表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容精選(九篇)

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第1篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：表觀遺傳學(xué)；中醫(yī)藥；DNA甲基化；組蛋白修飾；miRNA調(diào)控；綜述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.01.035

中圖分類號：R2-05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5304（2016）01-0134-03

Application of Epigenetics in TCM Research CHENG Xi-hua， RAO Chun-mei， YU Rong， REN Ting （Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China）

Abstract： Epigenetics change has been considered to be the most promising new strategy for disease control and prevention. TCM regulates gene expression through epigenetics， participating in pathological and physiological process including cell apoptosis， proliferation， differentiation， cell cycle regulation， immunity， inflammation， and metabolism. This article reviewed the application of DNA methylation， histone modification and the miRNA regulation in TCM research.

Key words： epigenetics； TCM； DNA methylation； histone modification； miRNA regulation； review

表觀遺傳學(xué)由Waddington CH[1]于1942年作為后生論和遺傳學(xué)的合詞而提出。1975年，Holliday R對表觀遺傳學(xué)進(jìn)行了較為準(zhǔn)確地描述，認(rèn)為表觀遺傳學(xué)不僅在發(fā)育過程中，還在成體階段研究可遺傳的基因表達(dá)改變，這些信息可經(jīng)有絲分裂、減數(shù)分裂在細(xì)胞和個體間世代傳遞[2]。2008年的冷泉港會議達(dá)成了關(guān)于表觀遺傳學(xué)的共識，即“染色體的改變所引起的穩(wěn)定的可遺傳的表現(xiàn)型，而非DNA序列改變”[2]。表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容主要包括兩類：一類為基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控，有DNA甲基化、基因印記、組蛋

白共價修飾和染色質(zhì)重塑；另一類為基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，包括基因組中非編碼RNA、miRNA、反義RNA、內(nèi)含子及核糖開關(guān)等。表觀遺傳學(xué)應(yīng)用于中醫(yī)藥研究，則集中于DNA甲基化、組蛋白共價修飾和miRNA領(lǐng)域。茲將近年來的相關(guān)研究總結(jié)如下。

1 表觀遺傳學(xué)與中醫(yī)證候

表觀遺傳學(xué)是中醫(yī)證候多樣性的部分物質(zhì)基礎(chǔ)。牟氏等[3]對糖尿病腎病人群不同體質(zhì)類型、不同證候及其與轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1基因T869C多態(tài)性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及其交互作用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病的部分體質(zhì)和TGF-β1基因T869C多態(tài)性有相關(guān)性。對糖尿病腎病患者的證候與TGF-β1基因T869C多態(tài)性進(jìn)行二分類logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)，無相關(guān)證候進(jìn)入回歸模型。說明與證候的動態(tài)性和受后天環(huán)境因素影

響較大有關(guān)，因此認(rèn)為表觀遺傳學(xué)在探究中醫(yī)證候?qū)嵸|(zhì)中應(yīng)具有重要地位[4]。劉氏等[5]研究了急性髓系白血病各證型患者ID4基因啟動子區(qū)甲基化陽性率，由低到高依次為氣陰兩虛證、瘀血痰結(jié)證和毒熱熾盛證，表明證型與表觀遺傳學(xué)變化存在一定聯(lián)系。曾氏等[6]發(fā)現(xiàn)，腎陽虛組血漿中免疫相關(guān)基因FHIT、MAP2K6基因CpG島甲基化水平高于健康組，WNT5B、FRAT2、CSNK1D基因CpG島甲基化水平低于健康組，說明以上基因啟動子區(qū)甲基化狀態(tài)與腎陽虛證相關(guān)。顏氏等[7]報道，hsa-miR-18a上調(diào)和hsa-miR-99b下調(diào)可能與陰虛火旺型口腔扁平苔蘚發(fā)生相關(guān)。

2 DNA甲基化

DNA的甲基化是基因組DNA的一種主要表觀遺傳修飾形式。在脊椎動物中，DNA啟動子區(qū)CpG島成簇狀存在，是DNA發(fā)生甲基化的主要位點(diǎn)，所以，研究DNA甲基化常與CpG島相關(guān)聯(lián)，目前對DNA啟動子區(qū)CpG島異常甲基化的研究是表觀遺傳學(xué)的一個熱點(diǎn)。血府逐瘀膠囊、四季三黃膠囊及其聯(lián)合應(yīng)用均具有降低血清三酰甘油水平、穩(wěn)定動脈粥樣硬化斑塊的作用，其機(jī)制可能與提高血清中DNA甲基化水平和DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）水平有關(guān)[8]。納米脂質(zhì)體槲皮素下調(diào)DNMTs1和組蛋白脫乙?；?表達(dá)，降低p16INK4α甲基化水平，通過表觀遺傳核因子κB（NF-κB）信號途徑而下調(diào)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的NF-κB和白細(xì)胞介素（IL）-6炎癥因子的表達(dá)[9]。黃氏等[10]用不同濃度白藜蘆醇孵育體外培養(yǎng)的人胃癌SGC-7901細(xì)胞，結(jié)果白藜蘆醇能以劑量依賴性方式抑制SGC-7901細(xì)胞增殖，隨著濃度的增加，RASSF1A甲基化的水平逐漸減弱，非甲基化水平逐漸增多；同時，RASSF1A的mRNA和蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào)。提示白藜蘆醇對甲基化水平的調(diào)節(jié)可能是其抗癌的重要因素。郭氏[11]研究表明，消痰散結(jié)方能有效抑制胃癌細(xì)胞系及裸鼠原位移植瘤生長，其機(jī)制與逆轉(zhuǎn)抑癌基因p16甲基化水平、增加p16 mRNA表達(dá)水平有關(guān)。林氏等[12]采用8.4%的益腎方劑和15.2%的健脾方劑處理生理性腎虛小鼠，顯示益腎健脾方劑能明顯提高生理性腎虛小鼠肝細(xì)胞DNA甲基化酶的活力，具有延緩衰老的作用，為從分子生物的角度探討中醫(yī)益腎健脾延緩衰老的機(jī)理提供了客觀依據(jù)。多數(shù)研究表明，中藥調(diào)節(jié)DNA甲基化，治法多屬于補(bǔ)腎填精、益氣健脾活血、化痰散結(jié)等方面[12]。

3 組蛋白修飾

組蛋白的去乙酰化與基因的失活相關(guān)，乙酰化轉(zhuǎn)移酶主要是在組蛋白H3、H4的N端尾上的賴氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶則相反，不同位置的修飾均需要特定的酶來完成。乙?；讣易蹇勺鳛檩o激活因子調(diào)控轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，參與DNA損傷修復(fù)，還可作為DNA結(jié)合蛋白。去乙酰化酶家族則和染色體易位、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、基因沉默、細(xì)胞周期、細(xì)胞分化和增殖及細(xì)胞凋亡相關(guān)[13]。白藜蘆醇及其衍生物能直接激活去乙酰化酶SIRT1，促使轉(zhuǎn)錄因子FOXO3a與過氧化物酶體增殖活化受體γ共激活因子-1α（PGC-1α）活化[14]。在小鼠動物模型中，白藜蘆醇誘導(dǎo)SIRT1活化，激活PGC-1α與蛋白激酶AMPK，減少類胰島素1增長因子表達(dá)與提高機(jī)體對胰島素的敏感性，通過增強(qiáng)線粒體氧化磷酸化和有氧代謝能力，增加機(jī)體的能量消耗，延長小鼠壽命。提示白藜蘆醇起著類似減少熱量飲食或節(jié)食的功效[15]。姜黃素處理新牛鼠心肌細(xì)胞后，姜黃素抑制GATA4、肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2C和Nkx2.5表達(dá)，可能機(jī)制是這些基因啟動子區(qū)域組蛋白乙?；揎棤顟B(tài)降低導(dǎo)致染色質(zhì)構(gòu)型緊密，不利于轉(zhuǎn)錄因子及其他相關(guān)元件與啟動子的結(jié)合，從而抑制了基因的表達(dá)[16]。有研究者用文獻(xiàn)信息學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)在眾多方藥中，補(bǔ)藥主要針對組蛋白修飾發(fā)揮功效[17]。

4 miRNA調(diào)控

miRNAs（MicroRNAs）是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，其大小長約20～25個核苷酸[18]。Ma YN等[19]對益髓生血顆粒一些純化的組分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大黃素能促進(jìn)K562細(xì)胞內(nèi)CD235a和CD71及α-、ε-和γ-珠蛋白的表達(dá)，并能通過下調(diào)miR-221和miR-222的表達(dá)水平調(diào)控紅細(xì)胞分化。說明地中海貧血相關(guān)miRNA的研究能從一個側(cè)面揭示中醫(yī)藥治療相關(guān)疾病的分子機(jī)制。白藜蘆醇具有抗癌活性，基因芯片分析非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇處理后71個miRNAs表達(dá)異常，其潛在靶基因分別參與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖和分化的調(diào)控[20]。白藜蘆醇也能上調(diào)免疫細(xì)胞如THP-1單核細(xì)胞miR-663的表達(dá)，通過miRNA起著抗炎的作用[21]。迄今為止，中醫(yī)藥調(diào)控miRNA及其相關(guān)基因多局限于姜黃素、白藜蘆醇、大豆異黃酮、丹參酮ⅡA、人參皂苷、延胡索總生物堿等中藥活性成分，而復(fù)方研究尚少。鑒于miRNA在中醫(yī)藥研究中的重要地位，其為中醫(yī)藥理論的發(fā)展提供了新的切入點(diǎn)[22]。

5 其他

盧氏等[23]認(rèn)為，開展DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳學(xué)調(diào)控及其相應(yīng)調(diào)控蛋白酶研究，對于深入闡述針灸“理、法、方、穴、術(shù)”的物質(zhì)基礎(chǔ)具有積極意義。miRNA與靶基因之間的動態(tài)平衡關(guān)系與中醫(yī)的陰陽平衡思想不謀而合。以miRNA及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)為切入點(diǎn)，結(jié)合病證結(jié)合、方證對應(yīng)的臨床研究模式，獲取相關(guān)證候及方劑起效前后的miRNA表達(dá)譜，進(jìn)而尋找相關(guān)靶基因及其細(xì)胞分子網(wǎng)絡(luò)，將為闡明中醫(yī)治病求本的機(jī)制提供新的視角，對中醫(yī)理論的發(fā)展具有重要意義[24]。

6 展望

表觀遺傳學(xué)的改變已被認(rèn)為是最有前途的疾病防治新戰(zhàn)略。中醫(yī)藥通過表觀遺傳學(xué)調(diào)控基因表達(dá)，參與細(xì)胞凋亡、增殖、分化、細(xì)胞周期調(diào)控、免疫、炎癥及代謝等病理生理過程。但中醫(yī)藥調(diào)控表觀遺傳學(xué)的研究尚處于初期和不完善階段。目前研究主要集中在腫瘤領(lǐng)域，且多為甲基/去甲基化酶、乙酰/去乙?；副磉_(dá)差異，基因的啟動子甲基化、乙酰化調(diào)控，miRNA表達(dá)差異等方面，研究深度和系統(tǒng)性待提高。

表觀遺傳學(xué)DNA序列不變而功能可變與中醫(yī)“同病異治”“異病同治”有很強(qiáng)的結(jié)合點(diǎn)。同一疾病的發(fā)生可能與不同甲基化或乙?；{(diào)控相關(guān)，而不同疾病的發(fā)生可能受同一甲基化或乙?；{(diào)控。另外，中醫(yī)整體觀念強(qiáng)調(diào)自然環(huán)境對機(jī)體的不可分割性與表觀遺傳受環(huán)境影響、陰陽相互轉(zhuǎn)化與表觀遺傳抗逆性均有高度一致性。

表觀遺傳學(xué)具有可遺傳、可逆性的特點(diǎn)，可通過相互作用，多途徑、多層次影響和調(diào)控遺傳基因的功能和特性。該特點(diǎn)與中醫(yī)藥治療疾病的整體性、綜合性、多靶點(diǎn)性等具有很大相似性。表觀遺傳學(xué)方法的出現(xiàn)，將為中藥有效性的研究提供新方法，進(jìn)一步豐富中醫(yī)藥理論，促進(jìn)中西醫(yī)結(jié)合理論的發(fā)展。

