前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物信息學(xué)作用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
現(xiàn)代信息技術(shù)在學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變方面的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一、信息技術(shù)能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣,使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)生物
1.運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境,能有效吸引學(xué)生注意力
在創(chuàng)設(shè)情境方面,計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。它的感染力強(qiáng),能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣,活躍學(xué)生的思維,可以彌補(bǔ)生物課內(nèi)容相對(duì)枯燥的一面。多媒體顯示的畫面形象逼真、色彩鮮明,信息反饋迅速,能有效集中學(xué)生的注意力,吸引學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)探究活動(dòng)。
例如:我在教學(xué)《我們身邊的生物學(xué)》時(shí),播放袁隆平培育雜交水稻的動(dòng)畫視頻,出示相關(guān)資料,讓學(xué)生了解袁隆平在生物學(xué)方面做出的巨大貢獻(xiàn),激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情感和學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣,導(dǎo)入新課。在最后的課堂小結(jié)部分,出示課件,展現(xiàn)現(xiàn)代生物技術(shù)的成果。如:細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、園藝和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中為人類做出巨大的貢獻(xiàn);克隆羊多利的誕生過程等。讓學(xué)生在仔細(xì)觀察畫面及相關(guān)資料說明后分組討論現(xiàn)代生物技術(shù)有什么用途及克隆技術(shù)用于人的克隆會(huì)出現(xiàn)哪些問題。讓學(xué)生進(jìn)一步了解生物學(xué)與人類生活息息相關(guān),再次激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物、探索生命奧秘的興趣。
2.運(yùn)用信息技術(shù)設(shè)計(jì)趣味練習(xí),能有效鞏固學(xué)習(xí)效果
傳統(tǒng)的練習(xí)形式枯燥、單一,難以吸引學(xué)生的注意力。運(yùn)用信息技術(shù)我們可以設(shè)計(jì)出許多形式多樣、趣味盎然的小練習(xí)。計(jì)算機(jī)能根據(jù)學(xué)生的解答迅速作出各種反饋,鼓勵(lì)學(xué)生以濃厚的興趣積極思考,繼續(xù)努力。如:我在教學(xué)《植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能》一課時(shí),借助信息技術(shù)設(shè)計(jì)了兩道有趣的搶答題:看植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖,說出圖上各結(jié)構(gòu)名稱;根據(jù)所給提示,說出細(xì)胞結(jié)構(gòu)名稱。鮮亮的畫面、新穎的形式使學(xué)生情緒高漲,既有效鞏固了本節(jié)課所學(xué)知識(shí),又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣。
二、現(xiàn)代信息技術(shù)能讓學(xué)生更自主、更善于學(xué)生物
在傳統(tǒng)的教學(xué)中,教學(xué)資源有限,主要以教師和書本為主。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,教師和家長(zhǎng)及現(xiàn)有的書本有很多問題解答不了。這時(shí)學(xué)生可以從網(wǎng)絡(luò)、光盤等渠道獲取信息。信息技術(shù)能突破時(shí)間和空間的限制,方便地與全國(guó)各地的專家、學(xué)者進(jìn)行廣泛的交流,改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作與交流提供了很好的平臺(tái)。
如:在教學(xué)《綠色植物與生物圈的物質(zhì)循環(huán)》一課時(shí),我鼓勵(lì)學(xué)生課下查找資料,搜集有關(guān)綠色植物、水土保持方面的資料。在搜集過程中,每個(gè)小組運(yùn)用了多種方式來調(diào)查:有的是依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),有的是請(qǐng)教他人,但更多的是通過網(wǎng)絡(luò)自己查找所得。在搜集、整理數(shù)據(jù)的過程中,不僅使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到綠色植物在生物圈水循環(huán)中的意義,而且提高了搜集和整理數(shù)據(jù)的能力及小組合作能力,形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和合作意識(shí)。通過這一活動(dòng),學(xué)生在態(tài)度、情感、價(jià)值觀方面受到了熏陶,參與意識(shí)、對(duì)社會(huì)的責(zé)任感、環(huán)境意識(shí)都得到了提高。
三、利用信息技術(shù)輔助生物教學(xué),有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力
有些生物現(xiàn)象十分抽象,僅憑教具的演示、教師用語言描述往往很難使學(xué)生真正理解,而運(yùn)用電教媒體可以使教學(xué)內(nèi)容所需要演示的事物、現(xiàn)象的全過程在課堂再現(xiàn),從而使學(xué)生獲得豐富的、鮮明的直觀印象。
論文摘 要:由于高職業(yè)教育改革和社會(huì)需求的變化,大學(xué)生就業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn),就業(yè)難的問題越來越突出,除了市場(chǎng)需求方面的原因以外,還和大學(xué)生就業(yè)信息不健全、信息通道不流暢有很大的關(guān)系。因此,建立一個(gè)健全的、完備的、高效的就業(yè)信息資源體系,對(duì)大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)很有必要。高職院校圖書館是文獻(xiàn)信息中心,應(yīng)積極地為大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)提供信息服務(wù)。本文探討圖書館在就業(yè)信息服務(wù)的作用,敘述了圖書館信息服務(wù)在大就業(yè)指導(dǎo)工作中的做法。
由于高等職業(yè)教育改革和社會(huì)需求的變化,大學(xué)生就業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。大學(xué)畢業(yè)生就業(yè)大眾化的急速來臨與社會(huì)大眾對(duì)大學(xué)生精英認(rèn)識(shí)的慣性矛盾,造成認(rèn)識(shí)與現(xiàn)實(shí)的巨大差距,以至于造成“大學(xué)生就業(yè)難”?!镀胀ǜ叩葘W(xué)校圖書館規(guī)程(修訂)》規(guī)定:“高等學(xué)校圖書館必須貫徹國(guó)家的教育方針,履行教育職能和信息服務(wù)職能,在提供信息服務(wù)的同時(shí),還具有教育功能。”圖書館是辦學(xué)的三大支柱之一,要利用自己的信息資源優(yōu)勢(shì),開辟為就業(yè)指導(dǎo)工作服務(wù)的新領(lǐng)域,這是高職院校持續(xù)發(fā)展的需要,是讀者服務(wù)職能拓展的需要,是圖書館提高競(jìng)爭(zhēng)力的需要。
1 開展大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)工作的重要意義
教育部《普通高等學(xué)校畢業(yè)生就業(yè)工作暫行規(guī)定》強(qiáng)調(diào)“就業(yè)指導(dǎo)是高校教學(xué)工作的重要組成部分”。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展變化,國(guó)家在大學(xué)畢業(yè)生就業(yè)工作中建立了“市場(chǎng)導(dǎo)向、政府調(diào)控、學(xué)校推薦、學(xué)生和用人單位雙向選擇”的機(jī)制,用人單位對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的要求也越來越高,大學(xué)生就業(yè)難的問題越來越凸顯出來,幾乎成了人們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。大學(xué)生就業(yè)難,與其信息的不健全、信息通道的不流暢有一定關(guān)系。在這種就業(yè)形勢(shì)下建立一個(gè)健全的、完備的、高效的就業(yè)信息資源體系對(duì)大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)工作是很有必要的。圖書館作為高校的文獻(xiàn)信息中心,應(yīng)主動(dòng)地為就業(yè)指導(dǎo)工作服務(wù),建立大學(xué)生就業(yè)信息系統(tǒng),提供高效優(yōu)質(zhì)的就業(yè)指導(dǎo)服務(wù)。
2 圖書館信息服務(wù)在就業(yè)指導(dǎo)教育中的作用和優(yōu)勢(shì)
2.1 作用
圖書館是信息資源是教學(xué)的三大支柱之一,集現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)與設(shè)備、各種信息載體與獲取途徑為一體的信息采集、組織加工、保存與傳播的得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì),在以讀者和信息用戶為核心,拓展信息服務(wù)工作范圍,主動(dòng)為大學(xué)生就業(yè)提供信息服務(wù),這是高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)理念對(duì)圖書館信息咨詢工作提出的新任務(wù)。圖書館開展就業(yè)信息專題服務(wù),開發(fā)各種載體的信息資源,通過文獻(xiàn)深加工而形成“綜述”、“述評(píng)”,有助于大學(xué)生及時(shí)了解就業(yè)動(dòng)態(tài)信息。體現(xiàn)了“讀者第一、以人為本”的新理念。
2.2 優(yōu)勢(shì)
2.2.1 信息資源優(yōu)勢(shì)
圖書館有采集實(shí)體文獻(xiàn)資源和搜集虛擬信息資源的制度,能入藏與擇業(yè)和就業(yè)指導(dǎo)有關(guān)的書刊、音像資料等;還能聯(lián)系各類型人才市場(chǎng)和畢業(yè)生招聘會(huì)的組辦者,索取人才招聘信息。這是圖書館開展為大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)信息服務(wù)的資源保證。
2.2.2 網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)
網(wǎng)絡(luò)條件下的圖書館管理體制呈條塊結(jié)構(gòu),高職院校圖書館與各類圖書館在持續(xù)發(fā)展的過程中,構(gòu)建了互助的協(xié)作關(guān)系,資源共享。隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷完善,圖書館大多具備了較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)檢索能力,畢業(yè)生可直接上網(wǎng)查找國(guó)內(nèi)外就業(yè)信息。這是圖書館開展為大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)服務(wù)的信息網(wǎng)絡(luò)保證。
3 圖書館為大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)工作提供信息服務(wù)的內(nèi)容
3.1 建立大學(xué)生信息素質(zhì)教育服務(wù)中心
大學(xué)生信息素質(zhì)包括對(duì)信息重要性和需要的知識(shí),為解決面臨的問題確定、查尋、評(píng)價(jià)、組織和有效生產(chǎn)、使用與交流信息的能力,圖書館要利用自己的信息、人員、技術(shù)、環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì),從多方面著手培養(yǎng)大學(xué)生的信息素質(zhì);重視圖書館資源優(yōu)勢(shì)的宣傳,努力建設(shè)自己的網(wǎng)絡(luò)主頁(yè),設(shè)指南性欄目、就業(yè)信息資源介紹、檢索技巧導(dǎo)引、圖書館BBS等多方面開展信息素質(zhì)教育;加強(qiáng)資源開發(fā)利用工作,豐富的信息資源是信息素質(zhì)教育的保證,要實(shí)施信息素質(zhì)教育,圖書館必須具備充分的信息資源,從網(wǎng)絡(luò)、雜志、報(bào)刊等處多方收集信息,評(píng)價(jià)和選擇各類文獻(xiàn),實(shí)現(xiàn)合理館藏,擴(kuò)展學(xué)科信息知識(shí)的覆蓋面。
3.2 完善大學(xué)生就業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)
就業(yè)信息包括就業(yè)政策信息、就業(yè)形勢(shì)信息和人才需求信息。國(guó)家就業(yè)政策是國(guó)家根據(jù)一定時(shí)期社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和需求情況而制定的就業(yè)行為準(zhǔn)則,包括就業(yè)體制、程序、時(shí)間等。圖書館就可以向大學(xué)生們提供經(jīng)整理的就業(yè)形勢(shì)與政策信息,讓他們及時(shí)了解社會(huì)對(duì)人才的需求形勢(shì),了解有關(guān)城市或有關(guān)單位接受大學(xué)生的政策條件以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢(shì);根據(jù)最新就業(yè)信息,分析預(yù)測(cè)就業(yè)形勢(shì)。圖書館應(yīng)系統(tǒng)地整合學(xué)院的專業(yè)設(shè)置、學(xué)科特色、人才培養(yǎng)模式等信息,結(jié)合企業(yè)用人要求等,建立就業(yè)信息體系,并與和其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)通,使就業(yè)的信息更加系統(tǒng)化、規(guī)范化、專業(yè)化和實(shí)用化,便于學(xué)生了解用人單位的具體情況地進(jìn)行選擇,更好地把握擇業(yè)方向。
3.3 提供就業(yè)信息咨詢
