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生物学的研究方法

时间:2023-07-04 16:27:03

导语:在生物学的研究方法的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

生物学的研究方法

第1篇

关键词:功能基因组;高通量数据;生物信息学

中图分类号:Q933 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)10-0190-01

功能基因组学(后基因组学),是在结构基因组所提供的丰富的高通量信息资源以及大量各类生成产物的基础上发展起来的基因组学的子学科。其通过在功能基因组水平或功能系统水平上全面地分析基因的功能,发展和提出了多种实验手段和分析方法,使得生物学的研究对象由单一基因或蛋白质转为多个基因或蛋白质组成的系统,进而得到关于基因表达、调控、功能以及生物的生长、发育的相关规律。

1 差异显示反转录PCR技术

差异显示反转录PCR(DDRT―PCR)技术是由Liang和Pardee等提出的,以PCR和聚丙烯酞胺凝z电泳为基础的功能基因组学的传统方法。该方法的基本原理是:以1对细胞(或组织) 的总RNA反转录而成的cDNA为模板,利用PCR的高效扩增,通过5’端和3’端引物的合理设计和组合,将细胞(或组织) 中表达的基因片段直接显示在DNA测序胶上,从而找出1对细胞(或组织)中表达有差异的cDN断。DDRT―PCR具有周期短,功能多,灵敏度高,所需RNA的量较少并且重复性较高等优点。但是,在实际施行过程中, DDRT―PCR技术存在着假阳性率高、凝胶中单条cDNA带成分不均一、所获cDNA仅代表mRNA 3’UTR(非翻译区)、一些低拷贝数mRNA不能有效呈现等问题。[1]

2 基因表达序列分析

基因表达序列分析(SAGE)是Velculescu等人建立的一种快速高效地分析转录物的实验方法。其理论依据是:基因组中95%的基因可以由来自cDNA 3’端特定位置的一段9―11bp长的序列加以区分。这一段特异的基因序列被记作SAGE标签。基因表达序列分析通过对cDNA制备SAGE标签,然后将这些标签串联起来并对其进行测定,可以显示出各SAGE标签所代表的基因在特定的组织中是否有表达,同时还可以将SAGE标签所出现的频率作为其所代表的基因表达程度的指标。但是,应用SAGE技术有一个重要前提条件:GenBank中必须有某一物种足够多的DNA序列的资料(特别是EST序列的资料)。[2]

3 微阵列分析

DNA微阵列(microarray assay)技术包括cDNA微阵列和DNA芯片(DNA chip)两种方法,这两种方法的原理相同。首先是在固相表面合成成千上万个寡核苷酸“探针”(cDNA、EST或基因特异的寡核苷酸),该过程会用到光导化学合成、照相平版印刷和固相表面化学合成等技术。接着将寡核苷酸“探针”与来自不同细胞、组织或整个器官的用放射性同位素或荧光物标记的DNA或mRNA反转录生成的第一链cDNA进行杂交。最后对每个杂交点进行定量分析。定量分析的结果可以用于DNA测序、DNA突变和多态性分析以及对同一组织细胞在不同状态下或在同一状态下多种组织细胞基因表达水平的差异的检测,还可以发现新的致病基因或疾病相关基因等。微阵列分析的优点是可以同时对大量的基因,甚至是整个基因组的基因表达进行对比分析,并且在核苷酸杂交技术的各个方面应用。其在同时比较同一组织在不同状态下或各组织之间DNA序列分析以及基因的表达状况等方面具有极大的优越性。

4 反义RNA分析

反义RNA是能与靶RNA互补配对的,用来定点分析某一段DN段(基因)功能的小分子RNA。反义RNA分析即是利用反义RNA来进行功能基因组分析的方法。该方法首先分离基因片段的mRNA,合成其mRNA的互补RNA(反RNA)。然后给反RNA加上基因表达必需的元件(如启动子等),接着插入T-DNA。将其转化到植株中,那么合成的基因就会在植株中表达,并表现出相应性状。因为反义RNA与靶RNA碱基配对的结合方式,反义RNA可以在DNA复制、转录和翻译水平上对基因表达加以调控。

5 蛋白质组分析

蛋白质组分析方法主要涉及两个步骤:蛋白质的分离和蛋白质的鉴定。用于蛋白质分离的技术主要是双向凝胶电泳(2-dimensional gel electrophoresis,2-DE),其原理是细胞抽提物在电泳过程中蛋白质个体首先依据所带电荷然后依据分子大小被分离。这种方法的最大缺点是重复性差,使得几乎不能同来自其他实验室的资料进行比较。

6 生物信息学

生物信息学将DNA和蛋白质作为研究对象,以计算机等计算工具为基础,发展更新各种软件,收集、整理和储存DNA和蛋白质的序列和结构数据,并加以分析进而发现藏在基因序列中的规律。应用生物信息学可以对功能基因组研究过程中产生的高通量,高维度的数据进行处理,应用数理统计的方法,以计算机的快速运算能力,找到功能基因组的相关信息。常应用生物信息学将未知DNA序列与数据库中收集的DNA序列进行同源性比较,或应用相关软件进行核苷酸及氨基酸序列的同源性比较,以此来获得未知DNA序列的功能信息。[3]

7 小结与展望

随着发展,基因组学由结构基因组学向功能基因组学发展,由此也产生了大量应用于功能基因组研究的工具和方法。这些方法从不同的角度和方向挖掘基因本身蕴含的丰富信息资源。功能基因组学无论是应用于获取大量基因功能信息,亦或是针对特定基因的研究都取得了突破性的进展,发展速度迅速。但随着各类研究的不断深入进行,这些方法的精确性和准确性会渐渐不再满足条件,同时各项技术尚未解决的一些问题也会被放大,单个方法或技术可能难以对新的问题有较好的应用。结合各种方法,扬长避短,综合应用各种技术可以对功能基因组有更全面、深入的研究。[4]

功能基因组学的应用十分广泛,从动物、植物到微生物群落分析都可以取得较好的研究成果,也可以应用于医药、毒理等领域。随着计算机技术的发展,将生物信息学应用于功能基因组学,借助计算机强大的计算能力,功能基因组学将能取得更大的突破。

参考文献

[1]赵锦荣,阎小君,苏成芝.差异显示反转录PCR 技术研究进展[J].生物化学与生物物理进展,2000,27(1):28-32.

[2]常青山,余增亮.基因表达分析方法及其研究进展[J].生物技术通报,2002,(6):27-31.