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第2篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)教學(xué);科研理念;前沿知識

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）46-0165-02

遺傳學(xué)是生命科學(xué)中最核心的學(xué)科，也是發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。例如差不多每期頂級期刊《細(xì)胞》（Cell）、《自然》（Nature）和《科學(xué)》（Science）（國內(nèi)簡稱CNS）都會發(fā)表遺傳學(xué)方面重要突破的文章。但是遺傳學(xué)教材的內(nèi)容則相對滯后，原因是教材的編寫和出版周期較長，加之教材內(nèi)容主要是結(jié)果比較確定的內(nèi)容，因此往往要比實(shí)際進(jìn)展滯后5～10年或者更長時間。對遺傳學(xué)這樣發(fā)展極快的學(xué)科來說，如果課程內(nèi)容多年不更新，每年講同樣的內(nèi)容，恐怕是不恰當(dāng)?shù)?。另外，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中注重知識傳授，忽視知識獲得方法的情況也顯著存在。

為了改善這種狀況，遺傳學(xué)教學(xué)要注重結(jié)合教師的科研理念和前沿知識的介紹，而且這兩方面差不多是統(tǒng)一的。有研究表明，教師的科研成果和教師的教學(xué)效果呈現(xiàn)較為顯著的正相關(guān)，表明大學(xué)教師的科研和教學(xué)存在相互促進(jìn)的關(guān)系。注重科研的教師，更會將學(xué)科最前沿的信息帶到課堂，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。這要比只會照本宣科的教師更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。老一代著名科學(xué)家錢偉長先生早就指出：“教師的提高，不是靠聽課進(jìn)修，而是主要靠做科研工作，邊研究邊學(xué)習(xí)，這是積極有效的方法?！薄敖處煹慕蹋饕皇前阎R教給學(xué)生，而是要把獲取和處理知識的能力教給學(xué)生?！薄爸v課不應(yīng)只講具體的知識。具體的知識學(xué)生是很容易懂的，教師應(yīng)講重大的概念，講過去和當(dāng)前發(fā)展的情況，發(fā)展的趨勢和走向，講你自己的觀點(diǎn)，用你頭腦里的一把火去點(diǎn)燃千百學(xué)生頭腦里的一把火?！?/p>

不注重知識獲得過程，只注重結(jié)論的傳授，會阻礙學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解;而不注重前沿知識的教學(xué)，則容易造成科學(xué)教育的“片斷化”。前沿知識的教育，可以讓學(xué)生了解學(xué)科的迅速發(fā)展，結(jié)果日新月異，體驗(yàn)前沿激動人心的進(jìn)展，能激發(fā)他們的認(rèn)知興趣，引發(fā)探究欲望。此外，注重課堂教學(xué)中滲透科研理念和前沿知識，可以防止學(xué)生對教材和書本的盲信盲從和過度依賴，有助于學(xué)生對科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)本質(zhì)深刻了解，養(yǎng)成科學(xué)精神。其實(shí)不止科學(xué)類課程是如此，文科教學(xué)也應(yīng)如此。在這方面一些文科方面的大師給我們做出了很好的榜樣。據(jù)歷史學(xué)大師陳寅恪學(xué)生和女兒的回憶：“寅師授課，創(chuàng)見（Discovery）極多，全非復(fù)本（Reproduction）?！薄凹词姑磕觊_同以前一樣的課程，每屆講授內(nèi)容都必須有更新，加入新的研究成果、新的發(fā)現(xiàn)，絕不能一成不變。”

教師在在課堂教學(xué)中結(jié)合自己的研究，適當(dāng)介紹研究對象的進(jìn)展情況，所用遺傳學(xué)方法的利用情況，將親身經(jīng)歷和體會告訴學(xué)生，是很能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加深學(xué)生對相關(guān)知識的掌握的。例如，結(jié)合我的科研工作，在遺傳學(xué)教學(xué)中適當(dāng)章節(jié)介紹互補(bǔ)測驗(yàn)、分子標(biāo)記在基因克隆中的重要作用，以及上位性在進(jìn)行遺傳學(xué)分析和分子機(jī)理揭示方面的作用，都加深了學(xué)生對所學(xué)知識的印象，提高了教學(xué)效果。另外，本身是搞科研的教師，通常不會干巴巴介紹書本上的結(jié)論，有意注重經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的介紹。如Avery-MacLeod-McCarty的R型細(xì)胞向S型細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)和Hershey-Chase的噬菌體侵染大腸桿菌（Escherichia coli）試驗(yàn)證明生物的遺傳物質(zhì)是DNA。Watson和Crick的DNA三維結(jié)構(gòu)模型，是在DNA堿基的Chargaff規(guī)律和DNA的X射線衍射照片的基礎(chǔ)上提出的。證明DNA和染色體的半保留復(fù)制，需要介紹Meselson-Stahl對大腸桿菌DNA的超速離心實(shí)驗(yàn)及利用BudR對復(fù)制染色體的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)。三聯(lián)體密碼子的存在和解碼，需要介紹Crick利用噬菌體T4的rII突變體的遺傳分析，Nirenberg和Mathaei利用無細(xì)胞的體外翻譯方法破譯遺傳密碼。

在農(nóng)科遺傳學(xué)教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)很多前沿知識需要補(bǔ)充。目前隨著包括人類、果蠅、擬南芥、水稻等在內(nèi)的模式生物基因組測序工作的完成，遺傳學(xué)進(jìn)入了后基因組時代，即功能基因組學(xué)時代。在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等水平上的系統(tǒng)研究手段需要讓學(xué)生有所了解。此外，一些觀念需要更正。如在真核生物基因組中存在著大量的非編碼的DNA，原來以為它們沒有什么功能，稱之為“垃圾DNA”，現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此，這些“垃圾DNA”可以通過編碼微RNA（microRNA，miRNA）而發(fā)揮功能。

在基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域，是研究相當(dāng)活躍的遺傳學(xué)領(lǐng)域之一。表觀遺傳學(xué)（epigenetics）機(jī)制和微RNA的作用，都需要在適當(dāng)章節(jié)加以簡介。不少遺傳學(xué)課本這方面的內(nèi)容極少，甚至有的課本提都不提。表觀遺傳是基因結(jié)構(gòu)未改變但基因表達(dá)發(fā)生變化或染色質(zhì)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平改變的遺傳變化，主要內(nèi)容包括DNA甲基化作用（DNA methylation）、組蛋白修飾作用（histon modification）、染色質(zhì)重塑（chromatin remodeling）、遺傳印記（genetic imprinting）、X染色體失活（X chromosome inactivation）及非編碼RNA（non-coding RNA s）等，這些內(nèi)容對理解生物基因表達(dá)調(diào)控奧秘，運(yùn)用表觀遺傳學(xué)技術(shù)來改變或調(diào)整基因表達(dá)方面都具有重要意義。微RNA是一類在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞分化等過程中發(fā)揮重要的作用的RNA分子，大小約21-25個核苷酸，一般來源于染色體的非編碼區(qū)域。微RNA通過RNA干擾作用機(jī)制發(fā)揮生物學(xué)功能，是21世紀(jì)生命科學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)。這些重要突破將來獲得諾貝爾獎的可能性是很大的，呼聲也是很高的。

即使在經(jīng)典遺傳學(xué)領(lǐng)域，目前在揭示遺傳規(guī)律和遺傳現(xiàn)象發(fā)生機(jī)制方面也取得了長足的進(jìn)步。例如在講授孟德爾分離規(guī)律時，F(xiàn)1代表現(xiàn)顯性性狀，而不表現(xiàn)隱性性狀。我們可以提一下日本奈良尖端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)高山誠司（Seiji Takayama）課題組2006年發(fā)表在《自然-遺傳學(xué)》和2010年發(fā)表在《自然》上的兩篇文章。他們的研究表明，顯性基因表達(dá)，而隱性基因表達(dá)被抑制的原因是，由于位于顯性基因附近的某種基因指導(dǎo)合成了一種順式作用的小分子非編碼RNA（24-nucleotide sRNA），導(dǎo)致隱性基因甲基化，從而隱性基因作用被遏制。

由于遺傳學(xué)教師的實(shí)際科研工作可能只集中在相關(guān)生物遺傳的某一個很窄的方面，如果要在課堂教學(xué)中滲透前沿學(xué)科知識，就需要經(jīng)常性閱讀遺傳學(xué)方面的國外版本更新較快的專著、教材如Krebs JE、Goldstein ES、Kilpatrick ST編寫的《基因》（Levin’s GENE XI），期刊如英國《自然》（Nature）、美國的《科學(xué)》（Science）和《細(xì)胞》（Cell）網(wǎng)頁中全文（或摘要）、科技新聞及評論。此外，遺傳學(xué)教師在有條件的情況下，宜泛覽《自然-遺傳學(xué)》（Nature genetics）、《自然綜述遺傳學(xué)》（Nature reviews genetics）、《遺傳學(xué)年評》（Annual Review of Genetics）、《遺傳學(xué)趨勢》（Trends in Genetics）、《美國人類遺傳學(xué)雜志》（American Journal of Human Genetics）、《基因組研究》（Genome Research）、《遺傳與發(fā)育新見》（Current Opinion in Genetics & Development）等國際著名的遺傳學(xué)期刊，并將最新的遺傳學(xué)領(lǐng)域最新和最重要的發(fā)現(xiàn)、進(jìn)展和動態(tài)介紹給學(xué)生，這對開闊學(xué)生專業(yè)視野、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大有裨益。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：生物科學(xué) 遺傳學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 重復(fù)

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.020

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異規(guī)律的一門科學(xué)。它是現(xiàn)代生命科學(xué)教學(xué)中最重要的主干課程之一，是高等院校生物科學(xué)等相關(guān)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課?，F(xiàn)今，遺傳學(xué)正以極快的速度向前發(fā)展，并不斷滲透到其它生物、醫(yī)學(xué)學(xué)科，這使得原本在遺傳學(xué)中講授的內(nèi)容也同時出現(xiàn)在其他課程的教學(xué)內(nèi)容中。這種現(xiàn)象反映了遺傳學(xué)在生命科學(xué)中的核心地位，也凸顯了高校遺傳學(xué)教學(xué)所面臨的教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題。事實(shí)上，為體現(xiàn)一門課程的系統(tǒng)性、完整性和先進(jìn)性，在編寫教材時，學(xué)科之間有關(guān)內(nèi)容的相互滲透、交叉以至重復(fù)是不可避免的。但相同的內(nèi)容在多門課程的課堂教學(xué)中反復(fù)出現(xiàn)會使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，浪費(fèi)寶貴的課時，使教學(xué)效率大打折扣。本文將對該問題進(jìn)行分析，并提出一些對策供同行討論。

1 遺傳學(xué)與其它課程教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的具體表現(xiàn)

目前，我國各大專院校生物、醫(yī)藥、農(nóng)林等專業(yè)均開設(shè)有遺傳學(xué)。雖然不同專業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)有所不同，但核心內(nèi)容相對統(tǒng)一。遺傳學(xué)是筆者所在學(xué)院生物科學(xué)等專業(yè)本科生的一門必修課，這門課的任務(wù)是：引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握遺傳學(xué)最重要的基本原理，熟悉各分支學(xué)科的主要理論與研究方法，了解遺傳學(xué)的重大理論與技術(shù)進(jìn)展，熟悉遺傳學(xué)研究技術(shù)與實(shí)驗(yàn)裝備，為學(xué)生畢業(yè)后在本學(xué)科以及相關(guān)學(xué)科中的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

除遺傳學(xué)外，我院還為生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)有細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、生物化學(xué)、微生物學(xué)等專業(yè)必修課。我們選用的遺傳學(xué)教材的內(nèi)容基本上涵蓋了遺傳學(xué)的各個發(fā)展階段，其中，遺傳物質(zhì)的細(xì)胞學(xué)和分子基礎(chǔ)、染色體的結(jié)構(gòu)變異、基因突變與DNA損傷修復(fù)、原核生物和真核生物基因表達(dá)的調(diào)控等章節(jié)[1]與上述幾門課程的教學(xué)內(nèi)容分別存在著不同程度的交叉（表1），有的甚至是其它課程的重點(diǎn)內(nèi)容。尤以分子生物學(xué)、基因工程這兩門課的教學(xué)內(nèi)容與遺傳學(xué)的相似度最高，這三門課幾乎都重復(fù)著共同的遺傳學(xué)問題――遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、調(diào)控、突變、重組等。另外，我院生物科學(xué)專業(yè)細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)的開課時間與遺傳學(xué)相同，這使得遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題更加突出。

