分子生物学作用十篇

分子生物学作用篇1

关键词：医学检验；分子生物传感器；分子蛋白组学；分子生物芯片技术

在基因克隆技术日渐完善和基因测序工作日益完善的背景下，迎来了基因时代。到20世纪末生物学领域中的数理科学应用大大增加，在功能基因组学、环境基因组学和结构基因组学的共同发展的态势下，分子诊断学技术也得到了突破性的进展，为检验医学开拓了更为广阔的发展空间。

1分子生物传感器的应用

对于分子生物传感器而言，其主要是通过一定的化学或者生物技术，把诸如蛋白、抗原、抗体、受体、微生物、细胞、酶等生物识别元件固定在换能器上面，在待测物与生物识别元件产生特异性作用后，以换能器作为媒介，将其作用产生后的结果进一步转化为能够检测和输出的光信号和电信号等，再对待测物质进行更全面的定性和定量分析，达到检测分析的要求。在实际工作中，体液中的微量蛋白、核酸和小分子有机物等物质的检测都需要分子生物传感器。生物传感器的存在对于处于手术中和重症监护下的患者来说，具有重要的意义。Skladal等相关学者利用通过寡核苷酸探针修饰过的压电传感器对丙型肝炎病毒进行检测，同时还对其DNA结构转录和聚合酶链式反应的扩增过程进行了实时的监测，而整个检测过程仅仅需要10min，除了监测耗时较短外，该装置还具有可以重复使用的特点[1]。Petricoin等相关学者利用压电传感器对破骨细胞生成抑制因子和几种抗体的相互影响进行了更深入的研究，并从中成功研发出能够迅速检验血清中OPG的压电免疫传感器[2]。Drosten等学者则报道了检测神经递质的酶电报，将电极放置在神经肌肉接点附近可实时测定并记录邻近的神经元去极化后所释放的递质谷氨酸[3]。

2分子蛋白组学的应用

对于分子蛋白组学的研究，在相关领域上可以说取得了骄人的成绩，但是也存在相当一部分结论是众说纷纭和互相矛盾。对于一些典型的肿瘤标志物来说，其难以在当前通过表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱技术作为代表的蛋白质组学技术来得到充分体现。笔者查阅相关的问题总结出可能存在以下几个方面的问题：首先就是激光解析离子化-飞行时间质谱技术自身存在一定的限制性，具体包括重复性、敏感性和每个峰值蛋白在当前设备下确认所存在的弊端；其次就是要考虑实验设计和对照组是否选择得当，对于某个特定的蛋白组模式所反映的是肿瘤的特异性、代谢紊乱还是炎症反应等都难以得到准确的结论；最后就是对于不同实验室所产生的实验结果，其标本处理存在一定的差异，导致其可比性大为降低，我们在实际工作中，只有重视并有效解决上述问题，激光解析离子化-飞行时间质谱技术在检验医学中才能发挥中应有的作用。

3分子生物芯片技术的应用

随着分子生物学的不断发展，人们对于各种不同类型的疾病认识也有加深，传统的医学检验技术显然难以，满足当前医学界上准确、迅速、和低耗的要求。分子生物芯片指的是把大量探针分子固定在支持物上，然后与有所标记的样品进行反应，根据自动化仪器所检测出来的反应信号强度来对样品中靶分子数量进行判断。从病原菌检测的角度来分析，由于相当一部分病毒和细菌的基因组测序已经完成，并且把很多代表着每种微生物的特殊基因集成1张芯片。可以根据反转录来对标本中是否存在病原体基因的表达进行检测，同时还能够检测出其表达的情况，进一步分析病原体对患者感染程度和宿主的具体反应。

4分子生物纳米技术的应用

分子生物学作用篇2

【摘要】痰瘀能够引发细胞周期调控异常、细胞增殖周期失控，进而导致喉癌的发生。活血化痰在喉癌前病变中具有积极的治疗作用，经过活血化痰治疗后，患者的症状、体征均比治疗前有所改善，能够在术后缓解症状，减少复发。探究痰瘀在喉癌前病变中作用的分子生物学机制具有十分重要的意义。

【关键词】痰瘀；喉癌前病变；分子生物学

引言

喉癌是较为常见的恶性肿瘤，发病率呈现上升趋势。喉癌前病变是癌变的中心环节，研究喉癌前病变能够进一步掌握喉癌变机理，更好地指导治疗。有效的早期干预可以使喉癌前病变转为良性，能够预防发生喉癌。痰瘀是肿瘤发生发展的影响因素之一，从不同层次和角度分析痰瘀在喉癌前病变中的作用，探究痰瘀在喉癌前病变中作用的分子生物学机制，掌握喉癌前病变的机理，具有十分重要的理论意义和实践价值。

1 痰瘀在喉癌前病变中的影响

细胞化生、增殖病变的喉癌前病变和痰瘀致病的原理较为相似。不少中医学者认为肿瘤的发生发展和痰瘀密切相关，痰瘀影响着肿瘤的发生发展过程。喉癌前病变的病因可能是痰瘀互结，喉癌前病变和痰瘀有着密切的联系。首先，痰瘀是喉癌前病变的病因病机。喉癌前病变以咽异物、咽痛、声嘶、讲话费力和胸闷不舒为主要症状。脉象以弦细、弦滑较为多见，舌象主要表现为红舌、暗舌和淡红舌等。痰瘀是喉癌前病变的主要证候因素，其主要证候是痰瘀互结、痰证、血瘀证，兼杂气虚、阴虚、热等。喉癌前病变的主要特点是声嘶、喉部黏膜增生、喉内异物感等，脉络不利、邪毒搏结于声门、气血凝滞、痰瘀互结等与喉癌前病变关系密切。痰瘀互结是喉癌前病变的首要证候因素，其次是阴虚、痰湿、淤滞。因此，活血化痰、解毒散结是喉癌前病变的主要治疗方法。其次，痰瘀是喉癌前病变的重要病因之一。细胞增殖、失控、紊乱、凋亡影响着肿瘤发生发展。癌变是多因素参与、多阶段和多步骤的复杂过程，会涉及到蛋白和基因表达异常。在喉癌前病变的病情发生发展以痰瘀互结为主线，气血津液失调将会导致痰瘀、气血阴阳失调，产生新的致病因子，形成瘀毒、痰热，喉癌前病变也逐渐加重。

2 痰瘀在喉癌前病变的分子生物学机制

肿瘤发生发展的重要前提是细胞周期调控异常。正负因子调节影响这细胞周期调控，如果正负因子间的平衡遭到破坏，肿瘤就会发生发展。有学者指出痰瘀致癌的分子病理学基础可能是正负调节因子表达异常。本文将从以下两个方面探讨喉癌前病变中作用的分子生物学机制。首先，痰瘀导致喉癌前病变和细胞周期调控异常的关系。和其他肿瘤行疾病类似，喉癌的上皮细胞癌变机制也不是非常确定。G1/S期的调控点是在细胞周期中的细胞内外信号进行传递、整合，调控细胞增殖的关键点。肿瘤发生发展和G1/S期的调控点异常有着密切的关系，这在一定程度上表明了肿瘤是细胞周期病。G1/S转换的正性调控因子是cyclinE、cyclinD1，负性调控因子是P21WAF1/C1P1、P16。cyclinD1、cyclinE蛋白在喉癌组织中阳性的表达逐渐加强，P16、P21WAF1在喉癌组织中阳性的表达逐渐削弱。cyclinE、cyclinD1基因表达是较早的喉癌发生分子事件，cyclinE、cyclinD1分子将会成为潜在的喉癌诊断标志，P21WAF1是喉癌前病变恶变的指标之一。影响细胞周期G1/S转换期因子调节可能是痰瘀致喉癌变的分子生物学机制。痰瘀互结发展时，P21WAF1/C1P1、P16负性调控因子低表达，cyclinD1、cyclinE正性调控因子高表达，引发细胞周期出现异常调控，导致肿瘤恶性增生，进而发生喉癌。其次，痰瘀致喉癌前病变与细胞增殖周期失控。在肿瘤的早期诊断和治疗中，分析肿瘤发生的基因改变是十分必要的。在细胞生长周期中的PTEN是一种负性调节因子，其和细胞分化、DNA修复、细胞调控等生物学功能有着密切的关系，影响着肿瘤的发生发展。PTEN能够有效地进行细胞周期调节，PTEN过度表达能够阻滞G1期，使细胞凋亡，抑制肿瘤发展；PTEN失活就会导致细胞增殖活性增加、肿瘤进行性生长。PTEN在喉癌前病变中失活将会致使病变恶性发展。细胞生长调控因子P53在细胞凋亡中发挥着重要的作用，能够进行细胞周期调节，抑制G1/S转移。P53基因包括：突变型和野生型。P53突变能够对和DNA相互作用的氨基酸产生影响，P53野生型蛋白的半衰期很短，表现不稳定，检测相对较难。P53和喉癌前病变的关系密切，P53失活是喉癌前病变发生发展的重要分子事件。

3 结束语

综上所述，痰瘀在细胞增殖中产生了一定的影响，致使喉癌前病变恶性发展，导致喉癌的发生。痰瘀是喉癌前病变的病因病机，是喉癌前病变的重要病因之一。痰瘀在喉前病变中作用的分子生物学机制是痰瘀影响G1/S转换期正负调控因子，痰瘀互结发展时，P21WAF1/C1P1、P16负性调控因子低表达，cyclinD1、cyclinE正性调控因子高表达，引发细胞周期出现异常调控，导致肿瘤恶性增生，进而发生喉癌。

参考文献

［1］ 钱晓云,俞晨杰,沈晓辉,等.支撑喉镜下吸引旋切结合射频治疗喉癌前病变的疗效评价［J］.中国微创外科杂志.2008.2, 8(2):104-106

［2］ 陈万军,李梅,王兴武,等.细胞周期调控因子与下咽癌生物学行为相关性初步研究［J］.中国肿瘤临床.2007, 34(l):26-29

分子生物学作用篇3

[关键词]医学分子生物；实验教学；教学改革；医学检验

21世纪是生命科学的世纪，生命科学的发展伴随着探究技术的提升和人才的培养。在科学发展过程中，分子生物学的理论和技术已与生物学，医学和药学等众多领域交叉、融合，是提高探究技术水平和人才质量的一门重要学科[1]，因此，作为医学人才培养的医学院校，医学分子生物学是不可缺少的一门学科。目前，我校仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设医学分子生物学的理论和实验教学。本文总结了一些在医学分子生物学实验课教学过程中的心得和体会，希望通过不断的反思和改进培养出满足社会和人民需要的高素质人才。