就業(yè)信息具有時(shí)效性、周期性、專指性、復(fù)雜性等特點(diǎn),圖書館可以搜集相關(guān)時(shí)效性強(qiáng)的信資料,及時(shí)為學(xué)生服務(wù)。圖書館可以通過口頭咨詢、發(fā)放調(diào)查問卷、觀察總結(jié)等多種途徑主動(dòng)了解學(xué)生的現(xiàn)時(shí)需求和潛在需求,做好相應(yīng)記錄,建立用戶需求檔案,及時(shí)進(jìn)行分析總結(jié)。
4 圖書館為大學(xué)生就業(yè)信息服務(wù)的實(shí)踐
4.1 加強(qiáng)就業(yè)文獻(xiàn)閱讀引導(dǎo)
(1)豐富的圖書文獻(xiàn)資源是圖書館賴以開展閱讀引導(dǎo)教育的基礎(chǔ),圖書館應(yīng)根據(jù)各種反饋信息,完整系統(tǒng)地入藏大學(xué)生就業(yè)內(nèi)容的書刊文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)信息,搜集和整理就業(yè)政策法規(guī)、有關(guān)就業(yè)的文獻(xiàn)精神及職業(yè)需求的文獻(xiàn)信息,要宣傳和報(bào)道就業(yè)政策、求職信息,幫助大學(xué)生貫徹執(zhí)行國(guó)家的就業(yè)政策,系統(tǒng)掌握大量準(zhǔn)確的職業(yè)需求信息,訂購(gòu)專為大學(xué)生就業(yè)服務(wù)的報(bào)刊,在現(xiàn)刊和過刊閱覽室中常年設(shè)置就業(yè)信息專題書架,專題書架實(shí)行開架閱覽,通過閱讀類似《成功心理與人才發(fā)展》、《擇業(yè)就業(yè):大學(xué)生求職指南》、《大學(xué)生就業(yè)難原因剖析》、《當(dāng)前大學(xué)畢業(yè)生低簽約率的實(shí)證分析》、《經(jīng)營(yíng)自我與創(chuàng)造性經(jīng)營(yíng)》、《如何體現(xiàn)你的素質(zhì)》、《企業(yè)招聘與企業(yè)文化的匹配探析》等資料,以提高畢業(yè)生的就業(yè)素質(zhì)。
(2)編制就業(yè)信息專題書目,并把館藏中最新就業(yè)信息書目、索引和重要信息原文及時(shí)傳到圖書館網(wǎng)頁(yè)上,便于畢業(yè)生多途徑查詢。另外安排專人或聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的教師舉辦專題講座、讀者座談,開展書評(píng)、評(píng)選讀書標(biāo)兵等活動(dòng),如,“信息素養(yǎng)在擇業(yè)中的作用”、“個(gè)人素質(zhì)與企業(yè)文化”、“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何搜集和利用信息”、“如何適應(yīng)大眾教育下的就業(yè)形勢(shì)”等幫助學(xué)生分析、預(yù)測(cè)本年度就業(yè)形勢(shì)、幫助大學(xué)生掌握搜集最新就業(yè)政策信息的技能。
4.2 舉辦就業(yè)信息能力講座,提高求職技能,提升求職效率
圖書館要完整系統(tǒng)地搜集、整合網(wǎng)絡(luò)信息和視頻資料,并編制專題視頻目錄,舉辦就業(yè)視頻講座和專題報(bào)告,加強(qiáng)就業(yè)理論和實(shí)踐的學(xué)習(xí),圖書館員要主動(dòng)做好視頻資料的導(dǎo)讀,如“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何搜集和利用信息”、“大學(xué)生正確的就業(yè)觀和擇業(yè)技巧”等,幫助大學(xué)生提高求職技能和擇業(yè)素質(zhì),寫好求職信和自薦材料,客觀地宣傳自己和推銷自己。圖書館員要積極引導(dǎo)大學(xué)生把靜態(tài)文獻(xiàn)信息與社會(huì)動(dòng)態(tài)信息相結(jié)合,更直觀地了解就業(yè)現(xiàn)狀和人才需求,以提升大學(xué)生的求職效率。
4.3 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航
隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷完善,圖書館具備了較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)檢索能力,圖書館對(duì)大學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息獲取能力、檢索能力和應(yīng)用能力的培訓(xùn),網(wǎng)站上開設(shè)“就業(yè)教育”專欄,并成為大學(xué)生就業(yè)教育的主要窗口,可設(shè)“就業(yè)政策”、“就業(yè)形勢(shì)”、“招聘信息”、“求職信息”、“求職技巧”、“就業(yè)講堂”等欄目,指導(dǎo)大學(xué)生系統(tǒng)搜集有關(guān)的就業(yè)信息,整理相關(guān)就業(yè)政策法規(guī),解答大學(xué)生有關(guān)就業(yè)的咨詢?cè)掝},為其選擇職業(yè)提供合理化建議或可行性意見。將網(wǎng)內(nèi)外的就業(yè)信息資料按著錄格式標(biāo)準(zhǔn)化、檢索點(diǎn)規(guī)范化,以及檢索途徑便捷化的要求;建立“畢業(yè)生就業(yè)信息書目數(shù)據(jù)庫(kù)”,并根據(jù)畢業(yè)生的需求、本校學(xué)科專業(yè)和文獻(xiàn)類型,有選擇地建立“畢業(yè)生就業(yè)信息全文數(shù)據(jù)庫(kù)”。該數(shù)據(jù)庫(kù)通過校園網(wǎng)與中國(guó)教育科研網(wǎng)(CERNET)聯(lián)結(jié),供館內(nèi)外用戶使用,促進(jìn)就業(yè)信息資料網(wǎng)絡(luò)化的共建、共享。
4.4 就業(yè)信息的加工、分類
就業(yè)信息資料形式多樣,有成冊(cè)的書刊型、報(bào)刊復(fù)印的零散型和網(wǎng)上下載的活頁(yè)型等,收藏保管困難,也不利于應(yīng)用??刹扇∫韵路椒庸ぱb訂:有關(guān)就業(yè)的政策、條例等指導(dǎo)性文獻(xiàn),以發(fā)表的時(shí)間為序裝訂成冊(cè);從報(bào)刊和網(wǎng)上收集到的零散信息資料,按就業(yè)的內(nèi)容和類別進(jìn)行裝訂。依據(jù)就業(yè)信息的內(nèi)容性質(zhì),按《中圖法》分類,再根據(jù)信息產(chǎn)生的時(shí)間作書次號(hào),把相同內(nèi)容、類別的信息資料集中在一起,并按時(shí)間先后排序,以便于畢業(yè)生按類別查閱特定時(shí)間的信息資料。
4.5 分層次提供就業(yè)信息咨詢
圖書館提供就業(yè)信息咨詢,其方式主要有以下3種:(1)輔導(dǎo)性咨詢。根據(jù)畢業(yè)生需求,咨詢館員輔導(dǎo)畢業(yè)生查找和利用就業(yè)文獻(xiàn)信息,并解答問題。(2)指導(dǎo)性咨詢。即以個(gè)體為對(duì)象,咨詢館員將畢業(yè)生引向信息源,指導(dǎo)其查閱各種就業(yè)信息資料。(3)檢索性咨詢。一般有兩種取向:一種是數(shù)據(jù)、報(bào)摘類信息檢索,包括招聘人數(shù)、改革要點(diǎn)、就業(yè)趨勢(shì)等;另一種是文獻(xiàn),全文類信息檢索,它需要從目錄、題錄、文摘、索引等方面進(jìn)行系統(tǒng)檢索,提供咨詢服務(wù)。
5 結(jié)語
圖書館既是學(xué)校的文獻(xiàn)信息中心、學(xué)習(xí)資源中心,是培養(yǎng)人才的重要基地,利用圖書館豐富的文獻(xiàn)信息資源,為大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)提供信息服務(wù),是培養(yǎng)大學(xué)生樹立就業(yè)信息意識(shí)、確立擇業(yè)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),端正擇業(yè)就業(yè)思想的過程,也是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,圖書館讀者服務(wù)工作的特色服務(wù)。建立一個(gè)健全的、完備的、高效的就業(yè)信息資源體系,積極主動(dòng)地為大學(xué)生就業(yè)提供信息幫助。通過圖書館為大學(xué)生就業(yè)提供信息服務(wù)的實(shí)踐:閱讀引導(dǎo);舉辦視頻講座,實(shí)施網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航,重視就業(yè)信息的搜集、加工、分類與利用;開展多元化的信息服務(wù)方式,使圖書館成為真正意義上的大學(xué)教育的三大支柱之一,走出一條信息服務(wù)創(chuàng)新之路。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭平.大學(xué)就業(yè)指導(dǎo)課的重要性及策略分析[J].教育與職業(yè),2007(11).
關(guān)鍵詞:生物信息學(xué) 教學(xué)模式 創(chuàng)新
中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-5349(2017)08-0009-02
近些年,隨著人類基因組測(cè)序完成,有關(guān)核酸、蛋白質(zhì)等的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)迅速增長(zhǎng)。同時(shí),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為生物數(shù)據(jù)的處理提供了有力支持[1],促進(jìn)了生物信息學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展。許多高校相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程。生物信息學(xué)課程對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。[2]生物信息學(xué)是多領(lǐng)域融合的學(xué)科,對(duì)理論知識(shí)及實(shí)踐的要求較高,因此如何提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量及完善教學(xué)模式尤為重要。本文根據(jù)生物信息學(xué)的特點(diǎn)及目前發(fā)展現(xiàn)狀,提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化的教學(xué)模式。并在實(shí)施過程中不斷優(yōu)化,為完善生物信息學(xué)的教學(xué)模式提供依據(jù)。
一、生物信息學(xué)課程的概述
生物信息學(xué)作為近些年新發(fā)展的學(xué)科。具有以下特征:第一,多學(xué)科融合。它將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起。[3]第二,數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。目前國(guó)際上著名的數(shù)據(jù)庫(kù)有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]這些資源具有開放性,大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)可免費(fèi)下載。第三,學(xué)科知識(shí)的前沿性,生物信息學(xué)的發(fā)展和更新較其他學(xué)科更為迅速。[5]教師在教學(xué)過程中要不斷地吸取新的知識(shí)以補(bǔ)充教材中的不足。[6]生物信息學(xué)的價(jià)值不僅體現(xiàn)在科學(xué)研究領(lǐng)域,同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有影響。[6]所以,各高校設(shè)置生物信息學(xué)課程是必要的。
二、生物信息學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
無論國(guó)外或國(guó)內(nèi)對(duì)生物信息學(xué)的發(fā)展都是高度重視的。筆者在針對(duì)生物信息學(xué)本科教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)查中發(fā)現(xiàn),生物信息學(xué)教學(xué)過程存在以下不足:
(一)專業(yè)型人才稀少
生物信息學(xué)所涉及的領(lǐng)域較廣,它將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)相結(jié)合。[7]這一特點(diǎn),要求從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師自身知識(shí)背景要深厚,同時(shí)兼?zhèn)渖飳W(xué)及信息技術(shù)的專業(yè)知識(shí)。由于各專業(yè)之間的交叉聯(lián)系較少,導(dǎo)致相關(guān)生物信息學(xué)的專業(yè)人才稀少。這對(duì)于生物信息學(xué)教學(xué)是不利的。
(二)教學(xué)理念陳舊
生物信息學(xué)是將信息技術(shù)和生物課程有機(jī)結(jié)合。目前,在國(guó)內(nèi),生物信息學(xué)教學(xué)思想還比較落后,大部分還處于對(duì)構(gòu)建完善的教學(xué)模式初步探索階段。[8]由于不能將信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)極大地發(fā)揮,以至于生物信息學(xué)教學(xué)過程中存在一定的弊端。在教學(xué)設(shè)計(jì)中還沿用傳統(tǒng)的教授法,使得學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的興趣減少,同時(shí),忽略信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于培養(yǎng)和拓展學(xué)生思維方式的作用。
(三)實(shí)踐教學(xué)存在不足
實(shí)踐教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)過程中必要的部分。生物信息學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)方面較為薄弱。一方面,課時(shí)安排不合理。大部分時(shí)間分配于理論課,而實(shí)踐課的時(shí)間相對(duì)較少。另一方面,在硬件設(shè)施上,也不能滿足實(shí)際需求。在很多高校中并沒有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)機(jī)房以保障學(xué)生能夠進(jìn)行具體的操作。并且,在國(guó)內(nèi),雖然生物信息學(xué)的研究發(fā)展迅速,但所涉及的資源并不能共享,交流較少。
(三)“教-學(xué)-研”模式的構(gòu)建
針對(duì)生物信息學(xué)課程自身特點(diǎn)及在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題,提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式。
1.教學(xué)理念的改革
從上述的分析中,針對(duì)教學(xué)理念落后問題,需要從生物信息學(xué)的教學(xué)要求與特點(diǎn)出發(fā),改變常規(guī)的教學(xué)模式,采用“自主式、探究式”學(xué)習(xí)的思想,通過小組合作的學(xué)習(xí)方式,讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。[9]根據(jù)生物信息學(xué)的課程內(nèi)容可將其分為幾個(gè)模塊。例如:數(shù)據(jù)庫(kù)介紹及應(yīng)用、常用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。學(xué)生以小組為單位,對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行探討研究。學(xué)生可以通過上網(wǎng)查找資料,與老師進(jìn)行交流及在課堂上展示成果并且小組間進(jìn)行探討等方式對(duì)該模塊所涉及的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣使得學(xué)生能夠按照自己的要求擴(kuò)展和交流生物信息學(xué)知識(shí),豐富生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)途徑,并且?guī)熒g建立平等和諧的關(guān)系。
