系統(tǒng)生物學(xué)研究精選(九篇)

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第1篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 信息管理系統(tǒng) 功能設(shè)計

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-02

高等教育是我國教育體系的最高層次，它直接影響了我國培養(yǎng)高層次人才的水平。近幾年隨著我國各個行業(yè)改革步伐的加快，高等教育的改革也在逐年加快，招生規(guī)模日益擴大，學(xué)生人數(shù)也在穩(wěn)步增加。高層次人才培養(yǎng)的水平不應(yīng)該只表現(xiàn)在數(shù)量上面，更加重要的是質(zhì)量上的高標(biāo)準(zhǔn)。這必然對管理上提出了更加高的要求。全國已經(jīng)有許多高校研究開發(fā)了各自的學(xué)生信息管理系統(tǒng)，但是市場上面還沒有一種非常靈活非常實用的學(xué)生信息管理系統(tǒng)軟件。因此該文研究的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)生信息管理系統(tǒng)有一定的市場價值，下面首先介紹信息管理系統(tǒng)開發(fā)的主要過程，然后結(jié)合基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)生信息管理系統(tǒng)的具體系統(tǒng)設(shè)計方面的需求分析、數(shù)據(jù)建模、功能設(shè)計方面進行一定的探討。

1 信息管理系統(tǒng)開發(fā)過程

開發(fā)一個信息管理系統(tǒng)，通常需要經(jīng)歷下列幾個階段：

（l）階段1：調(diào)查與分析。獲得軟件的需求信息和基本功能定義，形成基本的軟件功能描述。（2）階段2：數(shù)據(jù)建模。根據(jù)應(yīng)用調(diào)查分析得到的信息，建立應(yīng)用中涉及的數(shù)據(jù)以及操作數(shù)據(jù)的方法、流程，形成數(shù)據(jù)的流動圖表。（3）階段3：功能設(shè)計。針對應(yīng)用調(diào)查與分析結(jié)果和數(shù)據(jù)建模，進行應(yīng)用的詳細功能設(shè)計，形成應(yīng)用的軟件設(shè)計文檔。（4）階段4：選擇數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。選擇適合應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。（5）階段5：選擇網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。（6）階段6：選擇數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)。選擇合適的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)。（7）階段7：代碼設(shè)計。設(shè)計應(yīng)用的軟件代碼。（8）階段8：測試與調(diào)試。發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題并及時更改，直到能穩(wěn)定運行。（9）階段9：發(fā)行應(yīng)用軟件。（10）階段10：軟件維護與升級。主要是對的軟件系統(tǒng)在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進行解決，并根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境的變化對軟件進行改進升級。

2 調(diào)查與分析

對軟件需求的深入了解識是軟件開發(fā)工作至關(guān)重要的一個步驟，不論開發(fā)人員設(shè)計的軟件系統(tǒng)如何的好，代碼編寫如何的高效，沒有很好的需求分析，這個軟件工程會在應(yīng)用過程中給用戶帶來失望，給開發(fā)者造成很大的麻煩。調(diào)查與分析也就是需求分析，該文研究的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)生信息管理系統(tǒng)是一個在武漢工程大學(xué)進行內(nèi)部運行的關(guān)于學(xué)生管理的計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，它基于學(xué)生綜合信息數(shù)據(jù)庫，涉及學(xué)生基本信息、班級信息、獎勵處分、獎學(xué)金、學(xué)籍異動等信息以及學(xué)工處正常運轉(zhuǎn)等信息的綜合處理，為學(xué)生、學(xué)校老師提供及時周到的信息服務(wù)，同時也是保證學(xué)生管理工作正常運行的重要輔助手段之一。隨著全國高校的迅速發(fā)展，以及各個兄弟院校信息化進程的加快，學(xué)生與老師、老師與學(xué)校、學(xué)校與學(xué)校之間的網(wǎng)絡(luò)互連，以及與Internet的互連都成為發(fā)展的必然趨勢。

該項目在需求上具有以下特點：

（1）信息種類較多，處理流程較復(fù)雜，為學(xué)校和師生提供全過程及時周到的信息、服務(wù)，是本系統(tǒng)最基本也是最重要的任務(wù)，因此學(xué)生信息必須全面細致準(zhǔn)確，記錄時間進程清晰，信息數(shù)據(jù)的變化能及時地反映到學(xué)校各相關(guān)部門和所有執(zhí)行人員。（2）不同學(xué)生，其信息內(nèi)容、表達方式和處理方式有一定差異，不同學(xué)院的組織機構(gòu)形式不同，其工作的模式也不盡相同，因此必須將所有信息納入學(xué)校的統(tǒng)一管理，而且也必須具有一定的靈活性。（3）學(xué)生信息來源應(yīng)同時包括人工和自動兩種方式。（4）使用方便，易學(xué)易用。學(xué)生信息管理系統(tǒng)需要很多人并行操作使用，或者一人操作多個子系統(tǒng)。同時，考慮到學(xué)?，F(xiàn)有部分工作人員和維護人員的計算機素質(zhì)還不太高，因此系統(tǒng)應(yīng)具有友好的人機界面，操作簡便靈活，各子系統(tǒng)的用戶界面在外觀和操作方式上必須協(xié)調(diào)一致，并提供方便快捷的在線幫助。（5）具有較高的可靠性和可用性。系統(tǒng)應(yīng)能長時間持續(xù)無故障運行，其核心設(shè)備網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)配備備份服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行定期復(fù)制和備份，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)意外故障時，整個系統(tǒng)應(yīng)能自動切換到備份服務(wù)器上繼續(xù)工作，不至于數(shù)據(jù)丟失。（6）系統(tǒng)易于管理維護，應(yīng)具有簡單方便的系統(tǒng)管理工具，包括：用戶權(quán)限管理、各工作站功能管理、系統(tǒng)運行參數(shù)管理、運行日志管理、集成的網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)試、診斷工具。（7）良好的系統(tǒng)伸縮性。系統(tǒng)可以建設(shè)在不同的系統(tǒng)中，客戶端的系統(tǒng)伸縮性較好。（8）良好的性能價格比。由于學(xué)校項目資金有限，因此在充分滿足系統(tǒng)應(yīng)用功能需求、系統(tǒng)性能和保證系統(tǒng)安全可靠性的前提下，必須選用價廉物美，經(jīng)濟實用的系統(tǒng)和產(chǎn)品，提高性能價格比，這樣對軟件的可靠性和健壯性也就提出了更高的要求。（9）系統(tǒng)應(yīng)具有良好的開放性，外部接口清晰而標(biāo)準(zhǔn)。

3 功能設(shè)計

這里的功能設(shè)計是指詳細的功能設(shè)計，在需求分析完成后，設(shè)計人員已經(jīng)有了一個概要設(shè)計的功能描述，但是這個并不是軟件開發(fā)過程中可以使用的功能設(shè)計文檔，還需要對軟件的功能進行更加詳細的定義。本系統(tǒng)主要有下列功能模塊，如圖1。

3.1 用戶信息管理模塊

在用戶信息和用戶權(quán)限管理方面，學(xué)生信息管理系統(tǒng)設(shè)計采用了一套比較嚴(yán)格的用戶信息管理辦法。主要是采用三級權(quán)限分配機制，給不同級別用戶分配不同的權(quán)限，這樣可以防止非法用戶對學(xué)生信息的修改、刪除，保持學(xué)生信息的穩(wěn)定和安全。

3.2 學(xué)生基本信息管理模塊

學(xué)生基本信息管理是比較重要的信息管理模塊，學(xué)生基本信息管理包括學(xué)生的基本信息（姓名、性別、出生日期等）和社會關(guān)系信息、學(xué)習(xí)簡歷信息的錄入、修改和刪除等，每屆學(xué)生畢業(yè)以后，需要對畢業(yè)生進行基本信息的轉(zhuǎn)換，將在校生信息轉(zhuǎn)換成校友信息，在每年新生開學(xué)的時候，需要新生的信息導(dǎo)入，并錄入學(xué)生的社會關(guān)系和學(xué)習(xí)簡歷信息，為學(xué)生在校信息的管理提供基本數(shù)據(jù)信息支持。

3.3 學(xué)生在校信息管理模塊

學(xué)生在校信息管理是學(xué)生在校各項信息管理的集合，包括

（1）學(xué)生學(xué)籍異動

學(xué)生學(xué)籍信息記錄了每個在校學(xué)生的學(xué)籍情況，由于入學(xué)時學(xué)生的基礎(chǔ)、愛好和特長不一樣，基礎(chǔ)知識掌握的水平不一樣，那么領(lǐng)悟知識的能力和學(xué)生的基本素質(zhì)也就不一樣，這難免存在個別學(xué)生的升降級、轉(zhuǎn)院系、專業(yè)等情況，學(xué)籍異動管理模塊具有處理學(xué)生學(xué)籍異動記錄的功能。

（2）學(xué)生獎勵處分管理

這個模塊用于管理學(xué)生在校期間的獎勵和處分的信息，通過學(xué)生管理部分的信息錄入和撤銷，對學(xué)生在校期間的行為表現(xiàn)可以有一個明了的輪廓。

（3）學(xué)生獎學(xué)金信息管理

隨著高等教育逐步實現(xiàn)收費上學(xué)，學(xué)校的獎學(xué)金的發(fā)放種類較多，獎學(xué)金管理模塊用于管理學(xué)生獲得獎學(xué)金的信息，對于學(xué)生操行評定的登記確定和學(xué)生就業(yè)的信息檢索有重要的作用。

（4）學(xué)生綜合測評信息管理

在學(xué)生交費上學(xué)的同時，學(xué)校綜合測評的范圍占學(xué)生人數(shù)的60%，為了準(zhǔn)確地將綜合測評獲得學(xué)生的登記、人數(shù)統(tǒng)計分析準(zhǔn)確，并將現(xiàn)金通過銀行支付到“一卡通”上，要做到準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)管理。

（5）學(xué)生上網(wǎng)登記信息管理

為了讓在校學(xué)生充分享受學(xué)校的豐富網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)校在學(xué)生宿舍為學(xué)生安裝了校園寬帶網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生通過到網(wǎng)管中心申請開通網(wǎng)絡(luò)以及交費的過程，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。

（6）學(xué)生宿舍信息管理

學(xué)生宿舍管理屬于后勤管理的一部分，宿舍管理信息包括學(xué)生宿舍樓棟信息、宿舍信息，以及學(xué)生在宿舍的入住信息，宿舍信息的準(zhǔn)確采集，為學(xué)校后勤人員對宿舍進行合理分配，新生入學(xué)宿舍的合理安排，以及學(xué)生所在宿舍信息的檢索提供了有益的幫助。

3.4 學(xué)生信息檢索與統(tǒng)計模塊

學(xué)生信息檢索是學(xué)生信息管理系統(tǒng)中開放的信息管理模塊，學(xué)生管理人員通過對學(xué)生信息檢索達到查詢學(xué)生信息的目的。

用戶檢索學(xué)生信息的方法：可以通過院系、班級來檢索，也可以通過學(xué)生生源地區(qū)、學(xué)生宿舍來檢索，還可以通過輸入學(xué)生學(xué)號檢索，檢索的方便性極大地提高了檢索的效率。檢索信息的完整，可以了解學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)、生活、獎懲等情況。

3.5 系統(tǒng)附件

系統(tǒng)附件是用戶和用戶之間以及用戶本人進行信息傳送和信息記錄的模塊，包括短信發(fā)送和閱讀，記事本，通訊錄，公眾論壇和單獨聊天室等。這些功能的開發(fā)大大方便了用戶之間的信息傳送，權(quán)限的分級管理，使信息安全得到了充分的保障。

3.6 系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與事件記錄模塊

系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和事件記錄包含以下三個方面的內(nèi)容。

（l）數(shù)據(jù)備份和回復(fù)：這方面采用的有四個辦法：一是在服務(wù)器上安裝正版的操作系統(tǒng)，并保持服務(wù)器操作系統(tǒng)的及時更新；二是在服務(wù)器上安裝防火墻和防病毒軟件，拒絕和記錄非法用戶攻擊的記錄；三是利用軟件ghost，將操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫安裝在不同的驅(qū)動器上，在操作系統(tǒng)受到攻擊而癱瘓的時候，可以在20分鐘以內(nèi)將操作系統(tǒng)恢復(fù)成受到攻擊以前的狀態(tài)；四是采用雙機備份的技術(shù)，在另外一個服務(wù)器上安裝相同的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫在設(shè)定的時間內(nèi)對重要信息進行備份，在主數(shù)據(jù)庫受到攻擊后能在5分鐘將數(shù)據(jù)恢復(fù)完成。

（2）用戶事件記錄：由于客戶端的使用人數(shù)逐步增加，目前用戶人數(shù)已經(jīng)達到9000多人，預(yù)計在2010年可以超過10000人，這其中不包括學(xué)生通過網(wǎng)頁訪問的人數(shù)，為了記錄用戶在登陸學(xué)生信息管理系統(tǒng)中的事件信息，軟件設(shè)計了事件記錄器，記錄用戶在管理重要事件時的時間、計算機IP和時間內(nèi)容。事件記錄器的應(yīng)用大大方便了用戶的事件查詢和非法用戶的登陸。

