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生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文范文（通用6篇）
生物科學(xué)專業(yè)研究對象有生物科學(xué)家根據(jù)生物的發(fā)展歷史、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、營養(yǎng)方式以及它們在生態(tài)系統(tǒng)中的作用等，將生物分為若干界。下面是小編整理的生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文范文，歡迎閱讀。
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇1
摘要：
為探討梔子(Gardenia jasminoides)果實中藏花素的合成機理，克隆了梔子類胡蘿卜素生物合成的關(guān)鍵酶八氫番茄紅素合成酶(GjPSY)基因的全長 cDNA。結(jié)果表明，推導(dǎo)的 GjPSY 氨基酸序列與雙子葉植物來源的 GjPSY 親緣關(guān)系較近。采用HPLC 檢測梔子果實中的藏花素-1 含量為(3.96 ± 1.48) mg g–1，在葉片中未檢出。通過 RT-PCR 分析表明，GjPSY在梔子葉片和果實中均有表達，且表達水平一致。因此推測，GjPSY的轉(zhuǎn)錄水平與果實中藏花素-1 的合成無關(guān)。
關(guān)鍵詞：梔子;阿樸類胡蘿卜素;藏花素;八氫番茄紅素合成酶;基因表達
1、 材料和方法
1.1材料和試劑梔子(Gardenia jasminoides)植株培養(yǎng)于廣東藥學(xué)院。采集梔子成熟葉片和花后 16 周的梔子果實，果肉為橙色。所有材料貯存于 –80℃。CreatorTMSMARTTMcDNA 文庫構(gòu)建試劑盒購自 Clontech公 司。Primescript one step RT-PCR 試 劑 盒 購 自TaKaRa 大連公司。藏花素-1 (Crocin-1)的對照品購于 Sigma-Aldrich 公司。乙腈、甲醇為色譜純，其它生化試劑等為分析純。
1.2藏花素-1含量的測定以改良的 HPLC測定梔子葉片和果實中藏花素-1 (Crocin-1)的含量。葉片和果實在液氮中研磨后以 50% (V/V)的甲醇-水溶液提取，在超聲處理 30 min 后以 10000 ×g離心 10 min，取上清液在 –20℃下貯存。HPLC 分析時，上清液以 0.45 μm濾 膜 過 濾，以 DiamonsilTMC18 (2) 柱(250 mm ×4.6 mm, 5 μm)(Dikma 公司，中國)分析，梯度洗脫。
儀器為 Waters 2995 HPLC 儀(Waters 公司 , 美國)，配備 2996 光電二極管陣列檢測器檢測。數(shù)據(jù)分析圖 1 Crocin 的生物合成途徑。IPP：異戊烯焦磷酸 ; DMAPP：二甲基丙烯焦磷酸;GPP：香葉基焦磷酸;GGPP：香葉基香葉基焦磷酸。Fig. 1 Biosynthesis pathway of crocin. IPP: Isopentenyl diphosphate; DMAPP: Dimethylallyl diphosphate; GPP: Geranyl diphosphate; GGPP:
Geranylgeranyl pyrophosphate.第5期 441以 Empower 2 軟件完成。洗脫條件為：10% ~ 20%乙腈溶液(乙腈 / 水，V/V)，0 ~ 20 min;20% ~ 50%乙腈溶液，20 ~ 25 min，流速為 1 mL min–1，檢測波長 440 nm。目標峰通過與藏花素-1 對照品的保留時間和吸收光譜的比較而確定。通過標準曲線確定藏花素-1 的含量，共進行 3 次重復(fù)實驗。
1.3 GjPSY基因的克隆以 CTAB (Hexadecyl trimethyl ammoniumbromide)法提取梔子果實中的總 RNA。按照CreatorTMSMARTTMcDNA 文庫構(gòu)建試劑盒的說明書從總 RNA 構(gòu)建梔子果實的 cDNA 文庫。將獲得的 SMART 雙鏈 cDNA 克隆接入 pDNR-LIB 載體并轉(zhuǎn)化大腸桿菌(Escherichia coli) DH-5α。
根據(jù)植物八氫番茄紅素合成酶基因PSY的保守區(qū)設(shè)計簡并引物，F(xiàn)1：5′-ATHTGGGCNATHTAY-GTNTGG-3′ 和 F2：5′-RAARTTRTTRTARTCRTTN-GCYTC-3′，從 cDNA 文庫的細菌裂解液中擴增PSY基因。獲得了GjPSY基因的中間片段，將該片段回收并測序，命名為GjPSY-M。根據(jù)GjPSY-M片段序列分別設(shè)計 5′ 端特異引物 GSP1：5′-GCGATA-CAACAATAGCGATGCCCATACAG-3′ 和 3′ 端 特異引物 GSP2：5′-GTGCAGGAGAACGGATGAGC-TGGTT-3′，配合文庫構(gòu)建試劑盒提供的 5′ 端和 3′端的質(zhì)粒檢測通用引物，采用 RACE 方法從 cDNA文庫中獲得GjPSY基因的 5′ 端和 3′ 端序列。獲得的片段分別命名為5′GjPSY和3′GjPSY，將片段回收和測序并進行序列分析，與GjPSY-M拼接出GjPSY的全長 cDNA。根據(jù)全長GjPSY序列，經(jīng)過 BLAST比對和開放閱讀框(ORF)序列分析，分別設(shè)計引物 F1：5′-CGCCATTAATATGTCTGTCGCTTTGC-TATGGGTTG-3′和 F2：5′-ATGCTCGAGGGCCTT-TGCTAGTGGAGATGATGTTCT-3′，從 cDNA 文庫的細菌裂解液中擴增得到GjPSY的 ORF 序列。
1.4 GjPSY基因的表達分析從梔子果實和葉片中分別提取總 RNA，采用Primescript one step RT-PCR 試劑盒進行 RT-PCR分析，反應(yīng)所用GjPSY特異引物分別為F1：5′-GAC-ATACTTGCTGGAAAGGTCAC-3′ 和 F2：5′-GCTA-GTGGAGATGATGTTCTTGG-3′。以組成性表達的RPS25-1基因(40S 核糖體小亞基蛋白 25-1 基因，GenBank 登錄號：GU797554)為內(nèi)參，RPS25-1基因的特異引物分別為 F1：5′-CAGAAGAAGAAGA-AGTGGAGCAA-3′ 和 F2：5′-TGGTAGCTCTGGT-GTATATCTGC-3′。RT-PCR 反應(yīng)程序為：95℃ 2 min，接著94℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 1 min，共30次循環(huán)，最后 72℃延伸 7 min。擴增產(chǎn)物用 1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測。
2、 結(jié)果
2.1梔子葉片和果實中藏花素-1的含量使用甲醇-水溶液提取梔子葉片和果實中的藏花素-1，提取液用于 HPLC 分析。通過與 crocin-1對照品的保留時間和吸收光譜進行比較，在果實樣品中觀察到 crocin-1 峰，在葉片樣品中未觀察到crocin-1 峰(圖 2)。同時，檢測到果實中 crocin-1 的含量為(3.96 ± 1.48) mg g–1。
2.2 GjPSY基因的克隆為了克隆GjPSY基因，構(gòu)建了梔子果實的cDNA 文庫，以簡并引物從 cDNA 文庫中擴增得到GjPSY基因 cDNA 的中間片段GjPSY-M，長度為688 bp。接著通過 5′ RACE 獲得了長度為 1596 bp的5′GjPSY片段;通過 3′RACE 獲得了長度為 956bp的3′GjPSY片段。將5′GjPSY、GjPSY-M和3′GjPSY共 3 個片段序列進行拼接，得到全長 cDNA，長度為 1876 bp。根據(jù)全長序列從 cDNA 文庫中擴增得到 ORF 序列(圖 3);經(jīng)序列分析，此全長 cDNA 含有 1314 bp 的 ORF，5′ 端非翻譯區(qū)為 393 bp，3′端非翻譯區(qū)為 169 bp，命名為GjPSY (GenBank登陸號：HQ599860)。預(yù)測GjPSY基因編碼的蛋白質(zhì)含有 437 個氨基酸，分子量為 49.3 kDa，等電點為8.82。
2.3 GjPSY的序列分析GjPSY 的氨基酸序列經(jīng) BLAST 分析，結(jié)果表明，GjPSY 與多種植物的八氫番茄紅素合成酶的序列相似，它們均含有兩個保守的富含天冬氨酸的模體 DXXXD。這個模體被認為可通過 Mg2+結(jié)合于底物的焦磷酸基團，在八氫番茄紅素合成酶催化兩個 GGPP 分子縮合的反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。
采用 ClustalW2 軟件對相似度較高(相似度為 55% ~ 93%)的18 條來自多種植物的八氫番茄紅素合成酶序列進高藍等：梔子八氫番茄紅素合成酶基因的分離及表達分析442 熱帶亞熱帶植物學(xué)報第21卷行同源進化比對，采用 Mega 4.1 軟件構(gòu)建氨基酸序列的 NJ (Neighbor-joining)系統(tǒng)進化樹，用重復(fù)1000 次的自展支持率(Bootstrap)檢驗各分支的置信值。結(jié)果表明，GjPSY 與中�？Х鹊� PSY最為相似，與番茄和擬南芥 PSY 的相似度均大于來自禾本科的玉米及水稻的。而在與玉米和水稻的各 3 種 PSY 的.比對中可知，GjPSY 與 PSY1 最為相似，而與 PSY3 關(guān)系最遠。
2.4 GjPSY的表達分析分別提取梔子葉片及果實中的總 RNA，采用RT-PCR 法分析GjPSY的表達水平。以組成性表達的RPS25-1為內(nèi)參。結(jié)果表明，GjPSY的轉(zhuǎn)錄水平在葉和果實中表現(xiàn)一致。
