生物學的研究方法

時間:2023-07-04 16:27:03

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生物學的研究方法

第1篇

關鍵詞:功能基因組;高通量數據;生物信息學

中圖分類號:Q933 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)10-0190-01

功能基因組學(后基因組學),是在結構基因組所提供的豐富的高通量信息資源以及大量各類生成產物的基礎上發展起來的基因組學的子學科。其通過在功能基因組水平或功能系統水平上全面地分析基因的功能,發展和提出了多種實驗手段和分析方法,使得生物學的研究對象由單一基因或蛋白質轉為多個基因或蛋白質組成的系統,進而得到關于基因表達、調控、功能以及生物的生長、發育的相關規律。

1 差異顯示反轉錄PCR技術

差異顯示反轉錄PCR(DDRT―PCR)技術是由Liang和Pardee等提出的,以PCR和聚丙烯酞胺凝z電泳為基礎的功能基因組學的傳統方法。該方法的基本原理是:以1對細胞(或組織) 的總RNA反轉錄而成的cDNA為模板,利用PCR的高效擴增,通過5’端和3’端引物的合理設計和組合,將細胞(或組織) 中表達的基因片段直接顯示在DNA測序膠上,從而找出1對細胞(或組織)中表達有差異的cDN斷。DDRT―PCR具有周期短,功能多,靈敏度高,所需RNA的量較少并且重復性較高等優點。但是,在實際施行過程中, DDRT―PCR技術存在著假陽性率高、凝膠中單條cDNA帶成分不均一、所獲cDNA僅代表mRNA 3’UTR(非翻譯區)、一些低拷貝數mRNA不能有效呈現等問題。[1]

2 基因表達序列分析

基因表達序列分析(SAGE)是Velculescu等人建立的一種快速高效地分析轉錄物的實驗方法。其理論依據是:基因組中95%的基因可以由來自cDNA 3’端特定位置的一段9―11bp長的序列加以區分。這一段特異的基因序列被記作SAGE標簽。基因表達序列分析通過對cDNA制備SAGE標簽,然后將這些標簽串聯起來并對其進行測定,可以顯示出各SAGE標簽所代表的基因在特定的組織中是否有表達,同時還可以將SAGE標簽所出現的頻率作為其所代表的基因表達程度的指標。但是,應用SAGE技術有一個重要前提條件:GenBank中必須有某一物種足夠多的DNA序列的資料(特別是EST序列的資料)。[2]

3 微陣列分析

DNA微陣列(microarray assay)技術包括cDNA微陣列和DNA芯片(DNA chip)兩種方法,這兩種方法的原理相同。首先是在固相表面合成成千上萬個寡核苷酸“探針”(cDNA、EST或基因特異的寡核苷酸),該過程會用到光導化學合成、照相平版印刷和固相表面化學合成等技術。接著將寡核苷酸“探針”與來自不同細胞、組織或整個器官的用放射性同位素或熒光物標記的DNA或mRNA反轉錄生成的第一鏈cDNA進行雜交。最后對每個雜交點進行定量分析。定量分析的結果可以用于DNA測序、DNA突變和多態性分析以及對同一組織細胞在不同狀態下或在同一狀態下多種組織細胞基因表達水平的差異的檢測,還可以發現新的致病基因或疾病相關基因等。微陣列分析的優點是可以同時對大量的基因,甚至是整個基因組的基因表達進行對比分析,并且在核苷酸雜交技術的各個方面應用。其在同時比較同一組織在不同狀態下或各組織之間DNA序列分析以及基因的表達狀況等方面具有極大的優越性。

4 反義RNA分析

反義RNA是能與靶RNA互補配對的,用來定點分析某一段DN段(基因)功能的小分子RNA。反義RNA分析即是利用反義RNA來進行功能基因組分析的方法。該方法首先分離基因片段的mRNA,合成其mRNA的互補RNA(反RNA)。然后給反RNA加上基因表達必需的元件(如啟動子等),接著插入T-DNA。將其轉化到植株中,那么合成的基因就會在植株中表達,并表現出相應性狀。因為反義RNA與靶RNA堿基配對的結合方式,反義RNA可以在DNA復制、轉錄和翻譯水平上對基因表達加以調控。

5 蛋白質組分析

蛋白質組分析方法主要涉及兩個步驟:蛋白質的分離和蛋白質的鑒定。用于蛋白質分離的技術主要是雙向凝膠電泳(2-dimensional gel electrophoresis,2-DE),其原理是細胞抽提物在電泳過程中蛋白質個體首先依據所帶電荷然后依據分子大小被分離。這種方法的最大缺點是重復性差,使得幾乎不能同來自其他實驗室的資料進行比較。

6 生物信息學

生物信息學將DNA和蛋白質作為研究對象,以計算機等計算工具為基礎,發展更新各種軟件,收集、整理和儲存DNA和蛋白質的序列和結構數據,并加以分析進而發現藏在基因序列中的規律。應用生物信息學可以對功能基因組研究過程中產生的高通量,高維度的數據進行處理,應用數理統計的方法,以計算機的快速運算能力,找到功能基因組的相關信息。常應用生物信息學將未知DNA序列與數據庫中收集的DNA序列進行同源性比較,或應用相關軟件進行核苷酸及氨基酸序列的同源性比較,以此來獲得未知DNA序列的功能信息。[3]

7 小結與展望

隨著發展,基因組學由結構基因組學向功能基因組學發展,由此也產生了大量應用于功能基因組研究的工具和方法。這些方法從不同的角度和方向挖掘基因本身蘊含的豐富信息資源。功能基因組學無論是應用于獲取大量基因功能信息,亦或是針對特定基因的研究都取得了突破性的進展,發展速度迅速。但隨著各類研究的不斷深入進行,這些方法的精確性和準確性會漸漸不再滿足條件,同時各項技術尚未解決的一些問題也會被放大,單個方法或技術可能難以對新的問題有較好的應用。結合各種方法,揚長避短,綜合應用各種技術可以對功能基因組有更全面、深入的研究。[4]

功能基因組學的應用十分廣泛,從動物、植物到微生物群落分析都可以取得較好的研究成果,也可以應用于醫藥、毒理等領域。隨著計算機技術的發展,將生物信息學應用于功能基因組學,借助計算機強大的計算能力,功能基因組學將能取得更大的突破。

參考文獻

[1]趙錦榮,閻小君,蘇成芝.差異顯示反轉錄PCR 技術研究進展[J].生物化學與生物物理進展,2000,27(1):28-32.

[2]常青山,余增亮.基因表達分析方法及其研究進展[J].生物技術通報,2002,(6):27-31.