（3）程序文件的自動更新：由于登陸的用戶較多，而程序在設(shè)計的過程中需要修改，如何將修改的文件及時更新到用戶的本地計算機上，如果采用ftp文件傳輸?shù)霓k法，很難到位，畢竟會使用ftp的用戶不多，在設(shè)計學(xué)生信息管理系統(tǒng)的時候可以設(shè)計程序自動更新的方法：當(dāng)用戶合法登陸時，會根據(jù)本地程序的版本號與服務(wù)器上版本號進行對比，如果發(fā)現(xiàn)服務(wù)器的版本號高于本地計算機上的版本號，程序會自動提示啟動更新程序，并將更新后的文件存放與客戶端所在的目錄中，大大方便了程序的更新和上傳，提高了工作效率。

4 結(jié)語

該文結(jié)合武漢工程大學(xué)學(xué)生管理工作的實際，討論了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)生信息管理系統(tǒng)設(shè)計流程，給出系統(tǒng)各個功能模塊的定義。旨在解決傳統(tǒng)的學(xué)生工作信息管理所存在的問題和現(xiàn)有學(xué)生信息管理系統(tǒng)存在的不足。為學(xué)生工作管理處理學(xué)生信息提供了一條方便、快捷的途徑，并為高校學(xué)生工作信息化管理提供了新的

方法。

參考文獻

第2篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞： 積件系統(tǒng) 中學(xué)生物學(xué) 教育應(yīng)用 實踐研究

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》明確指出“要大力推進信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，為教師教學(xué)和學(xué)生發(fā)展提供豐富多彩的教育資源環(huán)境和學(xué)習(xí)工具”，計算機輔助教學(xué)（CAI）成為大多數(shù)教師最常使用的教學(xué)手段。然而，隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展和CAI課件的廣泛使用，其固化性強、開放性差及互動性不足等缺點日益顯現(xiàn)，極大地制約現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展。

1997年3月，全國中小學(xué)計算機教育工作會議提出，必須尋求適合中國教育特色與課程教學(xué)的CAI發(fā)展道路，即第二代教學(xué)軟件――CAI積件的開發(fā)[1]。同年，上海師范大學(xué)黎加厚教授系統(tǒng)闡述了“積件”的概念：是師生根據(jù)教學(xué)需要自主組合運用的教學(xué)信息和教學(xué)處理策略庫與工作平臺，由積件庫和組合平臺構(gòu)成，能充分發(fā)揮師生的創(chuàng)造力，拓展CAI資源的通用性和實用性[2]。因此，積件即積件系統(tǒng)[3]開始受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并掀起一系列研究熱潮。

本文梳理了近10年我國有關(guān)積件系統(tǒng)的研究文獻，期望通過分析研究現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)研究問題、總結(jié)研究經(jīng)驗，為中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)的發(fā)展提供參考。

1.積件系統(tǒng)研究文獻統(tǒng)計及分析

通過“中國知網(wǎng)CNKI數(shù)據(jù)庫”對有關(guān)積件系統(tǒng)的學(xué)術(shù)論文進行跨庫檢索，檢索主題設(shè)定為“積件”，檢索范圍包括“期刊、特色期刊、博士、碩士、國內(nèi)會議、國際會議、報紙、專利、成果、學(xué)術(shù)輯刊”等10個數(shù)據(jù)庫，發(fā)表時間為2006―2015年，結(jié)果共檢索得到1282篇相關(guān)文獻（截止2015年8月16日）。對這些文獻進行閱讀、分析和篩選得出與積件系統(tǒng)密切相關(guān)（以積件系統(tǒng)為文章主旨）的426篇文獻，并對其進行統(tǒng)計學(xué)分析（結(jié)果見表1、2）。由此可以看出：

表1 2006―2015年積件系統(tǒng)相關(guān)文獻數(shù)量統(tǒng)計

注：括號內(nèi)的數(shù)字代表文獻數(shù)量中的碩士論文篇數(shù)。

表2 2006―2015年積件系統(tǒng)相關(guān)文獻年占比統(tǒng)計

首先，有關(guān)積件系統(tǒng)研究的內(nèi)容主要包括理論探討、技術(shù)開發(fā)、教育應(yīng)用及研究反思等四個方向。其中有關(guān)積件系統(tǒng)理論探討的文獻總占比29%，內(nèi)容包括積件系統(tǒng)的起源、定義、特點、組成、開發(fā)的必要性及原則、開發(fā)軟件簡介等，均為期刊類文獻，其間2006―2010年文獻量大，為主要研究方向，2010年后占比逐年下降，說明學(xué)者對純理論的積件系統(tǒng)探討已逐步成熟。積件系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的文獻總占比21%，主要涉及積件庫的建構(gòu)、積件制作軟件（如Flash、Authorware等）的應(yīng)用、積件的存放與管理、積件組合平臺的開發(fā)等，此類研究年占比不高，但2007―2009年文獻中的碩士學(xué)位論文數(shù)量較多，有一定參考意義。積件系統(tǒng)教育應(yīng)用（與具體學(xué)科教學(xué)的結(jié)合研究）的文獻總占比最大，為48%，且呈逐步上升態(tài)勢。本文將該領(lǐng)域文獻進一步細分為應(yīng)用理論研究和應(yīng)用實踐研究，其中應(yīng)用理論研究包含積件系統(tǒng)介紹、與具體學(xué)科結(jié)合的基礎(chǔ)、開發(fā)軟件的選擇等，占31%，應(yīng)用實踐研究涉及積件制作、積件系統(tǒng)建構(gòu)、教育實驗研究等，占17%。由此可知，積件系統(tǒng)的教育應(yīng)用研究大多停留在理論層面，積件或積件系統(tǒng)建構(gòu)及實踐應(yīng)用研究并不多。積件系統(tǒng)的研究反思是學(xué)者對當(dāng)下積件系統(tǒng)理論及建設(shè)方面的現(xiàn)狀和問題的思考，僅占2%，卻對積件系統(tǒng)發(fā)展有重要的學(xué)術(shù)意義。

其次，由上述分析可知，我國積件系統(tǒng)研究的總體發(fā)展趨勢是從純理論介紹向教育教學(xué)實際應(yīng)用轉(zhuǎn)變。但大部分教育教學(xué)實際應(yīng)用文獻（理論類）并未把握住研究的核心思想，而是直接套用積件系統(tǒng)理論，用大量篇幅介紹其起源、特點和組成部分。盡管如此，有關(guān)實踐研究的文獻占比還是呈逐年上升趨勢，碩士學(xué)位論文數(shù)量增加，由此體現(xiàn)出學(xué)者對積件系統(tǒng)實用研究的期待和努力。

第三，由年文獻量對比可知，我國積件系統(tǒng)的研究態(tài)勢呈下滑趨勢，表明積件系統(tǒng)研究進入實際應(yīng)用階段后，因開發(fā)難度較大，致使有實際成效的研究不多。

第四，進一步對積件系統(tǒng)教育應(yīng)用研究文獻在不同學(xué)科的分布情況進行統(tǒng)計（結(jié)果見表3）可知：積件系統(tǒng)的教育應(yīng)用研究在各學(xué)科中的發(fā)展極不平衡，其中生物學(xué)積件系統(tǒng)的研究在整個教育領(lǐng)域中處于中等水平，但較大地落后于同是自然科學(xué)的物理、化學(xué)，且近四年均未有相關(guān)文獻報道。

表3 各學(xué)科積件系統(tǒng)教育應(yīng)用文獻數(shù)量統(tǒng)計

2.中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

結(jié)合文獻統(tǒng)計及分析結(jié)果，進一步對我國中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)的研究展開分析，總結(jié)如下。

2.1研究內(nèi)容

積件系統(tǒng)由積件庫與積件組合平臺構(gòu)成。積件庫是教學(xué)資源的集合，包括五種類型：多媒體教學(xué)資源庫、微教學(xué)單元庫、虛擬積件資源庫、資料呈現(xiàn)方式庫和教與學(xué)策略庫。其中多媒體教學(xué)資源庫是目前積件庫建設(shè)的重要對象，該資源庫中的內(nèi)容就是積件，包括文本、圖形、圖像、聲音、動畫及視頻等六種形式[4]。

（1）積件系統(tǒng)開發(fā)平臺選擇

積件開發(fā)軟件有Flash、PowerPoint、Authorware、3DStudioMax等，其中Flash因操作控制方便、處理能力強和兼容性高等優(yōu)點成為最常使用的動畫類積件開發(fā)軟件，圖片處理軟件有Photoshop、Coreldarw等，視頻處理軟件有會聲會影等。積件的存放平臺可依托校園網(wǎng)，使師生能通過網(wǎng)絡(luò)訪問對積件素材進行下載、修改和上傳等操作，以豐富積件庫。而積件的組合可選用PowerPoint作為平臺進行操作。

（2）積件的制作與整合

中學(xué)生物學(xué)積件的獲取有兩種方式：已有資源的優(yōu)化整合和教師動手制作。目前，已有資源的優(yōu)化整合是中學(xué)生物學(xué)積件的主要來源，如收集、整理科普及教學(xué)光盤中的動畫、視頻素材，對其進行分割、合并，獲取積件;或?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)上已有的不同版本的Flash課件、圖片、動畫、元件優(yōu)化整合到一個Flash文檔中，制作成積件，此方式只是簡單地對已有資源進行分割整合。而教師動手制作則要求教師在確定積件開發(fā)的相關(guān)學(xué)科知識點后搜集素材、制定腳本進行原創(chuàng)式積件制作，該方式對教師軟件操作技能要求較高，難度較大，故資源較少。

2.2存在的問題與不足

根據(jù)分析可知，大部分文獻強調(diào)的是積件系統(tǒng)開發(fā)的必要性、與學(xué)科結(jié)合的可行性，在此基礎(chǔ)上進一步探討積件系統(tǒng)開發(fā)和建構(gòu)的具體案例并不多。在積件制作中，大多只是對已有資源進行簡單的分割、組合，沒有較大規(guī)模的原創(chuàng)式制作，也沒有對新建積件進行教育實驗研究以檢測其教學(xué)效果。所以中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)的研究多停留在理論層面，而積件系統(tǒng)開發(fā)不完善，教師對開發(fā)軟件不熟悉，致使理論指導(dǎo)下的實踐研究出現(xiàn)停滯，研究步入瓶頸期。

3.發(fā)展我國中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)研究的策略

積件系統(tǒng)已成為現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展方向，針對我國中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)研究存在的問題，本文提出如下策略。

3.1注重實踐研究

積件系統(tǒng)從1997年發(fā)展至今在理論上已趨于成熟，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科在實踐中取得一定成效。中學(xué)生物學(xué)應(yīng)將研究重點從理論探討轉(zhuǎn)向?qū)嵺`應(yīng)用，在平臺選擇的同時，結(jié)合實例介紹平臺的使用步驟和積件的制作方法，將新建積件切實應(yīng)用于教學(xué)實踐，檢驗其教學(xué)效果，以豐富多媒體教學(xué)資源庫，真正做到積件系統(tǒng)與生物學(xué)教學(xué)的完美結(jié)合，推動中學(xué)生物學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展。

3.2完善積件系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)路線

積件系統(tǒng)的開發(fā)不僅是平臺的選擇，還要有規(guī)范的開發(fā)流程。本文結(jié)合當(dāng)前各學(xué)科積件系統(tǒng)的開發(fā)步驟，設(shè)計中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)路線，主要包括知識點篩選、積件制作、積件庫建構(gòu)、積件組合平臺選擇、積件系統(tǒng)教育實驗研究、研究數(shù)據(jù)反饋、積件系統(tǒng)再修改等步驟（見圖1）。

圖1 積件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)路線圖

3.3提高教師的軟件操作能力

中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)開發(fā)的主要限制因素在于一線教師對開發(fā)軟件的利用能力，且生命活動過程復(fù)雜，對能力要求更高。因此，有效提高一線教師和在校師范生的軟件操作能力極為重要。對于高等師范院校的學(xué)生，可增設(shè)Flash、Authorware等軟件操作培訓(xùn)課，并組織與計算機專業(yè)學(xué)生多交流，共同舉辦和參與積件制作競賽等;對于在職教師可注重對青年教師的培養(yǎng)，集中進行專業(yè)培訓(xùn)、競賽和交流等。

4.結(jié)語

積件系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用成為現(xiàn)代教育技術(shù)研究的重要方向。中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)的研究進入瓶頸期，究其原因在于研究還停留在理論層面，實際開發(fā)應(yīng)用不多。因此，應(yīng)將研究重點集中在積件和積件系統(tǒng)的具體實踐開發(fā)上，注重積件技術(shù)與教學(xué)實踐的密切結(jié)合，同時積極提高教師的軟件操作能力，吸納跨專業(yè)人才的加入，共同促進中學(xué)生物學(xué)積件系統(tǒng)研究不斷發(fā)展。

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第3篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)質(zhì)量 監(jiān)測與評估系統(tǒng) 高效復(fù)習(xí)

中圖分類號：G633.91 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）04（c）-0036-02