表1 遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容在其它課程中的分布

2 問題的根源

其它課程的教學(xué)內(nèi)容與遺傳學(xué)出現(xiàn)重復(fù)并不是偶然的，這種局面的形成與遺傳學(xué)自身的發(fā)展特點(diǎn)及其學(xué)科內(nèi)涵有很大的關(guān)系。

遺傳學(xué)的研究進(jìn)程按照不同歷史時期的學(xué)術(shù)水平和工作特點(diǎn)，大體上可劃分為經(jīng)典遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因工程學(xué)、基因組學(xué)和表觀遺傳學(xué)等數(shù)個既彼此相對獨(dú)立又前后互相交融的不同發(fā)展階段[2]。如果以半個多世紀(jì)前Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)為界，也可以簡單的將整個遺傳學(xué)的發(fā)展過程劃分為經(jīng)典遺傳學(xué)（classical genetics）和分子遺傳學(xué)（molecular genetics）兩大階段：經(jīng)典遺傳學(xué)以孟德爾遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，主要研究性狀在系譜中的傳遞，即基因在親代和子代之間的傳遞問題；分子遺傳學(xué)則是在分子水平上研究生物遺傳和變異機(jī)制的遺傳學(xué)分支，主要研究基因的本質(zhì)、基因的功能以及基因的變化等問題。

在整個遺傳學(xué)的發(fā)展史上，分子遺傳學(xué)的地位無疑是相當(dāng)重要的。它的興起使遺傳學(xué)的面貌煥然一新，既系統(tǒng)地繼承和發(fā)展了經(jīng)典遺傳學(xué)和生化遺傳學(xué)的研究脈絡(luò)，又全面地影響并滲透到后繼學(xué)科的各個領(lǐng)域。從內(nèi)容上來看，分子遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的學(xué)科界限十分模糊。通過對上述課程教學(xué)內(nèi)容的分析我們也不難發(fā)現(xiàn)，那些重復(fù)的內(nèi)容有相當(dāng)一部分是分子遺傳學(xué)范疇的。另外，由于生化遺傳學(xué)和早期的分子遺傳學(xué)研究都以微生物為材料，因此遺傳學(xué)與微生物學(xué)、生物化學(xué)之間必然存在著千絲萬縷的聯(lián)系。而基因工程學(xué)、基因組學(xué)本身就是現(xiàn)代遺傳學(xué)的分支學(xué)科，它們成為生物科學(xué)專業(yè)的必修課或進(jìn)入課堂教學(xué)是高校課程設(shè)置不斷細(xì)化和專業(yè)化的結(jié)果，也難免會與同時開設(shè)的遺傳學(xué)存在教學(xué)內(nèi)容上的重疊。

3 解決教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題的對策

教學(xué)內(nèi)容重復(fù)無疑會影響教學(xué)效果。我們通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，從授課內(nèi)容本身、教師和學(xué)生、以及教學(xué)方法等環(huán)節(jié)入手，能夠有效地避免重復(fù)對教學(xué)帶來的不利影響。

3.1 合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

近些年來，同行們在遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整上作了大量的改革和探索。常見的做法是根據(jù)自己的理解及理論專長跳躍式地分割講授，或根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對教學(xué)內(nèi)容做出取舍，甚至有人提出只講經(jīng)典遺傳學(xué)而放棄分子遺傳學(xué)。上述做法并不能有效地解決遺傳學(xué)的教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題，相反會造成教學(xué)不成體系的局面，對“教”和“學(xué)”都很不利[3]；而如果無視教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的存在，貪多求全、面面俱到，對所有內(nèi)容蜻蜓點(diǎn)水般逐一講解，又無法實(shí)現(xiàn)大學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)深度和難度的提升。

我們認(rèn)為，對遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減是必要的，但必須遵循遺傳學(xué)的發(fā)展歷史和保持其完整的知識結(jié)構(gòu)體系，不能大刀闊斧整章刪除，而應(yīng)在重復(fù)章節(jié)內(nèi)部進(jìn)行微調(diào)，具體做法包括：精簡繁雜冗長的內(nèi)容，下放學(xué)生能看懂的內(nèi)容（自學(xué)），突出基礎(chǔ)性、應(yīng)用性的內(nèi)容，增加前瞻性的內(nèi)容等。這就要求教師有較高的遺傳學(xué)理論修養(yǎng)，準(zhǔn)確把握各章節(jié)特別是重復(fù)內(nèi)容在整個遺傳學(xué)教學(xué)體系中的地位，做好教學(xué)內(nèi)容的層次劃分，根據(jù)層次選擇不同的授課側(cè)重點(diǎn)。

3.2 加強(qiáng)授課教師之間以及師生間的協(xié)調(diào)溝通

教學(xué)內(nèi)容重復(fù)已成為遺傳學(xué)等課程授課教師的共識，對各自的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減無疑成了最簡單、最常用的一種解決方法。但如果大家在沒有交流的情況下對同樣的內(nèi)容都作了刪除，重復(fù)的內(nèi)容反而會變成被遺忘的內(nèi)容。因此，積極促成遺傳學(xué)與其他相關(guān)課程任課教師間的溝通十分必要。

我們認(rèn)為，集體備課是教師之間進(jìn)行相互溝通的一種有效形式。通過這種方式，相關(guān)課程的教學(xué)人員能夠坐下來共同研究教學(xué)內(nèi)容，在“知己知彼”的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌各自的授課章節(jié)，明確重復(fù)內(nèi)容的教學(xué)分工，制訂滿足包括遺傳學(xué)在內(nèi)的多門課程教學(xué)需要的授課計劃，做到各有側(cè)重而又不失體系的完整性。這不僅可避免實(shí)際教學(xué)過程中的低級重復(fù)，還能保證課程之間的相互銜接，有助于學(xué)生順利地掌握所有課程的教學(xué)內(nèi)容。另一方面，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)授課教師和學(xué)生之間的課內(nèi)外交流。如：教師可在開課前召開師生座談會，了解所教班級學(xué)生對重復(fù)內(nèi)容的掌握情況；開課后則根據(jù)學(xué)生的反饋，隨時調(diào)整教學(xué)方案。

3.3 優(yōu)選教學(xué)方法

為了保持遺傳學(xué)完整的知識結(jié)構(gòu)體系，所謂的重復(fù)內(nèi)容不但不可不講，而且還要下功夫選擇合適的教學(xué)形式或方法來講。對于在其他課程已深入學(xué)過而在遺傳學(xué)中只需一般了解的內(nèi)容，通過簡單的問答引導(dǎo)學(xué)生回顧這部分內(nèi)容即可；對于對遺傳學(xué)新知識點(diǎn)有重要鋪墊作用的其他課程的基礎(chǔ)性知識，可采取布置學(xué)生課前或課中自學(xué)、再集中小結(jié)的方法幫助學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)之，還要注意從遺傳學(xué)的角度闡明同一知識點(diǎn)，突出遺傳學(xué)的學(xué)科特色；對于其他課程僅略有涉及但在遺傳學(xué)中須進(jìn)一步加深了解的內(nèi)容，宜先勾起學(xué)生對這部分知識的點(diǎn)滴回憶，同時指出學(xué)生現(xiàn)有知識的不足，從而激發(fā)他們的求知欲，然后順理成章地講下去，在學(xué)生的高度關(guān)注中完成該知識點(diǎn)在遺傳學(xué)中的深入講授；對于一些有特殊作用的重復(fù)內(nèi)容，則要綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法將其講好講透，如：減數(shù)分裂在遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的教材中均有詳細(xì)的描述，屬于重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容，但卻是理解遺傳的連鎖交換和重組的一把鑰匙；在整個遺傳學(xué)的教學(xué)過程中，應(yīng)反復(fù)多次向?qū)W生強(qiáng)調(diào)和提及減數(shù)分裂過程中的染色體行為，將這部分知識遷移和滲透整合進(jìn)連鎖遺傳分析、真核生物遺傳分析、細(xì)菌和病毒的遺傳分析等多個章節(jié)，使枯燥難懂的遺傳學(xué)分析過程變得易于理解，讓重復(fù)的內(nèi)容為新的知識點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)服務(wù)。

此外，遺傳學(xué)與其他課程之間還可以開展合作教學(xué)。如：我們嘗試將遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)這兩門專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)課合二為一，以綜合性大實(shí)驗(yàn)的形式開設(shè)，從而將遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)關(guān)聯(lián)起來，有助于學(xué)生從整體上把握這兩門課程，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的整合，提高了教學(xué)效率，較好地化解了教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題。

4 結(jié)語

遺傳學(xué)與多門課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)是客觀存在的，隨著生物科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置專業(yè)化程度的提高，這種局面將變得愈來愈突出。因此，調(diào)整遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容勢在必行。但無論進(jìn)行怎樣的調(diào)整，都必須遵循遺傳學(xué)的發(fā)展歷史、保持基礎(chǔ)遺傳學(xué)完整的知識結(jié)構(gòu)體系。作為遺傳學(xué)的授課教師，既要關(guān)心遺傳學(xué)研究的最新動態(tài)，又要加強(qiáng)對遺傳學(xué)理論體系的整體把握和理解，只有這樣才能合理有效地解決遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的問題，從而節(jié)約教學(xué)資源，提高專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量。

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作者簡介：袁茵（1981-），女，河南開封人，研究生，講師，從事遺傳學(xué)教學(xué)工作，廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州 510006

陸幸妍，廣東藥學(xué)院生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州 510006

第4篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

【關(guān)鍵詞】組合數(shù)學(xué) 教學(xué)方法 生物醫(yī)學(xué) 生物信息學(xué)

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）09-0132-02

伴隨著信息時代的來臨，特別是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的迅猛發(fā)展，尤其是生物信息學(xué)這門科學(xué)的出現(xiàn)使得原來的生物醫(yī)學(xué)研究向低通量的臨床數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向高通量分子生物學(xué)數(shù)據(jù)。組合數(shù)學(xué)作為一門應(yīng)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)分支，在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用廣泛，面對多因素高通量的生物醫(yī)學(xué)問題，增加高等學(xué)校，特別是生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生的組合數(shù)學(xué)知識，培養(yǎng)他們運(yùn)用組合數(shù)學(xué)方法分析和解決生物醫(yī)藥科學(xué)問題的能力已經(jīng)成為必要。如何在教學(xué)過程中提高學(xué)生學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的興趣，建立組合數(shù)學(xué)的邏輯思維用于解決醫(yī)學(xué)問題是我們教育工作者需要思考的問題。

一、高等學(xué)校組合數(shù)學(xué)的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

組合數(shù)學(xué)是一門研究離散對象的科學(xué)，在計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)中具有重要的地位，是理科及工科院校的一門必修課，隨著現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的日益發(fā)展，組合數(shù)學(xué)的重要性也日漸凸顯。組合數(shù)學(xué)對于生物醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課有著直接的衍射作用。目前，部分開設(shè)組合數(shù)學(xué)課程的生物高等學(xué)校的主要面向生物信息學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等等專業(yè)開設(shè)，講授學(xué)時30到60學(xué)時。在大部分生物高等學(xué)校并沒有該類課程的設(shè)置，也是導(dǎo)致高等學(xué)校組合數(shù)學(xué)教師隊伍的匱乏的主要原因。而且目前組合數(shù)學(xué)授課考核形式也比較單一。組合數(shù)學(xué)主要是以理論授課形式為主的教學(xué)方式，考試成績是考核學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的考核。信息時代學(xué)科的交叉發(fā)展體現(xiàn)在組合數(shù)學(xué)在各個學(xué)科中不可替代的作用，因此提高生物高等學(xué)校學(xué)生的組合數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們運(yùn)用組合數(shù)學(xué)的能力是目前迫切需要解決的問題。

