分子生物学概括
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分子生物学概括范文第1篇
关键词:分子生物学；课程设计；教学评价；探索
分子生物学是在分子水平上研究生命现象与生命本质的科学。作为生命科学的共同语言，主要阐明生物大分子的结构、代谢途径、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制，是推动新的诊断、治疗和预防方法。对于中西医结合医学生而言，学习医学分子生物学，不仅是为未来的专业课的学习打下基础，也为将来的工作和继续深造学习提供知识储备。学生在学习时靠死记硬背，缺乏对知识的思考，不能将分子生物学的知识和临床学科的内容进行横向联系，导致基础理论知识和临床实际应用严重脱节。这无疑更不利于优秀的中西医结合人才的培养。因此，针对目前社会对高素质中西医结合人才的要求，必然需要我们针对中西医结合专业的特点，优化分子生物学的教学内容，探索有效的教学方法，以激发学生的学习兴趣，强化学生对知识的记忆，培养学生将理论知识应用到其他课程学习及今后临床工作中的能力，真正发挥分子生物学在医学研究领域的重要作用。
一分子生物学课程教学的总体设计
分子生物学作为医学临床和科学研究的基本工具，发展速度快、应用广泛。根据中西医结合人才培养的目标与要求，以“理论适度，突出应用”为原则，优化教学内容，对教材内容进行更新、精简和重组。同时对教学学时加以调整，做到重点主要讲，拓展自学为主，并且改变教学模式，采用多种教学方法。
（一）教学内容整合和优化
分子生物学内容改革主要是以基础知识为主体，积极反映本学科发展的新动向、新进展，力求做到“少而精”，由浅入深，循序渐进，既注意层次分明，又注意知识的连贯性及实用性。拟对教学内容包括以下几点更新和优化。目前我校采用的《分子生物学》教材是第八版《生物化学与分子生物学》，之前采用过新世界中医药院校创新教材《分子生物学》第一版。中西医结合专业分子生物学大纲要求授课内容包括绪论、基因与基因组、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白质的生物合成、基因表达与调控、基因工程与癌基因。在培养设计中，《分子生物学》一般在《生物化学》之后学习。为了增强知识的连贯性和整体性将原来基因与基因组这章的内容与基因表达调控内容进行整合，重点介绍基因的结构，病毒、原核和真核生物基因组的特点。原癌基因和癌基因这章的内容，适度减少，原因是为了适应当前知识的更新，在此处只做基本概念的介绍，同时，提醒学生要紧跟科学发展，追踪相关知识的更新。其他章节适度增加科学研究的新进展，而教学内容基本不变。除此之外，需要对一些章节的知识进行更新。例如基因表达牵涉到遗传学和表观遗传学的内容，尤其是表观遗传学是近几年生命科学研究的热点，其对基因表达的调控涉及生殖发育、环境适应和疾病的产生。而目前《分子生物学》的“基因表达调控”一章只介绍了“原核生物的表达调控”和“真核生物表达的调控”两节内容，没有表观遗传学的内容，应予以适当添加，考虑到学时的限制，我们拟在表观遗传学的基本概念、调控方式和研究策略上做简单的概括性的介绍。另外，在目前的分子生物学研究中，常常牵涉到基因组学的研究，其内容涉及海量的生物学信息的推导和计算。例如引物设计、测序比对、同源分析、表观遗传位点分析和组学研究分析等等。这就牵涉到一个重要的工具学科—生物信息学的学习。但是目前许多中医类院校忽视对此内容的学习。考虑到此学科的难度，我们拟简单介绍生物信息学的基本内容和常用的生物软件的用途及使用方法，为他们在以后的工作和研究中打下基础。再而，细胞通讯和信号转导是目前中医药科学研究重点强调的内容，但目前本章的学习内容主要在强调基础知识，忽视了与科研和临床实际问题相结合。因此在本章中，我们拟整合和提炼基础知识，重点讲授与常见生理病理（例如糖尿病、细胞凋亡等）密切相关的信号转导通路。
（二）课时的合理分配
