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一、明確專業崗位需求 

要確定商務英語專業的學生應該學習哪些職業技能，要先確定該專業學生可以從事哪些職業崗位的工作。 

商務英語專業的建設、發展正在逐步走向成熟。但實際上，商務英語專業本質上還是沒有一個明確的、具體的研究方向。原因在于它仍然沒有脫離語言作為工具這個本質，而商務在該專業中一直處于被淡化的地位。原因在于它包含的領域過于寬泛，如國際經濟與貿易、市場營銷、人力資源管理、財務、電子商務、法律等。國際經濟與貿易專業的可就業崗位有：外貿業務員、單證員等；市場營銷專業的就業崗位有，市場調查員、廣告策劃專員等；人力資源管理專業的就業崗位有：人力資源總監、職業經理人、培訓師、人事部主管；財務相關專業崗位有：會計、出納、會計主管等。因此，要確定商務英語專業職業技能，則應該參考各相關專業的就業崗位群，再具體到具有崗位的職業技能以及職業技能涉及的實踐教學內容。各相關專業的職業技能總結起來包括：基本職業技能（語言、商務知識、辦公軟件使用）、核心職業技能（各崗位相關專業理論、實踐知識、業務能力）、綜合職業技能（職業道德、人文素養、身心素質、人際技能）等。 

二、職業技能實踐教學現狀 

如今，商務英語專業的學生處于一個比較尷尬的地位：語言能力不如英語專業的學生，商務專業能力不如學習商務相關專業的學生，實踐能力和職業技能也無法和專業學生相比。 

原因在于各高校的商務英語專業的課程設置偏重語言的教學，沒有注重專業技能的培養，而實際上，商務相關專業就業崗位對從業人員的專業業務能力要求遠大于語言能力的要求。 

對于專業職業技能的實踐教學的開展和研究也處于初級階段。實踐教學設備、師資、課程設置、教學內容、教學方法，還有其他方面的保障還不夠完善。 

三、根據崗位要求有針對性的培養職業技能 

1.課程設置。課程設置要保障學生的專業知識結構能夠支撐學生將來的就業、從業和職業發展。也就是專業知識、語言訓練、職業技能的培養應該成為商務英語專業培養方案中的核心部分，并且占用重要比重。改變商務英語專業注重培養語言能力，簡單增加商務知識的現狀，要讓職業技能教學涵蓋語言的學習和堅固專業知識的學習。 

2.教學模式。采用CBI的教學模式即Content Based Instruction（以內容為依托的教學），就是直接用實踐操作完成語言講專業知識，學習專業知識的同時，提高語言的應用能力。也就是用職業技能的實踐教學實現專業知識、語言教學和實踐操作的“三位一體”的教學模式。 

3.三位一體。專業職業技能實踐教學“三位一體”的教學模式的實現要求有設備、師資、機構和管理的保障。職業技能的實踐操作離不開設備，如：辦公軟件的操作需要的計算機設備；崗位核心職業技能需要的業務流程的模擬訓練實訓軟件、硬件設備等。市場營銷專業相關的職業崗位實訓設備等。師資保障則需要“復合型、雙師型”教師。要培養專業職業技能復合型人才，就要求教師首先是專業知識、語言能力、業務崗位實踐操作綜合實力過硬的復合型、雙師型教師。機構保障指的是校企合作。商務英語專業應該與行業企業進行廣泛的合作，建立實訓基地，讓學生在就讀期間或者是暑假到企業中實習、實訓，在真實的崗位上實踐所學的知識。在管理上，針對獨立院校學生自主學習能力欠缺的特點，從制度要求和日常考核中保障課上下，課內外的教學和學習效果。 

4.課、證、崗、賽相結合。此外，課、證、崗、賽的教學模式貫穿其中。其中課程的教材、教學內容一定要傾向職業技能的實踐操作。證書的考取也要融入到教學中，要求學生有職業資格證，所以要證明學生具備職業技能還有幫助學生考取相應的資格證書。崗，指的是崗位技能訓練。這需要校企緊密合作完成。真正要獲得專業職業技能實踐能力只有到具  [本文由wWw.dYLw.nEt提供，第 一進行和服務，歡迎光臨dYLW.neT]體的實際工作中才能有真切的體驗和確實的收獲。所以，商務英語專業一定要和企業有廣泛的合作來保證實踐教學的圓滿實現。賽，指的是參加與專業相關的實踐技能大賽。鼓勵學生參加國際、國家、省級和學院級別的各項比賽。讓學生通過比賽，鞏固和實踐課堂中所學的知識。 

四、總結 

總之，商務英語專業職業技能的實踐教學應該以社會崗位需求為導向，重新進行有針對性的課程設置、設備添置、師資培養、教學改革等措施來改變和完善商務英語專業學生的專業知識結構、實踐操作能力和就業、擇業、職業生涯的發展。從而實現對真正復合型人才的培養并滿足社會和獨立院校生存、發展的共同需求。 

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生物信息學 生物科學 實踐教學

生物信息學作為一門新興的交叉性學科，綜合生物學、計算機科學和信息技術試圖，從大量數據中尋找具有指導和開創性價值的依據，為生命科學研究提供必要的、有效的系統模擬和信息預測結果。目前，生物信息學在生物醫學、生物工程、植物學、動物學、生態學、遺傳學、制藥和高科技產業領域中的應用越來越廣泛，產生巨大的影響力和推動力。

一、生物信息學在生物科學領域的作用

生物科學是研究生物結構、功能、發生和發展規律，及其與周圍環境關系的科學。在分子生物學技術突飛猛進的發展過程中，生物科學從傳統的個體及群體表征研究逐步演變為內在分子機制的研究，隨著基因測序技術的發展，生物科學領域的研究不僅聚焦于生物個體的內在分子機制，同時還從大量的生物個體的基因數據中獲取和解析生命的本質和規律，并以此嘗試對生命過程進行干涉和改造。而在獲取、解析、干涉和改造的過程中扮演重要角色的就是生物信息學。

生物信息學是在生物科學領域各個學科發展的過程中逐步產生的一門綜合性學科，該學科在生物科學領域的應用極為廣泛。目前，植物基因組研究取得了重大進展，水稻、大豆、小麥等農作物的遺傳圖譜、基因序列、基因組注釋已公布于美國國立生物技術信息中心（NCBI）的生物信息數據庫中。利用生物信息學的相關方法和技術能夠對這些數據進行查詢、統計和分析，從而更好地理解和認識植物基因組的功能，指導后續的科學研究和生產應用。傳統的生物學分類方法已經鑒定及分類了成千上萬的物種，但是隨著生物科學的發展和認知，越來越多的物種在遺傳進化上的分類依據較為模糊，而利用生物信息學結合傳統的分類學可以更好的研究生物類群間（植物、動物、微生物等）的異同性、親緣關系、遺傳進化過程和發展規律，這在當今的生物分類學中應用日趨廣泛。生物信息學還可以綜合利用數學、統計學和計算機等學科對生態系統進行模擬和計算分析，探索物種間基因流動的本質，揭示生態系統的物質和能量循環規律，從而為找到決定生態系統平衡和穩定的根本因素提供重要的依據，幫助生態系統平衡的恢復。此外，通過生物信息學技術構建遺傳工程菌，降解目標污染物的分子遺傳物質，從而達到催化目標污染物的降解，維護生態環境的空氣、水源、土地等質量，也是當今生態環境保護的新興研究方向。