討論類胡蘿卜素是異戊烯類色素，在植物的光合作用和光保護作用中發(fā)揮作用，是人體中重要的營養(yǎng)物質(zhì)，是維生素 A 的前體。由類胡蘿卜素衍生的阿樸類胡蘿卜素，如藏花酸和藏花素既可作為色素使用，也具有藥用作用。有研究表明，藏花素和藏花酸具有防止動脈粥樣硬化、抗炎、抗細胞增殖、預(yù)防視網(wǎng)膜變性、神經(jīng)保護作用和改善胰島素抵抗等作用。八氫番茄紅素合成酶是類胡蘿卜素生物合成中的第一個限速酶，PSY基因在單子葉和雙子葉植物中廣泛存在基因復(fù)制現(xiàn)象，這個基因家族中各個基因的表達往往具有組織特異性，或?qū)Νh(huán)境脅迫等因素產(chǎn)生應(yīng)答。目前對多種植物的PSY基因的分離、表達及轉(zhuǎn)基因植物的分析研究方興未艾。
番茄中有兩個PSY基因：PSY1和PSY2，它們均在幼苗、成熟葉片及果實中表達。PSY1在幼苗和果實成熟后期的表達高于PSY2，而PSY2主要在成熟葉片中表達，推測PSY1是由PSY2經(jīng)基因擴增產(chǎn)生的平行同源基因。GjPSY 的氨基酸序列與番茄的 PSY2 的氨基酸序列較相似(相似度達 81%，與 PSY1 的相似度為 75%)，并且在果實中的表達水平與葉中相近，提示它不是與果實成熟相關(guān)的基因。兩個番茄PSY1突變體，一個是 W180* 無義突變，一個是一個氨基酸替換突變體 P192L，對它們果實中的類胡蘿卜素的含量和比例進行了分析。W180* 的果實為黃色果肉，直到成熟顏色都不發(fā)生變化，代謝分析表明在果實中沒有類胡蘿卜素，其 PSY1 蛋白失去活性，證明PSY1是唯一在果實成熟過程中發(fā)揮作用的PSY。P192L 果實也為黃色，直到破色期后的第 3 天才轉(zhuǎn)為紅色，這是由于八氫番茄紅素合成的減少造成番茄紅素和β-胡蘿卜素的積累延遲，其 PSY1 蛋白的活性被抑制。與 GjPSY 的氨基酸序列比對表明，W180* 發(fā)生突變的氨基酸對應(yīng)于GjPSY 的 W204，P192L 突變體的氨基酸相當于GjPSY 中的 P216，這兩個氨基酸均在兩個 DXXXD模體之間，且在多種植物的 PSY 中高度保守。
木薯中的兩個PSY基因在不同組織中的表達也不相同，葉中PSY1和PSY2均有高水平的表達，在根和花藥中的表達水平均較低，但根中PSY2的表達是PSY1的 10 倍。另外，木薯的PSY1可對高鹽脅迫響，PSY2中的單堿基突變導(dǎo)致的單氨基酸突變(A191D)可使木薯根中的類胡蘿卜素含量提高 20 倍。A191 氨基酸位于兩個 DXXXD圖 4 來自不同植物的 18 個 PSY 的親緣關(guān)系圖譜。節(jié)點上的數(shù)字為重復(fù) 1000 次的自展支持率(Bootstrap)。子葉和果實中GjPSY基因的轉(zhuǎn)錄水平等：梔子八氫番茄紅素合成酶基因的分離及表達分析444 熱帶亞熱帶植物學(xué)報第21卷模體之間的較保守的區(qū)域。本研究中分析的來自12 種植物的 18 條 PSY 氨基酸序列中 A191 均為丙氨酸。GjPSY 的氨基酸序列與木薯 PSY2 的相似度為 76%，與 PSY1 相似度為 74%，所以更接近PSY2。但從以上與番茄和木薯的序列比對及表達分析還難以明確判斷 GjPSY 的功能。
玉米、高梁、小麥和水稻各有 3 個PSY基因，都編碼有功能的八氫番茄紅素合成酶。小麥中的3 個PSY基因中，只有PSY1與面粉的黃色素含量有關(guān)，PSY2只獲得了部分序列，PSY3的啟動子區(qū)存在可應(yīng)答脫落酸 ABA 的順式作用元件。其PSY1的表達與籽粒中類胡蘿卜素的積累正相關(guān)，PSY2則與葉中類胡蘿卜素的合成相關(guān)，在葉中表達最多。PSY3在未受到脅迫的葉中的表達比PSY1和PSY2低，在根中稍多一點。在外源 ABA且受脅迫的根中，3 種PSY的表達均有增加，以PSY3的增加最多，即PSY3對 ABA 的反應(yīng)遠大于PSY1和PSY2。與小麥的比較分析也難以判斷GjPSY的種類和作用。玉米的PSY1主要在葉片和胚乳中表達，并與胚乳中類胡蘿卜素的積累呈正相關(guān)關(guān)系;其PSY2的表達則與光誘導(dǎo)的脫黃化過程正相關(guān);PSY3在根和胚乳中大量表達，可被干旱、高鹽和外源 ABA 處理所誘導(dǎo)。水稻胚乳中不含類胡蘿卜素，3 種PSY基因在胚乳中都無表達;而在進行光合作用的組織中，3 種基因都有表達。
水稻的OsPSY1和OsPSY2在根和葉中的表達均高于OsPSY3，其中OsPSY1和OsPSY2均受光調(diào)控，OsPSY1表達最多。OsPSY3不被光誘導(dǎo)但在根中的表達可被高鹽或干旱所誘導(dǎo)。通過分析水稻、玉米和擬南芥的PSY基因的結(jié)構(gòu)及它們的啟動子區(qū)，認為OsPSY1是單子葉和雙子葉植物的古老PSY基因的遺存，OsPSY2和OsPSY3均是OsPSY1的平行同源基因。因此，我們推測GjPSY相當于玉米和水稻中的PSY1。
參考文獻
[1]Machida K, Oyama K, Ishii M, et al. Studies of the constituentsof Gardenia species: II. Terpenoids from Gardeniae Fructus [J].Chem Pharm Bull, 2000, 48(5): 746–748.
[2]Kazi H A, Qian Z Y. Crocetin reduces TNBS-induced experimentalcolitis in mice by downregulation of NFkB [J]. Saudi J Gastroenterol,2009, 15(3): 181–187.
[3]Mehri S, Abnous K, Mousavi S H, et al. Neuroprotective effect ofcrocin on acrylamide-induced cytotoxicity in PC12cells [J]. CellMol Neurobiol, 2012, 32(2): 227–235.
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇2
【摘 要】
生物科學(xué)史揭示了科學(xué)家科學(xué)研究的歷程，是人類認識、探索和改造自然的探究史。分析了教師在生物教學(xué)中要充分利用生物科學(xué)史的趣味性、漸進性、經(jīng)典性和嚴謹性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情、突破重難點知識，提高探究學(xué)習能力，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】生物科學(xué)史 生物教學(xué) 教學(xué)價值
生物科學(xué)史全方位地展示了生命科學(xué)產(chǎn)生、形成、發(fā)展、演變的歷程，它包含著實驗探索、理論形成的科學(xué)規(guī)律與方法，每個科研成果的背后也蘊涵著科學(xué)家偉大的科學(xué)精神與人格魅力�！镀胀ǜ咧猩镎n程標準》中提出：“學(xué)習生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，學(xué)習科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習科學(xué)家獻身科學(xué)的精神，這對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的�！痹谏锝虒W(xué)過程中，教師應(yīng)該重視生物科學(xué)史的教學(xué)，以趣味的科學(xué)故事激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，以經(jīng)典的科學(xué)實驗幫助學(xué)生理解生物學(xué)知識和提高探究能力，以科學(xué)家嚴謹務(wù)實、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度陶冶學(xué)生的科學(xué)精神，從而實現(xiàn)生物教學(xué)的目的。對此，文章從以下四個方面探討生物科學(xué)史在生物教學(xué)中的教學(xué)價值。
一、利用生物科學(xué)史的趣味性提高學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)其學(xué)習熱情
在學(xué)習生物科學(xué)知識的過程中，很多學(xué)生會覺得枯燥乏味，甚至深奧難懂，因而對生物學(xué)習缺乏興趣。事實上，生物科學(xué)史中不乏逸聞趣事，教師應(yīng)在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，列舉一些有趣的事例，吸引學(xué)生的注意力，提高其學(xué)習興趣。愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”，學(xué)生對所學(xué)知識產(chǎn)生興趣，就會提高其學(xué)習的積極性，從而提高學(xué)習效率。在生物課堂教學(xué)中，教師利用生物科學(xué)史導(dǎo)入新課，除了能夠迅速使學(xué)生集中注意、激發(fā)認知需求外，還能促使學(xué)生形成學(xué)習期待。例如，在講授細胞結(jié)構(gòu)的知識點時，可以向?qū)W生講述英國物理學(xué)家和天文學(xué)家羅伯特虎克發(fā)現(xiàn)細胞的故事來導(dǎo)入;在講解條件反射知識點時，可以向?qū)W生介紹俄國生理學(xué)家伊萬巴甫洛夫通過觀察狗吃食物發(fā)現(xiàn)非條件反射的故事等�？梢姡處煈�(yīng)善于收集一些與生物教學(xué)有關(guān)的故事情節(jié)，在課堂上將生物科學(xué)史與生物教學(xué)巧妙融合，增加生物學(xué)知識的趣味性和故事性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，促使其主動學(xué)習。
