化学在生物中的应用范文第1篇
1现代信息技术在生物教学中应用的优势
1.1 网络资源在教师备课中的作用
计算机和网络中蕴含的大量资源,为我们进行电子备课提供了丰富的参考, 这大大拓宽了传统的教材和教参的狭小范围,能让教师在互联网中不断获取最新的资源,从而设计出具有时代气息的电子教案。通过这种对信息的不断加工和创新,教学设计质量、艺术水平和可操作性会不断地提高。
1.2 利用多媒体创设情景 ,激发学生的学习兴趣
中学生物学教学中所涉及的内容形式、丰富多彩,如果只靠教师用语言进行讲授描述, 难免会使课堂变得枯燥无味,学生容易失去学习生物学的兴趣。因此,教师在教学中可以巧妙的运用多媒体创设各种教学情境,激发学生学习生物学的的兴趣,培养学生的观察能力、思维能力和综合分析能力。
1.3 利用多媒体突破教学中的重难点
在生物教学中,往往遇到难讲的内容,知识点琐碎抽象,与生活联系小,学生很难理解,讲的口干舌燥,学生还是毫 无反应,结果课堂氛围死气沉沉,尴尬的情景可想而知。如果在课堂上引用多媒体课件就会使难讲的内容变的生动易懂。可以化静为动,化虚为实,化抽象为直观;能够拓宽课本知识体系,拓宽教学的时间和空间,拓宽和加深课堂学习的内涵和外延。
1.4 多媒体能巧妙地将抽象概念转化形象生动情境
生物教学中有很多过程都是动态的、概念是抽象的,我们可以运用投影、实验、模型、图表等展现理论产生的典型事实,力求变抽象为具体。在教学中,利用计算机、多媒体对教材中难以观察的细微结构、生命现象和活动过程等进行信息处理,模拟或再现其真实情景,使其变得形象、直观,这既为学生自主探索学习知识提供了直观的材料, 又可以使学生进行抽象概括,能够很好的达到目标。
2现代信息技术在课堂教学中的应用
2.1 化 难为易 ——解决重点难点 ,降低教学坡度
在生物教学中, 有很多重点和难点仅凭教师口头讲解是难以解释清楚的。借助多媒体精心设计,适度选择,合理解释和演示,及时处理信息,教学的重点问题就容易解决,难点问题就容易突破。
2.2 化 抽象为具体 ——拓展时空范围 ,便于掌握知识
初中生物课讲述的概念、原理一般比较抽象、枯燥,学生往往对教师在理论上的讲解不感兴趣。因此,在理论讲解时借助借多媒体教学,用课件将它与教学内容有机结合,可以满足课堂需要,可使抽象的知识具体化,深奥的道理形象化,大大增加了课堂的信息量,拓展了课堂的时空范围,缩减了学生掌握知识的过程。
2.3 化 繁为简 ——优化复习模式 ,提高课堂效率
以前的复习课大多数老师的做法是划定范围自己复习或者串讲本节课复习内容的重点知识点,然后学生自己复习。这些方法简单、机械,效率低。随着网络和多媒体课件制作软件的诞生,这一切烦恼便迎刃而解了。教师可以根据自己所教班级的实际情况以章为单位总结重点以幻灯片的形式直观的呈现出来,从而使学生形成先入为主的深刻印象,产生学习兴趣,记忆深刻。对于一些枯燥的概念复习, 教师可以利用网络设计一些小游戏来帮助学生消除疲劳感,从而加深理解及记忆。
总之,在课堂教学中,有目的、有意识、多方面、多角度的采用多媒体技术,向学生传递教学信息,使学生从消极被动地接受知识到积极主动地获取知识, 从被动听讲变为多感观协同参与学习, 从而提高学生学习的积极性和主动性, 达到活跃课堂气氛,提高课堂教学效果的作用。正确、合理的运用多媒体技术,使课堂内容由静态的灌输变为图、文、声、像并茂的动态传播,增强了感染力,有利于学生拓展知识面,从而大大激发学生积极主动的学习热情,进一步培养学生思维能力与创新能力,提高课堂教学效率,促进素质教育的全面开展。因此,在教学中,教师要深入研究和恰当地设计、开发、运用生物多媒体课件,使之与传统教学手段有机整合,优化课堂教学,力求最大限度地提高效率,才能体现出多媒体技术的真正价值。
摘要：信息技术教学是一种全新的教学方式。它以其图文并茂、声像俱佳的特点,在课堂中创设了利于学生学习的情境,能弥补课堂教学与实际之间的差距,信息技术与生物学科有效整合,能促进课堂教学效率的提高。
化学在生物中的应用范文第2篇
1 多种教学法在基础生物化学教学中的应用
创新教育模式中教学的最高艺术就是激发学生自己探索知识的欲望[3]。因而, 提高学生的自主学习能力和创新能力就成为教学工作中的核心任务之一。而生物化学内容多且复杂, 授课过程中很容易造成“满堂灌”, 使学生产生厌学情绪。在基础生物化学教学过程中, 我们采用多种教学法进行了尝试。
