分子遗传学的作用篇1

文章编号：1003-1383(2007)06-0737-02中图分类号：R394-33文献标识码：B

遗传学是一门发展迅速的生物学分支科学,它从基因水平研究生物的遗传规律,所研究对象涉及了动物、植物、微生物、人类等形形的生物,近年来,随着人类基因组计划的实施，在基因组研究,克隆技术,生物制药,基因诊断与治疗等领域中取得了令人瞩目的成果。由于受传统教育思想的影响，多年来实验教学都是以理论教学为中心，验证课堂上所讲的理论知识，学习有关的实验技术，忽略了能力的培养，这种教学方式限制了学生的创新思维和创新能力的培养。本文结合我校的遗传学实验教学改革进行初步探讨。

遗传学实验主要表现

实验教学是高等院校教学不可或缺的重要组成部分，它在培养学生综合素质和创新能力方面所起到的重要作用，是其他任何教学形式都无法替代的［1］。实验教学不光是为了证实课堂上所学的理论和仅仅掌握一些实验操作技术，而是为了在巩固理论知识的同时，提高学生的科学思维能力、研究能力，培养学生的探索精神、创新意识和创新能力。同志指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林”。如何在实验教学中培养学生的创新意识、创新能力，造就创新型人才，是形式发展的需要。当前我校生物技术专业的遗传学实验主要表现在3个方面。

1.经典遗传学实验内容多，现代遗传学实验内容少遗传学实验主要包括两大内容：①细胞遗传学技术占33%，包括染色体核型及带型分析、染色体结构及数目变异鉴定等染色体操作技术；②经典遗传学验证性实验内容占50%，以三大遗传规律验证为主，忽视了遗传学实验，一是分子遗传实验内容为0，如DNA提取、酶切、连接、扩增与检测技术，基因突变RAPD分析等实验；这些实验技术已经成为现代分子遗传学或生物技术的基本内容，本科生不掌握难以跟上遗传学快速发展的步伐，也与目前遗传学理论教学不相适应。二是群体遗传学实验内容仅占17%，如基因数目估计，遗传率估算，群体基因结构分析及遗传疾病风险估算等实验技术，是群体及数量性状遗传研究的基本技术，但这些实验内容却很少。

2.验证性实验多，综合性、设计性、创新性实验少验证性实验50%，综合性30%、设计性20%、创新性实验几乎没有。采用传统的实验设计方法,整个教学过程中学生处于被动接受的地位,学生过分依赖教师的指导,不能独立操作、观察,习惯做完一步就问教师下一步做什么。学生没有机会去设计、去思维、去创新。这种教学模式不利于提高学生研究遗传学的实验技能,不利于提高学生的独立能力、观察能力、判断能力和解决问题的能力,影响学生对实验设计方法的深入理解,不利于学生创造性思维的科研素质培养。

3.课外完成的实验多，课内完成的实验少在所开设的10个实验中，需要课外完成的实验有6个，占60%，如人类染色体标本制备，整个过程需要经历采血、培养、加秋水仙素、制片等过程，培养时间需72小时，课堂计划4学时内学生不可能完成，必须由老师或学生事先做，计划内的4学时仅是学生的制片。而一般的遗传学实验，一次课仅有3～4学时，许多实验操作在有限的时间内不可能完成，学生无法参与实验的全程，一旦离开老师的协作仍然无法独立开展类似实验。お

遗传学实验教学改革形式

1.重组实验内容将原来的10个遗传学实验重组、整合为经典遗传学实验、细胞遗传学实验、分子遗传学实验和群体遗传学实验4个模块。在经典遗传学实验中果蝇杂交实验作为设计性实验；群体遗传学实验的人类正常遗传性状的调查，作为设计性实验；细胞遗传学的人类染色体的制作为综合性实验，其实验课时比重分别为4∶3∶2∶1。

2.增加分子遗传学实验技术我校生物技术专业的课程设置了《分子生物学》，其课程已经开设了分子生物学的基本实验，学生掌握了分子生物学的基本实验技能，在《遗传学》实验中，则重点突出人工诱发基因突变的方法设计、各诱发突变处理材料与未诱变材料RAPD指纹差异分析，以及结合医学院校的特点，对广西特有的遗传病，如地中海贫血的检测，避免与生物化学、分子生物学等实验内容重复。

3.增设创新性实验4个实验模块做为《遗传学》实验必做的基本实验，此外为培养学生的创新能力，造就创新型人才，教师给学生一些方向性的选题，如结合广西特有的动、植物，进行的染色体分析技术；环境中致畸、致癌、致突变（三致）物质的检测等，由学生组成课题组按申报课题的方式写出标书，专业教师审核其可行性，配指导教师进行创新性实验1个，学生边设计、边实验、边研究。

4.实施全天性开放实验教学为配合综合性、设计性、创新性实验，实验室实施全天性开放实验教学，让学生不受实验室、实验学时和实验项目的限制，实验室三开放：时间开放、实验项目开放、试剂和仪器设备开放。学生可以通过自行查阅文献、自行设计实验、独立完成实验，教师只是起引导作用。实验室安排教师值班、并负责指导学生，学生自我调节、合理安排实验时间，同时可提高高档仪器设备的使用效率。通过问卷调查，95%的学生认为开放实验室对动脑与动手能力的培养是封闭式教学所无法替代的，对重视学生个性的培养，确立以学生为中心和主体地位大有裨益，是符合教育规律和人才成长规律的培养模式的［2，3］。

