分子遺傳學原理
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分子遺傳學原理范文第1篇
關鍵詞：生物科學 遺傳學 教學內容 重復
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.020
遺傳學是研究生物遺傳和變異規律的一門科學。它是現代生命科學教學中最重要的主干課程之一，是高等院校生物科學等相關專業必修的專業基礎課。現今，遺傳學正以極快的速度向前發展，并不斷滲透到其它生物、醫學學科，這使得原本在遺傳學中講授的內容也同時出現在其他課程的教學內容中。這種現象反映了遺傳學在生命科學中的核心地位，也凸顯了高校遺傳學教學所面臨的教學內容重復問題。事實上，為體現一門課程的系統性、完整性和先進性，在編寫教材時，學科之間有關內容的相互滲透、交叉以至重復是不可避免的。但相同的內容在多門課程的課堂教學中反復出現會使學生失去學習興趣，浪費寶貴的課時，使教學效率大打折扣。本文將對該問題進行分析，并提出一些對策供同行討論。
1 遺傳學與其它課程教學內容重復的具體表現
目前，我國各大專院校生物、醫藥、農林等專業均開設有遺傳學。雖然不同專業的教學重點有所不同，但核心內容相對統一。遺傳學是筆者所在學院生物科學等專業本科生的一門必修課，這門課的任務是：引導學生牢固掌握遺傳學最重要的基本原理，熟悉各分支學科的主要理論與研究方法，了解遺傳學的重大理論與技術進展，熟悉遺傳學研究技術與實驗裝備，為學生畢業后在本學科以及相關學科中的發展打下堅實的基礎。
除遺傳學外，我院還為生物科學專業的學生開設有細胞生物學、分子生物學、基因工程、生物化學、微生物學等專業必修課。我們選用的遺傳學教材的內容基本上涵蓋了遺傳學的各個發展階段，其中，遺傳物質的細胞學和分子基礎、染色體的結構變異、基因突變與DNA損傷修復、原核生物和真核生物基因表達的調控等章節[1]與上述幾門課程的教學內容分別存在著不同程度的交叉（表1），有的甚至是其它課程的重點內容。尤以分子生物學、基因工程這兩門課的教學內容與遺傳學的相似度最高，這三門課幾乎都重復著共同的遺傳學問題――遺傳物質的結構、復制、轉錄、翻譯、調控、突變、重組等。另外，我院生物科學專業細胞生物學、分子生物學的開課時間與遺傳學相同，這使得遺傳學教學內容重復的問題更加突出。
表1 遺傳學教學內容在其它課程中的分布
2 問題的根源
其它課程的教學內容與遺傳學出現重復并不是偶然的，這種局面的形成與遺傳學自身的發展特點及其學科內涵有很大的關系。
遺傳學的研究進程按照不同歷史時期的學術水平和工作特點，大體上可劃分為經典遺傳學、生化遺傳學、分子遺傳學、基因工程學、基因組學和表觀遺傳學等數個既彼此相對獨立又前后互相交融的不同發展階段[2]。如果以半個多世紀前Watson和Crick提出DNA雙螺旋結構為界，也可以簡單的將整個遺傳學的發展過程劃分為經典遺傳學（classical genetics）和分子遺傳學（molecular genetics）兩大階段：經典遺傳學以孟德爾遺傳學為基礎，主要研究性狀在系譜中的傳遞，即基因在親代和子代之間的傳遞問題；分子遺傳學則是在分子水平上研究生物遺傳和變異機制的遺傳學分支，主要研究基因的本質、基因的功能以及基因的變化等問題。
在整個遺傳學的發展史上，分子遺傳學的地位無疑是相當重要的。它的興起使遺傳學的面貌煥然一新，既系統地繼承和發展了經典遺傳學和生化遺傳學的研究脈絡，又全面地影響并滲透到后繼學科的各個領域。從內容上來看，分子遺傳學與分子生物學的學科界限十分模糊。通過對上述課程教學內容的分析我們也不難發現，那些重復的內容有相當一部分是分子遺傳學范疇的。另外，由于生化遺傳學和早期的分子遺傳學研究都以微生物為材料，因此遺傳學與微生物學、生物化學之間必然存在著千絲萬縷的聯系。而基因工程學、基因組學本身就是現代遺傳學的分支學科，它們成為生物科學專業的必修課或進入課堂教學是高校課程設置不斷細化和專業化的結果，也難免會與同時開設的遺傳學存在教學內容上的重疊。
3 解決教學內容重復問題的對策
教學內容重復無疑會影響教學效果。我們通過實踐發現，從授課內容本身、教師和學生、以及教學方法等環節入手，能夠有效地避免重復對教學帶來的不利影響。
3.1 合理調整教學內容
近些年來，同行們在遺傳學教學內容的調整上作了大量的改革和探索。常見的做法是根據自己的理解及理論專長跳躍式地分割講授，或根據自己的經驗對教學內容做出取舍，甚至有人提出只講經典遺傳學而放棄分子遺傳學。上述做法并不能有效地解決遺傳學的教學內容重復問題，相反會造成教學不成體系的局面，對“教”和“學”都很不利[3]；而如果無視教學內容重復的存在，貪多求全、面面俱到，對所有內容蜻蜓點水般逐一講解，又無法實現大學遺傳學教學深度和難度的提升。
我們認為，對遺傳學教學內容進行刪減是必要的，但必須遵循遺傳學的發展歷史和保持其完整的知識結構體系，不能大刀闊斧整章刪除，而應在重復章節內部進行微調，具體做法包括：精簡繁雜冗長的內容，下放學生能看懂的內容（自學），突出基礎性、應用性的內容，增加前瞻性的內容等。這就要求教師有較高的遺傳學理論修養，準確把握各章節特別是重復內容在整個遺傳學教學體系中的地位，做好教學內容的層次劃分，根據層次選擇不同的授課側重點。
