表觀遺傳學的特點

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表觀遺傳學的特點范文第1篇

基因組印記

基因組印記是一種不遵循傳統孟德爾遺傳規律的表觀遺傳現象。這是由于來源于某一親本的等位基因或其所在的染色體發生了表觀遺傳修飾，導致不同親本來源的兩個等位基因在子代細胞中表達不同。受印記機制調控而差異表達的基因稱之為印記基因（imprintedgene）。目前在植物、昆蟲和哺乳動物中均發現了基因組印記現象，而在鳥類、魚類、爬行類和兩棲類動物普遍認為不存在印記現象。1991年Bartolomei等采用基因敲除技術在小鼠中首次確認了類胰島素生長因子2型受體和非編碼RNAH19基因兩個母源印記基因及一個類胰島素生長因子2型父源印記基因。2007年，杜克大學的研究人員用機器學習的人工智能形式發現了156個新的印記基因，并以此為基礎創造了第一張人類基因組印記基因圖譜。

X染色體失活

X染色體失活是指雌性哺乳類細胞中兩條X染色體的其中之一失去活性的現象，X染色體會被包裝成異染色質，進而因功能受抑制而沉默化，這種現象也稱為X染色體的劑量補償（dosagecompensation）。X染色體失活的起始和選擇發生在胚胎發育的早期，這個過程被X染色體失活中心（X-inactivationcenter，XIC）所控制，是一種反義轉錄的調控模式。這個失活中心存在著X染色體失活的特異性轉錄基因，當失活命令下達時，這個基因產生1個17kb不翻譯的RNA與X染色體結合，介導DNA甲基化和組蛋白修飾，引發并維持X染色體的失活。X染色體失活中心還有“記數”功能，即保持每個二倍體中僅有1條X染色體有活性，其余全部失活。X染色體的失活狀態需要表觀遺傳修飾來維持，可以通過有絲或減數分裂遺傳給后代。

非編碼RNA

非編碼RNA是指不能翻譯為蛋白質的功能性RNA分子，其中包括rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA、microRNA等多種已知功能的RNA以及未知功能的RNA。按照它們的大小可分為長鏈非編碼RNA和短鏈非編碼RNA，前者在基因簇以至于整個染色體水平發揮順式調節作用，后者在基因組水平調控基因表達并介導mRNA的降解，誘導染色質結構改變，決定細胞的分化命運，還對外源的核酸序列有降解作用以保護本身的基因組。microRNA是一類內源產生的長度約為22個核苷酸的非編碼小RNA分子，廣泛存在于真核生物甚至病毒中，通過調節編碼蛋白的基因的表達或翻譯來發揮調控作用。microRNA的功能十分廣泛并且滲入到了生理病理學的各種調控途徑中，包括發育周期、細胞增殖和分化、細胞凋亡、新陳代謝、神經調控、腫瘤發生以及病毒和宿主的相互作用等。在法醫學應用中，由于降解后的片段長度過小，不能進行有效的PCR擴增，然而microRNA就能滿足降解檢材的PCR擴增，開始成為關注的熱點。

表觀遺傳學在法醫學中的應用

1表觀遺傳學與親權鑒定

自1985年英國遺傳學家AlecJeffreys教授首次報道DNA指紋圖技術應用于法醫DNA分析以來，DNA分析技術已經在多起重大的刑事犯罪偵破和民事訴訟中發揮重要的作用。目前主要是以熒光標記STR與SNP等傳統遺傳標記進行個體識別和親權鑒定。但在法醫學親子鑒定中，尤其是子代為雜合子或者父（母）和子代為相同的雜合子的單親鑒定中，親代的必需等位基因可能無法確定，使基因座的鑒別能力下降。但通過使用親緣特異性甲基化遺傳標記可以直接判定等位基因的親源，從而確定親代的必需等位基因。Zhao等應用甲基化特異性PCR對被甲基化標記的母系SNP位點rs220028進行檢測證明了這一觀點。另外，Poon等報道，采用DNA甲基化標記可有效識別孕婦外周血中的胎兒DNA，這也為產前的親權鑒定提供了一種非侵入性的檢測方法。

2表觀遺傳學與年齡推斷鑒定

個體年齡推斷一直是法醫學研究的重要內容。目前實際工作中，個體年齡推斷主要依據人類學方法，通過測量與年齡相關的骨骼、牙齒標志等，根據相關模型進行推算。近年來，許多研究者發現表觀遺傳學為個體年齡推斷的研究提供了一種新的思路。DNA甲基化隨年齡變化的特點為利用甲基化標記進行年齡推斷提供了可能。陳培利等利用人胚肺二倍體成纖維細胞（humanembryoniclungdiploidfibroblast，2BS）進行體外培養，發現其p16基因啟動子區及外顯子Ⅰ處的DNA甲基化水平隨個體細胞代齡的增加而降低。Tra等用限制性標記基因組掃描（restrictionlandmarkgenomescanning，RLGS）技術對T淋巴細胞2000個基因座的甲基化年齡變化情況進行了調查，發現29個基因座有變化，其中23個增加，6個降低。由于甲基化標記數目眾多，從中可以篩選出一組適合于法醫學應用的、年齡變化有規律的座位，應用于微量檢材的年齡推斷。尹慧等用高效液相色譜（HPLC）法對94個健康個體DNA甲基化水平的檢測發現，5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，5mC）含量隨年齡增加而降低，50歲以上與50歲以下年齡組5mC含量差異具有統計學意義。2010年，Teschendorff等通過對261個絕經后婦女全血樣本約14000個基因啟動子區超過27000個CpG的甲基化狀態進行分析，證實干細胞多梳蛋白家族（polycombgroup，PcG）靶基因比非靶基因更容易隨年齡發生甲基化，并且變化不依賴于組織類型、疾病狀態和甲基化水平。

Bocklandt等通過分析唾液中的DNA甲基化標記，可以預測一個樣本組成員的年齡，結果與實際年齡相差大約在5歲范圍內。這項技術如果被確證，可能會成為法醫取證方面很有用的一種工具。同時，它還表明了一種可能性：DNA甲基化修飾或許可以提供一種比計算生日更具醫學相關性的年齡測定方法。

2010年，NorenHooten等在外周血單核細胞中的800個microRNA標記中篩選出9個與年齡相關的基因，但發現其中5個與疾病有關，該研究表明microRNA可以作為推斷年齡以及和年齡相關疾病的診斷指標。

2011年，國內Jin等首次報道了通過體細胞發揮功能的組蛋白修飾基因對衰老這一重要生物學過程的調控作用。這項研究通過生物化學、分子生物學、遺傳學和系統生物學相結合的方法，發現組蛋白H3K27me2/3去甲基酶UTX-1/UTX對衰老發揮了重要的調控作用。在秀麗線蟲中，該基因的雜合突變體及野生型的RNAi敲降后都能極大地延長線蟲壽命，使其抗逆性也大大加強。遺傳學分析發現其功能依賴于胰島素樣信號通路。這種通過重新建立組蛋白修飾模式的方式，揭示了細胞的重編程在抑制衰老過程中的重要作用，并提示其作用機制在哺乳動物細胞中同樣存在。

