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關鍵詞:雙語教學;分子生物學;探索和應用
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)01-0201-02
雙語教學是大學教育國際化的一個重要舉措,推廣雙語教學,讓我們的學生在21世紀具備更強的競爭力,也是國家發展的需要[1]。國際通行的一般意義的雙語教學的基本要求是:在教育過程中,有計劃、有系統地使用兩種語言作為教學媒體,使學生在整體學識、兩種語言能力以及這兩種語言所代表的文化學習及成長上,均能達到順利而自然的發展。分子生物學是當今發展速度最快的學科之一,是生命科學的主干學科和重要理論基礎學科[2]。分子生物學衍生的生物技術亦已成為生命科學研究的主導技術,在農業、畜牧業、食品、醫學、能源、工業、環保等領域的應用越來越廣泛,是生命科學及相關專業學生所應必備的基本技能之一[3]。我校自1996年就已開設具有鮮明海洋與水產特色的分子生物學課程。目前,該課程已成為生物技術專業以及水產養殖、生物科學、水產養殖、水族科學和海洋生物專業不可缺少的專業基礎課和專業選修課。《分子生物學》作為一門發展極其迅速的學科,進行雙語教學改革相當迫切,我校從2006年起就開始對《分子生物學》這門課程開始了雙語教學的探索,也積累了一些經驗。主要包括針對不同的專業方向進行了教學內容的選擇與編排及教學方法和教學手段以及考核標準的制定等方面。
一、教學內容選擇與安排
1.重新編寫了分子生物學教學大綱。針對全校學生素質和專業特色,把課程教學分為專業必修課、專業選修課和全校任選課3個類別。第一類別,授課對象為生物技術專業和海洋藥物專業學生,這些學生為我校高分錄取生,在外語水平和生物學知識方面具有較高基礎,我們采取全英語教材,并大量采用海洋生物為研究實例,引導學生從海洋分子生物學與生物技術方面掌握生命起源和生命現象等基本理論知識,并新增分子生物學實驗課和生物技術大實驗課程,以增強學生動手能力和先進實驗儀器使用能力,提高先進實驗技能,培養的學生主要面向出國深造、國內考研、研究院所和生物技術公司從事科研開發工作。第二類別,授課對象為生物科學專業和海洋生物專業學生,這些學生從事水生生物和海洋生物學習,我們采取雙語教學,采用英語教材和我們編寫的分子生物學中文教材,主要以水生生物和海洋生物為實例,引導學生從水產和海洋分子生物學與生物技術方面掌握生命現象基本理論知識,培養的學生主要面向國內考研、公司實體從事技術開發應用工作。第三類別,授課對象為水族科學和水產養殖專業學生,該專業學生肯學勤奮,在水產養殖技能和專業知識方面具有較高基礎,我們采取英語教材和中文電子教材,大量采用水產和海洋生物技術、生物工程等成果并以此為例,引導學生掌握生物技術理論基礎知識和生物工程等先進技術應用,培養的學生主要面向出國深造、國內考研、水產與海洋養殖公司從事技術開發等工作。
2.編寫適合我校專業特色的分子生物學教材。分子生物學涵蓋內容繁多,結合學科廣泛。為了更緊密地與我校水產特色相結合,在現有教材內容上做適當調整。以“精簡理論基礎,擴充應用知識,理論與應用相穿插”為原則,自編《分子生物學電子教材》和《現代分子生物學教材》,以便學生了解水產學科相關的分子生物學發展前沿。其中《現代分子生物學教材》是教學課件內容的補充和延伸,而《分子生物學電子教材》是該門課程內容的濃縮和概括。
3.制作了一套生動活撥的《分子生物學》教學課件。其間將整個分子生物學“切蛋糕”式劃分為三大塊,使內容銜接更合理,并貫穿問題引導式教學法,加強心理認知規律和解決問題的綜合能力。蛋糕塊一:生物大分子的結構與功能:包括核酸的結構與功能、蛋白質的結構與功能、基因與基因組;可選講座:功能基因組學、蛋白質組學。蛋糕塊二:生物大分子間的相互作用(遺傳信息的傳遞):包括DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白質的生物合成、基因表達調控;可選講座:癌基因與抗癌基因、基因診斷和基因治療、細胞信息傳遞。蛋糕塊三:分子生物學相關技術與應用:包括基因工程技術、PCR技術、分子標記技術、其他生物技術、分子生物學技術在水產方面的應用;可選講座:干細胞技術、RNA干擾技術、生物芯片。
二、教學方法及手段
1.實行模塊教學方式,提高學生綜合能力。《分子生物學》共分3個模塊進行教學,使學生學習循序漸進,由易到難,由點到面。提高了學生分析問題、解決問題的綜合能力。
2.開展課堂討論,激發學生主動與合作學習熱情。開展“大班課討論”和分組上臺講解知識點或相關熱點,開闊了學生視野,調動了學生積極性;自發合作分工,激發了學生學習興趣和熱情,使被動學習變為主動學習。
3.建立《分子生物學》網絡輔助教學平臺,實現網絡輔助教學。通過網絡實現資源共享,學生可通過網絡與教師進行互動。網絡交流提高了學生的學習興趣,從而使其主動、積極地學習,鞏固知識,拓寬了學生的思路。
三、考核(考試)方法
靈活采用多種考核、考試形式,促使學生主動學習,注重雙語教學實效。
在比較了國內、外兄弟院校同類課程試卷的基礎上,我們分別擬定了不同專業的課程考試內容、方式和題型。以多元化指標進行綜合評定。生物技術專業本科(全英語試卷):①專業基礎知識:45%(閉卷),考試題型有名詞解釋、填空、選擇、是非、簡答或問答題;②應用知識:30%(包括實驗報告、實驗操作成績);③第二課堂:15%;④平時表現:出勤、課堂學習態度等10%。生物科學、水產養殖、動物科學、水族科學和海洋制藥專業(雙語試卷):①專業基礎知識:60%;②綜述、讀書報告或討論會:30%;③平時表現:出勤、課堂學習態度等10%。本課程已經建立了“單項選擇”、“多項選擇”、“是非判斷”、“填空”、“名詞解釋”、“問答”等六種題型300多道試題的習題庫,可以根據教學進度逐章開放。試題庫可以從習題庫中分類別自由抽取、組合成卷。隨著教學內容的豐富和學科理論的發展,習題庫和試題庫均能自由拓展。通過雙語教學的實踐,我們體會到進行雙語教學的目的并不在于用外語講授該門課的基礎知識,重要的是給學生提供盡快掌握學科的專業知識和相對應的外語詞匯的機會,使他們在本專業的學習和研究實踐中提高靈活運用外語技能獲取專業新知識、新信息的能力。
參考文獻:
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[3]賈睿,蔡春爾,霍元子,何培民.討論式教學在分子生物學教學中的應用[J].中國校外教育,2011,(2):110.