3.2 加強授課教師之間以及師生間的協調溝通
教學內容重復已成為遺傳學等課程授課教師的共識，對各自的教學內容進行刪減無疑成了最簡單、最常用的一種解決方法。但如果大家在沒有交流的情況下對同樣的內容都作了刪除，重復的內容反而會變成被遺忘的內容。因此，積極促成遺傳學與其他相關課程任課教師間的溝通十分必要。
我們認為，集體備課是教師之間進行相互溝通的一種有效形式。通過這種方式，相關課程的教學人員能夠坐下來共同研究教學內容，在“知己知彼”的基礎上協調、統籌各自的授課章節，明確重復內容的教學分工，制訂滿足包括遺傳學在內的多門課程教學需要的授課計劃，做到各有側重而又不失體系的完整性。這不僅可避免實際教學過程中的低級重復，還能保證課程之間的相互銜接，有助于學生順利地掌握所有課程的教學內容。另一方面，還應當加強授課教師和學生之間的課內外交流。如：教師可在開課前召開師生座談會，了解所教班級學生對重復內容的掌握情況；開課后則根據學生的反饋，隨時調整教學方案。
3.3 優選教學方法
為了保持遺傳學完整的知識結構體系，所謂的重復內容不但不可不講，而且還要下功夫選擇合適的教學形式或方法來講。對于在其他課程已深入學過而在遺傳學中只需一般了解的內容，通過簡單的問答引導學生回顧這部分內容即可；對于對遺傳學新知識點有重要鋪墊作用的其他課程的基礎性知識，可采取布置學生課前或課中自學、再集中小結的方法幫助學生鞏固復習之，還要注意從遺傳學的角度闡明同一知識點，突出遺傳學的學科特色；對于其他課程僅略有涉及但在遺傳學中須進一步加深了解的內容，宜先勾起學生對這部分知識的點滴回憶，同時指出學生現有知識的不足，從而激發他們的求知欲，然后順理成章地講下去，在學生的高度關注中完成該知識點在遺傳學中的深入講授；對于一些有特殊作用的重復內容，則要綜合運用多種教學方法將其講好講透，如：減數分裂在遺傳學和細胞生物學的教材中均有詳細的描述，屬于重復的教學內容，但卻是理解遺傳的連鎖交換和重組的一把鑰匙；在整個遺傳學的教學過程中，應反復多次向學生強調和提及減數分裂過程中的染色體行為，將這部分知識遷移和滲透整合進連鎖遺傳分析、真核生物遺傳分析、細菌和病毒的遺傳分析等多個章節，使枯燥難懂的遺傳學分析過程變得易于理解，讓重復的內容為新的知識點和教學難點服務。
此外，遺傳學與其他課程之間還可以開展合作教學。如：我們嘗試將遺傳學和細胞生物學這兩門專業基礎課的實驗課合二為一，以綜合性大實驗的形式開設，從而將遺傳學和細胞生物學關聯起來，有助于學生從整體上把握這兩門課程，實現了教學資源的整合，提高了教學效率，較好地化解了教學內容重復的問題。
4 結語
遺傳學與多門課程教學內容的重復是客觀存在的，隨著生物科學專業課程設置專業化程度的提高，這種局面將變得愈來愈突出。因此，調整遺傳學教學內容勢在必行。但無論進行怎樣的調整，都必須遵循遺傳學的發展歷史、保持基礎遺傳學完整的知識結構體系。作為遺傳學的授課教師，既要關心遺傳學研究的最新動態，又要加強對遺傳學理論體系的整體把握和理解，只有這樣才能合理有效地解決遺傳學教學內容重復的問題，從而節約教學資源，提高專業課教學質量。
參考文獻：
[1]戴灼華，王亞馥，粟翼玟.遺傳學[M].高等教育出版社，2008.
[2]吳乃虎.基因工程原理[M].科學出版社，1998.
[3]程焉平，劉春明，王洪振.尊重教學規律，保持遺傳學教學的系統性[J].吉林師范大學學報（自然科學版），2007，（2）：82-84.
作者簡介：袁茵（1981-），女，河南開封人，研究生，講師，從事遺傳學教學工作，廣東藥學院生命科學與生物制藥學院，廣東廣州 510006
陸幸妍，廣東藥學院生命科學與生物制藥學院，廣東廣州 510006
分子遺傳學原理范文第2篇
[關鍵詞]遺傳學實驗；教學改革；創新
遺傳學是研究生物體遺傳和變異規律的科學，是當今生物科學的基礎學科，也是一門實驗性很強的學科。實驗教學的改革和創新是創新型人才培養的迫切需要。針對實驗教學中存在的問題，我校也在不斷進行實驗教學改革，逐步從傳統的以教師為主體的封閉式實驗教學向以學生為主體的開放式實驗教學轉變，努力使學生在積極主動的實驗過程中學到知識，培養學生的創新思維，為其以后的科研工作打下堅實的基礎。
近年來，社會對科研人才需求越來越偏向于基礎牢、素質高、能力強、具有創新精神的復合型高級人才[1]。我校也采取有效措施，培養學生的動手實驗能力、綜合實驗設計能力和創新能力，努力克服過去培養中專業劃分過細、畢業生知識面窄、適應性差等問題。遺傳學是生命科學中至關重要的基礎學科，在高等院校所有與生物相關專業的課程設置中具有不可替代的地位。遺傳學實驗內容涵蓋經典遺傳學、細胞遺傳學、微生物遺傳學及分子遺傳學等領域，主要是從個體、細胞、分子三個水平解釋遺傳學的基本現象與規律。如何完善這門實驗課，發揮它的真正價值呢？我校在多年遺傳學實驗教學的基礎上進行了教學改革，改進了教學方法，完善了教學體系，有效地培養了學生的綜合能力和創新思維。
一、實驗教學的現狀
現今各綜合性大學及專科院校均開設了遺傳學實驗課程。遺傳學實驗是重要的專業基礎課實驗，也是鍛煉學生能力的重要實驗。大部分院校開設的實驗課以驗證性實驗為主，例如果蠅或玉米的雜交實驗、鏈孢霉的分離和交換實驗等，還有一部分是與染色體有關的操作技術實驗，如細胞有絲分裂、減數分裂、壓片法、植物的雜交、植物多倍體的誘導等[2]。學生做實驗的目的主要是驗證試驗結果，因而缺乏主動性且效果不佳，達不到培養創新能力的目的，也不能發揮遺傳學實驗的價值。要想跟上現代遺傳學的發展步伐，進一步提高實驗教學質量，就必須進行實驗教學體系和教學內容的改革。