第2篇

關鍵詞: 細胞生物學 考試方法 改革策略

細胞生物學作為生物學相關專業的基礎課程,其考核環節一直為我國高校相關專業所重視。傳統細胞生物學課程的考試環節主要以閉卷檢測作為考核方式,以考試分數作為標準對學生的學習能力及學習成績進行評定。這種考核方法難以有效地反映學生的綜合素質,因此對細胞生物學課程考試方法進行改革具有一定的必要性。

一、細胞生物學課程考試改革的原則與思路

(一)考試方法改革原則

由于細胞生物學課程專業性及理論性較強,對該課程考試的改革應以培養學生的自主創新能力及動手實踐能力作為切入點,根據學生的實際專業需求及個人能力的差異性對學生能力進行評價[1]。對專業成績的評述不應單純地以閉卷理論試卷成績為最終成績,應當綜合評價學生日常課堂表現、實驗課表現及課堂討論等環節表現出的能力,并對成績比例進行合理分配,具體考試方案由各專業教研部門自行確定。通過引入綜述論文、課堂發言、實驗課表現等環節的成績評定,可以有效提高學生的學習興趣。

(二)考試方法改革思路

對細胞生物學課程考試方法的改革,主要將考試成績合理地劃分為“閉卷理論考試(60%)+論文綜述(10%)+實驗課表現(20%)+日常課堂表現(10%)”四個部分。

1.對學生日常課堂表現進行評價

學生的學習活動以課堂學習為主,因此對學生日常課堂表現進行客觀評價可以有效地反映學生細胞生物學課程的知識水平及能力基礎。因此,將細胞生物學課程考試成績中的10%作為日常課堂表現的分值,主要對學生課堂參與程度、討論問題積極性、師生互動與溝通、課堂出勤率等方面進行考察,從而有效地提高細胞生物學課程教學質量。

2.對學生實驗課表現進行考核

細胞生物學課程主要由理論課及實踐課構成,實踐課教學可以有效地對理論進行驗證,是學生深化理論、接觸生物學領域的重要途徑。傳統細胞生物學課程的考試主要側重期末閉卷考試的考試成績,對實驗課考核重視程度不足,導致絕大多數生物教師在教學過程中缺乏相應的重視。將細胞生物學課程考試成績中的20%作為實驗課表現的分值,可以有效地提升學生實驗操作的積極性。

3.設計論文綜述環節進行考評

為了提升細胞生物學課程的考評的合理性,可以設計相應的論文綜述環節,對學生整體知識結構的掌握能力進行考核。論文綜述環節可以在考試周前一周至兩周進行,由教師提前布置相應的論文論述主題,給予學生充足的時間撰寫論文、制作幻燈片,在考核過程中由學生自主上臺進行論文匯報,再由其他學生進行自主提問。在評分過程中,可以將細胞生物學課程考試成績中的10%作為論文綜述環節的分值。

二、細胞生物學課程考試改革應注意的問題

(一)加強相關教師的素質培訓

隨著新課程改革的深化,雖然學生成為課堂教學活動的主體,但教師仍然處于主導者地位,教師的職業素質及教學觀念直接影響細胞生物學課程考試方法改革的貫徹效果。因此,為了保證細胞生物學課程考試改革的有效性,我國高校相關專業應當開展周期性培訓,培養生物教師相應的職業素養,相關專業教研室應根據教學活動的推進對教師進行跟蹤性的培訓,積極開展教學前期培訓、教學中期檢測及教學末期總結,保證生物教師可以明確細胞生物學考試方法改革的必要性,并從考試改革入手提高課堂教學質量。

(二)貫徹落實相應的考核操作

在明確了細胞生物學課程考試方法改革的原則與思路之后,應當將相應的方案與思路落實到實踐中,用實踐檢驗理想化的方案,提高細胞生物學課程考試方法改革的合理性[2]。在實際考核操作過程中,教師應當制定相應的規章制度明確相應的考核流程,并對學生課堂表現、課堂出勤情況等評價因素進行了解。在實際考核過程中,可以打破傳統單一性由教師評價學生的教學模式,引入相應的學生互評、學生自評評價機制,尊重學生實際能力的差異性,對學生成績進行合理的評估。

(三)在考核過程中加強教師的協作

由于細胞生物學課程考核具有較強的專業性及理論性,且考試改革涵蓋面與考察面較為廣泛,學生成績考核工作難以由一個教師單獨完成,因此應當以過程性目光看待細胞生物學課程考核工作,加強各環節教師的協作與溝通。在學生成績評價過程中,由不同的教師負責學生日常表現統計、學生論文綜述情況、學生試卷批閱等環節。在過程性評價中教師之間進行合理化分工,可以有效提升學生成績考核的合理性。

(四)引導學生注重日常學習過程

細胞生物學課程考核不僅具有檢測教學成果的功能,還具備評價功及引導功能[3]。傳統側重期末考試成績的考核模式對教學成果的評價較單一,很容易導致學生陷入學習時僅注重考點的學習誤區。對細胞生物學課程考試方法的改革對學生日常表現、實驗課表現等方面進行綜合考核,因此教師應當注重引導學生的日常學習課程,盡可能地消除功利性的學習目的。

總而言之,細胞生物學不僅是一門集理論性、創造性為一體的學科,而且是臨床醫學及生物學的學科基礎。在教學考核過程中,相關教師應當明確考試的評價功能及引導功能,樹立素質教育理念,利用多種形式的綜合性考核內容對學生學習情況進行考評。

參考文獻:

[1]竇曉兵,高佳,范春雷,胡林峰,錢穎,沃興德.細胞生物學課程考試方法改革的研究與實踐[J].經營管理者,2009,23:327.

[2]肖明珠,毛建文,李紅枝.醫學細胞生物學考試方法的改革與實踐[J].中國現代教育裝備,2010,15:172-173.

[3]楊麗,張君,謝菁,徐文靜,王巖.醫學細胞生物學考試方法改革的探討與實踐[J].教育教學論壇,2014,31:69-70.

第3篇

一、實驗目的的確定

探究實驗的本質是根據某一合理假設,通過設計和實施實驗,對作用主體與作用對象之間的內在聯系作出分析和判斷,從而得出科學結論的過程。因此,生物學探究實驗的實驗目的一般描述方式為:探究某因素對生物某方面特征(如形態、結構、生理功能)的影響。例如,探究光照強度對植物光合作用速率的影響;探究生長素濃度對植物插枝生根的影響;探究紫外線對草本植物植株形態和株高的影響等。

從實際應用出發,實驗目的可以從兩個不同角度分析確定。(1)可以從實驗課題中分析實驗目的。很多探究課題實驗目的明確,不需要作進一步分析。但也有部分課題探究目標比較模糊。如,探究小麥生長中心與旗葉光合作用的關系。該課題既有可能是探究生長中心對旗葉光合速率的影響,也有可能是探究旗葉光合作用對生長中心生長速率的影響。因此,需要進一步細化,確定探究方向。(2)從實驗步驟中歸納實驗目的。從訓練學生思維的角度出發,在某些情境下可能給定實驗步驟,要求歸納實驗目的。此種情境下的一般方法是:根據實驗步驟找出實驗中的自變量和因變量,將實驗目的概括為“探究某因素(自變量)對某形態結構或生理功能(因變量)的影響”。

二、實驗原理的分析和歸納

實驗原理是對實驗的理論基礎、操作方法和目標指向的高度濃縮概括。其內容應包含四個方面的基本要素:實驗的科學理論依據;操作過程要點;實驗結果的檢測方法和指標;實驗的結論目標指向。

在獨立設計實驗時,確定實驗原理的基本途徑是:(1)從生物科學的基本理論出發,深入分析影響因素與作用對象之間的內在聯系。(2)分析操控影響因素的具體方法,確定自變量。(3)分析實驗對象受到影響后可能發生的反應,找出與這些反應相關的外在表現,確定觀測指標。(4)概括說明該實驗能達成的最終目標。

如果是在已有的實驗方案基礎上歸納實驗原理,基本方法是:找出實驗方案中的自變量和因變量,從理論上分析二者之間可能存在的聯系;然后以方案中實驗組為依據,描述對自變量的控制和對結果的檢測方法,忽略掉對照組設置以及對無關變量的控制等細節,從而歸納出實驗原理。

