个小分子的乳糖进入细胞需要一种运输酶，那么这些蛋白如何进入人体细胞？其结果是显而易见的。

4.分子生物学重点、难点解读。有些时候，书本上对有关的理论或技术介绍并不全面，学生在学习过程中难于理解。如DNA的复制原点位于遗传图谱84分钟处，这些涉及到细菌基因定位的中断杂交试验，需要讲解相关知识，帮助学生理解。又如SangerDNA测序原理，如用不同颜色的荧光物质标记ddNTP，从而实现测序的自动化。书上并没有讲到用什么作荧光标记物，如何标记等问题。下载荧光标记相关的文章[3]，并将测序人员编写的测序步骤下载，与学生一起学习每一步反应的作用，有助于学生理解该技术。

（二）分子生物学前沿

分子生物学知识更新可以说是日新月异。因此在教学中老师必须关注学科的研究热点和前沿领域。在教学中可讲述一些应用相关理论开发的技术或相关技术的进一步发展。如讲到噬菌体的滚环机理时，下载利用噬菌体DNA聚合酶开发的滚环扩增试剂盒说明书，并介绍试剂盒在动植物病原物检测中的应用。讲到测序技术时，就可以向学生介绍最新发展的二代测序技术；讲到酵母双杂交系统，可以向学生介绍将荧光蛋白折分后的杂交系统以及依赖泛素（ubiquitin）的细胞质杂交系统[4]。让学生感受到分子生物学技术发展日新月异，也培养他们跟踪学科发展前沿的方法和学习习惯。

二、教学手段和方法的改进

（一）多媒体教学

多媒体技术具有信息量大、声像俱佳、动静皆宜的特点[5]。多年来我们不断补充和完善教学资料，逐渐形成了独具特色的多媒体教学课件。多媒体中大量使用图像、文字表述简洁明朗、主题突出。在多媒体教学中使用分子生物学动画，如DNA复制、转录、翻译、分子生物学技术和基因表达调控动画等。这些动画能将声、光、色结合，从而增加学生的感官刺激，能有效提高学生的注意力，激发课堂活力，从而提高教学效果。这些动画都是用英文讲解，需要老师给学生翻译。让学生掌握一些英文专业词汇，有助于提高用英文交流与阅读专业文章的能力。

（二）教学方法

为发挥学生作为教学主体的能动性，根据具体的教学内容设置了启发式、联想式、探究式等多种教学方法[6]，让学生参与到教学过程中，不仅活跃了课堂气氛，而且在分享知识的同时，更注重教会学生灵活掌握学习的方法。

1.启发式教学。启发的目的在于举一反三，触类旁通。针对每一次的课堂教学，设计一些抛砖引玉的问题，供学生思考与讨论，这成为了分子生物学理论教学的重要组成部分。如前面讲到的乳糖操纵子时，所提出的两个问题就是很好的启发式教学的例子。这一系列的互动教学活动，充分调动了学生课堂学习的主动性和积极性，在不断的讨论分析中通过展示不同的思维、发表各自的观点，不但有利于促进学生在学习中发现问题、解决问题，而且有利于学生通过对基础知识的消化、理解来达到理论的升华、拓展。

2.比较法教学。在比较法方面，注重横向比较与纵向比较的结合。DNA的复制、转录和翻译以及基因表达的调控等内容均是从原核生物和真核生物两方面论述的。因此，在教学中充分利用横向比较法，对原核和真核生物DNA的DNA聚合酶、RNA聚合酶的种类和组成、mRNA的结构进行对比分析，能更好地帮助学生理解和记忆。而对DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译等过程、不同操纵子的调控机制等内容的教学可以采取纵向比较法，如DNA复制、RNA的转录、蛋白质的翻译各需要一些什么样的酶，它们的过程有什么不同。以达到加强记忆的目的。

三、知识拓展

生物信息技术已经发展成为分子生物学研究方法中不可分割的一部分，必须特别强调互联网资源运用的重要性。在整个分子生物学的教学中，要求学生查阅和组织各种文献资料。因此，在教学中要逐渐向学生介绍中国知网和NCBI等常用资源库，使学生了解如何利用资源库进行查询，培养了学生的自学能力。在教學中还要介绍一些常规的生物信息技术软件，如Primer6.0、DNAMAN和DNAStar等，使学生对这些软件有一个初步的认识。如讲到rDNA为中度重复序列时，要求学生从NCBI网站上下载原核和真核的基因组序列，查找其中的rDNA的数量，并明确rDNA的结构。下载动、植物病毒的基因组序列，用DNAStar作出其结构，观察病毒的重叠基因。用DNAStar作出四膜虫rDNA的结构，并比较与其他rDNA的差异，弄清核酶的特殊性。

