提高职业院校音乐课堂教学质量研究论文
在各领域中,大家都经常看到论文的身影吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你写论文时总是无从下笔?以下是我收集整理的提高职业院校音乐课堂教学质量研究论文,欢迎大家分享。
摘要:
在职业院校学生素质教育中,音乐教育在素质教育中占有重要的位置,其不仅是文化建设的组成部分,也是优秀文化的重要载体之一。在当下教学环境中,将职业院校的音乐教学质量进行有效提高,能够使音乐课堂的教学本质得以回归,使其在职业院校人才素质培养过程中充分发挥应有的效用,同时对学生审美能力培养的提升以及情感抒发的引导,具有积极作用。本文对职业院校音乐课的定位进行了阐述,分析了音乐教学中存在的问题,并提出相应的解决措施,为职业院校音乐课堂教学质量的提高给出了一些个人建议。
关键词:
职业院校;音乐课堂;教学质量探究
一、职业院校音乐课的定位
职业院校开展音乐课程旨在陶冶高尚的艺术情操,形成正确的艺术观,更重要的是培养人的性格品质,使人身心得到益处。因此在教学中非常重视欣赏和情感体验。在课堂对学生传输音乐知识的基础上,还可以让学生进行较多的实践活动,经过实践活动的开展和参与,使学生对音乐作品进行深入体会,让学生在学中做,在做中学,如此可以将音乐教育质量进行大幅度的提高。职业院校的音乐老师在拥有专业音乐知识的基础上,还应具有较高的素质和水平,在教学过程中给学生塑造学习氛围,并且使音乐教学课程具有一定生动性和直观性。所以,音乐教师应拥有亲和力、感染力、丰富的人文知识、良好的职业德操和优秀的艺术素质等。只有如此,才可以担负起培养专业音乐技能的人才责任。职业院校在进行音乐教学过程中,应将音乐课程进行明确的定位,以培养学生的鉴赏音乐能力和体验音乐能力。
二、职业院校音乐教学存在的问题
(一)教材质量方面
职业院校的音乐教材同人才培养的特点不具备同步性,在某种程度上对音乐教学方法的优化有一定制约。通过调研发现,大部分职业院校通常使用音乐专业教材,因为针对的是专业音乐体系以及人才,往往存在着对理论知识尤为重视,但不够重视体验,这对职业院校音乐教育的开展,不能有效地起到推动作用。因为职业院校所培养出来的学生在就业方面存在多样化特点,音乐教材实用性的缺乏,将会导致职业院校音乐课堂的开展不具备系统性和科学性。另外,在部分职业院校音乐教学过程中,音乐老师可以对音乐教材进行自主选择,使老师自主决策权偏大。因为在主客观条件的影响下,一些音乐老师并不具备充分的能力对教材的优劣进行鉴别,仅是结合自身爱好或自身的经验来选择教材,如此便会有偏颇的情况发生。教学的基础便是教材,倘若不具备高质量的教材,极易导致音乐教学目的以及学生现实需求出现脱节或偏差,若仅是保留以往的教学模式和教学内容,不能使当下学生对音乐的学习需求得到满足。基于此,职业院校音乐教育人员应根据院校学生特点,根据当下教学的具体需求,辅助学生对音乐教育目标的全面建立,共同编制可以充分表现职业院校培养系统中的应有定位的音乐教材,使其同其他高校的音乐教材具有差异性,该种根据教学内容而对音乐教学模式进行革新,可以将职业院校音乐教育独特性进行充分的表现。
(二)教学方式相对单一
结合有关调研发现,目前职业院校在音乐课堂教学过程中,仍然保留着以老师为主导和灌输式教育模式,此种教育模式的特征主要是对知识和概念教育过度重视,却忽视了学生的自身感受,此模式同音乐教育的实质存在矛盾性,对学生艺术情操的引导起到了相对的阻碍作用。近些年,我国的教育得到了质的提升,以往的教学模式逐渐被大部分教育机构摒弃,而多种教学方式得到了大范围的应用,其将以往的教学模式进行替代是未来发展的必然趋势。但就目前教学环境而言,在音乐课堂开展中,大部分职业院校还是应用以往简便的教学方式。从音乐教学设备投入层面来看,大部分职业院校对音乐设备投入较少,导致音乐教育的实施受到了较多因素的影响。因为音乐教育内容缺乏完善性、设施投入少等不同因素的影响,导致职业院校对音乐教学的革新面临诸多困难。音乐教育不同于其他学科,在某种程度讲,音乐是一门听觉为主的艺术,其在教育过程中需要师生和作品之间呈现一种共情关系。倘若音乐老师仅是将简单的音乐知识灌输给学生,没有重视学生自主欣赏和体验音乐美感的引导,对教学模式不进行重视,会降低学生对音乐的审美能力以及体验感受,使学生的学习热情不断降低。