一個科學的實驗原理可以對實驗材料的選擇、實驗步驟的設計、觀測指標的確定以及實驗結果的預測分析都能起到有效的指導作用,是整個實驗方案的綱領。

三、實驗步驟設計的方法和原則

實驗步驟是實驗探究方案的主體內容。它直接決定實驗過程能否實現以及實驗目標能否達成。

實驗步驟設計的一般思路是:首先要明確自變量和因變量,再結合探究目標確定變量控制方法和對照實驗設置方法,最后確定對實驗結果的檢測方法和指標。如果是定性探究,則應該以被探究因素的有、無或者強、弱等典型條件設置對照;如果是定量探究,則應該以被探究因素的強弱程度設置一系列梯度實驗進行探究。例如,若要探究“溫度對植物光合作用的影響”就可作定性探究,此時只需要設置高溫、常溫、低溫三個典型溫度條件作對照實驗即可。如果要求“探究植物光合作用的最適溫度”,這就是一個定量探究課題。必須在一定溫度范圍內設置一系列溫度由低到高的梯度實驗進行對照。檢測方法要有可行性,檢測指標必須是實驗對象受自變量影響后產生的必然預期結果。

實驗步驟設計必須遵循的原則主要有:科學性原則;對照原則;單一變量原則;平行重復原則。

科學性原則的基本含義是:有確實的科學理論依據,邏輯推理嚴密,操作方法和順序合理,變量控制可靠有效,觀測手段簡便易行。

對照原則:探究過程中要通過設置對照實驗的方法來增強實驗的說服力。可根據不同課題要求,在實驗中設計空白對照、條件對照、相互對照和自身對照等不同的對照實驗形式。

單一變量原則:實驗組與對照組只能有一個變量差異。即除開自變量以外,實驗組和對照組其他所有無關變量應保持相同且適宜。

平行重復原則有兩層含義:一是指進行探究實驗時對生理狀況相同的多個實驗對象同時進行相同的實驗操作,以減少偶然因素或實驗對象個體差異帶來的誤差;另一層含義是指控制自變量在相同的變化幅度下,以同樣的條件進行重復實驗,從而體現過程與結果之間聯系的必然性。

在上述原則下,實驗步驟的設計可以大致上分為三個要點:第一步,準備和分組。對實驗材料要進行準備和預處理,使其初始狀態相同并達到實驗要求。然后,根據實驗需要劃分為不同組別,為后續的對照實驗做好準備。第二步,對照處理和變量控制。將不同組別控制在自變量的不同變化幅度之下形成對照,其余條件控制到相同且適宜的狀態,并給予充分的后續反應時間。第三步,實驗現象的觀測統計。選定適當的觀察測量指標對不同組別分別進行觀察和統計,以反映實驗結果。

四、實驗結果分析和結論歸納

第4篇

摘 要:隨著素質教育的不斷深入,新的課程標準也得了全面貫徹實施。高中生物教師面對新課程的目標要求,應當改變傳統的教學方法,優化教學內容,注重教學的實際性。本文具體闡述了新課程背景下高中生物的教學方法,以提高課堂教學的效率。

關鍵詞:新課程;高中生物;教學方法;探討

新課程背景下高中生物教學區別于傳統的生物教學,它既要滿足傳授學生學生基本的生物學知識和研究方法,還要通過新的課程標準的基本觀點,培養學生正確的“三觀“,從而達到提高學生生物學科知識水平和正確情感態度的教學目標。針對這些教學目標傳統的教學方法已經不能滿足要求,必須探索新的教學方法以適應新課程的教學標準。筆者結合豐富的實際教學經驗,從現階段高中生物教學存在的問題入手,對新課程背景下高中生物教學方法進行簡單的探討。

1 新課程背景下高中生物教學存在的問題

1.1 忽視對學生現代意識的培養,只注重知識技能的傳授

由于受到應試教育的影響,高中教師在實際授課中偏重生物基本知識與基本技能的傳授,往往不重視甚至忽視提高學生的生物科學素養,忽視培養學生的現代意識。新課程背景下高中生物一個重要的教學目標就是培養學生的現代意識,隨著新課程教學的不斷推進,對綜合素質的人才要求越來越高。所以,高中生物教師要認識到培養學生現代意識的重要性,這也是培養合格人才的關鍵。

1.2 現有生物教學方法過于單一

目前,許多生物教師仍沿用傳統的教學方法,即“教師講、學生聽的”授課方法,很少運用有效的教學方法教導學生。教學中還經常有教師“滿堂灌”,缺少師生之間的互動,也沒有給學生理解吸收知識的時間,更無法形成活躍的課堂氛圍。有些教師雖然領悟到新課程生物教學的內涵,也根據學生的實際情況及教學內容開展探索式教學,但由于種種原因導致新的教學方法流于形式化、表面化。因此,要達到新課程的教學標準,就需要教師不斷探索新的教學方法,充分理解高中生物新課改的內涵,發揮學生學習的主動性與創新性。

1.3 高中生物教學中課程資源匱乏

現階段,高中生物教學沒有充分體現出新課程的內涵,忽視對學生的科學素養和學習能力的培養。教師在多媒體輔助教學時,所用的課件大多都是考試的知識點,沒能按照新課程的標準要求來制作課件,更沒有給學生提供生物科技比較前沿的相關資料。有些教師不按教學目標要求,不能充分引導學生利用網絡搜集相關資料。導致學生學習生物的興趣與積極性得不到激發,教學效果與教學目標得不到。

2 新課程背景下高中生物教學方法的探討

2.1 采取興趣教學法

新課程標準背景下,興趣教學的理念被提出,并很快被學生接受,取得了一定的效果。俗話說興趣是最好的老師,學生會積極主動的學習自己感興趣的學科,而且比較容易接受該科的知識。在課間我們經常會聽到學生議論說他們喜歡某位教師,聽課興趣高;不喜歡某位教師,聽課時老是昏昏欲睡,其實這就是興趣教學的一個方面,而這一教學方式也類似于情感教學法。

新課程背景下的生物是以實驗為基礎的學科,能很大程度上培養和和發揮學生的智力因素。而傳統的教學方法追求向學生不斷灌輸知識,極大降低了學生的學習興趣。在打造興趣教學理念時,要根據學生實際的認識水平和心理因素,科學合理的設問,以此激發學生的發展思維,增強課堂活躍程度,提高學生分析問題和解決問題的能力。比如提問“為什么班上有些人的大拇指彎曲度很大,有的就很小?”讓同學們試著彎曲大拇指,發現許多學生的彎曲度都很小。在課堂上可以提出很多這樣的問題,利用學生感興趣的話題帶動學生學習,激發他們的學習動機,培養他們的問題意識。

2.2 大力開展探究式教學法

在新課程背景下的高中生物教學,大力開展探究式教學是必不可少的。在新課程標準下,提倡探究式學習,學生可通過自主、合作、探究的方式,主動參與到活動中,增強獲取知識的能力。高中生物教師在實行探究式教學時,要根據學生興趣選擇一些探究式問題,引導學生以自主討論為主要的學習方式。通過這些方法讓學生在教師的指導下,發現問題進而探索問題,提高學生的探究能力。與此同時還可以根據教學內容創設問題,讓學生獨自思考,然后根據搜集的資料進行分析,得出解決的方法。

2.3 板書教學與多媒體技術相結合的教學法

多媒體技術的運用是新課程背景下的必然趨勢,也是衡量一個教師現代化程度的標尺。新課程背景下如果僅僅靠傳統的板書教學,高中生物教師不但任務重,而且教學效果也不理想,有些教學內容是板書無法書寫的,沒有多媒體技術的介入學生掌握起來很困難。多媒體技術可以把一些比較抽象的生物知識直觀的放映出來,學生可以和熒幕形成一種直接的對流,不僅增加了教和學的信息量,還培養出學生觀察事物的能力。例如,在講動植物細胞結構時,可以通過多媒體技術把完成的細胞剖面圖展示給學生,這樣教師在講解相關知識點時更加容易,學生更加直觀的觀察到動植物細胞內部的結構。