二、實驗教學的內容
目前多數高校的遺傳學實驗教材中，主要是經典遺傳學實驗，一般都是比較容易操作，而且涉及的技術含量不是很高，如有絲分裂制片、減數分裂制片、染色體組型分析以及利用玉米或果蠅進行的性狀遺傳分析等。而設計分子操作的實驗較少，如DNA和RNA的分離、DNA的凝膠電泳、PCR和核酸雜交、限制性內切酶消化以及DNA分子標記、果蠅或細菌的突變體誘導與鑒定、大腸桿菌的轉化、噬菌體的基因重組、基因功能實驗等，大多沒有在本科遺傳學實驗教材中體現，或學校很少開展這些實驗。分子遺傳學實驗手段是全世界各個遺傳學研究單位和實驗室中使用最多的常規分析手段。隨著遺傳學的應用越來越廣泛，遺傳學實驗教學也應該增加分子遺傳學的實驗內容，這樣學生才能全面掌握遺傳學實驗的基本實驗技能，提高實際操作能力。
目前的實驗教學中，通常是教師先講解實驗，然后學生再動手做實驗。學生在聽完講解后對每一個實驗環節并不一定很清楚，所以教師要將每個實驗環節講清楚，并使其形象化。如在開始分子實驗之前，必須非常詳細地講解每一個步驟的原理以及可能遇到的問題，講解實驗中的許多關鍵步驟或試劑的作用，然后再由學生來完成整個實驗。在實驗過程中，先請學生來分析出現相關問題可能存在的原因，然后再由教師來分析。教師應在學生操作過程中再具體講解，不僅要教學生怎樣做，還要講明原理，避免出現學生只知道怎么操作，卻不知道為什么這樣操作的問題[3]。教師要遵循邊實踐邊講解的原則，當實驗中遇到問題時，應讓學生獨立思考原因，而后再與學生一塊探討，更好地調動學生思維的積極性。
三、實驗教學的策略
（一）劃分實驗層次
我們將整個實驗內容分為兩個模塊：基礎性實驗和探究性實驗。基礎性實驗即常規的實驗，不需學生自己設計，只需按實驗步驟操作即可。探究性實驗則要求學生以課題組的形式，自由組合，一起探討，一起設計，共同完成實驗。每個課題組探究性實驗終結后，應以論文的形式上交指導教師。學生可以選擇導師已定的探究性實驗的題目，也可以自行設計，但是學生必須預先寫出實驗設計方案及可行性報告，經導師審核后方可進行，對一些好的想法要推薦申報學校的實驗室開放基金和團委學生課外學術科技活動基金項目，以調動學生參與創新課題研究的積極性。
（二）驗證性實驗與設計性實驗相結合
學生只有掌握了基礎性實驗，才能了解設計實驗的思路。因此，一些最基本、最能代表學科特點的實驗需要學生熟練掌握。若驗證性實驗過多，會影響學生創新能力的發展，所以應加大綜合性、設計性、創新性實驗的比例。大二時應讓學生接觸一些典型的遺傳學實驗，如有絲分裂制片、減數分裂制片、染色體組型分析以及利用玉米或果蠅進行的性狀遺傳分析等，通過掌握這些相對簡單的驗證性實驗使學生對如何開展科學實驗、如何解決科研問題有一個略為清晰的認識，為學生獨立設計、組織、實施實驗奠定基礎[4]。之后再逐步展開大型的技術含量高的實驗，如DNA和RNA的分離、DNA的凝膠電泳、PCR和核酸雜交、限制性內切酶消化以及DNA分子標記、果蠅或細菌的突變體誘導與鑒定、大腸桿菌的轉化等。接觸并掌握這些實驗，有助于培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
（三）建立開放式實驗教學模式
為了培養學生獨立思考、動手操作、科研創新的能力，學校可以以成立課外活動小組、科研小組等形式向學生開放實驗室[5]。對于學生在學習中提出的問題，能用實驗來解決的，教師應指導學生通過親自實驗來獲取答案。具體做法是：先讓學生查閱大量的文獻資料，然后建立科研小組，設計實驗思路，再向學校提出申請，經學校審查批準后給學生開放實驗室，提供實驗儀器等條件，最后由學生自己動手進行操作。在實驗過程中學生如果遇到問題，教師要給予適當指導，但教師在實驗過程中的作用僅是輔助和指導，實驗操作所有環節都應由學生獨立完成。
分子遺傳學原理范文第3篇
關鍵詞：遺傳學；課堂教學；實驗教學；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0150-02
遺傳學是一門探索生命起源和生物進化的科學，對于推動整個生物科學和有關科學的發展都有著巨大的作用[1]。遺傳學是我院各專業不可或缺的專業基礎課，學好遺傳學將會為后續專業課程的學習打下堅實的基礎。本文根據多年來的教學經驗，在遵循遺傳學教學規律的基礎上有利于提高該課程教學質量的各個環節進行了探索。
一、課堂教學
課堂教學是教學施過程中最基本的一種教學形式，教師是課堂教學的組織者和引導者，在課堂教學中具有主導作用。課堂教學是教師講授知識、培養學生能力的主要方式。好的課堂教學能夠使學生在輕松、有趣的課堂氛圍中掌握理論知識，使知識的掌握不再成為枯燥的乏味的單純的知識灌輸。通過多年的教學，總結出了以下課堂教學經驗及體會。
