導語：如何才能寫好一篇分子生物學的前景，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：分子生物學基因重組醫學基因工程

1.引言

國內外研究情況與歷史背景

1953年沃森和克里克關于 DNA 分子空間結構及其作為遺傳信息載體的著作的發表標志著分子生物學的誕生。分子生物學的誕生是生物學的一個重要發展，標志著生物科學對許多重大問題已開始由現象描述轉入到基本規律的闡明。雖然分子生物學的興起還不到 60 年，但是在分子生物學基礎研究領域內取得的成果卻很顯著。分子生物學與醫學、農業、生物工程等的關系十分密切。分子生物學的研究成果使不同生物體之間的基因轉移成為可能，在農業上開辟了育種的新途徑，在醫學上有可能治療某些遺傳性疾病，在工業上形成了以基因工程為基礎的新興工業，從而有可能生產許多用常規技術從天然來源無法得到或無法大量得到的生物制品。

2.分子生物學的應用列舉

2.1分子生物學在醫學上的應用

（一）癌癥的研究即將出現重大的突破

癌基因的發現是近年來分子生物學研究的重大成果。過去在癌病因學上眾說不一的局面正在改善。由各種內外因素導致癌基因激活或異常表達很可能就是癌癥發生的根本原因。癌基因本來是正常的基因成分之一，它的生理功能是什么？它是如何被調控的？異常表達和激活的機理是什么？癌基因產物和生長因子的關系是怎樣的？是否存在著反癌基因和生長的負調節因子？等等。這些問題都是當前研究的熱點，正在取得日新月異的進展，與此有關的是艾滋病（AIDS）的研究受到世界范圍的密切關注如果分子生物學研究成果和社會性的預防措施能夠很好地結合起來，這個疾病的流行將會較快得到制止。

（二）遺傳病

隨著醫學分子生物學研究的日益深入，有關遺傳病的一些概念正在發生變化。首先，這類疾病不再像過去認為的那么罕見。至今發現按照孟德爾方式遺傳的遺傳病已達3000余種。如果估計到疾病易感性和基因變異的關系，則遺傳病范圍會更加擴大，例如易患心臟病、肺氣腫、高膽固醇血癥、糖尿病、變態反應和胃潰瘍病等等的基因正在得到分離，甚至癌癥，有的學者認為也可歸屬于遺傳病的范疇，其根本原因在于DNA的損傷。其次，基因探針技術正在逐步擴大產前診斷和遺傳病診斷的范圍。在治療上，過去一切對遺傳病的療法都只能是對癥的，從理論上講，只有基因療法才是治療遺傳病的唯一根治方法。

（三)藥物和疫苗

隨著基因工程的蓬勃興起而首先受益的產業領域就是制藥工業。現在已經有些多肽或蛋白質藥物，如人胰島素、生長激素、干擾素等能夠通過“工程菌”大量生產，更多的藥物則正在開發之中。疫苗的研制正在極大地促進預防醫學的發展.例如，白細胞介素 2和β干擾素是兩種具有抗癌作用的蛋白質，在其多肽鏈中各有三個半胱氨酸殘基，但只形成一對二硫鍵，由于分子中含有多余的一個半胱氨酸殘基，所以二個分子容易締結合成二聚體而失活，用定點突變法改變半胱氨酸的密碼子為絲氨酸密碼子，就可防止二聚體的形成，從而在不損害活性的情況下大大延長這兩個蛋白質的半衰期，提高了療效。

2.2 分子生物學在農業上的應用

分子生物學用于農業， 已經對農作物的品種改良起了以前不可能 想象的重要影響。農作物以及家畜品種的改良，現在可以用定向引人有關基因的方法進行，這就從根本上改變了過去盲目大量誘變然后再 從中進行篩選的傳統作法。 在農作物中，已經成功地對馬鈴薯進行了改造，不但使其獲得了抗病毒基因，也得到了高蛋白質含量的馬鈴薯新品種。把一個蛋白水解酶抑制劑基因引人煙草之后，使得以煙葉為食的害蟲不能消化其中的蛋白質，因而不能繁殖。這樣，這一品種就獲得了抗蟲害的能力。 雖然植物基因工程的應用 還不是很久，但為農作物的大量增產和品種改造，例如固氮基因的轉移等，提供了無法估量的發展前景。

2.3分子生物學在工業上的應用

如今已經產生了一種新興的工業， 即以基因工程為基礎的生產生物制品的工業。 它的基礎是從一種生物體分離編碼某個蛋白質的基因，即DN斷，把這個基因人工重組到可以用發酵法大量生產的如大腸桿菌或酵母的基因中去，使其在大腸桿菌或酵母的細胞中得到表達，并達到大量生產的目的[2]。 新近發展起來的蛋白工程則是分離出某個蛋白質的基因之后,再加以改造，根據三聯密碼，把這個DNA序列中編碼某一個氨基酸的密碼子，改變成為編碼另一個氨基酸的密碼子;或者用合成 DNA 的方法 直接合成基因。 從以上兩種方法都可以得到在天然界原來并不存在的 DNA，再用和上面所說的類似的方法，引人大腸桿菌或酵母的基因中進行表達，以達到大量生產的目的，得到具有新的特性的蛋白質。

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關鍵詞：臨床分子生物學檢驗；實習帶教；實習生

近年來，隨著分子生物學理論的發展和技術的成熟，利用分子生物學技術作為醫學檢驗的重要檢測手段，已廣泛應用于檢驗學科的各領域[1]。目前，全國多家醫院已建立了臨床基因擴增檢驗實驗室，不僅有力地推動了檢驗醫學從細胞水平向分子水平、基因水平的發展，也為本科生臨床分子生物學的實習提供了良好的平臺。我院于2002年建立了臨床基因擴增檢驗實驗室，于05年開展檢驗系本科生的臨床分子生物學帶教實習。作為一名教師，從起步時的摸索階段到如今的發展階段，對學生如何盡快牢固掌握分子生物學在臨床檢驗實踐中的應用深有體會。在此，將對多年帶教工作中的經驗以及發現的問題進行總結和分析，希望能夠為今后提高教師帶教質量和保證學生實習效率給以借鑒。

1 制定帶教計劃和管理制度

新學年新生進入實驗室之前，應根據學校制訂的檢驗專業學生的實綱擬定學生實習計劃并制訂相應的規章制度。實習計劃主要是明確學生在臨床基因擴增檢驗實驗室實習期間的要求和學習內容以及實習進程；規章制度主要包括實習生管理制度和考勤制度。同時教師需要對臨床分子生物學檢驗工作必備的理論知識和專業知識提出具體的要求，強調理論聯系實際在臨床應用中的重要性。并在實習結束時做好考核記錄，以便及時發現帶教中的問題和不足，進一步改進帶教方法，同時為學生實習綜合考評提供依據。

2 崗前教育

實習生進入實驗室時，應先介紹科室概況，人員結構、設備配置、工作特點。并對職業道德進行宣傳教育，強調以人為本，樹立以患者為中心，全心全意為人民服務的宗旨。同時也應加強法律意識的學習，增強法制觀念，防范醫療糾紛和醫療差錯的發生，以保證臨床工作的順利進行。教師應以身說法，通過平常工作中的經驗，給學生講述可能引起醫療糾紛的細節，并告知學生由于自己工作失誤將會給醫院、科室以及個人所帶來的不良后果。

分子生物實驗室的建立是有一系列嚴格要求和制度建立起的，所以在入科前，應要求學生仔細閱讀實驗室編寫的質量管理手冊，其中包括實驗室管理文件、標準操作程序（standard operation proceed，SOP）和生物安全手冊，讓學生充分了解分子生物學實驗室分區要求及各區的工作制度、傳染病防治、實驗室廢物處理以及生物安全防治[2]。最后，詳細介紹實驗室各種儀器設備的使用說明和日常保養，并讓學生養成登記各種記錄的習慣。

3 細致觀察，奠定實驗基礎

實習期的前3d可擬定為觀察期，讓學生帶著問題去觀察老師的工作，老師也可以在日常工作中遇到難點和疑點問題時，向學生提出適當的問題。學生回答問題時應讓他們暢所欲言，老師再根據回答問題的情況結合解理論知識和老師的實踐工作經驗，給予學生正確答案，最終解決問題。同時，學生在幾天的觀察中熟悉了解臨床基因擴增檢驗實驗室的整個工作流程，為接下來的動手操作打好基礎。

4 培養動手能力，增強質量控制意識

臨床分子生物實驗是一個繁瑣復雜有序且細致的工作，從標本接收、血清分離、DNA提取、擴增分析到報告發送每一個環節都不得有誤。且DNA擴增是成次方倍數增加的，所以為得到更精準的結果，就必須有較好的質量控制[3]。在實際工作中，許多教師會擔心學生操作時出錯， 凡事親力親為， 這樣減少了學生動手機會， 獨立操作能力得不到更好的發揮，失去了實習的真正目的。因此，我們在工作中應該盡量給學生創造機會，相信學生能力大膽放手讓同學動手，但必須做好指導和監督工作。耐心的指導學生操作，即時糾正學生的錯誤，并由淺入深地講述相關的理論知識和操作技能。同時，簽發報告也是一個不能忽略的環節，每一張報告單都影響著每位患者的診斷治療，要培養學生認真負責，一絲不茍的工作作風。從每個標本的接收、分檢、患者信息的錄入、檢驗、結果審核、報告簽發、結果保存等每個環節都要細心認真有強烈的責任心，千萬不能張冠李戴，不能有一絲的疏忽，否則將可能造成不可挽回的損失。