2.4 以發展性評價促進學生發展的教學法

建立有效的評價體系促進學生發展,提高教學質量,促進學校發展,也是新課程的重要內容之一。教學評價在新課程中有質量監控和導向作用。通過建立評價體系,可以有效的提高教師的教學水平和學生的綜合素質,這樣的體系能為素質教育的的實施提供保障,充分發揮評價體系促進發展的功能,讓評價的過程成為促進教學發展的魚提高的過程。評價體系的建立并不是舍棄考試制度,而是要端正目的,要學生明白學習最終是成為一個適應時代要求的高素質的公民, 而不是為了應付考試。通過建立這樣的評價體系,讓學生明白自己學什么,學習的目的是什么,以此提高教學的效率。

3 結語

綜上所述,新課程背景下高中生物的教學是一項長期的系統工程,高中生物教師要充分認識到這個工程的艱巨性,做好相應的準備。不斷提高自身素質,以培養學生的現代意識為目標,采取興趣教學法、大力開展探究式教學法等,只有這樣才能提高高中生物教學的教學水平,實現高中生物課程教學目標。

參考文獻

[1]郭小平.高中生物新課程理念下的教學現狀與建議[J].考試周刊.2011(52)

[2]羅香云.新課程下提高高中生物教學有效性的探究[J].生命世界.2010(08)

第5篇

一、留學生使用“多、幾”的偏誤

偏誤分析是對學習者在第二語言習得過程中所產生的偏誤進行系統的分析,研究其來源,解釋學習者的中介語體系,從而了解第二語言習得的過程和規律。常見的偏誤有:

1錯序

錯序偏誤是屬于結構系統上的偏誤,錯序是指由于句中的某一個或者某幾個成分錯放了位置造成的。錯序是一種常見的偏誤形式,留學生在“多”與“幾”的概數習得過程中常常會將句子成分顛倒,影響句義的表達,有時也會造成歧義。具體的錯序偏誤有:

“多”與數詞、量詞結合時的位置當用“多”表示概數且前面的數詞為整數,量詞為度量單位是一般有兩個位置,例如“一斤多”、“十多斤”。留學生常常對此感到疑惑,不明白什么時候“多”放在量詞何時放在量詞前,于是就有了以下的錯誤:

例1  *大衛兩百厘米多高。(正答:大衛兩百多厘米高。)

例2  *山本買了七多斤蘋果。(正答:山本買了七斤多蘋果。)

例1的數詞是整數而且是十的倍數,這時“多”要放在量詞前面,這個規則可以表示為“數詞+“多”+量詞+(名)”。但是例2不能套用上面的公式,因為這個句子中的數詞發生了變化,不是十的倍數,只是一般的整數,這時“多”的位置也會發生相應的變化,位置應在量詞之后,即“數詞+量詞+“多”+(名)”。在這種情況中間,我們要求量詞也必須可以分割,并且這些量詞有下級單位。例如:“斤”的下級單位有“兩”,“塊”有下級單位“角”、“分”,具體的偏誤我們在后面還會說到。

“幾”與數詞、量詞結合時的位置與上文中“多”的情況類似,在處理“幾”在同數詞、量詞結合時的位置上,留學生也會出現以下的偏誤,如:

例3 *我跟同學去看電影幾個一起。(正答:我跟幾個同學一起去看電影。)

例3中的“幾個”作“同學”的定語,與留學生的母語不同,漢語中表示概數的詞組要放在名詞前作定語,具體的造成偏誤的原因我們將會在后面的論述中說到。

2、誤加

誤加是指在某些語法形式中,一般情形下要使用某個成分,可是當某些形式發生了變化,這些成分又不一定能使用,這時候,留學生就會出現偏誤,表現為概數詞重復疊加。如:例4 *這篇課文超過五百多個字。(正答:這篇課文超過五百個字。/這篇課文五百多個字。)“超過五百字”和“五百多個字”都是五百字以上的意思,“超過”和“多”疊加在一起,表意重復。

3、誤代

魯健驥先生認為,所謂“誤代”是指學習者在兩個或者幾個意義、形式相近、用法不同等原因造成的張冠李戴的現象。“誤代”現象主要有一下兩種情況:

“多”的誤代  錯句例如:例6  *我家有一多輛車。(正答:我家有一輛車。)

例6中“一輛車”不可分割,表述的一定要是整數,加上“多”之后就有了余數,一輛車是一個整體,沒有余數,此時的“多”作為概數詞就有些贅余。在以上的例子中涉及到的數詞都是一般的整數,當數詞是整數時,上文提到的公式應該是“整數+量詞+多+名”,但是我們說,這里的量詞要有下一級單位并且名詞必須可以切分時,句子才是正確的。

“幾”的誤代  錯句例如:例7 *教室里有十幾個人?(正答:教室里有十幾個人。此時的“幾”讀輕聲)

當讀輕聲時則表示不超過十的概數。留學生在漢語習得過程中先學習了“幾”作為疑問代詞的用法,在“幾”作概數詞的學習過程中容易受到之前的影響,不理解“幾”的語法意義,造成偏誤。“幾”不同的讀音決定了其不同的詞性和語法功能,故我們將上述這種誤代歸類為詞性辨別不清造成的誤代。

4、遺漏

遺漏是指學習者在句子中或者詞語中遺漏某一個或幾個成分產生的偏誤。例如:

例8*今天我買了十多蘋果。(正答:今天我買了十多個蘋果。)

例8在學生的習作中經常出現,常常表現為“多”和“幾”作為概數在使用過程中的遺漏。我們認為,由于“多”和“幾”的位置學生很難掌握,而這又影響了后面量詞的使用,學生在使用概數的時候會表現為量詞的遺漏,這是由“多”引起的,所以我們將其歸為“多”的偏誤。

二、探討“多”與“幾”的教學方法和策略

1、習得者方面

每個二語習得者都會受到母語負遷移的影響,學習者要做的不是將母語徹底有意識地忽略,而是應該正確利用母語來實現母語正遷移的最大化。這樣一來把相關的新知識和舊知識進行對比,有助于準確把握新知識。收集自己平時所犯的錯誤,將其同正確答案進行對比,找到易錯點,盡量避免母語的負遷移。

2、教師方面

事實證明,傳統的教學方法在漢語作為第二外語教學的課堂上行不通,身為對外漢語教師,我們有責任創造一個輕松活躍的課堂氛圍和機動靈活的教學方式。概數詞與數字形影不離,那么我們在課堂上就可以利用簡單的數學知識展開部分課程,在概數詞“多”的教學中,我們可以簡化成下面的講解:

數量+多+量詞+n/adj

數量+量詞+多+n/adj(度量單位、時間量詞)

數量+多+位數詞(億/萬)+量詞+n

其次,在具體的“多”和“幾”作為概數教學中教學內容都是多義語素,因此教學中要幫助學習者區分不同語素義。下面就“多”和“幾”的教學方法提出以下具體的建議:

在語言情境中聯想  語言有一定相關性,留學生把漢語作為自己的第二語言來學習使用的。“多”和“幾”這樣的概數詞雖不如一般詞和某些基本詞在生活實際中出現得多,但運用范圍還是很廣的。例如老師可以這樣設置情景:

“這十多個詞語大家認識嗎?”