二、改進(jìn)組合數(shù)學(xué)教學(xué)措施，提高學(xué)生興趣

（一）更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法

目前的組合數(shù)學(xué)內(nèi)容主要有： 鴿巢原理、排列與組合、容斥原理、遞推關(guān)系、生成函數(shù)等基本的組合數(shù)學(xué)知識及其在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用。為了讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)學(xué)完必要的知識，更新和精選教學(xué)內(nèi)容顯得尤為必要，將以組合數(shù)學(xué)內(nèi)容為主導(dǎo)的教學(xué)模式改進(jìn)成以生物醫(yī)學(xué)問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式。由于面向醫(yī)學(xué)專業(yè)的特殊性，從內(nèi)容上應(yīng)著重選擇與醫(yī)學(xué)知識聯(lián)系緊密的內(nèi)容，采取精講和略講相結(jié)合的方式。根據(jù)不同專業(yè)背景更新組合數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容往往能夠起到事半功倍的效果。以下是我們在講解排列與組合一章時的一個教學(xué)實(shí)例：“生物遺傳信息是由DNA分子中4個堿基核苷酸就像電報密碼似的以不同的排列順序記錄下來，它載著人類的全部基因或全部遺傳信息，人的DNA約有30億（3×109） 堿基對，按照排列的思想可知人類基因組可能的排列方式有N=4■=（4■）■≈（1.52）■種，然而人類僅從這無窮多的方式中選了一種作為全人類共同的遺傳密碼，可見我們的基因組是祖先們留給人類的最寶貴的財富！”。這樣的實(shí)例教學(xué)不僅可以讓學(xué)生熟悉課堂知識，還能讓學(xué)生對所學(xué)的知識進(jìn)行綜合的運(yùn)用，更重要的與生物醫(yī)學(xué)問題的結(jié)合提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過興趣小組討論學(xué)習(xí)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的興趣，從而充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

（二）加強(qiáng)多媒體輔助教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

組合數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的授課方式是在黑板上將定義、定理的內(nèi)容進(jìn)行逐步嚴(yán)密的推導(dǎo)證明，這在一定程度上讓學(xué)生緊跟授課教師的思維和建立學(xué)生的邏輯思考能力。然而隨著多媒體技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用多媒體和板書相結(jié)合的策略成為下一階段組合數(shù)學(xué)教學(xué)模式的主要教學(xué)手段。對于繁瑣的定理公式例如容斥原理避免推導(dǎo)證明，結(jié)合多媒體的幾何圖形使學(xué)生更加直觀的理解和應(yīng)用。以我們在教授容斥原理時的一個實(shí)例，容斥原理的根本思想是將難的問題分解成若干簡單問題，通過間接計數(shù)來解決直接計數(shù)不容易解決的問題，我們用多媒體幻燈片分別展示兩集合和三集合的容斥原理（圖1A和B），并按照容斥原理的邏輯順序利用多媒體動畫技術(shù)控制每一部分的出現(xiàn)順序，不僅避免了大量繁重枯燥的板書推導(dǎo)，最重要的是圖形式教學(xué)可以幫助學(xué)生對容斥原理建立更直觀的理解?？梢娫诮M合數(shù)學(xué)的教學(xué)過程多媒體的充分利用可以起到事半功倍的效果。

圖1 多媒體在組合數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用――容斥原理實(shí)例

（三）增設(shè)組合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維

組合數(shù)學(xué)除了基本理論課之外還應(yīng)該開設(shè)適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課，在實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生自己動手解決一些與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題。通過讓學(xué)生自己編程實(shí)現(xiàn)排列組合的算法，不僅可以增進(jìn)學(xué)生對排列與組合的深入認(rèn)識，也能夠培養(yǎng)學(xué)生利用排列組合思想解決實(shí)際問題的能力。以下是我們的一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例：“任選一種排列生成算法，編程實(shí)現(xiàn)自動生成n個（如n=6）不同元素中取r個元素的排列，并輸出指定任意n和r的所有排列?！?，不僅讓學(xué)生掌握了課堂上講解的排列原理，還鍛煉了編程能力，初步體驗(yàn)了科研的樂趣，由消極的被動學(xué)習(xí)升級為積極的主動學(xué)習(xí)?？梢娡ㄟ^組合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課更能培養(yǎng)學(xué)生自己動手自己學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

（四）精挑細(xì)選課后練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力

組合數(shù)學(xué)作為一門應(yīng)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)課，需要學(xué)生掌握其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，這就必須加強(qiáng)組合數(shù)學(xué)課堂后練習(xí)。因此習(xí)題是組合數(shù)學(xué)課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是理論教學(xué)必不可少的補(bǔ)充。然而習(xí)題課并不意味著單純地大量做題，教師應(yīng)根據(jù)課堂內(nèi)容，精挑細(xì)選出質(zhì)量比較高的少量題目，供學(xué)生課余時間認(rèn)真研究，要在習(xí)題中體現(xiàn)組合數(shù)學(xué)的知識點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立給出解決問題的新觀點(diǎn)和新方法。設(shè)置習(xí)題時，應(yīng)以問題為導(dǎo)向，即給定一個實(shí)際的有興趣的問題，讓學(xué)生利用所學(xué)的組合數(shù)學(xué)理論進(jìn)行解決，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對知識細(xì)節(jié)的理解和掌握，并讓學(xué)生舉一反三熟練掌握所學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生的理解更加深刻。如我們在教學(xué)過程中的一個課后習(xí)題實(shí)例：“一位國際象棋大師有11周的時間備戰(zhàn)一場錦標(biāo)賽，他決定每天至少下一盤棋，但是為了使自己不過分疲勞他還決定在每周不能下棋超過12盤。證明存在連續(xù)若干天，期間這位大師恰好下了21盤棋?！?，該實(shí)例引起了學(xué)生在課余時間學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的一個熱潮。

總之，面對高等學(xué)校生物信息學(xué)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，傳統(tǒng)的單一的純理論的組合數(shù)學(xué)教學(xué)方法已經(jīng)不再適用。應(yīng)該考慮改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生在快樂進(jìn)取的氛圍里學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)，具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進(jìn)仍有待教學(xué)工作者進(jìn)一步探討和研究。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蘇建忠，張巖，劉洪波，王芳，崔穎.組合數(shù)學(xué)在生物信息學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，6，142-143.

作者簡介：

劉洪波（1983-），男，漢族，山東德州人，博士，講師，主要研究方向：生物信息學(xué)，計算表觀遺傳學(xué)。

王芳（1982-），女，漢族，吉林松原人，博士，副教授，主要研究方向：生物信息學(xué)，計算表觀遺傳學(xué)。

第5篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

【關(guān)鍵詞】微分方程 生物信息學(xué) 案例式教學(xué)法 問題式教學(xué)法

【中圖分類號】O175 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0060-01

生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科正在迅猛的發(fā)展，通過將數(shù)學(xué)科學(xué)知識和技巧引入生物科學(xué)的領(lǐng)域，幫助生物學(xué)家解釋各種生命現(xiàn)象。同時，生物學(xué)又為數(shù)學(xué)家提供了豐富的研究課題。微分方程是數(shù)學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，也是其他工科專業(yè)的必修課程之一，為其解決實(shí)際問題提供必要的數(shù)學(xué)知識。微分方程通過對自然科學(xué)和社會科學(xué)中的問題進(jìn)行數(shù)值或者定性的描述，幫助人們對事物的發(fā)展進(jìn)行預(yù)見。微分方程在眾多的領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，包括物理學(xué)、航天、醫(yī)藥、化學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域。隨著完成測序的生物數(shù)量的迅速增加及更深入廣泛的了解基因功能，生物網(wǎng)絡(luò)的研究在生物信息學(xué)中越來越受重視。由于微分方程系統(tǒng)的靈活強(qiáng)大，有利于描述生物網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜關(guān)系。因此，微分方程課程被生物信息學(xué)專業(yè)作為重要的必修課程之一。由于本課程數(shù)學(xué)理論豐富應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在給非數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生授課的過程中往往面臨兩難的境地：一方面如果按照數(shù)學(xué)專業(yè)授課模式側(cè)重數(shù)學(xué)理論的介紹就會脫離本專業(yè)的特點(diǎn)，應(yīng)用性欠缺使得學(xué)生缺乏興趣；另一方面，如果大量介紹應(yīng)用，又會因?yàn)閷W(xué)生數(shù)學(xué)背景知識的缺乏而造成學(xué)生比較迷茫。如何在授課過程中將理論和實(shí)際內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生興趣值得思考。本文結(jié)合生物信息學(xué)的專業(yè)特點(diǎn)，總結(jié)了微分方程在教學(xué)過程中的一點(diǎn)體會。

1.合理的整合教學(xué)內(nèi)容

關(guān)于微分方程的教材很多，但是一些教材偏重于理科注重公式定理的推導(dǎo)證明，沒有實(shí)際應(yīng)用的舉例，公式抽象語言晦澀學(xué)生難于理解。本校生物信息學(xué)本科專業(yè)采用的教材是周義倉編寫的常微分方程及其應(yīng)用，其內(nèi)容上在反應(yīng)數(shù)學(xué)理論嚴(yán)密性的同時，強(qiáng)調(diào)了建模、應(yīng)用和計算機(jī)等特點(diǎn)，每章使用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行具體實(shí)例的解析。

首先，在吃透教材的基礎(chǔ)上對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在了解數(shù)學(xué)背景知識的同時更注重微分方程理論的應(yīng)用性而不關(guān)注數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。

其次，注意不同知識點(diǎn)的歸納總結(jié)。在教學(xué)過程中注意及時的整理和總結(jié)，幫助學(xué)生理清它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。同時，這些理論知識的落腳點(diǎn)就是眾多不同類型微分方程的求解，針對不同求解方法進(jìn)行歸納，強(qiáng)化訓(xùn)練。

最后，注意學(xué)生實(shí)際的動手操作能力。結(jié)合實(shí)驗(yàn)課針對每章的教學(xué)內(nèi)容鍛煉學(xué)生的實(shí)際動手操作能力，結(jié)合Maple或Matlab軟件判斷微分方程的類型并進(jìn)行求解。除此之外，可以適當(dāng)增加實(shí)際的問題，例如藥物代謝、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等生物信息學(xué)中的經(jīng)典問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、求解方程、解釋實(shí)際現(xiàn)象。

2.多樣化的教學(xué)方法和手段

微分方程涉及很多數(shù)學(xué)理論的推導(dǎo)，因此在數(shù)學(xué)專業(yè)中往往采用板書的方式。既能幫助學(xué)生理解推演過程，又能根據(jù)學(xué)生理解情況隨時調(diào)整。但是對于生物信息學(xué)專業(yè)單純的板書或者多媒體教學(xué)都會導(dǎo)致單調(diào)枯燥，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將二者有機(jī)的結(jié)合，通過板書將復(fù)雜的理論知識在黑板上演示，同時將微分方程的圖形利用多媒體技術(shù)展現(xiàn)使得課堂教學(xué)更具有直觀性，使學(xué)生更容易理解教學(xué)內(nèi)容并加深印象。在教學(xué)過程中適當(dāng)引入討論式教學(xué)方法，針對實(shí)際問題讓學(xué)生進(jìn)行分組討論有利于培養(yǎng)學(xué)生積極探索、勇于創(chuàng)新、敢于質(zhì)疑的學(xué)習(xí)態(tài)度。

3.理論聯(lián)系實(shí)際

對于微分方程的內(nèi)容，如果只進(jìn)行理論的學(xué)習(xí)而不進(jìn)行上機(jī)的實(shí)際操作無異于是紙上談兵，上機(jī)的操作如果僅僅局限于是方程的求解和判斷也僅僅是浪費(fèi)時間。通過上機(jī)時間不僅鍛煉學(xué)生將所學(xué)算法程序化和學(xué)生的邏輯思維能力，還要提供學(xué)生應(yīng)對問題的解決能力。隨著海量基因組數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，如何利用基因組數(shù)據(jù)分析基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和代謝途徑是生物信息學(xué)研究人員亟待解決的問題。利用微分方程演化生物網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜關(guān)系得到了廣泛的應(yīng)用。針對微分方程在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，讓學(xué)生體會將實(shí)際問題數(shù)學(xué)化，建立模型求解方程，解釋實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題、提高算法分析與設(shè)計的能力。其次，積極鼓勵學(xué)生參與數(shù)學(xué)建模競賽活動，在活動中讓學(xué)生體會運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的樂趣。

4.靈活的評價機(jī)制

傳統(tǒng)的考核辦法采取單一的筆試成績，但這往往不能評價學(xué)生的綜合素質(zhì)以及知識的掌握程度。在考核內(nèi)容上主要突出三點(diǎn)內(nèi)容：（一）對基本概念的掌握程度；（二）分析問題與解決問題的綜合實(shí)力；（三）考查學(xué)生對微分方程求解方法和技巧的掌握。

對于生物信息學(xué)專業(yè)的學(xué)生，要求有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)與計算機(jī)功底解決生物學(xué)問題。因此既要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要求具有分析和解決實(shí)際生物學(xué)問題的能力。面對微分方程這門課程，既要重視數(shù)學(xué)理論的教學(xué)，又要注重對學(xué)生解決生物學(xué)實(shí)際問題的引導(dǎo)，結(jié)合本專業(yè)的特點(diǎn)及培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]楊麗娜. 《偏微分方程數(shù)值解》課堂教學(xué)改革與實(shí)踐. 中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊. 2012 （8）： 110-112.