1.教學內容。①根據不同專業合理安排教學內容，突出重點和難點，遺傳學是我校農學、種子工程與科學、生物技術、園藝、植物保護等專業必修的一門專業基礎課。因不同專業教學內容的側重點有所不同，授課學時也不同，所以教學內容的安排也不應該按統一的標準一概而論。比如，對生物技術專業來說，除了講解遺傳的基本概念、基本定理和研究方法外，還需詳細地講解現代分子遺傳學概念、理論、技術以及它們在實踐中的應用。②在課堂教學當中適當結合國內外學科前沿，在課堂教學中融入相關領域中最新研究成果，是提高教學水平和質量的手段之一[2]。現代科技的迅猛發展，遺傳學中的理論和技術也在迅速不斷更新。在進行遺傳學課堂教學時，教師不能只講授教材中的內容，應以教材為基礎，補充和完善遺傳學學科的新概念、新理論、新技術、新成果等新的教學內容，與時俱進，注重把本領域最新的研究成果與進展引入課堂教學當中，激發學生的學習興趣，滿足學生的不同需求[3]，從而達到提高教學質量的目的。
2.靈活應用多媒體教學方法。隨著科學的進步，教學手段的現代化已成為當前實施素質教育、提高教學效率的一個重要方式。教師在課前要充分準備，注重多媒體的正確使用。同時使用的課件要靈活、內容豐富，再復雜的內容也要想方設法用簡單的途徑和方法展示、通過具體例子很生動的表達，善于歸納總結，并注重與教學內容的結合。
3.安排單元測驗，提高教學效果。目前遺傳學課程的考核方式還是以期末考試成績為主，而過程考核沒有量化。為了幫助學生注重平時的學習過程，提高學習質量和及格率，培養學生的遺傳學綜合應用能力。每個單元之后應安排一次小測驗，測驗內容反映教學目標及突出教學重點，同時要注重遺傳學綜合應用能力。題型包括，選擇題、判斷題、名詞解釋、填空題、問答題及計算題等。每次對測驗成績進行認真、深入的分析，實時掌握學生對該門課程的學習和掌握狀態，并總結教學中存在的問題，從而提高教學效果。
4.適時安排討論課，加深對知識點的理解。為了加深學生對理論知識的理解，啟發學生獨立思考和解決問題的能力，每個教學單元講授后安排討論課。在教師的指導下開展討論，由全班或小組成員圍繞某一中心問題發表自己的看法，達到相互學習的目的。首先要擬定討論題目，題目應該難易適度、面向大多數學生。題目應該是教學內容的重點、難點或具有不確定性和不一致性的問題。按題目的要求寫出發言提綱，在此基礎上進行討論。教師注意傾聽和發現典型的、代有普遍性的問題，并重點記載學生發言的優缺點，以便更好地引導學生。最后針對學生討論過程中存在的問題進行講解，把學生理解不深刻、不正確的問題給予糾正和深化。學生做報告和參與討論有助于增強學生的獨立科研能力，有利于提高學生靈活運用知識的能力和獨立思考的能力。
二、實驗教學
遺傳學實驗教學是遺傳學課程的重要組成部分，對培養學生的綜合素質起著無可替代的作用，遺傳學的快速發展給遺傳學實驗教學提出了更高的要求。遺傳學實驗教學不僅應注重學生對理論知識的掌握和科學思維的訓練，而且還應加強應用技術和實際操作的訓練，特別是近代遺傳學新興技術的訓練。
1.實驗教學內容。①注重遺傳學實驗的先進性，改革和創新實驗教學內容，瓦特森（Watsen，J.D.）和克里克（Crick，F.H.C.）于1953年提出DNA分子結構模式理論后，遺傳學的研究進入了分子水平。20世紀70年代初，分子遺傳學已成功的進行了人工分離基因和人工合成基因，開始建立了遺傳工程這一個新的研究領域。90年代后，遺傳學的研究進入了基因組學。由于遺傳學廣泛應用近代化學、物理學、數學的新成就、新技術和新儀器設備，因而由宏觀到微觀逐步深入到研究遺傳物質的結構和功能。從事遺傳學研究首先要掌握遺傳學研究方法、技術理論基礎、應用等內容。傳統遺傳學教學中，實驗內容安排大都以經典遺傳學和細胞遺傳學為主，在實驗安排上跟不上遺傳學教學內容的更新。因此，為解決這種現象，應根據教學內容，從簡單到復雜逐步的安排分子遺傳學研究技術，幫助學生了解遺傳學研究方法，同時要側重于培養學生的理論聯系實際的能力、創新能力。比如講授完DNA復制時就安排PCR（聚合酶鏈式反應擴增）技術；在真核生物表達調控時，講解從真核生物體內如何提取不同RNA的方法、DNA微陣雜交等內容。②實驗課內容要凸顯高校遺傳學研究方向，不同高校在同一個領域的研究材料和方法都有一定的區別。比如，以擬南芥為實驗材料，在“核算測序”中測定擬南芥熱休克轉錄因子的核苷酸序列。實驗課內容的這種安排，一方面有助于學生通過實驗掌握當前的遺傳學研究方法、技術，另一方面也能夠幫助學生了解高校的研究方向，如果學生在本校繼續深造，就會很容易的進入研究工作。
2.教師和學生的充分準備，保證順利完成實驗教學任務。因為實驗課是理論聯系實際的教學活動，實驗教學內容也是當前的遺傳學研究技術方法。由于實驗的內容先進，因而也具有一定的難度，這就要求教師和學生要有充分的準備。實驗課的主要準備內容包括：一是實驗教師的準備，教師提前在學生做實驗的同樣條件下，從頭到尾把實驗做一遍。二是學生的準備，教師應在第一次上課時讓每一位學生準備一個實驗記錄本，每次新的實驗開始前一周讓學生預習，了解實驗內容并將相關問題記錄在實驗記錄本上。學生必須在做實驗前要了解每個實驗的目的、方法、操作步驟、作業等內容。有了教師和學生的充分準備，實驗教學效果就能夠得到有效提高。