分子生物学是从分子水平探索生命现象、生命活动的规律和本质的一门学科。因此，学习的内容牵涉到蛋白质、核酸等分子。本科阶段的教学目标是通过本课程的学习，使学生掌握分子生物学的基本理论、基本技能和最新进展，并特别注重与基础医学和临床医学的结合，从而为学生进一步学习其他专业课程和开展医学研究工作奠定医学分子生物学基础。因而，在课时分配上注重对基本理论和基本技能的侧重。安徽中医药大学中西医结合专业分子生物学的总学时是36学时，其中理论27学时，实验时。理论学时中，绪论1学时，基因与基因组2学时，DNA的生物合成•4学时，RNA的生物合成4学时，蛋白质的生物合成4学时，基因表达与调控4学时，基因工程6学时和癌基因2学时将原来的DNA生物合成的4学时变为5学时，原癌基因与抑癌基因由2学时变为1学时。原来的基因表达调控由4学时变为6学时（将基因与基因组的内容整合到基因表达调控章节之前）。实验学时的分配没有变化，PCR技术应用3学时，核酸的制备和测定6学时。
二教学方法的革新
在教学过程中我们要根据教学内容采用一定的教学方法，这主要是由于不同的教学方法都有其适用性，而教学方法本身不存在绝对的优劣。《分子生物学》各章内容都有其关键知识点，而每一知识点都有其特点，任何单一的教学方法对每一关键知识点而言并不总是最适合的。学生有了实际的参考的物质加以想象后就很容易理解这些抽象的知识要点，再进行理解记忆就变得相对简单了。且有了这样的类比经验可以启发学生产生更多的想象，让这个分子生物学的某些知识变得简单易懂。归纳和总结一直是医学基础课学习的重要方法。分子生物学的许多概念、分子结构特点和反应过程比较相近，学生易于混淆。例如，重叠基因与重复序列、启动子与增强子等。诸如这类概念或化学过程相近的知识点，关键是使学生掌握两者的相同和不同点，因此对比归纳式教学方法就有其优越性。教师通过对有联系的知识点的对照归纳分析，有助于突出重点、易化难点，有助于将知识条理化、系统化，使学生把握住知识点内在的联系和区别，达到认识其本质的目的。基于上述原因，对优化后的各章关键知识点，采用不同教学方法如类比联想、归纳比较、引导启发和理论联系实际等方法进行讲授，比较各教学方法在此知识点的适用性和优劣性，最终优化出一套适合中西医结合临床专业多元教学方法体系。
三紧密联系临床实际应用
分子生物学学习的目的是为临床服务的，因此在教学上需要多联系实际的医学问题，即理论联系实际的教学方法。例如，在讲授DNA是遗传信息载体的时候，可以将DNA指纹联系到实际医学的基因诊断和基因治疗；在基因表达调控中，将遗传学（单基因与多基因遗传病）和表观遗传学调控，如DNA甲基化（组蛋白修饰）的表观遗传调控与心血管等疾病联系在一起；在癌基因与抑癌基因内容时，可以将临床实际遇到的癌症的遗传特点和检测方式中加以引入。通过这种和实际的医学诊断和治疗相结合的方法使学生认识到学习内容可以直接解决实际的健康问题，将极大地调动学习热情和兴趣，提高学习效果。四建立科学合理的评价体系为了提高学生的质量，使其更能适应社会需求，安徽中医药大学积极进行教学改革，要求转变教育思想，改变以前课堂教学的形式和对学生的评价体系。为此，在中西医结合专业分子生物学的评价体系中，初步建立形成性评价。评价体系主要包括考勤（10%）、课堂问题（20%）、每章科学问题讨论（20%）和试卷成绩（50%）课堂提问主要是每次课教师准备三个问题，让学生回答，根据回答情况，进行评分。每章科学问题讨论采用PBL形式，分组完成，最后给于评价。这种方式实施极大的调动学生的积极性，根本上改变之前仅依靠期末试卷带来的学生惰性式学习习惯，培养了学生的学习兴趣，课堂气氛活跃，学生课下投入的时间大大提高，学习的自主性和能动性都得到大大增强。和一些形成性评价相似，课时、场地的限制和教师与学生比例失调限制了这种评价体系的实施。五结语分子生物学是生命科学的分支，是中西医结合临床医学生必须熟练的基本知识和基本技能。在分子生物学的教学过程中，要密切联系临床的实际应用，及时联系科学研究动态，才能激发学生的学习兴趣，培养学习的积极性和调动学生自主学习的能力，使他们不仅能现在掌握分子生物学的基本知识，还能在未来工作中继续跟踪医学分子生物学的发展，适应社会对新型中西医结合专门医疗人才的要求。
参考文献：
[1] •秦崇涛,张捷平，王一铮等.医学分子生物学实验教学改革的探索[J].广西中医药大学学报,2012,15(4):102-104.
[2] 马•克龙，汪远金，黄金铃等.中西医结合专业分子生物学教学改革探索[J].中医教育,2013,30(1):50-52.
[3] 程•玉鹏，李慧玲，高宁等.《药学分子生物学》在中医院校的课程设计与教学评价[J].林区教学,2011(5):7-8.
[4] •聂晶，韩为东.•医学分子生物学教学个体化改革探讨[J].基础医学教育,2014,16(5):351-353.
