生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步，提高我国人民的健康保障，生物技术在我国的健康保障中作出了极大的贡献。下面是我整理了关于生物科技论文2000字 范文 ，欢迎阅读!
生物科技论文2000字范文篇一：《谈谈生物高科技的发展》
摘要：生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步,提高我国人民的健康保障。生物技术有着诱人的前景,是我国经济发展的希望所寄,它不仅能成为重要的生财之道,而且可能成为二十一世纪的经济支柱,对人类做出重大贡献。
关键词：生物 高科技 发展
中国是一个发展中国家,农业是我国发展国民经济的基础,它为人民提供生活的基本需要。生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步,提高我国人民的健康保障。从这一意义上来说,我国发展生物技术的目标应不同于发达国家,应有自己的特色。
1、政策与策略
(1)生物技术应置于我国高科技发展计划之首,因为,生物技术的进步可以改造农业,包括谷物,肥料和家畜。
(2)优先发展农业包括农林牧渔,其次是医药卫生、轻工与食品领域内的生物技术新产品。研究的重点要向农业倾斜。生物技术的发展应尽快形成高技术生产体系。研究项目应是有限目标,优先发展一批国内急需、技术成熟、经济效益和社会效益显著、国内有一定基础和条件的生物技术新产品。
(3)采用现代生物技术,加速传统产业的技术改造,以提高技术水平和产量,改进产品质量,增加品种,减少环境污染。为此,在农业方面,我们应采用新技术与传统技术相结合的 方法 ,加强优良品种的选育;在医药、轻工业方面,积极采用遗传工程、酶工程和发酵工程新技术,改革传统的生产工艺,以提高产量,增加效益。
(4)大力加强生物技术的开发工作。例如,大力研制新型发酵设备,它既可用于细菌培养,也可用于哺乳动物细胞培养;生产蛋白和核酸的纯化仪器和监测分析仪器等,以促进科研成果迅速转化为生产力。
(5)重视生物技术以及有关领域的基础研究。开展基础研究,可以为改进现有技术和发展新技术提供理论基础,也是消化吸收国外先进技术和培养人才的重要条件。要保持这一政策的连续性和稳定性。
(6)发展和健全必要的生物技术配套基础设施。例如建立限制性内切酶和其他修饰酶、同位素、蛋白质分离纯化和细胞培养介质的生产和供应系统,以及建立细胞库、基因库以及生物技术信息库。
(7)加强生物技术的国际学术交流,技术合作和技术引进。建立一批国家重点实验室,配备先进仪器,向国内外科学家开放。从发达国家引进先进的关键性技术应当是成熟的技术,同时又是国内国民经济建设所急需的技术。
(8)开展生物技术的立法工作。这是为了防止在发展生物技术的过程中可能带来的副作用,特别是操作重组DNA。
2、预测与展望
从生物发展趋势及其潜在能力考虑,我国如果在人才培养、研究开发及经费的筹措方面能以合理安排,我国的生物技术将会在原有发酵工业基础上形成一个崭新的工业体系,在农业上也将会取得较大效益。
2.1 生理活性物质的生产
作为医药品而大量需要的生长素、胰岛素、干扰素等肽类物质和乙肝疫苗、尿激酶等,目前在我国还是从动物或人体组织中提取精制的,多数不能实现批量生产,成本高,售价昂贵。应用生物技术生产此类药品的研究已见成效,将为人类带来福因。
2.2 酶制剂的生产
随着酶催化技术的开发和固定化酶反应器技术的应用,酶制剂的生产将会有较大发展。目前,世界酶制剂总产量中60%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品加工。我国酶制剂的种类和数量都还不多,有些酶的应用市场也还没有打开。诊断、医药和试剂用酶在我国酶制剂消费比例中大约占10%左右,这方面的发展潜力很大,尤其是酶诊断盒的开发,有可能形成新的产业。
2.3 抗生素的生产
我国抗生素工厂生产抗生素的种类有五、六十种。但是,抗生素的品种结构极不合理。今后,将可能把重点研究开发工作放在β―内酰胺类抗生素的研制上。农用抗生素是抗生素工业的一大分支。在国外仅被用作饲料添加剂的抗生素就有18种之多,伴随我国饲料工业的大发展,农用抗生素将会作为新的产业门类被人们重视起来。
2.4 氨基酸、有机酸和多糖的生产
用生物技术生产的氨基酸有18种,世界上除半数用于食品、医药外,一半是作为饲料添加剂。赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸的需求量将会逐年增加。我国在饲料用氨基酸的开发方面起步晚,大力开发饲料用赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸的生产将是今后的重点任务。与此同时,也要大力开发 其它 医用氨基酸。
为了提高氨基酸产率,用基因工程和细胞融合技术培养新菌种的工作今后会有所加强。以固定化酶或固定化细胞技术生产氨基酸有可能在工业上得到应用。