二、利用生物科學(xué)史的漸進性理解生物學(xué)知識，突破重難點
生物科學(xué)史是生命科學(xué)研究成果的發(fā)現(xiàn)過程，是揭示生命奧秘的過程。在生物教學(xué)的過程中，以科學(xué)史作為教學(xué)材料，能夠順理成章地展現(xiàn)生物科學(xué)知識的形成過程，有助于學(xué)生全面理解生物學(xué)基礎(chǔ)知識，構(gòu)建完整的知識體系，這也符合學(xué)生的認知規(guī)律。另外，層層遞進的科學(xué)史知識，能夠幫助學(xué)生深入地理解生物課堂上的重難點內(nèi)容。
通過科學(xué)史可以全面了解生物科學(xué)的具體研究方法和思維方法，從而積累更多的知識經(jīng)驗，拓展學(xué)生的思維空間，提升學(xué)生突破重難點知識的綜合能力。例如，在講授高中生物《光合作用》的內(nèi)容時，教師可將光合作用的'發(fā)現(xiàn)史貫穿在課堂教學(xué)中，如講授光合作用的產(chǎn)物時，可結(jié)合1864年德國科學(xué)家薩克斯的綠葉遮光實驗來講解;講授光合作用的場所時，可通過1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿實驗來講解;講授光反應(yīng)中氧氣的來源時，可以結(jié)合1939年美國科學(xué)家魯賓和卡門的氧同位素標記的實驗來講解�？梢�，不同的實驗體現(xiàn)了不同的研究方法和思維方法，可加深學(xué)生對單一變量、對照等實驗原則的理解，以及對同位素標記法等科學(xué)研究方法的掌握，從而使生物教學(xué)的重難點知識得以突破，提高學(xué)生解決問題的綜合能力。
三、利用生物科學(xué)史的經(jīng)典性體驗科學(xué)過程，提高學(xué)生的探究能力
生物科學(xué)史中的一些經(jīng)典實驗，蘊涵著獨特的生物學(xué)思維和科學(xué)研究方法。利用科學(xué)史上的經(jīng)典實驗進行教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習能力的一個有效措施。在生物科學(xué)史課堂中，教師要靈活運用科學(xué)史，引用科學(xué)史資料來導(dǎo)入新課，創(chuàng)設(shè)探究情景、營造探究氛圍，以發(fā)散學(xué)生思維，提高其科學(xué)探究能力。生物科學(xué)發(fā)展的歷史就是一部科學(xué)探究的歷史，在教學(xué)中可普及一些科學(xué)史的知識，讓學(xué)生從中體驗科學(xué)探究活動的整個過程。教師把經(jīng)典的科學(xué)探究實驗引入生物課堂，讓學(xué)生身臨其境地思考與探索，自主設(shè)計實驗方案，感悟科學(xué)探究過程，理解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)、探索和解決問題的科學(xué)精神。例如，在講授“遺傳定律”的內(nèi)容時，可以融入奧地利生物學(xué)家格里哥孟德爾經(jīng)典豌豆實驗的科學(xué)史，按照“假設(shè)――演繹法”的推理探究模式進行教學(xué)，使學(xué)生在體驗遺傳規(guī)律探究發(fā)現(xiàn)的過程中，不斷深化對遺傳定律基礎(chǔ)知識的認識，掌握科學(xué)探究的基本方法，提高探究學(xué)習的能力。可見，教師在生物課堂上可以通過具體的科學(xué)史實例，讓學(xué)生親身體驗科學(xué)探究的一般過程，即觀察科學(xué)現(xiàn)象――提出科學(xué)假設(shè)――設(shè)計科學(xué)實驗――假設(shè)的證實或證偽，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，提高其探究能力。
四、利用生物科學(xué)史的嚴謹性樹立學(xué)生的科學(xué)觀念，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)
科學(xué)素養(yǎng)包括兩個層面：一是對知識、情感和技能的掌握程度，二是在原有的基礎(chǔ)上不斷提升自身科學(xué)素養(yǎng)的能力。新課程改革的理念倡導(dǎo)轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習方式變被動為主動，提倡學(xué)生主動參與、勤于動手、樂于探究，注重培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)習生物科學(xué)史，就是追尋科學(xué)家探索生物奧秘的腳步，深入地理解生物科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法。生物科學(xué)史的故事中蘊涵了科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度及精神，例如，青霉素的發(fā)現(xiàn)是1928年英國細菌學(xué)家弗萊明嚴謹不茍、求真務(wù)實態(tài)度的成果;自然選擇學(xué)說的創(chuàng)立是英國生物學(xué)家達爾文合理質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新意識的指引;奧地利生物學(xué)家格里哥孟德爾潛心研究了八年的植物雜交實驗，最終總結(jié)出重要的孟德爾遺傳規(guī)律，也體現(xiàn)出科學(xué)研究需要堅持不懈、一絲不茍的科學(xué)精神。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)滲透這些生物科學(xué)史教育，有助于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，讓學(xué)生在理解科學(xué)實驗的發(fā)展過程中，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探索與解決問題的能力。因此說，科學(xué)實驗的嚴謹性滲透在科學(xué)史中，能夠幫助學(xué)生樹立科學(xué)觀念，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。
綜上，生物科學(xué)史中蘊涵著科學(xué)家對生命世界探索的精彩片段，有效的生物科學(xué)史教學(xué)應(yīng)選擇適合的材料、運用恰當?shù)氖侄�，才能達到最佳的教學(xué)效果，讓學(xué)生身臨其境般地感受和領(lǐng)悟科學(xué)探索的過程。生物科學(xué)史是一部揭示生命科學(xué)發(fā)展歷程的探究史，科學(xué)史的學(xué)習將知識傳授、能力培養(yǎng)和情感態(tài)度價值觀的發(fā)展等三個方面的教育融合起來，其趣味性能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生主動地沿著科學(xué)家探索生物奧秘的道路去發(fā)現(xiàn)與解決問題，真正理解生物科學(xué)的本質(zhì)，感受生物科學(xué)蘊涵的精神，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和科學(xué)探究能力，促進學(xué)生科學(xué)而全面的發(fā)展，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用。
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇3
肝癌的生物治療
【摘要】 生物 治療 作為腫瘤治療的新概念備受關(guān)注，已成為繼手術(shù)、放療、化療后腫瘤治療的第4種模式。隨著 現(xiàn)代 分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程技術(shù)的迅速 發(fā)展 ，為原發(fā)性開辟了全新的領(lǐng)域，并已取得了越來越多可喜的成果，分子靶向治療、免疫治療、基因治療、內(nèi)分泌治療、干細胞治療等顯示出了良好的應(yīng)用前景。就生物治療在肝癌治療中的研究和應(yīng)用作一概述。
【關(guān)鍵詞】 肝腫瘤·生物治療
原發(fā)性肝癌(primary hepatocellular carcinoma，PLC)中90%為肝細胞性肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，為PLC的生物治療開辟了全新的領(lǐng)域，生物治療已成為繼手術(shù)、放療、化療后腫瘤治療的第4種模式，并顯示出了良好的應(yīng)用前景。主要包括：分子靶向治療、免疫治療、基因治療、內(nèi)分泌治療、干細胞治療等。
1 、分子靶向治療
HCC的發(fā)病機制十分復(fù)雜，其發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移與多種基因的突變、細胞信號傳導(dǎo)通路和新生血管增生異常等密切相關(guān)，其中多個關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是進行分子靶向治療的理論基礎(chǔ)和重要的潛在靶點。分子靶向藥物治療PLC已成為新的研究熱點。靶向治療是將免疫分子、分子受體或脂質(zhì)體等載體，與藥物、放射性核素或生物毒素等偶聯(lián)，靶向性殺傷腫瘤細胞。
1.1 針對表皮生長因子及其受體的靶向治療
表皮生長因子(epidernal growth factor，EGF)是生長因子家族的主要成員之一，是含53個氨基酸殘基的多肽激素。EGF可以強烈刺激細胞分裂，與胚胎的發(fā)生與生長、組織的修復(fù)與再生以及腫瘤的發(fā)生有密切的關(guān)系。EGF及其受體(EGFR)在PLC中存在過表達[1]，與PLC的形成、發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系[2-4]。抗EGFR藥物如埃羅替尼(erlotinib)和西妥昔單抗(cetuximab)，能夠靶向性作用于腫瘤細胞表面的EGFR，有效阻斷由EGFR介導(dǎo)的下游信號傳導(dǎo)通路和細胞學(xué)效應(yīng)，并誘導(dǎo)EGFR內(nèi)化和降解。但近年多項臨床研究顯示，抗EGFR治療對PLC患者的療效并不顯著[5]，因而抗EGFR治療在HCC的治療上尚存在一定爭議。