分子生物學課程內容前沿性強、更新快,主要以核酸、蛋白質等生物大分子為研究對象,理論知識抽象枯燥涉及實驗操作技術繁多復雜。對醫學檢驗專業學生來說,除了應具備堅實的理論知識以外,具有良好的創新思維和嫻熟的實踐操作技能,才符合我國21世紀醫學檢驗人才的需要。在教學過程中我們采用理論與實踐并重的教學模式,實行以基礎理論為指導,以掌握相關實驗技能為基礎,理論指導實驗,實驗促進理論理解的教學模式,并對教學過程中遇到的教學瓶頸進行了探討研究,以期摸索出符合醫學檢驗專業的分子生物學教學改革方式。
1理論教學改革舉措與存在的問題
1.1結合專業特點,合理組織教學內容設計以專業為出發點,根據學生專業特點,合理設計教學內容,將教學各要素有序安排。本著“培養具有扎實的理論基礎和實踐操作技能,具備從事科研工作及臨床檢驗工作,同時具有較強的動手和科研能力學生”的教育目標,改革教學內容。教學內容主要分為分子生物學基礎理論、分子生物檢測技術和分子生物學診斷技術的臨床應用三大部分,可概括為基礎、技術與應用。
分子生物學基礎理論為基礎部分,主要以基因、復制、轉錄、翻譯為主線,輔以損傷與修復、轉錄和翻譯的調控機制。掌握基礎理論部分內容,可以為后續內容知識的學習奠定良好基礎。內容在廣度與深度安排上適用于檢驗醫學專業的學生,因此組織該部分教學內容時,合理取舍教學內容,把握關鍵,突出重點,幫助學生形成一個完整的知識體系結構。
分子生物檢測技術為技術部分,主要介紹巳經在檢驗醫學中得到廣泛應用的分子生物學技術,如PCR及其衍生技術、核酸雜交技術、蛋白質檢測技術、高通量芯片檢測技術等,內容豐富,實用性強,與實驗課程聯系緊密(我們將此部分內容與實驗課程安排時間相呼應)。既介紹分子檢驗的基本技術,也介紹近年來在檢驗醫學中得到應用的新技術,如生物傳感器、生物質譜等。分子生物學診斷技術的臨床應用為應用部分,主要介紹分子在感染性疾病、腫瘤、遺傳性疾病疾病實驗診斷中的臨床應用。
分子生物學診斷技術的臨床廣泛應用得益于分子技術的日新月異,因此這兩部分的內容密不可分。該部分內容結合如乙肝病毒感染、SARS病毒感染、鐮狀細胞貧血癥、急性早幼粒細胞白血病等多種受廣泛關注的疾病,以引起疾病的主要生物學特點、篩査的技術方法、診斷判定、治療監測、預后判定為主要內容,輔以不同取材、檢測方法以及結果的討論。內容設計總體循序漸進,既具職業傾向性又具前沿性,力求所講內容全面、符合我校人才培養目標。
1.2改革教學方法,優化教學手段教學方法是整個教學活動體系中重要的因素之一,同時它與教學目標、教學內容等密切相關,在教學過程中應以人為本,靈活運用不同層次的教學方法,充分調動學生的主動學習性,立足于培養學生的學習能力以及發展創造力。針對醫學檢驗專業學生的特點,對不同的教學內容可以采用不同的教學方法。基礎理論部分對生物學基礎薄弱的檢驗專業學生來說,內容較抽象不易理解,主要可以采用講授法結合直觀、生動的多媒體,幫助學生學習新知識。在授課過程中與學生積極互動,掌握好課堂節奏,促進學生在教師指導下主動、富有個性地學習。在學生掌握基本知識結構、獲得較系統的知識框架的基礎上,為培養學生獨立學習和積極創造能力,對技術以及分子診斷的臨床應用部分內容適時弓I入多種啟發式的教學方法,增加學生的學習興趣與效果。例如學習分子診斷在感染性疾病的臨床應用,課堂上以SARS病毒的感染檢測為案例,讓學生根據已經掌握的知識和查閱相關資料解決專業實際問題,以此學習隱藏于案例背后的知識,提高學生參與學習的主動性。在學習分子診斷技術知識時,將學生在一些基本技術的實踐操作所出現的問題帶入課堂,并一起分析問題的原因、解決辦法,加深學生對技術原理的理解以及提高分析問題的能力。適當引入國內外新技術新方法的討論,增加學生的好奇性,如對利用基因芯片等技術來檢測兒童天賦基因應用等話題的探討。
將現代化技術手段引入課堂,作為案例、討論等多種教學方法的有效輔助形式。多媒體教學作為現代化的教學手段,集聲音、文字、圖像、視頻等多種信息為一體,使學生對所學知識有直觀形象的理解。多媒體課件的制作符合一定教學設計原則,體現一定的教學策略,把每個教學章節分解成數個模塊進行設計、制作,爾后再連成一個整體。課件內容上要精煉,視覺上要簡潔美觀。建立分子生物學網絡輔助教學平臺,平臺設計本著以培養學生自主學習能力和創新精神為原則,將課程相關教學材料(包括授課教案、多媒體課件和錄像、習題集、網絡資源和參考資料等)上傳平臺,實現知識資源的共享。并利用平臺做好師生互動,學生可以根據平臺信息及時掌握知識更新,老師可以對學生的網絡學習活動進行約束和有效引導。多種現代化技術手段提供了個性化的形式,滿足不同學生的學習需求。
2改革實驗教學內容與方法,拓展實驗教學模式
立足于醫學檢驗專業知識結構特點及實際工作的要求,學生不僅有扎實的基礎知識,更要有一定的實踐動手和科研創新能力。因此,我們構建了以基礎實驗課程為基礎、臨床檢驗技能訓練為核心的實踐教學體系。針對以往實驗課程內容陳舊、教學方法落后的特點,首先根據學生專業特點精心選擇實驗內容,再將其分為不同子模塊,由淺入深、循序漸進,每個模塊內容之間既相互獨立又相輔相成,從而從整體形成完整的驗證型或應用型大實驗。如DNA的分離純化、核酸的瓊脂糖凝膠電泳、常規PCR檢測幾個基本實驗,實驗操作之間相互獨立,內容相延續,有助于學生將所學的知識融會貫通。由于絕大多數是驗證型實驗,很少有設計型實驗,難以激發學生的求知欲和主動參與意識。在教學方法上,改變以往教師講授為主、學生被動接受的教學方法,引人多元化的教學方法和手段,弓I導學生主動參與實驗的學習興趣。例如可以通過問題引導的教學方法,將驗證性實驗轉化為設計性實驗,老師提出實驗題目,學生根據所學知識,分組提供實驗設計方案,老師給予指導,以學生為主實現實驗方案的操作。在培養學生動手能力以及科研能力之外,注重培養學生規范化實驗操作,讓學生掌握科學的學習方法,樹立嚴謹求實的科學作風,更能提高學生諸方面技能和能力,從而全面提高學生素質。
