基于“翻转课堂”教学模式的药用物理化学实验教学改革与实践
【摘要】基于“翻转课堂”教学模式的优势，采用“讨论-探究-实验” 三位一体的实验教学模式。教学中教师充分调动学生在实验过程中的主观能动性，引导学生主动设计，主动思考，主动操作，认真总结，培养学生的实际动手操作能力和解决问题的能力。
【关键词】物理化学;翻转课堂;实验教学;教学模式
【基金项目】辽宁中医药大学2015年教育科学研究课题，项目编号LNZYJG2015071。
物理化学是药学相关专业学生必修的专业基础课，在药物研究领域如药物合成、药物生产、给药方案制定、药物稳定性等诸多方面发挥着重要的理论指导作用[1-2]。物理化学实验是物理化学课程教学的必要环节。学生通过实验，既可以直观地了解物理化学实验的原理、方法和测试手段，熟悉有关仪器的构造、原理和使用方法，又可以巩固、加深、验证和补充物理化学课堂教学中的基本理论知识，从而更深入地理解物理化學的原理和概念，并将其很好地应用在药学研究实践中。
教学模式改革一直是各高等院校进行教改的重要内容。体现药学专业特色，探索最有效的物理化学实验教学模式和教学方法，提高教学质量，培养学生的学习兴趣、科研能力，是物理化学实验教学的主旋律。虽然各所医药院校同行在培养学生科研能力和创新能力等方面开展了课题研究并取得了一些进展，但有些教学模式改革还只停留在教改课题的结题任务上，多数成果在真正的教学实践中所发挥的作用比较弱。因此，有必要强化其实践性，建立一个稳定可行、科学合理的教学模式，以激发学生的求知欲和科学探究的兴趣，达到培养实事求是的科学态度和服务社会意识的目标。
一、物理化学传统实验教学存在的问题
传统的物理化学实验教学模式是，首先，学生在相关物理化学知识课堂教学完成后，预习实验讲义，然后教师在实验现场讲解实验原理、具体的操作方法以及实验中应注意的安全问题等，最后学生再进行实验。实验教学内容以验证型实验为主，且存在以下主要问题。第一，理论和实验不同步，且有时实验课提前于理论教学进度，学生对实验原理的理解存在一定困难。第二，在教学过程中，教师讲解占用的时间比例偏大，学生被动实验，有时实验结束了还不知所以然。第三，由于各院校的实验设备更新快慢不同，但教材一致，导致所用仪器设备、实验步骤与实验教材不匹配，缺乏针对性。因此，教师常常感到整个实验教学活动中难以发挥学生的主体作用，学生容易产生依赖心理，缺乏积极性，从而导致学生对实验课的重视程度不够，教学效果较差。
二、翻转课堂的起源及教学优势和弊端
翻转课堂起源于美国林地公园高中。2007年，两位化学老师——乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯利用录屏软件录制演示文稿和讲课视频为缺课学生补课，而那些未缺课的学生也常来观看，于是便形成了“课前观看视频讲解，课上互动内化”的授课方式。2011年，乔纳森·博格曼和亚伦·萨姆斯出版了《翻转课堂：每天抵达每一个班的每一名学生》的研究翻转课堂专著。在该书中，他们介绍了自己在翻转课堂实践教学中的实施策略。2011年，美国Lake Elmo小学将Moodle平台引入翻转课堂，学生观看课程视频后，在平台上练习检测题，教师则根据学生的自学情况，组织课堂教学。同年，翻转课堂被《环球邮报》评为“影响课堂教学的重大技术变革”。2011年，翻转课堂被引入我国，在重庆市聚奎中学率先实施，成为国内翻转课堂应用实践的典范。
翻转课堂[3]教学模式是将教学任务中最容易的部分即知识的传递移到课堂外让学生自主学习，重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，学生能够在课堂上更专注于主动的基于项目的学习，从而获得更深层次的理解;教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前通过看视频讲座、微课，阅读相关文献或在网络上与别的同学讨论完成自主学习。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，从而使学生通过实践获得更真实的学习。在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式。翻转课堂模式是大教育运动的一部分，它与混合式学习、探究性学习及其他教学方法和工具在含义上有所重叠，都是为了让学习更加灵活、主动，让学生的参与度更高。此外，翻转课堂教学模式能够加强师生、生生交流互动，有益于培养学生自主学习能力、协作学习能力和创新精神，提高实验教学质量。
目前，翻转课堂已成为全球教育界关注的热点，该模式在全球多个国家的高等教育以及中小学教育中推广使用[4]。虽然翻转课堂具有多方面的优势，但在一些院校一些课程中存在着只流于形式而走偏的情况，反而影响了教学效果。如课堂节奏过慢，学生准备不充分，或者准备内容与实际教学内容偏离很多，知识难易程度控制不当等等。因此，在实际教学环节中，教师要提前做出预判，及时处理和更正，而切实有效地完成教学任务。
三、“讨论-探究-实验”三位一体实验教学模式的运行
鉴于传统物理化学实验教学存在的问题，并基于翻转课堂的教学优势，对物理化学实验教学进行改革，采用 “讨论-探究-实验” 三位一体实验教学模式。其基本思想是，以讨论式教学为背景，科学实验探究为主线，将讨论式教学贯穿在课堂教学的始终，从而完成以实验为基础的探究与创造活动。充分发挥学生在实验过程中的主观能动性，使其积极参与实验全过程，主动设计，主动思考，主动操作，认真总结。
(一)自主讨论式教学活动
在进行实验前，教师布置实验内容，可提供相关的视频讲座、微课和参考文献，让学生根据现有的实验条件制订出具体的实验方案，并且在小组内组织探讨实验方案的可行性，确定具体的实验流程和实验步骤，教师给予适当的指导和修正。
如表面现象这章开设了“电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)”实验，由于理论课还没有讲到，所以提前布置该实验内容。教师提供给学生电导率仪的使用及操作的微课，并设置几个相关的问题让学生分组讨论学习。设置问题如下。(1)什么是表面活性剂?其结构特征是什么?(2)表面活性剂都有哪些用途?在制药工艺中都有哪些实际应用?(3)表面活性剂的哪些性质会在CMC处发生突变?(4)如何确定CMC?
