分子生物学大实验论文

发布时间：2023-12-08 18:48

分子生物学大实验论文

　　给楼主论文：

　　分子细胞基因组的研究

　　随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。
　　发现和鉴定具有新功能的蛋白质，仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。
　　蛋白质－核酸体系生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒，如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA（由于是双股DNA，通常以碱基对计算其长度）。细菌，如大肠杆菌的基因组，含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。
　　遗传信息要在子代的生命活动中表现出来，需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列；后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列，就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用，故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种，而蛋白质中却有20种氨基酸，它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸，这就是三联体遗传密码。
　　基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时，双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开，然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板，复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体，根据mRNA的编码，在酶的催化下，把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下，真核细胞中仅2～15％基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。
　　蛋白质－脂质体系生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。
　　高等植物的性状主要由核基因控制，其遗传遵循孟德尔规律。1900年Coorence和Baut等人就已发现影响质体表型的一些突变不符合孟德尔遗传规律；1962年里斯(Ris)和Plont证明植物叶绿体中存在遗传物质DNA。现已证明，植物细胞质中的叶绿体和线粒体都含有自己的DNA及整套的转录和翻译系统，能够合成蛋白质。高等植物的叶绿体和线粒体基因组，多数在有性杂交过程中表现为母性遗传。其机制有两种解释：一是认为雄配子不含有细胞质，因而没有胞质基因；另一种观点是雄配子含有少量的细胞质，其细胞器在受精前即已解体，失去功能。胞质基因组的母性遗传，大大限制了胞质基因的遗传研究，利用有性杂交方法难以知晓当胞质基因处于杂合状态时的遗传和生理效应及其对表型的影响。近年来发展起来的体细胞杂交技术为胞质基因的研究开辟了一条新途径。本文拟对植物体细胞杂交后代胞质基因重组的多样性，创制胞质杂种的可能途径及胞质基因组的传递等问题加以说明。
　　1 植物体细胞杂交后代胞质基因组重组的多样性
　　体细胞杂交时，核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三者均既可以单亲传递又可以双亲传递，因而可以产生许多有性杂交难以产生的核-质基因组的新组合类型。Kumar等人根据已有的实验结果结合理论推导提出，植物体细胞杂交一代理论上可以产生48种类型，而相应的有性杂交一代只能产生两种类型。48种类型可分为亲型、核杂种和胞质杂种3类。胞质杂种即是具有一个亲本的细胞核和双亲细胞质的植株或愈伤组织，它是研究胞质基因组的好材料。
　　2 创制胞质杂种的方法
　　2．1 “供体-受体”原生质体融合技术这是目前最为可行的方法，由Zelcer等(1987)提出。其原理基于生理代谢互补，利用高于致死剂量的电离辐射处理供体原生质体使其核解或完全失活，细胞质完整无损；再用碘乙酸或碘乙酚胺处理受体原生质体以使其受到暂时抑制而不分裂，这样双亲原生质体融合后，只有融合体能够实现代谢上的补偿，进行持续分裂，形成愈伤组织或再生植株，这些融合体就是各种各样的胞质杂种。此技术的优点是双亲不需任何选择标记，适用范围广，可行性强，缺点是适宜的辐射剂量难以掌握。
　　2．2 “胞质体-原生质体”融合法所谓胞质体是指去核后的原生质体。该法由Maliga提出。优点是避免了电离辐射可能产生的不利影响，缺点是制备胞质体尚存在一些技术性的困难。最近Lesney等人提出了一种能够从悬浮系原生质体制备大量胞质体的方法。
　　2．3 其它的可能途径
　　(1)根据双亲原生质体形态上的差异或通过荧光染料标记来机械分离融合体，然后进行微培养。(2)利用分别由核基因组和质基因组编码的抗药性状，通过双重抗性选择获得胞质杂种。(3)原生质体直接摄取外缘细胞器。(4)通过显微注射或电激法实现细胞器转移。
　　3 胞质杂种中双亲胞质基因的传递遗传学
　　3．1 叶绿体基因组胞质杂种中，叶绿体基因组的传递分为单亲传递和双亲传递两种。单亲传递是指胞质杂种愈伤组织及由之再生的植株只含有亲本之一的叶绿体基因组。这种分离机制目前尚不清楚。关于叶绿体基因组的分离是否随机的问题，由于研究者们采用的试验材料不同得出两种结论：一种是叶绿体基因组的随机分离，这在品种间、种间及属间原生质体融合中都被观察到；另一种是叶绿体基因组的非随机分离(即亲本之一的叶绿体基因组优先保留)，如弗利克(Flick)和埃文(Evens，1982)在烟草的研究中表明，所有的N．nesophila和N．tabacum体细胞杂种都只具有N．nesophila叶绿体基因组，类似的例子很多。双亲传递是指胞质杂种中，同时含有双亲的叶绿体基因组，其在体细胞杂种以后的有性繁殖过程中能够保持稳定，既然双亲叶绿体能够共存，理论上二者就有可能发生重组。事实上，叶绿体基因组重组现象已被观察到，但频率很低。
　　3．2 线粒体基因组胞质杂种中，线粒体基因组的传递方式是双亲传递，且发生活跃的重组，产生丰富的新类型。然而在分析线粒体基因组重组类型时不可忽视由于离体培养而诱发的线粒体基因组分子内重组(突变)的可能性，因为离体培养过程中不仅使核基因组产生大量变异，而且对于某些植物，也可诱发线粒体基因组发生变异。
　　4 植物胞质基因组控制的重要性状
　　目前已基本阐明的由叶绿体基因组编码的性状主要是一些抗药性状。如：链霉素抗性、林肯霉素抗性等。在与线粒体基因组有关的性状中，研究最多的是胞质型雄性不育性状。许多学者在不同植物上研究发现，雄性不育系与其同型保持系之间在线粒体DNA内切图谱或其编码的蛋白上存在明显差异。如在玉米上已发现T型雄性不育植株的线粒体基因组发生了多至7次重组，且主要发生于26s rRAN基因附近，产生一个嵌合基因，因此导致转录时阅读框架发生了改变，如果这个嵌合基因发生了缺失或小段插入，则阅读框架恢复正常，育性也随之恢复。
　　总之，植物体细胞杂交是胞质基因组及其所控制性状研究的有效途径，关于胞质性状的研究对于某些植物已从分子水平上深入到了与雄性不育相关的特异线粒体DNA片段及相应的特殊蛋白，但仍有许多问题有待深入研究。这些问题的阐明将会使得从分子水平上改良雄性不育性状成为可能。

