時間：2024-02-04 14:41:38
導(dǎo)語：在生物信息學(xué)新進展的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
英文名稱：China Journal of Bioinformatics
主管單位：中華人民共和國工業(yè)和信息化部
主辦單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
出版周期：季刊
出版地址：黑龍江省哈爾濱市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1672-5565
國內(nèi)刊號：23-1513/Q
郵發(fā)代號：14-14
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2003
期刊收錄：
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
期刊榮譽：
聯(lián)系方式
關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物專業(yè)； 教學(xué)方法；學(xué)科交叉
中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A
Abstract： The characteristics of the professional teaching of bioinformatics are introduced ， then the paper analyzes on the professional students of biological problems existing in the teaching of computer， biological computer curriculum teaching methods are put forward.
Keywords： Bioinformatics； biology； teaching method； course cross
0.概述
近年來，伴隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，有關(guān)生物的數(shù)據(jù)逐漸增多，而分析手段也很多，產(chǎn)生了生物信息學(xué)這個概念。生物信息學(xué)是由生物學(xué)與計算機科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科，它使用計算機和信息技術(shù)對生物信息數(shù)據(jù)進行采集、處理、存儲、檢索和分析，從而達到揭示相關(guān)數(shù)據(jù)中所蘊含的生物學(xué)意義的目的[1]。為了快速有效地從海量的生物數(shù)據(jù)中獲得所需信息，提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，在生物信息學(xué)教學(xué)過程中有必要開設(shè)一些計算機課程、數(shù)學(xué)及工程相關(guān)課程，這樣可以啟發(fā)學(xué)生綜合運用數(shù)學(xué)、物理、工程科學(xué)和計算機知識的能力，拓寬其知識面，了解學(xué)科前沿和最新進展，培養(yǎng)跨越生命科學(xué)、計算科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的大科學(xué)素質(zhì)和意識，為今后選擇新興交叉學(xué)科領(lǐng)域進行深造奠定基礎(chǔ)。因此很多大學(xué)增設(shè)了生物信息學(xué)這個本科專業(yè)，有的在計算機學(xué)院中增加生物信息專業(yè)本科，有的在生命學(xué)院增加生物信息本科，在本文中主要討論在生命學(xué)院中開始生物信息學(xué)專業(yè)。作為一門交叉學(xué)科，不同專業(yè)的學(xué)科體系對生物信息學(xué)課程教學(xué)提出了不同的要求，如何在生物專業(yè)學(xué)生中開展生物信息與計算機課程的結(jié)合，是培養(yǎng)更高理論和實踐能力的生物信息專業(yè)人才的關(guān)鍵。
1 生物信息學(xué)的特點
生物信息學(xué)涉及分子生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、生物物理學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、信息論及計算機技術(shù)等學(xué)科，學(xué)科交叉性極強。僅就計算機技術(shù)而言，計算機編程、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和模式識別、軟件工程及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都在生物信息學(xué)中有廣泛的應(yīng)用[1，2]。因此，生物信息學(xué)是將不同領(lǐng)域知識高度集中的學(xué)科。
2 計算機課程的設(shè)置
對生物信息學(xué)來說，計算機技術(shù)就是一個工具，用來對生物數(shù)據(jù)進行處理。工欲善其事，必先利其器，所以要做好數(shù)據(jù)的分析工作，必須讓學(xué)生學(xué)好計算機課程，但更應(yīng)該在生物信息學(xué)專業(yè)的教學(xué)計劃中把計算機課程設(shè)置恰當(dāng)，讓學(xué)生受益[2]。
2.1 課程的選擇順序
生物信息學(xué)面對的是海量生物數(shù)據(jù)，所以首先需要學(xué)習(xí)使用編程工具，如JAVA或者C++語言或者Perl語言等編程工具，然后安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程對編程課程進行深入了解，后期安排數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等課程，方便學(xué)生進行實踐應(yīng)用。
2.2 教材和授課內(nèi)容的合理選擇
在學(xué)習(xí)生物的學(xué)生中開設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)，那么教材的選擇應(yīng)該兼顧學(xué)生的知識背景和學(xué)習(xí)興趣，由于學(xué)生對蛋白、進化、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因序列有一些認(rèn)識，但對計算機比較恐懼，因此計算機教材可選用比較簡單、易懂的，如JAVA課程主要講解編程思想，那么主要包括環(huán)境變量設(shè)置、語法和如何編程，那么選擇教材時就選包括這些內(nèi)容的教材就可以了，并在上課過程中，結(jié)合一些生物信息軟件來講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，選擇適合的授課內(nèi)容也是必不可少的環(huán)節(jié)：序列比對算法、基因識別算法、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、分子動力學(xué)模型及機器學(xué)習(xí)或模式識別算法在生物信息學(xué)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容，此外在大學(xué)初期也要加強數(shù)學(xué)、物理和計算機方面的基本知識的課程開設(shè)[2]。能夠從他們自己的知識體系出發(fā)， 闡述生物數(shù)據(jù)如何用計算機方法和技術(shù)進行獲得并處理；并且了解學(xué)生已經(jīng)掌握哪些生物學(xué)知識，在授課過程中，針對學(xué)生的特點綜合使用多本教材更能達到預(yù)期效果。使學(xué)生認(rèn)識到計算機技術(shù)和方法在生物學(xué)研究領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用空間。隨著生物信息學(xué)研究的深入，國內(nèi)外出現(xiàn)了大量的生物信息學(xué)教材、專著和一些最新的文獻。
2.3從抽象到具體的教學(xué)理念
由于生物信息學(xué)涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)及算法等眾多理論知識，但有生物基礎(chǔ)的學(xué)生具有生物學(xué)知識儲備，缺乏計算機知識。所以在為生物學(xué)專業(yè)上進行計算機課程時盡量采用結(jié)合實例進行講解。首先，針對生物學(xué)專業(yè)學(xué)生計算機知識薄弱的特點，盡可能將生物信息學(xué)問題轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知領(lǐng)域的問題，例如，在講解蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測時，可考慮學(xué)生學(xué)習(xí)過螺旋、折疊和無規(guī)則卷曲的特征，講解模式識別算法預(yù)測二級結(jié)構(gòu)的過程時用可采用一些模型如蘋果等進行形象講解更容易被學(xué)生接受了；其次，充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)資源，對于未接觸過計算機實驗學(xué)生來說，程序代碼對于他們而言是枯燥無味的，在教學(xué)過程中充分利用計算機實驗和網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生了解計算機程序的運行過程和網(wǎng)絡(luò)中生物信息軟件的使用，從而對計算機處理生物學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生感性認(rèn)識。例如，在講解利用聚類算法分析基因芯片數(shù)據(jù)時，可以先播放基因芯片制作過程的Flas，讓學(xué)生身臨其境，這樣不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更可以加深學(xué)生對知識的理解和掌握。或者講解聚類算法可以用物種分類進行類比來講解[2]。
2.4加強實驗環(huán)節(jié)
生物專業(yè)的生物信息學(xué)課程的教學(xué)過程就是讓學(xué)生了解并掌握計算機科學(xué)和技術(shù)如何處理分析生物學(xué)數(shù)據(jù)的過程。因此，進行理論教學(xué)的同時，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)也是必不可少的[3]。計算機實驗不同于生物實驗，而是主要通過計算機進行處理，例如可通過計算機實驗直觀的了解三大核酸數(shù)據(jù)庫：蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織方式；通過實驗可以讓學(xué)生掌握如何利用Acclrys Discovery Stdio軟件進行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測，感受蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示軟件的強大威力，更重要的是，使學(xué)生了解到計算機技術(shù)和方法在生物數(shù)據(jù)處理過程中的舉足輕重的作用。從生物信息學(xué)實驗課中，他們可以領(lǐng)略到計算機科學(xué)技術(shù)的魅力，增加作為生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生的自豪感，并堅定學(xué)好生物信息學(xué)知識的信念。
3 后續(xù)課程的構(gòu)想
在后續(xù)課程中，由于前面為學(xué)生設(shè)置數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計及數(shù)據(jù)挖掘等課程，可開設(shè)一些專題講座，如了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計后，可結(jié)合生物專業(yè)的特點，可能了解了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中三大核酸數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)，講解它們是如何采用數(shù)據(jù)庫知識進行組織的，并進行一些簡單數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作；在數(shù)據(jù)挖掘課程后可采用一些統(tǒng)計學(xué)軟件如MATLAB處理生物數(shù)據(jù)的一些專題[4，5]。又如開設(shè)講解生物信息學(xué)的研究熱點與與原來講解的課程進行對接。也可講解一下藥物信息學(xué)的設(shè)計、疾病靶點的選擇等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的意義，讓有可能進一步深造的學(xué)生知道前進的動力。
4 結(jié)束語
作為一門新興的學(xué)科，生物信息學(xué)專業(yè)的發(fā)展非常迅速，新的理論、算法和應(yīng)用程序不斷涌現(xiàn)。因此在進行生生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)中，不拘泥于現(xiàn)有的生物信息學(xué)教材和計算機教材時納入最新的研究成果，將相關(guān)研究領(lǐng)域的一些新的研究方法、網(wǎng)絡(luò)資源以及工具軟件介紹給學(xué)生。例如， GCG軟件是一套蛋白質(zhì)、核酸序列分析軟件，一般在Linux環(huán)境下使用，包括130多個軟件，但現(xiàn)在這些類似功能的軟件很多可網(wǎng)絡(luò)上下載到Windows系統(tǒng)環(huán)境下進行蛋白質(zhì)、核酸序列分析，因此可介紹這些軟件給同學(xué)使用，方便同學(xué)在自己的電腦里熟練使用這些軟件，同時有些軟件有更新的算法和版本也可以介紹，及時更新學(xué)生的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)學(xué)科前沿的意識，拓展學(xué)生視野。
參考文獻：
[1] 孫嘯，陸祖宏，謝建明.生物信息學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005：3
[2] 丁彥蕊，蔡宇杰.計算機專業(yè)生物信息學(xué)課程教學(xué)的實踐探討，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（29）14596-14597
[3] 高亞梅，韓毅強.生物信息學(xué)本科教學(xué)初探[J].生物信息學(xué)，2007，5（1）：44-48
[4] 戴凌燕，姜述君，高亞梅.《生物信息學(xué)》課程教學(xué)方法探索與實踐[J].生物信息學(xué)，2009，7（4） ：311～313.
[5] David W M.Bioinformatics：sequence and genome analysis影印本[M].科學(xué)出版社，2002.
