遺傳學的研究對象精選(九篇)

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第1篇：遺傳學的研究對象范文

進入21世紀后，遺傳學知識得到了一定程度的普及。如果父母均為健康人，而（外）祖父母與孫輩有同樣的疾病，人們也認為這是一種“遺傳”。實際上，一個家族中，兩系(指父系、母系)三代內(nèi)只要有兩位成員患同一種病，人們都能聯(lián)想到“遺傳”。可見，人們心中“遺傳”的概念已在不斷擴展。

許多傳統(tǒng)的遺傳病可以遺傳，這已勿庸置疑，比如先天性智能發(fā)育不全、家族性偏頭痛等。但是，隨著醫(yī)學的發(fā)展，人們概念中的“非遺傳病”也加入了遺傳的行列。醫(yī)學家在很多“非遺傳病”中發(fā)現(xiàn)了致病基因，如糖尿病基因、白血病基因、精神分裂癥基因、肥胖基因等，大大突破了人們的傳統(tǒng)觀念。再發(fā)展下去，會不會發(fā)現(xiàn)長壽基因、智能基因、幸?；颉⒏忻盎?、成癮基因呢？甚至最終發(fā)現(xiàn)所有疾病均與基因，也就是遺傳有關(guān)？

其實，當代遺傳學中許多超乎常人想象的突破性發(fā)現(xiàn)，正是源于遺傳學家持有“所有疾病都可能與遺傳有關(guān)”的觀念！比如，在鴉片濫用、酒精依賴、海洛因成癮、老年性癡呆、神經(jīng)性厭食、失眠癥和人格障礙等中都找到了相應(yīng)的致病基因。人們不禁要問:這種觀念會不會太極端、太離譜呢？對此，醫(yī)學家們肯定地說:這是科學的！

實際上，所有的疾病都是由內(nèi)部的遺傳因素和外部的環(huán)境因素結(jié)合所致，只是兩種因素在不同疾病中所占的分量各不相同。如果遺傳因素占主導地位（遺傳相關(guān)性大于60%），這種疾病就是人們常見的遺傳病;如果遺傳因素不占主導地位，人們很難聯(lián)想到遺傳，但在遺傳學家的眼中，它們還是與“遺傳”有關(guān)，即使其遺傳相關(guān)性不到1%，這種認識上的差異是遺傳學的發(fā)展所致。

遺傳學一般可分為傳統(tǒng)的群體遺傳學和現(xiàn)代的分子遺傳學，前者以病癥為研究對象，其“遺傳”概念通常指病癥遺傳。如果某種癥狀具有以下三個特點，就可認為有遺傳傾向:①該癥狀具有家族聚集現(xiàn)象，即在同一家族成員中發(fā)生率比普通人群發(fā)生率高;②該癥狀發(fā)生率在單卵雙生子中比雙卵雙生子中高;③高發(fā)家系中的子女，即使從小寄養(yǎng)在正常家庭中，該癥狀的發(fā)生率仍比普通人群高。分子遺傳學則以基因為研究對象，其“遺傳”概念是指基因遺傳，認為所有的遺傳是通過基因傳遞來進行的。分子生物學的研究目的主要是尋找與疾病相關(guān)的致病基因，而研究的前提假設(shè)就是“所有疾病都可能與遺傳有關(guān)”。由于許多疾病的癥狀并非與生俱來，但其致病基因則在出生時就已攜帶，所以，分子遺傳學的觀點比傳統(tǒng)的群體遺傳學更精確、客觀和科學。比如，現(xiàn)代醫(yī)學已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了老年性癡呆的致病基因，但病人的癥狀直到老年才出現(xiàn)，有的人甚至在癥狀還未出現(xiàn)時就過世了，可見依癥狀判斷疾病是否有遺傳傾向，總體上就會縮小發(fā)現(xiàn)疾病遺傳性的可能性。許多人身上攜帶致病基因，但不一定出現(xiàn)病癥，因為這還受到環(huán)境因素的影響。有些在祖輩中從未出現(xiàn)過的病癥，在子孫中出現(xiàn)，也被稱為遺傳病，因為其致病基因是遺傳的。

第2篇：遺傳學的研究對象范文

關(guān)鍵詞：遺傳學；教學改革；課程群；

隨著現(xiàn)代生物科學技術(shù)的發(fā)展，遺傳學已成為21世紀生命科學領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學科之一，是生命科學中各門學科的核心，它的分支幾乎擴展到生命科學的各個研究領(lǐng)域.目前，在生物學各專業(yè)的教學中，普遍存在著知識老化，課程體系陳舊，如遺傳學和細胞生物學、生物化學、基因工程、基因組學、分子遺傳學等課程之間存在著部分內(nèi)容重復等一系列問題.顯然，當前的課程體系已不適應(yīng)高等學校生命科學教育的要求.如何突出遺傳學主干課程，實現(xiàn)課程體系的整合、優(yōu)化，不同課程間知識的融通和銜接，以此組建口徑寬、方向靈活的課程群，加強學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以增強學生的適應(yīng)性和競爭力，培養(yǎng)學生的個性特長、能力特長以及繼續(xù)學習的能力，形成終身學習的觀念，是擺在我們面前值得思考的問題.我們從遺傳學課程入手，對遺傳學課程群進行了初步的思考，重新設(shè)置和實踐，目的是實現(xiàn)課程體系的整合、優(yōu)化，培養(yǎng)符合現(xiàn)代社會要求的創(chuàng)新型、復合型人才.

1遺傳學課程群內(nèi)課程設(shè)置的基本思路

遺傳學課程群內(nèi)課程設(shè)置的基本思路就是圍繞“一個中心，三個方向”的原則，以普通遺傳學為核心課程，兼顧三個方面的內(nèi)容.基本框架如圖1.

“一個中心”就是以普通遺傳學為核心課程.遺傳學是一門生命科學所有專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，要求全面系統(tǒng)地介紹遺傳學的基本原理、分析方法及現(xiàn)代遺傳學發(fā)展的最新成就.在教學中，要始終貫穿遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、遺傳物質(zhì)的傳遞和變異、遺傳信息的表達與調(diào)控這一主線，使學生在群體水平、個體水平、細胞水平和分子水平的不同層次上對遺傳學有比較全面、系統(tǒng)的認識，并能應(yīng)用其基本原理分析遺傳學數(shù)據(jù)，解釋遺傳學現(xiàn)象，并對遺傳學各分支學科有一個基本的了解.

“三個方向”是以遺傳學分支學科、反映現(xiàn)代遺傳學發(fā)展的學科及遺傳學普及性學科為遺傳學內(nèi)容細化、深化和普及的三個層面，主要包括以下內(nèi)容：

一是遺傳學分支學科的內(nèi)容，主要包括《群體遺傳學》、《微生物遺傳學》、《細胞遺傳學》等課程，以專業(yè)選修課的形式開出，主要目的是根據(jù)學生的興趣和愛好，深入學習遺傳學各個分支學科的知識.如《群體遺傳學》是研究在自然選擇、基因漂變、突變以及遷移四種進化動力的影響下，等位基因的分布和改變.它是在群體水平上研究種群的分類、空間結(jié)構(gòu)等，并試圖解釋諸如適應(yīng)和物種形成現(xiàn)象的理論.《微生物遺傳學》是以病毒、細菌、小型真菌以及單細胞動植物等為研究對象的遺傳學分支學科.《細胞遺傳學》是遺傳學與細胞學相結(jié)合的一個遺傳學分支學科，主要是在細胞和染色體水平上研究.

二是反映現(xiàn)代遺傳學發(fā)展的學科，如《基因工程》、《分子遺傳學》、《基因組學》.這三門課程都是在普通遺傳學基礎(chǔ)上開設(shè)的專業(yè)選修課程，目的是與現(xiàn)代遺傳學的發(fā)展接軌.如《分子遺傳學》(moleculargenetics)的主要內(nèi)容為基因的結(jié)構(gòu)、復制和轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯，基因突變，DNA的復制、修復，原核與真核生物的基因表達調(diào)控，是在分子水平上進行的研究.此課程為生命科學各專業(yè)本科生的學科基礎(chǔ)課，也可作為研究生的專業(yè)選修課.《基因工程》(geneengineering)主要介紹基因操作的主要技術(shù)原理，基因操作的工具酶，克隆載體，目的基因的分離方法，重組體的構(gòu)建及導入，克隆基因的表達與檢測，基因工程研究進展，存在問題及新策略等內(nèi)容，使學生具備基因工程方面的基本知識和掌握其操作技術(shù).《基因組學》(genomics)是對所有基因進行基因組作圖，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門科學.主要講述生物基因組的基本結(jié)構(gòu)和組成、基因組內(nèi)基因的表達和調(diào)控、遺傳圖譜與物理圖譜、基因組測序、基因組序列解讀、染色體的結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控、基因組的復制、基因組進化的分子基礎(chǔ)、基因組進化的模式、分子系統(tǒng)發(fā)生學等內(nèi)容，并講述人類基因組計劃的全過程以及由此引發(fā)的道德倫理和法律問題，系統(tǒng)向?qū)W生講授基因組學研究的基本內(nèi)容及相關(guān)進展.通過該課程學習，使學生了解結(jié)構(gòu)基因組學和功能基因組學的重要研究領(lǐng)域、熱點問題與發(fā)展趨勢，以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進展.

三是遺傳學普及性的內(nèi)容，此類課程為遺傳學的平行課程，以公選課的形式開出，主要目的是普及遺傳學知識，提高人口質(zhì)量和全民素質(zhì).我們針對非生物專業(yè)的學生開設(shè)了《人類遺傳學》和《遺傳與優(yōu)生》兩門課程.《人類遺傳學》主要講述人類在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、生化、免疫、行為等各種性狀的遺傳上的相似和差別，人類群體的遺傳規(guī)律以及人類遺傳性疾病的發(fā)生機理、傳遞規(guī)律和如何預防等內(nèi)容，使學生掌握人類遺傳學的基本概念和主要研究方法.《遺傳與優(yōu)生》主要講述什么是遺傳病，遺傳病對人類的危害，人類的染色體和染色體病、基因和基因病、腫瘤與遺傳、人類代謝和發(fā)育中的遺傳學問題、優(yōu)生學的基本概念、影響優(yōu)生的因素，優(yōu)生的措施等.這兩門課程都注重貼近生活，貼近社會，從剖析青年學生關(guān)注的問題入手去介紹人類遺傳與優(yōu)生的基礎(chǔ)理論和基本知識，使學生能夠在輕松、順暢且饒有興趣的學習過程中獲益.對于醫(yī)療保健事業(yè)和人群遺傳素質(zhì)的改進具有重要意義.

2遺傳學課程群內(nèi)課程內(nèi)容整合的思路

為解決遺傳學的迅速發(fā)展及新知識、新技術(shù)不斷出現(xiàn)與遺傳學教學時數(shù)減少這一矛盾，我們通過建立遺傳學課程群體系，協(xié)調(diào)課程群內(nèi)各門課程的關(guān)系，盡量減少重復內(nèi)容，對于學習遺傳學的有關(guān)基礎(chǔ)知識，如核酸的結(jié)構(gòu)和特征在先修課程《生物化學》中介紹，染色體的結(jié)構(gòu)，細胞周期等在細胞生物學課程中介紹，概率和統(tǒng)計學知識在生物統(tǒng)計學課程中介紹.而對于遺傳學各分支學科的深入討論，將在細胞遺傳學、群體及數(shù)量遺傳學、分子遺傳學、基因組學、基因工程、生物信息學等課程中介紹.

3遺傳學課程群內(nèi)實驗課程整合的思路

遺傳學課程群內(nèi)主要設(shè)置了遺傳學實驗和分子遺傳學大實驗，遺傳學實驗是為了配合遺傳學的教學而開設(shè)的一門實驗課程，其設(shè)計思想是：1)配合遺傳學的教學，鞏固和加深對遺傳學知識的理解；2)適應(yīng)現(xiàn)代遺傳學的發(fā)展，讓學生掌握現(xiàn)代遺傳學研究所必需的基本實驗技術(shù)；3)開設(shè)綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗，鼓勵學生自己動腦筋設(shè)計、完成實驗.目前已形成具有基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗和具有綜合性、研究創(chuàng)新性、開放性實驗的不同層次的遺傳學實驗教學內(nèi)容體系.鼓勵學生自己動腦筋設(shè)計、完成實驗，實驗室已對學生部分開放，并實施了自選實驗考試法[1].學生在此過程中得到了很好的科研訓練，部分學生在本科階段就寫作并發(fā)表了論文，充分體現(xiàn)了遺傳學課程教學改革的特色.例如，結(jié)合本科畢業(yè)設(shè)計，我們編制了“遺傳學試驗的計算機模擬”軟件[2]，增強了學生對遺傳學基本概念和基本原理的理解，而且也增加了學生對計算機應(yīng)用于生命科學研究的興趣.我們開發(fā)設(shè)計了“遺傳學實驗顯微圖像演示系統(tǒng)”[3]，建立了遺傳學實驗圖像庫，學生在實驗前可以方便地檢索觀察實驗中可能出現(xiàn)的各種圖像，大大提高了實驗效率.通過遺傳學實驗的培訓，學生具備了一定的設(shè)計和綜合創(chuàng)新的能力，在此基礎(chǔ)上，進入分子遺傳學大實驗的學習.而分子遺傳學大實驗的設(shè)計整合了分子遺傳學和基因工程兩門課程的實驗內(nèi)容，既涵蓋了分子遺傳學的基本實驗技術(shù)，也體現(xiàn)了現(xiàn)代分子遺傳學發(fā)展的新方法、新技術(shù).實驗通過DNA提取、擴增、檢測，到目的基因的獲取、重組、轉(zhuǎn)化、分子雜交等系列性實驗，使學生不僅掌握了現(xiàn)代生物學分析技術(shù)，也培養(yǎng)了學生的動手能力和獨立設(shè)計實驗的能力，更實現(xiàn)了理論類課程與實踐訓練類課程的有序銜接，同時完善了學生從認知實踐到科研實踐的創(chuàng)新精神培養(yǎng)體系.