5.考核方式的改革实验教学实行学分制，一般不进行书面考试，着重学生设计思路、实验技能与实际操作水平的考核，方式可以口试、操作、实验报告、论文报告、答辩或研讨等方式进行考核，实验设计、实验操作、创新性实验按（4∶4∶2）的比例，对学生进行综合考核评价。

通过对2000~2003级生物技术专业的学生实行实验教学的改革，认为遗传学实验有助于学生独立思考能力，动手能力，分析问题、解决问题的能力，逻辑推理能力等的培养，有助于对经典遗传学的理解，达到融会贯通、事半功倍的效果。从《遗传学》实验课问卷调查可看出，03级生物技术有97.7%的同学赞成开放性实验，有近90%的同学认为对培养实践能力有较大的帮助，此外90%的同学希望能增加更多的开放性实验内容以供同学选择。在2004级的同学中我们正在开展创新性实验，由学生自行确定选题，设计实验方案，在经费许可条件下，购买试剂，完成实验，目前正在进行中。通过实验教学的改革力求将培养目标由知识技能型转变成能力培养型，实验教学以学生的实验动手能力、综合分析能力和创新能力的培养为目的，以适应创新型人才培养的要求。

参考文献

［1］许征程，安静霞.高校实验教学改革与创新人才培养的关系［J］.河北师范大学学报（教育科学版），2005，7（1）：92-94.

［2］陆审龙.开放教学实验室，提高学生创造能力［J］.实验室研究与探索，1999，6（8）：10.

分子遗传学的作用篇2

一、难点解析

1．细胞质遗传并非都是母系遗传

细胞质遗传现象的发现最早可追溯到1909年，德国学者科伦斯（CarlCorrens）和鲍尔（Baur）分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。后来的研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征，因而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。

20世纪80年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA分子标记应用于细胞质遗传研究，从DNA分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。据研究表明，在所有高等真核生物中，线粒体DNA一般表现为母系遗传的特征，包括人类、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个杂种、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA是父系遗传的。在被子植物中，对近60个物种的质体DNA的遗传研究，发现大多数表现为母系遗传特征，而其中20％的物种中存在着双亲遗传的现象，紫花苜蓿、胡萝卜等植物表现为典型的父系遗传特征。与被子植物相比，大多数裸子植物的质体DNA则表现为父系遗传特征。

可见，细胞质遗传表现为多种形式的复杂性，没有一种简单的机制去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，而不能代表细胞质遗传的全部内容。随着分子生物学技术的发展和应用，为人们对细胞质遗传规律的研究和认识提供了强有力的手段，科学家们已揭示出了生物细胞质DNA遗传的新规律和新现象，在细胞质遗传方面表现为单亲的母系遗传、父系遗传及双亲遗传多种形式，大大丰富和逐步完善了细胞质遗传研究的内容。[1]

2．下定义不同于作诠释

下定义和作诠释是在编写教材时经常用到的、极易混淆的两种逻辑学概念。所谓下定义，就是用准确、简练、概括的语言说明事物本质的一种说明方法。[2]例如“基因是有遗传效应的DN段”就运用了下定义的说明方法。其中，定义项“有遗传效应的DN段”是对被定义项“基因”的本质特征的揭示。而作诠释，则是对事物或事理的某些性质和特点进行适当解释的一种说明方法。有些被说明的事物经过下定义，读者理解起来感到困难，甚至产生误解，这就需要采用作诠释的方法。例如对“细胞分化”这一概念，教材是这样表述的：“在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。”在这段话中，首先用了下定义的方法概括了细胞分化的本质，然后用作诠释的方法对细胞分化做了进一步的说明。

下定义与作诠释的区别是多方面的：下定义要揭示事物的本质特征，并且定义项的外延与被定义项的外延必须是全同的[3]；而作诠释并不要求从本质上去揭示概念，只要揭示概念的一部分内涵就可以了，并且解释的对象与做出的解释外延也可以不相等。例如“细胞质遗传”这节内容，教材在介绍了紫茉莉花斑植株的杂交结果后，这样表述细胞质遗传的特点，“从上述杂交实验的结果可以看出，紫茉莉F1植株的颜色，完全取决于种子产生于哪一种枝条，而与花粉来自哪一种枝条无关。也就是说，F1的性状，完全是由母本决定的。像这样具有相对性状的亲本杂交，F1总是表现出母本性状的遗传现象，叫做母系遗传”。教材中这句话是采用了下定义还是作诠释的说明方法呢？若是下定义，那么根据下定义说明方法的特点，定义项和被定义项的外延必须是全同的，即F1总是表现出母本性状的遗传现象就一定是母系遗传；反过来，母系遗传的F1也总是表现出母本性状。事实是否如此呢？我们知道，椎实螺外壳的遗传，其子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，这是由核基因的产物积累在卵细胞中所决定的，生物学上称之为母性影响，而不是母系遗传。再如，本节内容中紫茉莉花斑植株的花做母本，其F1除了花斑植株，还出现了绿色和白色两种不同于母本的植株。可见，F1总是表现出母本性状的遗传现象，并不一定是母系遗传，而母系遗传的F1也不一定仅表现出母本性状。因此，教材中的表述不是给母系遗传下定义，而是以作诠释的方式介绍了母系遗传的现象。