為避免實驗教學與理論課程教學的實際需要脫節,建立理論課與實驗課的互助式教學模式,形成理論-實踐-理論的教學體系。在教學課程安排上,將實驗課程安排在學期中,與理論教學的技術檢測部分相互應。理論課程中遇到部分實驗課所涉及的教學內容時,先重點講解原理和應用范圍,同時提出疑問,待學生在實驗課中探索答案,注重弓I導學生觀察實驗現象,培養學生發現問題并解決問題的能力。同樣部分實驗技術內容先由學生實驗操作,課后集中匯總在操作過程再反饋到課堂討論。將理論知識與實際應用的學習平臺銜接起來,通過實驗操作與設計,學生可以進一步加深對理論知識的認識和理解’促進理論課程學習,幫助學生充分認識分子生物學對醫學檢驗專業的重要意義。
醫學檢驗專業是一個實踐性很強的專業,但其培養目標不應只是一個簡單的技術操手,我們應致力于培養具有創新能力的醫學檢驗技術應用型人才。因此,對醫學檢驗專業的分子生物學教學,在精心設計教學內容的基礎上,不斷深化理論和實驗的教學方法與教學手段改革,拓展新的教學模式,旨在使學生成為掌握豐富的理論知識、具有嫻熟的實驗操作技能、具備創新能力的綜合型人才,以適應21世紀我國醫學檢驗和臨床醫學發展的需要。
人教版的《全日制普通高級中學(試驗修訂本·必修)生物第一冊》(以下簡稱新教材)在第三章“生物的新陳代謝”中增加了“內環境與穩態”一節。內環境與穩態是生物學中非常重要的概念,尤其是穩態概念在現代生命科學中已成為普遍使用的一個基本概念,它描述了普遍存在于生命過程中的一個共同規律。增加這一部分內容對于幫助學生認識生命本質和規律具有重要意義。但在實際教學過程中,因學生準備知識不足,難以充分理解穩態的本質內涵,本文提出以下幾點教學建議供參考。
1 增加“內環境與穩態”概念的發現史
“內環境與穩態”概念的發現史,對于學生理解內環境與穩態概念的本質及意義有一定幫助。19世紀法國著名生理學家伯爾納(Claude Bernard)發現,一切生命組織都有一個奇妙的共性,這就是它們的內環境(包括組織液、淋巴、血漿)在外界環境發生改變的時候,能夠保持穩定不變。伯爾納認為:“內環境恒定是機體自由和獨立生存的首要條件。”“所有生命機制不論如何變化都只有一個目的,就是在內環境中保持生命條件的穩定。”他的這些觀點在50年后被美國生理學家坎農(W.B.Cannon)進一步完善和發展。坎農認為:內環境并不是處于一種靜止的、固定不變的狀態,而是處于一種可變的、可動的相對穩定狀態,并且用穩態(homeostasis)這一術語概括。在教學中增加這些內容,將有助于學生理解穩態概念提出的前提條件,理解穩態概念的動態實質,在有所鋪墊的前提下進一步了解內環境、穩態的概念內涵,將有利于學生有意義學習。
2 降低知識難度,突出穩態的概念內涵
新教材中用緩沖物質對內環境pH值的調節作用來說明穩態現象,可結合高中化學知識幫助學生理解緩沖物質的作用機理,但不必研究過細。由于課時有限,必須把重點放在對穩態概念內涵的理解上。其實,穩態概念內涵在于突出機體處于相對穩定狀態的現象和機制。穩態現象是十分豐富的,新教材在前一節中所探討的血糖含量的相對穩定狀態和肝臟活動之間的動態關系就是一個很好的實例。
傳統的生理學觀點認為,穩態的形成機制是在神經系統和以內分泌系統為主的體液調節的共同協調作用下,通過機體各個器官系統的統一活動而達到維持內環境相對穩定的作用。但現代生物學認為,神經—內分泌—免疫系統的調節網絡才是使機體維持穩態的主要機制。因此,筆者認為,突出機體器官系統之間的平衡和網絡調節作用,其意義更為重要。
3 在教學中滲透機體整體性、開放性以及系統觀、信息觀等現代生命科學思想
近幾十年來,分子生物學飛速發展,分子水平上的研究成果大大豐富了人們的認識,系統論、控制論、信息論不斷滲透到生命科學的各個研究領域,使人們對生命現象的理解上升到全新的高度。在穩態現象的機制問題上,現在已經證實,機體至少有三大調節系統參與到穩態調節中,即神經系統、內分泌系統和免疫系統。前兩者的調節作用早已被公認,成為經典的傳統的生理學對穩態機制的解釋,而后一種調節作用正是當今生命科學的研究熱點之一——神經免疫內分泌學的研究范疇。免疫系統通過游走的免疫細胞感受神經系統和內分泌系統所不能感知的其他類型的刺激(比如異物或外來抗原之類的刺激),并且通過釋放細胞因子(CK)或形成致敏淋巴細胞,消除這一類引起內環境波動的因素。現代分子生物學揭示,神經系統、內分泌系統、免疫系統之間有著共同的語言——信息分子共享,這些信息分子除了體液因子之外,還有許多生物活性分子(比如多肽激素等等),它們參與機體穩態調節,各自發揮著自身特有的作用,各系統之間通過反饋調節協調一致,維持機體的統一性和整體性。
[關鍵詞]微生物 分子生態學 RFLP DGGE Real-Time PCR
[中圖分類號] Q938.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-2-267-1