4遺傳學課程群實踐基地的建設(shè)

僅有書本上的知識是不夠的，遺傳學課程群內(nèi)的課程具有很強的實踐性，專業(yè)知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合的綜合性教學是實踐教學環(huán)節(jié)不可缺少的重要一環(huán).為此，我們通過認識實習和生產(chǎn)實習等手段加強課程知識的掌握.利用地域優(yōu)勢，與中國農(nóng)業(yè)科學院徐州分院、江蘇省藥用植物重點實驗室、江蘇維維集團等建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系.如，我們在講解“三系配套”時就帶領(lǐng)學生到中國農(nóng)業(yè)科學院徐州分院參觀學習、實地學習如何進行“三系配套”的操作，加深了對理論知識的理解.通過專業(yè)實踐，拓寬了學生的視野，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題以及開拓創(chuàng)新的能力，增強了學生的事業(yè)心和責任感.

5遺傳學課程群教學方法和教學手段改革之思考

第3篇：遺傳學的研究對象范文

【關(guān)鍵詞】分子腫瘤；病理學；新進展

795文章編號：1004-7484（2014）-06-3631-01

分子腫瘤病理學屬于一門新興學科，其與傳統(tǒng)的腫瘤病理學以形態(tài)學為基礎(chǔ)的診斷有著明顯的差異。分子腫瘤病理學主要是以分子、細胞為研究對象，通過科學、客觀的研究來進行診斷。分子腫瘤病理學主要包括有：分子水平上的分子腫瘤病理學以及細胞水平上的臨床細胞遺傳學兩大類。近年來，隨著分子腫瘤病理學的不斷完善與發(fā)展，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外對腫瘤的病理診斷當中。

1分子腫瘤病理學的研究進展

1.1分子腫瘤病理學分子腫瘤病理學作為腫瘤病理學和分子生物學相結(jié)合的產(chǎn)物，其所包含的研究內(nèi)容非常之廣，近年來，隨著醫(yī)學技術(shù)的快速發(fā)展，分子腫瘤病理學也得到了有效的完善。分子腫瘤病理學的研究范圍非常之廣，包括有細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導、增殖與凋亡、細胞生長與分化、細胞與基質(zhì)相互作用、浸潤與轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成等多個領(lǐng)域。常見的檢測手段包括有雜合子缺失檢測、克隆性分析、定量PCR檢測等，通過各種檢測手段，來觀察腫瘤細胞的印鑒，并于臨床上輔助醫(yī)生對腫瘤的良惡性進行判斷。

1.1.1雜合子缺失檢測雜合子缺失檢測主要是對抑癌基因周圍雜合子的缺失進行檢測，以此來反映抑癌基因的缺失，臨床上可通過檢測雜合子缺失，來準確、快速地判斷腫瘤細胞的來源。

1.1.2克隆性分析克隆性分析法在非實體或?qū)嶓w瘤中均可得到應(yīng)用，其應(yīng)用于淋巴造血系統(tǒng)腫瘤的診斷具有顯著的價值。

1.1.3定量PCR檢測在臨床腫瘤的治療中，分子標志物可以為醫(yī)生提供準確的預后和機體對治療的反應(yīng)、耐藥物和毒副作用，而與腫瘤惡性有關(guān)的基因改變具有多樣性，因此為得到腫瘤完整的特征，定量PCR檢測技術(shù)的應(yīng)用必不可少。通過定量PCR，可以準確測定基因的重復和缺失。

1.2臨床分子細胞遺傳學從嚴格的意義上來講，臨床分子細胞遺傳學屬于一門較為久遠的醫(yī)學研究，其主要是以細胞為研究對象來觀察病變情況的，因此也不能將其完全劃分到分子腫瘤病理學的研究范圍中。但是，由于臨床細胞遺傳學的技術(shù)手段和分子腫瘤病理學有著相互作用，相輔相成的效果，因此，在實際的應(yīng)用當中多將其囊括到了分子腫瘤病理學當中。

臨床分子細胞遺傳學主要是以研究染色體等為主，研究手段包括有染色體組圖分析、熒光原位雜交技術(shù)（FISH）比較基因組原位雜交技術(shù)（CGH）等。①染色體組圖分析主要是研究染色體的亞顯微結(jié)構(gòu)以及基因活動的關(guān)系，包括對染色體數(shù)目改變、平衡改變及不平衡改變的研究。但染色體組圖分析要從新鮮的腫瘤組織中先分離腫瘤細胞，再進行短期培養(yǎng)得到有絲分裂的中期細胞后才能展開分展，這也導致了其在未得到新鮮組織的情況下，難以開展研究。②熒光原位雜交技術(shù)是指利用熒光染料標記探針DNA，變性成為單鏈后與變性后的染色體或細胞核靶DNA雜交，之后在熒光顯微鏡下進行觀察并記錄結(jié)果。此技術(shù)上具有操作簡便，探針標記后穩(wěn)定，檢測結(jié)果快速準確，可與多種技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的特點。從目前的研究進展來看，采用此技術(shù)可以檢測間期細胞、分裂中期細胞、死亡或存活細胞、分化或未分化細胞等。將FISH應(yīng)用于白血病和實體瘤中時，其檢測的特異性和敏感性高達90%。③采用比較基因原位雜交技術(shù)，對染色體的變化情況可以進行全面、詳細的檢測，此技術(shù)的分辨率也十分高。但是，該技術(shù)到檢測設(shè)備、檢測技術(shù)人員的專業(yè)性要求較高，使得其在臨床上還未得到廣泛、成熟的應(yīng)用。

2分子腫瘤病理學在臨床腫瘤診治中的應(yīng)用價值

分子腫瘤病理學在臨床腫瘤診治中具有十分重要的應(yīng)用價值，其主要體現(xiàn)在如下幾方面：

2.1對腫瘤診斷的意義臨床在腫瘤的診斷中應(yīng)用分子腫瘤病理學，可以早期發(fā)現(xiàn)患者的腫瘤，并通過及時、準確地確診，對早期積極對癥治療，提高患者的存活率起著重要的意義。例如，某病患起初因喉部出現(xiàn)腫塊而進行了全喉切除手術(shù)，術(shù)后進行腫瘤病理學診斷，確診患者屬于中度分化的鱗狀細胞癌。在后期隨訪中，患者身體恢復情況良好，但患者在全喉手術(shù)七年后，進行檢查時又發(fā)現(xiàn)右上肺出現(xiàn)單一性腫物，于是又進行了肺葉切除手術(shù)，術(shù)后病理診斷其屬于中度分化的鱗狀上皮癌。但喉鱗癌與肺鱗癌在鏡下的形態(tài)非常相似，臨床上很難準確地區(qū)分，且患者后期出現(xiàn)的肺鱗癌是否屬于喉癌的轉(zhuǎn)移灶，采取傳統(tǒng)的手段也無法辨別?；谶@種現(xiàn)象，應(yīng)用分子腫瘤病理學，通過雜合缺失檢查結(jié)果（略），可以有效的得知該患者發(fā)生的肺癌，屬于喉癌的轉(zhuǎn)移灶。

2.2對腫瘤組織學分類意義常見的腫瘤當中，通過對一些腫瘤所作的較大規(guī)模的病例分析發(fā)現(xiàn)，很多腫瘤均在臨床進行的組織學分類，根據(jù)分子腫瘤病理學科學、合理地將腫瘤進行組織學分類，進而更容易辨別各類腫瘤的特點、浸潤范圍以及淋巴轉(zhuǎn)移率。

2.3對腫瘤治療的意義在臨床腫瘤治療當中，可通過分子腫瘤病理學分析，指導臨床醫(yī)生進行積極、準確、全面的治療，這對治療效果有著明顯的促進作用。

2.4對腫瘤預后的意義通過對臨床常見腫瘤的分子腫瘤病理學分析，當臨床上對腫瘤的浸潤深度、組織學分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等指標有詳細的了解時，對指導預后，提高患者的生存率也有著十分重要的作用。

3分子腫瘤病理學的發(fā)展趨勢

隨著醫(yī)學技術(shù)的不斷發(fā)展，分子腫瘤病理學也在不斷地完善，例如，人類基因組計劃的提出與實踐，當基因芯片、SNP芯片等技術(shù)日益成熟時，臨床腫瘤病理學中應(yīng)用基因芯片、SNP芯片也將是必然的趨勢。相信在今后的分子腫瘤病理學的發(fā)展中，分子腫瘤病理學的深入研究與基因芯片等技術(shù)的應(yīng)用，其對腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療、指導預后、提高醫(yī)生專業(yè)性等方面會起到積極、重要的作用。

綜上所述，今后的分子腫瘤病理學必將朝著SNP芯片、基因芯片以及有效預防腫瘤等方向進行發(fā)展，使分子腫瘤病理學對臨床腫瘤的診治效果起到顯著的促進作用。

參考文獻

[1]周庚寅，白艷花，覺道健一.甲狀腺狀癌的病理診斷及遺傳學特點[J].臨床與實驗病理學雜志，2010，2（2）：436-437.

第4篇：遺傳學的研究對象范文

[關(guān)鍵詞] 華法林；心房顫動；CYP2C9；VKORC1

[中圖分類號] R541.7+5 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2014）32-0151-04

Dose study on atrial fibrillation patients’ warfarin use based on pharmacogenetics

FU Yongping1 ZHANG Ziyan2

1.Department of Cardiology， Affiliated Hospital of Shaoxing University， Shaoxing 312000， China； 2.Department of Hematology， Heze Hospital of Traditional Chinese Medicine in Shandong Province， Heze 274035， China

[Abstract] Objective To compare the strengths of warfarin based on pharmacogenetics or defined by clinical indicators. Methods Either from outpatient or inpatient department， 220 patients who needed anticoagulative treatment by warfarin were recruited. These cases were divided into two groups. Warfarin use method of one group was determined by pharmacogenetics， specifically， CYP2C9 and VKORC1 genotyping were carried out to ascertain and adjust use dosage by Polymerase chain reaction-restriction nuclease fragment length polymorphism（PCR-RFLP）. As for the other group， therapeutic regimen was defined by the stable and qualifying time， the frequency of drug adjustment， absolute difference between initial and eventual dose and the proportion of anticoagulant overdose. Additionally， the severity and incidence of hemorrhagic events were closely observed during half year’s following up. Results Compared with traditional warfarin use regimen defined by clinical indicators， the results obtained by pharmacogenetics， including the stable and qualifying time， the frequency of drug adjustment， absolute difference between initial and eventual dose， the proportion of anticoagulant overdose（1.8% compared to 16.4%）， and the incidence of severe hemorrhagic events were unanimously better and statistically difference （P

[Key words] Warfarin； Atrial fibrillation； CYP2C9； VKORC1

我國心房顫動患者數(shù)接近1000萬，心房顫動的主要危害是腦梗死，而腦梗死的致殘率高，使患者生活質(zhì)量嚴重下降，給患者及其家屬帶來巨大的精神負擔和經(jīng)濟損失?？鼓委熌軌驕p少心房顫動的栓塞發(fā)生率，但由于醫(yī)患雙方對其出血副作用的擔心，使用華法林抗凝人數(shù)很少。雖然有新型抗凝藥物的出現(xiàn)，但新型抗凝藥物價格昂貴，尚無針對性拮抗劑，在腎功能不全病人使用的局限性以及在瓣膜性心臟病應(yīng)用的局限性，大規(guī)模應(yīng)用新型抗凝藥物并不適合我國國情。相比之下，華法林價格便宜，每日服藥一次，腎功能不全患者無需調(diào)整劑量，所以華法林在抗凝治療中的地位尚無可替代。為更好地探索我國心房顫動患者的華法林使用劑量的個體化差異，本研究以門診或病房房顫患者為研究對象，對CHA2DS2-VASC評分≥2分以上需要華法林治療的患者進行研究。