5 注意教師帶教方式和態度

教師的帶教效果依賴于教師的個人素養和教師對專業知識的掌握程度。教師在工作中應該嚴謹求實，一絲不茍，養成良好的工作生活習慣，起到為人師表、嚴以律己的表率作用。教師應該不斷學習新知識、新技術，掌握該學科的最新動態及前沿，不斷提高自己的業務水平。在帶教的過程中多交流多溝通，取得學生的信任理解支持。這樣，學生對你所帶教的專業就會產生濃厚的學習興趣，從而提高學習的積極性。在進行臨床帶教學習時， 教師要注意說話的語氣及態度，不能因為學生剛開始工作不熟練或因臨床工作繁重而對學生不耐煩，從而打擊學生的積極主動性， 甚至傷害學生自尊。使得學生對帶教老師的反感、憎恨或對抗而無情緒認真實習工作，導致實習質量嚴重下降。

6 存在的問題

由于開設的臨床分子生物學實習剛剛起步，帶教經驗尚有不足，在整個帶教過程中，因檢驗工作頻繁瑣碎， 且檢驗工作量不斷加大，教師忙于應付日常的檢驗工作，使得帶教時間和精力不足，從而忽視了對實習學生的理論講授和操作示范， 使學生看得多，實踐動手操作少，從而使其獨立思考就更少。加之檢驗系學生分子生物學的理論基礎較差，在實驗室實習時間有限，導致實習期結束后學生不能完全熟練掌握分子生物學的臨檢技術[4]。總之，臨床分子生物學檢驗實習帶教目前還處于摸索和實踐階段，教師要不斷提高自身業務素質，不斷探索、實踐總結，把帶教工作開展得更有生氣、更有效果。

參考文獻：

[1]呂建新.分子診斷學在檢驗醫學中的應用前景[J].中華檢驗醫學雜志，2005，28（2）：137 139.

[2]周靜，高麗楓，劉青妍. 分子生物學檢驗技術教學方法改革初探 [J]. 赤峰學院學報， 2012， 28（2）：213-214.

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關鍵詞：分子生物學；植物抗性基因；基因組

生物學研究正進入一個前所未有的新時期。大量數據、信息的獲得，使得生物學研究各領域均有很大轉變，其中包括植物抗性基因的研究。目前基因組研究已開始對植物生物學產生深遠的影響，再過數年，人們將從當前的描述性研究很快過渡到從已有的大量數據信息中提出假說，經計算機模擬分析，最后針對性地設計實驗來驗證新的基因分析方法。實驗將不再僅僅是分析基因――基因、蛋白質――蛋白質的相互作用，而是將獲取大量的RNAs，蛋白質和相關代謝物等數據。

1 植物抗性基因研究現狀

1.1 植物自身抗性基因以等位基因系和基因簇形式存在

經典遺傳學研究表明，在不同植物品系的同一基因位點上可能具有等位基因，這些等位基因對各種病原具有不同的特異性。此外，抗性基因往往在某一特定區域成簇存在。事實上，在特定的染色體區域常常不能分辨抗性基因位點上真正的等位基因和有關聯的成簇基因。利用具有不同抗性基因的植物進行雜交可以澄清這一問題。

1.2 植物抗性基因的作用機制

Flor是第一個在植物和病原中同時研究抗性遺傳的植物病理學家，他研究亞麻和亞麻銹病病菌之間的相互作用。通過這些研究，他提出了基因對基因假說。研究表明，植物和病原的遺傳組成和一株植物成功地進行防御是密切相關的。植物―病原相互作用的專一性是由病原的一個顯性無毒基因產物和植物抗性基因產物間相互作用來決定的。因此，這兩個產物之間特異識別是植物抗性作用的基礎。這種識別觸發了進一步的生理防御作用并導致超敏細胞死亡和對病原具有毒性的分子的積累。

1.3 植物抗性基因克隆

植物抗性基因的克隆目前主要采用轉座子標記和定位克隆的方法，迄今為止，用這2種方法已克隆出22種抗性基因，其中用定位克隆方法得到16種，用轉座子標記法得到6種。最近，有人又提出利用抗性基因類似序列（resistancegeneanalogs）通過PCR來特異擴增抗性基因的方法。

1.4 轉基因改良植物脅迫耐性的困難及改進措施

盡管轉基因改良植物脅迫耐性已取得一些進展，目前仍存在以下困難：目的產物表達量不夠或時空表達不協調；目的產物翻譯后修飾（加工或折疊）不適當，影響功能表達；目的酶所催化的代謝反應前體物質不足；細胞內目的酶活性受制于pH、溫度及鹽離子濃度等因素；有些目的表達產物對宿主細胞產生毒副作用等。進一步改進措施有以下幾方面： ①選用來自近緣物種的目的基因；②構建高效表達體系；③表達產物的胞內區域化；④增加目的酶催化的前體物質含量；⑤目的產物翻譯后修飾的調控；⑥抑制目的產物的副效應。

2 植物抗性基因研究趨勢

基因的研究是指在許多基因同時存在的基礎上對多個基因同時進行研究，分析各自與它們之間的結構與功能的相互關系。因而它至少涉及3個相關領域：結構基因組――主要關心DNA堿基序列水平上的基因結構；比較基因組――尋找種內、種屬間產生基因結構差異的分子基礎，以期獲取與目的性狀相關的基因；功能基因組――著重研究基因與其表達產物及功能活性的調控關系。結構基因組是其它領域的基礎，比較基因組為功能基因組研究提供等位基因，蛋白質組則是在蛋白質水平上分析基因表達的功能基因組研究的派生分枝。生物信息學是在前面3者研究的基礎上，獲取、整理、綜合分析提取大量已有復雜生物數據的新學科，對相關學科的研究有很大的推動作用。

基因組學（Genomics）的出現，使生物學研究進入一個新的時期，即由僅對一個基因的研究轉向在基因組規模上同時對大量基因的結構和功能進行系統的研究。無論從思想上還是技術方法上，基因組學已經影響生命科學的各個領域，植物的抗逆性研究也不例外。利用基因組學的方法，不但可以挖掘大量的抗性基因，對其功能進行詳細的研究，而且有助于全面理解植物的抗逆機理，為利用遺傳工程提高植物抗性提供基礎。

以基因組為研究對象的基因組學是常規的以基因為對象的分子生物學研究的一次飛躍。已有報道說明，基因組學方法在植物抗逆研究中的應用處于起步階段，但隨著基因組學研究的發展，我們獲得大量與抗逆性有關的序列信息和生物功能信息，從而對植物抗逆復雜性會有更全面的理解。植物的抗逆性能往往不是由單基因決定的，而是由一系列相關的直接或間接作用的基因形成一個復雜的調控網絡。在這個復雜的調控網絡中，任何一個環節都可能是至關重要的。因而對植物抗逆性的提高，尤其對一些屬數量性狀的抗逆性，僅靠轉移一個基因得到耐逆植物有一定的難度，轉入一系列基因也許是必需的，即利用基因組工程，而不只是基因工程來提高植物抗性。基因組學的研究為植物抗逆遺傳工程提供大量的全新基因，從而為抗逆育種提供了更廣闊的前景。

3 展望

我們正經歷一個快速發展的階段，與幾年前相比，已有許多那時想都不敢想的工具與能力。目前已開始從單個抗性基因的鑒定克隆轉移到抗性基因表型的全面分析。可以預測，在不久的將來，不用通過實驗鑒定，我們在計算機上通過序列比較和功能模擬分析，就能預測新克隆的抗性基因的功能。大規模的新方法、新技術的應用，將為我們獲取新抗性基因并使之變成可操作利用提供機會。

參考文獻

1 閻隆飛，張玉麟.分子生物學[M].中國農業大學出版社， 1997

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一、人類基因組計劃與基因組學

在榮膺1962年諾貝爾生理學醫學獎的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威爾金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年發現DNA雙螺旋結構之后。相繼于1958年和1980年罕見地兩次榮獲諾貝爾化學獎的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰島素的氨基酸序列和發明很重要的DNA測序方法，這些劃時代的杰出成就于20世紀后半葉完全“打開了分子生物學、遺傳學和基因組學研究領域的大門”。于是20世紀80年代形成了基因組學，在隨后20世紀90年代人類基因組計劃實施并取得很大進展后，基因組學取得了驚人的長足進展。

基因（gene)是DNA(脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳特征的特定核苷酸序列的總稱，系具有遺傳物質的DNA分子片段。基因位于染色體上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達。例如不同人種之間頭發、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。基因是生命遺傳的基本單位，不僅是決定生物性狀的功能單位，還是一個突變單位和交換單位。由30億個堿基對組成的人類基因組，蘊藏著生命的奧秘。

基因組（genomes)是一個物種的完整遺傳物質，包括核基因組和細胞質基因組。即基因組是生物體內遺傳信息的集合，是某個特定物種細胞內全部DNA分子的總和。顯然原先只關注單個基因是遠遠不夠的，應當深入研究整個基因組，于是產生了基因組學。

基因組學（genomics)是專門從分子水平系統研究整個基因組的結構（以全基因組測序為目標）、功能（以基因功能鑒定為目標）以及比較（基于基因組圖譜和序列分析對已知基因和基因的結構進行比較）的分支學科。基因組學著眼于研究并解析生物體整個基因組的所有遺傳信息，突出特點是必須以整個基因組為研究對象，而不是只研究單個基因；同時還要研究如何充分利用基因在各個領域發揮作用。基因組學概括起來涉及基因作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學問題。這門分支學科交叉融合了分子生物學、計算機科學、信息科學等,并以全新視角探究生長與發育、遺傳與變異、結構與功能、健康與疾病等生物醫學基本問題的分子機制，同時提供基因組信息以及相關數據系統加以利用，進而解決生物、醫學和生物技術以及相關產業領域的有關問題[3]。基因組學的主要目標包括認識基因組的結構、功能及進化規律，闡明整個基因組所涵蓋遺傳物質的全部信息及相互關系，為最終充分合理利用各種有效資源，以提供預防和治療人類疾病的科學依據。