(三)课程建设缺乏影响力
从音乐课程开设方面来讲,大部分职业院校将音乐作为选修课,而选修课内容主要是对音乐自主欣赏。因为学校对课程并没有相应强制性要求,大部分学生感觉音乐课程不是重要科目,对音乐选修只是根据自己的爱好去决定,外动力的缺失,会对学生学习能力的发挥产生不良影响。不仅如此,在进行选修课程教育相关活动时,老师通常对学生的要求也不是很严格,对学生是否在上音乐课不会进行重视,在教学目标和教学计划方面缺乏一定的明确性。甚至有一些老师会对音乐课程所用的教材进行随意选择,学生是否学习全靠个人爱好。由此看出,由于音乐课程建设的缺乏,在师资建设、课堂标准、课堂资源建设等方面均具有较大的.不合理性,导致音乐教育存在可学可不学的现象,促使音乐教育在职业院校素质培养中的应有效应得不到充分发挥。
(四)教学模式陈旧
目前在职业院校音乐课程教学中,因为教材缺乏、模式老旧等不同问题的存在,并且每个学生音乐水平参差不齐,在音乐教育进行时,应更加注重对学生的因材施教。这就需要音乐老师对教育方式进行不断优化,确保其具有多样性,如此才能在课程开展过程中将课堂氛围进行充分调动。例如在音乐课堂开展中可以采用分层教学法,促使每位学生对音乐的不同需求得到满足。但目前情况是,大多数职业院校的音乐教师不具备充分的精力以及教学水平对该种教学方式实施,老师们仍然对以往的教学模式进行教学,极易使学生在音乐课程学习过程中发生两极分化的现象,也就是音乐方面略有天赋的同学会更偏爱音乐课程,并且可以同老师的授课进度保持一致性,而其他的学生因为不能和老师的教学进度保持一致性,不能充分感受到音乐的魅力,也不能对授课内容进行充分的理解,导致其对音乐课程逐渐失去学习热情。
三、职业院校音乐课堂教学质量提升策略
(一)编写新型教材
当前形势下,我国职业院校的音乐教学存在一定的欠缺,主要就是教材的不统一,不同的院校使用不同的音乐教材。换句话说,就是当前职业院校使用的音乐教材普遍不匹配该院校的职业特征,造成音乐教学缺乏合理性和规范性。据相关调查得出,在职业院校任教的音乐教师对音乐教材具有自主选择权,可随意选择教材种类。而职业院校音乐教学的合理规范化,必然离不开适合现代教学、全面考虑职校学生特性,有助于学生身心健康的音乐教材。此外,教材内容的编写还要具备职业院校的特色,建立起与之相应的教学资源库,以便数字化管理。所以,编撰者在编写音乐教材内容时,要与时俱进,结合当代学生的音乐水准、特点、心理成熟度、对音乐的认知和理解,以及兴趣爱好等,编写出能培养其内在艺术修养的音乐教学内容。同时,也不能忽略音乐技能的培养、知识素养的提高和鉴赏优秀作品的能力等,只有这样才能促使学生提高综合能力,使教材内容一改过去的单调乏味,变成具有职业院校特色、更加丰富多彩的内容形式。在职业院校的教学中,专业课的教学内容比较繁重,安排得比较紧凑,就显得音乐教学的时间所占比例偏低。故而,对音乐教学材料的要求相对较高,教学材料形式和内容的统一规范性就显得非常必要,还要能充分体现职业院校的特殊性。音乐教学除了要考虑教材的规范合理,还要重视教学目标及教学过程的合理化与生动化,这样才能让教学模块被音乐教师充分调配,完成既定目标。因而可知,教材质量的高低对于教学策略的发挥、教育机制的构建、学生的音乐审美及艺术修养的提高,都有着重要的影响。
(二)创新教学方式
首先,在音乐教学活动中,必须要以学生为主体发挥其应有的作用,教师在教学中应积极组织实践活动,并正确引导学生参与其中,激发学生的潜能,以及对本学科的学习热情。同时还要鼓励学生多参与音乐有关的实践活动,包括各类演出、会演等活动,以强烈的参与感去证明音乐教学活动开展的有效性。其次,职业院校参与音乐实践活动的主要渠道之一,就是各类社团和协会,因此,应鼓励学生多参与各类社团中的音乐实践,充分利用这些渠道的优势,提高学生的音乐技能及艺术修养。鼓励与音乐相关的社团和协会多组织实践活动,并助其扩大影响,促使学生通过参加多样化的音乐实践活动,更加热爱音乐、热爱艺术、热爱生活,最大限度发挥这些渠道的正能量,吸引更多的学生参与其中。再次,对即将开展的教学活动要保证其具备科学合理性。认真设计教学中的每一个环节,用以提高整节课教学的质量,一节优秀音乐课的产生是和高质量的教学环节分不开的。