可见，学生把教材中对母系遗传的诠释当做严格的下定义，从而得出“‘母系遗传’与‘F1总是表现出母本性状’的外延有全同关系，因此具有母系遗传特征的紫茉莉花斑枝条上的花做母本，F1必定是与母本一样的花斑植株”等一系列逻辑推理，直至与F1产生三种植株的事实相矛盾，从而断定“F1总是表现出母本性状”的表述错误。殊不知，他们在推理的源头就错了。

综上所述，混淆了细胞质遗传与母系遗传以及误解了教材中关于母系遗传现象的表述导致本节内容难点的产生。

二、难点突破

1．引发认知冲突

任何学科体系的构建都离不开众多学科概念，概念混淆和错位是概念学习中常见的错误。如何使学生从错误概念向正确概念转变，是科学教育界研究的热点问题。对于有些同学认定细胞质遗传就是母系遗传以及F1总是表现出母本性状的遗传就是母系遗传的错误理解，教师不必急于纠正，可以提供一些与他们的理解相矛盾的事实，如Erickson和Kemble在双子叶的甘蓝型油菜中发现了线粒体DNA父系遗传，Ohba等观察到日本柳杉中质体DNA表现为双亲遗传，椎实螺子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，但不是母系遗传等，引导学生认识到先前理解的错误，从而转向正确理解细胞质遗传的本质及与母系遗传的关系。

2．绘制概念图表

为了能更直观地把握细胞质遗传、母系遗传和F1的表型之间的关系，还可以通过绘制概念图来解决这一问题。所谓概念图，实质上就是用于组织和表征知识信息的工具，它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念和命题连接，这就形成了关于该主题的概念图。

对于细胞质遗传与母系遗传、母系遗传与F1的关系，教学中首先指出细胞质遗传的本质是生物性状通过细胞质内的遗传物质控制的遗传方式，主要表现为母系遗传，但也有少数表现为父系遗传和双亲遗传（如图1），F1与母本性状一致并不一定是母系遗传（如图2），然后以概念图的方式展示这些概念之间的关系，则细胞质遗传、母系遗传和F1的表型三者之间的关系就一目了然了。

以上是笔者对本节内容难点形成的看法及采取的对策。当然，本节内容的教学难点与重点并不完全一致，在教学中不能花费太多时间，因此探讨巧妙突破难点、进行有效教学的策略仍是摆在我们教学工作者面前的重要课题。

（作者单位：占芳龙，都昌三汊港中学，江西都昌，332600；吴笑臣，赣南师范学院化生学院，江西赣南，341000）

参考文献：

［1］田志宏．细胞质遗传并非都是母系遗传［J］．生物学通报，1999（1）：14-15.

分子遗传学的作用篇3

《DNA是主要的遗传物质》是人教版普通高中新课程生物必修2《遗传与进化》中第3章第1节的内容。本节是在学习了有关细胞学基础（有丝分裂、减数分裂和受精作用）、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且了解染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。本节课以"问题探讨"的形式呈现了曾经在科学界争议了很长的问题："DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质？"然后通过两个经典实验证明了遗传物质是DNA。最后教材通过烟草花叶病毒感染烟草的实验，说明有些病毒体内的核酸只有RNA没有DNA，其中的RNA就是它的遗传物质，进一步归纳出"DNA是主要的遗传物质"这一结论。

2.教学目标

知识目标

2.1分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路

2.2理解DNA是主要的遗传物质

能力目标

⑴通过分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，逻辑思维能力得以提高。

⑵探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。

情感目标

⑴通过总结DNA是遗传物质的科学探索过程，学习科学家严谨求实的科学态度以及对真理追求不懈的科学精神。

⑵遗传物质主要是DNA，也有RNA，强调了生命的物质性，树立辩证唯物主义世界观。

教学重点和难点

⑴重点：肺炎双球菌转化的实验原理和过程；噬菌体侵染细菌的原理和过程；证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。

⑵难点：证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。

教学过程

导入新课

我们知道，亲代与子代是以生殖细胞作为"桥梁"，通过对细胞的有丝分裂、减数

分裂和受精作用的研究，人们了解到染色体在生物的传种接代过程中能保持一定的稳定性和连续性。故人们认为染色体在遗传上有重要作用。

提问：

染色体主要由哪两种物质组成呢？究竟哪一种是遗传物质呢？

作为遗传物质应具备哪些特点呢？

学生回顾所学知识，思考回答相关问题。

设计意图：以"问题"引入新课，培养学生分析和解决问题的能力，激发探究欲望。

对遗传物质的早期推测

提问：在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？为什么？

学生回答：蛋白质。原因：组成DNA的脱氧核苷酸只有4种而组成蛋白质的氨基酸种类有20种，蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。

设计意图：进一步激发学生对遗传物质的探究欲望。

科学家是如何证明DNA是遗传物质的呢？

DNA是遗传物质的的证据

3.肺炎双球菌的体内转化实验

3.1学生看书，比较R型、S型肺炎双球菌

3.21928年，英国科学家格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验。实验步骤如下：（多媒体演示整个实验的第一步至第四步）