3表觀遺傳學與雙生子的鑒別

同卵雙生子（monozygotictwins，MZ）是由一個受精卵經過卵裂產生兩個單獨的細胞，并發育為完全獨立的個體，因此同卵雙生兩個個體的遺傳背景完全相同，享有共同的DNA序列。在法醫DNA分析領域，現有的DNA分析手段尚不能有效鑒別同卵雙生個體。

但是近年來，眾多研究都已證實，同卵雙生子的表觀遺傳學水平存在一定的差異。Fraga等對西班牙的40對同卵雙生子個體進行研究，發現他們在DNA甲基化、X染色體失活、組蛋白位點特異性乙酰化上存在差異，并且這種差異會隨年齡增長而增加。Kaminsky等對114對同卵雙生子個體的DNA甲基化的研究顯示，血白細胞、口腔黏膜上皮細胞和腸道組織中的甲基化狀態均存在差異。

此外，Ollikainen等對新生兒不同組織相關的4個差異甲基化區域的甲基化狀態進行了研究，發現甲基化水平存在顯著差異。從上述研究成果中可以看出，研究人員已經把目光投入到了法醫DNA分析的全新領域，尤其是DNA甲基化在同卵雙生子中的研究。這些都為采用DNA甲基化這一表觀遺傳學標記進行同卵雙生子個體甄別的可能性提供了強有力的理論支撐。

4表觀遺傳學與組織來源鑒定

在常見的法醫學案件中，有時需要對生物檢材的組織來源進行鑒定。傳統的形態和生化方法信息含量少，容易受各種條件的影響，因此常常受到限制。隨著分子生物技術的發展，以表觀遺傳學為基礎的組織鑒定方法存在明顯優勢，越來越為人們所關注。

例如，富含CpG的Alu重復序列，在體細胞中是甲基化的，在生殖細胞中卻是低甲基化的，有一個在進化上比較年輕的Alu亞族在中幾乎是完全沒有甲基化的。通過對這一Alu亞族甲基化的分析，就可以判斷檢材是否含有。范光耀應用聯合亞硫酸氫鹽的限制酶法，調查、常見體液、分泌液和組織的DEAD盒多肽4［DEAD（Asp-Glu-Ala-Asp）boxpolypeptide4，DDX4）］基因啟動子甲基化水平，發現中的甲基化水平顯著高于非組織。因此，選擇一個合適的界值，可以根據DDX4甲基化水平有效地鑒別（斑）的種屬來源。

Hanson等運用RT-PCR技術，根據microRNA的細胞組織特異性對血液、、唾液、陰道分泌液和經血進行來源鑒別，并通過與21種人體組織比對驗證了各種斑痕microRNA表達的特異性，用于檢測RNA的模板量最低可達50pg。Zubakov等運用微陣列和Taqman定量PCR技術確證了一些能運用于法醫學實踐識別血痕和精斑的穩定的microRNA標記。該項研究不僅將靈敏度提高到相當于單細胞水平的0.1pgRNA模板量，而且在新鮮與陳舊樣本的比對中發現其microRNA分子絕對含量未發生明顯變化。

5其他

近年來，隨著學者們對RNA在法庭科學領域的研究逐漸廣泛和深入，發現microRNA在法醫學領域的應用價值也日益重要。2007年王芬等發現有6個microRNA分子在H2O2誘導PC12細胞凋亡后表達顯著下調，這一結果為法醫病理學者研究腦缺血再灌注損傷中神經細胞凋亡的機制提供了理論依據。2010年李文燦等在研究大鼠心肌組織microRNA降解與死亡時間的相關性時發現，其含量在機體死后120h內保持相對穩定的水平，可作為內參指標反映其他生物指標的變化水平。

隨著分子生物學技術的飛速發展，法醫工作者又面臨一項新的挑戰，即如何在日常的親緣鑒定和個體識別工作中有效甄別偽造DNA。用于偽造DNA常使用PCR擴增的方法，因此使用親緣特異性甲基化遺傳標記，可以在進行親子鑒定和個體識別的同時，檢測樣本的甲基化狀態，從而鑒別樣本是否為人工偽造DNA。因此DNA甲基化遺傳標記在鑒定DNA是否人工偽造中發揮著重要的作用。

表觀遺傳學的特點范文第2篇

齡成為可能。作為表觀遺傳學重要組成部分的dna甲基化，在機體生長、發育、衰老的過程中存在著動態變化過程．通過

檢測dna甲基化改變，有望構建與之相關的年齡變化模式，用以推斷個體年齡。本文著重介紹dna甲基化水平的改變與

個體年齡的相關性及其在判斷個體年齡方面的前景。

【關鍵詞】法醫物證；dna甲基化；年齡推斷；生物體衰老

【中圖分類號】d9l9．2

【文獻標識碼】a

【文章編號】1007—9297(20__)04—0284—05

當前在法醫學實踐中，對個體年齡的推斷主要是

依據人類學方法測量骨骼、牙齒等一些具有年齡相關

性的檢材．并根據相關模型進行計算。分子生物學的

飛速發展，開拓了人們的視野。借助于分子生物學理

論和方法．在細胞水平、分子水平發現一些可能與年

齡相關的遺傳學改變，如dna損傷修復能力、端粒的

長度、線粒體片段的缺失、dna甲基化水平、b一半乳糖

苷酶活性以及基因表達譜等。lll dna甲基化是表觀遺

傳學(epigenetics)的重要組成部分，在維持正常細胞

功能、遺傳印記、胚胎發育以及人類腫瘤發生中起著重

要作用．在衰老的過程中某些細胞會發生年齡相關的

變化，121例如某個cpg島的從頭甲基化會關閉一個基

因，使這個基因相關的生理功能喪失：同樣。甲基化的

丟失也會激活正常情況下沉默的基因．造成不恰當的

異位表達(ectopic expression)。必須指出，表觀遺傳研

究絲毫沒有降低遺傳學或基因組學的重要性，恰恰相

反，表觀遺傳學是在以孟德爾式遺傳為理論基石的經

典遺傳學和分子遺傳學母體中孕育的專門研究基因功

能實現的一種特殊機制的遺傳學分支學科。認識到表

觀基因組在發育、生長和衰老過程中存在著一個動態

變化的過程，以及體細胞的表觀基因組有重新編程的

可能性，有助于我們以新的觀點來探索衰老的機制，構

建年齡變化的模式。本文就dna甲基化與個體年齡的

相關性及其在判斷個體年齡方面的前景進行探討。

一

、概述

(一)表觀遺傳學和dna甲基化

遺傳學是與表觀遺傳學(genetic)相對應的概念。

遺傳學是指基于基因序列改變所致基因表達水平變

化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛星不穩定等；而

表觀遺傳學則是指基于非基因序列改變所致基因表

達水平變化，如dna甲基化和染色質構象變化等：表

觀基因組學(epigenomics)~0是在基因組水平上對表觀

遺傳學改變的研究。甲基化是最重要的表觀遺傳修飾

形式。dna甲基化是生物體在dna甲基化轉移酶

(dnmts)的作用下，以s一腺苷酰一l一甲硫氨酸(sam)

