生物信息學(xué)新進(jìn)展精選(九篇)

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第1篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

CRISP在哺乳動(dòng)物中分布比較廣泛,繼有學(xué)者在哺乳動(dòng)物附睪中發(fā)現(xiàn)酸性附睪蛋白后,相繼又在哺乳動(dòng)物生殖系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了大量CRISP成員。這些CRISPs之間序列同源性高達(dá)40%~80%,而且都分布于外分泌腺體中。依據(jù)組織特異性和序列同源性CRISPs可分為CRISP-1,CRISP-2,CRISP-3和CRISP-4四類[4]。

CRISP-1CRISP-1主要分布于中[1],由各種哺乳動(dòng)物的附睪分泌。根據(jù)所屬物種的不同,CRISP-1通常在大鼠中被稱為附睪蛋白(DE),在小鼠中被稱為酸性附睪糖蛋白(AEG),以及在人類中被稱為AEG相關(guān)蛋白(ARP)[1]。Cohen等[2]和Roberts等[5]研究發(fā)現(xiàn),CRISP-1于獲能過程中釋放。在獲能和隨后誘導(dǎo)的頂體反應(yīng)期間,與頂體區(qū)域結(jié)合的CRISP-1能夠遷移到赤道部分從而參與精卵融合。此外,也有研究報(bào)道CRISP-1首先可與卵透明帶發(fā)生相互作用,隨后通過與卵細(xì)胞補(bǔ)充位點(diǎn)的結(jié)合從而促進(jìn)配子融合。但是,過量的外源CRISP-1卻能夠阻斷精卵的結(jié)合[6]。Busso等[7]和Roberts等[8]證實(shí),在獲能期間CRISP-1能夠抑制大鼠蛋白酪氨酸的磷酸化以及孕酮誘導(dǎo)的頂體反應(yīng)。這意味著CRISP-1能夠抑制獲能過程,因此被視為去獲能因子。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明了CRISP-1是通過具有離子通道調(diào)節(jié)活性的CRD結(jié)構(gòu)域來擔(dān)任去獲能因子的角色的[2]。此外,Cohen等[6]研究還發(fā)現(xiàn),CRISP-1對質(zhì)膜的穩(wěn)定也起著非常重要的作用。總而言之,CRISP-1在受精過程中是一種多功能蛋白,參與多種重要的生理學(xué)過程。

CRISP-2CRISP-2又稱為特異精母蛋白(testisspeci-ficprotein1,TPX-1),其組織特異性很高,主要在人、大鼠和豚鼠的頂體和尾部表達(dá)[9-10]。近年來研究表明,精母細(xì)胞可通過表達(dá)和分泌CRISP-2,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞與支持細(xì)胞(sertolicell)的連接。Gibbs等[11-12]研究發(fā)現(xiàn),CRISP-2不僅能夠通過CRD結(jié)構(gòu)域來調(diào)控心肌RyR(ryanodinereceptor)通道的活性而引起Ca2+的變化,還能與MAP3K11(MAPkinasekinasekinase11)修飾蛋白結(jié)合。在MAP3K11修飾蛋白的作用下,CRISP-2發(fā)生磷酸化,從而參與頂體發(fā)育的過程。2008年,Jamsai等[13]報(bào)道CRISP-2還可與配子發(fā)育蛋白1(gametogenetin1,GGN1)結(jié)合形成CRISP2-GGN1復(fù)合物,該復(fù)合物在尾部重組和運(yùn)動(dòng)中也發(fā)揮著重要作用。與CRISP-1的功能相似,CRISP-2也能夠參與精卵融合的過程[14],這說明不同的CRISP也可能具有相似的功能。

CRISP-3CRISP-3又稱SGP28(specificgranuleproteinof28kDa),是一種特殊的、分子量為28kDa的顆粒蛋白。CRISP-3首先是在人類中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的。Laine等[15]和Kratzschmar等[16]在人類的唾液腺、胰腺、前列腺中也發(fā)現(xiàn)了高表達(dá)水平的CRISP-3mRNA,但是在附睪、卵巢、結(jié)腸中CRISP-3的表達(dá)水平則較低。此外,Bjartell等[17]在人類組織液,如唾液、汗液、血液和精漿中,也檢測到了分泌的CRISP-3蛋白。近年來有研究報(bào)道,晚期前列腺癌病人在切除后血清中CRISP-3濃度下降,推測CRISP-3的表達(dá)可能與雄性激素受體功能相關(guān)。2010年,Pathak等[18]報(bào)道,CRISP-3能夠與人類精漿中含有94個(gè)氨基酸的前列腺分泌蛋白(prostatesecretoryproteinof94aminoacids,PSP94),也被稱為β-微精原蛋白(β-microseminoprotein,MSP)發(fā)生相互作用。在前列腺腫瘤中,PSP94的表達(dá)水平表現(xiàn)出明顯的降低,甚至消失,而CRISP-3的表達(dá)水平則明顯增高。由于在某些病理過程中,CRISP-3的表達(dá)水平發(fā)生明顯的改變,因此可作為某些疾病的理想標(biāo)記物[19]。研究發(fā)現(xiàn),在子宮內(nèi)膜、腎上腺上皮癌癥細(xì)胞以及慢性胰腺炎病人的胰腺細(xì)胞中,CRISP-3會(huì)有定量的過表達(dá),這意味著CRISP-3不僅在組織炎癥和免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用,還被認(rèn)為是宮外孕、前列腺癌以及慢性胰腺炎的一種潛在生物標(biāo)記物。近年來,有文獻(xiàn)報(bào)道,源自中性粒細(xì)胞的CRISP-3與某些參與植物抗菌防御相關(guān)蛋白的序列同源性較高。因此,推測其在先天免疫防御上也發(fā)揮著重要作用[1]。

CRISP-4CRISP-4是CRISP家族最新的成員,主要以雄性激素依賴的方式由附睪上皮細(xì)胞分泌[20]。此外,在其他組織,如精囊、胸腺、脾和骨骼肌中,CRISP-4表達(dá)水平較低[21-22]。系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明,鼠源CRISP-4與人源的CRISP-1直系同源(圖3)[21]。研究發(fā)現(xiàn),CRISP-4在成熟以及精卵相互作用等方面發(fā)揮著重要作用。然而,到目前為止CRISP-4參與配子相互作用時(shí)的具體分子作用機(jī)制還尚未見報(bào)道。近年來研究報(bào)道,存在于人類和小鼠表面的瞬時(shí)受體電位M8(transientreceptorpotentialM8,TRPM8)發(fā)生激活后能抑制由孕酮誘導(dǎo)的發(fā)生頂體反應(yīng)。2011年,Gibbs等[23]通過膜片鉗技術(shù)證實(shí)CRISP-4能抑制TRPM8的激活。雖然CRISP-4敲除的小鼠具有正常的能力且能生育,但CRISP-4敲除小鼠的受孕酮誘導(dǎo)后發(fā)生頂體反應(yīng)的能力要明顯低于野生型。由于CRISP-4在男性生殖道中表達(dá)水平較高,并且在成熟和受精過程中發(fā)揮著重要作用,因此在男性不孕藥的研發(fā)及不孕癥的治療上,CRISP-4蛋白可被視為非激素男性避孕的藥物靶點(diǎn)。

無脊椎及低等脊椎動(dòng)物CRISP的生物學(xué)功能

1蛇毒CRISP蛋白

蛇毒分泌液中富含大量CRISP蛋白,關(guān)于CRISP蛋白作用機(jī)制及分子結(jié)構(gòu)的研究多半來源于對蛇毒CRISP家族成員的研究。研究發(fā)現(xiàn),蛇毒CRISP家族成員對多種離子通道,如Na+、K+、Ca2+通道以及環(huán)核苷酸門控通道(cyclicnucleotide-gatedionchannel,CNG)等具有阻斷作用。

1.1CNG通道阻斷劑環(huán)核苷酸門控離子(CNG)通道是非選擇性的陽離子通道,在調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜光感受器和嗅覺神經(jīng)元的感覺傳導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用。到目前為止,Yamazaki等[24]和Brown等[25]已分別從澳大利亞眼鏡蛇科的棕伊澳蛇(Pseudechisaustralis)和澳大利亞南部紅腹伊澳蛇(Pseudechisporphyriacus)的毒腺中分離出CNG通道蛋白阻斷劑Pseudechetoxin(PsTx)和Pseudecin(Pdc)。其中,PsTx是眼鏡蛇屬中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)CRISP家族成員。序列分析結(jié)果表明,PsTx和Pdc為CRISP蛋白家族成員,具有較高的同源性。電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),PsTx和Pdc均能阻斷視網(wǎng)膜光感受器和嗅覺神經(jīng)元的感覺傳導(dǎo),但是PsTx對嗅覺神經(jīng)元和視網(wǎng)膜光感受器CNG通道的親和力比Pdc要高出15~30倍。晶體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示,PsTx和Pdc蛋白PR-1結(jié)構(gòu)域和CRD結(jié)構(gòu)域之間凹面的氨基酸序列明顯不同,這說明結(jié)構(gòu)域間凹面對PsTx和Pdc與CNG通道的結(jié)合具有重要的作用[26]。此外,PsTx和Pdc還含有一個(gè)Na+結(jié)合位點(diǎn),但具體功能未知,推測其可能對高級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定具有重要作用。

1.2Na+通道阻斷劑鈉離子通道是細(xì)胞質(zhì)膜上的一種跨膜糖蛋白,通常由三個(gè)亞基組成。鈉離子通道主要選擇性允許Na+跨膜通過,其主要功能是維持細(xì)胞興奮性及其傳導(dǎo),對可興奮細(xì)胞如神經(jīng)元、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞和內(nèi)分泌細(xì)胞等在動(dòng)作電位的產(chǎn)生和傳播中發(fā)揮重要作用。2008年,Suzuki等[26]研究發(fā)現(xiàn),蛇毒PsTx和蛇毒Pdc的結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)Na+結(jié)合位點(diǎn),即Ser73、Gln74以及Ser128。但是,尚未在其它蛇毒CRISP家族成員的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)Na+結(jié)合位點(diǎn),推測可能與Gln74被其它的氨基酸殘基替代有關(guān)。目前,關(guān)于Na+通道的報(bào)道還不夠完善,有待于進(jìn)一步探究。

1.3K+通道阻斷劑鉀離子通道是生物體中最基本的功能蛋白之一,對鉀離子有高度離子選擇通透性,在生理過程中發(fā)揮著重要的作用。Tu等[27]從中國臺灣的中華眼鏡蛇(Najaatra)和竹葉青蛇(Trimeresurusstejnegeri)的毒腺中分別分離純化出具有K+通道阻斷功能的CRISP家族成員—natrin和stecrisp。序列分析結(jié)果表明,natrin和stecrisp的同源性較高。Natrin是由221個(gè)氨基酸構(gòu)成的蛇毒蛋白,分子量為25kDa。免疫沉淀實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,natrin可以與來自骨骼肌的蘭尼堿受體1(ryanodinereceptor1,RyR1)結(jié)合[28]。此外,natrin能抑制蘭尼堿與RyR1的結(jié)合,同時(shí)抑制RyR1鈣通道的激活。電生理實(shí)驗(yàn)表明,natrin可以引起高鉀誘導(dǎo)的離體小鼠胸主動(dòng)脈的收縮,但對其基礎(chǔ)張力沒有任何影響。黃燕軍等[29]研究證實(shí),natrin能夠抑制大鼠肝臟脂質(zhì)過氧化作用。此外,natrin還能夠誘導(dǎo)胃癌MGC-830細(xì)胞發(fā)生凋亡。Stecrisp也是由221個(gè)氨基酸構(gòu)成,但是其表觀分子量在不同條件下是有差異的。有文獻(xiàn)報(bào)道,純化后的stecrisp的表觀分子量在變性凝膠電泳中為24kDa,在還原狀態(tài)下為28kDa。這種差異表明,stecrisp分子中可能存在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的二硫鍵。與natrin的多樣相似,stecrisp也具有多種功能,能夠在精卵融合、先天宿主免疫以及阻斷離子通道等方面發(fā)揮重要作用[3]。

1.4Ca2+通道阻斷劑鈣離子通道廣泛存在于各種生物組織的細(xì)胞膜中,參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和心肌的活動(dòng)等。到目前為止,已有科研團(tuán)隊(duì)陸續(xù)從蛇毒中分離純化出多種具有Ca2+通道阻斷功能的CRISP家族成員,如ablomin(Agkistrodonblomhoffi)、triflin(Trimeresurusflavoviridis)、latisemin(Laticaudasemifasciata)、piscivorin(Agkistrodonp.piscivorus)、ophanin(OphiophagusHannah)以及catrin-2(Crotalusatrox)。序列分析結(jié)果表明,這些Ca2+通道阻斷劑的同源性較高,且半胱氨酸殘基的位置相對保守。電生理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些富含半胱氨酸分泌蛋白能夠通過阻斷Ca2+通道從而抑制老鼠尾部動(dòng)脈平滑肌的收縮,但是對由咖啡因誘導(dǎo)引起的收縮則無明顯抑制作用。其中,ablomin、triflin、latisemin具有較高的Ca2+通道抑制活性。

1.5炎癥調(diào)節(jié)功能2011年,Wang等[30]研究發(fā)現(xiàn),CRISP作為炎癥調(diào)節(jié)因子在機(jī)體內(nèi)發(fā)揮重要作用。實(shí)時(shí)定量PCR和流式細(xì)胞儀檢測結(jié)果表明,來源于Najaatra毒腺的natrin能夠以依賴硫酸乙酰肝素和Zn2+的方式,通過激活MAPK和NF-κB通路來誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞上黏著分子、細(xì)胞間黏附分子-1(intercelluaradhesionmolecule-1,ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(vascularcelladhesionmolecule-1,VCAM-1)以及E-選擇素(E-selectin)表達(dá)水平的上調(diào),從而達(dá)到最終促進(jìn)人單核細(xì)胞U937黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞的目的。因此,natrin作為免疫調(diào)節(jié)因子能夠在傷口治愈過程中發(fā)揮重要作用。

2HelothermineHelothermine(HLTX)是第一個(gè)在爬行動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的CRISP家族成員,主要分布于墨西哥串珠蜥蜴(Helodermahorridum)的唾液腺中。HLTX與其它的CRISP家族成員一樣,也是單鏈蛋白,由223個(gè)氨基酸組成,分子量約為25kDa,能夠阻斷多種離子通道,包括電壓門控型Ca2+通道,電壓門控型K+通道,以及蘭尼堿受體(Ryanodinereceptor,RyR)等[31]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究表明,小鼠被持續(xù)注射HLTX后,會(huì)出現(xiàn)嗜睡、后肢局部癱瘓以及體溫下降等癥狀,這表明HLTX是一個(gè)低溫毒素。

3AllurinAllurin是通過分離純化兩棲動(dòng)物—非洲爪蟾(Africaxenopus)卵膠膜的裂解物而得到的富含半胱氨酸蛋白家族成員,由184個(gè)氨基酸組成,分子量為21kDa。Allurin是第一個(gè)在雌性生殖道中發(fā)現(xiàn)的CRISP家族成員,與哺乳動(dòng)物CRISP蛋白家族具有較高的序列同源性。通常CRISP蛋白由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成,而allurin則僅含有PR-1結(jié)構(gòu)域和鉸鏈區(qū),缺少C末端的離子通道調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域[32]。Sugiyama等[33]研究發(fā)現(xiàn),allurin通常以穩(wěn)定的多聚體形式存在,且這種多聚體不能被SDS和β-巰基乙醇破壞。同哺乳動(dòng)物結(jié)合蛋白的功能相似,allurin具有引誘蛋白(spermchemoattractantprotein)的功能,能夠在發(fā)育的不同生命時(shí)期與結(jié)合,幫助其從一個(gè)發(fā)育時(shí)期進(jìn)入到下一個(gè)發(fā)育時(shí)期[34-35]。