分子生物学论文

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分子生物学(molecular biology)
在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。
从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系（即生物膜）。
生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切，它们之间的主要区别在于：①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平，细胞水平，整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子（包括多分子体系）水平上研究生命活动的普遍规律；②在分子水平上，分子生物学着重研究的是大分子，主要是蛋白质，核酸，脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围；③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征，即生命现象的本质；而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化，则属于生物物理学或生物化学的范畴。
发展简史结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面，1951年L.C.波林等提出了 α-螺旋结构，描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 J.C.肯德鲁和M.F.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素，首先实现了蛋白质的人工合成。
另一方面，M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒，因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年G.W.比德尔和E.L.塔特姆提出了“一个基因，一个酶”的假设，即基因的功能在于决定酶的结构，且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究细菌中的转化现象，证明了DNA是遗传物质。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA的双螺旋结构，开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则，描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念，解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期，关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚，基因的奥秘也随之而开始解开了。
仅仅30年左右的时间，分子生物学经历了从大胆的科学假说，到经过大量的实验研究，从而建立了本学科的理论基础。进入70年代，由于重组DNA研究的突破，基因工程已经在实际应用中开花结果，根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。
基本内容蛋白质体系蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。
蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构，也叫化学结构，是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构，称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的，亚单位间的相互关系叫四级结构。
蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系，这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。
随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。
发现和鉴定具有新功能的蛋白质，仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。
蛋白质－核酸体系生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒，如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA（由于是双股DNA，通常以碱基对计算其长度）。细菌，如大肠杆菌的基因组，含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。
遗传信息要在子代的生命活动中表现出来，需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列；后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列，就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用，故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种，而蛋白质中却有20种氨基酸，它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸，这就是三联体遗传密码。
基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时，双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开，然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板，复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体，根据mRNA的编码，在酶的催化下，把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下，真核细胞中仅2～15％基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。
蛋白质－脂质体系生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。
1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征：其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。
生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例，某些物质能以很高速度通过膜，另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定，保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度，保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。
生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式，或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应；或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同，但基本过程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制，P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70％左右，而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20～40％，所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。
生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面，广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。
对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看，寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。
理论意义和应用分子生物学的成就说明：生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如，不论在何种生物体中，都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质，除某些病毒外，都是DNA，并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码，除个别例外，在绝大多数情况下也都是通用的。
物理学的成就证明，一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成，说明了物质世界结构上的高度一致，揭示了物质世界的本质，从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致，揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样，分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域，带动了整个生物学的发展，使之提高到一个崭新的水平。
过去生物进化的研究，主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展，比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构，即可根据差异的程度，来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树，与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先，构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次，根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的，因而也是更准确的概念。第三，对于形态结构非常简单的微生物的进化，则只有用这种方法才能得到可靠结果。
高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象，过去多是在细胞乃至整体水平上研究，近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如，在高等动物学习与记忆的过程中，大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化，并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如，“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现，有一种重要的神经传递介质（5-羟色胺）和一种激素（褪黑激素）以及控制它们变化的一种酶，在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。
在应用方面，生物膜能量转换原理的阐明，将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟，设计出化学工业上广泛使用的新催化剂，从而给化学工业带来一场革命。
分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用，1973年重组DNA技术的成功，为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来，已经采用基因工程技术，把高等动物的一些基因引入单细胞生物，用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。
从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。
[编辑本段]分子生物学的应用
1，亲子鉴定
近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。

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分子生物学技术在国内防制虫媒传染病领域的应用

【摘要】　本文综述了国内近年来,分子生物学技术在虫媒病中蚊媒传染病防制的应用情况,以期为蚊媒传
染病的防制、应对突发公共卫生事件中蚊媒传染病的发生提供参考。
【关键词】　分子生物学技术;虫媒;传染病

虫媒病是由节肢动物携带病原体传播的一组疾病。
1992年在国际虫媒病毒中心登记的已达535种,其中128
种对人有致病性[1]。我国法定报告的传染病中,虫媒病占
13种,蚊虫作为媒介,除了传播病毒性疾病外,还可传播
寄生虫病。这类疾病大都属于自然疫源性疾病,有一定的
地域性和时间性,发病率低、死亡率高,主要通过媒介的
控制进行防制[2]。近年来,随着分子生物学技术的研究和
发展,在医学领域的应用日趋广泛,并取得了重大进展,
作者就近年来分子生物学技术在蚊媒传染病的诊断和防制
等方面的应用综述如下。
1　常用的分子生物学技术[3]
1·1　核酸分子杂交技术
核酸的分子杂交(molecular hybridization)它是利用核
酸分子的碱基互补原则,在特定的条件下,双链解开成两
条单链,与异源的DNA或RNA (单链)复性,若异源
DNA或RNA之间的某些区域有互补的碱基序列,则在复
性时可形成杂交的核酸分子。杂交的双方是待测核酸序列
及探针。核酸探针可用放射性核素、生物素或其它活性物
质标记。根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探
针、寡核苷酸探针、RNA探针等。
分类:根据被测定的对象,分为Southern杂交和
Northern杂交;根据所用的方法,分为斑点(dot)杂交、
狭槽(slot)杂交和菌落原位杂交;根据环境条件:分为液
相杂交和固相杂交。
1·2　聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)
是以拟扩增的DNA分子为模板,以一对分别与模板互
补的寡核苷酸片段为引物,在DNA聚合酶的作用下,按照
半保留复制的机理沿着模板链延伸直至完成新的DNA合
成。通过不断重复这一过程,可以使目的DNA片段得到扩
增,同时新合成的DNA片段也可以作为模板,使DNA的
合成量呈指数型增长。
PCR各种应用模式:兼并引物( degenerate primer)
pcr、套式引物(nested primer) pcr、复合pcr (multiplex
pcr)、反向pcr ( inverse pcr或reverse pcr)、不对称pcr
(asymmetric pcr)、标记pcr ( lp-pcr)和彩色pcr、加端
pcr、锚定pcr或固定pcr、玻片pcr、反转录pcr方法检测
rna、定量pcr。
1·3　DNA芯片
基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列
(DNA microarray)。是采用光导原位合成或显微印刷等方
法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相
应处理的载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂
交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、
数量及序列,从而获得受检样品的遗传信。特点:具有通
量大,并行性、微量化与自动化等优点,但在实践中其研
究成本较高;方法标准化不足;配套软件不够完善。
2　分子生物学技术在虫媒病诊断的应用
2·1　疟疾
黄炳成等[4]用pBF2 DNA片断,经标记后作探针,从
多种疟原虫DNA样本中检出恶性疟原虫。基因芯片在疟原
虫的研究内容还有疟原虫新基因发现[5]、转录因子调控网
络[6]、疟原虫适应人体宿主机制[7]、疟原虫比较基因组杂
交分析[8]、恶性疟原虫抗原变异分子机制[9]以及疟原虫攻
击红细胞机制[10]等。
2·2　丝虫病
黄志彪等[11]运用PCR技术检测血液中的班氏丝虫微
丝蚴,可检出lOOul阳性血样中的l条班氏丝虫微丝蚴;用
于检测班氏丝虫监测点540份血液样本结果均为阴性,镜
检血片结果亦为阴性。常规丝虫检测是在夜间采血,有资
料显示[12], SsP/PCR扩增系统可用于检测班氏丝虫病患
者血样中的循环DNA,能用于周期性或夜间周期性丝虫病
的日间血检工作,从根本上改变了丝虫病的诊断、监测和
工作方式。
2·3　登革热病
郑夔等[13]应用多重PCR技术快速鉴定4种血清型登
革病毒,并在同一反应管中进行多重PCR对登革病毒进行
分型鉴定,证实了2004年在广东发生的登革热疫情为I型
登革病毒;也有报道应用寡核苷酸芯片技术能同时确认流
感和登革热病毒[14]。长期受这种疾病困扰的地区将有望通
过这种技术的完善,获得有效的治疗和保护。