0引言
微生物分子生態學是利用分子生態技術手段研究微生物與環境之間相互關系及其相互作用規律的科學,主要研究微生物生態學基礎理論問題。
1微生物分子生態學常用分析方法
1.1寡核苷酸探針檢測
該方法利用目標核酸序列與特異性探針特異性互補的特點,檢測熒光標記的特定DNA序列[1]。探針為一段特定方式標記的核酸序列,具有較高靈敏度。做種群鑒定時選用DNA制備探針,利用cDNA避免繁瑣的克隆程序,確保探針與種內全部菌株雜交。除此之外,cDNA探針若具有表型特異性,則可檢測某一特定表型是否存在。
1.2 DNA-DNA雜交
DNA-DNA雜交針對微生物整體基因組的重組[1],為檢測DNA序列相似性提供可能性。該方法基于高溫雙鏈DNA解鏈、低溫復性與堿基配對可轉移的特點,通過溫度等條件控制形成雜交DNA,檢測其雜交率。由于來源不同的兩條DNA單鍵難以配對重組,DNA雜交率可用于估計序列相似度。
1.3 16SrRNA序列分析
該方法在微生物分類學研究中最為常用[2]。微生物16SrRNA基因由保守區與可變區構成。可變區具有種屬特異性,不同種屬微生物間存在較大差異;保守區為所有微生物共有基因序列。微生物進化過程中,基因序列基本不變化,因此可根據保守區基因序列設計通用引物,或根據可變區基因序列設計特定引物,從而分析不同微生物的進化距離及親緣關系。
1.4 編碼蛋白質基因
該方法利用基因序列控制合成蛋白質[3]。微生物代謝過程實質為生物酶催化作用下的一系列氧化還原反應,而不同功能微生物的催化反應酶具有一定特異性,因此編碼功能蛋白的基因不同,主要用于研究特定功能微生物,尤其在毒理學方面。
2微生物分子生態學常用技術
2.1限制性片段長度多態性分析(RFLP)
在RFLP分析過程中,以所提取的微生物DNA為模版,利用特異性引物進行聚合酶鏈式反應(PCR)得微生物16SrRNA序列,將其連接到載體,轉至大腸桿菌感受態細胞,通過挑取克隆子,進而獲取質粒DNA來實現克隆文庫構建。不同微生物DNA序列不同,進而酶切位點不同,因此利用特異性限制性內切酶消化,可得到長短不一、數目不同的限制性酶切片段,瓊脂糖凝膠電泳分離得到呈現多態性的圖譜,進而獲取環境微生物群落結構信息[4]。
2.2變性梯度凝膠電泳技術(DGGE)
DGGE是一種檢測DNA突變的電泳技術,根據DNA在不同濃度的變性劑中解鏈行為的不同而導致電泳遷移率發生變化,從而將堿基組成不同的DN段分開。該技術具有以下優點:①檢測極限低、速度快;②結果準確可靠;③無需微生物的培養;④可同時檢測多種微生物。但其存在以下局限性:無法獲取樣品中全部微生物DNA,而DNA回收率越低,重復性越低;不均等擴增造成結果代表性低;敏感度較低,采樣和樣品處理會對結果產生影響。
2.3熒光定量PCR技術(Real-Time PCR)
Real-Time PCR為微生物生態學研究的定量分析方法,通過熒光染料或熒光標記的特異性的探針,標記跟蹤PCR產物,實時在線監測反應過程,結合相應的軟件分析產物,計算模板濃度。該技術具有以下優點:①利用擴增產物數量與熒光信號強度成對應關系的原理,實時檢測PCR反應進程,避免了終點定量重現性差;②自動化程度高,操作安全、簡單,可避免產物被污染;③檢測特異性強,靈敏度與精確度高;④可實現多重擴增。其缺點在于無法對不確定對象進行分析。
3結論與展望
微生物分子生態學克服了傳統培養法的不足,為全面掌握微生物多樣性提供了可能。若將各方法結合,以便掌握更為全面的信息,可更好揭示微生物對環境變化的影響,預示環境變化趨勢,為從微觀方面改善環境提供依據。
參考文獻
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關鍵詞:骨形態發生蛋白;研究;應用
骨形態發生蛋白又名骨形成蛋白,簡稱BMP,屬于酸性多肽,能夠誘導形成軟骨及骨的形成。如今,伴隨生物學基因工程及分子技術水平的不斷提高,人們逐步加深了對于BMP結構、特性方面的認識。到目前為止,已經為研究者所發現的BMP成員約20個,并以BMP1-20來進行表示。
1 BMP的發現與生化特性簡介
早在1965年,Urist通過向肌肉內注入脫鈣骨基質明膠,發現肌肉間的充質細胞能夠轉化成為骨系細胞,從而最早發現異位誘導成骨的現象。他提出,脫鈣骨當中極有可能存在這樣一種誘導因子,能夠促使游動充質細胞向不可逆性骨系細胞的轉化,以在骨骼(骨骼外)誘導產生骨組織或軟骨。后來經過實驗證實,此種誘導因子為骨形態發生蛋白(BMP)。
BMP由10多種氨基酸組成,是分子量為18000的疏水性酸性糖蛋白。其穩定特性為,穩定于酸性條件,在酸堿度為7.2的溶液中存在一定程度的溶解,并在酸堿度超過8.5的環境下完全失去活性。研究者通過對BMP分析得出[1],由于其羧基端中擁有7個高度保守半胱氨酸,因此是轉化生長因子超家族中增加最快的成員之一。BMP具有較高的同源性,可分為4個亞群(BMP2-4;BMP5-7;BMP及12-14;BMP3b)。在人類,及牛、羊、豬、鼠的胚胎、腎脾臟、骨及血細胞等中都有廣泛的分布。同時,基于BMP較低的免疫原性,其免疫排斥反應較小。
2 BMP的分子生物學研究