4CRBGP(cysteine-richbuccalglandprotein)CRBGP是從日本七鰓鰻(Lampetrajaponica)口腔腺中分離純化出的一種新型富含半胱氨酸分泌蛋白,其因與CRISP家族成員具有高度同源性,同樣具有16個(gè)高度保守的半胱氨酸殘基,因此將其命名為富含半胱氨酸的口腔腺分泌蛋白(cysteine-richbuccalglandprotein,CRBGP)。這是首次在原始無頜類脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的CRISP家族成員。Xiao等[36]已經(jīng)從七鰓鰻口腔腺中分離純化出分子量為26kDa的天然CRBGP。Chi等[37]研究發(fā)現(xiàn),七鰓鰻來源的CRBGP是Na+通道阻斷劑,能夠阻斷海馬神經(jīng)元和背根神經(jīng)元的Na+電流,降低神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏念l率和振幅,并引起時(shí)程延長。此外,Chi等[37]發(fā)現(xiàn)CRBGP對海馬神經(jīng)元的K+通道也具有阻斷作用。與此同時(shí),Ito等[38]也發(fā)現(xiàn),來源于七鰓鰻的CRISP(CRBGP)能夠抑制去極化引起的小鼠平滑肌收縮,并且推測CRBGP對Ca2+通道也具有阻斷作用。不過仍需電生理實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明。此外,CRBGP還具有免疫調(diào)節(jié)活性,能夠抑制fMLP誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞遷移。因此推測,七鰓鰻來源的CRBGP具有多種生物學(xué)功能,很有可能在七鰓鰻吸血食肉的過程中阻斷宿主魚體的疼痛反應(yīng)以及免疫反應(yīng)等。

5Tex31Tex31是從軟體動(dòng)物—織錦芋螺(Conustextile)的毒液中分離純化出的一種新型CRISP家族蛋白,分子量約為31kDa,含有22個(gè)半胱氨酸,是目前發(fā)現(xiàn)的CRISP家族蛋白中半胱氨酸含量最多的成員。Tex31具有類似于絲氨酸蛋白酶的蛋白水解酶活性,能夠水解加工芋螺毒腺中以前體肽形式分泌的多種神經(jīng)活性肽。這些神經(jīng)活性多肽經(jīng)Tex31剪切去除前體肽后具有生物學(xué)活性。此外,Guo等[3]和Cohen等[4]發(fā)現(xiàn),由于Tex31的PR-1結(jié)構(gòu)域中含有暴露的保守殘基(His60、Glu75、Glu96和His115),因此推測其他PR-1蛋白也可能會(huì)具有蛋白水解活性。

應(yīng)用展望

第2篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);雙語教學(xué);改革及實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）46-0125-02

生物信息學(xué)是生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科。它以DNA和蛋白質(zhì)為研究對象，通過對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲、檢索與分析，進(jìn)而達(dá)到揭示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的[1]?；凇凹訌?qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、強(qiáng)化能力、提高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)指導(dǎo)思想，河南科技大學(xué)生物科學(xué)及生物技術(shù)本科專業(yè)開設(shè)了《生物信息學(xué)》課程，以便讓學(xué)生理解并掌握生物信息學(xué)領(lǐng)域的基本概念和基本理論，具備初步的生物信息學(xué)分析技能和實(shí)踐操作能力，從而適應(yīng)今后工作和學(xué)習(xí)的需要。

生物信息學(xué)的研究對象為各種分子生物學(xué)數(shù)據(jù)，是在全世界各個(gè)實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的，然后再提交到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中[2]。目前，這些大型分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫在存儲、檢索和可視化上，都是英文界面;《生物信息學(xué)》課程中講授的生物信息學(xué)軟件也均以英文為界面[3]。由于生物信息學(xué)學(xué)科的前沿性和交叉性，使得《生物信息學(xué)》課程的教學(xué)有其特殊性，其中一點(diǎn)就是適宜于開展較高水平的雙語教學(xué)。通過雙語教學(xué)，可使學(xué)生盡快掌握以英文為界面的生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源及相關(guān)生物信息學(xué)分析軟件的使用，提高本科生生物信息學(xué)基本的分析技能，繼而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。根據(jù)《生物信息學(xué)》的課程特點(diǎn)，我們開展了雙語教學(xué)的改革和實(shí)踐，獲得了較好的教學(xué)效果。

一、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

《生物信息學(xué)》課程涉及的知識點(diǎn)較多，在線生物信息學(xué)分析平臺均為英文界面，多數(shù)學(xué)生因而存在一定的畏難情緒。因此，在授課的過程中，首先引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)生物信息學(xué)基本分析方法及專業(yè)英語的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過瀏覽英文網(wǎng)站，英文閱讀能力得到了很大提高;同時(shí)也開拓了視野，提升了知識面。總之，通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生逐步建立起學(xué)習(xí)的興趣和自信心，為開展《生物信息學(xué)》雙語教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、選用英文原版教材

目前，適宜于本科生《生物信息學(xué)》雙語教學(xué)的英文原版教材較為欠缺[4]。其原因有兩點(diǎn)：一方面，部分《生物信息學(xué)》原版英文教材非常昂貴，因成本原因不適宜于本科生選用;另一方面，通俗易懂、適合入門的《生物信息學(xué)》英文教材又少之又少。項(xiàng)目組最終篩選到了一本適宜于我校生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)本科生選用的英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，該教材淺顯易懂，實(shí)踐操作性強(qiáng)，適宜于生物信息學(xué)初學(xué)者選用;另一方面，打印或復(fù)印該教材的成本較低，學(xué)生易于接受。

三、更新優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

基于英文原版教材《Bioinformatics For Dummies》，適當(dāng)更新并優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)傳授了應(yīng)用性較強(qiáng)的生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能。如核酸及蛋白序列數(shù)據(jù)庫的查詢、核酸及蛋白序列的相似性搜索、序列比對、分子系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建、蛋白物理特性及3D結(jié)構(gòu)的預(yù)測等分析技能。另外還講授了離線單機(jī)版生物信息學(xué)軟件如DNAMAN 6.0、Primer Premier 5.0、MEGA 5.0的使用方法。

四、適當(dāng)講解理論算法

在注重傳授生物信息學(xué)實(shí)踐分析技能的同時(shí)，適當(dāng)講解生物信息學(xué)理論算法。由于生物信息學(xué)涉及的算法多數(shù)都較為枯燥，在授課過程中側(cè)重于分析方法的講解和應(yīng)用。如在講授Needleman-Wunsch全局比對和Smith-Waterman局部比對及分子系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建UPGMA（Unweighted pair group method with arithmetic mean，非加權(quán)算術(shù)平均組隊(duì)法）等算法時(shí)，在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合互動(dòng)式“提問”及“板書”等方法輔助學(xué)生理解算法的基本原理及分析方法;同時(shí)布置課后計(jì)算題作業(yè)，要求學(xué)生獨(dú)立完成后上交，從而促進(jìn)學(xué)生鞏固基本理論和基本知識[5]。

五、采用雙語多媒體授課

為了更好地執(zhí)行《生物信息學(xué)》課程的雙語教學(xué)任務(wù)，我們首先制定了《生物信息學(xué)》課程雙語教學(xué)計(jì)劃。即選用英文教材，制作英文PPT教學(xué)課件，采用中英文相結(jié)合的授課方式。隨著學(xué)生生物信息學(xué)分析能力及專業(yè)英語水平的不斷提高，逐步在授課過程中由少到多地加大英文授課的比例。項(xiàng)目組已于2014-2015學(xué)年第2學(xué)期成功應(yīng)用英漢雙語完成了《生物信息學(xué)》課程的雙語教學(xué)任務(wù)，教學(xué)效果良好。

六、實(shí)時(shí)演示在線分析過程

我?；诰W(wǎng)絡(luò)安全的考慮，在教室內(nèi)僅能登陸校園網(wǎng)而不能登陸外網(wǎng)。在以往的《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中，只能采用網(wǎng)頁抓圖的靜態(tài)教學(xué)方式，造成學(xué)生對生物信息學(xué)分析方法的體驗(yàn)不夠強(qiáng)烈。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，項(xiàng)目組購置了能夠接收無線網(wǎng)絡(luò)信號的設(shè)備，在教室內(nèi)可實(shí)時(shí)在線進(jìn)行生物信息學(xué)分析，在講解數(shù)據(jù)庫查詢、BLAST分析、Bankit序列提交、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分析、蛋白質(zhì)物理特性及3D結(jié)構(gòu)預(yù)測等內(nèi)容時(shí)，學(xué)生得到了更加直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，加深了對生物信息學(xué)分析方法的印象，從而更加容易掌握這些實(shí)踐操作。

七、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)

由于受學(xué)時(shí)的限制，《生物信息學(xué)》課堂教學(xué)的內(nèi)容非常有限。為了讓學(xué)生更好地利用生物信息學(xué)豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，我們基于學(xué)校開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，構(gòu)建了《生物信息學(xué)》課程網(wǎng)絡(luò)平臺。平臺不僅提供雙語多媒體課件、教學(xué)視頻、作業(yè)及相關(guān)要求等教學(xué)資料;還提供了Primer Premier、DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BioEdit軟件安裝程序和使用手冊、生物信息學(xué)英文文獻(xiàn)及常用的在線生物信息學(xué)分析工具的鏈接等內(nèi)容。

八、科研與教學(xué)相長

在生物信息學(xué)課程的雙語教學(xué)過程中，我們堅(jiān)持教學(xué)和科研互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)相長。一方面，主講教師將科研中積累到的涉及到生物信息學(xué)的研究成果應(yīng)用于《生物信息學(xué)》教學(xué)過程中，豐富了教學(xué)內(nèi)容。如在講授Bankit在線序列提交序列時(shí)，我們以提交至國際核酸序列數(shù)據(jù)庫GenBank的芍藥（Paeonia lactiflora）乙烯受體ETR1（JX406435）、ETR2（KP265307）、ERS1（KP265307）、EIN4（KP265308）基因序列為例;在講授基因外顯子和內(nèi)含子結(jié)構(gòu)預(yù)測時(shí)，以芍藥ACO（KJ719260）和ACS（KP265309）基因組DNA序列為例;在講授Primer Premier軟件時(shí)，以芍藥ACO基因?yàn)槔?，分別設(shè)計(jì)用于半定量RT-PCR、CDS擴(kuò)增及原核表達(dá)載體構(gòu)建所需的PCR引物。通過把科研思路帶入教學(xué)中，從而有效培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力及創(chuàng)新能力。另一方面，教學(xué)實(shí)踐也有利于教師全面了解生物信息學(xué)和相關(guān)學(xué)科的最新進(jìn)展，不斷為科研提供新思路。

九、考試方式改革

《生物信息學(xué)》課程教學(xué)的目的是提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決生物學(xué)問題的能力。因此，考試主要考查學(xué)生綜合利用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。項(xiàng)目組對考試方式進(jìn)行了改革，改閉卷考試為大作業(yè)。要求學(xué)生一人一題，綜合應(yīng)用所學(xué)的生物信息學(xué)分析技能對所研究的核酸及其編碼的蛋白序列進(jìn)行序列查詢、序列同源性搜索，PCR引物的設(shè)計(jì)，分子系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建，蛋白的物理性質(zhì)及3D結(jié)構(gòu)預(yù)測等分析，占考核成績的70%。采用這種考試方式，一方面促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不必花大量工夫去死記硬背，而把重點(diǎn)放在了基本理論、基本知識的鞏固及實(shí)踐操作技能的提高上，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力;另一方面，也促使教師在教學(xué)過程中，注重從能力培養(yǎng)的角度進(jìn)行教學(xué)課堂設(shè)計(jì)，提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀林.解碼生命――人類基因組計(jì)劃和后基因組計(jì)劃[M].北京：科學(xué)出版社，2000

[2]周到，黃敏.生物信息學(xué)雙語教學(xué)探討[J].科教文匯旬刊，2013，（231）：48-49.

[3]戴凌燕，姜述君，高亞梅.《生物信息學(xué)》課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐[J].生物信息學(xué)，2009，7（4）：311-313.

第3篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

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無

(i0001)2011年《藥物生物技術(shù)》第18卷第1～6期總目次 無

研究論文

(471)α3β4乙酰膽堿受體在非洲爪蟾卵母細(xì)胞上的表達(dá) 李寶珠 陳心 朱曉鵬 胡遠(yuǎn)艷 于海鵬 邴暉 長孫東亭 羅素蘭

(475)p253r突變型fgfr2ⅲc胞外段的表達(dá)、復(fù)性及活性研究 劉雪婷 喻志紅 何水連 陳安安 王丁丁 何穎 張志成 汪炬

信息

(480)聚焦rna分析技術(shù) 無

研究論文

(481)丹參酮iia對腹膜透析液誘導(dǎo)的腹膜間皮細(xì)胞tgf—β1、vegf分泌及表達(dá)的影響 于立杰 蔣春明 張苗

信息

(484)腸病毒71型2b離子通道研究新進(jìn)展 無

研究論文

(485)表面活性劑對eupenicillumsp．e—un58生物合成咪唑立賓的影響 張祝蘭 唐文力 楊煌建 任林英

(488)peg修飾對尿酸酶酶學(xué)性質(zhì)的影響 郭原 田? 高向東

信息

(491)我國“餓死”腫瘤的抗癌藥物研發(fā)水平世界領(lǐng)先 無

研究論文

(492)ni（ⅱ）對殼聚糖的配位控制降解研究 盛貽林 周志剛 馮德明 郭秋云 焦勇 杜趙鑫

(496)酵母葡聚糖硫酸酯化物的結(jié)構(gòu)鑒定和初步藥理活性研究 王婷 智開寧 張亮 王?F

(501)actinoplanes sichuanensis03—723發(fā)酵產(chǎn)物95—1的分離純化及結(jié)構(gòu)鑒定 董國霞 張玉琴 王玉成 賀曉波

魏玉珍 李秋萍 劉紅宇 余利巖 司書毅 張?jiān)虑?/p>

(504)蛹蟲草fjnu—01高產(chǎn)蟲草素的液體培養(yǎng)基優(yōu)化 雷坤 柯軼 毛寧

信息

(508)新型狂犬疫苗上市打破進(jìn)口壟斷 無

研究論文

(509)人胰島素b27k—dtri前體在畢赤酵母中發(fā)酵條件的優(yōu)化 郝 黃志偉 張興群 于銘文 陳婷

其他

(513)2012年紫禁城國際藥師論壇征文通知 無

研究論文

(514)一株擴(kuò)展青霉生長特性及展青霉素生物合成的研究 江曙 楊美華 段金廒 陶金華 錢大瑋

(519)具有抗氧化活性的絞股藍(lán)內(nèi)生真菌的分離及研究 尚菲 魏希穎 劉竹 馬彩霞

(522)整合素阻斷劑hm-3聯(lián)合環(huán)磷酰胺應(yīng)用的抗腫瘤作用 任印玲 劉振東 潘麗 沈鴻 徐寒梅

(526)亞麻油油渣中植物蠟的提取、純化與基本性質(zhì) 李明媛 王振爽 張豐 歐娜 李舒然 吳梧桐

(530)hplc

測定阿撲西林的有關(guān)物質(zhì) 鄒巧根 葛正祥 韋萍

(533)甲狀腺細(xì)針穿刺活檢在甲狀腺炎性疾病中的應(yīng)用 王全勝 李駿 劉曉麗 倪衛(wèi)慧 吳靜 邵曉麗 祝保艷

(535)復(fù)方嗜酸乳桿菌預(yù)防早產(chǎn)兒真菌感染的臨床觀察 萬俊 凌厲 李虎

專家論壇

(538)酶的理性設(shè)計(jì) 陳勇 王淑珍 陳依軍

其他

(543)陳執(zhí)中教授的新書——蛋白組學(xué)研究的分析技術(shù)及其應(yīng)用 王友同 吳文俊

綜述

(544)酶為標(biāo)靶的前沿親和色譜篩選天然藥物的研究進(jìn)展 凌春英 錢俊青

(548)半胱氨酸脫硫酶的生化特性及其脫硫作用機(jī)制 彭加平 韋平和 周錫棵

(553)糖尿病狀態(tài)下p-糖蛋白表達(dá)和功能的改變及其臨床意義 張璐璐 劉曉東

信息

(558)我國軍隊(duì)首家生物治療技術(shù)醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化研究中心成立 無