2.理論聯(lián)系實(shí)踐,鍛煉學(xué)生科研能力
教學(xué)是科研的前提條件,科研使教學(xué)內(nèi)容多樣化。[10]因此,在教學(xué)過程中,根據(jù)課程的特色,可將教學(xué)與科研彼此聯(lián)系起來。首先,組建跨學(xué)科的教師團(tuán)隊(duì)。生物信息學(xué)是多學(xué)科交叉的課程,該領(lǐng)域的專業(yè)型人才稀少。解決這一問題是保障學(xué)生在科研過程中隨時(shí)了解相關(guān)知識(shí)的關(guān)鍵。我們可以在教學(xué)過程中組建跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教師間可彼此溝通交流,針對(duì)學(xué)生們?cè)诳蒲羞^程中遇到的問題,能夠提供專業(yè)性的建議,為科研提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。其次,教師積極鼓勵(lì)學(xué)生參加科研項(xiàng)目。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)下生物信息學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)方向,提出研究問題,使學(xué)生積極參加其中。在科研過程中,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及動(dòng)手操作能力,同時(shí),增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。對(duì)生物信息學(xué)有進(jìn)一步了解。最后,為了創(chuàng)造一個(gè)良好的科研條件,學(xué)校應(yīng)提供一些硬件設(shè)施。例如:多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、與生物信息學(xué)相關(guān)的軟件等。將教學(xué)與科研聯(lián)系在一起,可有效地提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量。
3.教學(xué)與創(chuàng)業(yè)相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及創(chuàng)業(yè)能力
創(chuàng)業(yè)教育是一種實(shí)踐,以學(xué)生為主體,將“教、學(xué)、做”三者合一。[11]所以在“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式中,創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研相互聯(lián)系,科研成果具體化,提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。以吉林師范大學(xué)為例。教師在授n過程中,與學(xué)生一起對(duì)表觀遺傳學(xué)藥物進(jìn)行分析,并以此為研究課題,參加“第二屆吉林省‘互聯(lián)網(wǎng)+’大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”。項(xiàng)目中擬建一家有限責(zé)任公司,它將通過差異化的運(yùn)營(yíng)模式,以互聯(lián)網(wǎng)為媒介,運(yùn)用現(xiàn)代生物科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)表觀遺傳學(xué)藥物信息的整合及數(shù)據(jù)的分析,并對(duì)藥物靶點(diǎn)進(jìn)行更深層次的挖掘。為特定的顧客提供個(gè)性化的服務(wù),并以此獲取利潤(rùn)。實(shí)例表明,在項(xiàng)目進(jìn)行過程中,培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研的有效結(jié)合,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并充分發(fā)揮了理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。
四、結(jié)語
總之,生物信息學(xué)教學(xué)應(yīng)適當(dāng)?shù)貙⒗碚撆c實(shí)踐結(jié)合。通過“教-研-創(chuàng)”一體化教學(xué)模式的嘗試,不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,同時(shí)鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并且能夠及時(shí)解決問題的能力。因此,該模式在生物信息W教學(xué)過程中具有一定的可操作性。隨著生物信息學(xué)的發(fā)展,該模式將進(jìn)一步完善,以期培養(yǎng)出綜合型、創(chuàng)新型人才。
參考文獻(xiàn):
[1]朱杰.生物信息學(xué)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展問題的探討[J].生物信息學(xué),2005,3(4):185-188.
[2]倪青山,金曉琳,胡福泉.生物信息學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探討[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2012,14(11):816-818.
[3]趙屹,谷瑞升,杜生明.生物信息學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志,2012(5):2-6.
[4]何懿菡,孫坤.生物信息學(xué)研究進(jìn)展[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào),2011,27(3):69-72.
[5]虢毅,胡德華,鄧昊.生物信息學(xué)課程“開放式、研究性”教學(xué)模式的探討[J].生物信息學(xué),2009,7(3):227-228.
[6]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(shí)踐[J].生物信息學(xué),2009,7(4):311-313.
[7]錢葉雄,朱國(guó)萍,聶劉旺.生物信息學(xué)課程“教、學(xué)、研”一體化創(chuàng)新教學(xué)模式探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(6):2812-2813.
[8]劉宏生,鄭方亮,艾海新.強(qiáng)化生物信息學(xué)實(shí)踐教學(xué)的探索與成果[J].生物信息學(xué),2010,8(4):368-370.
[9]高亞梅,韓毅強(qiáng).《生物信息學(xué)》本科教學(xué)初探[J].生物信息學(xué),2007,5(1):46-48.
[10]莊智象,戚亞軍.教學(xué)與科研互動(dòng)關(guān)系的價(jià)值重構(gòu)及其對(duì)外語教師專業(yè)自主發(fā)展的啟示[J].外語教學(xué)理論與實(shí)踐,2015(3):31-35.
[11]熊華軍,岳芩.斯坦福大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育的內(nèi)涵及啟示[J].比較教育研究,2011(11):67-71.
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)算法;生物信息學(xué);應(yīng)用研究
引言
生物信息學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)等不同的學(xué)科。它的主要研究?jī)?nèi)容是通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)各種生物數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢索、分析以及儲(chǔ)存。在生物信息學(xué)中,它的各種組合問題都具有數(shù)量繁多、計(jì)算量大的鮮明特征,為了能有效地解決各類組合難問題,就必須不斷提高計(jì)算的處理速度,創(chuàng)新計(jì)算機(jī)算法,保證各算法和程序的高效性。
1 在生物信息學(xué)中普遍被應(yīng)用的計(jì)算機(jī)算法
在生物信息學(xué)中那些常見NP-難的組合優(yōu)化問題可以分為以下幾個(gè):群體單體型檢測(cè)問題、個(gè)體單體型檢測(cè)問題、多元聚合酶鏈反應(yīng)引物集設(shè)計(jì)問題、標(biāo)簽SNPs選擇問題、序列比對(duì)問題以及基因芯片的探針設(shè)計(jì)問題[1]。這些問題都具有大量的信息數(shù)據(jù),對(duì)于計(jì)算機(jī)的處理速度要求偏高。所以,必須不斷優(yōu)化計(jì)算機(jī)算法,對(duì)計(jì)算機(jī)算法在生物信息學(xué)中的應(yīng)用展開分析和研究。通常來說,生物信息學(xué)中組合優(yōu)化問題采用的計(jì)算機(jī)算法主要包括以下幾種:近似算法、精確算法、啟發(fā)式算法以及參數(shù)化算法等。采用近似算法通??梢缘玫捷^為滿意的時(shí)間復(fù)雜度。精確算法則是生物信息學(xué)中遇到難度大組合問題的首要選擇,然而它具備偏高的時(shí)間復(fù)雜度[2]。啟發(fā)式算法相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)算法,前者獲得解的收斂速度會(huì)快很多。參數(shù)化算法通過從組合問題的參數(shù)特性研究分析入手,建立出多維的數(shù)學(xué)模型,從而有效地解決問題。
2 啟發(fā)式算法在生物信息學(xué)中的應(yīng)用
啟發(fā)式算法通常被普遍應(yīng)用于較大規(guī)模生物信息學(xué)的組合問題中,啟發(fā)式算法具體包括了以下幾種不同的算法:粒子群優(yōu)化算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、混沌免疫進(jìn)化算法、模擬退火算法。
粒子群優(yōu)化算法又可以稱為微粒群算法或者微粒群優(yōu)化算法,它是通過模擬鳥群尋食行為而不斷發(fā)展起來的一種基于群體合作的隨機(jī)搜索的優(yōu)化算法。通常情況下,可以將它歸類為群集智能的一種,被納入了多主體優(yōu)化系統(tǒng)。粒子群優(yōu)化算法的主要發(fā)明者為Kennedy教授和Eberhart教授。在解決組合優(yōu)化問題過程中,粒子群優(yōu)化算法通過將問題的每一個(gè)解相對(duì)應(yīng)的找出空間中某只鳥的位置,將空間中所有的鳥統(tǒng)稱為粒子,每一個(gè)粒子的飛行都通過隊(duì)員的飛行經(jīng)驗(yàn)以及自身的飛行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)某個(gè)粒子在實(shí)際的飛行過程中遇到最佳的飛行位置,這個(gè)就是粒子的最優(yōu)解,也就是個(gè)體的極值。而如果是整個(gè)集體的最優(yōu)解,也就是群體的極值,它為每個(gè)粒子所遇到過的最佳位置總和。在實(shí)際的算法操作過程中,粒子是否處于較優(yōu)的位置需要通過優(yōu)化函數(shù)決定的適應(yīng)度來確定。與此同時(shí),粒子的飛行速度直接關(guān)系到每個(gè)粒子的飛行距離以及方向。粒子群優(yōu)化算法最大的優(yōu)勢(shì)就在于它不需要依靠大量的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),簡(jiǎn)捷實(shí)用、適用于并行處理、具備較快的收斂速度等[3],而它的弊端則是收斂精度不夠高、容易局限于局部的極值。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在生物信息學(xué)中的主要作用是用來對(duì)生物神經(jīng)系統(tǒng)信息處理過程的模擬。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法主要可以分為兩個(gè)層面,一個(gè)為輸出層面,另一個(gè)為輸入層面。在這兩個(gè)層面中間還存在些許隱藏的學(xué)習(xí)層面,這些學(xué)習(xí)層面中又包含了很多的結(jié)點(diǎn)[4]。不同結(jié)點(diǎn)之間的連接方式多種多樣,與此同時(shí),每個(gè)結(jié)點(diǎn)如何把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)的選擇性也有很多[5]。要想對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的訓(xùn)練,就必須提供大量的數(shù)據(jù)信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在得到訓(xùn)練后,就能夠起到從相同類型沒有處理過的數(shù)據(jù)中獲取信息的作用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法最大的不足在于,無法從大量的生物信息數(shù)據(jù)參數(shù)中提取出最簡(jiǎn)單的知識(shí)。
3 參數(shù)化算法
參數(shù)化算法作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法,通過將計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算理論有效地結(jié)合在一起,從而不斷提高解決生物信息學(xué)組合問題的效率。通過學(xué)習(xí)參數(shù)計(jì)算理論可以知道,在生物信息學(xué)中的某些NP-難問題能夠?qū)嵭袇?shù)化,簡(jiǎn)單來說就是合理設(shè)計(jì)出算法復(fù)雜度為“0”的計(jì)算方法。在這個(gè)過程中,c作為一個(gè)常數(shù),n則作為問題的規(guī)模,k是一個(gè)參數(shù),這個(gè)參數(shù)的變化過程只能保持在一個(gè)小的范圍中。一旦常數(shù)c的數(shù)值較小,參數(shù)化算法就能充分的抓住k作為一個(gè)小參數(shù)的特性,較為快速的破解掉生物信息學(xué)中的NP-難問題。
4 結(jié)束語
綜上所述,要想大力發(fā)展生物信息學(xué),就必須將生物學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)緊密的結(jié)合在一起。既要加強(qiáng)生物學(xué)方面知識(shí)的學(xué)習(xí),還要不斷對(duì)計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行改革創(chuàng)新,提高計(jì)算機(jī)算法的運(yùn)行速度以及精確度,共同促進(jìn)生物信息學(xué)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1](沙特) Alsuw aiyel M H.算法設(shè)計(jì)技巧與分析[M].吳偉昶,方世昌,等,譯.北京:電子工業(yè)出版社,2008:371-407.