分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景的论文

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分子生物学技术在动物营养学上
的应用及其发展前景(上)
摘要：本文从营养与基因表达调控、基因工
程、转基因等三个方面综述了分子生物学技术在
动物营养学中应用的最新进展，并对动物营养学
的发展前景作了展望。
自从发现双螺旋结构以来，分子生物学取得了飞跃性的发展，
形成了以基因工程为主要内容的的现代分子生物
学技术@在生物学、医学等研究中得到广泛的应用，
几乎渗透到生命科学的每一个领域，成为研究和
揭示生命现象本质和规律的一种重要工具。当前，
世界各国都将分子生物学纳入本国科技发展的重
点，可以预见，"21世纪将是生命科学的世纪，全世
界所共同面临的许多重大问题，诸如饥饿与营养、
疾病、能源与环境污染等问题的根本解决，在很大
程度上将依赖于分子生物学技术的发展和应用。
及时全面的了解和掌握分子生物学理论和技术的
发展动态及研究热点，将具有重要的意义。
就目前来看，我国动物营养学方面的研究工
作基本尚处在机体水平：即在机体水平上研究各
种营养素对机体的作用、在机体内的代谢与平衡、
影响机体吸收营养素的因素等问题。分子水平方
面的研究还刚刚起步，尚处于初级阶段。动物机体
的生理病理变化，如生长发育、新陈代谢、遗传变
异、免疫与疾病等，就本质而言，都是动物基因的
表达调控发生了改变的结果，许多生理现象的彻
底阐明，最终需要在基因水平上进行解释，所以动
物营养学的各方面研究应与分子生物学技术，尤
其是基因工程技术相结合，从分子水平上来解释
各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理
病理变化等问题，这也是动物营养学今后发展的
必然趋势之一。
*营养与基因的表达调控
随着分子生物学技术不断发展，越来越多与
代谢有关的动物基因被克隆和鉴定，人们对营养
与基因调控的关系越来越感兴趣。营养与动物基
因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的
一个热点领域；如何通过改变日粮组成成分来调
节体内相关基因的表达，从而使动物体处于最佳
生长状况已成为现代动物营养学研究的重点；通
过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研
究，将为人们如何更加有效地对某些特定有益基
因的表达提供理论依据。已有大量证据表明，主要
的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元
素（如锌）对动物体内许多基因的表达都有影响。
!"!营养对磷酸烯醇式丙酮酸激酶
基因表达的调控
PEPCK是动物肝和肾中糖元异生作用的关
键酶，目前较为研究清楚的是日粮中糖含量对
PEPCK基因表达的调控。
糖类对PEPCK的调控主要是通过对其启动
子的作用，当动物进食含有大量糖类的饲料时，
PEPCK的启动了就会关闭，从而导致ABA8C水平
大幅度下降，而当禁食或饲喂高蛋白质低糖的饲
料时，PEPCK的启动子就会处于打开状态，从而
PEPCK水平得到大幅度提高，其具体调控机制大
致如下：?556D4（*0)#）等通过对大鼠ABA8C基因
的分析表明，ABA8C基因启动子位于1 E+.至F
#,之间，其中包含了大多数激素调控基因转录所
必需的组织特异性调控元件。日粮中糖的含量水
平会影响胰岛素、;?GA等激素的相对水平，而胰
岛素与;?GA等激素相对水平又会影响到特异性!"#!
转录因子的活性，特异性转录因子与$%$&’启动
子上的相应调控元件结合与否，又会影响$%$&’
基因的表达(，)。现有大量证据表明，$%$&’基因
一系列复杂的调控元件中，有包括胰岛素、甲状腺
激素、糖皮质激素、视黄酸对$%$&’基因转录的
正调控元件和胰岛素对$%$&’基因转录的负控
调元件，在上述调控元件中，*+,$调控元件-&.
%/和$(-0/调控元件是最重要的两种，*+,$对
$%$&’基因的诱导和胰岛素对$%$&’基因的抑
制作用就是通过这两个调控元件来进行调控的。
因此，当进食含大量糖类的饲料时，由于*+,$水
平的急剧下降以及胰岛素水平的急剧上升，从而
抑制$%$&’基因的表达，导致肝中$%$&’水平
大幅度下降，当禁食或饲喂高蛋白低糖的饲料时，
则情况恰好相反。
!"#营养对脂肪酸合成酶（$%&）基因表达的
调控
1+2是脂肪酸合成的主要限制酶，存在于脂
肪、肝脏及肺等组织中，在动物体内起催化丙二酰
&3+连续缩合成长链脂肪酸的反应，其活性高低
将直接控制着体内脂肪合成的强弱，从而影响整
个机体中脂肪的含量。有关营养与1+2基因的表
达调控，2!4!&56789-:;;(/曾报道：糖类能诱导1
+2基因的转录，而脂肪则抑制这种诱导的表达。
&3<=9等（:;;>）试验研究也表明，当给禁食后的
成年鼠饲喂含高糖低脂肪的饲料时，1+2基因的
表达就增强，而且相应的?.@+含量的增加幅度
与碳水化合物的摄入量也成正比。
糖类对1+2基因表达的影响。为区分活体中
激素水平变化的协同作用，13<A9559-:;;B/通过体
外细胞培养的方法研究葡萄糖和胰岛素等激素的
作用效果。研究表明，加入葡萄糖和胰岛素的脂肪
细胞培养组织中，1+2的?$@+水平相对于对照
组提高"#C；单独添加葡萄糖相对于对照组则提
高了DC，而单独添加胰岛素则没有效果。因此我
们可以得出结论，葡萄糖对1+2基因的表达调控
可以通过与胰岛素的协同作用而得到显著提高。
另外，有关研究表明，(E F E甲基葡萄糖（一种葡
萄糖类似物，不能被已糖激酶磷酸化）不能激发1
+2基因的表达，这表明葡萄糖必须通过中间代谢
环节才能对1+2基因的表达调控起作用，因此对
于弄清楚是由葡萄糖哪个代谢产物来作为启动基
因的表达信号尤为重要。13<A9559-:;;"/认为，G E
磷酸E"E脱氧葡萄糖在脂肪组织中有类似葡萄
糖的作用，能激发1+2基因的表达，且:?,的作
用效果等同于">?,葡萄糖的作用效果。最近
H3I73J等-:;;G/试验研究也表明，在成年大鼠肝
细胞培养物中G E磷酸E"E脱氧葡萄糖水平与
1+2的?.@+含量呈正相关。因此G E磷酸E"E
脱氧葡萄糖极有可能是参与1+2基因表达的重
要中间代谢物。
脂肪对1+2基因表达的影响。&56789-:;;(/
的研究表明，脂肪抑制1+2基因表达主要与脂肪
抑制1+2基因转录的能力和脂肪中脂肪酸的碳
链长度、双键位置和双键的数量有关，饱和脂肪酸
和（J E;）族脂肪酸不能抑制1+2基因的表达，多
不饱和脂肪酸（$K1+）中的-J E G/和-J E(/族脂
肪酸是1+2基因的有效抑制剂，研究表明，日粮中
$K1+可使1+2?.@+的水平降低D>C E;>C。
蛋白质对1+2基因表达的影响。,I5LJ97
-:;;:/研究表明，高蛋白饲粮将抑制猪脂肪组织
中1+2基因的表达，脂肪组织中1+2基因的?.M
@+的含量会显著下降：用蛋白质含量分别为:)C、
:#C、")C的日粮饲喂G>E::>8N的肥育猪，其脂
肪组织中1+2?.@+的含量分别下降了#!:)C、
::!D(C和)#!"C。由此可见日粮蛋白质将会影响
脂肪组织中1+2基因的表达，但这种调控具体发
生在哪个水平及其作用机理目前还不清楚。
!"’营养对()*+,*基因表达的影响
长期以来，我国商品猪的瘦肉率较国际优良
品种低，而目前常规的育种方法已很难使之有大
