分子生物学十篇

分子生物学篇1

1构建新的教学内容体系，以适应学科发展的需要

教学内容是教学中所传递信息的形式，教学内容应与时俱进，不断进行更新与完善。随着生物化学与分子生物学的快速发展，传统的教学内容与教学模式已经跟不上学科发展的步伐，无法满足学科发展的需求，因此构建新的教学内容体系，是进一步深入教学改革的关键，也是培养适应社会发展的创新型人才的关键。

1．1紧密结合学科发展、针对不同专业特色，改革教学大纲

以往的教学模式往往侧重于“生物大分子结构与功能”和“物质代谢及调节”篇章，现在我们改革了教学大纲，将教学重心逐步向围绕“遗传信息传递”的现代分子生物学知识框架转移。因此压缩了“生物大分子结构”、“物质代谢及调节”中的教学内容，而在分子生物学知识框架方面，除了“遗传信息传递”外，增加了“分子医学专题篇”中的一些内容，弥补了传统教学中分子生物学内容不足的缺陷，以适应本学科中分子生物学理论和实验技术日新月异的发展。此外，我们在制定新的教学大纲时，充分考虑到不同专业其学科知识的侧重点不同、学生的知识结构不同等因素，按照以基本的教学内容作为框架，对某些章节的学时数和教学侧重点进行微调的原则对教学内容进行取舍，制定出适应不同专业的教学大纲。另外，为顺应培养应用型创新人才的需求，考虑到现有教学大纲“内容多，课时少”的问题，在制定新的教学大纲时，我们还结合执业医师、执业护士、执业药师和临床检验师等考试大纲要求制定适合不同专业特点的教学大纲。这样，在我们所承担的各专业生物化学与分子生物学课程中，其授课学时不同，教学内容侧重点不同。

1．2将科研活动融入教学活动，紧贴学科发展前沿，补充学科研究新成果

科学创新人才需要科学创新教育，教师作为教育者是否具有科学创新意识是实施创新教育的关键［3］。而生物化学与分子生物学这门学科发展的关键动力则来自于不断发展、不断进步的科研活动，因此将最新科研进展和学科发展前沿作为教学内容的有效补充是深入进行教学改革的重要体现。此外，在教学中补充最新的科研成果更可以有效激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习能力。多年来我们既从事教学，又进行科研，并且将二者有机结合，以科研促进教学，深化教学改革，更新教学内容，提高人才培养质量。但存在的问题是学时有限，而且每一位老师的科研方向不同，如何能合理、有效地将科研新进展融入教学过程中，同时兼顾书本知识和学科发展前沿，还需更进一步的探索。为更好地深入以科研促进教学，我们的原则是学科前沿和科研新成果的补充应紧紧围绕日常教学内容，应作为日常教学内容的补充和拓展。我们的解决办法是从书本内容出发，每位老师结合自己的科研方向，编写几个大约3－5分钟的科研案例，在集体备课时进行讨论，结合各专业特点，在授课的适当时间补充科学研究新成果，并每年及时进行更新。至于科研案例在何时、以何种方式展开，不同的老师可自由选择，可以在理论课堂授课时补充，也可以在讨论课时开展，也可以在实验课中进行补充。

2改革教学手段与教学方法，激发学生学习的积极性

2．1深入开展PBL及CBL教学，加强病案库建设

目前，教学团队已在我校生物科学、医学检验、营养学、临床医学实验班等不同专业开展生物化学与分子生物的PBL及CBL教学。在实施过程中，我们正在逐步完善病案或案例的编写，比如将病案设计成一个故事，通常由3－4幕组成，一个案例中整合了生物化学多个章节的知识点，分次呈现给学生。目前我们所构建的病案库中病案的种类及数量还较有限，需不断完善和更新，并进一步加强病案库的建设。随着分子生物学的飞速发展，一些最新、最前沿的理论与实验技术正逐渐被应用于人体结构与功能的研究、疾病的预防诊断与治疗中。为适应对创新人才培养的需求，我们在丰富扩充病例资料的工作中将目光聚焦于近年来新发现的某些病种、或新的诊断与检查手段，紧密围绕遗传性、代谢性、中毒性、感染性、营养缺乏症等各类型的疾病编写案例，以充分体现“创新性”这一理念。此外病案库的撰写也要考虑到对学生应用能力的培养，我们针对不同专业的学生，在充分了解学生的专业特点的基础上，病例撰写时具有“专业特色”，因材施教。例如对于临床医学专业的学生，病案中着重讨论病例呈现的临床表现及相应诊断，学生运用生化知识围绕临床表现展开讨论，既加深了学生对生化知识的理解和掌握，又培养了学生的临床思维能力。对于生物科学专业的学生，案例可以侧重于一些分子生物学技术的应用和一些科研思维的培养中。例如在编写的“糖尿病”的一个案例中，我们将生物制药的概念及基因工程技术生产胰岛素引入生物科学专业学生讨论的内容。而对检验系学生开展的案例式教学，则偏重于实验室检查，学生运用生化知识分析和讨论检查的基本原理、方法及临床意义。这样，在实施PBL、CBL教学时，教师就以具体的病案引导学生利用自己所学习的专业知识，解决不同的实际问题，有助于提高学生的实际应用能力及创新能力。实践证明，学生在PBL教学过程中，学习更乐观主动，思维活跃、讨论热烈，探索问题兴致浓厚，团队协作能力、综合分析解决问题的能力都有较大提高，多数学生自我评价中认为PBL教学锻炼了逻辑能力与语言表达能力，发展了高层思维能力和团队协作能力［4］。

2．2坚持双语教学的应用

近年来，我们教学团队重视师资力量建设，引进和送出去培养了数位博士，师资力量逐渐雄厚，这些优秀的中青年教师，成为教学团队实施双语教学的中坚力量。几年来，我们鼓励各位老师坚持开展双语教学，精心制作英文教案和课件，并组织进行集体备课，相互听课，及时交流双语教学中的经验。此外，教学团队还从国外知名高校及研究院所引进了2位特聘教授，指导青年教师进行科研活动和英语教学。

2．3大力发展网络教学资源

目前，国内外都积极进行有关网络课程的开发和各种网络教学平台的构建，网络教学平台的应用一方面有利于改革教学方法，更新教学手段，缓解传统教学学时少而教学内容多的矛盾，另一方面网络教学有利于调动学生的学习积极性，变被动填充式学习为主动探究式学习，有利于发挥学生学习的主动性和创造性。目前，我们拥有多种形式的网络教学资源，从生物化学省级精品课程开始，又逐步完成了临床生物化学、酶工程、基因工程等网络课程建设，最近又获得了省级生物化学精品资源共享课程建设项目资助。这些网络教学资源容量大、覆盖范围广，从生物化学内容到分子生物学内容，从理论教学到实验教学，提供了多种教学资源，包括教学进度、教学大纲、教案、教学课件、习题测试、网络课堂等。

3完善实验教学体系，发展教与学一体化

3．1调整实验教学内容

在实验课程体系方面，我们拥有生物化学实验、分子生物学实验、分子生物学检验技术实验等课程，除了生物化学实验是面向所有医学生开设，其他几门分别针对不同专业的学生开设。生物化学实验教学以培养基本生化技能为目标，主要是把生物化学基本实验技术如层析、电泳、光谱分析、离心、分离、提取、制备等融入教学内容中去。近年来，我们调整了该部分实验教学内容，删除了部分单纯性验证实验，增加创新性综合性实验，突出学生基本知识能力、科学素养和创新能力的培养。分子生物学实验主要面向生物科学专业及研究生开设，是以分子克隆实验技术为主，开设综合型实验内容，以培养学生创新精神、创新思维和创新能力。分子生物学检验技术实验课程则是面向医学检验专业开设，包含了分子生物学基本技术操作、以疾病为主线的临床常见疾病的分子诊断两部分内容。

3．2改革实验教学方法，尝试“教学做”一体化教学模式

“教学做”一体化教学模式，是一种将理论教学与实践教学融为一体的教学方法，打破了理论、实践课的界限，在教学中可采用项目教学法、任务驱动法、案例教学法、仿真教学法等多种方法进行教学，从而把理论知识学习、实践能力培养和综合素质塑造紧密结合起来［5］。我们从各个实验班抽取一些学习优异，有较好的理论基础和实验动手能力的同学作为一体化教学的对象。这些同学组成实验小组，实验小组同学会先于其他普通同学完成学习任务。首先老师根据教材内容给小组同学制定任务。实验小组先预习实验内容，查找资料，弄清实验原理，拟定实验方案，完成预实验报告。根据预实验报告，在教师的指导下，学生需参与试剂配制、实验用品准备、仪器调试等准备过程，然后独立完成实验操作、实验结果记录和分析等。实验完成后，这些同学可以回到各自实验班中，指导其他同学的实验操作，并且与其他同学一起对实验原理、实验操作中的注意事项、实验结果是否与预期一致展开讨论。教师也可以预先设定一些问题，让学生以问题为导向结合自己的实验结果进行讨论，最后教师梳理、总结讨论的内容。讨论课程可以分小班进行，也可以几个实验班在一起，每个实验班派出1－2个代表，制作成幻灯片后进行讲解、讨论。

4采用多元化的考核方式

分子生物学篇2

分子生物学技术：可应用于遗传性疾病的研究和病原体的检测及肿瘤的病因学、发病学、诊断和治疗等方面的研究提高到了基因分子水平。

生物学定义：生物学是研究生命现象和生物活动规律的科学。据研究对象分为动物学、植物学、微生物学、古生物学等；依研究内容，分为分类学、解剖学、生理学、细胞学、分子生物学、遗传学、进化生物学、生态学等；从方法论分为实验生物学与系统生物学等体系。

（来源：文章屋网 ）

分子生物学篇3

概念：分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。

所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。

发展历史：

一、准备和酝酿阶段

19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：

确定了蛋白质是生命的主要基础物质

19世纪末buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素c、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年emilfisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，sanger创立二硝基氟苯（dnfb）法、edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链n端氨基酸；1953年sanger和thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素a链和b链的氨基全序列分析。由于结晶x-线衍射分析技术的发展，1950年pauling和corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。

确定了生物遗传的物质基础是dna

虽然1868年f.miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。20世纪20-30年代已确认自然界有dna和rna两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出dna中a、g、c、t含量是大致相等的结果，因而曾长期认为dna结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。40年代以后实验的事实使人们对酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。1944年o.t.avery等证明了肺炎球菌转化因子是dna；1952年a.d.hershey和m.cha-se用dna35s和32p分别标记t2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。在对dna结构的研究上，1949-52年s.furbery等的x-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了dna是螺旋结构；1948-1953年chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成dna的硷基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了dna硷基组成a=t、g=c的chargaff规则，为硷基配对的dna结构认识打下了基础。