[2](美) Baxevanis And reas D,F(xiàn) rancis Ouellette B F.生物信息學(xué):基因和蛋白質(zhì)分析的實(shí)用指南[M].李衍達(dá),孫之榮,等,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2008:13-120.
[3]楊久俊,鄧輝文,滕姿.基于混沌免疫進(jìn)化算法的聚類算法分析[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2008,8:154-156.
[4]謝民主.單體型組裝問題參數(shù)化建模及算法研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2008.
關(guān)鍵詞:生物信息學(xué);考試;網(wǎng)絡(luò)
生物信息學(xué)(Bioinformatics)是建立在分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上,隨著20世紀(jì)90年代人類基因組計(jì)劃的實(shí)施以及高通量自動(dòng)化測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用而誕生的。生物信息學(xué)是以DNA和蛋白質(zhì)序列等數(shù)據(jù)為核心,綜合運(yùn)用高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)工具,通過數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、生物學(xué)數(shù)據(jù)的檢索、生物學(xué)數(shù)據(jù)的處理、生物學(xué)數(shù)據(jù)的利用(計(jì)算生物學(xué))等,以達(dá)到詮釋數(shù)據(jù)中的生物學(xué)意義的目的。目前生物信息學(xué)的主要的研究方向有:序列比對(duì)、基因識(shí)別、基因重組、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、基因表達(dá)、蛋白質(zhì)反應(yīng)的預(yù)測(cè),以及建立進(jìn)化模型等。[1,2]生物信息學(xué)作為一門新型交叉學(xué)科,我國(guó)很多高校先后在生物科學(xué)、生物技術(shù)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等專業(yè)開設(shè)了生物信息學(xué)課程。此外,北京大學(xué)、清華大學(xué)和浙江大學(xué)等部分高校還在高校招生中增設(shè)了生物信息學(xué)專業(yè)。按照教學(xué)規(guī)律,生物信息學(xué)是在學(xué)生掌握生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上開設(shè)的。通過生物信息學(xué)課程的學(xué)習(xí),不僅可以加深對(duì)分子生物學(xué)和基因工程等課程的理解,而且可以為進(jìn)一步學(xué)習(xí)基因組學(xué)(Genomics)和蛋白質(zhì)組學(xué)(Protemics)奠定基礎(chǔ)。[3]我校在國(guó)內(nèi)較早地涉足該課程的教學(xué)工作,筆者于2007年開始在生物技術(shù)和生物科學(xué)專業(yè)本科生中開設(shè)了生物信息學(xué)課程,其中生物技術(shù)專業(yè)作為必修課程,生物科學(xué)專業(yè)列為選修課程。對(duì)本科生而言,通過該課程的學(xué)習(xí),要求獲得如下生物信息學(xué)的知識(shí)和技能:(1)熟練掌握和使用生物信息學(xué)中的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù),包括DNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)、蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)、已測(cè)定全序列的動(dòng)植物和微生物的完整基因組數(shù)據(jù)庫(kù)以及國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)熟練掌握DNA和蛋白質(zhì)序列的同源性比較和分析。(3)能分析DNA序列轉(zhuǎn)錄翻譯成氨基酸序列的結(jié)構(gòu)和功能。(4)熟練掌握生物信息學(xué)常用的分析軟件。實(shí)際操作能力是生物信息學(xué)教學(xué)過程中需要重點(diǎn)培養(yǎng)的能力。另一方面,考試是對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的一種測(cè)量,它的功能是量化學(xué)生的知識(shí)和能力,以及通過考試促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)和能力的增長(zhǎng)提高。考試是教學(xué)過程中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié),是檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的綜合能力及衡量教師教學(xué)效果的主要形式,它可以督促學(xué)生全面系統(tǒng)地復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)的知識(shí)和技能,是評(píng)定學(xué)生成績(jī)的有效手段。科學(xué)、合理的考試,可以使學(xué)生明了學(xué)習(xí)的差距,自動(dòng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)方向,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,教師亦可通過考試了解教學(xué)效果,調(diào)節(jié)和改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,充分發(fā)揮考試的導(dǎo)向作用,提高教學(xué)質(zhì)量。[4,5]
一、常規(guī)考試方法在生物信息學(xué)課程考試中存在的問題
常規(guī)傳統(tǒng)的考試方式是每位學(xué)生使用同一份完全同的試卷,在同一時(shí)間中進(jìn)行考試。對(duì)于生物信息學(xué)課程來說,由于其課程的特點(diǎn)所限,在考試整個(gè)過程中,為了完成試卷中操作題的解答,需要使用聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī),因此,生物信息學(xué)課程常規(guī)的考試方式是每位學(xué)生發(fā)給考題完全相同的紙質(zhì)試卷,學(xué)生將答案寫在紙質(zhì)的考卷上,其中操作題利用聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)完成操作后將答案寫在紙質(zhì)的試卷上。我們自2007年開始經(jīng)過5年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),常規(guī)傳統(tǒng)的考試方法存在一些亟待解決的問題。由于參加考試的每位學(xué)生是同一份完全相同的試卷,同時(shí)考試過程中必須使用聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī),根據(jù)考試結(jié)果中出現(xiàn)少量完全雷同的卷面顯示,雖然考試過程中有監(jiān)考教師的嚴(yán)格監(jiān)督和巡查,依然有少量的學(xué)生通過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的及時(shí)在線信息系統(tǒng),如:QQ、MSN、e-mail等,相互傳遞試題的答案并進(jìn)行比對(duì),因此,在客觀上難以徹底杜絕考試作弊現(xiàn)象。鑒于這種情況,迫切需要探索一種新的考試方式,克服傳統(tǒng)考試方式的局限性,以適應(yīng)生物信息學(xué)課程的特點(diǎn)和需要,達(dá)到更加客觀、科學(xué)、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生考試和課程成績(jī)的目的。
二、新的考試方法的探索——網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的構(gòu)建
為解決上述生物信息學(xué)課程考試中出現(xiàn)的問題,筆者構(gòu)建了生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng),以便替代傳統(tǒng)的考試方法(圖1)。本考試系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
第一,建立較大容量的試題庫(kù)。試題庫(kù)中題型包括選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題和操作題等四種題型,分別含有500、100、50和50道題。每套完整的試題滿分為100分,其中設(shè)置為選擇題50分(每題1分,共50小題)、判斷題10分(每題1分,共10題)、簡(jiǎn)答題20分(每題5分,共4題)、操作題20分(每小題10分,共2題),每套試卷也可以根據(jù)考試需要重新設(shè)置每種題型的分值和題目數(shù)量。試題庫(kù)題目主要以《基礎(chǔ)生物信息學(xué)及其應(yīng)用》和《簡(jiǎn)明生物信息學(xué)》等教材為依據(jù)。[6,7]題庫(kù)中的題目考核內(nèi)容涵蓋教材的所有章節(jié)和主要知識(shí)點(diǎn),其中的操作題目覆蓋課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。
第二,自動(dòng)隨機(jī)組卷。隨機(jī)組題方式設(shè)置2種,一是全體參加考試的學(xué)生試卷中所有試題都相同,但每道題目的題號(hào)前后順序有別;二是每位學(xué)生的試卷中不僅試題的題號(hào)順序不同,而且試題也不完全相同。兩種組題方式各有利弊,前者能保證每位學(xué)生的試卷難度系數(shù)完全相同,但只是學(xué)生的試卷中試題的順序不同,題目依然還是相同的;后者則能保證徹底杜絕參加考試的學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)比對(duì)試題答案的可能,但由于每位學(xué)生的試題不同,因此可能導(dǎo)致不同的學(xué)生之間的試題難度系數(shù)存在一定的差異。兩種不同的組題方式還有待在今后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行比較和科學(xué)選擇。
第三,自動(dòng)閱卷和人工閱卷方式相結(jié)合。閱卷方式中設(shè)置客觀試題(包括選擇題和判斷題)自動(dòng)閱卷和自動(dòng)評(píng)分,主觀題(包括簡(jiǎn)答題和操作題)采用在計(jì)算機(jī)上人工閱卷。同時(shí)也留有全部設(shè)置為人工閱卷的后臺(tái)操作系統(tǒng)。
第四,考試時(shí)間設(shè)置倒計(jì)時(shí)??梢园凑諏W(xué)校的考試時(shí)間安排,設(shè)置固定時(shí)長(zhǎng)的考試時(shí)間,考試開始后設(shè)置的固定時(shí)長(zhǎng)開始倒計(jì)時(shí),到點(diǎn)后自動(dòng)保存試卷和答案并關(guān)閉考試系統(tǒng)。參加考試的學(xué)生也可以點(diǎn)擊按鈕保存試卷和答案提前交卷。此外,考試系統(tǒng)主界面還設(shè)置了課程的一些相關(guān)信息(如授課教師、學(xué)校名稱、課程簡(jiǎn)介等),并設(shè)置將來將考試系統(tǒng)轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)課程一部分的鏈接,為將來進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展該考試系統(tǒng)提供了窗口。
科學(xué)、合理、公正的考試,對(duì)課程教學(xué)可以起積極促進(jìn)作用,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,有利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展;反之,則不僅不利于教學(xué),而且會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自尊心,阻礙學(xué)生創(chuàng)造力和個(gè)性的發(fā)展。筆者構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)組題的生物信息學(xué)考試系統(tǒng)能較好地實(shí)現(xiàn)生物信息學(xué)課程的客觀公正的考試,在客觀上徹底杜絕考試作弊現(xiàn)象的發(fā)生,達(dá)到科學(xué)檢測(cè)學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)和操作能力掌握的情況,客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的考試成績(jī)和課程成績(jī)。
參考文獻(xiàn):
[1]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(shí)踐[J].生物信息學(xué),2009,7(4):311-313,319.
[2]張紀(jì)陽,劉偉,謝紅衛(wèi).生物信息學(xué)課程研究性教學(xué)的實(shí)踐與思考[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2011,34(4):51-53,57.
[3]向太和.我國(guó)現(xiàn)有《生物信息學(xué)》教材和網(wǎng)絡(luò)資源的分析[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,5(6):495-498.
[4]趙晴.考試方法改革的研究與實(shí)踐[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2001,21(1):144-146.
[5]高艷陽,張峰.高??荚嚪椒ǜ母镅芯烤C述[J].理工高教研究,2003,22(6):100-101.
[6]蔣彥,王小行,曹毅,等.基礎(chǔ)生物信息學(xué)及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.
[7]鐘揚(yáng),張亮,趙瓊.簡(jiǎn)明生物信息學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.
