基于5E教学模式的高中生物学教学情境设计

以"DNA的分子结构"为例,论述在5E教学模式下教学情境设计的方法和策略,重点阐述科学史情境和论辩情境的设计。     

模式动物果蝇的基因调控前沿技术

转基因调控技术在生命医学研究中扮演了重要的角色,是探究个体发育和致病机制的必备工具。常用的转基因调控技术包括基因突变、基因干扰和基因转录激活等。果蝇由于具有基因的保守性、遗传工具的多样性以及不受伦理限制等优势,成为生命科学研究中经典模式动物之一,并由此开发出了多种时间和组织特异性的基因调控工具。本文主要介绍了目前在果蝇中常用的基因调控技术,包括CRISPR/Cas9介导的基因突变系统、基于miRNA的新一代转基因干扰系统以及基于CRISPR/dCas9的转录激活(flySAM)系统,希望通过对这几种系统设计原理、操作过程、相关的技术工具及相关资源品系的介绍,提升人们对这些前沿的果蝇遗传学基因表达调控技术及构建的相关果蝇资源品系重要性认识,进而推动生命医学研究发展。     

意大利蜜蜂工蜂幼虫nkd基因的生物信息学分析及功能研究

【目的】意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)是西方蜜蜂(Apis mellifera)的亚种之一。蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)侵染意蜂幼虫导致白垩病。本研究对西方蜜蜂裸表皮蛋白(naked cuticle, Nkd)进行保守基序预测和系统进化分析,并通过RNAi明确nkd基因对意蜂工蜂幼虫体重及宿主响应蜜蜂球囊菌胁迫的免疫应答的影响,以期丰富西方蜜蜂基因nkd的信息,并揭示意蜂幼虫nkd的功能。【方法】通过MEME软件预测西方蜜蜂和其他9个物种Nkd蛋白的保守基序。采用MEGA X软件对西方蜜蜂及其他9个物种的Nkd蛋白进行系统进化分析。通过饲喂dsRNA对意蜂幼虫肠道内的nkd进行RNAi。使用电子天平对幼虫进行称重。利用RT-qPCR检测nkd基因的干扰效率及免疫基因的相对表达量。【结果】西方蜜蜂与东方蜜蜂、柑橘凤蝶、家蚕和金凤蝶的Nkd蛋白均含有3个保守基序(motif 1、motif 2 和motif 3),说明上述5个昆虫物种的Nkd具有较高的保守性。西方蜜蜂与东方蜜蜂的Nkd蛋白聚为一支,说明二者的亲缘关系近。与dsRNA-egfp组相比,dsRNA-nkd组5日龄和6日龄幼虫肠道内nkd的表达量均极显著下调(P<0.001),干扰效率分别为49.60%和56.40%。另外,dsRNA-nkd组幼虫体重较dsRNA-egfp组显著下降,说明nkd显著影响幼虫体重。RT-qPCR结果显示,4日龄幼虫肠道内abaecin、apidaecin、birc5、defensin-1和PGRP-S2均被激活表达;5日龄幼虫肠道内abaecin、apidaecin、birc5和defensin-1均被激活表达,PGRP-S2的表达受到抑制;6日龄幼虫肠道内abaecin被激活表达,而apidaecin、birc5、defensin-1和PGRP-S2的表达均受到抑制,说明上述5个免疫基因在宿主响应胁迫的过程中呈不同的表达趋势,均参与宿主的免疫应答,nkd与abaecin和apidaecin的表达存在负向调控关系。【结论】西方蜜蜂的Nkd蛋白含有3个保守基序(motif 1、motif 2和motif 3),西方蜜蜂与东方蜜蜂的Nkd蛋白亲缘关系最近,通过饲喂dsRNA能有效干扰意蜂工蜂幼虫肠道内nkd表达,nkd影响意蜂工蜂幼虫体重及宿主对蜜蜂球囊菌胁迫的免疫应答。     