第2篇

关键词: 细胞生物学 考试方法 改革策略

细胞生物学作为生物学相关专业的基础课程,其考核环节一直为我国高校相关专业所重视。传统细胞生物学课程的考试环节主要以闭卷检测作为考核方式,以考试分数作为标准对学生的学习能力及学习成绩进行评定。这种考核方法难以有效地反映学生的综合素质,因此对细胞生物学课程考试方法进行改革具有一定的必要性。

一、细胞生物学课程考试改革的原则与思路

(一)考试方法改革原则

由于细胞生物学课程专业性及理论性较强,对该课程考试的改革应以培养学生的自主创新能力及动手实践能力作为切入点,根据学生的实际专业需求及个人能力的差异性对学生能力进行评价[1]。对专业成绩的评述不应单纯地以闭卷理论试卷成绩为最终成绩,应当综合评价学生日常课堂表现、实验课表现及课堂讨论等环节表现出的能力,并对成绩比例进行合理分配,具体考试方案由各专业教研部门自行确定。通过引入综述论文、课堂发言、实验课表现等环节的成绩评定,可以有效提高学生的学习兴趣。

(二)考试方法改革思路

对细胞生物学课程考试方法的改革,主要将考试成绩合理地划分为“闭卷理论考试(60%)+论文综述(10%)+实验课表现(20%)+日常课堂表现(10%)”四个部分。

1.对学生日常课堂表现进行评价

学生的学习活动以课堂学习为主,因此对学生日常课堂表现进行客观评价可以有效地反映学生细胞生物学课程的知识水平及能力基础。因此,将细胞生物学课程考试成绩中的10%作为日常课堂表现的分值,主要对学生课堂参与程度、讨论问题积极性、师生互动与沟通、课堂出勤率等方面进行考察,从而有效地提高细胞生物学课程教学质量。

2.对学生实验课表现进行考核

细胞生物学课程主要由理论课及实践课构成,实践课教学可以有效地对理论进行验证,是学生深化理论、接触生物学领域的重要途径。传统细胞生物学课程的考试主要侧重期末闭卷考试的考试成绩,对实验课考核重视程度不足,导致绝大多数生物教师在教学过程中缺乏相应的重视。将细胞生物学课程考试成绩中的20%作为实验课表现的分值,可以有效地提升学生实验操作的积极性。

3.设计论文综述环节进行考评

为了提升细胞生物学课程的考评的合理性,可以设计相应的论文综述环节,对学生整体知识结构的掌握能力进行考核。论文综述环节可以在考试周前一周至两周进行,由教师提前布置相应的论文论述主题,给予学生充足的时间撰写论文、制作幻灯片,在考核过程中由学生自主上台进行论文汇报,再由其他学生进行自主提问。在评分过程中,可以将细胞生物学课程考试成绩中的10%作为论文综述环节的分值。

二、细胞生物学课程考试改革应注意的问题

(一)加强相关教师的素质培训

随着新课程改革的深化,虽然学生成为课堂教学活动的主体,但教师仍然处于主导者地位,教师的职业素质及教学观念直接影响细胞生物学课程考试方法改革的贯彻效果。因此,为了保证细胞生物学课程考试改革的有效性,我国高校相关专业应当开展周期性培训,培养生物教师相应的职业素养,相关专业教研室应根据教学活动的推进对教师进行跟踪性的培训,积极开展教学前期培训、教学中期检测及教学末期总结,保证生物教师可以明确细胞生物学考试方法改革的必要性,并从考试改革入手提高课堂教学质量。

(二)贯彻落实相应的考核操作

在明确了细胞生物学课程考试方法改革的原则与思路之后,应当将相应的方案与思路落实到实践中,用实践检验理想化的方案,提高细胞生物学课程考试方法改革的合理性[2]。在实际考核操作过程中,教师应当制定相应的规章制度明确相应的考核流程,并对学生课堂表现、课堂出勤情况等评价因素进行了解。在实际考核过程中,可以打破传统单一性由教师评价学生的教学模式,引入相应的学生互评、学生自评评价机制,尊重学生实际能力的差异性,对学生成绩进行合理的评估。

(三)在考核过程中加强教师的协作

由于细胞生物学课程考核具有较强的专业性及理论性,且考试改革涵盖面与考察面较为广泛,学生成绩考核工作难以由一个教师单独完成,因此应当以过程性目光看待细胞生物学课程考核工作,加强各环节教师的协作与沟通。在学生成绩评价过程中,由不同的教师负责学生日常表现统计、学生论文综述情况、学生试卷批阅等环节。在过程性评价中教师之间进行合理化分工,可以有效提升学生成绩考核的合理性。

(四)引导学生注重日常学习过程

细胞生物学课程考核不仅具有检测教学成果的功能,还具备评价功及引导功能[3]。传统侧重期末考试成绩的考核模式对教学成果的评价较单一,很容易导致学生陷入学习时仅注重考点的学习误区。对细胞生物学课程考试方法的改革对学生日常表现、实验课表现等方面进行综合考核,因此教师应当注重引导学生的日常学习课程,尽可能地消除功利性的学习目的。

总而言之,细胞生物学不仅是一门集理论性、创造性为一体的学科,而且是临床医学及生物学的学科基础。在教学考核过程中,相关教师应当明确考试的评价功能及引导功能,树立素质教育理念,利用多种形式的综合性考核内容对学生学习情况进行考评。

参考文献:

[1]窦晓兵,高佳,范春雷,胡林峰,钱颖,沃兴德.细胞生物学课程考试方法改革的研究与实践[J].经营管理者,2009,23:327.

[2]肖明珠,毛建文,李红枝.医学细胞生物学考试方法的改革与实践[J].中国现代教育装备,2010,15:172-173.

[3]杨丽,张君,谢菁,徐文静,王岩.医学细胞生物学考试方法改革的探讨与实践[J].教育教学论坛,2014,31:69-70.

第3篇

一、实验目的的确定

探究实验的本质是根据某一合理假设,通过设计和实施实验,对作用主体与作用对象之间的内在联系作出分析和判断,从而得出科学结论的过程。因此,生物学探究实验的实验目的一般描述方式为:探究某因素对生物某方面特征(如形态、结构、生理功能)的影响。例如,探究光照强度对植物光合作用速率的影响;探究生长素浓度对植物插枝生根的影响;探究紫外线对草本植物植株形态和株高的影响等。

从实际应用出发,实验目的可以从两个不同角度分析确定。(1)可以从实验课题中分析实验目的。很多探究课题实验目的明确,不需要作进一步分析。但也有部分课题探究目标比较模糊。如,探究小麦生长中心与旗叶光合作用的关系。该课题既有可能是探究生长中心对旗叶光合速率的影响,也有可能是探究旗叶光合作用对生长中心生长速率的影响。因此,需要进一步细化,确定探究方向。(2)从实验步骤中归纳实验目的。从训练学生思维的角度出发,在某些情境下可能给定实验步骤,要求归纳实验目的。此种情境下的一般方法是:根据实验步骤找出实验中的自变量和因变量,将实验目的概括为“探究某因素(自变量)对某形态结构或生理功能(因变量)的影响”。

二、实验原理的分析和归纳

实验原理是对实验的理论基础、操作方法和目标指向的高度浓缩概括。其内容应包含四个方面的基本要素:实验的科学理论依据;操作过程要点;实验结果的检测方法和指标;实验的结论目标指向。

在独立设计实验时,确定实验原理的基本途径是:(1)从生物科学的基本理论出发,深入分析影响因素与作用对象之间的内在联系。(2)分析操控影响因素的具体方法,确定自变量。(3)分析实验对象受到影响后可能发生的反应,找出与这些反应相关的外在表现,确定观测指标。(4)概括说明该实验能达成的最终目标。

如果是在已有的实验方案基础上归纳实验原理,基本方法是:找出实验方案中的自变量和因变量,从理论上分析二者之间可能存在的联系;然后以方案中实验组为依据,描述对自变量的控制和对结果的检测方法,忽略掉对照组设置以及对无关变量的控制等细节,从而归纳出实验原理。