1.2 抗血管生成治療
腫瘤生長、代謝、浸潤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)均與腫瘤的血液供應(yīng)密切相關(guān)。PLC是一種富血管的惡性腫瘤，惡性程度高、生長速度快、轉(zhuǎn)移范圍廣、復(fù)發(fā)率高。目前已證實腫瘤患者體內(nèi)存在多種血管生成因子，其中血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是體內(nèi)作用最強的一種血管生成因子[6]。PLC患者VEGF血清水平顯著的高于肝臟良性病變患者和正常人群[7]。缺氧是VEGF最強烈的誘導(dǎo)劑[8]，由于腫瘤細胞在不斷生長過程中對氧的需要不斷增加，而腫瘤周圍組織供氧量有限，因此導(dǎo)致腫瘤分泌大量VEGF，不斷促使新生血管生成，以滿足腫瘤生長的需求。此外，VEGF誘導(dǎo)新生的腫瘤相關(guān)血管結(jié)構(gòu)不完善且通透性強，部分腫瘤細胞可以穿過血管壁進入血管向遠處轉(zhuǎn)移，故加速了腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移[9]。在PLC患者中，己發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者VEGF血清水平也較未發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者顯著增高[9]。因此，VEGF在PLC的生長、浸潤、轉(zhuǎn)移、治療和提示預(yù)后方面都有重要的作用。近年來，抗血管生成治療在 HCC的治療中占據(jù)了越來越重要的地位。目前臨床上應(yīng)用最廣泛的抗血管生成藥物包括VEGF抑制劑貝伐單抗(bevacizumab，Avastin)和Brivanib等。貝伐單抗是一種新型的抗VEGF的人源化單克隆抗體，可結(jié)合VEGF并防止其與內(nèi)皮細胞表面的受體(Flt-1和 KDR)結(jié)合而發(fā)揮作用、減少腫瘤內(nèi)的血管形成，從而使腫瘤組織無法獲得生長、增殖所需的血液、氧及其他養(yǎng)分，最終導(dǎo)致腫瘤壞死。近年來，有學(xué)者將貝伐單抗用于不能手術(shù)和介入治療的晚期HCC患者，取得了較好的效果[10]。
1.3 信號傳導(dǎo)通路抑制劑治療
哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian targetof rapamycin，mTOR)是哺乳動物磷脂酰肌醇/蛋白激酶(PI3k/Akt)通路的下游效應(yīng)物，是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，mTOR通過調(diào)節(jié)其他激酶，如40S核糖體6激酶(S6k)，細胞周期依賴蛋白激酶(cyclin-dependent kinases，CDK) 和真核細胞翻譯起始因子(4E結(jié)合蛋白，4EB) 的磷酸化，在蛋白質(zhì)翻譯過程中起重要調(diào)節(jié)作用。雖然與 mTOR有關(guān)的信號傳導(dǎo)途徑尚未完全闡明，一個很明顯的事實是mTOR參與了蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié)，并與生長因子及其受體、細胞周期進程及膜運輸相互作用[11]。生長因子激活 PI3k和Akt，然后通過mTOR介導(dǎo)大量蛋白激酶S6k、CDK、4EBP磷酸化，影響腫瘤細胞的存活和增殖[12]。VEGF通過介導(dǎo)激酶鏈 PI3k-Akt-mTOR調(diào)控血管內(nèi)皮細胞的增生、存活和轉(zhuǎn)移[13]。抑制 mTOR的功能可以消除由 PI3K/Akt通路介導(dǎo)的增殖信號，使細胞周期阻滯，抑制腫瘤生長，因此mTOR抑制劑作為一種抗腫瘤藥物的作用最近再次引起關(guān)注。目前已有西羅莫司(Sirolimus)和依維莫司(Everolimus)2種商品化抗mTOR的藥物。
1.4 多靶點抑制劑治療
研究表明，Raf/MAPK-ERK激酶(MEK)和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路在HCC發(fā)病過程中有一定作用[14]。此外，HCC細胞系內(nèi)過度表達的活化MEK1可通過阻止細胞凋亡而促進腫瘤的生長和存活。HCC是一種富血管性腫瘤，VEGF 可促進 HCC的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。因此，阻斷通過Raf/MAPK-ERK的信號傳導(dǎo)及VEGF的作用可能會對HCC起到治療效果[15]。
分子靶向治療在控制HCC的腫瘤增殖、預(yù)防和延緩復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移以及提高患者的生活質(zhì)量等方面可能具有獨特優(yōu)勢;循證醫(yī)學(xué)高級別證據(jù)已充分證明基因治療藥物可以延長晚期HCC患者的生存期，而聯(lián)合其他治療藥物或方法有可能取得更好的效果。
2、 免疫治療
目前免疫治療對臨床已生長的實體瘤的消除能力尚十分有限，對大量的腫瘤細胞也難以奏效，在臨床上多用于手術(shù)、介入等方法的輔助治療，或不能耐受化療以及不能手術(shù)切除的HCC患者。包括主動免疫、非特異性免疫、過繼免疫和聯(lián)合免疫等。
2.1 主動免疫治療
主動免疫治療是指利用腫瘤細胞的特異性物質(zhì)誘導(dǎo)患者產(chǎn)生特異性免疫，進而主動殺傷腫瘤細胞的過程，目前用于臨床的PLC主動免疫包括HCC腫瘤疫苗、樹突狀細胞疫苗。
2.1.1 HCC腫瘤疫苗
是將自身或異體同種HCC細胞經(jīng)過物理因素(如照射、高溫)、化學(xué)因素(如酶解)及生物因素(如病毒感染、 基因轉(zhuǎn)移)等的處理，改變或消除其致瘤性，保留其免疫原性，輸入體內(nèi)，刺激機體產(chǎn)生特異性抗腫瘤免疫，達到治療PLC、預(yù)防HCC轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的目的[16]。人類腫瘤免疫排斥抗原——黑色素瘤抗原家族(melanoma antigens，MAGEs)的發(fā)現(xiàn)，為腫瘤的免疫治療提供了特異性抗原。由于MAGE抗原能被腫瘤組織特異性表達且可與人類白細胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)1和HLA2形成抗原肽/HLA復(fù)合物，能被殺傷T細胞(cytotoxio T lymphocyte，CTL)識別和殺傷，提示MAGE抗原用于PLC的免疫治療，開發(fā)腫瘤疫苗有著廣闊的前景。
2.1.2 樹突狀細胞疫苗
樹突狀細胞(dendritic cell，DC)是體內(nèi)功能最強的專職抗原遞呈細胞 (antigen presentinz cell，APC)，可以刺激初始T細胞增殖、誘導(dǎo)初始免疫應(yīng)答，在抗腫瘤細胞免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。腫瘤可使DC功能失常，使之處于非成熟狀態(tài)。只有成熟的DC才能有效呈遞抗原，以誘導(dǎo)機體產(chǎn)生有效的抗癌免疫應(yīng)答[17]。目前用DC疫苗治療HCC臨床應(yīng)用報道不多，有待進一步研究和探討。
2.2 非特異性免疫治療
非特異性免疫治療的目的：腫瘤相關(guān)抗原在惡性腫瘤細胞上的表達比正常細胞高得多，并足以使這些抗原成為有效的攻擊目標。另外，可通過激發(fā)免疫系統(tǒng)的免疫效應(yīng)、修飾免疫應(yīng)答等方法，非特異性地增強機體對腫瘤的免疫排斥能力。
常用非特異性免疫制劑包括：1)生物制劑，主要是重組的細胞因子，如IL、IFN、TNF等，既可單獨使用，也可聯(lián)合應(yīng)用;2)微生物及其產(chǎn)物，如卡介苗、短小棒狀桿菌、混合菌苗、溶鏈菌和高聚金葡素等;3) 胸腺肽;4)中醫(yī)藥。
2.3 過繼免疫治療
過繼免疫治療以輸注自身或同種特異性或非特異性腫瘤殺傷細胞為主，不僅可糾正細胞免疫功能低下，而且可直接發(fā)揮抗腫瘤作用。包括：淋巴因子激活的殺傷細胞、腫瘤浸潤的淋巴細胞、細胞毒性T細胞、細胞因子誘導(dǎo)的`殺傷細胞等。
2.3.1 淋巴因子激活的殺傷細胞
淋巴因子激活的殺傷細胞 (lymphokine activated killer cell，LAK cell)是用高濃度 IL-2激活的腫瘤患者自體或正常供者的外周血單個核細胞，LAK細胞在體外有廣譜的抗自體及異基因腫瘤的活性，可直接溶解、殺傷瘤細胞[18]。LAK細胞半衰期短，與 IL-2聯(lián)合應(yīng)用，可保持LAK細胞的活性，以保證療效。IL-2/LAK細胞治療對PLC根治性切除術(shù)后預(yù)防復(fù)發(fā)有較高的價值。
2.3.2 腫瘤浸潤的淋巴細胞
腫瘤浸潤的淋巴細胞 (tumor infiltrating lymphocyte，TIL)為腫瘤組織分離出的淋巴細胞經(jīng)IL-2培養(yǎng)而產(chǎn)生，為自體腫瘤特異性殺傷細胞。目前認為，TIL 對腫瘤細胞的殺傷活性較LAK細胞高。
2.3.3 細胞毒T淋巴細胞
細胞毒T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)為特異性抗原體外誘導(dǎo)單核細胞克隆。CTL需第1信號系統(tǒng)(MHC，TCR)和第2信號系統(tǒng)(共刺激分子如 B7)激活，具有腫瘤殺傷特異性。 Haruta 等[19]報道，對晚期PLC患者而言，CTL的治療效果要優(yōu)于LAK細胞。