人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP)的確立和實施極大地促進了基因組學的發展。人類基因組計劃的提出，可追溯到尋求新方法解決日本廣島長崎原子彈幸存者及其后代的基因突變率檢測低于預期問題。1984年12月美國能源部資助召開的環境誘變和致癌物防護國際會議,第一次提出測定人體基因和全部DNA序列，并檢測所有的突變,計算真實的突變率。1985年6月，美國能源部正式提出了開展人類基因組測序工作，形成了“人類基因組計劃(HGP)”的初步草案。歷經幾年醞釀與論證，1988年美國國會批準撥款，支持這一被譽為完全可以與“曼哈頓原子彈計劃”、“阿波羅登月計劃”并列相比美的宏偉科學計劃。1990年正式啟動后，陸續擴展成為美國、英國、法國、德國、日本和中國共同參加的國際性合作計劃。2000年人類基因組工作框架圖（草圖）完成，是人類基因組計劃成功的標志。

HGP這項規模宏大，跨國家又跨學科的大科學探索工程。旨在測定組成人類染色體（指單倍體）中所包含的30億個堿基對所組成的核苷酸序列，從而繪制人類基因組圖譜，并且辨識其載有的基因及其序列，達到破譯人類遺傳信息，解碼生命奧秘，探索人類自身的生、老、病、死規律，揭示疾病產生機制以提供疾病診治的科學依據。截至2005年，人類基因組計劃的測序工作已經完成，但基因組學等研究工作一直在不斷深人和擴展。例如，2006年啟動了腫瘤基因組計劃力求揭示人類癌癥的產生機制以及癌癥預防與治療的新理念。當下已經邁進后基因組時代，從揭示生命所有遺傳信息轉移到在分子整體水平上對功能的研究（功能基因組學）。21世紀的生命科學以新姿態和新方法闊步向著縱深發展，同時有力推進了基礎與臨床醫學、生物信息學、計算生物學、社會倫理學等相關學科的蓬勃發展。為促進這些相關學科及其應用的更好發展，尤其推動在人類健康與疾病、個性化醫療、農業、環境、微生物等諸多領域的廣泛應用，自2006年以來巳經召開了十屆國際基因組學大會（ICG)。第10屆國際基因組學大會于2015年10月在中國深圳舉行,特別就臨床基因組學、生育健康、癌癥、衰老、精準醫療、人工智能與健康、農業基因組學、合成生物學、生命倫理和社會影響、相關組學及生物產業等熱點問題進行深人研討，展現了相關組學的旺盛活力。

二、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等與基因組學相輔相成

基因組學作為研究生物基因組的組成，組內各基因的精確結構、相互關系及表達調控的科學，又必須從系統生物學角度與方法，著眼于整體出發去研究人類組織細胞結構、基因、蛋白質及其分子間相互作用，并通過整體分析研究人體組織器官的功能代謝狀態，從而才能更有效地探索解決人類疾病發生機制及其診治與保健問題。

雖然人類基因組圖揭示了人類遺傳密碼，而對生命活動起調節作用的是蛋白質。基因組研究本身不能體現蛋白質的表達水平、表達時間、存在方式以及蛋白質自身獨特活動規律等。因此，自從基因和基因組學問世以后，分子生物學的組學大家庭中，不斷延伸分化形成了相互密切關聯的轉錄組學（tmnscrip-tomics)、蛋白質組學（proteomics)、代謝組學（metabo-lomics),以及脂類組學（lipidomics)、免疫組學（lmmu-nomics)、糖組學（glycomics)、RNA組學（RNAomics)等,這些相互密切關聯的組學構成豐富的系統生物學以及組學生物技術基礎。

轉錄組學是一門在整體水平上研究細胞中基因轉錄情況以及轉錄調控規律的分支學科。也即轉錄組學是從RNA水平研究基因表達的情況。轉錄組即一個活細胞所能轉錄出來的所有RNA的總和，是研究細胞表型和功能的一個重要手段。可見在整體水平上研究所有基因轉錄及轉錄調控規律的轉錄組學，乃是功能基因組學研究的重要組成部分。

蛋白質組（proteome)是指一個基因、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質。而蛋白質組學研究不同時間、空間發揮功能的特定蛋白質及其群體;從蛋白質水平上研究蛋白質表達模式和功能模式及其機制、調節控制及蛋白質群體中各個組分。蛋白質組本質上指的是在大規模水平上研究蛋白質的特征，包括蛋白質的表達水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。基因組相對穩定，而蛋白質組是動態的概念。研究蛋白質組學是基因組學研究不可缺少的后續部分,也即生命科學進人后基因時代的特征。

代謝組學的概念源于代謝組，代謝組是指某一生物或細胞在一特定生理時期內所有的低分子量代謝產物。代謝組學則是對某一生物或細胞在一特定生理時期內所有低分子量代謝產物同時進行定性和定量分析的一門新分支學科。代謝組學以組群指標分析為基礎，以高通量檢測和數據處理為手段，以信息建模與系統整合為目標的系統生物學的一個分支。繼基因組學和蛋白質組學之后新發展起來的代謝組學，是借助基因組學和蛋白質組學的研究思想，對生物體內所有代謝物進行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對關系。基因組學和蛋白質組學分別從基因和蛋白質層面探尋生命的活動，而實際上細胞內許多生命活動是發生在代謝物層面的。因此有研究者認為“基因組學和蛋白質組學告訴你什么可能會發生，而代謝組學則告訴你什么確實發生了”。所以，代謝組學迅速發展并滲透到諸多領域，例如疾病診斷、醫藥研制開發、營養食品科學、毒理學、環境學、植物學等與人類健康密切相關的各領域。

三、放射組學在交叉融合中應運而生

2015年是倫琴發現X射線120周年，正如簡明不列顛百科全書所評價：X射線的發現“宣布了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命”W。近40多年來計算機科學技術的交叉融合，以X射線透射開始并不斷拓展許多種類型的醫學成像技術，又經歷了數字化革命而呈現出跨越式發展。數字化醫學影像學已經成為現代醫學不可或缺的重要手段和必不可少的組成部分。醫學影像學在保健査體、疾病預防、疾病篩査、早期診斷、病情評估、治療方法選擇、康復療效評價等，以及生命科學研究方面發揮了越來越大的不可替代作用。隨著多排螺旋CT、雙源CT、能譜CT、磁共振成像（MRI)、單光子和正電子計算機斷層顯像（SPECT與PET)、圖像融合一體機成像(PET/CT等等）諸多影像醫學新設備、新技術、新方法層出不窮，醫學影像學巳經從結構成像發展到功能成像，又邁向分子影像學的新階段。尤其進人21世紀后，分子影像學方興未艾地蓬勃發展，已經成為分子生物學的重要手段。當前數字化醫學影像學所形成的大數據又密切關聯到相關基因組學，應運而生了放射組學（radiomicsV）。如果說20世紀驅動醫學影像學的發展主要是依靠物理學和計算機科學技術、電子工程科學技術等，而21世紀則迫切需要與醫學、分子生物學（包括基因組學等諸多組學）等相關學科進一步深人交叉融合相輔相成。

放射組學（亦有稱之為影像組學）、分子影像學完全是與基因組學、蛋白質組學等相關組學彼此關聯并相互促進而不斷發展的。整合各種技術實現運用影像學手段顯示人體組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子,并能反映活體狀態下分子水平變化，從而對其生物學行為在分子影像層面進行定性和定量研究，無論在人體保健與疾病的診斷治療，或者在藥物研究開發，以及在基因功能分析與基因治療研究等方面，都凸顯了巨大優勢和良好前景。

包含分子影像學的數字化醫學影像學迅速發展，可提供越來越豐富的多層次醫學影像數據資料，顯然必須加以深度發掘并充分利用這些極其龐大的數字化信息。通過放射組學研究，解碼隱含在醫學影像信息中的因患者的細胞、生理、遺傳變異等多因素共同決定的綜合影像信息，并客觀且定量化將其內涵呈現在臨床診治、預后分析的整個過程，這無疑會成為臨床醫學具有重大意義的革命。應運而生的放射組學，就是致力于應用大量的自動化數據特征化算法將感興趣區域（regionofinterest,R0I)的影像數據轉化為具有高分辨率的可發掘的特征空間數據。數據分析是對大量的影像數據進行數字化的定量高通量分析，得到高保真的目標信息來綜合評價腫瘤的各種表型（phenotypes),包括組織形態、細胞分子、基因遺傳等各個層次。例如近期文獻報道，放射組學可揭示腫瘤預測性的信號，能夠捕獲腫瘤內在的異質性，并與潛在的基因表達類型相關聯。

美國的國家癌癥研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已經建立量化研究網絡（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享數據、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究網絡U5]。他們將放射組學的建設及應用框架分為5部分:①圖像的獲取及重建;②圖像分割及繪制；③特征的提取和量化；④數據庫建立及共享；⑤個體數據的分析。當然這些均是很有挑戰性的工作。

放射組學通過標準化的圖像獲取以及自動化的圖像分析等,能為疾病的診斷、預后及預測提供有價值的信息。近期的研究還提示放射組學能有效預測不同患者中的腫瘤基因異質性等，可見放射組學有著廣闊應用前景。四、發展相關組學更好共促精準醫療

從基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等2直到新形成的放射組學，均是在相關學科交叉融合中，當條件與時機發展到一定程度而瓜熟蒂落催生。

這些相互關聯的組學全部都兼備著學科分化以及整合的特色。學科交叉融合根據發展需要分化催生出4新分支，而所有這些組學分支學科又都從系統生物學角度出發，注重對形成的分支學科自身整體開展研I究。正是如此辯證統一的現代科技發展特點，如同DNA的螺旋結構一樣在不斷深化中而螺旋式上升，7推動科學技術向更深層次和更高水平發展。