分子生物学概括范文第2篇
关键词:分子生物学;教学;人文素质;教育;初探
在全面提升高等教育质量理念的引导下，源于基础教育的素质教育对高等教育产生了全面的影响［1］，不少学者开始探索建立高等教育人文素质目标体系［2］，中国科学技术大学等院校还建立了人文素质教研部、人文素质教育网。然而人文素质教育不能仅限于开设几门人文学科课程，灌输人文学科的知识，其真谛应在于人文知识内在体验的培养［3］。人文素质教育应该渗透到培养方案的具体每门课程的实施过程中，即在进行知识、能力教学过程中渗透人文知识体验，实现人文素质教育的潜移默化，以学科知识为载体，对学生进行全方位的素质教育。分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学［4］，是现代生物学的共同语言。笔者借鉴张宏斌等［5］提出的人文素质教育的目标体系，在分子生物学课程教学中从法律道德素质教育、科学素质教育、文化素质教育、审美素质教育和环保素质教育等方面渗透人文素质教育的思路进行探索。
1法律道德素质教育
大学生法律道德素质教育的目的是使大学生接受和遵循法律道德规范体系，自觉履行相应义务，并使之形成社会所要求的稳固品性［6］。道德素质是人“可持续发展”的必备条件，位居人的核心竞争力之首。国家《公民道德建设纲要》用“文明礼貌、助人为乐、爱护公物、保护环境、遵纪守法”概括了道德修养的标准。从个人的日常生活到丰功伟业之创造，必备的法律道德素养已成为青年学生立足社会不可或缺的基本条件。大学生法律道德素质不仅关乎其自身发展，同时也对周围人群起到辐射和示范效用［7］。科学技术是一把“双刃剑”，具有两面性，科学技术本身没有善恶，关键在于掌握技术的人能否合理使用。分子生物学是技术性和应用性很强的课程，分子生物学实验技术已成为生命科学各学科重要的研究工具。在教学过程中，培养学生掌握先进分子生物学技术的同时，还要要求学生建立正确的法律道德价值观，合理运用所学分子生物学知识、技术，并推荐学生在课下拓展阅读。例如如何认识科学这把“双刃剑”，转基因技术应用的伦理思考等相关资料，让学生正视并正确运用分子生物学技术。
2科学素质教育
科学素质教育包括科学知识、科学思想、科学方法和科学精神教育［8］。作为自然学科的分子生物学课程，对科学知识的传授是必然的。另外在教学过程中，还要特别注重科学思想、科学方法和科学精神的渗透。例如通过人染色体数目发现的小故事让学生体悟不要盲信权威，要勇于质疑;以芭芭拉•麦克林托克1938年发现“会跳舞”的基因，直至1983年才获得诺贝尔奖的小故事，让学生感悟真理也可能在短时间内不被认可，但要有不屈不挠、坚信真理的精神;还要有好的身体，因为诺贝尔基金会章程规定诺贝尔奖不授予已故人士，麦克林托克获奖时已经81岁高龄了，而对DNA发现居功甚伟的弗兰克林因为英年早逝却没能获得诺贝尔奖。通过让学生课下自学沃森和克里克提出DNA分子双螺旋结构模型背后故事，让学生思考，让学生体悟破解大自然的奥妙，不是只需要聪明和严格的科学训练，还需要灵活通达的想法，百折不挠的韧性以及相当的运气，站在巨人的肩上，持之以恒，“小人物”也能干成大事业。在实验教学中，要求学生对实验原理、步骤及现象勤思考，养成科学探究的精神。
3文化素质教育
文化素质教育即通过知识传授、环境熏陶及实践体验，将人类优秀的文化成果内化为个体相对稳定的内在品质的过程;其实质是促进学生内在身心的发展与人类文化向个性心理品质的“内化”，形成较为稳定的情感、态度、思维方式和价值取向，并外化在一个人的日常行为中［9］。例如通过基因表达调控中顺势作用元件和反式作用因子的学习，让学生认识到微观的生命世界也需要“各成员”的团结协作，认识到众多micoRNA、转录因子等的作用，明确不管是宏观的人类社会还是微观的分子世界都需要“社会”和谐。同时让学生体悟部分与整体相协调，个体服从集体，局部服从整体的价值观，养成团队协作意识，共建学习、生活与工作中人际环境之和谐。在介绍乳糖操纵子高效表达调控模式时，通过学习在有外源葡萄糖和乳糖同时存在的情况下，“细菌也有惰性”不会启动乳糖操纵子，而是以便捷的葡萄糖为生长的碳源呈对数式生长;但当环境中没有葡萄糖只有乳糖时，细菌会短暂的生长“停滞”，之后启动乳糖操纵子分解乳糖作为碳源再次达到对数式生长。引导学生正视环境的优越与压力，明确人的生长与发展也会有波峰期、停滞期乃至波谷期，关键在于面对不同环境以及自己的不同发展阶段时如何自我调整，不因环境优越沾沾自喜而迷失方向，不因身处困境压力重重而气馁。
4审美素质教育
在分子水平上，任何分子在发挥作用时，除了核苷酸或氨基酸的序列特征，还要有一定的空间结构，“结构决定功能”，让学生学会欣赏结构之美和科学研究之美。另外还要引导学生学会审视生物学发展之美，有研究预测，到2020年生物经济规模将达到15万亿美元，成为世界上最强大的经济力量。生物学处于良好发展态势之中，有待探讨的科学问题很多，是一座正在开掘的“金矿”，鼓励学生“学一行，爱一行”，立志于在生物领域干出一番事业，共铸生物学之美。
