生物学分析
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生物学分析范文第1篇
【关键词】孕中期羊水;间充质干细胞;脐血
间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)具有多向分化潜能,是细胞治疗及基因治疗的理想种子细胞。已有研究显示羊水[1]和脐血[2]可以分离出MSCs，那么这两种来源的MSCs有哪些异同呢?为此本研究将对孕中期人的羊水及新生儿的脐血进行间充质干细胞的分离与培养，并对其基本生物学特性进行了比较研究，为组织工程选取种子细胞提供基础性实验依据，现报告如下论文。
1材料与方法
1.1标本来源
羊水标本取自2008年3月至2010年3月吉林医药学院附属465医院妇产科，妊娠在15～22周的引产羊水35份;32份脐带血标本取自正常足月剖腹产或足月正常产乙肝病毒检测阴性的孕妇。取标本前均征得孕妇本人同意，研究获得吉林医药学院附属465医院道德伦理委员会批准。
1.2主要试剂与仪器
PRMI1640(GIBCOBRL)，胎牛血清(GIBCOBRL)，马血清(GIBCOBRL)，1.077×103g/LFicoll淋巴细胞分离液(上海试剂二厂)，细胞化学染色试剂盒(BASO公司)，CO2培养箱(FormaScientific公司)，荧光倒置显微镜(TE300,Nikon公司)。
1.3孕中期羊水MSCs的分离与培养羊水标本在室温下1500r/min离心5min，弃上清，加入含10%胎牛血清(FBS)的PRMI1640培养液，制成密度为(1～5)×105个/mL的单细胞悬液，接种到φ60mm塑料培养皿中，置饱和湿度、37℃、5%CO2培养箱中培养。第3天首次换液，去除非贴壁细胞，当类成纤维样细胞铺满平皿达80%时，用0.25%的胰酶消化，用PRMI1640培养液制成浓度为4×104个/mL的细胞悬液，接种到新培养皿中，记为第1代(P1)。每3d用含10%FBS的PRMI1640培养液换液1次，细胞生长达到90%融合时按1∶4的比例传代。
1.4新生儿脐带血MSCs的分离与培养无菌条件下取正常足月剖腹产或足月正常产乙肝病毒检测阴性孕妇的脐带血50～80mL，放于含CPDA1复合抗凝剂的采血袋中，所有样本均在采集后12h内进行分离;将脐血用等量的DHank′s液稀释制成细胞悬液,细胞悬液沿管壁缓慢加入到相对密度为1.077×103g/LFicoll人淋巴细胞分离液上层,其比例为2∶1,注意液面清晰分层，以1500r/min进行梯度离心20min，然后缓慢吸取中间交界面细胞悬液至另一离心管，获得含人MSCs的单个核细胞悬液，加入含10%FBS的PRMI1640完全培养基,吹打并计数。以5×105个/mL的密度接种到φ60mm培养皿中，48h首次换液,以后每3d换液。换液用含10%FBS的PRMI1640完全培养基。在细胞80%左右融合时,用0.25%胰酶室温消化5min，适量小牛血清终止消化反应，吸管轻轻吹打，转入离心管中1500r/min离心10min，弃上清，按1∶3比例传代。
1.5MSCs的生长曲线测定将传至3、5、8代的MSCs制备成单细胞悬液，调整细胞浓度为5×104/mL，接种于24孔培养板，每孔0.5mL;每天取3孔，消化后进行细胞计数，共8d。以时间(d)为横坐标,细胞数为纵坐标，绘制生长曲线。
1.6MSCs的代谢情况检测传3代的羊水MSCs按5×104/mL密度接种于φ35mm的培养皿中。2d后分别对培养皿中的细胞进行POX、SB、PAS、αNAE和ALP细胞化学染色，显微镜观察、拍照。同样，新生儿脐血源性MSCs取第3代以后细胞进行细胞化学染色分析。
2结果
2.1羊水MSCs
从羊水中分离出的细胞,将之接种于PRMI1640培养基中,2～3d部分细胞开始贴壁,4～7d逐渐出现贴壁的MSCs,开始为圆形,逐渐伸出突起,呈成纤维样、梭形，最初散在分布,后逐渐在局部形成集落生长(图1)。一周以后MSCs迅速扩增(图2),约10d后可达80%～90%融合,扩增变缓,即可传代。传代后羊水MSCs5～6h即可贴壁,2～4d生长迅速,1周后即可再次传代。形态为均一的成纤维样的MSCs，呈漩涡样生长,即为羊水源性的MSCs(图3)。
2.2新生儿脐血MSCs
脐血的单个核细胞悬液接种于φ60mm的塑料培养皿中，原代培养6d后，在倒置显微镜下可见单个或少量呈集落生长的贴壁细胞，形态大多为椭圆形或短梭形，凸出于培养皿表面。粘附于贴壁细胞之上的造血细胞和其他细胞在换液的过程中逐渐被清除，10d后就形成细小纤维状小集落，20～25d后细胞集落不断地扩大并形成融合超过80%，细胞形态大多呈短梭形。传代培养后的脐血MSCs12h即可贴壁，4～14d生长迅速,10d后即可再次传代,细胞呈短梭形生长(图4，25×)。10代左右细胞生长状态开始急剧衰退,细胞颗粒化严重，增殖速度严重放慢。
2.3MSCs的生长曲线
人羊水源性MSCs生长曲线呈“S”形，传代后第1、2天为潜伏适应期，从第3天开始细胞增殖加速并进入对数生长期，第6至7天达到高峰，以后进入平台期。通过对第3、5、8代新生儿脐血源性的MSCs细胞计数,绘制的生长曲线形状与羊水源性MSCs生长曲线形状相似，呈S形(图5);传代第1至3天为生长停滞期，第4对14天为快速增殖期，后即进入平台期。随传代次数增加,MSCs的增殖能力有所减弱。第3、5代细胞增殖能力最强,第8代细胞较第3、5代细胞增殖能力减弱较明显，但亦呈“S”形。
2.4不同源性MSCs的生物化学特征
羊水源性MSCs及脐血源性MSCs具有相同的生物化学特征，染色结果都显示：POX、SB染色为阴性，αNAE、PAS为强阳性，ALP染色有1%为弱阳性，这与文献报道的MSCs的染色特点相一致[34]。进一步证明了培养出的成纤维样细胞为MSCs。图1.4d羊水贴壁细胞图2.7d羊水贴壁细胞图3.10d羊水贴壁细胞图4.10d脐血贴壁细胞图5.羊水脐血MSCs生长曲线
3讨论
间质干细胞具有多向分化潜能，是细胞组织工程的首选种子细胞之一。然而人骨髓中的MSCs含量较少，大约104～105个骨髓单个核细胞中只含有一个MSCs[5],这显然难以满足细胞组织工程的实际需要，因此寻找MSCs的来源和如何在体外分离扩增MSCs就显得较为重要。为了更好的得到MSCs，我们分别对孕妇的羊水和新生儿脐带血进行了MSCs的分离，并对所得的MSCs生物学特性进行了比较，以期得到更好的MSCs来源。
间充质干细胞的分离,我们主要参考了Friedenstein建立的MSC分离方法并做了适当的改进，利用MSCs的粘附性来获得MSCs。本实验将羊水细胞和脐血单个核细胞接种于含10%胎牛血清PRMI1640培养基中，3d后去除未贴壁细胞，待细胞单层长满80%后，用胰酶消化传代，本法可去除一些贴壁的非间质干细胞，经过几次传代后即可得到相对较纯的MSCs。
本研究中采用孕妇的羊水和新生儿脐带血标本都可以成功地得到MSCs，这与国外报道的相一致[6]，可作为未来组织工程学的一个不可或缺的来源[7]。两者在形态和生物学特性上都非常类似，但是脐血源性的MSCs形态呈短梭形。明显不同的就是人羊水源性MSCs增殖能力明显要优于脐血源性MSCs,这一点可以从生长曲线与传代能力都得到较好体现。人羊水源性MSCs群体倍增时间较脐血源性MSCs倍增时间短，且人羊水源性MSCs的传代能力明显强于脐血源性MSCs。
综上所述，与脐血源性间充质干细胞增殖能力相比,羊水MSCs的获得更为可观，是组织工程种子细胞的又一可靠来源。
【参考文献】
[1]冯建勋,腊晓林,马艳,等.两步法分离和培养人羊水来源胚胎间充质干细胞及其向神经元样细胞诱导分化的实验研究[J].中国危重病急救医学,2009,21(12):729733.
[2]田少奇，王丽，孙康，等.人脐血间充质干细胞的分离培养及其多向分化潜能的实验研究[J].中国骨与关节损伤杂志，2009，24(2)：108111.
[3]ZiporiD.Mesenchymalstemcells:harnessingcellplasticitytotissueandorganrepair[J].BloodCellsMolDis,2004,33(3):211215.
[4]李现铎，耿红全，朱哲，等.羊水作为间充质干细胞来源的可行性研究[J].中华小儿科杂志，2006，27(9)：449452.
[5]PittengerMF,MackayAM,BeckSC,etal.Multilineagepotentialofadulthumanmesenchymalstemcells[J].Science,1999,284(5411):143147.