為甲基供體，將甲基轉移到特定堿基上去的過程，

dna甲基化多發生在胞嘧啶，大多在一cpg一序列上。

胞嘧啶由此被修飾為5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine．

5-mc)。這種dna修飾方式并沒有改變基因序列。但

它調控了基因的表達。

哺乳動物中．cpg序列在基因組中出現的頻率僅

有l％，遠低于基因組中的其他核苷酸序列。但在基因

組的某些區域中，cpg序列密度很高，可以達均值的5

倍以上，成為鳥嘌呤和胞嘧啶的富集區．形成所謂

cpg島。通常cpg島大約含有500多個堿基。在哺乳

動物基因組中約有4萬個cpg島，而且只有cpg島

的胞嘧啶能夠被甲基化，cpg島通常位于基因的啟動

子區或是第一個外顯子區 。人類基因組中大小為

100～l 000 bp左右且富含cpg二核苷酸的cpg島總

是處于未甲基化狀態．并且與56％的人類基因組編碼

基因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明，人類

基因組cpg島約為45 000個．大部分染色體每1 mb

就有5—15個cpg島。平均值為每mb含lo．5個cpg

島，cpg島的數目與基因密度有良好的對應關系。健

康人基因組中．cpg島中的cpg位點通常是處于非甲

基化狀態，而在cpg島外的cpg位點則通常足甲基化的。這種

甲基化的形式在細胞分裂的過程中能夠穩定的保留。閣基因

調控元件(如啟動子)所含cpg島中的5-mc會阻礙

[作者簡介]李鑫(1974一)，男，山東淄博人，主檢法醫師，碩士研究生，主要從事法醫遺傳學研究。

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

轉錄因子復合體與dna的結合，所以dna甲基化一

般與基因沉默(gene silence)相關聯；而去甲基化

(demethylation)往往與一個沉默基因的重新激活(re．

activation)相關聯。當機體衰老或呈病理狀態，特別是

腫瘤發生時，抑癌基因cpg島以外的cpg序列非甲

基化程度增加，而cpg島中的cpg則呈高度甲基化，

以至于染色體螺旋程度增加及抑癌基因表達的丟失。

一般說來，dna的甲基化對維持染色體的結構、x染

色體的失活、基因印記和腫瘤的發生發展都起重要的

作用。【6】

(二)dna甲基化的生物作用及特點

1．dna甲基化與基因表達

dna甲基化在維持正常細胞功能、遺傳印記、胚

胎發育過程以及衰老過程中起著極其重要的作用。研

究表明胚胎的正常發育得益于基因組dna適當的甲

基化。例如：缺少任何一種甲基轉移酶對小鼠胚胎的

發育都是致死性的。[31此外，等位基因的抑制被印記控

制區(icrs)所調控，該區域在雙親中的一個等位基因

是甲基化的。17]印記基因的異常表達可以引發伴有突

變和表型缺陷的多種人類疾病。甲基化抑制基因轉錄

主要通過以下機制來實現。

(1)直接抑制。cpg島甲基化真接干擾tf與調控

區dna 的結合． 例如camp反應元件結合蛋白

(creb)，ap一2，e2f，nfkb等tf不能與相應的dna

位點相結合。但有些tf如sp1，ctf與甲基化和非甲

基化位點都能結合，這表明甲基化單獨不足以阻止體

內tf與dna相結合。

(2)間接機制。近年來發現一些甲基化dna結合

蛋白如mdbp1，mdb2以及甲基化cpg結合蛋白如

mecp1，mecp2與甲基化dna特異結合，抑制基因轉

錄。其介導轉錄抑制的程度取決于甲基化密度和啟動

子的強度。如低密度甲基化可完全抑制一些弱的啟動

子，但對強的啟動子則收效甚微。

(3)dna甲基化還可通過影響染色體結構來抑制

轉錄。不僅甲基化啟動子區形成的核小體抑制體外起

始轉錄，而且mecp1與甲基化啟動子cpg位點結合

后，可引起染色質聚縮成非活性高級結構，以至于轉

錄因子不能與其相結合，從而抑制轉錄。

dna甲基化狀態并非固定不變．在許多哺乳動物

組織內，基因組甲基脫氧胞嘧啶水平隨老化而下降，

在鮭魚、小鼠、大鼠、牛與人類的腦、肝臟、大腸粘膜、

心臟和脾臟內發現dna脫甲基化作用。相反，大鼠肺

則不發生脫甲基化，大鼠。腎內甲基脫氧胞苷總含量增

加。這說明甲基化狀態隨老化而變化，即發生甲基化

· 285 ·

和脫甲基化，但總的說來，最常見的變化似乎是進行

性的脫甲基化。這些變化均可導致隨老化而發生的基

因表達變化。

2．dna甲基化與腫瘤的關系

研究表明，dna甲基化在腫瘤的發生、發展中起

重要作用。甲基化狀態的改變是引起腫瘤的一個重要

因素，這種變化包括dna甲基化總體水平降低和啟

動子等基因表達調控元件附近的cpg島局部甲基化

水平的異常升高，從而導致基因組的不穩定(如染色

體的不穩定、可移動遺傳因子的激活、原癌基因的表

達)和抑癌基因的不表達。如果抑癌基因中有活性的

等位基因失活，則發生癌癥的幾率提高，例如：胰島素

樣生長因子一2(igf一2)基因印記丟失導致多種腫瘤，

如wilm‘s瘤。【8j

3．dna甲基化與基因印記

基因組印記是性細胞系的一種表觀遺傳修飾，這

種修飾有一整套分布于染色體不同部位的印記中心

來協調。印記中心直接介導了印記標記的建立及其在

發育全過程中的維持和傳遞，并導致以親本來源特異

性方式優先表達兩個親本等位基因中的一個．而使另

一個沉默。基因組印記是可遺傳的，dna的甲基化在

基因組印記的分子機理中充當重要角色。dna高甲基

化是一個基因印記抑制信號，dna甲基化對控制印記

基因中父子和母子等位基因的不同表達具有重要作

用。[91

4．人類基因組dna甲基化的特點

dna甲基化的基本特征有：1)數量多、信息容量

大；2)可遺傳性：有絲分裂時分化細胞可以穩定地將