1 研究背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》提出：“大力推行信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用”。一方面是師生應(yīng)對高考的需要；另一方面是學(xué)生個人成長和發(fā)展的需要，只有這樣，教師和學(xué)生才能更好地適應(yīng)這個時代。

經(jīng)濟發(fā)達國家已經(jīng)建立了較完善的考試專業(yè)機構(gòu)，很多機構(gòu)根據(jù)自己的職能建立了數(shù)字化試卷分析系統(tǒng)，但這對目前中國學(xué)校來說并不符合國情。試卷分析在國內(nèi)屬于起步階段，以往對學(xué)生考卷的分析，大多是用人工方式來完成的，操作過程周期長且容易出錯。引進計算機輔助工具（如Excel）后，情況有所改善，在數(shù)據(jù)量少的情況下，這些軟件基本可以勝任。但是當(dāng)數(shù)據(jù)量大到一定程度時，就需要專門的系統(tǒng)來分析和處理這些數(shù)據(jù)信息。教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)輔助分析是其必由之路，在一定意義上，它能促進成績考核和教學(xué)管理的定量化、科學(xué)化。

2 教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)的選擇、學(xué)習(xí)和分析

目前，國內(nèi)比較成熟的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)有：全通數(shù)碼科技有限公司自主研發(fā)的產(chǎn)品MEQS，深圳海云天公司研發(fā)的海云天教育測評及教育質(zhì)量評估體系以及南昌麗升信息技術(shù)有限公司的LeaScent教學(xué)質(zhì)量檢測與評估系統(tǒng)等。

教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)一般具有如下功能：（1）答題卡制作；（2）試卷掃描；（3）識別裁切；（4）試卷分發(fā)；（5）閱卷客戶端；（6）數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表。因其有針對性和可移植性，基本符合“教育測量學(xué)”要求的統(tǒng)計分析與評價功能。下面以LeaScent教學(xué)質(zhì)量檢測與評估系統(tǒng)為例，介紹學(xué)生、家長和教師使用較多的“數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表”功能。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表功能主要包括：（1）成績報表中分析了各班各科各題的正答率、難度系數(shù)、區(qū)分度、均分、標(biāo)準(zhǔn)差，還根據(jù)試題作答情況統(tǒng)計出試題的閃光燈、薄弱點；（2）綜合指標(biāo)分析統(tǒng)計各班的有效人數(shù)、最高分、最低分、均分、優(yōu)秀率、及格率、低分率、標(biāo)準(zhǔn)差、眾數(shù)等信息；（3）分?jǐn)?shù)段統(tǒng)計表靈活變動，可根據(jù)學(xué)校具體要求來進行設(shè)置，細分到1分一個分?jǐn)?shù)段，統(tǒng)計年級各班均分、優(yōu)秀數(shù)、及格數(shù)的排名和各分?jǐn)?shù)段每個班所占的人數(shù)比；（4）分?jǐn)?shù)段頻數(shù)分析顯示各班分?jǐn)?shù)段之間的人數(shù)和年級累加總?cè)藬?shù)，附帶頻數(shù)分析圖能直觀的看出各班之間的差距；（5）考試情況統(tǒng)計表中詳細記錄了考號填涂有問題的學(xué)生姓名、考號；（6）總分排名顯示每個學(xué)生各科目成績的具體分?jǐn)?shù)，總分、單科的年級排名、班級排名；（7）總分報表導(dǎo)出能提供給每個學(xué)生一張自己的成績單；（8）可生成學(xué)生脫機查詢庫，便于學(xué)生查詢自己的試卷成績信息。

3 高三生物考試分析及對策

借助教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估系統(tǒng)對考試進行分析和教學(xué)調(diào)整，擬以“問題、反思、策略”為主線，根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果，分析教學(xué)中存在的問題、進行反思，提出解決問題的策略，推進有效教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。下面以2012年至2013學(xué)年某次生物全市模擬考試為例進行分析。

3.1 考試試題信度分析

本套試題沒有超綱、試題不偏，考查內(nèi)容都是高考所要求的考點。重點考查了本學(xué)科的核心知識（光合作用、呼吸作用、細胞分裂遺傳的基本規(guī)律、基因表達、可遺傳變異的類型、基因工程、現(xiàn)代生物進化理論內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機制、二次免疫、生態(tài)系統(tǒng)的功能，DNA的粗提取和蛋白質(zhì)的分離，生態(tài)工程的原理，探究實驗）；試題分布廣泛（細胞結(jié)構(gòu)和功能、減數(shù)分裂、種群和群落沒有出題）且較合理，難度適中，基本沒有學(xué)生做過的原題，多為改編試題，無特別新穎試題（高考中的新材料題）。著重考查學(xué)生對知識的理解能力、分析能力、應(yīng)用能力和實驗探究能力，在核心知識和能力考查方面、題型、題量、試卷編制等都符合高考的要求或與高考一致，因此，總體來說本套試題具有較好的可信度。

3.2 考試情況及分析

從考試均分看：本次考試總體情況良好，考試成績與兄弟學(xué)?？荚嚦煽儽容^可以看出，均分高出約11分，如果排除閱卷不統(tǒng)一造成的誤差，至少均分也要高出5分以上；僅從客觀題（選擇題）來看，我校的均分比其他學(xué)校的均分高約20%。

從臨界生（是指上一本邊緣的學(xué)生）的轉(zhuǎn)化情況看：臨界生工作取得了明顯的效果，各個班級上次的臨界生這次都有不同程度的轉(zhuǎn)化，如2班，上次班主任確定的9個臨界生中，已經(jīng)有6人被轉(zhuǎn)化，補差工作也有明顯的效果，參加補差的學(xué)生都有不同程度的提高。

由此可知，本次考試有明顯的進步，可以說取得了良較好的成績。但是通過學(xué)生各試題的得分情況分析、學(xué)生答題卷的分析以及對答卷的面批、和學(xué)生面談的綜合分析，還存在許多問題，下面就學(xué)生本次考試及學(xué)習(xí)過程中的問題進行分析。

3.3 問題診斷分析

3.3.1 易錯題的分析

試卷第3題：占人類基因組中近一半的“垃圾”DNA之前一直被認為是沒有意義的，科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)一種酶，該酶能在基因組的任何位置中“剪切”和“黏貼、垃圾”DNA，

而“垃圾”DNA的移動對細胞會產(chǎn)生影響。下列關(guān)于說法錯誤的是（ ）。

A 該酶的成分可以是蛋白質(zhì)或脂質(zhì)

B 該酶作用于磷酸二酯鍵

C 該酶是由活細胞產(chǎn)生的有機物

D 該酶有高效性和專一性

分析：本題均分為2.9分（滿分4分），難度系數(shù)0.72，區(qū)分度0.28。

考點分析：本題考查酶的化學(xué)本質(zhì)（種類），酶的作用特點（高效性、專一性）。題干給予最新的科研成果，選項中設(shè)置干擾項，著重考查學(xué)生信息獲取能力以及運用相關(guān)生物學(xué)知識規(guī)律推理判斷能力。

錯因分析：錯誤選項B（7人）、C（23人）、D（144人）。

學(xué)生錯誤集中在D選項的主要原因：（1）知識方面：知識點（酶的本質(zhì)-蛋白質(zhì)/RNA）遺忘，也有不少思維敏捷的同學(xué)認為此酶可能是新發(fā)現(xiàn)的全新的酶類，不同于已知的任何一種酶類，誤認為A正確；（2）能力以及應(yīng)考策略方面：本題給予新信息，題目中設(shè)置對應(yīng)的干擾項，對學(xué)生新信息獲取以及排除干擾能力有一定要求。題干“該酶在基因組任何位置”，選項D“專一性”，不少同學(xué)將該酶與限制酶比較，認為材料中的信息已經(jīng)了此酶的專一性。酶的專一性有絕對專一與相對專一之分（簇專一，鍵專一等），不少同學(xué)對酶專一認識不足，在信息與干擾下選擇D。

3.3.2 易錯題的診斷與矯正試題

（對應(yīng)試卷第3題）當(dāng)某種RNA存在時，生物體內(nèi)的某種化學(xué)反應(yīng)能正常進行，當(dāng)這種RNA被有關(guān)的酶水解后，此種化學(xué)反應(yīng)的速率便慢了下來。由此可以說明：

A RNA是核酸的一種

B RNA也可起生物催化劑的作用

C RNA主要存在于細胞質(zhì)中

D RNA是該種生物的遺傳物質(zhì)

正確答案B：此題考察酶的化學(xué)本質(zhì)， 題目中給予新的信息，要求學(xué)生根據(jù)信息做相關(guān)判斷?？疾斓闹R點，能力要求與試卷試題高度吻合。

3.4 反思和體會

（1）進一步落實學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的形成。以教材為藍本，先按每節(jié)知識為單位，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識體系，然后，再以章為單位構(gòu)建。最好的方式是引導(dǎo)學(xué)生自己構(gòu)建，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，老師不要包辦。

（2）狠抓核心概念的教學(xué)。對核心概念不僅要從概念的內(nèi)涵、外延，講清楚、將透徹；而且，盡量將相關(guān)概念聯(lián)系起來，通過比較、分析，加深學(xué)生對核心概念的理解，避免學(xué)生對核心概念的混淆。

（3）始終堅持“以培養(yǎng)學(xué)生的能力為主”的教學(xué)思想。在今后的復(fù)習(xí)過程中，根據(jù)教學(xué)的具體內(nèi)容，圍繞考綱要求的十一種能力，有計劃、有步驟的一一加以落實。尤其要把學(xué)生對知識的遷移能力、從文字、圖表中獲取知識的能力，實驗探究能力、審題和答題能力放在首位。

（4）重視對臨界生的面批、面談工作。通過面批臨界生的答卷和相互交談，將“掌握學(xué)情、落實教學(xué)方法”真正落到實處；準(zhǔn)確把握學(xué)生存在的具體問題：能力、方法、思路、技巧等。確定知識的難點、重點和易錯點，落實矯正的具體措施；使我們的教學(xué)更加具有針對性。

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第4篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：紅外光點測試系統(tǒng)；射箭技術(shù)

中圖分類號：G804.66文獻標(biāo)識碼：A文章編 號：1007-3612(2007)05-0629-05

射箭在我國是一項古老而又年輕的體育運動項目。隨著時代的變遷，射箭的技術(shù)和動作姿勢 ，以及對射手們的訓(xùn)練也逐漸有了較為完整的理論指導(dǎo)。本研究借助Qualisys紅外光點運動測試系統(tǒng)對北京射箭隊運動員的射箭技術(shù)進行生物力學(xué)分 析，一方面探討應(yīng)用這一測試設(shè)備對射箭技術(shù)進行分析與診斷的可行性與操作方法，另一方 面對北京射箭隊運動員的射箭技術(shù)進行分析與診斷，提出技術(shù)改進建議。

1研究對象與方法

1.1研究對象研究對象為北京射箭隊運動員，基本情況見表1。

1.2研究方法 應(yīng)用Qualisys紅外遠射運動測試系統(tǒng)對運動員射箭技術(shù)進行采集與分析。該系統(tǒng)由于不需要 人工識別測量點，消除了坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得過程中的人為誤差，而且該系統(tǒng)拍攝頻率可以達到每 秒500幅，因此特別適合于測試身體運動位移細微的動作技術(shù)。

本研究分別在受試者弓（四個點）、兩側(cè)手中指掌指關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、髖關(guān) 節(jié)粘貼標(biāo)志點。數(shù)據(jù)采集頻率為每秒100幅。由于硬件設(shè)備計算速度的限制，采集時間設(shè)為6s。

進行正式測試前，首先對測試空間進行坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定，標(biāo)定通過后要求受試者在標(biāo)定范圍內(nèi) 完成整個射箭動作。由于采集時間的限制，本研究只能采集到運動員整個動作技術(shù)中基本階 段的開弓、固姿與瞄準(zhǔn)、繼續(xù)用力與撒放動作。

選擇運動員10環(huán)動作進行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Qtools、Excel等計算軟件。以弓上標(biāo)志 點位移的突然變化作為撒放時刻。本研究中Y軸正方向指向箭發(fā)射方向，X軸正方向與Y 軸垂直，指向運動員右側(cè)，Z軸正方向指向豎直上方。

2結(jié)果與分析

射箭整個動作技術(shù)可分為準(zhǔn)備階段、基本階段、結(jié)束階段三個動作階段，由于采集時間的限 制，本研究只對射箭基本階段中的開弓、固勢與瞄準(zhǔn)、繼續(xù)用力與撒放動作技術(shù)進行分析。

2.1開弓階段 開弓動作是舉弓動作的繼續(xù)，在持弓臂伸展的基礎(chǔ)上拉弓臂后伸，背部肌群的收縮和拉弦臂 肩帶內(nèi)收肌群的力量將弓沿箭線拉開。開弓的技術(shù)規(guī)范是保持身體姿勢，特別是前臂和軀干 的角度不變。拉弓臂以肩關(guān)節(jié)為圓心，以上臂長為半徑做圓周運動，外觀是肘的引伸，實際 是以背肌開弓，拉弦手的手指、手背、手腕并不用力。拉弦手要沿箭線直接靠向頜下，不可 去迎合弓弦和拉弦手。

