一次生物研究性学习的收获——构建生物模型,晒晒生物知识

在一次研究性学习活动过程中,我发现构建生物模型对纠正学生生物知识、改变学生情感态度价值观都具有很大的影响作用。

模型建构在生物教学中的应用实例——“孟德尔遗传规律的现代解释”教学设计和反思

结合“孟德尔遗传规律的现代解释”的教学设计实例，谈谈生物教学中构建模型、利用模型以提高教学效果。

基于多模态MRI图像的耳软骨模型构建

构建高保真的耳软骨支架一直是耳廓再造的研究核心。传统成像方法对耳软骨和周围组织的区分度较低,为探究可用于耳软骨成像的MRI扫描序列,为耳软骨3D生物打印提供高精度模型,提出超短回波时间(UTE)成像和3D_T2成像序列相结合的扫描方案。实验共收集40位健康志愿者单侧外耳廓数据。首先,两位有经验的评估者分别根据UTE图像逐层勾勒出耳软骨大致形状,并根据3D_T2图像进一步去除耳垂等其他组织,以此构建耳软骨模型。每名评估者独立重复3次。然后,分析评估者内和评估者间耳软骨分割结果的体积(Cg.V)、表面积(Cg.S)和厚度(Cg.Th)的相关性,以评价不同评估者是否可以定义相同的感兴趣区域。结果显示,评估者内手动分割结果的精度误差分别为:Cg.V≤3.05%,Cg.S≤1.80%,Cg.Th≤3.43%,评估者间分别为:Cg.V=2.39%,Cg.S=3.75%,Cg.Th=3.37%;Cg.V、Cg.S和Cg.Th的组内相关性分别高于0.95、0.97、0.77,组间相关性分别为0.97、0.89和0.69;Dice相似性系数(DSC)均高于80%。这表明,超短回波时间和3D_T2成像序列结合能够表征耳软骨的形态学差异,是适合耳廓再造研究的扫描方案,可为3D生物打印提供高精度的耳软骨模型。

模型建构在生物教学中的应用实例——“孟德尔遗传规律的现代解释”教学设计和反思

结合“孟德尔遗传规律的现代解释”的教学设计实例，谈谈生物教学中如何构建模型、如何利用模型提高教学效果。

生物学模型构建的情景体验式教学

“模型构建”情景式教学作为一种教学模式和教学活动,旨在通过可视化、可操作化的形式阶梯性呈现教学内容,帮助学生不断思考与体悟,使生物学科核心素养的学习活动真正发生。以“核酸是遗传信息的携带者”一节教学内容为课例,错落有致地展现模型构建教学的情景式设计,剖析模型构建情景式教学的实践模式。

CRISPR-Cas9技术在医药领域中的应用

CRISPR-Cas9是存在于细菌和古细菌中的一种抵御噬菌体或质粒侵染的获得性免疫防御系统,它由成簇规律间隔短回文重复基因序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和Cas(CRISPR-associated)蛋白组成。天然的II型CRISPR系统已经被改造成第三代基因编辑工具,将单链向导RNA(single-guide RNA,sgRNA)和作为DNA内切酶的Cas9蛋白导入细胞内,即可在基因组特定位置上进行基因编辑。由于CRISPR-Cas9具有简便高效、脱靶效应低等特点,目前已被广泛应用在动物、植物、微生物的生理和病理研究以及药物研发等领域。本文着重讲述了CRISPR-Cas9的作用机制以及它在医药领域中的应用,包括构建生物模型、疾病治疗、药物靶点筛选和CRISPR与免疫疗法的联合应用。

基于OD-TTD法构建金黄色葡萄球菌生长模型的研究

本文应用OD-TTD法测定金黄色葡萄球菌的生长速率和迟滞期,并在此基础上构建其生长模型。以金黄色葡萄球菌CMCC(B)26003为实验菌株,将梯度稀释的菌液于96孔细胞培养板中培养,实时测定各菌液的OD值。根据达到特定OD值所需的时间(times to detection,TTD)与起始菌数(N0)的线性关系和OD达到特定值时的菌数(Nd),计算生长速率(μ)和迟滞期(λ),然后选择合适的模型拟合生长数据。结果得出:TTD=-154.86N0+1202.3,R2=0.9997(OD=0.1),计算出μ为0.0064 log[cfu/(mL·min)],λ为7.8 min。根据Gompertz、Baranyi、Logistic和3-phase linear(3PLM)模型推算TTD值。结果表明3PLM模型推导结果与实测值基本吻合,因此最适合构建生长模型。此外,对比平板法和OD-TTD法,发现生长速率值两者差别不大,但迟滞期值则前者远比后者大。因此,在OD-TTD法基础上采用3PLM模型可以快速简便地构建金黄色葡萄球菌生长模型,但是迟滞期的测定结果仍存在不确定性。