二、现代分子生物学的建立和发展阶段

这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年watson和crick提出的dna双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。dna双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。在此期间的主要进展包括：

遗传信息传递中心法则的建立

在发现dna双螺旋结构同时，watson和crick就提出dna复制的可能模型。其后在1956年a.kornbery首先发现dna聚合酶；1958年meselson及stahl用同位素标记和超速离心分离实验为dna半保留模型提出了证明；1968年okazaki（冈畸）提出dna不连续复制模型；1972年证实了dna复制开始需要rna作为引物；70年代初获得dna拓扑异构酶，并对真核dna聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对dna复制机理的认识。

在发现dna双螺旋结构同时，watson和crick就提出dna复制的可能模型。其后在1956年a.kornbery首先发现dna聚合酶；1958年meselson及stahl用同位素标记和超速离心分离实验为dna半保留模型提出了证明；1968年okazaki（冈畸）提出dna不连续复制模型；1972年证实了dna复制开始需要rna作为引物；70年代初获得dna拓扑异构酶，并对真核dna聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对dna复制机理的认识。

在研究dna复制将遗传信息传给子代的同时，提出了rna在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。1958年weiss及hurwitz等发现依赖于dna的rna聚合酶；1961年hall和spiege-lman用rna-dna杂交证明mrna与dna序列互补；逐步阐明了rna转录合成的机理。

在此同时认识到蛋白质是接受rna的遗传信息而合成的。50年代初zamecnik等在形态学和分离的亚细胞组分实验中已发现微粒体（microsome）是细胞内蛋白质合成的部位；1957年hoagland、zamecnik及stephenson等分离出trna并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设；1961年brenner及gross等观察了在蛋白质合成过程中mrna与核糖体的结合；1965年holley首次测出了酵母丙氨酸trna的一级结构；特别是在60年代nirenberg、ochoa以及khorana等几组科学家的共同努力破译了rna上编码合成蛋白质的遗传密码，随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性，从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程。

上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。1970年temin和baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以rna为模板合成dna的反转录酶，又进一步补充和完善了遗传信息传递的中心法则。

分子生物学篇4

 

进入21世纪后，分子生物学的发展迅猛，新技术新手段层出不穷并已渗透到各个学科;分子生物学理论与技术已经成为人们认识生命本质和改造生物特性的有力武器。

 

然而，我们在指导大学生科技创新活动中发现：大多数学生(即使考试成绩很好的学生)很难能应用所学的分子生物学理论与技术设计出科学研究的实验方案;我们调查也发现：很多硕士研究生在利用分子生物学理论与技术设计科学研究实验方案时仍困难重重，这说明我们传统的“老师讲、学生听、再考试”按部就班的生物化学与分子生物学教学模式已经很难实现“培养高素质创新性人才”的目标。那么，如何在教学中引导学生进行科技创新?

 

随着近年来分子生物学的飞速发展，给生物化学与分子生物学教学带来一些问题，主要体现为：教学学时的不足与教学内容的扩增;学生理论知识的学习与科学研究实验环节的严重脱离，这是造成分子生物学知识在应用中“困难重重”的主要原因。

 

研究型教学也称主题研究，是在美国布鲁纳的“发现式学习模式”和瑞士皮杰的“认知发展学说”基础上构建的教学模式[1]，是在老师指导下有目的地相对独立地对教学内容相关的实际问题进行探索研究，从而提高学生运用知识解决实际问题的能力，从而培养出具有独立思考研究能力的创新型及应用型人才。

 

“开展大学生创新教育、培养高素质创新性人才”是高等教育改革与持续发展的一个重要主题。为坚持“教学以学生为本”的原则，以培养“实践能力强、综合素质高”的创新型医学人才为中心，我们以“肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室”为平台，以教师承担的科研项目为引导，在生物化学与分子生物学理论及实验教学中探索并实践“研究型教学”模式。

 

1.优化和整合理论教学内容，夯实学生创新基础。生物化学与分子生物学发展快速，新技术、新方法、新成果不断涌现。我们根据教学大纲要求，优化、整合教学内容：删除淘汰的内容，合并重复的内容，增加新出现的内容。在课堂讲授中，将国内外一些最新分子生物学研究成果、发展动态及科学前沿知识充实到教学内容中;介绍分子生物学新技术在疾病诊断、治疗、预防中的最新进展，使学生明白生物化学与分子生物学在医学中的重要性。

 

2.利用多种现代化教学方法和手段，激发学生科技创新兴趣。生物化学与分子生物学课堂内容丰富、信息量大，而教学课时少。因此，我们在理论教学中将教学内容分为讲授和自学两部分：在讲授中，利用多媒体等多种现代化教学手段，将难点和抽象的内容以动画的形式反应出来，使教学内容直观化，增加学生对知识的掌握;在自学中，充分利用网络教学平台实现师生之间、生生之间的交流互动;同时将教师承担的科研课题设置成科研专题，让学生带着科研专题的问题开展学习。

 

3.加强实践教学，培养学生科技创新能力。我们在重视理论知识教学的基础上，加强实践教学与理论教学相结合。我们重新组合实验内容，实行“三型实验原则”(即将实验分为验证型实验、综合型实验、研究型实验)：减少基础性验证型实验、增加设计性综合型实验、开展创新性研究型实验。

 

在课堂内的基础性实验部分：减少传统的验证性及临床生化指标测定的实验项目及学时数，使实验项目主要集中于基本操作、比色技术、离心技术、层析技术及电泳技术等方面的实验;对基本的规范化实验操作方法及常规实验技术(如比色、离心、层析、电泳等技术)操作流程录像后上传到课程网站中以便学生对照学习。

 

在课堂内的设计性综合型实验部分：我们组织学生针对教学中遇到的问题设计研究方案。例如，在肝脏生物化学中提到：白蛋白主要是由肝脏合成，而白蛋白又是临床医疗和科研中常用制剂，如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技术大量生产白蛋白?通过讨论，使学生了解解决这一问题所依据的蛋白质理化性质和分离纯化、基因表达、基因重组、PCR等理论知识。通过设计白蛋白分离纯化与鉴定实验，在对蛋白质理化性质加深理解的同时，使学生掌握合理运用盐析沉淀、离子交换层析等技术操作流程;在此基础上，启发学生运用基因重组、RT-PCR等分子生物学技术设计重组表达白蛋白的实验方案。指导教师对学生设计的研究方案可行性和合理性进行点评及修改，学生在老师指导下，在课堂内开展上述设计性综合型实验。

 

4.在课堂外的创新性研究型实验部分：学生组成多个研究小组(3～5人/组)对教师承担的科研课题(已设置成多个科研专题)查阅文献和资料后进行创新性科研专题申请书的撰写;指导老师根据申请书质量及个人兴趣爱好挑选部分研究小组开展科研专题的实验研究;在此过程中，学生利用课余时间在老师指导下开展创新性实验研究，从而进一步培养科技创新能力。

 

5.研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学中的效果：通过研究型教学模式在三峡大学医学院临床医学专业的生物化学与分子生物学教学中的探索与实践，我们发现学生的考试成绩显著高于未经过研究型教学模式的班级;学生的动手操作能力也显著高于未经过研究型教学模式训练的学生。通过研究型教学模式，学生的科研素质和创新能力得到提高，激发了学生对生物化学与分子生物学的学习兴趣，极大调动了学生的学习积极性。通过学生课外完成的科研专题研究，学生以第一作者在CSCD核心期刊发表研究论文7篇;指导老师在指导大学生科研专题的同时，圆满完成了自己所承担的科研课题的研究;同时老师通过完成科研课题，促进自己的教学水平。

 

总之，通过上述一系列的探索与实践，能充分调动学生学习积极性，开阔视野，增加学生对生物化学与分子生物学及科技创新活动的兴趣;更重要的是能提高学生的实践动手能力，培养学生的科技创新能力;同时，老师通过完成科研课题，带动人才培养;能使教师把教学与科研有机结合起来，以科研促进教学;使教师不断更新教学内容，不断改善教学框架，形成囊括最新知识框架的教学体系，从而使《生物化学与分子生物学》教学质量得以进一步提高;即充分证明研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学实践中是有效和可行的。

分子生物学篇5

【关键词】苔藓植物；分子生物学；DNA序列

苔藓是目前存在于地球表面较为低等的一种植物且分布广泛，被人们所认识的苔藓植物约有2万多种[1]。苔藓植物作为一种耐干旱盐碱胁迫的植物常常被用来荒漠治理中的先锋植物[2]，随着科学技术的日益发展，分子生物学技术也逐渐发展到苔藓植物的研究中。但是由于苔藓不像其他植物试验样品容易且可持续获得，对苔藓植物分类学的研究一直处于形态学方面，在分子及生理生化角度来研究苔藓植物的进展则较为缓慢[3，4]。关于苔藓植物分子生物学的研究主要集中在分子系统学、分子遗传、物种的分类鉴定以及资源的拓展及创新方面。

1.苔藓植物分子系统学的研究

苔藓植物的起源和演化在植物界中一直存在着一定的争议，特别是传统分类学在苔藓植物上的界定[5]，分子系统学的逐步发展成为苔藓分类新的道路。常用在苔藓分子系统上的研究手段主要有：随机扩增多态性DNA（RAPD）、限制性片段长度多态性（RFLP）、扩增片段长度多态性（AFLP）、序列特征扩增区域（SCAR）、微卫星（SSR）、DNA序列测定以及同工酶分析技术[6]。苔藓植物在分子水平上进行系统的研究起始于90年代初，对于植物分子系统学水平的研究大多起始于植物DNA序列，而苔藓植物在当时缺少DNA序列的研究[7，8]。直到1995年以后，关于苔藓植物分子DNA序列发展至1000个，包含250个类别[9]。