1医学分子生物学实验课的主要特点

医学分子生物学是一门理论与实践相结合的医学基础学科，以核酸和蛋白质为研究对象，利用先进的分子生物学实验技术对临床疾病进行诊断，特别是进入21世纪后的短短几年，无论是疾病发生、发展机制的阐明，患病风险的预测与评价，还是疾病的早期诊断和个体化医疗的开展，都愈来愈依靠和依赖分子生物学[2]，常见检测内容包括微生物检验[3]、肿瘤诊断[4-5]、遗传病诊断[6-8]和人体各类免疫疾病[9]等。

临床中应用医学分子生物学技术的項目很多，但目前学院针对医学生开设的分子生物学实验项目有限，例如小鼠肝组织DNA提取和保存，琼脂糖凝胶电泳检测核酸，PCR技术等。然而，医学分子生物学技术发展迅速，传统的医学分子生物学实验室仅结合学院现有的条件开展分子生物学实验教学项目，内容陈旧，技术简单，缺乏临床结合，不利于学生动手能力和创新能力的培养。随着分子生物学的不断发展，越来越多的高等学校将分子生物学设为必修课和选修课。我们作为国家医学人才培养的摇篮，随着技术的更新和发展，国家和社会对医学分子生物学重视程度的增加，这对老师和学生提出了更高的要求，教师应不断更新教学内容和实验技术，学生应掌握理论知识和实验技术，设计实验紧密结合临床，紧跟科学技术发展的步伐。

2目前医学分子生物学实验教学面临的问题

2.1分子生物学实验室建设不足

医学分子生物学是21世纪研究的新兴学科，主要以核酸和蛋白质分子为研究对象，对实验室的条件和设备的投入要求较高，然而目前学院对分子实验室建设的重视程度不高，通常与其他学科共用实验室，实验环境达不到标准，仪器共用、陈旧且破损，使得分子实验不能顺利开展；分子实验的目的是通过将理论知识应用于实践进而培养学生的动手能力、结果分析能力和创新能力，但分子实验试剂和耗材均需进口，价钱昂贵，在实验试剂和耗材使用方面不能满足人人均有，导致大部分学生没有参与实验，降低了学生对分子生物学实验课的积极性。分子生物实验均需要低温高速离心，为了提高分子实验结果的成功率，低温高速离心机是分子生物学实验室必备的，且每个教室最少配备一台低温高速离心机。在核酸电泳检测过程中，需要使用溴化乙锭（EB）或其替代物染色，而溴化乙锭为强致癌物质，因此，实验室需要设置EB专用实验台，避免学生操作不当引起实验隐患；对于核酸电泳结果均要在紫外灯下检测，紫外灯下不利于实验结果的分析，也不能确保所有学生都能观察到实验结果，准确分析实验结果，学院应在学生教室配备多媒体，将每个实验结果直观地展现给学生，让学生观察并分析，带动学生的积极性，因此，为了培养社会和国家需要的创兴型人才，学院应该加强分子实验室的建设，建立单独的分子生物学实验室，对相应仪器和耗材的采购应给予大力支持。

2.2实验用品准备不规范

分子生物学实验对试剂和耗材洁净度高，且试剂名均为英文，分子生物学这门课程的理论和实验内容在学院的开设时间较晚，现在从事分子实验耗材准备的老师专业和英语水平有限，在实验试剂、耗材和仪器准备过程中空难重重，且准备不全面，影响实验的顺利开展。为了促进分子生物学实验顺利进行，降低实验准备中试剂和耗材的损失，实验室或代课教研室应对实验技术老师进行规范性培训，如RNA提取过程中使用的吸头和离心管均为无RNase，学生实验开始前应组织实验老师了解实验条件的严格性，在口罩和手套配备齐全的基础上，将吸头放置配套的吸头盒内，而不是随意将吸头倒在一次性手套上，这将误导学生对分子生物学实验严谨性的认识。学院也可以相应的引进分子生物学背景的实验技术老师从事教辅或教学工作，这对于分子生物学实验顺利而准确的进行起到重要作用。

3医学分子生物学实验课教学心得

3.1完善分子生物学实验内容和指导手册

分子生物学是跨越生物、医学、农学乃至药学的一门新型学科，优质的分子生物学实验课程开设离不开与相关专业的紧密渗透[10]。目前我院仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设分子生物学实验，这就要求教师结合学生的专业和发展方向设计实验内容。只有结合学生的专业才能更好的将理论和实际相结合，激发学生的积极性。在目前教学中，只能依据实验室的环境和设备的变化，结合教学老师主持的科研课题开展一些简单的分子生物学实验，而忽略了结合学生的专业开设特色的实验内容。由于固定的实验材料和内容多变，没有完善的分子生物学实验指导手册，这使学生对即将做的实验毫无头绪，降低了学生学习分子生物学的积极性，不利于学科的发展和创新人才的培养。

3.2建设师资队伍

分子生物学实验内容设计，实验方法的使用以及实验结果的解析与教学老师的知识背景和能力具有紧密的联系，也是确保良好教学质量的关键。目前我们生物与分子生物学教研室的老师分别承担国家自然科学基金，省级科学基金、省级教育厅课题以及校级课题等多项科研项目，且均为硕士研究生以上学历，具有较扎实的分子生物学理论基础和熟练的分子生物学技术，可以巧妙灵活的为学生设计相关的分子实验内容。但是分子生物学内容和技术更新换代，学院可以提倡或执行“送出去，引进来”的政策，让教师得到全面的提高，让学生拓宽眼界享受先进的知识课堂。

3.3提高学生的重视度

分子生物学是一门抽象难懂的技术学科，学生对分子生物学的理论和技术应用了解的并不多，所以学生对分子生物学理论学习和实验操作均表现为消极，应付的心态。导致学生对分子生物学不重视态度的原因之一，是学生没有了解到分子生物学在临床或是研究生生活中的重要性。目前，我们教授的学生为大三学生，已经有了很强的思考能力，对自己的发展有了一定的规划，为了提高学生对分子生物学的重视程度，学院可以安排学生进入实习单位，比如医院，检测单位或是一些科研机构，让学生在实实在在的生活中了解分子生物学的中重要性以及操作过程的规范性；也可以举办学生经验交流会，让学院已经毕业工作的学生、实习的学生或者读研究生继续深造的学生分享分子生物学的重要性，提高学生的自主学习能力和对分子生物学由衷地热爱。

3.4增加多媒体教学

多媒体课堂教学已成为理论课上必不可少的教学手段，但在实验教学中应用的较少。分子生物学是通过多种先进技术手段研究核酸等生物大分子的功能、形态结构及其重要性和规律性的科学[11]。其内容抽象，枯燥无味，实验结果无法直观地展现给学生，使学生很容易产生厌学的情绪[12]。为了提高教学质量，我们应该利用多媒体将一些难懂的分子生物学技术原理和过程通过动画、幻灯片和视频等直观地展现给学生，如大肠埃希菌质粒的提取和检测，PCR技术的原理和操作过程等，使学生在轻松愉快的氛围下，快速掌握分子生物学知识。实验结果检测过程中，我们可以通过多媒体将检测的结果展示给学生，让学生观察讨论，给出依据并提出相应的答案，教师通过分析学生的討论结果，了解学生的思维动态，并给出正确结果。根据学生的反馈，板书教学结合多媒体展示利于学生对知识的认知和掌握。

3.5开放实验室

要想成为一名国家需要的优秀人才，除了掌握扎实的理论知识，具有熟练的实验室操作技能，同时也要具备活跃的创新思维。因此，为了更好地培养学生的各方面能力，实验室可以结合实际课程开放实验室，让学生查阅文献，巩固理论知识，应用实验课上的分子生物学技术结合临床疾病设计实验，给学生提供更多的动手机会，培养学生的自主学习能力和创新能力[13-15]，同时提高学生对分子生物学课程的兴趣和重视。在开放实验室期间，至少安排一位指导教师，既规范学生的操作技能，又可以帮助学生分析实验结果，这样培养学生的思考能力和分析问题的能力。目前学校仅对医学检验专业和医学实验技术开设医学分子生物学实验课，开放分子生物实验室，不仅让已学习分子生物学的专业的学生巩固理论知识和实验课内容，也为其他医学生提供了学习机会和创新平台。

3.6鼓励学生参与教师科研

生命科学的研究离不开分子生物学技术，目前学校的教师均有自己的研究课题，学生可以适当参与教师的科研工作，了解分子生物学的重要性，增强学生学习的主动性和积极性。学校也为学生开设大学生创新项目，学生将学习的分子生物学理论和实验技术结合临床设计实验，大大地发挥学生的主观能动性，激发学生的求知欲和创新能力。科研和教学的相互结合，相互渗透，不仅丰富了分子生物学实验教学的内容，也提高了学生的综合素质和科研思维[16]，为国家和社会培养更优秀的人才。

3.7改革实验成绩评定方法

常规的实验成绩评定是根据学生提交纸质的实验报告进行评定，然而，医学分子生物学实验课不仅仅评定学生掌握的理论知识，同时考察学生们的动手能力、分析结果能力、创新能力等，因此，将医学分子生物学实验成绩评定内容分为实验理论测评和实验操作技能测评，实验理论测评包括实验原理，实验步骤以及实验内容的应用，这样有利于学生自主学习医学分子生物学并加深对分生生物学的认识；实验操作技能的测评：考察学生的实验设计能力、动手操作能力、实验结果分析能力。经过观察实验课堂学生的表现，部分同学主动参与到实验课堂中，而其他同学仅仅是旁观者，通过实验成绩评定的改革，提高学生实验设计能力、自主动手能力和分析问题能力，为国家和社会培养创新人才具有重要的意义。

4总结

分子生物学作用篇4

卢本卓就是这样一名科研人，一名不断寻求生命最大效能的科研工作者。

一项成果引关注

从计算机模拟第一次尝试介入解决分子生物学的问题开始算起，至今已经有大概三分之一个世纪了，学术界对它的浓厚兴趣和重视程度依然有增无减。毕竟，生物的复杂度要远远超过单一的自然现象，而用笔来计算生物学中的规律，常常是难以想象的（这也是19世纪末20世纪初理论物理和如今“理论生物学”的显著区别之一）。

同时，由于生物系统的复杂结构及多尺度多物理过程的特点，这就决定了数学在生物学中的介入，主要是以数值计算和模拟为主。就像现代交通技术中用摄像头监视记录大街上忙碌穿梭的车流，然后后台用电脑分析庞大的细节路况信息一样，分子模拟也用计算机来观察和分析生命活动在极小尺度一原子分子一上的活动轨迹。这些众多的原子、分子就像街道上的车辆。但不同的是生物分子内的任意一个原子都与所有其它原子有相互作用，正是这些相互作用使生物分子形成一个有机整体。计算这些巨大数目的相互作用是耗费计算机心力－CPU－的最主要任务。实际上，一个普通分子生物学问题的模拟研究里的计算量就可以大得足以让当前国际上最强大的超级计算机也难以承受。这也是计算机模拟科学家们要攻克的一个难关。