生物学分析范文第2篇
【关键词】本科医学生 分子生物学 开放型实验室 建设
【中图分类号】R34 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）28-0038-02
现代高等教育越来越重视培养基础扎实、多学科、适应性强、有创新意识的人才，教育部也明确提出“积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”。因此，建立开放型实验室并向广大学生开放成为评估学校教学水平、科研水平的重要标志，也是培养创新型人才的关键平台。课题组依托为“省高校重点实验室”，通过借鉴其丰富的实验室建设管理经验，进行了本科医学分子生物学开放型实验室建设并应用到了本科医学分子生物学的实验教学。现将相关经验介绍如下：
一 本科医学分子生物学开放型实验室建设的必要性
医学分子生物学教学中，实验教学是人才培养的重要环节。医学分子生物学是从分子水平研究疾病的学科，涉及的生物大分子不能直接观察，仅有课堂理论教学不能给予学生形象直观的认识。且医学分子生物学在理论课教学中涉及大量先进分子生物学技术，学生需要通过具体操作才能掌握这些技术，所以这是一门实践性很强的学科。
传统的医学分子生物学实验教学由于教学时间和实验室场地的局限，大部分实验内容由教师与实验员事先准备好，学生按照书本内容机械模仿或者由老师示教。这种方式束缚了学生的自主性和创造性，不利于学生综合素质和创新能力的培养。
建立开放型实验室是实现资源共享、增强学生实践能力、培养他们的创新能力、提高教学质量的重要措施之一。实行开放型实验教学是实验教学方式的创新，是课内实验内容补充的重要手段之一。通过对已有的实验室资源实行开放式使用，利于设备资源的充分利用；利于组织和引导学生系统地开展课外实验活动，培养学生观察问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力，特别是能够增强学生的实际动手能力和创新能力。对全面提高学生的综合素质，促进实践教学的改革，具有重要的现实意义。
二 本科医学分子生物学开放型实验室建设要点
1.场地规划
开放型实验室不同于普通实验教学实验室，需要全工作日开放，学生科研实验也需要一个相对集中的场地完成。为了便于管理、统筹安排，本实验室从已有的场地中专门划分了一间实验室面向本科生开放。在该实验室中划分如下区域，中间放置实验台和试剂架作为公共实验区，四周边台划分为常规仪器使用区、精密仪器使用区以及污染实验隔离区。学生在该实验室中能完成分子生物学实验的大多数操作，既合理利用了场地，又方便了人员和设备的管理。
2.仪器配置
在开放型实验室中，仪器使用频率高，常规仪器设备需求量大。因此实验室配置有足量的常规耗材如EP管、玻璃试管、离心管等，对于经常使用的普通设备如电泳仪、电泳槽、普通离心机等基本配置为2～3台，对于一些较为贵重设备，如电子天平、转膜仪、PCR等至少配置一台。上述仪器配置能完成大多数常规分子生物学科研实验。
3.人员配备
开放型实验室的工作人员的合理配置，对于培养合格人才，提高教学质量，合理规范使用仪器设备等具有重要作用。人员配备包括管理人员、专职指导教师、实验技术人员。其中，管理人员主要进行实验室设备、实验室工作人员和入室本科生的统筹管理，由具有多年工作经验、责任心强且具有较强统筹协调能力的高级职称专职科研人员担当。指导教师负责带领入室本科实验小组设计并完成分子生物学科研实验，需由具有较丰富的理论和实验教学经验，具有一定科研工作经验的专职教学或科研人员担任。实验技术人员负责常规仪器的使用指导和日常维护，应由具有多年仪器使用经验且具有分子生物学基础理论的实验技术人员担任。各成员明确分工，各尽其职，共同完成入室本科生的培养工作。
4.制度建设
一个实验室的正常安全运行，离不开合理健全的规章制度。作为一个面向本科生的开放型实验室，制度建设更是重中之重。开放型实验室人员流动大、开放时间长，学生科研工作能力参差不齐，仪器数量多，仪器使用频率高，这些都加大了实验室管理的难度。因此，本实验室制定了实验室入室管理制度和仪器使用制度，包括《入室申请及承诺书》《本科医学分子生物学实验室开放管理规程》《仪器使用及管理制度》《仪器使用申请及预约申请制度》等。对于常用仪器均编写了标准操作规程，高级贵重仪器采取专人专管制度。通过制度的制定、试行和进一步修改，使实验室的各项管理机制逐步完善，形成一个统一规范的体系。
三 本科医学分子生物学开放型实验室在实验教学中的应用
本科医学分子生物学开放型实验室成立之后，通过在课堂上大力宣传，学生入室进行科研实验学习的积极性高涨。学生首先填写《入室申请书和承诺书》，提交实验室主任审查批准后，组织学生学习实验室管理制度和仪器使用制度，对常规仪器的使用进行统一培训，按学生需求将他们分为多个兴趣小组，每个兴趣小组安排一名专职指导教师进行指导，指导学生查阅文献、设计实验，并以小组为单位共同完成实验课题。目前，本实验室已接纳本科兴趣小组十余组，本科入室学生56人次，其中由兴趣小组设计并申请的“香樟挥发油对人胚肺细胞基因表达的影响”课题获学院院级课题立项资助，相关文章也在正式省级刊物上发表。
综上所述，通过本科医学分子生物学开放型实验室的建设和开放，为本科分子生物学实验教学和本科生进行科学研究提供了场地，通过入室进行实验或科研，可大大提高学生独立思考、分析问题、解决问题的能力，在培养创新型人才、科技型人才的过程中发挥了重要作用。
参考文献
[1]王宝林.提高军队院校实验室建设与管理水平的思考[J].实验技术与管理，2009（1）
[2]王朋.高校开放型实验室建设探讨[J].现代商贸工业，2009（1）
[3]卢常伟、李岩、刘陵顺.实验技术人员综合素质培养的研究[J].实验技术与管理，2008（4）
生物学分析范文第3篇
关键词：生物科学；生物技术；生物工程；专业规范；比较分析
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0112-02
一、引言
我国高校生物学领域有生物科学、生物技术、生物工程三个密切相关的本科专业，并制定了相应的专业规范。如何体现各自的科学、技术及工程内涵与特色既是教育工作者的责任，也是人才市场和报考学生和家长极为关心的现实问题。本文通过比较分析这三个专业的本科专业培养规范，上提出一些参考意见，以期为专业的进一步规范、教学计划的修订，为社会及学生和家长的专业选择提供参考。
二、专业类型
生物科学专业为传统典型的理科专业，培养科学型和教学型人才，授理学学位；生物技术专业以理为主、以工为辅、理工复合，培养应用研究型或技术型人才，授理学、农学或林学学位；生物工程专业以工为主、以理为辅、工理复合，培养应用型工程技术人才，授工学学位。其专业类型的描述和划分比较清晰明了，比较规范和恰如其分。
三、培养目标
从专业规范中培养目标的描述（见表1）来看，生物科学与生物技术两个专业的培养目标差异很小，仅有从事生物科学与从事生物技术之差，但从目前的就业市场来看从事生物科学与从事生物技术差异很小，难以界定。而从专业类型可知，生物技术专业可授理学、农学或林学学位，这些特色理应在培养目标中有所体现。
四、公共基础课
在三个专业的本科培养规范中，生物科学与生物技术两个专业的公共基础课（人文社科和自科）完全一致（见表1），而生物工程的公共基础课形式上有一定差别，可本质上看不出有多少差别，也缺乏需有差别的理由。从厚基础、宽口径的培养要求来看，三个专业的公共基础课要求可统一，学分要求也应统一，要求工科学生在这一环节增加近一倍的学分极不公平。线性代数等可在公共基础选修要求中解决。
五、专业基础课
专业基础课的设置体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程（见表1）。然而从科学到技术的差异很小，仅增加了工程基础课4学分（约11%），应为技术基础课，且应明确例举。从技术到工程的专业基础课要求有了明确的变化，按课程类别从科学到工程变化率近50%。学分的控制宜统一，且应规定生物技术专业的专业基础课最低学分要求中技术基础课学分应达20%以上，生物工程专业的专业基础课最低学分要求中工程基础课学分应达40%以上。且可给出典型的工程类专业基础课名录，如机械零件、电子电工基础等课程。另外生物工程专业基础课将《机械设计基础》列为可有可无的选修会造成该专业工程基础的严重缺陷，且应在生物工程专业的专业选修课中保留生物技术专业的细胞工程、酶工程等选修课（见表1）。
六、专业课
专业课的设置也体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程（见表1），从科学到技术的专业课调整率达30%，而从技术到工程的专业课虽然有较大变化，但所列举的课程多为非典型的工科专业课（如基因工程、细胞工程、蛋白质工程），回避了典型的工科专业课如氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。学分的增加也不尽合理，三个相近专业，不论理科还是工科，学分基本要求应尽可能一致。向上浮动及在各选修课程间适当调整则是各校应有一定的自。另外生物工程是典型的工艺类专业，专业必修课缺工艺类专业应有的分析检测课也会给工艺过程及产品研发和生产中的质检质监和质控及产品安全留下隐患，故建议3+X模式中3应包含专业分析、X应例举氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。
七、实习及毕业实践环节
生物科学和生物技术的实习及毕业实践环节完全一致（见表1），未能体现从科学到技术的差异特点以及生物技术可授农学或林学学位的特色。毕业设计是工科工艺类专业最为特色的实践环节，但在许多学校以“毕业设计（论文）”的形式出现，实际实施则只做毕业论文，没有毕业设计，使毕业设计名存实亡，致使许多学校生物工程专业的毕业生根本就不知道何谓毕业设计，许多学生甚至把毕业论文当作毕业设计。建议明确生物工程专业的“毕业设计”为必修环节，可以设计论文二者兼顾，至于是“大设计小论文”还是“大论文小设计”可依各校情况而定，唯有如此，生物工程专业才能名符其实。
八、师资要求
师资的最低要求在规范中描述不尽一致，应加以统一。且应规定专业课的师资要求，因为能承担专业课的老师一般能胜任专业基础课，而能承担专业基础课的老师则不一定能胜任专业课。这在工科尤其如此。故除规定学历职称要求外，应规定专业要求，即“本科为相应或相关专业”的师资应大于专业师资总数的50%。
九、其他
近年由于社会办学、企业办学、校企合作、产学研合作、网络教学、数字图书资料等多元化和多样化的办学形式和方式的发展，统一实践等硬件条件形式较为困难，而且也不符合时代要求。建议教室（专用或生均面积）、专业课实验室（面积及专用设备）、图书资料数据库量设定为刚性要求，研究所（室）或技术中心、实习基地规模和数量等宜设定为柔性、选择性或特色要求。
参考文献：
[1]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物科学专业规范[J].高校生物学教学研究（电子版），2011，1（2）：3-9.