PBL教学法 (Problem Based Learning) 强调以学生的主动学习为主, 而不是传统教学中的以教师讲授为主。通过PBL教学法, 学生不仅学到一些专业知识, 更重要的是掌握正确的学习和思维方法、提高分析和解决问题的能力[4]。该法与互动式教学法具有相似的地方。互动式教学是指在课堂教学过程中教师与学生之间多途径、多方位的积极配合和共同参与[5]。讨论式教学则是互动式教学法的重要组成部分。这些教学法各有特点, 但也存在相应的缺点。例如PBL教学法要求学生花费较多时间查阅资料和自学总结, 而大部分学生对老师具有较大的依赖性, 这就使PBL教学法的运用对于一些自学能力有限的同学而言具有一定的困难。单纯采用该法教学, 学生得到的知识对于解决一些具体问题是足够的, 但对于传统学科知识的掌握不够系统[6], 对于低年级的基础专业课并不宜于全盘照搬。对于互动式教学法, 大多数教师则只局限于对学生上课提问, 忽视在教学活动中与学生通过神情进行交流。而教育的本质决定教育必然在人与人的交往活动中展开和进行[7];这使得互动仅仅流于形式。
在教学实践中, 我们通常将几种教学法结合运用。首先提出一些问题, 引导学生进行思考, 使其带着问题参与到教学活动中, 并感受解决问题的思路、获得相应的答案。在介绍完基本内容后, 选取部分问题确定主讲人, 让学生准备课件, 在课堂上给其他同学讲解, 由老师点评。这样更容易引起学生的共鸣, 使之积极参与到教学活动中, 便于老师引导其进行思考、分析和讨论;有利于调动学生的学习积极性, 形成师生之间相互讨论和交流的局面。例如, 在介绍完核酸的变性与复性之后, 我们由此引出分子杂交的概念并介绍Southern blotting与Northern blotting的应用, 从而激发学生进一步学习的主动性。然后安排主讲人, 对杂交的操作及原理准备课件并讲解, 使得生物化学知识的学习延伸到了课堂以外。
2 视频在多媒体教学中的应用
多媒体手段在生物化学教学中具有举足轻重的地位。它具有将图像、文字、动画、声音等形式集于一体, 将抽象的概念形象化等优点, 突破了传统的教学模式, 显著的提高了教学效果。但利用多媒体授课同时也带来了一些新的问题, 比如授课节奏把握失调、师生之间缺乏互动等[8]。由于减少了板书时间, 教师授课节奏明显加快, 使得课堂所包含的信息量更大, 一般是传统教学内容的2倍[9]。而学生的思维节奏和接受速度并不能同步加快, 使得学生没有停顿与思考的余地, 影响了对知识的感知和理解。还有一些多媒体课件以文字形式大量堆砌教科书内容, 重点不突出。这无异于在师生间架出一道鸿沟, 使双方思想天各一方[7]。而采用动画、视频等形式可以使学生对抽象的概念具有直观、感性的认识, 激发学生的兴趣, 加深对内容的理解。例如, 学生很难理解ATP合酶的旋转催化理论, 如果播放相关视频则可以收到事半功倍的效果。其他诸如DNA复制、蛋白质合成、酶作用机理等视频的使用都使学生对相关内容具有直观的认识, 加深了对相关内容的了解和把握。
动画和视频的制作及下载需要耗费大量的精力, 很多教师并不愿意为此花费时间, 或者说并没有认识到视频在生物化学教学中应用的重要性。因此, 建立视频等教学资源共享平台就显得很有必要, 可以使教师易于整合各种教学资源, 并结合自己的教学个性对教学素材进行设计与组织, 从而达到理想的效果。
3 将科研理论和学科进展融入到生物化学教学
生物化学的发展日新月异, 新的研究成果层出不穷, 其形成和发展凝聚了许多生物学家的智慧和汗水。如果只局限在教材的教学内容上, 则很难使学生了解到学科发展背后科学家们深邃的思想和巧妙的构思, 不利于提高学生的兴趣, 满足创新型人才培养的需要。在教学中, 向学生介绍一些诺贝尔奖获得者的成就、发明创造的历史背景及推动学科发展的现实意义, 使学生在学习知识的同时启迪思维, 从而激发学生的学习热情和创造力。孔璐等人将诺贝尔奖相关介绍引入到医学生物化学与分子生物学的教学工作中就取得了良好的效果[10]。
2008年10月, 下村脩、马丁·查尔菲和钱永健因为发现和改造绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP) 而获得了当年的诺贝尔化学奖。我们在第一时间将GFP的发现历程及在生物医学中的应用对学生进行了讲解, 让学生完成以生物发光为主题的科技论文, 极大的激起学生进一步了解学科进展的兴趣。