意大利蜜蜂工蜂中肠piRNA的鉴定与分析

【目的】Piwi蛋白互作RNA(PIWI-interacting RNA, piRNA)在昆虫的发育和免疫等重要生物学过程发挥重要的调控作用。本研究旨在丰富西方蜜蜂Apis mellifera的piRNA信息,并为进一步探究差异表达piRNA(differentially expressed piRNA, DEpiRNA)调控意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠发育的分子机理提供基础。【方法】基于已获得的意大利蜜蜂7日龄(Am7)和10日龄(Am10)工蜂中肠的small RNA(sRNA)组学数据,对piRNA进行预测和分析。将质控后的sRNA数据比对西方蜜蜂参考基因组,再将比对上的序列标签(tags)进一步比对数据库以滤除rRNA和tRNA等小非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),进而根据piRNA的长度特征鉴定piRNA。采用TPM(tags per million)算法对piRNA表达量进行计算和归一化处理。根据|log₂ fold change|≥1且P≤0.05的标准筛选Am7 vs Am10 比较组的DEpiRNA。通过相关软件预测DEpiRNA的靶mRNA并进行GO和KEGG数据库注释。利用Cytoscape软件对DEpiRNA-mRNA调控网络进行可视化。通过Stem-loop RT-PCR对随机选取的Am7与Am10两组共有的6个piRNA的表达进行验证。利用RT-qPCR对随机挑选的6个DEpiRNA的表达趋势进行验证。【结果】从意大利蜜蜂工蜂中肠中共鉴定到596个piRNA,长度介于24~33 nt,且Am7和Am10组中不同长度分布范围的piRNA的首位碱基偏向性具有明显差异。在Am7 vs Am10比较组共筛选出41个DEpiRNA,其中piR-ame-11093, piR-ame-1111451,piR-ame-190949和piR-ame-932156可分别靶向1 195, 1 018, 4 040和1 063条mRNA。上述靶mRNA可分别注释到45个功能条目和45条通路。Stem-loop RT-PCR验证结果显示6个piRNA(piR-ame-1084826, piR-ame-11093, piR-ame-14476, piR-ame-24995, piR-ame-39500和piR-ame-774987)均真实表达。RT-qPCR结果显示共有6个DEpiRNA (piR-ame-1084826,piR-ame-11093, piR-ame-14476, piR-ame-24995, piR-ame-39500和piR-ame-774987)的表达趋势与测序数据中的表达趋势一致,证实了本研究中sRNA-seq数据的可靠性和piRNA差异表达趋势的真实性。【结论】本研究从意大利蜜蜂工蜂中肠中鉴定到596个piRN,长度介于24~33 nt。不同长度分布范围的piRNA的首位碱基偏向性具有明显差异;piR-ame-11093, piR-ame-1111451,piR-ame-190949和piR-ame-932156具有靶向调控基因表达参与工蜂中肠发育过程的潜力。     

pH区带精制逆流色谱法分离制备越南槐中具有抑制α-糖苷酶活性的生物碱北大核心CSCD

越南槐(Sophora tonkinensis)为豆科(Leguminosae)灌木,广泛分布于中国西南地区。其根为中药“山豆根”,常被用于治疗胃、牙龈、咽喉、肺等部位的炎症。为了充分利用越南槐药用植物资源,该研究建立了pH区带精制逆流色谱法分离制备越南槐地上部位中生物碱的方法。以二氯甲烷-甲醇-水(5∶3∶2,V/V)为溶剂系统,上相添加20 mmol·L^(-1)盐酸作为固定相,下相添加10 mmol·L^(-1)三乙胺作为流动相对越南槐地上部位中的总生物碱进行分离制备。分离得到的化合物结构经高分辨质谱,核磁共振数据分析鉴定。同时用PNPG法对分离得到的化合物进行α-葡萄糖苷酶的抑制活性的测试。结果表明:从1.2 g总生物碱中一次分离制备得到183 mg苦参碱和404 mg氧化苦参碱,用高效液相检测其纯度分别为98.7%和98.2%。α-葡萄糖苷酶的抑制活性的测试结果显示苦参碱和氧化苦参碱对α-葡萄糖苷酶都具有较弱的抑制作用,其IC_(50)值分别为(724.60±90.93)mg·L^(-1)和(115.90±14.05)mg·L^(-1)。该研究结果表明,尽管寻找到一个合适的溶剂系统比较耗时,但pH区带精制逆流色谱法仍是一种简单且能有效分离越南槐地上部位中生物碱的方法。     

WOX转录因子在植物发育中的作用

WOX(WUSCHEL-related homeobox)转录因子与植物发育密切相关,包括植物胚胎发育和体胚发生、花和根发育、愈伤组织的形成和维持,以及干细胞维持等过程。越来越多的研究表明WOX在植物发育过程中扮演着极其重要的角色。WOX调控植物发育的机理研究在促进植物发育以及构建植物良好表型等研究提供了突破口。本文主要对WOX调控植物发育的相关研究进行综述,并结合表观遗传学调控,探讨了WOX调控植物发育的过程,以期为WOX转录因子调控植物的作用机制提供启示。     