[2]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物技术专业规范[J].高校生物学教学研究（电子版），2012，2（1）：3-10.
[3]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物工程专业规范[J].高校生物学教学研究（电子版），2012，2（2）：3-10.
生物学分析范文第4篇
关键词：独立学院；生物技术；课程体系
中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2016.11.150
现代生物技术的蓬勃发展从1953年弗朗西斯•克里克和詹姆斯•沃森发现DNA双螺旋结构开始，分子生物学、细胞生物学技经过60年的发展把整个生物学带入了崭新的应用领域。生物技术的最大特点是涉及的技术种类多样且复杂，是一门跨领域特性极强的综合性学科，可广泛应用于医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域，其研究的深度和广度可以小至分子、细胞乃至纳米层次，也可大到组织、个体、群落甚至整个生态系统。如果没有生物技术的一个公认的定义，就很难区分什么不是生物技术，生物技术学科相对独立的学术体系，相对完整的理论框架将非常难于设置，人才培养课程体系的确立也无据可依。我国自1997年高校批准设立生物技术专业至今，普遍采用以基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术对生物技术定义进行界定，在人才培养上主要以理为主，以工为辅。生物技术的定义决定了生物技术专业教学的课程体系，课程体系依赖生物技术定义，并随着定义的发展而调整。
1关于生物技术人才培养目标的确立
新的工程技术的出现，经常是在学科的边缘或交叉点上。由于一个专业要求多种学科的综合，而一个学科是在不同领域的应用[1]，在我国高校现行体制中，生物技术专业往往被等同于一个二级学科，以学科的定义成为高校教学、科研的功能单位，对教师教学、科研及为社会服务进行了界定。在这种模式下，生物技术面对大量的学科交叉应用，在教学上却固步自封，本科专业方向设置狭隘，闭门造车，教育教学和产业应用脱节严重，在医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域甘当配角，失去了生物技术专业在学科交叉领域的大好发展机遇。生物技术专业课程体系中的专业方向课程体现的应该是专业在多种学科的综合后在某个领域的应用，是具体的人才培养应用方向。在生物技术强国美国[2]，斯坦福大学的生物学专业包括生物物理、海洋生物、分子与细胞生物学、神经生物学、生态与进化生物学方向；哈佛大学直接将生命科学划成了生物学和生物化学两个专业，生物学从遗传学和分子生物学跨越到生态学和古生物学，而生物化学专业则主要关注的是分子和细胞的结构和功能；加利福尼亚大学伯克利分校含有综合生物学与分子和细胞生物学两个专业，后者包括生物化学和分子生物学方向、细胞和发育生物学方向、遗传学和发育方向、免疫学方向以及神经生物学方向。美国一流高校在生物技术人才培养上的显著特点是：将生物学的二级学科作为本科人才培养的方向（又称为课程方案）。在我国只有“985”，“211”大学才具备将生命科学的专业分支建设为生物技术的专业培养方向的能力，其原因主要是生物技术为实验性科学、需要大量的高端生物技术相关设备以及相应的研究型学者师资。国内独立学院受师资、设备和资金的局限性，2013年办学较好的前十个独立院校中只有华中科技大学武昌分校、燕山大学里仁学院、北京师范大学珠海分校举办生物类专业，而且在传统意义上，独立学院生物技术学科布局非常不完善，不可能看齐国内外一流大学，将生物学的二级学科建设为多个人才专业方向。因此，将生物技术人才培养与产业应用相结合，跨学科建设专业方向，延展学科资源共享效益，建立特色课程体系并付诸实践是独立学院举办特色生物技术相关专业的关键步骤。珠海市食品、医药和医疗机械制造产业发达，社会对跨学科的生物技术专业体现出的能力要求表现为食品安全领域的生物技术应用需求、制药领域的生物技术应用需求以及医疗器械领域对生物技术的应用需求。北京师范大学珠海分校在学科布局上对生物技术在专业方向设置上提供了很好的跨专业资源共享平台。我们结合泛珠三角经济发展需求、依据自身实际条件首先确立如下专业培养目标：培养拥有扎实的现代生物技术基础理论，系统掌握生物技术的应用实践技能，富有利用生物技术研发生物制品的科学思维与实践能力，可从事生物制造与生物制品安全以及食品检验检疫等领域中生物技术应用的相关研发与管理工作的高素质专门化应用型人才。同时，在未来5-10年内逐步规划制药领域、医疗器械领域的应用型人才培养方向，服务珠海市生物技术跨学科应用型人才需求。
2关于课程模块的优化实践
生物技术课程模块式优化有利于适用于社会对人才培养的需求，也有利于课程设置的稳定性，容易总结经验提高教学质量。经过7年的改革实践，我校生物技术课程模块优化主要分为三个部分：一是精准勾勒专业知识模块。模块优化主要使学生清楚哪些是生物技术专业的核心课程，哪些是自己必须了解的生物基础知识。生物技术专业课程体系包括微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、工业微生物学育种学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、酶工程等专业内容。受限于160学分的总限制，生物技术专业不可能将所有的内容都开设成单独的课程，而且各类课程中重复性内容较多，不利于学生综合掌握专业基础知识，因此在专业课程内容设置上，必须做到“有基础，有专业”。有基础，用12个学分构建生物技术的专业基础知识结构，共5门理论课程，知识点覆盖微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、微生物学、人体结构与生理等上游生物技术基础知识；有专业，用20个学分构建五个核心专业课程，含基因工程与分子生物学，细胞工程，发酵工程，蛋白质工程原理及应用，酶学原理与酶工程。二是构筑适应社会需求的专业应用模块。专业方向课程的设置要具备一定的灵活性，以应用性、实用性为准则，必修和选修互补，模块上除设置食品安全检验检疫生物技术必修模块外，充分考虑学生就业、升学、留学需求，尽可能提供适应学生需求的选修课程模块，满足个性发展需求。专业方向必修模块包括：现代仪器分析、HACCP原理与应用、分子生物学检测技术、食品安全控制技术、食品卫生毒理学、现代食品分析技术。专业方向选修模块包括：生物化学和分子生物学、细胞和发育生物学、遗传学、发育生物学、免疫学、神经生物学、药物设计与药物研究、生物物理学、生物仪器分析、工程制图、电工电子学等。总之，专业方向课程模块优化的方向是甩开传统学科分类包袱，以实际应用为导向，以现实资源为依托，开展交叉学科人才培养适应社会需求。三是夯实提高学生实践能力的实践模块。人才培养要做到实效性，必须用实验课程来培养学生。我们逐步取消了一课一实验配套的办法，将所有实验课整合成独立规划的实践课程，综合后分为4个阶段：第一阶段主要在各专业实验课里完成，实行课堂化管理（分为四个技能训练课程，每周4-6学时），最后考察评价，夯实基本生物技术实验能力；第二阶段在专题研究课程内完成，教师单独辅导，以开题报告，研究报告作为评价标准，获得相应学分；第三阶段主要在国内外实践基地统一组织、自由安排时间进行专业技能培训，以大量的实践、见习、参观为主要手段，融入部分毕业实习内容，独立撰写实习报告；第四阶段主要在校内外实验室完成，根据毕业论文具体要求，在相应实验结果前提下，独立撰写毕业论文，并参加答辩。
3关于保障生物技术课程体系实施的实验条件
生物技术在学科划分上理工不分，即可以发理学学位，也可以发工学学位，实验科学的特性决定了生物技术人才培养的高成本，高投入。独立学院自筹经费的特点决定了学校在举办生物类专业上与公办高校在人才、资金投入上相去甚远的现状。我校作为高等教育改革试验区，举办生物技术专业同样面临资金、人才匮乏局面。只有通过社会资源的整合，协同创新办学体制才能解决生物技术专业对高端设备的需求，同时实践基地的建设要从人才培养的角度出发，设备应符合现代生物技术人才培养以及特色专业培养目标的需求。经过文献搜索和对珠海300家企业的调研发现：与用人单位共同培养食品安全领域的生物技术应用人才符合国家和珠海地区发展的需要。2007年我校与国家进出口检验检疫局珠海局正式签署协议协同培养生物技术专业人才。通过办学模式的创新，“平等自愿、产权不变、协同建设、资源共享”的方针使得双方能够大胆持续投入，共建共享实验室，至今我校已经建立了分子生物学、卫生检验检疫两个国家级实验室，部分生物实验室达到生物安全二级水平，实验条件满足生物技术课程体系的教学实践要求。另外，在实践课程经费投入方面，生均实验材料费为750元/人，学院预算仪器购置费为2857元/生，年度生均实践环节总投入为3607元/生，将教育部2004年2号文件“学费20%直接用于教学”的规定不打折扣落到实处。
4生物技术课程体系改革实践效果
学生服务社会的能力是课程体系改革成功与否的试金石。首先，实验条件是实现生物技术专业课程体系规划的重要保障，“检学”协同创建高水平的、可持续发展的专业实验室体系为执行生物技术课程体系，进行人才培养、创造了先进的实验室基础，学生实验训练得到有力的保障；其次，通过实验室共建、资源共享，协同管理，把直接为企业提供食品安全检测的国家级区域性中心实验室对学生开放，作为学生通过高层次技术服务学习的平台，对学生具有深远的“学有所用”的意义，学生能够用自己的专业知识直接服务于社会，并作为切身利益方对课程体系设置的反馈能够直接基于社会的实际需求，这优于任何第三方去评价课程体系改革效果；最后，摸索出了适应特殊机制大学应用型生物技术人才培养课程体系，取得了明显效果，学生升学率达20%，就业率高于地区平均水平，学生得到了实实在在的收获。
参考文献：
[1]刘春惠.论“学科”与“专业”的关系[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2006,(2):66-71.