2.3.4 細胞因子誘導(dǎo)的殺傷細胞
細胞因子誘導(dǎo)的殺傷細胞 (eytokine-induced killer cell，CIK cell)為 MabCD3(抗 CD3單抗)、IL-1、IFN-γ和 IL-2培養(yǎng)的正常人外周血淋巴細胞。來源于CD3+CD56- T淋巴細胞具有廣譜的抗腫瘤活性，在動物實驗中有較好的治療效果[20]。
2.4 聯(lián)合免疫治療
由于腫瘤生物學(xué)特性所具有的特殊免疫逃逸機制，導(dǎo)致單一性免疫治療難以奏效，因此聯(lián)合治療成為目前臨床免疫治療的首選。在化療過程中提高患者免疫力，對抗化療藥物免疫抑制的副作用，起到協(xié)同作用。
3 、基因治療
研究表明，PLC發(fā)生有單中心及多中心，且與個體的基因缺陷有關(guān)。多基因、多階段的癌基因或抑癌基因變構(gòu)為PLC發(fā)生、發(fā)展的分子基礎(chǔ)[21]。PLC的基因治療是在基因調(diào)節(jié)水平上進行操作以殺傷或抑制腫瘤細胞的治療方法。隨著DNA 重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因方法的不斷完善，基因治療的研究獲得了迅猛發(fā)展。
3.1 抑癌基因 治療
抑癌基因治療是將具有正常功能的野生型抑癌基因(如 p53、p66等)通過各種途徑轉(zhuǎn)染至腫瘤細胞中，重建失活的抑癌基因功能，恢復(fù)細胞的正常生長表型，或者誘導(dǎo)細胞凋亡，從而達到控制腫瘤細胞生長的目的。p53基因是目前研究和應(yīng)用得最多的一個，不僅可抑制癌細胞生長，還可誘導(dǎo)其凋亡;p16基因能阻抑細胞生長，但不誘發(fā)凋亡。p53反義核酸或向細胞內(nèi)導(dǎo)入 wt-p53的基因治療，可以抑制腫瘤的增殖，誘導(dǎo)凋亡，提高對藥物的敏感性[22]。Okimoto等[23]將帶有野生型p53基因的腺病毒載體Adomv p53通過肝動脈注入小鼠RCN-9結(jié)腸癌細胞肝轉(zhuǎn)移模型，48 h后，經(jīng)腹腔注射順鉑(CDDP)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移的PLC細胞廣泛凋亡而肝臟功能并未受損。
3.2 自殺基因治療
自殺基因療法又被稱為“病毒介導(dǎo)的酶/前體藥物治療(virus-directed enzyme/prodrug therapy，VDEPT)。原理是把某些病毒、細菌中特有的轉(zhuǎn)換酶基因——自殺基因?qū)塍w內(nèi)后，利用其產(chǎn)生的酶將無毒或低毒的藥物前體轉(zhuǎn)成細胞毒性代謝產(chǎn)物，從而殺死腫瘤細胞的基因治療方法。目前，用于PLC基因治療的自殺基因系統(tǒng)有單純皰疹病毒胸腺嘧啶激酶(HSV2TK)基因/無環(huán)鳥苷(GVC)系統(tǒng)、胞嘧啶脫氨酶(CD)基因/5-氟胞嘧啶(5-FC)系統(tǒng)和嘌呤核苷酸磷酸酶(PNP)基因/氟達拉濱系統(tǒng)等。Harada等[24]以EB病毒基因組成的質(zhì)粒載體與非病毒載體PAAD結(jié)合成雜交載體介導(dǎo)HSV-TK/GCV系統(tǒng)，能有效治療實驗小鼠PLC。
3.3 免疫基因治療
免疫基因治療通過基因重組技術(shù)增強機體的抗腫瘤免疫功能而達到治療腫瘤的目的。免疫基因治療可分為2類: 一種是將細胞因子基因?qū)隤LC細胞，通過增強腫瘤細胞表面腫瘤抗原性、MHC 分子或黏附分子的表達而提高免疫原性;另一種是將細胞因子基因?qū)朊庖呋钚约毎�，如LAK細胞和樹突狀細胞等，通過直接刺激免疫效應(yīng)細胞而達到增強免疫反應(yīng)、抑制腫瘤生長的目的。目前，常用的細胞因子有IL-2、IL-12、IL-18、TNFα、IFN和集落刺激因子等。IL-12是作用較顯著的細胞因子之一。Harada等[25]研究發(fā)現(xiàn)以IL-12基因治療免疫抑制狀態(tài)下的鼠PLC模型，可明顯增加腫瘤細胞周圍淋巴細胞的浸潤并增強腫瘤特異性殺傷細胞的反應(yīng);IL-12可顯著抑制腫瘤的復(fù)發(fā)。其他免疫基因治療還包括IL-12和IL-2聯(lián)合轉(zhuǎn)染、IL-12和TNF、GM2CSF和IL-2 聯(lián)合應(yīng)用等。
3.4 反義基因治療
PLC的發(fā)生、 發(fā)展 過程中許多癌基因及生長因子的基因產(chǎn)物大量表達，運用反義技術(shù)可以抑制這些產(chǎn)物的過度表達，從而抑制腫瘤的生長。根據(jù)PLC發(fā)病原因，導(dǎo)入反義寡核苷酸封閉PLC基因的表達或用正常抑癌基因取代突變抑癌基因。已報道設(shè)計針對VEGF、端粒末端轉(zhuǎn)移酶、c-myc等癌基因的表達途徑，誘導(dǎo)PLC細胞凋亡抑制其生長[26]。反義技術(shù)的主要缺點是目的基因的靶向性欠佳和半衰期較短，目前一般作為手術(shù)和化療的輔助治療方法。
3.5 聯(lián)合基因療法
PLC的發(fā)生涉及到多基因參與，因此單用一種基因治療效果有限。不同的基因治療策略聯(lián)合應(yīng)用可相互協(xié)同，增強抗腫瘤效果常采用免疫基因和自殺基因的聯(lián)合治療。Drozdz等[27]聯(lián)合HSV-TK和IL-12治療效果都明顯優(yōu)于單個基因治療。
盡管目前有多種細胞因子、抑癌基因等可用于腫瘤的基因治療，但總體來講，效果尚不理想，因而尋找更多更具殺傷力的基因?qū)⒋蟠笸苿踊蛑委煹难芯亢蛻?yīng)用范圍�；蛑委熒写嬖谥T多理論上和技術(shù)上的問題，如靶向性、基因載體的轉(zhuǎn)移效率、導(dǎo)入基因的持續(xù)表達、基因治療的安全性等問題，還有待進一步完善[28]。
4、 內(nèi)分泌治療
在PLC患者中有33%的病例可查出雌激素受體，使用抗雌激素的三苯氧胺治療PLC已有報道。有學(xué)者認為，大劑量口服三苯氧胺可作為逆轉(zhuǎn)多藥耐藥基因的藥物。然而，最近幾次大樣本的RCT和Meta分析卻未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學(xué)意義[29]。
5 、干細胞治療
干細胞移植現(xiàn)已成為惡性血液病、實體瘤等疾病的根治性方法之一。近年來，已有多個學(xué)者研究報道了造血干細胞參與了肝組織的再生和修復(fù)過程。它是利用血液成分分離裝置處理血液，采取存在于末梢血中的造血干細胞進行移植的手段。由于PLC化療敏感性較低，以現(xiàn)有水平，行造血干細胞、骨髓移植有一定困難。
6 、結(jié)語
總之，經(jīng)過多年的研究，生物治療技術(shù)已取得了越來越多可喜的成果，并顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。生物治療技術(shù)在PLC的綜合治療中將發(fā)揮越來越重要的作用。我們有理由相信不久的將來，HCC的生物治療會逐漸過渡成為一種常規(guī)的治療方法,為PLC患者帶來福音。
【參考文獻】
[1] Daveau M, Scotfe M, Francois A, et al. Hepatocyte growth factor，transforming growth factor alpha，and thEir receptors as combined markers of prognosis in hepatocellular carcinoma[J]. Mol Carcinog, 2003,36(3):130-141.
[2] Moser GJ, Wolf DC，Goldsworthy TL. Quantitative relationship between transform ing growth factor-alpha and hepatic focalphenotype and progression in female mouse liver[J]. Toxicol Pathol, 1997,25(3):275-283.
[3] Kira S, Nakanishi T, Sumori S, et al. Expression of transforming growth factor alpha and epidermal growth factor receptor in human hepatocellular carcinoma[J]. Liver, 1997,17(4):177-182.
[4] Decicco L A, Kong J, Ringer DP. Carcinogen-induced alteration in liver epidermal growth factor receptor distribution during the promotion stage of hepatocarcingenesis in rat[J]. Cancer Lett, 1997,111(1-2)：149-156.
[5] Vlahovic G, Crawford J. Activation of tyrosine kinases in cancer[J]. Oncologist, 2003,8(6):531-538.
[6] Kraizer Y, Mawasi N, Seagal J, et al. Vascular endothelial growth factor and angiopoietin in liver regeneration[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2001,287(1):209-2l5.
[7] Zhao J, Hu J, Cai J, et al. Vascular endothelial growth factor expression in seFam of patients with hepatocellular carcinoma[J]. Chin Med J(Eng1), 2003,116(5)：772-776.
