微生物学模块式自设计研究性实验的构建与教学实践

为了以低成本、低课时、高个性化方式让低年级学生既能学习基本实验技术,又都有机会参与研究性实验,构思了以基本实验技术为依托的微生物学模块式自设计研究性实验,即教师以模块式专题形式提出系列实验项目,学生自主选择题目、思考和设计、实施操作、分析结果而教师恰当指导的实验教学方式,并将其在3年4轮的微生物学实验教学中应用。详细叙述了模块式自设计研究性实验设计思路和实施方法及实施中学生和教师的行为与表现,并分析了从3个班级收回的包含34个问题的实验教学效果调查问卷,深入探讨了该方法存在的不足和改进方法。教学实践表明,这种教学方法不会导致教师数量、实验成本、学时数的显著增加,对于较大规模学生的研究性实验具有较强的实用性和可行性;144份学生反馈问卷中每个问题平均得分均在4分以上(满分5分),表明有利于提高学生的多方面素质,使学生受到基本的科学研究素质和能力的初步训练;88%-96%的学生认为它是有效的教学方式;研究性实验的形式、学生主动性、实验方案设计的科学性、实验结果分析和讨论等方面还有待完善。     

拟南芥基因组研究进展*

拟南芥基因组全序列在2000年底已完全测定并公开发表,这是第一个经完全测序的开花植物。序列的获得为进行大规模高等植物基因的鉴定、基因结构与功能的分析、基因表达与调控的研究奠定了坚实物质基础,并将改进和发展一系列进行功能基因组研究的方法与技术。     

系统发育谱构建方法研究

随着后基因组时代的到来,系统发育谱方法作为一种非同源性的功能注释方法,已经被成功的应用到基因组功能预测、蛋白质相互作用预测等一些重要领域的研究中去。本文阐述了系统发育谱法的基本原理,详细地介绍了现有的几种系统发育谱的构建方法,并提出了利用ortholog来构建基因的系统发育谱的思想。     

微生物源脂肽的生物合成和分子调控

微生物源脂肽具有抑制真菌和细菌的生长、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性,在农业生物防治、临床医疗、环境治理等多种领域具有巨大的应用潜力。然而,低产量一直是影响其推广应用的瓶颈。深入了解脂肽合成的关键因素和调控策略对于提高其产量和纯度至关重要。本文概括了3大家族脂肽surfactin、fengycin和iturin的结构、功能及应用前景,介绍了NRPS和NRPS-PKS两种合成系统的结构域和功能,阐释了脂肽生物合成过程中侧链脂肪酸的合成、脂肪酸的活化及与氨基酸的连接、肽链的延伸和环化三个阶段的模块组装和酶催化活动,以及三大家族脂肽合成操纵子开放阅读框的组成;总结了导入或缺失关键基因、定点突变、模块替换、强启动子替换、修饰前体路径等多种遗传操作对脂肽产量的影响,以及群体感应肽信息素、sigma因子等全局调控因子对脂肽合成基因表达的调节。指出利用多组学联用深入探讨脂肽合成的全局分子调控机制和加强结构域蛋白互作和分子动力学研究是提高脂肽产量和纯度以及创造新脂肽的理论基础,提出了利用基因组装和编辑等合成生物学方法及代谢工程技术提高脂肽产量和挖掘新型脂肽靶向性的可能途径,为推进脂肽的生产和应用进程提供科学参考。     

单核苷酸多态性影响基因功能的机制

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）,最早是作为一种基因组作图的遗传标记,随着研究的进一步深入,发现SNP本身也可影响基因功能。非同义cSNP由于其改变编码的氨基酸,对基因功能的影响容易理解。其他类型的SNP,由于不改变所编码的氨基酸,以前不为研究者所重视。但近来,尤其是分子机制方面的研究表明,同义cSNP可通过改变mRNA的二级结构、翻译速度等影响基因功能的发挥;内含子区SNP可通过改变剪接位点的活性来影响基因功能;调控区的rSNP则可通过影响启动子元件来调节基因的功能。此外,一个基因内若干相关联的SNP位点可通过形成不同的单体型,影响mRNA二级结构的稳定性,进而调节基因功能。     

"酶的特性及影响因素"探究模块设计

1　模块设计思路本模块共有 6个小模块即 :1个启动模块 ,2个交流模块 ,3个探究模块 ;也可说是 1个实验教学模块 ,2个研究性学习模块 ,3个课堂讨论模块。理想效果是完成教学目标的同时 ,希望能达到课堂理论、实验教学与研究性学习的统一 ;理论知识构建与动手能力、探究能力发展相统一 ;智力发展与非智力发展相统一。参照一般探究教学模式[1] 所共有的一般内容和阶段设计 ,即学生参与围绕科学问题、事件或现象展开探究活动 ,探究要与学生已有的认知相联系 ,教师要设法造成他们的思维冲突 ,并且刺激他们学到更多的知识(探究启动模块 ) ;学生通…     

结合基因功能分类体系Gene Ontology筛选聚类特征基因

使用两套基因表达谱数据,按各基因的表达值方差,选择表达变异基因对样本聚类,发现一般使用方差较大的前10％的基因作为特征基因,就可以较好地对疾病样本聚类。对不同的疾病,包含聚类信息的特征基因有不同的分布特点。在此基础上,结合基因功能分类体系(Gene Ontology,GO),进一步筛选聚类的特征基因。通过检验在Gene Ontology中的每个功能类中的表达变异基因是否非随机地聚集,寻找疾病相关功能类,再根据相关功能类中的表达变异基因进行聚类分析。实验结果显示：结合基因功能体系进一步筛选表达变异基因作为聚类特征基因,可以保持或提高聚类准确性,并使得聚类结果具有明确的生物学意义。另外,发现了一些可能和淋巴瘤和白血病相关的基因。     

高中生物学新课程标准教学研讨"胚胎工程"教学构思

在普通高中<生物课程标准>的内容标准中,"胚胎工程"是选修3"现代生物技术专题"模块的第3个专题.该专题涉及胚胎工程的理论基础,胚胎工程的基本技术及原理,胚胎工程的应用与前景,以及胚胎于细胞的研究和应用对生命基础科学研究的重大作用等内容.笔者将从知识内容、学习目标、教学策略和教学建议等方面,谈谈对该专题的教学构思.     

RNA干扰技术在植物线虫基因功能研究及虫害防治方面的应用

RNA干扰（RNA interference,RNAi）是双链RNA（double—stranded RNA,dsRNA）介导的同源mRNA特异降解的过程,具有高效性、非绝对特异性和表型可遗传性。其在遗传育种、基因功能研究、药物研发等各方面具有广泛的运用前景。近年已应用到植物线虫基因功能的研究中。随着对植物线虫基因组及基因功能研究的不断深入。RNAi技术在植物线虫防治方面的研究也取得了很大进展。