二、生物信息學的學科內容和課程要求

生物信息學主要由基因組學、蛋白質組學、系統生物學、比較基因組學、計算生物學等學科構成，主要涉及的內容有生物數據的收集、存檔、顯示和分析，體外預測、模擬基因及蛋白質的結構和功能，對生物的遺傳基因圖譜進行分析處理，對大量的核苷酸和氨基酸序列進行比對分析，確定進化地位等。從生物信息學的概念及其涉及的內容中可以明確生物信息學不是一門獨立的學科，所以要求教師在教學過程中掌握多領域的知識和技能，才能較好地把握該課程。

1.高等數學和統計學基礎

生物信息學將數學和統計學作為主要的計算理論基礎，主要包括數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面。此外還包括隱馬爾科夫鏈模型（HMM）在序列識別上的應用，蛋白質空間結構預測的最優理論，DNA超螺旋結構的拓撲學，遺傳密碼和DNA序列的對稱性方面的群論等。因此，在生物信息學教學過程中要求教師具備數學及統計學的計算方法的基礎知識，能夠利用牛頓迭代法、線性方程回歸分析、矩陣求擬、最小二乘法等進行數學建模和計算，從而對基因和蛋白質序列進行比對、進化分析和繪制遺傳圖譜等。

2.生物科學基礎

生物信息學包含的生物類學科有，生物化學、分子生物學、遺傳學等基礎學科，基因工程、蛋白工程、生物技術等應用學科。根據其課程特點，學生在學習生物信息學課程前需要學習生物化學、分子生物學、遺傳學、基因組學、蛋白質組學等基本生物學課程，對于基因序列、蛋白質序列、啟動子、非編碼區等概念有深刻的理解，同時需要對一些重要的生物學數據庫有一定的了解，如美國基因數據庫（GeneBank）、歐洲分子生物學實驗室數據庫（Embl）和日本核酸數據庫（DDBJ）等。此外，要求學生能夠利用生物學數據庫查找基因序列、蛋白質序列、基因及蛋白質結構模型，能夠讀懂數據庫中基因和蛋白質的信息注釋，能夠計算蛋白質序列的分子量和等電點，能夠為擴增特定的基因片段設計引物，能夠對特定物種進行系統發育分析等。

3.計算機科學基礎

計算機是生物信息學的主要輔助工具，利用生物信息學研究生物系統的過程需要能夠熟練使用計算機對大量的生物信息數據進行處理和分析，這主要包括對數據信息進行搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）。所以，學生在學習生物信息學的過程中需要了解和掌握一些常用的生物信息學軟件，如BLAST和FASTA序列比對分析軟件，Oligo和Primer引物設計軟件，VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等綜合分析軟件。此外，學生還需要學習和掌握一些常用的計算機語言，如正則表達式、Unix shell腳本語言和Perl語言。

利用生物信息學在處理和分析海量生物數據的過程中，計算機軟硬件資源需要配合處理分析軟件的運行，因此要求計算機操作系統使用Unix和Linux操作系統，這些操作系統需要大量的操作命令進行輸入執行過程，對于經常使用Windows操作系統的學生來說是一個較難跨越的障礙。

三、生物信息學課程教學中存在的問題

目前國內大多數高校的生物信息學教學采用傳統的教學模式，即以課堂式的理論教學為主，缺乏必要的實踐教學。理論教學模式固定、教學方法單一、教學內容狹窄，通常是介紹性、科普性的課程，甚至作為公選課程。少數高校開展生物信息學的實踐課程教學，但多以驗證性實驗為主，缺乏和專業相適應的綜合性、設計性實驗，而開放性實驗更無從談起。

1.教學模式固定單一

生物信息學在內容層面涵蓋諸多學科領域，注重應用性和實踐性。然而，目前大部分高校把生物信息學作為一門孤立的課程，這導致教師需要將大多數課程內容壓縮到一門課程進行教學，在有限的教學時數下灌輸大量內容，增加了學生學習的難度，降低了教學質量。再者，大多數高校僅開展生物信息學的理論教學，忽視實踐教學過程，造成生物信息學理論與實踐內容的脫節，使學生在學習完理論知識后難以深入理解和吸收，無法將所學的知識應用到后續的工作和學習中，最終未能體現出該門課程的價值。

2.教師專業背景薄弱

作為一門交叉學科，生物信息學的教學要求教師具有較強的數學、生物學和計算機科學背景。然而，目前從事生物信息學教學的教師即便具備深厚的生物學背景，但是多數教師在數學和計算機方面較為薄弱，并不具備完整的生物信息學知識體系，對生物信息學發展趨勢也了解不多。在師資缺乏的情況下，院系開設生物信息學課程，教師為了完成教學任務，僅僅在教學中進行介紹性的講解，在課程考查方式上通過小論文、綜述和課外活動等方式完成該課程的學習。因此，無論是理論教學還是實踐教學均無法實現該課程大綱的要求，從而影響學生對生物信息學課程的理解和掌握，生物信息學的實踐操作能力更無從談起。

3.實踐教學薄弱，專業教材缺乏

生物信息學實踐課需要學生在網絡環境下用計算機學習NCBI數據庫的檢索與使用、序列比對分析軟件的應用、蛋白質空間結構圖視軟件的應用、序列拼接軟件的應用等。但是目前，大多數高校開設的生物信息學課程多以理論教學為主，實踐教學課時非常少或者為零，學生對于生物信息學課程的學習僅僅通過教材上抽象的文字描述進行理解和掌握，這導致學生在理論課中學到的知識無法在實踐課中進行驗證或操作，嚴重影響了生物信息學的教學質量，也偏離了教學大綱中強調的重在培養學生實踐操作能力的培養目標。

另外，目前還沒有適用于生物科學專業的生物信息學教材。國內各大高校使用的教材多為國外教材的影印版或者中文翻譯版本，這些教材偏重介紹生物信息學的理論和方法，涉及的實踐內容較少，學生需要具有較高的相關知識才能接受和使用這些教材。因此，部分高校在生物信息學教學過程中往往使用自家編寫的簡化教材，從而造成生物信息學教學內容不統一，教學大綱混亂等情況。

4.實踐課程經費不足，實踐教學環境落后

當今，許多發達國家都很重視生物信息學的教學和研究，積極開展各種生物信息資源的收集和分析工作，培養大量生物信息學人才，為整個生物學的理論研究及其相關產業創新（主要是醫藥和農業）提供指導和支撐。國內對生物信息學的關注和認識起步較晚，其發展落后于國際發達國家。國家和高校對生物信息學的教學和科研資金投入力度不大，缺乏必要的儀器設備，生物信息學的實踐教學條件得不到保障，比如大多數高校的生物科學專業沒有相應的計算機實訓室，配套軟件也相對匱乏，落后于國際發展水平。

四、生物信息學教學模式改革的探索

1.修改理論和實踐教學大綱，編寫適用的實踐教材

根據當今生物信息學的發展方向，制定和修改理論教學大綱，除了引物設計、基因和蛋白質序列比對、基因和蛋白質結構功能預測等基本內容外，還需添加系統進化樹分析、聚類分析、蛋白質互作網絡譜圖等較為綜合的內容。另外，增加實踐教學課程比例，充實實踐教學內容，結合理論教學內容增加綜合性、設計性實驗，適當提供科研環境，鼓勵開展開放性實驗。