2010年6月，一项研究成果“自适应快速多极矩Poisson-Boltzmann方程求解程序”软件包（AFMPB）的beta版本。这一工作总结了卢本卓近年来在生物分子静电相互作用计算研究中丰富和发展了的边界元方法，并首次实现了与自适应新版快速多极矩的结合，在单CPU计算上计算大分子静电取得最快的加速效果，这也代表了近年来国际上在边界元方法计算PB静电方面的最新进展。

卢本卓介绍这一进展和软件的文章“AFMPB：An　Adaptive　Fast　Multipole　Poisson-Boltzmann　Solver　for　Calculating　Electrostatics　in　Biomolecular　Systems”刊登在了Computer　Physics　Communication杂志上。

对卢本卓及其同事发展的自适应快速多极矩边界元求解PB方程的一整套方法及其开源软件程序包AFMPB，分子静电领域权威专家、国际计算科学与发现杂志主编、美国西北太平洋国家实验室Nathan　Baker教授在Faculty　of　1000　Biology上这样推荐和点评他们的工作：“文章描述了一组用于生物分子计算的激动人心的、崭新的方法和软件。作者提供了一个多极矩加速的边界元方法，对一大类隐式溶剂的生物分子模拟、包括蛋白一蛋白相互作用、扩散结合、拥挤溶液模拟等显示出了巨大的前景”。

Faculty　of　1000　Biology是一个生物领域著名的在线科研评价系统，该机构专家每年对全球SCI文章总数不足千分之二的优秀精品生命科学和医学论文进行推荐和点评，并赋予“F1000论文”称号向科学界推荐。

另外，最近瑞典斯德哥尔摩大学Erik　Lindahl教授也在他的“分子动力学模拟算法进展”的综述文章中用了一段话来评述卢本卓和他的合作者们在使用快速多极矩方法加速PB求解、改善内存需要、及应用于大分子的情形，并展望了它在并行化和处理非周期系统的优势。

对于这一引起广泛关注的成果，卢本卓表示，连续模型是分子模拟中广泛采用的用来克服全原子模拟的时间空间尺度限制的方法，但其模型的准确性和数值计算上的困难也是连续模型方法长期面临的一个挑战，其应用范围受到很大限制。而卢本卓他们在分子静电、电扩散及电弹性等方面的工作为实现高效有效的连续模型模拟提供了一系列核心技术、方法与工具，包括模型建立、有效的数值计算方法及其所需的分子网格的产生等，将有力促进有关方法的发展，拓展其应用范围。

两个方向显前景

科研是艰苦的，艰苦到局外人难以感同身受；科研是孤独的，孤独到没有故事可讲。十几年的科研岁月里，卢本卓就像他研究的那些肉眼看不见的微小的生物分子，在飞速地跳跃和运动着，唯有在显微镜下，才能看到它们有多么美，多么热烈！

2002年，卢本卓获得了中国科技大学生物化学与分子生物学的博士学位，之后于2003年赴美深造，先后在加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学系及美国著名的非营利性医学研究所――霍华德休斯医学研究所做博士后研究。

2008年，卢本卓作为“百人计划”海外优秀人才引进到中科院数学与系统科学研究院工作。除了在生物分子静电计算的研究中取得了进展，一直从事计算生物／计算化学这一高度交叉的新兴学科研究的他，也正在以下方面取得一些有国际影响的成果：

1、在电扩散反应的连续模型、数值计算及其应用实践上取得了一些领先的或探索性的结果。完全用有限元方法实现了数值求解Poisson-Nernst-Planck（PNP）耦合方程组，成为目前国际上建立了用连续模型实时实形（生物分子）研究分子水平上的电扩散反应过程的完整工具链的少数小组之一。有关在J　Comput　Phys等国际一流杂志上。数值工作受到put.Phys上的评论：“这些耦合方程的解对数值求解是一个巨大的挑战最近卢等人提出一个有限元／边界元杂交的方法求解了电扩散的PNP方程组。”

而他所做的关于有限元求解PNP的工作也受到审稿人的评价“文章介绍了鼓舞人心的通过求解PNP方程来模拟分子扩散反应的方法”，“文章解决的问题在应用上是重要的，从数学和计算的角度也是吸引人的”，“数值计算令人印象深刻”等。

另外，作为一个应用，卢本卓及其同事将PNP模型用于研究带电底物浓度对其扩散反应动力学的影响，通过精致的计算方法，预测了若干新的物理化学效应。

2、与合作者发展了用表面求迹法对生物分子的Gaussian　Surface生成表面网格的新方法及其应用软件TMSmesh。据作者了解，这为该领域能对百万原子量级的生物分子稳定生成高质量表面网格的唯一软件，其计算的病毒分子比通常程序能处理的分子大一个量级以上。该工作在一定程度上克服了生物大分子表面产生的一个瓶颈问题，扫除了生物大分子数学模拟中的一个障碍。

而这项工作的研究价值和科学意义就在于，生物大分子的表面网格产生一直是一个公共难题。分子网格不仅在传统的分子可视化、化学信息学、分子模拟等有重要的作用，而且在近年来兴起的分子系统的数学模拟中也成为一个必需的要素。但传统的分子网格生成方法和工具主要是为可视化和结构计算服务的，其质量不能满足数学模拟方法，如有限元和边界元模拟的要求。另外，此前已有的程序在处理大体系的表面和立体网格时都有困难，这造成了目前对大分子体系进行数值模拟的一个瓶颈。这项工作一定程度上扫除了表面网格产生的障碍，同时为有限元模拟所需的整个分子立体网格的产生提供了一个很有希望的基础，这也是他们下一步的工作目标。

潜心向学不放松

如今的卢本卓，正在走着一条教学科研相结合的道路。自从踏上了这条道路，他年轻时候骑车远行、登山旅游、挥汗击球的时光大多便只能成为记忆了。早上坐一小时地铁上班，晚上7点后回家，成了卢本卓每日生活的写照。矢志不渝，潜心向学，已届不惑之年的卢本卓，正在这一个个忙碌的日子里，书写着无怨无悔的人生。

对于未来，卢本卓表示，计算将成为研究复杂生命现象的必需的、最基本的工具和方法之一。生物分子的计算与模拟研究30年来发展迅速，然而远未臻于成熟，在真实分子生物过程及药物设计研究上的应用和预测能力还相当有限。尤其是在处理具有多尺度特征的生物过程时所需要的大量采样对计算提出极高的要求，目前仍然是一个困难，这大大限制了当前计算生物科学的可预测性。为克服这一困难，国际上展开了大量的研究工作，遍及计算机技术、生物物理模型和计算模拟方法等方面。

基于这样的学术背景，他本人拟开展的研究项目之一是建立一套完整的“离子通道模拟器”，以解决与之相关的一系列计算模拟方法和软件实现的问题。

在众多生物学问题中，卢本卓及其同事选择比较有代表性的也极具挑战性的离子通道来作为研究体系。原因是生物膜上的离子通道是细胞进行新陈代谢与周围环境进行物质交换的重要途径，其结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关。作为分子生物学里最集中的阵地之一，离子通道在生物学研究里有着不可抗拒的吸引力，因为他们是“生命的纳米阀门”，就像晶体管控制计算机一样。离子通道的一个最突出特征是离子通透的选择性，既一种离子通道通常只允许某种特定的离子或无机小分子通过。通道内包含着拥挤的带电粒子球、固定的和可移动的电荷，以及诱导极化电荷。在原子水平上直接模拟离子通道行为是相当困难的，或者就几乎不可能。在分子生物系统间的时间、体积和浓度的尺度间隙可分别达到1012。所有的尺度间隙必须同时处理，因为生物在一瞬间同时处理了所有的尺度。

结构生物学家一直希望理论计算科学家们把计算建立在具有特异性的三维分子结构基础之上，而不是抽象和简化了的模型上。卢本卓他们仍将采用连续溶剂模型方法来处理整个膜和离子通道的多尺度多物理系统，建立一个原子分子水平上的“离子通道模拟器”的实用软件包。由于技术和模型上的原因，目前国际上这方面的公用软件工具还很缺乏。

分子生物学作用篇5

【论文摘要】针对高分子物理课程的特点，作者在高分子物理课堂教学中，从高分子物理历史背景、基本概念公式、理论联系实际并结合典型案例以及充分利用多媒体四个方面阐述了如何提高高分子物理课堂教学效果，并培养学生的专业学习兴趣和专业思维能力。

高分子物理是研究高分子的结构、性能及其相互关系的学科，它与高分子材料的合成、加工、应用等都有非常密切的内在联系，是高分子专业的一门非常重要的专业基础课程。本课程的学习对学生深入掌握专业基础知识和基本技能有着深远的影响。然而高分子物理具有概念多而抽象、结构纷繁而复杂、性能多变等特点被公认为高分子专业最难讲和最难学的专业课。不少学生认为高分子物理理论性强、数学推导多等，因而课堂上缺乏足够学习兴趣。另外一些学生反应平时课堂上能够听懂老师授课内容，但是在实际中遇到高分子物理具体问题，感觉不知如何解决等问题。针对以上存在的典型问题，高分子物理老师对该课程教学进行改革研究，探索各种教学方法如案例教学、启发式、问答式互动教学等。作者所在学校将此课程安排在大学三年级的第一学期进行，此阶段的学生对于该专业的认识还比较局限，笔者在高分子物理课堂教学中采取了一些适合本专业特点的方法和措施，以提高教学效果，培养学生的专业学习兴趣、积极性和专业思维能力。在此过程中，作者有以下一些体会和感受。

1注重高分子物理史的讲解

高分子物理的每个概念、公式，都有其出现的时间和年代，都是为解决一定的问题而提出的。适当讲授高分子物理史，帮助学生通过高分子物理历史讯号和高分子物理科学家认识高分子物理，有助于学生了解本学科的发展，积累一定的感性认识。比如在讲解高分子的链结构高分子链的交联时，引入橡胶硫化的发明史:两千五百年前亚马逊河流域的印地安人将橡胶树汁徐在脚上，发明了橡胶靴子，不过一天后靴子会逐渐解体，直到1839年，Goodyear将橡胶原汁加入硫，使橡胶分子发生交联制造出稳定的橡胶，开启了橡胶工业的时代。另外，结合本系涂料专业特色，给学生介绍目前涂料的发展前沿自愈合涂料，其基本原理是高分子之间通过氢键作用产生物理交联.通过以上讲解使学生认识到交联的重要性及对材料性能的影响，体会高分子物理的魅力，同时也扩大了学生的知识面，加深学生对高分子物理知识的理解。