關(guān)鍵詞：計算系統(tǒng)生物學(xué)；教學(xué)；醫(yī)學(xué)院校；課程
生命系統(tǒng)高度復(fù)雜,成千上萬的基因相互作用,形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),繼而完成特定的生物學(xué)過程。傳統(tǒng)生物學(xué)實驗從單個基因角度出發(fā),探索生命現(xiàn)象或者疾病致病機制,忽略了系統(tǒng)中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展,海量組學(xué)數(shù)據(jù)(基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、表觀組、互作組等)的涌現(xiàn),以及生物信息整合分析技術(shù)的開發(fā),計算系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)運而生[1]。計算系統(tǒng)生物學(xué)是生物信息專業(yè)本科生基礎(chǔ)課程。自哈爾濱醫(yī)科大學(xué)2003年開設(shè)生物信息專業(yè)以來,計算系統(tǒng)生物學(xué)一直是該專業(yè)學(xué)生的主干課程,經(jīng)過多年的理論與實踐教學(xué),筆者將探討該課程相關(guān)內(nèi)容和教學(xué)方法,以期提高教學(xué)質(zhì)量。
1計算系統(tǒng)生物學(xué)課程簡介
計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門新學(xué)科,以生物信息學(xué)為基礎(chǔ),以計算為工具,從系統(tǒng)的角度解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)問題。計算系統(tǒng)生物學(xué)研究流程首先是實驗數(shù)據(jù)的獲得,其次是利用計算生物學(xué)建立生物模型。科學(xué)家把計算系統(tǒng)生物學(xué)分為“濕”的實驗部分(實驗室內(nèi)的研究)和“干”的實驗部分(計算機模擬和理論分析)。“干”和“濕”實驗的完美整合才是真正的計算系統(tǒng)生物學(xué)[2]。計算系統(tǒng)生物學(xué)的核心是整合,包括三方面：將系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構(gòu)成要素(基因、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進行研究；從基因到細胞、到組織、到個體的各個層次的整合；研究思路和方法的整合(水平型和垂直型整合)。計算系統(tǒng)生物學(xué)與其他學(xué)科密切相關(guān),如生物信息學(xué)、分子生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機[3]。計算系統(tǒng)生物學(xué)不僅僅滲透到醫(yī)藥領(lǐng)域,也已經(jīng)廣泛應(yīng)用到能源領(lǐng)域,工業(yè)生產(chǎn)、畜牧農(nóng)林業(yè)等等。
2教學(xué)現(xiàn)狀
計算系統(tǒng)生物學(xué)課程總學(xué)時數(shù)目是60學(xué)時,包括42學(xué)時理論學(xué)時和18學(xué)時實驗學(xué)時。一般開設(shè)在本科三年級。該課程授課教師質(zhì)量優(yōu),是從生物信息學(xué)方向畢業(yè)的博士,具有生物背景和數(shù)學(xué)背景,常年從事復(fù)雜疾病的系統(tǒng)生物學(xué)方面的研究。由于該課程在醫(yī)學(xué)院校開設(shè),必然需要一些具備計算機和算法良好基礎(chǔ)的優(yōu)秀教師參與授課,這樣才能使得該課程具有良好的師資結(jié)構(gòu),保證好的授課效果。目前,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國有30余家生物信息學(xué)專業(yè)開設(shè)計算系統(tǒng)生物學(xué)課程。不同背景的院校開設(shè)該課程,側(cè)重點各有不同。工科院校側(cè)重算法的開發(fā)和模型的建立。醫(yī)學(xué)院校側(cè)重生物學(xué)問題和疾病機制的探索。
3教學(xué)內(nèi)容
目前沒有規(guī)范的、成熟的中文計算系統(tǒng)生物學(xué)課程教材,均是授課教師編寫的講義。授課教師根據(jù)專業(yè)背景、專業(yè)人才培養(yǎng)定位,緊跟專業(yè)前沿研究內(nèi)容,制定教學(xué)大綱和教學(xué)計劃,包括理論課和實驗課。教學(xué)大綱包括理論課每一個學(xué)時的授課內(nèi)容(掌握和熟悉的內(nèi)容)、教學(xué)基本要求、教學(xué)重點和難點。實驗課需要明確實驗名稱、實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康暮鸵蟆嶒灣绦颉⒔Y(jié)果分析等。計算系統(tǒng)生物學(xué)的實驗制定以理論為基礎(chǔ),將理論應(yīng)用于時間,旨在提高學(xué)生動手操作能力。
4教學(xué)模式
4.1理論與實踐結(jié)合
計算系統(tǒng)生物學(xué)課程依賴于專業(yè)基礎(chǔ)課的內(nèi)容,例如:組學(xué)的知識點、網(wǎng)絡(luò)知識點、概率論、數(shù)理統(tǒng)計、計算機編程等。對于理論課,主要采用教師主導(dǎo)的傳統(tǒng)講授方法,運用PPT等多媒體授課,以彌補書本教材抽象、呆板的缺點。在授課課件中需要利用大量圖片生動、形象地展示當(dāng)前計算系統(tǒng)生物學(xué)研究領(lǐng)域的最新進展。收集或制作動畫、視頻教程在課堂上進行演示。從數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)綜合、建立模型、干實驗?zāi)M、系統(tǒng)分析模型、提煉假設(shè)和預(yù)測,到最后的實驗驗證。這是一個經(jīng)典的計算系統(tǒng)生物學(xué)分析流程。在理論知識的基礎(chǔ)上,需要及時在實驗課堂上進行實踐。指導(dǎo)學(xué)生理解不同算法的基本原理,結(jié)合生物學(xué)問題,深入淺出地闡明計算系統(tǒng)生物學(xué)精髓。由于實驗課課時有限,需要引導(dǎo)學(xué)生課后積極思考、探索有意思的生物問題,鼓勵學(xué)生自己實踐小課題,活學(xué)活用。鼓勵學(xué)生自學(xué),拓展知識面,積極關(guān)注最新科研動態(tài),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
4.2案例式授課
計算系統(tǒng)生物學(xué)課程的理論知識是枯燥的,計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門多學(xué)科交叉的科學(xué),涉及的知識面廣而深。例如:計算系統(tǒng)生物學(xué)涉及到數(shù)學(xué)知識,如貪婪算法、圖算法、組合模式匹配、聚類和樹、隱馬氏模型、隨機化算法等[4]。又如,涉及廣泛的生物學(xué)知識點,必須有分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細胞生物學(xué)知識儲備。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)會將不同的知識點融會貫通的運用起來,是一個關(guān)鍵問題。在授課過程中,針對不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的,需要采取不同的教學(xué)方法。因此,采取案例式方法授課,可以收到很好的教學(xué)效果。例如:在腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)這部分知識點授課時,以肺癌為例,整合突變、拷貝數(shù)、甲基化等多維度分子改變識別肺癌相關(guān)基因[5]。首先,學(xué)生需要了解肺癌這個疾病的背景知識,了解不同分子改變的內(nèi)涵；其次,要獲得肺癌患者的數(shù)據(jù),需要到公共數(shù)據(jù)庫,如TheCancerGenomeAtlas等,搜集不同分子改變數(shù)據(jù)并進行處理；然后,根據(jù)一定的生物學(xué)假設(shè),建立統(tǒng)計模型,應(yīng)用到肺癌數(shù)據(jù)上；最后,進行癌基因的預(yù)測和驗證。通過案例,引導(dǎo)學(xué)生思考,將不同的知識點進行融合利用,收到良好的教學(xué)效果。
4.3科研教學(xué)一體化
計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門新學(xué)科,知識處于不斷更新中。教師在授課過程中需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會檢索文獻、閱讀前沿英文文獻,重視學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。我院實行學(xué)業(yè)導(dǎo)師制,學(xué)生在大三年級進入各位老師研究的課題組。那么,在授課過程中,授課教師需要注重引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到解決科研問題上,將科學(xué)研究和教學(xué)一體化,以科研促進教學(xué),學(xué)以致用,讓學(xué)生感受到學(xué)到的知識的用處。這樣學(xué)生對課程內(nèi)容會產(chǎn)生興趣,興趣是最好的老師,這將有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的訓(xùn)練和科研時間能力的培養(yǎng)。
5結(jié)語
總之,計算系統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)目的是從大數(shù)據(jù)中挖掘有用的生物信息,并整合起來從整體上認(rèn)識生物系統(tǒng)；用數(shù)學(xué)模型為生物系統(tǒng)建模,揭示生物機制和致病機制[6]。大數(shù)據(jù)時代下,精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展必然離不開計算系統(tǒng)生物學(xué)。通過該課程的授課,培養(yǎng)復(fù)合型的學(xué)生,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實踐操作能力和解決實際問題的創(chuàng)新能力。同時,對我們?nèi)握n教師也提出了更高的要求。授課教師需要不斷提高自身素質(zhì),包括科研能力、教學(xué)水平等,積極和同專業(yè)的教師進行交流,不斷地探索和完善計算系統(tǒng)生物學(xué)課程教學(xué),培養(yǎng)具有跨越數(shù)理科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)等不同領(lǐng)域的優(yōu)秀生物信息學(xué)人才。
參考文獻
[1]刁妍妍,蔡超錢,蔣華良,等.計算系統(tǒng)生物學(xué)：理論、方法及在藥物研發(fā)中的應(yīng)用[J].生命科學(xué),2010(10)：1035-1042.
[2]程妍,劉仲林.計算生物學(xué)一門充滿活力的新興交叉學(xué)科[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理,2006(3):11-15.
[3]高亞梅,韓毅強.《生物信息學(xué)》本科教學(xué)初探[J].生物信息學(xué),2007(1):46-48.
[4]王兵,姚益平,邢飛.計算系統(tǒng)生物學(xué)中并行隨機仿真方法研究進展[J].計算機工程與科學(xué),2010,32(9):134-139.
[5]張百紅,岳紅云.腫瘤的系統(tǒng)生物學(xué)觀點[J].中國腫瘤臨床,2012(16):1233-1235.