5环保素质教育
对大学生进行环保素质教育的目的是使大学生树立良好的生态发展观和生态道德观［10］。朱玉贤教授在第三版《分子生物学》前言中提到:“数学、传统的化工业等科学在带来了人类社会物质文明的同时，也带来了环境污染等一系列亟待解决的问题”。在绪论的教学过程中可以让学生从一些环境污染事件对自然界的危害，认识到环境问题的实质是人与自然和谐关系遭到破坏，然后简单介绍一些利用分子生物学技术进行环境改造的实例。在后续课程学习中通过基因表达调控、基因网络的介绍，让学生理解分子水平的“生态平衡”观点。另外在分子生物学实验中更要强调环保素质的养成。从药品安全、自我保护入手让学生制做分子生物学实验安全预案，并合理处置用完的有毒有害实验药品，防止其不科学排放而污染环境。
6结语
什么是人文素质教育，如何在高校进行人文素质教育，是现阶段高等教育工作者需要继续研究的课题，尤其在地方本科院校转型的关键时期，大学教育的本质不仅要传授知识，而且还要培养素质全面发展的人才。笔者只是初探了在分子生物学课程教学中渗透人文素质教育的思路，在本课程中构建人文素质教育体系的方式方法还有待进一步挖掘并系统化。
作者:乔莉娟 李丹花 焦云红 付伟 单位:邯郸学院
参考文献:
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［5］张宏斌．中国高校人文素质教育研究［D］．大连:大连海事大学，2012．
［6］袁媛．大学生道德素质教育存在的突出问题及对策研究［D］．重庆:西南大学，2008．
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分子生物学概括范文第3篇
一个以生命科学为主导的新世纪已经到来。20世纪中叶DNA双螺旋结构及遗传机制的阐明，蛋白质、核酸人工合成的成功，导致基因工程、单克隆抗体、聚合酶链反应(PCR)等技术的应用以及基因芯片的研制成功等，促进了医学科技飞速发展。当代科技发展的重大项目是人类基因组计划这一伟大科学工程，它不仅改变了人们对疾病的认识，而且也改变了各国医学和生物学研究的格局。今天，生物医学已经历了从整体水平到器官水平，细胞水平到分子水平，从个体水平到群体水平，到生态水平以至宇宙水平的发展历程。在微观研究不断深入的基础上向宏观研究不断拓展，而出现了社会、心理、生物学全方位的研究，多学科的融合。
完成基因组测序，这只是对自身基因认识的第一步，从基因组与外界环境相互作用的高度开展功能基因组学研究将是今后重要的任务。人体好比是字典，而人类基因组计划将告诉我们字典中的单词组成，今后流行病学的任务之一将是参与揭示每个单词的意义及与疾病的关系以及制定预防对策。日本分子生物化学家利根川进发现人类疾病都与基因受损有关，提出了基因病-人类疾病的新概念。其中遗传因素是内因，环境因素是外因，人类疾病是遗传因素(基因组信息)与环境因素相互作用的结果的概念已越来越被人们所接受，主要分三种类型。
第一类是单基因病。在这类疾病中，遗传因素的作用非常强，仅由单个基因DNA序列某个碱基对的改变就造成疾病，还可以把这样的改变传递给后代。单基因病其发生率一般都较低，如早老症、多指症、白化病等。
第二类是多基因病。这类疾病的发生涉及两个以上基因的结构或表达调控的改变，主要是慢性非传染性疾病，如癌症、高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、神经性疾病、原发性癫痫等。目前国际上已掀起了多基因疾病研究的热潮。人类是一个具有多态性的群体，不同群体和个体在对疾病的易感性、抵抗性以及其他生物学性状(如对药物的反应性等)方面的差别，其遗传学基础是人类基因组DNA序列的变异性，而这些变异中最常见的是单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)，约在500～1 000个碱基对中就有一个SNP。已知多基因疾病是由多个基因的累加作用和某些环境因子作用所致，这些基因的SNP及其特定组合可能是造成疾病易感性最重要的原因。因此，对疾病相关调节通路的候选基因进行SNP的关联研究，可能是多基因疾病研究取得突破的希望所在。
第三类为获得性基因病。主要是传染病由病原微生物通过感染将其基因入侵到宿主基因引起。在与传染病斗争中，虽然我们已经取得显著成绩，但是，人类与传染病的斗争远远没有结束。由于原有微生物的不断变异和新病原体的不断出现，传染病仍是世界上对人类健康的主要威胁，传染病仍受到各国政府的高度关注。新病原菌的不断出现和旧传染病的重新流行，其因素很多，概括起来大致上有三个方面：一是生态因素，二是传染宿主遗传背景，三是微生物基因组的变异，或逃逸机体的免疫(如艾滋病、慢性病毒性肝炎、疱疹性病毒感染)，或增加了致病性(如流行性感冒病毒的变异、O139霍乱弧菌、O157∶H7大肠杆菌)，或产生抗药性(如淋球菌、疟原虫、结核菌、霍乱弧菌)。