1對象與方法

1.1研究對象

選擇2012年10月～2013年12月心內(nèi)科門診或病房需要使用華法林抗凝的心房顫動患者220例。其中男123例，女97例，年齡35～97歲，平均（57.5±12.5）歲。入選標準：（1）漢族；（2）≥18歲；（3）心房顫動患者；（4）CHA2DS2-VASC評分≥2；（5）簽知情同意書并能夠配合臨床隨訪觀察。排除標準：（1）嚴重的肝、腎功能不全或甲狀腺疾??；（2）近期手術(shù)史；（3）急性心肌梗死1個月內(nèi)；（4）活動性消化性潰瘍；（5）感染性心內(nèi)膜炎；（6）必須長期服用非甾體類抗炎藥；（7）必須使用試驗藥物以外的抗血小板、抗凝藥物及溶栓藥物；（8）惡性腫瘤；（9）處于妊娠期；（10）有血液系統(tǒng)疾病，血小板缺乏癥；（11）不能定期門診復診條件或治療過程中不能規(guī)律服藥；（12）拒絕隨訪。

1.2方法

由專人收集臨床資料和隨訪登記，與患者簽署書面知情同意書，病例隨機分為兩組，一組為藥理遺傳學組（110例）：抽取外周靜脈血2 mL，提取基因組DNA，使用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性內(nèi)切核酸酶片段長度的多態(tài)性（PCR-RFLP）給患者進行CYP2C9和VKORC1基因型分析，根據(jù)計算模型（http：//）確定的華法林劑量用藥，并進行調(diào)整。另一組為臨床指標組（110例）：根據(jù)臨床指標確定的華法林劑量用藥。華法林片由齊魯制藥有限公司生產(chǎn)，批準文號：國藥準字：H37021314，每片2.5 mg。兩組患者在性別、年齡、合并疾病病史及合并用藥等一般資料方面差異無統(tǒng)計學意義，具有可比性，見表1。

1.3 CYP2C9和VKORC1基因型分析材料與方法

1.3.1 試劑 基因組DNA抽提試劑盒、Taq DNA聚合酶、10×PCR緩沖液、10 mmol/L dNTPs、25 mmol/L氯化鎂、DNA 標記物（采購自加拿大Bio Basic Inc.）；引物由上海生工生物工程有限公司合成提供；限制性內(nèi)切酶AvaⅡ、Nsi I、Msp I及瓊脂糖（均購自美國Promega）。

1.3.2 儀器 HH-W21.420型電熱恒溫水箱（天津泰斯特儀器有限公司）；DYY-6C型穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀（北京六一儀器廠）；多功能暗箱式紫外線分析裝置（北京賽百奧公司）；FerroTec基因擴增儀（杭州大和公司）；LX-100手掌型離心機（江蘇海門）。

1.3.3 基因組DNA提取及PCR擴增 取外周抗凝血液2 mL，使用基因組DNA抽提試劑盒提取基因組DNA，-20℃保存。PCR反應(yīng)的引物設(shè)計參考有關(guān)文獻[1-3]，VKORC1基因檢測的正向引物為5’-GCCAGCA-GGAGAGGGAAATA-3’，反向引物為5’-AGTTTGGACTACAGGTGCCT-3’；CYP2C9 *3基因檢測的正向引物為5’-AATAATAATATGCACGAGGTCCAGAGATGC-3’，反向引物為5’-GATACTATGAATTTGG-GACTTC-3’；CYP2C9 *2基因檢測的正向引物為5’TACAAATACAATGAAAATATCATG-3’，反向引物為5’-CTAACAACCAGACTCATAATG-3’。PCR反應(yīng)體系包括基因組DNA 0.2 μg，2.5 mmol/L，dNTPs 4 mL，10×PCR緩沖液5 μL，25 mmol/L的MgCl2 4 μL，10 μmol/L的引物各3 mL，5 u/L Taq聚合酶0.5 μL，加超純水至50 μL。CYP2C9*2反應(yīng)條件為：先94℃預變性5 min，然后94℃處理45 s，再50℃處理45 s，最后72℃處理1 min，共35個循環(huán)，接下來72℃延伸5 min；CYP2C9*3的反應(yīng)條件為：先94℃ 預變性5 min，然后94℃處理45 s，再56℃處理45 s，最后72℃處理30 s，共35個循環(huán)，接下來72℃延伸5 min；VKORC1-1639G>A的反應(yīng)條件為：先94℃ 預變性5 min，然后94℃處理45 s，再59℃處理30 s，之后72℃處理30 s，共35個循環(huán)，最后72℃延伸5 min。

1.3.4 限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（RFLP）分析 取用VKORCl、 CYP2C9 *2、CYP2C9 *3PCR產(chǎn)物各10 μL，然后分別加入限制性內(nèi)切酶AvaⅡ、Msp I、 Nsi I各0.5 μL以及牛血清白蛋白0.2 μL和緩沖液2 μL，再加入超純水至20 μL，37℃水浴4 h。酶切產(chǎn)物在2.5%瓊脂糖凝膠電泳，最后紫外燈下觀察條帶。

1.4 觀察指標

觀察兩組患者達標穩(wěn)定時間（從給予首劑華法林開始到INR值在達到治療范圍（2～3）且INR值穩(wěn)定所需要的時間）、藥物調(diào)整的次數(shù)、終點劑量與初始劑量的絕對差值、抗凝過量的比例（INR初次超過4的比例），并觀察隨訪過程中出血事件的嚴重程度和發(fā)生率。隨訪時間約半年。

1.5統(tǒng)計學處理

應(yīng)用SPSS 15.0統(tǒng)計學軟件，對所有計量資料均先進行單樣本正態(tài)分布檢驗，正態(tài)分布或近似正態(tài)分布資料的組間比較采用t檢驗。計量資料數(shù)據(jù)采用（x±s）表示。計數(shù)資料的組間比較采用χ2檢驗，P

2 結(jié)果

2.1 CYP2C9和VKORC1基因型分析

藥理遺傳學的方法組共對110例患者采用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性內(nèi)切核酸酶片段長度多態(tài)性（PCR-RFLP）進行CYP2C9和VKORC1基因型分析，CYP2C9基因具有高度多態(tài)性，在基因編碼區(qū)和非編碼存在許多單堿基突變，最主要的有3種： CYP2C9*1、CYP2C9*2和CYP2C9*3， CYP2C9：*1型102例占92.7%；CYP2C9：*2型0例占0%；CYP2C9：*3型8例占7.3%。VKORC1發(fā)現(xiàn)有AA、AG、GG三種基因型，VKORC1：AA型81例占73.6%；VKORC1：AG型26例占23.7%；VKORC1：GG型3例占2.7%.

2.2 兩組臨床觀察指標的差異

患者隨訪時間半年，半年后對兩組患者在達標穩(wěn)定時間、藥物調(diào)整的次數(shù)、終點劑量與初始劑量的絕對差值、抗凝過量的比例、嚴重出血發(fā)生率進行觀察和比較，藥理遺傳學的方法與臨床指標組相比，各項指標均具有優(yōu)勢，具有統(tǒng)計學差異（P

表2 兩組臨床觀察指標的差異（x±s）

注：藥理遺傳學組與臨床指標組相比，各觀察指標差異有統(tǒng)計學意義（P

2.3 CYP2C9和VKORC1基因型分析結(jié)果

對所有抗凝過量和嚴重出血患者都進行CYP2C9和VKORC1基因型分析。出現(xiàn)抗凝過量共20例：基因類型為CYP2C9*1，VKORC1：AA共10例，有4例出現(xiàn)嚴重出血，基因類型為CYP2C9*3、VKORC1：AA共6例，有3例出現(xiàn)嚴重出血；基因類型為CYP2C9*1、VKORC1：AG共1例，基因類型為CYP2C9*3、VKORC1：AG共2例，基因類型為CYP2C9*3；VKORC1：GG共1例。10例嚴重出血患者的VKORC1基因型均是AA。

3 討論

華法林在抗凝治療中的地位尚無可替代。但華法林治療窗很窄，而且用藥的個體性差異和種族差異也很大，要達到相同作用效果，最大劑量與最小劑量相差可以達到10倍以上。目前發(fā)現(xiàn)影響華法林藥效學的基因主要有2個，細胞色素氧化酶P450 2C9（cytochrome P-450 2C9，CYP2C9）和維生素K環(huán)氧化物還原酶復合體1（VKORC1）。華法林全部由肝臟代謝，CYP2C9是人類肝臟中一種重要藥物代謝酶系統(tǒng)，是華法林代謝最關(guān)鍵的酶，CYP2C9基因具有高度多態(tài)性，在基因編碼區(qū)和非編碼存在許多單堿基突變，其中研究最多也是最主要的有3種，即野生型CYP2C9*1、突變體CYP2C9*2和突變體CYP2C9*3，這幾個等位基因的多態(tài)性可以影響華法林藥效，導致個體對華法林的敏感性不同以及華法林在抗凝治療過程中出血的危險性，對華法林的使用劑量密切相關(guān)的兩個等位基因分別為CYP2C9*2和CYP2C9*3?；蛐虲YP2C9*2和CYP2C9*3的患者所需的華法林治療劑量小[4，5]。VKORC1是人體內(nèi)維生素K依賴性凝血因子生成的限速酶和關(guān)鍵酶，華法林通過競爭性抑制此酶的作用而達到抗凝效果。VKORC1發(fā)現(xiàn)有AA、AG、GG三種基因型，AA基因型為華法林劑量敏感型，所需的華法林治療劑量小。AG、GG兩種基因型為華法林劑量抵抗型，所需的華法林治療劑量大[4，5]。納入藥理遺傳學的方法組的患者CYP2C9和VKORC1基因型見2.1。本研究中發(fā)現(xiàn)：CYP2C9基因型分布CYP2C9*1占92.7%，CYP2C9*2占0%，CYP2C9*3占7.3%。CYP2C9基因型分布以CYP2C9*1為主，與西方人相似[6-10]，可見CYP2C9基因型分布無明顯種族差異。本研究中：VKORC1基因型分布AA占73.6%，AG占23.7%，GG占2.7%。與文獻報道我國漢族人VKORC1基因型以AA型為主，GG、GA型少見相符[6-9]，而西方人以GG、GA型為主，AA型少見，提示VKORC1基因型存在人種差異[6-9]。已知CYP2C9*1、VKORC1-AA型基因的患者，所需華法林劑量減少，這可部分解釋我國漢族人所需華法林劑量低于西方人群的原因。

本研究通過對兩組間臨床觀察指標（表2）的比較，藥理遺傳學的方法組與臨床指標組比較，穩(wěn)定達標時間更短，藥物調(diào)整的次數(shù)更少，終點劑量與初始劑量的絕對差值更小，抗凝過量的比例更低，嚴重出血事件發(fā)生率更低。藥理遺傳學的方法組各項指標均具有優(yōu)勢，具有統(tǒng)計學差異（P

本研究中觀察對象共發(fā)生抗凝過量例數(shù)20例，抗凝過量患者中基因型表現(xiàn)以CYP2C9*3或VKORC1：AA為多見，抗凝過量患者平均年齡（72.4±9.4）歲，也較大。觀察對象共發(fā)生9例嚴重出血，其中嚴重出血病人中7例抗凝過量，另外2例并未出現(xiàn)抗凝過量，但年齡較大，提示抗凝過量和年齡是出血的重要因素[4，11-14]。嚴重出血患者的VKORC1基因型均是AA，VKORC1基因型表現(xiàn)為AG、GG的嚴重出血病例沒有觀察到。CYP2C9*3且VKORC1：AA的患者嚴重出血發(fā)生率較高，應(yīng)重點關(guān)注此類患者。嚴重出血患者平均年齡為71.5歲，高于本研究觀察對象的平均年齡。藥理遺傳學的方法能夠及早發(fā)現(xiàn)這些出血高?；颊?，避免嚴重出血的發(fā)生。這也是藥理遺傳學的方法指導華法林使用劑量組嚴重出血發(fā)生率低的主要原因。

基于藥理遺傳學的方法指導華法林使用劑量比根據(jù)臨床指標確定的華法林劑量用藥方法使用劑量推薦劑量更加精確，劑量調(diào)整小而少，能更快到達INR治療范圍，而且嚴重出血發(fā)生率低，對患者更安全，值得推廣應(yīng)用。

