有趣的遺傳學(xué)問題精選(九篇)

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第1篇：有趣的遺傳學(xué)問題范文

1 利用趣味故事和數(shù)學(xué)史話創(chuàng)設(shè)問題情景

數(shù)學(xué)是人類文化的重要組成部分,通過數(shù)學(xué)文化,可以揭示數(shù)學(xué)科學(xué)中的人文精神,激發(fā)數(shù)學(xué)創(chuàng)新的原動力。這是新課標的理念。在數(shù)學(xué)教學(xué)中結(jié)合有趣的故事和數(shù)學(xué)史話,可以激發(fā)學(xué)生的興趣,積極開動腦筋去思考問題。

執(zhí)教“相互獨立事件同時發(fā)生的概率”時,可以創(chuàng)設(shè)如下情景:常說三個臭皮匠頂一個諸葛亮,能頂上嗎?已知諸葛亮解出問題的概率為0.8,三個臭皮匠能解出問題的概率分別為0.5、0.45、0.4,且每個人必須獨立解題,那么三個臭皮匠中至少有一人解出的概率與諸葛亮解出的概率比較,誰大?

在教“等差數(shù)列求和公式”時,筆者先講了一個數(shù)學(xué)小故事:德國的數(shù)學(xué)家高斯讀小學(xué)時,老師出了一道算術(shù)題:1+2+3+……+100=?老師剛讀完題目,高斯就寫出了答案:5050,其他同學(xué)還在一個數(shù)一個數(shù)的挨個相加呢。高斯是用什么方法做得這么快呢?這時學(xué)生出現(xiàn)驚疑,產(chǎn)生一種強烈的探究反響。筆者再點明課題:這就是今天要講的等差數(shù)列的求和方法――倒序相加法。通過這些有趣的故事,極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,主觀能動性得到很大的發(fā)揮,促使學(xué)生積極思考問題,思維處于活躍狀態(tài),創(chuàng)造潛能得以發(fā)展。

2 借助實際生活創(chuàng)設(shè)問題情景

數(shù)學(xué)有些是由自身的發(fā)展而產(chǎn)生的,有些是源于實際生活。因此,數(shù)學(xué)問題的引入也可以聯(lián)系生產(chǎn)、生活實踐。如果將數(shù)學(xué)問題改編為實際的應(yīng)用性問題,讓學(xué)生去積極思考,便可以引導(dǎo)學(xué)生探究新知識,促使學(xué)生形成和發(fā)展數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,提高實踐能力。高中數(shù)學(xué)教材里《不等式》一章有這樣一道例題:已知a、b、m∈R,且a

如果直接去證,學(xué)生會感到索然無味,而且這個結(jié)論容易記錯。不妨將其改編為下述簡單個而有趣的實際問題:a克糖放到水中得到b克糖水,濃度(質(zhì)量分數(shù))是多少?( )在糖水中又增加了m克糖,此時濃度又是多少?( )糖水變甜了還是變淡了?學(xué)生異口同聲地說“變甜了”,從而得到。引入的趣味性激發(fā)了學(xué)生強烈探索其中奧秘的欲望,得到了題目的多種不同證法。而且利用“糖水加糖甜更甜”可輕易記住這個結(jié)論。

3 利用游戲創(chuàng)設(shè)問題情景

我們注意到兒童在游戲時達到了忘我的境界,他們主動參與游戲,興致勃勃,在這過程中游戲的趣味性是誘發(fā)興趣的關(guān)鍵。如果我們將一些數(shù)學(xué)問題改造為有趣的學(xué)生游戲,必然會大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性和主動性。

4 從相關(guān)學(xué)科中創(chuàng)設(shè)問題情景

數(shù)學(xué)課程是學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、生物、技術(shù)等學(xué)科的基礎(chǔ),它的許多知識都與上述學(xué)科有著緊密的聯(lián)系。如概率原理在生物遺傳學(xué)中的應(yīng)用,立體幾何中的正多面體與化學(xué)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,三角函數(shù)與向量在物理學(xué)中的應(yīng)用等。因此在教以上知識點時,可適時創(chuàng)設(shè)與相關(guān)學(xué)科聯(lián)系的情景,強化數(shù)學(xué)的工具性、基礎(chǔ)性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。前面的電路圖就是一例。

在講解“正多面體”內(nèi)容時,提出問題:甲烷CH的分子結(jié)構(gòu)是怎樣的?你能求出其中C-H鍵的鍵角的大小嗎?如圖,碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子分別位于正四面體的四個頂點上。設(shè)碳原子與4個氫原子連成的四條線段兩兩組成的角為,則C-H鍵的鍵角的大小即為cos,易求得cos的值為。

5 通過操作試驗創(chuàng)設(shè)問題情景

有些數(shù)學(xué)概念可通過引導(dǎo)學(xué)生自己親自操作試驗或通過現(xiàn)代教育技術(shù)手段演示及自己操作,從中領(lǐng)悟數(shù)學(xué)概念的形成過程,既發(fā)展了學(xué)生的思維力、理解力與創(chuàng)造力,又增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