[4]季瑞瑞， 劉丁. 一種基于分?jǐn)?shù)階微分方程模型的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法. 西安理工大學(xué)學(xué)報. 2011， 27（2）： 127-131.

作者簡介：

王芳（1982- ），吉林人，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)生物信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，講師，主要研究方向：生物信息學(xué)，計算表觀遺傳學(xué)。

第6篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；自主復(fù)制序列（ARS）；重組質(zhì)粒；復(fù)制起始活性

中圖分類號：Q785 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）21-4891-03

Construction and Identification of Recombinant Plasmids of Saccharomyces cerevisiae ARS304 and Its Flank Sequence

LI Jun，WANG Xin，ZHANG Qi-sheng，CAI Lu

（Institute of Bioengineering and Technology，Inner Monglia University of Science and Technology， Baotou 014010， Inner Monglia，China）

Abstract： ARS304 gene（S1） and its flank sequence（S2） of Saccharomyces cerevisiae were cloned by PCR， and then connected into the shuttle vector pRS405. Recombinant plasmids pRS1 and pRS2 were successfully constructed and used for electroporation of S. cerevisiae. Results showed that the electricity transformation rate of pRS2 was higher than that of pRS1， indicating that flank sequence could improve the autonomously replicating activity of ARS304 in S. cerevisiae.

Key words： Saccharomyces cerevisiae； autonomously replicating sequence（ARS）； recombinant plasmids； replication origins activity

復(fù)制起始的調(diào)控涉及細(xì)胞周期的調(diào)控、基因擴(kuò)增、腫瘤發(fā)生等重大生物學(xué)問題，是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的重要內(nèi)容。釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中復(fù)制起始依賴的順式作用元件被稱為自主復(fù)制序列（Autonomously replicating sequence， ARS），典型的ARS有一段11 bp富含A/T的保守序列[5’-（A/T）TTTA（T/C）（A/G）TTT（A/T）-3’]，稱為ACS（ARS consensus sequence），這些位點(diǎn)發(fā)生突變時會導(dǎo)致ARS失去活性，進(jìn)而影響到復(fù)制起始的功能。在釀酒酵母Ⅲ號染色體上已發(fā)現(xiàn)有19個ARS元件，但卻存在超過3 800個與ACS相似的序列，并且其中60%的序列能與ACS的8～10個位點(diǎn)匹配[1]，說明自主復(fù)制并不單純受ACS元件數(shù)目、方向以及解旋基序數(shù)目所控制，其活性可能還與其他因素有關(guān)，諸如ARS側(cè)翼序列特征、核小體定位、染色質(zhì)修飾等[2]。對酵母的ARS進(jìn)行研究，了解酵母染色體復(fù)制起始機(jī)制，有利于進(jìn)一步在表觀遺傳學(xué)水平上探究真核生物復(fù)制機(jī)理。本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建并鑒定釀酒酵母ARS304及其側(cè)翼序列重組質(zhì)粒，以期為以酵母為模式生物研究真核基因復(fù)制機(jī)制提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 菌株和質(zhì)粒 Esherichia coli DH5α為內(nèi)蒙古科技大學(xué)基因工程實(shí)驗(yàn)室保藏。釀酒酵母YPH499（MATa ura3-52 lys2-801amber ade2-101ochre trp1-Δ63 his3-Δ200 leu2-Δ1）、穿梭質(zhì)粒pRS405由美國新澤西州醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)與分子遺傳學(xué)部Carol S. Newlon教授提供。

1.1.2 酶與試劑 DNA Marker、限制性內(nèi)切酶、T4 DNA連接酶、Taq DNA聚合酶、PCR產(chǎn)物純化試劑盒購自TaKaRa公司，Agarose購自Invitrogen公司。PCR引物合成及DNA測序工作由生工生物工程（上海）股份有限公司完成。

1.1.3 培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件 大腸桿菌的培養(yǎng)使用LB培養(yǎng)基（胰蛋白胨10 g/L+NaCl 10 g/L+酵母浸提物5 g/L，固體培養(yǎng)基添加15 g/L瓊脂），培養(yǎng)條件為37 ℃振蕩培養(yǎng)24 h；酵母YPH499的培養(yǎng)使用YPD培養(yǎng)基（胰蛋白胨 20 g/L+酵母浸提物10 g/L，高壓滅菌20 min后加入100 mL滅菌的20 g/L葡萄糖溶液，固體培養(yǎng)基添加15 g/L瓊脂），培養(yǎng)條件為28 ℃暗培養(yǎng)18 h。

1.2 方法

1.2.1 珠磨法提取釀酒酵母基因組DNA 收集培養(yǎng)16～18 h的酵母YPH499菌液，用TE洗滌2次后溶于200 μL TE；加入50 mg玻璃珠（直徑0.3～0.5 mm）和100 μL苯酚—氯仿（體積比25∶24，下同），渦漩振蕩2～3 min，12 000 r/min離心2 min；取上清，加入等體積苯酚—氯仿，振蕩混勻后12 000 r/min離心5 min；取上清，加入0.5 μL Rnase A，37 ℃溫浴30 min；加入2倍體積的無水乙醇，-20 ℃靜置30 min；10 000 r/min離心5 min，沉淀物用70%（體積分?jǐn)?shù)，下同）的乙醇洗2次，自然干燥后溶于20 μL TE，采用0.8%的瓊脂糖凝膠電泳檢測提取的DNA[3]。

1.2.2 ARS304及側(cè)翼序列片段PCR擴(kuò)增及純化 根據(jù)Saccharomyces Genome Database中釀酒酵母Ⅲ號染色體上的ARS304序列設(shè)計兩對引物分別擴(kuò)增釀酒酵母ARS304（S1）及以ARS304為核心上下游延伸1 kb的序列（S2）。引物序列分別為PF1：

5′-CGGGATCCCGGAAGTGCAGAACAAAGAGG-3′

（BamHⅠ），PR1：5′-CGCGAGCTCGGCAGGAGCAG

CACACAGATC-3′（SacⅠ）；PF2：5′-CGGGATCCCGC

TAGTGCTTAAGTTCTGTTG-3′（BamHⅠ），PR2：

5′-CGCGAGCTCGGCAGTCTTTAAACGCGCCTT-3′

（SacⅠ）。

以釀酒酵母YPH499基因組為模板，利用上述引物擴(kuò)增釀酒酵母ARS304及側(cè)翼序列。擴(kuò)增體系為50 μL：ddH2O 37 μL、10×Buffer（Mg2+） 5 μL、dNTPs 4 μL、PF （10 μmol/L） 0.5 μL、PR（10 μmol/L） 0.5 μL、Taq DNA聚合酶1 μL、DNA模板2 μL。擴(kuò)增程序?yàn)?5 ℃ 4.0 min；95 ℃ 30 s，51 ℃ 35 s（S2：48 ℃ 45 s），72 ℃ 1 min； 72 ℃ 10 min，30個循環(huán)。0.8%的瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物，并采用純化試劑盒進(jìn)行回收純化。

1.2.3 重組質(zhì)粒pRS1、pRS2的構(gòu)建 對純化后的PCR產(chǎn)物和酵母穿梭載體pRS405進(jìn)行BamHⅠ/SacⅠ雙酶切；連接pRS405酶切大片段和S1（S2）雙酶切產(chǎn)物；連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α；提取質(zhì)粒，對其分別進(jìn)行PstⅠ/SacⅠ和SacⅠ/Hind Ⅲ雙酶切驗(yàn)證，驗(yàn)證正確的重組質(zhì)粒命名為pRS1及pRS2。

1.2.4 酵母電轉(zhuǎn)化 具體方法參考文獻(xiàn)[4]，轉(zhuǎn)化效率=產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化子數(shù)/質(zhì)粒DNA質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 釀酒酵母基因組DNA的提取結(jié)果

釀酒酵母細(xì)胞壁厚約25 nm，以葡聚糖為主，有一定韌性。因此提取酵母基因組DNA的關(guān)鍵在于選擇一種合適的方法破壁，使菌體內(nèi)的核酸釋放出來。目前報道的酵母基因組DNA的提取方法主要有堿裂解法、液氮研磨法、超聲波法、復(fù)合酶法、珠磨法等。本實(shí)驗(yàn)采用珠磨法提取酵母基因組，瓊脂糖凝膠電泳檢測結(jié)果見圖1，可以看出，提取的酵母基因組DNA條帶清晰明亮，沒有拖帶。珠磨法價格便宜，操作簡單，提取的釀酒酵母基因組滿足后續(xù)擴(kuò)增目的片段的需要。

2.2 S1、S2序列的PCR擴(kuò)增

以釀酒酵母YPH499基因組為模板擴(kuò)增ARS304（S1，486 bp）和以ARS304為核心上下游延伸1 kb的側(cè)翼序列（S2，2 358 bp），采用0.8%的瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，結(jié)果見圖2、圖3。從圖中可以看出，目的片段條帶單一清晰、大小與預(yù)期相符。

2.3 重組質(zhì)粒pRS1及pRS2克隆的鑒定

將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物S1及S2經(jīng)BamHⅠ/SacⅠ雙酶切后分別連接到穿梭載體pRS405上，連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α，隨機(jī)挑取轉(zhuǎn)化子，提取質(zhì)粒后分別用Pst Ⅰ/Sac Ⅰ和Sac Ⅰ/Hind Ⅲ雙酶切檢測（圖4、圖5）。結(jié)果顯示，重組質(zhì)粒pRS1經(jīng)過Pst Ⅰ/Sac Ⅰ雙酶切后出現(xiàn)大小兩條帶，短片段的大小約為550 bp；重組質(zhì)粒pRS2經(jīng)過Sac Ⅰ/Hind Ⅲ雙酶切后出現(xiàn)兩條帶，大小約為5 500 bp和2 400 bp，均與預(yù)期相符。

2.4 重組質(zhì)粒pRS1及pRS2功能鑒定

酵母轉(zhuǎn)化效率是鑒定自主復(fù)制活性強(qiáng)弱的直接指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)以整合型質(zhì)粒pRS405為陽性對照，將構(gòu)建的重組質(zhì)粒pRS1及pRS2電轉(zhuǎn)化釀酒酵母YPH499，在SD平板上篩選Leu+的轉(zhuǎn)化子，根據(jù)酵母轉(zhuǎn)化效率判斷3種質(zhì)粒的自主復(fù)制活性，結(jié)果見圖6。圖6顯示整合型質(zhì)粒pRS405由于其復(fù)制依賴于整合到酵母的染色體上，轉(zhuǎn)化率低（6轉(zhuǎn)化子/μg DNA），而同等條件下在pRS405多克隆位點(diǎn)插入ARS304，整合型質(zhì)粒轉(zhuǎn)變成復(fù)制型質(zhì)粒pRS1，轉(zhuǎn)化率是原來的8.8倍（53轉(zhuǎn)化子/μg DNA）；重組質(zhì)粒pRS2由于包含以ARS304為核心上下游延伸1 kb的側(cè)翼序列，轉(zhuǎn)化率有了顯著提高（324轉(zhuǎn)化子/μg DNA），說明ARS304側(cè)翼序列能顯著提高ARS304的自主復(fù)制活性。