2.1 BMP的分子生物學分析 目前,科學研究人員已經從骨細胞的培養液中以及骨基質內分離出了許多種骨生長因子,主要包括骨生長因子(SGT)、酸性和堿性纖維生長因子(aFGF和bFGF)、胰島素樣生長因子-Ⅰ、Ⅱ(IGF-Ⅰ、Ⅱ)以及骨生長因子(BMP)等等。在這眾多的生長因子之中,最受關注并且被研究最多的是BMP,因為其有很強的骨誘導能力。從分子學上來看,BMP是由一個二硫化物鍵以及兩個單體結合而成的一種二聚體分子,屬于酸性糖蛋白的一種,具有很強的擴散性并且富含谷氨酸,同時還與羥基磷灰石有著較高的親和力,這也是其能在骨修復中起到重大作用的根本原因。
2.2 BMP的生物學功能分析 作為轉化生長因子超家族的一員,BMP在對促進機體軟骨、骨形成和發展中不可或缺的同時,也控制著胚胎、器官及神經系統的形成,肢體發育等方面。在組成氨基酸數量、染色體定位、成骨活性的誘導等方面,BMP各成員有著不同的表現。根據相關研究可以發現[2],BMP2的過量表達能夠使骨骼畸形發育;BMP4中基因的不完整可能使動物胚胎早起畸形發育甚至死亡,另外,BMP4的過量表達能夠對指數量和細胞凋亡產生影響。BMP7的基因不完整,會妨礙小鼠器官等正常形成,使骨化遲緩,誘導早起死亡。BMP11的基因會影響胚胎前后軸發育,與胚層組織形成關系密切。BMP15的基因在動物卵原細胞的正常發育調控中具有重要作用,且與綿羊卵巢表達有一定聯系。
3 BMP的成骨作用及其臨床應用分析
3.1 BMP的誘導骨形成原理分析 大量的研究人士在對BMP實施了生物活性分析之后,才發現首先是骨組織中間充質細胞發生化學聚集,然后才會形成骨及軟骨,最后形成骨髓。因此,我們認為BMP的靶細胞才是一種具有很大成骨潛能的、未經分化的間充質細胞。而現在的研究也表明了,無論是胚胎期還是在成年期,所有的骨組織細胞都來源于一種未經分化的間充質細胞,并且不僅是軟骨組織、成纖維細胞、成骨組織細胞,甚至于肌細胞、脂肪細胞等也是由未經分化的間充質細胞衍生形成的。現有的研究證明,成骨細胞的分化是以兩個階段來完成的,首先是由未經分化的間充質細胞分化成為了成骨細胞的前體細胞;然后,再由成骨細胞的前體細胞轉化成為成熟的成骨細胞。因此,我們認為BMP的骨誘導作用主要是完成了對未經分化的間充質細胞轉化會成骨細胞時的誘導,最終是由成骨細胞而產生新骨組織的。
3.2 BMP的信息傳導機制 通過蘇氨酸或絲氨酸的激酶受體機制,BMP的生理作用才得以正常發揮。相關研究表明,BMP作用方式如下,首先,Ⅱ型、Ⅰ受體依次分別與BMP結合,其中Ⅰ、Ⅱ兩種受體是信息傳到的重要部分。單純的Ⅰ、Ⅱ受體與BMP的結合力,相比于其復合受體與BMP的結合力較弱。其次,BMP信號在蘇氨酸或絲氨酸激酶受體上起作用,能夠生成異聚復合物。同時,Ⅰ型受體被Ⅱ型受體磷酸化。最后,Ⅰ型受體同其磷酸化結構Smad蛋白相互結合,充當細胞中第二信使。另外,在BMP行使信息傳導過程中,不免要受到細胞漿、細胞外拮抗劑等微環境的調控。
3.3 BMP的誘導成骨機制 BMP的誘導成骨過程連續性高并伴隨一系列復雜變化,呈現出不同組織化學、不同時期的顯著性變化。有研究者做過實驗,將牛的BMP向小鼠的肌肉細胞中植入,來對誘導成骨結構進行相關研究,通過分析組織化學原理,指出整個誘導成骨過程可以概括為4個時期:3~5d的間充質細胞增生期、7d的軟骨細胞分化期、14d新骨的形成期及21d骨細胞的成熟穩定期。這一結果對于整個BMP誘導成骨能夠提供形態及功能方面的解釋。另有文獻指出誘導成骨的3要素,即誘導因子、能夠提供骨生長血液供應的正常環境、BMP靶細胞群。誘導因子能夠在局部的BMP濃度適合的情況下,引發骨生長。環境條件為骨誘導形成提供了生長基礎。靶細胞群中的細胞種類有很多,如結締組織中待分化間充質細胞、骨膜細胞及骨膜基質細胞等。大致來講,誘導過程由2個部分組成:①骨祖細胞向骨系細胞的轉化;②骨系細胞的有絲分裂形成新骨頭。
3.4 BMP的臨床應用研究進展及其與PVP的聯合用藥 BMP的高安全性以及高效的誘導成骨活性已經被國內外的諸多的研究與實驗所證明,所以目前眾多的國家和研究人員開始了它在臨床應用上的研究。與此同時,在矯形外科中,骨不連、股骨頭缺損以及病理性骨缺損等疾病的治療中BMP的應用也取得了很大的成就。
3.4.1 BMP在骨缺損、骨不連治療上的作用。骨不連以及股缺損尤其是大塊骨缺損一直是臨床上棘手難題,而BMP具有治療大的骨缺損的能力。現有的方法多為骨移植,通常為自體骨移植和異體骨移植,但這樣治療的顯著問題是,通過手術進行移植,患者不僅要身心上經手很大的痛苦,同時移植后還不可避免的會出現排斥反應和炎癥等一系列的問題。但現在我們可以將高濃度的重組BMP-2與骨基質組成混合物來實施治療,這對于大塊骨缺損的治療具有良好的療效。
3.4.2 BMP在口腔外科中的應用。口腔與整形外科中對BMP的應用也比較多,比如說BMP填充牙洞可以代替根管治療手術,重組BMP-2或者是重組BMP-7具有修復牙本質并且替代根管治療手術的能力。
如今,BMP基因逐漸成為了醫學界的關注熱點,無論對于家畜選育、改良還是高準確度的輔助標記選擇均十分有利。BMP對于生物生長發育不同時期具有重要影響,并在一定程度上存在多態性,因此增加了研究難度和工作量。本文淺談了BMP的最新研究進展與研究,旨在對相關BMP多態性、表達特征差異性等提供一定的借鑒。
參考文獻:
Jurgen Roth
Functional Ultrastructure:
Atlas of Tissue Biology and Pathology
2005,326pp.