2深入浅出地讲授基本概念、基本公式

基本概念多是高分子物理课程的一个突出特点，一些概念高度抽象、不好理解，这对于刚刚接触高分子物理的学生们来说，理解起来有相当的难度。如果在讲解过程中，照本宣科，学生不仅印象不深，还会出现前学后忘，而且容易把概念相互混淆。那么，如何达到“多而不乱”、“多而不忘”的学习效果呢?以“高分子链无规线团”概念为例，课本上的定义比较抽象，难理解，在讲课时可以将其具体化，并以Staudinger当时认为高分子链是硬梆梆的竿子，但这并不能显示橡胶的弹性特性，Kuhn提出高分子链象意大利面条一样有弹性、柔韧性的长链分子，以上高分子链形象生动的比喻加深了学生对高分子链构象的理解。再以“玻璃态和橡胶态”概念为例，把高分子链段比作蛇，因为蛇是冷血动物，其体内热量主要来自周围的环境，在温度低的时候被冻僵保持不动以节省能量，这种状态这有点类似高分子的玻璃态，在温度高的时候从外界获得能量可以运动，这点与聚合物的橡胶态类似，以上比喻使学生很容易理解玻璃态和橡胶态聚合物的链段运动情况，而且印象深刻不容易忘记。又如交联橡胶弹性的统计力学应力一应变状态方程非常重要，它将聚合物微观结构与其宏观力学性能联系起来，课本上推导比较复杂，步骤多、公式多，不好理解而且容易忘。事实上只要抓住内能对橡胶弹性的贡献为零，橡胶弹性的本质是嫡弹性，按照以下思路推导，思路比较清晰而且好理解，学生也就很容易理解公式中各参数的物理意义。

3理论联系实际并结合典型案例教学

高分子物理理论性强，应用性也很强，高分子物理教材限于篇幅主要阐述基本原理、基本理论、等方面的内容，应用方面讲得比较少。对于教师在讲授这些基本知识的时候，不能只是简单的以课本上高度概括的语言来描述，应注意理论联系实际，并穿插丰富的，不断更新的例子来说明，这样可以使学生能够更好的理解和掌握高分子物理。如在聚合物的液晶态一节中课本上对著名的芳纶纤维聚对苯二甲酞对苯二胺(杜邦公司的商品名为Kevlar)介绍较少，在讲解中可以详细分析该聚合物结构与性能的关系，其由刚性长分子构成而且其分子链沿长度方向高度取向，并且分子间有很强的氢键作用，其强度是钢丝的5-6倍，因此由该纤维组成的织物能防止子弹的穿过，因此可用来做防弹背心。此外，该液晶态聚合物熔点在500℃以上，很难熔融加工，结晶性很强也很难溶解，杜邦公司Stephanie Kwolek选用复合溶剂N一甲基毗咯烷酮和少量无机盐氯化钙使其溶解，而氯化钙的作用主要是破坏分子间的氢键，从而解决了溶解问题，以上案例使学生深刻的理解了液晶聚合物的结构与性能，而且还了解了其溶解的原理和加工的方法。作者主要从事有机无机纳米复合材料的研究，积累了一些有关纳米复合材料结构与性能的照片、数据与样品。在“高分子玻璃化转变、结晶、高分子的力学行为、粘弹性”等章节中列举了较多的本课题组的研究成果和体会，不仅使学生加深了对多组分体系结构与性能的了解，还引发了同学对科研的兴趣，使学生认识到学习理论的重要性，提高了学习的主动性。

4充分运用多媒体教学

分子生物学作用篇6

【关键词】高职 医学检验技术 分子生物学 教学改革

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）09C-0156-03

分子生物学是从分子水平认识生命本质的一门新兴边缘学科。随着新技术、新理论的不断发展，分子生物学几乎渗透到检验医学的所有领域。其快速发展也给检验医学开辟了新的领域，为学科发展提供了新的机遇。但分子生物学的理论更新得太快，技术种类又繁多，对技术人员的理论素质和实践能力要求高，特别是对高职医学检验技术专业分子生物学的教学提出了非常大的挑战。在国家大力发展职业教育的战略背景下，如何通过机制创新，建立合理、科学的适用于高职医学检验技术专业的分子生物学课程教学体系是本文探讨的重点。本文拟以广西卫生职业技术学院为例进行论述。

一、高职医学检验技术专业分子生物学教学存在的问题

由于分子生物学的专业术语繁多、理论知识抽象难懂、技术专业性强，在以往传统的教学过程中有许多学生对基本概念搞不清、对基础理论很模糊，对技术掌握也不到位，临床实习时根本适应不了临床的分子诊断工作。因此，怎样帮助高职医学检验技术专业学生进一步理解和掌握分子生物学的理论知识是一个难题。

另外，分子生物学技术的种类繁多、发展迅速，而由于种种客观的原因，分子生物学这门课程是安排在医学检验技术专业学生的大一、大二阶段进行授课，课程安排得较早，在这个时期医学检验技术专业的学生基本没有接触专业课，所以对分子生物学这门课很难吃透。而基于有限的理论和实验学时数，要把分子生物学的所有技术详细讲授给学生几乎是不可能办到的。因此，学生在校学习期间，教师如何充分利用学校有限的教学仪器设备和有限的实验课时，培养医学检验技术专业学生的实验技能和动手能力，也是一个难题。

二、高职医学检验技术专业分子生物学教学改革思路

以广西医院临床分子生物学实验室实际操作需求为核心，在现代高职教育“能力本位”的课程理念指导下，充分利用学校现有资源对医学检验技术专业的分子生物学技术理论与实训内容进行设计和改进，精心组织教学实施，构建适合高职医学检验技术专业的分子生物学教学模式。特别是在分子生物学基本实验技能的训练上，既需要提升实践教学和技能训练的效率和效果，也需要充分挖掘教师和学生的科研潜力，提高科研水平。

广西卫生职业技术学院结合医学检验技术专业的具体情况，在2013、2014级检验班中选取2个班做试点。为突出高职教育的职业性和实用性，重新整合理论教学模块，调整教学内容；采用以完成工作任务为主线的职业性、实践性的实训项目。改变传统的讲授式的教学模式，模拟临床基因扩增和分子诊断的情景，构建以“学生”为中心的新型教学模式。在教学过程中通过问题启发引入新理论新技术、案例分析导入实验数据分析、分组讨论及专题讲座学习最新技术等多样化的教学方法，提高教学效果。实践教学上采用示教、开放实验室、实训室练习、岗前分子生物学技术培训、医院见习、病例讨论、综合训练等。改革考核方式，建立一套科学的、多元化的考核评价体系，采取阶段性考核的方式，先考核手工操作，再进行仪器设备操作考核，最后是学科理论考核和综合能力考核，岗位模拟及出勤也在考核计分之内。

三、高职医学检验技术专业分子生物学教学改革具体方案

（一）高职医学检验技术专业分子生物学理论教学改革

1.改选合适的教材，整合优化教学内容，完善教学大纲。选用与高职医学检验技术人才培养相适应的高职高专规划教材。如广西卫生职业技术学院改革前使用吕建新主编的《临床分子生物学检验》，这本教材主要针对本科医学检验专业，对高职高专院校的学生不太适用；改革后选用胡颂恩主编的《分子生物学与检验技术》，这本教材专门针对高职高专院校的医学检验技术专业，更适合该校学生。根据培养目标和教学时数，对教材内容做适当的侧重，强调对基础知识的强化讲解，以及对前沿知识的扩展讲授，即适当介绍分子生物学技术的新进展，以帮助学生对当今科技水平发展进行深入了解。例如，在DNA和RNA的分离纯化过程中向学生强调核酸的特性；在基因扩增时详细讲解PCR反应的原理、条件、过程、特点和注意事项以及引物如何设计等；在检测病毒基因型时介绍核酸分子杂交的原理，顺便导入基因芯片技术和DNA测序技术；将枯燥抽象的理论知识融入一个个生动的临床病例中，由临床问题引出要掌握的理论知识，这样可引起学生求知的欲望，提高理论教学效果。另外，将分子生物学这门课程从第二学期调整到第四学期进行授课，在这个时期医学检验技术专业的学生已经接触了大部分的专业课，对分子生物学这门课会更容易理解。

2.授课方法的多样化。要求知识的融会贯通，讲课方法的灵活运用、教与学的互动等非常重要。在理论知识讲授的过程中，通过问题启发引入新理论新技术、案例分析导入实验结果分析、分组讨论及专题讲座了解最新技术等多样化的教学方法；同时加强病例分析，培养学生建立良好的实验诊断学思维和技术应用的能力。例如，对于基因测序技术、Western-Blot、2-DE等最新分子生物学技术，可以采用专题讲座的方式，结合临床和科研应用对学生进行深入浅出的讲解。并且以交论文的方式要求学生阅读文献和参考资料，不定期安排学生参加院内、市内举办的各种分子生物学新技术讲座，帮助医学检验技术专业学生及时了解最新的分子生物学技术。

3.注重综合素质的培养。在学生掌握一定的理论知识后，帮助学生把理论学习与实践工作有机结合起来，提高学生实习或毕业后在工作中解决临床问题的能力。例如，不但要求学生掌握基因扩增的基本原理和基本操作，更要教会学生如何进行引物的设计，因为设计好引物是PCR成功与否的关键。还要更加深入地介绍临床和科研工作中可能出现PCR的假阳性和假阴性问题，也就是培养学生在实际工作中做好PCR的防污染措施。

（二）高职医学检验技术专业分子生物学实验教学改革

1.强化实验教学改革。从培养应用型人才的要求出发，调整理论和实验比例，加大实验比重。根据检验学科新发展和新要求，强调对基本实验技能的培训。目前临床检验工作已广泛应用各种自动化仪器和试剂盒，应注重培养学生对商品试剂盒的使用和评价以及对各种自动化仪器的参数编程能力，以适应临床检验的工作需要。以血液基因组DNA的提取为例，要求学生在理解核酸分离纯化原理的基础上，掌握核酸提取的操作流程、操作要点，在训练时要求操作标准化、规范化，每做一步都应有实验记录，这样才能够正确分析影响实验结果的各种干扰因素（如表1所示）。

2.配合理论教学开设综合性实验。重新编写实验指导，安排一些综合性实验。制订实验考核方案，充分强化学生的实验操作技能。如将哺乳动物基因组DNA的提取、PCR与琼脂糖凝胶电泳实验整合为一个综合性实验，要求学生自己设计实验方案，列出具体的操作步骤、所需试剂、器材。在老师的引导下，通过小组讨论确定最佳的实验方案（如

（三）高职医学检验技术专业学生实习前的分子生物学技术岗前培训

学生进实习点前在校进行的岗前培训与常规课堂教学既存在联系，也有着差异。例如，分子生物学的理论教学偏重系统性和完整性，而学生实习前的岗前培训则更偏重职业性与实用性。因此，在医学检验技术专业学生进入医院实习前，有必要对他们进行分子生物学技术的岗前培训。例如，岗前培训时我们用真实的病人标本，真实的商品试剂盒和基因扩增仪，模拟建设的临床基因扩增实验室，在训练时更严格要求操作的规范化，每完成一步都有实验记录，严格做好实验室的防污染措施，以让学生完成临床检测任务的实战训练学生的实验技能和解决问题的能力（如表4所示）。