近年来，病原微生物的基因组研究取得了飞速的进展。所谓基因组研究即对微生物的全基因组进行核苷酸测序，在了解全基因的结构基础上，研究各个基因单独或数个基因间相互作用的功能。目前对病毒的基因组研究已进入了后基因组阶段，即从全基因组水平研究病原体的生物学功能，同时发现新的基因功能，这一研究将使人类从更高层次上掌握病原微生物的致病机制及其规律，从而得以发展新的诊断、预防及治疗微生物感染的制剂、疫苗及药品。
1997年美国提出了环境基因组学计划，其目的是要了解环境因素对人类疾病的影响和意义。由于人类遗传的多态性，不同个体对环境致病因素的易感性也有差异。针对与环境中物理、化学或生物因素发生相互作用蛋白的编码基因(如DNA修复机制、氧化-还原反应及病毒受体蛋白等)，识别其基因组多样性和结构-功能关系。这将有助于发现特定环境因子致病的风险人群，并制定相应的预防措施和环境保护策略。 转贴于
流行病学是预防医学发展最快、最活跃的学科之一。当前其研究对象不断扩大，已从传染病发展到非传染病以至各项卫生事业(健康、行为、心理、伤害、药物代谢等等)；研究内容已从定性描述发展为定量测量，从单变量分析到多变量分析，即由一因一果发展到多因多果的研究；研究方法和手段更新，从传统流行病学发展到血清流行病学以至分子流行病学，生物学标致物检测方法更特异、更精确、更精密。也是研究各种生物学标致物包括易感因素的效应修正过程；流行病学涉及的学科也更为广泛，逐步形成许多分支，如肿瘤流行病学、药物流行病学、代谢流行病学、临床流行病学、遗传流行病学等等。流行病学的发展和广泛应用，除在防治传染病方面作出重大贡献外，对非传染病、原因不明疾病及事件研究中也解开不少难解之谜，显出她非凡的魅力。
近年来，分子生物学技术有了突破性进展，并已渗透到医学科学各个领域，即采用现代分子生物学的新理论、新技术来研究医药卫生各个领域，现已硕果累累并正飞速发展。分子流行病学是在人群现场流行病学研究中应用分子生物学理论与技术，研究和应用各种生物学标志物，从分子基因水平研究病因、流行因素及防治措施。当前分子流行病学标志物可反映出外来因素(理化、生物)、遗传因素与集体细胞特别是大分子(核酸、蛋白质)相互作用引起的一些分子改变，分子生物学标志物与传统的生物检测指标(病原分离、抗体测定、细胞病变等)相比，已发展到更特异、更敏感、更精确、更精密。例如既可以识别成千上万个DNA碱基中一个碱基的改变，又可以将微量的核酸扩增数万倍，以便用来分析病因、正确评估各种因素对人类的危险度和评价预防措施等。我国用于分子流行病学的生物学标志物主要有：暴露标志物(烷基化嘌呤、黄曲霉素-鸟苷加合物等)，效应标志物(染色体损伤、癌基因激活或失活等)，易感性标志物(DNA修复、原癌基因或抑癌基因异常表达等)。目前，国内正在搜寻与疾病相关或特异的分子生物学标志物，并应用于分子流行病学研究中。
我国分子流行病学在传染病的研究中，主要应用于快速诊断、基因分型、群体遗传结构分布、主要基因克隆、序列分析以及基因工程疫苗等方面。即综合多种分子生物学标志物，深入研究传染性疾病的分布特征、流行规律、揭示疾病流行方式，暴发事件中病例与病例间、病例与接触者间、病例与对照间的内在联系，在分子或基因水平直接阐述传染源、传播途径、流行规律和预防措施。在非传染病方面，随着多种癌基因、抑癌基因和大量生物学标志物的发现，改变了从病因或危险因素的暴露出发来研究发病、死亡，或出现其他事件结局的状况，已由对缺乏暴露与发病结局之间系列过程或系列事件的研究，深入到现今研究癌基因、抑癌基因的分布与变异、效应生物标志、暴露生物标志、易感性生物标志的研究与应用。已把传统的流行病学群体宏观研究与微观研究结合起来，促进了非传染病的病因、流行规律以及预防措施的研究。
遗传流行病学调查主要是对有遗传性疾病的家庭或封闭地区来找致病因素及致病基因，但当前对人们危害较大的癌症、心脏病、高血压、糖尿病等是由多因素、多基因的缺陷而造成，为了搞清这些疾病的致病基因，必须对大量人群进行流行病学调查。
分子生物学概括范文第4篇
一、人类基因组计划与基因组学
在荣膺1962年诺贝尔生理学医学奖的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威尔金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年发现DNA双螺旋结构之后。相继于1958年和1980年罕见地两次荣获诺贝尔化学奖的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰岛素的氨基酸序列和发明很重要的DNA测序方法，这些划时代的杰出成就于20世纪后半叶完全“打开了分子生物学、遗传学和基因组学研究领域的大门”。于是20世纪80年代形成了基因组学，在随后20世纪90年代人类基因组计划实施并取得很大进展后，基因组学取得了惊人的长足进展。
