分子生物学发展前景精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇分子生物学发展前景，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：分子生物学基因重组医学基因工程

1.引言

国内外研究情况与历史背景

1953年沃森和克里克关于 DNA 分子空间结构及其作为遗传信息载体的著作的发表标志着分子生物学的诞生。分子生物学的诞生是生物学的一个重要发展，标志着生物科学对许多重大问题已开始由现象描述转入到基本规律的阐明。虽然分子生物学的兴起还不到 60 年，但是在分子生物学基础研究领域内取得的成果却很显著。分子生物学与医学、农业、生物工程等的关系十分密切。分子生物学的研究成果使不同生物体之间的基因转移成为可能，在农业上开辟了育种的新途径，在医学上有可能治疗某些遗传性疾病，在工业上形成了以基因工程为基础的新兴工业，从而有可能生产许多用常规技术从天然来源无法得到或无法大量得到的生物制品。

2.分子生物学的应用列举

2.1分子生物学在医学上的应用

（一）癌症的研究即将出现重大的突破

癌基因的发现是近年来分子生物学研究的重大成果。过去在癌病因学上众说不一的局面正在改善。由各种内外因素导致癌基因激活或异常表达很可能就是癌症发生的根本原因。癌基因本来是正常的基因成分之一，它的生理功能是什么？它是如何被调控的？异常表达和激活的机理是什么？癌基因产物和生长因子的关系是怎样的？是否存在着反癌基因和生长的负调节因子？等等。这些问题都是当前研究的热点，正在取得日新月异的进展，与此有关的是艾滋病（AIDS）的研究受到世界范围的密切关注如果分子生物学研究成果和社会性的预防措施能够很好地结合起来，这个疾病的流行将会较快得到制止。

（二）遗传病

随着医学分子生物学研究的日益深入，有关遗传病的一些概念正在发生变化。首先，这类疾病不再像过去认为的那么罕见。至今发现按照孟德尔方式遗传的遗传病已达3000余种。如果估计到疾病易感性和基因变异的关系，则遗传病范围会更加扩大，例如易患心脏病、肺气肿、高胆固醇血症、糖尿病、变态反应和胃溃疡病等等的基因正在得到分离，甚至癌症，有的学者认为也可归属于遗传病的范畴，其根本原因在于DNA的损伤。其次，基因探针技术正在逐步扩大产前诊断和遗传病诊断的范围。在治疗上，过去一切对遗传病的疗法都只能是对症的，从理论上讲，只有基因疗法才是治疗遗传病的唯一根治方法。

（三)药物和疫苗

随着基因工程的蓬勃兴起而首先受益的产业领域就是制药工业。现在已经有些多肽或蛋白质药物，如人胰岛素、生长激素、干扰素等能够通过“工程菌”大量生产，更多的药物则正在开发之中。疫苗的研制正在极大地促进预防医学的发展.例如，白细胞介素 2和β干扰素是两种具有抗癌作用的蛋白质，在其多肽链中各有三个半胱氨酸残基，但只形成一对二硫键，由于分子中含有多余的一个半胱氨酸残基，所以二个分子容易缔结合成二聚体而失活，用定点突变法改变半胱氨酸的密码子为丝氨酸密码子，就可防止二聚体的形成，从而在不损害活性的情况下大大延长这两个蛋白质的半衰期，提高了疗效。

2.2 分子生物学在农业上的应用

分子生物学用于农业， 已经对农作物的品种改良起了以前不可能 想象的重要影响。农作物以及家畜品种的改良，现在可以用定向引人有关基因的方法进行，这就从根本上改变了过去盲目大量诱变然后再 从中进行筛选的传统作法。 在农作物中，已经成功地对马铃薯进行了改造，不但使其获得了抗病毒基因，也得到了高蛋白质含量的马铃薯新品种。把一个蛋白水解酶抑制剂基因引人烟草之后，使得以烟叶为食的害虫不能消化其中的蛋白质，因而不能繁殖。这样，这一品种就获得了抗虫害的能力。 虽然植物基因工程的应用 还不是很久，但为农作物的大量增产和品种改造，例如固氮基因的转移等，提供了无法估量的发展前景。