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第5篇：遺傳學的研究對象范文

【關(guān)鍵詞】： 植物分子；群體；遺傳學；研究

中圖分類號：Q37 文獻標識碼：E文章編號：1006-0510(2008)09091-04

分子群體遺傳學是在經(jīng)典群體遺傳的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用大分子主要是DNA序列的變異式樣來研究群體的遺傳結(jié)構(gòu)及引起群體遺傳變化的因素與群體遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從而使得遺傳學家能夠從數(shù)量上精確地推知群體的進化演變，不僅克服了經(jīng)典的群體遺傳學通常只能研究群體遺傳結(jié)構(gòu)短期變化的局限性，而且可檢驗以往關(guān)于長期進化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度。同時，對群體中分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達爾文的以"自然選擇"為核心的進化學說。到目前為止，分子群體遺傳學已經(jīng)取得長足的發(fā)展，闡明了許多重要的科學問題，如一些重要農(nóng)作物的DNA多態(tài)性式樣、連鎖不平衡水平及其影響因素、種群的變遷歷史、基因進化的遺傳學動力等，更為重要的是，在分子群體遺傳學基礎(chǔ)上建立起來的新興的學科如分子系統(tǒng)地理學等也得到了迅速的發(fā)展。文中綜述了植物分子群體遺傳研究的內(nèi)容及最新成果。

1. 理論分子群體遺傳學的發(fā)展簡史

經(jīng)典群體遺傳學最早起源于英國數(shù)學家哈迪和德國醫(yī)學家溫伯格于1908年提出的遺傳平衡定律。以后，英國數(shù)學家費希爾、遺傳學家霍爾丹(Haldane JBS)和美國遺傳學家賴特(Wright S)等建立了群體遺傳學的數(shù)學基礎(chǔ)及相關(guān)計算方法，從而初步形成了群體遺傳學理論體系，群體遺傳學也逐步發(fā)展成為一門獨立的學科。群體遺傳學是研究生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的科學，它應(yīng)用數(shù)學和統(tǒng)計學的原理和方法研究生物群體中基因頻率和基因型頻率的變化，以及影響這些變化的環(huán)境選擇效應(yīng)、遺傳突變作用、遷移及遺傳漂變等因素與遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系，由此來探討生物進化的機制并為育種工作提供理論基礎(chǔ)。從某種意義上來說， 生物進化就是群體遺傳結(jié)構(gòu)持續(xù)變化和演變的過程， 因此群體遺傳學理論在生物進化機制特別是種內(nèi)進化機制的研究中有著重要作用。

在20世紀60年代以前， 群體遺傳學主要還只涉及到群體遺傳結(jié)構(gòu)短期的變化，這是由于人們的壽命與進化時間相比極為短暫，以至于沒有辦法探測經(jīng)過長期進化后群體遺傳的遺傳變化或者基因的進化變異，只好簡單地用短期變化的延續(xù)來推測長期進化的過程。而利用大分子序列特別是DNA序列變異來進行群體遺傳學研究后，人們可以從數(shù)量上精確地推知群體的進化演變， 并可檢驗以往關(guān)于長期進化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度。同時， 對生物群體中同源大分子序列變異式樣的研究也使人們開始重新審視達爾文的以"自然選擇"為核心的生物進化學說。20世紀60年代末、70年代初，Kimura、King和Jukes相繼提出了中性突變的隨機漂變學說: 認為多數(shù)大分子的進化變異是選擇性中性突變隨機固定的結(jié)果。此后，分子進化的中性學說得到進一步完善，如Ohno關(guān)于復制在進化中的作用假說: 認為進化的發(fā)生主要是重復基因獲得了新的功能，自然選擇只不過是保持基因原有功能的機制；最近Britten甚至推斷幾乎所有的人類基因都來自于古老的復制事件。盡管中性學說也存在理論和實驗方法的缺陷， 但是它為分子進化的非中性檢測提供了必要的理論基礎(chǔ)。目前， "選擇學說"和"中性進化學說"仍然是分子群體遺傳學界討論的焦點。

1971年，Kimura最先明確地提出了分子群體遺傳學這一新的學說。其后， Nei從理論上對分子群體遺傳學進行了比較系統(tǒng)的闡述。1975年， Watterson估算了基于替代模型下的DNA多態(tài)性的參數(shù)Theta(θ)值和期望方差。1982年， 英國數(shù)學家Kingman構(gòu)建了"溯祖"原理的基本框架， 從而使得以少量的樣本來代表整個群體進行群體遺傳結(jié)構(gòu)的研究成為可能， 并可以進一步推斷影響遺傳結(jié)構(gòu)形成的各種演化因素。溯祖原理的"回溯"分析使得對群體進化歷史的推測更加合理和可信。1983年， Tajima推導了核甘酸多樣度參數(shù)Pi(π)的數(shù)學期望值和方差值。此后， 隨著中性平衡的相關(guān)測驗方法等的相繼提出， 分子群體遺傳學的理論及分析方法日趨完善。

近20年來， 在分子群體遺傳學的基礎(chǔ)上， 又衍生出一些新興學科分支， 如分子系統(tǒng)地理學(molecular phylogeography)等。系統(tǒng)地理學的概念于1987年由Avise提出， 其強調(diào)的是一個物種的基因系譜當前地理分布方式的歷史成因， 同時對物種擴散、遷移等微進化歷史等進行有效的推測。

2. 實驗植物分子群體遺傳研究內(nèi)容及進展

基于DNA序列變異檢測手段的實驗分子群體遺傳學研究始于1983年， 以Kreitman發(fā)表的"黑腹果蠅的乙醇脫氫酶基因位點的核苷酸多態(tài)性"一文為標志。以植物為研究對象的實驗分子群體遺傳學論文最早發(fā)表于20世紀90年代初期， 但是由于當時DNA測序費用昂貴等原因， 植物分子群體遺傳學最初發(fā)展比較緩慢， 隨著DNA測序逐漸成為實驗室常規(guī)的實驗技術(shù)之一以及基于溯祖理論的各種計算機軟件分析程序的開發(fā)和應(yīng)用， 實驗分子群體遺傳學近10年來得到了迅速的發(fā)展， 相關(guān)研究論文逐年增多， 研究的植物對象主要集中在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的農(nóng)作物如玉米(Zea mays L.)、大麥(Hordeum vulgare L.)， 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上。其研究內(nèi)容涵蓋了群體遺傳結(jié)構(gòu)(同源DNA分化式樣)、各種進化力量如突變， 重組， 連鎖不平衡、選擇等對遺傳結(jié)構(gòu)的影響、群體內(nèi)基因進化方式(中性或者適應(yīng)性進化)、群體間的遺傳分化及基因流等。同時， 通過對栽培物種與野生祖先種或野生近緣種的DNA多態(tài)性比較研究， 分子群體遺傳學在研究作物馴化的遺傳學原因及結(jié)果等也取得了重要的進展， 如作物馴化的遺傳瓶頸， 人工選擇對"馴化基因"核苷酸多態(tài)性的選擇性清除(selective sweep)作用等等。

2.1 植物基因或基因組DNA多態(tài)性

分子群體遺傳學的研究基礎(chǔ)是DNA序列變異。同源DNA序列的遺傳分化程度是衡量群體遺傳結(jié)構(gòu)的主要指標， 其分化式樣則是理解群體遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和維持的進化內(nèi)在驅(qū)動力諸如遺傳突變、重組、基因轉(zhuǎn)換的前提。隨著DNA測序越來越快捷便利及分子生物學技術(shù)的飛速發(fā)展， 越來越多的全基因組序列或者基因序列的測序結(jié)果被發(fā)表， 基因在物種或群體中的DNA多態(tài)性式樣也越來越多地被闡明。

植物中， 對擬南芥和玉米基因組的DNA多態(tài)性的調(diào)查最為系統(tǒng)， 研究報道也較多。例如， Nordborg等對96個樣本組成的擬南芥群體中的876個同源基因片段(0.48 Mbp)的序列單核苷酸多態(tài)性進行了調(diào)查， 共檢測到17 000多個SNP， 大約平均每30 bp就存在1個SNP位點。而Schmid等的研究結(jié)果顯示: 擬南芥基因組核甘酸多態(tài)性平均為0.007( W)。Tenaillon等對22個玉米植株的1號染色體上21個基因共14 420 bp序列的分析結(jié)果顯示玉米具有較高的DNA多態(tài)性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等研究顯示: 36份玉米優(yōu)系的18個基因位點的非編碼區(qū)平均核苷酸多態(tài)性為1SNP/31 bp， 編碼區(qū)平均為1SNP/124 bp， 位點缺矢和插入則主要出現(xiàn)在非編碼區(qū)。此外， 其他物種如向日葵、馬鈴薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等中部分基因位點的DNA多態(tài)性也得到調(diào)查， 結(jié)果表明不同的物種的DNA多態(tài)性存在較大的差異。

繁育方式是顯著影響植物基因組的DNA多態(tài)性重要因素之一。通常來說， 自交物種往往比異交物種的遺傳多態(tài)性低， 這已經(jīng)被一些親緣關(guān)系相近但繁育方式不同的物種如Lycopersicon屬植物和Leavenworthia屬植物的種間比較研究所證實。但是在擬南芥屬中則不然， Savolainen等比較了不同繁育方式的兩個近緣種Arabidopsis thaliana(自交種)和Arabidopsis lyrata(異交種)的乙醇脫氫酶基因(Alcohol Dehydrogenase)的核苷酸多態(tài)性， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)A. thaliana的核苷酸多態(tài)性參數(shù)Pi值為0.0069， 遠高于A. lyrata的核苷酸多態(tài)性(Pi=0.0038)。

2.2 連鎖不平衡

不同位點的等位基因在遺傳上不總是獨立的， 其連鎖不平衡程度在構(gòu)建遺傳圖譜進行分子育種及圖位克隆等方面具有重要的參考價值。Rafalski和Morgante等在比較玉米和人類群體的連鎖不平衡和重組的異同時對連鎖不平衡的影響因素做了全面的闡述， 這些因素包括繁育系統(tǒng)、重組率、群體遺傳隔離、居群亞結(jié)構(gòu)、選擇作用、群體大小、遺傳突變率、基因組重排以及其他隨機因素等。物種的繁育系統(tǒng)對連鎖不平衡程度具有決定性的影響， 通常來說， 自交物種的連鎖不平衡水平較高， 而異交物種的連鎖不平衡水平相對較低。但是也有例外， 如野生大麥屬于自交物種， 然而它的連鎖不平衡水平極低。

擬南芥是典型的自交植物， 研究表明: 擬南芥組基因大多數(shù)位點的連鎖不平衡存在于15～25 kb左右的基因組距離內(nèi)， 但是在特定位點如控制開花時間的基因及鄰接區(qū)域， 連鎖不平衡達到250 kb的距離。擬南芥基因組高度變異區(qū)段同樣具有較強的連鎖不平衡。這些研究結(jié)果說明擬南芥非常適合構(gòu)建連鎖圖譜， 因為用少量的樣本就可以組成一個有效的作圖群體。除擬南芥外， 其它自交物種大多表現(xiàn)出較高的連鎖不平衡水平， 如大豆的連鎖不平衡大于50 kb； 栽培高粱的連鎖不平衡大于15 kb； 水稻的Xa位點連鎖不平衡可以達到100 kb以上。

與大多數(shù)自交物種相比， 異交物種的連鎖不平衡程度則要低得多。例如， 玉米的1號染色體的體連鎖不平衡衰退十分迅速，大約200 bp距離就變得十分微弱， 但是在特定的玉米群體如遺傳狹窄的群體或者特定基因位點如受到人工選擇的位點， 連鎖不平衡水平會有所增強。野生向日葵中， 連鎖不平衡超過200 bp的距離就很難檢測到(r=0.10)， 而栽培向日葵群體連鎖不平衡程度則可能夠達到約1 100 bp的距離(r=0.10)。馬鈴薯的連鎖不平衡在短距離內(nèi)下降迅速(1 kb降到r2=0.2左右)， 但在1Kb以外下降卻十分緩慢(10 cM降到r2=0.1)。此外， 異交繁育類型的森林樹種如火矩松、花旗松等同樣顯示出低水平的連鎖不平衡。

2.3 基因組重組對DNA多態(tài)性的影響

基因組的遺傳重組是指二倍體或者多倍體植物或者動物減數(shù)分裂時發(fā)生的同源染色體之間的交換或者轉(zhuǎn)換。它通過打破遺傳連鎖而影響群體的DNA多態(tài)性式樣， 其在基因組具點發(fā)生的概率與該位點的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系， 基因組上往往存在重組熱點區(qū)域， 如玉米的bronze(bz)位點， 其重組率高于基因組平均水平100倍以上； 并且重組主要發(fā)生在染色體上的基因區(qū)域， 而不是基因間隔區(qū)。同時， 在基因密度高的染色體區(qū)段比基因密度低的染色體區(qū)段發(fā)生重組的頻率也要高得多； 在不同的物種中， 基因組重組率平均水平也有很大的差異。如大麥群體基因組的重組率為 =7～8×10-3，高于擬南芥( =2×10-4)40倍， 但只有玉米( =12～14×10-3)的一半左右。

