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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇對分子生物學的認識，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：研究生培養；實際需求；分子生物學；探索
中圖分類號：G643.2 ？搖文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0046-02
隨著生物科學技術的飛速發展，生命科學各學科之間的交叉滲透日益顯著，而在生命科學領域的各項核心課程之中，分子生物學已逐漸成為聯系其他學科的樞紐性課程和眾多新興學科的基礎性課程。生命科學各專業的研究生，對分子生物學知識的理解和掌握程度，直接關系著后續開展研究生課題設計及進行畢業論文實驗研究的質量與水平，因此，如何讓學生真正做到學以致用，讓分子生物學的理論和實踐知識為研究生課題設計服務，已成為判斷該課程教學效果好壞的關鍵問題[1]。分子生物學是從生物化學這門課程中獨立出來的一門課程，它的核心內容是基因的表達與調控，這構成了整個課程的主干部分，與此相關的眾多內容組成了課程的枝葉部分，傳統的教學方法往往注重分子生物學理論機制的講解，而將實驗教學獨立開來，這種教學模式對即將進入實驗室開展課題設計和研究工作的研究生來講，存在明顯的缺陷。原因有以下三點：首先，生命科學相關專業的研究生與本科生相比，已具有一定的分子生物學理論和實驗基礎，其理解能力也更強；其次，研究生與本科生對于課程的預期不同，研究生馬上面臨獨立地開展學位論文的課題設計，對課程學以致用的要求會更高一些；再次，由于研究生的本科背景及自己所學專業等方面存在著較大的差別，其學習的基礎參差不齊，因此每個人對課程的要求也不同。因此，分子生物學的研究生教學工作需要更多地考慮研究生的實際特點，針對性地開展教學模式和教學方法改革。本教學團隊，注重從研究生教育的實際需求出發，通過幾年的實踐探索，已初步構建好研究生分子生物學的課程體系，并在教學工作中不斷改進和創新，有力地促進研究生專業能力的培養，下面就已經開展的教學新探索加以介紹。
一、教材的選擇與課程內容設置的探索
我們沒有指定某一本書作為課堂教材，而是向學生介紹了幾本分子生物學領域的經典著作，其中包括《現代分子生物學》、《醫學分子生物學》、《基因的分子生物學》、《基因VIII》及《分子克隆實驗指南》等，希望學生能盡可能地閱讀并參考這些著作來學習。這樣有助于學生從不同的專著中獲取知識，通過不同作者的講解與敘述，增加對分子生物學的全面思考和認識。
我們通過深入了解每位學生在本科階段的相關學習情況，發現由于專業背景差別較大，很多學生即使學過了相關課程內容，對分子生物學知識的理解仍處于較淺水平。因此，在課程內容的設置上我們進行了改革，最終確認了“一條主線，三個基本點”的格局，主線就是分子生物學的核心：基因的表達與調控，三個基本點即三大基本過程：復制、轉錄及翻譯。在課程設置上，我們也分為三大塊，即分子生物學基本理論與知識、分子生物學實驗技術和分子生物學專題知識，第一部分是課程的重點部分，包含了三個基本點的內容；后兩部分是在第一部分內容上的進展和深入，基因的表達與調控成為貫穿三部分的一條主線，每一部分都緊密聯系該主題。因此，理論課與實驗課的教學內容設計都是圍繞主線與基本點展開，使學生通過本課程的學習，在腦海中形成分子生物學的最基本理論體系，奠定良好的分子生物學知識基礎。
二、了解學生的學習需求，使教學更加貼近實際
針對本課程結束后，學生馬上就要進入實驗室開展課題研究的現狀，在開課初期給學生布置了一道課外作業題，即“與導師交流，了解自己研究生論文的課題方向和內容，提出你想通過分子生物學課程學習到的內容有哪些”。因為涉及到未來自己的課題及論文，每位學生都積極參與并完成了該項作業，總結學生的作業情況，我們發現不同專業研究生對本課程的需求存在著異同點，例如，基礎醫學專業的研究生對分子生物學新發現和新知識方面的要求較多，而藥學專業的研究生更希望對分子生物學實驗技術方面了解更多一些。根據這些反饋回來的情況，我們授課老師了解到了學生以后從事專業課題研究的基本信息，因此在后續的課程設計上根據各專業特點，有選擇性地安排一些專題性質的課程內容，例如，增加了RNAi專題討論課等，這樣使我們的教學可以更加貼近學生的實際需求，受到了學生的廣泛好評。
三、每節課都要有亮點
分子生物學與其他生物醫學類理科課程類似，理論課教學中都涉及到很多比較枯燥的概念和復雜機制過程的講解，如何保證學生在課堂上的專注力是能否獲得好的教學效果的關鍵因素之一。為解決上述問題，通過集體備課我們對每節課的授課內容進行細致的分析討論，一致認為除了進行傳統的教學講解以外，每節課都必須在內容上體現出兩個以上的能激發學生學習興趣的亮點內容，這些亮點與當堂課的核心內容有密切關系，在提高學生學習興趣的同時還能幫助對核心內容的加深理解。例如，在講DNA復制這節課的內容時，我們選取了發現半保留復制機制和發現岡崎片段兩個著名實驗的科學家故事作為亮點，教導學生如何激發自我的創造性思維；在講解PCR技術的理論章節時，選取了授課教師自己做PCR實驗中遇到的幾個問題作為亮點，將理論課程與實際操作結合起來，通過提出問題、分析問題和解決問題的講授方式，使學生對該項技術的理解更加深入。
四、實驗教學著重鍛煉學生的實驗設計及實踐操作能力
本課程還包括了分子生物學的實驗教學工作，本著為研究生提供一個連續性鍛煉動手操作機會的目的，我們設計了一個涉及分子生物學最根本也是最重要內容的綜合性實驗，即目的基因的克隆及鑒定。首先在理論課教學中采用討論式教學方法，讓學生對基因克隆的基本實驗設計和操作流程有了初步的認識，然后采用連續不間斷的時間安排，利用晚上及周末時間，讓學生親自動手完成樣本制備，RNA提取，RT-PCR，目的基因片段的酶切、回收及連接，感受態細胞制備，轉化重組子及篩選鑒定的各個實驗環節，并對實驗過程中及時發現問題進行課堂討論和分析，進一步加深了學生對該實驗的理解和認識，也培養了實驗設計的基本思維，對其后續研究生課題的開展起到了很好的促進作用[2]。
五、引導學生培養良好的科研思維能力
鍛煉好的科研思維能力是以后從事科研工作的根本所在，在分子生物學的課堂上，我們也采取了形式多樣的教學方法努力引導學生培養自己的科研思維能力。例如，老師在講授完基本理論知識后，提出一些有爭議性的專業知識問題，讓學生分組討論，并拿出自己的觀點，然后進行課堂辯論會，通過這種方式促使學生開動腦筋運用所學的知識去解決存在的問題，有利于學生科研思維能力的鍛煉；我們還開展了課堂seminar活動，讓學生根據自己專業及今后課題研究的特點，選取涉及到分子生物課堂知識的高水平SCI文章，通過自己的閱讀理解，制作講演PPT上講臺進行講解，通過這個活動提高了學生查閱和分析外文文獻的能力，對今后的課題設計也是大有裨益的[3]。
本著能讓學生能夠學以致用的原則，分子生物學課程教學緊緊抓住研究生培養和教育的特點，在教授基本理論和實驗技術知識的同時，從研究生未來課題設計的實際出發，對授課內容、課程體系及構架等做了新的探索和嘗試，已獲得了初步的教學成果，但仍然還有許多地方有待改進和完善，相信通過不斷的努力，分子生物學能成為一門助力生命科學各專業研究生教育的必備課程。
參考文獻：
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關鍵詞 工科院校 分子生物學實驗 改革
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A
On Biological Students' Individualized Practice
Education in Engineering College
――Take Molecular Biology Laboratory as an example
XIE Hui， SHEN Xiaomin
（School of Life Science and Technology， Xidian University， Xi'an， Shaanxi 710126）
Abstract In this paper， the author of the engineering colleges features， combined with years of experience in the course professor of molecular biology experiments， analysis of some of the drawbacks of traditional molecular biology lesson exist now leads aspects of molecular biology experiment teaching system in need of reform. Try to open innovation experiments， increasing the comprehensive design experiment， the introduction of the experimental research of teachers and teaching aspects reforms to achieve significance in molecular biology experiment teaching.
Key words engineering college； molecular biology experiment； reform
1 工科院校分子生物學實驗教學存在的問題
1.1 課時緊張，實驗項目大同小異
分子生物學實驗課廣泛存在于全國多數具有生命科學學院的專業實驗課程中，一般均為專業必修實驗課程。但由于多數工科院校對于理科課程分配的課時有限， 如本校分子生物學實驗課程學期課時僅30學時。因此，教師要在有限的時間內達到大綱規定的培養目標和要求就直接導致了傳統分子生物學實驗教學內容上往往是選擇一些基礎實驗進行講授。這樣實驗課程往往成了走過場，使得學生不能真正認識到分子生物學實驗在他們專業領域中的實際作用，進而會嚴重影響學生對分子生物學實驗的學習積極性和學習興趣。
1.2 壓制學生的創造性
現在高校中絕大多數學生均為90后，由于接觸到更多的新事物，他們對于事物的認知和渴望是非常強烈的。但是在傳統分子生物學實驗教學過程中，很多內容都是由實驗教師提前做好充分的準備，學生進入實驗室一般只會做一些老師設定好的簡單操作就可以完成整個實驗，對于很多重要實驗原理具體技術路線，實際應用均不知曉。這樣機械化的實驗教學形式，不能激發現代大學生對實驗動手操作的興趣， 同時會影響他們對分子生物學實驗教學的積極性，更為嚴重者還會導致學生對自己所學專業的失望。
2 個性化分子生物學實驗教學改革分析
2.1 針對工科實踐性特點安排實驗
由于本校是一所工科院校，多數學生最終都要進入生產第一線，因此，一方面我們申請增加了分子生物學實驗課程課時量，另一方面我們增加了分子生物學技術在尖端科研、疾病檢測及環保領域應用的創新性、綜合性實驗，使學生能夠直觀地了解到自己所學的知識及實驗技能能夠學以致用。整個實驗課教學體系分為三個主要部分進行：第一部分為五個基本實驗，是所有學習分子生物學的工科學生必須掌握的最基本的基礎實驗技能，其中包括三個核酸提取實驗、一個電泳檢測實驗、一個PCR反應實驗。第二個部分為分子生物學基本實驗技能應用、提高的實驗內容，包括學生選做的三個實驗。這些實驗的目的在于培養學生能夠應用分子生物學的基本實驗技能解決一些實際問題，例如：聚合酶鏈式反應對疾病的檢測、引物設計合成和功能性基因擴增、分子生物學方法高精度檢測環境微生物種類及分布。第三個部分為綜合性、設計性實驗，主要是針對學生的不同特點，分組選擇課題進行研究，完成后撰寫并提交研究報告，該部分主要是學生根據所學知識和技能自主進行完成。
2.2 設立分子生物學實驗開放性實驗
首先在分子生物實驗課程中嘗試了開放式的教學模式，包括實驗內容的開放（分子生物學實驗教學改革中第三個部分的綜合性、設計性實驗）及實驗時間的開放。在分子生物實驗教學內容中，第三部分的內容為開放式的，學生可以根據自己的專業方向、興趣自主選擇研究課題，任課教師也可給出部分開放式研究題目供學生選擇。此外，在分子生物學教學實驗時間上也實行開放式，即學生可以在規定周次內的具體時間來實驗室進行試驗項目研究。通過開放式的實驗教學模式，提高了學生自己動手做實驗的興趣，同時，方便了學生實驗時間的安排。