“老師有幾個問題想問大家。”

這樣引導將其中的“十多個”“幾個問題”替換成“十幾個”“好多個”這樣的過程里,學生會明白在具體的語境中轉換詞。

第6篇

關鍵詞:醫療器械 微生物學檢驗 過程 方法

0 引言

我國醫療器械行業伴隨著國家對此的大力支持還有科技的不斷進步而快速發展著,醫療器械在診斷疾病和治療疾病等方面都得到了廣泛的應用。應用的廣泛使得人們也提出了這樣的問題:醫療器械的衛生以及安全方面是否合格和達標?會不會對人產生負面的影響?

現代科學技術在不斷地向前發展著,這也必將帶動醫療方法的進步,而越來越多的醫療器械為我們指明了一個新的且十分重要的研究方向――醫療器械的微生物檢驗。

1 微生物的概念

用人的肉眼無法分別的微小生物統稱為微生物。微生物的結構十分簡單,且活性極強,數目龐大。在二十世紀中后期,一套包括顯微技術以及純培養技術和培養皿等在內的微生物學檢驗成為了一個獨立學科。

2 采集檢驗樣品

筆者隨機對十家生產醫療器械的企業進行了樣品的隨機抽取,并對樣品進行了調查以及分析,為的是對于一次性使用醫療器械產品的微生物學指標的檢驗現狀予以較為精確的把握。

首先,以隨機抽樣作為樣品的選取辦法,盡力保證選取的樣品可以代表被檢驗的物質。其次,在進行采樣環節的時候,筆者先對這些企業的生產流程以及周圍的環境等基本的情況加以了解和把握。對其可能存在的污染源等等進行初步審視和檢查。這樣做也可以對這些樣本的衛生狀況及其質量等方面進行初步的反映。

對樣品的選取必須要依照無菌操作的程序要求,要對樣品進行滅菌處理,將環境當中的微生物污染等進行避免,為了免除殺掉樣品中的微生物這一隱患,包括所用的用具在內,一定不可以用酒精等等來進行處理。要使樣品當中的微生物狀況保持原來的樣子,在檢驗進行之前一定不能發生變動。要對項目和分析方法還有被檢驗物的均勻程度等要求為參照進行分析,以此為依據來確定采樣的數量。為檢驗和復檢以及留樣,樣品需要一式三份。

3 檢驗樣品管理程序

迄今為止,判定某種產品的質量主要是通過檢驗該產品的樣品實現的,如果樣品檢驗合格就推斷所檢批次的產品合格,反之就不合格。樣品在這個推理鏈中起著紐帶的作用,應確保其可信度或可靠度。樣品從采集到檢驗以及最后的處置,經歷了多個環節,如果失控,隨時都能改變其可信度或可靠度。因此,必須對樣品進行規范、科學和嚴格的管理。規范的樣品管理程序一般包括采樣管理、運送過程管理,輸入管理(接收、標識、貯存)輸出管理(確認、準備、流轉)等環節。

根據ISO/IEC-17025實驗室國家認可對樣品管理的要求,實驗室(特別是第三方實驗室)在本單位的質量管理體系中,應根據上述環節建立如下的樣品管理程序:委托書任務單采樣標識運送接收唯一性標識貯存、準備、確認流轉處置。

需要注意的是:在對樣品進行檢驗的過程當中所使用的一切器皿和試劑還有溶液是必須要經過滅菌處理的;在檢驗實驗室當中可能會使用到的一切設備都應當對其進行校正和檢查;在采集選取完樣品之后,要以國家的標準檢驗方法為參照,保持負責和認真的態度來對樣品檢驗外觀,一定要注意,樣品不要受到環境中的微生物的污染;必須選用被玻璃器皿蒸餾過的蒸餾水抑或是無離子水來供培養基以及試劑所用;在結束對選取的樣本的檢驗工作之后,要立即清洗攜帶細菌的器皿等。

4 醫療器械的微生物學檢驗方法

細胞以及分子等等都已經被微生物學檢驗所深入,在對醫療器械進行的微生物學檢驗中已經利用了不少新的方法以及技術。在微生物學檢驗的項目當中,當數細菌學檢驗為推廣廣度最廣的項目了。細菌檢驗的最為重要的方法就是細菌形態學檢查了。該檢查可以以其形態一級結構還有染色反應為參照根據,也是細菌的分類以及鑒定的基本。

4.1 顯微鏡檢查 顯微鏡可以觀察到人類肉眼無法分辨的個體及其微小的細菌。一般由兩部分組成,一是光學顯微鏡;二是電子顯微鏡,其中光學顯微鏡是用來觀察一般的形態以及結構的,只用使用電子顯微鏡才可以觀察到新的內部結構。另外,光學顯微鏡主要包括普通光學顯微鏡、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、微分干涉差顯微鏡等,電子顯微鏡主要包括透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等。

4.2 染色標本檢查 細菌和周圍的環境在經過染色之后會產生比較鮮明的對比,細菌的大小以及排列等特征以及其特殊的結構會經由光學顯微鏡觀察到。細菌染色的程序大多是:干燥-固定-媒染-脫色-復染。

染色標本檢查常用的方法為以下幾種:

4.2.1 單染色法。用一種染料將細菌和周圍物體染成同一種顏色。細菌經單染色法處理后,可觀察其形態、排列、大小及簡單的結構,但不能顯示各種細菌染色性的差異。

4.2.2 復染色法。用兩種或以上的染料染色的方法。常用的包括革蘭染色法以及抗酸染色法。

革蘭染色是細菌學中最常用的染色方法。除糞便、血液等極少數標本外,絕大多數標本在分離培養之前都要進行革蘭染色、鏡檢。 進行革蘭染色可鑒別細菌,初步識別細菌,縮小范圍,有助于進一步鑒定。

抗酸染色分為抗酸性細菌和非抗酸性細菌兩類。

4.2.3 熒光染色。熒光染色法敏感性強,效率高而且容易觀察結果,有很大的實用價值。

除以上所述染色方法外,還有鞭毛染色、異染顆粒染色等等幾種。

4.3 不染色標本檢查 細菌標本不經染色直接鏡檢,可觀察生活狀態下細菌的形態及其運動情況,一般常有懸滴法、壓滴法。懸滴法是在凹型載玻片的凹窩周圍涂上少量的凡士林,同時在干凈的蓋玻片的中間用接種環點少量無菌水,在其中再點上少許培養好的細菌。如果液體培養物就直接將培養液滴一小滴在蓋玻片上。然后,將此蓋玻片翻過來,使液滴下懸,正好使液滴容納在凹型載玻片的凹窩中,輕輕地按一下,使其和凡士林粘緊。而壓滴法是用接種環挑取細菌培養液或細菌生理鹽水懸液兩環,置于潔凈載玻片中央,覆以蓋玻片。制片時,菌液要適量,不可外溢,并避免產生氣泡。

4.4 基因探針技術 基因探針技術的作用原理是同源序列的核酸鏈在一定條件下能夠形成穩定的互補DNA、RNA或DNA、DNA鏈條,此時可以利用具備高度特異性片段制成的基因探針來對不同細菌進行識別。基因探針具有減少因基因片段長度的多態性導致的分析條帶數的增多,例如法國生物一梅里埃公司的GEN、PROBE基因探針檢測系統,對特定菌落進行分離并進行確證試驗僅需要30分鐘。這項技術的缺點是對目標菌以外的細菌無法檢測識別。