甲基化模式傳遞給子代細胞：3)相對穩定性，即在體

內．內外環境短時間變化不會引起細胞基因組甲基化

譜的改變；4)與snp標記毗鄰，提供不同層次信息，相

互補充。人類基因組dna甲基化還有自身特點。

(1)時空特異性。dna甲基化是記錄細胞分化歷

史、維持組織特異性基因表達的主要機制之一。有學

者認為，dna甲基化可能使分化細胞基因組重新編

程，通過dna 甲基化來控制基因的時空表達，調節發

育過程和各種生理反應。在不同組織或同一類型細胞

的不同發育階段，基因組dna上各cpg位點甲基化

狀態的差異構成基因組dna甲基化譜。組織特異的

dna甲基化譜是哺乳動物基因組的一個顯著特征。

細胞之間dna甲基化模式的差異是在個體發育

的過程中逐步形成的，并在以后的有絲分裂中保持不

變。在胚胎發育過程中，細胞的甲基化模式按一定方向

發生有規律地變化。成年個體，組織特異性基因形成組

· 286 ·

織特異性的甲基化模式。隨著年齡增長，基因組dna甲

基化總體水平不斷下降．特定dna片斷的甲基化程度

可以增高或降低。取決于組織細胞和基因種類。

(2)親緣特異性。在某些基因座，所有組織體細胞

都選擇性地將親代一方的等位基因甲基化．呈現親緣

依賴的等位基因甲基化模式。

(3)病理特異性。在病理狀態下，組織細胞的dna

甲基化譜發生特異性的改變。dna甲基化改變在許多

腫瘤的發生發展過程中發揮重要的作用。目前證實，啟

動子高甲基化是腫瘤抑制基因第三種常見的失活途徑。

二、dna甲基化與年齡相關性

分化細胞的穩定性是高等生物的基本特征之一。

然而，在衰老過程中某些細胞會發生年齡相關的變

化。例如，某種cpg島的從頭甲基化會關閉一個基因，

喪失與這個基因相關的生理功能；同樣．甲基化的喪

失也會激活正常情況下沉默的基因，造成不恰當的異

位表達。2o世紀8o年代初，wilson等測定了體外培養

的人、田鼠及小鼠成纖維細胞dna的5 甲基胞嘧啶

含量，發現均隨細胞分裂次數的增加而降低．且下降

速度以人、田鼠、小鼠的次序遞減．而永生化細胞系的

5 甲基胞嘧啶含量則保持相對穩定。以dna甲基化

酶抑制劑5 氮雜胞苷或5 氮脫氧胞苷處理人二倍

體成纖維細胞或某些腫瘤細胞，可使其增殖能力下

降，體外培養壽限縮短。因此，dna甲基化水平也可以

作為細胞分裂的“計時器”。體內實驗同樣發現基因組

整體甲基化水平有隨齡降低的趨勢。

在基因組整體甲基化水平降低的同時，衰老過程

中也伴有個別基因甲基化水平增高的現象。最早證明

與年齡相關啟動子cpg島的甲基化是人結腸組織雌

激素受體(estrogen receptor，er)基因，年輕個體中，幾

乎檢測不到er基因的甲基化，以后，隨齡逐漸升高。

另外。胰島索樣生長因子2(insulinlike growth facror，

igf2)、肌原調節蛋白myod1、體覺誘發電位組分

n33基因啟動子cpg島的甲基化水平在正常的結腸

組織中同樣隨齡升高。tra等用限制性界標基因組掃

描技術對t淋巴細胞20__個基因座的甲基化年齡變

化情況進行了調查，發現29個基因座有變化，其中23

個增加，6個降低。也許．這些特定基因的甲基化是更

好的衰老生物學標志。

陳培利等_10]利用人胚肺二倍體成纖維細胞(hu

man fetal lung diploid fibroblasts。2bs)進行體外培養。

發現其p16基因啟動子區及外顯子i處的dna甲基

化水平隨個體細胞代齡的增加而降低。他們首先將

2bs細胞在體外作常規傳代培養(規定3o代齡以內為

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

年輕細胞，55代齡以上為衰老細胞，在31至54代齡

之問位中年細胞)。然后用有機法提取細胞dna，取各

組dna各llxg加入sinai約40u，25~c酶切過夜(smai

不具備甲基化修飾作用)。然后對p16基因外顯子i

及13-actin進行pcr擴增。

ll 二| ’。_ lll

l | _ __?一_l＼

‘l ＼_ _l’ _li ＼

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年輕細胞中年j田胞老年細胞

圍1不同代齡2bs細胞p16外顯于pcr擴增條帶的吸光度掃描值【’。

寰1 不同代齡2bs細胞pl6外丑于l殛i~-actinpcr擴增條帶的吸

光度掃描值

組別 n

灃：#以b—actin的值校正后結果；t檢驗，與年輕細胞相比， p<o．05

實驗結果(參見表1)表明，不同代齡2bs細胞

p16基因外顯子i上的擴增產物均低于相對的未酶切

的b—actin對照組，且其dna甲基化水平隨代齡的增

加而趨于降低，在年輕細胞中甲基化水平約為64％．

而在衰老細胞中僅為24％，降低約40％。在之后的研

究中，陳培利等在以2bs為模型的衰老研究中發現，

細胞分裂一次端區(即端粒)縮短50bp，抑制dna甲

基化則可導致細胞早衰。?】他們測定了去甲基化處理

后的2bs細胞的端區長度．研究表明老年2bs細胞衰

老表型更加明顯，端區長度較對照細胞縮短，而年輕

細胞則變化不顯著。從而推斷甲基化的改變可以影響

染色質的構象，從而可能改變端區結合蛋白與dna

的作用l1 1，后者可以進一步引起端區長度改變。

三、dna 甲基化檢測方法

隨著對甲基化研究的不斷深入，各種各樣甲基化

檢測方法被開發出來以滿足不同類型研究的要求。

dna甲基化可以從甲基化含量、甲基化水平、甲基化

模式和甲基化圖譜分析等多種途徑進行分析。甲基化

含量分析5mc在基因組中所占的總體比例：甲基化水

2 1 8 6 4 2 0

l n n

瓔輟 越

法律與醫學雜志20__年第13卷(第4期)