一个科学的实验原理可以对实验材料的选择、实验步骤的设计、观测指标的确定以及实验结果的预测分析都能起到有效的指导作用,是整个实验方案的纲领。

三、实验步骤设计的方法和原则

实验步骤是实验探究方案的主体内容。它直接决定实验过程能否实现以及实验目标能否达成。

实验步骤设计的一般思路是:首先要明确自变量和因变量,再结合探究目标确定变量控制方法和对照实验设置方法,最后确定对实验结果的检测方法和指标。如果是定性探究,则应该以被探究因素的有、无或者强、弱等典型条件设置对照;如果是定量探究,则应该以被探究因素的强弱程度设置一系列梯度实验进行探究。例如,若要探究“温度对植物光合作用的影响”就可作定性探究,此时只需要设置高温、常温、低温三个典型温度条件作对照实验即可。如果要求“探究植物光合作用的最适温度”,这就是一个定量探究课题。必须在一定温度范围内设置一系列温度由低到高的梯度实验进行对照。检测方法要有可行性,检测指标必须是实验对象受自变量影响后产生的必然预期结果。

实验步骤设计必须遵循的原则主要有:科学性原则;对照原则;单一变量原则;平行重复原则。

科学性原则的基本含义是:有确实的科学理论依据,逻辑推理严密,操作方法和顺序合理,变量控制可靠有效,观测手段简便易行。

对照原则:探究过程中要通过设置对照实验的方法来增强实验的说服力。可根据不同课题要求,在实验中设计空白对照、条件对照、相互对照和自身对照等不同的对照实验形式。

单一变量原则:实验组与对照组只能有一个变量差异。即除开自变量以外,实验组和对照组其他所有无关变量应保持相同且适宜。

平行重复原则有两层含义:一是指进行探究实验时对生理状况相同的多个实验对象同时进行相同的实验操作,以减少偶然因素或实验对象个体差异带来的误差;另一层含义是指控制自变量在相同的变化幅度下,以同样的条件进行重复实验,从而体现过程与结果之间联系的必然性。

在上述原则下,实验步骤的设计可以大致上分为三个要点:第一步,准备和分组。对实验材料要进行准备和预处理,使其初始状态相同并达到实验要求。然后,根据实验需要划分为不同组别,为后续的对照实验做好准备。第二步,对照处理和变量控制。将不同组别控制在自变量的不同变化幅度之下形成对照,其余条件控制到相同且适宜的状态,并给予充分的后续反应时间。第三步,实验现象的观测统计。选定适当的观察测量指标对不同组别分别进行观察和统计,以反映实验结果。

四、实验结果分析和结论归纳

第4篇

摘 要:随着素质教育的不断深入,新的课程标准也得了全面贯彻实施。高中生物教师面对新课程的目标要求,应当改变传统的教学方法,优化教学内容,注重教学的实际性。本文具体阐述了新课程背景下高中生物的教学方法,以提高课堂教学的效率。

关键词:新课程;高中生物;教学方法;探讨

新课程背景下高中生物教学区别于传统的生物教学,它既要满足传授学生学生基本的生物学知识和研究方法,还要通过新的课程标准的基本观点,培养学生正确的“三观“,从而达到提高学生生物学科知识水平和正确情感态度的教学目标。针对这些教学目标传统的教学方法已经不能满足要求,必须探索新的教学方法以适应新课程的教学标准。笔者结合丰富的实际教学经验,从现阶段高中生物教学存在的问题入手,对新课程背景下高中生物教学方法进行简单的探讨。

1 新课程背景下高中生物教学存在的问题

1.1 忽视对学生现代意识的培养,只注重知识技能的传授

由于受到应试教育的影响,高中教师在实际授课中偏重生物基本知识与基本技能的传授,往往不重视甚至忽视提高学生的生物科学素养,忽视培养学生的现代意识。新课程背景下高中生物一个重要的教学目标就是培养学生的现代意识,随着新课程教学的不断推进,对综合素质的人才要求越来越高。所以,高中生物教师要认识到培养学生现代意识的重要性,这也是培养合格人才的关键。

1.2 现有生物教学方法过于单一

目前,许多生物教师仍沿用传统的教学方法,即“教师讲、学生听的”授课方法,很少运用有效的教学方法教导学生。教学中还经常有教师“满堂灌”,缺少师生之间的互动,也没有给学生理解吸收知识的时间,更无法形成活跃的课堂氛围。有些教师虽然领悟到新课程生物教学的内涵,也根据学生的实际情况及教学内容开展探索式教学,但由于种种原因导致新的教学方法流于形式化、表面化。因此,要达到新课程的教学标准,就需要教师不断探索新的教学方法,充分理解高中生物新课改的内涵,发挥学生学习的主动性与创新性。

1.3 高中生物教学中课程资源匮乏

现阶段,高中生物教学没有充分体现出新课程的内涵,忽视对学生的科学素养和学习能力的培养。教师在多媒体辅助教学时,所用的课件大多都是考试的知识点,没能按照新课程的标准要求来制作课件,更没有给学生提供生物科技比较前沿的相关资料。有些教师不按教学目标要求,不能充分引导学生利用网络搜集相关资料。导致学生学习生物的兴趣与积极性得不到激发,教学效果与教学目标得不到。

2 新课程背景下高中生物教学方法的探讨

2.1 采取兴趣教学法

新课程标准背景下,兴趣教学的理念被提出,并很快被学生接受,取得了一定的效果。俗话说兴趣是最好的老师,学生会积极主动的学习自己感兴趣的学科,而且比较容易接受该科的知识。在课间我们经常会听到学生议论说他们喜欢某位教师,听课兴趣高;不喜欢某位教师,听课时老是昏昏欲睡,其实这就是兴趣教学的一个方面,而这一教学方式也类似于情感教学法。

新课程背景下的生物是以实验为基础的学科,能很大程度上培养和和发挥学生的智力因素。而传统的教学方法追求向学生不断灌输知识,极大降低了学生的学习兴趣。在打造兴趣教学理念时,要根据学生实际的认识水平和心理因素,科学合理的设问,以此激发学生的发展思维,增强课堂活跃程度,提高学生分析问题和解决问题的能力。比如提问“为什么班上有些人的大拇指弯曲度很大,有的就很小?”让同学们试着弯曲大拇指,发现许多学生的弯曲度都很小。在课堂上可以提出很多这样的问题,利用学生感兴趣的话题带动学生学习,激发他们的学习动机,培养他们的问题意识。

2.2 大力开展探究式教学法

在新课程背景下的高中生物教学,大力开展探究式教学是必不可少的。在新课程标准下,提倡探究式学习,学生可通过自主、合作、探究的方式,主动参与到活动中,增强获取知识的能力。高中生物教师在实行探究式教学时,要根据学生兴趣选择一些探究式问题,引导学生以自主讨论为主要的学习方式。通过这些方法让学生在教师的指导下,发现问题进而探索问题,提高学生的探究能力。与此同时还可以根据教学内容创设问题,让学生独自思考,然后根据搜集的资料进行分析,得出解决的方法。