三聚氰胺奶粉事件以后, 我们对凯氏定氮法检测蛋白质浓度进行了详细的讲解, 使得学生了解了目前食品蛋白检测方法及其优点和不足;同时, 对利用高压液相色谱等方法检测三聚氰胺进行了讲解, 有效地对课堂内容进行了补充。使得理论与实际进行了有机的联系, 激发了学生的学习热情, 拓宽了学生知识面, 收到了良好的效果。因此, 在教学实践中要不断地提高教师业务水平, 在娴熟掌握书本知识的基础上, 了解学科最新发展动态, 做到融会贯通。
4 建立生物化学的知识体系
目前国内生物化学教材的编排基本上都分为三大模块, 即重要生物分子的结构与功能;物质代谢及其调节;基因表达及其调控。这种划分使内容表述的层次清楚, 特点明确, 同生物化学的发展历程相吻合。但这种划分使得各部分内容相对独立[11], 不利于学生对内容系统性的把握。因此, 在教学中务必要帮助学生构建知识框架, 建立生物化学的知识体系。
赵立青和李翠凤[11]认为生物化学知识体系就是将生物化学的知识模块网络化连接。有助于学生抓住主线, 寻找各部分内容间的交叉点, 更好地掌握课程主要内容。例如, 在物质代谢一章, 可以以乙酰辅酶A这一中间产物作为关键点, 从而辐射到糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢和核酸代谢这些面上, 建立由点到面的发散网络。在教学过程中, 我们还以聚合酶链式反应 (Polymerase Chain Reaction, PCR) 作为切入点, 通过讲授PCR反应原理、体系、操作及应用等内容将核酸的结构与功能、酶促反应的影响因素以及核酸的生物合成等章节内容进行了整合;使学生在了解前沿方法的同时, 感受生物化学知识之间的联系。
生物分子是细胞内的化学物质, 生化反应是发生在细胞内的化学反应。同时, 物理学原理和技术在现代生物化学的研究中扮演着越来越重要的角色;而数学及信息学也渗透到生物化学中。因此, 要领会生物化学的精髓, 不仅仅要将生物化学的知识点建成网络体系, 而且必需将这些相关学科的基本原理贯穿到相应的原理和概念中。因此, 在组织生物化学教学内容时, 要体现出这些学科在生物化学研究中的运用, 让学生体验到现代生命科学的发展与其他自然科学的发展是密不可分的。
摘要：基础生物化学是高等农林院校很多专业的基础理论课。在目前的教学体系下, 基础生物化学教学面临学时少、教学任务重的状况;采用单一的传统教学模式已经难以满足课程体系改革的需要。本文探讨了复合教学手段在基础生物化学教学中的应用, 并对生物化学知识体系的构建进行了分析。
关键词：生物化学,教学手段,知识体系
参考文献
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化学在生物中的应用范文第3篇
1 细胞工程的主要应用
细胞工程是对细胞展开研究, 利用组织细胞在外界适宜的环境下进行培养、繁殖, 并按照人类大脑的思考结果对细胞相关特性加以改进, 使细胞在植物体或生物体中能够得到更好地应用[1]。在农业种植中, 细胞工程主要是改良生物品种和创造新品种, 加速植物体的繁殖, 并从植物体中获得需要的物质。细胞工程在玉米育种中的核心技术是细胞或组织培养。利用玉米组织或细胞诱导出愈伤组织, 愈伤组织具有分裂能力, 且容易发生基因突变, 能够突变成新品种, 新品种的产生为玉米种植业的发展提供了很多便利。利用细胞工程提高玉米育种效率在很早的时候就已经出现, 1975年, 两位外国研究人员成功的利用甜玉米的胚乳做外植体, 并最终获得再生植株。虽然经过多次试验验证, 利用细胞工程进行玉米育种, 其成功率较小, 很难培育出玉米再生植株。但可以从失败的经验获取成功, 在传统育种模式下, 结合细胞工程相关的一些理念, 提高玉米的诱导率, 培育出更多玉米的新品种。
2 染色体工程的主要应用
染色体工程主要包括染色体操作和染色体组操作2个方面。其主要通过染色体的排列顺序以及结构方面的变化来改变生物的遗传。在玉米育种方面染色体工程的主要应用为单倍体育种。单倍体育种包括3个方面:孤雄生殖 (花粉培养) 、孤雌生殖 (子房培养) 、stock6单倍体技术。这三者的主要原理都是通过单倍体培养出纯合二倍体, 进而培养出整株植株, 已达到缩短玉米育种年限的目的。单倍体育种在我国得到了广泛应用, 利用花粉培养的技术培育出20多种植物, 包括新型小麦以及高粱等。Stock6是一种玉米自交的体系, 利用其技术能够得到更多的单倍体, 能够促进生物技术在玉米育种中的广泛应用。
3 基因工程的主要应用
