分子生物学的应用

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分子生物学的应用范文第1篇

关键词 医学生物化学 分子生物学 实验教学 分层教学 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.09.054

Application of Lamination Teaching in Medical Biochemistry

and Molecular Biology Experimental Teaching

LI Cuiping， ZHANG Wei， ZHAO Chunpeng

（Department of Biochemistry and Molecular Biology，

Xinxiang Medical College， Xinxiang， He'nan 453003）

Abstract Medical biochemistry and molecular biology experiments is an important subject， which has a significant enlightenment role in promoting the operative ability and developing the innovative potential and scientific research ability of the students， to connect medical theory with practice. However， traditional medical biochemistry and molecular biology experiments teaching has its limits， such as the quickly update theoretical knowledge with the obsolete experiment content and students participating in the experimental courses passively， which is not conducive to the innovation ability development and practice participation of the medical students. To solve above limitations， we put forward the concept of "lamination teaching" and divide the experimental classes into basic experiment， comprehensive experiment， designed experiment， according to the difference of each student in educational resources including biochemistry and molecular biology knowledge， ability level and personal development direction. The important role of "lamination teaching" in teaching reform of biochemistry and molecular biology experiments is also analyzed.

Key words Medical biochemistry; Molecular biology; experiment teaching; Lamination teaching; teaching reform

医学生物化学与分子生物学是从分子水平研究生命现象本质、疾病发生机制的学科。由于生物化学、分子生物学的内容繁多、理解和记忆难度较大，对于临床医学的学生而言，医学生物化学与分子生物学实验既有利于学生理解理论知识、掌握相关技术，又可以提高动手能力、参与能力、分析及解决问题的能力、团结合作的能力，可以说实验课的学习过程是一个理论与实际联系的过程，更是一个对理论知识进一步升华的过程。通过实验课的学习，可以让学生充分认识到医学生物化学与分子生物学对人类医学发展的重要作用。但是，在实际教学中出现了很多不利于学生学习和发展的问题，显示出传统医学生物化学与分子生物学实验教学模式的局限性。分层教学的应用可以解决这些弊端，让学生根据自己的知识、能力、发展倾向选择不同层次的实验课题，从调动学生的主动性和创造性出发，对培养高素质的创新型人才发挥重要作用。

1 传统医学生物化学与分子生物学实验教学的局限性

生物化学与分子生物学知识繁多、内容抽象、概念枯燥，理解和记忆的难度很大，使得不少学生越学越记不住，越学越难理解，产生厌烦和畏难情绪。随着时间的积累，各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握参差不齐，从而影响在实验课上的表现和发挥;生物化学与分子生物学教材更新迅速，但实验内容陈旧落后，主要为一些简单的验证性实验，与临床实践、实际应用明显脱节，严重滞后于学科发展;①实验课教学采用教师预先优化实验环节，讲授实验原理、介绍实验试剂、演示重要操作步骤、强调注意事项，然后学生按照操作步骤依次做实验、写实验报告的教学方法，学生仅仅被动学习，缺乏主动思考，很多学生甚至出现了抄袭实验报告的现象，根本不知其所以然，更不懂得实验中观察实验现象，发现问题、分析并解决问题的重要性;生物化学与分子生物学实验课是一门强调学生动手操作，在动手的过程中独立思考，发现问题、分析问题、解决问题的重视实践的学科，但由于实验操作中以组为单位，有些学生不亲自做实验，抄袭实验报告，养成了眼高手低的习惯，对于临床本科生而言，不利于今后的发展;可见，传统实验教学理论与实践脱节，对其改革是学科发展、培养创新型人才的教育需求。

2 应用分层教学法，全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学

分层教学又称分组教学、能力分组，是教师根据学生的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组水平相近的群体并区别对待，使得各群体在教师恰当的分层策略和相互作用中得到最好的发展和提高。根据分层教学的理念，教师可以根据各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握、能力水平及个人的发展方向，将实验课分为基础实验、综合实验、设计性实验等。医学的学习过程是一个重视实践的过程，所以基础实验、综合实验作可为必修课程要求每个学生都参加并进行实验考核;而设计性实验可作为选修课程，根据学生自己的科研兴趣及未来发展志向，自愿选择。大体规划如下：