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇4
一、立題意義及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與存在問題，主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵性問題(含文獻綜述)
1. 本項目研究的意義
2. 本項目研究在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
3.本項目研究的主要內(nèi)容及擬解決的問題
二、本課題的主要研究內(nèi)容和方法、步驟、預(yù)期目的
1. 研究的主要內(nèi)容：
(1)小櫻桃文心蘭原球莖增殖;
(2)誘導(dǎo)小櫻桃文心蘭的生根;
(3)小櫻桃文心蘭壯苗的研究;
(4)小櫻桃文心蘭的小苗移栽;
2. 方法及步驟
(1)培養(yǎng)基的配制
基本培養(yǎng)基為1/2MS，瓊脂為7克/升，蔗糖為20克/升，pH值為5.8，生長激素為BA，NAA，IBA(濃度單位為mg/L，下同)，附加物為椰乳，活性炭。
(2)培養(yǎng)條件
接種材料保持在25±2℃，光照時間12h/d，光照強度1000-1500Lx。經(jīng)常去試驗室去檢查有沒有污染，要及時清理，以免造成更多的污染，發(fā)現(xiàn)污染的要及時找出原因，作出調(diào)整。
(3)原球莖增殖培養(yǎng)基的篩選
切取無菌材料中的小葉片，將其供試驗的原球莖切割成約3.3mm3的接種塊，分別接種在不同濃度的BA和NAA的`培養(yǎng)基中，進行增殖培養(yǎng)，60天后對原球莖生長的增殖情況進行觀察并統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。
(4)誘導(dǎo)生根，篩選適宜的培養(yǎng)基
將繼代培養(yǎng)出來的幼苗切取單株，帶有2～3片葉子，株高1cm，轉(zhuǎn)至生根培養(yǎng)基中，觀察幼苗的生根情況，包括根數(shù)和根的長度，40天后進行統(tǒng)計并分析數(shù)據(jù)。
(5)壯苗
從已經(jīng)誘導(dǎo)出根的幼苗中篩選出株高2cm，帶有3～5片葉子的幼苗，移至壯苗的培養(yǎng)基中，觀察幼苗的生長情況：葉片的數(shù)目、根的數(shù)目、根的長度，40天后進行統(tǒng)計并分析數(shù)據(jù)。
(6)小苗移栽
當試管苗長至3～4cm高，葉子有5～7片，根有2～3條，長度約2～3cm時，就可進行移栽，打開瓶蓋先進行鍛煉2天左右，以增強試管苗對室外環(huán)境的適應(yīng)能力。小苗移栽后放入室溫中，觀察其生長狀況并記錄下來。主要的基質(zhì)有：珍珠巖、蛭石、木屑、苔蘚、樹皮、椰糠等。
3.預(yù)期目的
本次試驗擬解決生根、壯苗基本培養(yǎng)基的選擇以及移栽基質(zhì)的篩選，尋找最適合小櫻桃文心蘭生活的基質(zhì)。
三、研究工作總體安排及具體進度
20xx年10月至20xx年5月：
20xx年6月至10月：
20xx年11月至20xx年2月：
20xx年3月至4月：分析收集到的數(shù)據(jù)，進行論文初稿撰寫和論文的修改;
20xx年5月：論文定稿、打印、答辯。
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇5
摘要:
開發(fā)實驗材料的渠道 實驗材料對于實驗確實非常重要，但是也有許多實驗通常不止一種可以取得良好實驗效果的材料，那我們在具體做實驗時又該怎么開發(fā)呢?是不是按部就班地沿用書本給出的材料就好了?其實不然，這樣做會大大降低學(xué)生做實驗的熱情，學(xué)生會覺得反正。
關(guān)鍵詞:
小議,生物,實驗,材料,處理,開發(fā),實驗,材料,渠道,對于,開發(fā)實驗材料的渠道。
實驗材料對于實驗確實非常重要，但是也有許多實驗通常不止一種可以取得良好實驗效果的材料，那我們在具體做實驗時又該怎么開發(fā)呢?是不是按部就班地沿用書本給出的材料就好了?其實不然，這樣做會大大降低學(xué)生做實驗的熱情，學(xué)生會覺得反正書上都有，就會懶得思考。這不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，在遇到實驗設(shè)計方面的練習時也缺乏想象力。其實開發(fā)實驗材料的渠道很多，只要具備實驗效果好，材料易得，成本低，量多，符合各地季節(jié)特性，安全可靠等都行。例如在做“滲透作用”實驗時，除了課本上用的玻璃紙，半透膜的材料完全可以讓學(xué)生自己去尋找。哪些材料可以代替膀胱膜同樣能取得良好的實驗效果呢?也許學(xué)生會給出很多答案，如動物膀胱膜、雞蛋殼膜，洋蔥的膜質(zhì)鱗葉，魚鰾等，那不妨把這些材料都找出來試一試，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)自己的想法正確與否。還有觀察葉綠體的實驗，除了可以用苔蘚葉片，黑藻葉，還可以用新鮮蔬菜的葉片。因時制宜，花樣繁多，給學(xué)生足夠的選擇權(quán)和新鮮感。這樣做不僅加深了學(xué)生對實驗全過程的認識，提高了實驗效率，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，使學(xué)生獲得一定的成就感，增加他們學(xué)習生物的興趣和熱情。
放手讓學(xué)生去處理實驗材料
選好適宜的`實驗材料以后，還要進行正確的材料處理。但是在很多具體操作中，為了節(jié)省時間，實驗材料通常都是老師處理好的，學(xué)生只需要拿處理好的材料按既定的方法步驟進行實驗。這樣做的結(jié)果是到實驗結(jié)束，學(xué)生對實驗都沒有完整的印象，抑制了學(xué)生學(xué)習的主動性和思考的獨立性。而教學(xué)新理念下的課堂是以學(xué)生為主體的課堂，所以教師可以在處理實驗材料時加以引導(dǎo)，讓學(xué)生積極參與實驗過程。大學(xué)時，有一個印象深刻的梨果石細胞觀察實驗：到實驗室時，學(xué)生們看到的不是研磨好的梨果石細胞而是每人桌上的半個梨。老師說：“你們今天實驗的第一步是把面前的梨果肉吃掉，然后取下梨核近處的石細胞進行研磨�！碑斕斓膶嶒炓粧咂綍r的肅靜氣氛，學(xué)生不僅更好更快地完成了實驗，還記憶深刻。其實中學(xué)生物的很多實驗材料也可以讓學(xué)生親自動手培養(yǎng)和處理。如觀察根尖分生區(qū)細胞分裂的實驗，可以提前幾天讓學(xué)生自己水培一些易于生根的種子，如小麥、玉米等。讓種子在學(xué)生眼皮下逐漸生根長大，用自己培養(yǎng)出的幼根做實驗。而在葉綠體中色素的提取和分離實驗中，新鮮菠菜上市的時間和做這個實驗的時間不符，學(xué)生可以自己選擇一些新鮮的綠葉蔬菜，研磨時可以做兩次，一次加二氧化硅，一次不加，來比較研磨的充分程度;濾液細線也可以讓學(xué)生自己去畫，濾紙邊角剪與不剪對實驗結(jié)果有什么影響等等。讓學(xué)生參與到實驗的細節(jié)中，親自處理實驗材料，既提高了他們的參與熱情，也加深了對實驗的印象和理解程度。
總之，選擇適宜的實驗材料和正確處理實驗材料是實驗成功的基礎(chǔ)，也是實驗成功的關(guān)鍵所在。而在準確達到實驗效果和實驗?zāi)康牡那疤嵯拢畲笙薅鹊刈寣W(xué)生參與進來，通過對實驗材料的正確選擇和處理來增加學(xué)生的實踐操作能力和思維發(fā)散能力非常重要，而且對源于實驗基礎(chǔ)上的生物學(xué)教學(xué)和學(xué)習都大有裨益。
生物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 篇6
摘要 生物芯片是便攜式生物化學(xué) 分析 器的核心技術(shù)。通過對微加工獲得的微米結(jié)構(gòu)作生物化學(xué)處理能使成千上萬個與生命相關(guān)的信息集成在一塊厘米見方的芯片上。采用生物芯片可進行生命 科學(xué) 和醫(yī)學(xué)中所涉及的各種生物化學(xué)反應(yīng)，從而達到對基因、抗原和活體細胞等進行測試分析的目的。生物芯片 發(fā)展的最終目標是將從樣品制備、化學(xué)反應(yīng)到檢測的整個生化分析過程集成化以獲得所謂的微型全分析系統(tǒng)(micro total analytical system)或稱縮微芯片實驗室(laboratory on a chip)。生物芯片技術(shù)的出現(xiàn)將會給生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、新藥開發(fā)、生物武器戰(zhàn)爭、司法鑒定、食品和環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)督等領(lǐng)域帶來一場革命。本文闡述了生物芯片技術(shù)在加工制備、功能和 應(yīng)用 方面的近期 研究 進展。
關(guān)鍵詞：生物芯片，縮微芯片實驗室，疾病診斷，基因表達
人類基因組計劃的目標是在2005年完成對30億個人體基因組DNA堿基的序列測定，現(xiàn)在通過使用更高級的毛細管陣列測序儀和商業(yè)操作，使該計劃有望提前完成。因此，人們現(xiàn)已開始利用人類基因組計劃中所發(fā)現(xiàn)的已知基因?qū)ζ涔δ苓M行研究，亦即把已知基因的序列與功能聯(lián)系在一起的功能基因組學(xué)研究。另外，與疾病相關(guān)的研究已從研究疾病的起因向探索發(fā)病機理方面轉(zhuǎn)移，并從疾病診斷向疾病易感性研究轉(zhuǎn)移。由于所有上述這些研究都與DNA結(jié)構(gòu)、病理和生理等因素密切相關(guān)，因此許多國家現(xiàn)已開始考慮在后基因組時期，研究人員是否能用有效的硬體技術(shù)來對如此龐大的DNA信息以及蛋白質(zhì)信息加以利用。為此，先后已有多種解決方案問世，如DNA的質(zhì)譜分析法[1]、熒光單分子分析法[2]、陣列式毛細管電泳[3]、雜交分析[4]等。但到 目前 為止，在對DNA和蛋白質(zhì)進行分析的各種技術(shù)中，發(fā)展最快和應(yīng)用前景最好看的技術(shù)當數(shù)以生物芯片技術(shù)為基礎(chǔ)的親和結(jié)合分析、毛細管電泳分析法[5]和質(zhì)譜分析法。此外，在此基礎(chǔ)上，通過與采用生物芯片技術(shù)和樣品制備 方法 (芯片細胞分離技術(shù)[6]和生化反應(yīng)方法(如芯片免疫分析[7]和芯片核酸擴增[8])相結(jié)合，許多研究機構(gòu)和 工業(yè) 界都已開始構(gòu)建所謂的縮微芯片實驗室。建立縮微芯片實驗室的最終目的是將生命科學(xué)研究中的許多不連續(xù)的分析過程，如樣品制備，化學(xué)反應(yīng)和分離檢測等，通過采用象集成電路制作過程中的半導(dǎo)體光刻加工那樣的縮微技術(shù)，將其移植到芯片中并使其連續(xù)化和微型化。這些當年將數(shù)間房屋大小的分離元件 計算 機縮微成現(xiàn)在只有書本大小的筆記本式計算機有異曲同工之效。用這些生物芯片所制作的具有不同用途的生化分析儀具有下述一些主要優(yōu)點，即分析全過程自動化、生產(chǎn)成本低、防污染(芯片系一次性使用)、分析速度可獲得成千上萬倍的提高、同時，所需樣品及化學(xué)藥品的量可獲得成百上千倍的減少、極高的多樣品處理能力、儀器體積小、重量輕、便于攜帶。這類儀器的出現(xiàn)將會給生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、新藥開發(fā)、生物武器戰(zhàn)爭、司法鑒定、食品和環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)督等領(lǐng)域帶來一場革命。因此，它已廣為各國學(xué)術(shù)界和工業(yè)界所矚目[9]。