学生进行自主分工，查找书籍文献并在组内进行分享讨论，同时根据实验室现有的条件，制订了具体的实验方案和实施步骤。学生可通过《物理化学》教材直接获得表面活性剂的概念以及结构特征。可通过查阅文献得知表面活性剂在制药工艺中的应用很多，如通过加入表面活性剂的方法，解决药物的增溶、乳化、润湿、分散、气泡、消沫及有效成分的提取等实际生产问题，以提高中药注射剂的澄清度和稳定性、中药片剂栓剂的分散润湿能力等。了解到测定CMC的方法有很多，如表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等。其中很多内容都是教材上没有的。这样既能把教材的理论知识弄懂，又可以通过文献的阅读，扩展了知识点的实际应用。在分享讨论的时候，锻炼了语言表达能力、思辨能力以及团队合作能力，从而增强了自信心。
(二)发挥学生的主观能动性，进行探究式实验教学活动
学生可以根据小组讨论的方案步骤，自行设计、组合安装后进行相应的实验。同时，允许学生根据实验室的现有条件，在完成教材内容设定的测定方法和内容外，增加另一种可行的测定方案。如有的小组自行设计了pH值法测定表面活性剂的CMC。实验之前，教师对其进行了个别指导，提供必需的pH计，并对实验适用对象进行了筛选。实验结束后，要求学生认真书写实验报告，对实验进行梳理和总结，关注点在于学会了什么，实验应该注意什么等方面，并在下次实验课前由教师进行点评，作为形成性成绩评价的一部分。对于积极思考并参与实验设计的学生，鼓励他们进行大学生创新创业项目的申报，提高了学生探究的兴趣和科研热情。
四、结语
中医药院校中开设的物理化学实验课程主要是培养学生运用物理化学基础知识去解决制药过程中实际问题的能力。因此，在设定实验课内容时，根据学生的认知和理解水平，教师更应注意理论与生产实际相结合，选定合适的实验项目让学生进行“讨论-探究-实验”三位一体实验活动。同时，课前问题的设置也是关键，使学生围绕问题展开调研，拓宽知识面。开展这种教学模式的探讨和实践，既可以改变传统教学模式下学生学习效率不高、效果不理想的现状，也可以避免翻转课堂教学中的师生关系失位、知识难度越位、适用对象错位等局限性，使教学可以在教师的掌控中，真正实现学生知识的内化、迁移、应用和能力的提高。通过此种实验模式的训练，有的实验小组学生申报了大学生创新创业项目，并获得了省级立项。小组成员在协作中增进了友谊，提升了团队协作能力，也为后继专业课实验、未来的研究生科研和工作培养了良好的科研精神和作风。
【參考文献】
[1]田青平，丁红，邢桂琴.物理化学在药学中的作用[J].山西医科大学学报(基础医学教育版)，2003(04)：360-361.
[2]张彩云，董前年，汪佳凤，等.物理化学在药剂学领域的应用[J].化学教育，2016(08)：62-65.
[3]王娜，王建美，江峰，等.翻转课堂特点及其在流行病学教学中的实践[J].基础医学教育，2018(12)：1065-1067.
[4]容梅，彭雪红.翻转课堂的历史、现状及实践策略探析[J].中国电化教育，2015(07)：108-115.