2.1.1拉弦手運動情況 圖1所示前四名受試運動員開弓階段拉弦手在不同平面上的位移情況。從圖1可以看出，運動員拉弦手在水平面內(nèi)的運動并不是直接向后的，而是在向后拉弦開弓的同時均有向 左（靠內(nèi)）方向的運動，說明此時運動員向內(nèi)拉弦靠向頜下。拉弦手在矢 狀面內(nèi)的運動也不是水平向后的，而是向后拉弦的同時有向下運動的現(xiàn)象，且多數(shù)運動員是 向下運動到一定位置后又有上挑動作出現(xiàn)（如圖1矢狀面中B、C、D三名運動員）。圖中所示 拉弦手 的運動與技術(shù)要求是不符的，因為開弓階段拉弦手除了應(yīng)沿箭線向后運動外不應(yīng)向任何方向 運動，否則瞄準(zhǔn)面將有可能發(fā)生偏離，導(dǎo)致在固勢瞄準(zhǔn)階段需進一步調(diào)整。

2.1.2持弓臂運動情況 圖2所示A和C兩名運動員持弓手開弓階段在三個方向上的位移情況。從圖中可以看出， A運動員在三個方向上的位移均無規(guī)律，不但在垂直方向和左右方向上飄忽不定，甚至在前 后方向上也由前向后移動了近4 mm，說明該運動員持弓臂撐弓能力不足，表現(xiàn)為極不穩(wěn)定 的持弓技術(shù)。而C運動員持弓手在開弓階段的運動雖也有變化起伏，但相對而言比較平緩穩(wěn) 定。該運動員持弓由左向右、由上向下開弓瞄準(zhǔn)，在前后方向上略有后移。圖2是本研 究中持弓手在開弓階段運動最無規(guī)律和最有穩(wěn)定規(guī)律的兩名運動員，其他運動員持弓手動作 介于這兩名運動員之間。

2.1.3軀干運動情況 開弓階段運動員軀干應(yīng)保持穩(wěn)定。本研究將兩肩連線和兩髖連線的交角定義為軀干扭轉(zhuǎn)角， 并用這一指標(biāo)評價運動員軀干上下兩部分的相對扭轉(zhuǎn)運動。從圖3中所示A、D、E3名運動員 在開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)角度變化可以看出，多數(shù)運動員軀干在開弓階段一直在扭轉(zhuǎn)。本研究中 軀干扭轉(zhuǎn)幅度平均為4.4°，最大幅度為6.1°，只有一名運動員軀干幾乎沒有扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)角 度僅為0.2°。開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)的原因是由于肩背部肌群收縮用力撐弓拉弦，當(dāng)用力不平 衡時兩肩產(chǎn)生相對于下身的扭轉(zhuǎn)動作。

除了軀干扭轉(zhuǎn)動作外，本研究運動員開弓階段軀干還有不同程度的晃動。圖4顯示本研 究A和C兩名受試運動員開弓階段軀干在水平面內(nèi)的移動情況。從圖中可以看出，不同運動員 身體晃動趨勢并不相同。但X方向運動要遠大于Y方向運動。由于X方向是水平面內(nèi)垂直于箭 線的方向，也即運動員站立時的前后方向，因此圖中曲線顯示運動員在開弓過程中軀干的 運動主要向前移重心，移動幅度平均為5.8 mm，而在運動員左右方向，即箭線方向的運動幅 度不大，平均為1.2 mm，且有的運動員向左（前）運動，有的運動員向右（后）運動。 圖3開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)角度變化圖4兩名運動員開弓階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2固勢與瞄準(zhǔn) 固勢是開弓動作的延伸，是動作形成的關(guān)鍵一環(huán)，是射好一支箭的基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)的規(guī)范與否 直接關(guān)系到命中率，所以固勢動作的質(zhì)量一定要高。圖5所示運動員右肘關(guān)節(jié)在開弓向固勢過渡過程中的位移情況，從圖中可以看出，運動員右 肘向后運動的速度在開弓階段較快，而固勢階段速度明顯下降但并沒有停頓。 固勢動作緩慢接近停止，因此隨著固勢時間的延長，相關(guān)肌肉可能會出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象。

據(jù)比賽現(xiàn)場觀測統(tǒng)計，運動員低環(huán)位中靶的箭往往瞄準(zhǔn)時間偏長。而瞄準(zhǔn)時間偏長，往 往是由于瞄準(zhǔn)動作不順利，動作不協(xié)調(diào)造成的。從肌肉收縮的松弛特性來分析，當(dāng)瞄準(zhǔn)時間 偏長時，射箭用力的諸肌肉中的彈性成份會產(chǎn)生松弛現(xiàn)象。此時，雖然運動員主觀感覺上仍 保持原先的用力狀態(tài)，或加力進行瞄準(zhǔn)動作，但實際上拉弓或推弓力已因松弛特性而有所下 降。瞄準(zhǔn)時間偏長的箭，肌肉用力受到松弛特性的影響較大，是瞄準(zhǔn)時間偏長的箭命中環(huán)位 偏低的另一個原因。本研究中運動員平均固勢瞄準(zhǔn)時間為3.54 s，最少為2.50 s，最多為4. 30 s。 2.2.1兩臂用力分析 開弓、繼續(xù)用力動作，就是兩臂通過肌肉用力，抵抗和克服弓的彈性力的作用，使弓的 拉距不斷擴大的肌肉用力過程。因此射箭時的兩臂用力形式與弓的彈性力的作用形式相適應(yīng) 。

由于弓的彈性力對持弓臂產(chǎn)生壓力與內(nèi)合力的作用。因此持弓臂相應(yīng)產(chǎn)生推力與抗內(nèi)合 力。持弓臂所產(chǎn)生的推弓力合力并非沿著持弓臂縱軸發(fā)生推力，而是與縱軸形成一定大小的 夾角。這樣才能很好地克服弓的彈性力的作用，將弓穩(wěn)固地支持住。該力產(chǎn)生兩個分力，一 個分力沿著持弓臂縱軸，抵抗和克服弓的彈性力的壓力作用；另一個分力與持弓臂縱軸垂直 ，抵抗克服弓的彈性力的內(nèi)合力的作用，所以亦稱抗內(nèi)合力。

推弓力是由持弓臂肩部的前鋸肌收縮，使肩胛骨產(chǎn)生外展（遠離脊柱）活動，使肩胛骨 穩(wěn)固地固定在合適的位置，通過肩胛骨的肩關(guān)節(jié)面對持弓臂產(chǎn)生推力?？箖?nèi)合力是通過持弓 臂肩關(guān)節(jié)的三角肌后份的收縮力，使持弓臂產(chǎn)生水平伸的動作趨勢，產(chǎn)生抗內(nèi)合力，將持弓 臂固定在合理的持弓位置。

為了抵抗弓的彈性力的作用，將弓拉開，拉弓臂通過勾弦手指對弓產(chǎn)生拉弓力。所以拉弓力 也稱開弓、繼續(xù)用力動作的動力。拉弓力也可以分解為沿著拉弓臂上臂的縱軸，背向肩關(guān)節(jié) 的一個分力來抵抗弓的彈性力的壓力的作用，另一個分力與上臂縱軸垂直，它是克服和抵抗 內(nèi)合作用，其作用是使弓的拉距不斷地增大，所以該力是開弓、繼續(xù)用力動作中起主要作用 ，也是開弓的動力。由解剖學(xué)知識，不難了解到，前一分力主要由前鋸肌收縮力產(chǎn)生的。后 一分力主要由三角肌后份收縮力產(chǎn)生的。

2.2.2拉弦手運動 圖6所示4名運動員固勢階段拉弦手在水平面和矢狀面的運動情況。圖中看出， 在水平面內(nèi)，雖然拉弦手一直保持向后運動，但仍同時具有向左或右（即向內(nèi)或向外）的運 動，有的運動員還十分明顯。拉弦手在向后運動的同時還伴隨著向下 運動。在固勢時拉弦手需要繼續(xù)用力，人弓系統(tǒng)在動態(tài)中瞄準(zhǔn)撒放，但拉弦手幅度過大或不 平緩的運動顯然是不合理的，特別是在左右和上下方向的運動，將影響箭線的方向，給瞄準(zhǔn) 造成困難。圖6固勢階段拉弦手水平面上、矢狀面的位移情況

2.2.3持弓臂的運動 開弓、繼續(xù)用力動作階段，弓的拉距是在不斷擴大的。因此作用于運動員兩臂的弓的彈性力 也相應(yīng)增大。

射箭時運動員的持弓臂手會在前后方向、左右方向及上下方向上產(chǎn)生位移。從圖7中可以看 出，多數(shù)運動員的弓在固勢階段有向后運動的現(xiàn)象，說明運動員前撐用力并不積極。有的運 動員在固勢階段后期弓還有忽前忽后、左右晃動的現(xiàn)象。例如F運動員雖然向后運動幅度很 小，但整個固勢階段出現(xiàn)了兩次向前向后和向左向右的反復(fù)。運動員A的弓一直較大幅度的 向后運動，聯(lián)系圖6中其拉弦手的運動狀況可以發(fā)現(xiàn)，在固勢階段該運動員具有整體向后運 動的趨勢。以上情況說明，持弓臂的前撐用力技術(shù)尚有待完善。

除運動員F外（圖7），多數(shù)運動員弓在上下方向的運動幅度很小。顯然，F(xiàn)運動員在固勢 過程中弓晃動明顯。

在運動幅度上，運動員在左右方向平均移動56 mm，最大70 mm，最小43 mm；在前后方向上 平均移動4.2 mm，最大5.5 mm，最小3.1 mm；在上下方向上平均移動8.7 mm，最大為105mm，最小為6.7 mm。顯然在運動員主要為箭線方向的移動。這一結(jié)果可說明兩方面情況：一 方面說明瞄準(zhǔn)開始時，準(zhǔn)星在上下方向較靠近靶心，而在左右方向上則較遠離靶心。因此瞄 準(zhǔn)動作在左右方向上的移動要大于上下方向上的移動；另一方面說明，依據(jù)肩部肌肉配布情 況，決定了持弓臂在上下方向上容易穩(wěn)定，而在左右方向上，活動較大，不易穩(wěn)定。所以測 試結(jié)果表明，左右方向上位移量要大于上下方向上的位移量。以上狀況是否合理，有待進一 步分析。

另外從對弓上下兩個標(biāo)志點之間的相對位移研究發(fā)現(xiàn)，在固勢瞄準(zhǔn)階段弓上下兩點之間相對 位移極小，說明弓在這一階段的變形可以忽略不計。綜合弓在三個方向的位移可以說明，固 勢階段影響弓的穩(wěn)定性的因素主要是平動，它對箭的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。而弓的轉(zhuǎn)動和變 形對穩(wěn)定性的影響極小，幾乎可以忽略。

2.2.4軀干運動 軀干保持穩(wěn)定是固勢瞄準(zhǔn)的基礎(chǔ)。圖8所示固勢階段運動員軀干扭轉(zhuǎn)情況。聯(lián)系開弓階段運 動員軀干扭轉(zhuǎn)情況和圖8中曲線變化可以看出，開弓階段軀干發(fā)生扭轉(zhuǎn)的運動員在固勢階 段繼續(xù)保持扭轉(zhuǎn)動作，但在固勢階段后期扭轉(zhuǎn)停止，而開弓階段軀干沒有扭轉(zhuǎn)的運動員在固 勢階段依然保持軀干無扭轉(zhuǎn)運動。

在固勢階段，本研究運動員軀干扭轉(zhuǎn)幅度平均為1.5°，最大為2.3°，最小為0.3°。

圖9是本研究兩名運動員固勢瞄準(zhǔn)階段軀干在前后和上下方向的運動情況。不同運 動 員軀干運動方向并不相同，運動幅度也有一定差別。瞄準(zhǔn)動作是通過身體多環(huán)節(jié)精細、協(xié)調(diào) 配合運動情況下完成的。它并不要求運動員在瞄準(zhǔn)的一開始就力求“對準(zhǔn)”靶心并穩(wěn)住不動 地等待撒放。如果這么做，會使瞄準(zhǔn)動作僵化。由于人體生理、心理、肌肉收縮等多方面因 素的影響，要想保持軀干絕對不動是不可能的，與其肌肉緊張身體僵硬的試圖保持軀干固定 ，不如使其平穩(wěn)的運動，并在運動中瞄準(zhǔn)、撒放。因此，固勢階段軀干向某一方向平穩(wěn)的運 動是提高瞄準(zhǔn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，合理的做法，是要求運動員在瞄準(zhǔn)的開始時，有規(guī)律對準(zhǔn)靶心附 近某一位置，然后用平穩(wěn)的動作，較快的速度、準(zhǔn)確地向靶心逼近，并在運動中進行撒放。