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關鍵詞：化學 生命科學 生物科學

中圖分類號：O-31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0164-02

眾所周知，化學是自然科學的基礎，它貫穿于人類活動與環境的相互作用之中，與能源、材料、環境和人類生活緊密相連。隨著現代科學技術的發展，化學又滲透到與人類健康密切聯系的生命科學領域，而成為21世紀最富有拓展力和生命力的科學領域之一[1]。因此，化學又被稱為是生命科學的語言。

1 化學在傳統學科中的地位

化學被稱為“中心科學”，在“數理化天地生”六門傳統科學中的占據重要地位。什么是“化學”呢？化學是自然科學的一種，是在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律，創造新物質的科學。

化學不僅是重要的基礎科學之一，也是一門以實驗為基礎的科學。化學作為基礎學科在自身快速的發展的同時，也推動了其他學科和技術的發展。例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學;對地球、月球和其他星體的化學成分的分析，得出了元素存在的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，為天體演化和現代宇宙學提供了實驗資源，還豐富了自然辯證法的內容。在新物質的創新性研究中，要想得到精確的物質結構必須進行精準的化學實驗。在我國古代，道家為尋求長生不老藥煉制“不老仙丹”，甚至希望能“點石成金”，這些聽起來似乎有些不可思議，但從理論上來講，他們卻成了研究物質化學變化的先驅。前人所用的研究方法即是“實驗”法，只是限于當時科學和技術的發展水平，對物質組成的了解和實驗技術的掌握尚不足，導致這些開創性的研究工作成為后人的“笑談”。隨著科技和人類認知的發展，作為我國四大發明的“火藥”被發明。據記載，“火藥”是煉丹的副產品。此外，陶器和玻璃的發明與制作都是古人在長期的生產活動中，利用化學反應進行的實踐活動。著名化學家拉瓦錫，早在200多年前就用定量試驗的方法測定了空氣成分。這些在客觀上為化學學科的建立積累了研究基礎。

2 生命科學的研究范疇及發展前景

2l世紀是信息與生命科學的時代。那么，何為生命科學呢？生命科學是研究生命現象及其規律的科學。雖然至今學界對于生命的概念仍未有清楚的認識，但基本上，生命具有與化學成分同一性的特征，具備嚴整有序的結構，能夠自我新陳代謝并產生應激性和運動等特征[2]。

就生命科學的起源而言，它并不是近代才產生的。在人類出現文明的初期，生命與非生命的差異就被人類認識到，并開始對生物進行觀察、描述，留下了大量的材料。17世紀以前，由于科學技術水平的限制以及神學對人們思想的禁錮，古老的生物學始終停留在觀察和描述階段。到18世紀，伴隨自然科學的發展，生物學的積累已經達到了一定程度，對生物進行分門別類的研究成為主要課題。19世紀，隨著物理學和化學的發展，新技術被不斷應用于生物研究，使生物學由描述性的學科發展成為實驗性的學科。1838―1839年，德國植物學家施萊登和動物學家施旺分別通過對植物和動物細胞的研究，提出了細胞學說。這一學說的提出，使生命科學的研究由宏觀水平深入到微觀水平，對于揭示生命運動規律起到了不可估量的積極作用。1865年，遺傳學的奠基人孟德爾發現了生物性狀遺傳的兩個基本定律，標志著遺傳學的誕生。20世紀初，美國遺傳學家摩爾根在基因概念的基礎上，進一步提出了基因定位于染色的基因學說，生物學的發展出現了質的飛躍。

到20世紀后半葉，生命科學在分子生物學領域取得了前所未有的突破。具體表現在學科分支細化和深化，各近代學科間的交叉加強，從而產生了一系列的邊緣學科。如研究基因及其表達的分子遺傳學，研究生物大分子的結構與功能、生物體內化學變化的生物化學等等。20世紀70年代以后，生物工程、克隆技術、PCR技術構成了現代生物技術的核心。

3 化學對生命科學的貢獻

3.1 化學學科分類及研究內容

按照學科分類，現代化學包括無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學等五門學科。

無機化學研究的是除碳氫化合物之外的一切物質;有機化學研究的是所有的碳化合物;物理化學是應用物理的原理、方法研究化學的現象以便用數學的語言定量地描述化學的有關信息;分析化學是定性確定各種物質的組成、結構以及定量表示物質組分的含量;高分子化學是研究高分子化合物合成和反應的學科，包括各種聚合反應理論，新的聚合和改性方法、高分子基團反應等。

3.2 化學對生命科學的貢獻

3.2.1 無機化學與對生命科學的貢獻

早期化學領域的研究無不是以無機化學為基礎的。如法國的拉瓦錫、英國的玻意爾和道爾頓、俄國的門捷列夫等，他們的研究都是以無機物質的變化、反應和性質為研究對象的。20世紀發展起來的各化學理論也是從研究無機物質的結構和價鍵開始的。無機化學在自身發展的同時，與其他學科的交叉與融合進一步加強。無機化學與生命科學交叉使人們不僅僅關注技術配合物與生物大分子相互作用及其模擬，而且從活性分子、活體細胞和組織等多個層次研究無機物質與生命體相互作用的分子機理，熱力學和動力學平衡、代謝過程，同時，更加關注生物啟發的無機智能材料在生物體自修復、生物信息響應和傳導及生物免疫體系構筑中應用的研究[3]。

3.2.2有機化學對生命科學的貢獻

有機化學學科是現代科學技術的重要基礎學科，并已滲透到生命科學領域。有機化學在揭示物質結構的本質的同時，促進了生命科學等相關學科和邊緣學科的發展，同時，生命科學又為有機化學的發展提供了豐富的研究內容。生物的多樣性使有機化學的研究充滿了活力，有機分子的生物功能也充分反映了兩學科之間的同源和緊密聯系。20世紀60年代，我國科學家在世界上首次合成了具有生物活性的蛋白質―― 牛胰島素，隨后80年代又合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸，這是在揭示生物體生命過程的化學本質上取得的重大成就。

20世紀后半期，復雜生命現象的研究進入分子水平。從DNA的雙螺旋結構到人類基因組計劃，有機化學的理論和方法在生命科學的發展中起了重要作用。美國著名生物化學家、諾貝爾生理學和醫學獎獲得者阿瑟?科恩伯格指出：“現今分子生物學的成就其實屬于化學”，“生命實際上是一個化學過程”，“人類的形態和行為就如同它的起源，它與環境的相互作用和它的命運一樣，都是由一系列各負其責的化學反應來決定的”。可見，有機化學在生命科學的發展過程中起著非常積極的作用。

3.2.3 生物化學對生命科學的貢獻

19世紀以來，化學理論和技術介入到生物學領域，建立起“生物化學”這一新學科。生物化學是的主要任務是了解生物的化學組成和它們的化學活動。生物化學從早期對生物總體組成的研究，進展到對生物的各種組織和細胞成分的精確分析，使得生物學研究逐漸從宏觀的描述水平深入到微觀的分子水平，極大地促進了生物科學的發展。

生命科學基礎研究中最活躍的前沿包括：生物化學和分子生物學、細胞生物學、發育生物學、神經生物學、免疫學、生態學。由這些前沿引伸出的核心問題的探索包括：生命的起源，物種和生態系統的進化，遺傳發育及其在基因組和表觀基因組層面的調控、蛋白質的分類、結構與功能、細胞信號轉導行為與腦的認知等[4]，這些核心問題都包含著急待解決的化學問題。生命科學和生物技術的研究與開發也成為了當今世界最為活躍的科技領域。

4 結語

生命活動的基礎是生物體內物質分子運動，有學者認為可以“把生命理解成化學”。雖然，生命過程不能簡單地還原為簡單的化學過程，但研究生命過程的化學機理，從分子層次上來了解生命問題的本質，揭示生命運動的規律，將會對人類認識生命提供基礎。作為本科學生，不僅要學習化學知識與技能，更重要的是通過學習過程訓練科學方法和思維，培養科學精神和品德。

參考文獻

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[2] 謝放.中外文化發展歷程[M].吉林：長春出版社，2013.

篇6

關鍵詞：醫學檢驗 進展 臨床

醫學檢驗是一門多學科交叉，相互滲透的新興學科。近年來，隨著科學和醫療衛生事業的發展，人們對疾病的認識越來越深入。為了準確診斷疾病，為臨床治療提供科學依據，檢驗工作者必須做出更準確的檢驗結果協助臨床診斷和鑒別診斷各種疾病。醫學檢驗范圍十分廣泛，其中有臨床生化檢驗、臨床微生物檢驗、免疫學、寄生蟲學、形態學、血清學檢驗。

1醫學檢驗的進展

1.1分子生物學技術的應用。分子生物學的進展給檢驗醫學帶來了巨大的變化，使得檢驗醫學也從細胞水平進入了分子水平。將分子生物學技術應用到臨床檢驗診斷學，對疾病診斷深入到基因水平，稱為基因診斷。基因診斷技術主要包括核酸分子雜交技術、聚合酶鏈式反應（PCR）技術、基因多態性分析技術、單鏈構象多態性（SSCP）分析技術、熒光原位雜交染色體分析（FISH）技術、波譜核型分析（SKY）技術以及蛋白質組技術等。

1.2生物芯片技術。基因芯片的概念現已泛化到生物芯片、微陣列、DNA芯片，甚至蛋白芯片。基因芯片集成了探針固相原位合成技術、照相平板印刷技術、高分子合成技術、精密控制技術和激光共聚焦顯微技術，使得合成、固定高密度的數以萬計的探針分子以及對雜交信號進行實時、靈敏、準確的檢測分析變得切實可行。