2.3 科研轉化分子生物學實驗教學
通過近年來分子生物學實驗教學的實踐，將教師的科研課題轉化為實驗教學內容是一種很好的實驗教學改革模式。首先，由于生命科學領域進展很快，甚至超越了電子信息技術，所以在一般的教師科研項目中，會有大量全新的內容補充到實驗教學內容中，從而使實驗教學內容能夠不斷更新；其次，教師的科研課題一般代表了該領域全新的研究內容和研究方法，這就使我們的分子生物學實驗教學內容能夠緊跟該領域的研究步伐，不至于過于陳舊、落后。同時，使得當代個性化發展的90后學生能在分子生物學實驗教學過程中了解并掌握生產實踐中的實用技術，為日后實踐工作或繼續深造奠定了扎實的基礎。
3 結語
本文通過實踐調研、教學經驗、綜合各工科高校優勢培養理念后認為：新形勢下分子生物學實踐教育應以90后高校大學生為主體、生命科學學院專職、專業實驗教師為主導力量。另外，輔以專業基礎實驗室、探究性學習實驗室、本科生開放性實驗、各類高端互動實驗、創新性課題實驗、生產實習與調研的全方位、立體化、多層次、高效率的分子生物學實驗教育教學模式，有利于培養90后大學生分子生物學綜合實驗技能、創新能力、嚴謹精神、邏輯思維和科研素養以及90后生物專業學生分子生物學實驗個性化實踐教育的全面培養。
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關鍵詞：基礎不同;網絡課程建設;啟發式教學;探索式教學;實踐教學
中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）36-0176-02
分子生物學是從分子水平上了解生命活動的規律，是推動生命科學發展的領頭學科，其理論和技術既具有基礎性又具有前沿性，已經滲透到生物學、農學、林學、畜牧學、醫學、藥學以及環境科學技術等許多一級學科。分子生物學課程也成為生物類學科的基礎專業課程，對于學生的知識體系構成、實驗技能培訓以及學科創新型人才的培養方面均起著舉足輕重的作用。因此，分子生物學是生命科學各專業研究生階段的主干課程之一。
本校研究生分子生物學公共課面向農學、植保、林學、園藝、草業、食品科學、環境科學、生物學等專業，共60學時，其中40學時理論課，20學時實驗課。但在講授時，發現學生分子生物學基礎水平參差不齊。以農科專業為主，學生來自不同的本科院校、不同的專業，有的學過生物化學和分子生物學課程，而有的沒有學過分子生物學，只學過生物化學，還有個別學生專業跨度大，本科階段沒有學過生物化學，對微觀生物學了解甚少。面對這種情況，該如何讓基礎好的學生不覺得已經學過，失去興趣，認為自己看書就能學會;如何讓基礎差的學生不覺得難懂，失去動力，認為受到了冷落。如何讓所有學生在教學中都能掌握分子生物學的理論和技術，都能有所提高呢？實施“一刀切”肯定不利于所有學生掌握知識和發展，需采用共同但有區別的方法進行。在教學過程中注意本科生與研究生分子生物學教學的區別，注意學生間基礎不同的差異，在研究生教學中從深度和廣度上進一步加強，注重將最新研究進展和技術引入課堂。筆者嘗試對教學方法、手段和實驗教學進行了改革，取得了較好的效果。
一、建設課程網站使學生利用“互聯網+”延伸教學空間
隨著分子生物學理論和技術的飛速發展，知識體系每年都在不斷更新，如何在學生生物學基礎參差不齊的情況下完成教學，傳統的授課方式已經越來越無法滿足需要，急需引入新的授課方法和技術。
1.內容豐富的課程網站建設。筆者長期從事生物化學和分子生物學的教學和科研，依托新疆農業大學課程中心網站進行了分子生物學課程網站和生物化學網站建設，形成文字教材、電子教材、輔助教材和參考資料相配套的網絡教學資源，包括教學大綱、教學日歷、教學課件、教學錄像、微課視頻、參考書目、實驗指導、閱讀資料等;形成網絡考試、作業、論壇、答疑為主要內容的與學生互動交流空間。將教學課件和微課視頻、延升閱讀資料以及分子生物學的新技術和研究進展上傳網站，供學生課前課后查閱，同時上傳了大部分生物過程如基因結構、復制、轉錄、翻譯、啟動子特點、表達調控等的動畫演示，便于學生理解。上傳難易程度不同的試題庫，可根據每個學生的基礎情況選擇合適的試題組合生成小測驗或是作業發放給學生。
2.師生有效利用課程網站。在教學過程中充分利用課程網站和互聯網資源，讓學生可以隨時在網站上學習課程內容、瀏覽相關延伸閱讀材料和觀看微課視頻及動畫演示，教師可以有效利用網站讓學生主動參與。教師先從試題庫中抽題合成一套摸底綜合題，在上課前學生需上網站做這套題，共100題，全部為客觀題，通過做題了解學生對分子生物學基礎知識的掌握程度，80分以上的學生基礎較好，80分以下的學生在每節課前需通過網站做課前預習題，從課程網站上和互聯網上主動查閱自學找到答案，了解下節課的背景知識點。講完一章后，在網站發給學生每章練習題，學生在做題中繼續通過課程網站和互聯網上的資源深入了解知識點，及時復習這章內容，教師也可通過學生提交的答案了解學生的掌握程度。授課結束后，將綜合測試題在網站上發給每位學生，學生在網站上做題從而鞏固全部知識，教師也能從學生提交的答案知道每位學生的掌握程度和本次授課的效果。通過網站還可以建立師生互動論壇，由教師和學生發起一個主題來討論。
利用“互聯網+”進行教學方法的改革，是“不教與教”教學方法的融合，一方面可以有效的利用網絡擴展教學空間，使基礎差些的學生通過網絡預習課程的背景知識，通過反復看視頻清楚了解課程內容，不至于跟不上課程進度，使所有學生隨時都可以通過網站復習或深入了解課程知識體系;另一方面提高學生的主動參與性，增強對學習分子生物學的興趣和科學的思考方式，為今后的科學研究和論文工作和個人發展具有積極的推動作用。
二、創新課堂教學方法，促進學生自主學習和研究性學習
有了內容完善的課程網站，學生可以方便的得到課程知識和相關信息，這對課堂教學就有了新的要求，不能再按部就班的采用傳統的灌輸式的教學方式，需根據課程內容積極實行啟發式、探索式等教學模式，促進學生自主學習和研究性學習，培養適合社會發展需要的高素質創新人才。
1.啟發式教學方法的應用。在教學中根據授課內容綜合應用圖片、故事和研究啟發等啟發式教學方法，加深學生對分子生物學知識體系的理解。如介紹基因克隆是放一張用魚竿釣魚和撒網補魚的對比圖，啟發學生思考2種不同的獲得基因的思路;用雙螺旋發現的故事啟發學生認識到多學科的交叉融合和研究人員的分工合作在分子生物學研究的重要性，判蚪ソ的介紹分子生物學理論和技術體系;通過介紹十年時間研究64個遺傳密碼的過程，讓學生了解基因編碼和蛋白質氨基酸順序的關系是如何破譯的，使學生明白分子生物學研究不是短期能完成的，可能是長期重復性的工作積累。通過啟發式教學提高學生主動思考的能力，了解分子生物學科學研究的過程和研究思路，知道理論和實踐相結合的重要性，培養理性思維方式。
2.探索式教學方式應用。在學生對分子生物學的知識體系和研究方法有一定的了解后，開始進行問題和任務導向的探索式教學方式。如給學生一個思考題：如何獲得抗蟲轉基因棉花？這個問題綜合考查學生對基因克隆、遺傳轉化、分子檢測等理論和技術的掌握程度。學生要像做項目一樣，必須了解每個過程，寫出技術路線，并進行分析，探索每個方案的可行性，從中了解轉基因技術的發展和受爭議的原因。教師選擇有代表性的學生方案在課堂上進行點評。這一教學方式培養學生利用所學知識，積極思考問題、解決問題的能力;也使學生了解科研項目的研究過程和科學問題的發現和解決過程。
三、因能施教的實驗教學模式
實踐教學是分子生物學課程的重要組成部分。在選擇研究生實踐教學內容時，也必須考慮到學生的實驗技能的掌握程度，有的學生已進行了分子水平的很多實驗，動手能力較強，而有的學生基本沒有做過相關實驗，實驗操作能力較弱，這種情況下，就必須正視學生實驗能力的差異，選擇有區別的實驗內容。分子生物學公共課只有20學時的實踐教學，如何在有限的時間里做到不與本科期間內容重復又能兼顧學生的能力差異，使每個學生都能掌握相關實驗技術呢？我們選擇2天時間的綜合大實驗的方式進行，嘗試同樣的技術解決不同的問題這種實踐教學模式。一個是真核基因克隆，一個是真核基因表達分析，所用的實驗技術均為RT-PCR技術，即先提取總RNA，再反轉錄，再PCR分析。但前者較容易，屬于定性實驗，能擴增出目的條帶就算成功;后者屬于定量實驗，需要實驗者手法準確，還需增加內參基因對照和循環數分析，做出好結果需要有一定的難度和技巧要求。上實驗課前先將實驗內容全部發到網站，然后讓學生選擇做哪個實驗。學生會根據自己的實驗技能掌握的程度選擇，最后基本都能得出滿意的結果。
這種模式，實驗準備工作基本一樣，但學生實驗內容和操作有所區別。讓學生通過一次綜合實驗課了解真核基因的克隆和真核基因表達分析的研究方法，兩天時間完成一個完整實驗，也使學生了解到科研工作的連續性，前一個實驗產物還要繼續進行下一個實驗，每一步都必需認真完成最后才能得到好的結果。由學生根據自己的實驗水平來選擇做哪個實驗，這樣學生在實驗中的主動性很強，都想做出好的結果，無論是實驗基礎好的學生還是基礎弱的學生都很滿意。
網絡課程網站、課堂教學、實踐教學三者是有機的整體，網絡課程中心的建設和使用擴展了教學的時間和空間;新的教學方法和手段的運用提高了教學質量;實驗教學的改進促進了理論與實踐、教學和科研的結合。在教學中三者有機結合，提高教學整體水平，培養高層次創新性人才。
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關鍵詞：藥學分子生物學；生物學技術；課堂教學；教學方法
藥學分子生物學是在藥學、遺傳學和生物化學等學科的基礎上發展融合形成的新學科；它是將分子生物學的新理論、新技術滲入藥學研究領域，從而使藥物學研究由化學、藥學的培養模式轉化成為生命科學、藥學和化學相結合的新藥模式；同時它還是當代生物科學發展的引擎，是現代生物技術的基石。[1]近年來隨著分子生物技術的發展，它的應用領域也在不斷拓寬，它與醫學和藥學方面的交叉也越來越多，因此，分子生物學在今后已經不再只是生物技術專業的必修課，它也成為藥學院學生的重要必修的基礎課之一。
分子生物學主要是從分子水平上闡述生命現象和本質的科學，是現代生命科學的“共同語言”。分子生物學技術把研究技術提高到了基因分子水平，可應用于遺傳性疾病的研究和病原體的檢測及腫瘤的病因學、發病學、診斷和治療，新藥開發等方面的研究。所以，常用分子生物學技術是現代分子生物學研究的重要核心內容之一。掌握了常用分子生物學技術，并能將理論和實際操作結合，也就相當于掌握了一把從微觀世界揭示生物學奧秘的鑰匙。經過多年教學，筆者將對此章節的教學體會總結如下。
一、介紹本學科最新前沿動態，提高學生興趣
分子生物學是一門發展快速的前沿學科，由其發展帶來的成果和研究進展日新月異。由于教材跟不上分子生物學發展速度，在授課時我們及時將最新的分子生物學進展補充到教學內容之中。以基因敲除技術為例，教材主要介紹傳統第一代同源重組方法，這種方法是經典基因敲除方法，但效率低（1 per 106 cells），實驗周期長，可以說基本被淘汰的方法。隨后又出現了鋅指核酸酶（ZFN）[2]、TALEN、CRISPR/Cas9等方法。尤其是2012年出現最新CRISPR/Cas9方法，以能夠實現任意敲除、成功率高、打靶效率很高、脫靶率高、周期非常快等優點著稱。這種方法構建的基因突變動物具有顯著高于傳統方法的生殖系轉移能力，是一種高效、快速、可靠的構建敲除動物模型的新方法，所以在動物模型構建的應用前景將非常廣闊。
將這些最新的分子生物學科學進展補充到教學內容之中，一方面可以提高學生學習興趣，另一方面使學生了解本學科最近發展動態，從動態中學習，而非死記硬背書本內容，有助于大學生的能力和素質培養。
二、注重融會貫通，重點突出，便于學生掌握重難點
以分子雜交技術為例，該技術可分為核酸分子雜交、蛋白質分子雜交、原位雜交、生物芯片等，所涉及的概念、原理、方法操作較多。如何將這些紛繁復雜的內容在一次理論教學中完成，我們進行了深入的思考和探索，在授課時注意淡化概念，注重聯系實際和實驗操作，使學生對整體分子雜交技術有感性的、總體上的認識，然后記憶各個方法概念、知識點，這樣使各個知識點不是孤立存在，而是統一形成網絡，使學生學到的不是一個個孤立的知識點。將分子雜交技術與前面學到的基因、復制、轉錄、翻譯銜接緊密，介紹每種方法應用及其臨床意義，在教學中注意融會貫通和啟發式教學。以核酸分子雜交為例，核酸分子雜交又可分為Southern印跡和Northern 印跡，通過啟發式教學方法，學生通過短暫的回憶和思考，使思維進入到“基因復制和轉錄”的空間中，再介紹兩種方法的原理和應用范圍，從而學生能很好理解Southern印跡主要應用于DNA檢測，而Northern 印跡用于分析mRNA的轉錄或mRNA分子大小，此時再進行講授每種方法的操作流程，突出重點，便于學生掌握重難點，會取得更好的效果。