基因工程的核心技术是转基因技术, 早在21世纪初期, 转基因技术在玉米育种过程中就得到了充分利用, 并已经取得重大的研究成果, 如抗虫、抗病、抗旱等多种优良品种, 这些优良品种在种植玉米过程中发挥了重大作用。转基因技术在玉米育种中的应用主要包括以下几个方面。
3.1 农杆菌Ti质粒介导的载体转化技术
农杆菌转化技术是利用农杆菌Ti质粒, 将其作为介导的载体并利用其将目的基因插入到经过改造的T-DNA区, 利用农杆菌易感染的特性实现将外源基因转移并整合到植物细胞上, 然后将转化技术与细胞和组织培养技术相结合, 再生出完整的转基因植株[2]。经过多年的实验探究发现, 农杆菌转化法不仅仅适用于双子叶植物和裸子叶植物, 同时还适用于单子叶植物, 尤其是在禾谷类作物上。农杆菌Ti质粒介导的载体转化技术在玉米育种过程中主要分为4个步骤:侵染过程、受体状态、Vir区的活化以及最终植物情况。运用农杆菌转化法后不仅能够培育出新型玉米品种, 使品质得到提高, 在玉米育种未来发展过程中也发挥着重要作用。
3.2 利用基因枪导入转化技术
基因枪法是一种新型的科研技术, 其主要采用基因导入仪技术, 将遗传物质或其他与遗传有关的物质附着于高速微弹上, 利用高速微弹的速度以及其微小的特点将遗传物质射入到细胞、组织画各种细胞器上, 使生物体内基因发生转化, 转化成能够对外界环境更加适应, 有更强的生存能力。在玉米育种过程中的主要应用有以玉米自交系81162的胚性愈伤组织为受体材料, 通过基因枪轰击法将npt II基因和afp基因转入玉米细胞, 获得了抗性愈伤组织和再生植株, 从而培养出转基因型的玉米。
3.3 花粉管通道法和子房注射的转化技术
花粉管通道法和子房注射技术与基因枪法之间原理较为相似, 都是利用遗传物质对生物题进行改进, 以便获得新品种。不同的是, 花粉通道法主要是在植物授粉后, 向子房内注射含目的基因的DNA溶液, 以至于植物在开花、受精过程中, 就能够将含有目的基因DNA溶液导入到正在发育的受精卵中, 随着受精卵的发育而转化为带有目的基因的新个体。在科技发达的今天, 这种方法在农业种植方面得到了广泛运用, 我国推广面积最大的转基因抗虫棉就是用这种方法培育出来的, 创造经济利益的同时解决了害虫造成产量下降问题的发生。将花粉管道法运用到玉米育种过程, 方法操作简单, 极易推广, 适合在农业上发展上。不仅能够培育出抗病虫性的、抗逆性的转基因玉米, 还能够减轻工作人员的工作压力,
4 分子标记技术
在动植物的遗传研究过程中, 应用最多的就是分子标记技术。主要原因在于其操作简单, 并能够很快找到问题症结所在, 省时又省力, 研究人员在研究过程中大多都选择这种方法。此外, 分子标记技术已在玉米植物育种和生产中有许多应用研究, 主要集中在基因定位、辅助育种等方面的应用研究工作, 并取得了一些应用成果[3]。首先, 应用分子标记技术, 在玉米种质资源、遗传多样性以及自交鉴定上有很大的用处, 其次, 在抗性方面和主要经济形状也占有重要的地位, 在玉米杂种优势以及产量预测方面也得到了广泛的应用。
5 生物技术在玉米育种中应用的发展前景
据农业部专家组组长赵久然研究员分析, 我国玉米育种过程中还存在很多问题, 必须尽快采用有效的措施予以解决。玉米育种过程中种子的好坏程度对于玉米是否能够增加产量的影响巨大, 这说明我国还是要从根本上解决问题, 赵久然研究员提出解决方案在玉米选种的过程中选育综合抗性好、适应性广、抗逆性强且具有较大增产潜力、低风险、耐密稳产型品种, 并且有确切的育种目标, 可以采用“抗病性强、抗虫型号、优质、良种”作为我国玉米发展的育种目标, 时刻提醒着工作人员优质选种、认真负责。
6 结语
生物技术在农业育种发面的应用越来越广泛, 但同时也存在许多不可避免的问题, 必须深入研究, 找出相应的解决方案, 并加大对玉米育种中生物技术应用的探索。相信随着科技水平的不断进步, 细胞工程、基因工程等的日益完善, 生物技术在玉米育种中能够走向新的更为广阔的发展空间。
摘要：近年来, 我国对玉米的需求量只增不减, 因此, 如何将科技手段运用到玉米种植中已经成为当前的主要研究问题。详细讲述生物技术的发展情况以及涉及的各个方面, 进而研究出如何在玉米育种过程中有效的运用生物技术, 以便提高玉米产量。
关键词：生物技术,玉米,育种
参考文献
[1] 魏俊杰.生物技术在甜玉米育种中的应用研究[J]农业网络信息, 2012 (11) :35-36.