基因（gene)是DNA(脱氧核糖核酸）分子上具有遗传特征的特定核苷酸序列的总称，系具有遗传物质的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。例如不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。基因是生命遗传的基本单位，不仅是决定生物性状的功能单位，还是一个突变单位和交换单位。由30亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。
基因组（genomes)是一个物种的完整遗传物质，包括核基因组和细胞质基因组。即基因组是生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。显然原先只关注单个基因是远远不够的，应当深入研究整个基因组，于是产生了基因组学。
基因组学（genomics)是专门从分子水平系统研究整个基因组的结构（以全基因组测序为目标）、功能（以基因功能鉴定为目标）以及比较（基于基因组图谱和序列分析对已知基因和基因的结构进行比较）的分支学科。基因组学着眼于研究并解析生物体整个基因组的所有遗传信息，突出特点是必须以整个基因组为研究对象，而不是只研究单个基因；同时还要研究如何充分利用基因在各个领域发挥作用。基因组学概括起来涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学问题。这门分支学科交叉融合了分子生物学、计算机科学、信息科学等,并以全新视角探究生长与发育、遗传与变异、结构与功能、健康与疾病等生物医学基本问题的分子机制，同时提供基因组信息以及相关数据系统加以利用，进而解决生物、医学和生物技术以及相关产业领域的有关问题[3]。基因组学的主要目标包括认识基因组的结构、功能及进化规律，阐明整个基因组所涵盖遗传物质的全部信息及相互关系，为最终充分合理利用各种有效资源，以提供预防和治疗人类疾病的科学依据。
人类基因组计划（humangenomeproject，HGP)的确立和实施极大地促进了基因组学的发展。人类基因组计划的提出，可追溯到寻求新方法解决日本广岛长崎原子弹幸存者及其后代的基因突变率检测低于预期问题。1984年12月美国能源部资助召开的环境诱变和致癌物防护国际会议,第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，并检测所有的突变,计算真实的突变率。1985年6月，美国能源部正式提出了开展人类基因组测序工作，形成了“人类基因组计划(HGP)”的初步草案。历经几年酝酿与论证，1988年美国国会批准拨款，支持这一被誉为完全可以与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”并列相比美的宏伟科学计划。1990年正式启动后，陆续扩展成为美国、英国、法国、德国、日本和中国共同参加的国际性合作计划。2000年人类基因组工作框架图（草图）完成，是人类基因组计划成功的标志。
HGP这项规模宏大，跨国家又跨学科的大科学探索工程。旨在测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对所组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息，解码生命奥秘，探索人类自身的生、老、病、死规律，揭示疾病产生机制以提供疾病诊治的科学依据。截至2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成，但基因组学等研究工作一直在不断深人和扩展。例如，2006年启动了肿瘤基因组计划力求揭示人类癌症的产生机制以及癌症预防与治疗的新理念。当下已经迈进后基因组时代，从揭示生命所有遗传信息转移到在分子整体水平上对功能的研究（功能基因组学）。21世纪的生命科学以新姿态和新方法阔步向着纵深发展，同时有力推进了基础与临床医学、生物信息学、计算生物学、社会伦理学等相关学科的蓬勃发展。为促进这些相关学科及其应用的更好发展，尤其推动在人类健康与疾病、个性化医疗、农业、环境、微生物等诸多领域的广泛应用，自2006年以来巳经召开了十届国际基因组学大会（ICG)。第10届国际基因组学大会于2015年10月在中国深圳举行,特别就临床基因组学、生育健康、癌症、衰老、精准医疗、人工智能与健康、农业基因组学、合成生物学、生命伦理和社会影响、相关组学及生物产业等热点问题进行深人研讨，展现了相关组学的旺盛活力。
二、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等与基因组学相辅相成