同開弓階段一樣，運動員軀干在其前后方向（X方向）運動的幅度要遠大于在其左右方向（Y 方向）上的運動。本研究中運動員在固勢階段身體在前后（X方向）移動的幅度平均為8.6 m m，最大為11.5 mm，最小為6.1 mm，在左右（Y方向）移動的幅度平均4.7 mm，最大為6 .3 mm，最小為3.4 mm。圖9兩名運動員固姿瞄準(zhǔn)階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2.5人弓整體運動情況 固勢瞄準(zhǔn)階段雖然要求身體相對“固定”，但不是絕對不動，相反，在瞄準(zhǔn)時還要強調(diào) 繼續(xù)用力不能停頓。因此，身體與弓的運動形式將對能否高質(zhì)量瞄準(zhǔn)撒放產(chǎn)生重要影響。圖 10顯示了本研究中一名運動員在開弓、固勢瞄準(zhǔn)和撒放過程中兩髖中點、兩肩中點、 頭和弓中部點四個位置在不同方向上的運動情況。從圖中可以看出該運動員在各個方向均沒 有做到人弓運動同步。在X方向弓和兩髖中點運動基本同步，但卻與頭和兩肩中點的運動方 向相反。在Y方向，開弓階段頭與其他三點運動方向相反，在固勢前半階段四點運動同步， 但到后半段兩髖中點的運動方向與其他三點運動相反。在Z方向，人體上三點運動基本同步 ，但弓的運動呈波浪式下降。本研究其他運動員人弓運動情況與其近似，只是在運動幅度上 略有差異。

圖11是A運動員持弓臂各關(guān)節(jié)點和弓在整個開弓、固勢階段在三個方向上的位移情況 。在X方向和Y方向開弓和固勢前半段各點運動同步性較差，但固勢后半段已基本做到同步運 動，說明該運動員能及時調(diào)整持弓臂各肌肉力量的分配，保持持弓的穩(wěn)定。在Z方向除肩關(guān) 節(jié)外，持弓臂肘、腕、手和弓四點位移基本同步，都是呈波浪式下降。這說明該運動員持弓 臂腕肘關(guān)節(jié)固定良好，但肩關(guān)節(jié)穩(wěn)定性較差。本研究其他運動員也有類似的現(xiàn)象發(fā)生，但幅 度稍小。圖11A運動員持弓臂固姿階段X、Y、Z方向位移

2.3撒放動作 由于紅外光點運動分析系統(tǒng)不能記錄運動員動作技術(shù)影像，因此本研究無法準(zhǔn)確判定固勢瞄 準(zhǔn)與撒放動作之間的特征畫面，同理也不能準(zhǔn)確判定撒放瞬間畫面。因此，本研究反復(fù)觀察 研究運動員動作技術(shù)和紅外光點記錄數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以弓上標(biāo)志點位移的突然變化作為撒 放時刻。

觀察拉弓臂勾弦手上的紅外光點檢測資料發(fā)現(xiàn)，拉弦手撒放過程中普遍存在短暫的向前，即 向拉弓動作相反方向的移動。其位移幅度平均為4.5 mm，最多為9.7 mm，最少為1.3 mm，經(jīng) 歷時間平均為50 ms。圖12中是本研究兩名運動員撒放前后鉤弦手在前后方向的位移曲線。 從中可以看出，瞄準(zhǔn)階段鉤弦手平穩(wěn)持續(xù)地向后運動，但在撒放前后卻有短暫且明顯的向前 運動，之后才是撒放后手的向后運動。由于不能準(zhǔn)確判斷撒放時刻，因此我們也不能判定鉤 弦手的這種運動是撒放前特別忌諱的“松撒”錯誤，還是撒放后“反向”運動。圖12拉弦手撒放前后在前后方向的位移

“松撒”不但會減少箭發(fā)射的能量，而且破壞了原先的瞄準(zhǔn)狀態(tài)，對箭命中環(huán)位造成不利影 響。但從對射箭動作的不利影響來講，“反向”運動與“松撒”的不良影響的性質(zhì)是一樣的 ，只不過是在動作的大小程度上有差異而已。因此“反向”運動與“松撒”是同類性質(zhì)的不 良動作，但它卻普遍存在，因此這一現(xiàn)象應(yīng)引起我們的重視 與研究。

3結(jié)論

1) 本研究應(yīng)用Qualisys紅外光點測試系統(tǒng)對射箭技術(shù)中人、弓微小運動進行了細致的記錄 與描述。由于紅外光點測量系統(tǒng)的測量采樣頻率及分辨率極高，測試誤差小，因此該測量手 段可作為射箭技術(shù)特別是運動員和弓穩(wěn)定性的測量與研究的理想手段。

2) 固勢階段影響弓的穩(wěn)定性的因素主要是平動，它對箭的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。而轉(zhuǎn)動對 穩(wěn)定性的影響極小，幾乎可以忽略。

3) 受試運動員在撒放前后普遍出現(xiàn)“松撒”和“反向”運動的現(xiàn)象。

4) 多數(shù)運動員在固勢階段很難做到人弓整體，持弓臂和身體的運動并不同步。

第5篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：計算系統(tǒng)生物學(xué)；教學(xué)；醫(yī)學(xué)院校；課程

生命系統(tǒng)高度復(fù)雜,成千上萬的基因相互作用,形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),繼而完成特定的生物學(xué)過程。傳統(tǒng)生物學(xué)實驗從單個基因角度出發(fā),探索生命現(xiàn)象或者疾病致病機制,忽略了系統(tǒng)中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展,海量組學(xué)數(shù)據(jù)(基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、表觀組、互作組等)的涌現(xiàn),以及生物信息整合分析技術(shù)的開發(fā),計算系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)運而生[1]。計算系統(tǒng)生物學(xué)是生物信息專業(yè)本科生基礎(chǔ)課程。自哈爾濱醫(yī)科大學(xué)2003年開設(shè)生物信息專業(yè)以來,計算系統(tǒng)生物學(xué)一直是該專業(yè)學(xué)生的主干課程,經(jīng)過多年的理論與實踐教學(xué),筆者將探討該課程相關(guān)內(nèi)容和教學(xué)方法,以期提高教學(xué)質(zhì)量。

1計算系統(tǒng)生物學(xué)課程簡介

計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門新學(xué)科,以生物信息學(xué)為基礎(chǔ),以計算為工具,從系統(tǒng)的角度解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)問題。計算系統(tǒng)生物學(xué)研究流程首先是實驗數(shù)據(jù)的獲得,其次是利用計算生物學(xué)建立生物模型?？茖W(xué)家把計算系統(tǒng)生物學(xué)分為“濕”的實驗部分(實驗室內(nèi)的研究)和“干”的實驗部分(計算機模擬和理論分析)?！案伞焙汀皾瘛睂嶒灥耐昝勒喜攀钦嬲挠嬎阆到y(tǒng)生物學(xué)[2]。計算系統(tǒng)生物學(xué)的核心是整合,包括三方面：將系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構(gòu)成要素(基因、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進行研究；從基因到細胞、到組織、到個體的各個層次的整合；研究思路和方法的整合(水平型和垂直型整合)。計算系統(tǒng)生物學(xué)與其他學(xué)科密切相關(guān),如生物信息學(xué)、分子生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機[3]。計算系統(tǒng)生物學(xué)不僅僅滲透到醫(yī)藥領(lǐng)域,也已經(jīng)廣泛應(yīng)用到能源領(lǐng)域,工業(yè)生產(chǎn)、畜牧農(nóng)林業(yè)等等。

2教學(xué)現(xiàn)狀

計算系統(tǒng)生物學(xué)課程總學(xué)時數(shù)目是60學(xué)時,包括42學(xué)時理論學(xué)時和18學(xué)時實驗學(xué)時。一般開設(shè)在本科三年級。該課程授課教師質(zhì)量優(yōu),是從生物信息學(xué)方向畢業(yè)的博士,具有生物背景和數(shù)學(xué)背景,常年從事復(fù)雜疾病的系統(tǒng)生物學(xué)方面的研究。由于該課程在醫(yī)學(xué)院校開設(shè),必然需要一些具備計算機和算法良好基礎(chǔ)的優(yōu)秀教師參與授課,這樣才能使得該課程具有良好的師資結(jié)構(gòu),保證好的授課效果。目前,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國有30余家生物信息學(xué)專業(yè)開設(shè)計算系統(tǒng)生物學(xué)課程。不同背景的院校開設(shè)該課程,側(cè)重點各有不同。工科院校側(cè)重算法的開發(fā)和模型的建立。醫(yī)學(xué)院校側(cè)重生物學(xué)問題和疾病機制的探索。

3教學(xué)內(nèi)容

目前沒有規(guī)范的、成熟的中文計算系統(tǒng)生物學(xué)課程教材,均是授課教師編寫的講義。授課教師根據(jù)專業(yè)背景、專業(yè)人才培養(yǎng)定位,緊跟專業(yè)前沿研究內(nèi)容,制定教學(xué)大綱和教學(xué)計劃,包括理論課和實驗課。教學(xué)大綱包括理論課每一個學(xué)時的授課內(nèi)容(掌握和熟悉的內(nèi)容)、教學(xué)基本要求、教學(xué)重點和難點。實驗課需要明確實驗名稱、實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康暮鸵?、實驗程序、結(jié)果分析等。計算系統(tǒng)生物學(xué)的實驗制定以理論為基礎(chǔ),將理論應(yīng)用于時間,旨在提高學(xué)生動手操作能力。

4教學(xué)模式

4.1理論與實踐結(jié)合

計算系統(tǒng)生物學(xué)課程依賴于專業(yè)基礎(chǔ)課的內(nèi)容,例如:組學(xué)的知識點、網(wǎng)絡(luò)知識點、概率論、數(shù)理統(tǒng)計、計算機編程等。對于理論課,主要采用教師主導(dǎo)的傳統(tǒng)講授方法,運用PPT等多媒體授課,以彌補書本教材抽象、呆板的缺點。在授課課件中需要利用大量圖片生動、形象地展示當(dāng)前計算系統(tǒng)生物學(xué)研究領(lǐng)域的最新進展。收集或制作動畫、視頻教程在課堂上進行演示。從數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)綜合、建立模型、干實驗?zāi)M、系統(tǒng)分析模型、提煉假設(shè)和預(yù)測,到最后的實驗驗證。這是一個經(jīng)典的計算系統(tǒng)生物學(xué)分析流程。在理論知識的基礎(chǔ)上,需要及時在實驗課堂上進行實踐。指導(dǎo)學(xué)生理解不同算法的基本原理,結(jié)合生物學(xué)問題,深入淺出地闡明計算系統(tǒng)生物學(xué)精髓。由于實驗課課時有限,需要引導(dǎo)學(xué)生課后積極思考、探索有意思的生物問題,鼓勵學(xué)生自己實踐小課題,活學(xué)活用。鼓勵學(xué)生自學(xué),拓展知識面,積極關(guān)注最新科研動態(tài),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

4.2案例式授課

計算系統(tǒng)生物學(xué)課程的理論知識是枯燥的,計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門多學(xué)科交叉的科學(xué),涉及的知識面廣而深。例如:計算系統(tǒng)生物學(xué)涉及到數(shù)學(xué)知識,如貪婪算法、圖算法、組合模式匹配、聚類和樹、隱馬氏模型、隨機化算法等[4]。又如,涉及廣泛的生物學(xué)知識點,必須有分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細胞生物學(xué)知識儲備。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)會將不同的知識點融會貫通的運用起來,是一個關(guān)鍵問題。在授課過程中,針對不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的,需要采取不同的教學(xué)方法。因此,采取案例式方法授課,可以收到很好的教學(xué)效果。例如:在腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)這部分知識點授課時,以肺癌為例,整合突變、拷貝數(shù)、甲基化等多維度分子改變識別肺癌相關(guān)基因[5]。首先,學(xué)生需要了解肺癌這個疾病的背景知識,了解不同分子改變的內(nèi)涵；其次,要獲得肺癌患者的數(shù)據(jù),需要到公共數(shù)據(jù)庫,如TheCancerGenomeAtlas等,搜集不同分子改變數(shù)據(jù)并進行處理；然后,根據(jù)一定的生物學(xué)假設(shè),建立統(tǒng)計模型,應(yīng)用到肺癌數(shù)據(jù)上；最后,進行癌基因的預(yù)測和驗證。通過案例,引導(dǎo)學(xué)生思考,將不同的知識點進行融合利用,收到良好的教學(xué)效果。

4.3科研教學(xué)一體化

計算系統(tǒng)生物學(xué)是一門新學(xué)科,知識處于不斷更新中。教師在授課過程中需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會檢索文獻、閱讀前沿英文文獻,重視學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。我院實行學(xué)業(yè)導(dǎo)師制,學(xué)生在大三年級進入各位老師研究的課題組。那么,在授課過程中,授課教師需要注重引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到解決科研問題上,將科學(xué)研究和教學(xué)一體化,以科研促進教學(xué),學(xué)以致用,讓學(xué)生感受到學(xué)到的知識的用處。這樣學(xué)生對課程內(nèi)容會產(chǎn)生興趣,興趣是最好的老師,這將有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的訓(xùn)練和科研時間能力的培養(yǎng)。

5結(jié)語

總之,計算系統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)目的是從大數(shù)據(jù)中挖掘有用的生物信息,并整合起來從整體上認識生物系統(tǒng)；用數(shù)學(xué)模型為生物系統(tǒng)建模,揭示生物機制和致病機制[6]。大數(shù)據(jù)時代下,精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展必然離不開計算系統(tǒng)生物學(xué)。通過該課程的授課,培養(yǎng)復(fù)合型的學(xué)生,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實踐操作能力和解決實際問題的創(chuàng)新能力。同時,對我們?nèi)握n教師也提出了更高的要求。授課教師需要不斷提高自身素質(zhì),包括科研能力、教學(xué)水平等,積極和同專業(yè)的教師進行交流,不斷地探索和完善計算系統(tǒng)生物學(xué)課程教學(xué),培養(yǎng)具有跨越數(shù)理科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)等不同領(lǐng)域的優(yōu)秀生物信息學(xué)人才。

參考文獻

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[2]程妍,劉仲林.計算生物學(xué)一門充滿活力的新興交叉學(xué)科[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理,2006(3):11-15.