苔藓植物DNA探索是从叶绿体基因组、线粒体基因组以及核糖体基因组开始进行的。叶绿体基因组中，已经较成熟运用的基因片段为rbcL、trnL-F、rps4、trnL-trnF等，nad5、nad1、trnS和18S、ITS2等分别为线粒体和核糖体基因片段较为常用检测基因[10]。1999年，Beckert对苔藓植物门进行了大系统进化的分析，分析了47种苔藓植物中nad5基因内含子，研究结果支持将Hypnanae与Dictananae亚纲重组[11]。2009年，Miwa在蛇苔属（Conocephalum）对于环境的适应并且随之进化能力的研究中，将小蛇苔（Conocephalum japonicum （Thumb.） Grolle）样本中的rbcL基因扩增并测序，比对后结合其他结论，说明了小蛇苔中发现了三种不同类型的rbcL基因，认为可将其作为系统进化和物种鉴定的重要手段[12]。2010年，Kathrin Feldberg通过对rbcL， psbA， trnL-trnF region， atpB-rbcL spacer， nrITS1-5.8S-ITS2标记基因在108个隐葫苔科新增成员的分析研究，研究结果支持将隐葫苔科分为Adelanthoideae 和Jamesonielloideae两个亚科，亚科Adelanthoideae包括Adelanthus属、Pseudomarsupidium属、及Wettsteinia属，然而分子数据并不支持现代形态学体系对于Jamesonielloideae的划分，基于分子系统进化结果分析，Feldberg提出了Jamesonielloideae包括了在五个主要的进化枝中具有代表性的Anomacaulis属、Cryptochila属、Cuspidatula属、Jamesoniella属和Syzygiella属[13]。细鳞苔科（Lejeuneaceae）是苔类植物中的大科，它囊括了约90属，1000余种，Wilson利用134个细鳞苔科样品中的四种标记基因rbcL、psbA、源自cpDNA的trnL-trnF以及nrITS，运用最大似然贝叶斯分析法（即最大简约法）进行分析，分析数据支持将细鳞苔科分为两个亚科Ptychanthoideae亚科和Lejeuneoidea e亚科，而把Lejeuneoideae亚科又分为Lejeuneeae属、Brachiolejeuneeae属和Symbiezidium属，然而根据形态分类并不符合以上Lejeuneoideae的分类，故需要更多实验进一步验证[14]。

2.苔藓植物分子遗传学多样性的研究

对于苔藓植物遗传多样性的研究从开始的形态学水平到细胞学水平，逐渐发展到现在的分子水平。分子水平研究遗传多样性分为生化和DNA水平，生化水平多使用酶学研究方法，利用同工酶或者等位酶方法。近年来，分子水平上对于苔藓植物遗传研究一般运用分子标记法，常用手段包括RAPD、SSR、AFLP、SRAP等。张安世等对11种苔藓植物的亲缘关系做了RAPD和SRAP的分析，结果显示RAPD多态性比率为100%，SRAP多态性比率为96.9%，对数据进行Average Linkage法建立聚类树状图分析表示，两种方式均可将11种苔藓分为3类且牛角藓单独一类，与形态学分类一致，但是在3类中具体划分归属科以上单位RAPD、SRAP和形态学分类存在差异，此外，RAPD与SRAP在对大叶凤尾藓和小牛舌藓全缘亚种的划分上也存在差异[15]。墙藓（Tortula muralis）是一个世界性分布的苔藓种类，Werner依据对49个墙藓新成员中叶绿体rps4基因序列数据分析后，表示18.53%序列符合区域间差异，81.43%认为是区域内差异，只有在日本区域内采集样本完全区别于其他区域，通过生物地理学系统发生分析表明，墙藓可能是一个并系，不确定的是墙藓中不同的进化枝是继续进化还是一个隐藏物种的典例[16].李晶采取20种东北地区的藓类植物对其进行RAPD分析，遗传多态性约占96.34%，同时利用数据分析建立UPGMA聚类图，结果显示遗传相似性系数为0.27可将样品分为泥炭藓类和真藓类；遗传相似性系数为0.42则可将样品分为四类，而聚类图的分类情况与苔藓植物经典分类系统表示结果一致[17].2002年，Skotnicki对黄瓜丝藓（Pohlia nutans）中核糖体RNA18S-26S ITS进行RAPD研究，研究结果表示黄瓜丝藓像梨蒴曲柄藓（Campylopus pyriformis）一样，表现出低遗传多样性[18]。魏海英等对采用邻接法和最大似然法对中国羽藓科12属25种植物rbcL和rps4建立了系统树，并结合DNA序列分析和形态学特征分析支持将牛舌藓科独立成科，山羽藓属归为羽藓亚科，不支持沼羽藓亚科独立成科[19]。

3. DNA条形码技术在苔藓植物物种鉴定的应用

苔藓植物分子水平的物种鉴定主要应用DNA条形码技术。DNA条形码技术主要是从样本材料基因组DNA中扩增适合的目的基因并且基因片段纯化后进行测序，提交到Genbank方便物种的鉴定和分类[20].本项技术在动物中已经得以使用并获得成效，少数高等植物中也有了一定的研究进展，而在苔藓植物鉴定中还需要大量实验工作。

DNA条形码中需要确定一个通用片段作为鉴定探针。动物的CO1已经较为成熟应用[21-22]，而在苔藓植物中，rbcL、rpoC1、rps4、trnH-psbA、trnL-trnF有很强的特异性且易获得，而被认为可以应用的苔藓植物DNA条形码[23-25]，但是在近年来对上述基因片段的遗传分辨率以及在鉴别亲缘关系较近的苔藓物种之间有一定的争论。其中的rpoC1基因，在植物物种鉴别中效率较低，而由Hollingsworth[26]在2009年发表的文章中表示，rpoC1基因进化速度较快，可以作为陆生植物的DNA条形码，在科级水平的鉴别中有很好的表现。

DNA条形码技术作为新兴物种鉴别技术，优势很明显，虽然已经在大部分苔藓植物基因中得以应用，但是因为缺乏亲缘关系较近的样本的鉴定和研究，所以在物种鉴别时用于亲缘关系近的样品的应用就有一定的误差。今后对于物种鉴别研究中，可致力于DNA条形码技术在近亲物种鉴别的研究和改进中。

4.总结

苔藓植物对环境有很强的适应性，耐旱抗寒，我国苔藓植物物种丰富，以上条件为我们更好的研究苔藓植物的系统发育及演化，以及遗传鉴定提供了基础，但是我国苔藓分子水平研究起步较晚，在这方面的研究与国外相比还较为落后。我们需要发展壮大苔藓植物分子研究的队伍，把更多分子手段运用到苔藓植物系统、遗传以及鉴定，有很大的发展空间，将会有更多可利用的研究价值。

参考文献：

[1]宋秀珍，李翠兰，李艳红.苔藓植物的分子生物学研究.生物学通报，2004，39（7）：1-3.

[2]TROITSKY.AV，IGNATOV.MS，BOBROVA.VK，et al . Contribution of genosystematic to current concepts of phylogeny and classification of bryophytes. Biochemistry，2007，72（12）：1368-1376.

[3]施定基.苔藓植物的生理生化，苔藓植物生物学，吴鹏程主编.北京：科学出版社，1998，102-122.

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作者简介：

分子生物学篇6

关键词：植物；WRKY转录因子；抗病；生物信息学

中图分类号：S718.46；Q7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1191-05

植物在长期进化过程中形成了一系列机制，以适应和抵御各种生物和非生物逆境，在众多的适应性机制中，基因表达的转录调节在植物应答环境信号刺激反应过程中起着重要作用。转录因子是植物中最重要的一类调节基因。WRKY是近年来新发现的植物特有的新型锌指型转录调控因子， 是一类植物特有的转录因子家族，因在其N-端含有由WRKYGQK组成的高度保守的7个氨基酸序列而得名，WRKY基因首先被克隆于甘薯[1]，随后在约20多种植物中证实存在WRKY蛋白，并阐明了相应的分子生物学功能[2]，WRKY家族转录因子主要与植物的抗逆性和衰老等生理过程有关。病原菌、伤害和植物激素类物质等多种外界因素均能诱导WRKY基因的表达[3]。本研究以GenBank上登录的拟南芥（Arabidopsis thaliana）、欧芹（Petroselinum crispum）、辣椒（Capsicum annuum L.）、水稻（Oryza sativa L.）和毛白杨（Populus tomentosa）5个物种的22个WRKY家族抗病转录因子为材料，利用生物信息学方法研究该转录因子编码区的变异，为其他植物WRKY抗病基因克隆及其研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

数据资料来源于美国国立生物技术信息中心NCBI（http：//ncbi.nlm.nih.gov/）核苷酸数据库和国家水稻数据中心（http：///），其中拟南芥有13种，AtWRKY40 NM_106732、 AtWRKY60 NM_128058、 AtWRKY48 NM_124329、AtWRKY25 NM_128578，对丁香假单胞菌起负调控作用[4-6]；AtWRKY18NM_119329的中度水平表达会引起PR基因表达及对丁香假单胞菌的抗性增强[7]；AtWRKY41 NM_117177具有双重调控作用，能够抵抗细菌和真菌病原物的重要下游基因的产物，抗丁香假单胞菌[8]；AtWRKY70 NM_115498，参与两条抗性信号转导途径的调控交叉点，即通过激活SA介导的抗病信号转导途径，同时又抑制JA介导的抗病信号转导，调控拟南芥的抗病反应，主要对丁香假单胞菌起抗病作用[9]；AtWRKY33 NM_129404作为JA/ET介导途径中的正调控子，在抗真菌病原菌方面发挥作用，如防治灰霉病[10]；AtWRKY3 NM_126385对抗腐生病原菌起正调控作用；AtWRKY4 AF425835可以抗青枯病与腐生病原菌，超表达时对假单胞菌有毒小种的抗性增强， 对软腐病菌抗性减弱[11]；AtWRKY29 NM_118486是MAPK通路中可作为典型的WRKY基因参与拟南芥植株的抗病信号的转导[12]；AtWRKY6 NM_104910可以抗细菌、病毒、卵菌和真菌[13]；AtWRKY27 AF418310抗青枯病[14]。辣椒有3种，CaWRKY-a AY391747抗烟草花叶病毒[15]；CaWRKY2 DQ402421抗丁香假单胞菌[16]；CaWRKY1 AY229992通过负调控作用抗病菌[17]。欧芹3种，PcWRKY4 AF204925、PcWRKY5 AF204926均为抗大豆疫霉菌的激发子[18]；PcWRKY1 PCU48831抗大豆疫霉菌[19]。毛白杨有1种，PtWRKY23 EF051079抗叶锈病[20]。水稻2种，OsWRKY71 AB190817参与赤霉素信号传导，脱落酸介导的信号传导，依赖于R基因的防卫反应信号途径，抗白叶枯病；OsWRKY13 EF143611参与茉莉酸介导的信号传导、水杨酸介导的信号途径，抗白叶枯病和稻瘟病。

1.2 转录因子系统发育树的构建

利用Maga 5.0软件对NCBI数据库中搜索到的对病原菌有调控作用的转录因子和基因全长序列进行系统进化树的构建。采用Neighbor-Joining法构建系统发育树，对生成的系统发育树进行Bootstrap校正，得到最终的系统发育树。

1.3 转录因子保守基序的分析

利用在线MEME 4.8.0软件（http：//meme.sdsc.edu）对转录因子的氨基酸序列进行保守基序分析。

1.4 转录因子编码蛋白质的三级结构分析

利用在线CPHmodels工具对9种蛋白质进行同源建模，并利用高级结构预测软件RasMol对各转录因子和基因编码的蛋白质三维结构进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同植物抗病WRKY转录因子系统发育树的构建