平分析單個cpg胞嘧啶甲基化的發生率，若同時分析

多個cpg位點，則可以制作甲基化水平圖譜；甲基化模

式分析一段單鏈dna上一組cpg的甲基化狀態組合。

根據研究目的，甲基化檢測方法分為：基因組整體水平

的甲基化檢測，特異位點甲基化的檢測和尋找新甲基化

位點。從研究所用的處理方法不同分為：基于pcr的甲

基化分析方法；基于限制性內切酶的甲基化分析方法；

基于重亞硫酸鹽的分析方法和層析法等。[31以下歸納

總結了主要的甲基化分析方法以及相關特性。

(一)基因組整體水平甲基化分析

高效液相色譜柱(hplc)及相關方法。hplc是一

種比較傳統的方法，能夠定量測定基因組整體水平

dna甲基化水平。它由kuo等1980年[131首次報道。

過程是將dna樣品先經鹽酸或氫氟酸水解成堿基，

水解產物通過色譜柱，結果與標準品比較，用紫外光

測定吸收峰值及其量，計算5mc／(5mc+5c)的積分面

積就得到基因組整體的甲基化水平。oefner等1992

年提出變性高效液相色譜法(dhplc)用于分析單核

苷酸和dna分子。鄧大君等20__年i141將其改進與

pcr聯用建：立了一種檢測甲基化程度的dhplc分析

方法。將重亞硫酸鹽處理后的產物進行差異性擴增。

由于原甲基化的在重亞硫酸鹽處理時仍被保留為胞

嘧啶，因此原甲基化的在pcr擴增時，其變性溫度也

相應上升。使pcr產物在色譜柱中保留的時間明顯延

長．這樣就可以測定出pcr產物中甲基化的情況。

這種方法的最明顯優點是：可用于高通量混合樣

本檢測．能夠明確顯示目的片段中所有cpg位點甲基

化的情況．但不能對甲基化的cpg位點進行定位。

其他基因組水平甲基化分析還有sssi甲基轉移

酶法，免疫化學法，氯乙醛法等。各具優缺點。

(二)特異性位點的dna 甲基化的檢測

1．甲基化敏感性限制性內切酶(ms—re—pcr／

southern)法

這種方法利用甲基化敏感性限制性內切酶對甲

基化區的不切割的特性．將dna消化為不同大小的

片段后再進行分析。 這是一種經典的甲基化研究方

法，其優點是：相對簡單，成本低廉，甲基化位點明確，

實驗結果易解釋；

2．甲基化特異性的pcr(ms—pcr)

herman等[161 1996年在使用重亞硫酸鹽處理的基

礎上新建的一種方法。它將dna先用重亞硫酸鹽處

理。這樣未甲基化的胞嘧啶轉變為尿嘧啶，而甲基化

的不變。隨后行引物特異性的pcr。檢測msp擴增產

物．如果用針對處理后甲基化dna鏈的引物能擴增

· 287 ·

出片段，則說明該被檢測的位點存在甲基化；若用針對

處理后的非甲基化dna鏈的引物擴增出片段．則說明

被檢測的位點不存在甲基化(見圖2)。[15·17]

． ／

5’衄_{2盈__ 平 盈3． 5-啪__曩墨|_唧h _霉疊__甲3·

— __． —

p1．m ri 一 一

圖2甲基特異性的pcr擴增(ms—pcr)示意i莩i。dna經重亞硫酸鹽處

理后。以處理后的產物作為模板．加入甲基化特異性的引物(primer 1)

或非甲基化的引物(primer¨)．進行特異性的擴增(如圖所示)，只有結

合完全的甲基化或非甲基化特異性引物的片段才能擴增出產物。[1s,1

(三)尋找新甲基化位點

1．限制性標記基因組掃描(rlgs)

costello等20__年報道的rlgs[ 81能對整個基因

組的甲基化狀態進行分析．發現新甲基化基因的方

法。這種方法聯合使用了限制性內切酶及二維電泳。

其過程是：先用甲基化敏感的稀頻限制性內切酶not

i消化基因組dna，甲基化位點保留，標記末端、切

割、行一維電泳，隨后再用更高頻的甲基化不敏感的

內切酶切割。行二維電泳，這樣甲基化的部分被切割

開并在電泳時顯帶，得到rlgs圖譜與正常對照得出

缺失條帶即為甲基化的可能部位。

2．聯合甲基化敏感性限制性內切酶的mb(com．

pare—ms)

srinivasan yegnasubramaniant 91 20__年報道了一

種新方法compare—ms．該法將mbd柱層析法與

ms—re聯用。互補了各自單用的弊處，能夠快速、敏感

的檢測dna甲基化情況(見圖3)。[19j

四、甲基化型分析的優勢以及存在的問題

(一)甲基化作為檢測對象的優勢

1．甲基化型既能反映有關基因功能狀態及與此相

連的多種疾病相關的豐富信息。叉具有簡單的“二元

化”性質，即令甲基化為“0”，非甲基化為“1”，就可以進

行數字化處理，便于開展大規模和自動化監測分析。

2．dna分子十分穩定。有可能將它和dna的snp

分析等置于同一個技術平臺。同時它又比rna和蛋白

質更便于保存和運輸。并可對已經石蠟、甲醛或乙醇預

· 288 ·

_f 簟

圖3 聯臺甲基化敏豫性限制性內切酶的mbd (compare-ms)示

意圍。用甲基化以外的位點的內切酶ia酶)與甲基化敏雅的內切酶(b

酶)聯用．則甲基化的dna鏈不被切開。非甲基化的切開．再行mbd

捕獲存在甲基化位點的dna片段。最后行實時pcr擴增并分析。f刪

處理的樣本進行分析，可以開發歷史上儲備的病理學資

料。

(二)存在的問題

目前還未找到dna甲基化改變與年齡之間的精

確的量化關系式。雖然人們對個體細胞的衰老及其基

因甲基化水平的改變有了初步的了解．但還在研究探

索二者之問的精確的量化關系。[201對使用dna甲基

化改變來推斷個體年齡的大小，仍需要進行大量的研

究和調查。

(三)付諸于實踐之前還必須解決的問題

1．確定表觀遺傳修飾與特定生理指標的相關性：

2證實將這些指標作為鑒別診斷的潛在可能性和

技術可行性：

3．通過一定規模的流行病學調查來驗證實驗室內

的表觀遺傳生理及病理發現在人群中的真實性。

五、dna甲基化在法醫學中判定個體年齡上的展

望

目前，研究dna甲基化水平改變與個體年齡的

相關性尚處于試驗階段，但已引起許多學者的關注。

人類表觀基因組協會(human epigenome con—sortium，

hec)于20__年1o月正式宣布開始投資和實施人類

表觀基因組 計劃(human epigenome project，hep)。

dna甲基化已經成為表觀遺傳學和表觀基因組學的

重要研究內容，hep的最終目標是就要確認這些dna

甲基化位點在人類基因組的分布與頻率，以指導和系

統研究dna甲基化在人類表觀遺傳、胚胎發育、基因

印記等發揮的作用。 借助于該計劃的實施和分子生

物學技術的發展，在法醫實踐中可以通過調查各年齡

段人群基因組dna甲基化分布以及相關頻率，建立

相關統計學模型，將來有望成為法醫個體年齡判定的

一項重要的生物學指標。(感謝西安交通大學醫學院第一附

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

屬醫院婦產科、環境與疾病相關教育部重點實驗室鄭鵬生教授

和顧婷婷同學的支持和幫助。)