2.3 板书教学与多媒体技术相结合的教学法

多媒体技术的运用是新课程背景下的必然趋势,也是衡量一个教师现代化程度的标尺。新课程背景下如果仅仅靠传统的板书教学,高中生物教师不但任务重,而且教学效果也不理想,有些教学内容是板书无法书写的,没有多媒体技术的介入学生掌握起来很困难。多媒体技术可以把一些比较抽象的生物知识直观的放映出来,学生可以和荧幕形成一种直接的对流,不仅增加了教和学的信息量,还培养出学生观察事物的能力。例如,在讲动植物细胞结构时,可以通过多媒体技术把完成的细胞剖面图展示给学生,这样教师在讲解相关知识点时更加容易,学生更加直观的观察到动植物细胞内部的结构。

2.4 以发展性评价促进学生发展的教学法

建立有效的评价体系促进学生发展,提高教学质量,促进学校发展,也是新课程的重要内容之一。教学评价在新课程中有质量监控和导向作用。通过建立评价体系,可以有效的提高教师的教学水平和学生的综合素质,这样的体系能为素质教育的的实施提供保障,充分发挥评价体系促进发展的功能,让评价的过程成为促进教学发展的鱼提高的过程。评价体系的建立并不是舍弃考试制度,而是要端正目的,要学生明白学习最终是成为一个适应时代要求的高素质的公民, 而不是为了应付考试。通过建立这样的评价体系,让学生明白自己学什么,学习的目的是什么,以此提高教学的效率。

3 结语

综上所述,新课程背景下高中生物的教学是一项长期的系统工程,高中生物教师要充分认识到这个工程的艰巨性,做好相应的准备。不断提高自身素质,以培养学生的现代意识为目标,采取兴趣教学法、大力开展探究式教学法等,只有这样才能提高高中生物教学的教学水平,实现高中生物课程教学目标。

参考文献

[1]郭小平.高中生物新课程理念下的教学现状与建议[J].考试周刊.2011(52)

[2]罗香云.新课程下提高高中生物教学有效性的探究[J].生命世界.2010(08)

第5篇

一、留学生使用“多、几”的偏误

偏误分析是对学习者在第二语言习得过程中所产生的偏误进行系统的分析,研究其来源,解释学习者的中介语体系,从而了解第二语言习得的过程和规律。常见的偏误有:

1错序

错序偏误是属于结构系统上的偏误,错序是指由于句中的某一个或者某几个成分错放了位置造成的。错序是一种常见的偏误形式,留学生在“多”与“几”的概数习得过程中常常会将句子成分颠倒,影响句义的表达,有时也会造成歧义。具体的错序偏误有:

“多”与数词、量词结合时的位置当用“多”表示概数且前面的数词为整数,量词为度量单位是一般有两个位置,例如“一斤多”、“十多斤”。留学生常常对此感到疑惑,不明白什么时候“多”放在量词何时放在量词前,于是就有了以下的错误:

例1  *大卫两百厘米多高。(正答:大卫两百多厘米高。)

例2  *山本买了七多斤苹果。(正答:山本买了七斤多苹果。)

例1的数词是整数而且是十的倍数,这时“多”要放在量词前面,这个规则可以表示为“数词+“多”+量词+(名)”。但是例2不能套用上面的公式,因为这个句子中的数词发生了变化,不是十的倍数,只是一般的整数,这时“多”的位置也会发生相应的变化,位置应在量词之后,即“数词+量词+“多”+(名)”。在这种情况中间,我们要求量词也必须可以分割,并且这些量词有下级单位。例如:“斤”的下级单位有“两”,“块”有下级单位“角”、“分”,具体的偏误我们在后面还会说到。

“几”与数词、量词结合时的位置与上文中“多”的情况类似,在处理“几”在同数词、量词结合时的位置上,留学生也会出现以下的偏误,如:

例3 *我跟同学去看电影几个一起。(正答:我跟几个同学一起去看电影。)

例3中的“几个”作“同学”的定语,与留学生的母语不同,汉语中表示概数的词组要放在名词前作定语,具体的造成偏误的原因我们将会在后面的论述中说到。

2、误加

误加是指在某些语法形式中,一般情形下要使用某个成分,可是当某些形式发生了变化,这些成分又不一定能使用,这时候,留学生就会出现偏误,表现为概数词重复叠加。如:例4 *这篇课文超过五百多个字。(正答:这篇课文超过五百个字。/这篇课文五百多个字。)“超过五百字”和“五百多个字”都是五百字以上的意思,“超过”和“多”叠加在一起,表意重复。

3、误代

鲁健骥先生认为,所谓“误代”是指学习者在两个或者几个意义、形式相近、用法不同等原因造成的张冠李戴的现象。“误代”现象主要有一下两种情况:

“多”的误代  错句例如:例6  *我家有一多辆车。(正答:我家有一辆车。)

例6中“一辆车”不可分割,表述的一定要是整数,加上“多”之后就有了余数,一辆车是一个整体,没有余数,此时的“多”作为概数词就有些赘余。在以上的例子中涉及到的数词都是一般的整数,当数词是整数时,上文提到的公式应该是“整数+量词+多+名”,但是我们说,这里的量词要有下一级单位并且名词必须可以切分时,句子才是正确的。

“几”的误代  错句例如:例7 *教室里有十几个人?(正答:教室里有十几个人。此时的“几”读轻声)

当读轻声时则表示不超过十的概数。留学生在汉语习得过程中先学习了“几”作为疑问代词的用法,在“几”作概数词的学习过程中容易受到之前的影响,不理解“几”的语法意义,造成偏误。“几”不同的读音决定了其不同的词性和语法功能,故我们将上述这种误代归类为词性辨别不清造成的误代。

4、遗漏

遗漏是指学习者在句子中或者词语中遗漏某一个或几个成分产生的偏误。例如:

例8*今天我买了十多苹果。(正答:今天我买了十多个苹果。)

例8在学生的习作中经常出现,常常表现为“多”和“几”作为概数在使用过程中的遗漏。我们认为,由于“多”和“几”的位置学生很难掌握,而这又影响了后面量词的使用,学生在使用概数的时候会表现为量词的遗漏,这是由“多”引起的,所以我们将其归为“多”的偏误。

二、探讨“多”与“几”的教学方法和策略

1、习得者方面

每个二语习得者都会受到母语负迁移的影响,学习者要做的不是将母语彻底有意识地忽略,而是应该正确利用母语来实现母语正迁移的最大化。这样一来把相关的新知识和旧知识进行对比,有助于准确把握新知识。收集自己平时所犯的错误,将其同正确答案进行对比,找到易错点,尽量避免母语的负迁移。

2、教师方面

事实证明,传统的教学方法在汉语作为第二外语教学的课堂上行不通,身为对外汉语教师,我们有责任创造一个轻松活跃的课堂氛围和机动灵活的教学方式。概数词与数字形影不离,那么我们在课堂上就可以利用简单的数学知识展开部分课程,在概数词“多”的教学中,我们可以简化成下面的讲解:

数量+多+量词+n/adj

数量+量词+多+n/adj(度量单位、时间量词)

数量+多+位数词(亿/万)+量词+n

其次,在具体的“多”和“几”作为概数教学中教学内容都是多义语素,因此教学中要帮助学习者区分不同语素义。下面就“多”和“几”的教学方法提出以下具体的建议:

在语言情境中联想  语言有一定相关性,留学生把汉语作为自己的第二语言来学习使用的。“多”和“几”这样的概数词虽不如一般词和某些基本词在生活实际中出现得多,但运用范围还是很广的。例如老师可以这样设置情景:

“这十多个词语大家认识吗?”