细胞与分子生物学技术范文第5篇

关键词：教学方法；分子生物学；实验教学

Discussion about educational reform on teaching of molecular biology for undergraduate major in biotechnology

Shen Xin

Beijing Forestry University， Beijing， 100083， China

Abstract： In this paper， teaching approach was probed in regards of content， method and experiment on the course of molecular biology for undergraduate major in biotechnology. In the reform of course content， we had reduced the content overlaid with other courses for instance the knowledge on genetic information transmission and meanwhile increased the content on updated knowledge. In reform of teaching method， we introduced guiding type educational approach. In reform of course experiment， open type experiment was established. Through the presented reform， students become more active in studying the correlated knowledge and become more capable on experiment. The teaching effect get improved.

Key words： teaching method； molecular biology； experiment teaching

分子生物学是生物类本科教育中一门主要的基础课，它以探究生命过程中生物大分子的结构与功能为主要内容，以解析基因组和蛋白组中生物大分子在各个生命过程中的作用、基因表达调控机制以及信号传递网络为主要研究目标[1-3]。生物大分子结构与功能的研究渗透于生理学、发育生物学等各学科研究中，相关的知识构成了基因组、转录组和蛋白组研究的重要基础。掌握分子生物学的原理和实验技术对生物类学生认识生命的本质，培养生命科学研究能力至关重要，也有助于后续专业课程的学习，为将来进一步深造奠定坚实的基础。从学科特点而言，分子生物学是一门新兴学科，理论体系处在一个不断发展和完善的阶段，研究方法也在不断创新。分子生物学课程知识点多而分散，实验涉及的内容较为复杂，要求我们在教学中一方面要适时地更新教学内容，满足学生掌握分子生物学发展动向的需要，另一方面要充分调动学生的学习积极性，培养学生的创新意识和从事科学研究的能力。我们在多年分子生物学课程的教学改革和课程建设中，针对生物技术专业的分子生物学教学分别从教学内容、教学方法和实验教学等方面进行了探索，具体情况如下。

1 加强新知识点教学内容，深化对生命本质的认识

知识更新快是分子生物学一个鲜明的特点，如何将经典的基础知识与新知识点结合起来是分子生物学教学中需要探讨和解决的问题。在前期分子生物学教学中，我们以经典的遗传信息传递过程为主线，侧重对基础知识的介绍，新知识点虽有涉及，但远不能反映学科的发展。近年来，随着生命科学研究的不断深化，真核生物基因表达调控机制、信号传递网络、生物大分子在生命过程中的作用等方面科研成果不断涌现，转录调解因子的组合调控机制、组蛋白修饰与DNA甲基化、异染色质化、转录后基因沉默、细胞对环境信号的感知及信号转导机制等已经成为发育生物学、生理学及其他学科研究的热点[4-9]。了解和掌握这些知识对学生认识生命过程的本质具有重要意义。在已往的教学中，我们用较多的课时讲解以中心法为基础的遗传信息流的基本原理，但在教学实践中我们发现这部分内容与其他课程存在较大的重叠，一个主要的困惑是学生在学习过程中重复学习相同的知识点，这在很大程度上影响了学习的积极性。另一方面，在经典教材中真核生物组合调控、表观遗传学、基因转录后调控等内容篇幅明显偏低，而这些内容正是目前分子生物学发展的热点，对学生认识生命过程的本质尤为重要。如何更合理地安排学时，兼顾基础知识与科学发展新动向，是我们教学改革的重要环节。通过摸索，我们在教学实践中适当减少遗传信息传递的课时，压缩与其他学科重复的内容，增加了对真核生物组合调控机制、DNA甲基化修饰、组蛋白N端修饰、真核生物信号转导等内容。通过对教学效果的评估，我们观察到，教学内容的调整增强了学生学习的积极性，提高了他们对课程重要性的认识，同时也使学生对生命过程的本质有了更深刻的认识，为后续生理学和发育生物学的学习奠定了基础。