有机酸和微生物多糖的生产,在今后会有新的发展。尤其用微生物生产的黄杆菌胶,普鲁兰和环状糊精等多糖因其在石油工业和食品工业上有较大用途,很可能被开辟为一个新的产业。
2.5 单细胞蛋白工业
单细胞蛋白这一技术领域因为同废物的处理与再利用和提供人类需要的蛋白质食品有关,所以受到人们的重视。我国单细胞蛋白的生产包括面包酵母,药用酵母和饲用酵母几方面。
现在以糖蜜和多种工业废水为原料的单细胞蛋白生产都取得了技术的突破。不久将出现以糖蜜、味精废液、酒精废液等生产单细胞蛋白的企业群。我国的单细胞蛋白工业一定会发展起来。
2.6 农牧业生产
生物技术在农牧业生产方面,已经和将继续显示它的重要作用。我国在应用组织培养快速繁殖、用基因工程和细胞融合育种以及胚胎移植等方面取得了一定成果和进展,并已培育出一些优良的动植物新品种。今后在用生物新技术培育高产优质或抗逆(包括抗旱、抗盐碱、抗除莠剂)作物新品种及动物良种的工作还会不断加强,构建高效固氮生物体系,培育高效固氨微生物菌株定会取得新的进展。动物胚胎的移植和分割技术也会在良种繁殖上得到广泛应用。用杂交瘤制备的单克隆抗体,用于作物、畜、禽和鱼类疾病的快速论断也将逐步得到推广和普及。
此外,用生物技术保护环境、净化工业废水,以自然界的废物及生物量为原料生产能源燃料,采用细菌浸矿开采与提炼有色金属,尤其在基础化学领域内应用生物技术制造有用产物方面都已取得一些成果和提出一批新的研究课题,并展示出美好的前景。
3、结语
总之,生物技术有着诱人的前景,是我国经济发展的希望所寄,它不仅能成为重要的生财之道,而且可能成为二十一世纪的经济支柱,对人类做出重大贡献。
生物科技论文2000字范文篇二：《当代蚕桑生物科技发展现状综述》
摘要：近50年来，我国蚕桑科学技术迅速发展，在分子生物学基础理论研究、蚕丝蛋白生物材料开发及应用、家蚕基因工程技术、家蚕性别控制与专养雄蚕技术、昆虫激素在蚕业上的应用、家蚕变态发育的人为调控、家蚕营养生理与人工饲料研究、蚕体作为生产重组蛋白的生物反应器、桑树栽培与遗传育种新技术开发和蚕桑生物资源综合利用等方面有了长足的进步，极大地促进了蚕业生产向深度与广度拓展。蚕桑生物科技发展与国计民生息息相关，蚕桑生物科技的发展，必将推动我国养蚕业的发展，为广大蚕农增加收益，带动丝绸业及其相关产业的发展，推进蚕桑生物科学的发展，也为生物科普 教育 提供丰富的资源，使传统蚕桑业焕发生机活力。
回顾中国蚕业科学的发展历程，展望世界蚕业科技发展趋势，可以更加深刻地理解：蚕业科学是为蚕丝生产有关产业(栽桑、养蚕、制种、制丝)提供方法与原理的应用科学。面向未来，蚕业科学研究的重要任务是进一步提高蚕业生产中的科技含量，使养蚕业从劳动密集型迅速向知识密集型转变，而这个转变很大程度上依赖于蚕桑生物学基础研究的进展与应用技术的开发创新。
1 蚕丝分子生物学基础理论研究
丝蛋白分子结构与丝蛋白基因表达调控机制的进一步阐明，将为增产蚕丝、改进丝质提供分子生物学理论基础。飘逸润滑的桑蚕丝衣服是许多人的最爱，但让人苦恼的是，桑蚕丝很娇气，不耐穿，打理起来也格外麻烦。2014年11月，我国西南大学科学家培育重组基因蚕宝宝首次吐出了人工合成蚕丝蛋白。在家蚕16 425个基因中，有一个叫做Fib-H基因，它是控制丝蛋白产生的关键基因。研究者在家蚕的生殖细胞中“剪切”掉了其中的Fib-H基因，没有Fib-H基因的家蚕丝腺，叫做“空丝腺”。研究人员将事先设计好、与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因，显微注射到被敲除Fib-H基因的蚕卵中，人工丝蛋白基因转移成功的蚕卵发育成“蚕宝宝”后，吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。通过对蚕丝纤维的人为改良和重新设计，以后桑蚕丝可能会像棉质衣服一样，既保持桑蚕丝的舒适感，又像棉质衣服一样耐穿、好打理。
2 家蚕丝蛋白生物材料新功能的开发及应用
家蚕丝蛋白是一种具有良好透气与透湿性、无毒、无刺激、与人体相容性强的生物材料。家蚕丝蛋白不仅可作为人造皮肤、血管、肌腱、韧带、骨骼和牙齿等人造组织材料，以及作为手术缝合线、隐形眼镜、角膜、抗血凝剂、药物控释材料、功能性细胞培养基质、固定化酶载体和生物传感器等生物医学材料还在环保新材料、化妆品、保健营养食品等日化和环保领域被广泛使用。随着家蚕基因组研究工作的重大进展，以及基因工程和生物技术的快速进步，家蚕丝蛋白的生物功能有望在军事、航天、医学、环保等领域得到更深、更广地开发和应用。
3 家蚕基因工程技术
桑蚕不仅是一种重要的经济昆虫，而且是研究真核生物基因表达调控的模式生物之一。将外源基因转移到桑蚕中以实现其在蚕体内的表达，最终是要将外源基因整合桑蚕染色体，这样才有可能稳定遗传，获得转基因蚕。目前关于桑蚕的转基因报道主要有：桑蚕品系间的基因转移，其他动物的基因转入桑蚕体内，以及桑蚕的基因转入其他动物。例如中国科学院研究员陆长德等利用“电穿孔”法，将荧光蛋白基因及蜘蛛拖牵丝基因注入蚕卵，获得了吐出荧光“蜘蛛丝”的转基因蚕。蜘蛛丝中的拖牵丝是强度十分高、弹性十分强的天然蛋白纤维，若制成防弹衣则“刀抢难入”，织出降落伞牢固耐用;产生荧光的蚕丝则可用以开发天然夜光衣及各种防伪标签等。