3.撰寫高質量的實驗報告，培養學生從事科研及科研論文寫作能力。實驗報告是實驗結果的總結和反映，也是實驗課的繼續。實驗報告的書寫情況是學生學習態度、思維能力及教師教學成果的綜合體現。加強實驗報告的書寫能力，不僅利于實現實驗教學目標，提高學生本身的專業素質，而且也能促進學生理論系實際的學風和實事求是的科學態度。傳統的實驗報告格式不利于學生分析問題和論文寫作能力的培養。為此，要求學生的實驗報告的書寫按論文格式進行寫作，包括引言、實驗目的、實驗方法、步驟、實驗結果、討論、結論等部分。這樣有利用于學生用所學的理論知識對實驗結果進行分析總結，加強學生的邏輯推導和理論聯系實際的能力。這就要求教師認真地批改實驗報告，如果實驗報告有不清楚、錯的部分，教師應該書寫自己的要求并還給學生，要求學生在固定的時間內按照教師的要求更改。從而，學生也就會很重視從實驗課的準備、進行、到實驗報告的書寫等部分，這對培養學生對提高實驗教學質量具有積極促進作用。
分子遺傳學原理范文第4篇
在高校遺傳學教學中存在許多經典案例，如：果蠅的翅型、體色、眼色等性狀的遺傳；豌豆的性狀遺傳以及玉米籽粒的形狀和顏色性狀的遺傳等。其中，還有一個非常重要的經典案例，即血型遺傳。自20世紀初至今,ABO血型遺傳一直是復等位基因的一個不可缺少的經典案例。隨著科學技術的高速發展，血型的經典內涵得到不斷提升，新的研究結果使血型遺傳所涵蓋的遺傳學知識點越來越多，內容越來越豐富。因此，以我們身邊最常見的表型--血型為案例開展遺傳學教學不僅可以將復雜的知識點簡單化、形象化，便于理解，還可以將繁多的基礎知識串聯起來，便于記憶。另外，以血型遺傳作為經典案例在遺傳學的教學中還可以不斷加人新的研究和新的應用，使經典的內涵不斷得到新的提升，讓學生的視野接觸到前沿的科學知識，為日后的科研接力打好基礎。
1血型與遺傳學之間的重要關系
開展案例教學，案例的選擇是關鍵。血型是人類血液由遺傳控制的個體性狀之一，與人類的生活關系密切，用途廣泛。自1900年到2005年，已檢測出約29個血型系統[21。臨床上最常用的有“ABO血型系統”、“Rh血型系統”、“MN血型系統”和“HLA血型系統”。這些血型系統涵蓋了復等位基因、基因互作之上位效應等遺傳學的孟德爾定律拓展原理，基因的表達調控及群體遺傳等遺傳學的精髓內容。透過這個知識窗口，可以看到遺傳學在血型中的奧秘。
孟德爾遺傳定律從建立、發展到不斷拓展完善，一直都是貫穿高校遺傳學教學的核心知識點。由于現在大學生從高中開始就接觸孟德爾定律，如果大學教學還是重復高中階段所涉及的內容，學生的學習興趣難以提高。在高中知識的基礎上，開展案例教學，引入現代遺傳學在人類血型上的最新認識，則不但可以給學生一種似曾相識的感覺，還能自然地激起他們深入探索的興趣。血型的遺傳特征及生化基礎可以清晰明了地向學生闡述清楚孟德爾定律的一些重要的延伸知識內容。從紅細胞血型到白細胞血型，從常見的ABO血型到罕見的孟買、Rh血型，對于假基因、等位基因、復等位基因和擬等位基因等不容易理解的基因概念以及基因之間的相互作用都可以通過血型案例，把學生帶入情境之中，在教師的指引下由學生自己依靠其擁有的基礎知識結構和背景，在血型案例情境中發現、分析和解決問題，比較輕松地掌握這些容易混淆不清的概念和一些難以理解的遺傳學現象，如非等位基因之間的相互作用之上位效應等。
此外，人的血紅蛋白基因在不同發育時期的表達調控還涉及遺傳學中的表型和基因型之間的關系，真核生物中的基因表達調控模式等知識點。對血型相關的一些遺傳疾病進行分析，還可以引申出基因突變和染色體缺失突變及一些重要的遺傳標記。血型的遺傳學檢測方法及臨床上的輸血原則和溶血、血型互配等現象也與受基因表達調控的紅細胞的細胞膜糖基的特征和生化機制密切 相關，引導遺傳學從理論到實驗，再到實踐中的應用。血型與疾病的關聯分析，把科研思維引入高校遺傳學教學中，讓學生緊跟時展的步伐，理論聯系實際，為日后的科研工作打好基礎。
遺傳學中兩大重要的主題是遺傳和變異，主要包括孟德爾遺傳和連鎖遺傳、基因突變和染色體畸變。通過以復旦大學遺傳學教學大綱為參考，與劉祖洞主編的《遺傳學》和喬守怡主編的《現代遺傳學》教材內容相比較發現，血型遺傳案例除了與上述遺傳學四大內容關聯外，還涉及到基因的表達調控、群體遺傳、表觀遺傳等知識點，其中大部分知識點都是要求學生重點掌握的內容。目前，血型案例所涵蓋的主要遺傳學知識內容及在遺傳學學科中的重要意義的歸納見表1。因此，把血型作為經典案例，開展遺傳學的案例教學既貼近生活，引發學生深刻的思考，又能代表性地進一步闡述探討遺傳學的生物知識。
2血型案例在遺傳學教學中的開展
在以血型為案例的教學過程中，我們首先根據高校遺傳學的教學目標和培養目標的要求，在學生掌握了一些遺傳學的基礎知識和理論知識的基礎上，結合遺傳學的教學進度逐步有序地進行介紹：1.血型基本知識介紹；2.紅細胞血型的細胞膜糖基特征和生化機制；3.紅細胞血型與輸血；4.血型的遺傳學規律特征，包括(I)ABO血型復等位基因遺傳及其應用，（II)ABO血型基因的克隆，（III)ABO血型的遺傳學鑒定；5.ABO血型的拓展，包括(I)孟買血型與擬孟買血型，（II)紅細胞血型與白細胞血型。下面主表1血型與高校遺傳學教學的重要關系
要選取兩個方面闡述在遺傳學教學中的開展過程。
2.1血型基本知識在教學中的開展
ABO血型系統是第一個被描述的紅細胞血型系統，也是最具有臨床意義的一個系統。因此，在進行血型基本知識介紹時往往以ABO血型為例。隨著以分子生物學為基礎的血型研究的發展，ABO血型的基因遺傳背景目前已比較清楚。在介紹血型基因的基本知識同時也涵蓋著遺傳學知識的傳播，而且隨著血型基因知識的不斷豐富完善，涵蓋的遺傳學知識也越來越廣泛。