对22个WRKY家族抗病转录因子进行系统发育树构建，结果（图1）表明，可以将这22个抗病WRKY转录因子分为2大类群，7个亚类群。第一大类群中的欧芹PcWRKY1，辣椒CaWRKY-a、CaWRKY2，拟南芥AtWRKY4、AtWRKY3、AtWRKY25、AtWRKY33都含有两个WRKY结构域。拟南芥WRKY抗病转录因子中对腐生病原菌起正调控作用的为AtWRKY3和AtWRKY4，二者抗腐生病原菌，起正调控作用[12]。

欧芹PcWRKY1对大豆疫霉菌有抗性作用[19]，拟南芥AtWRKY33对灰霉病起抗性作用[11]，而辣椒CaWRKY-a对烟草花叶病毒起抗性作用。从系统发生树（图1）上可以看出，这3个转录因子组成第一个亚类群，其中拟南芥AtWRKY33与辣椒CaWRKY-a亲缘性相近，而与欧芹PcWRKY1的亲缘性次之，但目前的研究表明其在抗病原理上并不相同，有待进一步研究。

拟南芥AtWRKY25和辣椒CaWRKY2聚为第二亚类群，二者均对丁香假单胞菌起调控作用；拟南芥AtWRKY3和AtWRKY4聚为第三亚类群，二者均对腐生病原菌起调控作用。

拟南芥AtWRKY48、毛白杨PtWRKY23和辣椒CaWRKY1聚为第四亚类群。研究表明，拟南芥AtWRKY48对丁香假单胞菌起负调控作用[5]，辣椒CaWRKY1对丁香假单胞菌、烟草花叶病毒等起负调控作用[17]，毛白杨PtWRKY23对叶锈病起抗性作用。

拟南芥AtWRKY6、AtWRKY18、AtWRKY60、AtWRKY40，水稻OsWRKY71和欧芹PcWRKY4聚为第五亚类群，其中对细菌、真菌、卵菌、病毒起抗性作用的拟南芥AtWRKY6[13]单独成一类，拟南芥AtWRKY18、AtWRKY60和AtWRKY40均对假单胞菌有抗性作用[4，7]，而拟南芥AtWRKY18和水稻OsWRKY71均会引起R基因表达抗病，且都是通过SA代谢途径起到抗病作用[4]，而欧芹PcWRKY4为抗大豆疫霉菌因子。

拟南芥AtWRKY27、AtWRKY29和水稻OsWRKY13聚为第六亚类群。在抗病方面，拟南芥AtWRKY27抗青枯病，AtWRKY29是MAPK通路中能够抵抗细菌和真菌病原物的重要下游基因的产物，水稻OsWRKY13参与茉莉酸介导的信号传导、 水杨酸介导的信号途径，抗白叶枯病和稻瘟病。

拟南芥AtWRKY41、AtWRKY70与欧芹PcWRKY5聚为第七亚类群。研究表明，它们均属于锌指结构C2-HC（C-X7-C-X23-H-X1-C）型[21]，其中拟南芥AtWRKY41与AtWRKY70均对细菌具有抗病性，但抗病途径并不相同[8，10]，而欧芹PcWRKY5对大豆疫霉菌因子有抗性，它们在抗病方面并不完全相同。

2.2 不同植物抗病WRKY转录因子保守基序的分析

由图2可知，22个抗病的WRKY转录因子都具有保守基序1和2，部分WRKY转录因子之间也有共性。系统发育树中第一大类群的1、2、3亚类群中的欧芹PcWRKY1，辣椒CaWRKY-a、CaWRKY2，拟南芥AtWRKY4、AtWRKY3、AtWRKY25和AtWRKY33都具有基序9和基序12，而第一大类群的其他亚类群和第二大类群的其他 WRKY转录因子都不具有基序9和基序12。

第五亚类群的拟南芥AtWRKY6、AtWRKY18、AtWRKY60和AtWRKY40，水稻OsWRKY71，欧芹PcWRKY4都具有基序5和基序6，而第一大类群的其他亚类群和第二大类群的其他WRKY转录因子都不具有基序5和基序6。第四亚类群中辣椒CaWRKY1和毛白杨PtWRKY23特有的基序为基序18。第七亚类群的拟南芥AtWRKY41和AtWRKY70，欧芹PcWRKY5都具有基序17。研究表明，拟南芥AtWRKY18和水稻OsWRKY71通过水杨酸代谢途径抗病[4]，基序分析表明，二者共有基序1、2、4、5、6和14。拟南芥WRKY转录因子中对腐生病原菌抗性起正调控作用的AtWRKY4和AtWRKY3都具有基序11和基序10。许多拟南芥WRKY转录因子作为防卫信号的负调控因子起作用， 如AtWRKY18、AtWRKY25、AtWRKY27、AtWRKY40、AtWRKY41、AtWRKY48和AtWRKY 60，这些WRKY转录因子都具有基序1、2、6和5。拟南芥AtWRKY70编码的蛋白质参与两条抗性信号转导途径，一是通过激活SA介导的抗病信号转导途径，二是抑制JA介导的抗病信号转导途径，从而调控拟南芥的抗病反应[10]，其仅有基序1、2、19和20。

2.3 不同植物抗病转录因子编码蛋白质的三级结构分析

高级结构决定蛋白质生物学功能，对蛋白质高级结构的预测和分析，有助于理解蛋白质结构与功能之间的相关性[22]。由图3可知，拟南芥AtWRKY4和AtWRKY25转录因子编码的蛋白质三级结构相似，均属于抗细菌型转录因子[6，12]。欧芹PcWRKY1和辣椒CaWRKY-a转录因子编码的蛋白质三级结构相似，辣椒CaWRKY-a对烟草花叶病毒具有抗性作用，而欧芹PcWRKY1对大豆疫霉菌有抗性作用。水稻OsWRKY13、欧芹PcWRKY4和PcWRKY5、拟南芥AtWRKY18和AtWRKY40编码的蛋白质三级结构相似。辣椒CaWRKY1和毛白杨PtWRKY23，拟南芥AtWRKY48和AtWRKY33编码的蛋白质三级结构相似，但其功能不尽相同[5，10]，有待进一步研究。研究表明，拟南芥AtWRKY18和AtWRKY6，欧芹PcWRKY1以及水稻OsWRKY13的C末端结构域可与（T）（T）TGAC（C/T）序列（W-box）相结合，产生特异性作用，参与植物防卫反应作用[23，24]。

3 小结

通过对22个抗病WRKY家族转录因子进行系统发生树、基序以及蛋白质三级结构分析，得出22个抗病WRKY转录因子分为2个大类群，7个亚类群。第一大类群由欧芹PcWRKY1、PcWRKY4，辣椒CaWRKY1、 CaWRKY-a、 CaWRKY2，拟南芥AtWRKY4、 AtWRKY3、 AtWRKY25、 AtWRKY33、AtWRKY48、AtWRKY6、AtWRKY18、AtWRKY60和AtWRKY40，毛白杨PtWRKY23，水稻OsWRKY71组成。拟南芥AtWRKY41、AtWRKY70、AtWRKY27和AtWRKY29，欧芹PcWRKY5，水稻OsWRKY13组成第二大类群。22个转录因子都具有基序1和2，系统发育树中第一大类群中的拟南芥AtWRKY4和AtWRKY25，欧芹PcWRKY1和辣椒CaWRKY-a具有相似的蛋白质三级结构，都具有基序9和基序12，拟南芥AtWRKY33和AtWRKY48具有相似的蛋白质三级结构，都具有基序18；系统发育树中第四亚类群中的辣椒CaWRKY1和毛白杨PtWRKY23具有相似的蛋白质三级结构。

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分子生物学篇7

关键词：分子生物学；教学改革；实验教改

中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-08-92-2

引言

分子生物学是在分子水平研究生命现象本质及其规律的一门新兴学科，它是研究核酸等生物大分子功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科，是人类从生物分子水平上真正揭开生物世界奥秘，由被动适应自然界转向主动地改造和重组自然界的学科[1]。近些年来分子生物学已日益渗透到生物学的各个领域之中，并产生了巨大的影响。而分子生物学实验技术也已成为生物学、医学、农学等学科站在新的高度和角度揭示生命奥秘的重要手段。分子生物学的理论掌握和实验操作是掌握分子生物学精髓的重要途径。因此，从培养学生能力出发科学地创建分子生物学理论和实验体系、选择适当的实验教学方法及客观地评定学生实验课成绩，会对分子生物学理论课理解和实验教学的效果产生重要的影响。高等学校传统的分子生物学实验教学[2]往往只是结合各自的实验室条件开展有局限的分子生物学实验教学，缺乏科学的实验体系，忽略合适实验方法的选择，缺少对实验教学效果全面、客观、系统的评估，这些都不利于学生学习兴趣和创新能力的培养。而高校是孕育和培养创新型人才的摇篮。实验教学作为高校教学体系的一个重要组成部分，是培养学生科学思维、创新意识的重要途径[3]。本文就分子生物学课程教学的改革阐述一些观点和体会，以期为提高分子生物学教学质量及培养创新型和素质型人才提供一定的参考。

1 分子生物学教学改革具体的措施

1.1 教学体系的优化

分子生物学是在生物化学和遗传学的基础上发展而来[4]。随着分子生物学研究的快速发展，分子生物学已经成为一门独立的学科。很多分子生物学教材的内容与生物化学、细胞生物学、分子遗传学、遗传学等课程重复较多，例如DNA 和染色体的结构，RNA转录和蛋白质翻译等课程内容在分子生物学、生物化学和分子遗传学方面都有一定篇幅的介绍，重复的课程内容占用了大量的教学课时。因此，为了避免课程教学的重复，通过与生物化学、遗传学，细胞生物学，分子遗传学等课程的教师交流与研讨，对相关课程内容进行了具体而系统的优化，明确课程之间的有机衔接，突出了分子生物学的教学重点。在“RNA转录和蛋白质翻译”这部分的教学内容中进行了相应的优化，生物化学注重讲述转录和翻译的基本过程、而分子生物学则注重介绍具体的分子机制，又如原核和真核转录起始复合物的形成过程及分子机制的教学内容生物化学和分子生物学也进行了相应的侧重。

1.2教材的优化选择

通过多年的教学实践过程，选取适合本科生学习的分子生物学教材，对于学生系统的掌握本课程的理论知识及最新研究动态至关重要。课程设置之初选取阎隆飞主编的《分子生物学》第二版，之后开始侧重理论课与实验课的有机结合，选用朱玉贤等主编的《现代分子生物学》，它的知识体系较为完整，内容较前沿，尤其是第三版将分子生物学研究法分为了两章，分别讲述了DNA、RNA及蛋白质操作技术和基因功能研究技术，突出强调了分子生物学实验技术和原理，同时对基因组与比较基因组学也做了较大幅度的修改和充实[5]。这些内容均体现分子生物学的最新技术和研究成果，同时也满足学生了解分子生物学最新进展和考研的需要。为避免教材单一的局限性，还为学生推荐阎隆飞编著的《分子生物学》（第二版），LewinB主编的《Gene Ⅷ》，吴乃虎主编的《基因工程原理》（第二版）等书籍作为参考教材，并在教师的指导下有针对性地学习，这样不仅满足了大多数学生考研的需求，同时也加深了学生对分子生物学学习的兴趣及教学难点和重点的理解，取得了较好的教学效果。