4.5 細菌直接計數法 這種方法主要包括流式細胞儀(flow cytometry,FCM)和固相細胞計數(solid phase cytometry,SPC)法。這種方法的原理就是利用激光作為發光源,光束在聚焦、調整后對樣品流進行垂直照射,這樣被熒光染色的細胞就能夠產生散色光和激發熒光。光散射的信號能夠標志細胞體積的大小,信號強度則是細胞膜表面抗原的輕度或者核內物質濃度的反應,基于此散射光信號和熒光信號就能夠對微生物的大小、數量、形狀進行預估。這種方法的優點是靈敏度高,且可以對細菌的性質與數量同時鑒定。目前這項技術可以對細菌總數、致病性沙門菌、大腸埃希氏菌等進行檢測。對特定細胞進行技術統計,就能夠對不同細胞進行精確度較高的檢測。進行過濾樣品的操作之后,實驗者可以存留的微生物進行熒光標記,用激光掃描儀就可以對其鑒別。這種方法的優點就是對生長速度慢的微生物能夠進行快速檢測,其檢測速度能夠遠高于傳統的平板計數法,缺點是成本較高,因此推廣使用具有一定困難。

另外,除了上述醫療器械的微生物學檢驗方法外,還存在一些準確、省時、省力和省成本的快速檢驗方法,比如即用型紙片法、生物化學技術、選擇鑒定用培養基法、免疫學技術、全自動微生物分析系統等。

5 結束語

在醫療器械的微生物學檢驗當中,以法定的標準以及方法為參照是十分重要的。在這些微生物學檢驗方法當中,應用最廣泛的當屬細菌學檢驗。不久的將來,在對于醫療器械的微生物學檢驗領域,更多的方法會被研究。微生物學檢驗也會更加被應用以及推廣。

參考文獻:

[1]張娟麗.淺談醫療器械的微生物學檢驗過程和方法[J].學術管理,2009,11:34.

第7篇

【摘 要】古典舞是我國具有代表性的一個舞蹈種類,隨著素質教育的推廣,古典舞已經出現在了眾多高校的教學體系中。古典舞講究舞姿的柔和優美,注重情感的表達與宣釋,這也對舞者的表演素質提出了一定的要求。因此,高校在古典舞教學中,必須注重學生表演特質的培養。 【關鍵詞】古典舞;教學;表演特質;培養方法中圖分類號:G642

文獻標志碼:A

文章編號:1007-0125(2016)06-0146-01一、古典舞的特點古典舞是以民間流傳的傳統舞蹈為基礎,由舞蹈工作者們逐步創新、加工而來。中國早期的戲曲舞蹈是古典舞的雛形,經過不斷的發展,逐漸形成了具有民族特色的中國古典舞。它要求舞姿必須具有彈性,達到剛柔并濟、抑揚頓挫的表現效果。舞者的腿部和腰部要具有良好的柔韌性,優雅地完成旋轉、翻身等動作。中國古典舞是音樂、美術、武術的融合藝術,它要求舞者能夠將身形與韻律相結合,從而展現古典舞的藝術之韻。二、關于古典舞表演特質(一)古典舞表演特質的定義。簡單來說,古典舞表演特質就是指舞者對古典舞知識體系的掌握程度。對古典舞相關知識的掌握越多,也就越能將知識轉化為力量,更好地提高自己的舞蹈水平。(二)古典舞表演特質的基本內容。對古典舞蹈者來說,必須具備的特質主要有五個方面的內容,洞察力、想象力、思維力、感受力以及藝術創造力。一個好的古典舞者,必須具備敏銳的洞察力,才能很快地掌握舞蹈動作和舞蹈技巧,并且能夠通過觀察優秀舞者的表演,對比自身的不足,做到及時改進;其次,想象力對于舞者來說也十分重要。舞者需要通過想象進入角色和情境,通過舞姿描述故事、表達情感。合理而又生動的想象使舞者能更好地傳達出舞蹈的深蘊。同樣,思維力和感受力也是舞者更好詮釋舞蹈的重要能力,舞者通過良好的思維力和感受力去理解作品,深入作品中的角色,感受角色的喜怒哀樂,形象傳神地思考和體會舞蹈作品中的藝術幻境,才能更好地演繹出舞蹈作品的精髓。最后,藝術創造力是舞者升華自我的重要體現。舞者也是演員,他們需要通過自我表現力的發揮,對舞蹈里的人物、故事、情感進行藝術再造,才能賦予角色全新的、更加真實的藝術魅力,才能使自己的舞蹈作品更能打動人心,與觀眾產生共鳴。三、古典舞教學中表演特質培養的策略目前,在我國高校中,古典舞教學多注重基本功的訓練和教學,重表演而輕學習階段,不利于學生表演特質的提高。因此,高校必須想辦法改變這一現狀,促進古典舞學者表演特質的提升。(一)全方位培養學生的表演特質。首先,教師要注重學生基本功的訓練,這是學生提高表演特質的基礎。基本功如果不扎實,舞者就無法做出規范的動作,無法正確傳達舞蹈的含義,無法完成吸引觀眾的優美表演。基本功是所有舞蹈表演的基礎,因此教師要嚴格對待學生基本功的訓練,矯正學生每一個不正確的舞蹈動作。第二,對學生表演特質的培養越早開始越好。對于古典舞專業的學生來說,越早培養他們的表演特質,就越能訓練他們表演的靈活性、生動性。學生在早期接觸舞蹈時,就以具備藝術性和智能性的理論進行指導,才能使表演特質早早地在其心中扎根,才能使其將運用表演特質來理解舞蹈、舞蹈,成為一種自然而然的表演習慣。第三,培養學生的表演特質,具體來說還是要從古典舞表演特質的五個內容入手,尤其是想象力、思維力和感受力這三個方面,教師一定要注重培養學生的舞蹈感覺,提升他們感受、思考舞蹈角色以及場景的能力。教師還要通過鼓勵學生充分、大膽地想象,支持他們對藝術作品的創新,以此來提高學生的感受力和創造力。此外,教師還要幫助學生建立良好的個性心理,使他們擁有正確的價值觀和人生觀。實驗證明,有理想、能堅持,夠自信的人總是更容易取得成功。(二)重視古典文化的講解。古典舞蹈多包含了濃厚的傳統文化氣息,是不同時代民俗風情、鄉土人情的藝術綜合。因此教師在授課中,要重視古典文化的講解,幫助學生更好地理解作品中的傳統故事、文化風情。學生只有了解了古典舞蹈背后的文化底蘊,才能在舞蹈表演中自然流露出作品深層次的藝術表達。(三)加強教學形式創新改革。教師要改變以往只在教室授課的模式,定期組織學生參觀藝術館、文化館、舞蹈劇院等課外活動,幫助學生提高藝術修養,提高他們對古典藝術的理解力和感受力。此外,還可以通過開展舞蹈演出活動,激發學生的表演欲望,增加他們的舞臺經驗,使他們能夠更加從容地面對舞蹈和觀眾,從而能夠在以后的表演中更注重舞蹈形體的展現和情感的表達。最后,在情感表達上,教師要培養學生表達感情的能力,訓練他們通過眼神、神態、動作等肢體,來傳達作品里角色的感情和演員自我的理解。四、結束語古典舞蹈的表演需要舞者關注作品所蘊含的文化底蘊和情感訴求,而這兩點要求表演者必須具備良好的表演特質。因此,高校在培養古典舞學生的教學中,必須注重學生表演特質的教育。參考文獻:[1]張蕊.多學科視野中的中國古典舞教學[J].樂府新聲(沈陽音樂學院學報),2012(04).