(558)通過生物信息學(xué)研究方法解析舊藥新功效 無

綜述

(559)海洋放線菌代謝產(chǎn)物蒽環(huán)類化合物研究進(jìn)展 馬毅敏 陸園園 邢瑩瑩 奚濤

其他

(562)評《生物制藥工業(yè)中生產(chǎn)規(guī)模的生物分離》 王友同 吳文俊

第4篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞:分子生物學(xué)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)評價(jià)；探索

分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象與生命本質(zhì)的科學(xué)。作為生命科學(xué)的共同語言，主要闡明生物大分子的結(jié)構(gòu)、代謝途徑、調(diào)控機(jī)制以及人體各種生理和病理狀態(tài)的分子機(jī)制，是推動(dòng)新的診斷、治療和預(yù)防方法。對于中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)，不僅是為未來的專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，也為將來的工作和繼續(xù)深造學(xué)習(xí)提供知識儲備。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)靠死記硬背，缺乏對知識的思考，不能將分子生物學(xué)的知識和臨床學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行橫向聯(lián)系，導(dǎo)致基礎(chǔ)理論知識和臨床實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。這無疑更不利于優(yōu)秀的中西醫(yī)結(jié)合人才的培養(yǎng)。因此，針對目前社會(huì)對高素質(zhì)中西醫(yī)結(jié)合人才的要求，必然需要我們針對中西醫(yī)結(jié)合專業(yè)的特點(diǎn)，優(yōu)化分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，探索有效的教學(xué)方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生對知識的記憶，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到其他課程學(xué)習(xí)及今后臨床工作中的能力，真正發(fā)揮分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要作用。

一分子生物學(xué)課程教學(xué)的總體設(shè)計(jì)

分子生物學(xué)作為醫(yī)學(xué)臨床和科學(xué)研究的基本工具，發(fā)展速度快、應(yīng)用廣泛。根據(jù)中西醫(yī)結(jié)合人才培養(yǎng)的目標(biāo)與要求，以“理論適度，突出應(yīng)用”為原則，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，對教材內(nèi)容進(jìn)行更新、精簡和重組。同時(shí)對教學(xué)學(xué)時(shí)加以調(diào)整，做到重點(diǎn)主要講，拓展自學(xué)為主，并且改變教學(xué)模式，采用多種教學(xué)方法。

（一）教學(xué)內(nèi)容整合和優(yōu)化

分子生物學(xué)內(nèi)容改革主要是以基礎(chǔ)知識為主體，積極反映本學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)向、新進(jìn)展，力求做到“少而精”，由淺入深，循序漸進(jìn)，既注意層次分明，又注意知識的連貫性及實(shí)用性。擬對教學(xué)內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)更新和優(yōu)化。目前我校采用的《分子生物學(xué)》教材是第八版《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》，之前采用過新世界中醫(yī)藥院校創(chuàng)新教材《分子生物學(xué)》第一版。中西醫(yī)結(jié)合專業(yè)分子生物學(xué)大綱要求授課內(nèi)容包括緒論、基因與基因組、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白質(zhì)的生物合成、基因表達(dá)與調(diào)控、基因工程與癌基因。在培養(yǎng)設(shè)計(jì)中，《分子生物學(xué)》一般在《生物化學(xué)》之后學(xué)習(xí)。為了增強(qiáng)知識的連貫性和整體性將原來基因與基因組這章的內(nèi)容與基因表達(dá)調(diào)控內(nèi)容進(jìn)行整合，重點(diǎn)介紹基因的結(jié)構(gòu)，病毒、原核和真核生物基因組的特點(diǎn)。原癌基因和癌基因這章的內(nèi)容，適度減少，原因是為了適應(yīng)當(dāng)前知識的更新，在此處只做基本概念的介紹，同時(shí)，提醒學(xué)生要緊跟科學(xué)發(fā)展，追蹤相關(guān)知識的更新。其他章節(jié)適度增加科學(xué)研究的新進(jìn)展，而教學(xué)內(nèi)容基本不變。除此之外，需要對一些章節(jié)的知識進(jìn)行更新。例如基因表達(dá)牽涉到遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的內(nèi)容，尤其是表觀遺傳學(xué)是近幾年生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)，其對基因表達(dá)的調(diào)控涉及生殖發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)和疾病的產(chǎn)生。而目前《分子生物學(xué)》的“基因表達(dá)調(diào)控”一章只介紹了“原核生物的表達(dá)調(diào)控”和“真核生物表達(dá)的調(diào)控”兩節(jié)內(nèi)容，沒有表觀遺傳學(xué)的內(nèi)容，應(yīng)予以適當(dāng)添加，考慮到學(xué)時(shí)的限制，我們擬在表觀遺傳學(xué)的基本概念、調(diào)控方式和研究策略上做簡單的概括性的介紹。另外，在目前的分子生物學(xué)研究中，常常牽涉到基因組學(xué)的研究，其內(nèi)容涉及海量的生物學(xué)信息的推導(dǎo)和計(jì)算。例如引物設(shè)計(jì)、測序比對、同源分析、表觀遺傳位點(diǎn)分析和組學(xué)研究分析等等。這就牽涉到一個(gè)重要的工具學(xué)科—生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)。但是目前許多中醫(yī)類院校忽視對此內(nèi)容的學(xué)習(xí)?？紤]到此學(xué)科的難度，我們擬簡單介紹生物信息學(xué)的基本內(nèi)容和常用的生物軟件的用途及使用方法，為他們在以后的工作和研究中打下基礎(chǔ)。再而，細(xì)胞通訊和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是目前中醫(yī)藥科學(xué)研究重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，但目前本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識，忽視了與科研和臨床實(shí)際問題相結(jié)合。因此在本章中，我們擬整合和提煉基礎(chǔ)知識，重點(diǎn)講授與常見生理病理（例如糖尿病、細(xì)胞凋亡等）密切相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

（二）課時(shí)的合理分配

分子生物學(xué)是從分子水平探索生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的規(guī)律和本質(zhì)的一門學(xué)科。因此，學(xué)習(xí)的內(nèi)容牽涉到蛋白質(zhì)、核酸等分子。本科階段的教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握分子生物學(xué)的基本理論、基本技能和最新進(jìn)展，并特別注重與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合，從而為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程和開展醫(yī)學(xué)研究工作奠定醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)基礎(chǔ)。因而，在課時(shí)分配上注重對基本理論和基本技能的側(cè)重。安徽中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合專業(yè)分子生物學(xué)的總學(xué)時(shí)是36學(xué)時(shí)，其中理論27學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)。理論學(xué)時(shí)中，緒論1學(xué)時(shí)，基因與基因組2學(xué)時(shí)，DNA的生物合成•4學(xué)時(shí)，RNA的生物合成4學(xué)時(shí)，蛋白質(zhì)的生物合成4學(xué)時(shí)，基因表達(dá)與調(diào)控4學(xué)時(shí)，基因工程6學(xué)時(shí)和癌基因2學(xué)時(shí)將原來的DNA生物合成的4學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí)，原癌基因與抑癌基因由2學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí)。原來的基因表達(dá)調(diào)控由4學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí)（將基因與基因組的內(nèi)容整合到基因表達(dá)調(diào)控章節(jié)之前）。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的分配沒有變化，PCR技術(shù)應(yīng)用3學(xué)時(shí)，核酸的制備和測定6學(xué)時(shí)。

二教學(xué)方法的革新

在教學(xué)過程中我們要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用一定的教學(xué)方法，這主要是由于不同的教學(xué)方法都有其適用性，而教學(xué)方法本身不存在絕對的優(yōu)劣。《分子生物學(xué)》各章內(nèi)容都有其關(guān)鍵知識點(diǎn)，而每一知識點(diǎn)都有其特點(diǎn)，任何單一的教學(xué)方法對每一關(guān)鍵知識點(diǎn)而言并不總是最適合的。學(xué)生有了實(shí)際的參考的物質(zhì)加以想象后就很容易理解這些抽象的知識要點(diǎn)，再進(jìn)行理解記憶就變得相對簡單了。且有了這樣的類比經(jīng)驗(yàn)可以啟發(fā)學(xué)生產(chǎn)生更多的想象，讓這個(gè)分子生物學(xué)的某些知識變得簡單易懂。歸納和總結(jié)一直是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的重要方法。分子生物學(xué)的許多概念、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和反應(yīng)過程比較相近，學(xué)生易于混淆。例如，重疊基因與重復(fù)序列、啟動(dòng)子與增強(qiáng)子等。諸如這類概念或化學(xué)過程相近的知識點(diǎn)，關(guān)鍵是使學(xué)生掌握兩者的相同和不同點(diǎn)，因此對比歸納式教學(xué)方法就有其優(yōu)越性。教師通過對有聯(lián)系的知識點(diǎn)的對照歸納分析，有助于突出重點(diǎn)、易化難點(diǎn)，有助于將知識條理化、系統(tǒng)化，使學(xué)生把握住知識點(diǎn)內(nèi)在的聯(lián)系和區(qū)別，達(dá)到認(rèn)識其本質(zhì)的目的。基于上述原因，對優(yōu)化后的各章關(guān)鍵知識點(diǎn)，采用不同教學(xué)方法如類比聯(lián)想、歸納比較、引導(dǎo)啟發(fā)和理論聯(lián)系實(shí)際等方法進(jìn)行講授，比較各教學(xué)方法在此知識點(diǎn)的適用性和優(yōu)劣性，最終優(yōu)化出一套適合中西醫(yī)結(jié)合臨床專業(yè)多元教學(xué)方法體系。

三緊密聯(lián)系臨床實(shí)際應(yīng)用

分子生物學(xué)學(xué)習(xí)的目的是為臨床服務(wù)的，因此在教學(xué)上需要多聯(lián)系實(shí)際的醫(yī)學(xué)問題，即理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法。例如，在講授DNA是遺傳信息載體的時(shí)候，可以將DNA指紋聯(lián)系到實(shí)際醫(yī)學(xué)的基因診斷和基因治療；在基因表達(dá)調(diào)控中，將遺傳學(xué)（單基因與多基因遺傳?。┖捅碛^遺傳學(xué)調(diào)控，如DNA甲基化（組蛋白修飾）的表觀遺傳調(diào)控與心血管等疾病聯(lián)系在一起；在癌基因與抑癌基因內(nèi)容時(shí)，可以將臨床實(shí)際遇到的癌癥的遺傳特點(diǎn)和檢測方式中加以引入。通過這種和實(shí)際的醫(yī)學(xué)診斷和治療相結(jié)合的方法使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)內(nèi)容可以直接解決實(shí)際的健康問題，將極大地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情和興趣，提高學(xué)習(xí)效果。四建立科學(xué)合理的評價(jià)體系為了提高學(xué)生的質(zhì)量，使其更能適應(yīng)社會(huì)需求，安徽中醫(yī)藥大學(xué)積極進(jìn)行教學(xué)改革，要求轉(zhuǎn)變教育思想，改變以前課堂教學(xué)的形式和對學(xué)生的評價(jià)體系。為此，在中西醫(yī)結(jié)合專業(yè)分子生物學(xué)的評價(jià)體系中，初步建立形成性評價(jià)。評價(jià)體系主要包括考勤（10%）、課堂問題（20%）、每章科學(xué)問題討論（20%）和試卷成績（50%）課堂提問主要是每次課教師準(zhǔn)備三個(gè)問題，讓學(xué)生回答，根據(jù)回答情況，進(jìn)行評分。每章科學(xué)問題討論采用PBL形式，分組完成，最后給于評價(jià)。這種方式實(shí)施極大的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，根本上改變之前僅依靠期末試卷帶來的學(xué)生惰性式學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂氣氛活躍，學(xué)生課下投入的時(shí)間大大提高，學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性都得到大大增強(qiáng)。和一些形成性評價(jià)相似，課時(shí)、場地的限制和教師與學(xué)生比例失調(diào)限制了這種評價(jià)體系的實(shí)施。五結(jié)語分子生物學(xué)是生命科學(xué)的分支，是中西醫(yī)結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)生必須熟練的基本知識和基本技能。在分子生物學(xué)的教學(xué)過程中，要密切聯(lián)系臨床的實(shí)際應(yīng)用，及時(shí)聯(lián)系科學(xué)研究動(dòng)態(tài)，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的積極性和調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，使他們不僅能現(xiàn)在掌握分子生物學(xué)的基本知識，還能在未來工作中繼續(xù)跟蹤醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)的發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)對新型中西醫(yī)結(jié)合專門醫(yī)療人才的要求。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

[關(guān)鍵詞]科技期刊 組稿 科技創(chuàng)新鏈

[中圖分類號]G23[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

目前我國有5 000多種科技期刊，但普遍缺乏高質(zhì)量的稿源，特別是新創(chuàng)辦的科技期刊面臨更加激烈的優(yōu)質(zhì)稿源競爭?！犊蒲行畔⒒夹g(shù)與應(yīng)用》是2010年5月新創(chuàng)辦的科技期刊，旨在反映當(dāng)前世界范圍內(nèi)科研信息化技術(shù)與應(yīng)用的最新發(fā)展現(xiàn)狀，研究立足于我國科技發(fā)展水平的科研信息化建設(shè)和發(fā)展策略，探討推進(jìn)我國科研信息化的機(jī)制與策略，為廣大科研工作者提供一個(gè)開放的交流平臺和前沿信息交流渠道，從而進(jìn)一步宣傳和推進(jìn)科研信息化工作。由于該刊是我國唯一一份以科研信息化（e-Science）為主題的綜合性、學(xué)術(shù)類刊物，在發(fā)展初期面臨認(rèn)知度低、影響力弱、學(xué)科方向新、專家資源少、讀者群體小等諸多難題。新創(chuàng)刊物一般對應(yīng)新的學(xué)術(shù)方向，沒有現(xiàn)成的組稿經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，因而如何圍繞期刊所屬科技領(lǐng)域組織和策劃高質(zhì)量的稿源成為刊物發(fā)展的重中之重。

通過兩年多的編輯實(shí)踐工作，我們總結(jié)出“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”組稿策略，圍繞科研信息化主題，從科技熱點(diǎn)、科研項(xiàng)目、學(xué)科交叉、學(xué)術(shù)交流、科研成果及應(yīng)用、創(chuàng)新人才等方面主動(dòng)組織優(yōu)秀稿源，確保新創(chuàng)期刊的質(zhì)量和特色，同時(shí)不斷積累專家和讀者資源，從而提升刊物品牌影響力。