信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域
信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強勢的研究力量。但在這些關(guān)系未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進國外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。
從更寬的視野來看，不僅僅是這三個領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實際上，整個中國科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對外要適應(yīng)國際科技競爭的緊迫形勢，對內(nèi)要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展進程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來相當(dāng)長時期內(nèi)影響我國整體競爭力的極大障礙。
面向未來15年的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國科技“未來”的探討與關(guān)注，在最近一年多來達到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國科技發(fā)展的共識。
帶著這個共識，再來看中國科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來發(fā)展的重大機遇。未來10年，中國在這三大領(lǐng)域中最有可能實現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？
下一代移動通信技術(shù)
移動通信是人類社會發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動通信用戶總數(shù)已達17億以上，超過已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數(shù)。過去10年，移動通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動通信技術(shù)過渡的進程中。
目前，世界發(fā)達國家紛紛投入力量進行第三代及下一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。
——3G移動通信：國際電信聯(lián)盟（ITU－T）批準(zhǔn)為3G的三大標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲的WCDMA，美國高通公司的CDMA2000和中國大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個國家開始商用。
——增強型3G（Enhanced3G）：為了克服3G技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國際電信聯(lián)盟已在制定增強型3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專家預(yù)測，增強型3G技術(shù)將進入商用。
——4G（或Beyond3G）：下一代移動通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱Beyond3G）技術(shù)的研究是國際上的熱點。Beyond3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。歐盟、日本、韓國等國家已開始4G框架的研究，預(yù)期Beyond3G技術(shù)可望在2010年后開始商用。
中國移動用戶總數(shù)已達3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國際同步，處于由第二代向第三代的過渡時期。我國3G移動通信技術(shù)已經(jīng)具備了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)已成為國際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國家“863”計劃的支持下，開展了Beyond3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。
Beyond3G技術(shù)對我國經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)具有十分重要的意義。德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右，通過自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識產(chǎn)權(quán)。以華為、中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國際前沿，打破了國外公司對高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國際競爭的能力，具備實現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機。
中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。
世界各國和國際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU－T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國、日本、韓國、新加坡以及歐盟都已啟動了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計劃，全面開展各項核心技術(shù)的研究和開發(fā)。
我國在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進展。“九五”期間，863計劃建成了“中國高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國家自然科學(xué)基金委支持的“中國高速互連研究試驗網(wǎng)NSFCNET”等重大項目，目前已開始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機，可應(yīng)用于國家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國內(nèi)公司還開始自行設(shè)計高端分組交換定制ASIC芯片。我國已成為少數(shù)幾個能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國家之一。
下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對促進我國高新技術(shù)的發(fā)展，以及對改造和提升我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對國家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時機地開展中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國的，給國家安全造成隱患。
納米級芯片技術(shù)
當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。
自上世紀(jì)90年代以來，全球集成電路制造技術(shù)升級換代速度加快。當(dāng)前國際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm，英特爾等部分技術(shù)先進的芯片制造公司已在用90nm進行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國AMD公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級，考慮到擴大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片，這也必將帶來半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。
近年來我國一些先進集成電路制造公司的崛起，使國內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國際先進水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進國家相差2～3代。目前，我國集成電路設(shè)計公司年設(shè)計能力已超過500種，主流設(shè)計水平達到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。以中科院計算所為代表的研究機構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進展，標(biāo)志著我國集成電路設(shè)計具有較強能力，與國際先進水平的差距進一步縮小。目前我國芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動保障、身份識別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場的20％左右。
世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA3G手機核心芯片10月9日在重慶問世
今后的IC是納米制造技術(shù)的時代，而納米級芯片技術(shù)是我國趕超國際的關(guān)鍵，它的成功將會是我國IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動力，專家認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。
中文信息處理技術(shù)
包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語言學(xué)和計算機科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語言學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會生活的各個方面。1994年，微軟開始進入中文軟件市場，微軟的WORD把國產(chǎn)WPS擠出了市場，繼而Windows中文版又把國產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強大的優(yōu)勢地位，使國產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。
經(jīng)過二三十年的努力，我國的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級階段快速發(fā)展的時期。包括中文的文字識別機和手寫文字識別、語音合成、語音識別、語言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。
隨著中國加入WTO與世界各國交流的逐漸擴大以及網(wǎng)絡(luò)信息時代的來臨，中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動化水平的提高，將大大促進我國科技、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，同時使中華民族的文化在信息時代得到新的發(fā)展。未來無疑應(yīng)當(dāng)加強中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。
人類功能基因組學(xué)研究
20世紀(jì)末啟動的人類基因組計劃被公認(rèn)為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過了曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測定工作的完成，國際基因組研究進入到功能基因組學(xué)新階段。
功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實驗手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個基因或蛋白質(zhì)同時進行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對基因組動態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計，其中不少發(fā)表在《細胞》《自然》《科學(xué)》等國際著名刊物上。
目前功能基因組研究的重點集中在四個方面：一是基因測序技術(shù)研究。預(yù)計今后幾年內(nèi)，測序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達調(diào)控研究等；四是計算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。
近幾年來，在國家“863”計劃、國家重大科技專項等的資助下，我國功能基因組學(xué)研究取得了一系列進展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國發(fā)展功能基因組研究的有利因素。“十五”期間，我國參與國際蛋白質(zhì)組計劃、國際人類基因組單體型圖計劃，高質(zhì)量按時完成了項目中所承擔(dān)的21號染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，在國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報了一批國家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國家級基地，培養(yǎng)了一支隊伍，建立了一批技術(shù)平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識和產(chǎn)品。
未來研究重點包括：
——功能基因組研究。重點開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；
——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；
——生物信息技術(shù)。我國的研究重點應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；
——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。我國生物芯片研究緊跟國際前沿，它將對我國生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動作用，也將對我國人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護等作出巨大的貢獻。
專家認(rèn)為，我國人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右，若能高度重視，充分利用我國已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢，未來10年我國可能實現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。
蛋白質(zhì)組學(xué)研究
隨著被譽為解讀人類生命“天書”的人類基因組計劃的成功實施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點。以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點。
目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個研究過程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。
附圖
自1995年蛋白質(zhì)組一詞問世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進的發(fā)展。我國的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973”計劃的資助下，我國已經(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。
如何抓住國際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動的時機，迅速地進入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國際前沿，是擺在我國生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個重要課題。
目前我國在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進國家落后5年左右。蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專家建議結(jié)合我國現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國特色或優(yōu)勢的領(lǐng)域開展研究，不要重復(fù)或追隨國際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。
生物制藥技術(shù)
生物制藥被稱為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。
在過去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國著名咨詢機構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營收達410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對生物技術(shù)股與融資的興趣。
近20年來，我國醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，據(jù)《中國生物技術(shù)發(fā)展報告2004》統(tǒng)計，我國已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的上市藥物達9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。
為加快我國生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點是：
——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；
——高通量篩選技術(shù)。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬多個化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測技術(shù)、液體處理及自動化、連續(xù)流動以及信息處理將成為未來高通量篩選技術(shù)研究的重點；
——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進步，人們自我保健意識增強，對天然藥物的追求與日俱增。當(dāng)前世界各國都在加強天然藥物的研發(fā)。
生物信息學(xué)研究
在生命科學(xué)的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析，對基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。
具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時，闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識代謝、發(fā)育、分化、進化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機理，最終進行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計、藥物設(shè)計和個體化的醫(yī)療保健設(shè)計。
生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計算與模擬以及藥物設(shè)計有機地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。
科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時代。據(jù)預(yù)測，到2005年生物信息的全球市場價值將達到400億美元。
我國生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報道了免疫球蛋白基因超家族計算機分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫、鏡像數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫也已經(jīng)逐步建立，同時我國還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實現(xiàn)了與國際主要基因組數(shù)據(jù)庫及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預(yù)測等多種軟件。中國學(xué)者還運用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進展，尤其在人類基因組基因數(shù)目的預(yù)測上獲得了與目前的實驗事實相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國際上獲得普遍認(rèn)可。
農(nóng)作物新品種培育技術(shù)
最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)技術(shù)進行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級木薯。
我國該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國棉花種植面積的50％左右；利用細胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計推廣1100多萬畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。