三、應用多媒體教學，對學生進行啟發式教學
多媒體資源已經廣泛應用于教學中，它可以使課堂教學內容生動活潑、豐富多彩，并徹底改變傳統的教學模式和學生的認知過程。俗話說好鋼要用在刀刃上。多媒體在教學中的應用也是同樣需要用在“刀刃上”，這樣才能發揮其關鍵的作用。教學的“刀刃上”是指教學中的重難點以及銜接點、導入點、啟發點、思維盲點等，所以只有處理好這些關鍵點，才能上好這門課程。筆者通過網上查閱資料、Flash 動畫和自制彩色圖片等方式，使復雜的分子生物學操作流程變得形象直觀、易記憶和理解，初步取得了較好的教學效果。每節課程結束前還進行小結，將重難點內容和圖片回放，并提出思考題讓學生思考，這樣既有助于理解和掌握本節課的內容，又可排除學生對新知識的畏難和對學習的抵觸情緒，逐步養成起學生對分子生物學學習的興趣和信心。另外，每節課程結束后還進行習題講解和課后答疑，利用QQ或郵件等手段與學生交流和互動解答問題，這樣可及時鞏固課堂知識和建立師生之間互信。因此，將多媒體應用于教學中，可以使授課過程更加豐富多彩和靈活多樣，同時可使課堂教學更具有創新性。
四、將自身科研經驗運用到教學中，讓教學內容更豐富多彩
作為高校教師，我們在承擔教學任務的同時還從事一些科研工作，科研工作是將自己所學理論知識運用于實踐。在教學過程中，為了豐富教學內容，筆者將自己的科研成果和經驗穿插于教學中，這樣從實際出發可以使授課效果更生動、具體和形象，讓學生更容易理解并加深印象。這種教學方式既可幫助學生更容易理解本課程內容，并且還可將抽象的書本知識具體形象化，還開拓了學生的視野，激發學生學習興趣和動力，使其不再認為科學遙不可及。另外，利用課堂時間向學生介紹常用的科學文獻檢索方法和常用網址，讓學生在課余時間可以通過這些方式攝取相關知識，了解本學科最新研究動態，擴展視野，逐步培養學生自發地閱讀國內外文獻，增強對科學研究的興趣，為以后研究生的學習打下基礎。
總之，針對常用分子生物學技術這章內容在藥學分子生物學的重要性，以及其內容的抽象性和復雜性的特點，我們通過不斷地實踐和探索，建立了高效的教學方法，并得到學生廣泛的好評。
參考文獻：
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關鍵詞：分子生物學實驗；教學改革；教學手段
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）37-0272-03
分子生物學課程是現代生物科學的前沿和交叉學科。分子生物學實驗是分子生物學研究的重要手段和組成部分，是分子生物學教學的有力補充，學好分子生物學實驗課程對于培養學生的動手能力，強化理論教學效果具有重要作用。分子生物學與其他學科的交叉也主要體現為分子生物學實驗技術的應用[1]。分子生物學實驗技術涉及很多現代生物技術中的核心技術，掌握分子生物學實驗技術已成為農學、林學、醫學、生物學等各學科的基本需要[2-5]，因此各個高校一般都將分子生物學實驗課程作為生物類專業學生的專業基礎課，緊抓教學質量，以期培養出更適應社會需求的人才。我國也早在2007年1月，由教育部財政部下發了教高[2007]1號《關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》、教高[2007]2號《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》等相關文件，明確提出要高度重視實踐環節，提高學生實踐能力，加強實驗、實習等教學環節，著力培養學生創新精神和創新能力[6]。四川大學作為全國最早開設分子生物學實驗課程的學校之一，對該課程一直非常重視，每年投入大量的經費
改善實驗室的教學條件，為了適應新時代的需求，經過多年的教學實踐，分子生物學實驗課程也不斷在教學內容，教學方法、考核方式等方面進行大力的改革。
一、分子生物學實驗教學改革前現狀分析
（一）教學內容系統性、完整性不夠強
分子生物學實驗課程改革前實驗教學內容多為驗證性實驗，如：植物基因組DNA、總RNA及質粒的提取、瓊脂糖凝膠電泳、目的基因的PCR擴增、目的基因的酶切及與載體的連接、感受態細胞的制備、重組子的轉化與鑒定等實驗，實驗內容雖然都是現代生物前沿基礎技術，而且具有一定的連貫性，但每次實驗都是單獨授課，學生只需按照步驟完成實驗即可。這樣授課的弊端就是學生上完課后并不能把理論知識與實驗技術有機結合，缺乏思考，遇到實際科研問題時不能運用所學技能解決，缺乏拓展性、創新性思維的訓練。
（二）教學手段簡單，學生學習積極性差，教學效果不明顯
改革前實驗課程采用的教學形式單一，很難調動學生學習的積極性。一般是教師確定實驗的目的和方案，實驗員準備好實驗所需試劑和儀器，學生只需在規定的時間內進行操作，完成實驗方案，上交實驗報告。這種程序化、被動式的教學導致學生對分子生物學實驗課程教學目的不明、學習興趣不高，產生學習上的倦怠心理。
分子生物實驗課程開設在本科二年級下學期，實驗操作中用到的儀器精密度較高，價格昂貴，實驗試劑加入的量均為微量級別，這與學生在此之前所做的實驗完全不同。雖然在上課時教師反復強調實驗的操作步驟和注意事項等方面，但很多細節學生不能及時掌握，實驗中容易出現試劑種類加錯，試劑加入量不準確或錯誤操作儀器等，導致實驗失敗甚至儀器損壞等問題。此外，實驗課程一般設置是每周一次或隔周一次，學生不能經常練習，鞏固加深實驗技術，有些知識剛學會，還沒完全掌握，到下一次實驗時已記不清如何操作，導致教學效果不明顯。
（三）考核方式相對單一，不能全面反映學生學習的真實情況。
改革前該課程的學生學習成績的評定標準為課堂上實驗操作考核只占總成績的20%，考勤占10%，實驗報告占70%。但教師在對學生成績評定過程的研究中發現由于分子生物學實驗課程是生命科學學院全體學生的專業必修課，開設的班級多，每次課學生人數較多，課堂上老師并不能關注到每個學生，學生成績的評定主要還是根據實驗報告中結果的好壞與報告的質量來定，以至于學生中形成一種思維：只要實驗報告寫的頁數多，圖片精美，討論深刻就能得高分，實驗過程中操作是否規范，是否動作標準并不重要。這使得很多學生對實驗技術的學習流于應付，不能達到學習該課程的目的。
這些問題嚴重影響了分子生物學實驗課程的教學質量，也使得學生忽視實驗技能的提高，思維趨于懶惰，缺乏科研的自主性、創新性。分子生物學實驗課程作為一門實踐性的專業基礎學科，教師不只要注重學生動手能力的鍛煉，也要培養學生勤于思考的習慣和分析處理問題的能力。
二、分子生物學實驗教學改革方式
為了改變以上的缺點，改進教學模式，提升教學質量，提高學生學習的積極性、主動性和創造性，達到分子生物學實驗課程的學習目的，在學校及學院的支持下我院分子生物學實驗課程組對本門課程進行了全面改革，以學生為本，開發多樣化學習方式[7]，學生由被動式學習轉為自主探究性學習[8]，改進課程考核方式等。經過近兩年的試驗，效果明顯。實驗課程的主要改革內容如下：
（一）學校加強經費投入和師資力量建設，提高教師教學能力
四川大學生命科學學院歷來重視實驗中心的建設，目前分子生物學實驗室設備固定資產達到300多萬元，實驗教師均具有博士學位，教輔人員的學歷也在碩士研究生及以上。學院鼓勵教師積極參加國際、國內各種教學研討會，與全國的同行進行教學交流，學習其他兄弟院校的先進經驗，提高教學能力。此外，該課程每年還給教師配備了研究生助教，多人同時在課堂上進行指導，及時發現并糾正學生實驗操作中的錯誤，幫助其形成良好的實驗習慣，掌握正確的實驗操作方式。
（二）拍攝實驗操作視頻，便于學生課前課后反復學習
為了讓學生更清楚實驗操作的方式及儀器的正確使用方法，教師將分子生物學實驗中涉及的實驗內容和儀器使用按照模塊化的方式分別進行視頻拍攝，并結合多年教學經驗，在視頻中增加了學生實驗中易錯環節的提示，對初學者進行指導。學生在上課前就能清楚知道每個實驗的正確操作方法及注意事項，上課時有意識地加強學習，降低實驗失敗率，提高課程訓練效率。
（三）建立課程網站和虛擬實驗室，加強師生間及學生間的聯系，提高學習的積極性
為了有效整合教學資源，拓展教師的教學方式、教學空間，提升教學質量，提高學生的學習興趣和自主學習能力，培養學生的獨立能力及科研素質，加強師生之間的互動，使課程教學內容與教學活動完整呈現，我們建立了分子生物學實驗的課程網站，將實驗操作視頻、動畫、圖片、PPT等資料放置其上，供學生自由學習。此外，我們還注重師生間課后的聯系與互動，利用網絡平臺收集和批改學生作業，對學生學習中遇到的問題及時在網上作答，方便學生的學習，促進其對相關知識的理解與把握。
隨著社會新形勢的發展對人才要求的提高，傳統的實驗教學受課程開設的時間、地點、人力和財力等問題的限制，不能顯著提高教學質量，設計型和探究型實驗更難以開展。為解除此類限制課程教師還建立了虛擬實驗室，提供可操作的虛擬實驗儀器和試劑，學生既可通過實驗仿真平臺動手操作，又可自己設計實驗，利于培養學生的實驗設計能力，分析解決問題的能力，科學探究精神和創新意識，學生對于科學知識的學習、探究、運用更有自主性[9，10]。
（四）重視實驗內容的系統性，提高大學生的創新能力
教學內容上整合原有的分子生物學課堂小實驗，創建系統分子生物學綜合大實驗[11]，給定選擇題目后由學生自行選擇并設計綜合大實驗流程。第一次上課教師只需要講解進入實驗室的要求與注意事項，給定幾個備選大實驗題目，提供模塊化實驗視頻，由學生課后學習視頻，自行選擇題目并設計大實驗流程。第二次課程為實驗設計的展示，學生分別用PPT展示、講解自己的設計，由其他同學對其設計的流程進行提問，討論其設計是否合理，是否能繼續優化，最后確定最終流程。第三次課程開始動手能力的培養，是前期課程知識的應用與實踐。對于實驗中出現的問題，首先要學生自己設法提出解決方案，并于實驗完成后師生共同討論實驗中的得失與感悟。實驗內容的系統化后整個過程學生都參與其中，將學到的理論知識運用到實際的科研問題中，充分強調學生在實驗中的主體地位，不僅使學生養成總結和反思的習慣，也大大提高學生的創新能力。因此，綜合大實驗能夠充分挖掘學生的潛能，對培養學生獨立思考能力，實驗動手能力以及解決實際問題的能力具有重要的意義。
（五）加強課程考核方式改革，提高學習積極性，科學檢驗學習效果
實驗課程中提高學生的主動性和積極性，不僅需要教學內容和手段的提高，還要有科學合理的考核方式的配合[12]。為了充分檢驗學生的學習效果，改變學生“輕操作重報告”的觀念，避免出現“高分低能”的現象，我們將課程考核方式變為：實驗流程設計占總成績的30%，實驗操作占40%，實驗結果占10%，實驗報告占20%。實驗流程的設計充分考核了學生對實驗目的，原理等的認識及對整個課程系統性的把握，能正確地將分子生物學實驗涉及的方法有機結合，真正達到課前自學的目的。這部分內容是作為作業在第二次上課討論各自的實驗設計前上交，教師及時評定成績。討論后學生便清楚自己所獲得的分數，督促其后續工作認真努力，也有利于教師及時了解學生自學情況和對實驗整體的把握情況，可以有針對性地對學生進行輔導。
在實驗操作課程中，由于學生在課余時間自學教學視頻，因此在課堂上教師的主要角色由知識的傳授者轉變為實驗操作過程的監督者，實驗的講授時間縮短，有針對性地增加實驗技能的指導時間。為了公平評價每個學生，在實驗中教師為學生準備了胸牌，上面清楚地記錄了每個學生的姓名及學號，方便教師監督其操作過程是否符合規范，及時糾正錯誤。該過程成績由于在總成績中所占比例較重，激發了學生在課前的學習熱情，提高了學習效果。
在實驗完成后，分子生物學實驗課程還增設了實驗內容相關問題的討論和搶答環節，鼓勵學生積極思考，提升了學習的趣味性，鞏固學習效果。
三、分子生物學實驗教學改革效果
經過兩屆學生的實驗教學，分子生物學實驗教師對兩個年級349名學生進行了調查，學生的實驗技能與實驗素質普遍提高，科研能力明顯增強。學生普遍認為新的課程形式更能調動其實驗積極性，鍛煉其科研思維能力，提高實驗操作的動手能力，并改變其“做的好不如寫的好”的錯誤觀念，全面客觀體現學生的學習效果，學生在課程中收獲較多。
四、結束語
高等教育肩負著培養數以萬計的高素質專門人才和一大批拔尖創新人才的重要使命。提高高等教育質量，既是高等教育自身發展規律的需要，也是辦好讓人民滿意的高等教育、提高學生就業能力和創業能力的需要，更是建設創新型國家，構建社會主義和諧社會的需要。分子生物學發展迅速，為了培養高素質人才，適應社會需求，實驗課程的教學方法應不斷更新。改革是一個需要不斷摸索與改進的過程，希望在此基礎上我們不斷總結工作中的得失，開創新的方法，培養更多具備創新精神、科學思維及實踐動手能力的人才。