作者：张旭 栾泽柱 张明波
摘要:代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面。
关键词:药用;植物;研究;分析
一、代谢组学研究的技术步骤
代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面。
(一)植物栽培。对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱,定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,Fukusaki E利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。
(二)样本制备。为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。Maharjan RP等用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱质谱联用(GC MS)和毛细管电泳质谱(CE MS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等使用GC MS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。
(三)衍生化处理。对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析,高效液相色谱法(HP LC)一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理,Blau K对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低,这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的,优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制,然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化,利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。Han DK等应用同位素编码的亲和标记(IC AT),根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比,对该蛋白的相对含量进行分析。Zhang R等发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究,但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术,目前关于使用34s的研究已有报道。
(四)分离和定量。分离是代谢组学研究中的重要步骤,与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量,其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。Tomita M等总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题,认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率,已成为代谢组学研究的常规技术手段之一,液相色谱因其适用范围广,应用也相当广泛。
(五)数据转换。为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系,需要进行多变量分析,将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据,通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰,光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正,包括:
1.降低噪声。
2.校正基线。
3.提高分辨率。
4.数据标准化。Jonsson P等报道了一种关于GC MS色谱图数据处理的方法,可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。
二、代谢组学中的数据分析方法
(一)主成分分析法(PCA)。将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示,反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素,切断其他相关因素的干扰,做出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GC MS,LC MS或CE MS,因此将目标代谢产物作为自变量,而相应的代谢产物含量作为因变量,定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分,依此类推,PCA便能通过对几个主要成分的分析,从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化,但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。
(二)层次聚类分析法(HCA)。层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中,它是将n个样品分类,计算两两之间的距离,构成距离矩阵,合并距离最近的两类为一新类,计算新类与当前各类的距离。再合并、计算,直至只有一类为止。该方法虽然精确,但计算机数据密集,对大量数据点进行分析时,更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM),而HCA适合将数据转换为主成分后使用。