專家認(rèn)為，我國農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢，很可能在該領(lǐng)域取得突破。
納米材料與納米技術(shù)
納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場革命性的變化。納米材料是未來社會發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。
近年來，科技強國在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進展。
在納米材料的制備與合成方面，美國科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實現(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位、實時監(jiān)測；德國科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。
在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進展。與此同時，國外大企業(yè)紛紛介入，推動了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程。
當(dāng)前納米材料研究的趨勢是，由隨機合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。
納米材料和技術(shù)很可能在以下四個領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊育新的突破，預(yù)計2010年納米技術(shù)對國際GDP的貢獻將超過2萬億美元。
我國納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進國家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國有關(guān)權(quán)威機構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國納米專利申請件數(shù)排名世界第三位。
國內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達到或接近國際水平。與發(fā)達國家相比，我國的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計量、測量和表征技術(shù)明顯落后于國外，對標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)方法的建立重視不夠，對表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。
鏈接：
信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革
目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來巨大的經(jīng)濟利益；電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢進一步加快，無線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會公眾提供各種信息服務(wù)，越來越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。
微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。
大顯神通的新材料
高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對支撐交通運輸、能源動力、電子信息、航空航天以及國家重大工程起著關(guān)鍵性作用。
新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計正處于日新月異的發(fā)展之中。
轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)的發(fā)展特點和創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略為我們鮮明地指明了檢驗醫(yī)學(xué)人才“厚基礎(chǔ)，寬口徑，臨床知識和專業(yè)技術(shù)扎實，實踐和創(chuàng)新能力并舉”的具有全球視野的高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才的育人目標(biāo)。這就要求在知識結(jié)構(gòu)上，不再滿足化學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)、物理學(xué)(檢驗儀器學(xué))、醫(yī)學(xué)(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué))等幾大類學(xué)科，還要兼納材料學(xué)、生物信息學(xué)、計算機生物學(xué)和預(yù)測醫(yī)學(xué)等新興和實用學(xué)科;在能力要求上，除了學(xué)習(xí)能力、信息獲取能力、科學(xué)研究能力、專業(yè)技術(shù)能力外，還要具備更高要求的外語能力(包括專業(yè)英語)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
二、轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)教育的探索與實踐
(一)優(yōu)化課程體系，強化轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)的基本技能和特色技能培養(yǎng)。
結(jié)合學(xué)分制改革特點和要求，以精簡理論課程、增加實驗課程為主線，突出轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)基本技能培養(yǎng)和技術(shù)特長培養(yǎng)相結(jié)合的原則，多次修訂教學(xué)計劃，優(yōu)化課程體系。修訂后的教學(xué)計劃公共課和專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)分/總學(xué)分比例逐步下降(公共基礎(chǔ)課學(xué)分比從原來的20．0%下降到18．4%;專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)分比從原來的38．2%下降到25．4%);專業(yè)限選課和任意選修課程學(xué)分/總學(xué)分比例大幅度增加(專業(yè)限選課學(xué)分比從原來的0學(xué)分增加到4．5%最后到12．6%;任意選修課學(xué)分比從原來的0學(xué)分增加到5．8%);各類型課程實驗課學(xué)時數(shù)/該課程總學(xué)時比例逐步增加(專業(yè)基礎(chǔ)課實驗課比例從31．5%增加到32．7%;專業(yè)課程實驗課比例分別從43．2%增加到47．3%)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)總學(xué)分/總學(xué)分比例逐步增加(從原來20．9%增加到39．2%)。同時，為使學(xué)生在學(xué)有余力情況下，強化轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)的技術(shù)訓(xùn)練，我們開設(shè)了醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)英語、文獻檢索等限定性選修課，面對醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)領(lǐng)域的不斷拓展和醫(yī)學(xué)實驗室儀器設(shè)備自動化程度的不斷提高，我們又陸續(xù)增設(shè)了生化實驗技術(shù)、分子生物學(xué)檢驗技術(shù)(在全國率先開設(shè))、輸血與輸血技術(shù)必修課程和外周血細胞形態(tài)學(xué)檢查技術(shù)、臨床基礎(chǔ)檢驗儀器學(xué)等限制性選修課程。
(二)開設(shè)“名師課堂”，拓展學(xué)生知識領(lǐng)域和視野。
為拓展學(xué)生知識領(lǐng)域和視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，我們邀請國內(nèi)外醫(yī)學(xué)檢驗界著名教授、專家、企業(yè)家等名人名家，開設(shè)“名師課堂”系列公開課。通過名人名家們的豐富的學(xué)識閱歷和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，解析國內(nèi)外最新進展，點評本專業(yè)發(fā)展趨勢，言傳身教啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究的興趣。
(三)打造精品課程，集成優(yōu)質(zhì)課程群。
在轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)教育的思考與實踐中，我們始終將課程建設(shè)作為提高教學(xué)質(zhì)量和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項核心內(nèi)容，經(jīng)過“十五”、“十一五”和“十二五”建設(shè)，我們已經(jīng)把轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)主干課程建成了各級精品課程，其中分子生物學(xué)檢驗技術(shù)、免疫學(xué)與免疫學(xué)檢驗為國家級精品課程(目前，全國高校醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課國家級精品課程共7門，我院占了2門);生物化學(xué)、臨床微生物學(xué)及微生物學(xué)檢驗為省級精品課程;臨床生物化學(xué)和生物化學(xué)檢驗、臨床血液學(xué)檢驗為市級精品課程。此外，我們在注重精品課程建設(shè)的同時，還加強了其他相關(guān)課程的建設(shè)，集成了轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)檢驗人才培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)課程群。
三、實踐成效
(一)人才培養(yǎng)模式得到充分認(rèn)可。
轉(zhuǎn)化檢驗醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)模式的實施取得了很好的示范效應(yīng)，受到國內(nèi)外高校的廣泛關(guān)注。在全國醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)校際協(xié)作會議和檢驗醫(yī)學(xué)國際論壇上圍繞該人才培養(yǎng)模式做了主題報告，得到兄弟院校的廣泛認(rèn)可。上海交通大學(xué)、重慶醫(yī)科大學(xué)、南京醫(yī)科大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)、北華大學(xué)、中南大學(xué)等十余所高校來我校交流取經(jīng)，探討醫(yī)學(xué)檢驗的人才培養(yǎng)和發(fā)展模式。
(二)專業(yè)影響力得到廣泛提升。
近年來，先后承辦了檢驗醫(yī)學(xué)國際論壇、國際遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研討會、國際線粒體生物醫(yī)學(xué)高峰論壇等國際會議。學(xué)生與國際頂級專家的交流互動，增長見識，開闊眼界，專業(yè)水平受到了與會專家的贊賞。通過不斷地積累，2012年，醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)被推薦為國家“綜合改革試點專業(yè)”。中國信息情報專家邱均平在《中國大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評價報告(2010-2011)》中根據(jù)辦學(xué)資源、教學(xué)水平、科學(xué)研究及學(xué)校聲譽等對全國醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)進行了排名，我校位居前5%，排名第四，僅次于北京大學(xué)、重慶醫(yī)科大學(xué)及上海交通大學(xué)。
(三)學(xué)生科研、創(chuàng)業(yè)能力得到提高。
近五年參與創(chuàng)新研究的學(xué)生人數(shù)顯著增加，和前五年相比平均增幅達80．75%;取得了“挑戰(zhàn)杯”國家級比賽的三等獎2項、省級特等獎1項及一、二、三等獎18項等優(yōu)異成績，生命科學(xué)競賽成績連續(xù)三屆全省領(lǐng)先，本科生發(fā)表SCI論文、國內(nèi)核心期刊論文數(shù)比前五年增加35．71%(近五年共發(fā)表57篇)，獲得省新苗計劃立項數(shù)是前五年的10倍(近五年共立項163項)。
(四)學(xué)生考研考博率與年俱增，考取的院校層次提升。
我院學(xué)生近幾年考研考博率顯著增加，考取211大學(xué)如北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)等知名高校的碩士、博士生人數(shù)顯著增加。此外，也有不少學(xué)生進入國外知名大學(xué)進行深造，如檢驗專業(yè)本科畢業(yè)生方風(fēng)琴現(xiàn)已在美國斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位。
(五)學(xué)生就業(yè)核心競爭力得到提升。
關(guān)鍵詞：生物工程；微生物；教學(xué)改革
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）40-0040-02
本文結(jié)合教學(xué)實踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面對《應(yīng)用微生物學(xué)》課程教學(xué)改革的途徑進行了探討。
一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
1.教學(xué)內(nèi)容要突出實用特色。《應(yīng)用微生物學(xué)》的專用教材較少，目前我們選用的為洪堅平、來航線主編，中國林業(yè)出版社出版的《應(yīng)用微生物學(xué)》[2]，該書不僅論述了微生物資源在工農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、環(huán)境保護等可持續(xù)發(fā)展中的重要作用，而且還通過許多微生物發(fā)酵實例介紹微生物應(yīng)用的技術(shù)路線和具體方法，適應(yīng)教學(xué)大綱要求并具有較好的實用性。由于受課時所限，無法對每章節(jié)內(nèi)容進行精講，所以需要對教材的內(nèi)容進行合理的取舍。例如，“微生物的分離及純培養(yǎng)”、“培養(yǎng)基及其制備”以及每個章節(jié)中微生物的基本概念，在微生物學(xué)基礎(chǔ)課程中包含相同內(nèi)容，在本課程教學(xué)中可作刪減。密切聯(lián)系生產(chǎn)實際是本課程的一大特點，因此在教學(xué)過程中需增加實用性強的內(nèi)容。例如，在“動物益生菌劑”章節(jié)教學(xué)中，可增加介紹“有益菌菌株分離篩選”的方法及目前已經(jīng)商業(yè)化的益生菌劑（如酸奶及用于輔助治療嬰幼兒腸炎的酪酸梭菌等），使學(xué)生把理論知識與實際應(yīng)用緊密結(jié)合起來，真正學(xué)以致用。
2.及時更新教學(xué)內(nèi)容，反映最新研究動態(tài)。教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，近些年《應(yīng)用微生物學(xué)》的發(fā)展日新月異，知識更新速度顯著加快。菌種快速鑒定、基因克隆表達、熒光-PCR、生物芯片技術(shù)、生物信息學(xué)等很多新技術(shù)、新方法在微生物學(xué)中的廣泛應(yīng)用，《應(yīng)用微生物學(xué)》也由此得到快速發(fā)展。而書本知識往往在學(xué)科發(fā)展動態(tài)上有所欠缺，因此，在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、完整性的前提下，應(yīng)向?qū)W生講授更多的有關(guān)科學(xué)前沿動態(tài)的知識。在講授過程中，針對書上的有些知識點進一步查閱該領(lǐng)域的最新進展，做到源于書本又高于書本。例如，我們講到“微生物與能源利用”時，我們補充了英國研究人員的最新研究成果，即利用經(jīng)基因工程改造的大腸桿菌，能成功生產(chǎn)出一種生物柴油，而且得到的生物柴油與傳統(tǒng)柴油幾乎一樣[4]。在講到“微生物與制藥”時，我們又補充了最新的研究成果：李氏桿菌（Listeria monocytogenes）在胰腺腫瘤靶向治療中所扮演的民族英雄“”的角色[5]。這樣，學(xué)生不僅獲得了最新知識，而且在不知不覺中系統(tǒng)地掌握了書本中的知識要點，并對學(xué)生起到開闊視野、拓寬思路、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用。
二、改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量
1.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。微生物是看不見、摸不著的，如果教學(xué)方法不好，常常會使學(xué)生造成很多錯覺。心理學(xué)研究結(jié)果顯示，人類通過五官吸取知識的比例分別是：視覺83%，聽覺11%，嗅覺3.5%，觸覺1.5%，味覺1.0%，所以通過視聽獲取的知識信息高達90%[3]。多媒體技術(shù)實現(xiàn)了文字、圖像和聲音的同步輸出，解決了如何高效利用視聽感官學(xué)習(xí)的問題，提高了教學(xué)效率，增強了教學(xué)效果。為此，我們充分利用網(wǎng)絡(luò)資源制作了該課程的多媒體課件，資料充實，思路清晰，圖文并茂。為了方便學(xué)生理解關(guān)于工藝流程的內(nèi)容，通過插入視頻的方式進行講解，不但增強了教學(xué)效果，還使學(xué)生在教室中就了解到工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)流程及設(shè)備，在教學(xué)中起了積極的作用。
2.以學(xué)生為主體，開展課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。當(dāng)今社會是知識“大爆炸”的時代，對于教學(xué)來說“授之以魚，不如授之以漁”。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生自覺、主動地獲取知識，是教學(xué)的首要任務(wù)，也是當(dāng)今教育與時俱進的體現(xiàn)。在教學(xué)過程中，對于學(xué)生依靠自學(xué)基本能消化的內(nèi)容，如“微生物肥料的種類”等，要提前將題目布置給學(xué)生，鼓勵他們課下查資料、討論，然后派代表在課堂上講解，最后教師對所講內(nèi)容加以總結(jié)補充。這樣一方面檢驗了學(xué)生對知識的理解掌握程度；另一方面調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維、口語表達、自學(xué)能力和知識運用能力。
3.組織專題講座，拓寬學(xué)生知識面。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有計劃的邀請校內(nèi)外從事應(yīng)用性微生物研究的專家進行專題講座。通過專題報告讓學(xué)生掌握了學(xué)科的最新進展、動態(tài)和前景，也使學(xué)生了解到具體的科研工作，實現(xiàn)了課堂與課下的良好互動，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生的知識面，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
三、采用多元考核方式，注重能力考核
考核作為評價學(xué)生的一種手段，必須有利于學(xué)生充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)和實際動手的能力，這才有利于學(xué)生的全面發(fā)展。為了激發(fā)學(xué)生積極思考和學(xué)習(xí)的熱情，在課程考核中采用綜合考評的方式，注重能力考核，學(xué)生的綜合成績由平時成績（40%）和期末考試（60%）兩部分組成。平時成績根據(jù)出勤、作業(yè)、資料查閱和課堂討論等情況評定。設(shè)置平時成績的目的主要是：提高學(xué)生平時上課和學(xué)習(xí)的積極性；及時把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況；更靈活的進行能力考核。通過這種形式多樣的考核方法，客觀、科學(xué)地評價學(xué)生的知識、能力和專業(yè)素質(zhì)，發(fā)揮考核的積極作用。
四、結(jié)語
筆者通過不懈努力，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，完善考核方式，克服了由于課時較少給《應(yīng)用微生物學(xué)》帶來的不利影響，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，課堂氣氛活躍，教學(xué)效果良好，受到學(xué)生的歡迎。在今后的教學(xué)工作中，我們將會繼續(xù)探索，結(jié)合本校專業(yè)的實際情況，不斷改進和完善教學(xué)體系，使《應(yīng)用微生物學(xué)》的教學(xué)工作真正跟進本學(xué)科的發(fā)展，真正適應(yīng)生物工程專業(yè)課程學(xué)習(xí)的需要。
參考文獻：
[1]王素英，陶永清，張明春.生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位與課程體系構(gòu)建[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（2）：1228-1229，1232.