2.3分子生物学在工业上的应用

如今已经产生了一种新兴的工业， 即以基因工程为基础的生产生物制品的工业。 它的基础是从一种生物体分离编码某个蛋白质的基因，即DN断，把这个基因人工重组到可以用发酵法大量生产的如大肠杆菌或酵母的基因中去，使其在大肠杆菌或酵母的细胞中得到表达，并达到大量生产的目的[2]。 新近发展起来的蛋白工程则是分离出某个蛋白质的基因之后,再加以改造，根据三联密码，把这个DNA序列中编码某一个氨基酸的密码子，改变成为编码另一个氨基酸的密码子;或者用合成 DNA 的方法 直接合成基因。 从以上两种方法都可以得到在天然界原来并不存在的 DNA，再用和上面所说的类似的方法，引人大肠杆菌或酵母的基因中进行表达，以达到大量生产的目的，得到具有新的特性的蛋白质。

篇2

关键词：分子生物学；教学；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0094-02

分子生物学创立于20世纪50年代，是从分子水平阐述细胞活动的规律、揭示生命本质的一门新兴学科，是生命科学深入发展到一定阶段的必然产物，是人类了解生命活动规律的必经阶段，对生命科学领域的各分支学科都具有广泛而深远的影响[1]。随着DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的作用、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因调控的本质等被相继阐述，几乎所有的生命现象都可以深入到分子水平去寻找本质。所以分子生物学诞生后迅速与细胞学、微生物学、动物遗传育种学、兽医药理学、兽医传染病学、兽医免疫学、动物营养学、人畜共患病学等学科融合，形成了一系列的交叉学科，其研究手段和方法已成为现代畜牧业发展的核心技术[2]。

我国作为畜牧业生产和消费大国，迫切需要具有专业理论知识、创新能力和实践能力强的复合型人才，这就使得高等农业院校教育的使命转移到培养理论和应用并重的复合型人才上。因此，重视和加强畜牧兽医类本科生《分子生物学》的理论及实践教学，对培养在畜牧业领域既有理论又有实验技能的优质毕业生具有重要意义。为了实现这一目标，《分子生物学》理论和实验教学的改革势在必行。下面就结合河南农业大学牧医工程学院《分子生物学》的教学现状，对理论及实践教学的改革问题做一些粗浅的探讨。

一、理论改革

1.选择合适教材、优化教学内容。教材是学生获取知识的最直接来源，合适课程教材的选取对于学生入门分子生物学尤为重要。我院的分子生物学课程开设于第三学年第一学期，在此之前已经教授过动物生物化学和动物遗传学，而这两门课程在部分内容上与分子生物学有交叉，学生们对于核酸、蛋白质以及遗传信息的传递等基础知识已经有一定的了解；并且，相当一部分的大三学生已经进入到实验室，开始接触到PCR、质粒构建、蛋白表达等基础的分子实验操作。因此，对于此门课程的学习则应偏重于帮助学生了解分子生物学的研究方法，如：DNA、RNA、蛋白质的操作技术和基因功能的研究技术等，真正满足学生的现实需要，最大限度地避免重复学习和资源浪费。

现代分子生物学发展飞速，各种新知识、新技术不断涌现，国内外教材版本更新极快。虽然我院的分子生物学推荐教材为朱玉贤等主编的第3版《现代分子生物学》，但这个版本出版于1997年，不能满足学生对于新知识的渴求。因此，通过对多种分子生物学教材的分析和比较，我们最终选择了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》第4版。该教材除了系统讲解遗传物质的复制、转录、翻译以及调控机制外，还着重介绍了分子生物学常用的研究方法，和当前热门的基因组测序技术，具有内容紧凑、逻辑性强、图文并茂等特点。在此基础上，通过征询学生意见并结合畜牧专业的特点，有针对性地调整授课内容：对学生学过的章节进行简单回顾；详细介绍现代分子生物学的一些新内容、新技术；重点介绍与生产实验相关章节，使整个内容不仅理论联系实际，又紧临当今生物科学发展的前沿。

2.丰富教学形式、调动学生积极性。生物学的研究对象是一个丰富多彩、充满活力的世界，但在表述内容上却稍显抽象、复杂和较难理解。单纯依赖书本的介绍和教师的讲述难以在色彩、形象、质感、尤其是动态上给学生一个准确的印象。现代化多媒体课件的出现很好地解决了这一问题，它能够将文字、图像、声音和动画等信息同时输出，形象化理论的、抽象的东西，具体化空间的、难以想象的内容，还可以在课件中展示自然界的直观现象、重现研究过程并模拟微观反应，创造出愉悦的教学情景，极大地激发学生的学习兴趣，增强学习的积极性[3]。如：先向学生讲述真核生物的DNA通过转录形成mRNA、出细胞核并在核糖体等的协助下翻译出蛋白质的内容，再给学生放映国外专业网站下载的堪比好莱坞大片效果的此过程模拟动画，便很容易在学生脑中留下深刻印象，有助于理解和记忆。