幅度的提高。因此OP6JN等（:;;)）小鼠3Q基因的
克隆成功为这方面的研究提供了新的思路。由于
R9=SIJ基因具有可以大大降低动物体脂含量这一
特性，因此通过营养对R9=SIJ基因表达调控的研
究，将有助于深入了解R9=SIJ对动物体重的调控
机制。王方年等（:;;;）研究表明，浓度从B??35 T
R到:>??35 T R葡萄糖可以显著地促进脂肪细胞
中59=SIJ基因的表达。
!"-营养与神经肽.（/0.）基因表达的影响
@$U是一种含(G个氨基酸残基的生物活性
多肽，在体内具有收缩血管、影响激素分泌、调节
生物节律及摄食行为等多种生物学功能，其中促进动
物采食是@$U最主要的功能之一。试验研究表
广东饲料第;卷第G期">>>年:"月综述广东饲料第#卷第$期"%%%年&"月综述
明，限饲特别是限制能量采食将会显著提高’()
在下丘脑中的表达量，*+,-.等（#/）在限饲、低
碳水化合物、低脂肪、低蛋白质日粮组成的试验条
件下，发现下丘脑中’()0 1’2显著提高345。
!"#微量元素对基因表达的调控
&!4!&锌对基因表达的调控
锌作为动物体的一种必需微量元素，具有增
强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋
白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功
能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活
性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结
果，但近年来的研究表明，事实并不如此，锌主要
是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列
的生物学效应。6,7+.89.:;#<=认为，锌离子是
>’2聚合酶的一个重要组成成分，锌对于维持>
’2聚合酶的活性具有相当的重要性；另外锌通过
影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用，能够导
致基因转录异常，从而使蛋白质表达也发生变化；
还有饲料中锌的含量，可以通过影响金属调节蛋
白的转录活性而影响金属硫蛋白（6?）基因的表
达，@A88,BC:等（#3）认为可将6?基因的表达量
作为体内锌状况的重要衡量指标。67’C88;#4=
发现低锌日粮限制动物生长的直接原因是由于低
锌抑制了体内DEF G D、EH受体、EH结合蛋白等
基因的表达。
&!4!"其他微量元素对基因表达的调控
镉、铜、汞等元素的增加将显著提高6?基因
的表达量。I+JA;#/=研究表明高铜将显著提高
体内EH基因的表达水平。IC+K,:L.K等（M$）认
为铁可以通过控制01’2的稳定性和翻译过程，
调节铁蛋白的水平。
"基因工程技术
所谓基因工程，就是按照人们的意愿在体外
获得目的基因，再按预先的设计，在体外将目的基
因进行酶切连接，构建成适当的表达裁体，然后导
入细菌或动物细胞或机体内，以研究该目的基因
的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因
的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工
程，而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。下
面就抗菌肽、植酸酶，甜菜碱等，对基因工程技术
在动物营养学领域中的应用作一简单阐述。
$"!抗菌肽基因工程
自从NJ0C:等（M&）首次从美国惜古比天
蚕;HOC8JP+JKC 7.7KJP,:=中成功地分离到两种抗
菌肽蚕素（7.7KJP,:）2和N后，国内外很多科学家
对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究，发现在
许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存
在，它们由<%多个氨基酸残基组成，不同来源的
多肽的氨基酸序列具有较强的保守性且共同具有
如下特点：（&）’端由碱性氨基酸残基组成；（"）Q
端均酰胺化；（<）绝大多数多肽在第二位均为?KP，
它对杀菌活性至关重要；（/）它们都有较广的杀菌
谱。其抗菌机制大致如下：抗菌肽作用于细菌的细
胞膜，破坏膜的完整性，造成离子通道，最终导致
细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作
用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点，更
为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用，仅
仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞，在目
前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性，尤
其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批
评时，对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解
以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的
功能便显得极为重要，其中通过抗菌肽基因的克
隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有
效的方法。目前昆虫和植物抗菌肽基因工程，在国
内外已有不少成功的报道，但就畜禽抗菌肽基因工
程国内外尚未见报道。因此，运用基因工程技术，通
过对畜禽抗菌肽的研究，对提高畜禽的抗病能力、减
少甚至替代抗生素的使用将起积极的促进作用。
目前，猪抗菌肽（(1 G<#）已被发现（8..等，
M#），它是一个分子量为/3道尔顿的肽，从猪
肠中分离，属于富含(KJ G 2KL的肽家族，不裂解野
生型大肠杆菌，但对突变型R&"有作用，其作用机
制是通过阻断蛋白质和>’2的合成，从而导致这
些成分的降解。(1 G<#在一个单层囊泡中可以诱
导钙的降低和电流的线性增加，此诱导与肽浓度
和膜上甘油磷酸脂（带负电荷）有关。另外在猪小
肠中，还发现另一种抗菌肽7.7KJP,:(&，它是以裂
解细菌来完成杀菌作用的。2:S.K99J:;#4=运用
基因工程技术从猪骨髓1’2中克隆到一种新型
的7>’2，其编码一个3M残基的抗菌肽’R G 8O9,
:，有三个分子内二硫键，这种肽对’R G敏感型的
肿瘤细胞株)2Q G&有裂解活性，但不裂解红血
球细胞。;
!"#!
分子生物学技术在动物营养学上
的应用及其发展前景$下%
郑家茂赵国芬许梓荣
!"!植酸酶的基因工程
植酸酶的研究已有近.’年的历史，植酸酶作
为一种单胃动物的饲料添加剂，其饲喂效果已在
世界范围内得到广泛的确证，随着饲料工业的发
展和分子生物学的兴起，从(’年代开始的植酸酶
的分子生物学研究，已成为世界性的研究热点之
一。目前国内外研究的主要思路集中在通过基因
工程这一手段解决饲用植酸酶的两个主要问题：
一个是植酸酶在天然材料中表达水平太低，这造
成植酸酶难以大量生产及生产成本过高的问题，
通过基因工程技术，利用生物反应器则有望成百
上千倍地提高它的表达量；另一个问题是天然植