一、“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”組稿策略

科技創(chuàng)新是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，具有自身的發(fā)展規(guī)律。它以“科學(xué)問題”為中心開展科研活動(dòng)，通常經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題（科技熱點(diǎn)）—規(guī)劃問題（科研項(xiàng)目）—研究問題（學(xué)科交叉）—研討問題（學(xué)術(shù)交流）—解決問題（科研成果及應(yīng)用）—人才培養(yǎng)（創(chuàng)新人才）等環(huán)節(jié)。創(chuàng)辦科技期刊的目的是傳播科技成果、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)人才、積累科技史料等，因此在科技期刊的組稿過程中，必須跟蹤科技創(chuàng)新鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)，挖掘出高質(zhì)量的稿件源頭，并組織策劃成不同的科技專題，最大限度報(bào)道科技最前沿、最有價(jià)值的研究成果，滿足廣大科技人員的信息需求。因此我們提出了“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”的組稿策略。

一是科技創(chuàng)新鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是科技成果孕育過程的關(guān)鍵步驟和重要節(jié)點(diǎn)，因此通過多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈可以抓住同行業(yè)科研人員共同的興趣點(diǎn)，從而最有可能約到高質(zhì)量的稿件。

二是科技創(chuàng)新鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié)各有側(cè)重，通過跟蹤不同環(huán)節(jié)可以組織到風(fēng)格各異、特色鮮明的專題稿件，例如緊跟科研信息化領(lǐng)域涌現(xiàn)的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)、學(xué)術(shù)會(huì)議、科技項(xiàng)目等創(chuàng)新鏈的重要環(huán)節(jié)，必然可以發(fā)掘到多種類型的專題組稿資源。

三是以多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈作為科技期刊組稿的重要抓手，可以全面把握期刊科技主題的發(fā)展脈絡(luò)，全景呈現(xiàn)科技動(dòng)態(tài)發(fā)展演變的過程，充分發(fā)揮科技期刊的價(jià)值，提升科技期刊的影響力。

下面以我們的組稿實(shí)例說明“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”組稿策略的實(shí)施過程。

1. 跟蹤科技熱點(diǎn)

跟蹤和期刊主題相關(guān)的科技熱點(diǎn)可以引起作者、讀者的廣泛共鳴。對大數(shù)據(jù)管理和分析的研究是和科研信息化相關(guān)的科技熱點(diǎn)，2010年2月《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志出版的《數(shù)據(jù)、無處不在的數(shù)據(jù)》?？?011年2月《Science》出版的《數(shù)據(jù)處理》（Dealing with Data）專刊、2012年4月歐洲信息學(xué)與數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)刊《ERCIM News》出版的《Big Data》?？加懻摿藬?shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)密集型研究等問題。因此我們在2012年就組織了與科研相關(guān)的“大數(shù)據(jù)”專題稿件，圍繞大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇、數(shù)據(jù)的管理、存儲、計(jì)算等核心內(nèi)容，邀請學(xué)術(shù)界（中國人民大學(xué)、中國科學(xué)院軟件研究所、大連海事大學(xué)、中國海洋大學(xué)）和企業(yè)界（阿里巴巴、英偉達(dá)公司）的專家撰文，在2013年1月刊（總第17期，主題為“大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用”）正式出版，取得了良好的效果，得到了讀者的廣泛關(guān)注。

2. 跟蹤科研項(xiàng)目

大型科學(xué)儀器和裝置現(xiàn)在得到我國學(xué)術(shù)界的高度重視，國家基金委和科技部都在部署每年數(shù)十億元規(guī)模的科研項(xiàng)目。編輯部長期跟蹤和關(guān)注國家基金委和部委的科研項(xiàng)目規(guī)劃，了解到我國在天文科學(xué)裝置方面的科研項(xiàng)目取得重要進(jìn)展，因此2012 年7月組織了實(shí)驗(yàn)儀器與儀表（大科學(xué)裝置）的主題約稿，由中國科學(xué)院國家天文臺趙永恒研究員擔(dān)任責(zé)任編委，介紹了LAMOST觀測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）科研項(xiàng)目。LAMOST望遠(yuǎn)鏡是大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡的簡稱，即Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopy Telescope的縮寫，是1997年9月國家計(jì)劃委員會(huì)批準(zhǔn)的由中國科學(xué)院承擔(dān)的國家重大科學(xué)工程項(xiàng)目，由國家投資2.35 億元。LAMOST項(xiàng)目于2001年9月正式開工，于2008年10月落成。可見，跟蹤重大科研項(xiàng)目的最新進(jìn)展是獲取優(yōu)質(zhì)稿源的重要途徑。

3. 跟蹤學(xué)科交叉

科研信息化就是在科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)活動(dòng)中系統(tǒng)地應(yīng)用最先進(jìn)的信息技術(shù)成果，發(fā)展新的科研手段、科研模式、科研環(huán)境，是信息時(shí)代科學(xué)研究環(huán)境和科學(xué)研究活動(dòng)的典型體現(xiàn)。因此科研信息化是信息技術(shù)和物理、化學(xué)、機(jī)械、材料、土木等學(xué)科發(fā)展緊密結(jié)合的交叉學(xué)科。我們將組稿范圍放大到所有科學(xué)領(lǐng)域和信息化相關(guān)的研究內(nèi)容，通過跟蹤交叉學(xué)科成果獲得大量的稿源。傳統(tǒng)學(xué)科和信息技術(shù)結(jié)合會(huì)產(chǎn)生新的學(xué)科術(shù)語和名詞，例如計(jì)算化學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算醫(yī)學(xué)、機(jī)電一體化、生物信息學(xué)、社會(huì)計(jì)算、地理信息學(xué)等。因此我們可以根據(jù)這些交叉學(xué)科名詞順藤摸瓜，找到相關(guān)領(lǐng)域的專家和項(xiàng)目信息，獲得交叉學(xué)科的比較優(yōu)質(zhì)的稿源。例如，2012年雜志社專門組織了人文社會(huì)科學(xué)與信息化相結(jié)合的專題稿件，邀請中國社科院哲學(xué)研究所、文學(xué)研究所、民族學(xué)與人類學(xué)研究所、考古研究所等單位的人文社科專家介紹各自研究領(lǐng)域信息技術(shù)的應(yīng)用情況，并且在《資訊觀察》欄目專門介紹人文社科與信息技術(shù)結(jié)合的大型國際科研項(xiàng)目——“數(shù)據(jù)挖掘挑戰(zhàn)”研究計(jì)劃（Digging into Data Challenge），得到了社科領(lǐng)域和信息領(lǐng)域讀者的廣泛關(guān)注。

4. 跟蹤學(xué)術(shù)交流

高水平學(xué)術(shù)會(huì)議或者研討會(huì)往往匯集本領(lǐng)域的專家學(xué)者，因此跟蹤本領(lǐng)域最重要的學(xué)術(shù)會(huì)議是期刊同領(lǐng)域內(nèi)專家及研究人員建立密切聯(lián)系、約稿的好機(jī)會(huì)。編輯部積極參加科學(xué)數(shù)據(jù)庫、超級計(jì)算等和科研信息化密切相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議，組織了一批優(yōu)秀的稿件，甚至一些優(yōu)秀的會(huì)議論文可以直接推薦到期刊發(fā)表。例如2012 年的9月刊（總第 15 期）是第二屆中國科學(xué)院超級計(jì)算應(yīng)用大會(huì)（SCA2012）會(huì)議?？谄渲锌堑?13 篇論文中，有9篇論文展示了不同學(xué)科領(lǐng)域利用超級計(jì)算機(jī)所取得的最新成果。這些論文是并行算法設(shè)計(jì)、并行軟件和并行模擬工具研發(fā)諸方面，取得的具有一定代表性的科研成果，從不同角度反映了目前國內(nèi)超級計(jì)算應(yīng)用的水平。

5. 跟蹤科研成果和應(yīng)用

由于刊物的定位是報(bào)道e-Science核心技術(shù)成果和應(yīng)用兩方面的內(nèi)容，因此我們高度關(guān)注該領(lǐng)域的最新突破和應(yīng)用成果，從網(wǎng)絡(luò)期刊數(shù)據(jù)庫、高校研究所網(wǎng)站、行業(yè)網(wǎng)站、專家博客等渠道跟蹤重大科研成果和應(yīng)用，搜集組稿信息來源。例如超級計(jì)算、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)在天文、材料、醫(yī)學(xué)、地理、信息管理等學(xué)科的應(yīng)用進(jìn)展都成為我們的重點(diǎn)組稿對象。

6. 跟蹤創(chuàng)新人才

不管是領(lǐng)域權(quán)威還是學(xué)術(shù)新秀，都是我們的重點(diǎn)跟蹤對象。例如，我們既邀請了北京航空航天大學(xué)錢德沛教授、北京大學(xué)李曉明教授、中國社會(huì)科學(xué)院劉剛研究員、國家天文臺羅阿理研究員等知名專家為我們撰寫稿件；同時(shí)，爭取到北京市科技新星、生物信息學(xué)年青學(xué)者劉冰博士這樣的學(xué)術(shù)新秀成為我們的約稿對象。而后，建立專家和人才數(shù)據(jù)庫并跟蹤他們的研究進(jìn)展更為組織高水平的稿件奠定了基礎(chǔ)。

二、落實(shí)組稿策略的基礎(chǔ)工作

我們在新辦刊物的編輯實(shí)務(wù)工作中體會(huì)到“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”是積累組稿素材的重要抓手，具有覆蓋面廣、可行性強(qiáng)、稿源水平高等顯著優(yōu)點(diǎn)，但是具體實(shí)施“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”的組稿策略對編輯部的制度建設(shè)、人才素質(zhì)、資源積累等提出了挑戰(zhàn)。要落實(shí)好“多維度跟蹤科技創(chuàng)新鏈”的組稿策略，必須做好以下基礎(chǔ)工作。

1. 編輯部必須有完善的編輯流程保障制度和前瞻性的組稿計(jì)劃安排。我們每年都要提前制定組稿計(jì)劃，由專人負(fù)責(zé)不同主題的稿件策劃和約稿工作，每月召開例會(huì)總結(jié)約稿落實(shí)情況。

2. 編輯必須要“眼觀六路、耳聽八方”，積極搜索科技創(chuàng)新鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的新動(dòng)態(tài)，同時(shí)具備較高的網(wǎng)絡(luò)信息檢索能力、廣博的學(xué)科知識、敏銳的觀察力和判斷力。另外較高的外語水平對于了解和掌控國際學(xué)科動(dòng)向也具有重要作用。

3. 充分發(fā)揮編委會(huì)的作用。在選聘刊物編委的工作中，我們注重編委在地域、學(xué)科方向上的廣泛分布，這樣便于組織交叉學(xué)科的稿件。在每期的專題組稿策劃階段，我們盡量安排一名相近專業(yè)方向的編委或其推薦的專家擔(dān)任專題的責(zé)任編委。而這個(gè)責(zé)任編委對該主題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要的活

（下轉(zhuǎn)第91頁）

躍課題組有一個(gè)全面的把握，可以給編輯提出非常有價(jià)值的參考信息。

4. 在組稿過程中注重和約稿對象的溝通協(xié)調(diào)技巧。如盡量讓約稿對象了解到該主題的稿件對于學(xué)科發(fā)展的重要性，以及有哪些重量級的專家將和他一起撰稿，提高其寫作的積極性。當(dāng)約稿對象工作繁忙實(shí)在抽不出時(shí)間，我們會(huì)征詢他的意見新增合適的約稿對象。

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第6篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

[關(guān)鍵詞]雷公藤； 腳6基焦磷酸合酶； 克??； 生物信息學(xué)分析； 蛋白表達(dá)

Cloning and protein expression analysis of geranyl diphosphate synthase

genes in Tripterygium wilfordii

TU Lichan1 ， ZHANG Yifeng1，2， SU Ping1，2， HU Tianyuan1， TONG Yuru1，2， GUAN Hongyu 1，2，

ZHAO Yujun2， ZHANG Xianan1， YUAN Yuan2*， GAO Wei1*， HUANG Luqi2

（ 1School of Traditional Chinese Medicine， Capital Medical University， Beijing 100069， China；

2State Key Laboratory of Daodi Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica，

Chinese Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China）

[Abstract]Based on the transcriptome data， the study cloned fulllength cDNA of TwGPPS1 and TwGPPS2 genes from Tripterygium wilfordii suspension cells and then analyzed the bioinformation of the sequence and protein expression The cloned TwGPPS1 has a 1 278 bp open reading frame （ORF） encoding a polypeptide of 425 amino acids The deduced isoelectric point （pI） was 668， a calculated molecular weight was about 47189 kDa. The fulllength cDNA of the TwGPPS2 contains a 1 269 bp open reading frame （ORF） encoding a polypeptide of 422 amino acids The deduced isoelectric point （pI） was 671， a calculated molecular weight was about 46774 kDaThe entire reading frame of TwGPPS1，2 was cloned into the pET32a（+） vector and expressed in E. coli BL21 （DE3） cells to obtain the TwGPPS protein， which laid a basis for further study on the regulation of terpenoid secondary metabolism and biological synthesis.

[Key words]Tripterygium wilfordii； geranyl diphosphate synthase； cloning； bioinformatics analysis； protein expression

雷公藤Tripterygium wilfordii Hook f槲爛科雷公藤屬木質(zhì)藤本植物。作為一種傳統(tǒng)中藥，其味辛、苦，性寒，化學(xué)成分復(fù)雜，具有祛風(fēng)除濕、消腫活血、通絡(luò)止痛、解毒殺蟲的功效，被廣泛用于治療腎小球腎炎、紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病及多種皮膚病，同時(shí)雷公藤也可作為農(nóng)藥用以殺蟲、毒鼠、滅螺等，是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)天然藥物之一[12]?，F(xiàn)雷公藤已分離出200多種單體化合物，其中，具有生物活性的主要是倍半萜類（包括倍半萜生物堿類）、二萜類、及三萜類等化合物[3]。萜類作為其主要的活性成分，在植物中的含量較低，且由于雷公藤的過度開發(fā)利用，導(dǎo)致資源面臨枯竭[45]。

萜類共同前體異戊烯基焦磷酸（isopentenyl diphosphate，IPP）和二甲基丙烯基焦磷酸（dimethylallyl diphosphate，DMAPP）來源于胞質(zhì)內(nèi)的MVA（mevalonate）途徑與質(zhì)體內(nèi)的MEP（2CmethylDerythritol4phosphate）途徑。雷公藤腳6基焦磷酸合酶（geranyl diphosphate synthase， GPPS）屬于短鏈異戊烯基合酶家族成員，可以催化1分子的IPP和1分子DMAPP縮合形成腳6基焦磷酸（geranyl diphosphate，GPP），為單萜提供碳骨架。目前已從滇龍膽[6]、薄荷[78]、長春花[9]、金魚草[10]等植物中成功克隆得到。本研究克隆得到雷公藤萜類生物合成的關(guān)鍵酶基因TwGPPS1，TwGPPS2基因全長序列，為研究該基因功能以及探討雷公藤萜類次生代謝調(diào)控提供靶基因。

1材料

11植物雷公藤懸浮細(xì)胞，05 mg?L-1 2，4D+01 mg?L-1 KT+05 mg?L-1 IBA+MS液體培養(yǎng)基，25 ℃，120 r?min-1黑暗條件振蕩培養(yǎng)。

12菌株Escherichia coli Trans 5α感受態(tài)細(xì)胞、BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞購自北京全式金生物技術(shù)有限公司。