从知识“被动接受者”到“主动介绍者”身份的转变，会最大限度调动学生的学习积极性，鼓励学生动手动脑，发表不同看法，质疑问难，有利于培养学生探索创新精神。因此，在教学中我们抽出两次的授课时间，让学生自主选择分子生物学实验技术、癌症与肿瘤、病毒或基因与发育等不同主题制作PPT，然后每个学生花5～10分钟介绍PPT。整个过程锻炼了学生查找资料、获取信息、制作多媒体课件和演讲的能力，由于知识是由学生自己通过探究获得的，所以理解记忆更加深刻，掌握起来较为容易，不易被遗忘，还锻炼了学生分析问题、解决问题的能力。

二、实践改革

分子生物学是一门实践性极强的学科，实验教学是分子生物学课程非常重要的组成部分，一些实用性很强的技术：核酸的提取与纯化、PCR扩增、电泳分离与鉴定、限制性内切酶切、质粒构建、细菌转化、蛋白质表达等等，这些都是畜牧兽医专业学生在之后的学习、研究和工作中经常用到的基础专业技能。此外，在实际操作过程中同学们可以将学到的理论知识与实践相结合，增强学生的学习兴趣，提高学习效率并促进学生分子生物学理论知识和实验操作技能的全面发展。

1.设计针对性强的实验课程，注重实际应用。高等农业院校的教育宗旨是培养与社会实践接轨、具有实用技能的新型农业人才。为使分子生物学实验课程更有针对性、注重实际应用，建议增加实验课时数并分阶段安排实验课程。首先，掌握最基本的基础性实验，包括：DNA提取、RNA提取及反转录、PCR、酶切连接转化、感受态制备、蛋白质表达纯化等。通过基础性实验的练习，使学生达到理论与实验熟练于心的效果；然后，针对畜牧兽医的专业要求及社会需要，开展具有实际应用的实验项目[4]。例如兽医传染病学，需要学生对病例的实验室诊断具有一定的掌握。在学生熟练掌握基础实验技能的基础上，通过设计病原引物、基因扩增及测序等应用性实验来确诊病原，这样不仅让学生了解分子生物学技术在本学科的应用价值，同时提高学生动手实践能力，将所掌握的基础实验技能应用于实践中[5]。

2.培养扎实操作技能，调动学生积极性。由于分子生物学实验过程长、所用试剂及操作仪器较多，传统实验课模式为：教师做好准备工作、讲解演示、学生实验。这样的授课方式存在学生的参与度不够、基础的操作技能掌握不扎实、良好的实验习惯养不成等弊端。建议将实验的整个准备工作，包括EP管、移液器枪头和玻璃器皿的灭菌，试剂的配制以及实验室规范使用和卫生清理等，全部交由学生在教师的指导下完成。此过程以让学生更好地融入实验，发现问题，深入理解规范实验的重要性。逐渐让学生在循序渐进、潜移默化中养成良好的实验习惯。此外，对于简单的实验步骤，让学生自己设计、讨论并验证，最后对比前人做的工作，得出结论。使学生从被动的接受者转变为主动的学习者，增加了学生对实验课的参与程度，同时也可激发学生对实验科学的探索热情。

三、结语

作为高等农业类院校，搞好教育工作、培养优质专业人才是学校的头等大事，而好的教育模式需要教育工作者们不断地提高自身专业水平、改革高校教育理念、建立科学的教学实验管理模式、不断完善和创新，充分调动学生自主学习分子生物学的兴趣，为国家培育出更多、更优秀的符合现代化畜牧兽医发展需求的高质量毕业生。

参考文献：

[1]朱玉贤，李毅.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]岳阳，孙静，石达友，姚德昌.基于共词分析的兽医分子生物学领域研究热点分析及初步展望[J].广东畜牧兽医科技，2015，（2）：1-4.

[3]李市场.本科分子生物学教学改革的初步探讨[J].科技创新导报，2013，（21）：161-162.