ABO血型由3個復等位基因控制，即iA、產和i°o在開展遺傳學相關教學活動時，一般都用此作為分析生物界中復等位現象的經典例證。這些基礎知識對于高校學生來說可能在高中的時候就已經獲得。因此，在大學開展相關教學時，除了簡單介紹這3個主要的復等位基因外，還可以深入講述新的研究結果，到目前為止通過分子生物學方法已經確定了160多個^50等位基因，只是目前國際上以4川7基因作為等位基因的參比序列，其他基因均與其緊密相關，非常保守。在此基礎上ABO血型又可分為許多亞群，其中A血型表現出最多的亞型。在紅細胞血型系統中還有一種Rh血型，分為Rh陽性和Rh陰性。Rh血型主要由3個緊密連鎖的基因D/d、C/c、E/e決定，這3個基因以單倍型方式傳遞，屬于擬等位基因。這樣在講解原有知識基礎上，又不局限于原有知識范圍，由ABO血型到Rh血型，由復等位基因引出擬等位基因，在教學方法上可以通過相互比較，舉例分析，擴大學生的知識面，提
高他們的學習興趣。
人類的血型是不是一生恒定不變的？面對這個問題，很多學生都會認為血型是由遺傳決定，不會改變。其實人類的血型也會發生變異，如急性白血病以及再生障礙性貧血可以使血型抗原減弱，骨髓增生異常綜合征可以導致血型抗原丟失等。而且，健康人也存在血型變異的現象，但是這個是與細胞表面血型物質受到掩蓋以及人體存在一些稀有ABO等位基因有關。這些新的知識可以向學生很好地展示“遺傳和變異”，利用身邊的血型案例調動學生的學習積極性，使他們積極主動地掌握遺傳學的精髓。
此外，最近幾年疾病引發基因甲基化和突變的研究'又可以結合表觀遺傳學的內容開展教學。
2.2紅細胞血型的細胞膜糖基特征和生化機制在教學中的開展
人類ABO基因位于9號染色體長臂(9q34)，其基因產物是一些專一性的糖基轉移酶，可以催化血型抗原前體特定部位的糖基轉移，從而控制ABO血型抗原的生物合成。其中4基因編碼產物為N-乙酰-D-半乳糖胺轉移酶(簡稱A酶)，可以產生常見的A抗原；S基因編碼產物ci-l，3-D-半乳糖轉移酶(簡稱B酶)，可以產生常見的B表面抗原；和S基因同時存在產生的等位基因，其編碼產物具有A酶和B酶的特異性，在紅細胞表面上產生不同強度的A和B抗原；而O基因則是第258位和第349位堿基缺失導致的密碼子移位，使終止密碼提前出現，合成了無酶活性的短肽，因而體內沒有A酶和B酶，也不能催化糖基轉移，只有前體物質H的產生為H抗原(圖1)。因此ABO血型有時也稱為八811型[71。這樣，不同的、B、0基因編碼不同的多肽，產生具有不同功能的糖基轉移酶，非常簡單地引出了遺傳學中經典的基因與酶的關系的“一個基因一條多肽(一個基因一個酶)假說”,使學生很容易獲得一個基因決定一條相應的多肽鏈(酶)的結構，并相應地
影響這個多肽(以及由單條或多條多肽鏈組成的酶）的功能這種遺傳學思想，達到良好的教學效果。
此外，最新研究發現ABH抗原除表達在血細胞表面以外，還可以出現在除腦脊液外的分泌液中；有大約80%的個體具有產生這些可溶性抗原的遺傳基因；這種分泌抗原的表達由雙結構基因控制，即第19號染色體2個緊密連鎖的Ft/n(用和基因座。ABO血型抗原都由前體H物質合成，SeAe基因和丑冷基因都可以控制合成H物質；簡單來說，基因的表達決定體液中是否出現ABH抗原，H/h基因的表達決定紅細胞上是否出現ABH抗原。但是，并不是所有帶m基因的個體唾液中都分泌ABH物質，還要受到Wh基因的制約，其中hh型(即孟買型)均為非分泌型[7]。這樣又引出了遺傳學中一個很重要的概念--上位基因，很重要的遺傳學現象--上位效應。這些屬于遺傳學中基因互作的重點內容，而且發生基因相互作用的非等位基因仍然遵循孟德爾分離和自由組合定律，后代的基因型及其比例是可預計的，所以在遺傳學教學中還可用于親子鑒定、重大遺傳疾病的關聯分析、人種演化、群體遺傳分析等相關內容。
2.2相關技術的拓展應用
ABO血型的分子檢測是分子遺傳學教學中PCR技術拓展應用的案例。血型基因的表達影響血型的表現型，表型相同的個體其基因型不一定相同。如何區分iAiA、Pi0在表現型都是A型和iBiB、iBi0在表現型都是B型的個體，可以根據A、B、0血型基因堿基的差異，應用聚合酶鏈式反應-限制性片段多態性(PCR-RFLP)技術分型人類ABO血型的方法。這種方法可以對個體血型(血型基因型)進行判定：是屬于AA型、AO型，還是BB型或BO型。在這個基礎上，我們進行了改進，并結合教學進程，作為自選實驗在學生中開設，獲得了學生的好評。在135個學生中開展自選實驗，其中有80%的學生選擇ABO血型鑒定這個實驗，并表示對這個實驗很感興趣。
此外，還可通過分析核苷酸來確定分泌型ABH血型的Se基因型。主要基因分型技術有：（l)PCR-序列特異性引物(PCR-SSP)，這是一種新的基因多態性分析技術，根據基因座某一堿基的差異設計一系列引物，特異性引物僅擴增與其對應的等位基因， 而不擴增其他的等位基因；（2)PCR-DNA測序法，先通過PCR擴增基因的主要片段，然后測定序列;(3)PCR-限制性內切酶法，用對位點特異的限制性內切酶消化基因，再通過Southernblot分析來確定。目前，PCR-SSP常用于胎兒血型鑒定及白血病引起的血型抗原異常等血型鑒定。隨著450基因結構和研究方法的迅速發展，AB0血型定型也將進入基因定型的時代，揭示更多的關于AB0基因和AB0血型表觀遺傳學等方面的奧秘。
