科学系统观视角下的高中生物学教材分析及教学启示

科学的系统观认为,系统是由不同要素基于一定关系或结构结合而成的具有特定功能的有机整体。生命系统被认为是自然界系统中最高级的形式,不同层级的生命系统都可以从结构和功能视角进行解构和分析。以人教版高中生物学教材中Na~+为例,在教学启示上,可从科学系统观出发,在厘清不同模块之间内在联系的基础上,梳理教学逻辑和重点;通过联系实际,让学生明确学习意义;从系统观视角分析Na~+的认知过程,培养学生的科学思维。

无线智能显微互动系统在病原生物学实验教学中的应用

在高校信息化教学改革的背景下,无线智能显微互动系统应用于病原生物学实验教学中,充分发挥出其可视性、示范性、强制性、即时性和交互性等优势和特点,能够加强师生的实时互动交流,完善实验课的考核模式,提升学生的学习兴趣,实现优质教学资源的共享,促进实验教学效率和质量的提高。

肺孢子菌分子生物学检测的优越性及定植对呼吸系统疾病的影响

探讨肺孢子菌分子生物学检测的优越性及定植对呼吸系统疾病的影响。方法 将2022年1月至12月入院的非HIV感染的呼吸系统疾病患者50例为研究对象,采集呼吸道分泌物,做实时荧光PCR及微生物染色,对比两种诊断方式的肺孢子菌阳性率。比较耶氏肺孢子菌阳性患者与阴性患者的1,3-β-D葡聚糖阳性率、CRP水平。结果 微生物染色阳性率明显与荧光PCR阳性率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。耶氏肺孢子菌阳性患者的1,3-β-D葡聚糖阳性率、CRP水平均高于阴性组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 呼吸系统疾病患者可采用肺孢子菌分子生物学检测,及时发现肺孢子菌感染,促进治疗。

榄李开花生物学和繁育系统

为揭示榄李(Lumnitzera racemosa)濒危机制及开展相关保护行动,对广东珠海淇澳担杆岛省级自然保护区引种的榄李进行野外观测,观测榄李开花动态,结合运用杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力测定和柱头可授性测定、人工授粉等试验对榄李的繁育系统进行研究。结果表明:(1)榄李群体始花期为5月16日左右,盛花期为5月25日—7月1日,末花期为7月5日—8月31日,群体花期时间约106 d;花序花期持续时间为5~18 d,持续平均时间为(10.80±3.58)d;榄李单花花期持续时间为7~13 d,平均时间为(9.1±1.3)d。(2)开花当天花粉活力最高,达58.73%,第2天活力下降,第3天花粉已不具备活力;开花第1天柱头可授性最弱,后逐渐加强,第3天柱头可授性最强,达100.00%,雌雄蕊成熟时间不一致。(3)榄李杂交指数(OCI)为4,繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者;花粉-胚珠比(P/O)为5740.50±1318.20,繁育系统为专性异交;由授粉试验可知,繁育系统为自交和异交同时存在的混合交配系统。综合上述,榄李的繁育系统为以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。

系统生物学——生命科学的新领域

系统生物学是继基因组学、蛋白质组学之后一门新兴的生物学交叉学科 ,代表 2 1世纪生物学的未来 .最近 ,系统生物学研究机构纷纷成立 .在研究上 ,了解一个复杂的生物系统需要整合实验和计算方法 .基因组学和蛋白质组学中的高通量方法为系统生物学发展提供了大量的数据 .计算生物学通过数据处理、模型构建和理论分析 ,成为系统生物学发展的一个必不可缺、强有力的工具 .在应用上 ,系统生物学代表新一代医药开发和疾病防治的方向 .

Hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p作为系统性硬化症生物标志物及调控生物学行为的研究

目的:探讨hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p作为系统性硬化症(systemic sclerosis,SSc)生物标志物及调控生物学行为的研究。方法:选取10例SSc患者和10例健康对照者作为研究对象,采用RT-qPCR法检测SSc患者及健康对照者外周血单个核细胞(PBMCs)中hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p表达水平。应用受试者工作特征(ROC)曲线探究其诊断价值。Pearson或Spearman分析miRNA和SSc患者临床指标的相关性。利用miRDB、Targetscan和miRDIP数据库预测hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p靶基因,并进行GO功能注释和KEGG Pathway富集分析、PPI相互作用网络构建、中心基因的筛选。结果:在SSc患者PBMCs中hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p的表达水平均明显高于健康对照者(P<0.001)。ROC曲线显示,hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p诊断SSc的曲线下面积为(AUC=1, P<0.001)。相关性分析显示,hsa-miR-155-3p、 hsa-miR-155-5p和高分辨率CT(HRCT)、中性粒细胞百分比(NEUT%)、淋巴细胞百分比(LYM%)、白球比(ALB/GLB)等临床指标相关(P<0.05)。hsa-miR-155-3p和hsa-miR-155-5p靶基因富集的信号通路与SSc纤维化、免疫、炎症的发生发展密切相关。结论:hsa-miR-155-3p及hsa-miR-155-5p可能参与了调节SSc纤维化、免疫、炎症的发生、发展,hsa-miR-155-3p及hsa-miR-155-5p有可能作为SSc临床诊断和治疗的潜在生物标志物。

系统生物学——一生命科学的新领域

20世纪生物学从宏观到微观进步巨大,传统的分析还原的研究方法受到质疑。在此背景下,系统生物学是继基因组学、蛋白质组学之后一门新兴的生物学交叉学科。从系统角度来进行生物学研究逐步成为现代生物学研究方法的主流。在研究上,了解一个复杂的生物系统需要整合实验和计算方法、基因组学和蛋白质组学中的高通量方法为系统生物学发展提供大量的数据,计算生物学通过数据处理、模型构建和理论分析,成为系统生物学发展的一个必不可缺的、强有力的工具,已经在诸多医学前沿领域的研究中成为重要研究方法而被广泛应用。本文旨在阐述系统生物学的发展现状及其应用前景,希望能对广大相关领域的读者有所价值。

创伤性休克复苏研究的挑战与机遇:大数据分析、计算机科学、系统生物学与创伤科学的融合

传统临床科研格局下的创伤休克救治研究,面临仅靠自身难以突破的障碍。但随着近年来大数据挖掘、计算机科学以及系统生物医学技术的快速发展,提高创伤休克救治水平的多学科研究方向已经确立,整个创伤科学研究的未来必然是向融合多学科技术工具和平台的道路前进,尤其是引入计算机辅助的临床决策支持系统(computerized clinical decision support system,CDCSS)。CDCSS是近十年来随着计算机科学的快速进步而发展起来的临床诊疗新工具。作为融合了计算机和人工智能的崭新技术,CDCSS目前已经成为帮助临床医学各个学科提高诊疗水平的利器,并正在成为下一代个性化医疗技术发展的基础平台。在创伤休克诊疗上,已有的CDCSS聚焦于帮助临床医师对不同预后类型的患者进行预判,并决定适当的复苏终点。从提高研究水平的角度,创伤复苏研究的未来发展,应当遵循转化医学的要求,建立多学科的医生科学家团队及相应研究机构,促进科技创新成果向临床技术转化。

迈尔的“生物学哲学”核心思想解读——从复杂性系统科学的视角看

文章从复杂性系统科学的视角,对迈尔基于自然选择的进化论的核心理念进行哲理性解读。最有特色的观点有:(1)迈尔用整体论对"中性说"进行答辩,我们对此用科学哲学观点作重新分析;(2)采用西蒙的"满意决策"理论来解释,自然选择=受约束的次优化反馈调节过程,证明它比最优化的"完美设计论"更加合理;(3)用博弈论的观点来解读种种生物进化对策;(4)用混沌边缘的"非线性放大"来解释迈尔的"边缘成种理论"。总起来,借此阐发笔者关于"系统科学=生物学理论背后的元理论"的思想。