Hardcover EUR128.00
ISBN 3-211-83564-4
圖譜當然以圖為主,圖的選擇要精良,不但要顯示出正常組織和病理改變的特征,而且最好還能提示這種改變的發生機制。此外,若尚有“余地” 的話,除了顯示常見的典型結構(無論正常的或是病理的) 之外,最好同時展現一點“罕見” 的變異之處。若能做到上述要求,則這種圖譜是一種“活圖譜” 而非“死圖譜”了。
圖譜要“活”,可能除了盡是以圖來顯示之外,文字描述也是需要的。然而,文字切不可太多,以筆者看來,不能“圖文并茂”。圖一定要“茂” 于文,不然便成了教科書。為此,方案的描述要簡約,切不可冗長,或許短短幾筆便能讓要說明的事件“躍然紙上”。
能符合上述“苛刻” 要求的圖譜是一本好圖譜。本書正是這樣的一本圖譜。
讓我們順手試舉一例。細胞凋亡(Apoptosis)是近年來始終為組織生物學和病理學研究熱點之一。雖然本圖譜并未著重渲染,但它描述極為精當。例如,不少書籍對誘導凋亡的一種特殊的水解酶Caspases解釋得不是十分清楚,本圖譜則單刀直入,不費過多筆墨,只是指出Caspases乃Cysteineasparticacidspecificproteases之縮合而成的新合成詞。由于是復數結尾,應是一類酶。于是讀者便不難明了Caspases的真正含義了。順便指出的是如果直譯,該詞應是半胱氨酸天冬氨酸的酸性-特異性蛋白水解酶。可惜至今也未定出中文的最恰當的譯名。當然本書是圖譜,因此圖片更是重要,本圖譜只給出一張照片,但它幾乎概括出細胞凋亡的最主要的細胞形態特征,如染色質的高度濃縮、染色質的邊集、凋亡小體的形成等。
本圖譜分兩大部分,第一部分顯示細胞及其不同的組成成分的結構,其中還包括細胞與細胞的接觸以及細胞與周圍基質的相互作用;第二部分包括不同組織的超微結構的特征并且有選擇地給出病理學的超微結構改變。本圖譜共有圖157幅。由于上述的特色,本圖譜不僅是初涉足的科研與教學工作者的良師益友,對高級科研人員也不無參考價值。另外,不僅對從事生物學與醫學的研究人員有用,對于從事分子生物學和生物化學的專家讀之也大有裨益。
本書主編之一是jürgenroth,MD,phd,是德國耶拿FriedrichSchiller大學的病理學家。主編之二是奧地利維也納大學超微結構組織學家與細胞學家。更多的信息可查詢Pubmed(http: //Ncbi.Nlm. Nih. Gov/entrez/query. Fcgi?Db)。
章靜波,研究員
(中國醫學科學院基礎醫學研究所)
中圖分類號:R256.5文獻標識碼:A
文章編號:1007-2349(2012)01-0062-03
系統性紅斑狼瘡(SLE)是一種全身性自身免疫性疾病,通過自身抗原和自身抗體相結合而形成免疫復合物的沉積,導致內臟、皮膚、關節等多部位,多臟器,多系統的損害。狼瘡性腎炎(LN)是SLE常見的并發癥,根據臨床表現,腎臟受累達全部病例的50%以上[1],根據腎活檢結果,腎臟受累達90%,根據免疫病理檢查,腎臟累及可高達100%[2]。根據腎臟病理類型的不同,現代醫學在臨床上多采用激素、細胞毒類藥物、生物制劑、細胞學療法、造血干細胞移植等方法,但價格昂貴,副作用較多,中醫中藥在改善癥狀,緩解病情上有獨特的作用,現將近年來狼瘡性腎炎的中醫診治現狀綜述如下。
1 病名
狼瘡性腎炎在古代中醫文獻內無確切對應的名稱,但根據其病因病機、癥狀,仍可找到類似的記載。有根據病因病機命名:腎臟風毒,《普濟方•腎臟門》曰:“夫腎臟風毒流注腰腳者,其狀腰腳沉重,筋脈拘急,或作寒熱、或為疼痛、或發瘡瘍是也”強調了狼瘡性腎炎浮腫生瘡等臨床表現。有根據癥狀命名:水腫,《素問•水熱穴論》曰“腎者胃之關也,關門不利,故聚水而從其類也。上下溢于皮膚,故為跗腫”說明了狼瘡性腎炎,腎陽衰微,氣化不利,水液泛溢皮膚,而為水腫。紅蝴蝶斑,國家中醫藥管理局頒布的《中醫病證診斷療效標準》,就以“紅蝴蝶瘡病”作為SLE的病名,這在臨床上已被廣泛的接受與認可。還有根據受累臟腑命名:書魁等[3]認為LN累及腎臟,且有關節疼痛等臨床表現,應屬“腎痹”。盡管這些病名在一定程度上反映了紅斑狼瘡、狼瘡性腎炎的特征性表現,但目前仍無法用一個統一的病名來概括其多系統受累的表現。
2 病因病機
傳統中醫學認為,狼瘡性腎炎的發病,患者稟賦不足,腎精虧虛是疾病發生的內在基礎,感受外界六疫癘之邪為疾病發生的外部條件。故LN的病機為本虛標實,以腎精虧虛為本,以風濕、濕熱、瘀血客于機體為標。腎精虧虛始終貫穿于整個發病過程,風濕、濕熱、瘀血
是誘發疾病活動,加重疾病進展的因素,兩者相互影響,使疾病反復發作,纏綿不愈。葉任高等[4]認為:LN的發病,以腎虛為本,熱毒內蘊,瘀血停滯是貫穿疾病始終的特征性病機,強調在辨證的基礎上,清熱解毒、活血祛瘀。王倩等[5]認為狼瘡性腎炎的發生以腎精不足,肝腎陰虛為本,虛熱瘀毒為標,是一種虛實夾雜的疾病。張雯等[6]認為LN病位與肝、脾、腎三臟有關,病機與正虛、瘀血、熱毒有關,臨床表現為虛實互見,寒熱錯雜,本虛標實。陳山源[7]通過對125例LN的腎臟病理分型、SLE-DAI積分與中醫辨證分型的相關性分析,得出LN的中醫辨證分型與西醫臨床分型、腎病理類型之間無相關性,而與腎病理活動性指數(AI)、慢性化指數(CI)、SLE-DAL積分存在相關性。魯盈[8]結合LN臨床表現、腎臟病理及實驗室檢查提出了風濕擾腎是始終貫穿LN病程的一個重要因素。
3 治療
3.1 中醫治療 陳以平[9]將LN臨床分成4型:①熱毒熾盛型,多見于LN急性活動期,主張以清熱解毒之劑清氣分熱毒,伍以透熱涼營之品,以達氣營兩清,方用清瘟敗毒飲加減。②陰虛內熱型,多見于LN的亞急性或輕度活動期,主張以滋陰降火,解毒涼血,方用知柏地黃湯加減。③脾腎陽虛型,多見于LN的慢性病變或表現為腎病綜合癥的LN,主張治宜溫補脾腎,方用金匱腎氣丸加減。④氣陰兩虛型,多見于LN非活動期,治宜益氣養陰,方用蟬花地黃湯加減。葉任高等[10]將臨床常見LN類型(Ⅳ型LN)分為:熱毒熾盛、陰虛內熱、氣陰兩虛、氣血虧虛、脾腎陽虛5型,強調了熱毒內蘊、瘀血停滯貫徹疾病始終,因此在辨證論治的基礎上加用丹參,半枝蓮,白花蛇舌草,全蝎等清熱解毒、活血祛瘀之品。朱彩鳳[11]認為LN可按中醫溫病衛氣營血辨證分型,其主要的病機為先天稟賦不足,外感六之邪,脈絡阻,氣血瘀滯,火郁于內,煎熬津液,久而脾腎兩虧,津血耗傷。主張在治療上應注意固護津液,不能一味見血止血,宣郁清熱生津應貫穿疾病始終。