13載體表達(dá)載體pET32a（+） 由本實(shí)驗(yàn)室保存提供，pEASYT3 vector購自北京全式金生物技術(shù)有限公司。

14試劑和儀器BamHⅠHF，SacⅠHF，T4 DNA Ligase， PhusionHighFidelity PCR Master Mix with HF Buffer購自美國NEB公司，瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒、FastQuant RT Kit （with gDNase）、快速質(zhì)粒小提試劑盒、RNA 純化試劑盒購自天根生化科技（北京） 有限公司，IPTG（isopropylβDthiogalactoside），PMSF（phenylmethanesulfonyl fluoride）購自美國Sigma公司，其他試劑為國產(chǎn)分析純，DYY6D型電腦三恒多用電泳儀為北京市六一儀器廠，凝膠成像分析系統(tǒng)，VeritiTM 96孔梯度PCR儀為美國Applied Biosystems公司、微量移液器為德國Eppendorf公司，引物合成及測序服務(wù)由北京睿博興科生物技術(shù)有限公司完成。

2方法

21雷公藤懸浮細(xì)胞總RNA的提取取新鮮雷公藤懸浮細(xì)胞用CTAB法提取總RNA，依據(jù)RNA純化試劑盒操作，進(jìn)行RNA的精制，采用瓊脂糖凝膠電泳檢驗(yàn)RNA的質(zhì)量。

22TwGPPS cDNA全L克隆根據(jù)雷公藤懸浮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析并設(shè)計(jì)全長特異性引物，引物序列見表1。以提取的總RNA為模板，依據(jù)FastQuant RT Kit （With gDNase）說明書，將RNA反轉(zhuǎn)錄成第一鏈cDNA。以cDNA為模板，使用特異性引物在PCR儀上進(jìn)行全長PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系：25 μL Phusion HF PCR（2×），25 μL Primer F（10 μmol?L-1），25 μL Primer R（10 μmol?L-1），1 μL cDNA模板，19 μL ddH2O。PCR反應(yīng)程序：98 ℃ 30 s，35個(gè)循環(huán)（98 ℃ 10 s，55 ℃ 15 s，72 ℃ 45 s），72 ℃ 8 min。將獲得的PCR產(chǎn)物依據(jù)瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒說明書操作，進(jìn)行切膠回收，與pEASYT3 vector進(jìn)行TA連接，轉(zhuǎn)化至E coli Trans 5α感受態(tài)細(xì)胞及陽性克隆PCR鑒定，根據(jù)測序結(jié)果，確定TwGPPS1，TwGPPS2的cDNA全長序列。

23TwGPPS基因的生物信息學(xué)分析采用InterPro在線軟件（http：// wwwebiacuk /Tools/InterProScan）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域比對，ExPAS ProtParam tool（http：//webexpasyorg/protparam/）預(yù)測蛋白性質(zhì)，TargetP11 server （http：//wwwcbsdtudk/services/TargetP/）進(jìn)行信號肽分析，Psort（http：//psorthgcjp/）及Wolfpsort（http：//wolfpsortorg/）分析亞細(xì)胞定位，TRMHMM server v20 （http：//wwwcbsdtudk/services/TMHMM20/）進(jìn)行跨膜域分析，PRABIGERLAND（https：//npsaprabiibcpfr/）進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)預(yù)測，SWISSMODEL（http：//swissmodelexpasyorg/） 進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)域的三維同源建模。使用DNAMAN軟件對序列進(jìn)行多重比對，根據(jù)同源比對結(jié)果用MEGA 50軟件構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

24原核表達(dá)載體構(gòu)建以含有雷公藤腳6基焦磷酸合酶基因全長cDNA的載體pEASYT3TwGPPS1，pEASYT3TwGPPS2質(zhì)粒為模板，用含SacⅠ和BamHⅠ酶切位點(diǎn)引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增基因編碼區(qū)，擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒進(jìn)行膠回收。經(jīng)純化后的PCR產(chǎn)物用限制性內(nèi)切酶進(jìn)行雙酶切，采用NEB公司T4 DNA 連接酶定向連入經(jīng)相同雙酶切的表達(dá)載體pET32a（+） 中，連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化至E coli Trans 5α、菌落篩選及陽性克隆的初步篩選后送樣測序鑒定。

25重組蛋白誘導(dǎo)表達(dá)將酶切鑒定正確且經(jīng)測序驗(yàn)證的含目的基因的重組質(zhì)粒，轉(zhuǎn)化至BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞中，涂布LB+Amp固體平板，37 ℃黑暗倒置培養(yǎng)12～16 h，挑取單克隆菌落經(jīng)陽性鑒定后轉(zhuǎn)到含100 mg?L-1 Amp的LB液體培養(yǎng)基中，加入一定量IPTG誘導(dǎo)劑（終濃度為1 mmol?L-1），低溫下（16 ℃）誘導(dǎo)培養(yǎng)12 h，4 ℃ 9 000×g離心30 min 收獲菌體，-80 ℃冷凍保存。用預(yù)冷的6 mL 1×PBS緩沖液（含2 mmol?L-1 DTT） 重懸；置冰浴中超聲破菌；大腸桿菌破碎液在4 ℃，9 000×g離心2次，分離上清和沉淀；進(jìn)行十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺（SDSPAGE）凝膠電泳檢測，以空質(zhì)粒表達(dá)載體pET32a轉(zhuǎn)化BL21（DE3）表達(dá)菌進(jìn)行表達(dá)為對照。

3結(jié)果

31雷公藤TwGPPS1，2全長克隆以雷公藤的cDNA為模板，經(jīng)過PCR擴(kuò)增、凝膠電泳檢測的產(chǎn)物條帶片段長度在1 200 bp左右，與預(yù)期的目的條帶長度相符合。經(jīng)測序后，表明TwGPPS1長度為1 278 bp，TwGPPS2長度為1 269 bp，見圖1。

32TwGPPS1，2序列同源性比對及結(jié)構(gòu)域分析TwGPPS1的核苷酸的完整開放閱讀框?yàn)? 278 bp，編碼425個(gè)氨基酸蛋白，TwGPPS2的核苷酸的完整

MDNA Marker （2 kb）；1，2TwGPPS1，TwGPPS2全長PCR產(chǎn)物。

開放閱讀框?yàn)? 269 bp，編碼422個(gè)氨基酸蛋白。TwGPPS1，2 Blast結(jié)果見表2。InterproScan進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，預(yù)測 TwGPPS1，2蛋白的保守結(jié)構(gòu)域，TwGPPS1，2具有聚丙烯合成酶（polyprenyl synthetase）、類異戊二烯合成酶（isoprenoid synthase domain）、聚丙烯相關(guān)合成酶 （polyprenyl synthetaserelated）。將TwGPPS1，2與9種其他植物GPPS氨基酸序列進(jìn)行多重序列比對，結(jié)果表明TwGPPS1，2蛋白與已知蛋白序列同源性高達(dá)7858%，見圖2。

33TwGPPS1，2氨基酸序列的分子系統(tǒng)進(jìn)化分析將TwGPPS1，TwGPPS2與GenBank 中的8種蛋白進(jìn)行比對分析，在軟件 MEGA 50平臺上采用相鄰連接法構(gòu)建GPPS家族的系統(tǒng)進(jìn)化樹，見圖3。氨基酸進(jìn)化樹分析表明，TwGPPS1與TwGPPS2處在同一分支上，與雷蒙德氏棉Gossypium raimondii、大豆Glycine max、毛果楊Populus trichocarpa、芒果Mangifera indica、克萊門柚Citrus clementina聚為一類，親緣較近。與裸子植物北美冷杉Abies grandis親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。

34TwGPPS1，2理化性質(zhì)、亞細(xì)胞定位及3D結(jié)構(gòu)預(yù)測①TwGPPS1：利用 ProtParam工具，TwGPPS1編碼氨基酸的理化性質(zhì)，結(jié)果TwGPPS1 相對分子質(zhì)量為47 1890、理論等電點(diǎn)為668，分子式C2079H3345N587O630S17，總原子數(shù)為6 658，TwGPPS1氨基酸組成中 Leu 所占比例最高為120%，trp 所占比例最低為 05%，TwGPPS1不穩(wěn)定指數(shù)為 3690，脂肪指數(shù)為 9593，TwGPPS1蛋白穩(wěn)定。TwGPPS1

基因品名相似度/%序列號TwGPPS1雷蒙德氏棉Gossypium raimondii85KJB698781大豆Glycine max 82XP_0066009301毛果楊Populus trichocarpa82XP_0023083602印楝Azadirachta indica80AIG154481克萊門柚Citrus clementina 80XP_0064489891TwGPPS2雷蒙德氏棉G. raimondii81XP_0124537881大豆G. max81XP_0066009301毛果楊P. trichocarpa 79XP_0023083602克萊門柚C. clementina78XP_0064489891印楝A. indica78AIG154481

全長cDNA序列編碼的氨基酸為非分泌蛋白，信號肽分析表明無信號肽，跨膜域分析表明為非膜蛋白。對TwGPPS1蛋白進(jìn)行親/疏水性預(yù)測表明該蛋白為親水性蛋白。采用PSORT Ⅱ Prediction進(jìn)行亞細(xì)胞定位，TwGPPS1蛋白序列定位在胞質(zhì)中。TwGPPS1蛋白的二級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果顯示，無規(guī)則卷曲和α螺旋結(jié)構(gòu)是其主要結(jié)構(gòu)原件，α螺旋結(jié)構(gòu)為主占5388%，其次為無規(guī)則卷曲占3953%，β轉(zhuǎn)角占659%。三維同源模型見圖4（A），其三維同源模型以3apz1A蛋白為模板， 用于建立該模型的氨基酸殘基范圍為85～425位，序列同源性為7925%。②TwGPPS2：利用 ProtParam工具，TwGPPS2編碼氨基酸的理化性質(zhì)，結(jié)果TwGPPS2 相對分子質(zhì)量為46 7736、理論等電點(diǎn)為671，分子式為C2064H3316N586O618S17，總原子數(shù)為6 601，TwGPPS2氨基酸組成中 Leu 所占比例最高為126%，trp 所占比例最低為06%。TwGPPS2不穩(wěn)定指數(shù)為3701，脂肪指數(shù)為9941，TwGPPS2蛋白穩(wěn)定。TwGPPS2全長cDNA序列編碼的氨基酸為非分泌蛋白，信號肽分析表明無信號肽，跨膜域分析表明為非膜蛋白。對TwGPPS2蛋白進(jìn)行親/疏水性預(yù)測表明該蛋白為親水性蛋白。采用PSORT Ⅱ Prediction進(jìn)行亞細(xì)胞定位，TwGPPS2蛋白序列定位在線粒體中。TwGPPS2蛋白的二級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果顯示，無規(guī)則卷曲和α螺旋結(jié)構(gòu)是其主要結(jié)構(gòu)原件，α螺旋結(jié)構(gòu)為主占5664%，其次為無規(guī)則卷曲占3602%，β轉(zhuǎn)角占735%。三維同源模型見圖4（B），其三維同源模型以3aq02A蛋白為模板， 用于建立該模型的氨基酸殘基范圍為82～422位，序列同源性為7781%。

35TwGPPS1，2原核表達(dá)載體構(gòu)建對重組質(zhì)粒見圖5，pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2進(jìn)行測序分析，結(jié)果表明，插入表達(dá)載體中的片段與目的序列一致，證明成功構(gòu)建原核表達(dá)重組質(zhì)粒pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2。

36TwGPPS1，2重組蛋白表達(dá)將成功構(gòu)建的pET32aTwGPPS1和pET32aTwGPPS2重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化表達(dá)宿主菌Ecoli BL21（DE3），挑取單克隆菌落于LB（100 mg?L-1 Amp）液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，待菌液A600為06～08 時(shí)，在16 ℃，1 mmol?L-1 IPTG，170 r?min-1條件下培養(yǎng)12 h后，對誘導(dǎo)前后的大腸桿菌總蛋白進(jìn)行SDSPAGE分析。含pET32aTwGPPS1，2質(zhì)粒的表達(dá)菌株經(jīng)IPTG誘導(dǎo)后，在約58 kDa處出現(xiàn)誘導(dǎo)蛋白條帶，而pET32a載體菌株在相應(yīng)位置無蛋白表達(dá)見圖6。經(jīng)驗(yàn)證，58 kDa大小符合TwGPPS1，2與pET32a載體融合蛋白，該處為TwGPPS1，2重組蛋白目的條帶。結(jié)果表明，TwGPPS1，2蛋白成功在大腸桿菌BL21（DE3）中表達(dá)。

4討論

目前，對腳6基焦磷酸合酶研究較少，僅有少數(shù)對腳6基焦磷酸合酶的功能進(jìn)行研究[1113]。本研究在雷公藤懸浮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)全長特異引物，從雷公藤中克隆得到長度為1 278 bp的TwGPPS1完整ORF cDNA序列和長度為1 269 bp的TwGPPS2完整ORF cDNA序列。TwGPPS1，2與雷蒙德氏棉具有較高相似性，經(jīng)預(yù)測，均具有聚丙烯合成酶、類異戊二烯合成酶、聚丙

進(jìn)行多重比對的氨基酸序列為：TwGPPS1，TwGPPS2，Gossypium raimondii（KJB698781），Glycine max（gKRH580111），Populus trichocarpa（XP_0023083602），Citrus sinensis（KDO753891），C unshiu（AAN860611），Theobroma cacao（XP_0070249791），Quercus robur（CAC208521），Medicago truncatula（XP_0134574801），G. soja（KHN214171）。

烯相關(guān)合成酶結(jié)構(gòu)域，系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示2條基因聚為一支，具有較大同源性。本研究成功構(gòu)建了原核重組表達(dá)載體pET32aTwGPPS1，pET32aTwGPPS2，并成功誘導(dǎo)出TwGPPS1，TwGPPS2重組蛋白。

MMarker；1誘導(dǎo)后pET32a菌體；2誘導(dǎo)后pET32a上清；3未誘導(dǎo)pET32aTwGPPS1菌體；4誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS1菌體；5誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS1菌體上清；6誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS1菌體沉淀；7未誘導(dǎo)的pET32aTwGPPS2菌體；8誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS2菌體；9誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS2菌體上清；10誘導(dǎo)后pET32aTwGPPS2菌體沉淀。

成功獲得了可溶性蛋白，但其表達(dá)量較少，為進(jìn)一步提高可溶性蛋白含量，實(shí)驗(yàn)中還成功構(gòu)建了pMALc2XTwGPPS1， pMALc2XTwGPPS2原核重組表達(dá)載體，經(jīng)SDSPAGE檢測可溶性蛋白表達(dá)量并未顯著提升，其原因仍需進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)為深入研究雷公藤腳6基焦磷酸合酶基因功能和雷公藤萜類生物合成途徑奠定基礎(chǔ)，為雷公藤基因資源的保護(hù)和合理利用提供參考。

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[收稿日期]20160626

[基金項(xiàng)目]北京高等學(xué)校高水平人才交叉培養(yǎng)“實(shí)培計(jì)劃”項(xiàng)目；國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（81422053）

第7篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程；多學(xué)科融合；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）47-0108-03