[2]洪堅平，來航線.應(yīng)用微生物學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2005.
[3]孫序瓊.淺談網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教師角色轉(zhuǎn)換與信息素養(yǎng)提高[J].教育發(fā)展研究，2004，10：87-88.
關(guān)鍵詞:生物化學(xué);教學(xué)改革;自主設(shè)計實驗課堂
生物化學(xué)是一門醫(yī)藥學(xué)的必修課程，是研究生命物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命活動過程中各種化學(xué)變化的基礎(chǔ)生命科學(xué)。所以生物化學(xué)課程應(yīng)盡量提前，但應(yīng)在有機化學(xué)課程之后，或與有機化學(xué)課并進;是病原生物學(xué)、內(nèi)科學(xué)、人體解剖與組織胚胎學(xué)等專業(yè)的必修課程，因此應(yīng)先打下較牢固的生物化學(xué)基礎(chǔ)，并盡量加重生化課的分量，同時避免后繼課程相關(guān)內(nèi)容的重復(fù)。生物化學(xué)以其理論性強、概念抽象、名詞繁多，各種代謝過程復(fù)雜繁瑣，堪稱生物學(xué)科中最抽象、最難懂的學(xué)科之一。如何激發(fā)學(xué)生的興趣，寓教于樂，使學(xué)生喜歡聽課，樂于參與，積極討論，學(xué)到知識，解決實際問題，這是我們在生物化學(xué)教學(xué)中始終關(guān)注的問題。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生要學(xué)會主動培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)、吸收新信息和提出新問題的能力，積極主動學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中發(fā)展個性和創(chuàng)造力。為此，我們在教學(xué)方法和手段等方面作了一些有益的嘗試，收到良好的效果。
1案例引起興趣，穿插前沿科研
長期以來，我國的基礎(chǔ)教育受應(yīng)試教育的影響，使得進入本科醫(yī)學(xué)院校學(xué)習(xí)的學(xué)生大多數(shù)學(xué)習(xí)被動，學(xué)習(xí)自主性差，學(xué)習(xí)方法機械、呆板，對所學(xué)知識不求甚解，知識基礎(chǔ)不扎實、牢固［1］。首先我們的第一堂課，就要充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)力，增加學(xué)生的興趣，提高同學(xué)們的主觀能動性。一些和生活相關(guān)案例可以引起學(xué)生較大興趣，可以通過課前提問或課后留問方式引起學(xué)生注意力。如血清中肌酸激酶同工酶的電泳圖譜用于診斷冠心病、轉(zhuǎn)氨酶用于肝病診斷、淀粉酶用于胰腺炎診斷等的原因是什么?乙酰膽堿酯酶抑制藥可以治療阿爾茨海默病的原因?講到DNA的二級結(jié)構(gòu)模型時，可由雙螺旋模型的提出者Watson和Crick講起，設(shè)問他們由此發(fā)現(xiàn)獲得了什么重要科學(xué)獎項，并可以借機講一下當(dāng)時諾貝爾評獎時的小插曲:因論文太短致使評委間產(chǎn)生分歧，最終獲獎?wù)f明了科學(xué)發(fā)現(xiàn)主要在于其價值而非論文長短。教學(xué)效果取決于任課教師的水平，也與任課教師的嚴(yán)格要求密切相關(guān)［2］。本課程結(jié)合最新進展，涵蓋動態(tài)與前沿知識。介紹國內(nèi)外最新研究成果及歷年與生物化學(xué)發(fā)展相關(guān)的諾貝爾獎成果，適度地超越教材，查找教材以外的重大事件等必要教學(xué)資源并合理組織教學(xué)。比如我校老師研究的命運分子cNumb在原腸期胚胎中的表達情況及其基因和編碼蛋白的基本生物學(xué)特征，就是利用原位雜交技術(shù)檢測cNumb基因在原腸期雞胚中的表達情況，同時應(yīng)用生物學(xué)軟件和在線平臺對cNumb基因及其編碼蛋白進行生物信息學(xué)分析［3］。以及碘－淀粉法、Bernfeld法和ESP－G7速率法3種方法檢測酸刺激前后唾液淀粉酶(SAA)活性及其活性比值的差異［4］，結(jié)合實驗課題讓學(xué)生對酶的特性有更好的理解。組織學(xué)生對研究熱點進行查找資料，了解基礎(chǔ)點，分組討論，解決教師預(yù)先給出的問題，或者讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，通過討論甚至爭論，學(xué)會分析問題并最終解決問題。鼓勵學(xué)生參加本科、研究生校內(nèi)外的學(xué)術(shù)活動，擴大知識面，開闊視野。
2重復(fù)重點內(nèi)容，引入PBL教學(xué)促進師生互動
生物化學(xué)分為三部分內(nèi)容，第一部分主要講述各種生物分子的結(jié)構(gòu)、功能以及相互作用，包括蛋白質(zhì)、核酸、糖復(fù)合物、酶、生物膜、真核生物基因組及線粒體基因組等;第二部分講述分子生物學(xué)部分，如基因信息的傳遞、基因工程的四大要素及實施要點、基因相關(guān)技術(shù);第三部分講述細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)原理及應(yīng)用等。對于生物化學(xué)內(nèi)容繁多的特點，我們對于重難點內(nèi)容要重復(fù)教學(xué)，在同學(xué)腦中達到耳熟能詳，舉一反三，而基礎(chǔ)知識點到為止。為了達到這樣的效果，需要改變傳統(tǒng)課堂填鴨式教學(xué)的呆板模式，老師的角色要發(fā)生變化，從直接教給學(xué)生知識的“灌輸式”到教給學(xué)生如何學(xué)習(xí)的“自我學(xué)習(xí)式”，讓學(xué)生主動吸收知識、能獨立思考、分析問題。PBL(problem-basedlearning)教學(xué)模式即通過“提出問題建立假設(shè)自學(xué)解疑論證假設(shè)”的邏輯過程來讓學(xué)生主動獲取知識，學(xué)生為主體、教師為導(dǎo)向的小組討論式教學(xué)法，主要培養(yǎng)學(xué)生以解決問題為核心的發(fā)散性思維和主動學(xué)習(xí)意識，進而達到提高學(xué)生靈活運用知識的能力的目的［5］。通過互動式課堂教學(xué)充分利用學(xué)生的好奇心理，在對問題的好奇與求知欲中，增加學(xué)生對生物化學(xué)的興趣，在此過程中，學(xué)生由被動旁觀者變?yōu)橹鲃訁⑴c者。如設(shè)計一些關(guān)注點引發(fā)學(xué)生參與互動，如燙發(fā)的生化基礎(chǔ)是什么?磺胺類藥物的治病機理是由于酶的抑制作用嗎?課堂上運用PBL教學(xué)法，可以設(shè)置專題講座，把學(xué)生分為幾個小組，給出一個主題，每組成員分工合作，任務(wù)明確，每個人都是責(zé)任人。老師通過對每一環(huán)節(jié)的設(shè)定讓每個學(xué)生都參與其中，減少了“南郭先生”和渾水摸魚情況的發(fā)生。
3重點章節(jié)小結(jié)，設(shè)計思維導(dǎo)圖
糖代謝設(shè)定為動態(tài)部分的重點;酶促反應(yīng)動力學(xué)中Km值和Vmax的計算與應(yīng)用、生物氧化(生物能學(xué))、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和調(diào)控機制等設(shè)定為難點。每章重難點都組織學(xué)生自己小結(jié)，老師評定和總結(jié)，幫助學(xué)生建立完整的知識框架系統(tǒng)。生物化學(xué)眾多的動態(tài)反應(yīng)記憶比較困難，如6－磷酸葡萄糖、ATP、乙酰CoA、NADH+H+、NAD-PH+H+等物質(zhì)的來源和去路，全酶、酶的活性中心、酶原的激活、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、三羧酸循環(huán)、脂肪酸的β-氧化、半保留復(fù)制、不對稱轉(zhuǎn)錄。老師課堂上可以通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計思維導(dǎo)圖，先把總的章節(jié)框架勾畫出來，再補充具體內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生的思維，整理歸納，聯(lián)系整體，通過Flas或板書直觀表示。老師應(yīng)當(dāng)盡量在每次課、每一章，乃至整學(xué)期內(nèi)容都繪制出相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，以突出教學(xué)的重點、難點，理清知識脈絡(luò)，幫助學(xué)生有效地回顧和復(fù)習(xí)。可以課前預(yù)習(xí)讓學(xué)生設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，小結(jié)也可以用課堂考試形式，讓學(xué)生自己繪出內(nèi)容圖，或者布置課后作業(yè)讓學(xué)生自己選擇動態(tài)反應(yīng)，如三羧酸循環(huán)制作Flas，并進行課堂展示，考查學(xué)生歸納記憶、理解掌握知識的能力。每章都進行小結(jié)，但每一部分的小結(jié)書寫的思路、側(cè)重點各不同，單元小結(jié)和課程小結(jié)在知識點的把握及知識體系的梳理及運用也有所不同，能較全面、客觀、公正反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。部分學(xué)生平時不認(rèn)真學(xué)習(xí)，習(xí)慣于期末突擊應(yīng)付考試，而小結(jié)模式可以較好預(yù)防這種現(xiàn)象的發(fā)生。