目前有很多關(guān)于重組和DNA多態(tài)性之間的相關(guān)關(guān)系的研究， 但是沒有得到一致的結(jié)論。部分研究顯示重組對DNA多態(tài)性具有較強的影響。如Tenaillon等研究顯示玉米1號染色體的DNA多態(tài)性高低與重組率具有較高的相關(guān)性(r=0.65， P=0.007)， 野生玉米群體、大麥及野生番茄也都存在同樣的現(xiàn)象。而在擬南芥中， 重組對DNA多態(tài)性的貢獻率就非常低。Schmid等用大量的基因位點對擬南芥群體的核苷酸多態(tài)性進行調(diào)查后發(fā)現(xiàn): 重組率與核苷酸多態(tài)性相關(guān)關(guān)系不顯著； Wright等調(diào)查了擬南芥1號和2號染色體的6個自然群體序列變異式樣， 結(jié)果顯示， 在著絲粒附近重組被抑制的染色體區(qū)域， 核苷酸多態(tài)性并沒有隨之降低。說明了擬南芥基因組的重組率與DNA多態(tài)性并沒有必然的相關(guān)關(guān)系。Baudry等對番茄屬內(nèi)5個種進行了比較研究， 結(jié)果也顯示重組對種群間的DNA多態(tài)性的影響也不明顯。

2.4 基因進化方式(中性進化或適應(yīng)性進化)

分子群體遺傳學有兩種關(guān)于分子進化的觀點: 一種是新達爾文主義的自然選擇學說， 認為在適應(yīng)性進化過程中， 自然選擇在分子進化起重要作用， 突變起著次要的作用。新達爾文主義的主要觀點包括: 任何自然群體中經(jīng)常均存在足夠的遺傳變異， 以對付任何選擇壓力； 就功能來說， 突變是隨機的； 進化幾乎完全取決于環(huán)境變化和自然選擇； 一個自然群體的遺傳結(jié)構(gòu)往往對它生存的環(huán)境處于或者接近于最適合狀態(tài)； 在環(huán)境沒有發(fā)生改變的情況下， 新突變均是有害的。另一種是日本學者Kimura為代表的中性學說， 認為在分子水平上， 種內(nèi)的遺傳變異(蛋白質(zhì)或者DNA序列多態(tài)性)為選擇中性或者近中性， 種內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)通過注入突變和隨機漂變之間的平衡來維持， 生物的進化則是通過選擇性突變的隨機固定(有限群體的隨機樣本漂移)來實現(xiàn)， 即認為遺傳漂變是進化的主要原因， 選擇不占主導地位。這兩種學說， 在實驗植物分子群體遺傳學的研究中都能得到一定的支持。

對植物基因在種內(nèi)進化方式的研究主要集中在擬南芥菜、玉米、大麥等農(nóng)作物及少數(shù)森林樹種。Wright和Gaut對2005以前發(fā)表的相關(guān)文章進行詳細的統(tǒng)計， 結(jié)果顯示: 擬南芥中大約有30%的基因表現(xiàn)為適應(yīng)性進化； 玉米中大約有24%的基因表現(xiàn)為非中性進化； 大麥的9個基因中， 有4個受到了選擇作用的影響。

選擇作用主要包括正向選擇、平衡選擇、背景選擇及穩(wěn)定選擇， 它們單獨或者聯(lián)合對特定基因的進化方式產(chǎn)生影響。如花旗松中的控制木材質(zhì)量和冷硬性狀的基因、火炬松的耐旱基因、歐洲山楊(European aspen)的食草動物誘導的蛋白酶抑制基因(Herbivore-induced Protease Inhibitor)等， 經(jīng)檢測在各自的群體受到了正向選擇、平衡選擇、背景選擇單獨或者多重影響。植物抗性基因(R基因)是研究得比較深入的一類基因， 大部分研究結(jié)果顯示抗性基因具有高度的多態(tài)性， 并經(jīng)受了復雜的選擇作用。Liu和Burke對栽培大麥和野生大麥群體中9個基因在調(diào)查顯示其中的8個基因受到穩(wěn)定選擇。Simko等對47份馬鈴薯66個基因位點調(diào)查表明， 大部分基因位點在馬鈴薯群體進化過程中受到了直接選擇或者分化選擇作用。以上對不同物種的不同基因位點的研究都強調(diào)了分子進化的非中性的結(jié)果， 這說明選擇在基因的進化過程中具有非常重要的作用； 另一方面， 中性進化的結(jié)果報道較少， 或被有意或者無意地忽略， 事實上即使在強調(diào)選擇作用的研究文獻中， 仍然有相當一部分基因表現(xiàn)為中性進化， 說明在種內(nèi)微觀進化的過程中， 選擇作用和中性漂變作用可能單獨或者聯(lián)合影響了物種內(nèi)不同的基因位點， 共同促進了物種的進化。

2.5 群體遺傳分化

分子群體遺傳學一個重要的研究內(nèi)容是闡明物種不同群體之間甚至不同物種群體之間(通常近緣種， 如栽培種及其近緣種或祖先野生種)遺傳結(jié)構(gòu)的差異即遺傳分化， 并推測形成這種差異的原因， 從而使人能夠更好地理解種群動態(tài)。

第6篇：遺傳學的研究對象范文

【關(guān)鍵詞】染色體核型；Y染色體；大Y染色體；男性不育癥

【中圖分類號】R698+.2【文獻標志碼】A

世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定，夫婦不采用任何避孕措施規(guī)律夫妻生活1年以上、由于男方因素造成女方不孕者稱為男性不育。據(jù)統(tǒng)計，全球約有10%～15%的育齡夫婦受到不孕不育的困擾。生精功能障礙的分子調(diào)控機制目前仍有眾多未解之謎；男性不育的病因復雜，包括感染、精索靜脈曲張、免疫異常、理化因素及內(nèi)分泌紊亂等外，約30%男性不育患者是由基因突變或染色體畸形等遺傳因素引起＼[1，2＼]，尤應(yīng)引起足夠重視。

染色體多態(tài)性是指在正常人群中可見各種染色體形態(tài)微小變異，如結(jié)構(gòu)、帶型及強度差異等。這種多態(tài)性在個體中恒定，但在群體中會發(fā)生變異。對于男性，Y染色體是一個小的近端著絲粒染色體，大部分是異染色質(zhì)，容易發(fā)生形態(tài)學的變化，從而導致Y染色體的異常。Y染色體長度的變異通常被認為是人類染色體多態(tài)性的一種，臨床上最常見的即是大Y染色體，診斷標準是：同一核型中Y與18號染色體長度比較，Y≥18即為大Y＼[3，4＼]。

關(guān)于大Y染色體對男性生育力的影響及其臨床效應(yīng)，目前意見尚未統(tǒng)一。不可否認，Y染色體在性別決定和分化中起重要作用，Y染色體短臂上有決定因子（testis determining factor，TDF），而Y染色體長臂1區(qū)1帶（Yq11）上有產(chǎn)生的調(diào)控基因，所以有研究認為大Y與子育異常特別是男性生殖功能有關(guān)聯(lián)，有顯著的臨床效應(yīng)；但是，基于人類Y染色體很大部分是異染色質(zhì)，極易發(fā)生形態(tài)學變化，異染質(zhì)中DNA過多重復很容易造成這種Y染色體長度的增加＼[5-7＼]，故也有的研究認為大Y是一種正常的多態(tài)性變異，并無臨床意義＼[7，8＼]。隨著生殖醫(yī)學及男科學的進展，對于重度少、弱精癥以及某些梗阻性無精癥的患者可以通過單卵泡漿內(nèi)注射技術(shù)（ICSI）解決生育難題＼[9＼]，但同時，從優(yōu)生優(yōu)育角度，潛在的遺傳風險對子代的影響加劇，對其進行評估和干預顯得尤為重要。因此，大Y染色體對男性生殖力的影響及其效應(yīng)分析，值得深入探討。

本研究通過回顧分析大Y染色體核型的臨床效應(yīng)來探討其對男性生育力的影響，并分析在男性不育癥臨床診療中的指導意義。

1資料與方法

1.1研究對象與臨床資料

研究對象包括從2007年1月至2013年6月期間，在我院婦產(chǎn)科遺傳研究室進行染色體核型分析的患者。本研究人群均為成年男性，分為兩組，A組包括配偶曾有不良孕產(chǎn)史或本次妊娠羊水穿刺發(fā)現(xiàn)胎兒染色體異常者，不良妊娠史包括自然流產(chǎn)史、胚胎停育、多發(fā)流產(chǎn)、畸形兒生育史、死胎死產(chǎn)史等，胎兒染色體異常包括大Y及其他異常核型等；B組是男性不育患者（包括重度少、弱精癥、無精癥、畸形癥等）。所有病例均在專科門診就診，經(jīng)?？漆t(yī)師進行詳細詢問病史及常規(guī)化驗及檢查排除內(nèi)分泌、免疫、感染及外生殖器解剖異常等器質(zhì)性病因后，診斷具備進行細胞遺傳學核型分析的指征，常規(guī)抽取外周血，進行染色體核型分析。

1.2研究方法

外周血淋巴細胞常規(guī)培養(yǎng)68～72h，收獲前加秋水仙素作用于細胞3～4h后常規(guī)方法制片。標準技術(shù)Trysin-Giemsa染色， G顯帶。計數(shù)30個細胞中期分裂相，分析5個核型；染色體異常者分析10個核型。根據(jù)人類細胞遺傳學國際命名體制（ISCN）對染色體進行命名。Y染色體的多態(tài)性多表現(xiàn)在有高度重復順序的DNA區(qū)域，為異染色質(zhì)區(qū)。判斷標準：同一核型中，Y染色體長度≥18號染色體長度診斷為大Y。診斷結(jié)果經(jīng)本院研究室2名遺傳學家進行分析、認定及復核。

1.3統(tǒng)計分析

使用SPSS 13.0 Windows統(tǒng)計軟件對所得數(shù)據(jù)進行分析，χ2檢驗分析不同組別之間的大Y檢出率有無差別，P

2結(jié)果

2.1總體檢測結(jié)果

2007年1月至2013年6月，共有2139例男性受檢者，包括A組1326例，B組813例，共檢出68例大Y染色體核型。其中，A組檢出大Y核型47例，檢出率為3.54%（本組大Y核型檢出者的配偶同時行染色體核型分析：除1例核型表現(xiàn)為45，XX，rob（13；14）（q10；q10）外，其余均無異常，統(tǒng)計結(jié)果已剔除該例）；在B組，檢出大Y核型21例，檢出率為2.58%。

2.2不同組別間大Y檢出率的比較

對兩組間的大Y核型檢出率進行比較，χ2=1.217，P>0.05，無統(tǒng)計學顯著差異，具體結(jié)果見表1。

2.3大Y核型臨床效應(yīng)分析

對所有大Y核型檢出者進行臨床分析，不僅僅表現(xiàn)出無精癥、少、弱精癥等臨床效應(yīng)，導致男性不育；同時，在A組，研究對象已排除配偶的內(nèi)分泌、免疫、感染及外生殖器解剖異常等器質(zhì)性病因，并基于配偶的染色體核型分析正常，大Y核型對男性生育力的影響還間接地體現(xiàn)在其配偶胚胎停育、自然流產(chǎn)等不良妊娠結(jié)局上。結(jié)果見表2。

3討論

環(huán)境污染的加劇及各種不良生活方式的影響，導致男性生育力呈現(xiàn)下降趨勢。但隨著醫(yī)學技術(shù)的進步，對于嚴重男性生育力低下的患者，如無精癥及重度少、弱精癥等患者，胞漿內(nèi)單注射技術(shù)（ICSI）使其有希望擁有生物學意義上的后代；與之相伴隨，潛在的遺傳風險對子代的影響也相應(yīng)提高，目前的胚胎移植前遺傳學診斷技術(shù)（PGD）并不能完全篩查所有的遺傳疾病。男性不育癥患者特別是重度生育力低下的患者臨床表現(xiàn)多數(shù)是無精癥、少精癥、弱精癥等，許多非梗阻性無癥和嚴重少癥患者的病因及發(fā)病機制尚不清楚，約30%患者是由染色體畸形或基因突變等遺傳因素引起的不育＼[1＼]。因此，本研究探討大Y染色體這種遺傳多態(tài)性對男性生育力的影響及效應(yīng)分析，具有很強的臨床針對性。

Y染色體的長度只有X染色體的1/3，并且在重要區(qū)域缺乏與X染色體的重組，這將會導致Y染色體遺傳性狀慢慢衰退。關(guān)于人類Y染色體上的基因是否會因為缺乏重組而導致基因的大量丟失最終導致Y染色體的消亡以至影響到雄性個體的存在？這一命題曾經(jīng)在科學界引起了很大的爭議。關(guān)于大Y染色體核型是否對男性生育力造成影響，正是隨著這種對Y染色體遺傳變遷趨勢的爭議而逐漸被研究學界所關(guān)注。基于人類Y染色體很大部分是異染色質(zhì)，極易發(fā)生形態(tài)學變化，異染質(zhì)中DNA過多重復很容易造成這種Y染色體長度的增加＼[5-7＼]，故也有的研究認為大Y是一種正常的多態(tài)性變異，并無臨床意義＼[7，8＼]。但是，細胞遺傳學研究發(fā)現(xiàn)，Y染色體長臂的變異與男性生精障礙有密切關(guān)系＼[13，14＼]，因為DNA的過多重復可能產(chǎn)生劑量效應(yīng)，影響正常的有絲分裂發(fā)生程序，基因調(diào)節(jié)及細胞分化異常。因此，也有觀點認為大Y表現(xiàn)出臨床效應(yīng)。由于正常生育子代的男性很少去做染色體檢查，故正常人群中大Y的發(fā)生率文獻報道非常不一致，所以，關(guān)于大Y的臨床意義如何目前并沒有定論。