2.1 精选基础实验，掌握基本实验技能

基础实验的教学目标是掌握基本实验技能，如医学生物化学与分子生物学实验中常见玻璃仪器的使用、清洗和干燥、电泳技术、层析技术、光谱光度技术、离心技术、物质的分离提纯及含量测定。按照教学目标，可安排如下基础实验：血清蛋白含量的测定、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、氨基酸薄层层析、肝脏DNA的提取等。通过基础实验，学生加深了对基本理论知识的理解，掌握了分光光度计、离心机、电泳仪、水浴锅等常见生化仪器的使用，熟悉了基础实验的操作过程，为开设综合实验、研究型实验奠定了基础。

2.2 开设综合性实验，提高动手能力和科研素质

综合性实验的教学目标是提高学生的动手能力，培养分析问题、解决问题等科研素质。综合实验侧重以生物大分子的分离、提纯及测定为主，涉及各种实验技术的综合。②为了达到上述教学目标，可筛选以下实验：细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定、聚丙烯酰胺凝胶电泳分离血清蛋白、碱性磷酸酶的提取和测定等。通过基础实验课的学习，学生已掌握了基本实验技术。在综合性实验的开展过程中，要突出学生的主体地位，以学为主，以教为辅。学生通过预习课本，动手实验、发现问题、分析问题，最后解决不了的问题，教师可以组织学生讨论，最后再答疑，指导实验的完成。通过实验，学生对实验原理有了更深入认识、提高了发现问题、分析问题及解决问题的能力，发挥了学生的主观能动性。如“细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定”实验中，由于细胞质、细胞核的水解液中容易吸入少量沉淀，导致比色时吸光度偏大，实验数据有偏差，出现该问题怎样解决呢？首先让学生观察实验现象，试管中的反应液是不是有悬浮物，不清澈呢？然后分析问题。根据分光光度计的测定原理Lamer-Beer定律A=KCL可知，在实验条件一定的情况下，A与C成正比，那么吸光度（A）偏大是由反应液的浓度（C）增大而引起的。是什么原因引起反应液的浓度增大呢？引导学生思考，是由于吸取水解液时混入少量沉淀而造成的。那如何解决该问题呢？是不是可以采用离心技术，将悬浮物沉淀，再用上清液比色呢？通过离心前后实验结果的比较，学生懂得了实验中发现问题的重要性，体会了运用所学知识去分析并解决问题的成就感。当然，也有同学实验数据还没认真分析，就已经把反应液倒掉了，若实验数据有问题，已来不及查找原因，在这种情况下，可以让学生再重复进行测定部分的实验。通过重复实验，学生了解到保存实验材料的必要性及其对实验结果分析的重要性。综合实验的开设，提高了学生分析问题、解决问题的能力，更重要的是学生通过自己的主动学习，参与实验的热情提高，对实验过程的理解更加透彻，科研素质得到了提升。

2.3 组织“研究性实验”，突出学生创新能力的培养

研究性实验可作为选修课，实验题目待定或由各学业导师出相关题目，让学生参考。学生根据自己的专业特点、兴趣爱好、发展倾向选择研究项目，由学业导师负责指导。学业导师负责做好以下相关工作：（1）帮助学生选题，引导学生查阅资料，设计实验并跟踪指导实验;（2）做好实验室开放工作，保障实验药品、器械的正常供应;（3）帮助学生分析实验结果。③当然，研究性实验也可以在学业导师自己的实验室进行。在完成实验的过程中，学生围绕自己感兴趣的课题经历了查阅资料、选择材料、确定方案、准备试剂、分析结果、撰写研究报告等一系列过程，教师则全程跟踪指导。研究性实验的开设让学生体会到科研的过程，体会到自己查找资料、学习知识的过程，体会到发现问题、解决问题的过程，体会到独立思考在科研中的重要性，培养了严谨的科学态度，同时提高了学生的动手能力，激发了学生对科研的热情，提高了学生的创新能力，更重要的是提高了学生的独立性和自信心，这对学生日后从医或搞科研是非常重要的。在教师的指导下，一些学生通过查阅资料后提出有价值的问题，写出课题申请，获得了大学生创新项目的资助，还有一些学生将自己的研究成果在学术刊物发表。④可以说研究性实验为那些喜欢做实验、搞科研的学生提供了一个平台。

总之，应用分层教学法，开设基础实验、综合实验、研究性实验，是全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学的有效途径。各学校根据情况设定实验内容，本文只提供了一种改革思路，仅供参考。