3 小結(jié)與討論

在真核細(xì)胞中，DNA復(fù)制是在特定復(fù)制起始點(diǎn)上開始的。酵母中潛在的起始點(diǎn)比在每個細(xì)胞周期中實(shí)際使用的起始點(diǎn)要多。雖然在酵母中大多數(shù)ARS都被復(fù)制起始識別復(fù)合體（Origin recognition complex，ORC）結(jié)合[5]，但其中有些位點(diǎn)的使用頻率比其他位點(diǎn)的更高，且有一些潛在的起始點(diǎn)在正常生長條件下從不使用。但是當(dāng)克隆到質(zhì)粒上時，這些序列也能作為有效的起始點(diǎn)行使功能[6]。因此，在酵母細(xì)胞核中染色體的環(huán)境能決定哪些潛在的位點(diǎn)被用作起始點(diǎn)以及使用的頻率。如酵母Ⅲ號染色體上有19個ARS，但由于側(cè)翼序列的影響，并不是所有的都具有復(fù)制起始活性或活性較低[7]。Srienc等[8]研究發(fā)現(xiàn)敲除Ⅲ號染色體上其他高活性ARS時，ARS304的復(fù)制起始活性會大大增強(qiáng)。Eaton等[2]利用高通量的序列分析測定了酵母體內(nèi)ARS兩側(cè)的核小體定位圖譜，發(fā)現(xiàn)酵母復(fù)制起始位點(diǎn)ARS兩側(cè)的核小體分布具有一定的規(guī)律，且ORC的結(jié)合也需要ARS兩側(cè)精確的核小體定位。

本研究成功構(gòu)建了酵母Ⅲ號染色體HML區(qū)外第一個活性較低的ARS304及以ARS304為核心上下游延伸1 kb的側(cè)翼序列的重組質(zhì)粒pRS1和pRS2。質(zhì)粒電轉(zhuǎn)化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ARS304側(cè)翼序列能顯著提高ARS304的復(fù)制活性。后續(xù)研究將在pRS1、pRS2重組質(zhì)粒上組裝核小體，研究核小體的分布及定位對復(fù)制起始活性的影響。

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收稿日期：2011-12-16

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（61072129）；內(nèi)蒙古科技大學(xué)創(chuàng)新基金（2011NCL005）

第7篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 教學(xué)模式 創(chuàng)新

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）08-0009-02

近些年，隨著人類基因組測序完成，有關(guān)核酸、蛋白質(zhì)等的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)迅速增長。同時，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為生物數(shù)據(jù)的處理提供了有力支持[1]，促進(jìn)了生物信息學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展。許多高校相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程。生物信息學(xué)課程對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。[2]生物信息學(xué)是多領(lǐng)域融合的學(xué)科，對理論知識及實(shí)踐的要求較高，因此如何提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量及完善教學(xué)模式尤為重要。本文根據(jù)生物信息學(xué)的特點(diǎn)及目前發(fā)展現(xiàn)狀，提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化的教學(xué)模式。并在實(shí)施過程中不斷優(yōu)化，為完善生物信息學(xué)的教學(xué)模式提供依據(jù)。

一、生物信息學(xué)課程的概述

生物信息學(xué)作為近些年新發(fā)展的學(xué)科。具有以下特征：第一，多學(xué)科融合。它將數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與生物學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起。[3]第二，數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。目前國際上著名的數(shù)據(jù)庫有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]這些資源具有開放性，大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫可免費(fèi)下載。第三，學(xué)科知識的前沿性，生物信息學(xué)的發(fā)展和更新較其他學(xué)科更為迅速。[5]教師在教學(xué)過程中要不斷地吸取新的知識以補(bǔ)充教材中的不足。[6]生物信息學(xué)的價值不僅體現(xiàn)在科學(xué)研究領(lǐng)域，同時對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有影響。[6]所以，各高校設(shè)置生物信息學(xué)課程是必要的。

二、生物信息學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

無論國外或國內(nèi)對生物信息學(xué)的發(fā)展都是高度重視的。筆者在針對生物信息學(xué)本科教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，生物信息學(xué)教學(xué)過程存在以下不足：

（一）專業(yè)型人才稀少

生物信息學(xué)所涉及的領(lǐng)域較廣，它將數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)相結(jié)合。[7]這一特點(diǎn)，要求從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師自身知識背景要深厚，同時兼?zhèn)渖飳W(xué)及信息技術(shù)的專業(yè)知識。由于各專業(yè)之間的交叉聯(lián)系較少，導(dǎo)致相關(guān)生物信息學(xué)的專業(yè)人才稀少。這對于生物信息學(xué)教學(xué)是不利的。

（二）教學(xué)理念陳舊

生物信息學(xué)是將信息技術(shù)和生物課程有機(jī)結(jié)合。目前，在國內(nèi)，生物信息學(xué)教學(xué)思想還比較落后，大部分還處于對構(gòu)建完善的教學(xué)模式初步探索階段。[8]由于不能將信息技術(shù)的優(yōu)勢極大地發(fā)揮，以至于生物信息學(xué)教學(xué)過程中存在一定的弊端。在教學(xué)設(shè)計中還沿用傳統(tǒng)的教授法，使得學(xué)生對于學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的興趣減少，同時，忽略信息技術(shù)的應(yīng)用對于培養(yǎng)和拓展學(xué)生思維方式的作用。

（三）實(shí)踐教學(xué)存在不足

實(shí)踐教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)過程中必要的部分。生物信息學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)方面較為薄弱。一方面，課時安排不合理。大部分時間分配于理論課，而實(shí)踐課的時間相對較少。另一方面，在硬件設(shè)施上，也不能滿足實(shí)際需求。在很多高校中并沒有獨(dú)立的計算機(jī)機(jī)房以保障學(xué)生能夠進(jìn)行具體的操作。并且，在國內(nèi)，雖然生物信息學(xué)的研究發(fā)展迅速，但所涉及的資源并不能共享，交流較少。

（三）“教-學(xué)-研”模式的構(gòu)建

針對生物信息學(xué)課程自身特點(diǎn)及在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式。

1.教學(xué)理念的改革

從上述的分析中，針對教學(xué)理念落后問題，需要從生物信息學(xué)的教學(xué)要求與特點(diǎn)出發(fā)，改變常規(guī)的教學(xué)模式，采用“自主式、探究式”學(xué)習(xí)的思想，通過小組合作的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)。[9]根據(jù)生物信息學(xué)的課程內(nèi)容可將其分為幾個模塊。例如：數(shù)據(jù)庫介紹及應(yīng)用、常用統(tǒng)計學(xué)方法、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。學(xué)生以小組為單位，對每一個模塊進(jìn)行探討研究。學(xué)生可以通過上網(wǎng)查找資料，與老師進(jìn)行交流及在課堂上展示成果并且小組間進(jìn)行探討等方式對該模塊所涉及的相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣使得學(xué)生能夠按照自己的要求擴(kuò)展和交流生物信息學(xué)知識，豐富生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)途徑，并且?guī)熒g建立平等和諧的關(guān)系。

2.理論聯(lián)系實(shí)踐，鍛煉學(xué)生科研能力

教學(xué)是科研的前提條件，科研使教學(xué)內(nèi)容多樣化。[10]因此，在教學(xué)過程中，根據(jù)課程的特色，可將教學(xué)與科研彼此聯(lián)系起來。首先，組建跨學(xué)科的教師團(tuán)隊。生物信息學(xué)是多學(xué)科交叉的課程，該領(lǐng)域的專業(yè)型人才稀少。解決這一問題是保障學(xué)生在科研過程中隨時了解相關(guān)知識的關(guān)鍵。我們可以在教學(xué)過程中組建跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊。教師間可彼此溝通交流，針對學(xué)生們在科研過程中遇到的問題，能夠提供專業(yè)性的建議，為科研提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。其次，教師積極鼓勵學(xué)生參加科研項(xiàng)目。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)下生物信息學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)方向，提出研究問題，使學(xué)生積極參加其中。在科研過程中，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及動手操作能力，同時，增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識。對生物信息學(xué)有進(jìn)一步了解。最后，為了創(chuàng)造一個良好的科研條件，學(xué)校應(yīng)提供一些硬件設(shè)施。例如：多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、與生物信息學(xué)相關(guān)的軟件等。將教學(xué)與科研聯(lián)系在一起，可有效地提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

3.教學(xué)與創(chuàng)業(yè)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及創(chuàng)業(yè)能力

創(chuàng)業(yè)教育是一種實(shí)踐，以學(xué)生為主體，將“教、學(xué)、做”三者合一。[11]所以在“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式中，創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研相互聯(lián)系，科研成果具體化，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。以吉林師范大學(xué)為例。教師在授n過程中，與學(xué)生一起對表觀遺傳學(xué)藥物進(jìn)行分析，并以此為研究課題，參加“第二屆吉林省‘互聯(lián)網(wǎng)+’大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”。項(xiàng)目中擬建一家有限責(zé)任公司，它將通過差異化的運(yùn)營模式，以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，運(yùn)用現(xiàn)代生物科技和計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對表觀遺傳學(xué)藥物信息的整合及數(shù)據(jù)的分析，并對藥物靶點(diǎn)進(jìn)行更深層次的挖掘。為特定的顧客提供個性化的服務(wù)，并以此獲取利潤。實(shí)例表明，在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研的有效結(jié)合，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并充分發(fā)揮了理論知識與實(shí)踐結(jié)合的優(yōu)勢。

四、結(jié)語

總之，生物信息學(xué)教學(xué)應(yīng)適當(dāng)?shù)貙⒗碚撆c實(shí)踐結(jié)合。通過“教-研-創(chuàng)”一體化教學(xué)模式的嘗試，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并且能夠及時解決問題的能力。因此，該模式在生物信息W教學(xué)過程中具有一定的可操作性。隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，該模式將進(jìn)一步完善，以期培養(yǎng)出綜合型、創(chuàng)新型人才。

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第8篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 實(shí)踐能力 課程體系 培養(yǎng)模式

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0047-02

1 生物信息學(xué)概述

伴隨現(xiàn)代高通量分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，生物信息學(xué)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入[1]。作為數(shù)學(xué)理論、計算機(jī)技術(shù)和生物醫(yī)藥研究的整合學(xué)科，生物信息學(xué)在生物進(jìn)化、生理功能、疾病治療、藥物開發(fā)、農(nóng)林產(chǎn)業(yè)等眾多領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用價值，是研究生命科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)內(nèi)在定量規(guī)律的重大交叉前沿學(xué)科。鑒于生物信息學(xué)的重要研究價值和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，發(fā)展生物信息學(xué)專業(yè)教育，有計劃的建設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)課程體系，開展面向?qū)嵺`能力的生物信息學(xué)人才培養(yǎng)對促進(jìn)現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)發(fā)展有重要的意義[2]。

2 生物信息學(xué)教育發(fā)展現(xiàn)狀

生物信息學(xué)發(fā)展起步于20世紀(jì)末，在短短的十幾年中，生物信息學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為了橫跨多個研究領(lǐng)域的朝陽專業(yè)，國內(nèi)眾多高等學(xué)府、科研院所相繼開設(shè)了生物信息本科和研究生專業(yè)[3]。但是，在實(shí)際的教學(xué)和研究過程中，絕大數(shù)單位依托于單一的數(shù)學(xué)、計算機(jī)或生物學(xué)專業(yè)開展，人才培養(yǎng)模式尚處于探索階段，在培養(yǎng)過程存在生物信學(xué)理論基礎(chǔ)薄弱、課程體系不健全、課程內(nèi)容不完善、專業(yè)教材匱乏、專業(yè)師資隊伍缺乏等問題。

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)生物信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院是全國領(lǐng)先創(chuàng)辦生物信息學(xué)專業(yè)的單位之一，多年來致力于生物信息學(xué)的科學(xué)研究和本、碩、博各類人才培養(yǎng)，堅持以學(xué)生為本，以培養(yǎng)高素質(zhì)生物信息學(xué)專門人才為目標(biāo)，深化教學(xué)改革，以滿足日益發(fā)展的生物信息學(xué)高端人才需要[4]。為解決生物信息學(xué)的教育教學(xué)問題，培養(yǎng)高水平的現(xiàn)代生物信息學(xué)人才，我們提出立足國內(nèi)高等生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)教育，建立面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量培養(yǎng)具有理工科創(chuàng)新思維能力的生物醫(yī)學(xué)人才，為我國生命科學(xué)―醫(yī)藥學(xué)科教育教學(xué)、科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化輸送大批專門人才。