微生物學(xué)是生物學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域中極為重要的基礎(chǔ)性學(xué)科，同時(shí)也是生物工程和生物技術(shù)專業(yè)的核心課程。由微生物學(xué)的發(fā)展史不難看出，該學(xué)科最重要的特征就是具有實(shí)驗(yàn)性和實(shí)踐性，同時(shí)具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是對微生物基本理論的深化和鞏固，又是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題能力的最有效途徑，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、科學(xué)思維和提高對本專業(yè)學(xué)習(xí)興趣的重要手段。因此，在開設(shè)微生物學(xué)課程時(shí)，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)也是既重要又十分必要的課程。我校的生物工程、釀酒專業(yè)和生物技術(shù)三門本科專業(yè)盡管分屬于工科、理科性質(zhì)，但均側(cè)重于培養(yǎng)本領(lǐng)域具有國際視野、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的高素質(zhì)人才。特別是我?！皣疑茖W(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地”的人才培養(yǎng)目標(biāo)明確定位為“培養(yǎng)適合社會(huì)發(fā)展的具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)能力的新世紀(jì)高層次工業(yè)生物技術(shù)人才”。同時(shí)，微生物學(xué)是多個(gè)相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系紐帶，特別是生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和發(fā)酵工藝學(xué)等本專業(yè)的學(xué)科平臺課程和專業(yè)核心課程，均依賴于微生物學(xué)科的支撐。同樣，微生物學(xué)和微生物實(shí)驗(yàn)課程的知識體系、基本理論和前沿進(jìn)展又離不開其他學(xué)科的支撐，因此，在學(xué)科交叉與知識融合的背景下，在本科課程設(shè)置和教學(xué)模式改革中，我們特別注重微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)模式改革和實(shí)踐效果。

一、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式及不足

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是微生物學(xué)的重要組成部分，也是微生物學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。從培養(yǎng)人才目標(biāo)上來看，微生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)與微生物理論教學(xué)具有同等重要的地位，甚至更高。就我校生物工程專業(yè)，微生物學(xué)理論課程設(shè)定40學(xué)時(shí)，而實(shí)驗(yàn)課程設(shè)定48學(xué)時(shí)，這也從一定程度上反映了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖有區(qū)別，但總的來看多以單元操作實(shí)驗(yàn)、結(jié)果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為模塊進(jìn)行課程設(shè)置，其出發(fā)點(diǎn)是以掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，加深基本概念和理論為目標(biāo)的。就其出發(fā)點(diǎn)來看，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置課程體系是發(fā)揮了良好的效果。但是，對照培養(yǎng)高素質(zhì)、寬口徑和創(chuàng)新型生物工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)來看，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍有一些不足之處，概況起來有以下幾點(diǎn)。一是在主觀認(rèn)知上，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課的目的是驗(yàn)證課堂講授的理論內(nèi)容，常采用實(shí)驗(yàn)課堂上教師單純講解示范，學(xué)生一味跟蹤模仿，造成了學(xué)生被動(dòng)接受知識的效果。長此以往，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式僵化，學(xué)生上課興趣降低，導(dǎo)致最終的教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上呈現(xiàn)點(diǎn)狀式、碎片化特征，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過多，綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)較少。這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的掌握，但是很難充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索未知世界的興趣。三是實(shí)驗(yàn)安排上采取每周有實(shí)驗(yàn)，理論課和實(shí)驗(yàn)課并行的特征，導(dǎo)致一些連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)難以及時(shí)完成。這種實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)的安排布局看似合理，實(shí)則不符合微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本規(guī)律，因?yàn)橛行┪⑸飳W(xué)實(shí)驗(yàn)需要半天、一天甚至更長時(shí)間才能完成，而零碎的時(shí)間打斷了實(shí)驗(yàn)的節(jié)奏，導(dǎo)致不可預(yù)知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更為重要的是沒有給學(xué)生充分的時(shí)間去思考、分析和吸收消化所學(xué)知識，教學(xué)效果肯定大打折扣。為此，我們在吸收、總結(jié)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)精髓的基礎(chǔ)上，根據(jù)工科專業(yè)人才的培養(yǎng)特征，探討和嘗試了一些微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新舉措。

二、微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

1.微生物實(shí)驗(yàn)課程的體系改革。傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包含無菌技術(shù)、染色技術(shù)、純培養(yǎng)技術(shù)、顯微技術(shù)這四大技術(shù)。如前所述，一方面，這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)是基本的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，隨著生命科學(xué)特別是微生物學(xué)科的快速發(fā)展，僅僅開設(shè)這樣實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是跟不上學(xué)科發(fā)展的步伐的，因此微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)也要有相應(yīng)的改革和創(chuàng)新，必須體現(xiàn)新內(nèi)容、新技術(shù)、新方法和新進(jìn)展。另一方面，實(shí)驗(yàn)課程通常將這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)分散在相對獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)單元中，各單元之間缺乏方法和內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，形成割裂的教學(xué)效果，難以有效地培養(yǎng)學(xué)生完整的知識體系，融會(huì)貫通的理解能力。這種傳統(tǒng)的教學(xué)形式不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，我們在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，重構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，增加綜合和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)比重，進(jìn)行基本技能和創(chuàng)新能力的交叉遞進(jìn)式培養(yǎng)。

首先，通過單元操作技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能（即染色技術(shù)、顯微技術(shù)、無菌技術(shù)、純培養(yǎng)技術(shù)）和動(dòng)手能力。本部分內(nèi)容主要包括細(xì)菌、放線菌、酵母和霉菌的形態(tài)學(xué)特征；微生物培養(yǎng)基的配制和接種；微生物培養(yǎng)基的配制與滅菌等。單元操作訓(xùn)練是認(rèn)識微生物、了解微生物的入門技能，也是開展微生物學(xué)研究和微生物工程必備基本技能。在開展單元實(shí)驗(yàn)過程中，為提高學(xué)生的積極性和實(shí)驗(yàn)興趣，首先結(jié)合教學(xué)錄像進(jìn)行講解，在實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置思考題，在觀看錄像過程中，老師隨時(shí)就問題和學(xué)生互動(dòng)，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理不僅要知其然，還要知其所以然。在問題設(shè)置上要能夠從細(xì)節(jié)入手，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識的交叉運(yùn)用、思維方式的靈活拓展。如在進(jìn)行培養(yǎng)基滅菌實(shí)驗(yàn)中，首先設(shè)置問題1：常見的滅菌方式有哪些？其適用范圍和特點(diǎn)有哪些？根據(jù)所學(xué)理論知識和老師引導(dǎo)，學(xué)生很容易回答這個(gè)問題。接著，設(shè)置問題2：無菌操作時(shí)，超凈臺面和雙手表面如何殺菌？通過這個(gè)問題與接種操作技術(shù)結(jié)合起來。設(shè)置問題3：我們在消毒時(shí)為何用70%左右的酒精而不是用無水乙醇？通過這個(gè)將微生物學(xué)和生物化學(xué)兩個(gè)學(xué)科進(jìn)行了有機(jī)交叉，實(shí)現(xiàn)了知識的融合。緊接著設(shè)置問題4：如果工程發(fā)酵罐中發(fā)現(xiàn)了噬菌體污染，如何消毒？這個(gè)問題將理論問題與發(fā)酵工程相結(jié)合，該問題要求學(xué)生既要掌握理論知識，也要熟悉發(fā)酵工業(yè)才能很好地進(jìn)行回答。通過四個(gè)環(huán)環(huán)相扣的問題實(shí)現(xiàn)了知識的遷移、交叉和融合。其次是通過綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用。在這一部分中，首先由教師將一系列獨(dú)立單元實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成圍繞為解決某一模擬課題而展開的系列關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，然后學(xué)生利用微生物理論知識結(jié)合基本實(shí)驗(yàn)技能，在遵循微生物基本原理基礎(chǔ)上在一定范圍內(nèi)自主選擇實(shí)驗(yàn)對象。讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法并學(xué)會(huì)對不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較。以自來水中大腸桿菌菌群檢測為例，利用微生物的生理生化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微生物的鑒定，并對照水質(zhì)檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)來安排實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，不僅利用了微生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作，而且還將大腸桿菌的形態(tài)學(xué)特征、生理生化特征以及菌種鑒定等知識融合到實(shí)驗(yàn)中。更為重要的是，讓學(xué)生直接認(rèn)識到微生物特別是大腸菌群在水質(zhì)監(jiān)測中作為指標(biāo)菌的重要應(yīng)用。再次，通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生利用微生物學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)開展工業(yè)微生物菌株選育的能力。在這一層次上采用學(xué)生自主設(shè)計(jì)、老師負(fù)責(zé)把關(guān)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，強(qiáng)化工程概念和實(shí)踐特征。學(xué)生通過完成前面兩個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)，對微生物基本理論和實(shí)驗(yàn)技能有了較好的理解和掌握。在此基礎(chǔ)上，開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照自由組合分組、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、協(xié)同完善內(nèi)容安排、時(shí)間分配，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作的基本原則開展實(shí)驗(yàn)。老師在整個(gè)過程中要起著引導(dǎo)、啟發(fā)作用。例如：以“從自然界中篩選產(chǎn)酸性淀粉酶（或有機(jī)酸）的芽孢細(xì)菌”研究課題開展實(shí)驗(yàn)為例。學(xué)生需要完成如下工作：通過生境分析明確采樣地點(diǎn)；完成采樣并查找或自行設(shè)計(jì)快速檢出方法；進(jìn)行富集和選擇培養(yǎng)；篩選獲得相對優(yōu)良的產(chǎn)生菌株；初步鑒定和發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。整個(gè)環(huán)節(jié)的完成不僅可以提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，更重要的是使他們獲得一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究過程的鍛煉。最后，設(shè)置交叉學(xué)科的創(chuàng)新課題，引導(dǎo)學(xué)有余力的同學(xué)積極參與授課老師的相關(guān)科研課題，激發(fā)學(xué)生對生物工程和生命科學(xué)的興趣。如前所述，微生物與分子生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科有著廣泛的交叉與聯(lián)系，當(dāng)今工業(yè)微生物育種技術(shù)在多學(xué)科交叉融合的發(fā)展趨勢下取得了長足的進(jìn)步。因此，培養(yǎng)創(chuàng)新潛力大、科研素質(zhì)高的學(xué)生，普通的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難以滿足需要。我們在不斷的探索過程中，初步形成了創(chuàng)新課題的形式，讓部分學(xué)生真正參與到科學(xué)研究的第一線。創(chuàng)新課題實(shí)驗(yàn)按照學(xué)科交叉、由易到難、注重創(chuàng)新的原則設(shè)置。在學(xué)生能夠獨(dú)立完成小型課題的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步融入到研究生課題的探索中。如，以“表達(dá)綠色熒光蛋白的重組大腸桿菌構(gòu)建”為課題，將微生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、生物信息學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識交叉、融合其中，讓學(xué)生在探索中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)型的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.微生物實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)安排和考核模式改革。如前所述，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)安排導(dǎo)致不適宜于微生物實(shí)驗(yàn)課程的開展。為了避免分散的課時(shí)導(dǎo)致教學(xué)效果的降低，教務(wù)部門在安排班級教學(xué)任務(wù)時(shí)，會(huì)統(tǒng)籌考慮不同課程的差異性，在協(xié)調(diào)優(yōu)化課時(shí)安排的基礎(chǔ)上，排出相對完整的時(shí)間安排微生物實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。另外，任課教師統(tǒng)籌利用下午和晚上連續(xù)較長的時(shí)間開展教學(xué)工作。實(shí)踐證明，優(yōu)化課程學(xué)時(shí)結(jié)構(gòu)，合理安排教學(xué)課時(shí)能夠保障實(shí)驗(yàn)的連貫性、一致性，提高學(xué)生的積極性，從而顯著提升教學(xué)效果?？己耸菍?shí)驗(yàn)教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，是評估學(xué)生學(xué)習(xí)成效的重要手段。傳統(tǒng)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)考核方式相對單一，通常以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，考勤情況等為輔綜合評定的方法作為考核手段。這種評價(jià)方法盡管具有標(biāo)準(zhǔn)公平、成績公正、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，不足之處在于導(dǎo)致學(xué)生僅注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，而忽視了實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，更重要的是這種考核模式難以真實(shí)反映學(xué)生對微生物學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技能的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。因此，我們也對微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核方法進(jìn)行了一些探索和嘗試。

首先，我們認(rèn)為考核的內(nèi)容不僅應(yīng)包括對實(shí)驗(yàn)原理的理解和基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握，還應(yīng)包括分析和解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。因此，實(shí)行實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果并重的考評方法對于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)技能和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度很有必要。

其次，在加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)課程的管理和考核規(guī)范的前提下，淡化和簡化實(shí)驗(yàn)報(bào)告中操作步驟按部就班的抄寫，注重結(jié)果分析和討論，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后布置一些開放性的思考題讓學(xué)生完成。這樣，不僅能促使學(xué)生通過查閱資料解決問題，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和分析問題的能力，也能避免學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果作假和抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象發(fā)生。

再次，分類考核，全面考查。對于一次實(shí)驗(yàn)課能夠完成的單元操作實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)場檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況和結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題當(dāng)場指出并評定課堂表現(xiàn)成績。教師將根據(jù)實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，對每個(gè)單元實(shí)驗(yàn)的綜合成績進(jìn)行評分。對于需要多次實(shí)驗(yàn)才能完成的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求提供詳細(xì)的原始記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)成績考核的重要依據(jù)。

三、結(jié)語

江南大學(xué)生物工程學(xué)院的微生物學(xué)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)在多年來不斷探索和改革的過程中，逐漸形成了具有特色的學(xué)科平臺課程。在教學(xué)過程中，微生物學(xué)理論課老師一般都要擔(dān)任微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，這樣老師能夠更好地自主協(xié)調(diào)和平衡理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課程在時(shí)間、節(jié)奏和進(jìn)度上的合理安排，從而使二者能夠相輔相成，相得益彰，整體上提高微生物學(xué)的教學(xué)水平和質(zhì)量。通過單元操作實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等由易到難、由淺入深的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排，對學(xué)生更好地理解和消化理論課，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]諸葛健，李華鐘.微生物學(xué)[M].第2版.北京：科學(xué)出版社，2009.

[2]周宜君，劉越，戴景峰，等.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2009，36（10）：1609-1613.

第8篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：免疫蛋白組學(xué)；研究進(jìn)展

中圖分類號：Q939.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-979X(2007)03-0050-05

Research Advance in Immunoproteomics

HAN Chen

(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)

Abstract：Immunoproteomics is a new science from the combination of proteomics and immunological analytical methods. The forming process，tools, main technical points and applications of immunoproteomics have been discussed in this paper. Meanwhile, the development of this new science is prospected in terms of its limitations.