[2] 韩根.生物技术在玉米育种中的应用[J]安徽农业科学, 2012 (4) :8406-847.
化学在生物中的应用范文第4篇
1 生物检测的概念
生物检测, 是刚兴起不久的一种用于检测环境污染情况的新型技术, 由生物检测理论发展而来。生物检测的最终目标是为环境监测提供具体且实际的生物学依据。这些依据大多通过分析、比较生物基因、生物结构等相关因素在现实环境中的变化情况得来。一般情况下, 环境中一旦有污染物侵入, 相关生态系统就会产生相应变化, 与该系统对应的结构或功能也会随之发生变化。这种系列变化类似于蝴蝶效应, 有着牵一发而动全身的效果。同时, 这些变化最终会以特殊方式呈现出来, 让人们能够更加直观地了解和分析这种变化。常规来讲, 这些变化的最终表现形式不外乎两种, 一种是分子性能的改变, 一种是细胞结构的改变。总而言之, 生物检测就是利用相关仪器、技术、理论等对这些变化及其引发的相关问题进行检测、控制。
2 生物检测技术的特点及优势分析
对比其他环境监测, 生物检测的特点更为明显, 其优势也更加显著。生物检测技术的特点主要有八点, 即简便性、经济性、连续性、灵敏性、直观性、长期性、非破坏性以及综合探测性。而生物检测技术的优势则可归纳为三点:第一点, 生物检测技术比传统检测方式更加全面。采用生物检测技术能够对监测对象的生长环境极其变化进行整体系统地分析, 能够具体、直观地知道污染状况。第二点, 生物检测技术比传统检测方式更加精准。传统的检测方式仅用于分析检测对象, 对其他指标的说服力较弱, 同时也不具备相应指标的评价能力。而生物检测技术不同, 生物检测不仅能够系统分析检测对象, 并能通过分析研究生物内部情况准确知道引发环境变化的具体污染物。第三点, 生物检测技术对个别特殊物质的检测灵敏度高于传统检测技术。在无法判定污染物的具体组成物质时, 可以通过生物检测技术中的生物富集、生物放大以及生物累积等相关效应进行检测。
3 生物检测在环境监测中的具体应用
3.1 土壤污染方面
常见的用于土壤污染方面的生物检测有以下三种:第一种, 动物检测法。选择对土壤中有害物质反应极为灵敏的动物进行土壤检测或土壤污染观察。作为敏感度极高的动物, 蚯蚓经常被选为土壤质量检测的最佳对象。第二种, 植物检测法。选择合适的植物作为指示性植物, 以检测土壤的污染情况。部分植物对某种特定有害物质的反应极为敏感, 一旦土壤中含有该物质, 植物就会立即作出反应。第三种, 微生物检测法。这是通过分析微生物在土壤中生长的前后情况而进行的土壤污染检测。土壤中正常存在防线菌、霉菌等在受到污染后会引发微生物群的集体改变, 通过这种方法能够对土壤污染情况及相应状况进行整体分析和全面评价。
3.2 大气污染方面
针对大气污染方面, 人们常用的生物检测方法也有三种。第一种, SO2指示植物法。这种方法常用的指示植物有苔藓、水杉等, 这些植物在受到SO2污染后会呈现特定的特征, 即叶子或叶子维管束部分出现形状、颜色改变等情况, 同时还会出现各种颜色的伤斑。第二种, 氟化物指示对象。这类方法的常用指示植物有梅、大蒜、杏、大蒜等, 与第一种同理, 这些植物在接触到氟化物污染时, 其叶片形状会变为尖形, 伤斑多为红褐色。第三种, NO2指示植物。柑橘、向日葵等植物受到污染时, 叶子会出现不规则性伤斑, 颜色变白或变黄褐色。综合来讲, 对于大气污染, 生物检测的基本原理就是利用植物对特定污染气体的反应进行气体污染情况检测和空气质量分析。
3.3 水体污染方面
针对水体污染, 常见的生物检测方法就只有两种, 一种是指示生物法, 另一种是微型生物群落检测法。前者属于最为经典的生物水体污染检测, 是利用指示生物来感知水体中是否有其敏感的污染物种类存在, 并不断深入分析水体污染物的相应情况。由于指示生物的生长活动地点都比较固定, 其生命周期也相对教长。由此, 便可对水体进行前后对比分析, 并轻易研究出水体污染物质及其污染情况。而后者则是对整个水体中的微型生物群落进行比对分析。在具体的检测过程中, 聚氨酯塑料法的运用最为广泛。通过在污染水质中放入聚氨酯塑料或泡沫, 能够快速收集水质中的微生物, 将这些微生物作为检测对象。通过对比分析检测对象及其群落变化, 能够精确检测出水体的污染情况和相关污染物质。
4 结语
综上所述, 生物检测在环境监测中的应用确实已经涉及到各个领域, 且检测效果也十分显著。尽管如此, 在实际的环境污染检测过程中, 工作人员还是应该切实出细节出发, 做好每一个检测环节, 才能将各种环境污染情况彻底解决。
摘要：生物检测作为一种有效检测环境中各方面污染物质的先进技术, 无论是对土壤污染、大气污染还是水体污染都有着敏锐且系统的检测机制。发展至今, 生物检测已经成为环境监测中不可替代的重要部分。本文不仅分析了生物检测的概念、特点及优势, 还着重研究了生物检测在环境监测中的具体应用, 即土壤污染、大气污染、水体污染三方面的检测应用, 以期为广大环境监测工作者提供参考和帮助。
关键词：生物检测,土壤污染,大气污染,水体污染
参考文献
[1] 郭士旺, 卢海涛.生物监测及其在环境监测中的运用[J].资源节约与环保, 2015, 06:101.