本研究在男性不育組共檢出大Y核型21例，占大Y檢出總數(shù)的30.87%，臨床效應(yīng)主要表現(xiàn)為少、弱精癥及無精癥等。在不良孕產(chǎn)結(jié)局組檢出大Y核型47例，占大Y檢出總數(shù)的69.13%，臨床效應(yīng)為胚胎停育、自然流產(chǎn)等。兩組大Y的檢出率分別為2.58%及3.54%，比較并不存在統(tǒng)計學差異（P>0.05）。事實上，廣義的男性生殖功能障礙包括患者能使得女方受孕但不能生產(chǎn)健康活嬰。因此，大Y對不良孕產(chǎn)結(jié)局有否影響也值得關(guān)注。

本研究發(fā)現(xiàn)大Y核型者臨床表現(xiàn)為生育力低下，如弱精癥、少精癥及無精癥等，以及配偶的自然流產(chǎn)及胚胎停育等不良妊娠結(jié)局（詳見研究結(jié)果表1）。提示大Y核型可能具有一定的臨床效應(yīng)。調(diào)控機制可能與大Y長臂異染色質(zhì)區(qū)的串聯(lián)重復序列DNA過多的重復導致基因調(diào)控及細胞生長分化異常有關(guān)＼[10＼]。大Y核型的臨床效應(yīng)值得深入分析。何湘嬌等＼[10-13＼]的研究提示，有一部分大Y核型并沒有明顯臨床表現(xiàn)，本研究亦是發(fā)現(xiàn)有11例大Y核型者的配偶羊水穿刺顯示胎兒亦是大Y核型（占大Y總數(shù)的16%），雖然親代沒有明顯的臨床表現(xiàn)。但是，相關(guān)報道提示大Y核型與癲癇，先天性智力低下、大腦發(fā)育不全、多動癥等疾病都有密切關(guān)系＼[14，15＼]。所以，從優(yōu)生優(yōu)育的角度，即使夫妻雙方臨床表型無異常，羊水穿刺顯示胎兒大Y核型者也應(yīng)引起足夠重視，需要通過后續(xù)深入研究解析大Y對子代健康的長期影響。

但是，大Y遺傳多態(tài)性對生精功能調(diào)控的詳細機制還有待于進一步解析，具體的分子生物學機制并不清楚。隨著遺傳學、基因組學、細胞及分子生物學等各學科的相互交叉與滲透，對大Y染色體與男性不育的關(guān)聯(lián)將會有更深入的認識，同時也將為男性不育的治療提供新的思路。大Y染色體對男性生育力及妊娠過程的調(diào)控機制還有待于在分子生物學層面進行深入研究＼[16，17＼]。

由于缺乏正常人群中大Y檢出率的詳實數(shù)據(jù)，因為正常生育健康活嬰的男性很少去做染色體分析，所以男性不育及不良孕產(chǎn)結(jié)局中大Y檢出率與正常人群攜帶者的比較還有待于深入探討。但本研究基于回顧性臨床分析發(fā)現(xiàn)，大Y核型可能表現(xiàn)出一定的臨床效應(yīng)，如男性不育癥、配偶的不良妊娠結(jié)局等，值得臨床上深入研究。

綜上所述，大Y核型也許不僅僅是一種遺傳多態(tài)性，而是可能具備一定的臨床效應(yīng)。大Y對男性不育及不良妊娠結(jié)局的關(guān)聯(lián)需要在更多樣本量及更高證據(jù)級別的研究中進一步論證及評估。

（致謝：感謝北大醫(yī)院統(tǒng)計教研室李雪迎教授、華東師范大學醫(yī)學統(tǒng)計中心執(zhí)行副主任徐進副教授及趙華東博士在統(tǒng)計學方面給予的幫助。）

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第7篇：遺傳學的研究對象范文

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;園林植物遺傳育種學;教學改革

基金項目：吉林農(nóng)業(yè)科技學院2016年高等教育教學改革研究課題項目（項目編號：110092016019）

中圖分類號：S68-4 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2016.20.041

應(yīng)用型本科是以培養(yǎng)技能型人才為主的本科教育，面向區(qū)域經(jīng)濟社會，以學科為依托，以應(yīng)用型專業(yè)教育為基礎(chǔ)， 以社會人才需求為導向，培養(yǎng)高層次的應(yīng)用型人才。時下正處于本科教育應(yīng)用轉(zhuǎn)型的大背景下，如何高效高質(zhì)量地完成轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標，成為各高等院校研究探索的首要任務(wù)。借鑒德國和瑞士先進的經(jīng)驗，不難發(fā)現(xiàn)課程的改革是本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心和切入點，構(gòu)建應(yīng)用型課程是實現(xiàn)本科院?？焖俎D(zhuǎn)型的有效路徑。

《園林植物遺傳育種學》是園林專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)課，通過該課程的學習，使學生了解園林植物遺傳和變異的基本規(guī)律，懂得如何對園林觀賞植物進行品種培育和品種研究，從而為今后從事園林專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。隨著遺傳學研究的深入、植物育種技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及園林植物新品種的不斷涌現(xiàn)，《園林植物遺傳育種學》課程的知識體系不斷地發(fā)生變化，因此該課程的教學難度增加，給教師帶來了極大的挑戰(zhàn)。本課程組結(jié)合該校實際情況從教材、教學內(nèi)容與方法、實踐教學、課程考核等幾個方面進行了教學改革初步探索，以期更好地實現(xiàn)教學及人才培養(yǎng)目標。

1精選教材

《園林植物遺傳育種學》發(fā)展迅速，課程內(nèi)容大大增加，需選用配套的、合適的新版教材，以避免知識內(nèi)容的陳舊。選取的教材應(yīng)該具有系統(tǒng)性、科學性、先進性和實用性。在教學中還應(yīng)把教材中沒有的、最新國內(nèi)外研究進展講授給學生，以補充和完善教學內(nèi)容。此外再以經(jīng)典教材為參考，如程金水主編的《園林植物遺傳育種學》、戴思蘭主編的《園林植物遺傳學》和《園林植物育種學》等，這些優(yōu)秀的教材可為教師和學生提供必要的參考，滿足專業(yè)需要。

2優(yōu)化調(diào)整教學內(nèi)容

《園林植物遺傳育種學》課程實質(zhì)是由《園林植物遺傳學》和《園林植物育種學》兩門課程合并而來。兩門課程分開來講授，通常先開設(shè)遺傳學再開設(shè)育種學，這種模式易于造成課程整體的知識點不連貫，從而造成學生學習脫節(jié)。在育種學的學習與實踐過程中，學生不能很好的應(yīng)用所涉及的遺傳學規(guī)律，必然造成一些知識的重復性學習。合并后的課程知識連貫性好，但存在內(nèi)容多學時少的問題，因此根據(jù)學生的知識基礎(chǔ)與背景、授課學時，結(jié)合本校實際情況，適應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，由課題組進行教學內(nèi)容論證，逐章逐節(jié)對教材內(nèi)容進行合理的取舍與組織，更好地整合課程內(nèi)容使教學內(nèi)容精簡優(yōu)化。如該課程的遺傳學部分知識內(nèi)容與高中生物學存在交叉和重復，為避免學生的重復學習，可減少相關(guān)內(nèi)容的學時分配，教學中要以高中生物學為基礎(chǔ)，并改變教學側(cè)重點。孟德爾遺傳規(guī)律在大學階段的教授需要讓學生掌握“發(fā)現(xiàn)問題分析問題試驗驗證”這種嚴謹?shù)目蒲蟹椒ㄅc態(tài)度，而規(guī)律本身內(nèi)容可通過實驗實踐來讓學生掌握。另外，遺傳學與育種學的部分知識內(nèi)容也要有機地結(jié)合，如基因突變、染色體變異與誘變育種相結(jié)合，染色體數(shù)目變異與倍性育種相結(jié)合，既避免重復學習，又防止知識脫節(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。

3改良教學方法

教學中需從傳統(tǒng)教學方法的應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗和不足，根據(jù)《園林植物遺傳育種學》課程的特點，精心進行教學設(shè)計、教學手段與方法的選擇。如將現(xiàn)代化教學手段與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合，在使用多媒體的同時使用黑板輔助教學。根據(jù)具體教學內(nèi)容采用適宜的教學方式，不同的教學內(nèi)容選取不同的教學手段與方法，可以有效提高教學質(zhì)量和教學效果。針對一些未能設(shè)置實驗課的內(nèi)容，若要學生掌握其相關(guān)技能，教學方法應(yīng)用得當尤為重要，如在課堂講解的同時，結(jié)合啟發(fā)式教學、組織學生分組討論等方法，或使用多媒體視頻、動畫直接展示，都能獲得較好的教學效果。雖然《園林植物遺傳育種學》課程的教學需要多種教學手段與方法共同使用，但仍需要以多媒體教學為主導，因此多媒體課件的質(zhì)量十分重要。課件制作既要避免電子書式課件，又要防止課件太過花哨，缺少主題。

4注重培養(yǎng)實踐應(yīng)用能力

為了更好地培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力，將該課程的實驗部分設(shè)置為獨立實驗，與之前相比，實驗課程的學時和學分增加了，相對重要性大大提高，學生的學習主動性增強。課題組合理分配了實驗學時，如遺傳實驗和育種實驗比例合理，驗證實驗、設(shè)計實驗和綜合性實驗比例合理，并針對開課學期的不同合理設(shè)計實驗內(nèi)容。實驗教學的目的是通過有限的實驗課使學生掌握相關(guān)實踐技能，提高學生動手與創(chuàng)新能力，因此要從提高學生學習和動手的興趣出發(fā)，改革實驗教學。讓學生從實驗課的準備階段就開始動手參與，如實驗材料的采取，藥品配制等;打破學時限制，除完成課上的操作部分，還應(yīng)讓學生完成后期效果的觀察與記錄，如雜交、選種等。除上述改革外還應(yīng)注意該課程為“園林植物遺傳育種學”，這是一門以園林植物為研究對象的科學，因此，無論是理論課堂的舉例還是實驗課堂的實驗材料都要盡量以園林植物為主，從而提高學生學習興趣，取得更好的教學效果。

5改進課程考核的方式

通過考核方式的優(yōu)化，達到綜合考核學生知識、能力及素質(zhì)的目的。以往教學中對學生的考核主要是將平時表現(xiàn)、實驗報告、小考、作業(yè)和期末考試等項目綜合得出的成績，以此反映學生對課程知識掌握情況，這種方式不能客觀地評價學生的實踐能力，因此要進行重要實踐技能的操作考核，特別是獨立實驗課的考評更要包括實驗原理與實際操作兩個方面的考評，從而正確評價學生的學習情況。通過改進課程考核的方式，亦可促使學生對實踐的重視，從而實現(xiàn)應(yīng)用型專業(yè)人才的培養(yǎng)。

綜上所述，《園林植物遺傳育種學》課程教學改革的終極目的是為我國園林事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)高層次的專業(yè)技術(shù)人才。該課程的教學改革是本科教育應(yīng)用轉(zhuǎn)型的需要，是專業(yè)發(fā)展的需要，需要在不斷的實踐過程中逐步提升和完善。學生的綜合能力（動手能力、創(chuàng)新能力以及解決實際問題的能力）仍有很大的提高空間，這需要在今后的教學中不斷進行課程教學改革的探索和總結(jié)，以充分開發(fā)學生的綜合能力。相信《園林植物遺傳育種學》的教學改革對園林花卉事業(yè)的發(fā)展，必定會起到積極的促進作用。

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第8篇：遺傳學的研究對象范文

論文摘要：為了改變傳統(tǒng)的將兩棲類動物處死后再從肌肉提取 DNA的取樣方法，采用非傷害性取樣方法分別采集了虎紋蛙的血液和趾提取 DNA，并與從其肌肉中提取的DNA進行了比較，結(jié)果顯示：使用血液和趾提取的DNA產(chǎn)量與肌肉樣本的 DNA產(chǎn)量相當；隨后，分別對3種方法取樣的樣本進行了線粒體 16S rRNA和核 DNA的微衛(wèi)星 PCR分析，結(jié)果表明：3種取樣方法所獲得的擴增效果相當，均能滿足虎紋蛙的保護遺傳學研究．因此認為，用非傷害性取樣技術(shù)替代傳統(tǒng)的肌肉取樣的方法在無尾兩棲類的保護遺傳學研究中是切實可行的。