在講解“數(shù)學(xué)歸納法”時,先通過電腦演示“多米諾”骨牌效應(yīng),然后讓學(xué)生分析多米諾骨牌游戲能夠進行下去的條件:(1)第一張骨牌被推倒;(2)前一張骨牌倒下時必然推到下一張骨牌。這樣所有的骨牌終將全部倒下。這個問題情景使學(xué)生很快理解并掌握了數(shù)學(xué)歸納法的定義與本質(zhì),抓住了(1)是遞推的基礎(chǔ),(2)是遞推的依據(jù),兩者缺一不可。

講授橢圓的概念時,先讓學(xué)生用事先準備的兩個小圖釘和一長度為定長的細線,將細線的兩端固定,用鉛筆把細線拉緊,使筆尖在紙上慢慢移動,畫出了一個橢圓。然后提出問題思考討論:(1)橢圓上的點有何特征?(2)當細線的長等于兩定點之間的距離時,其軌跡是什么?(3)當細線的長小于兩定點之間的距離時,其軌跡是什么?(4)你能給橢圓下一個定義嗎?最后教師再揭示本質(zhì),給出定義。這樣,學(xué)生經(jīng)過了感性認識――分析思考后,對橢圓定義的實質(zhì)就會掌握得很好,不會出現(xiàn)忽略橢圓定義中的定長應(yīng)大于兩定點之間的距離的錯誤。

6 新課導(dǎo)入時創(chuàng)設(shè)問題情景

第2篇：有趣的遺傳學(xué)問題范文

一、正在出現(xiàn)的技術(shù)

klingler(lncyte pharmaceuticals,paloalto,ca,usa)強調(diào)基因組學(xué)正推動制藥業(yè)進入信息時代。隨著不斷增加的序列、表達和作圖數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，描述和開發(fā)這些數(shù)據(jù)的信息工具變得對實現(xiàn)基因組研究的任務(wù)至關(guān)重要。他談到了incyte pharmaceuticals對大規(guī)?；蚪M數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)的貢獻。

lipshutz(affymetrix,santa clara,ca,usa)描述了一種利用dna探針陣列進行基因組研究的方法，其原理是通過更有效有作圖、表達檢測和多態(tài)性篩選方法，可以實現(xiàn)對人類基因組的測序。光介導(dǎo)的化學(xué)合成法被應(yīng)用于制造小型化的高密度寡核苷酸探針的陣列，這種通過軟件包件設(shè)計的寡核苷酸探針陣列可用于多態(tài)性篩查、基因分型和表達檢測。然后這些陣列就可以直接用于并行dna雜交分析，以獲得序列、表達和基因分型信息。milosavljevic(curagen, branford, ct, usa)介紹了一種新的基于專用定量表達分析方法的基因表達檢測系統(tǒng)，以及一種發(fā)現(xiàn)基因的系統(tǒng)genescape。為了有效地抽樣表達，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的發(fā)生和冗余程度。他在酵母差異基因表達的大規(guī)模研究中對該技術(shù)的性能進行了驗證，并論述了技術(shù)在基因的表達、生物學(xué)功能以及疾病的基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用。

二、基因的功能分析

overton(university of pennsylvania school of medicine,philadelphia,pa,usa)論述了人類基因組計劃的下一階段的任務(wù)——基因組水平的基因功能分析。這一階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的分析、管理和可視性將毫無疑問地比第一階段更為復(fù)雜。他介紹了一種用于脊椎動物造血系統(tǒng)紅系發(fā)生的功能分析的原型系統(tǒng)e-podb，它包括了用于集成數(shù)據(jù)資源的kleisli系統(tǒng)和建立internet或intranet上視覺化工具的biowidget圖形用戶界面。epodb有可能指導(dǎo)實驗人員發(fā)現(xiàn)不可能用傳統(tǒng)實驗方法得到的紅系發(fā)育的新的藥物靶，制藥業(yè)所感興趣的是全新的藥物靶，epodb提供了這樣一個機會，這可能是它最令人激動的地方。

sali(rockefeller university,new york,ny,usa)討論了同源蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模建。比較蛋白質(zhì)模建（comparative protein modeling）也稱為同源模建（homology modeling），即利用實驗確定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)為模式（模型）來預(yù)測另一種具有相似氨基酸序列的蛋白質(zhì)（靶）的構(gòu)象。此方法現(xiàn)在已經(jīng)具有了足夠的精確性，并且被認為效果良好，因為蛋白質(zhì)序列的一個微小變化通常僅僅導(dǎo)致其三維結(jié)構(gòu)的細微改變。

babbitt(university of california,san francisco,ca,usa)討論了通過數(shù)據(jù)庫搜索來識別遠緣蛋白質(zhì)的方法。對蛋白質(zhì)超家族的結(jié)構(gòu)和功能的相互依賴性的理解，要求了解自然所塑造的一個特定結(jié)構(gòu)模板的隱含限制。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的最有趣的關(guān)系經(jīng)常在分歧的序列中得以表現(xiàn)，因而區(qū)分得分低（low-scoring）但生物學(xué)關(guān)系顯著的序列與得分高而生物學(xué)關(guān)系較不顯著的序列 是重要的。babbit證明了通過使用blast檢索，可以在數(shù)據(jù)庫搜索所得的低得分區(qū)識別遠緣關(guān)系（distant relationship）。levitt(stanford univeersity,palo alto,ca,usa)討論了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測和一種僅從序列數(shù)據(jù)對功能自動模建的方法?；蚬δ苋Q于基因編碼的蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，但數(shù)據(jù)庫中蛋白質(zhì)序列的數(shù)目每18個月翻一番。為了確定這些序列的功能，結(jié)構(gòu)必須確定。同源模建和從頭折疊（ab initio folding）方法是兩種現(xiàn)有的互為補充的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測方法；同源模建是通過片段匹配（segment matching）來完成的，計算機程棄segmod就是基于同源模建方法的。