4 家蚕性别控制与专养雄蚕技术
雄蚕与雌蚕相比，具有诸多的优势，一是体质强健，容易 饲养 ;二是食桑量少，饲料效率高;三是出丝率高，茧丝品质优，可缥制高品位生丝。专养雄蚕比目前的雌雄蚕各半混养，可较大幅度提高蚕丝的产、质量和蚕业经济效益。因此，专养雄蚕被称为继一代杂交种利用之后最有价值的一项创新技术。性连锁平衡致死基因的应用已有很大进展，俄罗斯科学院斯特隆尼柯夫育成的桑蚕性连锁平衡致死系，在此基础上经转育改良培育出多个雄蚕品种，雄蚕率达99.85%，可实现专养雄蚕的目标。专养雄蚕将成为21世纪提高桑蚕产丝能力和改善丝工艺性状的重大突破口。
5 昆虫激素在蚕业上的应用
蜕皮激素(MH)、保幼激素(JH)以及保幼激素类似物(JHA)在调节桑蚕生长发育、增产蚕丝及生产超细纤度生丝方面，已取得较大进展。例如，应用保幼激素和蜕皮激素可提高夏秋茧的品质，并较好地解决桑叶的余缺问题。发现了几种抗保幼激素活性物质，成功地诱导出三眠蚕，开发出了超细纤度优质茧丝。此外，使用抗保幼激素，可以缩短蚕期，提高劳动生产力和经济效益。
6 家蚕变态发育的人为调控
家蚕变态发育的人为调控是蚕丝业科学的根本性问题之一，人为调节家蚕的变态与发育对蚕丝业的生产结构与整体生产效益有重大影响。由于家蚕是完全变态昆虫，蛹期很短，仅为2周，而蛾口茧不适合于缫丝，生产上必需在蛹化蛾之前完成鲜茧的收购和烘干工作。人们希望通过人为调节家蚕的变态与发育，延长蛹期，减轻鲜茧收购和烘干的工作压力及强度，甚至希望蛹期发育中止，实现鲜茧缫丝。利用基因工程技术，采用精子介导法将带有蝎毒素基因的载体导入蚕卵，在蛹期特异性表达，杀死蚕蛹。这样，不仅可以解决鲜茧收烘与蛹期过短之间的矛盾，使提高生丝品位成为可能，而且还可以大大节约烘茧所需的能源。
7 家蚕营养生理与人工饲料研究
家蚕属于植食性昆虫。家蚕除嗜食桑叶外，尚能取食桑科的柘，菊科的蒲公英、莴苣，榆科的野榆等。但桑叶以外的植物叶，很难使蚕健康地生长发育和繁殖后代。在过去40年桑蚕摄食行为与营养生理学研究基础上，对广食性蚕品种选育及低成本人工饲料设计获得了长足进步，这就有可能在不久的将来，用低成本人工饲料在全自动化的工厂内实现全年养蚕，从而促进养蚕业由劳动密集型产业向知识密集型转化。例如日本早在20世纪90年代就成功选育出了嗜食低成本线性规划设计饲料的多对广食性蚕品种，日本的其他现行品种也都经过了人工饲料适应性选育，均具备良好的摄食性。我国蚕业界自20世纪90年代以来，在人工饲料适应性蚕品种和广食性蚕品种的选育方面也做了不少研究。山东省农业大学林学院蚕学系，近几年也开展了人工饲料适应性蚕品种的选育工作，并初步选育出摄食性较好的杂交组合广食一号和广食性饲料(主要成分：桑叶粉30%、豆粕粉25%、其它有淀粉、防腐剂、维生素、无机盐等)。 8 蚕体作为生产重组蛋白的生物反应器
“家蚕生物反应器”，是指将带有目的基因的重组杆状病毒植入家蚕的蚕蛹体内进行培养，蚕蛹会主动对植入基因进行转录和翻译，自然生成对人类有用的生物活性物质，通过高新技术(如超低温冷冻、低温干燥、高速离心等)，将生物活性成分萃取并制成相关剂型，以满足人类疾病的治疗、预防和保健需求。家蚕易于饲养，成本低廉，它1天内可合成3 169 mg外源蛋白;其血淋巴具有储存蛋白的能力，淋巴内含有蛋白分解酶的抑制物，对目的蛋白起到保护作用，且外源蛋白又很容易从家蚕体液中分离纯化出来;还可以将家蚕直接磨碎用作药物或食品添加剂。因此，用家蚕生物反应器生产有用蛋白具有很大的优越性。如用家蚕来生产皮肤生长因子、乙肝疫苗等有高附加价值的蛋白质。
9 桑树栽培与遗传育种新技术开发
桑杂交育种、诱变育种和多倍体育种都是改良桑树品种的有效方法，也是提高单位面积产丝量的重要途径，而细胞工程和基因工程的研究与应用，也将为桑树育种提供新的途径和方法。全世界26个桑种，分布在中国的至少有15个，目前我国保存的桑品种资源达2600份，已选育出适应不同环境条件、栽培技术、养蚕要求和其他用途的优良桑品种50多个，其中栽培面积最多的是鲁桑系的荷叶白、桐乡青、团头荷叶白、湖桑197，育2号等品种。桑树栽培主要采用低杆密植、立体栽培管理模式，提高了桑叶产量、质量。
10 蚕桑生物资源综合利用
我国由蚕桑副产品加工成的许多产品已进入工业生产阶段，如利用桑叶、桑葚果制作桑叶茶、桑葚膏、桑葚酒，提取植物醇、叶绿素、胡萝卜素等;利用蚕蛹制备蚕蛹蛋白粉和多肽，分离家蚕抗菌蛋白和诱导生产生物活性蛋白，生产蚕蛹氨基酸及氨基酸络合物，提取蚕蛹油与壳聚糖，开发蚕蛹蛋白纤维、蚕蛹虫草等;利用废丝研究开发出了丝素粉、丝素膏、丝素液、丝素洗面乳、洗发护发剂等美容健肤化妆品。不仅提高了蚕业生产的综合效益，同时也提高了蚕业产品附加值，转变蚕桑生产经营目的，做大做强蚕桑产业，让蚕桑更好地造福人类。
参考文献：
[1] 王玉军，柳学广，徐世清.家蚕丝蛋白生物材料新功能的开发及应用[J].丝绸，2006(6)：44-48.