*通信作者：李翠萍

基金项目：新乡医学院高学历人才资助计划（505026）

注释

分子生物学的应用范文第2篇

分子生物学 讨论式教学 教学方法

讨论式教学法强调在教师的精心准备和指导下，为实现一定的教学目标，通过预先的设计与组织，启发学生就特定问题发表自己的见解，以培养学生的独立思考能力和创新精神。分子生物学是生命科学的带头学科，发展极为迅速并渗透生命学科各个领域。本课程主要引导学生从分子水平上去认识生命本质，使学生了解有关分子生物学的基本理论知识和研究方法，为今后的学习、科研打下良好的分子生物学基础。分子生物学作为一门正在飞速发展的学科，如何让学生能够主动学习，积极思考，我们认为在分子生物学教学中应适当增加课堂讨论的教学方式。

一、讨论式教学法的实施

讨论式教学法在国内外都相当盛行，在教学法体系中占有重要的地位。利用该法组织教学，教师作为“导演”，对学生的思维加以引导和启发，学生则是在教师指导下进行有意识的思维探索活动。学生的学习始终处于“问题―思考―探索―解答”的积极状态。学生看问题的方法不同，会从各个角度、各个侧面来揭示基本概念的内涵和基本规律的实质，如果就这些不同观点和看法展开讨论，就会形成强烈的外部刺激，引起学生的高度兴趣和注意，从而产生自主性、探索性和协同性的学习。这样的教学方法无疑是体现“教师为主导，学生为主体”这一教学思想。

1.选择讨论主题

按照教学大纲要求，针对分子生物学的新进展，精心设计讨论主题是课堂讨论成功的保证。分子生物学作为一门与生活、生命息息相关的学科，有很多新颖的题材可供讨论，如超级细菌是如何产生的，转基因食品的利与弊等，这些问题既启发了学生的学习兴趣，同时也给学生一定的思维空间，提高其思考能力。

2.收集资料，独立探索确定选题后，把学生分成2～3人一个小组，每个小组选择一个题材。学生针对给出的论题广泛收集资料（包括利用图书馆和网络资源），写出发言提纲和问题，并根据材料准备课件。这一过程让学生充分参与教学活动，既动脑又动手。

3.课堂讨论

该环节是讨论课是否成功的关键。每个小组选取一位代表上讲台利用课件讲解该小组的论题，再选取几位同学和老师一起为他们打分。在讨论分析中，教师的主导作用十分重要。教师既是平等的参与者，又是组织者和引导者，但是不要做裁判，应该及时地抓住学生讨论式的闪光点给予鼓励，并以参与者的身份对讨论中的问题阐述自己的看法，可以使学生在原有的知识和理解水平上有所提高。在学生分析问题出现偏差时，不要马上否定，应该给予积极诱导，鼓励学生提出不同意见，提供多角度思路，并使讨论更加深入。最后教师和学生一起提炼、理解和总结。

二、讨论式教学评价

讨论式教学在培养学生诸多能力方面的作用是不容忽视的，它有助于提高学生的学习兴趣，进而提高教学质量。概括起来讨论式教学有以下几方面作用。

1.培养了学生的自学能力。由于分子生物学知识的抽象性和复杂性，使学生对分子生物学的学习有种望而生畏的感觉，学习缺乏主动性。通过布置了教学任务，使学生有了压力，同时也有了动力。他们在课余时间要大量的查阅资料，琢磨教材，从而主动地理清各知识点之间的关联和区别。完成从被动听课到主动的自学的转变。

2.培养了学生制作课件和口头表达能力。由于有了多媒体教学设施，因此要求学生必须利用多媒体课件进行教学。大学三年级学生虽然已经具备电脑的基本操作技能，但是制作课件不是简单的复制和粘贴，需要对所讲的内容进行精心的筛选和组织并突出重点。通过课件制作，有些同学对超链接、动画等课件制作技能有了很好的掌握。另外，俗话说：“台上一分钟，台下十年功”，讨论的过程就是学生把自己的观点通过口头语言的形式准确、清楚、全面地表达出来的过程，对于初次上台的学生来说，克服紧张感是其首先要面对了。为此，有些同学在正式上课前，反复在同学面前试讲，有效地锻炼了他们的口头表达能力。还有的同学认识到，要在有限的时间内把课前准备好的知识完整的表达出来，并让同学轻松的接受和掌握，需要营造一种轻松的氛围，因此流畅、诙谐的语言是上好课的重要保证。