三、新的數(shù)據(jù)工具

letovsky(johns hopkins university,baltimore,md,usa)介紹了gdb數(shù)據(jù)庫，它由每條人類染色體的許多不同圖譜組成，包括細胞遺傳學(xué)、遺傳學(xué)、放射雜交和序列標簽位點（sts）的內(nèi)容，以及由不同研究者用同種方法得到的圖譜。就位置查詢而言，如果不論其類型（type）和來源（source），或者是否它們正好包含用以批定感興趣的區(qū)域的標志（markers），能夠搜索所有圖譜是有用的。為此目的，該數(shù)據(jù)庫使用了一種公用坐標系統(tǒng)（common coordinate system）來排列這些圖譜。數(shù)據(jù)庫還提供了一張高分辨率的和與其他圖譜共享許多標志的圖譜作為標準。共享標志的標之間的對應(yīng)性容許同等于所有其它圖譜的標準圖譜的分配。

markowitz(lawrence berkeley laboratory,berkeley,ca,usa)討論了分布式數(shù)據(jù)庫與局部管理的關(guān)系，以及用基于工具的方法開發(fā)分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫（mdbs）的問題。許多方案當前正在促進搜索多種不同來源mdbs的數(shù)據(jù)，包括建立數(shù)據(jù)倉庫；這要求對各種mdbs的組合有一種全局觀，并從成員mdbs中裝填數(shù)據(jù)入中心數(shù)據(jù)庫。這些方案的主要問題是開發(fā)整體視圖（global views），構(gòu)建巨大的數(shù)據(jù)倉庫并使集成的數(shù)據(jù)庫與不斷發(fā)展中的成員mdbs同步化的復(fù)雜性。markowitz還討論了對象協(xié)議模型（object protocol model,opm），并介紹了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者關(guān)系mdbs的opm視圖；將mdbs作成一個數(shù)據(jù)庫目錄，提供mdb名稱、定位、主題、獲取信息和mdb間鏈接等信息；說明、處理和解釋多數(shù)據(jù)庫查詢。karp(sri international,menlo park,ca,usa)解釋了ocelot,一種能滿足管理生物學(xué)信息需求的面向?qū)ο笾R陳述系統(tǒng)（一種面向?qū)ο笙到y(tǒng)的人工智能版）。ocelot支持略圖展開（schema evolution）并采用一種新的最優(yōu)化并行控制機制（同時進行多項訪問數(shù)據(jù)的過程），其略圖驅(qū)動圖形編輯器提供了交互式瀏覽和編輯功能，其注釋系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)庫開發(fā)者之間的結(jié)構(gòu)通訊。

riley(marine biological laboratory,woods hole,ma,usa)在討論大腸桿菌蛋白質(zhì)的功能同時，特別提到了gpec數(shù)據(jù)庫，它包括了由實驗確定的所有e.coli基因的功能的信息。該數(shù)據(jù)庫中最大比例的蛋白質(zhì)是酶，其次則為轉(zhuǎn)運和調(diào)控蛋白。

candlin(pe applied biosystems,foster city,ca,usa)介紹了一種新的存儲直接來自abⅰprism dna測序儀的數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)biolims。該系統(tǒng)可以與其它測序儀的數(shù)據(jù)集成，并可方便地與其它軟件包自動調(diào)用，為測序儀與序列數(shù)據(jù)的集成提供了一種開放的、可擴展的生物信息學(xué)平臺。

glynais(netgenics,cleveland,oh,usa)認為生物信息學(xué)中最關(guān)鍵的問題之一是軟件工具和數(shù)據(jù)庫缺乏靈活性。但是，軟件技術(shù)的發(fā)展已得到了其它領(lǐng)域如金融業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗的借鑒，可以使來自不同軟件商的運行于各種硬件系統(tǒng)的軟件共同工作。這種系統(tǒng)的國際標準是corba，一種由250多個主要軟件和硬件公司共同合作開發(fā)的軟件體系。聯(lián)合使 用corba和java可以開發(fā)各種通過一個公用用戶界面訪問任何種類的數(shù)據(jù)或軟件工具的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，也包括生物信息學(xué)應(yīng)用軟件。overton不同意glynias的這種想法，他強調(diào)說corba僅對軟件集成有用，不兼容的數(shù)據(jù)庫軟件可能是計算生物學(xué)所面臨的最困難問題，一些制藥公司和數(shù)據(jù)庫倉庫最近資助了一項用ocrba鏈接不同的數(shù)據(jù)庫的計劃[2,3]。