酸酶的一些酶学性质，如耐温性，/0适性、催化活
性等不能完全适合饲料加工业和养殖业的要求，
利用基因工程手段在分子水平上对植酸酶基因进
行改造，从而提高其在饲料中使用的有效性。
#!#!&在微生物中高效表达植酸酶基因
目前，植酸酶基因表达的研究主要集中在来
源于曲霉的植酸酶基因/123和/425上。06789
:;<=>?4@8等$&(("%将来源于3!A:BCDDEFFG"&"-
的/123基因导回原菌株，使/12基因的拷贝数增
加到&-个以上，从而使植酸酶的表达量提高到
,H’’C I D4。J174:B1等（&((-）在3!K72L6?中表达来
源于酵母的植酸酶基因和来源于3!;:<?7,H#的
/125基因，其结果也是使表达量分别提高到M.’
C I D4和,-’C I D4，将植酸酶基因/123置于来源
于3!;:<?7的淀粉葡萄糖甘酶$3N%启动子之下，
信号肽序列分别用3N信号肽的&M个氨基酸序
列、3N信号肽的#.个氨基酸序列及植酸酶原来
的信号肽序列"种构建，将植酸酶基因重组到3
;:<?7基因组中而获得植酸酶基因的阳性克隆子
在这"种构建中其植酸酶在重组菌株中的表达量
分别达到了&!&O’!-O#!M P&’-C I D4，比原植酸酶
产生菌株的表达量高约&’’’Q"’’’倍左右。
#!#!#植酸酶热稳定性
加工饲料都需要一个制粒工艺，在制粒过程
中有一个短暂的高温过程，温度一般在,-
("R，一般植酸酶在此高温下会大幅度地丧失活
性，因此，能在饲料中真正推广利用的植酸酶必须
具有良好的热稳定性；然而另一方面饲料中的植
酸酶最终的作用场所却是动物正常体温（",R）的
肠胃中，植酸酶同时又必须在常温下具有较高活
性，因此，如何解决在制粒高温和在动物正常体温
下同时具有较高酶活性这一对矛盾是目前饲用植
酸酶应用的关键性技术环节，通过基因工程技术
对植酸酶基因在分子水平上进行改造将是一个强
有力的手段。近年来，已从嗜温微生物中发现多种
高温植酸酶，对它们的结构与热稳定性的研究将
为植酸酶基因的分子改造提供理论依据。
#!#!"植酸酶基因工程的一个新突破点
假设在一些植物性饲料$如玉米、大麦、大豆
等%中本身就含有足量的植酸酶，如果在饲喂过程
中，植酸酶在动物的肠胃中释放出来降解饲料中
的植酸磷，这岂不是一举两得，即省去了植酸酶添
加剂的生产，又省去了在饲料中植酸酶的添加，这
无疑是植酸酶应用的最佳方法。随着分子生物学
技术的发展，这一“天方夜谭”的假设将成为现
实。目前，科学家们已经开始尝试这一方面的研究
并取得了阶段性的进展，其主要思维路线如下：将
植酸酶基因通过基因工程技术转化到用作饲料的
玉米、大豆、大麦中，培养出高含植酸酶的大豆、玉
米、大麦。目前国外许多研究机构都在尝试此项工
)中图分类号*SM&H!")文献标识码*5)文章编号*&’’-!MH&"$#’’&%’&!’’"#!’#作，预计近期内会取得突破性进展。
#!"甜菜碱基因工程
甜菜碱$%&’()*&+是广泛存在于动植物体内的
季铵型生物碱。近年的研究表明，甜菜碱是一种高
效、安全的营养再分配剂，添加于饲料中，可以显
著提高畜、禽胴体瘦肉率、减少脂肪沉积，并可改
善肉质，在养殖工业上应用前景广阔。但就甜菜碱
本身而言，目前国内的甜菜碱生产均是通过化工
工艺合成，通过基因工程手段来获得甜菜碱方面
还是空白，国外近年来已开始这方面的研究。
许多细菌和植物中由胆碱经两步氧化而成甜
菜碱，合成代谢途径已经阐明，催化两步反应的酶
蛋白已经分离和纯化，已克隆其基因并测定了碱
基顺序。,-.’/01研究室已完成大肠杆菌的%&’
操纵元全序列分析，发现%&’操纵元由四个基因
组成，其中%&’,编码胆碱脱氢酶（23 4 567(），
%&’%编码甜菜碱醛脱氢酯（8#4 567(），%&’9编
码胆碱转移系统（:8 4;67(），%&’<编码%&’基因
的调节中作为阻遏物的#3!;67(蛋白。
目前已有一些报道认为细菌9&’操纵元和
=&>操纵元能在烟草中表达，因此将.’/01研究室
得到的%&’操纵元;!:?@7A,片段导入烟草，探
讨甜菜碱是否能表达是一个诱人的研究领域。
"转基因技术
转基因技术是指用实验手段，将外源基因导
入动物细胞或动物受精卵中，由此稳定整合到动
物基因组，并能遗传给子代。目前常用的转基因技
术主要有：显微注射法；胚胎多能干细胞虫；精子
裁体法；反转录病毒载体法以及电转移技术等等，
其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技
术。目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用
该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒
基因与BCDE早期启动子联在一起，用显微注射
法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。目前，在动
物营养领域转基因技术的研究主要包括：
"!3提高动物生长性能
生长激素$FG+在动物生产中基本上采用注
射方法，虽然有一定的促生长作用，但程序复杂繁
琐，解决思路之一就是采用转基因技术。G(11&/
等$35;8+人生长激素$HFG+转基猪研究成功，这
种转基因猪的生长速度比对照组高出38I，日增
重可达3#:"J，饲料利用率提高#3I，采食量减少
#EI，陈永福$3553+用自己构建的融合基因
KL9 M NFG获得了转基猪，其生长速度提高
33!;I O 3D!#I，饲料利用率提高3EI。另外，转
基因羊、转基因鸡、转基因兔、转基因牛、转基因鱼
等研究也相继获得成功。
"!#改变动物体内的代谢途径
动物营养研究表明，有些生长发育和维持所
必需的营养物质必须由外界供给，例如赖氨酸，但
是否可以不必由外界供给呢？可行的方案不外乎
这么两种：一种是重建动物体内某些丢失的代谢
途径；另一种是导入目前在动物体内尚未发现的
代谢途径。转基因技术的出现提供了通过改变动
物代谢途径从而让动物自身合成赖氨酸的可能
性。-&&.等$355E+已经清楚大肠杆菌合成赖氨酸
途径中的酶基因编码，运用基因转移技术也证明
了在细胞中施行这些途径的可行性，因此-&&.等
提出设想：把赖氨酸在微生物中生物合成的途径
导入动物体内，使动物自身就能合成赖氨酸。
"!"提高动物产毛性能
由于胱氨酸在羊瘤胃中降解，所以饲料中加
入胱氨酸并不能提高产毛量。因此能够得到一种
自身合成胱氨酸的转基因羊，将会大大提高羊毛
产量。P(/Q$3553+发现某些细菌能将硫固定并转
化为胱氨酸，他们分别在大肠杆菌和沙门氏菌中
分离到了丝氨酸乙酸转移酶基因和K 4乙酰丝氨
硫化氢解酶基因，并且将这两种基因与金属硫蛋
白$L9+基因启动子联接；并在"R端装上FG基因
的序列，然后将这组调控序列通过转基因技术导
入羊体内而得到高产羊毛转基因绵羊。
D展望
综上所述，以基因工程为核心的分子生物学
技术应用于动物营养学研究领域，具有很大的潜
力，它不仅为动物营养学研究提供了一套全新的
技术和方法，而且可在基因水平上解决许多动物
机体生理病理变化、营养素的代谢调节机制以及
其与机体的相互关系等问题。我们可以设想，基因
工程抗菌肽完全可以减少甚至替代抗生素的使
用；随着转基因技术的日益完善，各种生长性能优
越的动物新品种将层出不穷；用转基因动物来大
量生产各种生理活性物质，也将成为现实。无可置
疑，#3世纪是高新技术畜牧业应用大发展的时
期，以基因工程为主导的分子生物学技术将会为
我国的畜牧业的发展开辟广阔前景。