基于稳定同位素技术的增殖放流牙鲆群体鉴别

牙鲆是我国黄渤海重要的增殖放流鱼类,野生群体和放流群体的鉴别是评估牙鲆增殖效果的前提。为了研究稳定同位素技术在增殖放流牙鲆群体鉴别中的应用,本研究以秦皇岛近海增殖放流区捕捞牙鲆幼鱼为对象,先使用项目组前期开发的形态学和分子标记相结合的方法区分野生群体和放流群体,再分别测定肌肉碳、氮稳定同位素值和耳石(全耳石和耳石核心区域)碳、氧稳定同位素值,并以养殖群体为对照。结果表明: 利用肌肉δ¹³C值(野生群体:-17.19‰±0.73‰;放流群体:-17.10‰±0.61‰;养殖群体:-20.75‰±0.07‰)和δ¹⁵N值(野生群体:11.81‰±0.38‰;放流群体:11.62‰±0.48‰;养殖群体:8.64‰±0.60‰)及全耳石中δ¹³C值(野生群体:-4.47‰±0.35‰;放流群体:-4.63‰±0.29‰;养殖群体:-6.59‰±0.58‰)可鉴别出养殖群体,但是无法区分野生群体和放流群体;利用耳石核心区δ¹³C值(野生群体:-4.66‰±0.30‰;放流群体:-5.41‰±0.21‰;养殖群体:-5.37‰±0.19‰)可鉴别出野生群体。3个群体全耳石和耳石核心区δ¹⁸O值均有重叠,无法对群体进行鉴别。表明利用耳石核心区δ¹³C值可鉴别重建牙鲆幼鱼群体中的野生群体和放流群体,并在生殖洄游亲鱼群体的鉴别方面有一定的应用前景,这为后续估计增殖放流对牙鲆早期资源量的补充及深入开展增殖放流效果评估工作提供了基础数据和技术手段。     

丹蛭降糖胶囊联合硫辛酸、依帕司他对气阴两虚夹瘀型糖尿病周围神经病变患者血糖水平和下肢神经功能的影响

摘要 目的：探讨丹蛭降糖胶囊联合硫辛酸、依帕司他治疗气阴两虚夹瘀型糖尿病周围神经病变（DPN）的临床疗效,并分析其对血糖和下肢神经功能的影响。方法：按照随机数字表法将81例DPN患者分成对照组40例和观察组41例,对照组在2型糖尿病治疗基础上使用硫辛酸静滴联合依帕司他口服治疗,观察组在对照组治疗基础上,加用丹蛭降糖胶囊口服治疗。比较两组治疗前后中医证候积分、双下肢肌电图[腓总神经运动神经传导速度（MCV）、腓肠神经感觉神经传导速度（SCV）]、电流感觉阈值（CPT值）、血糖指标[空腹血糖（FPG）、餐后2小时血糖（2 hBG）、糖化血红蛋白（HbA1c）]水平变化,并对比两组总有效率和治疗方案安全性。结果：观察组总有效率为90.24%（37/41）,明显高于对照组的70.00%（28/40）,差异有统计学意义（P＜0.05）;治疗8周后,两组肢体麻木、肢体末梢疼痛、神疲乏力、气短懒言、腰膝酸软、失眠烦躁积分,FPG、2 hBG、HbA1c水平均明显降低（P＜0.05）,且观察组各项中医证候积分和血糖指标水平均明显低于对照组（P＜0.05）;治疗8周后,观察组相同频率正弦交流电刺激下的第一脚趾远端趾节甲小皮基部近端的CPT值均明显低于对照组（P＜0.05）,腓总神经MCV、腓肠神经SCV均明显高于对照组（P＜0.05）;两组治疗过程中均未发生明显药物不良反应。结论：丹蛭降糖胶囊口服联合硫辛酸、依帕司他治疗气阴两虚夹瘀型DPN,能够有效缓解患者的临床症状和体征,控制血糖水平,改善下肢神经功能,疗效明显优于单纯西药治疗,且安全性高。     

2005年第16届国际生物学奥林匹克竞赛实验考试(2)

第2部分细胞生物学本部分包括3个实验：实验1：显微镜和细胞结构(15分)实验2：利用切片鉴定植物类型(15分)实验3：染色体组型分析(10分)总分40分,考试时间：90min。实验1显微镜和细胞结构(15分)要求本实验中,你要根据用不同显微镜拍摄的细胞图片：1)辨别这些细胞图像,判断是通过何种显微镜获得这些图片的。2)选择合适的显微技术完成特定的研究内容。31在所给的细胞图像中分辨各种细胞器并回答问