“老师有几个问题想问大家。”

这样引导将其中的“十多个”“几个问题”替换成“十几个”“好多个”这样的过程里,学生会明白在具体的语境中转换词。

第6篇

关键词:医疗器械 微生物学检验 过程 方法

0 引言

我国医疗器械行业伴随着国家对此的大力支持还有科技的不断进步而快速发展着,医疗器械在诊断疾病和治疗疾病等方面都得到了广泛的应用。应用的广泛使得人们也提出了这样的问题:医疗器械的卫生以及安全方面是否合格和达标?会不会对人产生负面的影响?

现代科学技术在不断地向前发展着,这也必将带动医疗方法的进步,而越来越多的医疗器械为我们指明了一个新的且十分重要的研究方向――医疗器械的微生物检验。

1 微生物的概念

用人的肉眼无法分别的微小生物统称为微生物。微生物的结构十分简单,且活性极强,数目庞大。在二十世纪中后期,一套包括显微技术以及纯培养技术和培养皿等在内的微生物学检验成为了一个独立学科。

2 采集检验样品

笔者随机对十家生产医疗器械的企业进行了样品的随机抽取,并对样品进行了调查以及分析,为的是对于一次性使用医疗器械产品的微生物学指标的检验现状予以较为精确的把握。

首先,以随机抽样作为样品的选取办法,尽力保证选取的样品可以代表被检验的物质。其次,在进行采样环节的时候,笔者先对这些企业的生产流程以及周围的环境等基本的情况加以了解和把握。对其可能存在的污染源等等进行初步审视和检查。这样做也可以对这些样本的卫生状况及其质量等方面进行初步的反映。

对样品的选取必须要依照无菌操作的程序要求,要对样品进行灭菌处理,将环境当中的微生物污染等进行避免,为了免除杀掉样品中的微生物这一隐患,包括所用的用具在内,一定不可以用酒精等等来进行处理。要使样品当中的微生物状况保持原来的样子,在检验进行之前一定不能发生变动。要对项目和分析方法还有被检验物的均匀程度等要求为参照进行分析,以此为依据来确定采样的数量。为检验和复检以及留样,样品需要一式三份。

3 检验样品管理程序

迄今为止,判定某种产品的质量主要是通过检验该产品的样品实现的,如果样品检验合格就推断所检批次的产品合格,反之就不合格。样品在这个推理链中起着纽带的作用,应确保其可信度或可靠度。样品从采集到检验以及最后的处置,经历了多个环节,如果失控,随时都能改变其可信度或可靠度。因此,必须对样品进行规范、科学和严格的管理。规范的样品管理程序一般包括采样管理、运送过程管理,输入管理(接收、标识、贮存)输出管理(确认、准备、流转)等环节。

根据ISO/IEC-17025实验室国家认可对样品管理的要求,实验室(特别是第三方实验室)在本单位的质量管理体系中,应根据上述环节建立如下的样品管理程序:委托书任务单采样标识运送接收唯一性标识贮存、准备、确认流转处置。

需要注意的是:在对样品进行检验的过程当中所使用的一切器皿和试剂还有溶液是必须要经过灭菌处理的;在检验实验室当中可能会使用到的一切设备都应当对其进行校正和检查;在采集选取完样品之后,要以国家的标准检验方法为参照,保持负责和认真的态度来对样品检验外观,一定要注意,样品不要受到环境中的微生物的污染;必须选用被玻璃器皿蒸馏过的蒸馏水抑或是无离子水来供培养基以及试剂所用;在结束对选取的样本的检验工作之后,要立即清洗携带细菌的器皿等。

4 医疗器械的微生物学检验方法

细胞以及分子等等都已经被微生物学检验所深入,在对医疗器械进行的微生物学检验中已经利用了不少新的方法以及技术。在微生物学检验的项目当中,当数细菌学检验为推广广度最广的项目了。细菌检验的最为重要的方法就是细菌形态学检查了。该检查可以以其形态一级结构还有染色反应为参照根据,也是细菌的分类以及鉴定的基本。

4.1 显微镜检查 显微镜可以观察到人类肉眼无法分辨的个体及其微小的细菌。一般由两部分组成,一是光学显微镜;二是电子显微镜,其中光学显微镜是用来观察一般的形态以及结构的,只用使用电子显微镜才可以观察到新的内部结构。另外,光学显微镜主要包括普通光学显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜、微分干涉差显微镜等,电子显微镜主要包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜等。

4.2 染色标本检查 细菌和周围的环境在经过染色之后会产生比较鲜明的对比,细菌的大小以及排列等特征以及其特殊的结构会经由光学显微镜观察到。细菌染色的程序大多是:干燥-固定-媒染-脱色-复染。

染色标本检查常用的方法为以下几种:

4.2.1 单染色法。用一种染料将细菌和周围物体染成同一种颜色。细菌经单染色法处理后,可观察其形态、排列、大小及简单的结构,但不能显示各种细菌染色性的差异。

4.2.2 复染色法。用两种或以上的染料染色的方法。常用的包括革兰染色法以及抗酸染色法。

革兰染色是细菌学中最常用的染色方法。除粪便、血液等极少数标本外,绝大多数标本在分离培养之前都要进行革兰染色、镜检。 进行革兰染色可鉴别细菌,初步识别细菌,缩小范围,有助于进一步鉴定。

抗酸染色分为抗酸性细菌和非抗酸性细菌两类。

4.2.3 荧光染色。荧光染色法敏感性强,效率高而且容易观察结果,有很大的实用价值。

除以上所述染色方法外,还有鞭毛染色、异染颗粒染色等等几种。

4.3 不染色标本检查 细菌标本不经染色直接镜检,可观察生活状态下细菌的形态及其运动情况,一般常有悬滴法、压滴法。悬滴法是在凹型载玻片的凹窝周围涂上少量的凡士林,同时在干净的盖玻片的中间用接种环点少量无菌水,在其中再点上少许培养好的细菌。如果液体培养物就直接将培养液滴一小滴在盖玻片上。然后,将此盖玻片翻过来,使液滴下悬,正好使液滴容纳在凹型载玻片的凹窝中,轻轻地按一下,使其和凡士林粘紧。而压滴法是用接种环挑取细菌培养液或细菌生理盐水悬液两环,置于洁净载玻片中央,覆以盖玻片。制片时,菌液要适量,不可外溢,并避免产生气泡。

4.4 基因探针技术 基因探针技术的作用原理是同源序列的核酸链在一定条件下能够形成稳定的互补DNA、RNA或DNA、DNA链条,此时可以利用具备高度特异性片段制成的基因探针来对不同细菌进行识别。基因探针具有减少因基因片段长度的多态性导致的分析条带数的增多,例如法国生物一梅里埃公司的GEN、PROBE基因探针检测系统,对特定菌落进行分离并进行确证试验仅需要30分钟。这项技术的缺点是对目标菌以外的细菌无法检测识别。