第8篇

[關鍵詞] 系統生物學;基因組學;蛋白質組學;計算生物學

近代生物學研究主要是以分子生物學和細胞生物學研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止,還原論的研究已經取得了大量的成就,在細胞甚至在分子層次對生物體都有了很具體的了解,但對生物體整體的行為卻很難給出系統、圓滿的解釋。生物科學還停留在實驗科學的階段,沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現其功能行為,這實際上是還停留在牛頓力學思想體系的簡單系統的研究階段。但是生物體系統具有紛繁的復雜性[1,2]。盡管對一個復雜的生物系統來說,研究基因和蛋白質是非常重要的,而且它將是我們系統生物學的基礎,但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統的全部信息。這種研究結果只限于解釋生物系統的微觀或局部現象,并不能解釋系統整體整合功能的來源,不能充分揭示一個生物系統的信息,且忽略了系統中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學研究的發展。在這種現狀下,20世紀末人類基因組計劃完成后,生物學領域的科學家都在考慮一個問題:未來生物學研究的方向在哪里?為此學術界也不乏辯論。得出的共識是:生物學的發展未來主要面對如下問題:(1)如何弄清楚單一生物反應網絡,包括反應分子之間的關系、反應方式等;(2)如何研究生物反應網絡之間的關系,包括量化生物學反應及生物反應網絡;(3)如何利用計算機信息及生物工程技術進行生物反應,生物反應網絡,乃至器官及生物體的重建。

早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系統理論(general systems theory),他在文章中指出生物體是一個開放系統,對其組成及生物學功能的深入研究最終需要借助于計算機和工程學等其他分支學科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood創立的系統生物學(systems biology)則是在以還原論為主流的現代生物學中反其道而行之,把這種以整體為研究對象的概念重新提出。他給系統生物學賦予了這樣的定義,系統生物學(systems biology)是研究一個生物系統中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質等)的構成,以及在特定條件下這些組分間的相互關系的學科。換言之,以往的實驗生物學僅關心基因和蛋白質的個案,而系統生物學則要研究所有的基因、所有的蛋白質、組分間的所有相互關系。顯然,系統生物學是以整體性研究為特征的一種大科學,是生物學領域革命性的方法論。以胡德的觀點,基因、蛋白質以及環境之間不同層次的交互作用共同架構了整個系統的完整功能。因此,用系統的方法來理解一個生物系統應當成為并正在成為生物學研究方法的主流。利用系統的方法對其進行解析,綜合分析觀察實驗的數據來進行系統分析。具體通過建立一定的數學模型,并利用其對真實生物系統進行預測來驗證模型的有效性,從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘,這正是生物學研究方法的關鍵所在。

1 系統生物學的主要研究內容

系統生物學主要研究實體系統(如生物個體、器官、組織和細胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動態分析、各種信號轉導途徑的相互作用、基因調控網絡以及疾病機制等[4,5]。

系統生物學的首要任務是對系統狀態和結構進行描述,即致力于對系統的分析與模式識別,包括對系統的元素與系統所處環境的定義,以及對系統元素之間的相互作用關系和環境與系統之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應中反應成分之間的量的關系,空間位置,時間次序,反應成分之間的因果關系,特別是反饋調節和變量控制等有關整個反應體系的問題等。其次要對系統的演化進行動態分析,包括對系統的穩態特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統的基本演化機制,使系統具有目標性和可操作性,使之按照我們所期望的方向演化,也有助于我們重新構建或修復系統,為組織工程學的組織設計提供指導。另外,系統科學對生物系統狀態的描述是分層次的,對不同層次進行的描述可能是完全不同的;系統科學對系統演化機制的分析更強調整體與局部的關系,要分析子系統之間的作用如何形成系統整體的表現、功能,而且對系統整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯系。

系統生物學的研究包括兩方面的內容。首先是實驗數據的取得,這主要包括提供生物數據的各種組學技術平臺,其次是利用計算生物學建立生物模型。因此科學家把系統生物學分為“濕”的實驗部分(實驗室內的研究)和“干”的實驗部分(計算機模擬和理論分析)。“濕”、“干”實驗的完美整合才是真正的系統生物學。

系統生物學的技術平臺主要為各種組學研究。這些高通量的組學實驗構成了系統生物學的技術平臺。提供建立模型所需的數據,并辨識出系統的結構。其中包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、相互作用組學和表型組學計算生物學通過建模和理論探索。可以為生物系統的闡明和定量預測提供強有力的基礎。計算生物學包括數據開采和模擬分析。數據開采是從各實驗平臺產生的大量數據和信息中抽取隱含其內的規律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說,并對擬進行的體內、體外生物學實驗進行預測,最終形成可用于各種生物學研究和預測的虛擬系統。計算生物學涉及一些新的數學原理和運算規則,需要物理和數學來研究生物學的最基本的原理,也需要計算科學、信息學、工程學等進行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。

2 系統生物學的研究思路及特點

系統生物學識別目標生物系統中的各種因素,然后構架一個系統模型,在其中賦予這個生物系統能動性。在此模型中研究細胞、組織、器官和生物體整體水平,研究結構和功能各異的各種分子及其相互作用,并通過計算生物學來定量描述和預測生物功能、表型和行為。系統生物學最大的特點即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先,把系統內不同性質的構成要素(DNA、mRNA、蛋白質、生物小分子等)整合在一起進行研究;其次,對于多細胞生物,系統生物學要實現從基因到細胞、到器官、到組織甚至是個體的各個層次的整合。第三,研究思路和方法的整合。經典的分子生物學研究是一種垂直型的研究,即采用多種手段研究個別的基因和蛋白質。而基因組學、蛋白質組學和其他各種“組學”則是水平型研究,即以單一的手段同時研究成千上萬個基因或蛋白質。而系統生物學的特點,則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來,成為一種“三維”的研究[6]。

3 系統生物學的研究方法

系統生物學最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統生物學的發展正是由于對生物系統的干擾手段不斷進步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下,即由外至里,主要指在系統內添加新的元素,觀察系統變化。例如,在系統中增加一個新的分子以阻斷某一反應通路。而從下到上,即由內到外,主要是改變系統內部結構的某些特征,從而改變整個系統,如利用基因敲除,改變在信號傳導通路中起重要作用的蛋白質的轉錄和翻譯水平[7]。

目前國際上系統生物學的研究方法根據所使用研究工具的不同可分為兩類:一類是實驗性方法,一類是數學建模方法。實驗性方法主要是通過進行控制性的反復實驗來理解系統[8,9]。首先明確要研究的系統以及所關注的系統現象或功能,鑒別系統中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白質等,并收集所有可用的實驗數據,建立一個描述性的初級模型(比如圖形的),用以解釋系統是如何通過這些元素及其之間的相互作用實現自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下,干擾系統中的某個元素,由此得到這種干擾情況下系統各種層次水平的一些數據,同時收集系統狀態隨時變化的數據,整合這些數據并與初級模型進行比較,對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設來進行解釋,同時修正模型。再設計不同的干擾,重復上面的步驟,直到實驗數據與模型相一致為止。

數學建模[10,11]方法在根據系統內在機制對系統建立動力學模型,來定量描述系統各元素之間的相互作用,進而預測系統的動態演化結果。首先選定要研究的系統,確定描述系統狀態的主要變量,以及系統內部和外部環境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態變量之間的因果關系,以及變量之間的相互作用方式,建立狀態變量的動態演化模型。再利用數學工具對模型進行求解或者定性定量分析,充分挖掘數學模型所反映系統的動態演化性質,給出可能的演化結果,從而對系統行為進行預測。