關(guān)鍵詞: 生物信息學(xué);高等數(shù)學(xué);教學(xué)效果; 教學(xué)方法; 多媒體
生物信息學(xué)是綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)、 信息技術(shù)和數(shù)學(xué)的理論和方法來研究生物學(xué)信息的交叉學(xué)科。數(shù)學(xué)作為生物信息學(xué)研究的基本工具, 已經(jīng)成為生物信息學(xué)專業(yè)的必修課程。高等數(shù)學(xué)是大學(xué)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)課程, 通過高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí), 學(xué)生不僅可以掌握基本的數(shù)學(xué)概念, 公式及方法, 更可以提高自己的邏輯能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物信息學(xué)問題的能力。因而高等數(shù)學(xué)教學(xué)效果的好壞, 直接影響到一個(gè)學(xué)校, 一門學(xué)科人才的培養(yǎng), 進(jìn)而會(huì)影響到我國(guó)的科技發(fā)展水平與現(xiàn)代化進(jìn)程。筆者結(jié)合此領(lǐng)域教師們多年的教學(xué)實(shí)踐, 結(jié)合生物信息學(xué)的專業(yè)特點(diǎn)從課前、 課上、 課后三個(gè)方面闡述提高高等數(shù)學(xué)教學(xué)效果的幾點(diǎn)建議。
1做好充分的課前準(zhǔn)備,有的放矢。
要想在有限的課堂時(shí)間內(nèi)達(dá)到最好的教學(xué)效果,教師首先需要在課前認(rèn)真?zhèn)湔n, 尤其要注意重點(diǎn)內(nèi)容的強(qiáng)調(diào)以及知識(shí)點(diǎn)的銜接, 使得一次課成為一部完整的電影, 而不是多個(gè)場(chǎng)景的組合。同時(shí), 由于生物信息學(xué)是一門快速發(fā)展的交叉科學(xué), 因此在授課的過程中教師應(yīng)當(dāng)將生物信息學(xué)的前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)與課程內(nèi)容進(jìn)行合理的融合, 這就需要教師在課前閱讀大量的科研文獻(xiàn), 做到教學(xué)科研一體化。此外, 還要精心制作課件, 好的課件不僅要字體大小適中, 背景美觀而不雜亂, 又要適當(dāng)?shù)募右恍┯腥さ膭?dòng)畫。對(duì)于高等數(shù)學(xué)這樣一門相對(duì)枯燥的學(xué)科, 小小的動(dòng)畫會(huì)讓學(xué)生的精神為之一振, 間接提高教學(xué)效果。同時(shí)要做到內(nèi)容簡(jiǎn)潔明了, 真正起到提綱挈領(lǐng)的作用。對(duì)于高等數(shù)學(xué)下冊(cè)來說, 課件的制作尤為重要。比如, 第一型曲面積分概念的引入, 不僅需要有準(zhǔn)確的三維圖像, 而且引入概念的過程也要提綱式地逐條列出, 使學(xué)生清晰地了解一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)概念是怎樣產(chǎn)生的。
2多方位開展課上教學(xué)實(shí)踐。
2.1 多媒體與板書結(jié)合
多媒體的出現(xiàn)為高等數(shù)學(xué)的教學(xué)帶來了極大方便。比如曲線與曲面積分的章節(jié)中, 很多問題都需要結(jié)合三維圖像來解答, 在黑板上畫立體圖形既浪費(fèi)時(shí)間, 又很難畫得準(zhǔn)確, 而利用多媒體則只需在課件中插入相應(yīng)的三維圖像就可以了。還有一些冗長(zhǎng)的概念或公式, 用多媒體展示一目了然, 省時(shí)省力。多媒體雖然為教學(xué)帶來了諸多方便, 但它并不能完全代替板書。比如, 具體的解題過程如果只寫在課件上, 那么學(xué)生就只是觀眾, 在觀看一道題怎么解答。而利用板書引導(dǎo)學(xué)生,在書寫每一步的時(shí)候讓學(xué)生思考下一步應(yīng)該怎么做, 那么學(xué)生就是參與者了。定理或公式的推導(dǎo)也是同樣的道理。所以上課時(shí)要做到多媒體與板書的有機(jī)結(jié)合, 多媒體展示提綱和圖像, 板書書寫具體的解題和推導(dǎo)過程。
2.2 重視基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)
要狠抓以基本概念、 基本理論、 基本方法為主的“ 三基” 教學(xué)。高等數(shù)學(xué)雖然看起來很難, 但它實(shí)際上是由很多基本概念和理論方法交織而成的。只有牢固地掌握基礎(chǔ)知識(shí), 才能理解數(shù)學(xué)的精髓, 才能熟練的運(yùn)用這些知識(shí)來解決復(fù)雜的生物信息學(xué)問題。對(duì)于基本概念, 要用盡可能通俗的, 形象的語言或直觀的圖像來解釋, 必要的時(shí)候也可以用實(shí)物演示。比如, 莫比烏斯帶的定義是單側(cè)曲面, 這個(gè)概念用語言很難形容, 但如果用一張紙條演示一下, 學(xué)生就完全理解了。對(duì)于基本定理, 一定要在黑板上寫下詳細(xì)的推導(dǎo)過程, 讓學(xué)生了解怎樣從一些已有的知識(shí)推導(dǎo)出一個(gè)新的結(jié)論, 這樣學(xué)生就不是在死記硬背定理的內(nèi)容, 而是真的學(xué)會(huì)了。對(duì)于基本方法, 則要讓學(xué)生反復(fù)練習(xí), 熟能生巧, 多做練習(xí)還會(huì)提高學(xué)生的計(jì)算能力。
2.3 注重課堂練習(xí)
在課堂上要堅(jiān)持" 教師是主導(dǎo), 學(xué)生是主體" 的教學(xué)原則,要做到精講多練、 勤練。每堂課都可能會(huì)講多個(gè)知識(shí)點(diǎn), 多種類型題, 如果一味的填鴨式教學(xué), 學(xué)生往往只是“ 懂了” , 而不是“ 會(huì)了” 。所以在每一道類型題講完之后, 要立刻找一道相似的題目, 給學(xué)生一定的時(shí)間讓學(xué)生自己練習(xí), 及時(shí)消化和掌握所學(xué)的知識(shí), 并且要重視理論聯(lián)系實(shí)際, 將數(shù)學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到具體的生物信息學(xué)研究中去。比如, 介紹了矩陣的概念之后, 就可以向?qū)W生介紹基因芯片的制備、 基因表達(dá)譜的數(shù)據(jù)格式等內(nèi)容, 將基因芯片檢測(cè)的全基因組范圍的基因表達(dá)信息用矩陣表示出來了, 矩陣的每一行代表一個(gè)基因在所有芯片實(shí)驗(yàn)中的表達(dá)水平, 每一列代表在同一張芯片上所有基因的表達(dá)值, 這樣從一個(gè)矩陣就可以觀察到不同條件下每一個(gè)基因的表達(dá)變化了。除了每堂課都要讓學(xué)生有一定的練習(xí)之外, 在每一章或者每一個(gè)大問題結(jié)束之后還要開設(shè)習(xí)題課。在習(xí)題課上, 教師首先要總結(jié)這一部分所學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)以及它們之間的聯(lián)系, 使學(xué)生在思維中形成一個(gè)完整有機(jī)的知識(shí)體系, 整體的把握知識(shí)框架, 這比掌握零散的知識(shí)點(diǎn)更有效。其次, 對(duì)本部分每一種重點(diǎn)的類型題都找一兩道類似的題目講解, 使學(xué)生在記憶開始模糊的時(shí)候重新回憶起來, 從而牢固地掌握本部分內(nèi)容, 為開始新的篇章打好基礎(chǔ)。
2.4 建立和諧的師生關(guān)系
高等數(shù)學(xué)是一門相對(duì)較難的學(xué)科, 學(xué)生在學(xué)習(xí)起來比較吃力, 這樣就容易形成逆反心理, 因此建立和諧的師生關(guān)系是達(dá)到良好教學(xué)效果的必要條件。首先, 師生之間是平等的,聞道有先后, 術(shù)業(yè)有專攻而已。這就要求教師在上課的時(shí)候不要高高在上, 要多多與學(xué)生交流, 在每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)過后及時(shí)詢問學(xué)生是否理解, 如果沒理解就再講一遍。課下也同樣要走入到學(xué)生中去, 及時(shí)解答他們的問題, 還可以跟學(xué)生談一些與課程無關(guān)的東西, 拉近與學(xué)生的距離。只有切身體驗(yàn)到他們的感受和需求才能更好的完成教與學(xué)的任務(wù)。
3 通過課后的練習(xí)鞏固高等數(shù)學(xué)課上所學(xué)的知識(shí)
根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線, 如果只是上課記住了, 課下就不再?gòu)?fù)習(xí),那么所掌握的內(nèi)容就會(huì)迅速遺忘。所以, 適量的課后作業(yè)是非常必要的, 幾道習(xí)題幾十分鐘就可以起到鞏固知識(shí)的作用。同時(shí), 教師也可以根據(jù)自身的科研方向, 設(shè)計(jì)一些小的科研課題, 鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考, 如何利用學(xué)到的高等數(shù)學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際的生物信息學(xué)問題。此外, 教師對(duì)n后作業(yè)的批改同樣重要, 通過對(duì)每一份作業(yè)的仔細(xì)批閱, 找出學(xué)生犯錯(cuò)的共性和個(gè)性問題, 在下堂課著重講解, 那么學(xué)生再遇到類似問題時(shí)就不會(huì)犯同樣的錯(cuò)誤了。同時(shí)還要對(duì)做的好的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。
高等數(shù)學(xué)作為生物信息學(xué)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課, 其教學(xué)效果的好壞直接影響到生物信息學(xué)人才的培養(yǎng)以及學(xué)科的建設(shè), 而要提高高等數(shù)學(xué)的教學(xué)效果, 就要做到課前認(rèn)真?zhèn)湔n,課上利用多媒體與板書結(jié)合的教學(xué)手段, 重視基礎(chǔ)內(nèi)容的教學(xué)與練習(xí), 同時(shí)活躍課堂氣氛, 保持和諧的師生關(guān)系, 并在課后布置適量的課后作業(yè)。
參考文獻(xiàn):
[1] 張紅梅.提高高等數(shù)學(xué)教學(xué)效果的幾點(diǎn)見解.赤子,2009,4:45
[2] 孫嘯,陸祖宏,謝建明.生物信息學(xué)基礎(chǔ).第1版.北京: 清華大學(xué)出版社,2005.286-287.