4.5 细菌直接计数法 这种方法主要包括流式细胞仪(flow cytometry,FCM)和固相细胞计数(solid phase cytometry,SPC)法。这种方法的原理就是利用激光作为发光源,光束在聚焦、调整后对样品流进行垂直照射,这样被荧光染色的细胞就能够产生散色光和激发荧光。光散射的信号能够标志细胞体积的大小,信号强度则是细胞膜表面抗原的轻度或者核内物质浓度的反应,基于此散射光信号和荧光信号就能够对微生物的大小、数量、形状进行预估。这种方法的优点是灵敏度高,且可以对细菌的性质与数量同时鉴定。目前这项技术可以对细菌总数、致病性沙门菌、大肠埃希氏菌等进行检测。对特定细胞进行技术统计,就能够对不同细胞进行精确度较高的检测。进行过滤样品的操作之后,实验者可以存留的微生物进行荧光标记,用激光扫描仪就可以对其鉴别。这种方法的优点就是对生长速度慢的微生物能够进行快速检测,其检测速度能够远高于传统的平板计数法,缺点是成本较高,因此推广使用具有一定困难。

另外,除了上述医疗器械的微生物学检验方法外,还存在一些准确、省时、省力和省成本的快速检验方法,比如即用型纸片法、生物化学技术、选择鉴定用培养基法、免疫学技术、全自动微生物分析系统等。

5 结束语

在医疗器械的微生物学检验当中,以法定的标准以及方法为参照是十分重要的。在这些微生物学检验方法当中,应用最广泛的当属细菌学检验。不久的将来,在对于医疗器械的微生物学检验领域,更多的方法会被研究。微生物学检验也会更加被应用以及推广。

参考文献:

[1]张娟丽.浅谈医疗器械的微生物学检验过程和方法[J].学术管理,2009,11:34.

第7篇

【摘 要】古典舞是我国具有代表性的一个舞蹈种类,随着素质教育的推广,古典舞已经出现在了众多高校的教学体系中。古典舞讲究舞姿的柔和优美,注重情感的表达与宣释,这也对舞者的表演素质提出了一定的要求。因此,高校在古典舞教学中,必须注重学生表演特质的培养。 【关键词】古典舞;教学;表演特质;培养方法中图分类号:G642

文献标志码:A

文章编号:1007-0125(2016)06-0146-01一、古典舞的特点古典舞是以民间流传的传统舞蹈为基础,由舞蹈工作者们逐步创新、加工而来。中国早期的戏曲舞蹈是古典舞的雏形,经过不断的发展,逐渐形成了具有民族特色的中国古典舞。它要求舞姿必须具有弹性,达到刚柔并济、抑扬顿挫的表现效果。舞者的腿部和腰部要具有良好的柔韧性,优雅地完成旋转、翻身等动作。中国古典舞是音乐、美术、武术的融合艺术,它要求舞者能够将身形与韵律相结合,从而展现古典舞的艺术之韵。二、关于古典舞表演特质(一)古典舞表演特质的定义。简单来说,古典舞表演特质就是指舞者对古典舞知识体系的掌握程度。对古典舞相关知识的掌握越多,也就越能将知识转化为力量,更好地提高自己的舞蹈水平。(二)古典舞表演特质的基本内容。对古典舞蹈者来说,必须具备的特质主要有五个方面的内容,洞察力、想象力、思维力、感受力以及艺术创造力。一个好的古典舞者,必须具备敏锐的洞察力,才能很快地掌握舞蹈动作和舞蹈技巧,并且能够通过观察优秀舞者的表演,对比自身的不足,做到及时改进;其次,想象力对于舞者来说也十分重要。舞者需要通过想象进入角色和情境,通过舞姿描述故事、表达情感。合理而又生动的想象使舞者能更好地传达出舞蹈的深蕴。同样,思维力和感受力也是舞者更好诠释舞蹈的重要能力,舞者通过良好的思维力和感受力去理解作品,深入作品中的角色,感受角色的喜怒哀乐,形象传神地思考和体会舞蹈作品中的艺术幻境,才能更好地演绎出舞蹈作品的精髓。最后,艺术创造力是舞者升华自我的重要体现。舞者也是演员,他们需要通过自我表现力的发挥,对舞蹈里的人物、故事、情感进行艺术再造,才能赋予角色全新的、更加真实的艺术魅力,才能使自己的舞蹈作品更能打动人心,与观众产生共鸣。三、古典舞教学中表演特质培养的策略目前,在我国高校中,古典舞教学多注重基本功的训练和教学,重表演而轻学习阶段,不利于学生表演特质的提高。因此,高校必须想办法改变这一现状,促进古典舞学者表演特质的提升。(一)全方位培养学生的表演特质。首先,教师要注重学生基本功的训练,这是学生提高表演特质的基础。基本功如果不扎实,舞者就无法做出规范的动作,无法正确传达舞蹈的含义,无法完成吸引观众的优美表演。基本功是所有舞蹈表演的基础,因此教师要严格对待学生基本功的训练,矫正学生每一个不正确的舞蹈动作。第二,对学生表演特质的培养越早开始越好。对于古典舞专业的学生来说,越早培养他们的表演特质,就越能训练他们表演的灵活性、生动性。学生在早期接触舞蹈时,就以具备艺术性和智能性的理论进行指导,才能使表演特质早早地在其心中扎根,才能使其将运用表演特质来理解舞蹈、舞蹈,成为一种自然而然的表演习惯。第三,培养学生的表演特质,具体来说还是要从古典舞表演特质的五个内容入手,尤其是想象力、思维力和感受力这三个方面,教师一定要注重培养学生的舞蹈感觉,提升他们感受、思考舞蹈角色以及场景的能力。教师还要通过鼓励学生充分、大胆地想象,支持他们对艺术作品的创新,以此来提高学生的感受力和创造力。此外,教师还要帮助学生建立良好的个性心理,使他们拥有正确的价值观和人生观。实验证明,有理想、能坚持,够自信的人总是更容易取得成功。(二)重视古典文化的讲解。古典舞蹈多包含了浓厚的传统文化气息,是不同时代民俗风情、乡土人情的艺术综合。因此教师在授课中,要重视古典文化的讲解,帮助学生更好地理解作品中的传统故事、文化风情。学生只有了解了古典舞蹈背后的文化底蕴,才能在舞蹈表演中自然流露出作品深层次的艺术表达。(三)加强教学形式创新改革。教师要改变以往只在教室授课的模式,定期组织学生参观艺术馆、文化馆、舞蹈剧院等课外活动,帮助学生提高艺术修养,提高他们对古典艺术的理解力和感受力。此外,还可以通过开展舞蹈演出活动,激发学生的表演欲望,增加他们的舞台经验,使他们能够更加从容地面对舞蹈和观众,从而能够在以后的表演中更注重舞蹈形体的展现和情感的表达。最后,在情感表达上,教师要培养学生表达感情的能力,训练他们通过眼神、神态、动作等肢体,来传达作品里角色的感情和演员自我的理解。四、结束语古典舞蹈的表演需要舞者关注作品所蕴含的文化底蕴和情感诉求,而这两点要求表演者必须具备良好的表演特质。因此,高校在培养古典舞学生的教学中,必须注重学生表演特质的教育。参考文献:[1]张蕊.多学科视野中的中国古典舞教学[J].乐府新声(沈阳音乐学院学报),2012(04).