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[5] 王昌河，蒋平，曹林，郭聪.家蚕生物反应器的研究进展及开发前景[J].四川动物，2004(4)：368-372.
生物科技论文2000字范文篇三：《试谈初中生物科技创新实践活动》
【摘 要】生物学科是现代科学技术的重要组成部分，因此，生物科技活动承担着培养青少年创新精神，创造能力及动手实践能力等任务，更是培养青少年热爱大自然，理解和关心生态保护，了解生物与农业、生物与医学、生物与工业及环境保护等的关系的首要途径，它还挖掘和培养生命科学领域的科技研究人才，为我国各项事业的发展筹备力量。生物科技创新实践活动具备科技创新实践活动的一切特点，在各学科的科技创新实践活动中占有较大比重。笔者运用行动研究法的计划、行动、观察、 反思 四个过程，对学生较为困惑的选题环节，采取集中培训、个案分析、跟踪调查等形式解决遇到的实际问题，并及时 总结 经验 和积累案例素材，取得了较好的效果。
【关键词】科技创新;实践活动;课题研究
当今世界。国家与国家之间的竞争十分激烈，其竞争的焦点集中在科学技术的竞争，而科学技术的竞争核心又是人才的竞争。衡量人才的标准是看其创新能力或创新才能，因此党中央提出，建设创新型国家，核心是创新人才的培养。
一、初中生物科技创新实践活动中相关概念的界定
生物学科是一门实验学科，注重人与自然的和谐发展，又和日常生活密切联系。生物科技创新实践活动在学校的开展，既可以给学生实践机会，锻炼他们的动手操作能力，增强社会责任感和 社会实践 能力，又可以培养学生科学的思维习惯和良好的合作精神。实现塑造人格、提高科学素养和创新能力的目标。
二、选题阶段的探索与实践
依据《全日制义务教育生物课程标准》“面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究学习”的理念，笔者充分利用所在学校现有教育环境条件，结合初中学生特点，探索和研究初中生物科技创新实践中的操作性方法，指导学生开展生物科技创新课题研究。解决在此活动中遇到的实际问题，以期为科技教育和广大一线科技活动教师提供一定的借鉴，并为科技创新实践活动积累一定实践路径和方法。
在开展科技创新实践活动前，笔者曾对学生作过问卷调查，65.38%学生认为选题环节是最为困惑的，选题难成了影响或制约“课题研究”开展的瓶颈。我决定运用行动研究法来解决问题。一般来说，行动研究包括计划、行动、观察、反思四个环节。
在制定总体实施计划时还要考虑行动步骤的计划。先进行第一轮行动，并进行监测，了解其效果，根据监测获得的资料，分析不足之处，在此基础上修改总体计划，尤其对下一轮的行动步骤作出调整。具体行动研究步骤如下：
(1)拟解决的问题。经过知识的积累，学生已经挑选了一些课题，但选题过于盲目，不清楚哪些课题其他人已经做过，自己可以做什么样的课题，怎样把研究成果以科学的方式呈现出来。
(2)问题形成的原因分析。学生的课题主要来自于日常生活中，要在这种习以为常的现象中发现并提出问题，就需要学生仔细观察、积极思维，能从寻常现象中发现不寻常之处。
(3)设计对策及行动方案。利用科普讲座这个宣传阵地，发挥典型案例的辐射功能，激发学生关注身边的人和事，从生活中选题，指导学生确定课题研究方向。
(4)行动反思。从上交的课题名单中，我们发现科普讲座起了预期的作用。70.5%的选题来源于学生的生活。说明学生已经在有意识地关注生活。但存在的问题是选题角度、选题范围大小、研究的可行性等问题。
(5)新一轮行动研究方案。采取个别辅导的方法，具体问题具体分析，了解每个课题制定的出发点、研究计划等详细情况，帮助学生找准研究方向和角度及切入点，缩小研究范围，通过分解、细化、改进、综合，提炼出可行性强的研究课题。
(6)新一轮行动实施及监测。针对选题范围过大的课题，笔者采用的是分解、细化的方法。
(7)行动研究阶段性评价和总结。通过对比前后课题名称分析发现，修改后的课题名称更确切、具体，学生明确了研究方向、研究重点和切入点。教师也可从课题名称中迅速掌握课题的相关情况。
经过师生共同努力，我校科技创新实践活动小组共产生了24件作品，全部推荐参加了第五届鹤壁市青少年科技创新大赛，24件作品均荣获市级奖励。其中，一等奖4项、二等奖7项、三等奖13项。
三、开展活动的建议
(1)鼓励学生采用多种方式选题。生物科技创新实践活动研究课题的相关学科是非常丰富的，包括植物学、动物学、微生物学、生态学、环境学等。
(2)挖掘可利用的教育资源。我们应该因地制宜，深入挖掘教育资源，可以考虑学校和周围社区中哪些是可利用的资源，争取社会和家长的支持。
(3)提高生物教师的科研素质。生物教师要多参加各级科技活动的培训，多阅读科学研究方面书籍、报刊、杂志，多关注生活、关注社会，多收集相关案例，激发学生创新的兴趣。只有教师自己具备科学研究能力，才可能培养学生良好的科研素质。
参考文献：
[1]黄祖荫编.中学生物科技活动资料[M].广东高等教育出版社，1994(8).