而一个教学环节是否优秀,课前的设计也不是唯一的评判标准,还应包括在课堂实践中作出的应急反应。社会发展至今,造就了各个年龄段学生的想法、行为和表现都不尽相同,但是都在追求自己的个性化。这就要求教师在教学中要全面结合这些不确定的因素,作出相应的调整。例如:当学生接受能力不同时,那么教师在教学中的侧重点也应因人而异,对于接受能力强的学生,可以引导他们深层次的去理解音乐的内涵;对于学习兴趣高涨的班级,可以在课前设计出适合班级特色的教学环节;当面对音乐体验感略低的班级,则应想方设法增加他们的学习兴趣,可以设计一些有趣的基础音乐游戏等。综上所述,无论选择哪种教学方法,效果最好、效率最高的还是最适合学生特点的模式,只有这样,才能提高音乐教学的实效性。最后,音乐学科需要学生具备整体感觉。基于这一要求,老师在教学过程中,应尽可能运用多种教学模式完成全面教学。比如,利用多媒体工具、互联网技术、仿真手段等。利用先进的科学技术,运用不同的表达形式,将音乐作品展现于学生面前,能够使学生通过直观感受了解音乐的魅力,进而提升音乐课堂教学效率。不但如此,其多元化体现形式能够从多角度激发学生学习兴趣,所以,从根本上来讲,先进的科学技术能促进音乐教学不断创新。
(三)规范音乐课程建设
音乐课堂的教学规律与其他学科有所不同,比方需要着重关注学生内心体会、侧重于内心的情感传递,但是在职业院校大力推广音乐课程是最近几年的新举措,基于相关调查结果显示,很多职业院校的音乐课程内容较为单一,音乐教学自身特色较为匮乏。主要体现在以下几点:学校音乐教学模式与其他学科别无二致,没有将音乐教学和校园自身专业特点相结合,进而产生自身特点突出的音乐教学模式。在教学实践过程中,忽略了对教学目标的规划以及课程内容的编写,使老师在教学实践过程中面临较大困难。与此同时,老师自身因素同样具有重要作用,自主调整或改动教学内容,造成学生在参与音乐课堂时的学习效率严重下降。所以,在当前阶段,形成标准的音乐课堂教育模式,音乐教育及教学创新至关重要。
(四)培养学生的独立实践能力
相比其他学科,音乐对于课堂氛围的调节作用更加显著,主要因为老师完成音乐教学过程中可对动态教学模式加以利用,艺术最直接的体现方式就是音乐,老师可以在课堂教学之前组织同学进行校园舞蹈表演,当作新课导入的手段使课堂氛围更加活跃,由于此类教学模式存在新鲜感,因此能够获得学生广泛认可,从而激发学生学习兴趣。老师可在接下来的课堂教学过程中安排学生演唱自己最喜欢的歌曲中感触最深或最有震撼力的一句,老师需要在此过程中做最好的倾听者,并可利用适当的语言对学生进行鼓励。如此一来,不但可以锻炼学生自我表达能力,同时能够培养学生勇于进取的精神,并且使课堂氛围更加积极、活跃,从而激发学生学习音乐知识的积极性,最终达到提升教学质量的目的。另外可以让学生参与“讲课”,此处“讲”指的是老师通过课堂教学,激励学生能够踊跃发表自身感想,像老师那样表达自身对音乐的领悟及欣赏音乐后的感触,此举不仅能够使课堂氛围更加生动有趣,还可以使学生逻辑思维得到锻炼,培养学生实践技能,使其拥有充分的音乐情感体验和音乐表达欲望。
长年以来,中职学前教育专业声乐课的教学观念、上课形式滞后不前,一直受多方诟病。本文将从实际出发,从教学实践中发现的缺点切入,着实解决传统中职学前教育声乐课教学问题。
1高中职声乐课教学中存在的问题分析
本文以湛江开放大学附属中专—湛江市财政职业技术学校为例,实践过程中出现问题主要如下:
1。1生源良莠不齐、学生腼腆内向
我校(湛江开放大学附属中专—湛江市财政职业技术学校)生源多是湛江各县区乡镇学生,特点是年龄偏低、心智不成熟、不爱学习不爱劳动、脱离生活实践。面对陌生的演唱技能教学,学生普遍不敢开口唱,恶性循环容易造成学生的习得性无助,造成声乐课教学收效甚微。
1。2学生概念不清、无法自我评价
性格外向的学生喜欢唱歌,但不掌握正确的声音概念,不能分辨哪种声音是正确的,哪种声音是错误的,往往开口就是浅、白、嘶吼。长此以往的错误习惯一旦养成,不仅对声乐学习设下重重障碍,还会对自身发声器官造成不可逆的损伤。
1。3课程设置单打独斗,脱离职业技能联动
声乐课设置长久以来没有与其他课程联动,脱离实际,如:没有乐理支持学生识谱唱谱能力差;学生只会演唱不会伴奏,或没有结合幼儿舞蹈,学生接受的技能教育形式相对呆滞,与学前教育专业培养人才的方向大相径庭。