（四）改革考试方法

采取阶段性考核的方式，先考核手工操作，再进行仪器设备操作考核，最后是学科理论考核和综合能力考核，岗位模拟及出勤也在考核计分之内。

（五）加强师资培养

教师必须紧跟学科发展潮流，不断加强自身专业知识的学习，才有可能培养出实践性和创新性的医学检验技术专业人才。因此，必须加快青年教师的培养，采取“请进来、送出去”的方式，邀请临床一线检验人员定期给本科室教师培训，并分期选派青年教师定期到临床实践锻炼，以形成具有先进的教学理念、出色的教学手段和方法，丰富的课程相关临床检验经验的优秀教师队伍。

四、教学改革效果

通过多年的建设，广西卫生职业技术学院医学检验技术专业的仪器、设备已相对完备，拥有了全自动生化分析仪、化学发光分析仪、电泳仪、PCR分析仪、原子吸收分光光度计、酶标仪、高速低温离心机等大型、精密仪器。但从各医院调研发现，该校医学检验技术专业学生在进入临床实验室实习工作后，对实验室的仪器设备比较陌生，实践操作中往往存在很多不规范的动作。该专业以往的教学往往只注重样本的检测过程，而忽略了样本分析的前处理、移液加样器的使用等最基本的手工操作，教改后更加注重样本分析前、样本分析后的细节锻炼，务必使学生每一步的操作都规范化、标准化。通过教师示范性的操作和一对一的指导，由易到难，训练学生认真完成每一项实验操作。教师必须做到“放手不放眼”，对学生持续关注、严格要求，以培养学生良好的实验习惯和严谨的工作作风。同时，教师在申报各级科研课题的过程中，鼓励学生参与，如鼓励他们参与文献的查阅收集、参与采集血样、提取血样DNA等过程。学生通过文献的阅读，巩固了基础理论知识，了解了分子生物学最新的研究进展；通过参与采集血样，锻炼了胆量和动手能力；通过提取血样DNA的实验过程，更加熟悉核酸提取的实验方法。

广西卫生职业技术学院医学检验技术专业在分子生物学理论教学与实验体系改革试运行中，注重发现问题、改正问题，使整个教学改革不断完善，教学运行更加顺畅，不断提高教学质量和科研水平，培养出越来越多理论基础知识扎实、操作技能熟练的医学检验技术专业的高级技能型人才。

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分子生物学作用篇7

关键词：化感作用；苔藓植物；化感物质；供试植物

中图分类号 Q94 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）07-26-04

苔藓植物是植物界的一大类群，因其适应性强而广布世界各地，常被称为自然界的拓荒者[1-4]。已有研究表明，苔藓植物体内含有多种次生代谢物质和活性成分，其中苔类植物主要以脂类、萜类、甾醇和芳香族化合物为主[5]，藓类植物体内则以挥发油、生物素以及香豆素、黄酮及苷类物质为主[6]，且很多都具有类似植物生长调节剂的功能。近年来，国内外学者围绕苔藓植物化感作用开展了大量研究[8-25]。本文阐述了开展苔藓植物化感作用研究的基础，介绍了近年来研究取得的进展，就苔藓植物化感研究中的相关问题进行了详细探讨，以期为该领域研究的不断发展提供有益参考。

1 苔藓植物化感研究开展的基础

化感作用（Allelopathy）是指植物通过向环境释放次生化学物质，而对邻近植物（包括微生物）的生长、发育及分布产生直接或间接影响的现象，可分为有害或有益2种情况[7，21]。笔者认为，苔藓植物化感作用研究具有必要的物质基础，能够满足研究所必须具备的基本条件。

首先，苔藓植物存在于几乎所有的生态系统中，且苔藓植物自群落演替早期作为必要结构组分出现后，一直在群落或生态系统中发挥功能，并与其他植物竞争共存。已有研究表明，在林下地表分布的苔藓植物，对上层植被的种子萌发及林木更新具有重要影响[9]。因此，可以初步断定苔藓植物与同一群落中的其他植物的确存在复杂的相互作用，此为化感作用研究的基础。

其次，苔藓植物结构简单，无真正的维管组织，系非维管植物类群。其配子体系拟茎叶体，在生活史中占绝对优势。同时，苔藓植物体内含丰富的次生代谢物质，且很多为其特征成分。在很多生态系统中，苔藓植物常形成面积较大的纯群落，群落内部或周边其他植被如草本植物、灌木等植物物种较少。同时，很多研究人员的调查发现，苔藓植物对于很多病原微生物和草食类昆虫具有趋避作用。除不同植物物种间对资源的竞争利用外，很有可能在苔藓植物与其他物种间存在类似化感作用的机制，使得作为地被层组分的苔藓植物对其他植物的生长、发育、繁殖产生影响。

综上，根据苔藓植物特性以及与其他植物（或微生物）间相互关系来看，苔藓植物的化感效应真实存在，开展苔藓植物化感作用研究是可行的。

2 苔藓植物化感作用研究进展

现有文献资料表明，国内外学者对苔藓植物化感作用的研究始于20世纪晚期，截至目前已对100余种苔藓植物开展了化感作用方面的初步研究[8-25]。

2.1 研究方法与生测材料 与其他植物化感作用研究类似，苔藓植物化感作用的研究方法一般是以其他植物作为受试材料，以种子萌发和幼苗生长状况作为化感效应的主要依据，主要有发芽试验和盆栽试验等。就目前已开展的研究来看，所用生测材料（受试植物种子）可以分为以下几类[8-25]：一类为化感作用常用指示植物种子，如莴苣、黄瓜种子；另有一类为农作物（含牧草类作物）种子，如玉米种子、小麦种子、黑麦草等。此外，还有一些学者以所采集苔藓植物原生境中生长的植物种子作为试验对象，如某些蓼科植物种子以及针叶树种的种子等。但苔藓植物对不同受试植物种子影响是不一致的，同一苔藓植物对不同受试植物种子萌发、幼苗生长的影响也有差异，甚至对同一作物不同品种的影响也不尽相同[18]；同时苔藓提取液对受试植物种子萌发还具有浓度效应。

2.2 国内研究进展 杜桂森[8]等较早进行了苔藓植物化感作用方面的试验，后来许多学者开展了类似研究。从国内苔藓化感作用研究现状来看，采用的指标参数基本上为以下3类：（1）受试植物种子发芽率、发芽势或活力指数；（2）幼苗苗高、根长及生物量；（3）幼苗相关生理指标等[17，21]。从现有结果来看，已有研究可以分为两类，一类为以玉米、小麦及黄瓜等作物和蔬菜种子为生测材料的基础性试验，另一类是以特定苔藓植物存在共生或竞争关系的植物种子开展的探索性试验，后者的研究目标更为具体，目的性更强。但国内学者已开展的工作，一方面缺乏对代表性苔藓物种化感作用主效成分的分离鉴定，同时也鲜有优势化感苔藓物种对受试植物种子或幼苗作用机理的研究。国内开展相关研究基本信息见表1。

2.3 国外研究进展 相对于国内而言，国外对苔藓植物的研究起步早，涉及苔藓物种多，且研究较为深入，具体表现在既能够通过利用生物测定具体苔藓种类的化感作用，又能进一步分离鉴定出主要的化感成分，较之国内同类研究目的性更强。

Steijlen等发现赤茎藓对欧洲赤松种子萌发存在明显抑制作用，且认为是一种化学影响[21]；Asakawa也曾指出大多数苔鲜的粗提物，特别是含有芳香族化合物的都表现出抑制发芽、根伸长以及抑制葛首、水稻、萝卜、小麦等胚芽鞘的生长[12]。Huneck和Meinunger等[8]研究了81种苔藓对独行菜种子萌发的影响。试验表明，卵叶青藓、对叶藓、鳞叶风尾藓、地钱等促进独行菜茎的生长，梳藓、灰藓、蛇苔、羽苔促进独行菜根的生长，而有些种类则对独行菜根和茎的生长表现出抑制作用，如短茎小曲尾藓、白发藓、细裂瓣苔、大萼苔等。

Pascale等[22]以18种苔藓植物（其中藓类11种、苔类7种）为试验材料，利用其配子体水提取液，对位于新西兰南部森林生态系统中的3个树种种子萌发和幼苗生长状况进行了研究。结果表明苔藓植物配子体水提液对林木种子萌发和幼苗生长均表现出强的化感作用，尤其表现在对树木幼苗生长的抑制方面。Hisashi等[23-24]先后研究大灰藓及淡叶长喙藓的配子体对水芹、莴苣、紫花苜蓿、黑麦草、梯牧草等植物种子萌发与幼苗生长的影响，结果表明：大灰藓和淡叶长喙藓对水芹等植物幼苗生长有显著的抑制作用，即表现出强的化感效应。Hisashi等并且分离鉴定了大灰藓化感活性物质―Momilactone A and B以及淡叶长喙藓的主效化感物质―3-羟基-β-紫罗酮。

3 苔藓植物化感作用研究问题探讨

3.1 研究材料

3.1.1 主体植物的选择 主体植物的选择至少遵循以下3个基本原则：（1）通过对前期相关研究结果进行分析，筛选可能具有较强化感作用或对其他植物的生长发育与繁殖具有重要影响的苔藓种类；（2）对于典型的农林生态系统中苔藓植物应重点关注；（3）立足研究者的实际条件，选取方便易得的苔藓植物用于化感作用研究；（4）应考虑苔藓植物的生长发育阶段以及材料的采收季节。

3.1.2 客体（目标）植物的选择 不同受试植物，其种子萌发、幼苗生长所受影响因素不同，对化感物质的敏感程度也存在差异，而且很多植物的种子具有休眠的特性，所以，受试植物的选择应格外慎重。笔者认为，受试植物选择宜遵循以下原则：（1）参照其他植物化感作用研究中表现较优的受试植物作为备选的目标植物；（2）从实际出发，选取生长于主体苔藓植物群落内或周边区域的植物作为目标植物，以验证主体植物的化感效应；（3）充分考虑受试植物的生物学特性如种子的萌发特性，并确定是采用种子萌发试验还是利用幼苗生长作为化感作用的测定依据。

3.2 研究方法

3.2.1 苔藓配子体提取液的制备 自然状态下，植物向外界环境释放化感物质主要有4种途径：（1）植物向体外释放挥发物质；（2）雨雾从植物表面淋溶；（3）植物从根部分泌；（4）植物残株或凋落物分解。苔藓植物不具有真正的根，且个体矮小、结构简单，故苔藓植物向外界释放化感物质最可能的途径是雨雾淋溶和残株分解。因此，在开展苔藓植物化感作用研究时，所用提取液应是水的粗提液，而不能为了提高提取液浓度使用有机溶剂或添加活性剂等物质。而且，自然状态下，苔藓植物向外界释放的化感物质量是有限的，在研究中所用的苔藓植物提取液，不宜设定很高的浓度水平，一般控制在10～100mg/mL。