[3]高亞梅,韓毅強.《生物信息學(xué)》本科教學(xué)初探[J].生物信息學(xué),2007(1):46-48.

[4]王兵,姚益平,邢飛.計算系統(tǒng)生物學(xué)中并行隨機仿真方法研究進展[J].計算機工程與科學(xué),2010,32(9):134-139.

[5]張百紅,岳紅云.腫瘤的系統(tǒng)生物學(xué)觀點[J].中國腫瘤臨床,2012(16):1233-1235.

第6篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

1、生物信息學(xué)(Bioinformatics)是研究生物信息的采集、處理、存儲、傳播，分析和解釋等各方面的學(xué)科，也是隨著生命科學(xué)和計算機科學(xué)的迅猛發(fā)展，生命科學(xué)和計算機科學(xué)相結(jié)合形成的一門新學(xué)科。它通過綜合利用生物學(xué)，計算機科學(xué)和信息技術(shù)而揭示大量而復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)所賦有的生物學(xué)奧秘。

2、生物信息學(xué)的另一個挑戰(zhàn)是從蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。這個難題已困擾理論生物學(xué)家達半個多世紀(jì)，如今找到問題答案要求正變得日益迫切。諾貝爾獎獲得者W. Gilbert在1991年曾經(jīng)指出：“傳統(tǒng)生物學(xué)解決問題的方式是實驗的?，F(xiàn)在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數(shù)據(jù)庫中，新的生物學(xué)研究模式的出發(fā)點應(yīng)是理論的。一個科學(xué)家將從理論推測出發(fā)，然后再回到實驗中去，追蹤或驗證這些理論假設(shè)”。

3、生物信息學(xué)的主要研究方向：基因組學(xué) - 蛋白質(zhì)組學(xué) - 系統(tǒng)生物學(xué) - 比較基因組學(xué)，1989年在美國舉辦生物化學(xué)系統(tǒng)論與生物數(shù)學(xué)的計算機模型國際會議，生物信息學(xué)發(fā)展到了計算生物學(xué)、計算系統(tǒng)生物學(xué)的時代。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第7篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：穴位敷貼療法；作用機理；中醫(yī)藥系統(tǒng)生物學(xué)；綜述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.03.033

中圖分類號：R245.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5304（2017）03-0134-03

Research Review of Functional Mechanism of Treatment by Way of Pasting TCM on Acupoints HE Yan-ping1， XIAO Xiao-qin1， DENG Gui-ming2， OUYANG Lin-qi2， CHEN Zhen2， ZHANG Zhi-guo2 （1. Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China； 2. First Affiliated Hospital of Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410007， China）

Abstract： Treatment by way of pasting TCM on acupoints has a long history and the clinical efficacy is determined. In this article， based on the concept of TCM wholism and meridian theory， the mechanism of acupoint pasting therapy was expounded from the aspects of medicine effects on local stimulation of the body， meridian conduction， medicine transdermal absorption. Combining with the research hot spots of modern medicine transdermal delivery system， metabolomics， and efficacy material， this article proposed a new study mode of systems biology of TCM.

Key words： acupoint pasting therapy； mechanism of action； systems biology of TCM； review

穴位N敷療法最早見于《五十二病方》，是以中醫(yī)理論為基礎(chǔ)，以整體觀念和辨證論治為原則，根據(jù)經(jīng)絡(luò)學(xué)說，選取一定的腧穴，并采用適當(dāng)?shù)乃幬镞M行貼敷，通過經(jīng)絡(luò)刺激與藥物的作用，調(diào)理臟腑陰陽，疏通經(jīng)絡(luò)氣血，從而達到預(yù)防和治療疾病目的的一種療法[1-3]。

穴位敷貼療法是中醫(yī)外治法的特色，目前在臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用于內(nèi)、外、婦、兒等科急慢性疾病，療效肯定，尤其對肺系疾病如哮喘、慢性支氣管炎、過敏性鼻炎防治效果顯著[4-8]。

穴位敷貼療法作用機制非常復(fù)雜，在國內(nèi)外研究者對中藥穴位給藥機制進行的初步研究中，一般認為是藥物透皮吸收和經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)對人體調(diào)節(jié)的雙重效應(yīng)[9]。本文主要從以下3方面論述穴位貼敷療法作用

基金項目：國家中醫(yī)藥管理局中藥炮制學(xué)重點學(xué)科（2012年）；湖南省中醫(yī)藥管理局重點項目（201443）；湖南省教育廳重點項目（13A067）；張志國全國名老中醫(yī)藥專家傳承工作室建設(shè)項目（2016年）

通訊作者：肖小芹，E-mail：

機理，為今位貼敷療法的臨床應(yīng)用和實驗研究提供依據(jù)。

1 對機體的局部刺激

即相當(dāng)于藥物灸療法，使局部血管擴張，促進血液循環(huán)，并通過神經(jīng)反射，激發(fā)機體的調(diào)節(jié)作用。現(xiàn)代研究表明，當(dāng)藥物作用人體穴位后，使該穴位的組織結(jié)構(gòu)、皮膚、神經(jīng)、血管、淋巴均發(fā)生一定的變化，某些中藥能刺激穴位使局部的溫度增高，毛細血管擴張，有利于藥物成分通過皮膚穿過毛孔不斷地進入淋巴液、血液，從而發(fā)揮其藥理作用。穴位敷貼還可能通過刺激機體局部以及藥物的吸收、代謝對機體的有關(guān)物理和化學(xué)感受器產(chǎn)生影響，直接反射性地調(diào)整大腦皮層和植物神經(jīng)系統(tǒng)的功能，通過細胞免疫和體液免疫增強抗病能力，從而達到防病治病的目的[10-11]。

但目前中藥藥效成分及經(jīng)絡(luò)調(diào)節(jié)機制尚未闡述清楚，尋找其他途徑的研究方法對于揭示中藥穴位貼敷給藥的機制更有意義。而從中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和代謝組學(xué)探求中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)已經(jīng)成為當(dāng)今中醫(yī)藥界乃至整個藥學(xué)界關(guān)注焦點問題[12]。劉莉等[13]通過超高效液相色譜結(jié)合高分辨率質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-Q-TOF- MS）技術(shù)研究中藥穴位貼敷治療豚鼠尿液代謝物圖譜，初步確認部分哮喘發(fā)作潛在的生物標(biāo)志物和治療哮喘潛在的生物標(biāo)志物。該研究建立了基于豚鼠尿液的UPLC-Q-TOF-MS代謝組學(xué)研究方法，初步闡釋了中藥穴位敷貼治療哮喘的代謝組學(xué)機制和中醫(yī)穴位敷貼透皮給藥的內(nèi)涵。研究結(jié)果對用現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)解釋傳統(tǒng)中藥制劑理論有一定的啟發(fā)作用。

2 穴位刺激及經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)

研究表明經(jīng)絡(luò)和穴位不同于血管和血液，它可以使藥物直接到達相關(guān)臟腑發(fā)揮作用，而不是像血管和血液將藥物廣泛分布到全身[10]。各種病邪侵犯人體，臟腑功能受損，導(dǎo)致經(jīng)絡(luò)澀滯，郁而不通，氣血運行不暢，引起各種疾病，此時可能在經(jīng)絡(luò)循行部位尤其在其所屬腧穴部位出現(xiàn)麻木、疼痛、紅腫、結(jié)節(jié)或特定敏感區(qū)及與經(jīng)絡(luò)相關(guān)臟腑的疾病等異常情況。用中藥貼敷相關(guān)穴位，激發(fā)經(jīng)氣，既有穴位刺激作用又通過經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)，使藥物充分發(fā)揮其功效。改善經(jīng)絡(luò)氣血的運行，糾正臟腑的陰陽失衡，對五臟六腑的生理功能和病理狀態(tài)具有良好的治療和調(diào)整作用，從而達到抗御病邪，保衛(wèi)機體的作用[14]。腧穴作為臟腑氣血匯聚之所，有其獨特的生理功能，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究還認為，經(jīng)穴對藥物具有外敏感性和放大效應(yīng)，經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)是低電阻的運行通道，因此，藥物貼敷于特殊經(jīng)穴，能迅速在相應(yīng)組織器官產(chǎn)生較強的藥理效應(yīng)，起到單相或雙相調(diào)節(jié)作用[11]。

3 透皮吸收

藥物貼敷于相應(yīng)穴位后，經(jīng)皮膚滲透吸收，進而通過血液循環(huán)最終到達臟腑經(jīng)氣失調(diào)的病所，發(fā)揮藥物的“歸經(jīng)”和功能效應(yīng)，從而產(chǎn)生治療疾病的作用[15-17]。

中藥經(jīng)皮給藥系統(tǒng)（TDS）是將中藥或中藥提取物與適當(dāng)基質(zhì)和/或透皮吸收促進劑混合后，敷貼于皮膚表面或相應(yīng)穴位以起到治療作用[18]。穴位貼敷與TDS概念不謀而合，因此對TDS和中藥體外透皮吸收的研究對揭示中藥穴位給藥機制具有重要意義。穴位敷貼具有經(jīng)皮給藥的優(yōu)點，不僅可以避免因口服給藥導(dǎo)致胃腸內(nèi)消化酶對藥物的分解作用和肝臟的首過效應(yīng)，還可以通過控制藥劑輸送的速率，產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的血藥濃度，降低藥物的毒副作用，減少給藥次數(shù)，經(jīng)濟安全，簡便易行。故將中藥經(jīng)皮給藥與穴位功能結(jié)合起來研究其作用機理可以發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的穴位敷貼給藥局限于丸、散、膏、糊等制劑，藥物的溶解率不高，且有效成分難以迅速充分透皮透穴吸收利用，限制了藥效發(fā)揮和進一步研究應(yīng)用[19-20]。國內(nèi)外研究者從物理促滲、化學(xué)促滲劑促滲和劑型因素3方面進行了中藥經(jīng)皮給藥促滲技術(shù)的研究[21-24]，取得了很好的效果。本課題組曾對咳喘穴位貼散進行了質(zhì)量控制研究及劑型改進，采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取了咳喘穴位貼散配方藥物的有效部位[25]。在處方確定的基礎(chǔ)上優(yōu)選了基質(zhì)的配比組成，篩選了1%氮酮為貼片透皮促進劑，對貼片的成型性進行了研究，采用熱熔法制備了新型咳喘穴位貼片[26]；并進行了貼片體外透皮吸收和釋放性研究以及2種劑型的體外透皮特性比較研究[27]。這些工作都表明利用現(xiàn)代科學(xué)和實驗技術(shù)可以進一步促進穴位敷貼藥物的滲透吸收，更好發(fā)揮其藥理作用，為穴位敷貼進一步的研究與開發(fā)利用提供了扎實的基礎(chǔ)。

4 展望

中藥穴位敷貼療法以中醫(yī)整體觀念和經(jīng)絡(luò)學(xué)說為指導(dǎo)，既有藥物本身的滲透吸收作用，又有藥物對穴位的刺激作用以及經(jīng)絡(luò)穴位的傳導(dǎo)功能，它們之間相互影響、相互作用、相互補充，共同發(fā)揮整體疊加治療作用。中藥通過多成分、多靶點、多環(huán)節(jié)的整合效應(yīng)而發(fā)揮其綜合作用的優(yōu)勢。但傳統(tǒng)的中醫(yī)藥理論只對方藥效果給出直觀和取象比類的說明，沒有藥效物質(zhì)成分，也沒有揭示產(chǎn)生藥效的過程和機制，且中醫(yī)理論沒有指出疾病的病因病理的物質(zhì)基礎(chǔ)，有一定的局限性。近年來，中醫(yī)藥研究在國內(nèi)外得到空前的重視和發(fā)展，各種現(xiàn)代科學(xué)和高新技術(shù)介入傳統(tǒng)中醫(yī)藥研究開發(fā)，給中醫(yī)藥帶來了新的發(fā)展機遇。系統(tǒng)生物學(xué)在目前中醫(yī)藥方法學(xué)創(chuàng)新研究中最受關(guān)注，系統(tǒng)生物學(xué)以整體性研究為特征，以整合多種組學(xué)信息為手段，力圖實現(xiàn)從基因到細胞、組織、個體的各個層次的整合，是當(dāng)前復(fù)雜生命體系研究中比較公認的思維方式和研究手段，中醫(yī)藥同樣是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其理論中最具特色的“整體觀”“辨證觀”“動態(tài)觀”，與系統(tǒng)生物學(xué)的研究思路十分一致。因此，積極引入系統(tǒng)生物學(xué)的新思路、新方法，將可能成為推動中醫(yī)藥的現(xiàn)代化探索一個突破口，也開辟了系統(tǒng)生物學(xué)研究的一個新興領(lǐng)域――中醫(yī)藥系統(tǒng)生物學(xué)。因此，以中醫(yī)藥理論為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)分析與生物信息學(xué)技術(shù)，基于中醫(yī)藥系統(tǒng)生物學(xué)模式進行探索，加強基礎(chǔ)研究，從藥效物質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等方面研究中藥穴位敷貼療法治療疾病的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機制，將可能發(fā)現(xiàn)穴位敷貼藥物藥效作用的活性分子群、作用機理及可能作用靶點，實現(xiàn)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機制研究的一體化?；谂R床療效確切的咳喘穴位貼散，同時對傳統(tǒng)敷貼進行劑型和制作工藝的改革，借鑒現(xiàn)代透皮給藥的新技術(shù)、新方法，研制高效、新型的外用敷N藥物，將有更廣闊的市場前景。