1。4缺少展示平台,学生缺乏锻炼
实践中发现,声乐教学一直是“教”与“学”,缺乏相关平台使学生有机会展示,没有良性竞争促进优良学风形成,并与中职培养人才教学“做中学、学中做”的教学理念相矛盾。
2提高中职声乐课教学质量的策略
受限于中职生源及学校硬件等客观原因,想做到高等校园自由、自立的优秀学风不能一蹴而就。要提高中职声乐课的教学质量,就要实事求是从实际情况出发,据此我做出思考并提出以下解决方案:
2。1从横纵向提高学生自信心,创设情景解放学生天性
(1)面对内向腼腆,被评价学习能力低的学生,教师在声乐课教学时,及时作出形成性评价,从声音条件、声乐技术、演唱情感等纵向表现,认可学生的学习效果。提高学生的自我效能感,在每次学习、演唱时充满信心,课堂教学能事半功倍。
(2)除了专业教学,学生在课堂上的表演都可作横向高度评价,例如及时的模唱、跟唱时的韵律感等。根据罗森塔尔效应,不断激励学生,暗示学生能成为大家都期待的人才。在长期不被重视的环境中,学生往往会对自己做比较低的评价。在充满赞赏的环境中,学生则容易受到启发和鼓励,往更好的方向努力,行动越来越积极,最终做出更好的成绩。
(3)要内向羞怯的学生放松地学习声乐,解放天性训练必不可少。所谓解放天性是表演专业的一个基础训练,使演员在舞台面对观众时能不受阻碍地将下意识表达出来。人小时候最喜欢做的事就是玩,玩是人被压抑的天性,玩让人放松,让人解开束缚。因此“玩”是我在教学实践中最常运用的手段,例如一位同学“照镜子”,另一位同学观察并模仿;提供各种状态的动物,由学生去模仿,如慵懒的狮子,调皮的猴子等。解放天性训练不仅能释放学生被压抑的学习状态,还能与幼儿园教学模拟相结合,可谓益处多多。
2。2帮助学生确立正确声音概念
要让学生唱出优美的歌声,就必须让学生建立正确的声音概念。通过科学的教学,使学生找到舒服正确的声音,并且记住发声时周围肌肉发力状态,在开口演唱之前已经有一个具体的概念;学生能分辨错误的声音,分析成因。要做到以上两点,则对教师专业水平要求较高,具体如下:
(1)教师自身要掌握发声器官的具体介绍和发力剖析,将抽象的概念转换为具体的器官发力动作;
(2)能听辨学生错误的各种发力动作,因材施教地纠正,能做到一把钥匙开一把锁。
2。3多课程联动,培养学生全面性
多课程联动意义十分重大,由于工作需要,幼儿教师需掌握视谱即兴弹唱、幼儿歌舞创编等技巧。要掌握以上技能,声乐课设置必须创新,以演唱为主,即兴伴奏、幼儿舞蹈伴舞为辅,建立多课程联动,使之成为机制。
(1)声乐课教学中,适时邀请舞蹈教师为学生结合面部表情、演出动作等形体做针对性训练;幼儿歌曲演唱时要求学生小组为单位,创编简单的幼儿舞蹈动作,由舞蹈教师即时作出反馈和修改。
(2)结合乐理和钢琴课内容,引入即兴伴奏教学,使学生在演唱歌曲时有能力加入简单的即兴伴奏,增加声乐学习乐趣和成就感,切实做到多课程融合。
2。4建立展示平台机制,以项目促进教学
传统声乐教学只在集体课堂上完成基本功训练、作品教学、演唱,优秀学生没有成就感,落后学生缺乏锻炼,因此建立展示平台机制显得尤为重要。在数位学前教育教师的协调和组织下,学校定期开展学前教育专业演唱技能比赛、师生音乐会等展示平台,以赛促教、以演促教,不仅能锻炼学生公开演唱心态,更能为学校比赛、演出选拔优秀人才,将来学生亦能带着荣誉和经验就业,可谓一举多得。
综上所述,要提高中职声乐课的质量,就要做到循序渐进,适应新课堂改革中学生主体的教学规律,并在今后的教学中继续探究,千方百计使得中职声乐课的学习做到“有趣、有效、有用”。
《王小刚为什么不上学了》是北京大学教育学院陈向明老师1996年在西北某省的河阳县做的一个个案研究。值得注意的是,这个研究是预调查。读罢之后,感觉文章行文流畅,就像看故事一样就读完了,读完之后,我从质的研究这个研究方法的角度进行了简单地思考,大致如下: 关于质的研究方法的目的。从论文的一开始,作者就告诉读者,此研究是“对辍学的具体情境和过程进行探讨,不是将研究结果推广到有关人群,而是使有类似经历的人通过认同而达到推广。”这是在自然条件下进行的,虽然实施过程当中有一些领导的参与而是自然不那么真实,但是它强调了研究过程中研究者的参与性以及与被研究者的交互。