基因组学作为研究生物基因组的组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学，又必须从系统生物学角度与方法，着眼于整体出发去研究人类组织细胞结构、基因、蛋白质及其分子间相互作用，并通过整体分析研究人体组织器官的功能代谢状态，从而才能更有效地探索解决人类疾病发生机制及其诊治与保健问题。
虽然人类基因组图揭示了人类遗传密码，而对生命活动起调节作用的是蛋白质。基因组研究本身不能体现蛋白质的表达水平、表达时间、存在方式以及蛋白质自身独特活动规律等。因此，自从基因和基因组学问世以后，分子生物学的组学大家庭中，不断延伸分化形成了相互密切关联的转录组学（tmnscrip-tomics)、蛋白质组学（proteomics)、代谢组学（metabo-lomics),以及脂类组学（lipidomics)、免疫组学（lmmu-nomics)、糖组学（glycomics)、RNA组学（RNAomics)等,这些相互密切关联的组学构成丰富的系统生物学以及组学生物技术基础。
转录组学是一门在整体水平上研究细胞中基因转录情况以及转录调控规律的分支学科。也即转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。可见在整体水平上研究所有基因转录及转录调控规律的转录组学，乃是功能基因组学研究的重要组成部分。
蛋白质组（proteome)是指一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质。而蛋白质组学研究不同时间、空间发挥功能的特定蛋白质及其群体;从蛋白质水平上研究蛋白质表达模式和功能模式及其机制、调节控制及蛋白质群体中各个组分。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。基因组相对稳定，而蛋白质组是动态的概念。研究蛋白质组学是基因组学研究不可缺少的后续部分,也即生命科学进人后基因时代的特征。
代谢组学的概念源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。代谢组学则是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新分支学科。代谢组学以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。继基因组学和蛋白质组学之后新发展起来的代谢组学，是借助基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的。因此有研究者认为“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了”。所以，代谢组学迅速发展并渗透到诸多领域，例如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学、植物学等与人类健康密切相关的各领域。
三、放射组学在交叉融合中应运而生
2015年是伦琴发现X射线120周年，正如简明不列颠百科全书所评价：X射线的发现“宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命”W。近40多年来计算机科学技术的交叉融合，以X射线透射开始并不断拓展许多种类型的医学成像技术，又经历了数字化革命而呈现出跨越式发展。数字化医学影像学已经成为现代医学不可或缺的重要手段和必不可少的组成部分。医学影像学在保健査体、疾病预防、疾病筛査、早期诊断、病情评估、治疗方法选择、康复疗效评价等，以及生命科学研究方面发挥了越来越大的不可替代作用。随着多排螺旋CT、双源CT、能谱CT、磁共振成像（MRI)、单光子和正电子计算机断层显像（SPECT与PET)、图像融合一体机成像(PET/CT等等）诸多影像医学新设备、新技术、新方法层出不穷，医学影像学巳经从结构成像发展到功能成像，又迈向分子影像学的新阶段。尤其进人21世纪后，分子影像学方兴未艾地蓬勃发展，已经成为分子生物学的重要手段。当前数字化医学影像学所形成的大数据又密切关联到相关基因组学，应运而生了放射组学（radiomicsV）。如果说20世纪驱动医学影像学的发展主要是依靠物理学和计算机科学技术、电子工程科学技术等，而21世纪则迫切需要与医学、分子生物学（包括基因组学等诸多组学）等相关学科进一步深人交叉融合相辅相成。
放射组学（亦有称之为影像组学）、分子影像学完全是与基因组学、蛋白质组学等相关组学彼此关联并相互促进而不断发展的。整合各种技术实现运用影像学手段显示人体组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子,并能反映活体状态下分子水平变化，从而对其生物学行为在分子影像层面进行定性和定量研究，无论在人体保健与疾病的诊断治疗，或者在药物研究开发，以及在基因功能分析与基因治疗研究等方面，都凸显了巨大优势和良好前景。