生物学分析范文第5篇
关键词：分子生物学；实验；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0058-02
分子生物学这门学科具有发展速度快、对生物的生存及自身发展意义远大等特点，是生命科学中最具影响力的学科之一，其研究领域也十分宽泛，包括核酸类、蛋白类等生物体中所有的大分子结构、表达、调控及其功能，将人们对生物体的认知水平由表观提升到分子水平，其发展程度因现代科学的进步而变得越来越活跃。对于生命科学这门学科及相关专业的本科生而言，对分子生物学实验技术的掌握及相关原理的熟练运用是必备的基本功，这也造就了分子生物学实验课不同于其他生命学科实验课的重要地位。
一、分子生物学实验课程的重要性
随着分子生物学在教学过程中的不断推进，越来越多的教学实践者意识到为了能够引起学生们对这门课的足够重视需要把实验部分的教学内容从单纯的理论教学中剔除出来，独立形成一门课程，设置与之相匹配的学分。这种做法不仅能让学生加固对理论知识的掌握，而且能让学生接触到更多的分子生物学实验内容，从而锻炼学生的实践动手能力。相比之下，在原来理论教学囊括实验教学的情况下，由于学分的限制及课时的约束，往往只能开设6个有代表性的演示实验；而实验教学脱离理论教学独立成科之后，则可以2～3个“综合性”实验来牵头，“综合性”实验又下设几个“子”实验组成完善的实验课体系。这就为学生创造了更多的实际操作机会，加深学生对理论知识的理解，提高学生动手能力及分析解决问题的能力，为以后的科研实践及专业课的学习奠定了基础。
二、分子生物学实验课程教学现状
由于各学校的教学硬件设施不同及实验课所具有的特殊性（周期性、成本大）等原因，一些较为重要的科研实验不好与教学实验相结合，实践中的分子生物学实验课存在着一些不足：教学形式过于单调，学生只能被动接收，不能发挥其积极性及主动性；验证性实验居多，实验方式单一，很难培养学生创新性；实验内容设计不够合理，过于单一，不能形成一个完整体系，不利于学生综合素质的提升。此外，分子生物学实验课对实验设备要求较高，实验材料过于昂贵，导致好多很有必要的实验不能顺利开展。这种教学模式将严重阻碍教学质量的提升，改革是大势所趋。
三、分子生物学实验课程教学改革方法
1.完善实验内容，对教材进行更新。分子生物学是一门升级换代较快的学科，其实验内容及实验操作技术也不断在更新完善，急需将陈旧的内容剔除并建立周期性更新的机制。在教学实践过程中有必要删除一些过时的实验技术，引进一些现在常用的实验技术。对于新的实验教材编写原则应是：可以使学生在实验操作中对基础知识加深理解，提高动手能力，分析、解决问题的能力等综合素质，可以让学生了解当前分子生物学的发展趋势及系统地学习分子生物学实验技术原理及方法。
2.实验准备工作要充分。分子生物学实验是一门精致的学科，其对实验条件如环境、仪器及材料等要求非常高，实验仪器的操作不当及实验试剂的略微偏差都可能导致实验结构的失败。对此，在进行实验教学之前，教师的预先实验是必不可少的。准备工作内容有：实验材料的制备（耗材、试剂、生物材料），器皿的洗涤，试剂的配制，仪器的准备及检查。通过预实验，教师可以对实验过程中可能出现的问题提前有所准备，并对实验结果有所掌握。
3.完善实验体系，开设综合性实验。与其他科目的基础实验有所不同，分子生物学实验有周期长、紧密结合性、连贯性等特点，很难在2～3课时内完成。因此，对分子生物学实验的课程设计要周密详尽，建立完整的体系，集中在一个比较大的时间段来完成。结合我们的教学实践，建议把分子实验课安排在周五下午和星期六、日进行，这样2～3天的时间能够给学生足够的时间完成一个较大的综合性实验，便于学生形成一个完整的实验概念和对理论知识体系有一个深入的了解，并加深学生对实验内容的印象，便于学生在短期内形成对分子生物学的实验方法及技能的认知。对于实验内容的编写，我们强调实验的完整性和条理性。如在基因工程部分将DNA重组技术为主线贯穿整个实验。教材在实验授课上的顺序是以基因分离克隆，片段与载体的连接，载体选择、酶切，质粒重组及转化，重组子表达及鉴定等，以基因工程的内容为主线。这样的实验内容编排，不仅能将实验内容更加丰富完整，而且整个实验变得更加有调理，前后衔接紧密，弥补了传统实验安排中的不足，使学生在实践过程中能对理论体系有更深的理解，增强了学生的动手能力及学习兴趣，变被动接收为主动探究，提升了学生的综合素质及创新思维。
4.丰富分子生物学的教学方式。对于传统的分子生物学教学模式，其中针对实验部分的内容、原理、方法一般都是教师通过文字语言对其进行描述，学生很难对其充分地理解和掌握，对于记忆也是死记硬背。若能将现代的多媒体设备广泛地应用到实验教学过程中，可以使较为难理解的知识变得更加具体和形象，便于学生更好地理解和掌握。为了配合实验教学，我们初步建立了分子生物学二维虚拟仿真实验室，以动画的形式对实验的原理和步骤进行展示。对于一些较为抽象和难理解的实验，教师可以借助动画演示来为学生讲解，不仅可以让学生更好地理解实验内容，还能活跃课堂气氛，丰富教学内容，激发学生的学习兴趣，从而使得实验教学效果得到有效的提高。
5.重视和培养学生的动手能力以及创新意识。通过实验课程，可以很好地锻炼学生的科研能力，并树立良好的科研作风。然而，由于学生人数较多，使得实验课程教学效果并不是很理想。为此，我们将学生分为多个小组，进行实验教学，这样可以很好地让学生学习和掌握分子生物学的实验原理和操作技能。
6.重视实验过程，考核采取综合成绩评定。鉴于对以前分子生物实验教学中所出现的问题进行分析和总结，我们将实验教学的效果考核视为工作的重点。具体的考核内容包括：实验态度、基本操作技巧、实验报告、实验综合效果，其成绩分为两个部分：采用百分制，平时成绩占70%，考试成绩占30%。其中，平时成绩的1/3，主要是对学生的上课出勤率和实验课上表现进行考核，如果旷课一次，则对其提出警告；如果次数达到两次以上，取消该生平时成绩；此外，平时成绩剩余的2/3是对学生所做的实验操作和实验报告两部分进行考核，如果在实验操作中出现失误或者没有得到实验结果，该生可向指导教师提出申请，可以跟着下一个班重新做实验，如果没有重做的学生则没有这部分相应的成绩。考试的形式，我们将根据课程特点将其分成操作考试和笔试两个部分，均在所有教学实验都结束之后再进行考试。其中，操作考试为学生在根据实验指导教师提出的题目进行现场的实验操作；笔试为实验指导教师根据上课的实验内容出一些实验原理题。通过采用此种教学考核方式，不仅可以有效地控制实验过程，还能转变学生的实验态度，督促其能够认真仔细地完成每一个实验，从而掌握相关的实验技能。
分子生物学实验的技能是学生必须要掌握的技能之一，为以后从事科研工作奠定实践基础。现如今，无论是社会还是高校，都越来越重视对复合型人才的培养，而我们所提出的这种实践教育理念与当代高校培养各种人才的主题都是十分契合的。笔者还希望能够通过对分子生物学实验课程的教学改革，可以抛砖引玉，给本院校或者其他院校的相关实验课程的教学改革提供一些参考。
参考文献：
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[7]宋永波，杜秉娜，张嵘，等.药学分子生物学课程教学改革的探索[J].辽宁教育研究，2008，（11）：83-84.