4虛擬實驗課堂的設(shè)計與實踐
所謂“自主設(shè)計式教學(xué)”，就是以自主設(shè)計為主的教學(xué)。具體說它是指教學(xué)過程是在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行教材為基本探究內(nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活實際為參照對象，為學(xué)生提供自由探究、討論、研究問題的一種教學(xué)形式。生物化學(xué)探究式虛擬實驗課堂教學(xué)的思路是以生物化學(xué)經(jīng)典實驗為主線進行發(fā)散性拓展，根據(jù)課程理論內(nèi)容，給出學(xué)生一些和實際生活相關(guān)的小課題，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組研討及班級交流等方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、文獻閱讀能力、交流能力和團隊合作精神。在教師層面，教師根據(jù)實驗內(nèi)容，引導(dǎo)設(shè)計虛擬實驗題目，指導(dǎo)學(xué)生研讀文獻、制作實驗流程并進行全班交流。在學(xué)生層面，學(xué)生根據(jù)興趣選擇實驗專題，自由組合成學(xué)習(xí)小組，在充分研讀文獻的基礎(chǔ)上，進行小組討論，制作PPT。允許學(xué)生自己組織課題小組、自主設(shè)計小課題，教師只作方向指導(dǎo)，給予一定經(jīng)費支持。學(xué)生設(shè)計實驗流程，并給出具體實施過程，并在全班進行演講、答疑和討論［6］。自主設(shè)計實驗課堂，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力及一定的科學(xué)研究能力，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，可以改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)在學(xué)生能力培養(yǎng)方面只強調(diào)共性的發(fā)展而忽視個性發(fā)展的情況。通過設(shè)計虛擬實驗課堂，學(xué)生對實驗設(shè)計及原理有了更深刻的理解，養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣，首先對自己設(shè)計的實驗課堂進行展示，進而走進實驗室，從試劑配置到實驗操作，從設(shè)計實驗到進行具體實踐的過程，從理論到實踐，從各方面使自身得到鍛煉。老師在其中進行一些必要的指導(dǎo)，允許學(xué)生出現(xiàn)一定的錯誤，讓他們在實踐中成長更快。我們將生物化學(xué)實驗探究式教學(xué)按照預(yù)設(shè)計、設(shè)計階段、具體化、實驗階段、競賽階段等五個階段進行實施。①預(yù)設(shè)計:在任課老師理論課后，可以給出相應(yīng)的與課堂內(nèi)容有關(guān)的思路或者題目，讓學(xué)生課后思考。②設(shè)計:通過網(wǎng)絡(luò)圖書館等輔助查找資料，然后讓學(xué)生設(shè)計實驗，給出具體思路和實施過程。③具體化:通過設(shè)計虛擬實驗課堂，讓學(xué)生對實驗設(shè)計及原理有更深刻的理解，使其養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣、并對自己設(shè)計的實驗課堂進行展示。④實驗階段:虛擬課堂結(jié)束后，部分學(xué)生的課題經(jīng)過導(dǎo)師指導(dǎo)可以繼續(xù)深入，讓學(xué)生進入實驗室進行實施，體會到自主學(xué)習(xí)的樂趣。⑤競賽階段:以此為依托組織一個專業(yè)的班級間進行比賽，乃至擴展到全校及其他學(xué)校進行，提高積極性，并給予獎勵。這期間教師需要引導(dǎo)、鼓勵同學(xué)申報省級乃至全國的創(chuàng)新項目實驗，不但參加課題研究，還要挖掘?qū)W生潛能，讓他們把實驗結(jié)果整理成論文。我校生物化學(xué)系已獲得部分成果。目前已有多人次獲得挑戰(zhàn)杯立項，以及國家及省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并順利完成本科畢業(yè)論文，還有部分學(xué)生的實驗正在進行中。在廣東省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯比賽中，其中由多名學(xué)生共同完成的“近海紅樹林環(huán)境抗腫瘤細菌的篩選和鑒定”獲得廣東省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯二等獎。由系老師指導(dǎo)同學(xué)的“一種快速、低成本的葉酸代謝障礙遺傳檢測方法的建立”以及“藥物代謝酶CYP2C19兩個主要突變等位基因聯(lián)合分型方法的建立”等課題獲得國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目。由學(xué)生撰寫的論文“一株抗腫瘤活性的紅樹林細菌的篩選及鑒定”在《河南科技大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報》發(fā)表。這些實踐活動培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識及團隊精神，促進其綜合實驗設(shè)計、分析能力的提高，使大學(xué)生動手能力和實踐技能得以提升。
5多元化考核
“一考定終身”的評價模式忽視平時學(xué)習(xí)的考核和能力的培養(yǎng)，既不能準(zhǔn)確反映教學(xué)質(zhì)量和效果，也無法測試學(xué)生真實的學(xué)習(xí)能力，更抹殺了學(xué)生主動的學(xué)習(xí)精神和創(chuàng)造能力［7］。適當(dāng)?shù)目己藱C制不僅可以科學(xué)地檢驗教學(xué)效果，同時也能強化學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。課程考核不應(yīng)只注重期末考試，而是應(yīng)貫穿學(xué)習(xí)全過程。考核內(nèi)容應(yīng)充分體現(xiàn)所學(xué)知識和技能及運用這些知識和技能的能力，更重要的是考核分析問題、解決問題的能力和實事求是的科學(xué)態(tài)度。因此我們將生物化學(xué)課程的考核分為平時成績、章節(jié)小結(jié)、實驗考查和期末考試四部分，從上課出勤態(tài)度、課程預(yù)習(xí)情況、課程小結(jié)成績、課堂發(fā)言、任務(wù)完成表現(xiàn)、實驗動手、創(chuàng)新能力多方面進行考查，最后給出每個學(xué)生的綜合評價成績。
參考文獻:
［1］潘虹，呂紅，吳立連．一般本科醫(yī)學(xué)院校PBL教學(xué)模式的思考
［J］．中國高等醫(yī)學(xué)教育，2009，(5):105－106．
［2］李月英，胡海濤，王唯析，等．加強綜合管理提高留學(xué)生教學(xué)質(zhì)量［J］．西北醫(yī)學(xué)教育，2005，13(6):681．
［3］顧取良，陳佳園，王廣，等．命運分子cNumb在原腸期胚胎的表達及其生物信息學(xué)分析［J］．廣東藥學(xué)院學(xué)報，2015，31(3):383－387．
［4］楊澤民，林靜，楊小蓉，等．3種方法對酸刺激前后唾液淀粉酶活性及其活性比值檢測的影響［J］．國際檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2015，36(11):1488－1490．
［5］黃亞玲，鄭孝清，金潤銘，等．PBL教學(xué)模式探索［J］．醫(yī)學(xué)與社會，2005，18(6):56－57．
［6］楊志偉，張瑋瑋，陳志玲，等．生物化學(xué)探究式教學(xué)的設(shè)計和實施［J］．生命的化學(xué)，2013，33(1):105－108．
日前，全國防非典指揮部科技攻關(guān)組公開宣布：經(jīng)過數(shù)千次的動物實驗，目前我國已經(jīng)初步篩選出針對非典不同病理環(huán)節(jié)和改善其臨床癥狀可能有效的8種中成藥。
這8種可能有效的中成藥分別是：對肺部急性炎癥、炎性滲出有明顯改善作用的清開靈注射液、魚腥草注射液、板藍根沖劑；針對高熱癥狀，退熱作用時間長、起效快、降溫幅度大于35％的新雪顆粒、金蓮清熱顆粒；針對急性呼吸窘迫綜合征的清開靈注射液、燈盞細辛注射液；針對多臟器損傷有明顯保護作用的清開靈注射液、復(fù)方苦參注射液、香丹注射液。專家還特意指出：清開靈注射液在退熱、抵抗內(nèi)毒素所致的肺水腫和化學(xué)性肺損傷、多臟器功能損害及血小板下降等方面都有明顯作用，可以考慮將清開靈注射液作為中西醫(yī)結(jié)合治療非典的基礎(chǔ)用藥，配合其他藥物進行綜合治療。
首個SARS康復(fù)病人血液抗體基因庫建成
第一個以SARS康復(fù)病人的血液為基礎(chǔ)構(gòu)建的基因工程抗體庫日前在上海建成，此庫大約含有數(shù)百萬個不同的抗體基因。這是迄今為止世界上第一個針對SARS建立的基因工程抗體庫。
這一基因庫是從10個SARS康復(fù)病人血液白細胞中提取的RNA樣品而建立的。中美科學(xué)家僅用3個星期就順利完成工作。建立抗體庫后，科學(xué)家們將篩選出對抗SARS有效的抗體，直接用于SARS的早期診斷，并經(jīng)過一定的生物活性與安全性試驗后，用于SARS的預(yù)防和治療，以免除目前直接用康復(fù)病人的血清治療可能帶來的隱患。