3.培养了学生团队合作能力。讨论课题相同的小组成员接受上课任务后，就要分工合作，去查阅资料，准备课件，讨论如何讲解。这使他们充分认识到团队的力量和智慧。这种方式有效地锻炼了学生间的协作能力和团队精神。

4.有利于师生间交流与合作。教学是师生共同完成教学任务的双边活动。小组讨论式教学是老师和学生之间、学生和学生之间交流学习体会、展示学习成果，进行思维碰撞和信息交流的极好方式，有助于培养沟通能力。小组讨论式教学中教师不再背讲稿、满堂灌，而是抓重点、设疑问、激发学生参与讨论，启发学生如何学、怎样学。师生之间主动沟通多了，实现了师生、学生相互沟通、相互影响、相互补充，形成了一个“学习共同体”。

参考文献：

[1]蔡春尔，吴维宁，沈伟荣，何培民.分子生物学课程考核方式改革[J].医学教育探索，2008，7(10)：1071-1072.

[2]蔡春尔，沈伟荣，何培民.分子生物学教学改革实践与展望[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2008，2(10)：150-152.

分子生物学的应用范文第3篇

生物化学与分子生物学是生命科学的带头学科，发展非常迅速[1]。由于是通过分子的角度来研究生命的现象，生物化学与分子生物学所涉及的概念抽象、内容枯燥、学生相对难以掌握。如何帮助学生在有限的课堂学习中准确地把握各种生物化学与分子生物学知识，是很多生物化学与分子生物学任课老师积极努力探索的地方。笔者在教学中对某些内容试用比喻的方式予以表达，这对于活跃课堂气氛、把抽象的内容形象化、增强学生的记忆有一定作用，是解决教学实际问题的方法策略和技术之一。

1 用描述性语言进行比喻

这种方式不拘泥于格式，运用起来比较方便，学生也容易理解，运用恰当新颖的比喻，使语言生动形象，让人记忆深刻，增强讲课的艺术魅力。此外，借助师生之间心灵的相知，情感的默契，结合具体的教学内容，引发认知共鸣，也能“碰撞”出幽默的火花。

案例1：真核生物表达调控空间异性是指多细胞真核生物不同细胞基因表达存在差异。为了帮助学生理解看家基因与奢侈基因的表达，笔者用学生熟悉的开水房的水龙头比做细胞的基因组，在不同的细胞中总有部分基因始终是开放的，好比总有几个水龙头是打开的，但是在不同细胞或者细胞不同时期一些基因的开关状态是不同的。血红蛋白由胎儿血红蛋白向成人血红蛋白演变的机制对阐明高等生物的基因表达、调控有重要意义。血红蛋白是所有动物体内输送氧分子的主要载体，然而，在生物个体发育的不同阶段，却出现了不同形式的α和β亚基。在血红蛋白亚基基因家族里，基因排列的顺序即是他们在发育阶段的表达顺序。胎儿血红蛋白对氧的亲和力比成人更大，有利于胎儿的快速生长。如果紧接着描述这样一个数据，学生理解、记忆可能会更深刻。在人出生后最初3个月里，我们体重每个月增长1/4，幸运的是，这种生长速度会慢慢减缓，否则的话，到了我们四岁的时候，我们的体重可以达到134t，和一头蓝鲸的重量一样。在人体不同的发育阶段，基因表达受发育水平的控制的，与其生长发育相适应的。

案例2：细胞分化是细胞功能逐渐的具体化，也是细胞的功能出现差异的过程。为了帮助学生很好的理解细胞分化的概念，将学生比喻为社会的一个细胞来理解细胞分化过程就显的容易一些。社会就是有机体，每个人就是其组成细胞。就像学生在中学时期，可塑性强，未来潜在职业方向很多，但经过大学这个时期的锻造，在社会中的职能或角色逐渐确定，不同个体在社会中职能出现了差异，用这个过程描述细胞特化过程。

案例3：细胞中的线粒体就像小型发电厂，让营养物质进行氧化，释放能量。但是相应的也会产生“污染”—氧自由基，破坏线粒体，同时损伤细胞和dna。

通过这样描述，学生就能形成深刻的印象。同时可营造一种趣味盎然的和谐气氛，使师生能其乐融融地探讨这些枯燥的概念。结合神奇的生命现象讲解，不但教学效果良好，同时可激发学生对生命的珍视和热爱。