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第8篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞 合成生物學(xué)；醫(yī)藥；能源；實踐

中圖分類號 R122 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）121-0161-01

目前科學(xué)家已測定了包括人類在內(nèi)的700多種生物的基因組，這表明生命科學(xué)進入遺傳密碼的全面解析階段，在分子水平研究基因結(jié)構(gòu)和功能。這些成果為工程師創(chuàng)造新世界提供了有力的生物元器件。工程師可以用這些已知的功能，重新設(shè)計和構(gòu)建具有新功能的生命，甚至可以全合成新生命，這就是進入21世紀(jì)新興的合成生物學(xué)。合成生物學(xué)是繼人類基因組研究之后，生物領(lǐng)域的又一熱門學(xué)科，是整體系統(tǒng)論生物學(xué)思潮在工程學(xué)領(lǐng)域的

再現(xiàn)。

1 合成生物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

1.1 合成生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)

合成生物學(xué)的出現(xiàn)是與系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展密不可分的。從哲學(xué)思維上，二者都遵從系統(tǒng)論，生物系統(tǒng)的整體功能不可分割。系統(tǒng)生物學(xué)將在基因、蛋白質(zhì)、代謝物等多維分子水平獲得大量的細胞行為知識和建立生物網(wǎng)絡(luò)，為合成生物學(xué)提供理論和模型。合成生物學(xué)可為系統(tǒng)生物學(xué)的定量分析提供模式生物。

1.2 合成生物學(xué)與生物信息學(xué)、化學(xué)

如果把基因組測序看成閱讀和解碼遺傳信息的過程，那么合成生物學(xué)就是人工書寫和編程過程，是測序的逆過程。這個過程對生物信息學(xué)提出了更大的挑戰(zhàn)，與所有的工程學(xué)一樣，合成生物的設(shè)計和優(yōu)化過程中需要用新的算法進行模擬和測試。合成生物的過程是以原料核酸的高速合成為基礎(chǔ)的，因此需要高效、低成本的化學(xué)合成技術(shù)提供支持。目前，常規(guī)化學(xué)方法合成一個堿基核苷酸商業(yè)化價格是2元左右，而新方法有望把成本降到更低。

1.3 合成生物學(xué)與基因工程

二者既有聯(lián)系，也有區(qū)別。就操作對象和主要技術(shù)手段而言，二者相同，都是以基因為對象，都需要核酸酶和連接酶作為剪切和組裝的工具，也都需要載體來承載基因，進行擴大繁殖和保存。然而僅采用基因工程技術(shù)，只能在較小的范圍內(nèi)對已經(jīng)存在生命進行改造，合成生物學(xué)研究將降低關(guān)鍵技術(shù)成本，解決基因操作的經(jīng)濟性問題，從而在工程領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。

2 醫(yī)藥與能源創(chuàng)新發(fā)展中的合成生物學(xué)技術(shù)

創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)是整個新藥研究中最富創(chuàng)造性的環(huán)節(jié)。20世紀(jì)70年代之后，DNA重組技術(shù)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)及生物芯片技術(shù)的研究成果為新藥研究提供了指導(dǎo)性的理論知識和多樣化的實驗手段，極大地促進了新藥的研制和產(chǎn)業(yè)化。

2.1 DNA重組技術(shù)與創(chuàng)新藥物研究

DNA重組技術(shù)通過人為的基因拼接，構(gòu)建攜帶外源目的基因的表達系統(tǒng)，在宿主細胞中表達外源基因編碼的蛋白質(zhì)、多肽類藥物。DNA重組技術(shù)為創(chuàng)新藥物的研究和產(chǎn)業(yè)化提供了全新的技術(shù)，開創(chuàng)了現(xiàn)代生物技術(shù)藥物的新階段。在微生物藥物的制備中，具有良好遺傳特性的高產(chǎn)菌株是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。重組DNA技術(shù)已成功地應(yīng)用于構(gòu)建具有特定遺傳特性的高產(chǎn)菌株。如將放線菌紫紅素的合成基因?qū)胱霞t鏈霉菌，產(chǎn)生了新型抗生素二氫榴菌紫紅素；將紅霉素抗性基因轉(zhuǎn)入紅霉素產(chǎn)生菌，可構(gòu)建出耐自身產(chǎn)物抑制的高產(chǎn)菌株；將透明顫菌的血紅蛋白基因?qū)私鹈顾禺a(chǎn)生菌，工程菌可以在低溶氧條件下正常代謝，達到降低供氧能耗的目的。

2.2 蛋白質(zhì)組學(xué)與創(chuàng)新藥物研究

蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）是繼人類基因組計劃之后又一個引人注目的新興學(xué)科。蛋白質(zhì)組學(xué)是從整體蛋白質(zhì)水平上，從更貼近生命活動規(guī)律的角度去探討機體生理、病理現(xiàn)象及其本質(zhì)。人體細胞有3000～10000種以上的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量及其功能狀態(tài)在同一機體的不同細胞中是不相同的，即使是同一種細胞，在不同時期，其蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量也不盡相同。正常和病變狀態(tài)下細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)譜存在差異，服藥前后的蛋白質(zhì)譜也存在差異，通過定性和定量地分析蛋白質(zhì)譜的差異，可以探討疾病發(fā)生的可能機制，發(fā)現(xiàn)藥物作用的新靶點，從而為研發(fā)新藥，研究藥物作用機制以及指導(dǎo)臨床合理用藥提供重要的依據(jù)。

靶向藥物的研制是創(chuàng)新藥物研制的主流。據(jù)統(tǒng)計，已發(fā)展了多種類型的功能或疾病靶標(biāo)，涉及：腫瘤、血液與造血、免疫調(diào)節(jié)、心腎系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)及泌尿系統(tǒng)等。據(jù)Drew報告（2000年），目前使用的、據(jù)認為安全有效的多種疾藥的分子靶點483個，按生物化學(xué)分類，其中受體45％，酶28％，激素與細胞因子11％，其他為離子通道、核多體等。在分子水平對疾病研究結(jié)果顯示，潛在的藥物靶點數(shù)目可能為5000～10000個，均可能作為研制藥物的作用靶點。

2.3 生物信息學(xué)與創(chuàng)新藥物研究

生物信息學(xué)是生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和信息科學(xué)等多學(xué)科交叉產(chǎn)生的嶄新學(xué)科。生物信息學(xué)借助計算機強大的信息儲存和信息分析功能處理生物學(xué)領(lǐng)域、尤其是基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域中爆炸性增長的海量數(shù)據(jù)。生物信息學(xué)的核心內(nèi)容至少包括基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)組信息學(xué)和代謝調(diào)控信息學(xué)三大部分?；蚪M信息學(xué)指對基因信息的獲取、處理、存儲和分析，目的是確定全部基因的確切位置，以及各DN段的功能。蛋白質(zhì)組信息學(xué)包括對有關(guān)細胞或組織中的全部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、功能、定位以及各蛋白質(zhì)問的相互作用的信息進行處理和分析，目的是確定各種蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和功能及相互作用。

2.4 生物芯片技術(shù)與創(chuàng)新藥物研究

生物芯片（biochip）是近年來生命科學(xué)、微電子學(xué)和生物信息學(xué)結(jié)合交叉領(lǐng)域的重大進展。生物芯片分為DNA芯片、RNA芯片、蛋白質(zhì)芯片、抗體芯片、PCR芯片及藥物傳輸芯片等。生物芯片通過原位化學(xué)合成或機械點樣構(gòu)成高密度探針微陣列。比如DNA芯片可在1　cm2的玻璃或硅片襯底上，集中排列數(shù)萬至數(shù)十萬個DNA探針。從理論上講，十至數(shù)十個這樣的芯片就可以全面檢查一個人的基因，從而發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常或功能異常的基因。生物芯片主要用于基因序列測定，分析基因組突變和單核苷酸多態(tài)性突變位點，同時也用于測定特定基因的表達水平和比較同源基因的表達差異，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、DNA及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速和大信息量的檢測。生物芯片技術(shù)的發(fā)展為疾病的臨床診斷和個性化治療開辟了全新的途徑，同時為創(chuàng)新藥物的高通量篩選（high　throughput　screening，HTS）提供了強有力的技術(shù)支撐平臺。

3 結(jié)束語

合成生物學(xué)為很多領(lǐng)域的研究提供新視角：生物學(xué)家用它來重建不同層次的研究對象，由此加深對生命活動和生命過程的理解；化學(xué)家用它創(chuàng)造新分子化合物；物理學(xué)家用它來發(fā)現(xiàn)自然狀態(tài)下分子的運動行為；工程技術(shù)人員則用它進行藥物、生物材料和生物能源等工程設(shè)計并簡單、低廉、高效地制造，滿足人類和社會發(fā)展的需要。

參考文獻

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第9篇：系統(tǒng)生物學(xué)研究范文

1990年啟動的人類基因組計劃把生物學(xué)由分子生物學(xué)時代推向了系統(tǒng)生物學(xué)時代,生物學(xué)由分解轉(zhuǎn)向整合。代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)之后,系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分。細胞內(nèi)的生命活動大多發(fā)生在代謝物層面,如細胞信號釋放、能量傳遞、細胞間通信等,因此,代謝組學(xué)被認為是“組學(xué)”研究的最終方向[1]。中醫(yī)藥學(xué)是有著幾千年歷史的古老科學(xué),中醫(yī)藥的現(xiàn)代化研究迫切要求將古老的中醫(yī)“語言”用現(xiàn)代科學(xué)加以闡釋,而近年來用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的還原論思想模式來衡量和改造中醫(yī)藥學(xué),卻出現(xiàn)了中醫(yī)藥學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)面前無法證明其科學(xué)性的尷尬局面[2]。代謝組學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)都是用整體思維模式來研究機體的,因此,如果能尋找到有機的切合點,將處于科學(xué)研究前沿的代謝組學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)研究結(jié)合起來,勢必能更好地推動中醫(yī)藥現(xiàn)代化的進展。筆者重點探討了代謝組學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)的聯(lián)系及代謝組學(xué)在中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中的應(yīng)用,以期拋磚引玉,為代謝組學(xué)應(yīng)用于中醫(yī)藥的現(xiàn)代化研究提供理論幫助。

1  代謝組學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)理論體系的聯(lián)系

   

中醫(yī)藥學(xué)是有著數(shù)千年歷史的古老科學(xué),在歷代醫(yī)家不懈的醫(yī)療實踐中,形成了以整體觀念和辨證論治為特點的理論體系。所謂整體觀念,是關(guān)于人體自身的完整性及人與自然和社會環(huán)境統(tǒng)一性的認識,是整體思維方法在中醫(yī)理論中的體現(xiàn)。中醫(yī)藥學(xué)非常重視人體的統(tǒng)一性和完整性,認為人體的每個局部都是整體的一部分,都具有整個生命的全部信息；另一方面注重人體與環(huán)境的統(tǒng)一性,認為人的生命活動與自然運動規(guī)律相統(tǒng)一。這種觀念貫穿于中醫(yī)學(xué)對人體的生理活動和病理變化乃至疾病的診斷、預(yù)防和治療等各個方面的理性認識之中。近年來,中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究已經(jīng)成為學(xué)術(shù)科研上的焦點問題,學(xué)者們力圖用現(xiàn)代科學(xué)方法論來衡量和改造中醫(yī)藥學(xué),卻出現(xiàn)了中醫(yī)藥學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)面前無法證明其科學(xué)性的尷尬局面[2]。這都是由于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的方法論與中醫(yī)藥學(xué)的方法論之間存在著明顯的鴻溝,中醫(yī)藥學(xué)研究用的是整體思辨的網(wǎng)狀思維模式,它注重把握事物之間的聯(lián)系,而不是事物本身,因而其知識結(jié)構(gòu)是綜合的、整體性的；同時,中醫(yī)藥學(xué)善于把人與環(huán)境因素綜合地加以考慮,其思維呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究是還原分析的鏈?zhǔn)剿季S模式,它是建立在實驗分析基礎(chǔ)上的,注重研究事物本身的特性,往往忽略了事物之間的聯(lián)系,其知識結(jié)構(gòu)是分析性的、局部的。然而,人體本身是一個復(fù)雜的整體,人體的復(fù)雜性及疾病的聯(lián)系性,與中醫(yī)的整體網(wǎng)狀思維模式接近現(xiàn)代醫(yī)學(xué),也正由一元化向多元化轉(zhuǎn)變,由單一性向系統(tǒng)型轉(zhuǎn)變?；蚪M計劃基本完成,標(biāo)志著生物學(xué)研究進入了“后基因時代”,而系統(tǒng)生物學(xué)研究是后基因時代的最主要研究任務(wù)?；蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及代謝組學(xué)都是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分,基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分別從基因、mrna、蛋白質(zhì)層面探尋生命的活動,然而,代謝物是生命活動的最終產(chǎn)物,代謝物的水平可以被看作是基因或環(huán)境發(fā)生變化時生物體作出的最終的應(yīng)答,正如oliver fiehn所認為的“代謝物是基因型到表現(xiàn)型之間的橋梁”[3],“基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)告訴你可能發(fā)生什么,而代謝組學(xué)則告訴你已經(jīng)發(fā)生了什么”[4]。因此,代謝組學(xué)是系統(tǒng)生物學(xué)研究的終點。總之,代謝組學(xué)屬于全局系統(tǒng)生物學(xué)(global systems biology)研究方法,與中醫(yī)藥學(xué)的整體觀念相對應(yīng)；且代謝組學(xué)研究的目標(biāo)是代謝物,而“代謝物是基因型到表現(xiàn)型之間的橋梁”,其研究更接近表現(xiàn)型,由此,代謝組學(xué)用于中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究具有不可比擬的優(yōu)勢。