篇3

在废水处理中,生物处理法是最为经济适用的废水处理方法,而微生物在生物处理过程中又起到至关重要的作用,利用微生物治理水污染有着广阔的发展前景。本文重点探讨微生物在废水处理中的应用。

关键词:

环保；微生物；应用

环境保护是我国的基本国策。随着水污染问题的日益严峻,水资源危机严重威胁人类的生存环境。在废水处理中,生物处理法是最为经济适用的废水处理方法,而微生物在生物处理过程中又起到至关重要的作用。随着现代分子生物学技术的发展,构建基因工程菌已成现实,所以,利用微生物治理水污染有着广阔的发展前景。本文重点探讨微生物在废水处理中的应用。

1废水中常见的微生物

2微生物在废水处理方面的应用

微生物处理废水的机理就是通过微生物的新陈代谢活动,把废水中的有机物质降解转化为稳定的、无害的物质,从而达到净化废水的方法。根据微生物新陈代谢过程中是否有氧的参与,废水的微生物净化方法分为好氧净化和厌氧净化。

2.1好氧净化在有氧的条件下,好氧微生物通过自身的分解、合成代谢,把废水中的有机物矿物化的过程。在这个过程中,微生物不仅自身得到了生长、繁殖。废水也得到净化。废水微生物好氧净化法就是模拟这个原理来净化污水的。目前常用的好氧废水处理法有:活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等。活性污泥法:活性污泥其实就是废水中的好氧微生物生长、繁殖形成的一种絮状体。其生物组成为好氧微生物、兼性厌氧微生物和专性厌氧微生物、有机和无机固体等。活性污泥具有很强的吸附、氧化分解有机物或毒物的能力。活性污泥法处理废水就是利用活性污泥的吸附、氧化、分解、凝聚和沉淀等作用来净化水中的有机污染物。废水中的有机物的降解转化过程就是活性污泥中的好氧微生物的新陈代谢活动。为保证最佳净水效果,就要保证微生物良好的新陈代谢。氧的充足供应是好氧微生物进行正常生命活动的首要条件。所以,首先要保证氧的供应。此外,还要满足微生物生命活动最适宜的温度(15-30℃)和ph值(6.5-8.5)等。生物膜法:这种处理法的实质是使细菌等微生物和原生动物、后生动物等附着在滤料或载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥---生物膜。常见的生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等。氧化塘法氧化塘中,废水中的污染物主要通过悬浮于废水中的有机菌藻共生作用、水中微生物代谢活动进行降解,水中藻类光合作用能增高溶解氧浓度,氧化塘废水中的细菌可将废水有机物分解变成二氧化碳、硝酸根等无机物,沉积于污泥中的有机物则可通过厌氧菌分解成甲烷、硫化氢等被藻类利用,从而使废水得到净化。

2.2厌氧净化在严格厌氧的条件下,微生物发酵和消化有机物产生水、二氧化碳、硫化氢、甲烷的过程。废水的厌氧处理法就是根据这一原理来净化污水的。因在处理过程中产生甲烷,又称甲烷发酵。废水中复杂有机物的厌氧降解过程分四个阶段,即:水解阶段、发酵阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。不同的阶段有着不同的微生物优势种群。在水解发酵阶段中,废水中的大分子有机物,首先在细菌胞外酶的作用下,水解转化为小分子有机物后,被梭状芽孢杆菌属、丁酸弧菌属、双歧杆菌属和假单胞菌属等吸收、转化为更为简单的化合物分泌到胞外,主要产物是醇类、挥发性的脂肪酸、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等等。在产氢、产乙酸阶段中,这些产物继续被互营单胞菌属、互营杆菌属、暗杆菌属和梭菌属等酸化细菌进一步转化为乙酸、氢气、碳酸及新的细胞物质。在产生甲烷阶段中,前一阶段的产物被甲烷杆菌属、甲烷球菌属和甲烷八叠球菌属等甲烷菌群利用转化为甲烷菌细胞物质,并产生甲烷气体。整个废水厌氧发酵过程涉及多种菌替作用,每种菌群都有不同的生活基质和生活条件要求,构成了一个极为复杂的生态系统。这种废水处理方法不仅菌群获得营养,废水得到净化,还能开发新的生物能源,所以倍受人们重视。