化学在生物中的应用范文第5篇
1 发酵工程制药
发酵工程制药是指利用微生物代谢过程生产药物的生物技术。此类药物有抗生素、维生素、氨基酸、核酸有关物质、有机酸、辅酶、酶抑制剂、激素、免疫调节物质以及其他生理活性物质。主要研究微生物菌种筛选和改良、发酵工艺的研究、产品后处理 (分离纯化) 等问题。当今重组DNA技术在微生物菌种改良中起着越来越重要的作用。发酵工程中药发酵研究始于20世纪80年代, 人工条件下利用细胞的快速增殖与次生代谢产物的产生, 为人工资源的生产提供技术平台。水蛭素不与血小板反应, 在治疗血小板减少症 (HIT) 方面具有其它抗凝药物无法比拟的效果。在5L发酵罐中重组毕赤酵母能够高密度发酵产生水蛭素最高总产量1.8g/L, 为大规模工业化铺平了道路[3]。周晓燕等[4]用经选育的猪芩PU99菌作生产菌株, 在1t罐中生产, 菌丝体干重2.3%, 含粗多糖31%。利用微生物生长代谢来炮制中药, 比一般的物理或化学炮制手段优越, 可较大幅度地改变药性, 提高疗效, 降低毒副作用, 为中药活性成分结构修饰提供新途径, 产生新药效, 扩大适应症保护中药活性成分免遭破坏, 节省药源。
2 基因工程制药
基因工程制药是通过重组DNA技术将治疗疾病的蛋白质、肽类激素、酶、核酸和其他药物的基因转移至宿主细胞进行繁殖和表达, 最终获得相应药物, 包括蛋白质类生物大分子、初级代谢产物, 如苯丙氨酸、丝氨酸及及次生代谢产物抗生素等。这些药物通常是一些人体内的活性因子, 如干扰素、胰岛素、白细胞介素-2、EPO等。主要研究相应基因的鉴定、克隆、基因载体的构建与导入、目的产物的表达及分离纯化等问题。自20世纪70年代初以来, 基因工程药物发展十分迅速, 基因治疗技术、基因制备技术、载体构建技术、宿主表达系统及细胞反应器均有较大的进步, 基因工程药物前景广阔。
3 细胞工程制药
细胞工程是利用动、植物细胞培养生产药物的技术。利用动物细胞培养可生产人类生理活性因子、疫苗、单克隆抗体等产品;利用植物细胞培养可大量生产经济价值较高的植物有效成分, 也可生产人活性因子、疫苗等重组DNA产品。植物细胞培养不受地理、环境和气候条件的影响, 次级代谢产物含量高。如人参皂苷在组织培养中含量占干重的27%, 全株中只有4.5%;紫草素在细胞培养物中占12%, 而全株只有1.5%。药用植物三七、人参、紫草等的培养已进行了系统研究, 并优化了培养条件。人参细胞培养物的化学成分和药理活性分析表明与种植人参无明显差异。一些植物的细胞培养已达到商业化生产应用, 如在日本植物细胞培养反应器的规模已达4000L~20000L, 美国Phyto公司已达到了75000L紫杉醇的生产规模。除大规模细胞培养之外, 毛状根和不定根组织培养也非常成功。培养的黄芪毛状根的效价与药用黄芪类似, 丹参毛状根的培养物含有7种丹参碱, 并且能分泌到培养基中。希腊毛地黄细胞在褐藻酸盐的固定化下培养, 可将有毒物质毛地黄苷转化为地高辛, 利用紫草细胞培养技术生产紫草宁等[6]。依据野生新疆雪莲的抗炎、抗辐射等作用, 贾景明等人[7]进行了细胞培养物与天然新疆雪莲抗炎、镇痛和抗辐射的药理实验, 表明新疆雪莲细胞培养物可以成为野生新疆雪莲的替代品, 具有深入开发应用的价值。细胞培养技术可进行犀角等药用动物器官的培养, 来解决资源短缺的矛盾。采用细胞融合技术可得到有用的新的杂交药用植物, 通过杂交株的培养, 可得到集合多种功能的中药材新品种。现今重组DNA技术已用来构建能高效生产药物的动、植物细胞株或构建能产生原植物中没有的新结构化合物的植物细胞系。它主要研究动、植物细胞高产株系的筛选、培养条件的优化以及产物的分离纯化等问题。
4 酶工程制药