2  代謝組學(xué)與“證”的現(xiàn)代研究

辨證論治是中醫(yī)學(xué)認識和治療疾病的基本思路,是中醫(yī)理論體系的基本特點之一?！白C”是辨證論治的起點和核心。所謂“證”,是指在致病因素作用下,機體內(nèi)外環(huán)境各系統(tǒng)之間相互關(guān)系發(fā)生紊亂所產(chǎn)生的綜合反應(yīng),是反映疾病處于某一階段病因、病性、病位、病勢等病理要素的綜合性診斷概念。因此,“證”的現(xiàn)代研究是中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究的核心任務(wù)。近年來,學(xué)者們對“證”進行了廣泛而深入的研究,主要集中在證候的標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化、證候的本質(zhì)、計量診斷、證候的動物模型等方面。其中證的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是進行“證”的其它方面研究的基礎(chǔ),如果對證候沒有一個客觀的尺度加以評價,其它方面的研究也就無法進行。每一個證候都有其外象(外候)與內(nèi)涵,證的標(biāo)準(zhǔn)化研究中,對其外候的研究主要是根據(jù)中醫(yī)文獻及臨床資料,并結(jié)合臨床流行病學(xué)研究,制訂某些證的診斷標(biāo)準(zhǔn),使辨證達到規(guī)范化,并將現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的實驗指征結(jié)合到證的研究標(biāo)準(zhǔn)之中；但外候是用四診——望、聞、問、切所獲得的信息進行整理而得,很難量化,即使用流行病學(xué)方法加以分析,亦是靠專家經(jīng)驗打分,最多亦只是半定量。這種診治的準(zhǔn)確性很大程度上依賴醫(yī)生的診療經(jīng)驗,無論在準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、敏感性等方面都更多地受到醫(yī)患雙方主觀因素的影響。因此,從證的內(nèi)涵方面去制定“證”的診斷標(biāo)準(zhǔn)十分有意義。近年來,學(xué)者們致力于探索證候的高特異性和高靈敏性的指標(biāo),試圖建立證候?qū)嶒炘\斷單個金指標(biāo),然而,由于證的整體性、動態(tài)性和異病同證、同病異證等特征,不可能用單一指標(biāo)作定性、定量、定位的說明。據(jù)此,證候客觀化研究采用綜合指標(biāo),精選非特異指標(biāo)進行特異組合,建立能反映證本質(zhì)并能區(qū)別它證的定性、定量、定位綜合實驗指標(biāo),輔助四診,確定證候診斷具有重要的意義。代謝組學(xué)正具備反映和解決這些問題的“組”、“群”、“譜”集成的分析功能。它能夠通過檢測不同時間患者的尿液或血液,對這些代謝產(chǎn)物進行分析,從而確定不同的證所對應(yīng)的代謝組,使“證”可以得到客觀化的表述。另外,利用代謝組學(xué)方法,通過研究代謝物圖譜隨時間的變化,能夠幫助人們更好地理解疾病過程中“證”的變化與機體內(nèi)物質(zhì)的代謝途徑和代謝狀況的關(guān)系,還有助于疾病生物標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)和輔助診斷,使診斷、治療達到個體化。其準(zhǔn)確性依賴于儀器的性能,可以提高診治的科學(xué)化、定量化,避免了人為因素的誤診。

3  代謝組學(xué)與中醫(yī)藥療效的整體評價

既然疾病具有系統(tǒng)化、動態(tài)化、整體化的特征,所以,在治療時應(yīng)隨疾病的進程不同相應(yīng)地調(diào)整藥物劑量和種類。因為疾病發(fā)生的不同階段需要不同的藥物組分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,而以單一成分作用到單靶點的西藥對此束手無策。從這個意義上講,中藥沒有無效成分。所謂無效成分只是相對疾病的不同階段而言。因此,未來的若干年,復(fù)方藥或多組分藥將在疾病治療中擔(dān)當(dāng)重要角色。中藥及復(fù)方具有多種組分,其多效性、多靶點、多途徑發(fā)揮作用等特點又為其臨床療效評價帶來了很多難題。近年來,對于中醫(yī)藥的臨床療效評價,自覺不自覺地照搬西醫(yī)過去生物醫(yī)學(xué)模式的療效評價和標(biāo)準(zhǔn),從單側(cè)面、單生物學(xué)因素著手,缺少系統(tǒng)地反映中醫(yī)個體診療特色和復(fù)合干預(yù)策略的療效評價方法和指標(biāo)[5],這一點嚴(yán)重影響了中醫(yī)藥的質(zhì)量和水平及其可信度。另一方面,又無法有效地將可能存在的臨床療效優(yōu)勢客觀的表現(xiàn)出來。因此,中醫(yī)藥的臨床療效必須用系統(tǒng)方法學(xué)加以評價,尋找客觀、系統(tǒng)的臨床療效評價方法是中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中急需解決的重點問題。

代謝組學(xué)的出現(xiàn)為中醫(yī)藥臨床療效評價提供了全新的思路和工具,中藥(尤其是復(fù)方)的整體性作用機制和療效在系統(tǒng)代謝組學(xué)的研究方法下將可能得到充分的展示和挖掘。疾病狀態(tài)可以引起機體內(nèi)代謝物的整體發(fā)生變化,成功的治療必須使代謝網(wǎng)絡(luò)中的缺陷部分正常化,同時又不得干擾其它維持健康所必須的代謝途徑的調(diào)控[6]。利用代謝組學(xué)方法,通過監(jiān)測分析尿液、血液、唾液及細胞和組織的提取液等一系列樣品的譜圖在用藥前后的整體變化,再結(jié)合模式識別方法,不僅可以客觀地評價藥物對于疾病的治療效果,還可以對人體功能活動、生存質(zhì)量和影響健康等的重大事件加以評價。中藥及復(fù)方的臨床療效評價得以客觀化后,對于中醫(yī)藥學(xué)用循證醫(yī)學(xué)的方法進行進一步療效評價提供了可能性。另外,在中醫(yī)藥研究中要高度重視其對腸道菌群的影響?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),在正常情況下腸道菌群之間存在著復(fù)雜的動態(tài)平衡關(guān)系,此種平衡不僅為腸道正常菌群的生存所需要,而且對其宿主的多種生理功能(尤其是代謝)乃至生命活動亦至關(guān)重要,即腸道微生物群落實際上參與了人體的生理、病理和藥理(毒理)過程,形成了人類代謝網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分。中醫(yī)從整體出發(fā)研究人體的平衡與失調(diào)問題,并通過中藥使其恢復(fù)平衡,與腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境的平衡理論有異曲同工之處。中藥大多數(shù)給藥途徑是通過口服,經(jīng)過消化道在局部起作用或通過吸收在全身起作用。中醫(yī)藥的整體觀雖然與西醫(yī)相比具有其特殊性,但與現(xiàn)代微生態(tài)學(xué)具有一致性,因此,腸道菌群研究很可能會成為用代謝組學(xué)的方法來研究中醫(yī)藥的突破口。正如代謝組學(xué)鼻祖nicholson教授所提出,“在global systems biology的框架下,將人看作一個superorganism來進行代謝組學(xué)研究的思想,把人與環(huán)境(地理的、社會的)、人與腸道菌群之間的相互作用加以綜合考慮,使我們能夠更全面、真實地反映人體疾病與代謝變化的關(guān)系,從而達到個性化醫(yī)療(personalized healthcare)的理想目標(biāo)”[7]。這種思想與傳統(tǒng)中醫(yī)藥強調(diào)人與社會環(huán)境的整體觀、四時和飲食對人的影響、辨證施治等思想是一致的。

4  代謝組學(xué)與中藥新藥研究

中藥的化學(xué)成分復(fù)雜,中藥及復(fù)方在治療疾病時,主要是由于藥效組分在多靶點或多器官上發(fā)揮整體綜合調(diào)節(jié)作用,具有多因微效的特點。正由于中藥及復(fù)方的多組分和作用具有多效性、多靶點性、多途徑性等特點,為其新藥開發(fā)帶來了諸多的障礙,如中藥的質(zhì)量控制、發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機理、安全性研究等都是中藥新藥研究亟待解決的重點和難點問題[8]。

中藥材的質(zhì)量直接影響中藥飲片和中成藥的質(zhì)量,最終影響其臨床療效。中藥材的質(zhì)量好壞與其所含的化學(xué)成分直接相關(guān)。因此,對中藥組成成分的控制是中藥材質(zhì)量控制的著眼點。中藥的多種組分,其實質(zhì)就是其多種代謝產(chǎn)物的集合,其組成、含量和存在狀態(tài)等受到產(chǎn)地、氣候、采集季節(jié)及后處理等多方面因素的影響。代謝組學(xué)可以用于分析中藥中各種組分的類型、含量和狀態(tài)隨各種因素的變化,可以定量地對其進行評價,從而實現(xiàn)對其質(zhì)量進行控制。所以,代謝組學(xué)用于中藥栽培、采集、加工階段,符合藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(gmp)的質(zhì)量控制以及藥物監(jiān)督部門針對藥物質(zhì)量的控制,無疑是最佳方法。這種方法準(zhǔn)確、重復(fù)性好,而且不依賴于操作人員的經(jīng)驗[9]。對于中藥及復(fù)方的藥理作用機制的研究,代謝組學(xué)也具有絕對的優(yōu)勢。成功的疾病治療必須使代謝網(wǎng)絡(luò)中的缺陷部分正常化,同時又不得干擾其它維持健康所必須代謝途徑的調(diào)控。藥物的作用機制的研究就是研究藥物在這種調(diào)控作用中所起到的作用和如何起作用。通過認識體液“代謝指紋圖譜”變化的原因,聯(lián)系基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的方法,可以尋找藥物作用的靶點或受體,從而發(fā)現(xiàn)藥物作用的機制。正如nicholson教授提出的proteo-metabonomics的概念,即將蛋白質(zhì)組學(xué)與代謝組學(xué)相結(jié)合,以便更全面、有效和準(zhǔn)確地尋找藥物作用的生物標(biāo)志物。在中藥及復(fù)方的安全性評價方面,代謝組學(xué)通過分析與毒性作用的靶位和作用機制密切相關(guān)的生物體液中的代謝產(chǎn)物譜隨時間的變化,可以確定毒性作用的靶器官和組織、毒性作用的過程和生物標(biāo)志物[10-11]。因此,代謝組學(xué)可以反映出毒性效應(yīng)的終點狀況,并且可以與生化和病理指標(biāo)聯(lián)系起來。所有的代謝物都有其特征nmr 譜峰,故代謝變化的指紋圖譜可以作為毒物檢測的定性依據(jù),以便從功能和安全性兩方面使藥物篩選更有效,為新藥臨床前安全性評價提供可靠的技術(shù)支持和保障。因此,代謝組學(xué)在毒物藥物學(xué)的研究中將發(fā)揮極其重要的作用。

5  結(jié)語

代謝組學(xué)是處于科學(xué)研究頂端的前沿性科學(xué),近些年中,其發(fā)展非常迅速。雖然由于技術(shù)和設(shè)備等的局限,我國在這方面的研究才剛起步,但其在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用已初步顯現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢,將其用于中醫(yī)藥學(xué)的研究,必將對中醫(yī)藥的現(xiàn)代化研究起到推波助瀾的作用。因此,引進先進的技術(shù)和設(shè)備,大力開展代謝組學(xué)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的研究,對于推進中醫(yī)藥現(xiàn)代化的進程具有重要的現(xiàn)實意義。

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