第8篇

[关键词] 系统生物学;基因组学;蛋白质组学;计算生物学

近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止,还原论的研究已经取得了大量的成就,在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解,但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段,没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为,这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1,2]。尽管对一个复杂的生物系统来说,研究基因和蛋白质是非常重要的,而且它将是我们系统生物学的基础,但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象,并不能解释系统整体整合功能的来源,不能充分揭示一个生物系统的信息,且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。在这种现状下,20世纪末人类基因组计划完成后,生物学领域的科学家都在考虑一个问题:未来生物学研究的方向在哪里?为此学术界也不乏辩论。得出的共识是:生物学的发展未来主要面对如下问题:(1)如何弄清楚单一生物反应网络,包括反应分子之间的关系、反应方式等;(2)如何研究生物反应网络之间的关系,包括量化生物学反应及生物反应网络;(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应,生物反应网络,乃至器官及生物体的重建。

早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系统理论(general systems theory),他在文章中指出生物体是一个开放系统,对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood创立的系统生物学(systems biology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之,把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义,系统生物学(systems biology)是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成,以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。换言之,以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案,而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然,系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学,是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点,基因、蛋白质以及环境之间不同层次的交互作用共同架构了整个系统的完整功能。因此,用系统的方法来理解一个生物系统应当成为并正在成为生物学研究方法的主流。利用系统的方法对其进行解析,综合分析观察实验的数据来进行系统分析。具体通过建立一定的数学模型,并利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性,从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘,这正是生物学研究方法的关键所在。

1 系统生物学的主要研究内容

系统生物学主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等[4,5]。

系统生物学的首要任务是对系统状态和结构进行描述,即致力于对系统的分析与模式识别,包括对系统的元素与系统所处环境的定义,以及对系统元素之间的相互作用关系和环境与系统之间的相互作用的深入分析。具体如生物反应中反应成分之间的量的关系,空间位置,时间次序,反应成分之间的因果关系,特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。其次要对系统的演化进行动态分析,包括对系统的稳态特征、分岔行为、相图等的分析。掌握了系统的基本演化机制,使系统具有目标性和可操作性,使之按照我们所期望的方向演化,也有助于我们重新构建或修复系统,为组织工程学的组织设计提供指导。另外,系统科学对生物系统状态的描述是分层次的,对不同层次进行的描述可能是完全不同的;系统科学对系统演化机制的分析更强调整体与局部的关系,要分析子系统之间的作用如何形成系统整体的表现、功能,而且对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。

系统生物学的研究包括两方面的内容。首先是实验数据的取得,这主要包括提供生物数据的各种组学技术平台,其次是利用计算生物学建立生物模型。因此科学家把系统生物学分为“湿”的实验部分(实验室内的研究)和“干”的实验部分(计算机模拟和理论分析)。“湿”、“干”实验的完美整合才是真正的系统生物学。

系统生物学的技术平台主要为各种组学研究。这些高通量的组学实验构成了系统生物学的技术平台。提供建立模型所需的数据,并辨识出系统的结构。其中包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学计算生物学通过建模和理论探索。可以为生物系统的阐明和定量预测提供强有力的基础。计算生物学包括数据开采和模拟分析。数据开采是从各实验平台产生的大量数据和信息中抽取隐含其内的规律并形成假说。模拟分析是用计算机验证所形成的假说,并对拟进行的体内、体外生物学实验进行预测,最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。计算生物学涉及一些新的数学原理和运算规则,需要物理和数学来研究生物学的最基本的原理,也需要计算科学、信息学、工程学等进行生物工程重建和生物信息传递的研究。

2 系统生物学的研究思路及特点

系统生物学识别目标生物系统中的各种因素,然后构架一个系统模型,在其中赋予这个生物系统能动性。在此模型中研究细胞、组织、器官和生物体整体水平,研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用,并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学最大的特点即整合。这里的整合主要包括三重含义。首先,把系统内不同性质的构成要素(DNA、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究;其次,对于多细胞生物,系统生物学要实现从基因到细胞、到器官、到组织甚至是个体的各个层次的整合。第三,研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究,即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。而基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究,即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点,则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来,成为一种“三维”的研究[6]。

3 系统生物学的研究方法

系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的发展正是由于对生物系统的干扰手段不断进步促成的。干涉主要分为从上到下(top-down)或从下到上(bottom-up)两种。从上到下,即由外至里,主要指在系统内添加新的元素,观察系统变化。例如,在系统中增加一个新的分子以阻断某一反应通路。而从下到上,即由内到外,主要是改变系统内部结构的某些特征,从而改变整个系统,如利用基因敲除,改变在信号传导通路中起重要作用的蛋白质的转录和翻译水平[7]。

目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类:一类是实验性方法,一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统[8,9]。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能,鉴别系统中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白质等,并收集所有可用的实验数据,建立一个描述性的初级模型(比如图形的),用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下,干扰系统中的某个元素,由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据,同时收集系统状态随时变化的数据,整合这些数据并与初级模型进行比较,对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释,同时修正模型。再设计不同的干扰,重复上面的步骤,直到实验数据与模型相一致为止。

数学建模[10,11]方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型,来定量描述系统各元素之间的相互作用,进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统,确定描述系统状态的主要变量,以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系,以及变量之间的相互作用方式,建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析,充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质,给出可能的演化结果,从而对系统行为进行预测。

4 当代系统生物学研究热点

基因表达、基因转换开关、信号转导途径,以及系统出现疾病的机制分析等四个方面是目前系统生物学研究的主要阵地。

基因组医学(genomic medicine)是以人类基因组为基础的生命科学和临床医学的革命。生命科学和临床医学结合,将人类基因组研究成果转化应用到临床实践中,是后基因组时代最重要的研究方向之一。人类基因组计划从完成和多种疾病相关的基因研究发现,迅速进入到蛋白质组学、染色体组和人类疾病基因的研究,通过单基因或复杂多基因疾病的相关基因研究和疾病易感因素分析,达到揭示基因与疾病的关系之目的;遗传背景与环境因素综合作用对疾病发生发展的影响;为疾病的诊断、预防和治疗、预后和风险预测提供依据。基因组医学将大大提高我们对健康和疾病状态的分子基础的认识,增强研制有效干预方法的能力。

后基因组(post-genome)的交叉学科研究是目前生命科学研究的前沿。交叉学科是一个新的研究领域,范围非常广阔,如基因组、蛋白质组、转录组等等,从而出现许多新的交叉学科。

细胞信号转导(signal transduction)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题。细胞信号转导蛋白质组学是功能蛋白质组学的重要组成部分。系统地研究多条信号转导通路中蛋白质及蛋白质间相互关系及其作用规律,细胞信号转导通路网络化,其作用模式、通路、功能机制、调控多样化,细胞信号转导结构、功能、途径的异常在癌症、心血管疾病、糖尿病和大多数疾病中起重要作用。对细胞信号转导机制的了解,已成为创新药物、防病治病的关键。细胞信号转导不是一门单一学科,而是多种学科,如细胞学、生物化学、生物物理学和药理学等多学科的交叉学科。

5 现阶段系统生物学存在的问题

目前的系统生物学研究还只是初步使用动力学建模方法来定量描述系统的动态演化行为,这种方法对简单巨系统是适用的,但是在运用到复杂适应性系统时就会表现出很多的局限性,有很多问题就不能解决。生物体系统的复杂程度超乎我们的想象,现阶段不宜研究整个生物体系统,可以从研究“小系统”(生物体中具有一定功能、相对独立的部分,将其看成一个“系统”)开始,当然如何正确地分析这个小系统本身也不是件易事。