生物学分析范文第6篇
关键词 中国热带农业科学院 ；热带作物 ；科研 ；优势领域
科技文献在国际权威检索系统中收录情况是各研究机构学术地位综合体现，目前，SCI-EXPANDED、EI数据库被公认为世界范围最权威科学技术文献索引工具，本文以SCI-EXPANDED与EI数据库为依据，进行2015年SCI-EXPANDED与EI数据库收录中国热带农业科学院主要热带作物相关文献检索分析，研究分析2015年中国热带农业科学院主要热带作物科研发展优势领域及存在问题，为中国热带农业科学院今后科研发展战略规划制定提供参考依据。
2015年中国热带农业科学院在橡胶、木薯、香蕉3个主要热带作物方面进行较多研究，在国内外研究中具有一定优势，但椰子、咖啡、胡椒、油棕、芒果、荔枝、龙眼、香草兰、菠萝等研究较少，在国内外相关研究中未具优势。
橡胶研究优势领域集中在植物科学、遗传、聚合物科学、林学、生物化学分子生物学、生物技术应用微生物学、化学、园艺，但在国内外已进行的新型改性天然橡胶与壳聚糖纳米纤维制备及性能、农用工业废渣天然橡胶填料、天然橡胶接枝苯乙烯、纳米氧化镁固化剂制备天然橡胶纳米复合材料、天然胶乳硫化胶氨和戊二醛含量、橡胶多胚苗遗传衍生、橡胶粒子蛋白同源物对天然橡胶生物合成影响、基因测序进行高密度集成橡胶树遗传连锁图谱等研究领域均未见相关报道。
木薯研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、聚合物科学、化学、环境科学、生物技术应用微生物学、能源燃料等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行木薯发酵、木薯淀粉颗粒性能、木薯淀粉抗氧化剂和增塑剂、木薯花叶病分子流行病学、木薯褐条斑病、微卫星标记木薯基因组序列、木薯茎生物量、木薯生物能源潜力评价、木薯淀粉接枝共聚物、木薯干废料燃料、木薯胚性愈伤组织等研究领域均未见相关报道。
香蕉研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、化学、环境科学、生物技术应用微生物学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行香蕉花序提取物抗氧化活性评价、干燥香蕉片特性及理化性质、香蕉改性淀粉体外消化率、转基因香蕉生产及转化、香蕉条斑病、香蕉象甲、1-MCP和乙烯组合处理香蕉果实、香蕉货架寿命、一氧化氮延缓香蕉果实叶绿素降解、香蕉根结线虫等研究领域均未见相关报道。
芒果仅进行芒果理化性状、抗氧化能力和矿物质含量评价、芒果转录组测序标记发展研究，在食品科学技术、化学、营养饮食、生物技术应用微生物学、生物化学与分子生物学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行芒果皮果胶特性、鲜切芒果品质、芒果苷与芒果羽扇豆醇、芒果腐病、芒果细菌性溃疡病、缓解芒果果实冷害、芒果果实采后炭疽病生物防治等研究领域均未见相关报道。
菠萝研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、化学、医药学、聚合物科学、材料科学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行菠萝酶法脱胶、菠萝生物乙醇废料、菠萝叶纤维及其复合材料、菠萝黑腐病、菠萝体外培养生根与驯化、菠萝叶提取苯丙素苷、菠萝提取物中香豆酸与咖啡酸吸收机制等研究领域均未见相关报道。
香草兰仅在微生物学、生物技术应用微生物学、化学进行香气分析、抗氧化活性、芽孢杆菌、土壤微生物研究，在植物科学、食品科学技术、园艺等国外研究较多学科均未进行相关研究，在国外已进行香草根腐病与枯萎病、香草兰植株体细胞、胚性愈伤组织生化特性、香草冰淇淋、采后生理特性、内生真菌、香草兰经济、离体保存等研究领域均未见相关报道。
荔枝仅在食品科学技术、化学进行采后荔枝酶促褐变和抗氧化活性、荔枝蝽若虫]发性成分研究，在植物科学、生物化学分子生物学、生物技术应用微生物学、环境科学等国内外研究较多学科均未进行相关研究，在国内外已进行荔枝细胞提取物、荔枝果皮褐变防治、荔枝种子淀粉、荔枝荧光碳纳米、荔枝汁、发病预测、生物活性、果皮磁性吸附、检测荔枝果皮花色素苷含量、荔枝酚类物质、果实脱落候选基因鉴定、果实产量与质量和耐贮性等研究领域均未见相关报道。
胡椒仅在植物科学、化学、生物化学与分子生物学进行研究，在食品科学、医学、生物技术应用微生物学等国外研究较多学科上均未进行相关研究，在国外已进行胡椒精油、胡椒碱衍生物、胡椒提取物、胡椒生物碱类成分和抗炎活性、胡椒油树脂、治疗阿尔茨海默病、胡椒乙醇提取物与埃及伊蚊幼虫、黑胡椒治疗气道疾病、黑胡椒胡椒碱抑制T淋巴细胞增殖、胡椒物种比较研究、黑胡椒接种病原菌和腐败菌消毒处理等研究领域均未见相关报道。
油棕仅在农业、生物化学与分子生物学、植物科学进行研究，在能源燃料、环境科学、食品科学技术、化学、材料科学、生物技术应用微生物学等国内外研究较多学科上均未进行相关研究，在国内外已进行棕榈油生物酶水解、棕榈油酯交换反应、油棕榈空果串纤维性能、生物多样性影响、棕榈生物质炼制、可持续发展、棕榈油生产垃圾、棕榈油乳液膜、分子防御反应、种质遗传多样性、生物合成途径基因分析、防御基因、种植园气候、土壤碳平衡、复合材料、固体废弃物、生物柴油、废水等研究领域均未见相关报道。
椰子仅在椰子果皮干燥特性和热要求领域研究，在植物科学、农学、生物技术应用微生物学、能源燃料、环境科学、材料学、聚合物科学等国内外研究较多学科上均未进行相关研究，在国内外已进行椰子水饮料、椰子油、新鲜椰子杀菌、罐装椰乳、椰奶热处理、天然椰子粉、椰子糖、椰子厂废水、椰子树农药残留、椰子组织培养及相关生物技术、椰园杂草、椰子生物柴油燃料、椰壳活性炭、寄生椰心叶甲RNA序列分析、椰壳活性炭系离子液体、椰子胚乳、氢化椰子油等研究领域均未见相关报道。
生物学分析范文第7篇
[关键词] 代谢组学； 药用植物； 分析技术； 次生代谢； 代谢途径
Metabolomics research of medicinal plants
DUAN Lixin1， DAI Yuntao2， SUN Chao3， CHEN Shilin2*
（1.Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100093， China；
2.Institute of Chinese Materia Medica， China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China；
3.Institute of Medicinal Plant Development， Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union
Medical College， Beijing 100193， China）
[Abstract] Metabolomics is the comprehensively study of chemical processes involving small molecule metabolites. It is an important part of systems biology， and is widely applied in complex traditional Chinese medicine（TCM）system. Metabolites biosynthesized by medicinal plants are the effective basis for TCM. Metabolomics studies of medicinal plants will usher in a new period of vigorous development with the implementation of Herb Genome Program and the development of TCM synthetic biology. This manuscript introduces the recent research progresses of metabolomics technology and the main research contents of metabolomics studies for medicinal plants， including identification and quality evaluation for medicinal plants， cultivars breeding， stress resistance， metabolic pathways， metabolic network， metabolic engineering and synthetic biology researches. The integration of genomics， transcriptomics and metabolomics approaches will finally lay foundation for breeding of medicinal plants， R&D， quality and safety evaluation of innovative drug.