1.3流式細胞儀的應用。流式細胞儀（FCM）有別于普通細胞計數儀的方面在于它不僅能夠進行細胞計數和簡單的三分群或五分群，而且能夠對細胞亞型進行檢測。臨床上，FCM主要應用于免疫學和血液病學方面。它克服了傳統免疫技術難以準確定量的不足，可應用于外周血T淋巴細胞亞群的測定，對器官移植后的排斥反應進行監測；用于肺泡灌洗液中T淋巴細胞亞群的測定，能夠快速、準確的測定細胞表面抗原的表達，為多種肺部疾病的診斷和發病機制提供重要信息。FCM還可同時檢測T細胞總數、Th細胞和Ts細胞，結果準確、報告迅速，國外已用來進行HIV的常規檢測。FCM在血液病方面主要是對白血病進行分型，可以克服傳統免疫熒光鏡檢法中人為因素的干擾和細胞計數少等造成的誤差，使之更為快速和精確。FCM還可進行淋巴瘤的免疫分型、白血病微小殘留病變和化療效果監測、骨髓移植和干細胞移植的監測等。用FCM檢測活化血小板表面受體是近來血栓研究的一項重要技術。

1.4發光免疫分析技術。臨床上，發光免疫分析技術主要應用于甲狀腺疾病相關免疫檢測、生殖內分泌激素檢測、心肌蛋白的檢測和貧血指標的檢測等。該技術以其靈敏度高（可達10～18mol/L）、檢測速度快、操作簡便、所使用試劑對人體無危害的優點，成為非放射性免疫分析技術中最具有發展前景的方法之一。

1.5現場即時檢驗。隨著急救醫學的發展，在急診科對危重患者的救治中快速檢驗很有必要。這種需求刺激了相關科學和技術的進步，給予了現場快速檢驗的新生。

1.6細菌耐藥檢測。由于抗生素的普遍使用，臨床病原菌對抗生素的耐藥情況越來越嚴重，并出現了ESBL、MRSA等廣譜耐藥菌。因此，盡早選擇敏感的抗生素對控制感染和節約醫療成本至關重要。臨床微生物室不僅需要分離鑒定感染標本中的病原菌，而且應該進行藥物敏感實驗，為臨床醫生選擇抗生素提供依據。

1.7自動散射比濁分析的應用。散射比濁分析儀主要檢測的是血漿、體液中的特定蛋白系列，包括免疫球蛋白系列、補體系統、急性時相反應蛋白系列、炎性反應蛋白系列、載脂蛋白系列、尿微量蛋白系列和小分子藥物等。這些蛋白成分的檢測，可為臨床提供有效的病理生理指標，作為臨床診斷、判斷治療效果和分析預后的依據。

2醫學檢驗的臨床應用

臨床生物化學檢驗和試驗數據主要用于：①揭示疾病的基本原因和機制，如動脈粥樣硬化，糖尿病及代謝性疾病等；②根據發病機制，建立合理治療，如針對苯丙酮尿癥患者給予低苯丙氨酸飲食；診斷特異性疾病，如利用肌紅蛋白、肌鈣蛋白診斷心肌梗死；③為某些疾病的早期診斷提供篩選試驗，如測定血中甲狀腺素和促甲狀腺素用以診斷新生兒先天性甲狀腺機能減退癥；④監測疾病的病情好轉、惡化、緩解或復發等，如利用肝功能試驗對肝臟疾患進行診斷和治療監測；⑤治療藥物監測。即根據血液以及其他體液中的藥物濃度，調整劑量，保證藥物治療的有效性和安全性；⑥輔助評價治療效果，如測定血中癌胚抗原含量監測結腸癌的治療效果；⑦遺傳病產前診斷，降低出生缺陷病的發病率。

臨床微生物學是檢驗醫學的亞專業之一，其綜合了臨床醫學、病原生物學和免疫學、臨床抗生素學和醫學流行病學等幾方面的知識和技能，對感染性疾病進行快速、準確的診斷，密切結合臨床提出及時有效的治療方案，防止微生物產生耐藥性和醫院內感染的發生。

3 醫學檢驗的局限性分析

3.1 非連續性的檢驗與疾病的不斷變化性之間存在矛盾。檢驗是一時的行為、是非連續性的反映，所檢查的結果只表現了疾病的瞬間；始終難以消除的是檢驗所具有的點的表現力與疾病變化的線的連續性之間的矛盾。因此，絕不能將檢驗的結果看成是疾病變化的全過程。

3.2 同一項檢驗結果有可能是這種病也可能是那種病。如果檢驗出來的癥狀與患者所患疾病是相一致的，那么根據檢驗的結果診斷疾病就不會出現差錯，但往往存在同一項檢驗結果為多項疾病所共有的情況，X光線表現的特征就可見于完全不同的疾病。

3.3 醫學檢驗的危險性。因病理檢驗需從患者身體摘取病變組織，因而危險性會時常降臨，除非患者有嚴重的病情，離開這些檢驗結果就難以弄清病因，這樣才能進行病理檢驗。

4總結

醫學檢驗是醫療科技高度發達的情況下臨床醫師在診斷疾病過程中所依賴的重要手段，但鑒于檢驗結果的影響因素復雜多變。因此，需要提高檢驗師、護士和臨床醫師的責任意識和專業技術水平是醫療機構利用現代醫療科技正確診斷和治療疾病的重要途徑。

篇7

關鍵詞:植物藥材;ITS序列;DNA條形碼鑒定

中圖分類號:R285.5 文獻標識碼:A 文章編號:1673-7717(2010)04-0737-02

[FQ(9。25,X-W]

收稿日期:2009-11-26

基金項目:國家科技部資助項目(2005DKA21004);遼寧省教育廳資助項目(2009A496)

作者簡介:許亮(1978-),男,遼寧沈陽人,講師,博士研究生,主要從事中藥生藥的教學與科研研究。

通訊作者:康廷國(1955-),男,山東壽光人,教授,博士研究生導師,研究方向:中藥品質評價與中藥新藥開發研究。Tel:041187586028,Email:kangtg@lnutcm.省略。

ITS(internal transcribed spacer)是核糖體DNA上的內轉錄間隔區,位于18S 和26SrDNA 基因之間,被5.8S 基因分為兩段即ITS1和ITS2,見圖1。ITS 區包括5.8S rDNA 在內的總長度為600-700bp,其中5.8S rDNA 的長度非常保守,一般為163bp 或164bp ,ITS1和ITS2 的長度也比較保守,但核苷酸序列變化較大,可以提供豐富的系統學信息。ITS1和ITS2作為非編碼區,受外界環境因素的影響較小,承受的選擇壓力較小,進化速度較快,核苷酸序列變化較大,且其變異以相互獨立的點突變為主,是rDNA中的中度保守區,可為屬以下水平的研究提供較豐富的變異位點和信息位點的系統學信息。這使ITS序列十分適宜進行各種分子操作,已成為最廣泛的應用于被子植物系統發育和進化研究的核基因標記之一,并取得了一系列重要進展[1-3]。

圖1植物核糖體DNAITS的基本結構

1 ITS序列與植物DNA條形碼鑒定的關系

DNA條形碼(DNA barcoding)是利用一段標準的DNA序列作為標記來實現快速、準確和自動化的物種鑒定,類似于超市利用條形碼掃描區分成千上萬種不同的商品。已成為生物物種鑒定的新方向,受到世界40多個國家130多個組織中傳統生物分類學家、分子生物學家和生物信息學家等多學科專家的關注。加拿大動物學家Paul Hebert首先倡導將條形碼編碼技術應用到生物物種鑒定中,他對動物界11門13320個物種的線粒體細胞色素C氧化酶亞基(Cytocheome c oxidase Ⅰ,COⅠ)比較分析,提出可以采用單一的基因片段來代表生物種,作為物種的條形碼[4-5],因此他被稱為DNA條形編碼之父。但由于COⅠ基因在植物中的進化速率遠慢于在動物中的進化速率,對于大多數植物不適合作為DNA條形碼鑒定的編碼基因。

ITS序列在被子植物中的長度變異很小,ITS1和ITS2的長度均不足300bp,PCR擴增及測序簡單易行,特別是PCR直接測序法的誕生,極大地推動了ITS在被子植物科內,尤其是近緣屬間及種間關系研究中的應用,成為系統與進化植物學研究中的重要分子標記[6],隨著現代分子生物學技術的迅猛發展,使在分子水平上快速準確地鑒定中藥材成為可能,應用ITS序列作為植物類中藥材的DNA條形碼,為有效遏制各種假冒偽劣藥材提供了極為有力的先進的技術支持。

中藥材鑒定方法如基原鑒定、性狀鑒定、顯微鑒定、理化鑒定、色譜法鑒定等,在中藥材鑒定和評價其質量研究中發揮了重要作用,但隨著現代分子生物學技術的快速發展,涌現了多種中藥材DNA分子鑒定技術,DNA條形碼技術具有4個顯著的特點:①DNA 條形碼直接利用DNA序列進行物種的鑒定,基于生物的基因型,具有獨一無二的可重復性;②DNA條形碼序列具有通用性,在不同物種之間具有可比性,在全球物種鑒定中可以形成統一的標準,也更利于對植物系統進化的研究;③DNA 條形碼只需一對或幾對通用引物;④在技術發展成熟的基礎上,根據DNA 條形碼鑒定技術設計生產“便攜式中藥鑒定分析掃描儀”,任何人可以實時完成物種鑒定工作[7]。