目前國內并沒有系統的、專業的生物信息學實踐教材，因此針對高校生物科學專業方向的特點，聯合多學科領域（數學、生物科學、計算機科學）編寫相應的生物信息學實踐教材，在制定、修改實踐教學大綱和編寫教材的過程中結合學生的接受能力，由淺入深，多設實例和相關練習，使學生循序漸進的理解和掌握生物信息學的原理和方法，掌握更多的生物信息學工具。

2.緊密聯系科研、基于實踐問題開展教學

通過實踐教學把生物信息學教學與科研有機結合起來，能夠促進教學與科研的共同發展。在緊密聯系科研的過程中，采用基于問題的教學（PBL）方法，通過實踐教學環節，培養和訓練學生把所學的生物信息學的知識和方法應用于各種生物科學領域的科研活動中，通過解決實際問題訓練學生的實踐技能，從而促進教學與科研的雙重發展。例如，在生物信息學實踐教學中多加入生產和科研中遇到的經典實例，鼓勵學生利用相關的生物信息學軟件及相關的理論和方法解決問題。學生也可以選擇自己感興趣的課題，利用自己熟悉的、合適的生物信息學軟件和相關知識開展課題研究。此外，專業教師在指導學生課題研究的過程中還可以發現理論和實踐教學的不足，不斷的完善生物信息學理論和實踐課程大綱和內容，提高教學質量。

3.開展多學科實踐結合的教學模式

生物信息學屬交叉學科，包含了不同領域的專業知識和技能，為使生物信息學教學達到教學的目標，該課程教學需要采用多學科實踐結合的教學模式。

多學科實踐結合的教學模式是指聯合不同領域、不同學科、不同專業的課程在教學的過程中結合生物信息學涉及到的知識和技能進行基礎性、鋪墊性教學。比如，在高等數學和統計學的教學過程中，針對生物信息學的需求，適當增加數學建模、統計方法、動態規劃方法、數據挖掘等方面的基礎內容，同時，開設實例實踐教學，使學生理解和掌握隱馬爾科夫鏈模型，牛頓迭代法、最小二乘法等方法的應用原理和規則；在生物科學專業課程設置上，尤其是實踐課程的教學過程中，結合生物信息學涉及的引物設計、序列比對分析、基因及蛋白質結構功能預測等方面開展相應的設計性、綜合性、開放性實驗項目，使學生了解和掌握基本的生物信息學原理及軟件的應用；在計算機科學的教學過程中，應根據生物信息學的需求，開設正則表達式、Perl語言、R語言等課程學習，以及增加Linux和Unix操作系統課程學習，使學生在學習生物信息學前打好堅實的基礎。

值得注意的是，生物信息學課程與其他課程的開設時間和順序需要有一定的探索和評估，對于開設該課程的時間把握是開展多學科實踐結合的教學模式的關鍵因素。過早開設生物信息學則會導致學生在不具備相應學科基礎的條件下跨越式的接觸生物信息學，無法理解和掌握相關的知識和技能；過晚開設則會使學生學習了相關學科知識和技能后，由于課程銜接不緊，導致在學習生物信息學時出現理解滯后和無法適應的現象。因此，針對不同專業和學科的特點，根據具體情況進行統籌安排，使生物信息學和其他相關學科課程有很好的銜接和過渡，以確保和提高生物信息學的教學質量。

五、結語

生物信息學是現代基因組學時代的開闊者，也是生物科學研究的重要的工具和載體。針對生物信息學的特點，高校生物科學專業課程設置、教學方法、教學模式和教學軟硬件等需進行一定的改革，將多學科實踐結合的教學模式運用到生物信息學的教學實踐中，在提高教學質量的同時將更好的提升學生科研、應用和創新能力。

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關鍵詞： 生物信息學 農業研究領域 應用

“生物信息學”是英文單詞“Bioinformatics”的中文譯名，其概念是1956年在美國田納西州Gatlinburg召開的“生物學中的信息理論”討論會上首次被提出的［1］，由美國學者Lim在1991年發表的文章中首次使用。生物信息學自產生以來，大致經歷了前基因組時代、基因組時代和后基因組時代三個發展階段［2］。2003年4月14日，美國人類基因組研究項目首席科學家Collins F博士在華盛頓隆重宣布人類基因組計劃（Human Genome Project，HGP）的所有目標全部實現［3］。這標志著后基因組時代（Post Genome Era，PGE）的來臨，是生命科學史中又一個里程碑。生物信息學作為21世紀生物技術的核心，已經成為現代生命科學研究中重要的組成部分。研究基因、蛋白質和生命，其研究成果必將深刻地影響農業。本文重點闡述生物信息學在農業模式植物、種質資源優化、農藥的設計開發、作物遺傳育種、生態環境改善等方面的最新研究進展。

1.生物信息學在農業模式植物研究領域中的應用

1997年5月美國啟動國家植物基因組計劃（NPGI），旨在繪出包括玉米、大豆、小麥、大麥、高粱、水稻、棉花、西紅柿和松樹等十多種具有經濟價值的關鍵植物的基因圖譜。國家植物基因組計劃是與人類基因組工程（HGP）并行的龐大工程［4］。近年來，通過各國科學家的通力合作，植物基因組研究取得了重大進展，擬南芥、水稻等模式植物已完成了全基因組測序。人們可以使用生物信息學的方法系統地研究這些重要農作物的基因表達、蛋白質互作、蛋白質和核酸的定位、代謝物及其調節網絡等，從而從分子水平上了解細胞的結構和功能［5］。目前已經建立的農作物生物信息學數據庫研究平臺有植物轉錄本（TA）集合數據庫TIGR、植物核酸序列數據庫PlantGDB、研究玉米遺傳學和基因組學的MazeGDB數據庫、研究草類和水稻的Gramene數據庫、研究馬鈴薯的PoMaMo數據庫，等等。

2.生物信息學在種質資源保存研究領域中的應用

種質資源是農業生產的重要資源，它包括許多農藝性狀（如抗病、產量、品質、環境適應性基因等）的等位基因。植物種質資源庫是指以植物種質資源為保護對象的保存設施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物種質資源庫，在我國也已建成30多座作物種質資源庫。種質入庫保存類型也從單一的種子形式，發展到營養器官、細胞和組織，甚至DN段等多種形式。保護的物種也從有性繁殖植物擴展到無性繁殖植物及頑拗型種子植物等［6］。近年來，人們越來越多地應用各種分子標記來鑒定種質資源。例如微衛星、AFLP、SSAP、RBIP和SNP等。由于對種質資源進行分子標記產生了大量的數據，因此需要建立生物信息學數據庫和采用分析工具來實現對這些數據的查詢、統計和計算機分析等［7］。