保護遺傳學與分子生態(tài)學的研究已經(jīng)成為現(xiàn)代生物學研究的熱點，作為研究基礎(chǔ)的 DNA，其質(zhì)量的好壞成為影響實驗結(jié)果的一個至關(guān)重要的因素．DNA的獲得通常采用的取樣方法有 3種：傷害性取樣(Destructive sampling)、非傷害性取樣(Nondestructive sampling)和非損傷性取樣(Non-invasive sampling)…．傷害性取樣是指通過獲得研究對象的新鮮肌肉、肝臟或者脾等組織提取DNA．這種取樣方式對于物種的破壞極大，特別是對于珍稀瀕危物種而言，它的破壞力是毀滅性的因此，許多研究者已經(jīng)放棄了這種取樣方法．非損傷性取樣則是在不觸及或不傷害野生動物本身的前提下，通過收集脫落的毛發(fā)或羽毛、糞便、尿液、食物殘渣(含有口腔脫落細胞)、鹿角、魚鱗和卵殼等不同形式的樣品進行遺傳分析的一種取樣方法．該方法的一個很大的特點是采樣不會對動物本身產(chǎn)生傷害，但卻很難收集到完整的DNA，目前該方法比較多地應(yīng)用于大型獸類和鳥類的研究中．非傷害性取樣則是通過抽取動物的血液、采集毛發(fā)或羽毛、耳、尾或趾等來用以分析無尾兩棲類作為生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、水域生態(tài)系統(tǒng)以及森林生態(tài)系統(tǒng)中都起到非常重要的作用．然而，由于生境的喪失、外來種的入侵、過度的捕獵、紫外光的作用、化學物質(zhì)的影響H 和疾病，以及全球氣候的變化，使得無尾兩棲類的種群急劇減少因此，對無尾兩棲類的保護迫在眉睫．目前國內(nèi)對于無尾兩棲類的遺傳結(jié)構(gòu)、線粒體序列以及遺傳多樣性等方面的研究仍然采用傷害性取樣方法．采用非傷害性取樣甚至是非損傷性取樣策略在無尾兩棲類的研究中勢在必行．基于此，本文采用非傷害性取樣方法從無尾兩棲類的血液、腳趾提取 DNA樣本，探討了非傷害性取樣技術(shù)在無尾兩棲類保護遺傳學研究中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1．1 實驗動物及其處理

以采 自浙江金華的虎紋蛙 (Hoplobatrachurugulosus)3只作為實驗材料．使用注射器對每一個體的活體從心臟抽取血液，同時剪下不同的趾作為標記，然后處死，并剪下腿部肌肉作為實驗的對照樣本．采集到的血樣使用酸性檸檬酸葡萄糖溶液 B(ACD)以體積比5：1混合抗凝，剪下的趾用95％乙醇液浸泡，所有的樣本均置于 一70℃超低溫冰箱保存．

1．2 方法

1．2．1 DNA的提取

根據(jù)文獻[10]的方法略作改動，具體如下：血液樣本：在常溫下解凍含有抗凝劑的血液樣本，取 100 IxL于離心管中，加入250 txL抽提緩沖液 (0．01 mol／L的 Tris-HC1(pH 8．0)，0．mol／L的乙二胺 四乙酸二鈉 (EDTA，pH 8．0)5 g／L十二烷基硫酸鈉 )，離心(5 000 r／min，10rain)，去上清液，在沉淀物中加人 100 IxL抽提緩沖液和5 L蛋白酶 K溶液(pK)，37℃水浴 4 h．趾樣本：取 0．1 g 95％乙醇液浸泡的趾組織使用雙蒸水反復沖洗掉表面的乙醇并剪碎，加入500 L抽提緩沖液和5 L pK，55℃水浴4 h，離心(9 000 r／min，10 min)后取上清液． 肌肉樣本：常溫下解凍肌肉樣本，取 0．1 g肌肉組織剪碎于離心管中，加入 500 IxL抽提緩沖液和5 L pK，55℃水浴4 h，離心(9 000 r／min，10rain)后取上清液．

在上述處理過的樣本中加入等體積的飽和苯酚溶液，混勻(500 r／rain，15 rain)，離心(9 000r／min，15 min)，取上清液；之后，加入等體積的氯仿-異戊醇(體積比24：1)，混勻(500 r／min，15min)，離心(9 000 r／min，15 min)，取上清液并加入 2．5倍體積的預冷的無水乙醇，置于 一20℃冰箱沉淀 DNA 2 h或以上；棄上清液后用70％乙醇液洗滌 DNA，真空干燥，加入 100 L TE(0．01moVL Tris—HC1，0．1 mol／L EDTA)溶解 DNA，于一20℃保存．

1．2．2 DNA的檢測

選擇線粒體 16S rRNA和核 DNA的微衛(wèi)星位點引物 Hrug 01進行 PCR擴增反應(yīng)，以檢驗 DNA在遺傳分析中的可用性．PCR反應(yīng)體系為 25 含2 mmoL／L或 1．5 mmo~L MgC12，0．15 mmol／L三磷酸脫氧核糖核苷，0．06 mmo~L引物，0．75 UTaq聚合酶，模板 DNA 50 ng，10 mmoVL TrisHCI，50 mmoVL KC1，雙蒸水補足到 25 L．反應(yīng)條件為：95℃預變性4 min；95 變性30 s，55 oC或50℃退火 30 s，72℃延伸 40 s，循環(huán) 35次；72℃再延伸 10 min．擴增產(chǎn)物在溴化乙錠染色的1％瓊脂糖凝膠中電泳，紫外燈下觀察電泳結(jié)果．

2 結(jié)果

對所提取的DNA和 PCR擴增產(chǎn)物使用瓊脂糖凝膠電泳檢測，結(jié)果顯示：從血液和趾提取的DNA含量與從肌肉提取的 DNA含量相當，均能獲得較高的 DNA產(chǎn)量(見圖 1)．此外，使用 3種樣本進行 16S rRNA和微衛(wèi)星 PCR擴增均能獲得明顯的擴增產(chǎn)物，產(chǎn)物條帶晰，產(chǎn)量高，能夠很好地滿足遺傳學分析(見圖2和圖3)．

3 討論

3．1 血液樣本的提取及保存

本文采用活體心臟采血，能夠較好地從動物體內(nèi)采集到新鮮血液，采血量僅為 50 L．由于動物體內(nèi)的血液含量約占身體質(zhì)量的5％ ～8％，所以對于任何一只大于50 g的個體，采集 5O L血液不會對動物體產(chǎn)生較大的傷害．此外，本實驗選擇酸性檸檬酸葡萄糖溶液 B(ACD)作為血液的抗凝劑，是由于經(jīng) B(ACD)抗凝后的血液在 DNA的提取和 PCR擴增中均無明顯的影響．而以肝素抗凝則會對后期的 DNA提取以及 PCR擴增產(chǎn)生一定程度 的抑制作用；以 EDTA抗凝則會使樣本DNA出現(xiàn)降解 ．使用血液中的 DNA作為模板的不足之處，在于血液的保存時間不能太長，時間過長會造成 DNA的降解．在 一85℃的條件下保存，保存期限不能超過 3個月；在 一70℃下保存 ，保存期限則不超過 2個月 ．另外，為了在實驗時獲得較好的液體狀態(tài)的血液，還應(yīng)該在凍存前對經(jīng) B(ACD)抗凝的血樣以體積10：1加入細胞裂解液 ．

3．2 趾樣本的提取及保存

剪趾法目前在國外廣泛地應(yīng)用于無尾兩棲類的研究中．采用剪趾法對所采集的動物個體進行標記，并將剪下的趾浸泡到乙醇液中保存，不僅可以通過趾提取 DNA進行遺傳分析，同時還可以將標記過的個體進行標志重捕，進而研究物種的種群生態(tài)學問題．此外，從本實驗結(jié)果來看，使用趾提取的DNA是完全可以滿足遺傳分析需要的．使用乙醇液浸泡趾組織的優(yōu)點在于：乙醇液浸泡會使蛋白質(zhì)變性，從而達到防腐的目的；與此同時，動物體內(nèi)的DNA酶也會喪失活性，從而能夠較好地保存 DNA；其次，使用乙醇液保存樣本，對樣本的影響比較小，保存期限比較長，完全能夠滿足在較長一段時間里的 DNA提取和對該物種的遺傳分析。

3．3 取樣方法比較

在無尾兩棲類分子遺傳學的研究中，剪趾法在國外被廣泛地應(yīng)用于相關(guān)研究中，而使用血液為樣本提取 DNA研究無尾兩棲類的分子遺傳學還未見報道，本文是對該方法的一次探討和嘗試．從兩棲類動物的體內(nèi)抽取血液能夠獲得高質(zhì)量的 DNA，但由于在取樣過程中需要使用無菌注射器以及一個相對沒有污染的環(huán)境，并且血樣的保存時間有限，而且由于活體心臟取血技術(shù)有一定的難度，取血的過程也需要耗費一定的時間，所以在野外對無尾兩棲類的大量取樣中使用血液作為樣本并不是一個首選的方法，但在僅取少量樣本做快速分析時則是一個比較好的取樣方法．使用剪趾法獲得的趾樣本，不僅保存方便，保存時間長，并且所需的試劑和工具相對簡單，取樣過程方便快捷，其 DNA產(chǎn)量也高，能很好地滿足分子遺學的分析，因而剪趾取樣應(yīng)該是野外采樣中的首選方法．通過血液和趾 DNA與肌肉 DNA的比較分析，筆者認為對無尾兩棲類完全可以用非傷害性取樣替代原來的肌肉取樣．

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第9篇：遺傳學的研究對象范文

關(guān)鍵詞：基因 基因概念 歷史淵源

中圖分類號：Q3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0234-03

遺傳學是研究生物起源，基因和基因組結(jié)構(gòu)、功能及其演變規(guī)律的學科，而基因的研究對促進遺傳學發(fā)展具有重要意義。自20世紀開始以來，基因的發(fā)展經(jīng)歷了理論水平、細胞水平的遺傳學階段和分子水平上的遺傳學階段，在前人大量實驗的基礎(chǔ)上，人們對基因的認識不斷深入，特別是隨著人類基因組計劃和“DNA元件百科全書”計劃（Encyclopedia of DNA Elements， ENCODE）的完成，人們對基因的認識又有了新的變化，并將遺傳學中基因的概念和理論應(yīng)用到了計算機、商業(yè)和信息技術(shù)等領(lǐng)域。

如今的21世紀，隨著學科交叉研究的發(fā)展，一些科學研究者開始利用物理化學工具來研究核酸結(jié)構(gòu)，從分子水平上闡述遺傳現(xiàn)象背后的化學本質(zhì)。本文結(jié)合大量文獻綜述了基因的發(fā)展歷程以及現(xiàn)階段物理化學方法在遺傳學研究中的應(yīng)用，并展望了量子化學理論在遺傳學領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 基因概念的歷史淵源

19世紀，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，人們開始重視動植物的遺傳變異現(xiàn)象并對這些現(xiàn)象進行了系統(tǒng)研究，這為基因概念的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。1868年，Darwin C.受Hippocrates和Anaxagoras的生源說影響提出了泛生論的假說，認為生物體的細胞能產(chǎn)生自我繁殖的微粒，這些微?？梢詤R聚于生殖細胞并決定后代的遺傳性狀，這種觀點缺乏實驗論證，不過它充分肯定了生物體內(nèi)部存在特殊的物質(zhì)負責遺傳性狀的傳遞。之后，Weismann A.又在前人基礎(chǔ)上提出了種質(zhì)論（Germpiasm），認為種質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)，它可能作為遺傳單位存在于染色體上，這對基因概念的形成奠定了理論基礎(chǔ)[1]。

2 基因的研究發(fā)展

2.1 基因概念的提出

在前人的遺傳學理論研究基礎(chǔ)上，Mendel G.J.第一個對遺傳現(xiàn)象做了系統(tǒng)的實驗研究。通過豌豆雜交實驗，他認為生物性狀是由“遺傳因子”來控制的，這些遺傳現(xiàn)象符合分離定律和自由組合定律。之后，Devries H、Correns C.和Tschermak E.分別證實了孟德爾的實驗結(jié)果，到1909年，丹麥的Johannsen W.L.首次用“基因”一詞表示遺傳因子。不過，當時的遺傳因子沒有涉及到基因的具體物質(zhì)概念，只是一個經(jīng)過統(tǒng)計學分析的理論概念。