1.3教学方法与教学手段的改善

在教学方法上，除了采用传统的教师讲授方法之外，为发挥学生作为教学主体的能动性，根据具体的教学内容安排启发式，讨论式等多种教学方法，让学生参与到教学过程中。如在讲授分子生物学研究法时，在班级内以各个学习小组为单位进行研究讨论会，以学生为主体讨论他们感兴趣的分子生物学实验技术，鼓励学生主动思考，自由发表他们的观点，通过讨论的方式测试相应的知识，以学生乐于接受的方式完成对知识的学习。本课程通过多种教学方法的有机结合，充分调动了学生的学习兴趣，分子生物学课程也因此受到学生的好评。近几年来学生考研选择生物化学及分子生物学作为专业课的人数日益增加并且考研专业课成绩逐年上升。

在教学手段上，采用传统教学与计算机辅助教学 CAI相结合的方法。计算机辅助教学 CAI 应用于高等学校教育已成为主流趋势，它的优势在于可以通过文本、图形、动画、音频、视频、仿真软件等多种媒体最大限度地整合教学资源，形象直观地进行教学内容的呈现[6]，使学生通过多种展示方法理解并掌握课程的难点。如在“DNA高级结构” 这部分教学内容中，学生对DNA的分子结构感觉很抽象，在教学过程中通过图片和视频等手段使学生对此结构有了具体的感知。又如在“DNA复制，RNA转录，翻译和真核和原核生物的基因表达调控”的教学内容中，仅通过传统课堂讲解，学生无法理解，通过多媒体的方法，利用动画、视频和图片对其涉及的微观机制进行相应的演示，使学生理解其具体过程和分子机制，提高了学生学习的积极性。

2 分子生物学实验教学的改革措施

2.1加强实验教学条件建设，构建良好的实验教学平台

分子生物学是20世纪中期随着核酸的发现及结构和功能的研究发展起来的新兴学科，研究基础较为薄弱。我校前身是师范类院校，对物理、化学、数学、计算机等传统学科侧重较多。自2004年我校升级为本科院校，由师范类院校转变为综合类院校，学校增加了对各学科的实验教学投入。分子生物学实验室先后配备了Eppendorf PCR扩增仪、Eppendorf梯度PCR扩增仪、高效制冰机、UVP凝胶成像系统、Millipore超纯水系统、Eppendorf台式高速离心机、sigma大型高速冷冻离心机、日本三洋超低温冰箱、分子杂交仪等先进仪器，满足了分子生物学基础实验和综合性实验课程的开设要求，为学生的实验教学与科研构建了一个良好的平台，为我院分子生物学实验课教学改革提供了有力的支持。通过上述平台由我院学生参与的分子生物学方向科研实验在部级挑战杯竞赛中取得了良好的成绩。

2.2 实验教学体系的优化

之前由于实验条件的限制，我院分子生物学实验教学主要以基础性和验证性实验为主。随着实验条件的改善，逐步在实验设计上加大综合性、设计性实验、所占的比例。实验内容的选取也根据生物科学、生物技术专业的不同专业特点设置相应的实验教学内容。根据生物科学师范类专业的特点，在注重分子生物学基础验证实验的同时开设与分子生物学快速发展相结合的综合性实验。在生物技术专业的实验教学上则注重选取以实践操作为主的操作性和设计性实验。

在实验教学体系的优化中应注意各个实验内容之间的衔接与关联[7]。实验教学内容中建立好各实验之间的衔接对学生系统思维的培养具有重要意义，有利于学生对所学实验操作内容的理解和熟练掌握以及实验技术逻辑体系的建立。我院在实验课内容开设的顺序为基因组DNA的提取，聚合酶链式反应获得目的片段，电泳检测，大肠杆菌活化、感受态细胞的制备，质粒 DNA 提取，DNA 片断酶切，目的片段与载体的连接，转化等，当学生预习实验时，会注意到各实验内容之间彼此承接与关联。前面实验效果的好坏直接影响到下一个实验的正常进行，以此来培养学生在分子生物学实验操作过程中的系统性与逻辑性。

2.3分子生物学实验教学方法的探索

合理的实验教学方法可以使实验内容取得预期的实验效果，在实验教学方法上注重深入浅出的阐述原理，重点在实验环节的解析。针对学生的兴趣特点在教学方法上做了以下几点改进。一、把学生分成多个实验小组，每组选出一人辅助实验教师完成实验的准备工作。在学生准备实验的过程中发现问题。二、发现问题后，在实验课讲授的过程中，教师对问题有针对的讲解与演示，强调标准的操作方法及实验中各环节的注意事项。并将实验过程做成电子课件指导学生正确操作。三、在实验过程中注意实验操作主体的差异性指导。教师在实验课讲授和演示结束后，注意观察学生的操作过程，针对学生存在的普遍问题，给予及时纠正和指导；对于少数同学存在的个别问题个别指导。这样既保证学生实验操作的准确性，又达到在有限的时间内完成实验教学任务的要求。

2.4分子生物学实验课成绩评定方式的改进

科学、有效评价学生实验理论及操作技能是提高实验教学质量强有力的措施[8]。在分子生物学实验成绩评定中采用多样化考核手段，主要从两个方面评定：一、实验理论的评定，主要通过实验报告考察学生对实验原理和步骤的掌握和理解。通过结果分析考查学生对整个实验的理解与掌握。二、实验操作技能的评定。在实验过程中，各实验小组不同学生实验态度以及对实验教学内容的理解思考差异很大。鼓励那些大胆对实验步骤提出疑问的同学，同时激励其他的同学，在成绩评定中不同学生的评定会有所区别。

3 结语

如何教好分子生物学课程，提高学生的学习兴趣，改变学生为了考试而学习的观念，提高教学效果，是摆在所有分子生物学理论及实验教学工作者面前的一个共同问题[9-10]。通过以上的改革和探索。无论及教学，考研，科研还是就业都取得了一定的成效。为了更好地提高分子生物学的教学效果，希望能够与各高校的分子生物教师进行交流和合作，进一步优化分子生物学理论和实验教学的课程体系及教学方法和手段。从学生作为教学主体出发，发挥学生的主动性和能动性，以期培养出更高质量的高校毕业生。

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分子生物学篇8

抗菌药物产生耐药性，为人类战胜病原菌提出了一个严峻的挑战。细菌耐药的机制非常复杂，通常认为涉到以下几个方面:（1）产生灭活酶和钝化酶。细菌能产生可破坏抗生素或使之失去抗菌作用的酶，使药物在作用于菌体前即被破坏或失效。（2）抗菌药物渗透障碍 ［1］ 。细菌外层的细胞膜和细胞壁结构对阻碍抗生素进入菌体有着重要作用。膜上有亲水性的药物通过蛋白，称外膜蛋白，主要有2种:分子较大的为OmpF和分子较小的为OmpC;最近又发现了第三种蛋白PhoE。外膜蛋白的缺失可导致细菌耐药性的发生，在某些细菌的外膜上还有特殊的药物泵出系统，使菌体内的药物浓度不足以发挥抗菌作用而导致耐药。（3）药物使用靶位的改变。菌体内有许多抗生素结合的靶位，细菌可通过靶位的改变使抗生素不易结合，是耐药发生的重要机制。（4）代谢途径改变。绝大多数细菌不能利用已有的叶酸及其衍生物，必须自行合成四氢叶酸。肠球菌属等某些营养缺陷型细菌能利用外源性胸苷或胸腺嘧啶，表现出对磺胺和甲氧嘧啶等药物的耐药。

从分子生物学角度认识细菌的耐药机制，过去主要集中在基因突变的研究中，认为基因突变的积累是细菌产生耐药性的重要机制。但近年来研究发现，没有接触过抗生素的病原菌，对抗生素也具有抗性，耐药性具有转移的特点。整合子（integron）被认为是抗性基因在水平传播的重要因子 ［3］ ，由两部分组成:5’与3’端保守区域（conserved segˉments，简称CS）以及中间的基因簇，选择性地整合到整合子上而获得耐药性。通过整合子的整合作用，抗性基因之间能够互相交换，再借助于转化、转导与接合作用，使得耐药性在畜禽与畜禽、畜禽与人类、人类与人类之间的病原菌上广泛传播，给人类健康造成严重威胁。

1 细菌对β-内酰胺类抗生素的耐药机制

β-内酰胺类抗生素为高效杀菌剂，对人的毒性极小。其中革兰阳性细菌产生的耐药主要通过青霉素结合蛋白（PBP）的改变介导，而革兰阴性细菌产生的耐药则主要通过β-内酰胺酶介导。

1.1 PBP改变介导的细菌耐药 青霉素结合蛋白（peniˉcillin binding proteins，PBP）位于细菌细胞质膜外壁，是细胞壁肽聚糖合成后期具有转肽酶、转糖苷酶及羧基肽酶等作用的一系列酶，也是β-内酰胺类抗生素的作用靶点。当β-内酰胺类抗菌药物与PBP结合后，PBP便失去酶的活性，使细胞壁的合成受到阻碍，最终造成细胞溶解、细菌死亡 ［8］ 。β-内酰胺类抗生素的抗菌活力，一是根据与PBP亲和性的强弱，二是根据其对PBP及其亚型的选择即对细菌的作用特点而决定的。PBP基因的变异，使β-内酰胺类抗生素无法与之结合或结合能力降低，是形成耐药的根本原因。PBP改变包括获得的对抗生素低亲和力的PBP和本身发生修饰导致对抗生素的亲和力下降的PBP，前者主要发生在葡萄球菌中，后者主要发生在肺炎链球菌中。PBP按分子量的不同分为5种，每种又有若干亚型。PBP1A、PBP2X、PBP2B的基因排序已经证明1～3个位点基因变异，位点变异造成PBP结构变化，使β-内酰胺类抗生素不易与之结合，使其之间的亲和力下降，导致抗菌力低下。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）对所有β-内酰胺类抗生素均耐药，其原因是由于获得了未知起源DNA编码的新的耐β-内酰胺PBP，这种PBP由细菌染色体mecA基因编码，被命名为PBP2a。mecA基因的表达受多种因素的影响，包括pH、温度、渗透性、上游调节序列和抗生素的诱导。mecA的转录有3种形式:①非诱导持续表达型，此型MRSA缺少mecR1-mecI基因和β-内酰胺酶质粒;②即刻诱导型，此型缺少mecR1-mecI基因而具有β-内酰胺酶质粒，通过β-内酰胺酶的调控基因来调控mecA的表达;③延迟表达型，此型MRSA具有mecR1-mecI基因，其耐药性在甲氧西林诱导后48h才能充分表达，临床常规药敏试验常误将此型菌株判断为敏感，因此具有重要的临床意义。