2 夸张性比喻

微观现象是看不到，摸不着的。学生不容易理解，若把微观夸大为宏观的物体，比拟为能看到的事物，学生就容易接受了。

案例1：关于乳糖操纵子问题，当ac i的产物称为lac阻遏蛋白（lac repressor），其功能是和lacz、y、a基因簇5′端的操纵基因（lac o），操纵基因位于启动子(lac p)和结构基因（lac zya）之间。阻遏物结合在操纵基因上时就阻碍了启动子上的转录起始。当阻遏物结合在dna上会阻碍rna聚合酶转录结构基因。为了把抽象的知识具体化，教学中通过引导学生把dna比作高架桥公交车轨道，把rna聚合酶想象成公交车，阻遏蛋白是趴在轨道上的人，作为诱导物的乳糖比作一块大石头。当阻遏物结合在dna上，即人趴在公交车轨道上，rna聚合酶这辆公交车就无法前行，转录抑制；当给那个人身上拴上个一块大石头，就无法趴在公交车轨道上，rna聚合酶这个公交车可以前行，转录就可以进行；当阻遏物结合在dna上，即人趴在公交车轨道上，偶尔会掉下来，rna聚合酶这辆公交车就快速“转录”1次，就表达少量的β-半乳糖甘酶，即出现基因表达的本底水平。

案例2：当细菌出现氨基酸的全面匮乏，细菌会产生应急反应，关闭各种rna、糖、脂肪、蛋白质的化学反应过程，主要编码合成氨基酸的酶。空载trna是产生应急信号的诱导物。在讲解本内容，让学生联系自己的生活开支来理解，当钱包空空，会压缩其他开支，首先解决温饱问题，度过难关。

案例3：在讲解酶竞争性酶抑制作用，非竞争性酶抑制作用km和vax变化的时候，设计如下情景：把酶比作摆渡的船，船上的座位即是酶的活性中心；白人比作酶的底物，黑人比作酶竞争性的酶抑制剂。首先讲解竞争性的酶抑制剂竞争的是酶的活性中心，前提是和酶底物结构相似。由于存在竞争性的酶抑制剂，导致酶底物结合能力下降，km变大。在没有黑人的前提下，船上的座位都坐的是白人，船的运载量都达到最大，即达到vax；在有黑人的情况下，白人可以上船，黑人也可以上船，反应速度v降低，但vax不变。怎么理解呢，当无限增加白人，黑人少到可以忽略不计，船上的座位都坐的是白人，即达到vax。非竞争性酶抑制作用，把酶比作摆渡的船，船上的座位即是酶的活性中心；白人比作酶的底物，非竞争性的酶抑制剂比作锚。非竞争性抑制剂与底物结构不相似，并不影响酶底物的结合，所以km不变。当船抛锚后，无论怎么无限增加白人，船的运输能力都不会达到最大。

这样把抽象的现象，具体为常见的生活现象。学生很容易地就接受了，同时学生的学习兴致更加高涨。

3 利用生活中的事物进行直观比喻

生活中没有幽默是乏味的，课堂上没有幽默则是枯燥的。幽默在教学中的作用不可低估，它是语言的剂。一句幽默风趣的话，常令众人大笑不已，不仅使人感到轻松、愉快，并且意蕴深刻，耐人寻味，使人在笑声中领悟到其中的哲理，增长智慧。

转贴于

教师要注重生活积累，善于观察联想，利用身边生活中的直观结构，类比生物课程中的微观结构，有助于帮助学生理解生物学的基本知识和原理，化解疑难。借助学生身边的事物进行比喻，可启发学生的思维，调动学生学习的积极性，培养学生在生活中观察和分析事物的能力，激发学生的学习兴趣。

案例1：转录部分内容：真核生物转录延长中有核小体移位和解聚现象。八聚于颗粒中央，外绕1.75圈左走向的dna链。组蛋白靠静电引力与dna保持稳定结合。核小体是染色质的基本结构单位，也是为基因转录的一个通用抑制子(general repressor)。为了帮助学生理解真核生物转录延长中有核小体移位现象，通过悠悠球的滑动过程，核小体移位现象理解起来显的直观了许多。