四、制藥先導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)

burgess(sturctural bioinformatics,san diego,ca,usa)討論了填補基因組學(xué)和藥物設(shè)計之間鴻溝的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的計算問題。在缺乏主要疾病基因或藥物靶的精確描述數(shù)據(jù)的情況下，藥物設(shè)計者們不得不采用大規(guī)模表達蛋白質(zhì)篩選方法；而結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)則采用一種更為實用有效的計算方法直接從序列數(shù)據(jù)中確定靶蛋白質(zhì)的活性位點的精細結(jié)構(gòu)特征，它利用一種集成專家系統(tǒng)從現(xiàn)實的或虛擬的化學(xué)文庫中進行迅速的計算篩選，可以達到一個很大的規(guī)模。

elliston(gene logic,columbia,md,usa)討論了治療藥物開發(fā)中發(fā)現(xiàn)新的分子靶的過程，著重討論了基因發(fā)現(xiàn)方法。他認為，隨著日益臨近的人類基因組測序的完成，幾乎全部基因的特征將在序列水平得到揭示。但是，對基因的認識將有賴于更多的信息而不僅僅是序列，需要考慮的第一類信息是轉(zhuǎn)錄表達水平信息，而gene logic 公司的geneexpress就是一個由mrna表達譜、轉(zhuǎn)錄因子位點、新基因和表達序列標簽組成的數(shù)據(jù)庫。

liebman(vysis,downess grove,il,usa)介紹了vysis公司開發(fā)的計算和實驗方法，這些主法不僅用于管理序列數(shù)據(jù)，而且被用于以下用途：分析臨床數(shù)據(jù)庫和自然—突變數(shù)據(jù)庫；開發(fā)新的算法以建立功能同源性（區(qū)別于序列同源性）模擬生物學(xué)通路以進行風(fēng)險評估；藥物設(shè)計的靶評估；聯(lián)系復(fù)雜的通路特性以便識別副作用；開發(fā)疾病發(fā)展的定性模型并解釋臨床后果。

隨著發(fā)現(xiàn)的新基因的日益增多，這個問題顯得格外重要：基因的功能是什么？escobedo(chiron technologies,emeryville,ca,usa)提出了這個問題的一種方法：將分泌蛋白質(zhì)的基因的功能克隆與篩選這些克?。赡艿乃幬锇校┙Y(jié)合起來。在這種方法中，在微粒體cdna文庫池中進行體外翻譯避免了勞動密集的克隆、表達和純化步聚，對文庫池中的翻譯產(chǎn)物在細胞水平進行篩選，測試其在細胞增殖和分化中的作用。例如，在用這種方法識別的111個克隆中，56個屬于已知的分泌蛋白質(zhì)，25個為膜相關(guān)蛋白，另外30個功能未知，可能是新的蛋白質(zhì)。一種相似的方法在轉(zhuǎn)移到小鼠模型系統(tǒng)中的基因傳導(dǎo)載體中構(gòu)建分泌蛋白質(zhì)的cdna文庫來克隆特定的功能基因。

ffuchs(glaxo wellcome ,research triangle park,nc,usa)討論了生物信息學(xué)更為廣義的影響：它不僅影響到新藥物靶基的發(fā)現(xiàn)，還對改善藥物開發(fā)的臨床前期和臨床期的現(xiàn)狀極具重要性。眾所周知，涉汲數(shù)以千計病人的臨床試驗（可能是藥物開發(fā)最為花錢的部分）的設(shè)計不論多么仔細，也不能為正確的藥物選擇正確的病人。而在基因組水平劃分病人群體的方法可以大大改善發(fā)現(xiàn)新藥的效率。fuchs介紹了一種將病人的基因型和表型標志結(jié)合起來以改善臨床前期和臨床期藥物開發(fā)過程的系統(tǒng)genetic information system.他強調(diào)將遺傳學(xué)和生物信息學(xué)數(shù)據(jù)同化學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)連接起來的集成信息管理和分析方法是極其重要的。

green (human genome sciences,rockville,md,usa)介紹了他的測序工作中采用的數(shù)據(jù)管理工具?；趀st的測序方法所面臨的挑戰(zhàn)是，在對幾百個cdna克復(fù)測序之后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)堆積如山。由于大多數(shù)人類基因都是用這種方法發(fā)現(xiàn)并在么有數(shù)據(jù)庫中分類編排的，面臨的識別開放讀框、重疊序列的重疊圖譜、組織特異表達和低豐度mrna基因的任務(wù)是令人生畏的。human genome sciences公司開發(fā)了一些可用戶化數(shù)據(jù)庫工具，在同一個數(shù)據(jù)庫中可包括以下功能：/kaoshiruanjian/" target="_blank" title="">軟件工具，極其可望從一種基于基因組知識的藥物發(fā)現(xiàn)方法中得到新的藥物靶。

summer-smith(base4 bioinformatics,mississauga,ontario,canada)描述了一種相關(guān)的策略。藥物發(fā)現(xiàn)階段中所要求的軟件工具的任務(wù)是多樣化的，要能注釋基因，并闡明它的生理和病理功能及其商業(yè)潛質(zhì)。對這樣多種來源的信息的集成與分析，在派生的、項目取向的數(shù)據(jù)庫（project-specific database,psd）中可以很好完成。由于項目貫穿于發(fā)現(xiàn)到開發(fā)全過程，其間又不斷加入背景的成員，psd在項目的管理與發(fā)展中成為一種關(guān)鍵性的資源。