2.2 基因?qū)W說的創(chuàng)立

Mendel的遺傳因子學說是宏觀水平上的發(fā)現(xiàn)，其所提出的遺傳因子到底是否存在于細胞中需要進行細胞水平上的研究。隨著當時工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用以研究生物學實驗的儀器設(shè)備有了極大的改進。20世紀初，Boveri T.[2]和Sutton W.S.[3]各自在研究減數(shù)分裂時，發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系，提出了基因就在染色體上的假說。然后，1910年，Morgan T. H.等[4]用果蠅作材料，進行了一系列雜交實驗，發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳現(xiàn)象和基因連鎖互換定律，直接證實了基因在染色體上，建立了染色體遺傳理論。1926年，Morgan T.H.正式提出了基因?qū)W說，即“三位一體”的基因概念，基因首先是決定性狀的功能單位，能控制蛋白質(zhì)的表達，決定一定的表型效應(yīng)；其次是一個突變單位，可以發(fā)生在等位基因之間，表現(xiàn)出變異類型；最后它是一個重組單位，只發(fā)生在基因之間，可以產(chǎn)生與親本不同的基因型[5]。這把染色體和基因聯(lián)系了起來，說明了基因具有物質(zhì)性，不過，Morgan在其著作中并沒有涉及基因的本質(zhì)是什么以及基因的功能是如何發(fā)揮等問題。

2.3 基因化學本質(zhì)的研究

對于基因的化學本質(zhì)和功能等問題，早在1909年，英國Garrod A.E.就提出過基因產(chǎn)生酶的觀點。之后，1941年斯坦福大學Beadle G.和Tatum E.[6]在研究真菌過程中，提出了“一個基因一個酶”的假說，認為一個基因控制一個酶的合成，基因通過酶控制生物的代謝途徑，這從生物化學角度闡述了基因的功能，不過這種基因的概念仍然沒有揭示基因的化學本質(zhì)，只是解釋了基因發(fā)揮功能的途徑。到1944，Avery等通過肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證明了遺傳物質(zhì)的化學本質(zhì)是DNA，然后，1956年，美國的Fraenkel又通過煙草花葉病毒實驗證明了RNA也可以作為遺傳物質(zhì)進行傳遞[7]。

2.4 基因功能的研究

1953年，Watson J.D.和Crick F.H.C.[8]提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，人們開始從分子水平上認識基因的本質(zhì)，即基因是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位[9]，從此以后，人們對基因功能的認識開始有了深入的了解。1955年，Benzer S.[10]通過T4噬菌體感染大腸桿菌的互補實驗提出了順反子學說，認為基因就是順反子，即一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，它并不是一個突變單位和交換單位。一個順反子可以包含一系列突變子，突變子是DNA中構(gòu)成的一個或若干個核苷酸，由于基因內(nèi)的各個突變子之間有一定距離，所以突變子彼此之間能發(fā)生重組，重組頻率與突變子之間的距離成正比[11]。

20世紀60年代之前，人們已經(jīng)認識到基因是有著精細結(jié)構(gòu)的DNA分子，其結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)分割，不過，當時對于基因功能表達及其具體作用等問題的研究依然局限于傳統(tǒng)的“一個基因一個酶”的學說。1961年，法國遺傳學家Jacob F.和Monod J.L.[12]根據(jù)對大腸桿菌的試驗，提出了大腸桿菌操縱子模型，認為DNA的不同區(qū)域存在一個調(diào)節(jié)基因和一個操縱子，操縱子模型包括若干結(jié)構(gòu)基因、操縱基因和啟動基因。這一模型進一步說明了基因是可分的，通過基因間的密切協(xié)作，細胞才能表現(xiàn)出獨特的功能[13]。此后，隨著DNA重組技術(shù)和DNA測序技術(shù)的發(fā)展，人們對基因的研究更加深入，發(fā)現(xiàn)了許多基因的其他功能和特點，極大地完善了人們對生物體各種遺傳現(xiàn)象的認識。

2.5 基因概念的新發(fā)展

20世紀70年代以后，隨著分子生物學技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對基因的結(jié)構(gòu)和功能上的特征有了更多的認識，其中比較重要的發(fā)現(xiàn)有假基因、重疊基因、跳躍基因、斷裂基因、反轉(zhuǎn)錄基因、印記基因等。結(jié)合基因的這些新發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今人們認識基因有以下幾種特點[5]：（1）基因不都是離散的，因為有重疊基因；（2）基因不一定是連續(xù)的，如斷裂基因；（3）基因可以移動，其位置可以改變，如跳躍基因；（4）基因不是全能的結(jié)構(gòu)單位，有很多順式作用元件影響轉(zhuǎn)錄或剪接；（5）基因也不是簡單的功能單位，因為基因可以通過順式或反式剪接，產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。那么，到底應(yīng)該怎樣給一個基因準確定義呢？近年來，有很多人對此提出了看法。

Gerstein等[14]提出，基因的定義應(yīng)該和原來的定義有兼容，建立在已有的生物術(shù)語基礎(chǔ)之上。他們認為，基因是基因組序列的聯(lián)合體，這些序列可以編碼具有潛在重疊功能的產(chǎn)品（蛋白質(zhì)或RNA），基因與其調(diào)節(jié)序列是多對多關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，Pesole[15]則認為基因是一個離散的基因組區(qū)域，其轉(zhuǎn)錄可以被一個或多個啟動子和遠端調(diào)節(jié)成分調(diào)控，并含有合成功能蛋白質(zhì)或非編碼RNA的信息?；蛟谧罱K功能產(chǎn)物上有共同性質(zhì)，這個定義主要針對真核生物基因組，強調(diào)每個基因都分布于基因組的連續(xù)區(qū)域，基因序列包含5′UTR和3′UTR。此外，還有學者從計算機角度對基因的定義做了描述，他們把基因組比喻為一個生命體的大的操作系統(tǒng)，而基因就是其中的一個子程序?？傊?，隨著當今科技水平的發(fā)展，人們通過對DNA、RNA和蛋白質(zhì)新功能的研究，發(fā)現(xiàn)基因并不是以前想得那么簡單，其概念、功能和特征是隨著一些特殊的生命遺傳現(xiàn)象可以改變的。

如阮病毒的發(fā)現(xiàn)，朊病毒是一種只有蛋白質(zhì)而沒有核酸的病毒，就之前生物學家對基因的概念而言，朊病毒的復制并非以核酸為模板，而是以蛋白質(zhì)為模板，這又重現(xiàn)了20世紀遺傳物質(zhì)本質(zhì)問題的爭議，是現(xiàn)階段基因概念的新挑戰(zhàn)。此外，2006年，《自然》雜志在New Feature欄目上刊登了“什么是基因？”一文，這篇文章結(jié)合最近的研究成果對基因的概念做了新的詮釋，一些研究發(fā)現(xiàn)，RNA不是被動的將基因信息傳遞下去，而是主動地調(diào)控細胞的活動，有的RNA鏈不是傳統(tǒng)認為的只由DNA的一條鏈轉(zhuǎn)錄，而是由兩條鏈轉(zhuǎn)錄得來，還有一些RNA可以通過某種途徑使正?；虺聊?，在必要時還會作為模板糾正某些異?；颍缡来財y帶生物體遺傳信息[16]。這些研究發(fā)現(xiàn)加深了我們對RNA的認識，深化了我們對生物體遺傳現(xiàn)象的了解。又20世紀90年代，美籍華人牛滿江教授又發(fā)現(xiàn)了“外基因”，即一些生物體細胞質(zhì)中mtRNA能激活一些特定基因，使生物體表達特定的蛋白質(zhì)，還有，2008年《自然》雜志上報告，美國科學家確認了一種可導致乳腺癌轉(zhuǎn)移的超級基因，這種基因可控制腫瘤細胞中其他基因的表達，它的表達與癌癥發(fā)生有密切的聯(lián)系[17]。

總之，隨著科學的不斷發(fā)展，人們對于生物遺傳現(xiàn)象的認識越來越深入，基因的概念也隨著生物學的發(fā)展不斷變化和完善。由于其他非生命領(lǐng)域的研究對象顯示出了生命力及與生物基因相似的特征，現(xiàn)今，經(jīng)濟領(lǐng)域和計算機領(lǐng)域中又出現(xiàn)了企業(yè)基因[18]、產(chǎn)品基因[19]、數(shù)據(jù)基因[20]等新的定義，基因概念的基本理論已經(jīng)發(fā)展到更多學科中了，對基因本質(zhì)和特征的研究越來越有必要。

3 量子化學作為研究核酸方法的應(yīng)用

當前，遺傳學的研究已經(jīng)發(fā)展到了分子水平，然而對于生物遺傳現(xiàn)象中一些酶、核酸、激素等活性物質(zhì)的構(gòu)象、生物活性和其具體作用機制依然存在爭議。生物系統(tǒng)研究的最大難題是生物分子的復雜性，常規(guī)的實驗方法只能得到實驗現(xiàn)象的宏觀方面解釋，而不能從微觀方面對實驗現(xiàn)象的化學本質(zhì)做出解釋。目前有一些研究者將物理化學方法應(yīng)用到了生命科學領(lǐng)域，建立了從理論分析到實驗優(yōu)化的方法模式，他們根據(jù)實際體系在計算機上進行實驗，通過比較模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)檢驗理論模型的準確性，并在此基礎(chǔ)上模擬生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)過程。

隨著計算機技術(shù)和物理化學理論的發(fā)展，以及X射線、NMR等技術(shù)的應(yīng)用，人們可以利用一些物理化學工具在計算機上進行分子模擬，以此來模擬DNA、RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，預測蛋白質(zhì)與核酸的功能和性質(zhì)。而且，隨著計算方法的改進，高度變化的核酸體系的精確分子模擬已成為可能，依賴強大的計算機就能模擬一些更復雜的反應(yīng)，如DNA、RNA和蛋白質(zhì)的催化及折疊等[21]。

其中應(yīng)用比較廣泛的物理化學工具就是量子化學方法，量子化學方法是應(yīng)用量子化學基本原理和方法來研究化學體系的結(jié)構(gòu)和化學反應(yīng)性能的科學，其基本理論主要有價鍵理論（VB）、分子軌道理論（MO）、密度泛函理論（DFT），基本的計算方法有從頭算方法（ab initio）、半經(jīng)驗方法（semi-empirical method）、密度泛函方法（Density Functional Theory）[22]。量子化學的原理和方法在物理化學、藥學計算和生命科學領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，可以很好地分析分子間相互作用的機理，解釋實驗中一些宏觀現(xiàn)象的物理化學本質(zhì)。如李梅杰[23]利用量子化學方法中的高精度組合從頭算方法（ONIOM-G3B3）研究了核酸自由基性質(zhì)和損傷機理，很好地解釋了生命過程中由于自由基和電子轉(zhuǎn)移導致DNA的斷鏈損傷而引起的衰老、癌癥、神經(jīng)紊亂等疾病的發(fā)生。又如2002年，Starikov E.B.[24]總結(jié)了核酸中量子化學方法的應(yīng)用，闡述了核酸中電荷轉(zhuǎn)移過程的量子化學描述及其化學機理，并詳細地討論了不同量子化學方法在研究核酸電子構(gòu)型中的優(yōu)缺點。此外，于芳[25]運用量子化學工具對胞嘧啶與丙烯酰胺組成的分子體系進行了計算，以此來模擬核酸與蛋白質(zhì)相互作用的反應(yīng)過程，分析了DNA與蛋白質(zhì)的作用形式。

對于利用量子化學方法研究蛋白質(zhì)的應(yīng)用，國外在這方面做得比較深入。如紐約州立大學石溪分校Simmerling C.等[26]應(yīng)用量子化學方法研究了一種小分子量蛋白質(zhì)，僅有20個色氨酸構(gòu)成，準確地預測了蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的折疊過程。又如Berriz和Shakhnovich[27]模擬了小的三螺旋束蛋白的折疊，Daggett和Fersht[28]模擬了小的單結(jié)構(gòu)域蛋白的動力學折疊.還有Akira Shoji等[29]采用密度泛函理論方法優(yōu)化了右手α-螺旋的PLA（聚L-丙氨酸）分子（如圖1所示，即H-Ala18-OH分子），分析了αR-螺旋的PLA形成的機制，獲得優(yōu)化的αR-螺旋H-Ala18-OH構(gòu)型外側(cè)的1H、13C、15N、17O原子的化學位移與用高分辨率固相NMR檢測的相同。

4 展望

近年來，國內(nèi)外量子化學在分子生物學中的應(yīng)用日趨廣泛，如利用量子化學方法研究納米微粒促進靶向給藥、純化核酸以及處理廢氣等技術(shù)的發(fā)展；應(yīng)用量子化學方法優(yōu)化生物活性分子結(jié)構(gòu)，研發(fā)新型抗疾病藥物；采用分子模擬的量子化學計算方法探究激素與受體以及其他活性分子與核酸的作用機理等等，很大程度上促進了分子生物學和醫(yī)學的發(fā)展。從目前所作的科學研究看，量子化學完全可以作為遺傳學工具來研究生物體遺傳現(xiàn)象背后的化學本質(zhì)，其在遺傳學的研究中有廣闊的應(yīng)用前景。

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