(三)其他数据采集方法。除PCA、HCA外,很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测,适合对大量样本进行分析;近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类;主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法,代谢组学仍然是一门有待完善的学科。
三、代谢组学在药用植物中的实践
植物药材来源于药用植物体,而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢,初生代谢在植物生命过程中始终都在发生,其通过光合作用、柠檬酸循环等途径,为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段,其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物,因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素,对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究,提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等以人参叶组织为材料,总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策,为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近,美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等采用一系列的转基因调控方法,通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质——青蒿酸,其产量超过100mg/L,为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累,人们对代谢途径的主干部分(为次生代谢提供底物的初生代谢途径)已经基本了解,例如酚类的莽草酸途径,萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究,如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而,对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程,还所知甚少。
四、展望
然而依据传统中医药学和系统生物学的指导思想,目前急待解决的是中药种质资源的代谢组学研究和中药体内作用的代谢组学研究。同时,代谢组学在分析平台技术、方法学手段和应用策略等方面相对于其他组学技术还需要进一步发展和完善,还需要其他学科的配合和介入。相信随着更有力的成分分析设备的使用及代谢组数据库的建立,药用植物代谢组学将对中医药学产生深远的影响。
作者：孙世琦
[摘要] 中药资源是我国中医药事业发展的基础，采用创新的理论和方法寻找和发现中药新资源是中药资源可持续利用研究的热点和重点。药用亲缘学研究药用生物(特别是药用植物)的生物亲缘关系，化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性，该学科的建立对于开发中药植物资源具有重要指导意义;系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究，在组学水平拓展了药用亲缘学的领域，由此衍生出药用基因组亲缘学的新概念。该文简述药用亲缘学的知识谱系，研究方法和范式转换，凸显药用基因组亲缘学的理论和实践价值，建议选择《中国药典》2010年版收录最多的毛茛科为例，对药用基因组亲缘学进行深入的实证研究。在基因组，转录组和代谢组水平探讨毛茛科及其重要族属系统发育和进化关系，揭示药用植物基因型和代谢表型，以及近缘种遗传多样性和化学多样性的内在关联。通过毛茛科示范研究，丰富药用亲缘学研究的内涵，扩展其外延，将药用基因组亲缘学视为药用亲缘学的升级版，开放地吸收有关领域的新知识和新技术，促进中药资源学科的成长，推动中药植物资源的开发和可持续利用。
[关键词] 药用亲缘学;药用基因组亲缘学;研究范式和方法;进化;药物发现与开发
中药资源是我国中医药事业发展的基础，采用创新的理论和方法寻找和发现中药新资源是中药资源可持续利用研究的热点和重点。肖培根提出的药用植物亲缘学从理论上总结药用植物的生物亲缘关系，化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性[1-4]，该学科的建立对于开发中药植物资源具有重要指导意义[5-7];系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究，可在组学水平拓展药用亲缘学的领域，由此衍生出药用基因组亲缘学的新概念。本文作者基于药用亲缘学的长期研究积累，提出这一新概念。本文简述药用亲缘学的知识谱系，研究方法和范式转换，展望药用基因组亲缘学的理论和实践价值。选择《中国药典》2010年版收录最多的毛茛科为例，可以对药用基因组亲缘学进行深入的概念验证和实证研究。结合传统药物学知识积累(包括中药药性和功效知识)和药理研究揭示的生物活性，在基因组，转录组和代谢组水平探讨毛茛科及其重要族属的系统发育和进化关系，揭示药用植物基因型和代谢表型，以及近缘种遗传多样性和化学多样性的内在关联。通过毛茛科示范研究，丰富药用亲缘学研究的内涵，开放地吸收有关领域的新知识和新技术，促进中药资源学科的成长。