按照smith(boston university,boston,ma,usa)的觀點[2]，我們并不需要更快捷的計算機或更多的計算機科學(xué)家，而是需要更的生物學(xué)家和生物化學(xué)家來解釋序列的功能。這對有些軟件或硬件專家來說是個打擊，但生物學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性是令人生畏的，并且對基因功能的認識可能需要生物學(xué)方法和計算方法的結(jié)合。探索基因的功能很可能要花費生物學(xué)家們數(shù)十年的時間，本次會議表明沒有任何單一的方法可以得出一個答案；但是，將計算生物學(xué)同大規(guī)模篩先結(jié)合起來識別一種化學(xué)靶物（hit）是一種產(chǎn)生化學(xué)工具來探索基因功能的方法，這些化學(xué)工具接下來就可以用作理解基因功能的“探針”。這種方法在butt(gene transcription technologies, philadelphia, pa, usa)的描述中，既是一種檢查基因功能的簡單方法，也是為潛在的藥物靶發(fā)現(xiàn)化學(xué)先導(dǎo)物的簡單方法，他描述了一種可以在酵母中重建人類基因功能的酵母大規(guī)模篩選系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，可以迅捷地在一個化學(xué)文庫中發(fā)現(xiàn)配基。這種技術(shù)的重要特征是它不僅僅是發(fā)現(xiàn)一種藥物靶的配基的篩板（screen），相反，由于該系統(tǒng)的高速度，它也是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)靶基因的一種篩板。過去，世界上的制藥公司通常在某一時間內(nèi)僅能對有限數(shù)目（約20多個）的藥物靶基因進行工作，鑒于此，我們需要根本不同的方法如基因組學(xué)來打開通向“新”生物學(xué)的通路。由于機器人和合成化學(xué)的進步，藥物發(fā)現(xiàn)中最關(guān)鍵的問題不再是得到一種先導(dǎo)化合物（lead compound），而是得到導(dǎo)向靶基因。此次會議為從計算和實驗方法中發(fā)展出的新生物學(xué)邁出很好的一步。

參考文獻

1 lim ha,batt tr.tibtech,1998;16(3)):104

第3篇：有趣的遺傳學(xué)問題范文

路，在夢想中延伸

科學(xué)、科學(xué)家，在尚讀高中的吳政星眼中，奇妙而神圣，足以承載他全部的夢想。他的大學(xué)時代，正值上世紀80年代初，盡管國門已經(jīng)開啟，但受到條件的局限，當時對國際前沿的研究信息了解比較少。對于世界未知的探索強烈吸引著年輕的吳政星，做科研，已經(jīng)從遙遠的崇拜蔓延成真而又真的理想。

1984年7月，吳政星畢業(yè)于華中師范大學(xué)生物系，獲理學(xué)學(xué)士。隨后，至湖南大學(xué)邵陽分校工作，任生物科生理學(xué)助教。三年后，考取四川大學(xué)生物學(xué)院動物學(xué)專業(yè)碩士研究生，主攻動物生殖領(lǐng)域。1990年6月，吳政星以優(yōu)異的成績畢業(yè)，7月?；氐饺A中師范大學(xué)生物系任教。“在當時看來，一個碩士畢業(yè)生承擔(dān)獨立的科研工作似乎是不太實際的，因此早期，我一直都在從事教學(xué)工作”，吳政星如此說。1992年11月，他被華中師范大學(xué)聘為講師，在教學(xué)崗位上，他一呆就是十年，一直到1999年8月。

1999年，應(yīng)該是他人生中至關(guān)重要的一年。時年35歲的吳政星作出了一個重要的決定――“脫產(chǎn)讀博”!

“脫產(chǎn)”，意味著他要辭去華中師范大學(xué)的工作，以一個學(xué)生的身份重新邁入校門；意味著他背后的妻兒將失去家庭最主要的經(jīng)濟來源；意味著一切將從零開始。這一切，都沒有讓他動搖，在征求了家人的意見后，他選擇了離家較近的華中科技大學(xué)。在別人的指點下，他報考了周專教授的研究生。2000年，因周專教授到位于上海的中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所任職。又師從剛自美國歸來的學(xué)者徐濤教授進行學(xué)習(xí)。當被追問到為何如此選擇時，吳政星教授坦然答道，“在教學(xué)中培養(yǎng)人才的確是非常重要的，但教書是把別人的東西灌輸給學(xué)生，只是從課本到課本的一個過程，而科研則是對知識的一種生產(chǎn)，會創(chuàng)造許多新的東西。這也是我一直熱愛科研的原因?！笔甑膯渭兘虒W(xué)并沒有磨滅他一直以來的夢想。走到科研一線，創(chuàng)造新的東西，吳政星說到做到。

1999年9月到2005年6月，將近六年的潛心學(xué)習(xí)，名師的悉心指點，吳政星今非昔比。學(xué)習(xí)期間，2000年10月，他就被華中科技大學(xué)聘為講師；2002年12月到2004年12月，他又遠赴德國薩爾大學(xué)生理系進修。獲得華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士學(xué)位后，他仍然選擇了留下，繼續(xù)在彼處任職。2005年11月，被評為副教授；2008年11月，受聘為教授。多年來，他主持國家自然基金兩項、湖北省自然基金1項，參與“973”子課題和國家自然基金多項。近五年來20余篇，其中部分在國際高水平雜志《Neuron》、《CurrentBjology》、《JournaI of Neu roso‘lence》、《Traffic》和《Journal of Cellular Physiology》等。在2009年1月初結(jié)束的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，他作為主要完成人之一的“血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)控型分泌的分子機理研究”項目被授予2008年度國家自然科學(xué)二等獎。那個關(guān)于科研的夢，那條叫做理想的路。在他腳下，已經(jīng)一點點延伸開來。