提问：

实验先进行第一、二步的目的是什么？可否直接进行第四步？

分析实验第一、二步说明什么？第二、三步说明什么？第三、四步说明什么？

为什么加热杀死的S菌和活的R菌混合可以导致小鼠死亡？小鼠死亡的直接原因是什么？

促进活的R菌转变为S菌的因素是什么？是否有可能是蛋白质？

本实验运用了那些科学实验方法？

该实验是否证明了DNA是遗传物质？结论是什么？

学生认真观察实验的演示过程，思考回答所提问题，得出以下结论：第一、二步起对照作用，证明R型细菌和S型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接进行第四步。第一、二步说明了R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性；第二、三步说明了死亡的S型细菌不具有致死性；第三、四步说明了R型活细菌与S型死细菌混合培养后产生了S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。加热杀死的S菌能够促使活的R菌转变为活的S菌，即加热杀死的S菌中含有促使这一转化的活性物质──转化因子。这一转化因子不可能是蛋白质，因为蛋白质经过高温作用会变性失活。该实验不能证明DNA是遗传物质。其结论是S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。

提问：

这种转化因子究竟是什么物质呢？

S菌的化学成分很多，要找到转化因子，最关键的思路是什么？

学生思考、讨论得出结论：把DNA和蛋白质分开，单独地直接地观察这两种物质的作用。

证明RNA是遗传物质

病毒的重新构建和侵染的实验

烟草花叶病毒，它的基本成分就是蛋白质和RNA。1957年，格勒和施拉姆的实验：①用石炭酸处理这种病毒，把蛋白质去掉，只留下RNA，再将RNA接种到正常的烟草上，结果发生了花叶病；②如果用蛋白质部分侵染正常烟草，则不发生花叶病。此实验的结论是什么？

学生得出此实验的结论：RNA是遗传物质。

提问：综合上述所有实验，分析不同生物的遗传物质是什么？

为什么说DNA是主要的遗传物质？

学生分析讨论并进行交流。得出：具有DNA的生物体（包括真核细胞、原核细胞和只有DNA的病毒）以DNA为遗传物质；对于只含RNA的病毒来说RNA是遗传物质。所以说，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数是RNA。所以说DNA是主要的遗传物质。

分子遗传学的作用篇4

【关键词】分子遗传学；教学；方法

分子遗传学是在分子水平研究生命现象的学科，已经成为21世纪生命科学前沿学科，它的基础理论已经渗透到生命科学几乎所有的领域，是涵盖面非常广的一门学科，同时也是现代生物科学发展最快的学科之一。从分子遗传学发展以来逐渐从重视形态、代谢功能方面的演变延伸到研究基因和基因的结构和功能等的演变。

分子遗传学目前已成为综合性大学、理工科大学、农林院校等生命科学类各专业研究生的专业学位课，是继本科阶段课程如生物化学、分子生物学、遗传学等课程后的进一步学习，对提高研究生的基本科学素质、提升专业素养和增强科研创新等有着十分密切的联系和重要的影响。以分子遗传学为基础的遗传工程则正在发展成为一个新兴的工业生产领域，许多国家已经把分子遗传学及技术列为优先发展的高科技项目。在这样的发展潮流中，如何使学生能够及时了解快速发展的分子遗传学理论和技术的相关知识，为我国生命科学培养富有开拓精神、创新精神，具有国际竞争力的高层次、高质量的人才，研究生分子遗传学课程的改革必将成为我们探索的一个重要课题。

一、学院特色

生物化学与分子生物学学科是生命科学领域发展最为迅速的前沿学科之一，也是中国计量学院近年来重点建设的学科，2004年入选浙江省重点扶植学科，2005年获硕士学位点授予权。该学科的主要特色包括分子检测和检验技术、重大生物安全和生物入侵问题、植物天然活性产物的提取与利用、环境分子生物学与农产品安全等方面的研究，均从基因或蛋白质等方面来阐明具体的机理，这与分子遗传学存在着密切联系。随着分子遗传学概念的深入人心，为了适应培养基础厚、知识宽、素质高、能力强、面向21世纪开拓创新的生命科学优秀基础性人才的需要，结合我院专业特色和人才培养计划，2011年新增《分子遗传学》课程为本学院生物化学与分子生物学硕士研究生的专业学位课，并于2011-2012年第二学期正式实施教学工作。

二、教材的选择和教学内容的整合优化

本课程选用了以高等教育出版社出版的由路铁刚、丁毅主编的《分子遗传学》为教材。以南京大学出版社出版的由孙乃恩，孙东旭，煦编著的《分子遗传学》和高等教育出版社出版的由朱玉贤等编著的《现代分子生物学》等为参考教材，同时也选择了一些相关的动画网络电子教材。在教材上突出基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性，并且符合相应的课时数，同时避免与其它课程的重复，能够适合应用型人才的教材。

同时，从分子遗传学的特色出发，优化教学内容，注重知识的横向和纵向衔接，删改与生物化学、分子生物学等相关课程间重复交叉内容，同时补充本教材内容的不足，使教学内容体现课程的特色性。课堂教学主要是讲授基因组学与后基因组学、基因组结构与功能、基因表达调控、基因突变与DNA损伤修复、遗传重组与转座、杂交育种与诱变育种、突变体的创制与应用、分子遗传学研究的常用技术介绍等。同时在讲授基础知识的同时也结合相关前沿热点领域的知识和进展，如适当引入学科前沿内容以激发学生的学生兴趣，并将最新的知识理论和科学热点通过文献介绍给学生。不仅达到授课内容国际化、教学理念前瞻化，而且可以培养研究生学习外文文献的能力和思考科学问题的方法和习惯。教学过程全部采用多媒体与动画网络资源的教学方法相结合。在讲授部分内容时，注重启发研究生寻找自己相关课题进一步研究的新切入点，引导其通过科研和实验过程去解决问题。实现在有限的课时中讲授分子遗传学的新发展、新观念，为学生的思维打开一扇通向未来之门。