作者簡(jiǎn)介:趙小英(1973-),女,湖南慈利人,湖南大學(xué)副教授
摘要:AtWNK9為擬南芥WNK(With no lysine kinase)激酶家族成員,其功能尚不清楚采用生物信息學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)AtWNK9蛋白結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞定位、啟動(dòng)子元件、基因表達(dá)模式進(jìn)行了分析研究發(fā)現(xiàn),AtWNK9定位在細(xì)胞核中;該基因在擬南芥根中高效表達(dá),其表達(dá)受ABA,NaCl、葡萄糖、熱和冷等非生物脅迫處理強(qiáng)烈誘導(dǎo)結(jié)果表明,AtWNK9為非生物脅迫反應(yīng)相關(guān)基因,并可能參與根的生長(zhǎng)發(fā)育
關(guān)鍵詞:基因表達(dá);擬南芥;AtWNK9
中圖分類號(hào):Q94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
WNK激酶(With no lysine kinase)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,屬于蛋白激酶家族成員之一,因其家族成員在激酶功能域缺乏保守的賴氨酸而得名該激酶家族成員在通常保守的位于激酶區(qū)域第二個(gè)亞結(jié)構(gòu)域缺乏一個(gè)賴氨酸殘基,動(dòng)物WNK激酶中賴氨酸被半胱氨酸所替代,在植物中常被天冬酰氨( N)或絲氨酸( S )替代,但激酶的生物活性沒有發(fā)生變化,因此表明WNK激酶是一種特殊的蛋白激酶
Nakamichi等在雙子葉植物擬南芥中克隆到植物中第一個(gè)WNK基因AtWNK1,隨后又成功分離到了AtWNK2-98個(gè)WNK基因,并發(fā)現(xiàn)AtWNK2,AtWNK4,AtWNK6涉及擬南芥晝夜節(jié)律的調(diào)控過程AtWNK2,AtWNK5,AtWNK8的TDNA插入突變導(dǎo)致擬南芥早開花,AtWNK1的TDNA插入突變表現(xiàn)出了晚花的表型最新研究發(fā)現(xiàn),破壞AtWNK8能提高擬南芥對(duì)鹽和滲透壓力的抗性 目前,在單子葉植物水稻中發(fā)現(xiàn)7個(gè)WNK基因,其中OsWNK1被發(fā)現(xiàn)參與各種非生物脅迫如冷、熱、鹽、干旱脅迫等Wang等在大豆中鑒定了一個(gè)根特異性的WNK同源基因,GmWNK1,它通過與ABA分解代謝相關(guān)的蛋白GmCYP707A1相互作用微調(diào)ABA的水平,從而調(diào)控大豆晚期側(cè)根的發(fā)育隨后又發(fā)現(xiàn)GmWNK1能增強(qiáng)植物對(duì)NaCl和滲透壓的抗性目前,有關(guān)擬南芥AtWNK9基因的功能尚處于未知狀態(tài),因此系統(tǒng)研究AtWNK9基因的功能對(duì)全面了解擬南芥WNK激酶的功能具有十分重要的意義
生物信息學(xué)作為研究過程中的一項(xiàng)技術(shù)和開發(fā)工具在核酸及蛋白質(zhì)序列分析及功能預(yù)測(cè)中發(fā)揮重要的作用基因蛋白結(jié)構(gòu)與表達(dá)的生物信息學(xué)分析結(jié)果對(duì)后續(xù)基因功能研究有重要的指導(dǎo)意義本研究采用生物信息學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段,對(duì)AtWNK9蛋白結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞以及基因表達(dá)情況進(jìn)行了分析,這將為進(jìn)一步研究該基因的功能奠定基礎(chǔ)
1 材料與方法
11植物材料和載體
擬南芥野生型Col4為哥倫比亞生態(tài)型,大腸桿菌DH5α菌株和pA7YFP載體均為本實(shí)驗(yàn)室保存
12生物信息學(xué)分析
運(yùn)用簡(jiǎn)單模塊構(gòu)架搜索工具SMART(Simple Modular Architecture Research Tool)(http://smartemblheidelbergde/smart/)和NCBI網(wǎng)站提供的保守結(jié)構(gòu)域檢索工具CDART(Conserved Domain Architecture Retrieval Tool)(http://wwwncbinlmnihgov/Structure/)對(duì)AtWNK9蛋白進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析;利用丹麥科技大學(xué)(DTU)的CBS服務(wù)器上的NetPhos20 Server程序(http://wwwcbsdtudk/services/NetPhos/)分析磷酸化位點(diǎn);利用WoLF PSORT工具(http://wolfsortseqcbrcjp)和TAIR網(wǎng)站中提供的蛋白亞細(xì)胞定位數(shù)據(jù)庫(kù)SUBA (The SubCellular Proteomic Database)( http://suba2plantenergyuwaeduau/)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位[13-14];通過TAIR網(wǎng)站中提供的Arabidopsis eFP Browser鏈接(http://bbcbotanyutorontoca/efp/)分析AtWNK9基因的表達(dá)譜[15]利用植物Plant CARE在線分析工具(http://bioinformaticspsbugentbe/webtools/plantcare/)對(duì)AtWNK9基因上游1 000 bp的啟動(dòng)子順式作用元件進(jìn)行分析[16]
13 35S::AtWNK9YFP 融合表達(dá)載體構(gòu)建
以擬南芥野生型Col4為材料,采用RTPCR方法,首先提取總RNA并逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,然后以此cDNA為模板,利用引物AtWNK9YFPF(ACGCGTCGACATGATGAACAATCTC AGCCATCTT),AtWNK9YFPR(GGACTAGTGT CTTCTTCGTCAGAG TCGTTT)(下劃線堿基部分分別為SalⅠ和SpeⅠ酶切序列),通過PCR擴(kuò)增得到AtWNK9目的基因的全長(zhǎng)cDNA序列采用酶切連接的克隆方法,將該片段連接到pA7YFP載體中,構(gòu)建綠色熒光蛋白與AtWNK9基因融合表達(dá)的載體35S::AtWNK9YFP
14PEG介導(dǎo)的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化
為確定AtWNK9基因在細(xì)胞中表達(dá)的具體部位,將上述構(gòu)建的35S::AtWNK9YFP進(jìn)行原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化參照文獻(xiàn)[17]的方法,將未抽臺(tái)前的葉片約90片,切成1 mm寬的長(zhǎng)條(長(zhǎng)度不定),置于500 mmol甘露醇溶液中將細(xì)條撈出,置于含有纖維素酶和果膠酶的酶解液中,黑暗23 ℃,40~50 r/min解析3 h以制備原生質(zhì)體取約10~20 μg 35S::AtWNK9YFP質(zhì)粒于15 mL離心管中,隨后依次加入100 μL的原生質(zhì)體和110 μL PEG/Ca溶液,輕柔混勻放置20~30 min后,去除PEG,用W5溶液(154 mM NaCl,125 mM CaCl2, 5 mM KCl,2 mM MES)終止反應(yīng),然后置于云孔板內(nèi)23 ℃ 黑暗下培養(yǎng)6~18 h后,在熒光倒置顯微鏡下觀察和分析AtWNK9的亞細(xì)胞定位
15脅迫處理
擬南芥野生型Col4種子經(jīng)深層(1% 次氯酸鈉10 min,無菌水洗5次)消毒后,4 ℃ 春化3~4 d,然后播種在MS培養(yǎng)基上放置在22~23 ℃培養(yǎng)箱連續(xù)白光培養(yǎng)12 d后,用ABA(100 μM)[18]NaCl(300 mM)[19]、葡萄糖(2%)[20]、熱(37 ℃)[21]、冷(4 ℃)[22]進(jìn)行處理,清水處理作為對(duì)照,在不同的時(shí)間點(diǎn)收取材料,液氮速凍后,于-80 ℃保存,用于后續(xù)的實(shí)時(shí)定量PCR分析
16實(shí)時(shí)定量PCR分析
采用TRIGene(GenStar)提取總RNA,按照Maxima First Strand cDNA Synthesis Kit (Fermentas)試劑盒提供的方法,反轉(zhuǎn)錄合成cDNA在定量PCR儀(Mx3 000 P)上,按照SYBR Premix Ex TaqTM (Perfect Real Time)(TakaRa)定量試劑盒的說明進(jìn)行定量PCRPCR反應(yīng)條件為: 94 ℃預(yù)變性10 min,94 ℃變性 30 s,57 ℃退火30 s, 72 ℃延伸 30 s, 40個(gè)循環(huán)每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次,持家基因ACTIN2 作為分子內(nèi)標(biāo)本研究采用的定量PCR引物見表1
2 結(jié)果
21AtWNK9蛋白結(jié)構(gòu)分析
運(yùn)用簡(jiǎn)單模塊構(gòu)架搜索工具SMART和NCBI中的CDART軟件對(duì)AtWNK9蛋白進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析,發(fā)現(xiàn)AtWNK9在第25到第282個(gè)氨基酸區(qū)域,包含了一個(gè)保守的絲氨酸蘇氨酸激酶催化結(jié)構(gòu)域(STYKc)和一個(gè)蛋白激酶催化結(jié)構(gòu)域(PKc)(圖1(a)),因此,AtWNK9被歸類為絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶家族利用丹麥科技大學(xué)(DTU)的CBS服務(wù)器上的NetPhos20 Server程序?qū)tWNK9蛋白進(jìn)行磷酸化位點(diǎn)分析從圖中可看出,AtWNK9蛋白氨基酸序列中的17個(gè)絲氨酸(S),2個(gè)蘇氨酸(Thr)和7個(gè)酪氨酸(Tyr)蛋白激酶磷酸化位點(diǎn)(圖1(b))這說明AtWNK9具有自身磷酸化的特點(diǎn)
22AtWNK9基因亞細(xì)胞定位分析
采用WoLF PSORT工具對(duì)AtWNK9的亞細(xì)胞定位進(jìn)行預(yù)測(cè),得知AtWNK9定位在胞質(zhì)中;采用TAIR網(wǎng)站中提供的蛋白亞細(xì)胞定位數(shù)據(jù)庫(kù)SUBA進(jìn)行預(yù)測(cè),得知該基因定位在細(xì)胞核中為進(jìn)一步確定AtWNK9的亞細(xì)胞定位,我們采用PEG介導(dǎo)的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化方法[17]進(jìn)行了分析研究
首先,采用PCR擴(kuò)增,得到AtWNK9的全長(zhǎng)cDNA序列,大小為1 400 bp左右(圖2(a))用限制性內(nèi)切酶SaIⅠ和SpeⅠ將該片段和pA7YFP載體進(jìn)行雙酶切,分別得到大小為4 900左右和1 400 bp左右的酶切片段(圖2(b))回收酶切片段,用T4DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)將反應(yīng)液轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5 α,然后對(duì)陽性克隆進(jìn)行PCR和雙酶切(HindⅢ和BamHⅠ)鑒定,PCR產(chǎn)物及酶切片段大小與預(yù)期片段大小相一致(圖2(c),(d)),表明成功構(gòu)建了35S:: AtWNK9YFP重組質(zhì)粒隨后,以載體35S::YFP質(zhì)粒作為對(duì)照,將重組質(zhì)粒35S::AtWNK9YFP轉(zhuǎn)化擬南芥原生質(zhì)體,在熒光倒置顯微鏡下觀察融合基因的表達(dá)情況(圖3)綠色熒光蛋白基因YFP在細(xì)胞的所有部位都高效表達(dá)(圖3(b)),融合基因AtWNK9YFP則僅在細(xì)胞核中表達(dá)較強(qiáng)(圖3(d)),與蛋白亞細(xì)胞定位數(shù)據(jù)庫(kù)SUBA預(yù)測(cè)結(jié)果相一致,表明AtWNK9編碼白
23AtWNK9組織器官表達(dá)模式分析
基因的時(shí)空表達(dá)模式可為預(yù)測(cè)和研究其生物學(xué)
功能提供參考依據(jù)根據(jù)TAIR網(wǎng)站中eFP Browser連接提供的數(shù)據(jù),對(duì)AtWNK9基因在擬南芥不同組織器官中的表達(dá)譜進(jìn)行了分析整理(圖4(a))AtWNK9基因在擬南芥植株的根、下胚軸、葉、花等各個(gè)組織器官中均有不同水平的表達(dá),在根中的表達(dá)量最高此外,AtWNK9在不同部位的葉片、莖、花和花粉中的表達(dá)也存在一定的差異但表達(dá)水平都比較低(圖4(a))為了進(jìn)一步確定AtWNK9 基因在不同組織器官的表達(dá)模式,采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)了該基因在擬南芥根、蓮座葉、莖生葉、莖、花和果莢中的表達(dá)情況從圖4(b)中可看出,AtWNK9在所有被檢測(cè)的組織器官中均有表達(dá),其中在根中的表達(dá)量最高,約為其它器官中的3~5倍,其次為莖這與eFP Browser連接提供的數(shù)據(jù)基本一致,推測(cè)AtWNK9可能參與根的生長(zhǎng)發(fā)育
24 AtWNK9基因表達(dá)對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)
利用植物啟動(dòng)子順式作用元件分析網(wǎng)站Plant CARE在線分析了AtWNK9基因上游1 000 bp的調(diào)控區(qū)域結(jié)果發(fā)現(xiàn),AtWNK9基因的調(diào)控區(qū)域存在大量激素響應(yīng)與脅迫響應(yīng)相關(guān)的元件,包括赤霉素反應(yīng)元件(GibberellinResponsive Element, GARE)、熱脅迫響應(yīng)元件(HSE)、逆境和脅迫響應(yīng)元件(TCrichrepeats)等順式作用元件
為了研究AtWNK9基因的表達(dá)是否響應(yīng)激素、逆境脅迫,實(shí)驗(yàn)中對(duì)12齡擬南芥幼苗分別進(jìn)行ABA、鹽、葡萄糖、熱、冷脅迫處理,采用實(shí)時(shí)定量PCR分析了AtWNK9基因的表達(dá)情況結(jié)果如圖5所示,AtWNK9基因的表達(dá)受脅迫處理強(qiáng)烈誘導(dǎo),其中ABA的誘導(dǎo)效應(yīng)最明顯,AtWNK9的轉(zhuǎn)錄水平在ABA處理4 h即達(dá)到峰值,為對(duì)照處理的8~9倍,在隨后的8 h內(nèi)其表達(dá)量仍然維持較高的水平;AtWNK9基因?qū)aCl處理的響應(yīng)更快,在處理2 h達(dá)到最大值,為對(duì)照處理的8~9倍左右,隨處理時(shí)間延長(zhǎng)AtWNK9基因的表達(dá)量迅速下降,但仍為對(duì)照處理的2~3倍;AtWNK9對(duì)葡萄糖、熱、冷脅迫的響應(yīng)相對(duì)較弱,分別在葡萄糖處理4 h,熱、冷處理6 h達(dá)到最大值,為對(duì)照處理的5倍、3倍和6倍;AtWNK9對(duì)水處理(對(duì)照實(shí)驗(yàn))幾乎沒有響應(yīng),說明AtWNK9基因?yàn)橹参锩{迫反應(yīng)相關(guān)基因