[2]对生物活动课的认识和思考解玉嘉《中学生物教学》，1999年02期.
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生物研究性学习论文 在新的《全日制普通高级中学课程计划》和高中《生物》新教材中，明确地将“研究性学习”作为普通高中的必修内容和生物教学的重要组成部分。以培养学生创新精神和实践能力为重点的素质教育，基本的指导思想是要以学生发展为本，因而一个重要的着眼点是要改变学生的学习方式，改变学生在原有的教育、教学条件下所形成的那种偏重于记忆和理解、立足于接受教师知识传输的学习方式，帮助他们形成一种主动探求知识、并重视解决实际问题的积极的学习方式，这是一种有利于终身学习、发展学习的方式。而“研究性学习”就是学生主动探究问题的一种新型的学习模式。在高中生物课堂上开展研究性学习的时间虽然是有限的，但教学方式的变革和研究性学习的开展，也会对学生学习方式的转变起到一定的推动作用。为此，我在高中生物课中就如何进行研究性学习作了初步的探索。一、教师观念的转变是搞好研究性学习的前提。有人以为研究性学习只能在“研究性学习课”上开展，或只是语文、数学、外语等大学科的专利。事实上，每一门学科中，甚至每一节课，均有进行研究性学习的可能，生物学作为一门实验性较强的学科，理应在研究性学习上做足文章。国家教育部有关人士也指出，设立专门的研究性学习课是不得已而为之的，是一种过渡，研究性学习应在每一节课中都有体现。当然我们在专门的研究性学习课上可以进行一些较大的课题研究，而在平常课堂上可进行较小课题的研究，或大课题中一个小环节的研究，但必须是由这门具体学科或其中的具体内容引起的“研究课题”，其“研究量”可小到几分钟甚至几句话，但必须是经过学生分析、综合、总结的，或是独立完成，或是合作完成，或是运用课本知识分析社会现象，或是为生活现象寻找理论依据等等。其课题的产生可由教师根据案例或在特定背景下提出，更可由学生自己提出，教师在此“研究”中仍是配角，对主角——学生进行组织、引导、启发。如我在复习“高等植物无性生殖的特点”时，提出为什么“能保持母本的性状”。让学生带着这个问题去思考，并让学生把“无性生殖”与“有性生殖”的过程进行比较，学生带着这样的问题去探究生物遗传和变异的原因，就会比老师直接讲授的效果要好得多，而且也会使学生学得灵活、学得扎实。可见，先有教师教学观念的改变，才会产生教学行为的改变，原来“授之以鱼”的教学模式改变为“师生共同探索”的教学模式，以教师为中心的“讲堂”改变成了以学生为中心的“学堂”，学生的学习能力才能在课堂上得到锻炼和提高，为其终身的发展奠定基础。二、课堂教学仍是开展研究性学习的主阵地发现问题和解决问题是我们要培养学生具备的两个最重要的能力，但能力的形成与提高决不是靠每周专门的研究性学习课就能解决的，所以必须把它贯彻到每一节课中去。研究性学习的实施需要依托相应的课程载体，生物学教学在此大有用武之地。在课堂教学的各个环节中适时适度引入研究性学习，可以促进学生创新精神和实践能力的发展。 1、指导学生正确观察，引导自主研究生物教学中涉及不少生物标本和模型，正确指导学生对其结构进行认真的观察，将激发起学生开展自主研究的兴趣。例如，学习“植物的个体发育”时，先指导学生对大豆和玉米的种子进行观察，然后让学生复习和识别各个组成部分，教师提示学生要搞清楚各个结构的来源。再让学生自学课本内容，最后由学生归纳总结“胚的发育”和“胚乳的发育”的过程及特点。学生对整个学习过程，表现出强烈的探求欲。 2、组织学生相互交流，促成合作研究在日常生活中，一个复杂的问题，往往需要多人合作才能解决。所以在教学过程中培养学生的合作精神，显得尤为重要。 我在生物教学上，也注意到了指导学生合作研究活动的开展。如在讲授“减数分裂与有丝分裂的图形区别”。这是一个难点，我就组织学生在认真观察课本图形的基础上相互讨论，通过同学之间的相互协作探究，归纳出最后得出正确的结论，使学生体验到合作学习的成功与快乐。 3、要求学生大胆实践，开展模拟研究实践活动是生物教学中开展研究性学习的重要内容，它不但可以使学生将学到的生物学理论知识变成现实，而且可以使学到的知识得以“升华”。所以我在讲授“植物的营养生殖”时，就指导学生开展用根、茎、叶繁殖的实践活动，并进行仔细观察生根成活的过程。利用已有知识综合研究，最终由学生自己得出结论。三、专题研究性学习课是开展研究性学习的又一重要途径国家教育部的新课程计划中明确规定，高中各年级必须开设研究性学习课程。作为高中生物学的任课教师也必须参加到学生的研究性学习中去。 1、确定课题我在指导学生专题研究性学习的过程中，首先让他们明白“在干什么”。他们不是为了学会具体的某一知识，而是要学会获取某一知识的方法，不要只重视研究的结果，更重要的是掌握研究过程中的每一步是如何展开的。学生在目的很明确的前提下，就会有探索的积极性，就会投入到研究过程中去。起步阶段在帮助学生确定课题和研究方案时要多参与，因为课题确定是关键，课题太大则无法实施，而课题太小研究价值又不高，另外，课题要尽可能结合本地实际情况，要具备开展研究的条件。而到研究已比较成熟时，最好让学生独立提出课题，当然教师也可提出指导性意见。 2、专题研究的展开教师在指导学生学习的过程中要及时了解学生开展研究的情况，有针对性地进行指导，对课题难度较大的组可适当多予以指导，或给他们提供一些必要的条件，或在他们遇到困难时重新审视研究方案或是方案中的某一步骤。教师所有的指导活动都要对学生有所启发，让学生明白为何“错了”，怎样才能由“错”到“对”，让学生不管是在“对”中还是在“错”中都能有所提高。如一个课题组在研究课题“高等植物的营养生殖”时分别提出了“扦插茎的长度对提高成活率有何影响”的问题。