3.生物信息學在農藥設計開發研究領域中的應用

傳統的藥物研制主要是從大量的天然產物、合成化合物，以及礦物中進行篩選，得到一個可供臨床使用的藥物要耗費大量的時間與金錢。生物信息學在藥物研發中的意義在于找到病理過程中關鍵性的分子靶標、闡明其結構和功能關系，從而指導設計能激活或阻斷生物大分子發揮其生物功能的治療性藥物，使藥物研發之路從過去的偶然和盲目中找到正確的研發方向。生物信息學為藥物研發提供了新的手段［8，9］，導致了藥物研發模式的改變［10］。目前，生物信息學促進農藥研制已有許多成功的例子。Itzstein等設計出兩種具有與唾液酸酶結合化合物：4-氨基-Neu5Ac2en和4-胍基-Neu5Ac2en。其中，后者是前者與唾液酸酶的結合活性的250倍［11］。目前，這兩種新藥已經進入臨床試驗階段。TANG SY等學者研制出新一代抗AIDS藥物saquinavir［12］。Pungpo等已經設計出幾種新型高效的抗HIV-1型藥物［13］。楊華錚等人設計合成了十多類數百個除草化合物，經生物活性測定，部分化合物的活性已超過商品化光合作用抑制劑的水平［14］。

現代農藥的研發已離不開生物信息技術的參與，隨著生物信息學技術的進一步完善和發展，將會大大降低藥物研發的成本，提高研發的質量和效率。

4.生物學信息學在作物遺傳育種研究領域中的應用

隨著主要農作物遺傳圖譜精確度的提高，以及特定性狀相關分子基礎的進一步闡明，人們可以利用生物信息學的方法，先從模式生物中尋找可能的相關基因，然后在作物中找到相應的基因及其位點。農作物的遺傳學和分子生物學的研究積累了大量的基因序列、分子標記、圖譜和功能方面的數據，可通過建立生物信息學數據庫來整合這些數據，從而比較和分析來自不同基因組的基因序列、功能和遺傳圖譜位置［15］。在此基礎上，育種學家就可以應用計算機模型來提出預測假設，從多種復雜的等位基因組合中建立自己所需要的表型，然后從大量遺傳標記中篩選到理想的組合，從而培育出新的優良農作物品種。

5.生物信息學在生態環境平衡研究領域中的應用

在生態系統中，基因流從根本上影響能量流和物質流的循環和運轉，是生態平衡穩定的根本因素。生物信息學在環境領域主要應用在控制環境污染方面，主要通過數學與計算機的運用構建遺傳工程特效菌株，以降解目標基因及其目標污染物為切入點，通過降解污染物的分子遺傳物質核酸 DNA，以及生物大分子蛋白質酶，達到催化目標污染物的降解，從而維護空氣［16］、水源、土地等生態環境的安全。

美國農業研究中心（ARS） 的農藥特性信息數據庫（PPD） 提供 334 種正在廣泛使用的殺蟲劑信息，涉及它們在環境中轉運和降解途徑的16種最重要的物化特性。日本豐橋技術大學（Toyohashi University of Technology） 多環芳烴危險性有機污染物的物化特性、色譜、紫外光譜的譜線圖。美國環保局綜合風險信息系統數據庫（IRIS） 涉及 600種化學污染物，列出了污染物的毒性與風險評價參數，以及分子遺傳毒性參數［17］。除此之外，生物信息學在生物防治［18］中也起到了重要的作用。網絡的普及，情報、信息等學科的資源共享，勢必會創造出一個環境微生物技術信息的高速發展趨勢。

6.生物信息學在食品安全研究領域中的應用

食品在加工制作和存儲過程中各種細菌數量發生變化，傳統檢測方法是進行生化鑒定，但所需時間較長，不能滿足檢驗檢疫部門的要求，運用生物信息學方法獲得各種致病菌的核酸序列，并對這些序列進行比對，篩選出用于檢測的引物和探針，進而運用PCR法［19］、RT-PCR法、熒光RT-PCR法、多重PCR［20］和多重熒光定量PCR等技術，可快速準確地檢測出細菌及病毒。此外，對電阻抗、放射測量、ELISA法、生物傳感器、基因芯片等［21-25］技術也是未來食品病毒檢測的發展方向。

轉基因食品檢測是通過設計特異性的引物對食品樣品的DNA提取物進行擴增，從而判斷樣品中是否含有外源性基因片段［26］。通過對轉基因農產品數據庫信息的及時更新，可準確了解各國新出現和新批準的轉基因農產品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及時對檢驗方法進行修改。目前由于某些通過食品傳播的病毒具有變異特性，以及檢測方法的不完善等因素影響，生物信息學在食品領域的應用還比較有限，但隨著食品安全檢測數據庫的不斷完善，相信相關的生物信息學技術將在食品領域發揮越來越重要的作用。

生物信息學廣泛用于農業科學研究的各個領域，但是僅有信息資源是不夠的，選出符合自己需求的生物信息就需要情報部門，以及信息中介服務機構提供相關服務，通過出版物、信息共享平臺、數字圖書館、電子論壇等信息媒介的幫助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我國生物信息學發展還很不均衡，與國際前沿有一定差距，這需要從事信息和科研的工作者們不斷交流，使得生物信息學能夠更好地為我國農業持續健康發展發揮作用。

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【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。

參考文獻：

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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。

篇5

1、生物信息學(Bioinformatics)是研究生物信息的采集、處理、存儲、傳播，分析和解釋等各方面的學科，也是隨著生命科學和計算機科學的迅猛發展，生命科學和計算機科學相結合形成的一門新學科。它通過綜合利用生物學，計算機科學和信息技術而揭示大量而復雜的生物數據所賦有的生物學奧秘。

2、生物信息學的另一個挑戰是從蛋白質的氨基酸序列預測蛋白質結構。這個難題已困擾理論生物學家達半個多世紀，如今找到問題答案要求正變得日益迫切。諾貝爾獎獲得者W. Gilbert在1991年曾經指出：“傳統生物學解決問題的方式是實驗的。現在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數據庫中，新的生物學研究模式的出發點應是理論的。一個科學家將從理論推測出發，然后再回到實驗中去，追蹤或驗證這些理論假設”。

3、生物信息學的主要研究方向：基因組學 - 蛋白質組學 - 系統生物學 - 比較基因組學，1989年在美國舉辦生物化學系統論與生物數學的計算機模型國際會議，生物信息學發展到了計算生物學、計算系統生物學的時代。

（來源：文章屋網 ）

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21世紀是生命科學的時代，也是信息時代。隨著分子生物學、測序技術以及人類基因組計劃的深入展開，各種生物醫學數據已達到海量級別。在后基因組時代，一方面是巨量的數據，另一方面是我們在醫學、藥物、農業和環保等方面對新知識的渴求，這些新知識將幫助人們改善其生存環境和提高生活質量。這就構成了一個極大的矛盾。如何從海量生物醫學數據中獲取新的知識呢?1956年，在美國田納西州蓋特林堡召開的首次“生物學中的信息理論研討會”上學者們提出了生物信息學的概念。1987年，林華安博士正式為這一領域定下生物信息學( Bioinformatics)這個稱謂，一門新興學科——生物信息學應運而生。

一生物信息學的學科特點

生物信息學是用數理和信息科學的觀點、理論和方法去研究生命現象、組織和分析呈現指數增長的生物醫學數據的一門學科。它主要包括兩重含義：一是對海量數據的收集、整理與服務，即管理好這些數據；二是從中發現新的規律，即利用好這些數據。生物信息學的實質就是利用計算機科學和網絡技術來解決生物學問題。它的出現極大地推動了分子生物學等相關學科的發展。它不僅是一門新學科，更是一種重要的研究開發工具。生物信息學幾乎是今后所有生物（醫藥）研究開發所必需的工具。