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表觀遺傳學的特點范文第3篇

【關鍵詞】　微小RNA；　分子生物學特征；　調控作用機制；　治療

Lee等[1]1993年發現在秀麗隱桿線蟲(C，elegans)存在一種非編碼的基因。核糖核酸(RNA)lin-4參與調控線蟲時序發育。Reinhart等[2]于2000年在線蟲中發現另一個類似結構的具有轉錄后調節功能的小分子RNA(Let-7)。隨后，相繼在生物界包括動、植物，病毒等142個物種中發現15172個小分子RNA，統稱為微小RNA(microRNA、miRNA)，發現并鑒定在人類基因組中可能存在1000個miRNA[3]。研究表明，miRNA參與了細胞分裂，增殖、分化、發育等生物學過程，而且發揮著癌基因和抑癌基因的功能，在腫瘤的發生、發展中發揮著重要的作用[4]。肺癌已成為人類病死率最高的腫瘤類疾病之一，據統計全球每年大約有130萬人死于該病[5]。在肺癌患者中，80%以上是非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)，其發病率呈逐年上升趨勢。調查表明，NSCLC在干預后5年存活率僅為15%[6]。因此，肺癌的早診、早治已成為當前基礎和臨床研究的熱點。本文綜述miRNA及其與肺癌治療的新進展，新認識。

1　MiRNA的分子生物學特征

miRNA分子生物學特征包括[7]：(1)一組內源性非編碼單鏈小分子RNA，廣泛存在于生物包括動植物，病毒等真核細胞中，具有高度保守性；(2)長度為18～22 nt；(3)miRNA在3ˊ端有1～2個堿基的長度變化，為單鏈結構，5ˊ端有一磷酸基團，3ˊ端為羥基，該結構特點是使其與功能mRNA的降解后段和大多數寡核苷酸保持區別；(4)同一基因簇的miRNA具有較強的同源性，不同基因簇的miRNA同源性較弱，其表達具有時序表達特異性和組織表達特異性；(5)據預測，miRNA調控人類約超過1/3的mRNA，單個miRNA能影響數百種蛋白質的表達。

2　肺癌中的miRNA的調控作用機制

miRNA通過靶基因3ˊ端非翻譯區序列結合，在轉錄后水平調控靶基因。肺癌中miRNA的調控作用機制大致可分為3類[8]，即轉錄后調控，表觀遺傳學(apigenetics)調控和miRNA的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism， SNP)。

2.1　轉錄后調控　在細胞質內，成熟的miRNA與AgoⅡ等形成誘導沉默復合體(RNA-induced silencing complex， RISC)。RISC內miRNA通過與靶基因mRNA的3ˊUTR結合來調控基因的表達，其方式主要有兩種，即抑制翻譯或降解mRNA。此外，miRNA還可能影響mRNA的穩定性。

2.2　表觀遺傳學調控　表觀遺傳學是指在基因的核苷酸序列不發生突變的情況下，基因的修飾與DNA甲基化，組蛋白的乙酰化等導致基因活性發生改變，且可遺傳數代。miRNA通過甲基化靶基因，即通過表觀遺傳學的改變來影響腫瘤的發生。miRNA的表達，尤其是靠近CPG島的基因受甲基化影響較大。研究表明，miRNA-370作用與白介素-6(IL-6)，受DNA甲基化酶Ⅰ及HASI4442的影響，而miR-34b和miR-34c由于甲基化不足影響p53相關基因的功能[9]。miR-29家族作為抑癌基因，作用于DNA甲基轉移酶DNMT3A和DNMT3B，誘導抑癌基因EHZT，wwox正常甲基化，從而抑制NSCLC的發展[10]。

2.3　miRNA的SNP　miRNA多態性與肺癌形成密切相關。Sun等[11]分析了多種miRNA的多態性，表明即使在成熟miRNA之外的序列的堿基改變亦能影響miRNA的生成和功能。在pre-miR-146a中。G/C改變導致成熟的miR-146a表達下降。從而對其靶基因的作用顯著下降。Hi等[12]研究發現，pre-has-mir-196中的rs 11614913 SNP(C-T)改變了has-mir-196加工的過程，影響了miRNA的成熟和表達，從而影響了NSCLC患者的預后和存活。

3　miRNA與肺癌的治療

表觀遺傳學的特點范文第4篇

【關鍵詞】微分方程 生物信息學 案例式教學法 問題式教學法

【中圖分類號】O175 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0060-01

生物信息學作為一門交叉學科正在迅猛的發展，通過將數學科學知識和技巧引入生物科學的領域，幫助生物學家解釋各種生命現象。同時，生物學又為數學家提供了豐富的研究課題。微分方程是數學專業的核心基礎課，也是其他工科專業的必修課程之一，為其解決實際問題提供必要的數學知識。微分方程通過對自然科學和社會科學中的問題進行數值或者定性的描述，幫助人們對事物的發展進行預見。微分方程在眾多的領域應用廣泛，包括物理學、航天、醫藥、化學和生物學等領域。隨著完成測序的生物數量的迅速增加及更深入廣泛的了解基因功能，生物網絡的研究在生物信息學中越來越受重視。由于微分方程系統的靈活強大，有利于描述生物網絡中的復雜關系。因此，微分方程課程被生物信息學專業作為重要的必修課程之一。由于本課程數學理論豐富應用性較強的特點，在給非數學專業學生授課的過程中往往面臨兩難的境地：一方面如果按照數學專業授課模式側重數學理論的介紹就會脫離本專業的特點，應用性欠缺使得學生缺乏興趣；另一方面，如果大量介紹應用，又會因為學生數學背景知識的缺乏而造成學生比較迷茫。如何在授課過程中將理論和實際內容有機的結合，從而使學生在學習中產生興趣值得思考。本文結合生物信息學的專業特點，總結了微分方程在教學過程中的一點體會。

1.合理的整合教學內容

關于微分方程的教材很多，但是一些教材偏重于理科注重公式定理的推導證明，沒有實際應用的舉例，公式抽象語言晦澀學生難于理解。本校生物信息學本科專業采用的教材是周義倉編寫的常微分方程及其應用，其內容上在反應數學理論嚴密性的同時，強調了建模、應用和計算機等特點，每章使用數學軟件進行具體實例的解析。

首先，在吃透教材的基礎上對教學內容進行合理適當的調整。在了解數學背景知識的同時更注重微分方程理論的應用性而不關注數學公式的推導。

其次，注意不同知識點的歸納總結。在教學過程中注意及時的整理和總結，幫助學生理清它們之間的區別與聯系。同時，這些理論知識的落腳點就是眾多不同類型微分方程的求解，針對不同求解方法進行歸納，強化訓練。