Key words：immunoproteomics; advance

免疫原性蛋白質(zhì)一直是微生物學(xué)家及醫(yī)學(xué)家研究的熱點(diǎn)。酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）、免疫共沉淀及蛋白質(zhì)印跡（Western blot）等技術(shù)都是基于抗原抗體特異結(jié)合的原理，用于檢測抗原存在與否，及探測一種疾病或一種微生物的免疫蛋白質(zhì)組。但是，ELISA不能區(qū)分不同的免疫原性蛋白質(zhì)，免疫沉淀則需要大量的抗體，且在抗原鑒定前需要去除抗體。起初，科學(xué)家曾試圖用抗體從電泳后的固體膠中探測抗原，但因所需抗體量大、操作過程復(fù)雜且重復(fù)性差等原因進(jìn)展緩慢。蛋白質(zhì)從凝膠向膜轉(zhuǎn)移技術(shù)的建立，使經(jīng)凝膠分離后免疫原性蛋白質(zhì)的探測成為可能，也促進(jìn)了蛋白質(zhì)印跡技術(shù)的發(fā)展。但傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)印跡技術(shù)由于電泳分離的效果差，及抗原鑒定成功率低，往往只用于普通的檢測、分析，很少用于大規(guī)模探測免疫原性蛋白質(zhì)[1]。

蛋白質(zhì)組學(xué)的特點(diǎn)是采用高分辨率的蛋白質(zhì)分離手段，結(jié)合高效率的蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)，研究蛋白質(zhì)的各種代謝和調(diào)控途徑[2]，使分離高分辨率及鑒定高成功率復(fù)雜蛋白質(zhì)成為可能。現(xiàn)代蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)免疫雜交方法相結(jié)合產(chǎn)生了一門新興的交叉學(xué)科免疫蛋白質(zhì)組學(xué)（immunoproteomics）[3]。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)

1.1概述

蛋白質(zhì)組學(xué)屬蛋白質(zhì)化學(xué)的范疇，蛋白質(zhì)化學(xué)包括研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，通常涉及生物化學(xué)和酶學(xué)。蛋白質(zhì)組學(xué)重點(diǎn)研究組成一個(gè)大系統(tǒng)的多個(gè)不同蛋白質(zhì)的相互作用，它需對復(fù)雜混合物進(jìn)行分析，不是通過測定完整序列進(jìn)行鑒定，而是在數(shù)據(jù)庫匹配工具幫助下進(jìn)行部分序列測定。它是系統(tǒng)生物學(xué)而不是結(jié)構(gòu)生物學(xué)；是鑒定系統(tǒng)的行為而不是鑒定任何單一組分的行為。

“蛋白質(zhì)組”是一種細(xì)胞、組織或完整的生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)[4]。生命科學(xué)的研究工作主要有4個(gè)層次：基因組學(xué)（genomics），轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics），蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）和代謝組學(xué)（metabolomics）。人類基因組計(jì)劃（human genomic project）順利完成之后，后基因組時(shí)代（post genome era）來臨，從而蛋白質(zhì)組學(xué)成為科學(xué)家面臨的最大挑戰(zhàn)[5-7]。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究也是對分析手段的挑戰(zhàn)。如何同時(shí)測定一個(gè)生物中大量或全部基因的表達(dá)似乎通過引入cDNA或寡核苷酸微陣已得以解決。用DNA微陣和相關(guān)方法分析基因表達(dá)依賴于兩個(gè)重要工具：聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）和寡核苷酸與互補(bǔ)序列的雜交。但是沒有類似的工具用于蛋白質(zhì)分析。原因首先是沒有蛋白質(zhì)PCR等價(jià)物，目前不可能有多肽分子類似于核苷酸通過PCR復(fù)制的方式復(fù)制；其次，蛋白質(zhì)不能專一性與互補(bǔ)氨基酸序列雜交。

另一個(gè)蛋白質(zhì)組學(xué)的特有問題是細(xì)胞中每一個(gè)蛋白質(zhì)產(chǎn)物并不一定只有一種分子實(shí)體。這是由于蛋白質(zhì)翻譯后有修飾[8]。修飾的內(nèi)容隨蛋白質(zhì)的種類、細(xì)胞的調(diào)節(jié)機(jī)制和環(huán)境因子變化，許多蛋白質(zhì)以多種形式存在。對任何特定基因的多種蛋白質(zhì)產(chǎn)物進(jìn)行檢測和區(qū)分的必要性使蛋白質(zhì)組學(xué)在分析方面更具挑戰(zhàn)性[9]。

1.2蛋白質(zhì)組學(xué)的工具

高通量、高靈敏度和規(guī)?；碾p向凝膠電泳-質(zhì)譜是目前最流行、最可靠的技術(shù)平臺[10]；酵母雙雜交技術(shù)已用于研究蛋白質(zhì)連鎖群和蛋白質(zhì)功能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。生物信息學(xué)方法在蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域已得到有效的利用，其中突出的代表是Eisenberg等聯(lián)合采用系統(tǒng)發(fā)育分布圖（phylogenetic profiles）法、融合蛋白序列（rosetta stone）法和基因鄰居（gene neighbor）法，成功地建立了酵母沉默信息調(diào)節(jié)子（silencing information regulator，SIR）作用網(wǎng)絡(luò)和酵母朊病毒（prion）功能連鎖網(wǎng)絡(luò)。

除雙向凝膠電泳，其他的蛋白質(zhì)分離技術(shù)包括一維十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳 （1D -SDS AGE）、高效液相色譜（HPLC）、毛細(xì)管電泳（CE）、等電聚焦（IEF）和親和層析。最有力的技術(shù)是將不同的蛋白質(zhì)和肽分離技術(shù)結(jié)合為多維技術(shù)，例如離子交換液相層析（LC）與反相高效液相色譜（RP-HPLC）的串聯(lián)是分離復(fù)雜肽混合物的有力工具[11]。

1.3蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用

1.3.1蛋白質(zhì)表達(dá)譜鑒定生物或細(xì)胞的特定狀態(tài)，如分化、發(fā)育狀態(tài)或疾病狀態(tài)下蛋白質(zhì)的表達(dá)以及物理、化學(xué)刺激下蛋白質(zhì)的表達(dá)。這種信息對于檢測藥物治療的潛在靶子極為有用。

1.3.2蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)譜這是在生物系統(tǒng)中測定蛋白質(zhì)之間相互作用的蛋白質(zhì)組學(xué)方法。大多數(shù)蛋白質(zhì)在執(zhí)行功能時(shí)與其他蛋白質(zhì)密切相關(guān)，這些相互作用是通過體外純化的蛋白質(zhì)和酵母雙雜交系統(tǒng)獲得的。通過親和俘獲配對技術(shù)與分析蛋白質(zhì)組學(xué)方法相結(jié)合，蛋白質(zhì)組學(xué)可以鑒定更復(fù)雜的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。在細(xì)胞中多蛋白質(zhì)復(fù)合物與點(diǎn)到點(diǎn)的信號傳導(dǎo)途徑有關(guān)。在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)譜可測定的過程中，所有參與者的狀態(tài)是蛋白質(zhì)組學(xué)最具遠(yuǎn)大前景的應(yīng)用之一。

1.3.3蛋白質(zhì)修飾譜這是鑒定蛋白質(zhì)怎樣以及在何處得到了修飾。許多蛋白質(zhì)翻譯后的修飾控制著蛋白質(zhì)的靶向、結(jié)構(gòu)、功能和轉(zhuǎn)換。此外，許多環(huán)境化學(xué)因素、藥物和內(nèi)源化學(xué)因素可產(chǎn)生修飾蛋白質(zhì)的活性親電體。修飾蛋白質(zhì)可用抗體測定，但是一個(gè)特定修飾的精確序列位點(diǎn)往往是未知的。蛋白質(zhì)組學(xué)是研究翻譯后修飾的性質(zhì)和序列專一性最好的方法。此法的擴(kuò)展允許在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)鑒定調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的修飾狀態(tài)，這是蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的重要擴(kuò)充[12]。

2 免疫蛋白質(zhì)組學(xué)的技術(shù)要點(diǎn)

2.1二維凝膠電泳

二維凝膠電泳（two-dimensional gel elect-rophoresis，2DE）又稱雙向凝膠電泳，它的發(fā)展使得蛋白質(zhì)混合物的分離達(dá)到高重現(xiàn)性和高分辨率，使定性和定量分析2個(gè)或多個(gè)細(xì)胞或組織標(biāo)本中的蛋白質(zhì)成為可能。2DE的出現(xiàn)早于通過基因測序技術(shù)檢測基因表達(dá)的方法，但2DE本身是一種重要的描述性技術(shù)，當(dāng)分離后的蛋白質(zhì)缺少快速和可靠的鑒定工具時(shí)，它在分子生物學(xué)研究中的應(yīng)用受到限制。

軟電離技術(shù)電噴霧離子化 （ESI）和基體輔助激光解吸電離 （MALDI）的出現(xiàn)，使質(zhì)譜成為現(xiàn)代蛋白質(zhì)科學(xué)中最重要的組成部分。基體輔助激光解吸電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）、電噴霧離子化串聯(lián)質(zhì)譜（ESI-MS/MS）取代了速度較慢、靈敏度較差的Eadman化學(xué)降解法，用于分析和鑒定2DE分離所獲得的蛋白質(zhì)樣品。此類方法的一般步驟是：先從2DE膠切下待分析的蛋白質(zhì)斑點(diǎn)，用胰蛋白酶對蛋白質(zhì)進(jìn)行膠內(nèi)消化，然后用質(zhì)譜技術(shù)分析消化后得到的多肽片斷，用MALDI-TOF-MS測定酶解后的多肽片斷得到肽質(zhì)量指紋圖譜并通過數(shù)據(jù)庫檢索來對蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定。在同一實(shí)驗(yàn)中未鑒定的蛋白質(zhì)，再用納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜（nano- ESI-MS/MS）或聯(lián)機(jī)的反相毛細(xì)管柱液相色譜電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜進(jìn)行自動(dòng)的數(shù)據(jù)掃描，肽離子經(jīng)碰撞誘導(dǎo)裂解（CID）產(chǎn)生的串聯(lián)質(zhì)譜圖譜，與數(shù)據(jù)庫中肽序列的理論串聯(lián)質(zhì)譜圖進(jìn)行對比檢索，鑒定蛋白質(zhì)。

納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜是基于Wilm和Mann的理論研究，現(xiàn)已成為分析從1D和2D上分離得到的微量蛋白質(zhì)的有力工具。電噴霧上樣還可在電噴霧接口前用HPLC分離多肽（在線CapLC-ESI-MS/MS）。nano-ESI- MS/MS和在線CapLC-ESI-MS/MS 2種方法是相互補(bǔ)充的，各有優(yōu)勢[3]。

2.2 半干轉(zhuǎn)印

蛋白質(zhì)從凝膠中向固相支持物的轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了Western免疫雜交研究方法，由于是在液體環(huán)境中進(jìn)行，它轉(zhuǎn)移速度慢，需要大電流，而大電流易產(chǎn)熱，所以實(shí)驗(yàn)需在低溫下進(jìn)行，使用很不方便。半干轉(zhuǎn)印解決了這個(gè)問題，且避免了緩沖液中不純雜質(zhì)向固相膜載體的轉(zhuǎn)移。半干轉(zhuǎn)印法只需將凝膠與膜緊貼，夾在轉(zhuǎn)移緩沖液浸泡過的濾紙中間，然后將它們一起置于石墨電極之間，接通電源即可轉(zhuǎn)移，在室溫下1~2 h即可完成，非常方便。由于SDS在轉(zhuǎn)移環(huán)境中與蛋白質(zhì)可逆結(jié)合，如果膠上的蛋白質(zhì)與SDS已經(jīng)分離，則它由于失去了電場提供的驅(qū)動(dòng)力而不能轉(zhuǎn)移到膜上；相反，如果蛋白質(zhì)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到膜上而仍未與SDS分開，則蛋白質(zhì)可能穿透膜而不能結(jié)合到膜上，因此，要控制好半干轉(zhuǎn)印的時(shí)間。一般而言，高相對分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)易丟掉SDS而留在膠中，低相對分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)則不易丟掉SDS穿透膜。在陰極濾紙的轉(zhuǎn)印緩沖液中補(bǔ)加SDS可促進(jìn)SDS與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而有利于高相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)向膜上轉(zhuǎn)移；通過增加雜交緩沖液中的離子強(qiáng)度，增加蛋白質(zhì)與膜之間的疏水性相互作用，使低相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)獲得了較好的雜交效率。

2.3免疫芯片

免疫芯片（immunochip）作為一種高通量同步多元檢測系統(tǒng)，其檢測操作所需樣品量少、反應(yīng)速度快、靈敏度高、穩(wěn)定性好，在分子診斷學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)大有作為[13]。

目前，蛋白質(zhì)組分析的研究主要依靠雙向電泳和質(zhì)譜，繁瑣且低效，亟需建立簡便易行、靈敏、高通量的表達(dá)蛋白質(zhì)分析方法。其中之一就是基于抗體微陣列的蛋白質(zhì)芯片[14]。通過抗體工程可以得到各種重組抗體，加上目前商業(yè)可得的抗體，將組成數(shù)量可觀的抗體庫，應(yīng)用這些抗體制造的抗體微陣列免疫芯片即能對含有各種功能基團(tuán)的蛋白質(zhì)進(jìn)行全面快速的分析。

隨著芯片微型化技術(shù)的發(fā)展，微點(diǎn)的尺度進(jìn)一步縮小至納米尺度，出現(xiàn)了納米陣列（nanoarray）免疫芯片。納米點(diǎn)陣應(yīng)用原子力顯微鏡（atom force microscopy，AFM）的針尖制作，納點(diǎn)（nanospot）直徑一般為100~350 nm，僅約為微米陣列中微點(diǎn)尺度的1/1 000。它不僅微型化程度高，而且檢測程序無需進(jìn)行分子標(biāo)記，可直接用于復(fù)合物的測定，與表面等離子體共振（surface plasmon resonance，SPR）檢測方法有相似之處。2002年，美國西北大學(xué)的研究人員利用AFM制作了以免疫球蛋白為捕獲探針的納米陣列免疫芯片，并驗(yàn)證其可與抗免疫球蛋白結(jié)合反應(yīng)。

探針點(diǎn)并非越小越好，當(dāng)點(diǎn)尺度小到一定程度時(shí)，因每點(diǎn)所含捕獲分子數(shù)量過少，檢測體系將表現(xiàn)出較大的差異性，從而失去統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[15]。

3 免疫蛋白質(zhì)組學(xué)的臨床應(yīng)用

3.1在糖尿病中的應(yīng)用

Ⅰ型糖尿?。═1DM）是一種多基因、多病因的自身免疫性疾病，發(fā)病特點(diǎn)是選擇性且不可逆的破壞胰島B細(xì)胞，導(dǎo)致胰島素產(chǎn)生障礙，患者終生需要外源性胰島素。1987年，Nepom等用2DE和免疫沉淀法分析T1MD患者HLA分子，發(fā)現(xiàn)HLA分子存在雜合性。Winer研究非肥胖型糖尿?。╪on obesity diabetes，NOD）小鼠和糖尿病患者，通過SELDI-TOF-MS的質(zhì)譜技術(shù)鑒定出胰島Schwann細(xì)胞和Langerhans細(xì)胞分泌自身抗體，刺激膠質(zhì)纖維酸性蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，T1DM發(fā)病機(jī)制中存在自發(fā)免疫系統(tǒng)對抗胰島神經(jīng)組織的途徑。Nielsen等的體外研究發(fā)現(xiàn)，B細(xì)胞成熟過程中在2 239個(gè)蛋白點(diǎn)中135個(gè)有差異變化，這是翻譯后修飾的結(jié)果，這些翻譯后修飾的蛋白質(zhì)是研究T1DM發(fā)病機(jī)制的潛在靶位[16]。

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究技術(shù)在提高，將雙向電泳技術(shù)用于小鼠組織，通過增大2D膠、使用窄范圍的pH膠、細(xì)胞器分離可以獲得超過10 000個(gè)蛋白點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)方法獲得的1 900個(gè)蛋白點(diǎn)。用 IL-1β研究胰島B細(xì)胞系的蛋白質(zhì)組學(xué)得到得結(jié)論是T1DM發(fā)病是多因素、動(dòng)態(tài)的，并非某個(gè)基因單獨(dú)作用的結(jié)果。

3.2在腫瘤診斷中的應(yīng)用

蛋白質(zhì)組學(xué)被用于鑒定癌癥診斷的標(biāo)志物，檢測疾病進(jìn)展和鑒定治療的靶位。它在發(fā)現(xiàn)癌癥的標(biāo)志物方面具有重要價(jià)值，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)組反映了細(xì)胞內(nèi)在的遺傳程序和直接的環(huán)境影響。美國國立腫瘤研究所組織的早期疾病探測研究機(jī)構(gòu)多中心三期臨床試驗(yàn)得出結(jié)論：通過血清及儀器標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控，增強(qiáng)激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（SELDI-TOF-MS）是目前最有希望的檢測腫瘤早期的方法[17]。對乳腺癌和卵巢癌檢測的敏感性和特異性為93%和91%，較傳統(tǒng)的檢測標(biāo)志物癌抗原提高很多[18]；對前列腺癌檢測的敏感性和特異性為83%和97%；國內(nèi)外學(xué)者還用SELDI技術(shù)對肺癌、肝癌、胃癌、腸癌、食道癌、鼻咽癌、喉癌、胰腺癌、膀胱癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤進(jìn)行了檢驗(yàn)和研究，也取得了很好的效果[19, 20]。