3 生物信息課程體系建設(shè)

3.1 課程建設(shè)目標(biāo)和指導(dǎo)方針

結(jié)合生物信息學(xué)才培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)過數(shù)十名骨干教師十余年生物信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐及人才培養(yǎng)成果經(jīng)驗(yàn)反饋，我們適時調(diào)整本科生課程及教學(xué)內(nèi)容，逐步建立起面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系。奠定了本科生的人文素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)并重，公共基礎(chǔ)理論及專業(yè)理論相輔相乘，重視學(xué)生理工生物醫(yī)學(xué)全方面素質(zhì)提高，重點(diǎn)突出學(xué)生實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)方針，并在實(shí)踐中培養(yǎng)了大批具有創(chuàng)新思維能力的優(yōu)秀高端生物信息學(xué)專業(yè)人才。

3.2 生物信息學(xué)課程體系建設(shè)方案

考慮到生物信息學(xué)多學(xué)科交叉特點(diǎn)和國家大學(xué)生培養(yǎng)要求，及學(xué)生未來就業(yè)深造所必需的基礎(chǔ)和專業(yè)能力，我們在國內(nèi)率先開創(chuàng)了生物信息學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系，并在醫(yī)學(xué)院校獨(dú)立開展近40余門數(shù)理基礎(chǔ)課程和生物信息學(xué)專業(yè)課程。主要的課程建設(shè)情況如下：

（1）公共基礎(chǔ)課程（國家限修課）：政治理論課程、公共外語、體育。

（2）生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程：解剖生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)、分子藥理學(xué)等。

（3）計算機(jī)基礎(chǔ)課程：計算機(jī)基礎(chǔ)、高級語言程序設(shè)計（C++&JAVA）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Perl語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、Linux操作系統(tǒng)與程序設(shè)計等（上述課程均含上機(jī)實(shí)踐）。

（4）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程：數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)理邏輯、組合數(shù)學(xué)與圖論、微分動力學(xué)方程、運(yùn)籌學(xué)等（上述課程均含上機(jī)實(shí)踐）。

（5）專業(yè)基礎(chǔ)課程：信息論基礎(chǔ)、生物統(tǒng)計學(xué)、生物醫(yī)學(xué)圖像處理、模式識別、優(yōu)化算法、隨機(jī)過程、生物信息學(xué)概論、生物信息數(shù)據(jù)挖掘、生物信息軟件設(shè)計與開發(fā)、分子生物軟件工程、生物信息學(xué)數(shù)據(jù)可視化、專業(yè)外語等（上述課程均含實(shí)驗(yàn)）。

（6）專業(yè)課程：生物芯片技術(shù)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、分子進(jìn)化、分子生物網(wǎng)絡(luò)、基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)組信息學(xué)、藥物基因組信息學(xué)、統(tǒng)計遺傳學(xué)、計算表觀遺傳學(xué)、計算機(jī)輔助藥物設(shè)計等（上述課程均含實(shí)驗(yàn)）。

（7）綜合實(shí)踐課程：課題標(biāo)書設(shè)計、科研論文寫作、生物信息學(xué)進(jìn)展等。

我們在實(shí)踐基礎(chǔ)上開創(chuàng)的面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程體系不同于其他院校，具有明顯的跨專業(yè)交叉性教學(xué)計劃特色。該課程體系著眼于基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合、素質(zhì)培養(yǎng)與專業(yè)培養(yǎng)相結(jié)合、扎實(shí)穩(wěn)妥與創(chuàng)新思維相結(jié)合。注重學(xué)生在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)方面的基礎(chǔ)性教育，同時，強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、高精尖人才培養(yǎng)、特色化人才培養(yǎng)。厚基礎(chǔ)、寬口徑，使學(xué)生在本科階段不但打好將來從事生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、生物醫(yī)藥等相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新性研究工作基礎(chǔ)，更重要的是該專業(yè)課程體系與實(shí)踐密切聯(lián)系，切合相關(guān)研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)實(shí)際，能夠培養(yǎng)學(xué)生從事原始創(chuàng)新研究與產(chǎn)業(yè)開發(fā)的能力。

4 生物信息學(xué)本科生培養(yǎng)模式建設(shè)

4.1 五年制分段培養(yǎng)與多學(xué)科教育體系

目前，我們根據(jù)生物信息學(xué)交叉學(xué)科人才培養(yǎng)特點(diǎn)，考慮到基礎(chǔ)課程多，實(shí)踐能力要求高等因素，采取“2+2+1”的五年制本科人才培養(yǎng)模式，包括兩年理論基礎(chǔ)課程、兩年專業(yè)課程與一年實(shí)踐應(yīng)用課程培養(yǎng)（含科研訓(xùn)練+畢業(yè)設(shè)計）。此模式在學(xué)生就業(yè)和用人單位反饋中證實(shí)具有顯著的人才培養(yǎng)效果。

課程體系建設(shè)依托于生物醫(yī)學(xué)綜合優(yōu)勢及深厚的數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)功底，通過理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練中的知識技能交叉、滲透，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)生命學(xué)科與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域急需的生物信息學(xué)復(fù)合型人才。在此基礎(chǔ)上，從學(xué)科的交叉性出發(fā)，進(jìn)一步加強(qiáng)不同類別課程之間的有機(jī)融合，加大相關(guān)領(lǐng)域知識的整合力度，建立更為緊密、完善，符合生物信息學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的課程體系，將進(jìn)一步推動學(xué)科的發(fā)展和系統(tǒng)性教育理論體系的建立。

4.2 面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的本科生教育模式

在本科學(xué)生的培養(yǎng)過程中，我們特別重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過教研一體化、學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、報告研討制等先進(jìn)的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生早期接觸生物信息學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域和科學(xué)研究，在鞏固學(xué)習(xí)知識的同時，加強(qiáng)對學(xué)科的認(rèn)識和對未來的把握。

“教研一體化”的實(shí)踐教學(xué)模式：面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)，要求教學(xué)模式上的改革，使得人才培養(yǎng)模式由注重多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識培養(yǎng)的大眾教育，向注重少數(shù)高精尖創(chuàng)新能力培養(yǎng)的精英式教育轉(zhuǎn)變。充分利用骨干教師在生物信息學(xué)領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，將科學(xué)研究成果快速轉(zhuǎn)化成優(yōu)秀的教學(xué)素材，培養(yǎng)學(xué)生動手、實(shí)踐、創(chuàng)新能力，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際產(chǎn)業(yè)化的認(rèn)知水平和實(shí)踐能力。

本科生學(xué)業(yè)導(dǎo)師制：本科生進(jìn)入專業(yè)課教學(xué)階段，實(shí)行學(xué)業(yè)導(dǎo)師制。采取學(xué)生與一線骨干教師雙向選擇方式，使每名學(xué)生擁有自己的學(xué)業(yè)指導(dǎo)教師。導(dǎo)師為學(xué)生提供思想教育和專業(yè)輔導(dǎo)，并通過指導(dǎo)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓(xùn)練、早期科學(xué)研究等方法促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)盡頭和對專業(yè)的深入認(rèn)識。

專題報告與研討制度：本科生畢業(yè)設(shè)計階段，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“主體”學(xué)習(xí)地位，使學(xué)生選擇感興趣的學(xué)科方向，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行科研訓(xùn)練與實(shí)踐。要求學(xué)生自主利用網(wǎng)絡(luò)等各方面資源，獲取學(xué)科前沿信息，并以專題報告形式展示學(xué)習(xí)成果，通過提問、研討、總結(jié)，提升自身專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技能，獨(dú)立完成達(dá)到核心期刊發(fā)表水平的生物信息這科研課題。

5 生物信息學(xué)課程體系建設(shè)的意義

在全體師生的努力下，經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，我們對生物信息學(xué)課程體系從基礎(chǔ)到實(shí)踐的不同階段進(jìn)行分段式、推進(jìn)式的改革與建設(shè)。在政策措施、人員配備、經(jīng)費(fèi)匹配等各方面給予鼎力支持。優(yōu)先保證面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)課程體系快速、有效的建設(shè)，已經(jīng)形成國內(nèi)頂尖的生物信息學(xué)本科教育理論和實(shí)踐團(tuán)隊，并為國家輸送著大批高水平生物信息學(xué)人才。

面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)課程體系建設(shè)，一方面能夠完善生物醫(yī)學(xué)本科生、研究生的知識結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)用理工科思維和技能解決復(fù)雜生命科學(xué)問題的綜合科研能力，更為有效的實(shí)現(xiàn)生命科學(xué)攻關(guān)和創(chuàng)新研究理論形成；另一方面，生物醫(yī)藥是我國科技研發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)，在課程體系建設(shè)基礎(chǔ)上，培養(yǎng)適用于現(xiàn)代高通量分子生物學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新型生物信息學(xué)人才，將為我國的醫(yī)藥物研發(fā)提供強(qiáng)有力的推動作用，并有利于創(chuàng)新臨床診斷技術(shù)開發(fā)和個性化醫(yī)療的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)科技轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生潛在的、不可估量的經(jīng)濟(jì)價值。

6 致謝

本文研究內(nèi)容是在黑龍江省高等教育教學(xué)改革專項(xiàng)項(xiàng)目，黑龍江省高教學(xué)會重點(diǎn)課題創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)人才培養(yǎng)模式研究，黑龍省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)項(xiàng)目面向生物信息產(chǎn)業(yè)開發(fā)的創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)教育研究課題面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的生物信息學(xué)專業(yè)課程整合設(shè)計研究資助下完成的，課程體系的建設(shè)得到哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持，并得到兄弟院校相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者的幫助，在此一并感謝。

參考文獻(xiàn)

[1] Ned Wingreen and David Botstein. Back to the Future：Education for Systems-level Biologists[J].Nature Review Molecular Cell Biology，2006，7（11）：829-832.

[2] 徐良德，馬曄，孫紅梅，等.八年制醫(yī)學(xué)教育中開展《生物信息學(xué)》教學(xué)的實(shí)踐探討[J].素質(zhì)教育，2011，11：33-34.

第9篇：表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容范文

中小學(xué)是價值觀成長定型期。那么小的孩子紛紛奮力奔跑于星光大道，這局面的形成，不能說與此無關(guān)。

杜威說，學(xué)習(xí)是體驗(yàn)累積的過程，有些體驗(yàn)會關(guān)上一扇門，讓人從此敬而遠(yuǎn)之，甚至避之唯恐不及；另一些體驗(yàn)則能開一扇窗，讓學(xué)習(xí)者有動力也有能力去更多更深入地獲取此類體驗(yàn)。教育的最高目標(biāo)即“思維自由”，優(yōu)質(zhì)教育如同發(fā)電機(jī)，能創(chuàng)造源源不斷、意猶未盡的體驗(yàn)原動力，驅(qū)使學(xué)習(xí)者不斷拓展提升思維的速度，拓展思維疆域，自發(fā)自動地探索和建構(gòu)新知。科學(xué)思維素養(yǎng)是人的基本素養(yǎng)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力是基礎(chǔ)教育的重任，在課堂實(shí)施的探究教育，非課外的航模和機(jī)器人可以取代，也絕不可簡化為每學(xué)期一兩次的探究示范課。如果以“思維自由”作為人的核心素質(zhì)，教育者就須借知識點(diǎn)的傳播，去敞開可持續(xù)發(fā)展的體驗(yàn)之窗?？茖W(xué)課如果僅是向孩子們派發(fā)幾千年來積累的知識碎片，投一石中一鳥，也可算合格——總比打不著的好，但如今聰明的科學(xué)老師已經(jīng)在改用“一網(wǎng)多鳥”法了。

初中生物第一課，要講生物的定義和判斷標(biāo)準(zhǔn)。這種乍看內(nèi)容淺顯，不可能靠實(shí)驗(yàn)吸引眼球的概念課，我以為也只好“一石一鳥”地教完了事，直到遇見美國中學(xué)生物老師薩拉。

薩拉這樣張開她的網(wǎng)：

“太陽——是活的么？”