生物化学课程论文精选范文

生物化学对医学生而言是一门比较难的课程，实验教学对于一门课程的教学效果发挥着重要作用。下面是我为大家整理的生物化学论文，供大家参考。

基础医学专业是我校为适应我国医学科学和医疗卫生事业发展而新开设的专业，目的是为培养具有创新精神、综合素质高、知识面广、扎实的基础医学科学和生命科学基本理论知识和实验技能，并有较强的继续学习和发展潜力，将来能够在高等医学院校、医院和医学科研机构等部门从事基础医学各学科的教学、临床医学实验及科学研究工作的医学专门人才[1]。生物化学是从分子水平研究生命现象、本质及其活动规律的科学，是生物学、医学等生命科学领域至关重要的基础课程。同时生物化学作为一门以实验为基础的学科，具有很强的实践性。因此，生物化学是基础医学专业学生非常重要的一门必修课，是将来独立进行科研和教学的有力保证[2]。如何建立适合基础医学专业的生物化学教学模式，对现有课程进行调整与优化，适应该专业创新型人才培养要求，是生物化学专业教师亟须认真思考和积极探索的问题。

目前，医学院校的传统生物化学理论和实验教学的主要模式、内容以及存在的问题如下:

①理论课程方面:在本课程的教学中，授课教师主要以多媒体课件的形式进行授课，教师讲，学生听，却不利于实际工作能力的培养。在教材使用方面，基础医学专业与临床医学专业使用同样的教材，无法满足基础医学专业培养的需要。另外英语授课的比例不高。多年来，在对生物化学的授课过程中，无论是理论课还是实验课，课件和参考资料中除了专业名词做了英语注解外基本上都是中文，课堂上也是以中文授课为主，不利于提高学生查阅英文文献、英文论文的撰写以及英语学术交流的能力。

②实验课程方面:实验课内容不能满足培养学生整体科研思维的需要。部分实验内容陈旧过时，不少生化实验仍然采用已经被淘汰的技术方法，与生物化学的理论发展完全脱节，与临床实践也毫无联系，因此这些实验需彻底摈弃更换。另外实验教学模式大都是课前实验技术人员做好准备，上课时教师照本宣科讲解实验原理、操作步骤和注意事项，学生“照方抓药”式进行实验操作、最后完成实验报告。整个实验模式貌似紧凑完善，但学生思维参与度不高，很多时候都是应付差事似的操作，这样的教学突出实验技术的过程，而学生不能完全掌握知识的连贯性，无法熟练地运用这些技术解决问题，不利于培养学生的科研思维能力。

因此，如何改革实验课教学内容和方法，提高学生的主观能动性也是需要正视的一个问题。我校基础医学专业开设了生物化学以及高级生物化学两门相关课程。我们结合基础医学专业的培养目标和学生的基础，从以下几个方面进行优化和调整，让学生在有限的时间里学好这门课程的基本知识，为今后的实际运用打下坚实的基础。

1全面优化调整教学内容

1.1理论教学要制定合适的教学指导思想和教学内容

基础医学专业的生物化学在二年级的第一学期开课，高级生物化学在三年级的第一学期开课。前者主要侧重于基础理论的阐明，后者主要侧重于学科的前沿进展和技术。在教学指导思想上，强调基础理论-临床科研知识体系的构建。课程首先介绍生物化学的发展简史和现状，帮助建立一个基本的理论框架。接着具体讲授生物化学基础知识内容，完善基础知识结构体系，然后在临床案例和科研论文情境中讲解各种疾病或技术，总结和提炼具体案例中的研究思想和设计思路，培养学生的科研思维和运用知识的能力。在教学内容上，主要包括以下几个部分。①生物化学以及分子生物学基础知识:生物大分子的结构和功能、物质的代谢与调节、遗传信息的传递和调控，对于这部分内容，采用多媒体对基本内容进行详细、重点的讲解。部分内容采用互动式教学，让学生查阅相关文献，加深理解。②生物化学以及分子生物学技术，这部分内容应结合具体科研文献进行讲解。③疾病的发病机制，该部分内容结合临床病例进行系统介绍，可以采用PBL教学法进行案例分析[3]。强调关注疾病具体的分子机制。由于生物化学发展非常迅速，由此衍生出的交叉学科的知识更是日新月异，所以在教学过程中要把最新成就、最新进展不断整合到教学内容中，使基础医学专业的学生进一步了解各个领域的最新成果，激发学生的学习热情。

1.2实验教学要关注学科发展前沿技术，更新整合

现有实验内容我们对现有的生物化学实验内容进行了有效的梳理，去除陈旧过时的实验，下一步将尝试:

①在每个实验开始引入合适的案例，使学生能真正理解实验意图，有效地和临床、科研联系起来。

②尽量保证实验内容的连贯性，比如前次RNA提取实验获得的RNA可以作为下次RT-PCR的模板。

③为了使实验内容与临床联系更加密切，对于血清甘油三酯含量测定和血清谷丙转氨酶活性测定两个实验，均增设高剂量组，通过正常样本和异常样本之间的比对，加深学生的印象。

④在高级生物化学实验安排中，尝试将有内在联系的多个实验整合为综合性实验。如可将原有的质粒抽提基础上增加限制性核酸内切酶酶切鉴定，连接产物的转化和阳性克隆的筛选，整合为完整的分子克隆实验。通过综合性实验的开设，不仅可以增加实验内容的系统性，而且可以激发学生的兴趣，促进学生的主动学习。同时也要注意提供合适的科研问题情境，使学生能真正理解每个实验的原理和应用。

⑤依托我校基础医学实验中心，开展创新性实验，尝试研究性学习，培养学生的科学思维和科研能力。

2全面优化调整教学方式

2.1理论教学方式

基础医学二年级的学生已有一定的专业基础与自学能力，因此为提高教学效果，在教学时应尽量避免传统的“授课式”教学模式，可采用以下多种教学方法融合的方式。

2.1.1PBL教学提高学生分析问题和解决问题的能力。我校每年基础医学专业本科生规模在40人左右，而现有的师资力量、教学资源和教学经验使我们可以在教学过程中部分采用PBL教学模式。在选择案例的时候，可以不仅仅局限于疾病案例的提供，一些具体的科研实验也可以作为案例，使学生逐步建立科学的学习和思维方式，培养学生自主学习、自我获取知识和继续学习的能力。

2.1.2启发式教学采用“简述-自学-总结”的启发式教学方法，提高学生讲课的主动性。例如酶的竞争性抑制章节中，可让学生主动查找临床上以竞争性抑制为原理的药物，让学生加以比较，加深学生理解。

2.1.3互动式教学传统教学方式主要是老师讲，学生听，师生之间的互动较少。例如在讲解了DNA的生物合成的基本内容后，把整个班级分组，让每组学生主动查阅与逆转录有关的文献和最新进展，制作成PPT，每个组派一名代表用20分钟时间去讲解逆转录章节的相关内容，调动学生的积极性，同时培养学生的团队合作意识与口头表达能力。

2.1.4加强英语授课比例在科研工作中，无论是查阅文献、撰写科研论文还是学术会议交流，对专业英语水平都有很高的要求。因此，在教学过程中，可以增加英语授课的比例，尝试全英文PPT，教师授课过程中可以采用双语教学，尤其是专业名词和表达方式，帮助学生尽快提高专业英语水平。