生物信息學與其他的生物醫學學科相比，有很大的不同，主要有以下三大特點：

第一，以生物醫學數據庫為基礎，數據極其龐大復雜。隨著組學時代的來臨與深入，生物醫學數據正呈現指數級別的增長。根據權威的《Nucleic Acids Research》統計，截止2014年，全球共有約2100個主要的生物醫學數據庫，涵蓋了生物醫學研究的諸多領域。從研究層次上看，包括核酸、蛋白質、結構、基因組、蛋白質組、人類基因和疾病、細胞器官、免疫學等14類數據庫。從研究種類上說，包括動物、植物、真菌、原核生物、病毒等30余萬種生物。僅登錄在美國GenBank數據庫中的核酸序列就超過1億條，DNA序列總量超過1000億堿基對；在UniProt中，共收錄蛋白質序列約1000萬條；在PDB中，共收錄蛋白質結構數據超過8萬個。

第二，生物信息的操作分析主要以計算機為工具，在互聯網環境中運行，通過網絡強大的搜索功能完成數據收集、儲存、管理與提供。

第三，生物信息學是一門生物醫學、數學、信息科學以及計算機科學等諸多學科綜合交叉的前沿產物，與其他學科相比，綜合交叉性強、難度大、發展時間短、還在不斷完善與更新中。因而目前還沒有成熟的生物信息學教學模式，各高校，尤其是醫學院校，尚處于摸索探討的階段。 二生物信息學現有教學模式的不足之處 目前，國內的生物信息學教學基本沿用以“教師講授為主”的傳統教學模式。以課堂為中心、以理論教學為主，進行“滿堂灌”式教育，“照本宣讀”的方式也比較常見。缺乏與生物信息學交叉前沿性特點相適應的新型教學模式。同時，實驗教學方式比較單一，常以驗證性為目的，有些甚至成為了“文獻檢索”課程，缺乏和專業相適應的綜合性、設計性實驗，結果出現了理論和實踐相脫節的現象。 三關于PBL應用于生物信息學教學的探索 1PBL教學法的優勢 “基于問題的學習(Problem based leaming)”，簡稱PBL，是美國廣泛采用的一種探究性、任務驅動式學習模式。此方法與傳統以學科為基礎的教學法有很大的不同，強調以學生的主動學習為主，而不是傳統教學中強調的以教師講授為主，比如將學習與更大的任務或問題掛鉤、使學習者投入于問題中、設計真實性任務、鼓勵自主探究、激發和支持學習者的高水平思維、鼓勵爭論、鼓勵對學習內容和過程的反思等。在醫學教育中，PBL教學強調以設置問題的方式為學生創造一種特定的疾病發生的情境和診治的氛圍，通過學生的相互協作來共同解決實際問題，最終實現培養學生獨立處理和解決實際問題的能力的目標。這種教學模式很好地解決了理論與實際脫節的矛盾。

2 PBL教學法在生物信息學教學中的實際應用

(1)分組。根據能力和興趣分組，選擇能力互補且有共同興趣的學生組成不同學習小組，一般以3—4人為一組，對于總體能力特別強的小組可以適當減少人數。

(2)提出教學目標，布置真實性任務。首先，布置基礎性教學任務，這類教學任務的目的是為了鞏固學生的基礎知識，培養學生的基礎能力。例如，該類任務可由四個子科目組成：“生物醫學數據庫識別與理解”、“通過Entrez和SRS系統進行生物醫學數據的檢索利用”、“blast序列比對”、“clustalw多序列比對”。這是必選任務，每個個組都必須完成，為下一步實行探究性任務打下基礎。

然后，根據不同小組的興趣和特點，分配不同的探究性任務。例如，“新基因的發現與鑒定”、“某某疾病基因的分析與鑒定”等。這類問題并無現成答案，學生必須自己查閱資料、進行歸納分析、確定實驗步驟、完成任務。例如，對于“新基因的發現與鑒定”這項任務，最終可由如下步驟組成：①利用EST數據庫獲得基因重疊群；②新基因的拼接獲得；③所得基因的性質分析；④啟動子分析；⑤編碼區分析；⑥新基因的人工翻譯；⑦所得蛋白質的功能分析。這些步驟和每一步的實現方法都將由學生在已有的知識基礎上，通過查找文獻、互相討論、探索獲得，最終完成該項任務，寫出任務報告。

(3)定期討論。定期安排學生集中討論。每次討論主要完成兩方面工作：一是對任務進展進行報告，二是對所遇到的問題進行互相交流。教師全程參與，對疑難問題作出提示和建議。

(4)成果匯報。任務完成后，進行集中匯報。讓學生對任務期間所做工作、獲得的結果進行匯報。

(5)教師評價、反饋。由指導教師對任務完成過程及結果進行點評，對學生掌握知識的程度及學生的科研、應用能力進行評價，并提出進一步的提高方向。

(6)延伸階段。鑒于生物信息學都是在臨近畢業時進行教學，對于有興趣的學生，可以將探究性任務擴展成畢業設計，進行模塊化分流教學。

3在生物信息學中運用PBL教學法的優勢

(1)生物信息學的學習是一個運用生物醫學、數學、信息科學以及計算機科學等諸多學科知識進行分析、判斷、推理、綜合的實踐過程，PBL教學法的應用可充分調動和發揮學生的主觀能動性，著重培養學生解決實際問題的綜合分析、判斷及實踐動手能力。

(2)在保證教學質量的前提下，可明顯減少傳統的灌輸式教學工作和學習的負擔，同時能讓學生在短時間內熟悉多種生物醫學數據庫、掌握多種生物信息軟件的使用方法、了解生物信息手段在生物醫學中的各種應用。

(3)在相互合作的過程中，學生不僅學到了獲取知識的方式，更重要的是提高了學生的興趣、交流意識和團隊責任感等科研必備素質和能力。

(4)在完成真實性任務的過程中，可讓學生熟悉完成科研工作的方法步驟，培養學生完成科研任務的能力。

篇7

單鏈抗體除本身的治療作用外，還可作為載體與細胞因子等結合，構建成雙功能抗體用于腫瘤的導像治療。據文獻報道［1~3］各衍生因子兩個完整基因融合成單一蛋白，經抗腫瘤活性檢測發現，融合蛋白具有雙重活性，但融合蛋白的親和性及抗腫瘤活性分別較衍生因子的功能及活性有所變化，可能由于融合蛋白結構變化導致功能及活性的變化。利用生物信息學網絡資源分析融合蛋白的二級結構及其理化性質，為進一步探討單鏈雙功能抗體基因融合蛋白提供依據。

1雙功能抗體的研究進展

隨著分子生物學的發展，腫瘤的藥敏基因治療成為各國學者研究的熱點［3~5］。將目的基因導入靶細胞是基因治療過程中的一個重要環節，因為目的基因導入靶細胞效率的高低將直接影響基因治療的效果甚至成敗。由逆轉錄病毒介導的基因轉移所面臨的最大問題是病毒轉導效率較低，原因之一是由于包裝后難以得到穩定產生較高滴度感染性逆轉錄病毒的包裝細胞系。單鏈抗體（ScFv）是由Fv抗體衍生而來，將抗體重鏈可變區和輕鏈可變區通過一段連接肽連接而成，ScFv具有天然抗體的親和力，而分子只有完整抗體的六分之一。具有分子小、穿透力強、容易進入實體瘤周圍的血液循環等特點，體內應用具有較大的分布容積和較高的組織分布比例，ScFv是構建雙功能抗體，雙特異性抗體等多種新功能抗體分子的理想元件。一個蛋白或蛋白片段可以融合到ScFv片段上以配備附加的性質，如免疫毒素的產生，是通過將一個腫瘤特異的ScFv或Fab融合到一個內源化能殺死靶細胞的毒素上。許多細胞特異抗體可將試劑傳遞到腫瘤部位發揮其細胞毒元件的作用。腫瘤特異性抗體片段已經與細胞因子融合［4~8］。在這種情況下，稱免疫細胞因子的分子注射到患者體內，在腫瘤細胞表面積聚，可以激活腫瘤附近的T淋巴細胞。這些融合蛋白內在的腫瘤結合活性允許使用低濃度，沒有通常與系統細胞因子注射相關的副作用。