4 當代系統生物學研究熱點

基因表達、基因轉換開關、信號轉導途徑,以及系統出現疾病的機制分析等四個方面是目前系統生物學研究的主要陣地。

基因組醫學(genomic medicine)是以人類基因組為基礎的生命科學和臨床醫學的革命。生命科學和臨床醫學結合,將人類基因組研究成果轉化應用到臨床實踐中,是后基因組時代最重要的研究方向之一。人類基因組計劃從完成和多種疾病相關的基因研究發現,迅速進入到蛋白質組學、染色體組和人類疾病基因的研究,通過單基因或復雜多基因疾病的相關基因研究和疾病易感因素分析,達到揭示基因與疾病的關系之目的;遺傳背景與環境因素綜合作用對疾病發生發展的影響;為疾病的診斷、預防和治療、預后和風險預測提供依據。基因組醫學將大大提高我們對健康和疾病狀態的分子基礎的認識,增強研制有效干預方法的能力。

后基因組(post-genome)的交叉學科研究是目前生命科學研究的前沿。交叉學科是一個新的研究領域,范圍非常廣闊,如基因組、蛋白質組、轉錄組等等,從而出現許多新的交叉學科。

細胞信號轉導(signal transduction)的研究是當前細胞生命活動研究的重要課題。細胞信號轉導蛋白質組學是功能蛋白質組學的重要組成部分。系統地研究多條信號轉導通路中蛋白質及蛋白質間相互關系及其作用規律,細胞信號轉導通路網絡化,其作用模式、通路、功能機制、調控多樣化,細胞信號轉導結構、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數疾病中起重要作用。對細胞信號轉導機制的了解,已成為創新藥物、防病治病的關鍵。細胞信號轉導不是一門單一學科,而是多種學科,如細胞學、生物化學、生物物理學和藥理學等多學科的交叉學科。

5 現階段系統生物學存在的問題

目前的系統生物學研究還只是初步使用動力學建模方法來定量描述系統的動態演化行為,這種方法對簡單巨系統是適用的,但是在運用到復雜適應性系統時就會表現出很多的局限性,有很多問題就不能解決。生物體系統的復雜程度超乎我們的想象,現階段不宜研究整個生物體系統,可以從研究“小系統”(生物體中具有一定功能、相對獨立的部分,將其看成一個“系統”)開始,當然如何正確地分析這個小系統本身也不是件易事。

5.1現有技術水平的限制

著眼于整體的系統生物學對技術、儀器的依賴性大大超過傳統的分子生物學。高通量、大規模的基因組及蛋白質組等的發展都是建立于新技術、新儀器出現基礎之上。就目前的技術水平來講,距系統生物學所要求達到的理想水平還相差很遠。由于技術發展的不均衡造成了系統中各個水平上的研究不均衡。基因組和基因表達方面的研究已經比較成熟,而在其他水平如蛋白質、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質在數量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調節分子,如何加強對低豐度蛋白的高通量研究,將是對蛋白質組應用前景的重要保障。同樣,如何研究系統內存在的非遺傳性分子即細胞中存在的成百上千的獨立的代謝底物及其他各種類型的大小分子,它們在基因表達、酶的構象形成等方面有著重要作用。建立適當的方法來系統檢測這些分子的變化是系統生物學能否發展的關鍵。

5.2分析水平的限制

系統的復雜性決定了全面分析的復雜性。人類基因組計劃的實施提供了龐大的信息資源,已讓人眼花繚亂,而對于較核苷酸復雜得多的蛋白質及代謝物等的分析將是更大的挑戰。如何系統而詳盡地為公共數據庫中的信息加上注解,對這些復雜數據進行儲存和分析將成為系統生物學發展的瓶頸。

[參考文獻]

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第9篇

1.學習生物學知識要重在理解、勤于思考

生物學的基本概念、原理和規律,是在大量研究的基礎上總結和概括出來的,具有嚴密的邏輯性,課本中各章節內容之間,也具有密切聯系。因此,我們在學習這些知識的過程中,不能滿足于單純的記憶,而是要深入理解,融會貫通。

2.要重視理解科學研究的過程,學習科學研究的方法

生物科學的內容不僅包括大量的科學知識,還包括科學研究的過程和方法。因此,我們不僅要重視生物學知識的學習,還要重視學生生物科學研究的過程,并且從中領會生物科學的研究方法。

3.要重視觀察和實驗,生物學是一門實驗科學

沒有觀察和實驗,生物學也就不可能取得如此輝煌的成就。同樣,不重視觀察和實驗,也不可能真正學好生物課。在日常生活中也要注意觀察生命現象,培養自己的觀察能力。

生物學是一門與生產和生活聯系非常緊密的科學。我們在學習生物學知識時,應該注意理解科學技術和社會(STS)之間的相互關系,理解所學知識的社會價值,并且運用所學的生物學知識去解釋一些現象,解決一些問題。

學習生物的三個小技巧

1.掌握基本知識要點,"先記憶,后理解"

與學習其它理科一樣,生物學的知識也要在理解的基礎上進行記憶,但是,高中階段的生物學還有著與其它理科不一樣的特點。對于大家學習了許多年的數學、物理、化學來說,這些學科的一些基本思維要素同學們已經一清二楚,比如:數學中的未知數X、化學中的原子、電子以及物理中的力、光等等。而對于生物學來說,學生們要思考的對象即思維元素卻是陌生的細胞、組織、各種有機物和無機物以及他們之間奇特的邏輯關系。因此學生只有在記住了這些名詞、術語之后才有可能掌握生物學的邏輯規律,既所謂"先記憶,后理解"。

2.弄清知識內在聯系,"瞻前顧后"、"左顧右盼"

在記住了基本的名詞、術語和概念之后,同學們就要把主要精力放在學習生物學規律上來了。這時大家要著重理解生物體各種結構、群體之間的聯系,也就是注意知識體系中縱向和橫向兩個方面的線索如:關于DNA,我們會分別在"緒論"、"組成生物體的化合物"和"生物的遺傳和變異"這三個地方學到,但教材中在三個地方的論述各有側重,同學們要前后聯系起來思考,既所謂"瞻前顧后"。又如:在學習細胞的結構時,我們會學習許多細胞器,那么這些細胞器的結構和功能有何異同呢?這需要大家做了比較才能知道,既所謂"左顧右盼"。

3.深刻理解重點知識,讀書做到"六個W"對于一些重點和難點知識,大家要深刻理解。如何才能深刻理解呢?大家讀書時要時時思考"六個W"。

高中生物四種學習方法,精學精用

1.分析和綜合的方法

分析就是把知識的一個整體分解成各個部分來進行考察的一種思維方法,綜合是把知識的各個部分聯合成一個整體來進行考察的一種思維方法,分析和綜合是生物學學習中經常使用的重要方法,兩者密切聯系,不可分割。只分析不綜合,就會見木而不見林;只綜合不分析,又會只見林而不見木。

2.比較和歸類的方法

比較是把有關的知識加以對比,以確定它們之間的相同點和不同點的思維方法。比較一般遵循兩條途徑進行:一是尋找出知識之間的相同之處,即異中求同;二是在尋找出了事物之間相同之處的基礎上找出不同之處,即同中求異。歸類是按照一定的標準,把知識進行分門別類的思維方法。生物學習中常采用兩種歸類法:一是科學歸類法,即從科學性出發,按照生物的本質特性進行歸類;二是實用歸類法,即從實用性出發,按生物的非本質屬性進行歸類。

3.系統化和具體化的方法

系統化就是把各種有關知識納入一定順序或體系的思維方法。系統化不單純是知識的分門別類,而且是把知識加以系統整理,使其構成一個比較完整的體系。在生物學學習過程中,經常采用編寫提綱、列出表解、繪制圖表等方式,把學過的知識加以系統地整理。

具體化是把理論知識用于具體、個別場合的思維方法。在生物學學習中,適用具體化的方式有兩種:一是用所學知識應用于生活和生產實踐,分析和解釋一些生命現象;二是用一些生活中的具體事例來說明生物學理論知識。

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