包含分子影像学的数字化医学影像学迅速发展，可提供越来越丰富的多层次医学影像数据资料，显然必须加以深度发掘并充分利用这些极其庞大的数字化信息。通过放射组学研究，解码隐含在医学影像信息中的因患者的细胞、生理、遗传变异等多因素共同决定的综合影像信息，并客观且定量化将其内涵呈现在临床诊治、预后分析的整个过程，这无疑会成为临床医学具有重大意义的革命。应运而生的放射组学，就是致力于应用大量的自动化数据特征化算法将感兴趣区域（regionofinterest,R0I)的影像数据转化为具有高分辨率的可发掘的特征空间数据。数据分析是对大量的影像数据进行数字化的定量高通量分析，得到高保真的目标信息来综合评价肿瘤的各种表型（phenotypes),包括组织形态、细胞分子、基因遗传等各个层次。例如近期文献报道，放射组学可揭示肿瘤预测性的信号，能够捕获肿瘤内在的异质性，并与潜在的基因表达类型相关联。
美国的国家癌症研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已经建立量化研究网络（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享数据、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究网络U5]。他们将放射组学的建设及应用框架分为5部分:①图像的获取及重建;②图像分割及绘制；③特征的提取和量化；④数据库建立及共享；⑤个体数据的分析。当然这些均是很有挑战性的工作。
放射组学通过标准化的图像获取以及自动化的图像分析等,能为疾病的诊断、预后及预测提供有价值的信息。近期的研究还提示放射组学能有效预测不同患者中的肿瘤基因异质性等，可见放射组学有着广阔应用前景。四、发展相关组学更好共促精准医疗
从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等2直到新形成的放射组学，均是在相关学科交叉融合中，当条件与时机发展到一定程度而瓜熟蒂落催生。
这些相互关联的组学全部都兼备着学科分化以及整合的特色。学科交叉融合根据发展需要分化催生出4新分支，而所有这些组学分支学科又都从系统生物学角度出发，注重对形成的分支学科自身整体开展研I究。正是如此辩证统一的现代科技发展特点，如同DNA的螺旋结构一样在不断深化中而螺旋式上升，7推动科学技术向更深层次和更高水平发展。
分子生物学概括范文第5篇
生物芯片技术具有并行、快速和自动化分析的特点,应用前景引人注目,已成为现今生物医学工程的重要组成部分。生物芯片技术包括:基因芯片即DNA芯片、蛋白质芯片或叫生物分子芯片、细胞芯片和组织芯片以及药物芯片、生物电子芯片等技术。
蛋白质是一切生命的物质基础,到目前为止,已知的人体中存在的蛋白质种类达数十万种之多,其功能各异,在机体中各行其职。蛋白质的组成具有多样性和可变性,蛋白质的表达受多种因素的调控。在生命发育的不同阶段,蛋白质的种类和构成都是不一样的,不同组织中细胞表达的蛋白质有很大的差异;在病理或治疗过程中,细胞蛋白质的组成及其变化与正常过程中的也有不同。因此,蛋白质的研究是在一个更加深入、更贴近生命本质层面上去探讨和发现生命活动的规律,揭示生理和病理现象的本质。随着人类对于蛋白质的认识,为了解人体的健康状况,进一步诊断和治疗疾病,识别和检测蛋白质是一种非常重要的技术手段。
国际上绝大多数蛋白质芯片技术采用了标记方法(包括荧光标记法、酶标记法等)。标记方法的优势非常明确,但是也存在一定的不足,比如:(1)蛋白质分子不具有均一的化学性质,使得标记方法很难成为定量分析方法;(2)被标记蛋白质分子生物活性受到一定的影响;(3)对已知的数十万种蛋白质分子进行化学标记所耗费的财力、物力难以想象。因此无标记蛋白质芯片检测技术(如表面等离子体共振技术及其衍生技术、反射干涉光谱技术、椭偏光学成像技术等)应运而生,这些技术的优势在于采用单一无标记试剂即可检测溶液中的靶分子,很好地避免了标记所带来的问题。光学蛋白质芯片系统是探测和研究蛋白质的新技术。此方法将高分辨率的光学显微成像技术和集成化多元蛋白质芯片技术相结合,形成了新型并行、快速生物分子识别和检测技术。它无需预处理和标记样品,对生物活性影响小,还可以检测生物分子反应的动力学参数,从而获得很多传统技术所难以提供的信息,有望用于生物医学研究、健康预测、临床诊断、新药筛选和鉴定以及生物工业流程中的活性监测等。
2蛋白质芯片研究的主要内容及研制过程
概括地讲,蛋白质芯片技术主要包括以下5部分内容:(1)芯片设计。根据待测分析物及靶分子设计芯片的结构和操作流程。(2)配基装配。将具有生物特异性识别的配基分子有效组装在芯片的既定位置,并保持其生物活性。(3)芯片反应器。是配基分子与待测物反应的空间环境,可以对反应条件进行调控。(4)芯片信号采样和处理。将分子相互作用的结果读出,并转化成可视物理信号,由此反推出待测物的信息。(5)芯片数据库。提供芯片的历史数据和基本参数,供对比和参考。