作為DNA條形碼的編碼基因應符合以下標準:①具有足夠的變異性以區別不同的物種,同時具有相對的保守性;②必須是一段標準的DNA序列來盡可能的鑒別不同的種群;③應該包含足夠的系統進化信息以定位物種在系統中的位子;④應該具有高度的保守性以便于通用引物的設計;⑤應該足夠的短以便于有部分降解的DNA的擴增[8]。對于動物來源的藥材可以根據COI基因設計通用引物,而對于植物來源的中藥材ITS序列可以作為候選的編碼基因。

2 ITS序列在中藥材鑒別上的應用

由于ITS 區域具有較多的堿基信息,在長度上具有較好的保守性,因此該片段特別適合于屬、組級的系統發育和分類研究。尤其能為中藥材的分子鑒定提供依據。毛善國等[9],車建等[10]分別通過ITS序列的測定進行了番紅花及其混淆品的有效鑒別研究。劉春生等[11]通過基于核DNA ITS序列對細辛藥材的基源及分子鑒定進行了研究。閆坤等[12]通過ITS序列對地黃屬種間的親緣關系進行了研究。馬玉花等[13]對中國不同地區的杜仲rDNA的ITS序列進行了分析測序。蔡金娜等[14]對中國不同地區的蛇床進行了rDNA ITS序列分析。宋葆華等[15]對中國莧屬nrDNA的ITS序列分析并對其系統學意義進行了研究。武瑩等[16]通過ITS序列鑒別了5種習用柴胡。郝明干等[17-18]采用rDNA ITS的序列分析對中藥材白花蛇舌草進行了有效的分子鑒定。趙志禮等[19]進行了山姜屬中藥草豆蔻和益智nrDNA ITS區序列的測定。趙等[20]綜述了核rDNA ITS序列在植物種質資源鑒定中的應用。趙志禮等[21]綜述了核糖體DNA ITS區序列在植物分子系統學研究中的具有重要的價值。唐先華等[22]進行了睡蓮類植物ITS nrDNA序列的分子系統發育分析。陳生云等[23]用nrDNA ITS序列探討狹蕊龍膽屬及其近緣屬(龍膽科)的系統發育。李國強等[24]對中藥蓼大青葉及其偽品的nrDNA ITS區序列進行了測定分析。ITS序列在生物學、分子生態學、生物進化的研究領域有著廣泛的應用,陳士林等[7]學者認為植物來源的中藥材可以根據rDNA ITS序列作為該藥材的DNA條形碼進行生物鑒定等。

3 基于ITS序列的植物類藥材鑒定研究前景展望

隨著分子生物學的飛速發展,人們將會對ITS區序列及其植物分子系統學價值有更廣泛深入的研究。對于以ITS序列不能明顯鑒別的植物藥,可以通過與18S rDNA,葉綠體matK、rbcL和trnH-psbA等多個標記基因聯合應用進行。目前植物總DNA的提取方法已比較完善,可從長期貯存的標本中進行提取、擴增與測序,使中藥材的分子鑒別在方法學上得到保證。以ITS序列為編碼基因,進行植物類藥材的DNA條形碼鑒別及進一步設計生產使用“便攜式中藥鑒定分析掃描儀”,必將前景廣闊。

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篇8

關鍵詞：微生物；血栓；溶栓藥物

心肌梗死、動靜脈血栓栓塞等心血管疾病是造成全球人口死亡的主要原因之一。目前臨床上使用的溶栓藥物主要是組織型纖溶酶原激活劑、尿激酶等纖溶酶原激活劑。盡管應用廣泛，這些藥物價格昂貴、對纖維蛋白的特異性較低、出血危險等限制了這些藥物的使用，因此有待開發更為理想的溶栓藥物。微生物是溶栓藥物的重要來源，其種類繁多、代謝產物多樣化、生長周期短、生產成本低等特點，為篩選新型溶栓活性物質提供了豐富的資源。

1 幾種重要的微生物源溶栓藥物

1.1鏈激酶 1949年研究人員從β-溶血鏈球菌的發酵產物中發現鏈激酶（Streptokinase， SK），其分子量為47kD，由414個氨基酸組成，是最早應用于臨床的溶栓類藥物。SK通過與纖溶酶原以1：1的比例結合成SK-纖溶酶原復合物，然后暴露活化位點，激活纖溶酶原成為纖溶酶，從而進行血栓溶解。臨床應用表明SK有效且冠狀脈開通率高，但因具有天然的抗原性而時有嚴重的免疫反應發生，且極短的半衰期極大的影響藥效作用的發揮。

1.2 葡激酶 葡激酶（Staphylokinase， SaK）是由溶源性金黃色葡萄球菌分泌產生的一種由四種纖溶酶原激活因子構成的蛋白質家族，分子量均為16.5kD。SaK在血漿中同樣是與纖溶酶原形成復合物，激活纖溶酶原成為纖溶酶并溶解血栓。大量動物血栓模型實驗顯示， SaK溶解動脈血栓的效果要明顯優于SK。SaK具有極強的纖維蛋白特異性，當無纖維蛋白或血栓時，SaK-纖溶酶原復合物很快被2-抗纖溶酶滅活而不激活纖溶系統。雖然到目前為止尚未見SaK引起過敏反應的報道， 但SaK來源于細菌，仍然有著潛在的免疫原性。

1.3納豆激酶 納豆激酶（Nattokinase， NK）是在納豆發酵過程中由納豆枯草桿菌產生的一種絲氨酸蛋白酶，由Sumi等在1987年發現。NK的分子量為27.7kD，在pH6～12.5的范圍內穩定，熱穩定性好，甚至在酸性環境下酶活也不會完全喪失，并已經從枯草桿菌中獲得了其基因aprN。在臨床實驗中，口服NK膠囊能明顯縮短優球蛋白溶解時間。NK具有纖溶活性外，還纖溶酶原激活劑，對交聯纖維蛋白有很強的水解活性，但對纖維蛋白原卻并不敏感，所以不易引起出血。基于NK來源于食源性微生物，無任何毒副作用，原料來源豐富，因而有很大的開發價值。

2 來源于其他微生物的溶栓藥物

2.1來源于鏈霉菌的纖溶酶 鏈霉菌是多數抗生素生產的重要菌種，次級代謝產物豐富，可同時分泌多種蛋白酶，且為非致病菌，因此研究該種菌產生的活性物質具有重要的實際意義。

中國醫學科學院篩選到產多種纖溶活性成分的鏈霉菌Y4051，并分離出了單亞基多肽鏈蛋白酶SW-1，可以直接降解纖維蛋白和纖維蛋白原，但不具有纖維蛋白特異性，可能造成系統性纖溶，因此在使用上受到一定限制。Chitte等2由鏈霉菌SD-5分離出來一種纖溶酶原激活劑，其相對分子量為35kD，最適pH值和溫度分別為8和55°C，它的一大優點是在工業上有可能在較低的成本下進行大規模生產。鞠秀云等3從鏈霉菌XZNUM00004發酵液中純化得到絲氨酸蛋白酶SFE1，其相對分子質量為20kDa，最適pH和最適溫度分別為7.8和35℃。SFE1纖溶活性高且有耐熱的優點，能夠快速水解纖維蛋白原的三條鏈。Mander等4分別從三株鏈霉菌菌株CS624、CS684和CS628發酵液中分離得到三種纖溶酶FES624、FP84和FP28，其中FP28的相對分子質量為17.6kDa，是目前為止報道的鏈霉菌產生的最小的纖溶酶，可在兩小時內分別水解纖維蛋白原的三條鏈，體外動物實驗表明其具有很好的溶栓活性，在未來可發展成為有前景的溶栓藥物。Uesugi等5從鏈霉菌中得到一種絲氨酸蛋白酶SOT，體外實驗結果表明，SOT的纖溶活性是纖溶酶的18倍，同時也具有纖溶酶原激活劑活性。SOT能夠迅速水解纖維蛋白原的A（-和B（-鏈，與納豆激酶具有纖溶協同效應，可作為一種有效的溶栓劑用來進行血栓的治療。

2.2海洋假單胞菌產生的溶栓活性物質 海洋微生物具有耐高壓、噬低溫、耐鹽等生理特性，被認為是獲取具有新型理化性質物質的又一重要來源。劉晨光等從海洋假單胞菌中提取得到一種分子量21kD的纖溶酶，最適pH值和最適溫度分別為8和50℃，且該酶具有降解苯甲酰-L-精氨酸乙酯鹽酸鹽的活性。對于該酶還需對其結構、催化特征以及毒理藥效作用等作進一步研究，為進一步開發為新藥和發酵工業生產提供科學依據。

2.3其他 天津科技大學分離出一株中國根霉 12#，劉曉蘭等利用紫外線-氯化鋰復合誘變的方式，得到酶產量較出發菌株提高32.9%的穩定高產正突變株，并通過固體發酵分離純化得到分子量為18.0kD的纖溶酶，有直接降解纖維蛋白和纖溶酶原激活劑的的雙重溶栓作用。Wodeuk等6從芽孢桿菌CK-114的發酵產物中分離純化得到了枯草激酶CK，其分子量為28.2kD，最適pH值為7.0，且熱穩定性較好，具有纖溶活性和促纖溶活性。目前CK已在許多動物模型中表現出較理想的體內溶栓效果。此外Lee等7還從密環菌發酵物中分離到具溶纖作用的金屬蛋白酶，分子量為21kD，其最適pH值和溫度分別為6和 33°C，能有效水解纖維蛋白原。