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關鍵詞：分子生物學；教學內容；手段和方法；知識拓展；教學效果
中圖分類號：G642.4文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2018）09-0174-03
分子生物學是自然科學中發展最迅速、最具活力的前沿學科，已經發展成為一門獨立的新興學科，又是諸多相關領域強有力的研究工具，是普通高等院校生物類專業必修的專業基礎課程。分子生物學課程內容千頭萬緒，內容難懂。如何順利完成教學任務，并能收到良好的教學效果，確實是一個需要認真思考的問題。本文從教學內容、手段和方法以及知識的拓展方面進行了一些探索和分析。
一、教學內容的合理組織
經典的分子生物學教材通常包括核酸的結構與功能、DNA復制與突變、RNA的轉錄和加工、蛋白質的生物合成、基因的表達與調控等內容。該課程內容如果安排不當，容易讓學生覺得枯燥無味、抽象，容易引起學生失去自主學習的興趣。如何通過深入淺出地講授，讓學生喜歡這門課程并主動琢磨課程內容，需要花些心思去引導。
（一）分子生物學課程的基本理論與技術
要努力講透分子生物學的基本理論和技術，抓住學生的注意力，需注意以下幾個方面。
1.前人研究的故事。在講解重要的理論時注重介紹這些理論發現背后的人物故事等，不但能提升學生學習興趣，還能培養科學創新精神。如以諾貝爾生理學或醫學獎和化學獎為主線來講解分子生物學的發展簡史；講DNA的雙螺旋結構時，可講述沃森、克里克和威爾金斯獲得1962年諾貝爾生理學或醫學獎的故事，以及無名英雄富蘭克林所做的貢獻；講到轉座子時，可講述鐘情科學的“玉米皇后”麥克林托克提出轉座子時到獲得諾貝爾獎間隔30年時間，她在此期間所受的冷遇、嘲笑以及她的堅持。
2.前人研究的理論基礎。分子生物學中有許多理論十分難懂，如mRNA的發現、遺傳密碼的破譯和操縱子理論等。在教學過程中要想將分子生物學的理論講透，對老師具有較高的要求。因為在當時的知識背景、實驗和科研條件下，研究所采用的方法與現代分子生物技術有很大的不同，需要老師學習前人的研究論文來理解研究者如何設計實驗、如何對獲得結果進行理性分析等。如在講授乳糖操縱子時，教材中列舉了在培養基中添加乳糖后β-半乳糖苷酶活性及其mRNA含量的變化規律圖。但如何得到此圖，書中只給予簡單的介紹，給老師上課和學生的理解造成了較大的困難。為講清乳糖操縱子的調控機理，給學生連續提出了2個問題：（1）如果讓你設計實驗如何得到此圖的問題。在備課時，我給學生們列舉了測定酶活性的方法，如比色法或酶聯免疫法，并下載比色法檢測β-半乳糖苷酶的專業論文[1]和公司檢測β-半乳糖苷酶活性相關的試劑盒。對于如何測定β-半乳糖苷酶mRNA含量的變化，我列舉了檢測基因表達量的幾種方法。這些檢測mRNA表達量的前提是獲得了β-半乳糖苷酶基因，于是又產生了第2個問題。（2）如何獲得β-半乳糖苷酶的基因？介紹獲得基因的方法后，但當時沒有這些技術，于是我將當時條件下有關基因表達量檢測的相關論文下載[2]，并講解了如何通過轉導噬菌體獲得β-半乳糖苷酶基因，通過雜交檢測β-半乳糖苷酶基因mRNA含量的變化。這樣引領學生沿著這些大師們的足跡，重溫當年的研究過程，學習其中的科學思維和研究方法。這樣的教學方式能夠改變照本宣科、填鴨式教學的單一和枯燥。提升學生的學習興趣，培養學生的科研素質。
3.社會關注的熱點及日常生活常識。為了抓住學生的注意力，將分子生物學的專業知識與日常生活聯系到一起。在講到轉基因植物時會與學生一起討論轉基因植物的安全性，并下載網上正反兩方面的觀點，引用2016年百位諾貝爾獎得主聯名支持轉基因，并解釋轉基因植物是安全的理由，讓學生對轉基因植物的安全性有正確的認識，并希望通過分子生物學的學習，用自己的專業知識對轉基因植物的安全性做出正確的評價。講到微衛星DNA（SSR）時，提及利用SSR標記進行親子鑒定，并將2016年偵破在社會上造成重大轟動的白銀市連環殺人案的過程中使用人Y染色體上SSR標記，引起學生廣泛的興趣。
講到乳糖代謝過程中，大腸桿菌要將乳糖運輸到細胞中需要用透過酶。這時我又給學生提出了一個日常生活中的問題，如含膠原蛋白和超氧化物歧化酶化妝品問題。化妝品中的膠原蛋白或超氧化物歧化酶進入人體后具有抗衰老的效果，與學生討論這些化妝品能否讓人年輕，通過分子生物學的學習我們知道一個小分子的乳糖進入細胞需要一種運輸酶，那么這些蛋白如何進入人體細胞？其結果是顯而易見的。
4.分子生物學重點、難點解讀。有些時候，書本上對有關的理論或技術介紹并不全面，學生在學習過程中難于理解。如DNA的復制原點位于遺傳圖譜84分鐘處，這些涉及到細菌基因定位的中斷雜交試驗，需要講解相關知識，幫助學生理解。又如SangerDNA測序原理，如用不同顏色的熒光物質標記ddNTP，從而實現測序的自動化。書上并沒有講到用什么作熒光標記物，如何標記等問題。下載熒光標記相關的文章[3]，并將測序人員編寫的測序步驟下載，與學生一起學習每一步反應的作用，有助于學生理解該技術。
（二）分子生物學前沿
分子生物學知識更新可以說是日新月異。因此在教學中老師必須關注學科的研究熱點和前沿領域。在教學中可講述一些應用相關理論開發的技術或相關技術的進一步發展。如講到噬菌體的滾環機理時，下載利用噬菌體DNA聚合酶開發的滾環擴增試劑盒說明書，并介紹試劑盒在動植物病原物檢測中的應用。講到測序技術時，就可以向學生介紹最新發展的二代測序技術；講到酵母雙雜交系統，可以向學生介紹將熒光蛋白折分后的雜交系統以及依賴泛素（ubiquitin）的細胞質雜交系統[4]。讓學生感受到分子生物學技術發展日新月異，也培養他們跟蹤學科發展前沿的方法和學習習慣。
二、教學手段和方法的改進
（一）多媒體教學
多媒體技術具有信息量大、聲像俱佳、動靜皆宜的特點[5]。多年來我們不斷補充和完善教學資料，逐漸形成了獨具特色的多媒體教學課件。多媒體中大量使用圖像、文字表述簡潔明朗、主題突出。在多媒體教學中使用分子生物學動畫，如DNA復制、轉錄、翻譯、分子生物學技術和基因表達調控動畫等。這些動畫能將聲、光、色結合，從而增加學生的感官刺激，能有效提高學生的注意力，激發課堂活力，從而提高教學效果。這些動畫都是用英文講解，需要老師給學生翻譯。讓學生掌握一些英文專業詞匯，有助于提高用英文交流與閱讀專業文章的能力。
（二）教學方法
為發揮學生作為教學主體的能動性，根據具體的教學內容設置了啟發式、聯想式、探究式等多種教學方法[6]，讓學生參與到教學過程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識的同時，更注重教會學生靈活掌握學習的方法。
1.啟發式教學。啟發的目的在于舉一反三，觸類旁通。針對每一次的課堂教學，設計一些拋磚引玉的問題，供學生思考與討論，這成為了分子生物學理論教學的重要組成部分。如前面講到的乳糖操縱子時，所提出的兩個問題就是很好的啟發式教學的例子。這一系列的互動教學活動，充分調動了學生課堂學習的主動性和積極性，在不斷的討論分析中通過展示不同的思維、發表各自的觀點，不但有利于促進學生在學習中發現問題、解決問題，而且有利于學生通過對基礎知識的消化、理解來達到理論的升華、拓展。
2.比較法教學。在比較法方面，注重橫向比較與縱向比較的結合。DNA的復制、轉錄和翻譯以及基因表達的調控等內容均是從原核生物和真核生物兩方面論述的。因此，在教學中充分利用橫向比較法，對原核和真核生物DNA的DNA聚合酶、RNA聚合酶的種類和組成、mRNA的結構進行對比分析，能更好地幫助學生理解和記憶。而對DNA復制、RNA的轉錄、蛋白質的翻譯等過程、不同操縱子的調控機制等內容的教學可以采取縱向比較法，如DNA復制、RNA的轉錄、蛋白質的翻譯各需要一些什么樣的酶，它們的過程有什么不同。以達到加強記憶的目的。
三、知識拓展
生物信息技術已經發展成為分子生物學研究方法中不可分割的一部分，必須特別強調互聯網資源運用的重要性。在整個分子生物學的教學中，要求學生查閱和組織各種文獻資料。因此，在教學中要逐漸向學生介紹中國知網和NCBI等常用資源庫，使學生了解如何利用資源庫進行查詢，培養了學生的自學能力。在教學中還要介紹一些常規的生物信息技術軟件，如Primer6.0、DNAMAN和DNAStar等，使學生對這些軟件有一個初步的認識。如講到rDNA為中度重復序列時，要求學生從NCBI網站上下載原核和真核的基因組序列，查找其中的rDNA的數量，并明確rDNA的結構。下載動、植物病毒的基因組序列，用DNAStar作出其結構，觀察病毒的重疊基因。用DNAStar作出四膜蟲rDNA的結構，并比較與其他rDNA的差異，弄清核酶的特殊性。
1綜合性實驗對醫學生物技術學員培養的重要性
隨著社會發展和經濟結構的調整，社會對學校人才培養提出了更高的要求。培養具有較強的動手能力、思維能力以及創新能力的人才能夠適應當前新形勢的需要。在這種新形勢下，綜合性實驗在高校人才培養過程中的作用越來越突出。所謂綜合性實驗，是指在學生對實驗相關的基本理論有一定的了解、掌握一定的基本實驗操作和技能的基礎上，運用課程及實驗相關原理的綜合知識，對學生進行綜合性訓練的實驗課程。與常規的實驗課程比較，綜合性實驗難度更大。在常規的實驗課教學過程中，學生只須按部就班地根據老師的指導完成實驗。而在綜合性實驗中，學生是整個實驗的主體，不僅需要運用所學的知識對實驗方案進行設計，還需要獨立完成實驗樣品的準備、實驗試劑的配置、實驗條件的優化，此外，對實驗中出現的問題，學生要設法提出解決方案。因此，綜合性實驗能夠充分挖掘學生的潛能，對培養學生獨立思考能力、實驗動手能力以及解決實際問題的能力具有重要的意義［2，3］。作為醫學生物技術的一門核心課程－分子生物學實驗也必然要向綜合性、設計性的方向進行改革。這樣才能更好地適應新形勢下對醫學生物技術專業人才的培養要求。
2醫學生物技術分子生物學綜合性實驗課的設計要求
2．1綜合性分子生物學實驗課程設置應當充分體現綜合性、設計性、創新性綜合性實驗不是將幾門課程的實驗內容或是一門課程的幾個章節的內容簡單組合在一起，而是強調學生對知識的綜合和對實驗過程的設計。學生要能夠運用所學知識，對實驗的各個環節進行控制和優化，從而獲取最大的知識量和最好的實驗效果［3］。分子生物學實驗課程涵蓋生物化學、遺傳學、基因工程等多學科的理論知識。在實驗過程中，每個環節都需要學生充分運用所學的知識進行實驗過程設計。如在PCR實驗過程中學生需要考慮“采用何種方式獲取目的片段、PCR的反應體系和反應參數如何進行優化、如何對結果進行評估”，在蛋白純化階段，學生需要考慮“哪些因素可能會影響到蛋白質生物學活性、如何優化純化條件使蛋白得率最高”。2．2綜合性分子生物學實驗課程的設置應當強調學生的主體地位圍繞新形勢下醫學生物技術人才培養的基本目標，綜合性實驗課程的設置要注重培養學生的綜合素質。傳統的實驗課程通常是老師先講授原理和基本操作要點，然后由學生動手進行實驗。由于缺乏主動思考的過程，學生對于知識點的理解是膚淺的，不能做到融會貫通。而與傳統的實驗課程相比，綜合性實驗特別強調學生的主體地位［4］。在分子生物學實驗具體實施過程中，從實驗對象的確立、實驗方案的選擇、實驗試劑得配置到實驗結果的評估都需要學生主動參與。學生需要自己選擇用于表達的重組蛋白，在實驗過程中需要獨立完成引物的設計，蛋白表達方案的優化、純化路線的選擇等。2．3綜合性分子生物學實驗課程應當有針對性，難易適當由于涉及到比較多的理論知識和實驗操作內容，學生在綜合性實驗的具體過程中會碰到很多問題，導致其積極性不高。因此，在課程設置時，需要充分考慮學生現有的知識體系和知識框架，做到難易適當。我校醫學生物技術專業分子生物學實驗課程一般在大三時開設。根據學生現階段對分子生物學和基因工程知識點的掌握，本課程在實驗內容上宜選擇以“分、切、接、轉、篩”為體系的DNA重組技術作為核心內容，在實驗對象上選擇與醫學密切相關的重組藥物蛋白作為研究對象，在載體和菌株方面選擇容易操作的質粒和大腸桿菌作為研究對象。
3醫學生物技術分子生物學綜合性實驗課程的設計內容