1 、生物芯片的微加工制備
生物芯片的加工借用的是微 電子 工業(yè)和其他加工工業(yè)中比較成熟的一些微細加工(microfabrication)工藝(如：光學(xué)掩模光刻技術(shù)、反應(yīng)離子刻蝕、微注入模塑和聚合膜澆注法)，在玻璃、塑料、硅片等基底材料上加工出用于生物樣品分離、反應(yīng)的微米尺寸的微結(jié)構(gòu)，如過濾器、反應(yīng)室、微泵、微閥門等微結(jié)構(gòu)。然后在微結(jié)構(gòu)上施加必要的表面化學(xué)處理，再在微結(jié)構(gòu)上進行所需的生物化學(xué)反應(yīng)和分析。
生物芯片中目前發(fā)展最快的要算親和結(jié)合芯片(包括DNA和蛋白質(zhì)微陣列芯片)。它的加工除了用到一些微加工工藝以外，還需要使用機器人技術(shù)�，F(xiàn)在有四種比較典型的親和結(jié)合芯片加工方法。一種是Affymetrix公司開發(fā)出的光學(xué)光刻法與光化學(xué)合成法相結(jié)合的光引導(dǎo)原位合成法[10]。第二種方法是Incyte pharmaceutical公司所采用的化學(xué)噴射法，它的原理是將事先合成好的寡核苷酸探針噴射到芯片上指定的位置來制作DNA芯片的。第三種是斯坦福大學(xué)所使用的接觸式點涂法。該方法的實現(xiàn)是通過使用高速精密機械手所帶的移液頭與玻璃芯片表面接觸而將探針定位點滴到芯片上的[11]。第四種方法是通過使用四支分別裝有A、T、G、C核苷的壓電噴頭在芯片上作原位DNA探針合成的[12]。
2、 生物芯片舉例
生物芯片是縮小了的生物化學(xué)分析器，通過芯片上微加工獲得的微米結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)處理結(jié)合，便可將成千上萬個與生命相關(guān)的信息集成在一塊厘米見方的芯片上。采用芯片可進行生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中所涉及的各種生物化學(xué)反應(yīng)，以達到對基因、抗原和活體細胞等進行測試分析的目的。通過分析可得到大量具有生物學(xué)、醫(yī)學(xué)意義的信息。生物化學(xué)反應(yīng)和分析過程通常包括三個步驟：
1、樣品制備;
2、生物化學(xué)反應(yīng);
3、檢測和數(shù)據(jù)分析處理。將其中一個步驟或幾個步驟微型化集成到一塊芯片上就能獲得具有特殊功能的生物芯片，例如用于樣品制備的細胞過濾器芯片和介電電泳芯片、用于基因突變檢測和基因表達的DNA微陣列芯片和用于藥物篩選的高通量微米反應(yīng)池芯片等。現(xiàn)在，世界各國的科學(xué)家們正致力于將生化分析的全過程通過不同芯片的使用最后達到全部功能的集成，以實現(xiàn)所謂的微型全分析系統(tǒng)或縮微芯片實驗室。使用縮微芯片實驗室，人們可以在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)以很短的時間完成從原始樣品到獲取所需分析結(jié)果的全套操作。
2.1 樣品制備芯片
針對DNA分析，其制備過程通常要經(jīng)過細胞分離、破胞、脫蛋白等多方面的工作，最后得到純度足夠高的待檢DNA。目前在細胞分離方法上較突出的有過濾分離(根據(jù)生物顆粒的尺寸差異進行分離)和介電電泳分離(利用在芯片上所施加的高頻非均勻電場使不同的細胞內(nèi)誘導(dǎo)出偶電極，導(dǎo)致細胞受不同的.介電力作用，而從樣品中分離出來)等;芯片中的破胞方法有芯片升溫破胞、變壓脈沖破胞，以及化學(xué)破胞等。在捕獲DNA方面，CephEid公司應(yīng)用濕法蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻/等離子蝕刻等工藝在硅片上加工出含有5000個高200微米直徑20微米的具有細柱式結(jié)構(gòu)的DNA萃取芯片，專門用于DNA的萃取[13]。
2.2 生物化學(xué)反應(yīng)芯片
由于目前所用檢測儀器的靈敏度還不夠高，因此從樣品中提取的DNA在標記和應(yīng)用前仍需用PCR這樣的擴增復(fù)制技術(shù)復(fù)制幾十萬乃至上百萬個相同的DN段。
目前，在芯片中進行核酸擴增反應(yīng)獲得成功的有賓夕法尼亞大學(xué)研究小組[8，14]，美國勞倫斯-利物摩國家實驗室[15]和Perkin-Elmer公司[16]。賓夕法尼亞大學(xué)研究小組所做的擴增反應(yīng)都是在硅-玻璃芯片中進行的，芯片的外部加熱和冷卻采用的是計算機控制的帕爾帖電-熱器。在對芯片表面進行惰性處理后，亦即在硅片表面生長一層2000埃的氧化硅之后，他們成功地在硅-玻璃芯片中完成了一系列不同的核酸擴增反應(yīng)，例如RT-PCR、LCR、多重PCR和DOP-PCR。由勞倫斯-利物摩國家實驗室加工的硅芯片所采用的加熱方式是芯片內(nèi)置的薄膜多晶硅加熱套，其升降溫的速度很快。Perkin-Elmer公司的PCR反應(yīng)則是在塑料芯片上完成的。倫敦帝國理工大學(xué)的研究者研制了一種樣品可在不同溫度的恒溫區(qū)間內(nèi)連續(xù)流動的PCR芯片[17]。上述所有工作都是用事先提純了的DNA或RNA作為擴增反應(yīng)的底物來完成的。為了將樣品制備和擴增反應(yīng)集成為一體，賓夕法尼亞大學(xué)研究小組最近成功地在壩式微過濾芯片中直接對分離所得的人白細胞通過升溫方式胞解后所釋放的DNA進行了擴增，這是世界上首例將樣品制備和擴增反應(yīng)集成為一體的研究成果[14]。
2.3 檢測芯片
2.3.1 毛細管電泳芯片
芯片毛細管電泳是1983年由杜邦公司的Pace開發(fā)出來的[18]。隨后，瑞士的Ciba-GEIgy公司和加拿大的Alberta大學(xué)合作利用玻璃芯片毛細管電泳完成了對寡核苷酸的分離[19]。首次用芯片毛陣列電泳檢測DNA突變和對DNA進行測序的是由加利福尼亞大學(xué)伯格利分校Mathies領(lǐng)導(dǎo)的研究小組完成的[20,21]。通過在芯片上加上高壓直流電，他們在近兩分鐘的時間內(nèi)便完成了從118bp到1353bp的許多DN段的快速分離。此外，Mathies的小組與勞倫斯-利物摩國家實驗室Nothrup的研究小組合作，報道了首例將核酸擴增反應(yīng)與芯片毛細管電泳集成為一體所作的多重PCR檢測工作[22]。賓夕法尼亞大學(xué)Wilding的小組與Ramsey的小組一道用芯片毛細管電泳對芯片中擴增得到的用于杜鑫-貝克肌萎縮診斷的多條DN段進行分離也獲得了成功[14]。其他用 芯片毛細管電泳檢測突變的外國公司和學(xué)術(shù)機構(gòu)有Perkin-Elmer公司、Caliper technologies公司、Aclara biosciences公司和麻省理工等。
2.3.2 DNA突變檢測芯片
dNA之所以能進行雜交是因為核苷A和T、G和C可同時以氫鍵結(jié)合互補成對。許多經(jīng)典的分子生物學(xué)方法如桑格DNA測序法和PCR等都是以此為基礎(chǔ)的。最近出現(xiàn)的幾項技術(shù)，如用光刻掩膜技術(shù)作光引導(dǎo)原位DNA合成[23]、電子雜交技術(shù)[24]、高靈敏度激光掃描熒光檢測技術(shù)[25]等，使以雜交為基礎(chǔ)的應(yīng)用有了長足的改善。最近的一些 英文 權(quán)威刊物對應(yīng)用芯片雜交技術(shù)檢測突變作了報道。Hacia等人采用由96000個寡核苷酸探針所組成的雜交芯片，完成了對遺傳性乳腺癌和卵巢腫瘤基因BRCA1中外顯子上的24個異合突變(單核苷突變多態(tài)性)的檢測。他們通過引入?yún)⒄招盘柡捅粰z測信號之間的色差分析使得雜交的特異性和檢測靈敏度獲得了提高[26]。另外，Kozal等人用高密度HIV寡核苷酸探針芯片對HIV病株的多態(tài)性作了分析[27]。Cronin等人用固化有428個探針的芯片對導(dǎo)致肺部囊性纖維化的突變基因進行了檢測[28]。用生物芯片作雜交突變檢測的美國公司有貝克曼儀器公司、Abbot laboratory、Affymetrix、Nanogen、Sarnoff、Genometrix、Vysis、Hyseq、Molecular dynamics等;英美學(xué)術(shù)機構(gòu)有賓夕法尼亞大學(xué)、貝勒醫(yī)學(xué)院、牛津大學(xué)、Whitehead institute for Biomedical Research，海軍研究室，Argonne國家實驗室等。
通過雜交分析DNA的另一應(yīng)用技術(shù)是重復(fù)測序。那么，重復(fù)測序是怎么工作的呢?首先，人們將長度為8-20個核苷的探針合成并固定到指甲蓋大小的硅芯片或玻璃芯片上。當含有與探針序列互補的DNA被置于聯(lián)有探針的芯片之后，固化探針就會通過與其序列互補的DN段雜交而結(jié)合[10]。通過使用帶有計算機的熒光檢測系統(tǒng)對“棋盤”每個格子上的熒光強弱及根據(jù)每個格子上已知探針的序列進行分析與組合就可得知樣品DNA所含有的堿基序列。最近美國的Science雜志對應(yīng)用芯片雜交技術(shù)測序作了報道。Chee等人在一塊固化有135000個寡核苷酸探針(每個探針長度為25個核苷)的硅芯片上對長度為16.6kbp的整個人線粒體DNA作了序列重復(fù)測定。每個探針之間的空間間隔為35微米。測序精度為99%。另外Hacia還報道了一種微測序分析法(minisequencing-based assays)為檢測所有可能的堿基序列變化提供了強有力的手段。此方法中需要將不同顏色熒光染料標記的四種ddNTP，加入到引物的酶促反應(yīng)中，微陣列上固化的寡核苷酸用作酶促反應(yīng)的引物，靶序列作為模板，可檢測到靶序列上的堿基變化。用生物芯片從事雜交測序的美國公司有Affymetrix和Hyseq[29]。
2.3.3 用作基因表達分析的DNA芯片