2.2实验教学方式

将PBL教学的理念引入生物化学实验教学。把每个实验设定在有意义的科研问题或临床案例等情境中，通过学生的彼此合作解决问题，进而学习问题背后的科学知识，使学生既获得了解决问题的技能，又培养了自主学习的能力。如以三聚氰胺奶粉事件案例引出蛋白质含量测定实验等。采取PBL与传统教学模式并行的教学方式，融合“互动式”、“启发式”等多种教学方法，提高学生的学习兴趣，既保证了学生学习理论知识的系统性，又引导学生围绕问题独立思考，将所学到的理论知识解释实践中的问题，做到理论联系实际。生物化学作为基础医学专业的核心课程之一，在21世纪得到了极大的发展，传统的教学方式方法已经不能适应基础医学专业对该课程的学习要求，我们需要对生物化学教学进行及时的优化和调整，以便把基础医学专业学生培养成为从事医学教育和科学研究的专门人才，为部分研究性人才进入更高层次的培养打下良好基础。

生物化学与分子生物学既是一门重要的生命科学基础学科，又是生命科学的前沿学科，是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域，要求学生具有较高的自主学习能力和动手能力。然而受传统的考试体系的影响，大多数院校的考核方式依然拘泥于传统的期末一次性“终结考试”，一张试卷定成绩，一次考试定学生的学习效果。有些学生应对这种考试是靠临考前的死记硬背，即使能得到好成绩，也仅仅是对生物化学与分子生物学基础知识的记忆，而对知识的理解、掌握能力却没有达到预定的教学计划。传统的考试体系形式单一，不利于学生创新能力的发挥，不利于培养学生的动手能力和团队协作能力。考试体系的改革是教学改革的重要环节，提高考试的质量，有利于提高教学质量。考试体系的改革是提高临床医学专业本科学生科研动手能力、自主学习能力、团队协作能力、交流沟通能力等综合能力、培养创新型人才的重要手段之一。引入形成性考核体系，有利于提高学生的创新能力，满足素质教育培养的要求，有助于提高生物化学与分子生物学教学质量。为满足以“胜任能力”培养为核心目标的临床医学医学生培养目标的教学改革要求，生物化学与分子生物学考核体系改革势在必行。

1形成性考核体系的构建

形成性考核体系的形式

1)阶段性考试。当每个章节学习结束时，利用每个章节结束的最后一节课时间，对理论教学的内容进行闭卷测试。测试结束后教师给出正确答案，现场对学生答疑解惑，能够让学生更好地掌握知识点。教师审阅测试答卷后，将答卷反馈给学生，充分保障学生对成绩评定情况的知情权，并能够及时了解自己的不足，抓紧补正。

2)实验教学多站式考试。实验课不仅能巩固学生的理论知识，还能够很好地煅炼学生的动手能力、协作能力、创新精神和团队意识，是生物化学与分子生物学学习的重要环节。多站式实验考试的目的在于考查学生对基础知识和生物化学与分子生物学相关技能的掌握情况，由临床班授课主讲教师担任主考，设四个考点，每个考点设监考教师两名，负责考试过程及考场纪律;每个考点的考试项目满分为5分，总计20分：第一站：生物化学与分子生物学实验基本操作第二站：721型分光光度计和离心机使用第三站：电泳仪使用电泳加样第四站：装柱，层析柱上样

3)理论教学期末考试。理论教学终结考试是在课程结束时进行，旨在评定学生的学业成绩，确定总体教学目标的达成情况。考试的内容涉及生物化学与分子生物学的各方面知识，题型包括单项选择题、多项选择题、名词解释题、简答题、问答题以及案例分析题等。

形成性考核体系的成绩评价

1)形成性评价(教师评价)。形成性评价是相对传统的总结性评价而言的。形成性评价是对学生学习过程中的表现、所取得的成绩以及对学习的态度等方面的发展作出的评价，是对学生学习全过程的持续观察、记录、研究所作出的发展性评价，其目的是激励学生学习，帮助学生有效调整自己的学习状态，控制学习过程，使学生增加学习的自信心，获得成就感，培养合作意识。充分利用网络资源优势，有效利用生物化学与分子生物学吉林省精品课程的平台资源，建立生物化学师生交流QQ群、微信群，改变了只能在课堂上与教师见面、提问、交流的状况。利用多种平台，教师与学生进行充分交流，拉进师生之间的距离，及时解决学生在学习中的问题，反馈学生学习的评价，调整学生学习的状态，更加有利于接下来课程的讲授。

2)学生互评。小组讨论有利于培养医学生的语言表达、人际交流和沟通协调能力，为今后的医患交流打好基础。利用理论或实验教学的空闲时间，就生物化学与分子生物学的相关知识、话题进行分组讨论，组长负责记录讨论的内容、过程和结论。讨论结束后，组内成员相互评分，讨论记录和评分形成文字性材料交给授课教师。形成性考核体系的分值设置学生的结课评价成绩由阶段性考试成绩(占20%)、实验教学多站式考试成绩(占20%)和理论教学期末考试(占60%)组成，形成性评价和学生互评不计入结课考核成绩。

2考核体系改革的效果与体会

形成性考核体系使学生的学习积极性明显提高学生的学习时间紧迫，紧张感加强，学习态度端正，兴趣增强，能有意识地主动学习，利用课外时间搜集各种资源对课堂上的知识及时消化，随时进行复习，灵活地将知识变成自己知识结构的一部分，对理论和实验技能知识的掌握更加扎实。形成性考核体系提高了学生的多项能力阶段性考试提高了学生的自主学习能力;实验教学多站式考试提高了学生的动手能力;学生互评的小组讨论提高了学生的团队协作能力;教师的形成性评价以及师生的沟通平台使学生提高了交流沟通的能力。形成性考核体系同时也激发着学生对专业问题的质疑与思考，训练了科研思维及批判意识。形成性考核体系激发了教师的教学热情形成性考核体系给教师带来更大的自由度，并且在考核体系实施的过程中，教师可以反复论证，不断地摸索、创新、查漏补缺，以达到教学效果的最优化。形成性考核体系促进教师自身成长与以往的考核模式相比，阶段性考核体系对教师的要求更高，教师在增强责任心的前提下，要不断丰富自身知识，改进教学方法来满足配合学生学习的需要。

3讨论

形成性考核体系是一种“重过程，轻结果”的考试模式，它不仅重视理论教学，更加重视实验教学。生物化学与分子生物学是一门实践性较强的课程，采用这种以“阶段性考试+实验教学多站式考试+理论教学期末考试”的考核体系取代传统的“一张试卷的终结性考试”定成绩的考核制度，从学生学习的积极性、对知识的掌握情况、对技能的动手操作水平和团队协作沟通等方面提高了学生的综合能力。考核体系的改革是高校教学质量监控的深层次变革，是形成新的课程体系的重要组成部分，要勇于开拓创新，又要科学分析，达到真正的教学考的统一，适应以“胜任能力”培养为核心目标的临床医学医学生培养目标的教学改革要求，推动高校教学质量的提高，促进高等教育的健康发展。

摘要在生物化学教学中充分培养学生的学习兴趣极其重要，不但让学生学习起来感到轻松、愉快，激发学生的主观能动性，培养学生浓厚的学习兴趣，也大大提高学生对生物化学的学习效率。