3利用分子生物学技术,人工构建基因工程菌处理废水

相比较于传统的微生物处理废水法,利用基因工程菌处理废水是当前用微生物处理废水的重要发展方向,它具有定向性和高效性的特点。构建的基因工程菌,不仅能在废水处理过程中快速繁殖、絮凝,满足数量需求,而且在高毒环境的水体中,也具有高效的分解、转化性能,甚至可以针对特异的污染物进行分解、转化,基因工程菌也可以广泛的分解污染物。随着基因工程技术和现代分子生物学技术的快速发展,基因工程菌对净化环境、保护人类健康将发挥越来越重要的作用,基因工程菌在废水处理中的应用也将越来越广泛。微生物法处理废水不仅具有效率高、成本较低的特点,而且处理后的水质好,可以直接排放到大自然中。在自然界,广泛的存在着大量的微生物。微生物具有易培养、易变异、繁殖快、适应能力强等特征。随着基因工程技术和现代分子生物学技术的快速发展,构建定向、高效分解污染物的微生物已成为现实。所以,利用微生物治理废水是今后环保产业的主攻方向,合理利用微生物处理废水具有非常广阔的发展前景。

参考文献

[1]陈秀丽《.微生物在废水处理中的应用》.中国西部科技,2007.

[2]黄小兰,陈建耀.微生物在城市废水污泥处理中的应用[A].2008年微生物实用技术生态环境应用学术研讨会论文集[C].2008.

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关键词：DNA计算；计算模型；DNA计算发展前景

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)04-0920-02

Analysis DNA Computing and its Development

XIAO Zhen-nan1, JIANG Han-yang1,2,WANG Xiang-wen1

(1.Department of Computer Science and Technology, Hunan Technological and Economic Vocational College, Hengyang 421001, China;2. Department of Computer Science, Hengyang Normal University, Hengyang 421000, China)

Abstract: In recent years, based on the biochemical reaction mechanism of DNA computing model by many different scientific disciplines within the field of scholarly concern. DNA computing has become the forefront of international scientific research within the field of a new hot spot. This paper discusses the principle of DNA computing, DNA computing summarized the characteristics, DNA computing model, and pointed out the study of DNA computing problems, and finally to the development of DNA computing prospect.

Key words: DNA computing; computing model; prospects of DNA computing

DNA计算利用DNA特殊的双螺旋结构和碱基互补配对的原则对问题进行编码，把要运算的对象映射成DNA分子链，在生物酶的作用下，生成问题的可能解即初始数据。然后按照一定的规则将原始问题的数据运算并行地映射成DNA分子链的可控的生化过程。最后利用现代生物技术等手段获得运算结果。

1994年,Aldeman博士介绍了用DNA来解决复杂的数学问题想法。Aldeman是美国南加州大学的一名计算机科学家，在阅读James Watson写的《分子生物学的基因》得出了结论：DNA是有潜力的计算。Aldeman博士在实验室采用现代分子生物技术，在试管中利用DNA分子解决了具有7个顶点的有向Hamihon回路问题(Hamilton pathproblem。HPP)，该研究开创了用DNA分子解决经典困难计算问题的先河。它的新颖性不在于算法。也不在于速度，而在于采用了迄今为止还没有作为计算机硬件的生物工业技术来实现，并且开发了DNA潜在的并行性。随着传统电子计算机的制造工艺濒I临极限，DNA计算成为了传统硅介质计算机的最有利挑战者。这一研究成果引起了世界范围内各个科学研究领域科学家的广泛关注，继而开辟了一个崭新的研究领域--DNA计算。

目前，国内北京大学、上海交通大学、西安交通大学系统工程研究所和华中科技大学分子生物计算机研究所等高校、科研单位和计算机专家在DNA计算科学研究领域取得了很好的研究成果。其中上海交通大学Bio―X生命科学研究中心和中科院上海生命科学院营养科学研究所于试管中完成了DNA计算机的雏形研制。在实验上把自动机与表面DNA计算结合到了一起，这在中国还是首次。

1 DNA计算原理

DNA计算的原理来自分子生物学的研究成果。DNA链的巨大并行性和Watson―Crick的互补结构使这样的计算对解决一些问题。特别是一些传统电子计算机还无法解决的问题，有了良好并且广阔的发展前景。DNA计算原理图如图1所示。

DNA的来源广阔．生物乃至人的体内就拥有大量的DNA链。DNA是由聚合链组成．通常这样的链称为DNA链，DNA链由核苷酸构成，核苷酸由4个不同的碱基：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。而根据Watson―Crick互补双链结构．这样的碱基配对相互吸引：A与T连接。G与C连接。正如电子计算机由0和1的编码来编写和表示信息一样，由字母表Σ={A、T、G、Cl组成的DNA单链可以看做是编写和表示信息的方法．而基于DNA链的一些生物操作(PCR操作、亲和层析、超声波降解、磁珠分离、凝胶电泳等)可以认为对这个字母表的计算方式。这种计算，不仅是一种物理性质的符号变换，也是一种化学性质的变换，这种计算方式是前所未有的，是划时代的。