3 分子生物學研究

目前國內外正致力開發新一代溶栓劑，如用蛋白質工程手段分子改造，通過定點突變或改變相關結構域等手段提高對纖維蛋白的特異性、延長半衰期以及發展導向性溶栓功能等。

1992年Nadamura等8確定了納豆激酶的基因序列和 氨基酸序列，為從基因工程角度提高納豆激酶的產量和活性提供了可能。2003年彭勇等克隆了豆豉溶栓酶基因，又將α-淀粉酶啟動子及信號肽與豆豉溶栓酶基因前肽及成熟肽序列融合，并將純化標簽His-Tag與豆豉溶栓酶基因融合，通過金屬親合柱進行純化，簡化純化步驟，提高回收率。不同溶栓酶間存在很高的同源性，解析這些酶的空間結構并用生物信息學確定酶的功能氨基酸，可通過定點突變改造基因以提高酶比活和纖維蛋白特異性。利用 DNA 重排等定向進化手段來改造纖溶酶， 將可以提高纖溶酶產品的功效。

4 結論及展望

隨著現代生物化學與分子生物學的發展，人們越來越關注微生物產生的溶栓活性物質，對產生大量蛋白酶的微生物進行篩選，并進行分離純化、功能研究與開發，以及通過不同的分子生物學手段對蛋白酶結構及基因進行改造，重組表達出優化溶栓物質，降低副反應，獲得工業化大規模生產，將成為這一領域今后的研究方向。

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篇9

關鍵詞：藥物篩選;分子印跡技術;高通量篩選技術;生物芯片技術;生物信息學技術

藥物篩選是應用適當的方法和技術根據特定的目的對藥物進行優選的過程。藥物的種類很多，從大量的藥物中找出對特定疾病有針對性治療作用的藥物是個復雜的過程。傳統的藥物篩選一般是采用生物學方法，也就是將藥物與相應的病原作用，能夠有效抑制病原生長或對已有病原有殺滅作用的即為有效藥物。然而對于由病毒或細菌引起的具有強傳染性的疾病此種方法是一項既繁瑣，危險性大又對實驗條件要求極高的工作。因此，應建立非生物學方法來替代傳統生物學方法。所謂的非生物學藥物篩選方法即在不接觸傳染性病原的情況下進行藥物篩選。篩選的方法可以是間接的篩選藥物，如分子印跡法、生物信息學法;也可以是獲得病原的相應結合靶點來選取有效藥物，如高通量篩選技術和生物芯片技術。本文將對非生物學藥物篩選方法進行簡要綜述[1]。

1分子印跡技術

分子印跡技術也叫分子烙印技術或分子模板技術(molecularimprintingtechnique,MIT)，是一種模擬抗原與抗體相互作用的人工生物模板技術。分子印跡聚合物(molecularlyimprintedpolymers，MIPs)也就是由分子印跡技術制備出來的，具有高效、穩定、使用壽命長等優點。在對映體和異構體的分離[2，3]、固相萃取[4，5]、緩控釋給藥系統[6]、臨床藥物分析、膜分離技術[7]、模擬酶催化[8]、化學仿生傳感器[9]等領域中MIPs都展現了良好的應用前景。MIPs的制備過程為：①在溶劑(致孔劑)中將模板分子和功能單體按照一定比例混合后一定條件下進行反應，通過共價鍵或非共價鍵作用形成可逆的模板分子-功能單體復合物;②加入交聯劑、引發劑，使模板-功能單體復合物通過聚合反應在模板分子周圍形成高交聯的剛性聚合物;③將模板分子(印跡分子)從聚合物中洗脫解離出來，這樣在聚合物的骨架上便留下了一個對模板分子有“預定”選擇性的識別空位。空位中含有精確排列的與模板分子官能團相互補的由功能單體提供的功能基團[10]。分子印跡聚合物中的空位和模板分子形狀、大小完全一樣,從而實現對模板分子的特異性識別。印跡聚合過程如圖1所示[11]。MIT具有分子識別性強、固定相制備簡便快速、操作簡單、性質比較穩定(耐酸堿、耐高溫、高壓等)、溶劑消耗量小、模板和MIPs都可以回收再利用等優點。

應用分子印跡技術，根據已篩選出的對相應病原有抑制作用的化合物作為模板建立生物法替代篩選模型。一方面可以避免與病原的直接接觸，增強安全性;二是可以在普通實驗室進行實驗，實驗條件要求低;三是有針對性的選擇有效藥物成分，縮短了篩選時間和實驗強度;四是精確有效篩選。如中草藥含的化合物結構類型多樣，含量懸殊且許多成分是未知的，因此從中分離純化有效成分是一項費時費力的工作，而且容易丟失微量的有效成分。為了盡快從中草藥中尋找出高效的實體藥物及各配方的有效成分，以及將中藥推向國際市場并從中發現療效顯著的符合歐美市場要求的新藥，就可以應用分子印跡技術來達到這個目的。謝建春等[12]以駱駝蓬種籽中抗腫瘤活性化合物哈爾滿作為模板,用非共價鍵法制備了對哈爾滿結構類似物哈爾明及哈馬靈具有強親和性的分子印跡聚合物。分離鑒定了駱駝蓬種籽甲醇粗提物中所含的哈爾明及哈馬靈兩種抗腫瘤活性成分。此實驗結果說明了通過分子印跡技術能夠有效地對中草藥活性成分進行分離。實驗還說明了通過分子印跡親和色譜與質譜聯用可以分離鑒定復雜成分中有效成分。這對于篩選已知藥物的結構類似物無疑是種簡單快速安全的方法。

2高通量藥物篩選技術

高通量藥物篩選(highthroughputscreening,HTS)是20世紀80年代后期發展起來的一項快速尋找新藥的技術。篩選的對象是藥物作用靶點，根據待選樣品與靶點是否相互作用來判斷待選化合物的生物活性。高通量藥物篩選技術涉及自動化控制技術、細胞生物學技術、藥理學實驗技術、分子生物學技術和管理技術以及計算機計算等。隨著各學科的發展及相應技術的成熟[13]，高通量藥物篩選技術憑借其自動化操作系統和微量靈敏的檢測系統，使其篩選速度快、規模大、用量小實現一藥多篩。

高通量篩選的體外模型通常有分子水平模型和細胞水平的模型，分子水平模型主要分為受體模型、酶篩選模型和離子通道篩選模型。細胞水平藥物篩選模型是以細胞功能為基礎的篩選模型。各種模型篩選的原理有3個方面，一是待選化合物與靶點的作用。多數情況下藥物與靶點相結合從而產生治療作用。其作用原理如同受體-配體相互作用。可以與相應受體結合的化合物就有可能是有活性的成分;二是待選化合物對酶活性的影響。生物體內的許多生理生化反應都必須有酶的參與，加入待測化合物的同時測定酶的一些指標，以指標的變化為依據來評價化合物的作用。此種模型相對易于檢測，被普遍使用;三是待測化合物對細胞的作用。通過化合物的篩選，了解整體細胞對化合物作用的反應。靶向細胞因子、生長因子、離子通道和G-蛋白耦聯受體(GPCR)在細胞水平上的功能性檢測中都取得了成功的進展[13]。(i)復合物化(ii)聚合(iii)去模板分子a.模板分子b.聚合前復合物c.聚合后復合物d.模板分子去除后的聚合物圖1分子印跡聚合過程示意圖據統計高通量藥物篩選技術每天可以對數以萬計的樣品化合物進行篩選，應用得最多的是組合化學庫。我國中藥資源豐富，許多資源尚未開發。有部分中藥及組方治療作用明確，但大部分作用機理尚不清楚。從而限制了中藥的發展及國際化的要求。由于中藥有效成分具有多靶點的作用特點，故天然產物庫的建立將為高通量藥物篩選提供更多更全面的化合物[14，15]，同時中藥有效成分的作用機理也會明確。羅弟祥等[16]用PTP1B(蛋白酪氨酸磷酸酶1B)抑制劑高通量篩選模型對17940個植物提取物和其組分進行了篩選，陽性率為2.85%[17]。另外針對腫瘤、2型糖尿病[18]、神經系統疾病、免疫系統疾病和感染性疾病等相關靶點明確的疾病，已經逐步建立和完善了以高通量分子篩選模型為初篩的篩選體系。隨著生物化學、分子生物學、細胞生物學、蛋白質組學及基因工程等學科的發展，疾病的發病機理越來越明確。特別是對于一些病毒和病菌，它們的致病靶標也越發的清晰。只要針對相應的靶標進行篩選，就能夠很快找到相應的有效藥物，這樣就可以減少操作的危險性，避免與相應病原直接接觸，同時也加快了藥物的篩選速度及篩選的精確性[19]。曹鴻鵬等[20]以神經氨酸酶(NA)為抗流感藥物的作用靶點建立可用于高通量藥物篩選的模型來篩選NA抑制劑，初篩發現12個化合物對流感病毒神經氨酸酶有可重復的抑制活性。高通量藥物篩選過程是從藥物作用靶點水平篩選藥物即只是停留在分子細胞水平，而藥物的作用多數是要全面分析。由于藥物經過體內循環代謝到達靶點時的濃度及代謝物藥效是有變化的，所以必須在篩選之后進行相應的組織器官和整體動物水平的藥物篩選來確定藥效。

3生物芯片技術

生物芯片(biochip)是指采用光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細胞等生物樣品以陣列式有序地固化于支持物(玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體)的表面，組成密集二維分子排列，然后與已標記的待測生物樣品中靶分子雜交，通過特定的儀器對雜交信號的強度進行檢測分析來判斷樣品中靶分子的種類和數量[21]，從而實現對細胞、蛋白質、DNA以及其它生物組分的檢測，把生化分析系統中的樣品制備、生化反應和結果檢測3個部分有機的結合起來，具有快速、高通量、高信息量、平行化、集約化、微型化、自動化、成本低、污染少、用途廣等特點[22]。