这和量的研究是有区别的,研究者在进行量的研究时,是把自己独立在现象之外的,试图用客观的数据和统计分析来描述一种集体的现状,而质的研究可以在“微观层面进行深入细致的分析”,获得对事实的一种描述性解释。 关于本研究的数据收集方法。我觉得作者对数据收集过程的描述很有意思,就像讲故事一样,正如作者所说,“第一人称的叙事角度还使研究者有机会介绍自己对研究方法的反省,使读者更充分地了解研究过程”。如作者在对小刚的访谈中,尽可能还原小刚的本色,第一次“穿着大的西装”,还有一些面部表情都给予了详细描述,在领导的陪同下,作者感觉不安,“又碍着面子,不好意思马上说”等等,把研究的过程描述得很具体,让人感觉身临其境。我想这样做的目的是想还原研究过程,让读者和研究者一起去发现可能发现的结论,这恰好体现了质的研究的过程的不可完全预定性,可能会随着事情的发展更改研究计划,甚至一些研究设想(有可能是根本没有设想的)也会发生改变。值得一提的是,作者在介绍过程的时候很少带有自己的主观看法,更没有妄自对某一个答案或者现象进行推论,这也体现了质的研究数据收集的严谨性和客观性。 关于研究的结论。作者在完成此项研究的过程中,她起初是有一些设想的,她问过问题“是什么事情让你辍学的?”。说明她认为小刚辍学是有原因的,但是具体什么原因,作者没有明确地发现或者通过研究得出确定结论,而只是对小刚的辍学过程进行了多方面的调查,甚至还采用了“伪证法”,似乎在与领导、家长还有小刚在进行博弈。很佩服作者一点的是,她将研究过程的结论以自我反思的方式提出来,实际上也在问我们读者。这进一步体现了质的研究方法的目的,是对研究对象进行描述性解释的过程,而不告知读者如何做。起初在看作者对研究结果的描述时,如小刚辍学是因为学习不好还是因为老师体罚的结论上,还不太明白,是不是质的研究者是“不可知论者”,研究之后,自己也不知道什么结果。其实并不是那样的,作者一直在进行研究反思,从作者引导的反思中,我们读者可以看到作者的建议和期望。 关于质的研究效度。作者在介绍研究过程和研究结果的过程当中,客观地再现了领导的干预和“双基”验收的影响,还有一些因素,如访谈的地点、访谈时间等。其实这些都是对信息的收集有影响的,它会影响资料收集的效度。使研究环境不在完全的“自然状态”。但是作者在研究中多次对资料的效度进行了检验,如在小刚和老师的回答不一致时,再去问马力同学,还有多次问小刚同一个问题,使他最终回答真相(卖冰棍)等。有人认为,作者在进行效度检验时使用了多种方法,如相关检验法,证伪法,参与者检验法(eg:在第一次访谈中王说他没有外出打工, 但研究者与其班主任访谈中, 班主任描述了王打工碰到他的情景, 后来研究者在与王的第二次访谈中与王提到了这件事情, 王后来承认了打工的事情, 但否认了打工时碰到过班主任的事)等。说明质的研究中效度检验是很重要的。
浅谈蛋白质折叠的有关问题
[关键字]生物 大分子 分子伴侣 蛋白质的折叠 识别 结合
生物大分子的结构与功能的研究是了解分子水平的先象的基础。没有对生物大分子的结构与功能的认识,就没有分子生物学。正如没有DNA双螺旋结构的发现,就没有遗传传达传递的中心法则,也就没有今天的分子生物学。结构分子以由第一分子进入对复和物乃至多亚基,多分子复和体结构研究。同时,过去难以研究的分子水平上的生命运动情况也随着研究的深入和技术手段的发展而逐渐由难点变为热点。蛋白质晶体学研究已从生物大分子静态(时间统计)的结构分析开始进入动态(时间分辨)的结构分析及动力学分析。第十三届国际生物物理大会的25个专题讨论会中有一半以上涉及蛋白质的结构与功能,而“结构与功能”又强调“动力学(Dynamics)”,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系,以及对大分子相互作用的贡献。
蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题,它是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能,是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠,尤其是折叠早期过程,即新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题,在这一领域中,近年来的新发现对新生肽段能够自发进行折叠的传统概念做了根本的修正。这其中,X射线晶体衍射和各种波谱技术以及电子显微镜技术等发挥了极其重要的作用。第十三届国际生物物理大会上,Nobel奖获得者Ernst在报告中强调指出,NMR用于研究蛋白质的一个主要优点在于它能极为详细的研究蛋白质分子的动力学,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系。目前的NMR技术已经能够在秒到皮秒的时间域上观察蛋白质结构的运动过程,其中包括主链和侧链的运动,以及在各种不同的温度和压力下蛋白质的折叠和去折叠过程。蛋白质大分子的结构分析也不仅仅只是解出某个具体的结构,而是更加关注结构的涨落和运动。例如,运输小分子的酶和蛋白质通常存在着两种构象,结合配体的和未结合配体的。一种构象内的结构涨落是构象转变所必需的前奏,因此需要把光谱学,波谱学和X射线结构分析结合起来研究结构涨落的平衡,构象改变和改变过程中形成的多种中间态,又如,为了了解蛋白质是如何折叠的,就必须知道折叠时几个基本过程的时间尺度和机制,包括二级结构(螺旋和折叠)的形成,卷曲,长程相互作用以及未折叠肽段的全面崩溃。多种技术用于研究次过程,如快速核磁共振,快速光谱技术(荧光,远紫外和近紫外圆二色)。
一、新生肽段折叠研究中的新观点
长期以来关于蛋白质折叠,形成了自组装(self-assembly)的主导学说,因此,在研究新生肽段的折叠时,就很自然的把在体外蛋白质折叠研究中得到的规律推广到体内,用变性蛋白的复性作为新生肽段折叠的模型,并认为细胞中新合成的多肽链,不需要别的分子的帮助,不需要额外能量的补充,就应该能够自发的折叠而形成它的功能状态。
1988年,邹承鲁明确指出,新生肽段的折叠在合成早期业已开始,而不是合成完后才开始进行,随着肽段的延伸同时折叠,又不断进行构象的调整,先形成的结构会作用于后合成的肽段的折叠,而后合成的结构又会影响前面已形成的结构的调整。因此,在肽段延伸过程中形成的结构往往不一定是最终功能蛋白中的结构。这样,三维结构的形成是一个同时进行着的,协调的动态过程。九十年代一类具有新的生物功能的蛋白,分子伴侣(Molecularchaperone)的发现,以及在更广泛意义上说的帮助蛋白质折叠的辅助蛋白(Accessoryprotein)的提出,说明细胞内新生肽段的折叠一般意义上说是需要帮助的,而不是自发进行的。
二、蛋白质分子的折叠和分子伴侣的作用
蛋白质分子的三维结构,除了共价的肽键和二硫键,还靠大量极其复杂的弱次级键共同作用。因此新生肽段在一边合成一边折叠过程中有可能暂时形成在最终成熟蛋白中不存在不该有的结构,他们常常是一些疏水表面,它们之间很可能发生本不应该有的错误的相互作用而形成的非功能的分子,甚至造成分子的聚集和沉淀。按照自组装学说,每一步折叠都是正确的,充分的,必要的。实际上折叠过程是一个正确途径和错误途径相互竞争的过程,为了提高蛋白质生物合成的效率的,应该有帮助正确途径的竞争机制,分子伴侣就是这样通过进化应运而生的。它们的功能是识别新生肽段折叠过程中暂时暴露的错误结构的,与之结合,生成复和物,从而防止这些表面之间过早的相互作用,阻止不正确的非功能的折叠途径,抑制不可逆聚合物产生,这样必然促进折叠向正确方向进行。(从哲学的观点说,似乎很容易驳斥自组装学说,它违背了矛盾的普遍性原理,试想,如果蛋白质的每一步折叠均是正确的,充分的,必要的,岂不是在无任何矛盾的前提下,完成了复杂的最稳定构象的形成,即完成了由量变到质变的伟大飞跃,从无活性的肽链变成有活性的功能蛋白,这显然是违背哲学基本原理的。换一个角度想,生物进化的过程本来就充满着不定向的变异,这些变异中有适应环境的,也有不适应环境的,“物竞天择”,自然的选择淘汰了那些不适应的,保留了那些适应的。蛋白质分子的折叠不也与此类似吗?我想,蛋白质的一级结构只是肽链折叠并形成功能蛋白的特定三维结构的内因,实际上,多肽链在形成活性蛋白的每一步,都有潜在的可能形成“不正确”的折叠,如果没有象分子伴侣或其它帮助蛋白等外部因素的作用,多肽链也永远不能折叠成为活性蛋百。)
三,分子伴侣的作用机制