在教學過程中還可以設計一系列與血型相關的論題，引導學生査閱相關方面的最新進展，總結出血型與人類疾病和性格之間的關系以及蘊涵的遺傳學原理。學生可以分組制作PPT討論，還可針對某一論題，學生組隊分為正反兩方，開展辯論式討論。一學期可以安排一次課時(45分鐘)開展辯論式討論,前30分鐘讓學生正反方陳述觀點，列舉證據開展辯論，后15分鐘用于總結和點評。在這個模式下，幾乎所有的學生都積極主動地參與進來，將引導、鼓勵與考評相結合，充分調動了學生學習的積極性[11]。開展“血型是否可以決定性格”類似專題的辯論式討論，既增加了遺傳學教學的興趣性及可接受性，還可以使學生的思維在辨析中得到操練。正反兩方隊員通過收集資料和案例，與同學辯論解釋的過程中，不僅掌握了深奧的科學知識，而且還與現實生活相聯系，并且將遺傳學應用于實際，填補了傳統教學在知識靈活認知與實踐中的不足。
3以血型為案例開展遺傳學教學的優點
作為日常生活中被人們廣泛熟知的遺傳學常識，血型遺傳學的研究歷程符合遺傳學的發展規律與教學規劃，其作為遺傳學教學案例有著不可替代的優勢：
分子遺傳學原理范文第5篇
遺傳標記是指可以明確反映遺傳多態性的生物特征。在經典遺傳學中，遺傳多態性是指等位基因的變異。在現代遺傳學中，遺傳多態性是指基因組中任何座位上的相對差異。遺傳標記可以幫助人們更好地研究生物的遺傳與變異規律。在遺傳學研究中遺傳標記主要應用于連鎖分析、基因定位、遺傳作圖及基因轉移等。
隨著分子遺傳學技術的發展和PCR技術的出現，人們將目光投向直接基于DNA和PCR技術的分子標記技術，如基于DNA分子雜交的RFLP和基于PCR反應的RAPD、AFLP、SSR等分子標記技術已廣泛應用于植物基因組研究[1，2]。
AFLP(Amplified Fragment Length Polymoplvism)分析技術是由Zabeau等于1992年發明并由Vos等發展起來的一種檢測DNA多態性的新方法[3，4]。由于結合了RFLP和RAPD的技術優勢，AFLP兼具了穩定性強和靈敏度高的特點，同時也因為它豐富的多態信息量（polymorphism information contents, PIC）和易操作性而被廣泛用于DNA指紋分析、遺傳圖譜構建、基因鑒定和克隆、基因表達、遺傳多樣性等方面，是近幾年發展最快的DNA分子標記技術。下面對AFLP技術的原理、操作及其在植物遺傳、進化等領域的應用進行簡要介紹。
1AFLP標記的基本原理
AFLP的基本原理(見圖1所示)是基因組DNA經限制性內切酶完全消化后，在限制性片段兩端連接上人工接頭作為擴增的模板。實際的引物與接頭和酶切位點互補，并在3'加上2～3個選擇性堿基，因此在基因組被酶切后的無數片段中，只有一小部分限制性片段被擴增，即只有那些與引物3'端互補的片段才能進行擴增，稱為選擇性擴增。為了對擴增片段的大小進行靈活的調節，一般采用兩個限制性內切酶。一個是切點多的酶，如具有4堿基識別位點的MseI，它產生較小的DN段，另一個是切點少的酶，如具有6堿基識別位點的EcoRI，它產生較大的DN段。上述兩種酶產生三種酶切片段，理論上90%以上為MseI-MseI片段，只有一小部分為EcoRI-EcoRI片段，EcoRI-Msel片段為EcoRI酶切位點的兩倍左右，擴增的片段主要是兩個酶的組合產生的酶切片段。Vos等[3]指出，多切點的酶產生小的DN段，這些片段能很好地擴增，適于在變性序列膠上分離，少切點的酸可以減少被擴增的片段，只有兩種酶組合后產生的片段即E-M才是主要擴增的片段，故采用雙酶切可以極其靈活控制被擴增片段的大小和數目。再者在合成引物時只需用同位素或熒光標記EcoRI引物或MseI引物，故采用雙酶切有可能對雙鏈PCR產物進行單鏈標記，從而避免了由于雙鏈擴增片段在變性電泳膠上不均等遷移而造成的誤差，并通過少數引物的多種組合可產生極其大量的DNA指紋。
2 AFLP的技術流程
AFLP技術流程主要包括三個步驟：①經限制性內切酶酶解后的DNA限制性片段，與雙鏈多聚核苷酸接頭（adapter）連接；②利用PCR方法，通過變性、退火、延伸循環，選擇性擴增成套的限制性片段，經過多次循環，可使目的序列擴增到0.5～1ug；③延用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離檢測擴增的DN段。
2.1 DNA限制性片段的獲得及其與接頭的連接
基因組DNA通過限制性內切酶酶解產生限制性片段。一般使用兩種限制性內切酶。酶切完成后在T4連接酶作用下與接頭進行連接反應。
Fig1 the principle of Amplified Fragment Length Polymorphism
2.2限制性片段的選擇性擴增