最后，注意學生實際的動手操作能力。結合實驗課針對每章的教學內容鍛煉學生的實際動手操作能力，結合Maple或Matlab軟件判斷微分方程的類型并進行求解。除此之外，可以適當增加實際的問題，例如藥物代謝、基因調控網絡等生物信息學中的經典問題進行數學建模、求解方程、解釋實際現象。

2.多樣化的教學方法和手段

微分方程涉及很多數學理論的推導，因此在數學專業中往往采用板書的方式。既能幫助學生理解推演過程，又能根據學生理解情況隨時調整。但是對于生物信息學專業單純的板書或者多媒體教學都會導致單調枯燥，影響學生的學習興趣。將二者有機的結合，通過板書將復雜的理論知識在黑板上演示，同時將微分方程的圖形利用多媒體技術展現使得課堂教學更具有直觀性，使學生更容易理解教學內容并加深印象。在教學過程中適當引入討論式教學方法，針對實際問題讓學生進行分組討論有利于培養學生積極探索、勇于創新、敢于質疑的學習態度。

3.理論聯系實際

對于微分方程的內容，如果只進行理論的學習而不進行上機的實際操作無異于是紙上談兵，上機的操作如果僅僅局限于是方程的求解和判斷也僅僅是浪費時間。通過上機時間不僅鍛煉學生將所學算法程序化和學生的邏輯思維能力，還要提供學生應對問題的解決能力。隨著海量基因組數據的出現，如何利用基因組數據分析基因調控網絡和代謝途徑是生物信息學研究人員亟待解決的問題。利用微分方程演化生物網絡中的復雜關系得到了廣泛的應用。針對微分方程在基因調控網絡中的應用，讓學生體會將實際問題數學化，建立模型求解方程，解釋實際問題，培養學生解決實際問題、提高算法分析與設計的能力。其次，積極鼓勵學生參與數學建模競賽活動，在活動中讓學生體會運用理論知識解決實際問題的樂趣。

4.靈活的評價機制

傳統的考核辦法采取單一的筆試成績，但這往往不能評價學生的綜合素質以及知識的掌握程度。在考核內容上主要突出三點內容：（一）對基本概念的掌握程度；（二）分析問題與解決問題的綜合實力；（三）考查學生對微分方程求解方法和技巧的掌握。

對于生物信息學專業的學生，要求有強大的數學與計算機功底解決生物學問題。因此既要有扎實的理論基礎，又要求具有分析和解決實際生物學問題的能力。面對微分方程這門課程，既要重視數學理論的教學，又要注重對學生解決生物學實際問題的引導，結合本專業的特點及培養目標，培養學生分析問題和解決問題的能力。

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作者簡介：

王芳（1982- ），吉林人，哈爾濱醫科大學生物信息科學與技術學院，講師，主要研究方向：生物信息學，計算表觀遺傳學。

表觀遺傳學的特點范文第5篇

關鍵詞：分子生物學；課程教學；改革研究；創新生物學人才

分子生物學的目標是在分子水平上闡明細胞活動的規律，從而揭示生命的本質[1]。雖然它在生物類專業課程體系中充當著重要角色，對生命科學的發展起著至關重要的作用，但是分子生物學的教學卻因為課程內容多，學科交叉廣，理解難度高，信息量大，知識更新快而使教學效果差強人意，集中表現為教師授課難和學生學習難。這種現狀不但困擾著老師和同學，也與大學培養高素質創新型人才的目標不相適應。如何克服分子生物學課堂教學的“瓶頸”？本人在從事十多年的分子生物學教學過程中，努力研究和探索多種形式的教學改革，力求提升教學效果和教學質量。

一、教學內容的合理組織

分子生物學的教學除了選用好的教材，制定完善的教學大綱，如何組織教學內容是教學的一個非常重要環節[2]。教學內容呈現給學生的應該是完整、清晰的、有層次、條理的知識。我們在組織教學的過程中，首先從提高自身學科素養著手。“一本教材書，數種參考書”，除分子生物學國內、國外各類版本外，與分子生物學相互交叉和滲透的其他學科，如細胞生物學、生物化學、遺傳學，我們也都進行了系統的學習和強化，不斷夯實專業知識、拓展專業領域，基本構建了分子生物學完整的知識體系，具備了對教材處理的前提。既避免了教學中各學科的重復，也進一步凝練了知識。此外，我們還通過網絡教學平臺向全國優秀教師學習，在不斷的探索中總結出了教學內容合理組織的一些思路。1.思維導學模式。在DNA復制教學環節，知識點多，并且較分散，很容易在教學中造成學習困難和知識混淆的現象，針對這章教學的特點，我們采用了思維導學模式，收到了非常好的教學效果。2.重點、難點解讀。本科教學形式多樣化，也更提倡學生的自主學習，但并不是淡化了教師的教學，反而對教師提出了更高的要求[3]。教師必須圍繞每堂課的教學目的，合理組織和引導學生理解并掌握教學的重點和難點內容。比如在講解染色體端粒末端修復機制中，教師首先要從教材的知識結構中梳理出重點。染色體端粒末端修復機制的知識點包括：（1）引物切除造成的遺傳信息缺失；（2）端粒末端的特點；（3）體細胞和性細胞末端修復機制的不同；（4）DNA結構的變化；（5）端粒酶的修復機制。梳理知識點后，總結教學重點：一是引物切除后損傷修復在體細胞和性細胞中的不同；二是四鏈DNA結構；三是端粒酶的修復機制。其中端粒酶修復機制的講授是學生學習的難點。難點集中在端粒酶的性質和修復發生的過程。經過對教學內容中重點和難點的準確把握和合理組織，教師才能在課堂教學中突出重點、突破難點，讓學生的課堂學習無障礙。

二、教學方法和手段的改進

教學方法的推陳出新，是教學改革的重要內容[4]。為發揮學生作為教學主體的能動性，我們根據具體的教學內容設置了啟發式、聯想式、探究式等多種教學方法[5]，讓學生參與到教學過程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識的同時，更注重教會學生靈活掌握學習的方法。

1.啟發式教學。啟發的目的在于舉一反三，觸類旁通。針對每一次的課堂教學，設計一些拋磚引玉的問題，供學生思考與討論，這成為了分子生物學理論教學的重要組成部分。如進行到真核生物基因表達調控學習環節，提出甲基化修飾的生物學意義，這個問題覆蓋范圍廣，涉及到了DNA復制的調節、蛋白質和DNA甲基化修飾對基因表達的調控，以及Epigenetic（表觀遺傳學）方面的知識。通過提出問題—討論分析—不斷啟發—再討論分析—歸納總結—解決問題這一系列的互動教學活動，充分調動了學生課堂學習的主動性和積極性，在不斷的討論分析中通過展示不同的思維、發表各自的觀點，不但有利于促進學生在學習中發現問題、解決問題，而且有利于學生通過對基礎知識的消化、理解來達到理論的升華、拓展[4]。