[Key words] metabolomics； medicinal plants； analytic technology； secondary metabolism； metabolic pathway
doi：10.4268/cjcmm20162202
植物在长期的进化过程中，产生了数量庞大、结构迥异的小分子代谢物。这些物质在植物生长发育和适应环境方面发挥着重要的作用，同时也是人类营养成分和药物的重要来源。药用植物是人类数千年来筛选出来的用于防病、治病的植物，我国药用植物有1万多种，约占中药资源总数的87%[1]。药用植物生物合成结构多变、活性多样的次生代谢产物，它们通常是中药材的药效物质基础，是新药、新化学实体的重要来源。同时，合成这些重要天然产物的基因，调控因子以及代谢网络更是一个尚未有效开发的巨大资源宝库。随着本草基因组计划（herb genome program，HerbGP）的实施[1]，无疑将吸引更多、更新的生命科学技术的跟进，给药用植物次生代谢研究注入强劲动力。
代谢组学（metabolomics或metabonomics）旨在研究生物体或组织甚至单个细胞的全部小分子代谢物成分及其动态变化，进而在全局水平上解析代谢网络与调控[24] 。代谢组学是系统生物学重要组成部分，是从整体的层面上研究代谢变化。代谢组学从2000年左右提出概念，到现在（特别是最近几年）保持快速的发展势头（图1）。代谢物是中药发挥作用的载体，代谢组学在中医药复杂体系有着非常广阔的应用。截至写稿前，代谢组学在中医药领域发表526篇相关中文文献（CNKI检索结果），在中药材基原鉴别[5]，药材道地性[6]，药材的质量控制[7]，中药炮制[8]，中药有效成分研究[9]，中药复方配伍[10]，中药药效、药理评价[11]，中药代谢及毒理评价[12]，中药方证[13]等领域有着广泛的应用（图2）。
数据以“metabolomics” 或 “metabonomics”为关键词检索ISI Web of Science数据库所获得。
图1 代谢组学相关论文年发表数量统计
Fig.1 The annual number of metabolomics or metabonomics paper
数据以“代谢组学”为关键词检索CNKI数据库，限定“中药”和“药学”领域所获得。
图2 代谢组学在中药学和药学领域中文文献统计分析
Fig.2 Statistic analysis of the applications of metabolomics/metabonomics in traditional Chinese medicine
药用植物代谢组学是以药用植物为研究对象，采用各种分析化学手段，全局性分析药用植物小分子代谢产物，从整体上定性、定量测定基因或环境对代谢物的影响，从而解析代谢物的代谢合成途径、代谢物网络及调控机制。研究通常结合基因组信息，各种分子生物学和组学手段，如转录组学、蛋白组学、分析化学、化学计量学等手段。研究内容主要包括药用植物的鉴别和质量评价，药用植物品种选育及抗逆研究，初生、次生代谢途径解析，代谢网络、代谢工程研究及合成生物学研究等几个方面，最终为药用植物品种选育、创新药物研发和质量安全性评价奠定基础。本文主要介绍代谢组学技术的最新进展，及在药用植物代谢途径、代谢工程和合成生物学研究（图3）。
图3 药用植物代谢组学研究
Fig.3 The metabolomics research of medicinal plants
1 代谢组学分析技术进展
代谢组学研究的基本步骤包括：实验设计，植物栽培，取样，样本制备，衍生化，检测分析，数据分析，代谢途径或代谢网络分析。代谢物的种类和含量除受到遗传和环境两方面的影响，也与样本提取和制备关系极大。好的代谢组学分析，要保持各种实验条件一致。例如在分析突变体和野生型材料时，突变体要回交数代，保持遗传背景与野生型相同。还要在相同的条件下栽培，选取同一生理时期、相同组织部位的材料，代谢物提取方法要保持一致，这样的代谢组学数据才具有可比性。代谢组学技术在不断发展，研究热点多集中在各种新的分析检测技术的开发，海量数据处理软件的研发以及代谢途径、代谢网络、代谢数据库的构建等。下面重点介绍代谢组学技术近几年的研究进展。
多平台整合代谢组学分析，代谢组学技术主要包括核磁共振谱（nuclear magnetic resonance，NMR）平台和质谱（mass spectrometry，MS）平台。NMR具有简单的样品预处理、较高的重现性和良好的检测客观性等优势，但是质谱拥有较高的分辨率和灵敏度，对于植物这样复杂的样本尤其适合。由于植物代谢物种类十分庞大，据估计总数目在20～100万多种[14]。此外，代谢物极性相差巨大，有的初生代谢物与次生代谢物之间丰度相差超过105数量级。目前还没有一种代谢组学分析方法能完全覆盖所有的代谢物，单一的分析方法往往对不同的代谢物形成歧视效应。多个分析平台整合技术是目前单一分析技术的一种补充，达到对不同极性代谢物广谱分析。Dai等利用NMR和LCDADMS 分析3种不同栽培品种丹参Salvia miltiorrhiza Bunge cv. Sativa （SA）， cv. Foliolum （SF） 和 cv. Silcestris （SI）的代谢谱，既能检测到丹参中的28个初生代谢产物，包括碳水化合物、氨基酸、胆碱、TCA循环和，又能发现丹参中的次生代谢产物，如莽草酸途径的丹参酚酸和重要的萜类成分[15] 。
拟靶向代谢组学分析，根据研究目的的不同，代谢组学研究策略分为非靶向代谢组学（nontargeted metabolomics）和靶向代谢组学（targeted metabolomics）。非靶向代谢组学也称为发现代谢组学，预先不知道哪些代谢物会发生变化，通过比较2组样本找出差异物质，尤其适合代谢标识物发现相关研究。其特点是分析通量高、覆盖代谢物广，但是数据稳定性、重复性及定量线性范围不如靶向代谢组学分析。靶向代谢组学特定针对一定数量的目的代谢物进行分析，方法精度高、测量准确，但是测定的代谢物范围有限，依赖对照品。拟靶向的代谢组学分析方法是最近开发出来的一种方法，它结合非靶向代谢组学和靶向代谢组学的优点。方法首先筛选非靶向代谢组学所能检测到的所有峰信号，然后不依赖对照品建立这些峰的靶向分析方法。拟靶向代谢组学方法兼顾方法的精度和广度。此外，拟靶向代谢组学分析可以克服非靶向代谢组学中多样本质谱峰提取、对齐等难点。目前建立了多种拟靶向代谢组学方法如拟靶向代谢组学（pseudotargeted metabolomics）分析方法[16]、广泛靶向代谢组学（widely targeted metabolomics）方法[1718]，这些方法在筛选靶向物质时，筛选方法虽然有所不同，但目的是一致的。
消除质谱假阳性研究策略。随着高灵敏度、高分辨率色谱质谱分析仪器的迅速发展，代谢组学分析可轻松地检测数千种信号。与此同时也会不可避免地产生大量假阳性信号。这些信号包括生物来源和非生物来源两类。此外，即使对于生物来源的质谱信号，它们的峰面积是否与代谢物浓度之间存在较好的定量关系？在缺少有效的数据评价方法下，往往不容易筛选出真实的代谢标识物，或者筛选到假阳性代谢标识物。笔者采用混合所有生物样本的质控样本（quality control， QC）作为代谢物混合池，对QC进行逐级稀释，结合溶剂空白，提出5步峰过滤规则，区分假阳性质谱信号和评价每一个峰的定量能力（quantitative performance）。同时引入相对浓度指数（relative concentration index， RCI），结合QC梯度稀释曲线，建立所有质谱峰的定量校正模型。该模型不仅可以用于定量校正，而且可以将质谱峰面积归一化到RCI。该方法可以消除对照品组成的人工样本中92.4%的假阳性，消除生物样本中71.4%的假阳性质谱峰信号[19]。
质谱成像代谢组学分析技术，采用成像方式的离子扫描技术，原位分析代谢物在不同时间和空间的变化。可同时对多种分子进行原位可视化分析，从而将代谢物与组织形态学高度关联[20]。传统的代谢组学分析通常只能在均一化的样品或提取物中进行，但是，植物的各种细胞分化后具有不同的功能，特定的细胞和组织具有不同的代谢物特征。如丹参酮二萜合成基因CPS1和KSL1在丹参根木栓层异表达，木栓层异积累红色丹参酮类物质[21]。Kotaro Yamamoto等[22]通过整合质谱成像技术和单细胞质谱代谢组学技术，研究长春花茎的纵切面的质谱成像图，解析萜类生物碱合成的细胞特异性。单萜成分如马钱子苷和次番木鳖苷定位在表皮细胞中，该结果和前人报道的一致。以前报道RNA原位杂交显示大多数萜类生物碱在表皮细胞中合成，然而质谱成像结果显示多种萜类生物碱，如ajmalicine和serpentine，并没有在表皮细胞中积累，而是在异型细胞和乳管细胞中积累。质谱成像还发现了一个离子m/z 337.19也同萜类生物碱共定位在表皮细胞、异型细胞和乳管细胞中，推测它可能为长春碱类化合物或中间代谢物。作者还采用代谢组学数据手段，比较4种组织细胞中的代谢物谱的差异，在主成分分析（PCA）模型中可以区分这4种不同类型的组织细胞，而且可以发现不同组织细胞中的差异代谢物。作者还通过单细胞质谱分析，定量比较了4种组织细胞中萜类生物碱的含量和分布，PCA分析结果与质谱成像结果相似，异型细胞和乳管细胞积累相似的化合物，而与表皮细胞和薄壁细胞中积累的代谢物有所不同。
2 药用植物鉴别和质量控制的代谢组学研究