3討論
對(duì)基因的生物信息學(xué)分析,可為預(yù)測(cè)其生物學(xué)功能提供參考本研究首先利用生物信息學(xué)的手段對(duì)AtWNK9的核苷酸及蛋白質(zhì)序列進(jìn)行了保守結(jié)構(gòu)域和磷酸化位點(diǎn)分析,發(fā)現(xiàn)AtWNK9基因包含與蛋白激酶催化結(jié)構(gòu)域(PKc_)和絲氨酸蘇氨酸催化結(jié)構(gòu)域(STYKc)具有高度相似性的結(jié)構(gòu)域,且存在多個(gè)磷酸化位點(diǎn),與WNK激酶家族中其他成員的結(jié)構(gòu)特征一致[23],因此,AtWNK9具有自身磷酸化特點(diǎn),這還需作進(jìn)一步研究
基因的表達(dá)部位及表達(dá)模式通常與基因的功能有緊密的聯(lián)系結(jié)合生物信息學(xué)分析、原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化及熒光定位分析,得知AtWNK9在細(xì)胞核中表達(dá),說明AtWNK9基因編碼白此外,根據(jù)eFP Browser提供的數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)定量PCR分析,證明了AtWNK9基因在擬南芥根中高效表達(dá),這與Wang等的RT~PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,說明AtWNK9可能參與根的生長(zhǎng)發(fā)育
利用Plant CARE對(duì)AtWNK9啟動(dòng)子順式作用元件進(jìn)行分析,結(jié)果顯示:?jiǎn)?dòng)子區(qū)域存在大量激素響應(yīng)與脅迫響應(yīng)相關(guān)元件通過激素和脅迫處理發(fā)現(xiàn),AtWNK9基因的表達(dá)受ABA,NaCl等非生物脅迫強(qiáng)烈誘導(dǎo),說明AtWNK9為非生物脅迫反應(yīng)相關(guān)基因這為進(jìn)一步研究AtWNK9基因的生物學(xué)功能奠定了良好基礎(chǔ)
參考文獻(xiàn)
[1]張翀,陳楠 WNK激酶的研究進(jìn)展[J] 細(xì)胞生物學(xué)雜志, 2008(6): 711-715
ZHANG Chong, CHEN Nan Progress in WNK kinases[J] Chinese Journal of Cell Biology, 2008(6): 711-715.(In Chinese)
呂晶玉 WNK基因表達(dá)的研究[D] 沈陽:中國(guó)醫(yī)科大學(xué)臨床流行病學(xué)系, 2003
NAKAMICHI N, MURAKAMIKOJIMA M, SATO E, et al Compilation and characterization of a novel WNK family of protein kinases in Arabiodpsis thaliana with reference to circadian rhythms[J] Biosci Biotechnol Biochem,2002, 66(11): 2429-2436
[4]WANG Y, LIU K, LIAO H, et al The plant WNK gene family and regulation of flowering time in Arabidopsis[J] Plant Biol (Stuttg),2008, 10(5): 548-562
ZHANG B, LIU K, ZHENG Y, et al Disruption of AtWNK8 enhances tolerance of Arabidopsis to salt and osmotic stresses via modulating proline content and activities of catalase and peroxidase[J] Int J Mol Sci,2013, 14(4): 7032-7047
KUMAR K, RAO K P, BISWAS D K, et al Rice WNK1 is regulated by abiotic stress and involved in internal circadian rhythm[J] Plant Signal Behav,2011, 6(3): 316-320
WANG Y, SUO H, ZHENG Y, et al The soybean rootspecific protein kinase GmWNK1 regulates stressresponsive ABA signaling on the root system architecture[J] Plant J,2010, 64(2): 230-242
WANG Y, SUO H, ZHUANG C, et al Overexpression of the soybean GmWNK1 altered the sensitivity to salt and osmoticstress in Arabidopsis[J] J Plant Physiol,2011, 168(18): 2260-2267
XIANG L, GUO X, NIU Y Y, et al Fulllength cDNA cloning and bioinformatics analysis of PnUGT1 gene in Panax notoginseng[J] Yao Xue Xue Bao,2012, 47(8): 1085-1091
[10]MARCHERBAUER A, ZHENG C, CHITSAZ F, et al CDD: conserved domains and protein threedimensional structure[J] Nucleic Acids Res,2013, 41(1): 348-352
[11]GEER L Y, DOMRACHEV M, LIPMAN D J, et al CDART: protein homology by domain architecture[J] Genome Res,2002, 12(10): 1619-1623
BLOM N, GAMMELTOFT S, BRUNAK S Sequence and structurebased prediction of eukaryotic protein phosphorylation sites[J] J Mol Biol,1999, 294(5): 1351-1362
[13]HORTON P, PARK K J, OBAYASHI T, et al WoLF PSORT: protein localization predictor[J] Nucleic Acids Res,2007, 35(Web Server issue): W585-W587
[14]HEAZLEWOOD J L, VERBOOM R E, TONTIFILIPPINI J, et al SUBA: the Arabidopsis subcellular database[J] Nucleic Acids Res,2007, 35(Database issue): D213-D218
[15]SCHMID M, DAVISON T S, HENZ S R, et al A gene expression map of Arabidopsis thaliana development[J] Nat Genet,2005, 37(5): 501-506
[16]LESCOT M, DEHAIS P, THIJS G, et al PlantCARE, a database of plant cisacting regulatory elements and a portal to tools for in silico analysis of promoter sequences[J] Nucleic Acids Res,2002, 30(1): 325-327
[17]YU F, QIAN L, NIBAU C, et al FERONIA receptor kinase pathway suppresses abscisic acid signaling in Arabidopsis by activating ABI2 phosphatase[J] Proc Natl Acad Sci U S A,2012, 109(36): 14693-14698
[18]CHAN Z Expression profiling of ABA pathway transcripts indicates crosstalk between abiotic and biotic stress responses in Arabidopsis[J] Genomics,2012, 100(2): 110-115
[19]BARRERO J M, RODRIGUEZ P L, QUESADA V, et al Both abscisic acid (ABA)dependent and ABAindependent pathways govern the induction of NCED3, AAO3 and ABA1 in response to salt stress[J] Plant Cell Environ,2006, 29(10): 2000-2008
[20]LI Z Y, XU Z S, CHEN Y, et al A novel role for Arabidopsis CBL1 in affecting plant responses to glucose and gibberellin during germination and seedling development[J] PLoS One,2013, 8(2): e56412
[21]CHO S K, KIM J E, PARK J A, et al Constitutive expression of abiotic stressinducible hot pepper CaXTH3, which encodes a xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase homolog, improves drought and salt tolerance in transgenic Arabidopsis plants[J] FEBS Lett,2006, 580(13): 3136-3144
【關(guān)鍵詞】生物電子學(xué);研究生選修課;教學(xué)探索
Postgraduate Course of Bioelectronics Opened and Teaching
SU Shao
(School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Posts & Telecommunications, Nanjing Jiangsu 210023, China)
【Abstract】“Bioelectronics” is a newly elective course, which has opened for different postgraduates. Bioelectronic is an emerging and fascinating interdisciplinary, covering many areas of research, has become a research hotspot. This elective course aims to broaden graduate research horizons, learn about the latest frontior research and develop students' innovative spirit and overall quality. In this paper, we discuss the experiences of the research fields of bioelectronics, reference books, teaching object, course content and teaching methods and prospect the future development of the electives course.
【Key words】Bioelectronics; Postgraduate elective course; Teaching explore
0 前沿
生物電子學(xué)(Bioelectronics)是以生物學(xué)和電子學(xué)為代表但又涉及化學(xué)、物理、材料及信息技術(shù)等許多學(xué)科和高新技術(shù)相結(jié)合的一門新興交叉學(xué)科。電子信息科學(xué)技術(shù)和生物科學(xué)(含醫(yī)學(xué)科學(xué))是十分重要的兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,它們對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,乃至于對(duì)人類的社會(huì)生活方式都將產(chǎn)生深刻而重要的影響。生物電子學(xué)的發(fā)展充分體現(xiàn)了上述兩個(gè)學(xué)科的相互依賴和和相互促進(jìn)的關(guān)系。生物電子學(xué)自20世紀(jì)50 年代誕生以來,發(fā)展迅速,領(lǐng)域不斷拓寬,地位日益重要,已經(jīng)展示了廣闊的發(fā)展前景[1-2]。子學(xué)的研究領(lǐng)域大致可以包括如下7個(gè)方面:(1)生物信息檢測(cè);(2)生物醫(yī)學(xué)信息處理;(3)生物系統(tǒng)建模和仿真;(4)場(chǎng)與生物物質(zhì)的作用;(5)分子和生物分子電子學(xué);(6)生物信息學(xué);(7)生物醫(yī)學(xué)儀器。近20年來,隨著各種新原理、新技術(shù)和新方法不斷地應(yīng)用到生物電子學(xué)的研究中,生物電子學(xué)的發(fā)展日新月異,目前越來越的科研工作者聚集生物電子學(xué)方面的研究。
1 研究領(lǐng)域
生物電子學(xué)作為新興的交叉學(xué)科,發(fā)展迅猛,涉及多個(gè)研究領(lǐng)域。國(guó)外的大學(xué)很早就開展生物電子學(xué)的相關(guān)研究。如英國(guó)的克蘭菲爾德大學(xué),其生物電子學(xué)方面的研究就包括生物信息學(xué)、生物傳感器與生物診斷、環(huán)境與健康、環(huán)境與自然、環(huán)境與安全、智能材料和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)等。我國(guó)在1985年,由韋鈺院士創(chuàng)立了分子與生物分子電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室,通過20年的發(fā)展,2002年,東南大學(xué)生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開始建設(shè)。目前,該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)是瞄準(zhǔn)生物電子學(xué)的國(guó)際發(fā)展前沿,開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究,側(cè)重綜合應(yīng)用信息科學(xué)領(lǐng)域的最新成果,發(fā)展生物領(lǐng)域研究的新方法和新技術(shù),并用于探究生命過程的本質(zhì),揭示重大疾病的機(jī)制,為醫(yī)學(xué)發(fā)展開辟新途徑。該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以生物信息材料與器件、生物信息獲取和傳感、生物信息系統(tǒng)和應(yīng)用為主要研究方向,研究?jī)?nèi)容涉及分子(納米)有序材料及其制備、分子有序結(jié)構(gòu)的組裝與表征、分子/納米器件、生物/納米材料及其應(yīng)用、植入式電子器件、單分子與單細(xì)胞檢測(cè)、生物傳感器、微陣列芯片技術(shù)、微流體生物芯片、生物信息學(xué)、仿生信息處理系統(tǒng)及應(yīng)用、腦信息系統(tǒng)的建模和應(yīng)用等。