未來，在挑戰(zhàn)中開始

還是從剛剛頒發(fā)的2008年度國家自然科學(xué)二等獎?wù)f起吧。

“血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)控型分泌的分子機理研究”是由現(xiàn)任中國科學(xué)院生物物理研究所所長徐濤教授領(lǐng)銜，與華中科技大學(xué)聯(lián)手研發(fā)的一個項目，屬于基礎(chǔ)生物學(xué)、物理學(xué)和醫(yī)學(xué)之間的交叉科學(xué)。

調(diào)控型囊泡分泌是一個具有高度時序性的多蛋白參與的調(diào)控過程，是目前細胞生物學(xué)研究的前沿方向之一。而血糖調(diào)控中的關(guān)鍵步驟包括葡萄糖刺激胰島β細胞分泌胰島素以及胰島素作用于靶細胞(肌肉和脂肪細胞)促進葡萄糖吸收。這兩個步驟都與調(diào)控型分泌密切相關(guān)。“血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)控型分泌的分子機理研究”就是針對這一問題，建立和發(fā)展了一系列先進的研究技術(shù)和檢測方法，比較系統(tǒng)地研究了囊泡分泌的分子機制及其與血糖調(diào)控之間的關(guān)系。在該項目中，他們不僅發(fā)現(xiàn)了細胞通過調(diào)控鈣離子敏感性而調(diào)控胰島素分泌、Munc13―1蛋白參與調(diào)控胰島素第二相分泌，而且確定了脂肪細胞中胰島素調(diào)控血糖吸收的關(guān)鍵步驟。這些發(fā)現(xiàn)加深了人們對血糖調(diào)控分子事件的理解，對糖尿病的防治具有一定的指導(dǎo)作用。其相關(guān)研究成果發(fā)表在《Cell Metabolism》、PNAS、《Traffic》、JBC等國際知名刊物上，國際知名雜志如《DeveIopment CeII》、PNAS等還進行了特約評論。

可以說，“血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)控型分泌的分子機理研究”是吳政星科研生涯中重要的一步。研究細胞、探索細胞，在這條路上，吳政星已經(jīng)取得了一定的成績，然而，誰又知道，他之所以選擇細胞研究竟是因為一點偶然呢!

1999年，決定攻讀博士學(xué)位的吳政星，選擇的并不是自己相當熟悉的生理學(xué)，而是分子與細胞生物物理學(xué)?！捌鋵崳@一專業(yè)和生理學(xué)是相關(guān)的，距離并不遠，都研究功能”，吳政星教授談道，“但是，通過細胞對生命現(xiàn)象進行解釋，我認為這個研究更刺激，更有意思!”或許是生性使然，盡管明知道細胞研究的難度要大得多，吳政星還是沒有絲毫的動搖。在他看來，有挑戰(zhàn)才能有創(chuàng)新，才能有進步。挑戰(zhàn)，已經(jīng)成為他人生中的一個標尺，無時不刻，催他奮進。

正如人們所看到的，“血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)控型分泌的分子機理研究”屬于基礎(chǔ)生物學(xué)、物理學(xué)和醫(yī)學(xué)之間的交叉科學(xué)。事實上，吳政星所從事的分子生物物理、細胞生物物理和神經(jīng)生物物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究本身就涉及到多學(xué)科交叉。

生物物理學(xué)，是利用物理的方法或研究手段，如電子、光子儀器等研究生物學(xué)問題。

細胞生物物理，則是以細胞為單位，通過采用生物物理手段去研究細胞的生命活動、發(fā)現(xiàn)細胞的活動規(guī)律來解釋生命現(xiàn)象。

而神經(jīng)科學(xué)，如果沒有生物物理手段的支持，就很難得到一個很好的研究結(jié)果。

隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，各學(xué)科之間的界限都已經(jīng)不再明顯，甚至已經(jīng)被打破了，“所以，在科研中就需要我們以研究目標為出發(fā)點，在不同的階段采用適當?shù)难芯渴侄危鼈兗扔薪徊嬗钟腥诤?，需要從多個層次對生命活動進行研究和闡明。往往，一個研究技術(shù)上的突破就能帶來本質(zhì)上的突破。”話雖如此說，學(xué)科交叉卻并不是件容易的事，一個人的精力有限，“十八般武藝”樣樣精通的，不過是小說中虛構(gòu)的人物。吳政星坦言生物物理學(xué)為自己所專長，而生物化學(xué)等學(xué)科則做不到游刃有余。他自知著，卻也依然自信著，“我從沒有想過會放棄科研”，看似平淡的一句話，其背后。掩抑的又是怎樣的堅定和勇敢呢?

鎖定線蟲

2002年，因為正確選擇線蟲作為模式生物，發(fā)現(xiàn)器官發(fā)

育和“程序性細胞死亡”過程中的基因規(guī)則，英國科學(xué)家西德尼?布雷納等三人被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

2006年，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院再一次將諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予兩名美國科學(xué)家安德魯?菲爾和克雷格?梅洛，以表彰他們在分子生物學(xué)和遺傳信息方面的開創(chuàng)性工作。

相隔不過四年，五位科學(xué)家因為“線蟲”摘得諾貝爾獎的桂冠，這一巧合使小小的線蟲成為眾人眼中諾貝爾獎的寵兒。而在吳政星教授的研究中，線蟲也占據(jù)著相當重要的位置。

那么，究竟什么是線蟲呢?