3．1充實教學內容是綜合性實驗課程設計的前提教學內容的設置需要充分體現綜合性、設計性、創新性。分子生物學實驗課程教學的核心內容是DNA重組技術是下游的相關技術。傳統的分子生物學實驗教學內容的一般設置為幾個獨立的單元:如基因和載體的分離、限制性內切酶消化和連接、重組載體的轉化、重組載體的表達與生物學活性鑒定等，其實驗對象和實驗方案相對都是固定的。而綜合性實驗則增加了很多設計性內容，在實驗方法和對象的選擇上也有一定的空間。如有幾種不同的目的基因可供學生選擇，學生須自己設計出獲取目的基因的方法。這樣，學生不僅需要了解書本上的內容，還需要查閱有關目的基因的背景知識。又比如在蛋白純化方案上，學生有鹽析、分子篩、離子交換等多種方法進行選擇，學生須依照目標蛋白的實際情況設計出合理的純化方案。另外，教學內容的選擇也要有針對性，醫學生物技術專業學生將來可能從事生物制藥、發酵工藝等相關行業工作，綜合性實驗課程教學內容的設置要以學生將來在工作中可能遇到的實際問題為導向。可以在實驗教學中設置一些生產實際中可能遇到的問題。例如，在蛋白表達階段如何提高目的蛋白的產量。在蛋白純化階段引導學生思考如何去除細菌內毒素，以保證生物制品的安全性。3．2改進教學方法是綜合性分子生物學實驗課程開展的關鍵在綜合性實驗開展過程中，通過“啟發式”教學方法，既能體現教師的主導作用，又可充分調動學生積極性。在實驗方案的設計階段，通過一系列問題引導學生查閱資料，充分了解本實驗的內容，根據實驗目的和要求設計出合理的實驗方案［2］。在實驗實施過程中，通過一些問題引導學生思考，促進學生加強對實驗過程的控制和對實驗細節的處理。在實驗結果評估階段，通過一些問題引導學生對實驗結果進行合理和準確的評估。例如，為什么會產生這樣的結果，哪些實驗條件可以優化。需要指出的是，“啟發式”教學法不是提出問題然后將答案直接告訴學生，而是通過問題將學生的思路逐步引導到所學的知識點上，其關鍵在于如何設置問題從而能夠更好地引導學生。另外，綜合性分子生物學實驗過程中可采用團隊學習法。團隊學習可以充分培養學生的綜合素質，提高其創新能力。綜合性實驗項目涉及的理論知識和實驗操作比較多，如果要學生單獨完成會一定的困難，而作為團隊項目來完成則難度大大降低。在綜合性分子生物學實驗過程中，通過讓學生組成團隊，可以激發他們的學習主動性，促使學生主動發現問題，分析并解決問題。通過團隊學習，學生會主動與外界分享信息，進行知識整合，對其現有的知識體系進行調整。此外在完成綜合性團隊實驗項目過程中，學生會打破自己所熟悉的思維模式，不斷對現有的方案提出質疑，從而提高了創新能力［5］。3．3整合教研室資源，改善實驗教學條件是保障教學實驗室的儀器設備條件通常比較有限。而綜合性分子生物學實驗的完成涉及到細胞培養，蛋白表達與純化、蛋白分子印跡等復雜的實驗操作。要達到比較好的實驗效果。可以將整個實驗室的資源進行整合，如將細胞培養室、快速蛋白純化系統、熒光定量PCR儀等用于分子生物學實驗。這樣，一方面可以取得比較好的實驗效果，另一方面，可以使學生更多地了解到一些復雜儀器設備的使用方法，為將來的科研工作打下基礎。當然，在這一過程中，教師的指導必不可少，通過教師對學生的專業的培訓，保證每個學生對儀器都能夠正確使用。社會產業結構的調整對人才的培養提出了更高的要求，具有綜合素質的生物技術專業人才才能夠適應當前社會發展的需要，綜合性實驗對人才培養的重要性已逐漸被認識。作為一門傳統課程－分子生物學實驗也必然要向著綜合性實驗方向進行改革。盡管當前還面臨著許多問題，但相信通過改革，一定能夠使分子生物學實驗上一新的臺階。
作者：高云 劉小宇 孫銘娟 鐘山 盧小玲 魏善建 焦炳華 單位：第二軍醫大學生物化學與分子生物學教研室
[關鍵詞]分子生物學 網絡 建構主義 探究式課堂教學
[中圖分類號] G642.421 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）19-0063-03
隨著網絡技術的迅猛發展，當今世界已經進入了以信息技術為標志的知識經濟時代。知識的獲取來自教育，現在信息傳播的主要途徑是網絡。教育與網絡是現代知識經濟的兩大重要組成要素。把網絡技術應用于教育領域，必將使教育教學發生新的變革。[1]如何在具體教學活動中合理利用網絡資源，也成為當前教學研究的熱點之一。
現在，對網絡環境下的教學研究主要集中在如何建設學校的網絡硬件環境、如何利用網絡實現與學生的即時交流和教學互動、如何建立專業教學網站并將其應用于教學方面等。這些教學研究工作是重要的和必須的。目前，多數高等學校的網絡教學硬件條件日臻完善，網絡上的教學資源得到了極大的豐富，但也出現了大量內容重復的教學網站，這無疑造成了教育資源的很大浪費。廣大教學第一線的教師目前面臨的主要問題是如何把現有的網絡資源應用于教學中。基于這個前提，現把我們合理利用網絡進行《分子生物學》課程教學的實踐總結成文，與同行商榷。
一、網絡對現代教學的影響分析
（一）網絡對教學的積極影響
在傳統教學中教師是中心，占主體地位，學生被迫學習。現代信息技術的發展給我們提供了時間和空間上的諸多便利，互聯網的發展打破了傳統的封閉式課堂教學模式。網上有一些優秀教師的講課視頻、圖像和文字及他們的豐富的教學經驗和見解，讓學生可以在課外去參考這些網上資料，補充和完善自己的知識。教師可利用網絡，將教學延伸到課堂之外。另外，教師還可以通過網絡與學生進行互動交流。[2]
1.網絡對教學的消極影響
網絡是進行教學的一種現代工具，具有開放性，方便交流和合作。但網絡又是一把雙刃劍，使用不當就很容易誤傷。首先，海量的網絡信息存在多而雜的特點，存在大量片面的、不完整的甚至是錯誤的信息。這就要求教師必須起到引導作用，引導學生正確使用網絡上的專業信息。教師應該科學合理地對待網絡，不能盲目崇拜，要善于準確有效地應用網絡組織教學。[3]
2.網絡對教與學的影響
“師者，所以傳道授業解惑也”是古代對教師的一種定義。在網絡社會中，所有有能力、有經驗的人都可以通過網絡展示自己的技能、經驗，成為一名施教者。知識總量的迅猛增長也迫使人們必須去學習更多新的知識，而傳統的學校教育則無法滿足人們的學習需求。網絡的出現，使越來越多的人加入學習的隊伍，他們一邊工作，一邊通過網絡學習自己所需的知識，他們既是學習者同時也是施教者。根據中國社會科學院2011年《社會藍皮書》的統計，截至2010年6月30日，中國的網民已經達到4.2億人，互聯網普及率達31.8%，超過世界平均水平。上網條件的便利使得人們樂于在網絡中獲取知識，享受學習所帶來的樂趣。網絡環境下的施教者和受教者已由學校擴展到全社會，所有社會人都可以利用網絡學習知識并傳播、傳授知識，網絡環境下的師生關系由傳統的一個對多個變成了多邊互利的關系，師生的界限也變得越來越模糊。
3.網絡與課堂教學
課堂教學是高校教學的基本組織形式，是“教育者把年齡和知識程度相同或相近的學生，編成固定人數的班級集體，按各門學科教學大綱規定的內容，組織教材和選擇適當的教學方法，并根據固定的時間表，向全班學生進行授課的教學組織形式，也稱班級授課制”。[4]盡管有報道稱“亞洲各國（主要是中國和印度）政府因為認識到創新教育的重要性，正在改變集中地教學課程和改革教學組織形式”，[5]但班級授課制仍然是我國高校最主要的教學組織形式。
將豐富的網絡資源與課堂教學相結合，為學生在教師指導下的自主學習提供了各種有利的學習環境。計算機虛擬實驗可以部分地彌補課堂教學的不足，網絡互動也使課堂教學時間能被更加有效地利用。在此方面已經有較多的教學改革實踐和研究成果。
二、網絡環境下分子生物學教學實踐
（一） 探究式教學模式是分子生物學實驗教學改革的指導思想
探究式教學模式的教學理論是布魯納（Jerome Seymour Bruner）倡導的，布魯納主張采用“探究學習”，即主張學生自己去發現教材結構。[6]“探究法教學基于建構主義，相信只要透過學生之間的互動討論及探索，無須老師太多的干預及控制”。[7]探究式實驗教學模式改變了以教師為中心的傳統實驗教學，學生成為實驗教學的主體，促使其由被動接受知識的學習變為主動的探索性學習，培養了學生運用所學知識發現問題、分析問題、解決問題的綜合能力，嚴謹的工作作風和勇于探索的科學精神。有文獻報道，“對中國學生，探究式教學較之于直接講授教學對提升學生的批判性思維能力更有效”。[8]現在，在國內高校有越來越多的教師嘗試在教學中使用探究式學習教學方法。我們在分子生物學教學實踐中把這種科學的探究式教學模式作為指導思想。
（二） 網絡環境下探究式分子生物學課堂教學組織策略
分子生物學是高等院校生物工程專業開設的重要專業課程之一。如何為學生構建脈絡清晰、系統性強的分子生物學知識體系，同時培養學生創造性思維，已經成為培養生命科學創新型人才的關鍵。本文設計一種基于網絡環境的探究式分子生物學課堂教學模式，目的是在分子生物學課程教學過程中合理利用網路資源，培養學生創新性思維，使學生在整個課程學習過程中，將學習學科知識與提高創造性思維能力結合在一起。
1. 建立師生平等的民主教學氛圍
傳統的課堂教學一直把教師看做是知識的權威和真理的化身、 學生學習結果的裁判員。在這樣的課堂學習氛圍中，學生學習處于一種被動的狀態；學生視學習為負擔，缺乏創新欲望。我們知道創造性思維來自于民主、平等、寬容、和諧的環境和氛圍。著名教育家陶行知先生說過：“創造力最能發揮的條件是民主，只有民主才能解放最大多數人的創造力， 并且使大多數人之創造力發揮到最高峰。”因此營造學生勇于表達， 師生間、同學間相互尊重和接納的熱烈課堂教學氣氛是創造性思維教學的起點。在這方面已經有了初步的嘗試，關于課堂的民主教學氛圍的重要性和營造方法已有多篇文獻見諸報道。
2. 依據教學內容，合理運用不同教學方法，合理利用網絡環境
建構主義強調讓學生探索及體驗，在各國的教育改革中備受重視，但這種方法往往忽視知識結構。用問題探究法時，學生必須有足夠的基礎知識儲備，這樣才能夠從探索活動中獲益。現代教學模式有很多種， 常見的如啟發發現法、類比研究法、探究法、自學輔導法、目標掌握法等多種方法；而真實的日常教學必然是多種教學法的混合體。根據不同的教學內容，合理應用教學方法，將探究式學習自然滲透到課堂教學中，是目前班級授課制下最合理有效的方式。
對于理論課程的基本知識教學，主要目的是讓學生掌握學科基本知識和基礎理論，這時宜采用改進的傳統模式進行教學。教師提前布置學生根據教學指導進行預習的任務，讓學生通過網絡進行調查研究，熟悉教學內容。在這個環節，教師在布置任務時要注意時間的提前量，通常在每次上課結束時布置下一次上課教學內容的網絡調研任務。網絡上的分子生物學相關內容非常豐富，與本科階段的實驗內容相關的文字、視頻及圖片幾乎都可以在網絡上查到，這為我們利用網絡的相關知識來進行教學提供了極大的便利。通過網絡對相關知識的查詢，可以有效地利用網絡的現有資源。課上以講重點、難點為主，循序漸進地進行系統講解。教學中將探究式學習合理穿插于講授法之中，在教授知識的同時，培養學生思維的邏輯性、流暢性和對事物深入分析的意識。在教學過程中，以講解學科中重大科學理論發現為契機，設置問題情境，帶領學生進行思維的“時空穿越”，教育學生合理把握科學發展趨勢，培養學生發現問題的能力，進而激發他們探究的強烈愿望。在講解學習內容時，先就已經學過的知識，介紹相關知識被發現年代的研究形勢，那時人們已經知道哪些，在這種形勢下，如果你“穿越”成為一個生活在那個年代的科學研究工作者，你對什么感興趣，你如何確定你的研究課題，你會必然性地思考這個問題嗎？通過這些設問培養學生對科學發展趨勢把握的敏感度。
發起討論也是重要的探究式教學方式。在教學中，教師可以通過發起對分子生物學重大發現的成功原因的分析討論，來培養學生的批判性思維。“高素質的教育必須包括指導學生學習批判性思考”。網絡為教學的協作與會話提供了另一種選擇，網絡討論也突破了時間和空間的限制，可以將討論延伸到課堂教學以外。為了方便學生的討論，教師可以在教學網站上建立班級的BBS供學生討論用。如果教師因網絡知識或硬件條件所限無法建立專用的BBS，也可以申請各大網站提供的微博作為班級的討論空間，讓每個學生都可以看到別人的意見。在學生討論環節，教師的參與非常重要。教師在討論中要扮演參與者與引導者的角色，作為學生建構意義上的幫助者與促進者。教師在備課時要充分調研網絡上的專業信息內容，在討論時及時推薦給學生；同時學生也可以將在網絡上找到的有用的信息及時反饋給教師。在這個相互交換信息的過程中，教師的教學資源得到了進一步的補充和豐富，積累的這些教學資源，又能應用于以后的教學，教學相長。
三、展望與反思
分子生物學教學改革的效果通過我們對學生的考查結果來看，學生的思考能力、收集處理信息的能力、科學探索精神和知識整合能力、科學思維能力、實驗設計能力以及發現問題的能力、分析和解決問題的能力、課外自學的能力、總結歸納能力都有所提高。但對如何提高個別學生網絡討論的參與度還需要進行研究。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 白素蘭.網絡環境下的教學模式研究[J].教育與職業，2011（6）：172-173.