我将学生分成两组，由他们对问题提出设想，收集资料，利用菊花茎开展实验，最终在实践中找到正确的认识。 3、开展结题指导研究性学习虽然不一定要求学生得出什么结果，但是，通过一段时间的研究，他们或在知识方面、或在技能方面，或在思想道德方面会有一定的收获。所以及时帮助他们总结成果是非常有意义的。我要求学生能写出小论文的就尽量写出小论文，实在不能写论文的，就要求学生写出心得体会，使他们在理论和实践上以及思想品德上得到新的提高。通过开展研究性学习，学生已逐步由原有的被动学习变成了主动学习，在研究性学习中既与合作伙伴同心协力，又能独立地运用已有知识、能力去解决问题；既注重研究结果，更注重通过亲身体验加深对学习价值的认识，了解进行科学研究的方法，增强了探究和创新意识，培养科学态度和科学精神，学习与人沟通合作，培养社会责任感。新世纪的“文盲”是不会学习的人，教会学生学习是研究性学习的核心任务。我们教师只有在转变观念、认真学习的前提下才能切实指导好研究性学习，让我们的学生在以后的学习生活中具备较强的适应能力和创新能力，也才能逐步提高我国国民的素质。
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
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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。)
分子生物技术在微生物降解环境 污染物中的应用 [摘要〕介绍了与环境微生物关键降解酶基因的筛选、克隆及应用相关的分r生物技术，包括聚合酶链式反应技 术、基因重组技术、荧光原位杂交技术和生物信息学等技术，并对这些技术在污染物降解基因检测、筛选和克隆方 面的应用进行了阐述与探讨、 [关键词]分子生物技术;微生物;基因;环境污染物;降解 随着现代j:\地技术的发展，多环芳烃、含氯有 机物和硝基苯类化合物等人工合成井难以降解的 污染物大量排放，造成世界范围内的环境污染和生 态破坏，严重地威胁人类和其他生物的正常生存和 发展。利用微生物修复技术对受污染的水体及土 壤进行处理，凸显了其重要的意义和可行性。研究 人员发现并筛选到一些微生物，它们不仅对环境有 较高的适应性、对污染物有较高的耐受性，而且对 污染物有较强的降解效率和专一性。然而环境中 存在的大量微生物中仅有少于1%可通过传统的培 养方法进行培养、分离和纯化，绝大多数细菌需要 非常严格的营养条件川。因此，为了对修复环境有 所贡献却难以培养的微生物进行更全面了解，也为 了筛选到更多有利于降解环境污染物的微生物菌 种及其关键酶基因，分子生物技术和手段逐渐被广 泛应用到环境可降解污染物及降解机理方面的研 究中。 本文对近年来发展起来的聚合酶链式反应 (PCR)技术、基因重组技术、荧光原位杂交(FISH) 技术和生物信息学等多种分子生物技术进行了介 绍，并总结了它们在污染物降解基因检测、筛选和 克隆方面的应用。 1与环境污染物降解相关的分子生 物技术 1.1PCR及其相关技术 PCR是一种利用脱氧核糖核酸(DNA)半保留 复制原理，在体外扩增位于两段已知序列之间的 DNA区段从而得到大量拷贝的分子生物技术。根 据其模板、引物来源或扩增条件的不同，PcR技术 可分为以下几种:(l)反转录pCR(RT一PeR)技 术，将mRNA反转录为cDNA后再对其进行PCR 扩增，可用来构建cDNA文库，分析不同生长时期 的mRNA表达状况和相关性以及mRNA的定量测 定等;(2)巢式PCR技术，在扩增大片段目的DNA 时，先用非特意性引物扩增再用特意性引物对第一 次扩增产物进行第二次扩增，以获得可供分析的 DNA;(3)竞争PCR技术，是一种定量PCR，向PCR 反应体系中加人人工构建的带有突变的竞争模板， 通过控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度， 对目的模板作定量研究;(4)实时荧光定量PCR技 术，在PCR反应体系中加人荧光基团，利用荧光信 号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线 对未知模板进行定量分析，该法已广泛用于基因表 达研究、转基因研究等方面;(5)扩增的rDNA限制 酶切分析技术，根据原核生物rDNA序列的保守性， 将扩增的rDNA片段进行酶切，通过酶切图谱来分 析菌间的多样性;(6)RNA随机引导PCR技术，基 于任意寡核昔酸引物与RNA之间可能的配对，在 低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸，将细胞总 RNA或InRNA作为反转录反应的模板，此技术结 合单链构象多态性，用非变性胶分辨大小相同而构 象不同的片段，可用于诊断遗传突变及分析污染条 件下序列的多态性;(7)随机扩增多态DNA (RAPD)技术，是一种基于PCR检测PCR引物结合 位点序列改变的方法，通常以10bp的寡核昔酸序 列为引物，对基因组DNA随机扩增，电泳分离染色 扩‘增产物，再分析多态性。 1.2FISH技术 FISH技术利用荧光标记的探针在细胞内与特 异的互补核酸序列杂交，通过激发杂交探针的荧光 来检测信号。荧光探针比放射性探针更安全，具有 较好的分辨力，不需要额外的检测步骤。近年来， 由于FISH技术具有灵敏、便捷等优点，迅速发展完 善成为研究环境微生物的有力工具。此外，可用不 同激发和散射波长的荧光染料标记探针，在一步反 应中同时检测几个靶序列。该技术主要包括试样 固定、预处理、预杂交、探针和试样变性、杂交、漂洗 去除未结合的探针、检测杂交信号等步骤。