2 教材選擇
本課程是專業(yè)選修課,開設(shè)對(duì)象是低年級(jí)的碩士研究生和博士研究生。相對(duì)于本科生,研究生具有良好的自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力,因此,如何選擇實(shí)用、全面和專業(yè)的參考教材尤其重要。目前,國(guó)內(nèi)還沒有《生物電子學(xué)》課程的材,很多醫(yī)學(xué)專業(yè)的高等院校選用的是生物電子醫(yī)學(xué)方面的教材,并不能很好的滿足普通高校本科生或者研究生的課程需要。因此,在依據(jù)本學(xué)校和本學(xué)院的專業(yè)設(shè)置(材料物理、材料科學(xué)和信息顯示等專業(yè)),以及本學(xué)院教師的科研方向,選用了以色列著名科學(xué)家Itamar Willner為主編,匯集了眾多在生物電子學(xué)方面的專家編著的《Bioelectronics》[3]教材,從生物電子學(xué)的定義,生物電子學(xué)的發(fā)展和研究領(lǐng)域等方面,并結(jié)合當(dāng)前熱門生物電子學(xué)方面的科研資料和科研文獻(xiàn),多方位、多角度的向研究生展示生物電子學(xué)的研究?jī)?nèi)容、研究方向、研究前沿和研究熱點(diǎn)。這樣的安排,讓研究生從一開始就接觸科學(xué)前沿,開闊了眼界,更好的領(lǐng)悟科學(xué)的真諦。
3 授課對(duì)象
《生物電子學(xué)》是碩士和博士研究生的專業(yè)選修課程,目前選修本門課程的學(xué)生的專業(yè)跨度很大,有材料化學(xué)、材料物理和高分子材料與工程等不同專業(yè)。我們開設(shè)本門課程的宗旨是讓不同學(xué)生都了解什么是生物電子學(xué)、當(dāng)前生物電子學(xué)發(fā)展到怎樣的階段和生物電子學(xué)涉及的研究領(lǐng)域。通過對(duì)這些方面的學(xué)習(xí),結(jié)合各自的研究背景,將生物電子學(xué)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容糅合到各自的科學(xué)研究中,實(shí)現(xiàn)科學(xué)創(chuàng)新,更好更快的進(jìn)行科學(xué)研究。
4 授課形式和課程內(nèi)容
本門課程為研究生專業(yè)選修課,在授課形式和課程內(nèi)容上有別于本科生的專業(yè)必修課。在充分考慮研究生具有良好的自學(xué)能力和理解能力的基礎(chǔ)上,我們決定將本門課程的課時(shí)設(shè)置為32學(xué)時(shí),分8次課完成。課題上以授課和討論兩種主要形式進(jìn)行,設(shè)為8個(gè)不同的生物電子學(xué)版塊,以講座形式進(jìn)行教學(xué),并同時(shí)讓研究生依據(jù)各自的研究背景,以每次課所要將的內(nèi)容為主線,做好課下準(zhǔn)備,帶著問題有針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)時(shí)討論。本著“科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性”的原則,我們確立了具體的授課內(nèi)容,主要包括以下內(nèi)容:概論部分、生物傳感器、生物芯片、活體生物發(fā)光和熒光成像技術(shù)、微流控芯片體外診斷、臨床即時(shí)檢測(cè)儀器和DNA納米技術(shù)等。在講授這些專題的同時(shí),結(jié)合大量的最新科研的前沿和熱點(diǎn)文獻(xiàn),循序漸進(jìn),生動(dòng)直觀的介紹生物電子學(xué)方面的知識(shí),使課堂教學(xué)更為生動(dòng)、豐富。
5 教學(xué)方法
為了使研究生能在有限的課時(shí)內(nèi)掌握老師所教授的內(nèi)容,并能學(xué)以致用,就必須要運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方式,如:多媒體教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際等方法。由于生物電子學(xué)涉及多個(gè)研究領(lǐng)域,書本上的基礎(chǔ)知識(shí)往往較為枯燥、抽象,不能很好的吸引研究生的求知欲望。因此,本門課程主要以多媒體教學(xué)為主,輔以互動(dòng)式教學(xué)。在講解科學(xué)前沿和熱點(diǎn)時(shí),利用多媒體技術(shù)在功能上、空間上及時(shí)間上交互的便利性,直觀生動(dòng)的將各種原理示意圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至影像資料展示給研究生,將抽象、枯燥的科研問題直觀、形象又深入淺出的解釋給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
為了提高研究生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,讓研究生參與到整(下轉(zhuǎn)第24頁(yè))(上接第16頁(yè))個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中,此時(shí)教師與學(xué)生不再說簡(jiǎn)單的傳授與接受的關(guān)系,而是雙邊的互動(dòng)關(guān)系。在課堂上除了老師有針對(duì)性地向?qū)W生提問外,學(xué)生也可以隨時(shí)向老師發(fā)問,通過互動(dòng)式教學(xué),使學(xué)生最大限度地參與教學(xué)活動(dòng),積極思維,培養(yǎng)了主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新的意識(shí)。
6 結(jié)語
目前《生物電子學(xué)》這門研究生選修課程還處于不斷探索和改革階段,作為專業(yè)教師,責(zé)任任重而道遠(yuǎn),今后除了要不斷提高自身的業(yè)務(wù)素質(zhì),不斷實(shí)踐、不斷總結(jié),還要依據(jù)不斷變化的科研環(huán)境和教學(xué)環(huán)境,及時(shí)與學(xué)生溝通,把《生物電子學(xué)》課程的教學(xué)工作開展的更有深度、更有效果、更受研究生喜愛,為研究生開拓眼界、提升創(chuàng)新思維作出貢獻(xiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]韋鈺.電子科技導(dǎo)報(bào)[N].1998,11,1-4.
關(guān)鍵詞:SAM合成酶;結(jié)構(gòu);應(yīng)用
中圖分類號(hào): Q933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2012.06.007
1 S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)
2 SAM合成酶基因的的研究現(xiàn)狀
從1962年人們發(fā)現(xiàn)這種酶開始,人們就開始對(duì)SAM合成酶進(jìn)行了不斷地研究。1994年,Boerjan 等發(fā)表SAMS催化L-甲硫氨酸和ATP合成SAM。之后,很多物種的SAMS被克隆了,例如擬南芥、番茄、水稻等。并對(duì)SAMS基因響應(yīng)植物逆境脅迫應(yīng)答做出了分析,更通過DNAman、MEGA4、Primer5和一些在線的生物分析軟件對(duì)獲得的序列進(jìn)行了大量的生物信息學(xué)分析。
分析結(jié)果顯示,不同物種的SAM合成酶基因(已知的),其蛋白中不存在信號(hào)肽序列,SAMS在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中反應(yīng)不進(jìn)行蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn);其序列中不存在跨膜結(jié)構(gòu)。SAM結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)其編碼蛋白具有N 端結(jié)構(gòu)域、中間結(jié)構(gòu)域和C 端結(jié)構(gòu)域。研究還發(fā)現(xiàn),該基因在生物的多個(gè)組織均有表達(dá)。將已經(jīng)克隆得到的SAMS基因序列進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)不同物種其相似度很高,由此我們可以推斷SAMS基因的保守性較高。
許多研究表明,SAM在多胺和乙烯合成途徑中具有重要作用,它是蛋白質(zhì)、核酸、多糖轉(zhuǎn)甲基中重要的甲基供體。在精胺、亞精胺和ACC合成中SAM發(fā)生降解,反之,其又能分解得到甲硫氨酸,從而參與到SAM的合成。在多胺合成途徑中,植物在受到脅迫時(shí),SAM增加,這是由于脅迫誘導(dǎo)致使SAM合成酶轉(zhuǎn)錄物的積累。在受到脅迫的情況下,SAM能夠維持植物適應(yīng)穩(wěn)定狀態(tài)的平衡。
3 SAM的臨床應(yīng)用[5]
3.1 治療肝膽方面的疾病[10]
臨床上SAM能維持肝臟的正常功能,SAM可以使具有肝病的病人恢復(fù)一些重要物質(zhì)的合成,SAM對(duì)肝損傷(肝硬化或一些肝功能紊亂)有一定的療效。
在較早之前,已有研究表明在化學(xué)作用下誘使肝癌時(shí),SAMS在這之間相繼產(chǎn)生了連續(xù)的變化。引起這一改變最可能的是由low-Km的缺失,取而代之的是中間Km值的酶。在pH值為5時(shí)酶沉積,腫瘤同工酶的改變是最好的證明。在正常的肝組織中,沉積的酶中只檢測(cè)到一小部分low-Km酶。在腫瘤誘導(dǎo)的肝癌中出現(xiàn),中間Km值的酶是唯一檢測(cè)的到的酶,在低分化的PHC中,其活性大大地提高了。因此,腫瘤酶動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的改變是與惡性進(jìn)化相關(guān)聯(lián)的。
3.2 治療抑郁癥
3.3 治療關(guān)節(jié)炎
SAM還具有治療關(guān)節(jié)炎等軟組織疾病,且療效顯著,幾乎無副作用。臨床研究表明,病人的病癥在用藥2星期后就得到改善。
4 小結(jié)
目前,我國(guó)的肝病患者和抑郁癥患者越來越多,SAM在我國(guó)有廣闊的市場(chǎng)。所以,在臨床應(yīng)用中,對(duì)于SAM的需求則顯得非常迫切,但SAM的價(jià)格昂貴無法被普通人接受,這使得開發(fā)高產(chǎn)廉價(jià)的SAM顯得尤為重要。而合成SAM共有3種方法:化學(xué)合成法、發(fā)酵法和生物工程法。(1)化學(xué)合成法,產(chǎn)率較低,實(shí)際生產(chǎn)中較少用到該方法;(2)發(fā)酵法,成本低,易于擴(kuò)大培養(yǎng),曾有研究表明發(fā)酵法生產(chǎn)SAM的產(chǎn)率大約為15%~30%;(3)生物工程法,該方法產(chǎn)量明顯高于前2種方法,而且分離和提純都比較容易,雜質(zhì)也很少。但是關(guān)鍵就是SAM合成酶的獲得,雖然研究表明幾乎所有生物中都含有SAM合成酶,但是含量少、活性低,所以該方法受到了SAM合成酶的限制。
Markham[6]等構(gòu)建了大腸桿菌重組菌,重組菌所表達(dá)的SAM合成酶是野生的大腸桿菌的80多倍,酶的比活力為2.2 U·mg-1。Park[4]等構(gòu)建了重組質(zhì)粒pUC18/SAM2,轉(zhuǎn)化大腸桿菌,但未報(bào)道SAM合成酶的酶活力。Matos[6]等對(duì)不同種類SAM合成酶的活力進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示,大腸桿菌比活力不高,但是L-甲硫氨酸Km最低,這有可能是酶法轉(zhuǎn)化酶源的最佳選擇。2000年,韋平和[7]等構(gòu)建了重組菌SAM合成酶,對(duì)其進(jìn)行了酶活測(cè)定,結(jié)果顯示,重組菌的活力比宿主菌都有一定程度的提高。余志良[8]等用GAP啟動(dòng)子強(qiáng)化表達(dá)了釀酒酵母的SAM2基因,酶活提高了40倍,進(jìn)一步的研究工作正在進(jìn)行。
隨著SAM在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域作用的凸顯,以及其在生物體內(nèi)的重要作用的研究。近年來,對(duì)于SAM合成酶展開了大量的研究。這包括了對(duì)SAM合成酶的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及酶活性的研究,因此,通過基因工程技術(shù)高表達(dá) SAM 合成酶應(yīng)該是切實(shí)可行的。相信在不久的將來,人們會(huì)對(duì)此有更深入的了解。
參考文獻(xiàn):
[1] Cantoni G L. S2adenosylmethionine :A new intermediate formed enzymatically from L2methionine and adenosine triphosphate[J]. J Biol Chem ,1953 ,204 :403-416.
[2] 景沛.S-腺苷甲硫氨酸[J].生命的化學(xué),1995,1(2):49.
[3] Takusagawa F S ,Markham G D. Crystal structure of S-adenosylmethionine synthetase[J]. J Bio Chem , 1996 ,271(5) :136-147.
[4] Park J,Tai J Z,Roessner C A,et al. Enzymatic synthesis of S-adenosyl-L-methionine on the preparative scale[J].Bioorg Med Chem,1996,4(12):2179.
[5] 楊靜,王吳,韋平和.S-腺苷甲硫氨酸的臨床及藥理研究進(jìn)展[J].藥學(xué)進(jìn)展,2001,25(3):164-167.
[6] Markham G D, Deparsis J ,Gatmaitan J . The sequence of met K ,the structural gene for S-adenosylmethionine synthetase in Es2cherichia coli [J].J Biol Chem ,1984,259(23):14505-14507.
[7] 韋平和,公劍,王旻.大腸桿菌S2腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆與表達(dá)[J].中國(guó)藥科大學(xué)學(xué)報(bào),2000,31(6):470-473.
[8] 余志良,吳星佳,李東陽,等. 強(qiáng)化表達(dá)SAM 合成酶促進(jìn)SAM 在畢赤酵母中積累[J]. 生物化學(xué)與生物物理學(xué)報(bào),2003 ,35 (2) :127-132.
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)