[2] 梁華.基于網絡環境教學模式探討[J].文史博覽，2006（2）：54-55.
[3] 張國權，呂少文，李紅等.網絡環境下組胚實驗課教學探討[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2007（2）：202-203.
[4] 胡碧.淺析高校課堂教學應注意的幾個問題[J].鄂州大學學報，2011（6）：55-57.
[5] Lim W K. Asian education must change to promote innovative thinking.[J]. Nature （London， U. K.），2010（7295）：157.
[6] Herron M D. The nature of scientific enquiry[J]. Educational Psychologist，1971（2）： 171-212.
目前整體上分子診斷學實驗教學的開設情況存在以下三方面的不足：(1)教學形式單一。教學過程基本上是教師根據課本講義上的內容進行灌輸式講授，粉筆+黑板+口頭講授，教學方法比較簡單，內容陳舊，在學生來看，是以背書為主，較難調動學生們學習的興趣。(2)實驗室硬件條件相對不足。分子診斷學實驗在所需的硬件設施上往往需要投入的經費較高，加之對授課教師的分子生物學基本技術要求也較高等原因，使得實驗教學的受重視程度不夠，最終導致學生的動手能力和分析解決問題的能力沒能得到很好的發展。(3)驗證性實驗所占比例較大。實驗教學不僅要以培養學生的動手操作能力為目的，單純地完成一些驗證性實驗，更重要的是通過加強專業技術訓練，培養學生的科學思維與創新能力。傳統的分子診斷學實驗主要是一些基本操作技術，以驗證理論為目的，學生機械地按已有的操作步驟進行，缺少與其它學科的融會貫通，無法使學生形成完整的科研思路。因此，為了后續學科的學習和為培養適應新世紀醫學發展要求的高級檢驗醫學人才奠定良好基礎，使教學方法和教學內容的運用趨于綜合化，不斷提高學生的創新科學思維素質，進一步加強學生創新能力和綜合分析問題的能力是關鍵環節。
2優化實驗教學的多樣化教學模式
根據多年教學、科研和臨床的經驗，筆者認為多樣化教學模式的開展對于在課堂教學中培養學生的臨床思維是非常必要的。
2.1多媒體組合教學
醫檢專業本科教育開設分子診斷學時間不長，實驗教學中還存在一些期待改進的地方，其中實驗教學軟件這方面就比較欠缺，國內目前難以購置較好的整體優化的分子診斷學實驗多媒體課件和影像教學片，創作整體優化的分子診斷學應用型實驗教學多媒體課件將提高分子診斷學實驗的教學效果，并為暫時尚不具備條件的醫學院校開設應用型分子診斷學實驗提供較為理想的課件，提高教學效果。多媒體組合教學就是在教學工作中運用數碼相機、攝像機、錄像機、大屏幕投影儀以及多媒體計算機和網絡等進行整體組合優化，根據實際情況制作相應的多媒體課件、幻燈片和電視教學片等教學軟件，在課堂上講解實驗理論時，可以先利用多媒體視頻或動畫等方式，為學生演示實驗室常用儀器和器材的工作原理和規范正確的使用方法、實驗室安全知識以及實驗原理和步驟等，這樣學生可獲得直觀印象，加深對實驗技能的理解。教師還能利用多媒體手段在課堂外，將多媒體技術、網絡技術和視頻技術聯合應用進行多媒體網絡教學，向學生展示現代分子診斷學研究設備、新的研究技術以及受實驗條件、學時和安全性的限制使得學生無法直接接觸到的實驗操作，使學生能夠及時了解到分子診斷學實驗的最新研究手段，同時同學們還可以掌握規范正確的操作，又可在網絡上模擬整個實驗過程，提高學生的學習興趣和動手操作能力，進而達到加深學生對分子診斷學實驗的整體認識和掌握常用疾病針對性實驗室檢測的目的，實現學生與計算機的交互、學生與學生的交互、學生與老師之間的交互，大家共同學習，學習的方式和環境發生了改變，知識的傳播不再受時空的制約，并可實時進行。通過多媒體組合教學的方式，學生可以在短時間內增加信息量，拓展知識面，開闊眼界，從而提高實驗教學的效果。
2.2分組討論
在實驗前可設置與實驗相關的臨床問題，引起學生的思考，帶著問題進行實驗，在實驗的過程中以及結束后，針對預設性問題、實際遇到的問題和異常的結果以小組形式展開討論，討論不僅進一步加強學生對實驗原理、操作和結果的理解，還可加強學生團結合作的意識。
2.3雙語教學
根據實驗相關內容，結合分子診斷的最新知識和學生外語水平實施雙語教學，同時教師向學生講授查閱文獻的途徑、技能和方法，并引導學生閱讀一些有關的論文文獻。雙語教學有利于鞭策教師提高自身綜合素質，更有利于學生提高運用專業英語水平的能力，指導學生查閱國際最新的文獻資料，及時了解前沿科學技術發展情況，豐富課外科研知識。
2.4實驗報告論文
采用論文的形式寫實驗報告，根據原理、操作步驟，結合相關理論知識和文獻，對實驗現象和結果進行充分論述，借以提高學生的問題分析能力，鍛煉學生的語言表達能力和邏輯思維能力，并可為日后論文的撰寫奠定基礎。
2.5完善實驗的系統性和完整性
實驗內容主要包括分子生物學最基本的實驗技術及不斷加入的、隨技術發展的、能與臨床學科通匯貫通的先進性、臨床型實驗，以疾病為主線，以國家批準的臨床常用的診斷試劑盒為材料。另外還可以將教師的科研課題結合到綜合性實驗中，用新穎、前沿的實驗內容激發學生的求知欲，進一步提高學生學習實驗課的興趣和主動性。經過這些綜合性實驗加強學生對各知識點的融會貫通,強化學生對整體知識的掌握。按教學規律和大綱要求安排實驗教學內容，改變傳統的實驗教學內容，整體優化選擇臨床應用型分子診斷學實驗中最常用的關鍵技術為題材。擬為：(1)質粒DNA的提取;(2)真核細胞DNA和mRNA的分離純化;(3)限制性內切酶的應用;(4)DN段的連接;(5)核酸的鑒定;(6)重組質粒在體外的表達;(7)表達產物的分離和純化;(8)Westernblot;(9)轉化與轉染;(10)實時熒光定量PCR檢測乙肝病毒DNA;(11)實時熒光定量RT-PCR檢測丙肝病毒RNA;(12)流式細胞術分析淋巴細胞亞群;(13)CD4+CD8+絕對計數;(14)流式細胞術檢測HLA-B27;(15)DNA指紋分析;(16)改良TRAP法檢測端粒酶的活性。其中核酸的分離、純化、酶切、連接、鑒定與表達是最基本的分子生物學的技能訓練，實時熒光定量PCR是臨床上用于絕對定量病患體內微生物核酸量的最常用的方法，流式細胞術屬于臨床常用的是一種在功能水平上對生物分子進行定量分析的檢測手段，改良TRAP法檢測端粒酶的活性是綜合性實驗，包括提取小鼠組織DNA、勻漿、測蛋白含量、PCR、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。
3結語
生物信息學主要由基因組學、蛋白質組學、系統生物學、比較基因組學、計算生物學等學科構成，主要涉及的內容有生物數據的收集、存檔、顯示和分析，體外預測、模擬基因及蛋白質的結構和功能，對生物的遺傳基因圖譜進行分析處理，對大量的核苷酸和氨基酸序列進行比對分析，確定進化地位等。從生物信息學的概念及其涉及的內容中可以明確生物信息學不是一門獨立的學科，所以要求教師在教學過程中掌握多領域的知識和技能，才能較好地把握該課程。
1．高等數學和統計學基礎
生物信息學將數學和統計學作為主要的計算理論基礎，主要包括數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型(HMM)在序列識別上的應用，蛋白質空間結構預測的最優理論，DNA超螺旋結構的拓撲學，遺傳密碼和DNA序列的對稱性方面的群論等。因此，在生物信息學教學過程中要求教師具備數學及統計學的計算方法的基礎知識，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進行數學建模和計算，從而對基因和蛋白質序列進行比對、進化分析和繪制遺傳圖譜等。
2．生物科學基礎
生物信息學包含的生物類學科有，生物化學、分子生物學、遺傳學等基礎學科，基因工程、蛋白工程、生物技術等應用學科。根據其課程特點，學生在學習生物信息學課程前需要學習生物化學、分子生物學、遺傳學、基因組學、蛋白質組學等基本生物學課程，對于基因序列、蛋白質序列、啟動子、非編碼區等概念有深刻的理解，同時需要對一些重要的生物學數據庫有一定的了解，如美國基因數據庫(GeneBank)、歐洲分子生物學實驗室數據庫(Embl)和日本核酸數據庫(DDBJ)等。此外，要求學生能夠利用生物學數據庫查找基因序列、蛋白質序列、基因及蛋白質結構模型，能夠讀懂數據庫中基因和蛋白質的信息注釋，能夠計算蛋白質序列的分子量和等電點，能夠為擴增特定的基因片段設計引物，能夠對特定物種進行系統發育分析等。
3．計算機科學基礎
計算機是生物信息學的主要輔助工具，利用生物信息學研究生物系統的過程需要能夠熟練使用計算機對大量的生物信息數據進行處理和分析，這主要包括對數據信息進行搜索(收集和篩選)、處理(編輯、整理、管理和顯示)及利用(計算、模擬)。所以，學生在學習生物信息學的過程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學軟件，如BLAST和FASTA序列比對分析軟件，Oligo和Primer引物設計軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學生還需要學習和掌握一些常用的計算機語言，如正則表達式、Unixshell腳本語言和Perl語言。利用生物信息學在處理和分析海量生物數據的過程中，計算機軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運行，因此要求計算機操作系統使用Unix和Linux操作系統，這些操作系統需要大量的操作命令進行輸入執行過程，對于經常使用Windows操作系統的學生來說是一個較難跨越的障礙。
二、生物信息學課程教學中存在的問題
目前國內大多數高校的生物信息學教學采用傳統的教學模式，即以課堂式的理論教學為主，缺乏必要的實踐教學。理論教學模式固定、教學方法單一、教學內容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數高校開展生物信息學的實踐課程教學，但多以驗證性實驗為主，缺乏和專業相適應的綜合性、設計性實驗，而開放性實驗更無從談起。
1．教學模式固定單一
生物信息學在內容層面涵蓋諸多學科領域，注重應用性和實踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學作為一門孤立的課程，這導致教師需要將大多數課程內容壓縮到一門課程進行教學，在有限的教學時數下灌輸大量內容，增加了學生學習的難度，降低了教學質量。再者，大多數高校僅開展生物信息學的理論教學，忽視實踐教學過程，造成生物信息學理論與實踐內容的脫節，使學生在學習完理論知識后難以深入理解和吸收，無法將所學的知識應用到后續的工作和學習中，最終未能體現出該門課程的價值。
2．教師專業背景薄弱
作為一門交叉學科，生物信息學的教學要求教師具有較強的數學、生物學和計算機科學背景。然而，目前從事生物信息學教學的教師即便具備深厚的生物學背景，但是多數教師在數學和計算機方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學知識體系，對生物信息學發展趨勢也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開設生物信息學課程，教師為了完成教學任務，僅僅在教學中進行介紹性的講解，在課程考查方式上通過小論文、綜述和課外活動等方式完成該課程的學習。因此，無論是理論教學還是實踐教學均無法實現該課程大綱的要求，從而影響學生對生物信息學課程的理解和掌握，生物信息學的實踐操作能力更無從談起。
3．實踐教學薄弱，專業教材缺乏
生物信息學實踐課需要學生在網絡環境下用計算機學習NCBI數據庫的檢索與使用、序列比對分析軟件的應用、蛋白質空間結構圖視軟件的應用、序列拼接軟件的應用等。但是目前，大多數高校開設的生物信息學課程多以理論教學為主，實踐教學課時非常少或者為零，學生對于生物信息學課程的學習僅僅通過教材上抽象的文字描述進行理解和掌握，這導致學生在理論課中學到的知識無法在實踐課中進行驗證或操作，嚴重影響了生物信息學的教學質量，也偏離了教學大綱中強調的重在培養學生實踐操作能力的培養目標。另外，目前還沒有適用于生物科學專業的生物信息學教材。國內各大高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學的理論和方法，涉及的實踐內容較少，學生需要具有較高的相關知識才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學教學過程中往往使用自家編寫的簡化教材，從而造成生物信息學教學內容不統一，教學大綱混亂等情況。