分子伴侣的作用机制实际上就是它如何与靶蛋白识别,结合,又解离的机制。有的分子伴侣具高度专一性,如一些分子内分子伴侣,还有细菌Pseudomonascepacia的酯酶,有它自己的“私有分子伴侣”。它是由基因limA编码的,与酯酶的基因LipA只隔3个碱基,可能是进化过程中发生的基因分裂造成的。而一般的分子伴侣识别特异性不高,它是怎样识别需要它帮助的对象的呢?现在只能说分子伴侣识别非天然构象,而不去理会天然的构象。由于在天然分子中,疏水残基多半位于分子的内部而形成疏水核,去折叠后就可能暴露出来,或者在新生肽段的折叠过程中,会暂时形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水表面,因此认为分子伴侣最有可能是与疏水表面相结合,如硫氰酸酶(Rhodanese)分子α-helix的疏水侧面。但是只有β-sheet结构的蛋白质才可为分子伴侣识别。
最近关于识别机制有较大的进展。Bip是内质网管腔内的分子伴侣,用一种affinitypanning的方法检查Bip与有随机序列的十二肽结合的特异性,结果发现,Hy-(W/X)-Hy-X-Hy-X-Hymotif与Bipj结合最强,Hy最多的是Trp、Leu、Phe,即较大的疏水残基。一般来说,2-4个疏水残基就足够进行结合。还有一种较普遍的说法是分子伴侣识别所谓熔球体结构(moltenglobule)。另一方面,分子伴侣本身与肽结合部位的结构分析最近也有些进展。譬如,PapD的晶体结构表明,多肽结合在它的β-sheet区。GroEL中,约40kD的153-531结构域是核苷酸的结合区。
分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。非常盛行的一种模型认为分子伴侣常常以多聚`体形式而形成中心空洞的结构,用电子显微镜已经观察到由二圈层圆面包圈形组成的十四体GroEL分子和一个一层圆面包圈的七体GroES分子协同作用形成中空的非对称笼状结构(cagemodel),推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内不受干扰的进一步折叠。但是不久前一个日本实验室发现GroEL的一个亚基,甚至其N端去除78个氨基酸残基的50kD片段,已经不能再组装成十四体结构,都有确定的分子伴侣功能。由此,我想:也许环状分子伴侣并非每个部位都是有效的结合部位,也就是说,该二层圆面包圈组成的十四体GroEL分子只有一个或若干个部位能够与疏水残基或所谓的熔球体结构结合,而其余部位起识别作用,就像一个探测器一样,整个十四体GroEL分子以圈层或笼状结构”包裹”在多肽链的主链上,以旋进方式再多肽链的链体上运动,一旦环状多聚体的某一识别部位发现疏水结构或所谓的熔球体结构等新生肽链折叠过程中暂时暴露的错误结构,经信号转导,多聚体的结合部位便与之结合,生成复合物,抑制不正确的折叠。以上完全是我个人的猜想,是基于上述两个试验现象的矛盾而试图作一番解释。至于为什么假设以旋进方式在多肽链上运动,我并没有相应的根据,只是觉得这应该是一个动态过程,因此作了一番狂妄的假想,另外,我觉得也许可以用X射线衍射来探测一下分子伴侣GroEL和GroES组成的笼状结构,看看它的a×b×c是否足以容纳多肽链的某一段,或者它的内部和外部的疏水性质和其他一些物化性质如何,也许可以找到支持或驳斥上述假设的证据。
以上谈的都是蛋白质的分子伴侣。不久前又出现了一个新名词“DNAchaperones”,DNA分子伴侣,这种分子伴侣是与DNA相结合并帮助DNA折叠的。在这种复合物中,DNA分子包围在蛋白质分子的表面,既是高度有序的,又是在一定程度上结构已有所改变的。DNA与蛋白的这种相互作用对DNA的转录,复制以及重组都十分重要;或如在核小体中,对DNA的包装是必须的。DNA在溶液中的结构有相当的刚性,必须克服一个能障才能转变成它的蛋白复合物中的结构,分子伴侣的作用就是帮助DNA分子进行折叠和扭曲,从而把DNA稳定在一个适合于和蛋白结构的特定构型中。这种结合是协同的,可逆的在形成复合物之后便解离下来。因此,不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣,都与DNA和蛋白的相互作用有关,与基因调控有关,看来,分子伴侣确实与最终阐明中心法则当前主要问题有密切关系。
四、分子伴侣和酶的区别