3.3在病原性疾病中的應(yīng)用

許多感染性疾病如乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、梅毒、鼠疫等的抗原尚依賴ELISA、放射免疫法、免疫熒光法等間接測定，用SELDI則可同時(shí)直接檢測這些疾病特異性抗原的相對分子質(zhì)量，并進(jìn)行窗口期檢查，這是其他檢測手段無法做到的。

Jungblut等[21]通過免疫蛋白質(zhì)組學(xué)手段，利用感染早期和晚期患者的血清研究了嘎氏疏螺旋體的免疫原性蛋白，在驗(yàn)證了傳統(tǒng)使用的2個(gè)靶標(biāo)抗原的同時(shí)，又找到了2個(gè)新的靶抗原。并且在幽門螺桿菌的診斷中，分別用幽門螺桿菌感染不同階段及其他原因?qū)е碌奈秆谆颊叩难澹綔y了幽門螺桿菌不同菌株的免疫原性蛋白，對其感染特異的免疫原性靶標(biāo)蛋白進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，為其診斷、預(yù)防和治療奠定了良好的基礎(chǔ)。

應(yīng)天翼等[22]提取福氏賀桿菌2a 2457T全菌蛋白進(jìn)行不同pH梯度的雙向電泳，結(jié)合蛋白質(zhì)印跡技術(shù)尋找發(fā)生免疫反應(yīng)的蛋白質(zhì)。用MALDI-TOF-MS鑒定了19個(gè)免疫反應(yīng)蛋白點(diǎn)，對應(yīng)于10種蛋白質(zhì)，成功建立了福氏賀桿菌2a 2457T的免疫蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法，為尋找保護(hù)性抗原打下了基礎(chǔ)。

Pitarch等[23]通過免疫蛋白質(zhì)組學(xué)手段從白假絲酵母中鑒定到了42個(gè)有免疫原性的持家酶。通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在念珠菌病發(fā)病過程中，磷酸甘油酸激酶與乙醇脫氫酶抗體的產(chǎn)生與刺激人的免疫分化有關(guān)，并驗(yàn)證了循環(huán)系統(tǒng)中白假絲酵母特異性抗體對念珠菌病發(fā)展的抑制作用。他們認(rèn)為，高濃度的抗烯醇酶抗體的出現(xiàn)標(biāo)志著患者處于恢復(fù)期，可作為病情發(fā)展的標(biāo)記物。此研究為念珠菌病的早期檢測及臨床跟蹤提供了靶標(biāo)，且可能被用作設(shè)計(jì)抗真菌藥物及疫苗的靶標(biāo)。

3.4在其他疾病中的應(yīng)用

英國Rrian Austen研究小組檢測了老年性癡呆（AD）患者的組織和腦脊液，發(fā)現(xiàn)了一種β-淀粉樣蛋白多肽，并被公認(rèn)為是人腦產(chǎn)生神經(jīng)退行性改變的標(biāo)志物[24]。用SELDI進(jìn)一步確定了抗原變異片段，為B型多肽的片段1~42，相對分子質(zhì)量為4 511，是引發(fā)疾病的關(guān)鍵標(biāo)志物。

在心血管病的診斷中，Allard等用SELDI技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)載脂蛋白C-I（ApoC-I）和載脂蛋白C-Ⅲ（ApoC-Ⅲ）可區(qū)別缺血性和出血性腦卒中。用SELDI技術(shù)測定補(bǔ)體C3α鏈及纖維蛋白原的早期降解蛋白指紋，能更早地發(fā)現(xiàn)心肌梗死。

最近，Chen等提出免疫蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)該分為3部分，（1）通過免疫蛋白質(zhì)組學(xué)篩選外膜中具有免疫原性的蛋白質(zhì)；（2）通過免疫后攻毒的方法鑒定免疫原性蛋白的保護(hù)性；（3）通過其中和能力來確定候選疫苗。按照上述原則，該研究小組通過實(shí)驗(yàn)從嗜水氣單孢菌的外膜蛋白中篩選出了保護(hù)性達(dá)71.4%的抗原。但研究者認(rèn)為，如果只作為診斷靶標(biāo)，后兩步不是必需的，而應(yīng)通過與其他菌株之間的交叉反應(yīng)來篩選。

4 展望

目前免疫蛋白質(zhì)組學(xué)已成功地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域，如病源性微生物、自身抗原、腫瘤抗原及蛋白質(zhì)修飾等的研究；也應(yīng)用于不同種類免疫反應(yīng)以及免疫反應(yīng)過程中不同階段特異性免疫蛋白質(zhì)的研究。其原理還用于蛋白質(zhì)翻譯后修飾的研究，如通過磷酸化抗體來探測被檢蛋白質(zhì)中磷酸化的情況等。在今后生命科學(xué)的相關(guān)研究中，免疫蛋白質(zhì)組學(xué)將應(yīng)用于更為廣泛的領(lǐng)域。

方法學(xué)上，二維凝膠電泳-質(zhì)譜仍是目前最流行和較可靠的技術(shù)，但其通量、靈敏度和規(guī)?；写M(jìn)一步加強(qiáng)，一些學(xué)者開始重視研究以色譜/電泳-質(zhì)譜為主的技術(shù)。此外，酵母雙雜交技術(shù)雖已用于研究蛋白質(zhì)連鎖群和蛋白質(zhì)功能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但尚缺乏快速、高效的手段獲取復(fù)雜蛋白質(zhì)相互作用的多維信息。蛋白質(zhì)組的生物信息學(xué)研究雖已有成功的先例，但其應(yīng)用范圍與準(zhǔn)確率仍需提高，所面臨的更大挑戰(zhàn)是如何綜合信息，準(zhǔn)確分析蛋白質(zhì)的相互作用，界定相互作用連鎖群。

學(xué)術(shù)上，在基因組、轉(zhuǎn)錄組基礎(chǔ)上的蛋白質(zhì)組全譜研究，微生物已有成功的報(bào)道，但是在高等生物尤其是哺乳動(dòng)物尚未見報(bào)道，人類組織或細(xì)胞的蛋白質(zhì)組全譜研究則基本未涉足。此外，人類基因組草圖雖已公布，但是，估計(jì)的3.5萬左右基因中一半以上屬理論推測，需要從蛋白質(zhì)組水平予以檢驗(yàn)與確認(rèn)，因此，開展人類組織或細(xì)胞的蛋白質(zhì)組表達(dá)譜的分析勢在必行。

受基因調(diào)控的細(xì)胞內(nèi)各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之間是相互交錯(cuò)和彼此關(guān)聯(lián)的。雖然近年人們對轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及相互關(guān)系的認(rèn)識取得了進(jìn)展，但是，針對任一生物體組織、細(xì)胞開展全方位的蛋白質(zhì)組相互作用網(wǎng)絡(luò)的分析鮮有報(bào)道。而此類相互作用網(wǎng)絡(luò)的揭示對于深刻認(rèn)識重要生理、病理過程的機(jī)制是不可缺少的[25]。

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第9篇：生物信息學(xué)新進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞 生物技術(shù)專業(yè)；微生物學(xué)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.423文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1671-489X(2012)15-0115-02

2007年，教育部印發(fā)了關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程（質(zhì)量工程）的通知，對高等學(xué)校的人才培養(yǎng)提出新的要求。因此，高等教育改革的質(zhì)量工程在各高校不斷深入進(jìn)行，目的是使學(xué)生具有良好的綜合素質(zhì)。當(dāng)前，生命科學(xué)以前所未有的深度和廣度迅速發(fā)展，它對生物相關(guān)專業(yè)人才提出扎實(shí)全面、復(fù)合創(chuàng)新及開拓型的培養(yǎng)要求。

微生物學(xué)是研究微生物及其生命活動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用的學(xué)科，是生物學(xué)科中理論性和實(shí)驗(yàn)性都很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是不可或缺的重要教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，微生物的研究方法已成為許多生物技術(shù)領(lǐng)域的基本技術(shù)和手段，其基本理論和應(yīng)用研究在國際上一直是非?；钴S的領(lǐng)域[2]。如何通過該課程幫助學(xué)生理解和鞏固知識，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)方法及綜合分析能力，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，為專業(yè)奠定牢固的理論專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，是微生物教學(xué)面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。

近年來，在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生科研意識為目標(biāo)，筆者對微生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行了積極的探索，下面簡單介紹在生物技術(shù)專業(yè)微生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的一些改革工作。

1 優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)引入新知識新熱點(diǎn)

微生物與生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、微生物育種學(xué)等課程在內(nèi)容上相互交叉滲透，授課時(shí)間上有前有后，為避免與先修課程某些內(nèi)容重復(fù)、又為后續(xù)課程留有余地，突出本課程的特有內(nèi)容，必須對交叉內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。作為生命科學(xué)中最活躍的分支科學(xué)之一，一批新的微生物學(xué)科正孕育和形成，如微生物基因組學(xué)、微生物蛋白質(zhì)組學(xué)、微生物代謝組學(xué)等。很多新技術(shù)、新方法如熒光PCR、生物芯片技術(shù)、生物信息學(xué)等在微生物學(xué)中廣泛應(yīng)用，完全按照微生物學(xué)教材已不能掌握更多的新知識、新理論。因此，在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、完整性的前提下，向?qū)W生講授更多的有關(guān)科學(xué)前沿動(dòng)態(tài)的知識，探索將課程中的經(jīng)典理論和前沿科技發(fā)展有機(jī)地融合在一起，力求讓學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)系統(tǒng)掌握本門課程的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)操作技能。實(shí)踐中的具體做法是：教師通過上網(wǎng)檢索的方法，廣泛收集有關(guān)外文教材和教輔資料，從中吸取精華，同時(shí)注重吸收國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)在相關(guān)課程上的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在講授過程中針對書上的興趣知識點(diǎn)進(jìn)一步查閱該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，做到源于書本又高于書本。

比如在講到抗生素對細(xì)菌的作用時(shí)，引出2010年在全球多個(gè)地區(qū)出現(xiàn)的新德里金屬β內(nèi)酰胺酶I型（NDM-1）超級細(xì)菌的案例，幫助學(xué)生更好地了解了抗生素在目前抗感染治療中的應(yīng)用及目前國內(nèi)外細(xì)菌對抗生素的耐藥現(xiàn)狀，部分興趣濃厚的學(xué)生在課外時(shí)間對目前國內(nèi)大型醫(yī)院的抗生素臨床使用展開探究。

2 開展課后科研，將理論教學(xué)融入實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)

生科研創(chuàng)新能力

微生物學(xué)是一門與生活實(shí)踐有密切聯(lián)系的應(yīng)用學(xué)科，教師在講述中要充分發(fā)揮微生物學(xué)與生活實(shí)踐有密切聯(lián)系的優(yōu)勢，盡量多把生活、生產(chǎn)中一些與微生物生命活動(dòng)有聯(lián)系的有趣實(shí)例引入到課堂中，進(jìn)行剖析，用平時(shí)看得見的實(shí)例刺激學(xué)生的感官，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思維。比如在給學(xué)生講緒論中微生物的廣泛性時(shí)提到“微生物無處不在，但肉眼看不見、用手摸不著”，學(xué)生理解起來較為抽象。因此，在微生物大類形態(tài)及培養(yǎng)基內(nèi)容結(jié)束之后，給學(xué)生出一道課外實(shí)驗(yàn)題，請學(xué)生以實(shí)驗(yàn)舉證“人類生活在微生物的海洋里”。各學(xué)生小組獨(dú)立選擇某一周圍環(huán)境，提交從該環(huán)境分離微生物的實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過該課題的開展，幫助學(xué)生真正意義上理解微生物無處不在的涵義。

在理論教學(xué)結(jié)束原核微生物、真核微生物及病毒這三個(gè)章節(jié)之后，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣，自主通過查閱文獻(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)或超市貨架信息等方式，用1周左右時(shí)間考慮確定開發(fā)某一個(gè)微生物相關(guān)產(chǎn)品。在選定研究課題之后，教師再向?qū)W生詳細(xì)介紹科研文獻(xiàn)的檢索方法和檢索途徑，然后小組內(nèi)部分工開展文獻(xiàn)調(diào)研、收集相關(guān)資料，并初步設(shè)計(jì)獲得既定的微生物產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)和小組間展開學(xué)術(shù)交流，發(fā)表見解并互相補(bǔ)充。通過反復(fù)討論，在分析歸納的基礎(chǔ)上，通過方案的完善及修改，達(dá)成一致意見，并最終形成結(jié)論，以PPT的形式，由學(xué)生在課堂上作匯報(bào)交流。學(xué)生開展相關(guān)微生物產(chǎn)品的科研活動(dòng)期間，指導(dǎo)教師旁聽并適時(shí)加以引導(dǎo)，既要防止學(xué)生討論偏離學(xué)習(xí)實(shí)際，又不能過多干預(yù)學(xué)生的思維。

在學(xué)生開展上述科研活動(dòng)的過程中，微生物實(shí)驗(yàn)室采取開放教學(xué)，積極支持學(xué)生實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，這一方面可以鞏固教學(xué)內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性；另一方面教師發(fā)揮引導(dǎo)作用，解疑答難，進(jìn)一步提高學(xué)生分析、綜合、研究、解決問題的能力。

3 完善考核機(jī)制，正確評估學(xué)生成績

建立一套適合實(shí)踐教學(xué)機(jī)制的考核方式，完善學(xué)生成績評定標(biāo)準(zhǔn), 正確評價(jià)學(xué)生成績。

1）取消期中考試，代之以實(shí)踐成績，實(shí)踐環(huán)節(jié)成績由“人類生活在微生物的海洋里”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)成績、微生物產(chǎn)品開發(fā)的書面報(bào)告成績及現(xiàn)場答辯成績?nèi)糠纸M成。實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置可以讓學(xué)生自己主動(dòng)學(xué)習(xí)，查閱資料，把教學(xué)引向課堂外，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識及主動(dòng)探究問題能力，

2）改革成績評定模式。打破長期以來將期末考試作為課程主要成績的評定模式，對學(xué)生成績進(jìn)行綜合評定，即由平時(shí)成績（30%）、實(shí)踐環(huán)節(jié)成績（30%）及期末考試（40%）組成。其中平時(shí)成績可以由考勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)三部分組成。這種成績綜合評價(jià)機(jī)制不但可促使學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)，而且有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，有利于學(xué)生素質(zhì)和能力的全面提高。

近年來，在過去幾屆學(xué)生的微生物學(xué)課程的教學(xué)過程中，理論教學(xué)深入透徹地講解微生物學(xué)理論，實(shí)踐教學(xué)模塊突出訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造力和動(dòng)手能力，致力于培養(yǎng)學(xué)生的科研意識。通過實(shí)踐教學(xué)的改革與研究，學(xué)生對微生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣更為濃厚了，普遍反應(yīng)從實(shí)踐教學(xué)中學(xué)到了書本上學(xué)習(xí)不到的東西。課后科研活動(dòng)的開展使學(xué)生的動(dòng)手能力得到鍛煉的同時(shí)，也幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備有了較為全面的認(rèn)識，為大四年級的畢業(yè)論文課題研究及以后從事生物技術(shù)行業(yè)的研究工作奠定一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。

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