依赖ρ因子的转录终止：ρ因子是一种分子量为46kda的蛋白质，以六聚体为活性形式。ρ因子的六聚体被约70～80 nt的rna包绕，激活ρ因子的atp酶（atpase）活性，并向rna的3’端滑动，滑至rna聚合酶附近时，rna聚合酶暂停聚合活性，使rna∶dna杂化链解链，转录的rna释放出来而终止转录。笔者在本内容讲解之前，首先会提问学生ρ因子和dna结合，还是和rna结合？学生大多理解的是ρ因子和dna结合。让学生联想自行车制动，通过障碍物的制动，首先需要障碍物足够大，另外障碍物在车子的前方很危险。联系自行车刹车日常知识，通过刹车机制来制动让车轮，安全有效。转录终止方式有两种，依赖ρ因子的转录终止、形成茎-环结构影响rna聚合酶的构象使转录暂停，联系自行车刹车有片状刹车，还有碟刹机制来理解。转录抗终止可以比作刹车失灵。

真核生物转录产物加工修饰包括3’端加尾，加poly（a）信号是aauaaa，为了帮助学生记忆，可以通过记谐音“哎哎呦，哎哎哎哎”，结合转录完毕，用表示感叹词来记忆真核生物转录产物3’端加尾信号。

案例2： 在讲解基因开放、关闭、开放比率、本底水平这些概念的时候，让学生联想开水房的水龙头，每个水龙头代表一个基因。水龙头开代表基因开放，水龙头关代表基因关闭，有的水龙头有点儿滑丝，一直有非常细的水流，即为本底水平。在生物不同发育阶段或者不同的细胞中打开的水龙头不同，在某个细胞或某个发育阶段水龙头打开的数量较整个基因组来说很少，比如人在某个时期开放的基因为总的基因组的1%左右[2]。

4 借助简单道具或小游戏进行直观比喻

案例1：在核酸化学、蛋白质化学、糖化学里经常要提到线性大分子的极性，这些概念对初学者来说理解有一定的困难。邀请若干位同学上前手拉手站立，处于最左边的同学左手空出，最右边的同学右手空出。帮助学生理解肽链氨基末端、核酸5’端、多糖非还原端；肽链羧基末端、核酸3’端、多糖还原端。内切酶的作用是从中间打断，外切酶是从外向内一个“拽”下来，自然就有从左“拽”，从右“拽”之分，从而理解5’到 3’外切酶，3’到 5’外切酶；氨基肽酶，羧基肽酶。理解糖原的合成、分解均是在糖链的非还原端上进行的[3]。

案例2：多聚核糖体是细胞高效、节能的合成蛋白质的方式。为了理解这个机制，联系学生小时候的游戏之一跳大绳，一个接一个的跳入，从头“工作”到尾，周而复始。

案例3：dna复制可以借助拉链来理解。一边拉链为母链，拉链的提钩比作dna聚合酶，拉链拉动的过程比作dna复制。为了扩展学生的知识面，在讲授这部分内容时可以添加dna做为药物靶点的内容。一些抗菌剂、抗肿瘤药物会选择细胞的dna作为其靶点。比如dna嵌入剂、dna链交联剂、dna链切断剂都是以dna为靶点的，结合拉链中卡一根线、拉链部分缺失、拉链中间交联均会妨碍拉链的正常运行，这些药物就是通过这些机制干扰dna复制从而发挥抗菌和抗肿瘤的作用。

案例4：层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的分离技术。所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，另一是流动相。当待分离的混合物随流动相通过固定相时，由于各组分的理化性质存在差异，使各组分不断地在两相中进行分配。分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组分，从而达到将各组分分离的目的。 层析有吸附层析、分配层析、凝胶层析、离子交换层析、亲和层析等多种方法。

小游戏：邀请3位同学（男2，一胖一瘦，女1）——混合物，请班级过道两旁的同学充当固定相（不动），教师作为流动相，第一次充当固定相的同学依照一个选择标准（身材胖的被学生拉住），经过选择后，原本 “混”在一起的同学，现在所处的位置有先有后，再经过洗脱液体洗脱，分别 “收集”。第二次按照性别为标准（男学生被拉住），再做一次游戏。帮助学生理解层析的原理有很多种，每选一种的层析方法，要根据待分离的物质的理化性质不同进行分离。