由于 165rRNA具有遗传稳定性，因此成为FISH技术检 测最常用的靶序列。 1.3基因重组技术 基因重组技术是从供体生物的基因组中通过 酶切扩增等手段获取目的基因，与载体连接形成重 组DNA分子，再导入到受体细胞中，让外源基因得 以表达。在已经分离出的许多菌株中，与降解能力 有关的基因多在质粒体上。由于质粒很容易在细 菌的繁殖过程中遗失，对细菌降解能力的长期稳定 非常不利，可将其与污染物降解有关的酶基因重组 到大肠杆菌等微生物中进行表达，以此构建的各种 生物降解特性增强的重组菌可用于污染环境的治 理修复或发酵某些废弃物。 1.4生物信息学 20世纪后期，生物学的迅猛发展，从数量上和 质量上极大地丰富了基因组数据库、蛋白质数据 库、酶数据库和文献数据库等许多生物科学的数据 资源。已有多个国家和国际科研组织建立了生物 信息数据库，如欧洲分子生物学实验室(Eur叩ean MolecularBiologyLaboratory)核酸序列数据库和美 国国家生物技术情报中心(Nationaleente:fo:Bio- technologyInformation，NCBI)基因序列数据库等。 科学家利用计算机及生物信息分析软件分析这些 数据资源，确定大分子序列、结构、表达模式和生化 途径与生物数据之间的关系，区分生物个体间遗传 差异，揭示DNA多样性。例如，基本局部比对搜索 工具(BasieLoealAlignmentSearehTool，BLAST)， 是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似 性比较的分析工具。它基于Altschul等的方法「2〕， 在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。 BLAST程序可对一条或多条、任何数量、任何形式的 序列在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对，甚 至将有缺口的比对序列也考虑在内，利用比较结果中 的得分对序列进行相似性说明。基因的序列分析可 揭示出生物物种之间的关系，在污染治理研究中可用 于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。 2分子生物技术在环境污染物降解 中的应用 2.1土壤试样总DNA的提取 用适当方法直接从土壤中提取DNA并纯化， 是从分子生物学角度对土壤微生物进行研究的前 提条件，而后可进行酶切、PCR扩增、核酸分子杂交 等分子生物学技术操作。从土壤中提取微生物 DNA主要分为汽接法和间接法}’{。直接法是在 ogram等的方法基础卜发展起来的，其主要包括2 个步骤:(l)原位细胞裂解;(2)DNA提取和纯化。 直接法提取的DNA超过细菌总DNA的60%且省 力，但提取的DNA常常有折断、腐殖酸污染、甚至 提取物中还夹杂有未知的胞外DNA和真核生物的 DNA。最先报道间接法的是Faegri等[‘〕，其主要包 括4个步骤:(l)分散土壤;(2)分离细胞与土壤; (3)细胞裂解;(4)DNA纯化。间接法提取DNA 产量低且费力，但纯度较高、DNA损伤小，提取的 大片段DNA可用来构建cos而d和细菌人工染色体 文库等。 2.2采用PCR及相关技术扩增分析DNA片段 可降解污染物的微生物必然能产生分解代谢 该污染物的酶。selvaratnam等L’l用编码苯酚单加 氧酶dmpN摹因的RT一PCR技术来检测序列间歇 式活性污泥反应器‘{一，降解酚的假单胞菌。检测结 果表明，RT一PCR技术不仅能检测微生物降解酚的 能力，还能测量dmpN基因的转录水平，从而确定假 单胞菌特殊的分解活性，发现了在转录水平下，酚 浓度与通气时间之问存在正相关关系。 将PCR技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结 合起来，在变性条件适当的情况下能分辨一个碱基 对，分辨率较高。染色后的凝胶用成像系统进行分 析，可在一定程度l几反应试样的复杂性。条带的多 少能反应试样「 一 }1微生物组成的差异，条带的亮度能 反应试样中微生物的多少。基于以上优点，日前该 技术在微生物群落结构的分析和动态研究方面得 到了厂‘泛应用。DGGE可通过分析PCR扩增的基 因点突变来探索微生物的复杂性。徐玉泉等[“〕从 某废水中分离出一株能以苯酚为惟一碳源的菌株 PHEA一2，使用PCR一DGGE技术对该菌165 rDNA进行分析，发现该菌与醋酸钙不动杆菌同源。 M盯sh等r了)利用PcR一DGGE技术获得了活性污泥 中真核微生物的种群变化情况。王峰等下8〕采用 PCR一DGGE技术对城市污水化学生物絮凝处理中 活性污泥和生物膜微生物种群结构进行了分析，结 果表明活性污泥培养前后微生物种群结构发生r 很大改变。 RAPD技术也是一种应用比较广泛的以多态性 引物来扩增某些片段的技术。RAPD技术可用于检 测含有混合微生物种群的各种微生物反应器中微 生物的多样性。用RAPD技术分析检测实验室规 模的油脂淤泥培养料中的细菌菌群发现，用油脂淤 泥改良过的培养料比未改良的更适于不同的微生 物种群生长[9j。vainio等t’。〕从516种孤立的菌落 中提取出165rDNA，经PCR扩增后进行测序，检测 活性污泥中微生物种群的结构。这些组合技术的 应用显著增强r对微生物的检测和鉴定能力，为理 论研究工艺优化及提高生物处理效率提供了条件。 