三、采用启发式、引导式、讨论式的教学方法

研究生教育是我国教育结构中最高层次的教育，培养的研究生不仅要有坚实的理论基础，还要有鲜明的创新性，所以对于这种层次的教学，需要采用多种教学方式如启发式、引导式、讨论式。首先，在授课中进行启发式教学，引导学生积极思考，按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行讲解，而不是简单的背记已有的结论，并在教学过程中增加专业英语词汇，通过课堂上的反复讲授，既能增加学生的专业英语词汇量，帮助学生更好地理解教材内容，又提高了阅读外文文献的能力，为将来的专业及科研工作打下良好的基础。其次，为了进一步巩固理论课堂所学知识，并将理论与将来的研究课题联系起来，设立相关的讨论课，每个学生以分子遗传学技术结合自己的研究方向，写出课题设计思路，可以是目前正在研究的课题，也可以是假想的课题。让学生在课余时间通过文献查找和整理，准备讨论提纲，并分组讨论。鼓励学生积极发言，阐明自己的科研思路，同时教师通过积极正确的引导，使课题设计更加合理，并赋予创新性。最后，进行课堂学术报告竞赛活动，通过设计一些学科发展前沿与动态相关的讨论议题，如突变体创制的应用前景、转基因作物的安全性等。

四、采用综合测评的方式评定成绩

本课程成绩的评定采用综合测评的方式，进行基础理论闭卷考试、综述撰写和课堂讨论表现相结合的方法，让研究生通过查阅文献，撰写综述，课堂讨论等，锻炼研究生的归纳总结，推陈出新，开拓创新的综合能力。也有利于提高研究生的学习热情，并充分调动研究生主动探究的积极性和主动性。这种考试方法的建立，也增加了对学生的学习情况评价的客观性，对创新能力培养和教学评价方式作有益的探索。

综上所述，本次教学改革将全面推进研究生的教学工作，并且使教学内容体现基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性。不仅可以有效地提高分子遗传学的教学效果和处理与其它相关课程的衔接问题，而且还可以增强研究生的自主学习、科研创新等能力，让他们实现科学知识向技术的转化，为研究生独立开展项目研究和申报课题奠定基础，最终产出一定的科研成果，甚至实际的生产力。

参考文献

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[3]林海萍,张立钦,张昕,胡加付.几种讨论式方式在微生物学教学中的应用[J].微生物学通报,2010,37(7):1054-1057.

[4]赵新民,夏莉,徐玲,彭晓赟,刘石泉.分子生物学教学动画网络资源的利用[J].广东化工,2011,7(38):196-198.

[5]王晓霞,刘志荣,解军,程牛亮.如何在分子生物学教学中培养研究生的科研创新能力[J].西北医学教育,2011,19(1):78-80.

[6]贺根和,叶九根,郭小华,段世华,朱立成.分子生物学双语教学中“双主体互动”教学模式构建策略初探[J].河北农业科学,2011,15(3):148-149,161.

分子遗传学的作用篇5

关键词：遗传工程医学领域应用现状发展前景

中图分类号：Q78文献标识码：A文章编号：1003-9082（2017）05-0222-01

遗传工程除了在农业有着较好的应用价值外，在医学领域也有广泛的应用空间。目前临床医学中采用遗传工程技术来治疗遗传性疾病人体中有许多不同种类的蛋白质，每一种蛋白质都是受到一个或多个基因所控制[1]。若基因出现变化，无论多么小的变化，也可能导致蛋白质或酶的异变。蛋白质异变往往会导致功能异常，从而出现相应的病理变化，这就是人们常说的遗传病。过去很长一段时间认为遗传病是无法治疗的，随着对其研究的深入，发现许多遗传性疾病都是能够治愈的，其遗传工程在其中发挥了重要的作用。

一、遗传工程在医学制药中具有重要作用

早在1970板仓等人利用促性腺激素释放抑制因子在治疗肢端肥大症中取得了较好的成效，后来有利用大肠杆菌制造了人胰岛素、人生长激素以及人干扰素等药物，使得临床医疗水平得到提升[2]。白细胞介素（IL）是一种免疫细胞因子，在免疫介导过程中起到重要作用，对于肿瘤或感染患者具有重要的作用。目前国内以及研发出成人白细胞介素大肠杆菌中具有较好的应用效果。此外，还能够根据部分细胞因子的特点制成的药物在临床治疗中具有积极的意义，例如抗贫血药、击落刺激因子以及肿瘤坏死因子等。