酶工程是现代生物技术的重要组成部分, 酶工程制药是将酶或活细胞固定化后用于药品生产的技术。应用固定化的酶或细胞除了能全程合成药物分子, 还能用于药物的转化。如我国成功地利用微生物两步转化法生产维生素C。酶工程制药主要研究各种产药酶的来源、酶 (细胞) 的固定化、酶反应器及相应的操作条件等。酶工程生产药物具有生产工艺结构简单紧凑、目的产物产量高、产品回收容易、回收率高、可重复生产及污染少等优点。酶工程作为发酵工程的替代者, 其应用具有广阔的前景, 将导致整个发酵工业和化学合成工业的巨大变革。药用植物的有效成分大多是属于植物次生代谢产物。
5 结语
综上所述, 生物技术已经深入到制药研究和开发的各个领域, 虽然大多数研究尚处于起步阶段, 但其影响正在不断扩大, 所显示出的潜在社会价值和经济效益也日益得到重视, 生物技术将深入到中药新药研制的各个环节。不仅可以保护和增殖珍稀濒危传统药材, 大量生产高品质的地道药材和药用活性成分, 提高药材活性成分的含量, 而且还可以使药材和药品生产质量稳定, 阐明药效物质基础。正确利用现代生物技术合理地解决中医药现代科学研究和产业开发中的重要问题, 必将有力地推动我国的中医药现代化和国际化进程, 为加入WTO后的中国民族产业的国际竞争注入活力。
摘要：生物技术已经深入到制药的研究和开发领域中, 在高质量中药天然药物原料的研究生产及中药材资源可持续利用中发挥着极大的作用。本文从细胞工程制药、发酵工程制药、酶工程制药、基因工程制药四个方面对生物技术在制药研究及应用进行了综述。
关键词：生物技术,中药,制药
参考文献
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化学在生物中的应用范文第6篇
学科的起点至关重要, 教育工作者若能掌握就占据了有利地形。而化学学科的起点在中学阶段, 如何利用混沌理论指导中学的化学教学, 是值得探讨的问题。
1 混沌理论的教学实践
1.1 蝴蝶效应
中学化学的教学对象是一群化学基础几乎为零的学生, 虽然小学阶段学过科学或自然, 但不足以具备完善的科学素养。教师对同学们的思维火花应认真对待, 正确引导, 而不是一味限制其思想, 否则, 很可能使学生的发散思维、逆向思维被束缚。因此我们将蝴蝶效应引入中学化学教学中, 引导学生建立正确的认知结构[2]。
当学生第一次走入实验室的时候既陌生又新奇, 总想动动这里, 摸摸那里, 全然不知道危险就在身边。因此, 教师一定要反复强调实验室规则。一个小小的疏忽可能产生意想不到的后果。例如, 在做“酒精灯的使用”实验的时候, 动手之前, 教师多次强调了注意事项。可偏偏问题发生了。一位同学的实验台上没有火柴, 于是就用旁边同学的酒精灯引火。当酒精灯倾斜的一瞬间, 酒精灯突然燃起, 火焰蔓延到实验台上。同学们都惊慌失措, 不知如何是好。幸亏教师及时发现, 将抹布用水打湿后盖到了火焰上, 熄灭了火焰。事后, 教师把同学们召集在一起, 不是狠狠地批评出错的同学, 而是让他们自己总结事故发生的原因、后果及采取的措施, 使学生充分认识到实验的严谨性。同时给大家敲响了一次警钟, 使他们明白有可能“失之毫厘, 谬以千里”, 这就是教学中可能“驾驭混沌”并能以小的代价换得未来的巨大“福果”。
1.2 分形自相似性
中学生正处于身心发展的阶段, 他们的思维具有分形特性。教师要注意发展和培养学生的元认知, 从而帮助他们处理复杂现实世界的问题[3]。元认知主要包括元记忆、元理解、自调、图式训练和迁移。
例如, 在“物质的变化和性质”这节课中, 为了更好地导入课程, 教师首先举了四个生活中常见的例子:水的蒸发、蜡烛的熔化、蜡烛的燃烧以及铁的生锈。让同学们先自己讨论, 然后派代表发言。待发言完毕后, 教师把学生的发言结果进行了汇总分析, 然后引出这堂课所要讲的知识。课程进行中, 让同学们自己动手做“水的沸腾”和“蜡烛的燃烧”这两个实验, 同时观察变化时发生的现象, 总结这两个变化的区别, 然后让同学们寻找生活中常见的实例, 从而加深对两个变化的理解。通过这种“生活—化学—生活”教学方法的实践, 同学们学会了主动探索、思考研究的学习方法, 再也不是被动地接受知识, 而是自己主动参与, 从而找到了学习的捷径, 学习兴趣也被极大地激发。此外, 学生思维的独立性、学习的参与意识、创新精神也得到了更好的培养, 大大提高了学习的效果。