生物芯片包括基因芯片、蛋白質芯片、芯片實驗室(微全分析系統)、細胞芯片以及組織芯片等。另外根據原理還有組件型微陣列芯片、通道型微陣列芯片、生物傳感芯片等新型生物芯片。藥物通過不同的靶點作用于組織細胞，直接或間接地影響細胞內基因的表達及蛋白質的生成。通過對用藥前后兩組樣品進行表達譜生物芯片檢測，就可以反映出該藥物作用后相應組織或細胞中基因表達譜及蛋白質等的變化，從而揭示藥物的作用。生物芯片技術可以尋找藥物靶標、進行毒理學研究、研究藥物處理細胞后基因的表達情況、藥物分析、中藥研究、指導臨床個體化用藥、抗藥性研究、建立生物技術平臺等[23]。

托婭等[24]研究基因芯片篩選抗腫瘤血管生成中草藥的相關基因，實驗結果顯示利用基因芯片技術可從基因水平解釋中藥的作用機制，為新藥的開發提供理論依據。LiX等[25]采用微流體芯片技術檢測中藥成分對白血病細胞的早期細胞毒性，結果表明用此法不但能夠縮短藥物篩選的周期、降低實驗成本而且還能解決傳統技術中遇到的顏色和化學干擾問題。生物芯片技術使高通量藥物篩選的單靶點單模型模式轉變為同時對多靶點進行篩選的新模式，逐漸形成了超高通量藥物篩選的概念。由于生物芯片體積小，包含的藥物作用靶點多，從理論上講，生物芯片技術和高通量藥物篩選技術相結合，不僅可同時對大量化合物進行生物活性篩選，而且可同時對大量藥物作用靶點篩選。隨著分子生物學的發展而建立起來的分子水平的藥物篩選模型，可以從更深入的層次評價藥物的作用，從而可以為許多疑難病癥提供新的治療途徑和方法。應用生物芯片大規模的篩選研究可以減少大量的動物試驗，縮短藥物篩選所用時間，增強實驗過程中的安全性，從而帶動藥物的研究和開發。

4生物信息學技術

篇10

關鍵詞：生物技術；創新；應用；發展

中圖分類號：FQ81文獻標識碼：A

一、生物技術的基本特征

生物技術也稱生物工程，它是在分子生物學基礎上建立的、為創建新的生物類型或新生物機能的實用技術，是現代生物科學和工程技術相結合的產物。具體而言，生物工程技術包括轉基因植物、動物生物技術、農作物的分子育種技術、納米生物技術、重要疾病的生物治療等；基因操作技術包括人類功能基因組研究、重要動植物功能基因組研究等；生物信息技術包括生物信息的獲取與開發、加工與利用，以及結構基因組和蛋白質組學研究、藥物篩選、小分子藥物設計等；創新藥物和產業化開發上，將重點建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實驗室建設、藥物制劑技術等。生物技術有五個方面的特征：

1、大科學工程研究方式的出現。20世紀八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物技術的研究從作坊式轉而進入了大科學的運作方式。基因組研究以人類基因組為代表，其研究對象是一個非常復雜的系統，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學科的一些運作方式，包括大規模、高通量、信息化的工業運作方式。由于人類基因組計劃對產業的巨大帶動作用，引起實業界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2、精細分析和廣闊綜合的統一。生物技術在分子、細胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物技術與數學、物理學、化學、信息科學的前所未有的整合，使得很多生命系統復雜問題的解決出現了可能。

3、科學進步和技術革命互為因果。生物技術的每一次突破，都與技術革命相關，科學與技術之間的界限也是越來越模糊了。

4、基礎與應用的結合。生物技術與醫學、農學有著不可分割的聯系，是這些應用學科的基礎，也能從應用學科中獲取基礎研究的源頭活水。很多重大社會需求的問題會構成揭示自然規律的一些重大科學工程的出發點，如對艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲植物等方面的研究。

5、產業化的速度大大加快。各種生物技術的發展，使得生物技術基礎研究到實現產業化的距離較之以往大大縮短。

二、生物技術的創新前景

世界生物技術在21世紀的發展取決于技術平臺的寬度和高度，預計未來將形成幾個新的生物技術平臺，這些平臺的建立，將使生物技術的發展令人難以預測。

生物技術已有三個平臺，即DNA重組、細胞培養和DNA芯片，已經取得了相當成果，培育出了新的生物技術產業。預計在本世紀還會形成幾個新的平臺。

1、基因組平臺。目前已有數十種微生物和4種模式生物的基因組全序列已進入數據庫，人類基因全序列草圖也剛完成，這意味著有數十萬計的基因及其編碼的蛋白質可供基因工程和蛋白質工程的操作，從而大大擴展了生物技術的產業范圍。

2、生物芯片平臺。它是分子生物學與化學和物理領域的多種高新技術的交叉和融合。從DNA芯片延伸到含各種生物大分子的硅片最終將與納米技術相結合，使離體操作的芯片發展成為可在活體內執行某種功能的組件。

3、細胞生物學平臺。它是克隆動物和克隆組織器官的基礎。

4、生物信息學平臺。目前，生物信息學已經廣泛用于基因組和蛋白質組的研究，但是隨著大多數基因和蛋白質功能的闡明，將會出現一個新的發展前景，這就是在計算機上模擬細胞內和機體內的生化代謝過程，甚至模擬進化的歷程，這將使生物學真正進入理論生物學的新時期。

5、神經科學平臺。目前，國際上正在醞釀開發神經生物學的大計劃。人類的高級神經活動如感覺、認知和思維終將在分子水平和細胞水平上被解析。除了可以預計的上述5個平臺外，還會有新的平臺出現，生物技術的發展前景是難以估量的。

三、生物技術的應用

生物技術作為21世紀高新技術的核心，對人類解決面臨的食物、資源、健康、環境等重大問題將發揮越來越大的作用。大力發展生物技術及其產業已成為世界各國經濟發展的戰略重點。近十幾年是世界生物技術迅速發展時期，無論在基礎研究方面還是在應用開發方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術的研究成果越來越廣泛地應用于農業、醫藥、輕工食品、海洋開發及環境保護等多個領域。生物技術將是21世紀的主導技術之一，甚至可能引發一次新的工業革命，對人類社會的生產、生活各方面必將產生全面而深刻的影響。

1、農業生物技術。近幾年來，國際農業生物技術發展之快，對農業產業結構的改善和產量增加的作用之大，已引起世界各國政府和科學家的高度重視。農業生物技術領域中研究最活躍的是應用轉基因技術，將目的基因導入動植物體內，對家畜、家禽及農作物進行品種改良，從而獲得高產、優質、抗病蟲害的轉基因動植物新品種，達到充分提高資源利用效率、降低生產成本的目的。

2、海洋生物技術。海洋生物學與生物技術相結合，產生了海洋生物技術這一新的領域。海洋生物技術作為加速開發利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產養殖業產量和質量、獲取有特殊藥用和保健價值的生物活性物質的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國家已將海洋生物技術作為21世紀發展戰略的重要組成部分。

3、輕工、食品生物技術。輕工、食品行業是生物技術應用的重要領域之一，主要體現在以下三個方面：一是利用生物技術進行農副原料加工直接制成商品，如發酵制品、釀造等產品；二是以生物技術產品為基礎，進行二次開發形成的新產業，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術為手段對傳統工藝進行改造，從而降低消耗、提高產品質量。

4、醫藥生物技術。醫藥生物技術是生物技術研究開發的熱點，近十多年來一些發達國家投放大量的人財物力研究和開發醫藥領域的生物技術，已取得新的進展，其中基因治療技術和新型生物藥劑方面的開發應用最為廣泛。

5、其他生物技術。隨著世界生物技術的迅速發展，生物技術除廣泛應用于農業、海洋、食品、醫藥等領域外，在其他諸如環境保護、石油化工等領域也開展了大量的研究工作。

四、生物技術產業發展趨勢

生物技術的發展培育了一個完全嶄新的、大有前途的產業領域。生物技術投資包括公共投資和私人投資。生物技術誘發生產力的提高是公共和私人部門投資于生物技術領域的主要動因。基因組產業將成為21世紀的朝陽產業，它的巨大經濟效益吸引著投資商和企業向這一領域匯集。

從20世紀七八十年代開始，生物技術逐漸在整個自然科學的發展中占據了“龍頭”地位。例如，20世紀末，美國的博士學位獲得者中51%從事生物技術研究；在全球500強大公司的前50位中，生物制藥企業有13家，其資本利潤率接近20%，遠高于信息產業。可見，生物技術對社會、經濟的影響是非常重要的。

美國是現代生物技術發展較早的國家，生物技術產業已具有一定的規模，無論是在研究水平和投資強度、還是在產業規模和市場份額上，美國均領先于世界。美國擁有世界上約一半的生物技術公司和一半的生物技術專利；美國生物技術產品的銷售額占全球生物技術產品市場的90%以上。

目前，60%以上的生物技術成果用于醫藥工業，用來開發特色新藥或改良傳統醫藥，由此引發了醫藥工業的重大變革。眾所周知，醫藥業是一項高技術產業，生物醫藥則如皇冠上的寶石，耀眼奪目卻有些可望而不可即。其原因是：它需要資金、技術大規模地投入。于是，一種能匯聚市場上一切偏好風險的投資者的資金，并將之投入到需要融資的企業中去的新型投資方式――風險投資就應運而生。

生物技術是21世紀最具發展前景的高科技產業。我國在部分領域，如人類基因組研究及疾病相關基因研究、植物基因圖譜、轉基因動物、基因芯片、干細胞研究有明顯進展，取得了較好的成績。據有關部門預測，未來幾年中國生物技術產業的年均增長率不低于25%。雖然中國生物科技領域起步較晚，整體水平落后，但中國生物技術產業蘊含著巨大的發展潛力和美好的前景，它必將成為中國高技術產業中最具活力的成長點之一，并躋身于國際先進生物技術的前列。

（作者單位：1，2.武漢科技大學中南分校生命科學學院；3.武漢江夏區第一中學）

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