1.2 β-内酰胺酶介导的细菌耐药 现已发现4种新的临床上重要β-内酰胺酶 ［4］ :①超广谱β-内酰胺酶（extended-spectrumβ-lactamases，ESBLs）;②金属β-内酰胺酶;③质粒介导的AmpCβ-内酰胺酶;④OXA型β-内酰胺酶。

1.2.1 超广谱β-内酰胺酶（ESBLs） ESBLs属于Bush分类法的A组，最早由克雷伯菌属和大肠埃希菌等肠杆菌科细菌产生，由质粒介导，从TEM、SHV突变而来。临床对β-内酰胺类药物耐药者包括青霉素类、第三代和第四代头孢霉素以及氨曲南，但对酶抑制剂敏感。ESBLs种类最多的是TEM族酶（已超过90种）、SHV族酶（已超过25种）和CTX-M族。

TEM族超广谱β-内酰胺酶:TEM-1是革兰阴性菌最常见的β-内酰胺酶。超过90%大肠埃希氏菌对氨苄西林耐药的原因是由于其产TEM-1。越来越多耐氨苄西林和青霉素的流感嗜血杆菌，淋病奈瑟氏球菌也产TEM-1。TEM-1能水解青霉素和头孢噻吩、头孢拉定等第一代头孢菌素。发生在个别位点的氨基酸取代对ESBLs表型至关重要。Glu-104Lyx，Arg-164Ser/His，Gly-238Ser及Glu-240Lys。

SHV族超广谱β-内酰胺酶:产SHV-1最常见的细菌是肺炎克雷伯杆菌。肺炎克雷伯杆菌质粒介导的氨苄西林耐药的原因超过20%是其产SHV-1。Ser-238Gey及Lys-240Glu是SHV型ESBLs的最常见情况。

CTX-M族超广谱β-内酰胺酶。近年来，一个新的质粒介导的ESBLs家族—CTX-M（以高度水解头孢噻肟为特征）的数量也在不断增加。这类酶主要由鼠伤寒沙门菌、大肠埃希菌或肠杆菌属某些种产生，包括CTX型酶和Toho-1，2。CTX-M型酶对头孢噻肟、头孢他啶的水解能力比对青霉素强，相对头孢他啶来说，更优先水解头孢噻肟。尽管这族酶中的一些也能水解头孢他啶，但通常不引起临床耐药。所有CTX-M族酶都有Ser 237 ，提示该位点对其超广谱酶活性起重要作用。

驱动ESBLs进化的选择压力通常要归因于氧亚胺β-内酰胺类抗生素的使用强度。β-内酰胺类抗生素的强选择压力不仅对ESBLs基因的编码区而且对启动子、拷贝数以及其它基因起作用。这些改变可明显增加菌株的耐药水平和扩大底物谱。细菌高产ESBLs通常是诸如启动子上调突变，可转座因子插入启动子区域附近，ESBL基因拷贝数增加或产生2种不同的ESBLs等原因造成。目前，已发现不少菌株产ESBL同时伴有AmpC酶去阻遏突变。产ESBL菌株常常也对氨基糖苷类、喹诺酮类等其它类抗菌药物耐药。编码ESBLs的基因常与编码氨基糖苷类纯化酶的基因在同一接合性质粒上，因而可以一起在菌株间传播。这意味着只使用其中一类抗菌药物便可产生对2类不同药物耐药性的共选择。

1.2.2 金属β-内酰胺酶 属于Bush分类法的B组，是一组活性部位为金属离子，且必须依赖少数金属离子（主要为Zn 2+ ）存在而发挥催化活性的酶类。大多数编码金属酶的基因序列已被确认，包括来源于脆弱类杆菌的cfiA基因、腊样芽孢杆菌的Bc-Ⅱ基因、嗜麦芽寡食单胞菌的L-1基因、以及铜绿假单胞杆菌及粘质沙雷菌为主的部分革兰阴性杆菌携带的IMP基因和VIM基因。除IMP及VIM外，几乎所有的金属酶编码基因都位于染色体上，其中cfiA基因和L-1基因的表达与药物诱导有关。TMP-1基因是目前所有金属酶基因研究的热点，介导IMP-1基因水平传递的机制已基本明确，即IMP-1基因位于可移动的基因元件———整合子上。一个整合子可捕获多个基因盒（gene casˉsette），目前已发现60多种基因盒，大多为耐药基因，除TMP-1金属酶基因盒外，还有与β-内酰胺类、氨基糖苷类、氯霉素及磺胺类抗菌药物耐药有关的基因盒，新近发现部分超广谱β-内酰胺酶基因也存在于整合子上，这些基因借助于整合子上的启动子得以转录、表达、并可能介导细菌的多重耐药性。

1.2.3 AmpCβ-内酰胺酶 质粒AmpC酶可见于克雷伯菌、沙门菌、弗劳地枸橼酸杆菌、产气肠杆菌、奇异变形杆菌和大肠埃希菌等，常携带大质粒，同时编码对其它抗生素的耐药性，表现为对第一～三代头胞菌素、头霉素、氨基糖苷类及抗假单胞菌青霉素均耐药，但对碳青霉烯类、四代头孢和氟喹诺酮类敏感。现已报道的AmpC酶至少有25种，根据遗传学关系，可分为5个家族:①枸橼酸杆菌起源的LAT-族（包括LAT-1～4、CMY-2～9和BIL-1）;②未知起源的FOX-族（包括FOX-1～6、CMY-1、MOX-1～2和CMY-8）;③阴沟肠杆菌起源的Entb-族（包括MIR-1、ACT-1）;④摩根菌起源的Morg-族（目前仅发现DHA-1一个酶）;⑤蜂房哈夫尼起源的Haf-族（ACC-1）。产CMY-1和MOX-1酶的菌株对头孢他啶的MICs比头孢噻肟小，而其它类型的AmpCβ-内酰胺酶对头孢他啶和头孢噻肟的MICs值相等。

1.2.4 OXA型βˉ内酰胺酶 OXA型βˉ内酰胺酶以高度水解苯唑西林、氯唑西林、活性被克拉维酸仅轻微抑制为特 征。OXA型酶主要由铜绿假单胞菌产生，产赋予细菌对头孢他啶等氧亚胺头孢菌素高水平耐药，当将其编码基因转化大肠埃希氏菌时则对氧亚胺头孢菌素呈微弱耐药。OXA型酶可被氯离子强烈抑制，100mmol/L的氯离子可以完全抑制OXA型酶的活性。

OXA型酶的耐药性与整合子有关。大多数肠杆菌科细菌和假单孢菌中的OXA型酶位于可转移质粒上，质粒能携带可移动元件———转座子。有些转座子只编码单个耐药性，编码多重耐药的质粒和转座子常常还有另一基因元件，即整合子。整合子是一个遗传结构，可位于质粒、染色体或转座子上，具有整合独立的耐药基因盒的能力。基因盒中存在整合子可解释为什么质粒可积累不同的耐药基因，为什么OXA型酶常与其他抗生素耐药性关联。

2 细菌对氨基糖苷类抗生素的耐药机制

氨基糖苷类抗生素因其具有浓度依赖性快速杀菌作用、与β-内酰胺类抗菌药物产生协同作用、细菌的耐药性低、临床有效和价廉等优点，它仍是目前临床常用药物，广泛用于革兰阴性杆菌所致的败血症、细菌性心内膜炎和其它严重感染。其作用机制是通过抑制细菌细胞膜蛋白质的合成并改变膜结构的完整性而发挥强有力的杀菌作用。对生长繁殖旺盛的细菌，氨基糖苷类通过细菌的细胞外膜扩散后，与其内（细胞质）膜上具有跨膜摄取功能的一种能量依赖性（限速）转运系统“I相转运”蛋白呈低亲和力结合;敏感细菌与其胞膜相连的白体30S亚基的高亲和力位点上不断集聚药物，由此触发第二种能量依赖性转运系统“II相转运”而明显加速药物在细胞内的集聚，抑制细菌蛋白质合成，破坏细胞质膜结构，导致细菌内容物外漏直至细菌死亡 ［8］ 。细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的机制牵涉到以下几个方面:

2.1 药物摄取的减少 氨基糖苷类药物主要通过寡核系统转运至体内，寡核结合蛋白（oligopeptide binding protein，OPPA）是寡核转运系统的重要组成部分，而大肠埃希氏菌耐卡那霉素突变株的OPPA数目明显减少，有的突变株甚至不含OPPA。前者是因为在翻译水平上OPPA发生了OPˉPA合成的减少，后者则是由于编码OPPA的基因OPPA发生了无义突变。

2.2 酶的修饰钝化作用 这是细菌对氨基糖苷类抗生素发生耐药的主要机制。氨基糖苷类药物修饰酶催化氨基糖苷类药物氨基或羟基的共价修饰，使得氨基糖苷类药物与核糖体的结合减少，促进药物摄取EDP-II也被阻断，因而导致耐药。根据反应类型，氨基糖苷类药物修饰酶有N-乙酰转移酶（N-acetyltransferases，AAC）、0-核苷转移酶（0-nucleotidyltransferase，ANT）和0-磷酸转移酶（0-phosphoˉtransferases，APH）。这些酶的基因决定族即使在没有明显遗传关系的细菌种群间也能传播。AAC以乙酰辅酶A为供体，乙酰化氨基糖苷类药物的1、3、6′、2′位氨基，而APH和ANT两者均以ATP为供体，APH作用于氨基糖苷类药物的3位和4位、3″和6位-OH，ANT作用于氨基糖苷类药物的2″、4″位和3″位、6位、9位-OH使之磷酸化，从而使氨基糖苷类药物钝化。

2.3 核糖体结合位点的改变 链霉素作用于核糖体30S亚基，导致基因密码的错读，引起mRNA翻译起始的抑制和异常校读。大量研究表明编码S12核糖体蛋白的rplS基因及编码16S rRNA的rrs基因突变都会使核糖体靶位点改变，使细菌对链霉素产生显著水平的耐药。S12蛋白是30S亚基中的一个组分，主要控制链霉素与30S亚基的结合，它可以稳定由16S rRNA所形成的高度保守的假节结构，Rpsl中氨基酸的置换将会影响16S rRNA的高级结构，导致对链霉素的耐药，而16S rRNA结构的改变又破坏了16S rRNA与链霉素的相互作用。