AFLP反應一般使用兩種引物，擴增條件根據AFLP引物的選擇性堿基性質而定。對于較復雜基因組的AFLP分析一般兩步擴增策略，即先用無或單選擇堿基引物進行預擴增。一般來講，預擴增引物選擇堿基數為1個，選擇性擴增引物的選擇堿基數為3個。預擴增能夠為正式擴增提供足夠的模板，而且其中的兩個引物無需同位素標記。預擴增產物用TE（pH8.0）緩沖液稀釋10倍后用于第二步的選擇性擴增反應。其中引物的選擇性堿基為2-3個，可根據基因組大小和實際擴增情況來確定引物末端所需的選擇性核苷酸數目。經驗指出，一般大于108bp的基因組DNA可用兩個末端各有3個選擇性堿基的引物進行擴增，而105-108bp基因組DNA可用兩個分別含有2個或3個選擇性堿基的引物進行擴增。值得注意的是，當使用放射性同位素或熒光標記引物時，通常只對其中一條引物進行標記，一般優先考慮EcoRⅠ引物。
2.3擴增產物凝膠電泳分析
擴增產物的分離通常在4%-6%的變性聚丙烯酰胺凝膠上進行，膠濃度選擇可通過擴增片段大小進行調整。目前，利用放射性標記檢測AFLP結果的方法逐漸在淘汰。利用熒光標記是當前國內外開始流行的一種靈敏度可與放射元素標記法相媲美的新型檢測方法。它避免了放射性元素對人身體的傷害，另一方面通過該方法獲得的DNA指紋與相應的放射自顯影相比，減少了無意義條帶，保證了AFLP結果的高效性和可重復性。此外，銀染方法是一種成本較低廉和高靈敏度的檢測方法，盡管結果有時不穩定，但仍不失為一種可以考慮的檢測手段。
3AFLP技術的應用
3.1 遺傳作圖與基因定位
由于AFLP 能夠揭示大量的多態性位點,可以彌補傳統的RFLP 標記多態性低的缺點,因而AFLP 可以構建高密度的遺傳圖,使基因組能完全被分子標記覆蓋,無很大的標記空隙,可以檢測數量性狀基因(QTL)[5]。定位克隆技術是分離未知產物基因的重要技術,基本前提是基因定位,然后以緊密連鎖的分子標記為起點,通過染色體步行,最終克隆基因。Colwyn 等[6]在構建番茄AFLP 圖時,利用分離群體和728個引物,從42000AFLP片段篩選了3個AFLP 標記,并將其定位在番茄第1條染色體短臂上。在水稻上,Cho等[7]利用一套近等基因系,只用2個引物組合,就找到2個AFLP 標記,并分別將它們定位到第1、第9 染色體上。宋國立等[8]利用AFLP銀染技術對中棉所2號、中棉所3號、中棉所10號等8個陸地棉品種進行初步研究,結果得出8個品種的擴增帶一般在60～140 條之間, 遠遠比RFLP、RAPD、SSR 等豐富。
遺傳圖譜在許多作物及林木中得到了迅速發展,西紅柿、黃瓜、土豆、玉米、小麥、大麥等多種作物的分子圖譜已經建立。在林木中巨桉、糖松、尾葉桉、蘋果、桃等樹種的分子圖譜也已建立。以上分子圖譜構建為基因定位、分子克隆等奠定了基礎。
3.2 種質資源鑒定
AFLP的最適應用范圍,也就是M.Zabeau和P.Vos申請專利的關鍵,是利用AFLP技術鑒定品種指紋(Finger print),檢測品種的質量和純度,辨別真偽,十分靈敏。著名的美國先鋒種子公司首先引用了AFLP技術用于玉米自交系和雜交種的鑒定工作,建立它們的指紋檔案,保護品種專利。周志勇等[9]采用雙酶切的方法,將AFLP技術應用于人參、西洋參基因組指紋圖譜,發現二者在遺傳上有較近的親緣關系,但引種到我國吉林的西洋參與西洋參基因組DNA 相比有一定變異。證明了AFLP 分子標記技術有望成為一種獨立的、確實可行的手段,用于人參、西洋參等藥用植物品種的鑒別。
3.3 植物分類、進化及遺傳多樣性
目前,AFLP 技術已廣泛應用于植物種質間的親緣關系分析、種質分類與品種資源遺傳多樣性的研究。美國康耐爾大學的Blair[10]利用AFLP技術評價54 份水稻品種的遺傳多樣性,研究其系統發育和分類,并與同工酶生化標記及RFLP標記比較,不僅發現其結論一致,而且認為AFLP對于研究水稻品種的遺傳變異和構建基因組圖譜更為理想。Paul 等[11]利用AFLP技術檢測來自肯尼亞和印度不同地理生態區的32個茶樹品種的遺傳多樣性,用5對引物產生了73個多態標記位點。熊立仲等[12]用AFLP方法進行水稻的連鎖遺傳圖和遺傳多樣性分析,用25個引物組合共擴增得到1314 條帶,其中228 條帶在親本間表現多態性。
綜上所述，以PCR為基礎的AFLP技術,其高度可靠性將代替RAPD 標記,AFLP 的方便性也會使其他具有高分辨率的RFLP 和微衛星失色, AFLP 技術將成為一段時期內最主要的分子工具，必將在遺傳學和分子生物學領域有著廣闊的應用前景。但AFLP也存在著對模板反應遲鈍,譜帶可能發生錯配與缺失,成本較高,對技術要求苛刻等缺點,在今后的研究工作中，我們應根據自己的研究目的，選擇合適的分子標記，或將不同標記結合起來進行綜合研究。
學習體會和建議
通過該門課的學習，使我受益匪淺。課程內容豐富，突出先進性和科學性，內容涉及國內外有關分子生態學研究最新理論與方法、技術與體系，使我深刻了解了分子生態學領域的最新研究熱點和發展趨勢，幫助我們構架從事該領域研究的思維方式與工作能力，拓寬了知識面與科研思路。
分子生態學的產生給整個生態學領域帶來了巨大的沖擊，其研究的問題、研究的方法是全新的。課程的開設可以面向更綜合性、實用性。能夠更全面地介紹分子生態學領域的最新理論與方法、技術與體系，介紹該學科與其它學科的結合點和融匯層面；另外可以增加最新的生物分子技術試驗操作技能與方法，奠定一定的理論與實踐基礎。
參考文獻：
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