我国药材种类繁多，资源丰富，然而来源复杂，品种混淆厉害。仅《中国药典》2000 年版收载的534种中药材，即有143 种中药为多基原（二基原以上）。中药材基原品种的真伪、正宗与否，关系到该味中药的确切疗效和疗效的重现性，进而直接影响到中药制剂的质量。即使是同种药材，由于自然条件的不同，药材产量和质量也不相同，临床疗效也有相当大的差异，由此产生了“道地药材”。同时，野生与栽培药材以及不同生长年限的药材也都表现出了质和量上的差异。DNA分子标记技术，如RAPD，RFLP，很好地用于遗传多样性研究以及正品与伪品等种以上分类单元的鉴定。同时，由于DNA分子标记不受生物体发育阶段的影响，无法鉴别不同生长年限的药材，对同基原（基因型）的野生与栽培药材的鉴别也存在一定困难。植物代谢组学主要是对特定条件下代谢表型（metabolic phenotypes 或 metabotypes）以及这些表型与基因型之间联系的研究。植物次生代谢过程及代谢物的积累受到自身和环境中各种生物和非生物因素的调控，通过代谢组学研究不仅能够深入理解植物与环境的相互作用，了解植物自身基因的功能，植物代谢网络与代谢调控，还能揭示植物表型与植物生长、发育及生物多样性之间的关系。笔者将DNA分子标记技术及代谢组学技术相结合，用来鉴别中药材蒙古黄芪和膜荚黄芪。这2种黄芪植物形态非常相似，仅存在荚果有毛无毛的细微差别，它们的分类学地位仍然存在一些争议。DNA分子标记AFLP技术显示蒙古黄芪和甘肃的膜荚黄芪聚在一起，说明蒙古黄芪与甘肃的膜荚黄芪亲缘关系较近，结果支持蒙古黄芪是膜荚黄芪变种这一分类结果。而GCTOFMS代谢组学分析可以区分这2种黄芪，显示2种黄芪的代谢组存在一定的差别。通过主成分分析，找到2个品种，不同生长年限和地域差别的差异代谢物，这些代谢物可能与黄芪的生境相关[23] 。刘悦等[24]将代谢组学技术与DNA barcoding技术相结合，区分3种不同的沙棘，江孜沙棘Hippopahe gyantsensis Rousi、肋果沙棘H. neurocarpa S. W. Liu & T. N. He和沙棘H. tibetana Schlechtendal。甘草为常用大宗药材，药食兼用品种，年需要量约6万吨左右。美国NIH中心的Slmmler等[25]采用基于DNA barcoding和代谢组学的方式，对甘草中3个种及其他种的变种共51个商业获得的样本进行了分析。代谢组学分析采用1HNMR和LCMS结合的手段进行，所得数据采用非监督方式主成分分析（PCA）和监督性分析典型判别分析（CDA）。结果显示，结合DNA barcoding和代谢组学技术，除了能明显区分出甘草、胀果甘草、光果甘草3个种，还能区分出不同的杂种及不同种的混合物。《中国药典》规定柴胡有2个来源：柴胡Bupleurum chinense DC. 或狭叶柴胡B. scorzonerifolium Willd.的干燥根。按性状不同，分别习称“北柴胡”和“南柴胡”，其中“南柴胡”又称红柴胡。无数学者采用色谱含量测定或者色谱指纹的方法区分二者，但均未能明显区分。秦雪梅教授和荷兰莱顿大学Verpoorte教授小组[26]，采用基于核磁的代谢组学方法将2个种明显分开，找到了区分2个种的化学标志物。“北柴胡”含有高含量的柴胡皂苷a及其类似物，而“南柴胡”含有高含量的挥发油、柴胡皂苷b1及其相同骨架的皂苷。该结果体现了核磁技术在化合物结构辨识方面和中药品种鉴定方面的独特优势。
3 代谢组学与药用植物代谢途径研究
生物合成途径是药用植物次生代谢研究的核心内容，相对初生代谢，次生代谢在植物进化过程中呈现出代谢多样性的特点，在植物类群异性分布。植物次生代谢一般通过关键的环化酶或合酶形成基本骨架，如萜类环化酶形成二萜、三萜的基本骨架，然后通过各种修饰酶，如P450氧化还原酶、UGT糖基转移酶、OMT甲基转移酶、卤化酶等，增加基本骨架结构的极性，引入杂原子等活性基团，使得终端产物呈现出结构多样性的特点。由于极性的增加，使得终端产物可以积累在植物细胞中[27]。丹参酮是丹参中具有活血化瘀的重要药效物质，丹参酮属于不饱和的二萜类天然产物。高伟等首次克隆并功能鉴定了丹参酮生物合成途径中2个丹参酮特有的二萜关键环化酶SmCPS和SmKSL，通过RNA干扰的方法抑制了SmCPS的表达，导致丹参酮类成分在丹参毛状根中明显下降。不同于裸子植物，被子植物丹参酮二萜合酶为单功能酶，需要SmCPS和SmKSL协作催化GGPP到丹参酮二烯[28]。崔光红等对丹参基因组序列中的7个二萜合酶基因进行系统的功能鉴定，综合利用基因表达谱、RNAi干扰，阐明SmCPS1控制着根部丹参酮类化合物的生物合成。通过代谢组学技术（LCMS和GCMS）对比转基因RNAi干扰植株与野生型植株的代谢谱，通过主成分分析能够非常清楚地区分这2组植株。LCMS代谢组学分析发现40个差异代谢物，通过比对自建的丹参次生代谢物数据库、精确相对分子质量匹配、MS/MS分析、对照品比较，鉴定其中20个差异代谢物。从GCMS得到28个差异化合物，在NIST数据库检索，相似度在800 以上的有12个，对照品比对鉴定其中8个。结果显示SmCPS1受到抑制后积累的大量二萜化合物底物，鉴定的20个代谢物均为典型的松香烷型丹参酮类结构，另外3个为重排的松香烷型结构，分别为przewalskin和salvisyrianone，以及二聚体neoprzewaquinone。通过代谢组学和RNAi干扰技术，发现丹参酮类化合物的生物合成途径并非简单的直线型模式，而是形成复杂的网络结构；通过RNAi干扰还发现大量未知的二萜类化合物[21，29]。
随着首个药用植物――丹参基因组框架图的完成[30]，将进一步推动丹参成为模式药用植物，也为系统揭示丹参次生代谢奠定坚实基础。目前，在多数植物无法进行全基因组序列测定的情况下，转录组研究已经成为分离和克隆新基因及基因功能研究的重要手段之一[31]。Gao Wei 等使用UPLCDADQTOFMS非靶向代谢组学技术分析银离子诱导的丹参毛状根，鉴定了5个明显差异的丹参酮类代谢物。转录组分析鉴定了6 358个差异基因，通过分析明显上调的富集基因，预测了70个候选的转录因子和8个P450氧化还原酶，它们可能与银离子诱导的丹参酮类物质合成相关[32]。
传统分子生物学手段克隆、验证代谢功能基因，是一份具有挑战的工作。基于联锁关联分析的代谢组学分析成为大规模、高效定位代谢物合成基因的新手段。在植物学研究领域，全基因组关联分析（genomewide association studies， GWAS）是在全基因组范围内筛选不同遗传差异个体分子标记的基础上，分析表型相关联的分子标记位点。GWAS广泛用于人类疾病与植物复杂农艺性质遗传基础的解析。GWAS结合代谢组学技术（metabolic GWAS， mGWAS）则用以解析代谢物合成的遗传机制，即代谢合成及调控的基因位点。Chen 等对524份自然栽培水稻品种资源（含有642.877万的SNPs分子标记）进行LCMS代谢组学分析，得到840多种代谢物，并检测到2 947个主效SNPs，共634个遗传位点。通过遗传和生化分析鉴定了其中5个黄酮合成的候选基因[3334]。黄瓜中的苦味物质是一类称为葫芦素，高度氧化的三萜衍生物，葫芦素类三萜普遍存在葫芦科植物中，作为抗癌药物使用。尚轶等通过GWAS分析115份黄瓜种子资源，发现了与黄瓜叶片苦味紧密连锁的SNP位点，通过体外酵母表达鉴定了黄瓜中苦味物质葫芦素C合成的关键三萜环化酶。通过共表达分析，鉴定了一个存在黄瓜基因组中的基因簇（gene cluster）。组合表达三萜环化酶和下游的P450氧化还原酶，通过靶向代谢组学分析，最终鉴定了2个P450和1个酰基转移酶的生化功能。此外，还解析了2个分别在叶和瓜里面特异调控葫芦素C合成的转录因子[35]。
4 代谢组学与药用植物代谢工程和合成生物学研究
目前药用植物鉴定的代谢途径还不是很多，代谢网络的研究鲜有报道。同位素标记方法结合代谢组学分析，可以较好地研究次生代谢网络。如添加稳定同位素13C标记的甲羟戊酸（萜类合成前提）到植物，通过非靶向代谢组学手段比较同位素标记的植株与野生型植株，可以研究植物萜类的代谢途径和网络。药用植物代谢工程主要通过基因工程的手段将代谢途径中的关限速酶、代谢途径转移到工程化的酵母或植物细胞系，调节代谢的流向，针对性地提高目标代谢物的含量。抗癌药物紫杉醇的代谢工程研究较多，Ajikumar等首先优化大肠杆菌上游途径IPP的生物合成，提高大肠杆菌IPP合成的8个步骤中的4个限速酶的表达量，使得大肠杆菌大量生成IPP。之后将植物中紫杉醇合成途径中的GGPP合成酶和紫衫二烯（taxadiene）合酶导入到前面构建的工程菌中，优化催化酶的密码子和表达水平，使得大肠杆菌中产生1 g・L-1的紫衫二烯，产量是没有经过优化菌株的1 500多倍[36]。药用植物合成生物学研究跨越了物种各自进化的代谢途径，通过挖掘代谢物合成的各种生物元件，通过人工组合、设计，产生非天然的产物或新的代谢途径，再导入底盘细胞规模化生产目的产物[37]。无论是代谢途径解析、代谢工程研究或者合成生物的研究，代谢物分析，代谢组学分析都是必不可少的研究工具。
5 药用植物分子育种与抗逆代谢组学研究
我国野生药用植物种质资源丰富，但是由于常年栽种和消耗使得许多药用植物品质出现下降，好的资源濒于枯竭。传统育种一般通过植物种内的有性杂交进行农艺性状或品质的转移与改良，如提高药用植物的抗性，提高药用植物有效成分的含量，提高产量等，这类方式存在育种周期长、遗传改良实践效率偏低的缺陷。分子育种技术通过利用控制目标性状的功能基因和调控元件，可以有效提高目标性状改良的效率和准确性，实现了由表型选择到基因型选择的过渡[38]。作物分子育种研究较为深入，Wen Weiwei通过mGWAS方法，分析了种植在多个区域702个玉米品种的983个代谢物，定位了1 459个代谢物遗传控制位点。通过突变和转基因分析进一步验证了其中的2个代谢基因，为分子育种提供了目标[39]。代谢组学还广泛应用于植物抗逆、抗病的代谢机制研究[40]。唐惠儒小组[41]采用代谢组学研究了水分流失导致的逆境胁迫对丹参根中代谢产物的影响，以冷冻干燥为参照，比较了晒干和阴干2种干燥方法的影响。结果显示水胁迫导致了丹参中代谢物轮廓发生显著的变化，晒干和阴干均显著提高了丹参酮含量，阴干提高了莽草酸途径中酚酸类成分的含量，而晒干降低了该类成分的含量。CarmoSilva等[42]采用1HNMR和GCMS代谢组学方法，比较了干旱胁迫和正常水分条件下生长的狗牙根Cynodon dactylon L.Pers.的化学物质群，验证了氨基酸在干旱胁迫下发生累积外，还新发现了一种特殊的非蛋白质氨基酸在干旱胁迫条件下特异地累积。总之，代谢组学作为一种手段可以广泛地应用于药用植物研究的方方面面。