近年随着高通量测序技术的迅猛发展，生物系统发育研究中开始采用基因组数据，因此出现一些新术语，如系统发育基因组学(phylogenomics，基因组系统学/基因组亲缘学)[8]， pharmacophylogenomics[9]，转录组亲缘学(phylotranscriptomics)[10]等。系统发育基因组学是进化和基因组学的交叉学科，是将基因组数据用于进化关系重建的综合分析;药用亲缘学研究药用生物(特别是药用植物)的生物亲缘关系，化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性;系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究，在组学水平拓展了药用亲缘学的领域(图1)。系统学(亲缘学)是生命科学各分支和交叉学科的根基所在，在中药资源学、中药鉴定和质量评价、中药药性、中药毒理和民族药等中药学相关领域起到提纲挈领的作用。提出药用基因组亲缘学新概念，是因应学科交融的大势所趋，期望在中医药理论指导下，运用多学科新理念、新方法和创新的技术手段进行跨学科综合研究，推动中药资源学科理论建构和实践应用，更好地服务于中医药现代化事业。
RAD.限制酶切位点相关的DNA; SNP.单核苷酸多态性; SSR.简单重复序列; EST.表达序列标签。
图1 可用于药用亲缘学亲缘关系推断的组学数据
Fig.1 Omics data that could be used in the pharmacophylogeny inference
1 系统发育基因组学
系统发育基因组学是生物进化和基因组学的交叉学科，是将基因组数据用于进化关系重建的综合分析，因此需要系统发育研究方法和基因组学技术的紧密配合。系统发育研究是比较分析单个基因或少数几个基因序列[11-12]，也常结合其他类型数据，例如形态学、细胞学和植物化学[13-14]数据。系统发育基因组学基于全基因组测序时代之前的分子系统学研究，通过比较全基因组序列或至少大部分基因组序列来全面获取对进化关系重建有用的信息[15]。目前该领域研究包括以下几方面。
1.1 基因功能预测和进化推演 现存植物已鉴明的307 700种，估测上限45万种，提示植物多样性的潜在空间巨大。在进化史上均经历多次全基因组倍增(WGD)，倍增基因拷贝在基因组中通常以保守的同线块(syntenic block)形式存在。在植物进化过程中，基因组大小变化是一种相对频繁的事件，这些变化一般并不与基因多少及顺序变化相关联。基因数量及顺序的保守性称为同线性。基因组倍增显著影响新性状起源(图2)，近年来植物次生代谢路径多样化与WGD有关的例子越来越多。倍增基因拷贝可以解释萜类和硫代葡糖苷[16]等多基因路径合成的次生代谢产物的多样化过程。次生代谢基因的串联倍增及随后发生的亚功能化和新基因化过程进一步增加了次生代谢产物的遗传多样性和化学多样性，增强了植物适应生态环境变迁的能力，显示了植物次生代谢产物化学空间在药物发现方面的巨大潜力。被子植物(有花植物)中已发现次生代谢产物超过20万种，可能大部分源自复杂性状的快速创新。
实线粗箭头.同源多倍体效应;虚线箭头.异源多倍体效应;细箭头.2类多倍体共有效应;符号.效应的方向。
图2 多倍体化对植物基因组和表型的影响
Fig. 2 Effects of polyploidization on the plant genome and the phenotype
通过比较核苷酸多样性估计值和dN/dS考查甾体糖生物碱次生代谢基因经受的选择限制[17]，可解释次生代谢多样性。高通量的SNP芯片分型可能发现有信息SNPs，其不同组合可区分次代物含量高中低的不同代谢表型，对道地药材研究具参考价值。禾本科苯并嗪类(Bx)基因倍增后发生重排，导致Bx1和2的新拷贝在禾本科共同祖先的一个染色体末端成簇[18]。成簇有利于相关基因共分离，末端染色体的定位既便于基因重排，也便于有关合成基因的进一步征募。这些事件对于后续的Bx生合基因簇的进化至关重要。系统发育分析提示双子叶和单子叶植物的Bx生物合成途径彼此独立进化，即趋同进化。氰苷的生物合成途径也存在类似的进化现象[19]。对次生代谢产物生物合成途径的深入研究有助于育种方案的理性设计，优化药用化合物的生产，实现基于生物技术的生产流程优化。
研究多基因家族的进化时， 基因树比物种树更有助于了解成员基因的进化历史和基因倍增过程。通过对基因树和物种树冲突进行解释，可推测进化机制，包括快速辐射分化、杂交/基因渐渗、不完全谱系分选、水平基因转移、旁系同源基因、基因倍增/丢失以及基因重组等。这些进化机制也可部分地解释近缘物种的化学表型多样性，有助于推测药用化合物的来源和转化路径。对于次生代谢产物生物合成基因家族和转录调控基因家族均可在系统发育框架内挖掘分析全基因组有关序列。
1.2 构建和厘清物种进化关系 例如基于桔梗科18个种叶绿体基因组的基因排列顺序构建系统树[20]，从全新的角度阐述了桔梗科18个属间的系统发育关系。采用高通量测序平台获得天南星科32属线粒体基因组序列[21]，发现线粒体系统树支持率低且与叶绿体系统树不一致。基于叶绿体全基因组序列的系统树表明水芋属Calla和落檐属Schismatoglottis在一个主枝基部聚在一起，得到形态学和细胞学证据支持。植物线粒体DNA的基因顺序可能进化较快，但是核苷酸序列的进化速率仅为动物的1%。叶绿体DNA核苷酸序列的进化速率比线粒体快3～4倍，目前在种间进化关系研究中应用最多，例如对菊分支植物(asterids)[22]、人参[23]、银杏[24]、金壳果科[25]、金虎尾目[26]的研究。但是叶绿体全基因组数据不足以解决经历快速分化的类群，例如姜目[27]。结合大量核基因组数据全面分析十分必要。单拷贝基因在被子植物基因组中比较常见，肖培根研究组基于29个已测序基因组的高质量数据实现了单拷贝基因的大规模识别和进化表征[28]。发现基因组倍增区块(duplicate block)数量和单拷贝基因数量呈显著负相关。17%单拷贝基因位于细胞器基因组，GO注释属于结合(binding)和催化活性类别的较多。真双子叶植物基因组中，单拷贝基因比非单拷贝基因具有更强的密码子偏性。RNA-seq数据证实了部分单拷贝基因相对高的表达水平。与其他植物不同，禾本科基因组中单拷贝基因的密码子有效数量(Nc)与密码子第三位G+C含量(GC3)呈显著负相关。Ka和Ks值提示进化上单拷贝基因比非单拷贝基因更保守。对可变剪接的选择约束(selective constraint)，单拷贝基因弱于低拷贝数基因家族(1～10旁系同源基因)成员，但是强于高拷贝数基因家族(>10旁系同源基因)成员。联用各基因组共有的单拷贝基因序列得到分辨力佳的系统树。加上内含子序列提高了分支支持率，但是得到的系统树与未加时不一致。建树时包括内含子序列可能更适合较低的分类学水平。单拷贝基因和非单拷贝基因经受的进化约束明显不同，有些表现出物种特异性，尤其在真双子叶和单子叶植物间。