4．實踐課程經費不足，實踐教學環境落后
當今，許多發達國家都很重視生物信息學的教學和研究，積極開展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養大量生物信息學人才，為整個生物學的理論研究及其相關產業創新(主要是醫藥和農業)提供指導和支撐。國內對生物信息學的關注和認識起步較晚，其發展落后于國際發達國家。國家和高校對生物信息學的教學和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設備，生物信息學的實踐教學條件得不到保障，比如大多數高校的生物科學專業沒有相應的計算機實訓室，配套軟件也相對匱乏，落后于國際發展水平。
三、生物信息學教學模式改革的探索
1．修改理論和實踐教學大綱，編寫適用的實踐教材
根據當今生物信息學的發展方向，制定和修改理論教學大綱，除了引物設計、基因和蛋白質序列比對、基因和蛋白質結構功能預測等基本內容外，還需添加系統進化樹分析、聚類分析、蛋白質互作網絡譜圖等較為綜合的內容。另外，增加實踐教學課程比例，充實實踐教學內容，結合理論教學內容增加綜合性、設計性實驗，適當提供科研環境，鼓勵開展開放性實驗。目前國內并沒有系統的、專業的生物信息學實踐教材，因此針對高校生物科學專業方向的特點，聯合多學科領域(數學、生物科學、計算機科學)編寫相應的生物信息學實踐教材，在制定、修改實踐教學大綱和編寫教材的過程中結合學生的接受能力，由淺入深，多設實例和相關練習，使學生循序漸進的理解和掌握生物信息學的原理和方法，掌握更多的生物信息學工具。
2．緊密聯系科研、基于實踐問題開展教學
通過實踐教學把生物信息學教學與科研有機結合起來，能夠促進教學與科研的共同發展。在緊密聯系科研的過程中，采用基于問題的教學(PBL)方法，通過實踐教學環節，培養和訓練學生把所學的生物信息學的知識和方法應用于各種生物科學領域的科研活動中，通過解決實際問題訓練學生的實踐技能，從而促進教學與科研的雙重發展。例如，在生物信息學實踐教學中多加入生產和科研中遇到的經典實例，鼓勵學生利用相關的生物信息學軟件及相關的理論和方法解決問題。學生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學軟件和相關知識開展課題研究。此外，專業教師在指導學生課題研究的過程中還可以發現理論和實踐教學的不足，不斷的完善生物信息學理論和實踐課程大綱和內容，提高教學質量。
3．開展多學科實踐結合的教學模式
生物信息學屬交叉學科，包含了不同領域的專業知識和技能，為使生物信息學教學達到教學的目標，該課程教學需要采用多學科實踐結合的教學模式。多學科實踐結合的教學模式是指聯合不同領域、不同學科、不同專業的課程在教學的過程中結合生物信息學涉及到的知識和技能進行基礎性、鋪墊性教學。比如，在高等數學和統計學的教學過程中，針對生物信息學的需求，適當增加數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面的基礎內容，同時，開設實例實踐教學，使學生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應用原理和規則;在生物科學專業課程設置上，尤其是實踐課程的教學過程中，結合生物信息學涉及的引物設計、序列比對分析、基因及蛋白質結構功能預測等方面開展相應的設計性、綜合性、開放性實驗項目，使學生了解和掌握基本的生物信息學原理及軟件的應用;在計算機科學的教學過程中，應根據生物信息學的需求，開設正則表達式、Perl語言、R語言等課程學習，以及增加Linux和Unix操作系統課程學習，使學生在學習生物信息學前打好堅實的基礎。值得注意的是，生物信息學課程與其他課程的開設時間和順序需要有一定的探索和評估，對于開設該課程的時間把握是開展多學科實踐結合的教學模式的關鍵因素。過早開設生物信息學則會導致學生在不具備相應學科基礎的條件下跨越式的接觸生物信息學，無法理解和掌握相關的知識和技能;過晚開設則會使學生學習了相關學科知識和技能后，由于課程銜接不緊，導致在學習生物信息學時出現理解滯后和無法適應的現象。因此，針對不同專業和學科的特點，根據具體情況進行統籌安排，使生物信息學和其他相關學科課程有很好的銜接和過渡，以確保和提高生物信息學的教學質量。
四、結語
【關鍵詞】分子腫瘤；病理學；新進展
795文章編號：1004-7484（2014）-06-3631-01
分子腫瘤病理學屬于一門新興學科，其與傳統的腫瘤病理學以形態學為基礎的診斷有著明顯的差異。分子腫瘤病理學主要是以分子、細胞為研究對象，通過科學、客觀的研究來進行診斷。分子腫瘤病理學主要包括有：分子水平上的分子腫瘤病理學以及細胞水平上的臨床細胞遺傳學兩大類。近年來，隨著分子腫瘤病理學的不斷完善與發展，其已經廣泛應用于國內外對腫瘤的病理診斷當中。
1分子腫瘤病理學的研究進展
1.1分子腫瘤病理學分子腫瘤病理學作為腫瘤病理學和分子生物學相結合的產物，其所包含的研究內容非常之廣，近年來，隨著醫學技術的快速發展，分子腫瘤病理學也得到了有效的完善。分子腫瘤病理學的研究范圍非常之廣，包括有細胞內信號轉導、增殖與凋亡、細胞生長與分化、細胞與基質相互作用、浸潤與轉移、腫瘤血管生成等多個領域。常見的檢測手段包括有雜合子缺失檢測、克隆性分析、定量PCR檢測等，通過各種檢測手段，來觀察腫瘤細胞的印鑒，并于臨床上輔助醫生對腫瘤的良惡性進行判斷。
1.1.1雜合子缺失檢測雜合子缺失檢測主要是對抑癌基因周圍雜合子的缺失進行檢測，以此來反映抑癌基因的缺失，臨床上可通過檢測雜合子缺失，來準確、快速地判斷腫瘤細胞的來源。
1.1.2克隆性分析克隆性分析法在非實體或實體瘤中均可得到應用，其應用于淋巴造血系統腫瘤的診斷具有顯著的價值。
1.1.3定量PCR檢測在臨床腫瘤的治療中，分子標志物可以為醫生提供準確的預后和機體對治療的反應、耐藥物和毒副作用，而與腫瘤惡性有關的基因改變具有多樣性，因此為得到腫瘤完整的特征，定量PCR檢測技術的應用必不可少。通過定量PCR，可以準確測定基因的重復和缺失。
1.2臨床分子細胞遺傳學從嚴格的意義上來講，臨床分子細胞遺傳學屬于一門較為久遠的醫學研究，其主要是以細胞為研究對象來觀察病變情況的，因此也不能將其完全劃分到分子腫瘤病理學的研究范圍中。但是，由于臨床細胞遺傳學的技術手段和分子腫瘤病理學有著相互作用，相輔相成的效果，因此，在實際的應用當中多將其囊括到了分子腫瘤病理學當中。
臨床分子細胞遺傳學主要是以研究染色體等為主，研究手段包括有染色體組圖分析、熒光原位雜交技術（FISH）比較基因組原位雜交技術（CGH）等。①染色體組圖分析主要是研究染色體的亞顯微結構以及基因活動的關系，包括對染色體數目改變、平衡改變及不平衡改變的研究。但染色體組圖分析要從新鮮的腫瘤組織中先分離腫瘤細胞，再進行短期培養得到有絲分裂的中期細胞后才能展開分展，這也導致了其在未得到新鮮組織的情況下，難以開展研究。②熒光原位雜交技術是指利用熒光染料標記探針DNA，變性成為單鏈后與變性后的染色體或細胞核靶DNA雜交，之后在熒光顯微鏡下進行觀察并記錄結果。此技術上具有操作簡便，探針標記后穩定，檢測結果快速準確，可與多種技術結合應用的特點。從目前的研究進展來看，采用此技術可以檢測間期細胞、分裂中期細胞、死亡或存活細胞、分化或未分化細胞等。將FISH應用于白血病和實體瘤中時，其檢測的特異性和敏感性高達90%。③采用比較基因原位雜交技術，對染色體的變化情況可以進行全面、詳細的檢測，此技術的分辨率也十分高。但是，該技術到檢測設備、檢測技術人員的專業性要求較高，使得其在臨床上還未得到廣泛、成熟的應用。
2分子腫瘤病理學在臨床腫瘤診治中的應用價值
分子腫瘤病理學在臨床腫瘤診治中具有十分重要的應用價值，其主要體現在如下幾方面：
2.1對腫瘤診斷的意義臨床在腫瘤的診斷中應用分子腫瘤病理學，可以早期發現患者的腫瘤，并通過及時、準確地確診，對早期積極對癥治療，提高患者的存活率起著重要的意義。例如，某病患起初因喉部出現腫塊而進行了全喉切除手術，術后進行腫瘤病理學診斷，確診患者屬于中度分化的鱗狀細胞癌。在后期隨訪中，患者身體恢復情況良好，但患者在全喉手術七年后，進行檢查時又發現右上肺出現單一性腫物，于是又進行了肺葉切除手術，術后病理診斷其屬于中度分化的鱗狀上皮癌。但喉鱗癌與肺鱗癌在鏡下的形態非常相似，臨床上很難準確地區分，且患者后期出現的肺鱗癌是否屬于喉癌的轉移灶，采取傳統的手段也無法辨別。基于這種現象，應用分子腫瘤病理學，通過雜合缺失檢查結果（略），可以有效的得知該患者發生的肺癌，屬于喉癌的轉移灶。
2.2對腫瘤組織學分類意義常見的腫瘤當中，通過對一些腫瘤所作的較大規模的病例分析發現，很多腫瘤均在臨床進行的組織學分類，根據分子腫瘤病理學科學、合理地將腫瘤進行組織學分類，進而更容易辨別各類腫瘤的特點、浸潤范圍以及淋巴轉移率。
2.3對腫瘤治療的意義在臨床腫瘤治療當中，可通過分子腫瘤病理學分析，指導臨床醫生進行積極、準確、全面的治療，這對治療效果有著明顯的促進作用。
2.4對腫瘤預后的意義通過對臨床常見腫瘤的分子腫瘤病理學分析，當臨床上對腫瘤的浸潤深度、組織學分化、淋巴結轉移等指標有詳細的了解時，對指導預后，提高患者的生存率也有著十分重要的作用。
3分子腫瘤病理學的發展趨勢
隨著醫學技術的不斷發展，分子腫瘤病理學也在不斷地完善，例如，人類基因組計劃的提出與實踐，當基因芯片、SNP芯片等技術日益成熟時，臨床腫瘤病理學中應用基因芯片、SNP芯片也將是必然的趨勢。相信在今后的分子腫瘤病理學的發展中，分子腫瘤病理學的深入研究與基因芯片等技術的應用，其對腫瘤的早發現、早診斷、早治療、指導預后、提高醫生專業性等方面會起到積極、重要的作用。
綜上所述，今后的分子腫瘤病理學必將朝著SNP芯片、基因芯片以及有效預防腫瘤等方向進行發展，使分子腫瘤病理學對臨床腫瘤的診治效果起到顯著的促進作用。
參考文獻
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關鍵字：蛋白質；生物大分子；分子伴侶；折疊問題
Abstract:Biologicalmacromolecule''''sstructureandthefunctionresearchisunderstandsthemolecularlevelthefirstalikefoundation.Nottobiologicalmacromolecule''''sstructureandthefunctionunderstanding,doesnothavethemolecularbiology.JustlikedoesnothavetheDNAdoublehelixstructurediscovery,hasnotinheritedthetransmissiontransmissionthecentraldogma,alsodoesnothavetoday''''smolecularbiology.Thestructurememberbyentersbythefirstmembertorestorespeacethethingandeventhemulti-Asianbase,themulti-membersrestorepeacethebodystructuralresearch.Atthesametime,studiedwithdifficultyinthepastinmolecularlevellifemovementsituationalsoalongwithresearchthoroughandtechnologicalmeansdevelopment,butbecamethehotspotgraduallybythedifficulty.Proteincrystallographyresearchalreadyfrombiologicalmacromoleculestaticstate(timestatistics)thestructureanalysisstartsentersdynamic(timeresolution)thestructureanalysisanddynamicsanalysis.Inthe13thsessionofinternationalbiophysicscongress''''s25symposiumhasmorethan50%toinvolvetheproteinthestructureandthefunction,but“thestructureandthefunction”alsoemphasize“dynamics(Dynamics)”,namelydynamicstructureorstructuremovementandproteinmemberfunctionrelations,aswellastomacro-moleculeinteractioncontribution.