3.2 中西醫結合治療 LN為全身性自身免疫性疾病,單純的中醫治療并不能很好的控制疾病的發展,使疾病不易控制與緩解,降低患者的生活質量。中西醫結合治療LN,常可優勢互補,協同奏功,以取得較好的治療效果。王柏丁等[12]通過中西醫結合治療狼瘡性腎炎的療效觀察發現西醫對照組40例(激素標準療程聯合環磷酰胺治療)總有效率為75%,復發率為26.7%,中西醫結合組51例(激素標準療程聯合環磷酰胺聯合中醫辨證論治)總有效率為94.1%,復發率為4.1%,2者具有統計學差異。孫偉[13]認為,在LN發病初期,陽毒為害,熱灼津傷,早期多采用清熱解毒,涼血護陰,滋補肝腎之法,而患者長期使用激素及免疫抑制劑,使外源性激素抑制垂體-腎上腺皮質功能,腎上腺皮質結構破壞,功能減退,導致脾腎陽虛之象。強調了在患者治療后期,脾腎陽虛癥狀明顯或清熱養陰治療不能緩解患者癥狀時,應投以溫補腎陽之劑。黃玉茵[14]根據LN急性活動期必須使用激素及免疫抑制劑的情況,提出中醫的辨證論治必須考慮患者激素及免疫抑制劑使用后的整體狀況來辨證施治。其認為在LN活動初期為疾病的本證熱毒熾盛證,當以清熱瀉毒,而大量的激素為“陽剛之品”,在LN激素誘導治療期,大劑量的“陽剛之品”進入人體,導致陽亢耗陰,陰液受損,表現出陰虛火旺癥狀,治療上應及時予養陰清熱。在激素撤減階段外源性陽剛之品減少,而自身的皮質激素功能長期受抑制未能恢復,患者常由陰虛向氣虛轉化,表現為脾腎氣虛、氣陰兩虛,因以益氣固表、補腎健脾。激素維持階段,患者常表現為腎陰陽兩虛,治療上應注意溫腎助陽,滋腎填精。魯盈[8]提出了從風濕辨治LN,強調了風濕擾腎的微觀辨治依據即為腎病理的活動性表現(如細胞性新月體形成、纖維素樣壞死、白金耳、透明血栓形成、內皮或系膜細胞增生以及炎細胞浸潤等),其宏觀的辨治依據為大量的蛋白尿(>1.0g/24h),原本穩定的尿蛋白及紅細胞突然增多,血肌酐進行性加重等表現。而傳統的用于治療痹證等疾病的祛風除濕類中藥(雷公藤[15]、穿山龍、鬼箭羽等)在LN的治療中取得了可喜的療效,從而從療效上論證了風濕辨治LN的可行性。曲環汝等[16]補腎固精方聯合大劑量黃芪對30例脾腎陽虛型LN的臨床療效觀察得出補腎固精方聯合大劑量黃芪可以明顯改善脾腎陽虛型LN 24 h尿蛋白定量、SLEDA I和感染事件發生率,同時提高CD4+、CD25+T細胞比率,降低IL-17水平。
4 實驗研究
郭宏章[17]對41例LN患者進行了中醫辨證分型及血清sFasL、MMP-3、PBMC凋亡率水平檢測,發現熱毒熾盛型LN較余證型sFasL、MMP-3、PBMC凋亡率水平明顯增高,不同證型間sFasL、MMP-3、PBMC凋亡率水平有明顯差異,說明血清sFasL、MMP-3、PBMC凋亡率水平對中醫辨證有一定價值。吳喜利等[18]用益腎膠囊(組成:黃芪、黨參、山藥、茯苓、澤瀉、潼蒺藜、山芋、仙鶴草、熟地等)對狼瘡性腎炎大鼠進行6周的治療后發現,益腎膠囊可明顯降低LN大鼠24h尿蛋白和改善腎功能,且較強的松組明顯,益腎膠囊組及強的松組大鼠血清IL-6、IL-10、TGF-β1、TNF-α水平與模型組比較均明顯降低,IL-2明顯升高,且益腎膠囊組大鼠血清IL-6、IL-10、TGF-β1、TNF-α水平明顯優于強的松組。其作用機制與益腎膠囊調節血清中Th1/Th2細胞因子網絡平衡及減輕腎臟病理損害有關。李振彬等[19]進行了白芍總苷對雷公藤多苷治療慢性移植物抗宿主病(cGVHD)LN小鼠增效減毒作用的實驗研究,結果表明:白芍總苷聯合雷公藤多苷治療LN小鼠較單獨使用雷公藤多苷,能顯著減少肝功能損害,降低24 h尿蛋白排泄,降低肌酐、尿素氮及改善腎病理。莊玲等[20]通過對28例靜止期與活動期LN患者外周血IL-17、IL-6與中醫證型關系的觀察,提出了LN調節性T細胞水平熱毒熾盛型低于陰虛內熱型,外周血IL-6熱毒熾盛型高于陰虛內熱型水平,提出了熱毒介導了LN患者CD4+T細胞的分化,使CD4+T細胞向IL-17轉化。
5 展望
近年來中醫中藥的臨床應用及實驗室研究證實,中醫治療LN的效果明顯,不但可改善癥狀,降低復發率和死亡率,而且在減輕西藥的毒副作用、減撤激素及免疫抑制劑的使用及提高患者的生存質量等方面,均有明顯的特色和優勢,但也存在一些問題,如:中醫的病名、證型、療效評價在近幾年雖有逐漸統一規范的趨勢,但其標準中鮮有臨床中激素、細胞毒類藥物等使用后出現的變證與本證的區別。LN的中醫辨證與分子生物學、血清免疫學、腎病理學之間缺乏明確的直接的相關性研究。在經驗方、專方等LN治療中缺乏療效明確的藥理、藥效學。針對以上不足,應在全國范圍內制定統一的、符合臨床的中醫辨證規范。利用現代醫學中分子生物學,免疫學的研究成果加強大樣本中醫辨證與分子生物學、免疫學、腎病理學之間的相關性研究,以期其之間更加直接的相關性出現。力求在不久的將來,將中醫的辨證分型從更微觀的分子生物學角度來闡明。
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【關鍵詞】酶工程;教學改革;生物工程
0 前言
酶工程是四大生物工程體系之一,廣泛應用于醫藥、食品、輕工、化工、環境保護及生物技術各個方向,在生物工程及技術領域占有著重要的地位[1]。酶工程這門課程是內蒙古科技大學為本科生開設的專業課程,在理論上屬于酶學體系范疇,但它又是一門廣泛涉及生物學領域和生物工程學范疇的理論與實際密切聯系的應用科學。因此,加強教學過程中理論與實踐的銜接[2-3],提高《酶工程》教學水平,培養合格的從事相關方向進行研究及生產的技術人才是課程教學需要探討的主要問題[4]。為了進一步優化《酶工程》的教學質量,恰逢培養方案修改時期,對這門課程進行教學改革的探索與研究。