药用植物多样性是药用植物与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，有遗传多样性、化学多样性、居群多样性、药用物种多样性、根际微生物多样性和生态系统多样性等多个层次。对于物种不均匀分化程度较强的地区， 在解释气候生态因子与药用植物多样性之间的关联时， 要充分考虑进化过程的影响。如中国西南地区的“天空之岛”[29]，在第四纪形成了丰富的药用植物资源，许多药用族属仍处于激烈分化过程中，例如毛茛科铁线莲属、乌头属、翠雀属等。全叶绿体基因组数据是细胞器尺度的超级条形码，可用其研究分布于不同地理位置的同一物种(例如道地药材)的种内变异[30]和地理亲缘学。但叶绿体基因组只相当于一个基因座，叶绿体基因组和核基因组在居群水平的应用可为研究道地药材起源，种内分化时间和分化强度提供线索。种内谱系关系的确立可重现居群的进化历史，是更细致的系统发育重建。
1.3 预测和追溯侧向基因转移 侧向(水平)基因转移在微生物进化中广泛存在的事实从根本上动摇了生命之树的假定形态[31]。已发现很多原核和真核生物间的侧向基因转移，相当多药用植物和其内生细菌/真菌具有相似的次代物生物合成路径，其隐含的系统发育基因组学规律有待揭示，这将有助于药用植物和其内生菌互作的研究，为开发植物药资源提供参考。
郝大程等：药用亲缘学论纲——知识谱系，认识论和范式转换
2 转录组亲缘学及其他
全基因组测序花费高，对于重复序列占比大，杂合度高和非二倍体基因组，序列正确拼接组装十分困难[32]。显然大规模比较转录组研究更具可行性。转录组测序(RNA-seq)数据基于表达的mRNA，不包括内含子信息，没有重复序列和倍性的干扰。初始的转录组亲缘学概念指多物种的基因共表达分析[10]，物种间进化距离分析可基于转录组信息。显然转录组亲缘学也可应用于药用植物研究，例如从19种植物(包括虎杖、红豆杉、银杏、人参等药用植物)转录组数据中提取50个单拷贝直系同源基因[33]，可用于系统树构建和进化分析。从紫菜属P. umbilicalis和P. purpurea的454焦磷酸测序获得482个编码红藻植物门头发菜纲紫菜属Porphyra膜转运蛋白的EST序列[34]，发现存在内共生和与原生藻菌有关的水平基因转移。此研究提供了海洋藻类钠偶联的转运系统的分子特征和共调控机制。重建陆生植物和藻类的起源和进化过程是植物系统发育的基本课题，对于理解关键适应性性状的产生十分重要。由于物种快速多样化导致一些进化关系分辨不清，少数几个分子标志明显不够，基因组尺度的数据显著增加了有信息位点数量。中药资源和中药鉴定是应用性很强的领域，尽管考虑的是中药材，但应避免一叶障目不见泰山的尴尬，全面挖掘中药资源和物种的准确界定都离不开其所在族属完全物种取样的分子系统学研究[35]。转录组代表能表达的那部分在功能上活跃的基因组，测序费用的大幅降低和生信分析方法的改进使得密集物种取样的转录组亲缘学研究成为可能。例如从92种streptophyte绿藻转录组数据和11种陆生植物基因组序列中提取共有的直系同源基因[36]，用其中852个核基因(1 701 170个序列联配位点)构建系统进化树，发现陆生植物和绿藻Zygnematophyceae为姊妹关系(图3)，地钱(liverwort)和地衣(moss)组成的分支与维管植物分支为姊妹关系，而角苔(hornwort)与所有非角苔陆生植物为姊妹关系，从而证伪了之前关于早期陆生植物进化的假说。转录组亲缘学加深对基本植物性状进化的认识，包括药用植物化学多样性和相关生合路径的进化。
图3 获支持证据最多的陆生植物系统发育假说
Fig.3 Land plant phylogenetic hypothesis that has most lines of evidence
尽管只被应用了极短的时间尺度，人工选择已经极大地改变了驯化植物的形态、生理、植化、生活史。比较RNA-seq数据可用于解析种植番茄和5个近缘野生物种间基因序列和基因表达差异[37]。基于序列差异发现>50个基因经受正选择，数千个基因的表达水平有显著差异，许多是由于选择压力所导致。许多快速进化基因与环境应答和应激耐受有关。野生和种植品系间光反应共表达网络的大规模变化进一步强调了环境输入量对于基因表达进化的重要性。人工定向杂交和间接有利于非同义替换的驯化和改良过程已经极大地改变了番茄转录组。比较转录组有助于深入了解人工选择和自然选择对野生和种植品系的普遍效应，基于转录组的亲缘树构建有助于定量研究各近缘物种的起源时间和进化历程，这对药用物种研究的重要性是不言而喻的。
类似地，基于蛋白质组数据进行系统发育分析，有蛋白质组亲缘学(phyloproteomics)[38]，但尚未用于植物研究。表观基因组亲缘学(phyloepigenomics)[39]在表观遗传修饰层面考查物种亲缘关系，用于药用植物研究将有新颖发现。宏基因组亲缘学(phylometagenomics)[40]将可用于研究药用植物根际微生物和植物内生菌等。系统发育基因组学对计算能力和分析方法提出了新的挑战，故有计算基因组系统学。
3 药用植物亲缘学与药用基因组亲缘学