5.1现有技术水平的限制

着眼于整体的系统生物学对技术、仪器的依赖性大大超过传统的分子生物学。高通量、大规模的基因组及蛋白质组等的发展都是建立于新技术、新仪器出现基础之上。就目前的技术水平来讲,距系统生物学所要求达到的理想水平还相差很远。由于技术发展的不均衡造成了系统中各个水平上的研究不均衡。基因组和基因表达方面的研究已经比较成熟,而在其他水平如蛋白质、小分子代谢物等的研究仍处于起步阶段。各种蛋白质在数量上的巨大差异是全面分析低丰度蛋白质的一大障碍。而低丰度蛋白往往是最重要的生物调节分子,如何加强对低丰度蛋白的高通量研究,将是对蛋白质组应用前景的重要保障。同样,如何研究系统内存在的非遗传性分子即细胞中存在的成百上千的独立的代谢底物及其他各种类型的大小分子,它们在基因表达、酶的构象形成等方面有着重要作用。建立适当的方法来系统检测这些分子的变化是系统生物学能否发展的关键。

5.2分析水平的限制

系统的复杂性决定了全面分析的复杂性。人类基因组计划的实施提供了庞大的信息资源,已让人眼花缭乱,而对于较核苷酸复杂得多的蛋白质及代谢物等的分析将是更大的挑战。如何系统而详尽地为公共数据库中的信息加上注解,对这些复杂数据进行储存和分析将成为系统生物学发展的瓶颈。

[参考文献]

[1]Wang Kunren,Xue Shaobai,uu Huitu.Cell Biology[M].Beijing:Beijing Normal University Press,1998.

[2]朱玉贤,李毅.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]Dickson BJ, Moser EI.Neurobiology of behaviour[J].Curr Opin Neurobiol,2007,17(6):672-674.

[4]Nottale L, Auffray C.Scale relativity theory and integrative systems biology:2 Macroscopic quantum-type mechanics[J].Prog Biophys Mol Biol,2008,97(1):115-157.

[5]Rho S, You S, Kim Y, et al.From proteomics toward systems biology: integration of different types of proteomics data into network models[J].BMB Rep,2008,41(3):184-193.

[6]吴家睿.系统生物学面面观[J].科学杂志,2002,54(6):26-28.

[7]Sreenivasulu N, Graner A, Wobus U.Barley genomics: an overview[J].Int J Plant Genomics,2008,486258.

[8]Price ND, Foltz G, Madan A,et al.Systems biology and cancer stem cells[J].J Cell Mol Med,2008,12(1):97-110.

[9]Bonneau R, Reiss DJ, Shannon P,et al. The Inferelator: an algorithm for learning parsimonious regulatory networks from systems-biology data sets de novo[J].Genome Biol,2006,7(5):R36.

[10]Ullah M, Wolkenhauer O.Family tree of Markov models in systems biology[J].IET Syst Biol,2007,1(4):247-254.

第9篇

1.学习生物学知识要重在理解、勤于思考

生物学的基本概念、原理和规律,是在大量研究的基础上总结和概括出来的,具有严密的逻辑性,课本中各章节内容之间,也具有密切联系。因此,我们在学习这些知识的过程中,不能满足于单纯的记忆,而是要深入理解,融会贯通。

2.要重视理解科学研究的过程,学习科学研究的方法

生物科学的内容不仅包括大量的科学知识,还包括科学研究的过程和方法。因此,我们不仅要重视生物学知识的学习,还要重视学生生物科学研究的过程,并且从中领会生物科学的研究方法。

3.要重视观察和实验,生物学是一门实验科学

没有观察和实验,生物学也就不可能取得如此辉煌的成就。同样,不重视观察和实验,也不可能真正学好生物课。在日常生活中也要注意观察生命现象,培养自己的观察能力。

生物学是一门与生产和生活联系非常紧密的科学。我们在学习生物学知识时,应该注意理解科学技术和社会(STS)之间的相互关系,理解所学知识的社会价值,并且运用所学的生物学知识去解释一些现象,解决一些问题。

学习生物的三个小技巧

1.掌握基本知识要点,"先记忆,后理解"

与学习其它理科一样,生物学的知识也要在理解的基础上进行记忆,但是,高中阶段的生物学还有着与其它理科不一样的特点。对于大家学习了许多年的数学、物理、化学来说,这些学科的一些基本思维要素同学们已经一清二楚,比如:数学中的未知数X、化学中的原子、电子以及物理中的力、光等等。而对于生物学来说,学生们要思考的对象即思维元素却是陌生的细胞、组织、各种有机物和无机物以及他们之间奇特的逻辑关系。因此学生只有在记住了这些名词、术语之后才有可能掌握生物学的逻辑规律,既所谓"先记忆,后理解"。

2.弄清知识内在联系,"瞻前顾后"、"左顾右盼"

在记住了基本的名词、术语和概念之后,同学们就要把主要精力放在学习生物学规律上来了。这时大家要着重理解生物体各种结构、群体之间的联系,也就是注意知识体系中纵向和横向两个方面的线索如:关于DNA,我们会分别在"绪论"、"组成生物体的化合物"和"生物的遗传和变异"这三个地方学到,但教材中在三个地方的论述各有侧重,同学们要前后联系起来思考,既所谓"瞻前顾后"。又如:在学习细胞的结构时,我们会学习许多细胞器,那么这些细胞器的结构和功能有何异同呢?这需要大家做了比较才能知道,既所谓"左顾右盼"。

3.深刻理解重点知识,读书做到"六个W"对于一些重点和难点知识,大家要深刻理解。如何才能深刻理解呢?大家读书时要时时思考"六个W"。

高中生物四种学习方法,精学精用

1.分析和综合的方法

分析就是把知识的一个整体分解成各个部分来进行考察的一种思维方法,综合是把知识的各个部分联合成一个整体来进行考察的一种思维方法,分析和综合是生物学学习中经常使用的重要方法,两者密切联系,不可分割。只分析不综合,就会见木而不见林;只综合不分析,又会只见林而不见木。

2.比较和归类的方法

比较是把有关的知识加以对比,以确定它们之间的相同点和不同点的思维方法。比较一般遵循两条途径进行:一是寻找出知识之间的相同之处,即异中求同;二是在寻找出了事物之间相同之处的基础上找出不同之处,即同中求异。归类是按照一定的标准,把知识进行分门别类的思维方法。生物学习中常采用两种归类法:一是科学归类法,即从科学性出发,按照生物的本质特性进行归类;二是实用归类法,即从实用性出发,按生物的非本质属性进行归类。

3.系统化和具体化的方法

系统化就是把各种有关知识纳入一定顺序或体系的思维方法。系统化不单纯是知识的分门别类,而且是把知识加以系统整理,使其构成一个比较完整的体系。在生物学学习过程中,经常采用编写提纲、列出表解、绘制图表等方式,把学过的知识加以系统地整理。

具体化是把理论知识用于具体、个别场合的思维方法。在生物学学习中,适用具体化的方式有两种:一是用所学知识应用于生活和生产实践,分析和解释一些生命现象;二是用一些生活中的具体事例来说明生物学理论知识。