2 DNA计算模型

DNA计算模型的研究已经引起了数学、计算机科学、生命科学等领域研究者的广泛关注。DNA计算研究的最终目的是构造出具有巨大并行性的DNA计算机。在目前所获得的DNA计算模型中，最能引起学者们兴趣与关注的模型有如下几种：粘贴模型、剪接系统模型、表面与芯片DNA计算模型、布尔电路模拟等。国内开始DNA计算的研究始于1996年。到目前为止，我国关于DNA计算的研究已经取得许多可喜的研究成果。如最小顶点覆盖问题的Sticker模型，布尔电路模拟，DNA计算与遗传算法，神经网络算法的结合，DNA计算中的编码等。

目前，DNA计算模型主要分为基于DNA分子结构特征的DNA计算模型和基于生物操作与实现的计算模型。

2.1 基于DNA分子结构特征的DNA计算模型

1) 基于DNA分子结构特征

粘贴模型是由Roweis等人于1996年提出来的。它是一种基于分子操作和随机访问内存的一种DNA计算模型，是一种通用计算机系统。粘贴模型采用单链和双链的混合形式进行编码，将一条长链划分为若干段。其中有些是单链，有些是双链，单双链随机分布。若用单链表示数据0，用双链表示数据1，则一条这祥的一个长链可用来表示二进制数据。由于单链和双链根据不同的生物操作可发生变化，因而DNA链相当于一个随机数据存储器。粘贴模型的优点是在运算过程中不需要DNA链的延伸，也不需要酶的作用，并且DNA链可重复使用。

2) 基于DNA分子结构特征的其它计算模型

除了粘贴模型外，目前研究比较热的还有剪切系统模型、插入―删除系统模型、发夹DNA计算模型、质粒DNA计算模型等。

2.2 基于生物操作与实现的DNA计算模型

基于生物操作与实现的DNA计算模型主要包括试管型、表面型两种。

3 DNA计算的优点

1) 运算速度快

普通的计算机的运算速度为106次/秒，目前最快的超级计算机的计算速度为1012次/秒，而对于分子计算机，如果是两个DNA的连接视为一次操作，又假定4*1014个边DN断有一半发生了连接反应，则分子计算机的运算速度为1014次/秒。

2) 低能耗

生化反应所需要的能量消耗很小, 完成同样的运算DNA计算所消耗的能量是大型机的十亿分之一。

3) 存储容量高

DNA存储信息的密度是1bit/nm3，而当前录像带的信息存储密度仅为1bit/1212nm3。

4) 可以真正实现并行工作

传统电子计算机主要是串行工作，而分子计算机可视为多CPU的并行工作，可以实现现有计算机无法真正实现的模糊推理和神经网络运算功能。对于分子计算机，一个DNA分子相当于一个CPU，在1molDNA溶液中就含有1023个分子，则可以实现1023量级的并行计算。

5) DNA计算存在的问题

随着生物技术的不断发展，DNA计算将会被用来解决更多的实际问题，特别对一些复杂巨系统中的问题。它将会给数学、计算机科学、生物学、化学和工程等学科带来飞速的发展。但DNA计算本身也存在一些问题网：

1) 没有统一的操作

由于其本身的生物技术的多样性，基于DNA计算的基本操作并没有统一。通常在不同的解决方案里会提出同样的操作名称，但其对应的生物操作并不相同。对于研究者来讲。在查阅相关资料时．不得不把更多的精力放在分子生物学操作上，这对于用DNA计算解决问题是不利的。特别是随着问题规模的增大，所需要的DNA分子数目和各种酶的数量会呈指数增长，而生物操作错误和统计误差的概率会被放大。

2) 自动化程度不高

在DNA计算中人的参与还是比较多的，随着DNA计算研究的发展，现在已经出现了一些半自动的DNA计算机，但还是无法离开人类的参与，从某些角度上来讲，也大大制约了DNA计算的发展。