隨著人類基因組計劃的順序進行，越來越多的能夠表達的人基因序列以及引發(fā)疾病和能預(yù)測疾病的各種突變正在為人們逐漸認識。為了能夠同時對多個可能的遺傳突變進行搜尋、加快功能基因組學(xué)研究的進程，人們現(xiàn)已把越來越多的注意力放到了能同時提供有關(guān)多個基因及其序列信息的所謂并行分子遺傳學(xué)分析(parallel molecular genetic analysis)方法上。功能基因組學(xué)所研究的是在特定組織中、發(fā)育的不同階段或者是疾病的不同時期基因的表達情況。因此它的要求是要能在同一時刻獲得多個分子遺傳學(xué)分析的結(jié)果。譬如，許多疾病引發(fā)基因可能會有數(shù)以百計的與表征有關(guān)的特定突變，因而，要求能有同時篩檢這些突變的有效方法。另外，任何一個細胞中都會有上千個基因在表達。而細胞間基因表達的差異往往能反應(yīng)出這些細胞是發(fā)育正常還是在朝惡性腫瘤細胞方向發(fā)展。采用芯片技術(shù)利用雜交對基因表達進行分析的好處是它能用很少的細胞物質(zhì)便能提供有關(guān)多基因差異表達的信息，從而給疾病診斷和藥物篩選提供前所未有的信息量[30]。Lockhart等人采用固化有65000個不同序列的長度為20個核苷的探針芯片，定量地分析了一個小鼠T細胞線中整個RNA群體內(nèi)21個各不相同的信使RNA。這些專門設(shè)計的探針能與114個已知的小鼠基因雜交。分析發(fā)現(xiàn) 在誘發(fā)生成細胞分裂后，另外有20個信使RNA的表達也發(fā)生了改變。檢測結(jié)果表明該系統(tǒng)對RNA的檢出率為1:300000，對信使RNA的定量基準為1:300[32]。Wang等人在研究表鬼臼毒素吡喃葡糖苷(etoposide)誘導(dǎo)的細胞程序性死亡時，利用DNA芯片技術(shù)，制備了一次可檢測6591種人細胞信使RNA的寡聚核苷酸微陣列，檢測到誘導(dǎo)后的細胞內(nèi)有62種信使RNA的量發(fā)生了變化。通過挑選12個與誘導(dǎo)作用有關(guān)的基因作進一步研究，它們發(fā)現(xiàn)了2個新的p53靶基因[33]。DeRisi等人將一個惡性腫瘤細胞線中得到的870個不同的cDNA探針通過機械手“刷印”至載玻片上以觀察癌基因的表達情況。在比較兩個標有不同熒光標記的細胞信使RNA群的雜交結(jié)果之后，他們對引入正常人染色體后腫瘤基因受到抑制的細胞中的基因表達結(jié)果進行了分析[34]。另外，Shoemaker等人報道了一種利用生物芯片來確定許多新近發(fā)現(xiàn)的酶母基因的生物功能的所謂分子條形編碼技術(shù)。這種技術(shù)的好處是它能讓我們以并行的方式定量地分析很復(fù)雜的核酸混合物[35]。Lueking等人最近采用蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)，把作為探針的蛋白質(zhì)高密度地固定在聚雙氟乙烯膜(polyvinylidene difluoride)上，并檢測到了10pg的微量蛋白質(zhì)測試樣。對92個人cDNA克隆片段表達的產(chǎn)物進行檢測，用單克隆技術(shù)作平行分析，證實了假陽性的的檢出率低。由于蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)不受限于抗原-抗體系統(tǒng)，故能為高效篩選基因表達產(chǎn)物及研究受體-配體的相互作用提供一條新的有效途徑[36]。
2.4 縮微芯片實驗室
生物芯片 發(fā)展的最終目標是將從樣品制備、化學(xué)反應(yīng)到檢測的整個 分析 過程集成化以獲得所謂的微型全分析系統(tǒng)或稱縮微芯片實驗室。1998年6月，Nanogen公司的程京博士和他的同事們首次報道了用芯片實驗室所實現(xiàn)的從樣品制備到反應(yīng)結(jié)果顯示的全部分析過程。他們用這個裝置從混有大腸桿菌的血液中成功地分離出了細菌，在高壓脈沖破胞之后用蛋白酶K孵化脫蛋白，制得純化的DNA，最后用另一塊 電子 增強的DNA雜交芯片分析證實提取物是大腸桿菌的DNA。這是向縮微實驗室邁進的一個成功的突破[37]。 目前 ，含有加熱器、微泵微閥、微流量控制器、電子化學(xué)和電子發(fā)光探測器的芯片已經(jīng)研制出來了，而且，也出現(xiàn)了將樣品制備、化學(xué)反應(yīng)和分析檢測部分結(jié)合的芯片(例如，樣品制備和PCR[38];競爭免疫測定和毛細管電泳分離[39])。相信不久的將來，包含所有步驟的縮微芯片實驗室將不斷涌現(xiàn)。
3 、結(jié)尾
經(jīng)過近十年的不懈努力，生物芯片技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)開始對生命 科學(xué) 研究的許多領(lǐng)域帶來沖擊甚至革命。以美國為首的西方發(fā)達國家在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了令人眩目的成就。到現(xiàn)在，從樣品制備、化學(xué)反應(yīng)到檢測的三個步驟已獲得了部分集成，三個部分的全部集成已初現(xiàn)端倪。 中國 在這方面尚未起步，如果各方面重視，投入一定的人力和物力，相信不久的將來在該領(lǐng)域中我們也會占有一席之地的。
參考文獻
1 Koster H,et al.Nature Biotechnology,1996;14:1123-1128.
2 Wilkerson CW,et al.Applied Physics Letter,1993;62:2030-232.
3 Hang XC,et al.Analytical Chemistry,1992;64:2149-2154.
4 Southern EM,et al.Trends in Genetics 1996;12:110-118.
5 Pennisi E,Science 1996;272:1737.
6 Kricka LJ,et al.Journal of International Federation of&nbs p;Clinical Chemistry1994;6:54-59.
7 Kricka LJ,et al. Microfabricated Immunoassay Devices. In Principles & practice of Immunoassay (2ndEdition).Edited by Price CP and Newman DJ, Macmillan press,London,1996.
8 Cheng J,et al.NuclEic Acids Research 1996;24:380-385.
9 Manz A,Chimia 1996;50:140-143.
10 Cheng J,Molecular Diagnosis 1996;1:183-200.
11 Cheng J,et al.Sample preparation in microstructured devices, in Manz a,Bechar H.(eds)“Microsystem technology in Chemistry and life Scence”,a special volume in 12 Topics in current Chemistry Springer,HEIdelberg,1998;215-231.
13 Markx G H,et al.Microbiology,1994;140:585-591.
14 Northrup MA,et al.Proceedings of Transducers’95, the Eighth International conference on Solid-State Sensors and Actuators 1995;764-765.
15 Cheng J,et al.Analytical Biochemistry 1998;257/2:101-106.
nothrup MA,et al.Proceeding of the 8thInternational Conference on Solid-State Sensors and actuators, and Eurosensors IX, 1995; 764-767.
16 Taylor TB, et al.Nucleic Acids Research 1997;25:3164-3168.
17 Mrtin UK, et al.Science 1998;280:1046-1048.
18 Pace SJ,US Patent 4,908,112,1990.
19 Manz A,et al.J.Choromatogr,1992;593:253-258.
20 Wooley aT,et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1994;91:11348-11352.
21 Woolley AT,et al.Anal.Chem,1997;68:4285-2186.
22 Woolley AT,et al.Anal.Chem,1996;68:4081-4086.
23 Fodor SPA ,et al.Science,1991;251:767-773.
24 Sosnowski RG,et al.Proc.Natl.Acad.USA,1997;94:1119-1123.
25 Kreiner t.,Rapid genetic sequence analysis using a DNA probe array system.Ame.Lab.,1996.
26 Hacia JG,et al.Nature Genet,1996;14:441-447.
27 Kozal MJ,et al.Nature Medicine,1996;2:753-759.
28 Cronin MT,et al.Human Mutation,1996;7:244-255.
29 Cheng J,et al.Molecular Diagnosis,1996;1:183-200.
30 Hacia J G,Nature genetics supplement,1999;21:42-47.
31 Scangos G,Nature Biotechnol,1997;15:1220-1221.
32 Lockhart DJ,Nature Biotechnol,1996;14:1675-1680.
33 Wang Y,et al.FEBS Letter,1999;445:269-273.
34 DeRisi J,et al.Nature Genet,1996;14:457-460.
35 Shoemaker DD, et al.Nature Genet, 1996;14:450-456.
36 Lueking A, et al.Anal Biochem,1999;270:103-111.
37 Cheng J,et al.Nature Biotechnology,1998;16:541-546.
38 Wilding P,et al.Anal.Biochem,1998;257:95-100.
3 9 McCormick RM,et al.Anal.Chem.1997;69:2626-2630
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