細胞因子融合蛋白均具有衍生因子的雙重活性，其中有一些的活性較各自野生型低，或者與野生型因子的相加一致，或者其活性高于衍生因子的相加活性，人工構建的新蛋白可能具有與衍生因子無關的新活性［9~11］。事實證明：具有不同功能域的復合蛋白質以及連接肽的設計是今后尋找新的治療因子的有效途徑和研究方向。生物信息學可以促進藥物的發現和開發過程，即充分利用生物信息學的生物學和遺傳學信息來尋找和開發以基因為基礎的藥物。

2雙功能抗體的表達及其生物學性質的預測

對于cDNA序列包含一個完整的蛋白質編碼區，重要的則是分析所編碼蛋白質的功能。蛋白質序列的生物信息學分析是從理論分析邁向實驗研究的最為重要的部分。如果擬對所感興趣的基因投入實驗研究，那么，基于生物信息學獲得盡可能多的關于該基因/蛋白質的信息是十分重要和極其重要的，尤其是當采用生物信息學的分析得到其結構功能域的信息后，將對研究思路的制定提供重要的指導信息［12，13］。

傳統生物學認為，蛋白質的序列決定了它的結構，也就決定了它的功能［14，15］。因此，隨著近10年來生物學分子序列信息的爆炸性增長，大大促進了各種序列分析和預測技術的發展，目前已經可以用理論預測的方法獲得大量的結構和功能信息，用生物信息學的方法，通過計算機模擬和計算來“預測”出未知蛋白質信息或提供與之相關的輔助信息，可以用較低的成本和較快的時間就能獲得可靠的結果［16~18］。重組融合蛋白是通過DNA重組的方法，將功能上相關的兩種蛋白用連接肽連接，以達到優化蛋白功能的目的，如免疫毒素和細胞因子融合蛋白，并已用于腫瘤治療。我們在構建融合蛋白之后，運用生物信息學資源DNAssist核酸序列分析軟件分析ScFv-TNF-αDNA序列翻譯并獲得了氨基酸序列，蛋白質分析軟件（ANTHEPROTV5）分析融合蛋白的二級結構及其理化性質。利用生物信息學網絡資源進行分析預測融合蛋白的性質，為進一步探討單鏈雙功能抗體基因融合蛋白提供依據。構建重組導向的融合蛋白［19］，通過重組PCR方法在編碼ScFv與TNF-α的堿基之間引入酶切位點，并克隆到逆轉錄病毒表達載體PLxSN上表達，用脂質體轉染法轉染PA317包裝細胞，G418篩選10天后共挑選50個細胞集落，擴大培養后測定29個細胞集落的病毒滴度，篩選出一株cfu>1×109/L的感染性重組病毒產生細胞系C26。

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13黃韌，薛成.生物信息學網絡資源與應用.廣州：中山大學出版社，2003，237-306.

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putationalgeneidentification.JMolMed，1997，75(6)：389-393.

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一、公司簡介

武漢安隆科訊技術有限公司簡稱“安隆科訊”，始建于加拿大，著力于代謝組分析技術的開發和應用，與代謝組領域的行業領軍企業——加拿大Chenomx公司有著長期良好的合作關系，是Chenomx在中國的合作伙伴，現今在中國有深圳和武漢兩個辦事處。

Chenomx 開發的“目標性分析法”是一項擁有全球范圍內專利認證的新型代謝組分析技術，而安隆科訊是中國唯一獲得Chenomx授權允許使用“目標性分析法”提供商業分析服務的公司。同時，安隆科訊擁有自己的商用實驗室、全套樣本制備所需的進口設備、完善的實驗室管理系統及高水準的實驗人員。

迄今為止，安隆科訊已經為歐美及中國客戶提供超過15000份的樣本分析服務，項目類別涵蓋臨床研究、基因、新藥研發、疾病病理及中藥機理等領域。客戶群體包含輝瑞、羅氏等國際藥物公司及國內知名大學和研究所等單位。

 

二、應聘條件

(1)學歷：大學本科及以上學歷

(2)專業：化學、生物、醫藥、管理等相關專業

(3)工作地點：武漢

 

三、招聘職位

崗位名稱

學歷要求

人數

專業要求

代謝組技術研發主管

碩士及以上

2

分析化學、分子信息學、分子生物學、藥物分析等

代謝組分析工程師

大學本科及以上

5

分析化學、生物分析、醫藥學等相關專業

代謝組分析工程師(質譜方向)

碩士及以上

1

分析化學、分子信息學、分子生物學、藥物分析等

代謝組銷售工程師

大學本科及以上

5

分析化學、生物科學、醫藥、生物等相關專業

代謝組技術支持

大學本科及以上

5

分析化學、生物信息學、基礎醫學、食品科學、農學等

儲備干部

大學本科及以上

5

分析化學、生物信息學、基礎醫學、食品科學、農學、藥物分析、環境化學等相關專業

銷售助理

大學本科及以上

1

分析化學、生物信息學、基礎醫學、食品科學、農學、藥物分析、環境化學等相關專業

四、薪酬福利

(1)開放創新的公司文化：每月公司會組織團隊建設一次，各個部門有自己的季度團隊建設。公司設立“創新銀行”制度，鼓勵員工勇于創新，并予以嘉獎。

(2)外企的工作氛圍：工作氛圍輕松，每月有固定茶點費，提供茶水間;每位員工生日都會有生日會，尊重每一位為公司付出的員工;固定員工聚會。

(3)公司提供六險：綜合醫療保險、養老保險、工傷保險、失業保險、生育保險、商業意外保險。

(4)豐厚的員工福利：節日福利、采暖補貼、高溫補貼、車補及餐補;員工旅游;為員工提供免費疫苗，每兩年一次員工體檢。

(5)八小時工作制，雙休，帶薪年假。

 

五、應聘方式

武漢安隆科訊技術有限公司武漢辦事處

地址：武漢市和平大道武漢理工大學余家頭校區東園

簡歷投遞郵箱：[email protected]

投遞時請注明：姓名+專業+職位

公司網站：anachro.com.cn

招聘QQ:2328266420

篇9

從生物學家到生物信息學家

與其說Raymond McCauley是個生物學家，不如稱呼他為生物信息學科學家。而生物信息學就是利用應用數學、信息學、統計學和計算機科學的方法研究生物學的問題。