線蟲是研究動物遺傳、個體發(fā)育和行為活動的重要模式生物，其主要優(yōu)點是能夠研究從分子、細胞水平到整體系統(tǒng)水平的相關(guān)生命活動及其作用機理。它的構(gòu)造簡單，生長快速，可大量養(yǎng)殖，易于產(chǎn)生基因突變。此外它的細胞數(shù)目以及細胞命運圖譜幾乎固定，并且易于追蹤。線蟲最早是被英國科學(xué)家西德尼?布雷納作為一種模式生物用于研究發(fā)育學(xué)和遺傳學(xué)的。其生活史短，通體透明，具有簡單的生理結(jié)構(gòu)，可以在實驗室內(nèi)通過喂食大腸桿菌進行培養(yǎng)，能夠冷凍保存，并易于進行包括基因敲除、突變和轉(zhuǎn)基因等的基因操作。它還是第一個完成全基因組測序的動物。其全基因組編碼約2萬個基因，其中至少40％的基因在人類基因組中有明顯的同源物存在。許多人類基因被轉(zhuǎn)入線蟲后，都能表達并執(zhí)行類似的功能。因而，被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)生物學(xué)，特別是發(fā)育、細胞凋亡、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等的研究。

“對線蟲的研究是十分有利于神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展的”，吳政星說，“但是它并不是全能的。比如說線蟲的簡單在另一個角度來說也是一個缺點，正是因其結(jié)構(gòu)過于簡單，所以從它得來的某些結(jié)果一般不能直接應(yīng)用到高等動物上?！?/p>

對于吳政星來說，有了問題并不可怕，迎難而上才是一個科學(xué)工作者的本色。在研究中，他們發(fā)現(xiàn)除了上述優(yōu)點之外，線蟲也是研究神經(jīng)突觸形成、神經(jīng)遞質(zhì)釋放的重要模式系統(tǒng)。然而，由于缺乏神經(jīng)遞質(zhì)釋放過程直接的功能性分析方法，極大地影響了對于線蟲囊泡內(nèi)吞和胞吐(vesicular exocytosis andendocytosis)機制的了解。

在項目組共同研發(fā)的基礎(chǔ)上，2007年11月，他與徐濤教授攜手撰寫的論文被《Neuron》發(fā)表。在這篇文章中，他們發(fā)展了直接電生理實驗，突破了這一技術(shù)限制，不僅利用膜片鉗膜電容測量(membrane capacitance measurement)和微碳纖電化學(xué)分析(amperometry)進行了線蟲原代培養(yǎng)神經(jīng)細胞的實驗，而且利用全內(nèi)反射熒光顯微技術(shù)(internal reflec―tion fluorescence microscopy)成功監(jiān)控了單個致密核心囊泡(single dense core vesicle－DCV)的融合及定位。通過這些技術(shù)方法基因操作和功能分析(genetic pe rturbationanalysis)，他們證明了UNC-31在DCVs定位在質(zhì)膜上的重要性，而且更有趣的是。UNC-31突變引起的DCVs定位缺陷可以完全由PKA活性逆轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)UNC-31蛋白(在哺乳動物的同源蛋白為MUNC-31)與UNC-13蛋白存在功能相互作用，提出了UNC-31蛋白的作用機制模型。這些對于了解神經(jīng)突觸形成和神經(jīng)遞質(zhì)釋放具有重要的意義。能進一步解析囊泡形成和釋放的機理。

2006年，吳政星又開始以線蟲為模式研究生物學(xué)習(xí)與記憶及其分子和神經(jīng)回路水平的機制。對于自己在線蟲領(lǐng)域的研究，吳政星如是說，“過去很長的一段時間，大家都是用哺乳動物的細胞來做研究，而線蟲的單細胞則比較小，這時以過去的技術(shù)手段來做就不太可能實現(xiàn)，因此，我們對其進行了改進，把一系列的先進技術(shù)糅合進來，形成了一個新的技術(shù)體系。”而相比他的輕描淡寫，一些專家卻評價，這一技術(shù)“具有突破性的研究意義”，為學(xué)科的創(chuàng)新發(fā)展奠定了相當?shù)幕A(chǔ)。

精益求精

華中科技大學(xué)分子生物物理教育部重點實驗室由學(xué)校原來的幾個研究所組成，吳政星教授原來所在的生物物理與生物化學(xué)研究所，一直由徐濤教授擔(dān)任所長。實驗室建立后，這些研究所即以小組編制，負責(zé)人一般沿襲從前。

2004年12月，吳政星自德國薩爾大學(xué)回國。此時，徐濤教授已開始兼任中科院生物物理研究所副所長，2007年，徐教授更成為該研究所成立以來最年輕的所長。重任在肩，徐教授對團隊的管理自是不能如既往般事必躬親。于是，吳政星回國后不久，便協(xié)助導(dǎo)師做起了實驗室的日常工作――維護設(shè)備、培養(yǎng)學(xué)生、指導(dǎo)一線試驗。他踏踏實實地扎根于此，一絲不茍地做他的學(xué)問。