3.2.2 试验周期的确定 对于化感作用研究，在试验开始前，研究者关于主体植物对客体植物的化感作用的认识是有限的，对主体植物化感作用的时间是不可预知的，因此，苔藓植物化感作用研究周期应基本覆盖受试植物种子萌发、幼苗生长直至植株成熟与繁殖完成的整个过程。

3.2.3 测定指标选取与数据处理分析 研究开展之前，应围绕研究目标科学设计试验方案、技术路线，同时认真筛选测定指标。而在试验阶段完成后，最重要的任务是对试验数据的整理和统计分析。数据的汇总及统计分析关系到试验结果的科学性与完整性，而采用何种指标或参数、应用何种统计方法与检验方式，对最终试验结果具有重要的影响，不恰当的统计方法或不合理的统计过程，均会使整个研究的质量与意义大打折扣，甚至得出错误结论。因此，研究者应对测定指标选取与数据处理分析加以特别对待。

3.3 作用机理研究 多数苔藓植物种类都能产生丰富的次生代谢物质[4]，高等和低等植物次生代谢产物的各个种类在苔藓植物中均有分布[14]。而苔藓植物体内所含有的萜类和芳香族化合物类型不仅与苔藓植物种类有关，也与苔藓植物的发育阶段、生境条件以及采收季节和植物体雌雄株有关[15]。已有研究工作仅有少数开展了化感物质分离鉴定[23]，导致研究整体水平较低，故后续工作应加强化感作用机理的研究，至少应做好2个方面：（1）苔藓植物化感作用主效成分提取、分离与鉴定；（2）受试植物哪些生理指标对化感物质最为敏感，从而受到正向或负向影响。

4 结语

科学研究，其本质在于从自然现象入手逐步揭示事物本质及发展变化规律。因此，对苔藓植物化感作用研究来讲，其机制研究应当作为今后工作的重点。我国拥有丰富的苔藓植物资源，相信苔藓植物化感作用研究一定会不断取得新进展。

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分子生物学作用篇8

关键词：分子间作用力；问题驱动；教学设计

文章编号：1008-0546（2017）02-0048-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.015

化学键和分子间作用力是物理化学部分的核心内容，涉及微观领域的微粒排布和结合方式，比较复杂和抽象，既是学生学习的难点，也是教师的教学难点。一些学生即使能够运用相关概念解释某些现象， 并不能表明学生对概念已经深刻理解和全面掌握， 尤其在分子间作用力的成因和存在对象方面很可能存在迷思概念（misconception）[1]。美国密西根大学的研究者曾要求学习普通化学的学生通过文字描述和绘图的方式来表示分子间作用力，统计结果显示有55%的学生不能正确表示各种分子间作用力， 存在描述含糊或示意图错误等问题[2]。这些问题的存在需要教师思考如何通过合理的教学设计帮助学生形成正确的微观模型， 并能真正理解分子间作用力的形成以及对物质的一些物理性质的影响。高一学生在本课之前已经学习了原子核外电子排布规律、离子键和共价键，在介绍分子间作用力时要注意和化学键的比较， 避免新概念与原有概念的混淆，出现知识网络错乱。针对外国语学校学生本身的语言优势，适度引入一些概念的英文词汇，便于学生在课后查阅英文文本、视频和动画素材进一步巩固对概念的理解，英语专业词汇的引入对学生的长远学习很有帮助。在教学设计中也参考了国外教材的相关内容，力求概念的解释简明清晰，帮助学生理解和运用。

一、教学目标

1. 知识与技能： 了解两种重要的分子间作用力：范德华力和氢键，知道分子间作用力对分子型物质物理性质（熔沸点和溶解性）的影响。

2. 过程与方法：通过观察实验现象和分析图表数据，理解范德华力与氢键的区别和联系、分子间作用力与化学键的区别。

3. 情感、态度与价值观：通过实验感受物质宏观性质和微观结构的辩证关系，培养从科学数据分析推论的务实科学态度

二、问题驱动型教学设计流程

本课内容本身难度较大，所以在课程设计环节上要厘清不同概念之间的逻辑关系，兼顾到高一学生的认知水平和接受能力，本课采用了问题主导式模式层层推进化解教学难点，具体流程如表1所示。

三、教学过程

1. 通过复习提问引入课题

[课题引入] 前面我们已经学习了离子键和共价键。我们知道在分子中原子是通过共价键相互结合，共价键主要影响物质的化学性质，那么分子组成的物质的物理性质由什么决定呢？这就是我们今天要研究的课题。

[课件展示]固体、液体和气体中微粒排布示意图。

[教师] 为什么物态的变化伴随着能量的变化？比如水加热沸腾过程中为什么需要吸收热量。

[学生]吸收的热量使水分子无规则热运动加快，分子间隙增加。

[教师]既然分子间隙增加需要吸收热量，说明什么问题？

[学生]分子之间存在相互作用力。

[课件展示]分子间作用的概念和分类：范德华力和氢键。

2. 通过实验观察思考，探究范德华力

[课件展示] 范德华力是分子聚集在一起的作用力，广泛存在于固、液和气态的各种分子间，比较弱。

[教师]为什么分子间会存在相互作用力？请大家先完成实验。

[学生实验]在滴定管中注入蒸馏水，打开活栓，让水缓慢流下呈直线状，用梳过头的塑料梳子靠近水流，观察现象并给予解释。学生需要记录实验现象于表格中，并通过小组讨论分析观察到的现象。

[教师]实验中观察到什么现象，如何解释？

[学生A]水流向梳子方向偏转，因为梳子摩擦带电后可以吸引水分子，就像带电玻璃棒可以吸引轻小的纸屑。

[学生B]电荷可能从带电的梳子转移到了水分子中。

通过一个简单的实验调动起学生的探究兴趣，课堂气氛立即活跃起来，大家观察到水流的偏转后都异常兴奋和惊奇，并展开讨论。学生在现有知识储备基础上回答这样的问题是有困难的，对现象的观察和思考主要是锻炼学生的科学思维能力，并不要求学生给予完美的解答。教师应该对范德华力的存在原因给予简要解释，但在必修阶段还是不要过度延伸。 在国外同类教材中都会引入电负性的概念，解释分子间作用力会非常方便[3]。

[课件展示]电负性（electronegativity）：电负性是原子在化合物中吸引电子的能力。并给出电负性数据表格。

[教师]因为氧的电负性大于氢，氧原子和氢原子形成的共用电子对偏向于氧， 使氧原子带部分负电荷，氢原子带部分正电荷。 水分子间可以形成相互作用力。

由于范德华力有三种基本类型，比较复杂，学生在现阶段还不知道极性分子与非极性分子的概念，这里不妨以极性分子为例做出解释， 学生很容易理解。万一有学生提出非极性分子之间的范德华力，教师也必须准备做好相关解释， 但注意广度和深度的把握，没有必要加重学生的学习负担。

[教师]物质熔沸点与分子间作用力有什么关系？

[学生]分子间作用力越大，物质熔沸点越高。

[课件展示]卤族元素氢化物的沸点变化图。

[教师]结构组成相似的物质，随着分子质量的增大，范德华力增大。HF为什么分子量最小，但沸点最高？

3. 从HF沸点的“反常”现象引入氢键

[课件展示]氢键定义和HF分子间氢键示意图。

[教师]氢键是与电负性很大、半径很小且含有孤对电子的原子（如N，O和F）成键的氢原子和相邻分子中电负性较大的原子之间的相互作用力。

[学生练习]画出水分子之间的氢键

浼的概念难度较大， 讲解时尽力把握几个要点：（1）是一种分子间作用力。（2）氢原子与相邻分子中电负性较大的原子 （一般只考虑N，O和F）。 （3）电负性较大的原子上一般有孤对电子。学生通过画分子间氢键示意图能够更好地理解氢键的特征，效果好于单纯的文字描述和记忆，教师也可以及时发现学生的问题，并予以指导。

[课件展示]ⅦA、ⅥA、ⅤA族元素氢化物的沸点变化图。

[教师]分子间氢键与范德华力哪个作用力更强？

[学生]分子间氢键。

[教师]HF、H2O、NH3在同族氢化物中分子量最小，范德华力也最小，但沸点却最高，说明分子间氢键比范德华力强，对沸点起决定作用。

[课件展示]ⅦA、ⅥA、ⅤA、ⅣA族元素的氢化物的沸点变化图。

[教师]CH4的熔沸点为什么在第ⅣA族元素的氢化物中最低？

[学生]碳原子上没有孤对电子，不能和氢原子形成氢键。

[教师]为什么氨气在水中的溶解性特别好？

[学生小组]氨分子和水分子间形成氢键，并用示意图正确表示。

学校多媒体教师安装了师生互动平台，各组学生可以把答案写在每组的电子白板上发给主机电脑，其可以在教室前方大屏幕展示。

[教师]为什么形成氢键会导致氨气易溶于水？

这个问题看似简单，但学生却一时不知道如何回答。因为刚学过氢键，学生可能凭直觉认为需要用氢键来解释溶解性，但对于其中的细节问题并没有深入思考。 若老师不补充提问很多学生会忽视，留下教学盲区。教学实践表明用物质的微观结构解释宏观性质始终是化学学习的难点，即使学生能套用概念回答问题也未必完全理解其中的微观原理，教师进一步刨根问底很有必要。

[教师]由于水分子之间可以形成氢键，当氨气分子进入水分子的过程中必须打破部分水分子间的氢键，打破氢键需要能量，这部分能量只有通过水分子和氨分子之间形成的新的氢键予以补偿。

[课件展示]蛋白质多级结构和DNA双链分子中的氢键。 让学生了解氢键在生物分子中的重要作用。

[学生实验]把铝片小心轻放在水面上，预测可能的现象，并观察实际现象，分析可能的原因。

表面张力也是分子间作用力的一种宏观表现，虽然内容本身超过了本课教学要求， 但通过分析思考可以认识到水分子的表面张力对传统浮力定律的挑战，在视觉上有冲击力，可以激发学生深入探究的兴趣。

[教师]在通常情况下，水在100℃沸腾，但要加热到1000℃才会有部分分解， 由此可以得出什么结论？（为帮助学生思考，给出两个变化的微观示意图）

[学生]水分解破坏共价键，而水沸腾克服分子间作用力，分子间作用力比化学键弱。

[课件展示]表中展示了氢键、范德华力的数值范围和水分子内O-H键的键能，用数据予以证明。

4. 通过化学键和分子间作用力的对比完成本课内容总结。

[教师]请同学们完成表2。

学生分组完成表格，基本都给出了正确答案，完成了本课的教学目标。

[教师总结]化学键是原子（离子）间强烈的相互作用力，主要影响物质的化学性质；分子间作用力是分子间存在的较弱的作用力，主要影响物质的物理性质（如熔沸点、溶解性等）。分子间作用力包括范德华力和氢键，氢键比范德华力强。