“是活的！”“肯定不是！”兩種聲音同時響起，互不相讓。另有一些小臉，左看看，右看看，不知所措。

薩拉讓學(xué)生按主張分組。

主張“不是”的A組，站到教室左邊。

主張“是”的B組，站到教室右邊。

那些拿不定主意的C組，就先站中間吧。

5分鐘組內(nèi)磋商后，薩拉請A、B兩組對陣，向C組發(fā)動攻勢，讓他們輪流逐個發(fā)言，盡最大努力說服C組加入自己一方。

孩子們使出了渾身解數(shù)。

A組學(xué)生：想想看，太陽怎么會是活的？它會喘氣嗎？會走路嗎？會說話嗎？會想事嗎？

B組學(xué)生：植物是活的，你覺得它會想事還是會說話了？

A組學(xué)生：哈哈，豬籠草就挺會“想事兒”的，粘蒼蠅吃還不聰明？

B組學(xué)生：太陽會發(fā)光發(fā)熱，沒生命的東西，比方石頭，就不會發(fā)光發(fā)熱！

A組學(xué)生：嘿，煤一點(diǎn)著不也會發(fā)光發(fā)熱，你不會認(rèn)為它是活的吧？（有人小聲附和：還有微波爐?。?/p>

B組學(xué)生：太陽是恒星，恒星總有一天會“死”，變成白矮星和黑洞什么的，既然會死，現(xiàn)在想必是活著的嘛！

A組學(xué)生：手機(jī)要沒電了咱們還說它“死了”呢（英語里沒電用“dieoff”這個詞），難不成你覺得你的手機(jī)這會兒是活的？

A組學(xué)生：生物都會繁殖，太陽可不會生小太陽！

B組學(xué)生：誰說生物都會繁殖，騾子會嗎，獅虎獸會嗎？會嗎？

……

C組漸漸分化著，不少學(xué)生加入了他們贊同的一方。但也有不肯輕易屈從的中堅分子。他們覺得誰都有點(diǎn)兒理，但都還不夠充分。

一個C組小姑娘嚴(yán)肅地問：你們爭太陽是不是活的，“活”的標(biāo)準(zhǔn)又是什么呢？

才準(zhǔn)備鳴金收兵的對陣雙方頓時又來勁兒了：

A組學(xué)生：活的就要會呼吸，會繁殖。

A組學(xué)生：會新陳代謝！

B組學(xué)生：活著要和周圍有能量交換。

B組學(xué)生：會死的東西才算活著！

……

薩拉不失時機(jī)地收了網(wǎng)：爭論的焦點(diǎn)其實(shí)不是太陽，而是“活”的判斷標(biāo)準(zhǔn)。你A組的“活”，是生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，他B組的“活”，是天文學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

到這一步，薩拉才輔以實(shí)例，引用剛才提到的一些觀點(diǎn)，給學(xué)生們掰扯生物學(xué)關(guān)于“活”的幾條標(biāo)準(zhǔn)?？梢徽f到“能夠繁殖”這條標(biāo)準(zhǔn)時，爭上了癮的孩子們又逮著機(jī)會了：

“是生物就會下崽兒嗎？那騾子跟獅虎獸它們只能算非生物嘍！”

被逼得“走投無路”的薩拉笑著“投降”，反手又傳一招：科學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn)本來就是人定的，大自然那么復(fù)雜，人定的條條框框難免會有漏洞，有例外！

透過課堂活躍的表象細(xì)思其效，不由暗暗一驚。薩拉這張網(wǎng)捕到的“鳥”里，生物學(xué)的生命標(biāo)準(zhǔn)不過是最小的一只。不管她是否明確意識到，初中生的科學(xué)思維能力正在這樣嘰嘰喳喳的課堂上迅速拔節(jié)——

一是對聯(lián)想能力和類比推理的訓(xùn)練。學(xué)生們相互反駁的那些理由，成人會覺得太過淺顯幼稚，尤其一臉壞笑，咬住“騾子和獅虎獸”不肯松嘴的那小子，簡直是成心鉆牛角尖?。ㄌ柌荒苌√柡万呑硬荒苌◎呑硬皇且淮a事兒，他準(zhǔn)保一清二楚?。┑祟惻＝羌鈨褐袇s有真意，即從兩個相距較遠(yuǎn)的“類”中迅速抓出共同點(diǎn)（比如騾子和太陽都不能繁殖，手機(jī)和太陽都有能量耗盡而“死”的可能），作為類比推理的起跳臺。這種遠(yuǎn)距離聯(lián)想配合類比推理，正是許多創(chuàng)新的開端。比方理查德·道金斯從基因的復(fù)制和傳遞聯(lián)想到文化的傳播，并推出“擬子”這個和基因一樣可拼接可突變可控制人們“表征”的文化傳播單位概念；再比方從折紙藝術(shù)推演出來的折紙數(shù)學(xué)，就解決了如何將巨大的太空太陽能電池板收貯在航天器狹小艙體里這一技術(shù)難題。

二是對傳統(tǒng)科學(xué)觀的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的看法，科學(xué)是在前人的圣殿上添磚加瓦，歲月流逝，殿越筑越高，而先前的殿基牢固而神圣，不可動搖?？梢坏┌艳q論納入眼界，風(fēng)景就完全不同了。燃燒反應(yīng)、天體運(yùn)行、人類起源、遺傳奧秘，綜觀科學(xué)研究，可不是常常分化出兩個或兩個以上觀點(diǎn)對立的群體，通過辯論爭取科學(xué)界、百姓和官方的支持么？辯論可能一方勝出，暫時成為聽眾眼中的絕對權(quán)威。勝出的認(rèn)知會被寫入教科書。但科學(xué)爭論又往往沒有永恒的勝出者，也總會有不能完全被說服的“C組”人士。就算寫入教科書，也不是蓋棺定論，新證據(jù)會帶來新質(zhì)疑，毫不客氣地挑戰(zhàn)榮登教科書的成論。爭論雙方可能“兩輸”（如對于光的性質(zhì)的爭論，主張是波的和主張是粒子的都不曾獲勝，而由“波粒二象性”論者收拾局面），也可能“雙贏”（達(dá)爾文學(xué)派和孟德爾學(xué)派曾有過多年爭戰(zhàn)，最后才發(fā)現(xiàn)兩家人可進(jìn)一家門）；戴了多年“輸家”帽子也未必永世不得翻身（如拉馬克的“獲得性遺傳”，被否定了總有上百年，但近年來卻在表觀遺傳學(xué)的研究中強(qiáng)勢回歸：控制基因表達(dá)的甲基化過程可為外界環(huán)境所改變，且這種改變是可遺傳的）。課堂辯論微縮了人類科學(xué)曲折前行的歷程，這種“不確定”的體驗(yàn)，比“確定”的知識點(diǎn)更重要。

三是面對爭議時溯源的思路。不少科學(xué)爭論和社會學(xué)爭論紛繁萬端，但若追根，顯露出來的正是初始判斷標(biāo)準(zhǔn)上的差異。不要說初中生，就是成人社會，也每每惑于熱鬧激烈的表象而理不清根源。比如美國關(guān)于是否允許干細(xì)胞研究的政策之爭，在醫(yī)學(xué)、社會倫理學(xué)和宗教界都引發(fā)了大規(guī)?？谒畱?zhàn)，而癥結(jié)就是一個“作為科研材料的干細(xì)胞是否算‘胚胎’”的判斷標(biāo)準(zhǔn)問題。如果只將干細(xì)胞視為具有分化功能的細(xì)胞，那么利用干細(xì)胞培育治病救人的器官就并非不道德；如果干細(xì)胞算是胚胎，倫理學(xué)家或者宗教人士的“殺人論”就必占上風(fēng)。這個基本判斷標(biāo)準(zhǔn)不確定下來，爭論雙方的謾罵和激憤全是浪費(fèi)時間和感情。

溯源這種思維的“乖”，言語教不來。這有點(diǎn)像小嬰兒照鏡子：起先他以為鏡子里是個小伙伴，翻到鏡子背面又找不到，此時告訴他“這是你”，他可聽不懂，只得讓他自顧自地翻。但翻多了，朦朧體驗(yàn)積累起來，他就能發(fā)現(xiàn)人與影像間那種“像憂亦憂，像喜亦喜”的對應(yīng)關(guān)系，直至恍然大悟：“鏡子里原來是我呀！”學(xué)生也是這樣：非得不斷積累參與此類爭論的體驗(yàn)，才能漸漸學(xué)會繞過面紅耳赤，繞過熱鬧表象，將劍鋒直指判斷標(biāo)準(zhǔn)的差異。

借一句《三國》的話：薩拉老師其志不在?。∵@節(jié)課，甚至這門課，所追求的終極目標(biāo)乃是用科學(xué)思維裝備學(xué)生的頭腦，而“生物學(xué)的生命標(biāo)準(zhǔn)”不過是達(dá)到終極目標(biāo)的一次性載體。若僅考知識點(diǎn)，她學(xué)生的成績未見得強(qiáng)于按“一石一鳥”法學(xué)習(xí)的學(xué)生。區(qū)別不在當(dāng)下而在日后。日后她的學(xué)生不會那么輕易地否定別人的意見——他們知道需要聽取對方的理由；也不會輕易放棄自己的見解——他們懂得找理由維護(hù)這種見解，除非它被證偽；即便被證偽，他們也有思想準(zhǔn)備，理解那是歷史常態(tài)；他們還將善于從眾說紛紜中找出沖突根源，從本質(zhì)上解決爭端。當(dāng)然，他們也將更富于“源源不斷、意猶未盡的體驗(yàn)驅(qū)動力”，擁有更多的思考自由，更熱愛挑戰(zhàn)、敢于爭辯，更容易產(chǎn)生創(chuàng)造沖動。照調(diào)侃的說法，薩拉的教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的區(qū)別在于培養(yǎng)知識分子還是“知道分子”；前者所得知識是“可持續(xù)增長”的“酵母面團(tuán)”，后者所得知識，是不會自發(fā)的干面。

看重科學(xué)辯論的教學(xué)法是近年始被重視的。在最近的《科學(xué)》雜志上，美國學(xué)者奧斯伯恩指出，“科學(xué)家的特質(zhì)之一即具有批判性和理性質(zhì)疑精神，學(xué)生缺少發(fā)展科學(xué)辯論能力的機(jī)會，是現(xiàn)代教育的重大弱點(diǎn)。”

批判性和理性質(zhì)疑精神的養(yǎng)成顯然不是一兩堂一兩門課能完成的。觀念的確立只能在反復(fù)去蔽的過程中實(shí)現(xiàn)，思維能力的培養(yǎng)當(dāng)然也需要各科教師長期的共同訓(xùn)練，而能帶領(lǐng)且樂于帶領(lǐng)這種訓(xùn)練的教師，自身必先擁有足夠的思維自由。

那些被拿來與“素質(zhì)教育”劃等號的“課外才藝教育”，也能培養(yǎng)藝術(shù)創(chuàng)造力，但若以這一葉去遮蔽科學(xué)創(chuàng)造力的泰山，我們吃虧吃大了！某學(xué)生會畫畫會唱歌跳舞被認(rèn)為是“素質(zhì)好”，而另一個學(xué)生具備了自發(fā)自動地尋求和探索知識的能力，卻得不到“高素質(zhì)”的評價，這是何其不公，且后果何其嚴(yán)重??！科學(xué)的思維素養(yǎng)只是不如才藝素質(zhì)那樣便于櫥窗展示和短片檢閱罷了，但它能悄然浸潤到學(xué)生的創(chuàng)造力和性格成長層面，是長效的、緩釋的、有自生效力的，具有這種能力的學(xué)生集合起來，能深刻改變個體和民族的命運(yùn)。

行成于思?xì)в陔S。而思生于（分）辨，也生于（爭）辯，生于敢挑戰(zhàn)傳統(tǒng)之“隨”的習(xí)慣、勇氣和能力。批判性和理性質(zhì)疑精神的巨能，能使公民品格強(qiáng)健、思想銳利，國家堅實(shí)強(qiáng)大。

如今，我們還身處少男少女百舸千帆爭當(dāng)明星的社會語境中，科學(xué)思辨的光芒在新一代眼中還顯得相當(dāng)黯淡。與其坐等科技強(qiáng)國、教育強(qiáng)國從號召、決策轉(zhuǎn)化為普遍的日常行動，不如快快掀開障目的一葉，去看看后面那座林木葳蕤、氣度不凡的泰山。