为了以防各种传染性疾病的出现，卫生部门通常会组织大范围疫苗的种植，若采用常规手段来预防该病，无法起到较好的效果。1988年末美国默克公司利用遗传工程研发出了乙肝疫苗，能够用于预防乙肝感染，并且现在在临床成为婴幼儿必须种植的疫苗之一，在控制乙肝感染中起到了重要作用[3]。目前仍有不少正在研发的遗传工程药物，在抗衰老和部分心血管疾病、皮肤疾病中起到了重要的作用。此外，通过遗传工程动物的培养能够推动药物试验水平的提高，例如首例出现的转基因小白鼠为药物研发提供了新的方向，此类动物为药物实验带来新的研究方向。

二、遗传诊断应用范围扩展

遗传诊断技术是1970年简约威利用遗传基因分子杂交手段在贫血患者临床诊断中发现的新技术，利用该技术制作了基因探针，能够用于筛查遗传性疾病患者。通过遗传诊断技术的应用，又有学者发现横厅式舞蹈症的病原体，随即又发现了许多疾病的病原体。利用该技术能够筛查出有遗传性疾病的人群，从而使得临床治疗具有更高的精度和效率。随着遗传诊断技术与荧光酶联免疫测试技术的结合，使得基因DNA检测技术在临床诊断中得到了广泛的应用，提高了临床诊断的速度与准确率，成为临床诊断的一种重要方法。

三、遗传工程在临床治疗中的应用

遗传工程在遗传疾病中的应用主要是通过将正常基因导入患者体内，从而使细胞功能恢复正常，从而起到较好的治疗效果，尤其是各种遗传疾病。该治疗方法是临床医学针对遗传性疾病常用的治疗方法之一，其对人体细胞功能和作用具有一定的影响，包括生长、分化、老化、死亡等功能。目前研究发现造成人体生病的基因有4900多个，并且在研究中已得到论治。科学家利用该技术治愈了许多遗传性疾病。

1.遗传性疾病

将已经重组并修复过的基因重新导入患者体内，是遗传工程治疗遗传性疾病的主要方法。目前发现的遗传性疾病超过2900多种，且许多疾病的出现都是由于人体中各种酶含量不足而引发的，酶含量的不足容易引发基因突变，从而产生各种遗传性疾病。1970年德国在分析一例先天性智力发育迟缓患者的临床资料时，发现其体内精氨酸酶含量远超过正常水平，导致体内代谢系统异常，医生将精氨酸酶DN段植入患者体内后发现其临床症状得到改善。1990年美国学者通过实验发现，通过人工植入腺苷脱氨酶能够有效改善腺苷脱氨酶异常的先天性免疫系统疾病患者的临床症状，从而改善患者的免疫系统功能。1999年美国罗森博格学者将肿瘤坏死因子（TNF）进行转换，并引入肿瘤浸润区域，然后将其重新植入患者体内，转换后的基因能够有效清除患者体内的癌细胞，之后又通过在黑色素瘤患者进行试验并取得了一定的成效。

2.心血管疾病

目前在治疗冠心病中，仍采取药物治疗和介入手术。而美国学者认为通过植入血管内皮生长因子（VEGF）能够有效治疗冠心病，帮助患者重构心血管，从而改善心脏功能，获得较好的治疗效果。随着临床医学的不断发展，遗传工程能够帮助更多的心血管疾病患者。我国屈正学者在研究中发现，遗传工程联合激光能够有效治疗冠心病，并研发了基因搭桥术。

3.传染病和恶性肿瘤

随着生活环境的变化，传染病和恶性肿瘤发生率呈逐年增长的趋势，因此需要采取有效的方法来干预。遗传工程能够有效阐述病原体的基因结构、表达方式、分子流行病学以及分子结构，从而采取有效的干预措施。其同时还能够阐明基因多态性的目的及其与生理功能之间的关系，并从中发现恶性肿瘤形成的介质，同时预测某一功能的原理等。

四、遗传工程在医学中的发展前景

随着遗传工程研究的深入发展，发现其在临床医学中的诊断、治疗和制药等方面都有较好的应用效果。且通^学者的深入探究，能够不断的创新遗传工程技术的应用途径和方法，能够为临床医学带来更好的技术支持，从而提高我国的医疗水平，满足我国人民的医疗需求。

结束语

遗传工程在医学中具有重要的作用，因此需要加强对其的研究，从而提高其在医学中的应用价值，充分发挥该技术的作用，提高我国的医疗水平。

参考文献

[1]刘薇，贾俊双，唐华等.慢病毒载体法制备遗传工程猴和小型猪的现状及应用前景展望[J].中国实验动物学报，2014，20（5）：84-89.

分子遗传学的作用篇6

1教学内容与要求

课标规定的本单元的内容包括:总结人类对遗传物质的探索过程;概述DNA分子结构的主要特点;说明基因和遗传信息的关系;概述DNA分子的复制;概述遗传信息的转录和翻译。活动建议有两项:搜集DNA分子结构模型建立过程的资料,并进行讨论和交流;制作DNA分子双螺旋结构模型。

1)知识目标

“总结人类对遗传物质的探索过程”属于应用性的内容。这部分内容的教学不是要求学生记住对遗传物质探索过程的史实,而是通过对科学过程的分析领悟科学实验的思想、方法、过程与价值。具体选择哪些科学史实?肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验是两个经典实验,应该进行具体的分析。烟草花叶病毒感染烟叶的实验主要用于说明RNA也可以作为遗传物质,在实验设计的思想与方法上与DNA是遗传物质的实验是类似的,因此可以从简些。具体目标包括:①分析肺炎双球菌转化实验及噬菌体侵染细菌的实验,证明DNA是遗传物质;②分析烟草花叶病毒侵染烟草的实验,证明RNA也是遗传物质;③总结遗传物质的共同特征;④评价人类探索遗传物质的实验设计思想与方法。