6 问题与展望
代谢组学是从整体上分析所有小分子化合物的一门技术，在中医药各个领域有着广泛的应用。药用植物蕴含着结构丰富，有应用价值的天然产物，同时也意味着药用植物拥有许多独特的代谢基因，从基因资源和代谢多样性角度上讲，要比模式植物拟南芥和水稻更有研究价值。随着合成生物学的兴起，将会有更多的机会挖掘和利用药用植物。无论是药用植物的鉴别，质量控制，代谢途径解析，代谢工程和合成生物学研究，都离不开代谢物分析和代谢组学分析。然而代谢物的含量受到诸多因素的影响，包括遗传、环境、存储、制备、分析等各个环节的影响。同时，中医、中药是极其复杂的体系，很难单独通过某一种技术，一个实验来说清楚，犹如盲人摸象，未来需要从更多层面上系统地解析中医药中的各种问题。比较模式生物，中医药代谢组学研究还缺乏基因组信息，缺少合适的遗传材料、人工群体、自然群体等。随着技术的发展和进步，代谢组学必将朝着更加精细化的方向发展，代谢物的定量、定性分析将更加准确，各种原位分析，单细胞分析技术将更加成熟。
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生物学分析范文第8篇
在医学科技飞速发展的今天，大中型综合医院的医学科研教育工作在学科建设中发挥着越来越重要的作用，医学分子生物学作为一门实践性和实用性很强的学科，它的理论和技术体系已广泛渗透到医学研究和应用的各个领域中，成为开展医学科学研究必不可少的基本工具和手段。研究生是医院科研工作的主力军，因此，开展研究生科研能力培养的理论和实践研究，探索切实可行的医学分子生物实验教育方法，对于研究生自身发展和学术进步的需要起着积极的作用。任务型教学（Task－basedLearning，TBL）是20世纪80年代由勃雷泊（Prabhu，1987）从教学的角度提出来的一种教学模式，即在教学设计中，教师分析教材，根据教学目标和教学进度，制定“任务”，布置各小组按要求完成任务［1］。2008年3月－2011年12月，作者对本院300多名研究生实施TBL教学，取得了良好的成果，在此期间，医院发表的论文无论从数量还是质量上都有很大的提高，进一步证实TBL教学是医学分子生物学实验教学中值得推广的教学模式之一。
1综合医院研究生科研能力培养中存在的问题
近年来，综合医院通过举办论坛讲座、实验室开放等方面不断加强医学生科研能力和创新意识的培养，取得了一定的成绩，但是仍然存在一些问题，主要体现在以下三方面。研究生分子医学实验基础薄弱。综合医院的研究生来自于全国各地大大小小的医学院，水平参差不齐，很多医学院侧重基础和理论教育而忽略了科研实验技能培训，进入医院临床后更注重临床技能培训，对研究生科研能力的培养和提高就形成了一个空白地带，导致研究生进入实验室后，对各种实验仪器生疏，也缺乏系统的实验技术指导，在拿到课题后，往往不知所措，需要摸索很久才能开展科研工作，这对研究生自身的成长和科研工作的推动都极为不利。实验教学模式与实际应用脱节。学校的实验教学多以课程为单位，各个实验间缺乏关联性和连贯性，与实际科研工作的连续性相矛盾；此外，学校的实验课多以传统实验方法为基础，虽然经典，但是与现代分子医学实验室大量使用试剂盒和改良的实验方法有很大差距，往往耗时耗力且与实际应用脱节。如何在短时间内让学生掌握现代分子生物学实验方法体系才是解决问题的关键所在。实验教学内容滞后。随着分子医学的迅猛发展，新观念、新成果层出不穷，对于疾病的认识、诊断和治疗理论也在不断地更新，及时帮助研究生把握最新的科研动态、科研进展，对于临床研究项目的设计和研究工作的开展尤为重要。因此，需要将新技术、新方法融入在实验教学中，帮助研究生获得良好的科研思路，顺利开展临床科研工作。TBL教学可以根据研究生实际科研工作中的研究需要和研究生所具备的知识水平，根据医学分子生物学实验的理论技术体系，设计能涵盖相关知识点的综合性实验任务，使研究生在真实的问题情境下应用所学到的新知识完成实验，解决科研问题。近年来，作者在医学分子生物学实验教学中运用TBL教学模式进行了探索和尝试，取得了一些经验，现归纳如下。
2TBL教学准备
2．1优化实验教学内容和实验方法，精选实验任务设计合适的实验任务是搞好TBL教学的前提和基础，选择具有“引导性、典型性、临床研究相关性”的实验任务是我们的教学原则。针对科研工作中常用到的理论知识点和实验技术，选择一个胃癌相关基因为研究目标，作为实验教学任务的一条主线，从各种研究方式入手，对该基因展开全面研究。通过任务之间的知识递增、内容互补、难度和全面性的不断提高，使理论知识点和实验技能在不同任务的应用中得到巩固和提高［2］。在核酸技术方面安排了DNA提取、RNA提取、分子克隆实验，通过PCR获取该基因，通过连接、酶切、质粒提取、筛选、鉴定这一系列的实验方法，最后得到该基因DNA的克隆载体；在细胞培养技术方面安排了胃癌细胞复苏、细胞换液、细胞传代、细胞冻存等细胞培养技术相关的实验；还有蛋白质免疫印迹实验，通过蛋白质提取、蛋白质定量、聚丙烯酰胺凝胶电泳、免疫杂交、免疫显色等多种方法，最后得到该基因表达蛋白的印迹图片。这些综合性实验都是连贯性的，前面的实验任务结果为后续实验所用，使研究生能运用自己已有的知识去发现问题，解决问题，这样非常有利于激发研究生潜在的好奇心和探索创新意识，建立系统的科研思维。
2．2转化科研优势为实验教学优质资源我院承担着“973计划”、“863计划”项目和广东省自然科学基金项目等大量国家自然科学基金项目。同时，我院拥有大量先进的科研仪器设备，更重要的是，拥有一批优秀的专家教授，具有较强的科研能力，在各自领域都取得了优异的科研成果，是TBL教学的绝佳素材。我们邀请数位从事前沿医学科研研究的专家们为我们介绍最新的科研动态，科研进展，分享各自在研究过程中的心得体会，为研究人员提供相互交流学习的平台和机会，这对开拓研究生视野，帮助研究生设计和开展临床研究项目尤为重要，利用好这些科研优势，并转化为实验教学的优质资源是提高实验教学质量的重要基础。
2．3灵活运用多种教学形式在实际科研工作中，会经常使用到大型仪器，普通的参观讲解不能让学生完全真正了解仪器的用途，但由于实验条件和专业性限制又不可能让每个学生都操作仪器、掌握仪器的使用方法。针对此类大型仪器相关实验技术，例如流式细胞术，我们采用了实验演示的教学形式，以T淋巴细胞亚群分析检测为实验任务，样本荧光标记过程让学生动手操作，由实验技术员负责上机操作，得到数据图后，对实验内容加以学习讨论，分析各项数据的意义，从而对如何将该项技术运用到科研工作中有更深刻的认识。
3TBL教学的实施
分组实验，增强实验操作能力。将学生分为3－5人一个小组，每组都配齐实验试剂、实验器材，使每个学生都动手完成实验过程，使用相关的实验仪器。每个实验任务开始之前，按照教学要求将相关实验背景资料和技术步骤以及完成实验的时间进程表交给学生，具体的实验分工协作由学生小组决定，期间如有困难可向教师寻求指导。引导讨论，培养分析、解决问题能力。每个实验小组都配备一名指导教师在一旁指导，组织学生对于实验操作过程中遇到的问题进行引导讨论，及时纠正学生错误的实验操作，如果实验任务失败，指导教师和学生一起对实验分析原因，组织学生重做试验，保证实验流程顺利进行，在实验过程中培养学生分析、解决问题的能力。总结实验经验，提高实验技能。在实验结束后，由主讲教师总结实验的关键步骤，将所有相关的实验串联起来，指导学生进行阶段性总结，从而形成清晰的知识脉络，巩固学生对相关原理、步骤的认知和理解；并将所有小组好的和不好的实验结果放在一起比较评价，总结实验过程中出现的错误和不足，分析各种可能的原因并提出解决方法；此外学生和教师在一起交流讨论自己在实验中不懂或尚需解决的问题，使学生能应用所学的知识去分析、解决问题，同时提高了实验技能，培养了独立思考解决问题的方法和能力。
4TBL教学中应当注意的问题及其对策
TBL教学与理论教学相结合。医学分子生物学是一门理论性强、逻辑性严密的课程，有其系统、完整的理论体系，TBL教学法选取的是有代表性和常见的实验任务，不可能完全反映理论系统的完整性，这就要求在运用TBL教学法时，要与传统教授法配合［3］。在理论讲解部分，充分利用多媒体技术，使用大量生动形象的图片和动画、实验操作录像替代枯燥乏味的文字，用简单的举例阐述难懂的实验原理，画出详细的实验操作流程图、重点标出注意事项，这样有助于吸引学生的注意力，提高教学效果。合理安排教学内容。实验教学不同于理论教学，在实验操作过程中，有许多零碎的时间空余出来，要对实验流程作好合理安排，在实验间隙可以举办一些小专题讲座，小组结果讨论，放映多媒体录像等方式充分利用空余时间，促进教师与学生的充分交流。创造开放互动的教学环境。TBL教学对教师的自身综合素质要求比较高，教师不仅要通晓生物化学、分子生物学、细胞生物学理论知识，熟知实验任务相关科研背景知识，还要有较强的驾驭课堂能力。在实验讨论中，教师不仅要从传统的讲解者的角色转变成组织者、参与者的角色，带领学生从被动接受知识为一个自主学习的角色，还要作为问题的创立者、引导者和推动者，与学生共同分析讨论，使学生在开放轻松的良好氛围中获得答案［4］。