基于HSA与GP60/SPARC相互作用力学生物学机制构建药物靶向递送系统及抗肿瘤应用

目的人血清白蛋白(HSA)能与其受体蛋白(GP60)/结合蛋白(SPARC)相互作用,但其相互作用的分子力学生物学机制目前仍不清楚,这阻碍了以HSA为基础构建药物靶向递送系统。本研究旨在阐明HSA与GP60/SPARC相互作用的分子力学生物学机制,为以HSA而构建的药物靶向递送系统合理设计提供新思路。方法本研究借助分子动力学模拟、分子力学实验技术和分子生物学等实验方法,旨在揭示HSA与GP60/SPARC相互作用的分子力学原理和分子生物学规律等。进而对HSA进行合理改造设计,构建更为精准的药物靶向递送系统。通过荷瘤小鼠实验模型,对构建的药物靶向递送系统进行有效性评估。结果HSA的ⅡAⅡB结构域是其与GP60/SPARC相互作用的主要区域,分子间疏水相互作用是HSA与GP60/SPARC相互作用的主要分子力。通过对ⅡAⅡB结构域进行截短和亲疏水性改造设计,能有效构建药物靶向递送系统,该药物靶向递送系统展现了精准的肿瘤靶向性和良好的肿瘤治疗效果。结论HSA与GP60/SPARC之间的相互作用不仅受主要作用区域、关键氨基酸等生物学机制调控,还受以疏水相互作用为代表的分子力影响。揭示HSA与GP60/SPARC之间相互作用的分子力学生物学机制,不仅有助于以HSA为基础的药物靶向递送系统合理设计,还为以其他蛋白质为基础构建新型药物靶向递送系统提供了数据支持和理论支撑。

基于系统生物学阐释中药药性理论科学内涵的研究思路与方法探讨

本文通过分析近代中药药性理论研究中存在的问题,针对性地提出了应用系统生物学尤其是代谢组学方法,以研究机体生物标志物及其变化规律为主线,阐释中药药性理论科学内涵的具体思路与方法及其预期成果,并提示运用此方法建立中药性味实质及性效关联性研究技术平台的重要性。

从复杂性科学与整体系统生物学角度探讨推拿手法研究

推拿手法研究一直是推拿学研究的重要部分,与中医药其他学科研究一样属于复杂系统研究,研究中经常会遇到许多非线性、多变量、不确定性的复杂性问题,不是简单用还原论,线性关系或是某种单一研究手段所能够解决的。从复杂性科学与整体系统生物学的角度探讨推拿手法研究的问题,以期为今后研究推拿手法提供一个新视角。

非酒精性脂肪性肝病的系统生物学研究

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成为我国最常见的慢性肝病,全球约有25%的成年人患有NAFLD[1],是肝脏相关疾病发病率和死亡率的最突出原因之一[2]。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是NAFLD中最严重的一种,其特征是甘油三酯(脂肪变性)的过度积累、炎症损伤和肝细胞凋亡,可能进展至肝硬化和肝癌[3]。

系统生物学在中药成分抗肝纤维化中的研究进展

肝纤维化是慢性肝损伤发展为肝硬化甚至肝癌的必经阶段,其病理和生理过程复杂,是目前肝病治疗领域的难点。中医药治疗肝纤维化注重整体调理,以病机为基础,辨证施治,具有独特的优越性。系统生物学的系统整合研究方法与中医药的整体治疗观念不谋而合,系统生物学利用组学研究方法探究肝纤维化病理机制与治疗策略,为寻找理想的抗肝纤维化治疗方法和靶向药物提供了新的研究思路。本文对近年系统生物学方法在中医药抗肝纤维化中的研究与应用进行综述。

系统科学:生物学理论背后的元理论

本论文包括三个部分 :(1)第一部分说明 ,生物目的性现象的奥秘在于由系统科学所揭示的反馈调节机制 ;(2 )第二部分说明 ,作为达尔文进化论的核心原理的自然选择 ,其奥秘在于超循环论中的选择价值概念与选择进化方程 ;由 (1) (2 )表明系统科学原理构成了生物学现象及其规律的核心奥秘。 (3)第三部分通过对莫诺有关生命起源于绝对偶然性的观点的批判性考察 ,阐明了作者本身的“非完全决定论”立场。整篇论文都是用科学哲学眼光看问题的。