3) 缺乏良好的人机对话界面

DNA计算机要想真正地取代传统电子计算机，就目前而言，在人机对话界面上还有待改进，无法便利地输入问题和获得解，在这些方面还是无法离开传统计算机。

4 DNA计算的发展前景

目前，关于DNA计算和DNA计算机的研究发展速度十分惊人。无论在理论研究上，还是实验方式的研究上都有很大的进展旧。基于固体表面的DNA计算可不在溶液中进行。这项成果大大降低了DNA计算的出错率。粘贴计算模型的出现使得在运算过程中不需要DNA链的延伸，也不需要酶的作用。并且DNA链可重复使用，对DNA链的增长起到了控制作用。

DNA计算应用广泛。利用DNA计算可以解决某些NP完全问题；实现数据加密、解密；进行智能控制；解决生物化学、组合化学、医学等领域问题；实现Boolean电路和数据流逻辑运算等。

DNA计算是跨学科的研究热点。涉及到DNA计算的学科有生物学、化学、数学和计算机科学等。

DNA计算研究方向广泛，涉及到DNA计算的的主要研究方向有DNA nanotechnology、表面实验、算法设计和计算模型等。

5 小结

综上所述，DNA计算的发展前景是非常广阔的，随着生物技术的发展，特别是越来越多的研究者的参与，DNA计算的研究将会出现一个崭新的局面。很多制约现在DNA计算的问题慢慢会得到解决。虽然在很多方面，DNA计算还存在问题，但在特定的领域和复杂问题上，它已显现出巨大的潜力。这一新领域的发展和研究值得关注和重视。

参考文献：

[1] 高琳,许进,张军英.DNA计算的研究进展与展望[J].电子学报,2001,29(7).

[2] 许进,谭钢军,范月科,等.DNA计算机原理、进展及难点(1V):论DNA计算机模型[J].计算机学报,2007(6).

[3] 王庆虎,郑虹.一种新的求解最小生成树问题的DNA算法[J].电脑知识与技术,2009(1).

[4] 郑卉.DNA计算原理研究及展望[J].重庆电子工程职业学院学报,2009,18(2).

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【关键词】文蛤；养殖；遗传多样性；分子生物学

0 引言

文蛤是一种经济价值较高的海洋贝类，是贝类海鲜中的上品。文蛤营养丰富，含有碳水化合物2.5%，脂肪1.2%，蛋白质10%，还富含各种氨基酸、维生素及钙、铁、钾、镁等多种人体必需的矿物质。很多研究表明：文蛤有清热利湿、化痰、散结的功效，对肝癌有明显的抑制作用，对甲状腺肿大、慢性气管炎、哮喘、淋巴结核等病也有明显的疗效。

1 种类及分布

文蛤（Meretrix meretrix），英文名Hard clam，属软体动物门（Mollusca）、双壳纲（Lamellibranchia）、异齿亚纲（Heterodonta）、帘蛤目（Veneroida）、帘蛤科（Veneridae）、文蛤属（Meretrix）。地理分布较广，在日本、朝鲜和中国沿海分布较多，我国沿海自南至北都有分布，如台湾省西部沿海、广西合浦沿海、江苏省南部沿海、山东省莱州湾沿海、辽宁省辽河口沿海，是我国文蛤的主要产区[1]。我国沿海文蛤属种类有文蛤（Meretrix meretrix Linnaeus）、中国文蛤（Meretrix petechialis Lamarck）、斧文蛤（Meretrix lamarckii Deshayes）、帘文蛤（Meretrix lyrats Sowerby）、丽文蛤（Meretrix lusoria Rumphius）和台湾文蛤（Meretrix formosana Sowerby）等6种[2]。不同海区的文蛤在形态上存在变异分化，主要区别在于壳色和花纹，黄渤海区分布的文蛤花纹较多，东海和南海区分布的文蛤颜色较单一。

2 我国文蛤养殖现状

文蛤在我国是一种天然资源丰富的滩涂贝类，是重要的海水增养殖品种，也是主要出口的鲜活水产品之一，在我国台湾和日本市场上尤为畅销。由于文蛤增养殖的投资小、见效快、效益高的优点，近年来得到了迅速的发展。目前文蛤己成为我国滩涂养殖的主要经济贝类之一。

在苗种生产方面，2003年中国科学院海洋研究所和东营黄河入海口文蛤良种繁育有限公司等单位合作承担国家“863”课题“文蛤大规模人工育苗技术”。通过努力，目前已经建立了一套合理的文蛤苗种规模化生产技术工艺，解决了亲贝升温培育、幼虫孵化、幼虫培育等关键技术，并成功地培育出文蛤稚贝1.55亿粒。