實驗鼠體內(nèi)檢測出非典抗體
中科院動物所和北京基因組研究所正在研制的SARS基因疫苗日前取得突破性進展：在將新研制的四種SARS基因疫苗注入實驗小鼠體內(nèi)后，研究人員成功地在實驗小鼠體內(nèi)檢測到了非典抗體。
為檢驗疫苗效果，研究小組將在P3實驗室進行病毒攻擊實驗，即用SARS病毒攻擊注射了基因疫苗的實驗動物，“如果注射了疫苗的動物能抵抗SARS病毒的攻擊，就說明我們獲得的基因疫苗是有效的。”該項課題負責(zé)人彭景木便研究員說。根據(jù)結(jié)果，研究小組將篩選出對SARS病毒最有效果的基因疫苗，研究人員希望最少能構(gòu)建八種疫苗，以便從中進行篩選。一旦篩選出有效的SARS病毒基因疫苗，研究小組將有望申請開始臨床試驗。
解毒維康片正式上市
由西安恒生堂制藥有限公司獨家開發(fā)研制的解毒維康片，經(jīng)國家藥品監(jiān)督管理局(SFDA)嚴(yán)格審查，于近日獲批準(zhǔn)。批準(zhǔn)文號：國藥準(zhǔn)字：Z20026566
西安恒生堂制藥有限公司是一家致力于用傳統(tǒng)中醫(yī)藥治療西醫(yī)無特效藥的疑難雜癥的企業(yè)，解毒維康片作為目前國內(nèi)唯一取得國家正式批準(zhǔn)文號的純中藥治療白血病藥品，根據(jù)傳統(tǒng)中醫(yī)理論，針對根本有效解決白血病治療的瓶頸問題，必將給眾多白血病患者帶來福音。
(莜波)
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)SARS病毒侵入人體的途徑
中國科學(xué)院上海生命科學(xué)院藥物研究所科研人員近日在SARS病毒蛋白功能研究和藥物篩選方面取得重要進展：有關(guān)研究人員用生物信息學(xué)和分子模擬方法，分析了SARS蛋白與人體蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了SARS病毒侵入人體的關(guān)鍵途徑之一；進而用分子生物學(xué)實驗方法和生物物理技術(shù)，研究相關(guān)的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-小分子相互作用的分子動力學(xué)過程，證實了這一途徑的可能性。
根據(jù)這一作用途徑，該所科研人員用虛擬篩選方法從含有幾十萬個化合物的數(shù)據(jù)庫中篩選出300個候選化合物，分子水平篩選表明，其中7個化合物(包括一種重要的免疫抑制藥物)顯示出相當(dāng)?shù)幕钚浴＝?jīng)測試表明，這些化合物不同程度地抑制病毒感染正常細胞。
非典七大科研進展公布
6月2日下午，全國非典科技攻關(guān)組召開會，公布了關(guān)于SARS科研的最新進展。據(jù)攻關(guān)組副組長、科技部副部長李學(xué)勇介紹，科技攻關(guān)組成立以來，已在疫情流行趨勢預(yù)測、病毒體外生存規(guī)律、出院病人是否排毒等流行病學(xué)研究方面取得了階段性進展。
非典七大科研進展是: SARS病毒痰中可存活5天；75℃加熱30分鐘就能殺死病毒；治愈患者不會再傳染；密切接觸者無隱性感染可能；潛伏期患者傳染可能性很小；控制與預(yù)警系統(tǒng)投入使用；SIR模型建立趨勢預(yù)測方法。
哈爾濱醫(yī)科大學(xué)研制出呼吸消毒器
哈爾濱醫(yī)科大學(xué)結(jié)合非典病毒的理化特性，研制出的呼吸消毒器，日前通過了黑龍江省科技廳組織的專家組鑒定。專家認(rèn)為，這一裝置通過對感染或疑似感染者的呼氣進行消毒，將有助于解決患者通過呼氣傳播醫(yī)護人員、密切接觸人員以及隔離人群之間互相傳播的問題。
武漢同濟醫(yī)院“小移植”治療白血病獲成功
日前，一種名為“非骨髓性造血干細胞移植”的技術(shù)，在湖北省武漢同濟醫(yī)院獲得成功，可大幅減少放化療并發(fā)癥，大大降低治療費用。
這次實施的非骨髓性造血干細胞移植俗稱“小移植”。這種方法減少了放、化療劑量，因此大大地減少了并發(fā)癥，許多肝臟、心臟等重要器官有問題的病人、甚至70歲的病人也可通過“小移植”治愈白血病。移植時只需從供者靜脈血管中抽取血液，醫(yī)生從中提取造血干細胞后，再輸入患者體內(nèi)。隨后，正常的造血干細胞在患者體內(nèi)逐漸消滅白血病細胞。大量研究表明，今后此技術(shù)還可能用于找不到相同配型的白血病患者的治療。
年輕冠心病患者介入治療遠期效果好
近日，中國醫(yī)科院阜外醫(yī)院的研究小組分析認(rèn)為，年齡在40歲以下的年輕冠心病患者接受介入治療的長期預(yù)后良好，10年生存率可達94.2％。
中國醫(yī)科院阜外醫(yī)院以在該院成功接受經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成形術(shù)，或支架置入術(shù)的214例年齡在40歲以下的患者為研究對象，并長期隨訪了其中的199例患者。隨訪期間共有4例患者死亡，5例發(fā)生非致死性心肌梗死，3例接受冠狀動脈搭橋術(shù)，29例再次接受介入治療，53例心絞痛復(fù)發(fā)。這些患者術(shù)后10年的生存率為94.2％，與國外學(xué)者的報告類似。
中國成功進行世界首例人移植
第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院日前宣布，世界上首例在免疫缺陷裸鼠體內(nèi)進行的人組織移植已經(jīng)獲得成功。
大坪醫(yī)院將意外死亡新生兒的組織種植于免疫缺陷裸鼠皮下，經(jīng)5個月的觀察顯示，被植入的人組織逐漸長大。這預(yù)示著如果被植入的人組織發(fā)育正常并能夠產(chǎn)生人類，那么的形成過程就可能被描繪，從而為明確診斷男性不育和進行有效治療提供新的途徑。
同時，這一研究成果的問世還將為成年男性腫瘤患者帶來福音。男性腫瘤患者由于腫瘤化療或放療將造成永久喪失生育能力，運用該項研究成果可事先將患者的生精干細胞長期儲存于動物體內(nèi)，從而為將來恢復(fù)生育能力、獲得自己的后代提供可能。
我國哮喘患者獲正規(guī)治療僅為百分之一
衛(wèi)生部有關(guān)人士表示，我國哮喘患者近年來持續(xù)增長，估計患者已近2000萬，發(fā)病情況不容樂觀，目前哮喘患者獲得正規(guī)治療的僅占1％。
據(jù)估計，全球每20個人中就有1人患有哮喘，約計3億人。它也是兒童期最常見的慢性疾病，如不積極治療，兒童哮喘中的三分之一至二分之一的人可遷延至成人。衛(wèi)生部門有關(guān)專家說，哮喘患者只要通過及時正確的診斷，進行以吸入糖皮質(zhì)激素為主的長期規(guī)范化治療和管理，哮喘是完全可以控制的。
自體干細胞移植治愈2例糖尿病患者
南寧再生細胞移植治療中心采用自體干細胞移植技術(shù)成功治愈2例糖尿病患者，近日患者已康復(fù)出院。
南寧再生細胞移植治療中心應(yīng)用自體干細胞和自體干細胞源性胰島B細胞移植治療2型糖尿病，治療方法是從糖尿病患者自身提取大量血液干細胞，將部分干細胞誘導(dǎo)分化，形成初級胰島B細胞，然后在C臂監(jiān)控下用導(dǎo)管經(jīng)腹腔動脈把自體干細胞和自體干細胞源性胰島B細胞移植于患者胰腺。目前，這個治療中心正對其他6名糖尿病患者進行自體干細胞源性胰島B細胞移植治療，其中幾位高血糖癥已開始改善。
光動力學(xué)療法治黃斑病變
日前，28歲的王先生在浙江省人民醫(yī)院眼科中心治療黃斑部視網(wǎng)膜下新生血管膜病，由于醫(yī)生用的是先進的光動力學(xué)療法，治療時間僅為83秒鐘。當(dāng)吳苗琴博士告訴他治療結(jié)束時，王先生以為治療還未開始呢！
據(jù)吳苗琴博士介紹，黃斑部視網(wǎng)膜下新生血管膜好發(fā)于多種眼病。這類病人往往伴有視物扭曲變形、模糊、視力下降以及閃光幻覺等。光動力學(xué)療法克服了手術(shù)和傳統(tǒng)激光光凝治療方法的缺點，治療時病人感覺良好，術(shù)后一周視功能紊亂失調(diào)將逐漸得到糾正。目前該法主要用于老年性黃斑變性、近視眼所致的黃斑部視網(wǎng)膜下新生血管膜。
補鈣能夠降血壓
在日本沖繩，長壽老人乃至百歲老人占人口比例幾乎達到全球第一。查其原因，是高血壓和心血管患病者大大低于其他城市。專家們研究的結(jié)果，竟然發(fā)現(xiàn)與鈣元素有關(guān)。沖繩的飲用水中鈣元素的含量是東京市飲用水中鈣元素含量的6倍。
近30年來，日本、美國、比利時等國的科學(xué)家對“沖繩”現(xiàn)象研究結(jié)果表明：飲食中鈣元素含量的多少，與高血壓患病率的高低呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性：鈣元素含量高，患病率低；鈣元素含量低，患病率高。
超聲消融下肢深靜脈血栓
關(guān)鍵詞 植物分子標(biāo)記；原理；應(yīng)用；進展
中圖分類號 Q7 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）15-0047-02
Research Progress of Plant Molecular Markers
HAN Lei SUN Xin
（Department of Life Science of Hengshui University，Hengshui Hebei 053000）
Abstract Basic principle，characteristic and application scope of plant molecular markers with the representative of RFLP，SSR and SNP were introduced，the development prospects of various plant molecular markers were described.