关键词生物化学;学习兴趣;培养

学习是学生在校的主要活动，如何使学生激起并保持浓厚的兴趣，帮助学生端正学习态度，养成良好的学习习惯，掌握科学的学习方法，培养和激发学生的学习兴趣，是教师的主要工作。生物化学是一门研究生物体内化学分子与化学反应的基础生命科学[1]，是现代医学教学不可缺少的部分。在教学实践过程中，由于在校学生缺少医学基础知识，也无疾病的临床概念印象，且抽象思维较差，常让学生感到枯燥、乏味，给师生互动带来一定难度，教学效果很不理想。因此，笔者在生物化学教学过程中为了引导和培养学生的学习兴趣，激发和调动学生的求知欲，让学生在轻松、愉快的氛围中学习和掌握到更多的专业知识。

1 讲好绪论，上好第一次课，激发学生学习兴趣

良好的开端是成功的一半。学生对新鲜事物都会感兴趣，教师要充分利用这一点，重视绪论的讲授艺术，给学生留下第一个深刻印象，这样有助于激发学生对生物化学产生浓厚的兴趣。绪论的内容是每个学生接触这一门课的开始，能否激发学生对本门学科的兴趣就很关键。在教学活动中，如何激发学生的课堂学习兴趣直接影响到教学质量的好坏。绪论阐述了生物化学的发展简史，研究内容及与医学的关系等，具体内容篇幅虽小但涵盖面比较广，可谓是学会生物化学的大纲。为提高学生兴趣，可结合现实生活，以提问、设问、讨论等方法讲述DNA克隆及我国合成胰岛素的过程，让学生既知道学习生物化学的重要性，又活跃课堂气氛，也充分激发学生的兴趣，对生物化学产生好奇心，在学习过程中产生求知欲望，使精力和思维集中，变“要我学”为“我要学”，思维活动自觉主动地跟着教师走。

2 创设问题情境，激发学生学习兴趣

所谓问题情境，指的是具有一定难度，需要学生克服，而又是力所能及的学习情境。创设问题情境，就是在教学过程中提出有一定难度的问题，使学生不能利用已有的知识去解决，从而激发学生的积极性和求知需要。

例如在讲糖异生这一节前，首先问学生一个问题：为什么一个人不吃饭约可活六周?靠什么维持能量供给?有学生回答：糖异生。追问：什么是糖异生?将学生带入问题情境中，由此产生疑惑、好奇，激发求知欲和学习兴趣，进而产生学习的欲望。教师再对该节内容进行讲解，让学生自己找到问题的答案。这样，激发学生学习兴趣，增进教学的吸引力，使课堂教学沿着“从无疑到有疑，再到无疑”的三维进行。

对学生来说，学习的主动性首先来源于兴趣，所以在教学中应使学生清楚。在讲解生物化学过程中，应适时地对学生提出一些比较疑难的问题，引导启发学生去思考、探讨和钻研，并学会分析、综合、抽象概括、逻辑推理、判断等思维活动，自己得出结论，从而调动学生学习的主动性，激发学习兴趣。

要想创设问题情境，首先要求教师熟悉教材，掌握教材的结构，了解新旧知识之间的内在联系。此外要求教师充分了解学生已有的认知结构状态，使新的学习内容与学生已有水平构成一个适当的跨度，这样才能创设问题情境。所以教师在课前备课时，须根据教学内容的逻辑关系认真“备问”，把要讲授的内容组织成“问题链”，在课堂讲授过程中将这些“问题链”滚动提出，请学生回答，从而不断地激发学生的思考兴趣。让学生去思考，当学生得出正确结论时，教师应及时对学生的思维方法、推断结果给予表扬和鼓励，不断强化和激励学生的学习兴趣。

3 引入临床病例，激发学生学习兴趣

生物化学现在已成为生物学各学科之间、医学各学科之间相互联系的共同语言，单一的理论学习往往很枯燥，而临床基础教学一旦脱离临床实践就显得枯燥无味。教师在给学生讲解该门课程时应结合临床实践，采取典型病例，

通过病案分析讨论激发学生思维，让学生学会理论联系实际。

比如在讨论葡萄糖-6磷酸脱氢酶缺乏症的病例中，针对性地设计3个问题。病例：某女，5岁儿童，因使用新鲜蚕豆后出现头痛、发热，继而出现血红蛋白尿、贫血、黄疸，急诊入院。1)试分析该儿童为什么食用新鲜蚕豆后会出现血红蛋白尿、贫血和黄疸?2)分析该患儿的发病机制。3)对具有这类遗传性疾病的家族应该如何进行预防、诊断和治疗?

引导学生运用生物化学的理论知识去思考分析上述问题，提高学生应用基础医学知识解决临床医疗问题的能力，培养学习生物化学的兴趣。学生接触到实际问题，激发兴趣，争相发言，教师再进行最后的总结。这样让学生用已有的知识分析和解决问题，充分调动学生的思维和热情，使学生联系临床实践，扩大知识面，活跃课堂气氛，同时可以相互学习，相互交流，取长补短，且易记、易懂、易巩固。通过开展病例讨论，以求达到传授知识、培训临床技能的一种教学方法。

4 采用多种授课方式，丰富课堂内容，巩固学生

学习兴趣

要学生乐学，教师必须乐教。课堂是教学活动的主要场所，是教师展示才学的地方。要想维持和巩固学生的学习兴趣，达到理想的教学效果，教学技巧的掌握和应用非常重要。

首先，教师应有扎实的教学功底，熟悉各种教学方法，并能根据教学实际去不断推陈出新。做到这一点，教师应在围绕教材内容和大纲要求的基础上，适当给学生补充一些内容新颖，融知识性和趣味性为一体的相关知识，拓展学生的知识面，让学生自己去认识到所学知识的有限和不足，从而产生更加强烈的求知欲，激发和巩固对专业学科的学习兴趣。例如，在讲授脂类代谢时，可同时讲授暴饮暴食，摄入过多高脂肪食物对患者及社会造成的危害，通过举一反三，在有限的授课时间内向学生传授更多的专业知识和临床实践经验。

其次，要强化教学目标，淡化学科意识，并加强与相关学科的联系和实践教学，去激发和调动学生的学习兴趣。心理学研究表明：越有兴趣的东西，越容易在头脑中扎根。兴趣是学习的动力，良好的教学效果与学生的兴趣是分不开的。要激发学生对本门课程的兴趣并巩固和保持下去，教师的课堂教学除了做到概念准确、层次分明、逻辑清晰等基本要求外，还需要一些风趣、幽默、富于情趣的教学语言来点缀。

此外，还可通过多媒体教学、组织学生开展专题性研讨与专题性辩论等多种形式，使课堂内容丰富多彩。在条件允许时，还可组织学生走出校门，通过参与社会公益活动来增加社会实践，使课堂从有限的教室空间延伸到广阔的社会舞台，使学生能够有机会将所学知识应用于社会实践中，帮助学生树立强烈的职业自豪感和社会责任感，更加努力地学习，争取早日服务社会、回报社会。

教学有法，教无定法，贵在得法，常教常新。实践证明，在教学中激发学生学习兴趣，并根据学生年龄特征和认知能力不断改进教学方法，是提高儿科护理学教学质量的重要保证。在教学活动中，学生是学的主体，其学习兴趣一旦在教学活动中产生就会变得积极主动，从而获得更好的教学效果。因此，教师应培养学生的学习兴趣和学习能力，创造乐教乐学、教学相长的气氛。

参考文献

[1]查锡良,周春燕,周爱儒,等.生物化学[M].北京:人民卫生出版社,2008:1.

分子生物学大实验论文