在养殖技术方面，随着苗种人工培育技术不断完善、人工育苗技术体系建立，文蛤的养殖方式也由过去的自然采捕和粗放式的增殖护养逐渐向池塘混养、网围精养、蓄水暂养、移苗增殖等集约化模式发展。据不完全统计，我国文蛤养殖产量已达8×104t，出口达3×104t。

随着文蛤养殖集约化程度的提高，海洋富营养化程度的日趋加重，文蛤的病害也随之发生。山东沿海滩涂是我国文蛤苗种的主要产区之一，近几年该海区文蛤死亡现象时有发生，死亡原因主要是由于文蛤体质虚弱、费尼斯弧菌感染以及环境条件差等因素共同作用引起的[3]。据报道，在福建、广西、江苏等省也发生过文蛤大批死亡，文蛤死亡率甚至高达80%。2002年，任素莲等[4]对发生“红肉病”的文蛤作了组织病理学研究，在组织中发现了病毒样颗粒。2009年，李国[5]分离了文蛤病原菌（需钠弧菌）并对病文蛤组织进行了电镜观察。这些报道分析了文蛤大量死亡的原因和流行病学规律，开展其病原的分离鉴定、致病性和致病条件、病原传播方式和途径及病原分子生物学研究，为有效地遏止文蛤病害的发生和蔓延提出了理论依据。

文蛤大批死亡的原因除了病原及人为的环境污染等因素以外，与其种质质量的下降也不无关系。由于近年来野生种群资源量逐渐枯竭，造成苗种短缺，异地文蛤苗种被大量无序的引入，育种技术的不完善和对遗传知识的了解不够，生产单位盲目的进行育苗育种，对种群的遗传平衡造成了破坏，已经不同程度的出现了遗传杂合度降低、抗逆性差、性状退化等问题。因此，要保护文蛤优良种质资源，就要借鉴陆地植物尤其是农作物等的遗传育种和选育经验，借助于生物技术手段来保护和改善文蛤的种质质量，推动文蛤养殖业的持续健康发展。

3 文蛤的分子生物学研究

我国文蛤养殖初期，只是注重文蛤的增养殖，而关于文蛤的遗传背景，特别是文蛤群体的分化和遗传多样性的研究并不多，这与该品种增养殖业的可持续发展很不适应。因此，开展文蛤群体遗传学研究，以摸清我国文蛤种质资源状况；在此基础上，加强养殖文蛤良种培育技术研究与应用，对确保文蛤养殖业健康持续发展和文蛤种质资源的持续利用有着重要的现实意义。目前，国内对文蛤的分子生物学研究主要集中在其遗传多样性分析方面。

近年来，随着文蛤养殖业迅速的发展，分子生物技术逐步运用到水产养殖领域当中。其中，遗传多样性分析技术已在种质鉴定、资源评估、分子标记辅助育种等方面得到广泛应用，如RAPD技术、ISSR-PCR技术、同工酶技术、AFLP技术以及序列分析技术等。大部分研究的结果认为，具有不同遗传背景的文蛤群体间的基因流增加，基因资源正逐步减少。其中，陈大鹏等[6]利用RAPD技术对江苏吕泗海区分布的文蛤、青蛤、四角蛤蜊的遗传多样性进行比较分析。结果发现文蛤群体内的平均遗传距离低于青蛤和四角蛤蜊，说明文蛤已出现种质退化迹象，分析其原因可能与文蛤自然资源衰退严重、致使有效亲本群体数量减少，而导致的遗传漂变和近交，导致种质资源组成趋向同质化。

文蛤的分子生物学研究，为文蛤遗传育种、杂交育种等种质改良，以及种质资源保护和合理开发利用提供了科学的依据。

【参考文献】

[1]庄启谦.中国动物志，软体动物门、双壳纲、帘蛤科[M].北京：科学出版社，2001.

[2]张万隆.我国文蛤Meretrix meretrix Linnaeus增养殖技术现状及其发展前景[J].现代渔业信息，1993，8（06）：18-24.

[3]张锡佳，杨建敏，房椒珍，王希升，张汉文，李金明，汤宪春.浅海滩涂宫蛤病害防治技术[J].齐鲁渔业，2007，24（11）：34-35.

[4]任素莲，王德秀，绳秀珍.“红肉病”文蛤中发现的一种球型病毒的形态发生与细胞病理学[J].水产学报，2002，26：03）：265-269.