“概述DNA分子结构的主要特点”属于理解水平。只有明确DNA的结构特点,才能理解DNA对遗传信息的贮存、传递与表达等基本功能。要明确DNA的结构特点,首先应掌握DNA的结构及化学组成,具体目标包括:①概述DNA的元素组成、基本组成物质、结构单位、一级结构,以及沃森-克里克提出的双螺旋结构模型的基本论点;②说明DNA分子结构的稳定性、特异性和多样性。

“说明基因和遗传信息的关系”属于理解水平。本单元的核心内容是阐明基因概念,即从基因与性状的关系上说明基因是控制性状遗传的基本单位,从基因与染色体的关系上说明基因的存在部位及方式,从基因与DNA的关系上说明基因的化学本质,从功能上揭示基因中蕴涵着特定的遗传信息。具体目标包括:①举例说明基因是有遗传效应的DN段;②说明基因与遗传信息的关系。

“概述DNA分子的复制”也属于理解水平。DNA通过自我复制将遗传信息从亲代传递到子代,从而保持亲子之间的连续性。具体教学目标为:①概述DNA的复制场所、时间和过程,②说明DNA复制的条件、分子基础和特点,③揭示DNA复制的实质及意义。

“概述遗传信息的转录和翻译”仍然是理解水平。在子代的个体发育阶段,基因控制蛋白质合成的转录与翻译过程,从而使遗传信息得以通过性状而表达。具体目标为:①区别遗传信息转录的场所、模板、过程、结果与条件;②说明翻译过程是信使RNA、转运RNA、核糖体三者之间协同作用的结果;③DNA分子的碱基序列与蛋白质分子的氨基酸序列之间的对应关系上分析说明遗传密码的构成方式;③解说中心法则的论点和意义。④举例说明基因对生物性状的控制作用。

2)情感态度与价值观目标

本单元蕴含了丰富的情感态度价值观的内容。课标在《遗传与进化》模块中提出了要“体验科学家探索生物生殖、遗传和进化奥秘的过程”,在具体内容标准中列出了应用层次的“总结人类对遗传物质的探索过程”的要求,可见通过生物科学史组织教学应该是本模块的基本要求。从人类对遗传物质的探索过程中,可以领悟人们对科学的认识是不断的深化与发展的;从肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验以及DNA半保留复制等实验中,可以体会从实验材料的选择、研究思路的确定、技术手段的进步对研究过程所起的作用;从DNA双螺旋结构模的构建过程,可以看到不同学科的交叉与渗透以及合作在科学研究中的重要性。通过完美的DNA双螺旋结构模型,可以从分子水平领悟DNA分子之美,从复制、转录与翻译等过程,可以体验遗传信息的传递与表达过程中的和谐之美;从遗传密码可以感悟生物界多样性与共同性的统一。

3)能力目标

课标建议活动“搜集DNA分子结构模型建立过程的资料,并进行讨论和交流”,应该尽量让学生自己去搜集相关的资料,这对于学生搜集、甄别、处理信息能力的培养是十分有帮助的。建议活动“制作DNA分子双螺旋结构模型”是要学生动手制作模型,要通过这一活动让学生体会模型构建在科学研究中的应用,同时培养空间想象能力及动手操作的能力。除了这两个活动外,本单元可以安排的探究活动是非常多的,这些活动分别可以从不同的方面培养学生的能力。如运用分析与推理的方法说明遗传物质应该具备的条件及DNA具备作为遗传物质的条件;尝试运用数学的方法分析遗传信息的多样性、碱基与氨基酸之间的对应关系等相关问题;用假说-逻辑推理的方法探究DNA的复制过程;用资料分析与推理的方法分析遗传信息的转录与翻译过程等等。

2对教学的几点思考

根据本单元的教学目标及内容特点,笔者以为以下几个方面值得关注:

1)充分发挥科学史的作用。生物学是一门自然科学,知识的结论都是通过观察与实验得出或验证的。本单元有着许多经典的科学实验,如肺炎双球菌的转化实验,噬菌体侵染细菌的实验,烟草花叶病毒侵染烟叶的实验,DNA双螺旋结构模型的构建,DNA的半保留复制的证明实验,遗传密码的破译实验等等。通过这些经典科学实验分析与体验,不仅要让学生获得科学知识,更应通过这些实验发展学生的科学探究能力,培养学生质疑、求实、创新及勇于实验的科学精神和科学态度。

如何运用好这些经典的实验素材呢?方法可以是多种多样的,教学中要依据教学目标、教学对象等因素的不同而确定。例如噬菌体侵染细菌的实验可组织如下的教学:

步骤一:提供背景资料。通过投影或视频介绍噬菌体以及噬菌体侵染细菌的过程,让学生明确在噬菌体侵染细菌的过程中,DNA进入了细菌细胞内,而蛋白质的外壳留在了细胞外。

步骤二:引发思考与讨论:

问题1:根据这个实验你能得出什么结论?为什么?

问题2:细菌和病毒那么小,用肉眼是无法观察到的,那么科学家怎么知道DNA进入到了细菌细胞内,而蛋白质没有进入的呢?