2.3基因重组 基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪 80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术， 将目的基因片段，比如可编码降解某种污染物的 酶，转移到受体生物细胞中并表达，使受体生物具 有该目的基因表达显现的特殊性状，从而达到治理 污染的目的。找到特定污染的抗性基因，利用基因 重组技术转基因后也可获得其他抗性植株以及筛 选到可转化污染物的植物，还可开发超量积累植物 进行污染土壤的生物修复。 罗如新等L”〕用放射性同位素标记tfdc基因片 段作探针，Southemblot杂交定位Ll菌株的邻苯二 酚1，2一双加氧酶基因位于Pstl的I片段和BamH I的M、N片段，回收并将其直接克隆至表达载体 pKT230卜，获得的重组子能转化不具开环酶活性 的甲胺磷降解菌P2，得到高于天然宿主21倍的邻 苯二酚1，2一双加氧酶。stingley等{”〕通过构建基 因文库和重组质粒等基因工程方法证实了NidAB 双加氧酶是降解菲的关键酶类，并首次鉴定出此基 因通过磷苯二甲酸实现降解功能。chae等‘”}发现 不能降解苯酚的su如lobusso扣taricu、98/2菌株中 的儿茶酚2，3一双加氧酶基因与能降解苯酚的 sulfolo右u，，o如taricu、咫有[6J源区，分析得知它们 是山共同祖先进化而来。把儿茶酚2，3一双加氧酶 基因克隆到大肠杆菌中表达，可获得有较高降解活 性的双加氧酶。 重金属污染是环境污染的重要方面之一。随 着分子生物学技术的发展，越来越多的修复性蛋白 基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来， 如汞离子还原酶基因、有机汞裂解酶基因、汞转运 蛋自基因、金属硫蛋白基因、植物络合素合成酶基 因、铁离子还原酶基因和锌转运蛋白基因L’‘〕。这些 基因通过基因工程的改造，重组到合适的受休细胞 中表达相应的蛋白质和酶，达到治理难以降解的有 毒有害污染物的目的。sorsa等〔”〕把MTS插人 LamB序列的153位点，在E.eoli中表达MTs，解决 r细胞内MTs对金属离子有限的吸附能力。综L 所述，基因重组技术具有快速、高效的特性，已逐渐 成为环境生物技术的研究热点。 2.4FISH技术 FISH技术利用核糖体内长度适中(约1500bp)、 高度保守的165:RNA序列作为理想的基因分类靶 序列，其中使用的165:RNA寡核普酸探针一般是 进行了荧光标记的20bp左右特异性核昔酸片段， 利用该报告分子(如生物素、地高辛)与荧光素标记 的特异亲和素之间的免疫化学反应，经荧光检测系 统对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。 FISH技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分 布和原位生理学等信息。 硝化细菌是一类生理上非常特殊的化能自氧 菌，传统的研究方法要经过富集、分离、分类和鉴定 步骤，耗时长。HSH技术的引人解决了上述困难。 FlsH技术还被广泛用于活性污泥系统、硝化流化床 反应器和膜生物反应器等废水处理系统}’61。 基因工程微生物越来越多地被用于农业害虫 控制和环境污染的生物修复，对人类健康和环境的 影响引起广泛关注。1994年出现了一种新的标记 系统:绿色荧光蛋白(GFP)，由于GFP基因表达产 物对细胞没有毒害作用，且由GFP产生的荧光标记 检测卜分方便、简单。在某些被污染的环境中可分 离出降解该污染物的细菌，通过基因重组等手段使 用GFP分子标记，可更容易的分离检测被标记的 细胞叫。 Bastes等[’8]进行了苯酚降解菌染色体GFP基 因标记实验。通过PCR和Southemblot分析，证明 GFP基因已成功整合到宿主细胞的染色体中。对 标记菌与野生型的降解能力比较结果证明，GFP分 子标记的插人并不影响细胞的苯酚降解能力。 用G即标记Pseudomonasputida，研究活性淤 泥中细菌存活情况{’9飞。Pseudomonasputida被转到 活性淤泥2min后，观察到细胞在淤泥絮凝物间自 由游动;培养3d后，发现荧光细胞减少，大部分已 被合并到淤泥絮凝物中，以防止细菌被原生动物捕 食。用oFP标记石.eozi和Serraliamarceseern，考 察菌株附到絮凝物卜的过程{’()j。使用表面荧光显 微镜能将带有GFP标记的细胞从活性污泥中区分 开，井进行观察和记数。而聚焦激光扫描显微镜 (cLsM)可使GFP标记细菌产生三维轮廓，结合表 面荧光显微镜和CLSM观察GFP标记细胞，结果表 明，细胞表面疏水性在细菌附到絮凝物的过程中起 重要作用，两种细菌附在絮凝物上的模式有很大不 同，通过这种方法可更好地理解细菌赫附机理，有 助于提高废水处理效果。 3结语 分子生物技术的应用使研究人员可从微观的 角度更细致深人地了解微生物对污染物降解的具 体生理生化机制，在分子水平 _ _ [揭示生物体吸收、 迁移、积累有害物质最终被毒害，及适应、抗性等生 态问题，从而筛选到更多有利用价值的微生物。随 着越来越多微生物全部基因序列的解码，对各种细 菌体内可降解基因的分布和表达会有更深人的了 解，有关技术的发展和成熟必将对污染物的降解过 程有一个整体的、生态水平上的认识。 参考文献 l李凤，刘世贵 . 分子生物学技术在环境微生物研究中的 应用 . 世界科技研究与发展，2003，25(4):88一92 2AltsehulSF，GishW，MillerW，etal.Basieloealalign- mentsearehtool . 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