四、教学反思

本课是一节借班执教的区级公开课，教师同行课后交流中对本课教学思路、实验设计、知识过渡、问题分析、课堂总结等方面予以积极评价。 个人课后多次观看教学录像研究教学的整体设计和细节把握，总结如下：

1. 科学探究本身就是发现和解决问题的过程，通过对课堂问题的精心设计厘清教学思路，也帮助学生在课堂的自然推进中完成了一些复杂抽象概念的学习，并且能够初步运用这些概念解释实际问题。

2. 教师是课堂的引导者，在科学课堂应该给予学生足够的思考时间和空间，让学生自由表达对问题的想法和分析过程，不论是否正确教师都应该予以鼓励和支持。教师的作用是在学生遇到困难时予以必要的指导，但更要注重学生独立思考能力的培养。本课的课程容量其实还可以适当缩减，这样可以给学生更多独立思考分析解决问题的时间，培养科学思维能力。

3. 本课虽然内容涉及微观世界，但还是通过两个简易的实验展示宏观与微观世界的联系。学生在水流偏转实验过程中表现出的兴奋和快乐不仅令我惊讶，也给大家留下了深刻印象。化学实验的魅力永远不能低估，化学实验能给学生带来愉悦的课堂体验，化学实验如何服务于理论教学是课堂实验设计必须考虑的关键问题。

4. 本课使用了多媒体师生互动平台StarC，师生通过平台可以方便地进行交流和点评，学生在分组讨论过程中能够集思广益，相互学习，培养团队协作意识，达到更好的学习效果。先进多媒体技术的使用可以进一步改善化学教学的环境，提升学生的学习兴趣，打造更加民主、充满互动的教学平台。

参考文献

[1] 罗美玲. 学生对化学键与分子间作用力的理解水平研究案例[J].化学教学，2011（1）：36-39

分子生物学作用篇9

1超分子化学在光电材料科学中的应用

1.1超分子有机无机杂化物的合成及应用

未来的分子、电子功能集成将依靠超分子化学的基本原理，合成出多功能高科技的有用材料，而表面活性剂包埋的杂多酸超分子复合物在光物理、电化学、磁性族、化学传感器、生物标签、药物以及催化等领域均有着潜在而巨大的应用前景。为此，东北师范大学的李健生等人通过离子交换法将DODA+阳离子和多酸阴离子作为建筑块成功合成了四例超分子有机无机杂化物[DODA]5[PW„039RhCH2C02H].6H20(1)、[DODA]6[SiW„039RhCH2C02H].6H20(2)、[D0DA]2[M〇204(EDTA)]-2H20(3)fn[D0-DA]12[Mo36(NO)4O108(H2O)16]-33H20(4)。采用FTIR光谱、TG分析、NMR谱确定了化合物的组成。用DSC、偏光显微镜、VT-XRD和HRTEM表征分析了其结构，实验表明化合物1、3和4在加热条件下能够形成层状液晶相结构。进而通过循环伏安法、表面光电压、光电流-时间曲线首次研究了化合物的光电化学性质。循环伏安结果表明包裹后多酸阴离子的氧化还原性质未改变。SPV表明化合物1、3、4光照下能够产生表面光电压，并且光电流时间曲线证明化合物在氙灯照射下能够产生光电流。这一开创性工作为多酸基液晶材料光电功能化开辟了新机遇。

1.2含苯噻唑与芴的有机小分子受体超分子材料的光电性能及应用

太阳能是最好的清洁能源之一。在各种太阳能电池中，网络互穿结构的超分子体异质结构(BHJ)太阳能电池被证实是十分高效的器件。其活性层材料中的给/受体材料是太阳能电池最核心的部分，此前受体材料大部分研究都围绕富勒烯球及其衍生物。近年来非富勒烯球类的有机小分子受体材料由于其易于合成与纯化、通过分子设计使能级更方便调节等优点引起了人们的广泛关注。为此，延边大学的隋明锐等人以2-((7-(9，9-dipropyl-9H-fluoren-2-yl)benzothiadi-azol-4-yl)methylene)malononitrie(K12)为原型改变其原子或基团设计合成了一系列的有机分子。芴类化合物作为一类具有刚性平面联苯结构的电致发光材料，由于具有宽的能隙、高的发光效率等特点，备受各方面的关注。故他们用Si原子取代C原子后，键长将明显增长，故有利于降低分子内部的空间位阻，提高结晶度和载流电子的传输。他们的研究还表明，苯噻唑小分子衍生物在制作0PV器件过程中，可以采用真空蒸镀等方法得到无定形薄膜，经进一步退火处理，则可得到高度有序的薄膜并获得良好的电子传输性能。现今，苯噻唑小分子衍生物作为电子受体材料在0PV器件中表现出较大的潜力，受到人们的广泛关注。他们的研究还表明，K12等一系列分子与富勒條球相比，有更好的吸收光谱和能隙，相似的H0M0、LUM0能级和开路电压等，因此从理论上解释了K12等一系列分子可能具备高效太阳能电池给体材料的潜质[6]。该研究将在材料科学、光电科学、生物科学及催化科学中得到应用。

1.3超分子凝胶的形成及光电性能

低分子量的有机凝胶（LMOGs)是一类重要的超分子软物质材料，在溶剂中加热溶解，冷却过程中通过氢键、范德华力、堆积等分子间作用力形成三维网状结构。在分子内引入具有手性的氨基酸单元可以增加分子间作用的位点，增强分子的成胶能力。为此，延边大学的孙晋国等人利用3-羟基-2-萘甲酸和6-羟基一2-萘甲酸作为初始原料合成了超分子凝胶因子A和B，通过对凝胶因子A和B的成胶能力测试，结果发现凝胶因子B在苯中形成凝胶(4.lmg/mL)的能力远远大于凝胶因子A在苯中的成胶（27.4mg/mL)能力，且凝胶因子B形成的是透明凝胶，而凝胶因子A形成的为不透明的凝胶。荧光测试结果发现B在苯中形成的凝胶(5xl(T3mol/L，蓝色线)相对于溶液(2xlO—Vol/L，红色线）发生了明显的红移且伴随着荧光的淬灭。而A无此现象，这是由于羟基位置的影响。该研究将在光电材料科学、光谱分析及胶体化学的研究中得到应用。

2超分子化学在环境科学及医药学中的应用

2.1盐酸改性粉煤灰吸附含Cr6+废水的研究及应用

粉煤灰是锅炉燃烧过程中没有完全燃烧的飞沫，具有良好的吸附性能与化学稳定性，故对金属离子具有吸附过滤特性。经盐酸处理后的粉煤灰颗粒表面变得粗糙，形成许多凹槽和孔洞，从而增大了颗粒的比表面积。含Cr6+废水来源于诸多工厂及行业，其可对地表水和地下水水质产生污染，此外Cr6+易在环境或动植物体内蓄积，如过量摄入，会严重影响人体健康。为此，延边大学的权跃等人以盐酸改性粉煤灰为吸附剂，采用静态吸附法对实验室模拟含C/+废水进行了单因素（粉煤灰投加量、吸附体系pH值、吸附时间、废水初始浓度）吸附研究，并确定了最佳吸附条件，即在室温251条件下，盐酸改性粉煤灰对含铬废水中C/+的最佳吸附条件:当初始浓度5.Omg/L的含Cr6+废水30mL中盐酸改性粉煤灰投加量4.5g、吸附体系PH值2~3、吸附时间90min时，Cr6+的去除率达95%w(最大）。用该方法处理后的废水中Cr6+的浓度降低到0.25mg/L，低于国家一级排放标准，SPCr6+专0.5mg/L。该研究将在农业种植、环境科学、材料科学及医药学研究中将得到应用。

2.2KOH改性花生壳对亚甲基蓝吸附行为研究及应用

近年来，染料废水污染引发的环境问题日益严重。多数染料带有复杂的芳环结构，故具有一定的毒性和生物积聚性，且在自然条件下很难降解。亚甲基蓝属于阳离子染料，有着广泛的应用价值，但其污染会导致人体的一些不良反应，如心跳增加、呕吐、休克、黄萎病、黄疸、四肢瘫痪和人体组织坏死等。而壳类物质经过适当的表面化学改性可进一步提高其吸附效率，故在污水处理中有着广阔的应用前景。为此，延边大学的权跃等人以花生壳为原料，KOH为改性剂，研究了改性后的花生壳的吸附性能、吸附机理及最佳实验条件，为改性花生壳作为废水吸附剂的应用提供了理论依据。即用KOH改性花生壳对亚甲基蓝进行吸附，其最佳吸附最佳条件为:20mg/L亚甲基蓝溶液50mL中投加改性花生壳0.05g、pH值11.0、吸附时间50min，其对亚甲基蓝废水的去除率为97.86%。该研究将在环境科学、医药学、分析分离科学及工业污染治理中得到应用。

2.3BPQ-DNA超分子加合物的合成及应用

环境中的化学污染物苯并（a)芘（B[a]P)在生物体代谢过程中会生成BPQ(Benzo[a]pyrene-7，8-dione)，从而导致DNA(Deoxyribonucleicacid)分子的损伤。BPQ-DNA超分子加合物是其对DNA化学损伤的最普遍形式，可以用来评价和预测化合物的潜在致癌性。为此，延边大学的孙士美等人考虑了体外合成BPQ-DNA超分子加合物的影响因素，建立并优化了BPQ-DNA反应体系。利用该方法分别合成了BPQ-deoxycytidine(dC)、BPQ-deoxyguanosine(dG)、BPQ-deoxyadenosine(dA)的DNA超分子加合物，并对该系列超分子聚合物利用光谱分析进行了结构鉴定，且研究了其分析方法对潜在致癌性的评价和预测。该研究将在环境科学、医药学及分析分离科学中得到应用。

2.4盐酸改性粉煤灰吸附处理含铜废水的优化条件及应用

含铜废水污染是一个极其严重的环境问题，它可通过水、土壤、空气及食物链危害人类的生存和健康；过量的铜离子可导致植物生长不良，诱导土壤微生物死亡，对水生生物产生毒性等，故低成本高效率处理含铜废水刻不容缓。粉煤灰是燃煤过程中排出的一种固体废弃物，具有多孔性、比表面积大等优点，故有着优良的吸附性能。粉煤灰经酸处理后，表面形成了许多凹槽和孔洞，其比表面积增大，从而提高了吸附能力。酸处理后粉煤灰含有人AL2(SO4)3，Fecl3，Alcl3等成分，而它们又有着优良的絮凝作用，这些物质水解后可形成许多复杂的多核超分子络合物，这将更有利于吸附废水中悬浮的胶体杂质。为此，延边大学的吴昊等人以盐酸改性过的粉煤灰为吸附剂，探讨了其对含铜废液中铜离子去除的最佳条件，即当含铜废水中铜离子初始浓度为5.0mg/L、体系的pH值为9.0、给50mL含铜废水中加入5.0g改性粉煤灰、吸附时间为90min时，对铜离子的吸附能力最强，其去除率达到95%以上。处理后的水中铜离子浓度达到工业废水排放标准，故实现了以废治废的目的，且为含铜工业废水治理提供了经济、实用、简单的处理方法，对治理环境污染具有重要意义。