1 傳統酶工程課程中存在的問題
酶工程是生物工程專業的主干課程,在過去的教學中,存在一些弊端:①教學內容的把握不夠準確。具體表現在單純依照書本的章節教授,重點和難點的設定偏離。部分專業內容講的不夠深入,而與相關專業基礎課如微生物學,細胞生物學的重復內容,重復講解。②教學內容的系統性和完整性不夠。在酶工程課程之前,沒有專門設計酶基本知識的課程,學生對于研究主體了解不深,直接進入酶工程的學習,理解有些吃力。③前沿教學內容不夠。對于在酶工程領域的最新研究與生產技術沒有加入到課堂教學中,對于酶工程在多行業應用現狀了解不清。
2 酶工程課程教學改革的內容
理清《酶工程》與相關課程的關系及重復內容,對教學內容進行優化。
與相關課程教師座談,掌握相關課程內容講解的覆蓋性及深度,及時調整相關內容講解比例。如課程中涉及到酶生物合成的基本過程,這部分內容在基礎課分子生物學中蛋白質的轉錄與翻譯部分已經進行了詳細的講解;課程內容酶發酵動力學部分在專業課反應工程中有更為細致的講解;原來的重點章節酶的提取與分離純化是專業課生化分離工程的主要所講內容。在實際教學中就可以將這部分內容刪除不講或簡單提及即可。而另外一些相關內容,如酶突變基因的定向選擇,與基因工程中的相關內容有交叉。在基因工程課程中,對于突變基因的定向選擇的基本原理和基本方法進行了闡述,但針對酶突變基因的選擇方法沒有進行細致的講解。在課堂中就可以簡單提及突變基因定向選擇的原理而重點講解酶突變基因篩選的方法。通過對教學內容的優化,將講授重點放在深度、廣度及新的內容方面。
建立課程的系統性和完整性
針對我專業的學生沒有學過酶學基礎的實際情況,建立適應我專業學生的酶工程理論教學體系,主要包括以下內容:酶學基礎知識、酶催化基礎知識、微生物發酵產酶、動植物細胞培養產酶、酶分子修飾、酶、細胞和原生質體的固定化、酶的非水相催化、酶的定向進化、酶反應器及酶的應用。可概括為四個方面:酶基礎、酶的生產、酶的改性和酶的應用。沿著這條主線講解,使學生掌握酶從上游到下游的一整套技術過程,好像學生站在酶制劑生產流水線學習工藝流程,使課程脈絡清晰,學生理解更為深入。
注意充實前沿教學內容及實際行業應用研究內容
為保證教學內容的實效性,教師應時刻關注酶工程發展的最新進展,并將相關內容引入到課堂中。適當向學生介紹新理論、新技術和新方法,使教學內容更加豐富。同時要求學生分組閱讀相關英文文獻,在課前5分鐘以做報告的形式介紹文獻內容。既能使學生更好的了解酶工程的發展狀況及最新研究進展,也能提高學生專業英語的水平。
3 結語
通過上述方法,改變了傳統酶工程教學中的存在的弊端,新的教學內容及國內外新科學技術的進展引入課堂,更能吸引學生對于新知識的探求欲,學生的學習熱情和積極性明顯提高,教學效果良好。
【參考文獻】
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關鍵詞: 多媒體 高中生物 輔助教學
對于生物學科而言,運用多媒體輔助教學,有著天然的優勢。生物學研究的是生命現象的本質及其規律,注重于宏觀和微觀兩個方面,側重于基本原理和基本技能的培養。在高中階段,生物學的許多知識涉及到學科的基本理論,其概念、原理、規律有著嚴密的邏輯體系,這些知識比較抽象,高度概括,僅憑教師講授或掛圖分析,學生學得枯燥、乏味,難以理解,不易接受。同時,高中生物學的許多知識,無論是宏觀的,如生物的生長和發育、生物的類群、生物的形態和結構等,還是微觀的,如生物的遺傳和變異、細胞生物學和分子生物學的基礎知識等,知識體系中有很多靜態或動態的畫面非常有趣,學生平常很難一一觀察到,如果恰當地運用多媒體知識,設計與教材內容相應的動態畫面,配以簡要的文字說明,動靜協調、音像同步,便可達到化難為易、優化課堂教學效果。
那么多媒體教學應注意哪些原則呢?
1.以學為中心的原則。課件的設計要以學生的學為中心,要充分體現以學生為主體、教師為主導的原則,要能充分發揮學生的主動性和創新精神,要讓學生在恰當的情況下應用所學知識。
2.情境化原則。創設一種與學習相聯系的現實背景,激發學生的聯想思維,使學生能利用自己原有的知識和經驗,在新舊知識間建立起聯系。
3.協作學習的原則。在個人自主學習的基礎上開展小組討論,以進一步完善和深化對主題的意義建構,使教師和每一位學生的智慧被全體所共享,以達到一加一大于二的效果。
4.媒體多元化原則。根據教學內容和效果,多媒體課件應適當包含文字材料、音像資料及互聯網的信息等,使學生有更廣闊的思維空間。
5.強化訓練原則。精心挑選本主題中既有反映生物學基本概念、基本原理,又能適應不同學生的要求的練習,以便通過強化練習糾正原有的錯誤理解和片面認識,最終達到符合要求的意義建構。
雖然多媒體教學有很多好處,有利于教學,但是也應該注意的幾個問題。
1.不能讓多媒體教學取代教師的主導性和學生的主體性地位
教學中,以教師的人格魅力和富有情趣的講解,通過師生間的情緒相互感染,來調動學生積極參與教學,良好的教學效果及對學生心理產生的正面效應,是任何形式的多媒體所不能替代的。切忌課堂教學變成在上課時,教師只需按按鼠標,課件便按順序播放下去,教師僅充當多媒體計算機的操作工,解說員,這樣教師的主導地位和教學的藝術性、學生的主動性以及教與學的交流、知識的反饋、學生能力的培養等均難以實現。作為一種教學手段,多媒體只能起輔助教學的作用,教師應把多媒體課件作為一個為我所用的教學工具以及為實現教學目標而采取的手段,決不能讓多媒體取代自己。盡管多媒體視頻動畫是真實的反映,但它仍同實際探究相區別,決不能用模擬代替了學生的親自實驗,而忽略了對學生動手能力的培養。要記住教師才是教學活動的主導,學生是學習的主體。
2.不能讓多媒體教學取代傳統的教學