這位生物信息學科學家的研究成果頗豐，人類來源的臨床試驗，合成生物學殺毒平臺，長壽研究和DNA折紙都是他的研究成果，其中他個人最喜歡的還是長壽研究。

科技改變未來。Raymond McCauley曾這樣說過：“人一旦生病了，就會去醫院開藥。但如果從人出生就清楚個人基因組信息，那么將開啟預測性藥物模式，這樣的基因組監測可以幫助預測從遺傳疾病到罕見疾病甚至癌癥，能幫助醫生對病人進行個體化用藥。甚至不用等到人出生，通過檢測母親的外周血便可以得到嬰兒的各種基因信息。”

基因測序將走進普通百姓

他喜歡做這樣的比喻：在我們沖一個馬桶的同時，旁邊放一臺小型測序儀做上一些分析。McCauley認為在2020年，人類基因組測序就會變得像只需花費1美分的沖馬桶過程一樣，不費吹灰之力。

如果人類基因組測序只需1美分，每個人都有能力進行基因組測序，那么很多疾病是不是能夠及時得到預防呢？

人類基因組包含30億個堿基對，記錄了人類幾乎所有的遺傳信息，而搞清楚這些堿基的序列，無疑能讓人們對自身的認識跨進一大步。人類基因組計劃正是基于這個目的而設立的。然而，要完成這個目標并不簡單。傳統的測序技術，需要摻入經過標記、能夠阻斷DNA鏈繼續延伸的人工核苷酸，然后以目標DNA序列為模板合成，一系列末端為人工核苷酸的長短不同的DNA鏈。這些DNA鏈經過電泳分離后，再經過掃描和讀取，才能獲得序列的信息。

這一技術為基因組研究奠定了重要的基礎，它的發明者Frederick Sanger也因此獲得了諾貝爾獎，但它的效率還是太低了。而且在真正測序之前，科學家們還必須將生物體本來的DNA長鏈打斷成合適長度的片段，并一一封裝在細菌和酵母中保存。人類基因組計劃耗費了數十億美元和15年以上的時間，而這些資金與時間實際上有很大部分消耗在了對測序樣品的前處理上。

而高通量測序技術的出現，為測序領域帶來了革命性的變化。在高通量測序中，科學家們可以檢測到所添加的不同堿基所釋放的不同信號，從而在DNA鏈合成的同時讀出DNA序列。不僅如此，高通量測序能夠一次性讀取上億條DNA鏈延伸的數據，因此，雖然讀取的每條DNA鏈的長度不及傳統測序，但數量上的優勢依然使得高通量測序的速度較傳統方法提高了數萬倍。由于前處理的簡化和速度的提高，測序的成本也大為下降――相比于人類基因組計劃，高通量測序只需要幾個月和數千美元，就能獲得質量相當的測序數據。減少測序成本和測序時間，這正是McCauley研究高通量測序分析軟件的目的。

對于研究機構來說，幾個月和數千美元的投入已經完全可以承受，然而McCauley還希望能使DNA測序變得更加快捷和低廉。如果測序所需的時間可以減少到數天，成本可以低到1 000美元甚至100美元，那么人們就可以像接受普通體檢那樣來對自己的基因進行檢測了。事實上，McCauley正在著力于研發和推廣更低成本和更快捷的測序技術。基于單分子DNA測序的所謂第三代超高通量測序技術，就是實現這一目的可能的突破口。

基因檢測將成為醫療的新方向

幾年前，Raymond McCauley曾供職的Illumina公司開發了一款面向消費者的基因檢測服務，而Illumina公司的員工可以花費249美元以取得部分序列。McCauley決定為自己和他的大家庭進行檢測，兩個月后，他收到檢測結果。結果顯示，McCauley出現心臟病和糖尿病的機會高于一般人，同時他患上老年性黃斑變性（AMD）的可能性是一般人的四五倍。

Raymond McCauley很快發現病情，開始預防。他采取了一些可以降低AMD使他失明概率的措施，不吸煙，避免紫外線的照射。此外，他還考慮到了服用維生素來預防疾病。他通過基因研究來選擇維生素種類從而長壽。McCauley利用高科技使長壽成為可能。

讓人人都能測定自己的基因組序列，從而發現可能的基因異常以及健康風險，這正是McCauley所期望達到的目標――個性化測序和診療。不過，McCauley的雄心還不止于此。

測序本身得到的只是一串由四種堿基組成的數據序列，最多再加上極為有限的一些特殊DNA位點信息。然而，要想真正實現個性化的測序服務，還得讓消費者們了解這串字符背后究竟包含著怎樣的信息才行。而解讀測序信息，正是McCauley研究事業的另一方面。

McCauley一開始并不是生物專業出身，事實上，他最初學習的是計算機和電子工程專業。只不過在他大學期間，學獸醫的女友讓他對遺傳學產生興趣，進而選修了生物學。畢業后，他先是做了一段程序員的工作，此后對事物的好奇心驅使他重新回到大學，學習生物化學和生物物理。當時，剛剛啟動的人類基因組計劃吸引了他。McCauley意識到，這是一個極具前途的發展方向，于是他將自己的計算機和生物專業知識結合到了一起，開始進行生物信息方面的研究和實踐。

利用計算機程序，可以自動快速地從DNA序列中篩選到一些和性狀相關的位點，并在二者間建立聯系――事實上，這正是McCauley在Qiagen公司所從事的工作。那時，他著眼于研究一些基因位點和癌癥的關系――因為不少癌變的發生，都與特定基因位點的變化有關。

而新測序技術的出現，讓生物信息技術有了更大的發展空間。測序儀和軟件可以一次性篩選出數萬個基因位點，同時計算出這些位點與潛在的疾病之間的關系;而對于RNA的測序，甚至可以知道自己體內基因實時的表達情況。如果說前者可以在發病前很早就進行預測，那么后者則可以精確地實時反映人體的健康狀況。現在，McCauley依然致力于開發基于高通量測序結果的分析軟件。他希望有一天，人們能夠隨時將自己即刻的測序結果通過軟件進行分析，從而得知自身的健康狀態，進而采取個性化、有針對性的對策。在該技術完善之后，它無疑會成為人類醫學史上的一大飛躍。

篇10

關鍵詞：弓形蟲；SAC1基因；體外擴增；生物信息學分析

中圖分類號：R382.5　文獻標識碼：A　文章編號：1007-7847(2007)04-0348-04

弓形蟲(Toxop1asma gondii)是一種專性細胞內寄生原蟲，可感染包括人類在內的所有哺乳動物的有核細胞，正常人感染弓形蟲后，多呈無癥狀帶蟲免疫狀態，但孕婦感染后，則可致流產、死胎以及胎兒先天畸形，弓形蟲作為一種重要的機會性致病原蟲，已成為導致免疫缺陷患者死亡的主要原因之一，sAC1是剛地弓形蟲速殖子主要表面抗原之一，其分子質量約為30kD，研究表明3AC1在弓形蟲入侵宿主的過程中發揮了雙重作用，它不僅在介導弓形蟲速殖子入侵宿主細胞的過程中發揮了重要作用，而且還可引發宿主體內強烈的抗原抗體反應，此種免疫原性特質，使其成為診斷性抗原與免疫性抗原的重要候選基因，本文根據RH株54C1基因序列參考相關文獻設計并合成了一對寡核苷酸引物，采用PCR技術從弓形蟲RH株基因組DNA中擴增編碼SAC1基因片段，并對其進行序列測定及生物信息學分析，為進一步通過基因工程進行表達做準備，同時也為體外研究弓形蟲SAC1基因的結構與功能及其在免疫診斷學中的應用打下了基礎。