与分子伴侣不同,以确定为帮助蛋白质折叠的酶目前只有两个,一个是蛋白质二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI);另一个是肽基脯氨酸顺反异构酶(peptidylprolylcis-transisomerase,PPI)。以PDI为例,众所周知,蛋白质分子中的二硫键与新生肽段的折叠密切相关,对维系蛋白质分子的结构稳定性和功能发挥也有重要作用。PDI定位在内质网管腔内,含量丰富,催化蛋白质分子内巯基与二硫键之间的交换反应。同时,它是目前发现的最为突出的多功能蛋白,除了二硫键的异构酶的基本功能外,它还是脯氨酸-4-羟化酶的α亚基;又是微粒体内甘油三酯转移蛋白复合物的小亚基,还是一种糖基化位点结合蛋白(gkycisylationsitebindingprotein)等。其中,最引人注目的还是它有与多肽结合的能力,可以结合具有不同序列,长度和电荷分布的肽,特异性较低,主要是与肽的主链相作用,但对巯基尚有一些偏爱。按照分子伴侣的定义,一般认为PDI和分子伴侣是两类不同的帮助蛋白,但是我国上海生物物理研究所最近提出不同的看法,认为蛋白质二硫键异构酶也具有分子伴侣的功能。
蛋白质分子中天然二硫键的形成要求这些在肽链上往往处于不相邻位置的巯基,首先通过肽链一定程度的折叠,才能相互接近到可以正确形成二硫键的位置。肽链的自身折叠是一个慢过程,而蛋白质二硫键异构酶催化蛋白质天然二硫键的形成却是一个快过程。另一方面,蛋白质二硫键异构酶具有低特异性的与各种不同肽链相结合的能力,在内质网中以极高的浓度存在,又是是一个钙结合蛋白,是一个能被磷酸化的蛋白,这些都已经符合了分子伴侣的条件。因此他们推测蛋白质二硫键异构酶很可能首先通过它与伸展的,或部分折叠的肽段的结合,阻止错误的折叠途径,促进正确的中间物生成,帮助肽链折叠是相应的巯基配对,从而是正确的二硫键得以形成;然后催化巯基的氧化或二硫键的异构而形成天然二硫键。他们认为蛋白质二硫键异构酶的酶活性与它的分子伴侣功能不是相互排斥,而是密切相关,协调统一的。分子伴侣与帮助新生肽链折叠的酶之间,大概不应该,也不能够划一条绝对的分界线。我想:酶的最主要特性就是催化生化反应,分子伴侣的主要作用是与新生肽段的错误构象结合,从而阻止肽链不正确的非功能的折叠途径,促使其向正确的折叠方向反应,这难道不可以理解成间接的催化肽链的折叠吗?从表观上看,抑制不正确的折叠途径等于加快了正确反应的速度。所以,我本人也很赞成他们的观点。最近的试验已经为这一假说提供了很好的证据。PDI明显抑制变性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶在复性股过程中的严重聚合,有效的提高它的复性效率,与典型的分子伴侣GroE系统对甘油醛3-磷酸脱氢酶复性的效应极其相似。
五、分子伴侣的结构
目前唯一解出晶体结构的分子伴侣是E.coli的PapD,帮助鞭毛蛋白折叠的分子伴侣。还有HSP70的N端结构域,即ATP结合域也以有晶体结构。用电子显微镜已经清楚的看到了GroEL的十四聚体和GroEL的七聚体的四级结构,象两个圆形中空的面包圈叠在一起,用NMR以及各种溶液构象变化是研究分子伴侣作用机制的有效手段。
六、分子伴侣研究的实际应用
分子伴侣的研究成果必然会大大加深我们对生命现象的认识,同时也一定会增加我们与自然斗争的能力和自身生存的能力。由于分子伴侣在生命活动的各个层次都具有重要作用,它的突变和损伤也必定会引起疾病,因此可以期望运用分子伴侣的知识来治疗所谓的”分子伴侣病”。另一方面,利用对分子伴侣的研究成果从根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率,也必将对大幅度提高人类生活水平起重要作用。
[参考书目]
1.李宝健主编,面向21世纪生命科学发展前沿,广东科技出版社,1996年11月第一版:93-104页
2.郝柏林刘寄星主编,理论物理与生命科学,上海科学技术出版社,1997年12月第一版:29-58页
3.中国生物物理代表团,从第十三届国际生物物理大会看生物物理学研究的现状和趋势,生物物理学报,1999年第十五卷第四期:826-827页
(是多了些,但是楼主两千字的论文是不可能的,否则不叫论文了。如果你觉得多了,可以自己缩写一下。)