Key words plant molecular markers；principle；application；progress
分子標(biāo)記（Molecular Markers），是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接反映。它是繼形態(tài)標(biāo)記、細胞標(biāo)記和生化標(biāo)記之后發(fā)展起來的一種新的遺傳標(biāo)記方法。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，DNA分子標(biāo)記技術(shù)已有數(shù)十種，分子標(biāo)記的方法越來越表現(xiàn)出其優(yōu)越性。目前，在物種親緣關(guān)系鑒別、基因組作圖、植物遺傳育種等方面分子標(biāo)記已得到了廣泛應(yīng)用。
1 第1代分子標(biāo)記
1.1 限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）
RFLP是以DNA-DNA雜交為基礎(chǔ)的第1代分子標(biāo)記，由于不同個體等位基因之間堿基的替換、插入、缺失或重復(fù)等變化，造成了限制性內(nèi)切酶的識別和酶切發(fā)生改變，從而造成基因型之間酶切片段長度的差異，可反映DNA分子上不同酶切位點的分布情況。RFLP在基因組中以低拷貝編碼序列為主，存在穩(wěn)定，具有共顯性的特點。但其操作工序比較復(fù)雜，對DNA的需求量也比較大，不僅成本高，而且檢測的周期較長，在大規(guī)模的分子育種中不適用。
余四斌等利用RFLP對生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的優(yōu)良雜交組合汕優(yōu)63的分離群體進行分析，很好地定位了32個控制產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀的QTLs[1]。孫傳青等利用RFLP分子標(biāo)記研究了中國、南亞、東南亞普通野生稻與栽培稻和粕粳之間的遺傳分化關(guān)系，研究表明粕粳演化是多途徑的，粕粳分化是栽培稻核DNA遺傳分化的主流[2]。
1.2 隨機擴增多態(tài)性DNA標(biāo)記（Random Amplified Poly-morphic DNA，RAPD）
RAPD技術(shù)是建立在PCR 基礎(chǔ)之上的。它應(yīng)用了PCR的反應(yīng)原理，以基因組DNA為模板，在熱穩(wěn)定的DNA 聚合酶作用下，以單個隨機核苷酸序列（通常為10個堿基對）為引物，進行PCR 擴增。擴增產(chǎn)物經(jīng)過電泳的分離、染色后，采用紫外透視儀進行檢測。擴增產(chǎn)物的多態(tài)性反映了基因組的多態(tài)性。與RFLP相比，RAPD需要的模板量較少、靈敏度高、操作簡便、快捷的特點，在基因定位、克隆及輔助選擇育種中可以廣泛應(yīng)用。但易受試驗條件影響，重復(fù)性差，產(chǎn)率低[3]。胡保忠等利用RAPD分子標(biāo)記用43個隨機引物對11個紫花苜蓿進行擴增，共檢出440條擴增片段，對紫花苜蓿進行了很好的聚類分析[4]。
1.3 擴增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Pol-ymorphism，AFLP）
AFLP是基于PCR的一種選擇性擴增特異片段的方法。對不同物種的基因組DNA進行利用，經(jīng)過限制性內(nèi)切酶的酶切后，可以得到大小不同的分子片段，將酶切片段與相應(yīng)的接頭連接，以接頭序列及鄰近內(nèi)切酶的識別位點作為引物的結(jié)合點，采用含有1～3個選擇性堿基的不同引物進行DNA擴增，不同選擇性堿基的數(shù)目、種類和順序決定了擴增片段的特異性。擴增產(chǎn)物經(jīng)放射性同位素標(biāo)記、電泳分離，最終根據(jù)凝膠上DNA條帶的有無來檢驗其多態(tài)性。它兼具了RFLP的可靠性和RAPD的方便性等優(yōu)點，但它對DNA的純度要求較高，操作繁瑣。黃想安等利用AFLP技術(shù)表明石蒜屬具有非常高的種間遺傳多樣性，為石蒜物種的分類鑒定提供一個很有效的依據(jù)[5]。
2 第2代分子標(biāo)記
主要包括簡單序列重復(fù)（Simple Sequence Repeat，SSR）。SSR也稱微衛(wèi)星DNA，不同的重復(fù)堿基對串聯(lián)數(shù)目決定了其高度多態(tài)性。它根據(jù)微衛(wèi)星兩端互補序列進行引物的設(shè)計，然后通過PCR進行擴增，由于不同的核心序列串聯(lián)重復(fù)數(shù)目，擴增出的PCR產(chǎn)物的長度也有所不同，通過電泳技術(shù)對擴增的產(chǎn)物進行分離，結(jié)合片段的大小決定基因型，并對等位基因的頻率進行計算。在真核生物中可根據(jù)其兩端的高度保守序列，設(shè)計雙引物進行PCR擴增，深入揭示其多態(tài)性[6]。SSR一般可檢測1個單一的多等位基因位點，其位點呈共顯性遺傳，同時檢測所需DNA量較少。Han等利用SSR標(biāo)記構(gòu)建了第1張含有小豆SSR標(biāo)記的分子遺傳圖譜[7]。
3 第3代分子標(biāo)記
主要包括單苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphisms，SNP）。SNP標(biāo)記是基于DNA 芯片技術(shù)的第3代分子標(biāo)記，包括單個堿基的插入、缺失等[8]，主要是由于單核苷酸發(fā)生了突變而造成。SNP的位點廣、遺傳穩(wěn)定性較好，檢測迅速，適合于數(shù)量較大的檢測分析。Xu等通過檢測水稻親本9311，檢測到了768萬個SNP位點，繪制了1張高密度的Bin圖譜。通過Bin圖譜，定位1個重要的QTL[9]。朱磊利用SNP標(biāo)記精細定位水稻苯達松敏感致死基因，得出該基因位于第3染色體上0.4 cM范圍內(nèi)，且4個SNP標(biāo)記與其共分離[10]。
4 新型分子標(biāo)記
4.1 多樣性芯片技術(shù)（Diversity Arrays Technology，DArT）
DArT技術(shù)是2001年發(fā)明的一種基于芯片雜交技術(shù)的新型分子標(biāo)記技術(shù)。其主要依靠不同來源的基因組DNA定限制性內(nèi)切酶位點的分布不同，從而產(chǎn)生多態(tài)性。Heller-Uszynska等首次在甘蔗屬內(nèi)采用了該技術(shù)，對其遺傳關(guān)系進行了分析，且構(gòu)建了遺傳圖譜，結(jié)果表明甘蔗的原始種和栽培種之間遺傳差異大，且大多數(shù)DArT標(biāo)記與孟德爾分離規(guī)律相符合[11]。高軼靜等利用7份不同種屬的甘蔗材料為樣本建立DArT標(biāo)記體系，結(jié)果表明其遺傳相似性分析結(jié)果與材料預(yù)期的親緣關(guān)系密切程度相一致[12]。
4.2 靶位區(qū)域擴增多態(tài)性（Target Region Amplified Poly-morphism，TRAP）
TRAP是一種在2003年被提出的基于PCR的新型分子標(biāo)記[13]。該技術(shù)是基于已知的cDNA或EST序列信息，主要在遺傳圖譜的構(gòu)建、重要性狀的標(biāo)記等方面應(yīng)用。Hu等應(yīng)用TRAP技術(shù)擴增出菠菜中59個TRAP多態(tài)性標(biāo)記[14]。Chen等采用了TRAP標(biāo)記對小麥比較基因組圖進行了繪制，并證明Qfhs.ndsu-3AS與Qfhs.ndsu-3BS不同源[15]。
4.3 限制性內(nèi)切酶位點標(biāo)簽（Restriction-Site Associated DNA，RAD）
RAD標(biāo)記技術(shù)是2007年開發(fā)的一種應(yīng)用于非模式生物的分子標(biāo)記，目前已應(yīng)用于尋找DNA多態(tài)性，鑒別SNP，基因測序，構(gòu)建遺傳圖譜，定位目的性狀基因，研究生物多樣性等方面。Chutimanitsakun等利用已知序列的RAD標(biāo)記繪制出了高質(zhì)量的遺傳連鎖圖譜，驗證了對于單個基因位點的檢測和QTLs[16]。Barchi等利用RAD測序，測定茄子超過10 000個SNP位點，1 600個多態(tài)性位點和1 800個假定的SSR位點，對于構(gòu)建茄子的遺傳圖譜有重要意義[17]。
5 結(jié)語
分子標(biāo)記一直處于不斷的發(fā)展之中，不同分子標(biāo)記各有優(yōu)缺點，有不同的適應(yīng)對象。相信隨著分子生物學(xué)、生物信息學(xué)、基因芯片等不斷的發(fā)展及與分子標(biāo)記的相互融合，將出現(xiàn)更加具體的、目的性更強的、更簡單的分子標(biāo)記。分子標(biāo)記在人們的研究、生產(chǎn)等方面將有更加廣闊的應(yīng)用前景。
6 參考文獻
[1] 余四斌，李建雄，徐才國，等.上位性效應(yīng)是水稻雜種優(yōu)勢的重要遺傳基礎(chǔ)[J].中國科學(xué)（C輯），1992，8（4）：333-342.
[2] 孫傳清，王象坤，村淳，等.普通野生稻和亞洲栽培稻核基因組的RFLP分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997，30（4）：37-44.
[3] 邸宏，陳伊里，金黎平.RAPD和AFLP標(biāo)記分析中國馬鈴薯主要品種的遺傳多樣性[J].作物學(xué)報，2006，32（6）：899-904.
[4] 胡保忠，劉娣，胡國富，等.中國紫花苜蓿地方品種隨機擴增多態(tài)性DNA的研究[J].植物生態(tài)學(xué)報，2000，24（6）：697-701.
[5] 黃想安，董美芳，閻學(xué)燕，等.石蒜屬種間親緣關(guān)系A(chǔ)FLP分析[J].中草藥，2011，42（1）：148-152.
[6] 魏臻武.利用SSR、ISSR和RAPD技術(shù)構(gòu)建畜苜蓿基因組DNA指紋圖譜[J].草業(yè)學(xué)報，2004，13（3）：62-67.
[7] HAN AO，KAGA A，ISEMURA T，et al.A genetic linkage map for azuki bean [Vigna angularis（Wind.）Ohwi & Ohashi] [J].Theoretical and Applied Genetics，2005，111：1278-1287.
[8] 劉聽，楊官品.分子標(biāo)記技術(shù)新進展：以幾種新型標(biāo)記為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（23）：44-46.
[9] XU J，ZHAO Q，DU P，et al.Developing high through put genotyped Chromosome segment substitution lines based on population whole-genome re-sequencing in rice（Oryza sativa L.）[J].BMC Genomics，2010（11）：625.
[10] 朱磊.水稻苯達松敏感致死基因be/的精細定位[D].南昌：南昌大學(xué)，2005.
[11] HELLER-USZYNSKA K，USZYNSK G，HUTTNER E，et al.Diversity arrays technology effectively reveals DNA polymorphism in a large and complex genome of sugarcane[J].Molecular Breeding，2011，28（1）：37-55.
[12] 高軼靜，黃東亮，李雙喜，等.甘蔗多樣性微陣列技術(shù)（DArT）標(biāo)記體系的建立[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，45（5）：720-724.
[13] HU J，VICK B A.Target region amplification polymorphism（TRAP），a novel marker technique for plant genotyping plant[J].Molecular Bioloty Reporter，2003，21：289-294.
[14] HU J G，MOU B Q，VICK B A.Genetic diversity of 38 spinach（Spinacia oleracea L）germplasm accessions and 10 commercial hybrids assessed by TRAP markers[J].Genet Resour Crop Evol，2007，54：1667-1674.
[15] CHEN XUN-FEN，F(xiàn)ARIS J D，HU J，et al.Sxtnrxtion and comparative mapping of a major Fusxrium head blight resistance QTL in tetraploid wheat[J].Mol Breeding，2007，19：113-124.