keywords:Protein;Biologicalmacromolecule;Molecularcompanion;Foldingquestion
前言
蛋白質折疊問題被列為“21世紀的生物物理學”的重要課題，它是分子生物學中心法則尚未解決的一個重大生物學問題。從一級序列預測蛋白質分子的三級結構并進一步預測其功能，是極富挑戰性的工作。研究蛋白質折疊，尤其是折疊早期過程，即新生肽段的折疊過程是全面的最終闡明中心法則的一個根本問題，在這一領域中，近年來的新發現對新生肽段能夠自發進行折疊的傳統概念做了根本的修正。這其中，X射線晶體衍射和各種波譜技術以及電子顯微鏡技術等發揮了極其重要的作用。第十三屆國際生物物理大會上，Nobel獎獲得者Ernst在報告中強調指出，NMR用于研究蛋白質的一個主要優點在于它能極為詳細的研究蛋白質分子的動力學，即動態的結構或結構的運動與蛋白質分子功能的關系。目前的NMR技術已經能夠在秒到皮秒的時間域上觀察蛋白質結構的運動過程，其中包括主鏈和側鏈的運動，以及在各種不同的溫度和壓力下蛋白質的折疊和去折疊過程。蛋白質大分子的結構分析也不僅僅只是解出某個具體的結構，而是更加關注結構的漲落和運動。例如，運輸小分子的酶和蛋白質通常存在著兩種構象，結合配體的和未結合配體的。一種構象內的結構漲落是構象轉變所必需的前奏，因此需要把光譜學，波譜學和X射線結構分析結合起來研究結構漲落的平衡，構象改變和改變過程中形成的多種中間態，又如，為了了解蛋白質是如何折疊的，就必須知道折疊時幾個基本過程的時間尺度和機制，包括二級結構（螺旋和折疊）的形成，卷曲，長程相互作用以及未折疊肽段的全面崩潰。多種技術用于研究次過程，如快速核磁共振，快速光譜技術（熒光，遠紫外和近紫外圓二色）。
一、新生肽段折疊研究中的新觀點
長期以來關于蛋白質折疊，形
機序列的十二肽結合的特異性，結果發現，Hy-(W/X)-Hy-X-Hy-X-Hymotif與Bipj結合最強，Hy最多的是Trp、Leu、Phe，即較大的疏水殘基。一般來說，2-4個疏水殘基就足夠進行結合。還有一種較普遍的說法是分子伴侶識別所謂熔球體結構（moltenglobule）。另一方面，分子伴侶本身與肽結合部位的結構分析最近也有些進展。譬如，PapD的晶體結構表明，多肽結合在它的β-sheet區。GroEL中，約40kD的153-531結構域是核苷酸的結合區。
分子伴侶作用的第二步是與靶蛋白形成復合物。非常盛行的一種模型認為分子伴侶常常以多聚`體形式而形成中心空洞的結構，用電子顯微鏡已經觀察到由二圈層圓面包圈形組成的十四體GroEL分子和一個一層圓面包圈的七體GroES分子協同作用形成中空的非對稱籠狀結構（cagemodel），推測靶蛋白可以在與周圍環境隔離的中間空腔內不受干擾的進一步折疊。但是不久前一個日本實驗室發現GroEL的一個亞基，甚至其N端去除78個氨基酸殘基的50kD片段，已經不能再組裝成十四體結構，都有確定的分子伴侶功能。由此，我想:也許環狀分子伴侶并非每個部位都是有效的結合部位，也就是說，該二層圓面包圈組成的十四體GroEL分子只有一個或若干個部位能夠與疏水殘基或所謂的熔球體結構結合，而其余部位起識別作用，就像一個探測器一樣，整個十四體GroEL分子以圈層或籠狀結構”包裹”在多肽鏈的主鏈上，以旋進方式再多肽鏈的鏈體上運動，一旦環狀多聚體的某一識別部位發現疏水結構或所謂的熔球體結構等新生肽鏈折疊過程中暫時暴露的錯誤結構，經信號轉導，多聚體的結合部位便與之結合，生成復合物，抑制不正確的折疊。以上完全是我個人的猜想，是基于上述兩個試驗現象的矛盾而試圖作一番解釋。至于為什么假設以旋進方式在多肽鏈上運動，我并沒有相應的根據，只是覺得這應該是一個動態過程，因此作了一番狂妄的假想,另外，我覺得也許可以用X射線衍射來探測一下分子伴侶GroEL和GroES組成的籠狀結構，看看它的a×b×c是否足以容納多肽鏈的某一段，或者它的內部和外部的疏水性質和其他一些物化性質如何，也許可以找到支持或駁斥上述假設的證據。
以上談的都是蛋白質的分子伴侶。不久前又出現了一個新名詞“DNAchaperones”，DNA分子伴侶，這種分子伴侶是與DNA相結合并幫助DNA折疊的。在這種復合物中，DNA分子包圍在蛋白質分子的表面，既是高度有序的，又是在一定程度上結構已有所改變的。DNA與蛋白的這種相互作用對DNA的轉錄，復制以及重組都十分重要;或如在核小體中，對DNA的包裝是必須的。DNA在溶液中的結構有相當的剛性，必須克服一個能障才能轉變成它的蛋白復合物中的結構，分子伴侶的作用就是幫助DNA分子進行折疊和扭曲，從而把DNA穩定在一個適合于和蛋白結構的特定構型中。這種結合是協同的，可逆的在形成復合物之后便解離下來。因此，不論是DNA分子伴侶還是蛋白分子伴侶，都與DNA和蛋白的相互作用有關，與基因調控有關，看來，分子伴侶確實與最終闡明中心法則當前主要問題有密切關系。
三、蛋白質分子的折疊和分子伴侶的作用
蛋白質分子的三維結構，除了共價的肽鍵和二硫鍵，還靠大量極其復雜的弱次級鍵共同作用。因此新生肽段在一邊合成一邊折疊過程中有可能暫時形成在最終成熟蛋白中不存在不該有的結構，他們常常是一些疏水表面，它們之間很可能發生本不應該有的錯誤的相互作用而形成的非功能的分子，甚至造成分子的聚集和沉淀。按照自組裝學說，每一步折疊都是正確的，充分的，必要的。實際上折疊過程是一個正確途徑和錯誤途徑相互競爭的過程，為了提高蛋白質生物合成的效率的，應該有幫助正確途徑的競爭機制，分子伴侶就是這樣通過進化應運而生的。它們的功能是識別新生肽段折疊過程中暫時暴露的錯誤結構的，與之結合，生成復和物，從而防止這些表面之間過早的相互作用，阻止不正確的非功能的折疊途徑，抑制不可逆聚合物產生，這樣必然促進折疊向正確方向進行。（從哲學的觀點說，似乎很容易駁斥自組裝學說，它違背了矛盾的普遍性原理，試想，如果蛋白質的每一步折疊均是正確的，充分的，必要的，豈不是在無任何矛盾的前提下，完成了復雜的最穩定構象的形成，即完成了由量變到質變的偉大飛躍，從無活性的肽鏈變成有活性的功能蛋白，這顯然是違背哲學基本原理的。換一個角度想，生物進化的過程本來就充滿著不定向的變異，這些變異中有適應環境的，也有不適應環境的，“物競天擇”，自然的選擇淘汰了那些不適應的，保留了那些適應的。蛋白質分子的折疊不也與此類似嗎？我想，蛋白質的一級結構只是肽鏈折疊并形成功能蛋白的特定三維結構的內因，實際上，多肽鏈在形成活性蛋白的每一步，都有潛在的可能形成“不正確”的折疊，如果沒有象分子伴侶或其它幫助蛋白等外部因素的作用，多肽鏈也永遠不能折疊成為活性蛋百。）
四、分子伴侶的結構
目前唯一解出晶體結構的分子伴侶是E.coli的PapD，幫助鞭毛蛋白折疊的分子伴侶。還有HSP70的N端結構域，即ATP結合域也以有晶體結構。用電子顯微鏡已經清楚的看到了GroEL的十四聚體和GroEL的七聚體的四級結構，象兩個圓形中空的面包圈疊在一起，用NMR以及各種溶液構象變化是研究分子伴侶作用機制的有效手段。
五、分子伴侶和酶的區別
與分子伴侶不同，以確定為幫助蛋白質折疊的酶目前只有兩個，一個是蛋白質二硫鍵異構酶(proteindisulfideisomerase，PDI);另一個是肽基脯氨酸順反異構酶(peptidylprolylcis-transisomerase，PPI)。以PDI為例，眾所周知，蛋白質分子中的二硫鍵與新生肽段的折疊密切相關，對維系蛋白質分子的結構穩定性和功能發揮也有重要作用。PDI定位在內質網管腔內，含量豐富，催化蛋白質分子內巰基與二硫鍵之間的交換反應。同時，它是目前發現的最為突出的多功能蛋白，除了二硫鍵的異構酶的基本功能外，它還是脯氨酸-4-羥化酶的α亞基;又是微粒體內甘油三酯轉移蛋白復合物的小亞基，還是一種糖基化位點結合蛋白(gkycisylationsitebindingprotein)等。其中，最引人注目的還是它有與多肽結合的能力，可以結合具有不同序列，長度和電荷分布的肽，特異性較低，主要是與肽的主鏈相作用，但對巰基尚有一些偏愛。按照分子伴侶的定義，一般認為PDI和分子伴侶是兩類不同的幫助蛋白，但是我國上海生物物理研究所最近提出不同的看法，認為蛋白質二硫鍵異
構酶也具有分子伴侶的功能。
蛋白質分子中天然二硫鍵的形成要求這些在肽鏈上往往處于不相鄰位置的巰基，首先通過肽鏈一定程度的折疊，才能相互接近到可以正確形成二硫鍵的位置。肽鏈的自身折疊是一個慢過程，而蛋白質二硫鍵異構酶催化蛋白質天然二硫鍵的形成卻是一個快過程。另一方面，蛋白質二硫鍵異構酶具有低特異性的與各種不同肽鏈相結合的能力，在內質網中以極高的濃度存在，又是是一個鈣結合蛋白，是一個能被磷酸化的蛋白，這些都已經符合了分子伴侶的條件。因此他們推測蛋白質二硫鍵異構酶很可能首先通過它與伸展的，或部分折疊的肽段的結合，阻止錯誤的折疊途徑，促進正確的中間物生成，幫助肽鏈折疊是相應的巰基配對，從而是正確的二硫鍵得以形成;然后催化巰基的氧化或二硫鍵的異構而形成天然二硫鍵。他們認為蛋白質二硫鍵異構酶的酶活性與它的分子伴侶功能不是相互排斥，而是密切相關，協調統一的。分子伴侶與幫助新生肽鏈折疊的酶之間，大概不應該，也不能夠劃一條絕對的分界線。我想:酶的最主要特性就是催化生化反應，分子伴侶的主要作用是與新生肽段的錯誤構象結合，從而阻止肽鏈不正確的非功能的折疊途徑，促使其向正確的折疊方向反應，這難道不可以理解成間接的催化肽鏈的折疊嗎?從表觀上看，抑制不正確的折疊途徑等于加快了正確反應的速度。所以，我本人也很贊成他們的觀點。最近的試驗已經為這一假說提供了很好的證據。PDI明顯抑制變性的甘油醛-3-磷酸脫氫酶在復性股過程中的嚴重聚合，有效的提高它的復性效率，與典型的分子伴侶GroE系統對甘油醛3-磷酸脫氫酶復性的效應極其相似。
六、分子伴侶研究的實際應用
分子伴侶的研究成果必然會大大加深我們對生命現象的認識，同時也一定會增加我們與自然斗爭的能力和自身生存的能力。由于分子伴侶在生命活動的各個層次都具有重要作用，它的突變和損傷也必定會引起疾病，因此可以期望運用分子伴侶的知識來治療所謂的”分子伴侶病”。另一方面，利用對分子伴侶的研究成果從根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率，也必將對大幅度提高人類生活水平起重要作用。
參考文獻
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3．中國生物物理代表團，從第十三屆國際生物物理大會看生物物理學研究的現狀和趨勢，生物物理學報，1999年第十五卷第四期：826-827頁成了自組裝（self-assembly）的主導學說，因此，在研究新生肽段的折疊時，就很自然的把在體外蛋白質折疊研究中得到的規律推廣到體內，用變性蛋白的復性作為新生肽段折疊的模型，并認為細胞中新合成的多肽鏈，不需要別的分子的幫助，不需要額外能量的補充，就應該能夠自發的折疊而形成它的功能狀態。
1988年，鄒承魯明確指出，新生肽段的折疊在合成早期業已開始，而不是合成完后才開始進行，隨著肽段的延伸同時折疊，又不斷進行構象的調整，先形成的結構會作用于后合成的肽段的折疊，而后合成的結構又會影響前面已形成的結構的調整。因此，在肽段延伸過程中形成的結構往往不一定是最終功能蛋白中的結構。這樣，三維結構的形成是一個同時進行著的，協調的動態過程。九十年代一類具有新的生物功能的蛋白，分子伴侶（Molecularchaperone）的發現，以及在更廣泛意義上說的幫助蛋白質折疊的輔助蛋白(Accessoryprotein)的提出，說明細胞內新生肽段的折疊一般意義上說是需要幫助的，而不是自發進行的。
二，分子伴侶的作用機制