3 细菌对大环内酯类抗生素的耐药机制

大环内酯类抗生素主要通过与细菌核糖体结合，抑制细菌蛋白质合成，而发挥抗菌作用。细菌核糖体由大亚基（50S）、小亚基（30S）构成，亚基中mRNA及蛋白质的改变，可引起与抗菌药物亲和力的变化，而产生耐药性。

3.1 靶粒修饰 大环内酯类抗生素产生耐药常常因为获得了erm基因（红霉素耐药的甲基化酶），erm基因编码产生的酶能将23S rRNA上一个特异性腺嘌呤残基N6位双甲基化，甲基化改变了核糖体的构象，通过使抗生素结合位点发生重叠而降低对抗生素的亲和力。白体的甲基化亦导致对大环内酯类和林可霉素交叉耐药。

对各种临床菌株运用核酸序列分析和DNA-DNA杂交技术至少可以得到9种不同的erm基因，其中部分还有交叉性。可将临床分离株划分为4个杂交群:ermA、erˉmAM、ermC、ermF。不同杂交群产生的甲基化酶的氨基酸序列高度一致，提示它们可能来源于一个共同的亲代耐药株。

3.2 抗生素灭活与活性泵出 ［7］ 靶粒修饰是对结构不同的抗生素的耐药，抗生素的酶灭活仅导致对结构相同药物的耐药。从口服红霉素的胃肠炎患者身上可分离到对红霉素高度耐药的肠杆菌，这些耐药株通过产生红霉素酯酶或通过2-磷酸转移酶催化的磷酸化反应破坏大环内酯类药物的酯环。现已发现由ereA和ereB基因编码的酯酶I和II，在对红霉素高度耐药的肠杆菌中亦发现ereA和ereB的复合物（编码rRNA甲基化酶）。另有约20%的肺炎链球菌和相当数量的化脓性链球菌对大环内酯类药物耐药，其耐药机制不是酶灭活作用，而是存在编码产生抗生素泵出系统的mefE和mefA决定因子。金黄色葡萄球菌和部分凝固酶阴性葡萄球菌中msrA基因骗码产生一种具有转运功能的蛋白，导致对大环内酯类抗生素耐药。

4 细菌对喹诺酮类抗菌药物的耐药机制

喹诺酮类药物的作用机制主要是通过抑制DNA拓扑异构酶而抑制DNA的合成，从而发挥抑菌和杀菌作用。细菌DNA拓扑异构酶有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，分2大类:第一类有拓扑异构酶Ⅰ、Ⅲ，主要参与DNA的松解;第二类包括拓扑异构酶Ⅱ、Ⅳ，其中拓扑异构酶Ⅱ又称DNA促旋酶，参与DNA超螺旋的形成，拓扑异构酶Ⅳ则参与细菌子代染色质分配到子代细菌中。但拓扑异构酶Ⅰ和Ⅲ对喹诺酮类药物不敏感，喹诺酮类药物的主要作用靶位是DNA促旋酶和拓扑异构酶Ⅳ。革兰阴性菌中DNA促旋酶是喹诺酮类的第一靶位，而革兰阳性菌中拓扑异构酶Ⅳ是第一靶位 ［6］ 。

DNA促旋酶通过暂时切断DNA双链，促进DNA复制转录过程中形成的超螺旋松解，或使松弛DNA链形成超螺旋空间构型。喹诺酮类药物通过嵌入断裂DNA链中间，形成DNA-拓扑异构酶-喹诺酮类3者复合物，阻止DNA拓扑异构变化，妨碍细菌DNA复制、转录、以达到杀菌目的。

4.1 作用靶位的改变 编码组成DNA促旋酶的A亚单位 和B亚单位及组成拓扑异构酶Ⅳ的parC和parE亚单位中任一亚基的基因发生突变均可引起喹诺酮类的耐药性。在所有的突变型中，以gryA的突变为主，主要为Thr-83Ile，Ala和Asp-87Asn，Gly，Thr。两者约占75%以上，而其它的突变型罕见。GyrA双点突变仅发生在喹诺酮类高度耐药的菌株中，这是因为gyrA上的83和87位的氨基酸在提供喹诺酮类结合位点时具有重要的作用。而gyrB的突变株则较gyrA的突变少见，主要为Glu-470Asp，Ala-477Val和ser-468Phe。parC的突变主要为Ser-87Leu，Trp。但值得注意的是所有存在parC改变的发生是在gyrA突变之后才发生的，在同时具有gyrA和parC突变的菌株中，以gryA上的Thr-83Ile和parC上的Ser-87Leu类型为最多见。parE的突变型为Asp-419Asn、Ala-425Val，但现在parE出现突变极为罕见（3/150）。

4.2 膜通透性改变 喹诺酮类药物与其它抗菌药物一样，依靠革兰阴性菌的外膜蛋白（OMP）和脂多糖的扩散作用而进入细菌体内，外膜蛋白与脂多糖的变异均可使细菌摄取药物的量减少而导致耐。已发现多种喹诺酮耐药性外膜突变株如norB、norC、nfxC、nfxB和多种抗生素耐药的marA等。大肠埃希氏菌通透喹诺酮类药物的孔蛋白主要为OmpF和OmpC。在喹诺酮类药物作用下，发生变异而缺失OmpF的菌株，药物不能进入细胞出现耐药性，且常与四环素、氯霉毒等抗生素交叉耐药。

5 细菌对糖肽类抗生素的耐药机制

糖肽类抗生素（万古霉素和肽可霉素）被用作治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA）和耐甲氧西林表皮葡萄菌（MRSE）等多种耐药G + 菌株感染的首选药物，曾一度被誉为人类对付顽固性耐药细菌的最后一道防线。糖肽类抗生素主要作用于细胞壁（UDP-胞壁酸五肽）前体D-丙氨酸-D-丙氨酸，以阻断肽聚糖合成中的转糖基酶、转肽酶及D，D-羧肽酶的作用，从而阻断了细胞壁的合成，而导致细菌死亡。革兰阴性菌因糖肽类抗生素不能穿透细胞膜而天然耐药。随着耐万古霉素肠球菌（vancomycin-resistant enteˉrococcus，VRE）的出现，抗生素的最后一道防线正面临着崩溃。VRE不但对万古霉毒耐药，而且其耐药因子能转移给其它G + 菌株（如MRSA和MRSE等） ［2］ 。这种获得性耐药的主要表型是VanA和VanB型。

5.1 VanA型耐药因子 VanA型主要存在于粪肠球菌和屎肠球菌，对其耐药机制研究得比较清楚。VanA型耐药因子是一个基因簇，包括抗性基因和调节基因（能调节抗性基因的表达，属于双元件调控系统）两部分。抗性基因由vanH基因的P R 启动子启动子转录。VanA型的基本耐药机制是:当VRE所在环境中有万古霉素等糖肽类抗生素存在时，位于膜上的VanS蛋白接受信号后发生自我磷酸化而激活，并将信号传递给细胞质中VanR蛋白使其活化。活化的VanR蛋白的DNA结合域与调节基因vanR和抗性基因vanH的启动子P R 和P H 的调节区相结合，从而激活抗性基因和调节基因的转录活性，使其大量表达。表达产物在脱氢酶VanH和连接酶VanA作用下形成D-Ala-D-Lac二羧肽，取代D-Ala-D-Ala二肽前体参与VRE的细胞壁合成，就这样VRE形成的细胞壁肽聚糖前体小肽就以D-Ala-D-Lac作为末端，从而极大地降低了各种以D-Ala-D-Ala为靶点的抗生素的亲和力，使VRE产生耐药性 ［5］ 。

5.2 VanB型耐药因子 VanB型耐药型主要存在于粪肠球菌和屎肠球菌，具有较高的万古霉耐药性，其耐药机制和VanA型类似。VanB型耐药因子也是一个基因簇，包括耐药基因和调节基因。抗性基因由vanY B 、vanW、vanH B 、vanB和vanX B 等5个基因组成，调控基因分别由vanR B 和vanS B 组成。抗性基因由vanY B 基因的P YB 启动子启动，调控基因由vanR B 基因的P RB 启动子启动。vanB、vanX B 、vanY B 、vanW、vanR B 和vanH B ，编码的vanH B ，是脱氢酶，其功能与vanH类似，能催化丙酮酸生成D-乳酸;vanB和连接酶vanA一样，连接D-Ala和D-Lac形成D-Ala-D-Lac二羧肽，取代细胞中的D-Ala-D-Ala二肽前体;VanX B 和VanX一样是二肽酶，水解D-Ala-D-Ala二肽前体:VanX B 和VanY功能类似，是一种D，D-羧肽酶，能将五肽前体C端的D-Ala切除;VanW属于VanB型所特有，其功能还不太清楚。调节基因vanR B ，vanS B 和VanA型的调节基因功能类似，同样能调控VanB型抗性基因的表达。

VanA型耐药性由转座子Tn1546及其类似的转座子介导，VanB型耐药因子可以通过接合作用发生转移。

6 结束语

抗菌药物为人类的健康生存和发展作出了巨大的贡献。然而随着新的抗菌药物开发速度的减低，而细菌耐药性常为不可逆，抗菌药物耐药性成为需要紧急采取行动的全球性问题。深入了解药物的作用机制及其相关的耐药机制对研制新的有效的抗菌药物是非常必需的。通过对目前已有的抗菌药物的化学结构进行改造，或合理的联合用药，避免抗菌药物的滥用，对防治日益严重的感染、控制耐药菌株的传播大有裨益。

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分子生物学篇9

运用分子生物学实验技术探索生命科学的奥秘，构建完善的实验教学体系是分子生物实验学教学的重要任务，在传统的教学模式下，分子生物学实验教学需要配合实验室的建设以及实验资源的配置情况，既缺乏有效的实验教学方法，又没有形成独立的分子生物学实验教学体系，对分子生物学实验教学的效率也产生了较大的影响，所以需要通过有效的途径促进分子生物实验教学体系的完善，促进其教学效率的提升。

一、分子生物实验教学存在的问题

1.实验室以及实验资源有限

分子生物学是一门新兴学科，因此在高校教育活动的开展方面仍然会受到诸多因素的影响，其中最重要的就是资金的投入。当前，高校在分子生物学实验室的建设方面投入的资金十分有限，与其他经典学科相比显然更少，但是分子生物学实验对于实验室以及实验设备都有较高的要求，很多设备都需要从国外进口，价格十分昂贵，很多高校在资金的负担方面都有很大的压力，因此也影响了分子生物学实验教学的效率。

2.缺乏足够的实验技术人员

分子生物学在我国教育体系中的起步时间相对较晚，所以相关的教学人员和技术人员的数量十分有限，很多高校在分子生物学实验教学方面都需要聘请专门的技术人员，而人员的缺乏也成为了限制分子生物学实验教学的另一个重要因素。虽然我国教育机构也在积极培养分子生物学的专业技术人员，但是人员的数量以及其成长速度，都无法满足当前分子生物学实验教学的需求，不能保证分子生物学实验教学的有效开展。