1 材料和方法

1．1　材料

1．1．1　主要試劑及工具酶

TaqDNA聚合酶(Takara公司)；dNTPs、蛋白酶K(上海生物工程公司)；Tris堿、SDS、EDTA、酚、氯仿均為國產分析純。

1．1．2　蟲株

弓形蟲RH株由中山大學醫學院陳觀今教授惠贈。

1．1．3　實驗動物

SPF級昆明小鼠，6～8周齡，18～20g，購于廣東醫學實驗動物中心。

1．2　方法

1．2．1　引物的設計與合成

根據GenBank中弓形蟲54C1基因序列(序列號：S76248)311～1321位，設計一對引物P1和P2，P1：5'-ATGTCGGTTTCGCTGCACCACTT-3，，P2:5-TACGCGACACAAGCTGCGATAGAGCC-3'，引物由上海生工合成，并經PAGE純化。

1．2．2　弓形蟲基因組DNA提取

弓形蟲RH株速殖子復蘇后，每只0.3m1腹腔接種感染昆明小鼠，3～5d后，脫頸處死小鼠，腹腔注入2m1　PBS，收集腹水，PBS洗滌兩次，離心收集蟲體，加100mmo1/1Tris-C1，5 mmo1/1EDTA，200 mmo1/1 NaC1，1％SDS，100mg/1蛋白酶K，55℃震蕩過夜，然后分別用飽和酚、氯仿／異戊醇各抽提一次，等體積異丙醇沉淀，沉淀溶于100μ1三蒸水中，-20℃保存備用。

1．2．3　目的基因片段的PCR擴增

在0.2m1 Eppendoff管中依次加入下列成份：ddH2O 36.75μ1 10x緩沖液5μ1、dNTP(10mmo1/1)1μ1、正反向引物(20μmo1/1)各1μ1、模版DNA 5μ1，Taq酶0.25μ1，總反應體積為50μ1.95℃預熱10min后，94℃60s，50℃60s，72℃ 120s，行30個循環，將PCR產物5tx1在含溴化乙錠的1％瓊脂糖凝膠中電泳，UVP觀察結果并拍照。

1．2．4　DNA序列測定

PCR產物由上海英駿生物技術公司進行序列測定。并與GenBank中的基因序列(S76248)進行同源性比對。

1．2．5　克隆序列的生物信息學分析方法

利用ExPASy中的Trans1ate程序將jAC1基因的核苷酸序列翻譯成蛋白質氨基酸序列，通過protparam(us.省略/egi-bin/protparam)分析SAG1蛋白的物化參數，采用NCBI服務器中的CDD程序對氨基酸序列進行保守功能域分析，判斷該基因是否具有完整的保守結構域，進一步推斷對應的核苷酸序列是否具有完整的開放讀碼框，采用InterPro程序(ebi.ac.uk/InterProSean)對SWISS-PROT數據庫進行檢索，尋找氨基酸序列的功能結構域，了解目的序列可能的功能性質，利用NPS及Singa1 IP3.0及PSORT服務器，對蛋白質的二級結構及折疊類型、信號肽位置、亞細胞定位及跨膜螺旋域進行預測，進一步了解目的序列的基本特征。

2 結果

2．1 目的基因擴增

從弓形蟲RH株基因組DNA異擴增出編碼SAG1表面抗原基因片段，PCR產物行1％瓊脂糖凝膠電泳鑒定，

2．2　SAG1基因序列測定

以PCR擴增的特異引物，從正反兩個方向進行測序，雙向測序的結果相吻合，與GenBank中所給的基因序列(S76248)相比對，所擴增序列位于sAC1基因組DNA序列的311～1321處，共1006個堿基，包含了SAC1基因開放讀碼框內的所有堿基，擴增序列的第519位發生了G-A突 變，但并不影響其編碼的氨基酸序列，ACG及ACA編碼的均為蘇氨酸。

2．3　克隆序列的生物信息學分析結果

2．3．1　54C1基因的氨基酸序列

利用ExPASy中的Trans1ate程序將SAG1基因的核苷酸序列翻譯成蛋白質氨基酸序列，可知其編碼336個氨基酸，結果如下：

2．3．2　物理化學特性分析

通過protparam(us.省略/cgi-bin/protparam)分析SAG1蛋白的物化參數，分析結果表明，34C1分子質量為83495.2，理論等電點為5.04，在哺乳動物、大腸桿菌、酵母中的半衰期分別為4.4h(體外)、＞20h(體內)、＞10h(體內)，不穩定指數為46.93，脂溶性指數為24.73，兩親性指數為0.82。

2．3．3　保守結構域搜索

利用NCBI的CDD程序對SAG1的保守結構域進行搜索，結果顯示SAG1有兩個保守結構域，分別位于其氨基酸序列的54～176位及184～300位，這兩個保守結構域在介導弓形蟲對宿主細胞的粘附以及引發宿主免疫反應的過程中起到了重要作用。

2．3．4　氨基酸功能域搜索

采用InterPro程序對SWISS-PR07蛋白質數

據庫進行檢索，對SAG3的氨基酸功能域進行預測，對搜索結果進行分析總結，推測SAG3的氨基酸功能域可能位于54～176位與184～301位之間。

2．3．5　二級結構和折疊類型預測結果

NPS同源比對發現SAG1二級結構主要由α-螺旋，β-折疊和不規則卷曲組成，其中α-螺旋占18.75％，β-折疊占27.71％，無規則卷曲占59.71％。

2．3．6　信號肽預測

利用Singa1 IP3.0及PSOR了psort.nibb.ac.jp/form.htm1服務器對SAG1進行信號肽預測，結果顯示其編碼的氨基酸序列的前47個氨基酸為信號肽序列。

2．3．7　蛋白跨膜螺旋及亞細胞定位預測

應用PSORT Prediction對SAG1進行跨膜螺旋及亞細胞定位預測，發現其跨膜域位于第320～336位，為典型的Ia型跨膜蛋白，為GPI錨定蛋白，存在于細胞膜上的可能性為91％，在溶酶體膜上存在的可能性為20％，在內質網膜和腔內存在的可能性各為10％。

3　討論

自Burg JL對弓形蟲sA C1的全部基因序列發表后，國內外一些學者對弓形蟲幾個分離株進行PCR克隆、測序、表達，國內的陳曉光等曾試過在不同的表達系統中表達SAG1，包括在大腸桿菌中的非融合的pBV220系統和融合的pRSE了系統以及桿狀病毒系統，龔婭等以及陳曉光等分別構建了弓形蟲重組質粒pET-SAC1，使SAC1在PET系統中表達，朱翔等構建了PGEX-SAC1重組質粒，使其在PGEX系統中表達，我們從弓形蟲RH株的基因組中成功的克隆擴增出了SAC1基因序列，經測序證明，僅第519位發生了G-A突變，且為無意突變，并利用ExPASy中的Trans1ate程序將SAC1基因的核苷酸序列翻譯成蛋白質氨基酸序列后，利用生物信息學軟件分析得出其具有一定的疏水性，具有信號肽序列，信號肽剪切位點約位于第47位，為GPI錨定蛋白，跨膜域位于320～336位，為典型的Ia型跨膜蛋白，與國外學者實驗鑒定結果相符合。