直系同源基因是在物种形成过程中由共同祖先基因演变来的分布于不同物种的基因，在药物发现过程中有助于动物模型的选择和分析流程的建立。葛兰素公司的Searls[9]首次使用pharmacophylogenomics一词，认为充分利用基因组数据挖掘直系同源基因，能更好地预测药靶基因功能。比较实验动物和人的基因组，不仅可找到保守功能元件，包括蛋白编码基因和非编码序列，而且能发现基因功能的迁移，从而使研究者充分认识物种间遗传差异，避免选用不适当的动物模型和药物筛选方案[15]。
Searls提出的pharmacophylogenomics是针对药靶的研究，而本文作者提出药用基因组亲缘学，是在基因组及其相关的转录组和代谢组水平系统研究药用植物的植物亲缘关系-化学成分-疗效(传统疗效及药理活性)间的相关性的新兴边缘学科。药用基因组亲缘学在药用植物领域可以有多方面的应用：①基于基因组信息构建不同尺度的生命之树， 明确药用植物类群间的系统发育和亲缘关系;②利用基因组数据估算分化时间并重建地理分布区， 推测现存药用植物/道地药材的起源和空间分布格局及其形成机制;③基于时间树， 结合生态、环境因素及代谢创新性状， 探讨药用植物的多样化进程和成因;④揭示药用植物多样性的来源和格局， 基于生物多样性探讨药用化合物(例如次级代谢产物)多样性，促进生合途径解析和创新药物发现;⑤预测药用植物多样性动态变化， 提出相应的保护性开发策略，促进人工栽培和分子育种。可见针对药用植物的基因组亲缘研究的内容完全不同于Searls原初的概念，只是暂借用pharmacophylogenomics作为药用基因组亲缘学英译。
本文作者拟整合形态分类数据、代谢组和化学分类数据、基因组和转录组数据、药理活性数据和传统药物学知识，探索以毛茛科药用植物科属为重点的药用亲缘学。毛茛科药用植物在中药学中的应用源远流长，我国42属约720种毛茛科植物中，有30属约220种可供作药用(《中国植物志》27卷24页)。黄连、附子、乌头、升麻、川木通等的原植物均属毛茛科。民间广泛使用的麻布七、水黄连、铁破锣、虎掌草、月下参、驴蹄草、星果草、白头翁等中草药也属于毛茛科。据作者统计在《中国药典》2010年版正文收录10个法定种，附录收录另10种，另外在可见的地方标准中至少收录了另外的20种[41]，共计40种，高于菊科、豆科等大科的收录数量，居所有植物科中的第一位。毛茛科大部分族属在我国均有悠久的药用历史，其防治疾病的科学价值经历了时间的考验。但目前对毛茛科的组学研究，尤其是基因组和转录组研究十分稀缺，对毛茛亚科多物种属的近缘种间亲缘关系了解较为粗浅，对唐松草亚科的一些多物种属，如唐松草属[14]、人字果属[42]，了解更少。这一现状也为进行药用基因组亲缘学的实证研究提供了很多课题。
人字果属约16种，分布于亚洲东部和喜马拉雅山区。我国9种，分布于秦岭以南的亚热带地区，均由肖培根和王文采在1960年代正式命名(1979《中国植物志》27卷472页)。据不完全调查，本属至少7种在分布地区的民间用作草药，具有确切的功效[43]。例如耳状人字果全草止咳化痰、消炎，蕨叶人字果根状茎消肿解毒，纵肋人字果全草健脾化湿、清热明目，人字果根状茎清热解毒、消肿。但是此属在毛茛科中是研究较少的，其药用价值值得深入挖掘。基于4个分子标记和形态特征得到的系统树提示，人字果属与扁果草属和拟扁果草属聚为一支，而与耧斗菜属、天葵属、拟耧斗菜属进化距离较远[44]。从预实验结果看，人字果属的化学成分独具特色。拟选择耳状人字果、蕨叶人字果、纵肋人字果和人字果4种，进行酶切位点相关DNA测序(RAD-Seq)。只有分别带有接头1和接头2的酶切位点周边的DNA片段会得到有意义的扩增，即为RAD标签(图4)[45]。将所有RAD标签序列连起来即代表物种的简化基因组，可用于同属物种或同种各居群的基因组亲缘关系推断。在进化史近期发生快速辐射分化的同属物种，往往由于有限几个分子标记的系统发育信号不足和/或基因树冲突，使得其亲缘关系难以辨清。人字果属和铁线莲属以及毛茛目其他多属均有此问题。以RAD-Seq为代表的简化基因组测序能提供关于物种基因组进化和杂交的全局观点，且无需事先知晓物种基因组的完整序列。基于此探索的科学问题：4种人字果的基因组亲缘关系是什么;粉背叶人字果(进行转录组测序)与这4种人字果的亲缘关系;化学分类与分子分类是否一致;如何从起源和进化角度解释;本属与唐松草亚科其他属的药用亲缘关系。
图4 RAD-Seq技术路线
Fig.4 Schematic representation of RAD-Seq pipeline
在药用亲缘学框架下进行中药资源研究的一个代表性例证是关于乌头属的亲缘学研究[46-47]。毛莨科乌头属全世界约有300余种，其中超过半数分布在中国。发现牛扁亚属是以牛扁碱和C18-二萜生物碱为主的类群，由于其毒性中等，因而可从中寻找镇痛、抗炎等新药前体[46]。乌头亚属下唐古特乌头系和圆叶乌头系是以内酯型二萜生物碱为主的类群，毒性较小，是新药寻找的重点研究类群。褐紫乌头系则以C20-二萜生物碱如光翠雀碱和宋果灵为主，杂有高度进化的乌头碱型二萜生物碱如乌头碱等成分。化学分类上不支持其独立成为一个分支。显柱乌头系是以含大茴香酸酯基的乌头碱型二萜生物碱以及塔拉萨敏和查斯曼宁胺醇类为主的类群，是块根较大的“大乌头”的主要来源，具大毒。乌头系以含15-羟基的单酯、双酯或多酯以及胺醇类乌头碱型二萜生物碱为主，且酯基中无大茴香酸酯基，此系是草乌的主要植物来源，具大毒。显柱乌头系，乌头系，兴安乌头系和蔓乌头系可能代表乌头亚属进化的类群。从二萜生物碱化学成分来看，露蕊乌头亚属与乌头属另外2个亚属差别很大，结合分子系统发育研究，形态学和细胞学结果，支持其为一单独属，介于翠雀属和乌头属之间[15，48]。基于细胞核和叶绿体DNA序列的分子系统树将形态极相近的九系分为2个群[47，49]， 一为甘青乌头系， 圆叶乌头系， 保山乌头系和短柄乌头系，均非单系群而是彼此交织;另一为乌头系， 兴安乌头系， 显柱乌头系， 蔓乌头系和准噶尔乌头系，亦均非单系群， 化学分类数据支持此分群。为了乌头资源的可持续利用和发现高效低毒的新化合物， 有必要将近年涌现的高通量技术用于乌头研究。基因组学和转录组学技术将在促进乌头生物活性化合物研究中发挥关键作用。