案例5：分光光度计。在使用分光光度计时，多数学生对t调0%，t调100%混淆不清。怎么让学生理解t调0%，t调100%的含义呢？t调0%是对仪器的校准调零，t调100%是用空白管校准。可以结合称体重讲解，t调0%是对仪器的校准调零相当于称重前看看秤盘的指针是否指向“0”，指针偏左应在称的体重基础上减去指针偏离值，指针偏右，应在称的体重基础上加指针偏离值。t调100%是用空白管校准，减低背景的干扰，相当于“去皮”，在测的净重的基础上比较。

分子生物学的应用范文第4篇

【关键词】污水生物处理；分子生物学技术；微生物群落分析

0.引言

传统的生物法在污水处理和微生物检测方面都存在着非常大的不足，传统的方法只可以培养十分之一左右的微生物，但是活性污泥当中所生存的细菌群落不是所有的都适合使用培养的方法对其进行详细的分析，同时其也不能很好的揭示生物反应器当中的变化和其所能传递出的信息，而使用分子生物学技术就可以很好的避免这些问题和不足，所以我们必须要对其予以高度的重视。

1.限制性片段长度多态性分析

在对限制性片段长度进行多态性分析的时候，DNA慧聪混合微生物群落当中被顺利的提取出来，通过详细的分析可以提供一些比较有价值的群落基因指纹信息，在这一过程中可以充分的利用限制性酶切之后DN段大小的不同特征将其分离，这种方法在应用过程中具有非常明显的优点，它不需要放射性标记的探针杂交流程就可以非常清晰的观察到整个过程中所产生的结果。

2.寡核苷酸探针技术

寡核苷酸或者是核算探针的方法借助分析和列举群落当中微生物的遗传信息来展现群落自身的结构，其主要的原理就是特定的微生物在DNA和RNA当中的裴烈顺序是不同的，而在实际的检验检测工作中针对群落的RNA进行寡核苷酸探针是非常直接的一种方式，一般情况下探针的碱基序列和目标细胞RNA上的某一个区域是存在着非常强的互补关系的，同时在这一过程中还要对检测的环境和条件予以严格的控制，这样就可以使得探针DNA个目标细胞中的RNA能够得到紧密的固定，如果RNA被固定之后就可以将没有杂交的探针冲洗的非常的干净，在实际的工作中，工作人员只要对杂交探针的数目予以确认就可以确定RNA是否存在，如果存在，其数量大致是多少。

寡核苷酸杂交作用一般可以通过两种方法进行对比，一种方法是狭线印迹法，这种方法相对比较传统，它主要是要将RNA从样品当中提取出来，当前我们经常用的方法是不需要提取RNA就可以实现同样功能的荧光原位杂交。

荧光原位杂交是将分子生物学技术的精确性和显微镜的可视性有机的结合在一起，这样就可以充分的在非常自然的微生物检测当中对不同类型的微生物进行鉴定，同时还可以对污水处理过程中污水所含的微生物数量以及空间分布等重要的信息予以显现，这项技术的主要工作原理就是要通过开通杂交探针的荧光信号来对核酸序列进行检测。，所以这种方法和传统的方法相比有着非常大的优势，得到了较为广泛的应用。

寡核苷酸技术在应用过程中所展现出的一个最大的特点就是它能够将探针设计的特异性充分的显示出来，这样一来就可以获得群落自身的结构信息，但是这种检测方式的准确性实际上和探针的特异性有着非常密切的关联，所以在这一过程中，我们一定要对探针的设计工作予以高度的重视。针对那些没有经过培养的细菌，我们首先需要采用杂交的方式对其进行鉴定，这样就可以知道探针是否足够合理。此外在这种方法应用的过程中还存在的一个非常重要的问题就是会出现假阳性结果，因为微生物在生长的过程中会产生一定的荧光作用，这样一来就会对检测的结果形成非常大的干扰，同时环境样品当中的残留物也会使得整个分析过程变得更加的复杂，因此在检测位置混合菌群的时候，一定要采取有效的措施来避免自身背景荧光的干扰，这样也就减少了假阳性出现的几率。

最近几年，很多检测技术都得到了相对比较广泛的应用，同时在很多领域都收到了很好的应用效果，其中FISH技术和其他技术也在不断的融合，这也对环境微生物学研究工作提供了非常好的条件，这种技术上的融合也使得图像更加的清晰，检测结果也更加的准确。