2 调整教学方法，培养创新意识

兴趣是学习的动力，充分调动学生的学习积极性是教好这门课的关键。多年的教学经验告诉我们，灌输式教育不利于学生学习兴趣和创新意识的培养，容易导致学生形成死记硬背的不良学习习惯。在灌输式教育模式下，学生处于被动学习状况，学习的积极性不高，思考问题的意识和分析问题的能力不强。为改变学生被动学习的现状，克服灌输式教育带来的不利影响，我们需要对教学方法进行改革，为此，我们在课程建设过程中尝试了导向性教学。在教学过程中，我们指定适量的文献作为课外阅读材料，以知识获得过程为主线，引导学生分析讨论前人发现问题与解决问题的过程，并帮助他们分析、总结相关实验方案。通过教学方法的改革，学生不仅学到了相关的基础知识，还学到了科学家发现问题、解决问题的思路和方法以及科学家为科学献身的精神。另外，搜集获取科学文献的能力是从事科学研究能力的重要方面。专业外语阅读能力对学生获取知识非常重要，我们在导向性教学中采取了双语教学的方式，结合导向性教学给学生布置英语阅读任务，让学生自己搜集资料，使学生既培养了创新意识也提升了搜集文献的能力。通过教学方法的改进，学生增强了对分子生物学的学习兴趣，也提高了他们的综合分析能力，更重要的是，通过导向性教学，学生逐步养成了独立思考的习惯并提高了创新意识。

3 强化实验基础，注重能力培养

分子生物学研究策略被广泛应用于当今的生物学研究中，分子生物学方法在科学研究创新中扮演着越来越重要的作用，分子生物学实验技能的培养对发展学生潜能，提高毕业生质量至关重要，在加强学生素质教育与培养创新能力方面有不可替代的作用。相对于理论教学，实验教学具有实践性、综合性和创新性的特点，对学生学习兴趣和科研能力的培养有很大帮助。为培养具备较强科研能力的生物科学专业和生物技术专业毕业生，我们在分子生物学教学实践中设置了开放性实验，内容包括核酸的提取与纯化、电泳分离与鉴定、分子克隆、PCR扩增、原核表达及蛋白质亲和层析等实验。这些实验在当今生物学研究中被广泛应用，掌握这些研究方法对学生科学研究能力的培养大有益处，我们期待学生通过实验环节掌握分子生物学实验的基本原理和基本技能。为配合实验课开展，在教学中我们用较大篇幅介绍基本实验的原理和新技术，包括生物大分子的制备技术、PCR技术、杂交技术、RNAi技术等。在教学实践中我们发现学生对分子生物学实验表现出浓厚的兴趣，参与实验的积极性很高。通过实验，学生对科学研究过程有了深刻的感性认识，这对学生了解知识获得的途径和方法有很大帮助。在实验教学过程中，我们发现，前期的实验课存在明显的不足，主要表现为实验原理的相关基础知识不足和实验准备环节的欠缺。在前期教学实验中，实验准备由教师完成，学生用教师配好的缓冲液、培养液进行操作，虽然能够获得不错的实验结果，但对学生能力的培养不利，学生常常不了解缓冲液中各成分的作用，对培养液配制中需要注意的问题也缺乏了解，我们认为这些问题涉及学生的基本素质，关系到能力的培养，为此在教学中我们采取了一些针对性的措施。一方面在理论课中增加了与实验技术相关的基础知识的介绍，如对核酸提取缓冲液、蛋白提取中的细胞裂解液等作了详尽介绍[10-12]，通过讲解使学生对变性剂、抗氧化剂、缓冲剂、离子型与非离子型表面活性剂等成分的作用有了充分的认识与了解，对蛋白质和核酸纯化原理有了全面的掌握。另一方面，在教学环节中，我们将实验改为开放性实验，要求学生自己准备实验，教师做必要的指导，通过这些措施使学生将分子生物学论课上学到的知识与实际操作过程相互印证。开放性实验使学生分子生物学实验技能得到了显著提高，为学生独立操作实验和培养良好的科研能力打下坚实基础。

4 结束语

经过几年的教学实践，我们逐渐摸索出分子生物学教学的一些方法和技巧，并通过教学内容和教学方法的改革激发了学生的学习热情和主动性，不仅使他们掌握了分子生物学的基础理论，更重要的是培养了他们发现问题的意识和解决问题的能力，养成了独立思考的习惯，教学改革显示出良好的效果。今后，我们还将继续探索，让分子生物学理论和实验教学在生物科学与生物技术本科生培养过程中发挥更大的作用。

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