“從2000年起，我們就一直在做細胞膜轉(zhuǎn)因方面的研究，后來，我對神經(jīng)生物物理學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。徐教授很支持我的想法，經(jīng)過團隊的共同探討，實驗室最終確定了這一發(fā)展方向?！眳钦墙淌趯⑦^往徐徐道來。交談中，其思路之清晰，語言之縝密已初見端倪。而這則得益于其在德國薩爾大學(xué)兩年間的學(xué)習(xí)。

提起德國，筆者不禁想起一則笑話：如果啤酒里有一只蒼蠅，美國人會馬上找律師，法國人會拒不付錢，英國人會幽默幾句，而德國人則會用鑷子夾出蒼蠅，并鄭重其事地化驗啤酒里是否已經(jīng)有了細菌?；蛟S故事中有所夸張，卻在某種程度上印證了德國人滲入骨髓的嚴謹風(fēng)骨。“他們的嚴謹是世界聞名的”，吳政星教授也頗有同感，“他們的很多東西都有著規(guī)范的標準。一項技術(shù)也許會隨著科學(xué)的發(fā)展而變得不合時宜，但這種人生哲學(xué)卻是永不褪色的?！彼毖栽诘聡膬赡?，受益最大的便是其嚴謹?shù)膽B(tài)度。“實際上，對于每一位從事科學(xué)研究的人，嚴謹都是至關(guān)重要的。譬如生物學(xué)，本身就屬于實驗學(xué)科，如果某一個環(huán)節(jié)不規(guī)范，或者一個細節(jié)上的疏忽都會造成實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差，甚至是離譜兒。所謂‘失之毫厘，謬以千里’就是這個道理?！庇辛诉@般認識，吳政星自然不肯輕慢對自己的要求，不僅律己甚嚴，對學(xué)生的教育中也總是反復(fù)強調(diào)，從不肯輕易放松。

的確，他是嚴師，以精益求精的態(tài)度“約束”著學(xué)生。同時，他也是一位慈師，時刻體恤著學(xué)生的辛苦。當被問到在科研中遇到過怎樣的困難時，他并沒有追憶自己曾經(jīng)遭遇過什么，反而屢屢提及“一線上的學(xué)生們才是真正辛苦的，他們付出了很多”。以老鼠的胰島素分泌試驗為例，他解釋道，MUNCl3－1基因敲除的老鼠，其存活時間是很短暫的，從出生到死亡不過24小時，而且其出生時間基本都在晚上?！盀榱俗ゾo時間觀察，我們的學(xué)生必須放棄正常的睡眠時間，長期守在那里，不能錯過其研究的最佳時機”，其語氣中對學(xué)生的疼惜溢于言表。盡管科研和實驗室管理占去了他大部分的時間，對學(xué)生的培養(yǎng)，他也是重視有加的，他認為如果沒有后續(xù)人才，科學(xué)研究就無法持續(xù)發(fā)展，但是單純的教學(xué)只能培養(yǎng)出根植于教材的學(xué)生，而科研思維和實驗操作，必須通過大量的實踐來完善和成熟?！翱茖W(xué)經(jīng)常會在無意之間發(fā)現(xiàn)重大的突破”，吳教授說，“我們實驗室就發(fā)生過這樣的情況，某

一個成果被做出來后，有學(xué)生忽然發(fā)現(xiàn)自己曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過這一線索，但當時并沒有在意。于是，就與一項進步失之交臂?！薄耙坏烂翡J的目光往往能從平常中看到不平常的影子，反之，則看一切事務(wù)皆平常?！?/p>

一字一句。擲地有聲。人生無常，也許并不是每一位學(xué)生都會一生堅守在科研的戰(zhàn)線上，但吳政星卻一直以科研所必備的素質(zhì)來要求著他們。觸類則旁通，舉一而返三，其實，他所要求的一切又何嘗不是人生的通行證呢!

做科研要“傻”一點

“做科研要‘傻’一點”，起初，聽到吳政星教授如此提及，筆者心下未免有一絲疑惑。那些曾經(jīng)或者正在攻克一個個科學(xué)難關(guān)、甚至是世界性難題的人，哪一個都應(yīng)絕頂聰明才是，如何稱得上“傻”呢。

依舊是身在德國的兩年，吳政星看到了許多，也想到了許多。

“中國人的聰明，也是世界公認的。改革開放三十年，我們的發(fā)展也很快，但在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展上還是跟發(fā)達國家有著很大的差距，科學(xué)前沿上的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)或技術(shù)比較少。這與當前學(xué)術(shù)界某些浮躁風(fēng)氣是密不可分的?！彼毖圆恢M，“一項科研有時可能需要幾年、十幾年甚至更長的時間去完成。這是一項系統(tǒng)的工作?？蒲械穆L有時會引起一些急功近利的態(tài)度，如此一來，可能會造成許多結(jié)果不能進一步深入研究。”

談及此處，吳政星教授頗有些惋惜。

理論研究是基礎(chǔ)，地基不牢固，大廈自然也不安穩(wěn)?！耙虼?。產(chǎn)業(yè)化推廣固然極為重要，也需要有堅實的理論基礎(chǔ)作為后盾。”曾幾何時，網(wǎng)絡(luò)上一度流傳這樣的對比――“一億條褲子”與“一架飛機”，發(fā)展中國家出口一億條褲子才能夠換回一架飛機，觸目驚心的數(shù)字昭然揭示著科學(xué)創(chuàng)新的重要性，唯有自主創(chuàng)新，才能達到真正的發(fā)展。