3超分子化学的同质多晶现象及应用

从原子堆积的同质多晶现象到分子堆积的同质多晶现象的研究，使人们认识到“分子是保持化学性质的最小粒子”这一概念的缺陷。分子堆积的同质多晶现象研究表明，同一分子基于晶态阵列的变化会呈现出不同的理化性质，并表达出不同的生理活性。同时，同质多晶现象的研究也进一步揭示了物质结构的复杂性和多样性，使人们对功能材料的制备和开发获得了更加有用的工具。目前，人们研究分子的同质多晶现象主要包括互变异构多晶现象、构象异构多晶现象、有机金属多晶现象、超分子多晶现象以及假多晶现象。为此，华中科技大学的李红政等人近十年来主要研究了超分子化学的同质多晶现象，并基于分子同质多晶的性质来实现等级晶态结构体的构筑，发现了多个具有四级结构的高阶晶态堆积结构体。该研究将在超分子化学、结构化学、结晶学、材料科学等研究中得到应用。

4结语

分子生物学作用篇10

关键词 民办高校 生物化学与分子生物学实验 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2017.03.028

Abstract Biochemistry and molecular biology experiment is a professional experimental course with extensive application， is the core of biological experiments. In this paper， the current status of the experimental teaching of biochemistry and molecular biology in private colleges is analyzed， and the reform of biochemistry and molecular biology experiment course is explored from the aspects of teaching contents and teaching methods， which lays a foundation for cultivating applied talents.

Keywords private colleges； Biochemistry and Molecular Biology Experiment； teaching reform

生物化W与分子生物学这门学科在21世纪当代生命科学领域中举足轻重，多年来理论和技术的快速发展，推动了生命科学的发展，成为诸多相关领域学科学习的重要基础。[1]生物化学与分子生物学实验所涉及的实验内容和仪器设备多样，涵盖的基本技能项目广泛，因此对生物技术、生物工程、生物制药、食品技术等相关专业学生来说是十分重要的实验课程，[2]也是一门应用型极强的专业实验课程。

对民办高校而言，学生所掌握的基础理论知识和动手创新能力相对较弱，因此，培养学生的自主创新能动性十分重要，如何提高学生的学习兴趣，调动学生的自主创新性，也就成为了能否成为应用型人才的关键。[3]此外，随着电子信息技术的不断创新，人才需求方向的不断变革，民办高校开设的生物化学与分子生物学实验在教学本身仍需进一步完善。针对上述问题，作者根据目前我校对生物化学与分子生物学实验教学的开课情况，对生物化学与分子生物学实验本科教学方面进行了一些探索和改革。

1 民办高校大学生物化学与分子生物学实验课开课情况

1.1 实验仪器设备

近年来民办高校发展速度较快，人才输出方面在社会中起到的作用也越来越明显，但民办高校由于自身资金来源有限，在实验教学条件中实验教学仪器设备台套数无法满足日益增加的学生人数。生物化学与分子生物学实验所需要的仪器设备种类较多有分光光度计，离心机，电泳仪，恒温水浴锅，振荡培养箱等，而民办高校对生物化学与分子生物学实验教学经费投入有限，使得部分实验仪器非常紧缺、陈旧。学生在实验操作时排队等候时间加长，不利于实验教学秩序的稳步运行。

1.2 实验教学理念

目前大部分民办高校所开设的生物化学与分子生物学实验课只是将其作为理论课教学的辅助内容，其主要目的是为了可以使学生能对理论课的知识更好地理解和学习。老师在每次实验开始前会对实验目的、实验原理、实验步骤及实验的注意事项一一讲解，并进行一些示范操作，然后学生再按照老师所讲的内容进行实验，这样虽然会使教学比较规范，学生操作比较顺利，实验结果也会比较理想，但不利于学生对实验的思路创新，内容创新，抹杀了其对生物化学与分子生物学实验操作的积极性，无法体现该实验应当具有的探索性精神。

1.3 师资与实验室建设

在民办高校中从事实验工作的技术人员普遍工资待遇偏低，人员流动性较大，加上生化实验中所涉及到的部分药品和试剂具有一定的毒性，导致能安心从事实验指导工作的技术人员比较缺乏，影响生物化学与分子生物学实验教学水平的提高。此外，各民办高校对生物化学与分子生物学实验室的资金投入有限，实验室的建设工作进度也较缓慢。

2 民办高校生物化学与分子生物学实验教学改革举措

目前民办高校想生存，想发展，必定要以培养应用型人才为目标，因此综合以上民办高校大学生物化学与分子生物学实验教学过程中普遍存在的一些问题，我们应充分重视学生实践创新能力的培养，理论联系实际，激发学生在实践操作方面的兴趣，培养学生的创新创造力，成为适应社会发展需要的应用型技术型人才。

2.1 实现实验仪器的现代化、智能化

在实验仪器设备选购时，应进行充分的调研，以仪器的准确性和实用性为主，与时俱进，将过老过旧的设备及时替换，购买一些可以进行多种实验的综合性仪器，这样不仅可以节约资金，也可以提高仪器使用率，满足学生的实验需求。

2.2 优化实验教学内容

我校生物化学与分子生物学实验多年来经过了多次筛选和组织，目前课程内容安排如下：

（1）可溶性糖含量的测定――蒽酮法；

（2）蛋白质含量的测定；

（3）粗脂肪的定量测定――索氏（Soxhlet）提取法；

（4）SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质分子量；

（5）动物组织核糖核酸的制备及含量测定；

（6）脲酶提取及Km值的简易测定；

（7）淀粉酶提取及酶活力测定；

（8）马铃薯多酚氧化酶制备及性质实验；

（9）植物组织中维生素含量的测定。

教学内容涵盖了生物化学与分子生物学领域最基本、最常用的多种实验技术，如电泳技术、分光光度分析技术、生物大分子提取技术、滴定技术等。实验中涉及到多种常见仪器设备的使用，如离心C、水平电泳和垂直电泳装置、凝胶成像分析系统、分光光度计等。在实验教学过程中增加开放性设计性实验，如“植物组织中维生素含量的测定”实验，让学生自己选择实验所需材料和实验方法，查阅资料，形成自己的研究思路，比较不同实验材料下结果的差异，并进行分析和讨论，提高了学生对实验课的兴趣，更提高了实验课的教学质量。

2.3 灵活运用多媒体网络技术和3ds Max教学系统

多媒体教学可以使生化实验教学中的文字内容、实验现象及一些操作视频等形式的信息整合，学生可以根据自己的兴趣爱好来自主选择实验内容，反复观看学习，并在网络上完成一系列交互式操作，可以实现师生实时互动，实现个体化差异化教学。[4]3ds Max教学系统目前作为一种新兴的教学手段应用在实验教学中。[5]对生化分子实验中所涉及到的基础知识点如蛋白质分子结构，核酸分子结构等可以通过计算机Autodesk 3ds Max三维动画模型的制作，帮助学生从多角度更加立体地去感受，激发他们的学习兴趣。

2.4 生物化学与分子生物学实验虚拟仿真软件教学

生化与分子生物学实验是探究生命奥秘，让学生对自然界中的微观世界进行探索和研究的一门实验，引进生物化学与分子生物学实验虚拟仿真软件，把学生的思维引向微观世界模拟的实验环境中，更好地探究其本质和规律。如核酸电泳，蛋白质分离等分子实验，实验周期较长，通过虚拟方式可大大缩短周期，节约开支。如《现代分子育种仿真软件》，建立可视化的化工生产实验操作平台，采用高仿真的虚拟实验环境和实验对象，使学生有身临其境的感觉，弥补现场实习教学的不足，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，培养学生的实践分析问题和解决问题的能力。[6]

2.5 鼓励学生参与实验课前准备，培养学生自主能力。

目前，大部分生化与分子生物学实验课前的材料准备，试剂配制都是由实验技术人员完成，在实验开始前分发到学生手上，如“淀粉酶提取及酶活力测定”实验，实验所需要的萌发的小麦种子，3，5-二硝基水杨酸试剂和柠檬酸缓冲液等，都是由实验员来准备，这样虽然能保证实验能按时在教学时间内完成，但学生对该实验无法有一个完整的认知和了解。对实验习惯来说，也会让学生有依赖感，因此，鼓励有兴趣的学生参与预实验，即样品材料的准备和药品试剂的配制，在亲自动手的同时，发现问题并解决问题，可以加深学生对该实验的理解，培养良好的实验习惯和素养，为适应日后的科研工作打下坚实基础。

2.6 适当增加实验经费的投入

生化类实验室的建设工作中很多化学药品及易耗品需要及时地更新，使用的仪器也需要定期地维护和保养，这就需要学校在经费预算上向生化类实验室给予支持，以保证实验教学和科研工作正常有序进行。

2.7 实验技术人员也应时刻“充电”保持与时俱进

作为实验技术人员，为国家培养实践型所需人才任重而道远，随着时代的进步，不仅要求对在实验中所涉及到的理论知识的熟知和巩固，更要在新型实验操作技能中刻苦钻研，时刻为自己充电，如积极学习动画模型的构建，软件的制作，“微课”的制作等，以保证其在教育岗位中永不落伍。

3 结语

生物化学与分子生物学实验课程是生命科学相关领域发现问题和解决问题的重要工具，也是培养应用型人才的重要基础。文章就针对民办高校中该门实验课程出现的一些问题所提出的解决方法希望能够对生物化学与分子生物学实验的教学起到一定的帮助，使学生们在学习实验基本技能的同时，对多样化的实验内容和多元化的教学模式产生极大的兴趣，实现因材施教，为社会培养出更多实践型创新人才。

参考文献

[1] 张友尚.中国生物化学与分子生物学的发展[J].生命的化学，2009.29（5）：619-624.

[2] 吴慧平.生物化学实验教学改革的实践[J].医学教育探索，2007（8）.

[3] 袁辉斌.民办高校实践教学管理研究与实践[J].西安欧亚学院学报，2010（1）.

[4] 林晓晖，程欲，王鹤，吴世代.多媒体网络教学在中医类院校生物化学实验中的探索与应用[J].新课程研究（中旬刊），2015（5）.