2.聯想式教學。分子生物學是在生物化學、細胞生物學和遺傳學的基礎上發展而來[6]，因此知識相互交叉、相互滲透。在授課的過程中，教師一方面要避免重復，一方面要通過聯想知識點適時培養學生的發散性思維，提高學生對知識的遷移能力和整合能力。如在講解化學修飾對基因的表達調控時，將細胞生物學中的信號轉導有機結合，使學生了解基因表達調控對細胞信號轉導的作用機制。

3.探究式教學。在分子生物學教學中，每一個理論知識的背后都是科學研究的重大突破。如確定遺傳物質是DNA的兩大經典實驗，我們以探究的形式呈現教學內容，從實驗設計，到結果顯示，再經過討論分析并得出結論，以課題研究的角度，研究人員的身份引導學生進入學習角色，將學科概念、理論產生的起因和過程展示給學生，啟發學生努力探索，走近科學，讓學生從中領悟知識形成的探究性和科學性，逐漸培養具有創新意識和能力的高素質研究型人才。4.多媒體多樣化教學。分子生物學的教學內容具有微觀性、復雜性、抽象性和動態性。傳統的教學手段無法滿足教學的需求，而多媒體技術則具有聲像俱佳、動靜皆宜的特點[7]，是傳統教學無法比擬的。多年來我們不斷補充和完善教學手段，逐漸形成了獨具特色的多媒體教學課件。多媒體圖像處理清晰直觀，文字表述簡潔明了、主題突出。課件中的圖像來源于國內外的網絡數據平臺。如講述DNA半保留復制機理時[8]，首先將DNA可能存在的幾種復制方式用圖像展現，并利用Meselson和Stahl設計的DNA復制同位素示蹤實驗和密度梯度離心實驗來進行結果驗證，引導學生明確掌握DNA半保留復制特點，并結合文字，通過圖文并茂的多媒體課件，將教學內容中的背景知識、基本概念、基本理論，以及靜態、抽象的微觀知識清晰講解。多媒體課件動靜結合、聲像互動。對于生命過程中動態的知識點，比如DNA的復制、RNA的轉錄、蛋白質的翻譯過程，可以將這些復雜的生命過程利用多媒體手段做成動畫并配以文字和聲像，形象直觀地展現給學生，既加深了學生對知識的理解，也提高了其學習效率。

三、知識領域的拓展

分子生物學的教學內容除包含基礎理論知識外，還有大量理論應用的研究方法部分。我們在教學中不僅僅將知識局限在教材中，利用課堂教學不斷引導學生去了解本學科相關領域內的研究熱點、最新進展、發展趨勢[8]，以及生物技術在生產實踐中的廣泛應用。

1.專題講座與專題討論。專題講座是教師根據教學內容，自己組織參考資料對教學內容的延伸與拓展。比如在講授“SNP技術”時，先從遺傳標記分析的發展著手，把一代、二代的標記分析做知識性的回顧，再將納入教材的第三代標記分析“SNP”做詳細的講解，引導大家理解什么是單核苷酸多態性，核苷酸多態性研究的生物學意義以及在醫學、農業、畜牧等多種領域的發展與應用。通過這種方式激發了學生的學習熱情和求知欲，也使教師不斷地進行知識的更新，及時了解本學科當前發展的趨勢、研究的熱點以及爭論的問題。專題討論則是以學生為主體，根據課程教學內容，組織學生就某一個專題自行查閱、組織文獻資料，并在課堂上展開討論[9]。比如在講授基因重組的教學內容時，設計“轉基因的利與弊”供學生討論。引導學生思考基因工程藥物和轉基因動植物對社會產生的巨大影響，讓知識離開課本走進生活，從而喚起學生學習的興趣和探索未知領域的欲望。這不僅使學生更加深入、系統地理解所學知識，并且培養了學生靈活運用知識的能力[10]。

2.生物信息技術與數據庫。生物信息技術已經發展成為分子生物學研究方法中不可分割的一部分，比如在“PCR技術”的專題講座中，不僅要對實驗目的、原理、操作以及應用進行講解，還要特別對引物設計的生物信息技術進行補充，介紹學生對一些常規的生物信息技術軟件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAS-tar、Cluster等有一個基本的認知度。在整個分子生物學的教學中，學生需要自行查閱和組織各種文獻資料，因此，必須特別強調互聯網資源運用的重要性。教師通過介紹中國知網、維普、清華同方、NCBI等幾個常用資源庫，使學生了解如何利用資源庫進行查詢，對互聯網資源的熟練應用使學生的知識體系得以完善，學生通過自身的努力來提高信息收集和辨別的能力，培養了學生的自學能力。

四、教學改革中應該注意的問題

1.教師的專業修養與教學基本功。教師在教學中具有雙重身份，既是一名導演，又是一名演員。作為導演，首先需要有最新的教學理念，整個教學過程中適時設問、適時討論、適時啟發。其次要有較強的課堂組織能力，根據學生的學習情況，把握課堂節奏，調動學生課堂學習激情，使教學有的放矢。否則會在教學中出現“啟而不發”和論證條理不清的現象；作為演員，還要有良好的課程駕馭能力，通過教師扎實的專業知識、廣泛的認知領域、全面的知識結構，呈現給學生的是一個豐盛的知識大餐，而不是一鍋夾生飯。因此作為教師，必須從理論水平、科研水平、思維水平這3個方面提高教師自身的專業素質，此外，還要掌握適合自己的各項教學技能。

2.多媒體教學的合理應用。多媒體教學只是一種提高教學效果的輔助手段，是為教師的教學和學生的學習服務的，只有運用合理才可能達到好的效果。因此盡量避免在多媒體教學課件上出現過多的文字，否則多媒體成了教學活動中的主體，老師由照本宣科轉變為扮演放映員和播音員的角色。學生的學習興趣不高，教學效果也就適得其反。多媒體和傳統教學只有合理地結合，取長補短，才能在課堂教學中體現出其真正的價值。總之，教學改革的目標是幫助學生建立學科知識體系，培養學生良好的科學素養，提升學生后繼學習的能力。正如葉圣陶先生所說：“教師的教學，不在于給學生搬去可以致富的金子。而在于給學生點金的指頭。”目前，我們關于分子生物學課堂教學改革還處于不斷探索和實踐階段，除了需要不斷地提高教師自身的學科修養和科研素質外，也以“夯實基礎、拓展知識、增強能力、提高素質”[8]作為教學的目的和人才培養目標，努力在今后把教學工作開展得更加有生有色，為社會培養更多高素質創新型人才。

作者:武曉英 喬宏萍 張猛 吳麗華 郝雪峰 單位:太原師范學院

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