问题3:用同位素标记什么元素?

问题4(如果学生无法回答问题3):科学用32P和35S分别标记了噬菌体的DNA中的P和蛋白质中的S,为什么选择标记这两种元素呢?

问题5:用什么办法才能使噬菌体标记上同位素呢?

问题6:用含有同位素标记的噬菌体去侵染不含同位素标记的细菌,结果将会是如何?

问题7:在培养液中我们没有办法直接看到32P位于细菌内,35S位于细菌之外的,有什么办法能够知道呢?

步骤三:归纳总结。通过图示或CAI回顾总结噬菌体侵染细菌的实验过程,并作如下归纳:

①标记噬菌体

含35S的培养基含35S的细菌蛋白质外壳含35S的T2噬菌体

含32P的培养基含32P的细菌内部DNA含32P的T2噬菌体

②噬菌体侵染细菌

组别被标记的噬菌体被侵染细菌处理实验结果成分

1含35S的

T2噬菌体未标记

的细菌搅拌

离心上清液放射性很高主要是噬菌体外壳

沉淀物放射性很低主要是细菌

2含32P的

T2噬菌体未标记

的细菌搅拌

离心上清液放射性很低主要是噬菌体外壳

沉淀物放射性很高主要是细菌

③原理与结论

亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论

32P标记DNA有32P标记DNADNA有32P标记DNA分子具有连续性,是遗传物质

35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外堑鞍字饰?5S标记

步骤四:深化讨论:

问题1.科学家选用噬菌体侵染细菌的实验来证明DNA是遗传物质,你认为有什么巧妙之处?这一实验与肺炎双球菌转化实验在实验设计的思想与方法上有什么共同之处?

问题2.同位素的标记还可以用于哪些类型的研究?

2)注重演绎、推理的运用。在科学发现过程中,与观察、实验法一样,演绎与推理也是科学发现的重要方法。课标也明确提出了《遗传与变异》教学应让学生领悟假说与演绎在科学研究中的作用的要求。在本单元的教学中,许多内容是适宜组织学生进行演绎与推理的,如遗传物质应该具备的条件,可从自然界生命现象的特点入手进行分析推理;DNA的双螺旋结构模型可以科学家相关的实验结果与数据为资料,引导学生去分析推理。下面重点以DNA半保留复制证明为例,说明演绎与推理在教学中的应用。

步骤一:作出假设。要求学生根据已有DNA结构等方面的知识对DNA可能的复制作出猜测,并对所猜测的复制方式作简要的描述。

步骤二:分析推演。告诉学生,科学家已证实,DNA是一种半保留式的复制。

问题1:从理论上作出推演,如果是半保留复制,亲代的DNA分子复制后得到的第一代DNA和第二代DNA的组成是怎么样的?

问题2:你如何识别DNA中的哪一条链是母链哪一条是子链呢?

(启发学生采用同位素标记的方法。)

问题3:你准备用同位素标记哪种物质?哪种元素?

问题4:如果原DNA是15N的,原料是14N的,那么请推演复制后的第一代DNA与第二代DNA中N的情况如何?用图解表示出来。

问题5:根据分析第一代的每条DNA都是一条链含有15N,另一条链含有14N的(表示为15N/14N—DNA);第二代的DNA中有一半是14N/14N-DNA,另一半为15N/14N-DNA。但我们是看不出DNA分子的,有什么办法我们可以知道这一结论呢?

(引导学生考虑同位素除了放射性不同外,还有哪些性质。启发学生明确同位素的质量也是不相同的。)

问题6:根据同位素质量的不同,你有什么办法可以区别不同同位素标记的DNA呢?

问题7:如果对每一代的DNA进行离心分离,推演实验的结果会是怎样的呢?

最后向学生介绍科学家所做的具体实验,并分析讨论DNA半保留复制的具体过程。

3)重视模型的构建与运用。模型构建是自然科学研究中的一种常用方法。在现代生物科学研究中,模型方法被广泛运用。模型方法也被引入新课标中。在生物科学学习中,模型提供观念和印象,是非常吸引学生的生动的感性材料,是学生知识结构的重要组成部分。本单元的两个建议活动都是与模型构建相关的,教学中要切实加以落实。

例如,DNA双螺旋结构模型的构建,教学中可以采取以下步骤:

步骤一:资料搜集。课前由学生搜集DNA双螺旋结构模型构建的相关资料,为课上进行交流与讨论作为准备。

步骤二:模型讨论。围绕模型构建过程的相关资料,提出问题让学生进行分析讨论,如:①哪些资料支持DNA是双链的结构?②哪些资料支持DNA碱基间的配对是嘌呤与嘧啶?哪些支持A与T配对,G与C配对?③哪些观点支持磷酸与核糖的骨架在螺旋的外部,碱基对在螺旋的内部?④DNA双螺旋结构模型的构建运用到了哪些学科的知识与方法?有哪些科学家为此作出了贡献?能够给你哪些方面的启迪?等等。

步骤三:模型构建。学生自己动手构建模型。

对于条件有限,学生搜集资料有困难的学校,也可由教师搜集并提供资料给学生进行讨论。例如,提供不同生物DNA碱基组成的材料以及嘌呤与嘧啶的分子结构资料,让学生分析碱基之间的数量关系,进而推测碱基间的可能配对关系等。