1.3 奇异吸引子
在教学系统中, 学生个性与科学进展等扮演着奇异吸引子的角色。由于奇异吸引子的存在, 要求教师进行课堂教学设计时, 在把握总体教育目标的前提下, 充分挖掘潜能, 使每个学生都学有所得, 真正实现其发展的可能性[4]。
为了更好的培养学生的合作性、自主性, 教师将任课班级的全体同学分成若干个互帮小组, 每个小组四名同学 (各有一名成绩好的, 两名中等的, 一名稍差的) , 不同学生有不同的学习目标。通过生生合作, 很多问题在分组讨论中得以解决、使问题深化, 不留死角。小组之间展开竞争, 在班内形成比、学、赶、帮、超的学习氛围, 让大课堂变为小课堂, 进一步培养学生之间的合作意识、竞争意识。此外, 还可在每一单元中布置一个课外作业让学生查阅资料, 完成一个研究性课题或写一篇小论文或了解一位科学家等活动, 培养学生收集、分析、利用信息的能力。这样既解放了教师, 又能把大部分同学调动起来, 使优生更优, 差生不落后。
2 混沌理论的教学观
2.1 教师观
教师作为教学系统的一员, 发挥着重要的角色。目前中学化学教师一般来自原来的师范专科学校或是新建地方本科院校, 其知识容量有限。教师需要不断完善自己, 才能应对教学的需要。例如:提高专业知识水平、拓宽知识结构、积极参与教学研究。
2.2 学生观
教师面对众多水平参差不齐的学生, 要有一颗博大包容的心。不能唯分是举, 更不能只偏爱学习好的学生。教师应当秉持学生全面发展的理念, 从培养学生多元智能的角度出发, 让每颗“金子”都发光。
2.3 认识观
科学发展日新月异。原本方便大众的塑料袋现在广为诟病。这一事例说明化学并未游离于社会之外, 教师应及时对学生进行科学-技术-社会教育。在承认化学造福人类的同时, 还应清醒地认识到化学物质安全评价的重要性。
2.4 知识观
知识需要储备, 更需要在实际生活中灵活应用, 才能融会贯通。教师可以设立一定难度的适合中学生的项目, 让学生合作学习、自行解决。例如:如何利用化学方法有效去除城市“牛皮癣”——小广告。
2.5 过程观
传统中学化学教学大多采用教师演示学生看、教师讲解学生记的模式, 在节约时间成本上是明显的, 但其教学效果不是特别令人满意。究其原因, 学生一直被牵着鼻子走, 在哪儿有问题, 不敢思索, 生怕错过教师的标准答案。长此以往, 学生依赖、缺乏独立的缺点凸显。其实问题一直存在, 只是被掩盖住了, 成了隐性问题。教师应当积极创造条件, 在适合的教学内容上让学生自己去发现, 形成认知冲突, 寻求知识的密码。
2.6 课堂观
过去的班级授课制在进行知识的传递上的确起到了不可忽视的作用。但是出于传统的师道尊严, 班级气氛可能稍显严肃有余, 活泼不足。而这与中学生青春好动的天性相违背。教师可以利用化学实验的有趣现象, 举办专题活动——化学与魔术。对学有余力的同学, 还可以开设第二课堂, 满足其求知欲。
2.7 评价观
传统中学化学教学评价采用结果评价制, 由此导致考前拼命学, 考后随手丢成了流行。为了避免这种状况的发生, 学习评价可以将评价者分流为学生个人、小组同学、任课教师。评价内容涵盖学习的全过程, 形成动态全程评价。
3 结语
将混沌理论引入到中学化学教学中, 通过蝴蝶效应、分形自相似性、奇异吸引子的应用, 使中学的化学教学更趋于合理化。
摘要：介绍了混沌理论的基本原理。进行了混沌理论指导下的中学化学教学实践。对混沌理论教学观进行了归纳。
关键词：混沌理论,中学化学,教学
参考文献
[1] 胡波.混沌理论与新课程理念下的教学设计[J].教育探索, 2005, 10:14～16.
[2] 苏玉霞.教学设计的混沌分析[J].宁德师专学报, 2002, 14 (4) :340～343.
[3] 朱云东, 钟玉琢.混沌基本理论与教学设计发展的新方向[J].电化教育研究, 1999, 5:13～18.