3.教学内容的设置缺乏科学性

分子生物学是一门跨学科的综合性教育课程，因此其教学内容涉及到生物、医学以及药学等多个领域，这就涉及到知识的连接性与渗透性，因此在分子生物学实验教学的内容设置方面，需要考虑其综合性。但是从当前分子生物学实验教学的内容设置方面来看，显得较为单一，往往只是集中在某个领域，缺乏对实验教学系统的考虑，而且没有形成科学的实验教学评价体系，对于分子生物学实验教学的效果无法做出准确、科学的评价，无法为后续教学活动的开展提供必要的依据。

二、分子生物学实验教学的改进策略

1.加大实验室和实验设备的资金投入

高校现有的实验室设备和资源无法满足分子生物学实验教学的需求，因此需要加大实验室以及实验设备的资金投入，积极引进国外先进的实验设备，提高分子生物学实验的精准性，才能提高分子生物学实验教学的有效性。同时，为了保证分子生物学实验教学的有效开展，需要加大相关技术人员和实验教学人员的素质培养，为分子生物学实验教学的有效开展提供足够保障。

2.完善分子生物学实验教学的内容

根据分子生物学的特点以及教学大纲的要求，在注重分子生物学常规实验内容的基础上，适当加入更多可以凸显专业特色的实验教学内容，如大肠杆菌活化、质粒DNA提取等，注重分子生物学与其他相关学科的结合。同时在实验教学的选取方面，要考虑到学生对于知识的掌握程度，由浅入深、循序渐进，使学生可以参与到实验中，并且感受分子生物学的神奇，才能激发学生求知的欲望，获得良好的学习效果。

3.创新实验教学方法

为了提高分子生物学实验教学的有效性，需要改进传统的教学方法。分子生物学实验教学中包含很多复杂的实验，学生理解和记忆的难度都较大，如果教师仅仅采用示范和讲解的方法，显然无法给学生留下深刻的记忆，因此要对现有的实验教学方法进行必要的调整，使每个学生都可以参与到实验中，亲自操作和演示，也可以在教师的指导下由学生自行设计实验方案，这种方法可以激发学生的兴趣，同时也有利于培养学生的自主学习能力和研究能力，对于提高学生的综合实验能力有较大的帮助。

4.构建科学的实验教学评价体系

对实验教学的结果做出准确、客观的评价，可以了解学生的学习情况以及对知识的掌握情况，同时也可以为后续教学活动的调整提供必要的依据，有利于提高实验教学的针对性和可操作性，促进分子生物实验教学改革的不断深化。

分子生物学篇10

关键词：分子生物学；教学改革；经验介绍

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）31-0176-02

分子生物学主要研究DNA的复制、转录、蛋白质的翻译及其相关调控规律的学科，它是高等学校生物相关专业开设的核心课程之一。虽然分子生物学是近二十年才被写入高校生物类及相关专业本科及研究生培养大纲，但是分子生物学已成为生物类等很多专业的核心专业课程之一。分子生物学理论和实验结合最紧密的课程之一，不但是生物科学和其他生物技术专业的基础课，而且广泛应用于生命科学实验的各个领域。分子生物学这门课程内容繁杂，微观概念繁多，并且其理论体系演变发展很快，也对其课程教学带来了巨大的挑战。

笔者长期从事分子生物学课程的理论和实验技术的教学工作。在教学过程中，结合该课程微观概念繁多、抽象性强等特点，从教材的选用、内容、以及教学方法等几个方面进行了探索研究，并取得了一些成效。以下对教学改革的几点措施以及体会和认识进行具体的描述。

一、精心选择有关教材和参考书

教材是学生“学”和教师“教”的过程中的基本资料，市面上关于分子生物学的教材十分多。由于分子生物学所包涵的知识面十分广，在编写教材时有不同的侧重点，因此选用一本合适的教材十分重要。通常要求教材既能涵盖分子生物学基本概念与基础知识，同时又能反映学科的发展动态，体现学校的办学特色。分子生物学是我校较早实行双语教学的课程之一，根据学生的实际水平选择了科学出版社影印出版的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》（Turner）。本教材按主题，采用言简意赅的语言和简明清晰的图表，系统概括了分子生物学的核心内容、主要技术及前沿动态。而且，此教材有中文译本，可以帮助学生快速准确获得信息，十分适合作为双语课程的教材。

二、优化教学内容

由于目前大多数生物学课程，如遗传学、生物化学、细胞生物学等都进入了微观分子时代，因此均增加了蛋白质、核酸、基因表达调控等基础知识的讲解。这使得学生对开设在高年级的分子生物学有一些似曾相识的感觉。这虽然有助于学生对分子生物学的理解，但是也会使学生感觉好多内容是对前面的复习，出现厌学情绪。针对这种情况，我们邀请遗传学、生物化学、细胞生物学等可能涉及分子生物学内容课程的主要负责人，认真讨论，优化了各自的教学大纲，在保证课程内容完整性的前提下，尽量压缩分子生物学的相关内容。对于教学过程中，生物化学、遗传学和遗传学中必须出现的分子生物学内容，如蛋白质核酸的结构与组成，采用分组讨论的方式进行自学，调动学生的学习积极性，因势利导，使学生对所学知识能够更加理解，对所学知识的记忆和理解能够进一步加深，为以后对相关知识点的学习打下良好基础。与此同时，这既节约了教学时间，又不会再出现与遗传学和生物化学有相同内容的重复教学问题。这样，一方面对分子生物学的教学重点进行了明确，另一方面又突出了分子生物学的教学特点，即以遗传学和分子生物学为基础，保证了教学课程的系统性和完整性。

三、合理使用多媒体课件

分子生物学理论课教学内容多，而且抽象，因此学生很难熟练掌握和理解。另外，分子生物学又有着很强的技术性。其原理十分复杂、难度高，很难进行试验操作且成本很高，这样可以利用教学课件中的相关图像及动画来进行演示，提高学生的学习兴趣。教师还可根据学生的个性特点以及接受能力来选择合适的多媒体课件配合内容的讲解，文、声、图、像并茂的新闻课件能够从多个角度分层次地展现教学内容，使学生更加容易理解相关知识，从而提高教学质量。美观清晰的多媒体界面，逼真的动画模拟更加方便教师在教学过程中的使用。通过多媒体向学生提供信息，是对学生进行多种感官的综合刺激，在获取信息的过程中，学生通过听觉、视觉等多方面的并用，更加容易使学生在学习中进行想象和创新，提高学生的学习积极性和创新能力。

但是，在教学过程中使用多媒体时，应注意它只是一种教学手段，是为教师的教和学生的学服务的。教师不能一味地让学生时刻跟着多媒体，只是做一个多媒体的操作员。所以，在多媒体教学过程中，教师要把多媒体当一种教学辅助手段，同时要注意给学生思考和讨论的机会和时间，培养学生的创新思维，重视学生的主体地位。

四、剖析经典实验

分子生物学是所有生物学学科相关课程中，最注重实验研究的课程之一。目前，现代分子生物学的理论发展的过程，实际上是前人大量实验发现的科学阐述集合，比如转座子的发现、RNA干扰现象及其机制的发现等。这些设计巧妙的实验，有着严谨的论述，其中的一些研究方法如今仍然在分子生物学的研究中广泛应用，如RNA干扰。这些经典实验过程本身就是一个科学故事，在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣，其实验设计可以启发学生寻找解决问题的方法，也可以帮助学生在专业课程的学习中了解研究方法，从而加深对相关理论知识的理解和掌握。

同时，分子生物学本身仍在不断地完善当中。相关的知识内容、发现和研究方式方法日新月异。如对非编码RNA的研究已经成为目前对分子生物学进行研究的特点。将用故事的相识对非编码RNA的研究历史进行讲述，进而采用启发的方式对学生进行引导，讨论在研究中对这一作用的应用。这样的起发过程，可以增加学生对现代生物学研究中理论与技术相互促进发展的理解，激励他们对已学知识的充分思考，建立基础研究与社会应用之间的联系，提高学生的创新能力和学习积极性。

五、利用科研实例剖析重点难点问题

分子生物学虽然理论很高深，但是它却被广泛应用于各种领域。特别值得一提的，如今各高校的教师有着较高的学历和丰富的科研经历，能够在教学过程中融入实际的科研案例。在教学中对书本知识进行传授的同时，为学生讲解讲授一些在实际工作中应用理论知识的实例，对学生知识的灵活运用能力的提高有很大帮助，可以为他们今后的工作和实践奠定基础。从课堂教学效果来说，有助于激发学生的学习积极性，并增强他们对重点知识的掌握理解。除此之外，也有助于提高学生对所学知识的应用能力，为以后的工作和实践奠定基础。

如可能的话，教师可以介绍自己研究团队的一些有趣的研究。比如笔者所在的团队，是搞泌乳调控机制的研究的。首先，向学生简单介绍研究泌乳调控机制的背景（泌乳对母亲和婴儿的重要作用）。我们在研究过程中发现一个小RNA对泌乳调控有重要作用，它可以影响乳蛋白的合成。进一步向学生介绍这个实验的设计思路，研究过程中所采用的试验方法。这种讲解，可以使学生对小RNA有深刻的印象，大大激发他们的科研兴趣。

六、实行双语教学

分子生物学，可以说是发展最快的生物学领域，因此分子生物学课程内容相应地也在迅速更新。大多数分子生物学的新发现，主要以英文论文形式发表在各种期刊杂志及其他媒体上。这要求教师不光要给学生讲授分子生物学的理论内容，同时还要培养学生通过英文杂志媒体了解、掌握分子生物学的前沿进展。双语教学在分子生物学教学过程中体现了很大的优势。我校分子生物学课程组自2004年起开始了双语教学的尝试，积累了一些经验。首先，在教材方面，我们选用了内容简洁的英国经典分子生物学教材《Molecular Biology》（Turner）。该教材涵盖了分子生物学绝大多数的基本知识点，且篇幅较短，特别适合本科生使用。第二，在教学方法方面，采用循序渐进、分步实施的办法。即开始是中英文对照，逐渐改为全英文，让学生逐步适应，减少因畏惧产生厌学。教学过程中，采用多媒体教学手段，教学课件中尽量多选用形象、精美的图片，将高深的抽象概念转变成直观的图像、动画，调动学生的学习积极性。注意搜集国外分子生物学视频，特别是一些标准英文配音的动画视频。这些动画视频形象地把一些分子生物学过程展示给同学，极大引起学生的兴趣。视频所配的标准英文介绍，可以帮助学生纠正一些专业词汇的正确读音，演示后，教师加以中文解释可进一步加深学生对相关知识的理解。

参考文献：

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