3.DNA生物传感器

生物传感器设计的理论基础是固定化生物层与目标污染物之间的专一性作用.基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域得到了广泛的应用尽管以核酸探针为敏感元件的传感器在环境检测中的应用尚处于起步阶段，但分子生物学与生物技术的发展为研究DNA生物传感器提供了可能.核酸杂交生物传感器的理论基础是DNA碱基配对原理，其高度专一性的DNA杂交反应与高灵敏度的电化学检测器相结合形成的DNA杂交生物传感器除了可用于微生物的核酸序列分析、微量污染物的检测外，还可用于研究污染物与DNA之间的相互作用，为解释污染物毒性作用机理提供了可能。

研究人员开发了电化学DNA传感器进行水体中aromaticamines的检测；还有一些人开发出了DNA杂交生物传感器并用于环境样品的微生物检测，如水体中病原菌Cryptosporidium的测定等.这类传感器的研究包括核酸探针固定化的优化、杂交反应条件、指示剂的结合与检测等.杂交过程并不是一个简单的在液相中探针与DN段按碱基配对规则形成双链的反应.影响杂交的因素很多，特别要注意影响杂交反应动力学和效率的因素，包括杂交时间、离子强度、探针长度、序列和杂交温度等，以保证其高度专一性和灵敏度。

4.DNA重组技术

20世纪70年代初，限制性核酸内切酶的发现为DNA重组技术的建立揭开序幕.DNA重组技术的实质是，将两个或多个单独的DN段连接起来产生一个能在特定宿主中自主复制的DNA分子.其基本程序是：外源DNA的获得；选择载体并进行处理；将目的DN段和处理后的载体连接；将连接产物导入合适的宿主细胞内，使重组DNA分子在宿主细胞内复制扩增；将转化菌落在平板培养基上培养成单个菌落，筛选获得含有重组DNA的阳性克隆.在废水的处理过程中仅靠分离和筛选的功能性微生物是不够的.如上所述，在混合的微生物群体中筛选特定的微生物菌种时往往得不到预期的结果；特定的微生物可能难以培养，从而无法应用到实际的生物反应器中；人类排放到环境中的污染物越来越复杂且难以处理.因此，有必要通过基因工程技术并根据具体的需要构建有效的基因工程菌或培育出可高效降解复杂多样的有害污染物的细菌来解决以上的问题。

指示菌在废水的微生物动态检测中具有重要意义.由于指示菌具有较高的存活力且对环境定物质的变化比较敏感，所以采用指示菌可以迅速、明确地反映污水中成分的改变情况.运用分子生物学技术中的基因重组技术可以把特定的基因整合到某些微生物的基因组中，再把这些基因工程菌释放到特定环境中，从而达到对环境进行监测的目的.必须明确的是，作为指示菌的基因工程菌至少应具有如下特点：含有易于被扩增、检测和定量的外源基因；在特定环境中具有较高的存活力；对环境定物质的变化比较敏感。研究人员把一种单胞菌进行基因工程处理，使其包含甘露醇冠瘿碱分解代谢的基因，通过在冰草氨酸和甘露氨酸中生长，这些微生物可以从环境样品中提取出来，对菌株构建时产生的融合区域进行PCR扩增，就可以进行灵敏的特异性检测。

5.结语

在上个世纪的80年代，一DNA序列和相关结构基因为主要研究内容的分子生物学技术已经逐渐的走出了初步发展的阶段，同时在整个世界范围都得到了非常广泛的普及，环境工程学、医学、生物学方面也有了很大的进步，分子生物学在这一过程中也在和许多其他的技术不断的融合，这也使得这项技术在污水处理微生物方面发挥了更大的作用。

【参考文献】

分子生物学的应用范文第5篇

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。

参考文献：

[1]冯作化.医学分子生物学[M].人民卫生出版社，北京，2001.

[2]方福德.医学分子生物学的发展历程和展望[M].医学与哲学，1999，20，（1）：17-20.

[3]张龙江，宋光义，包颜明.分子影像学的研究和进展[J].中华放射学杂志，2002，36（10）：950-953.

[4]董鹏，王滨，孙业全，等.浅析分子影像学学科建设与影像医学专业研究生创新能力培养的关系[J].中国高等医学教育，2008，（6）：117-118.

[5]申宝忠.无限潜能魅力彰显――分子影像学研究的回顾与展望[J].中华放射学杂志，2014，（5）：353-357.

[6]Perrone A. Molecular imaging technologies and translationalmedicine. J Nucl Med，2008，49（12）：25N.

[7]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）：132-166.