神经网络求解系统生物学中刚性问题的研究

在系统生物学的研究中,由于所研究问题的复杂性和多尺度性,经常会遇到刚性方程的求解.而近年来,神经网络和深度学习的发展为上述问题提供了新的解决思路和方法 .本研究以经典的Belousov-Zhabotinsky(B-Z)反应和Van der Pol(VdP)方程为例,对四类非时序神经网络,包括全连接网络、残差网络、改进的残差网络和深度混合卷积网络,以及三类时序神经网络,包括循环神经网络(RNN)、长短时记忆网络(LSTM)、注意力机制进行了系统比较.实验结果表明:时序神经网络应用于刚性问题的求解精度和计算时间都大幅优于非时序神经网络,而四类非时序神经网络之间的表现并无显著差异.此外还将常微分神经网络(ODE-Net)应用于上述刚性问题,并观察到在极短的计算时间内,该方法能够达到极高的精度.本研究为应用神经网络解决系统生物学中各类刚性问题提供了参考和指导.

开展跨学科学术交流,推动肿瘤信息学与系统生物学研究

第4届癌症系统生物学国际研讨会（The 4th International Workshop on Cancer Systems Biology，ICSB2014）于2014年6月20—21日在吉林大学举行。会议共邀请了21位特邀专家（其中7名来自海外，14名国内专家）作大会报告，参会人员包括来自国内外不同机构的150余名学者和学生。大会报告内容包括癌症基因组学、表观基因组分析与信息挖掘、癌症机理研究、生物标志物预测以及癌症预防与治疗手段研究等。本届会议主席由美国佐治亚大学徐鹰教授，吉林大学魏晓辉教授、梁艳春教授、徐红教授，第四军医大学聂勇战教授担任。

微宏结合进行概念整合 系统归纳强化生命观念——以“高中生物学中的信息传递”微专题复习为例

生命是复杂的,但又是有规律可循的,生命是物质、能量、信息的统一,信息传递是生命系统的基本特征之一.在人教版高中生物学教材的不同章节中,信息传递是联系多个知识模块的纽带,也是考题中经常出现的综合性考查内容.在高三复习阶段,学生不仅需要对独立的知识模块加以理解和记忆,还需要将分散的概念进行整合,将零散的知识进行系统化归纳,完善知识结构,强化生命观念,提升解决综合性问题的能力.

系统科学视角下非遗数字化的发展逻辑与优化路径

数字化保护与开发是在国家文化数字化战略下实现非物质文化遗产(非遗)保护的重要举措,但当前也面临着管理、技术和社会等方面的挑战,引入系统观点有利于从动态和非线性的视角解决这些问题,从而实现非遗保护与创新发展的辩证统一。文章通过探讨由传承人、政府、企业、民众等主体组成的非遗数字化生态系统的作用机制,构建了由非遗资源保护、数字技术应用、文化产业发展和传承人群体子系统构成的系统动力学模型,以期为非遗数字化的良性循环发展提供系统思想和科学建议。

地球系统科学基本原理与应用展望

地球系统科学是一门应时代之需产生的科学,它革新了地球科学工作者的思维方式、工作范式。自地球系统科学产生以来,围绕其是否是一门科学、具有何种应用前景等一直存在争议。从地球系统科学的主要理论与基本原理视角出发,对地球系统科学的概念内涵、理论体系及与地球科学之间的关系等本质特征进行剖析,并对地球系统科学的方法技术进行了总结。针对解决的不同问题,提出了地球系统科学在地球深部过程、岩石圈与外部圈层交互作用、外部圈层交互作用3个领域的应用展望。分析认为,地球系统科学既是基于地球科学与系统论的科学观,又是一套量化研究各圈层交互作用的先进工作方法体系,是揭示地球圈层交互奥秘、解决地球宜居性的钥匙。