毛茛科是一个比较原始的真双子叶植物类群，已知代表性药用化合物包括苄基异喹啉生物碱、毛茛苷、三萜皂苷、二萜生物碱等。作者结合近年植物化学研究进展，对毛茛科所含主要化学成分类型和分布进行了系统归纳总结。毛茛苷和木兰花碱在一些属(例如毛茛属、铁线莲属、驴蹄草属等)共存，而非交替出现[2]。结合了疗效数据[50]的药用亲缘分析[7， 51]， 支持基于分子标记和形态数据提出的分类系统[44]。毛茛科可分为5个亚科： 毛茛亚科、唐松草亚科、黄连亚科、黄毛茛亚科、白根葵亚科。毛茛亚科可分为10族。铁线莲属与白头翁属和银莲花属均属于银莲花族，均含较多五环三萜皂苷;铁线莲属还含有黄酮、花青素、木质素、香豆素、生物碱等[52-53]，其中五环三萜皂苷已用于化学分类研究。升麻族中，类叶升麻属和升麻属的疗效和化学成分相近， 因此两属的亲缘关系也近[54]。由于它们果实的形态差异以及细胞学特征不同， 考虑这两属为升麻族植物的一个分支， 且类叶升麻属较升麻属更为进化。从化学分类学的角度来看， 铁破锣属含有特殊铁破锣皂苷可以成为一个独立的分支。基于细胞核ITS序列的系统发育树支持以上分析[49，55]。黄三七属既和铁破锣属一样含有五环三萜和铁破锣型环阿尔廷烷四环三萜类， 又和升麻属、类叶升麻属一样含有吲哚生物碱， 因此认为它是铁破锣属和升麻属、类叶升麻属之间的过渡类型[54]。可从毛茛亚科各族选择10个代表种(猫爪草、小木通、美花草、星果草、驴蹄草、升麻、铁筷子、黑种草、北乌头、金莲花)，进行高通量转录组测序，从组装的Unigene中找到单拷贝直系同源基因(>400)，联用这些基因序列构建系统进化树，结合化学和形态分类，药理活性和传统药物学资料，考察转录组数据在药用亲缘关系推断中的可用性。近年药用亲缘研究还涉及小檗科[56]，百合科贝母属[57]， 冬青科冬青属[58]，五味子科[59]和唇形科鼠尾草属[60]等。这些研究均需要在组学层面继续深化。
4 结论与展望
中国文明医药智慧肇始于原始文化，当时即有博物学知识的积累，包括对人居环境周边的生态和动植物的基本认识，“神农尝百草，一日而遇七十毒”，这里便蕴含着中药资源学和药用亲缘学的萌芽。梳理中药资源学知识谱系，1980年肖培根提出的药用植物亲缘学是年轻的成员，结合形态分类、化学分类、疗效特征研究药用植物，有可能发现自然界隐藏着的决定论的规律。技术哲学家唐·伊德认为，技术的居间调节作用改变了人类直接经验到的世界[61]，使得客观对象的新特征能显现出来，提供给人类一种新的视野。高精尖的实验技术仿佛没有极限，基因组学，代谢组学和相关技术的涌现不断刷新着对于中药资源和药用亲缘关系的认识，并正在促成研究范式转换。新范式的形成将成为药用基因组亲缘学由概念走向成熟理论和实践应用的标志。
药用植物亲缘学研究药用植物的植物亲缘关系，化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性[4]，交叉性和涉及多学科是其特点，故这门学科的成长需要开放地吸收有关领域的新知识和新技术。药用亲缘学的研究领域广泛，其背后更广阔的背景是中国文明天人合一的古老智慧和中药传统文化积淀的博物学资源。药用亲缘学不是封闭的单一学科，而是围绕药用植物亲缘关系展开多维度透视的交叉学科群，其研究范式开放，知识谱系不断延伸，呈现快速发展态势。药用基因组亲缘学(pharmacophylogenomics)扩展了药用亲缘学研究的内涵，可视为药用亲缘学的升级版，将有力推动药用植物资源的开发和可持续利用[62]，并期待其引领中药资源实践导向的交叉学科创新。
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[责任编辑 马超一]
作者：郝大程 肖培根 刘立伟 彭勇 何春年
第一章 刚体的转动
[目的要求]
1.了解转动惯量的意义，掌握转动定律;
2.了解角动量的意义，掌握角动量守恒定律;
3.了解进动的意义及产生的条件。
[教学内容]
1.转动与转动定律
2.角动量、角动量原理、角动量守恒定律
3.进动
第二章 流体动力学
[目的要求]
1.悉理想流体稳定流动和连续性原理的意义;
2.掌握伯努利方程及应用;
3.掌握粘滞性流体运动的特点，以及实际流体的伯努利方程。熟悉粘滞系数的意义;
4.了解泊肃叶定律和斯托克斯定律。
[教学内容]
1.想流体的稳定流动
2.伯努利方程及其应用
3.泊肃叶定律、斯托克斯定律
第三章 分子物理学
[目的要求]
1.了解理想气体的微观模型，推导理想气体压强公式;
掌握能量按自由度均分原理;
2.了解气体分子速率的统计分布;
3.熟悉真空气体的范德瓦尔斯方程;
4.了解液体的表面现象和液体的输运过程。
[教学内容]
1.理想气体压强公式
2.能量按自由度均分原理
3.分子的速率
4.真实气体
5.液体的表面现象
6.流体的输运过程
第四章、静电场
[目的要求]
1.进一步理解电场强度、电势的概念，了解电场与电势差的关系;
2.掌握高斯定理及应用;
3.了解介质极化的微观本质;
4.掌握静电场的能量公式。
[教学内容]
1.电场强度与电势
2.高斯定理
3.静电场中的电介质
4.静电场中的能量、场能密度
5.静电在药学中的应用
第五章 稳恒电流和电路
[目的要求]
1.进一步理解电流强度、电流密度和电源电动势的概念;
2.掌握一段有源电路的欧姆定律;
3.掌握基尔霍夫定律和复杂电路的计算;
4.了解接触电势差的温差电现象。
[教学内容]
1.稳恒电流
2.一段有源电路的欧姆定律
3.基尔霍夫定律
4.接触电势差、温差电现象
第六章 电磁现象
[目的要求]
1.进一步了解磁感应强度的意义
2.掌握安培环路定律;
3.掌握磁场力的计算及方向的确定;
4.了解磁矩和磁场中能量的计算;
5.电磁感应现象、法拉弟电磁感应定律、自感和互感作为学生自学内容。
[教学内容]
1.电流的磁场
2.磁场对运动电荷的作用
3.磁场对电流的作用、磁矩
4.电磁感应定律
5.自感、互感
6.磁场的能量
7.磁性药物介绍
第七章 振动和波
[目的要求]
1.了解谐振动的特点及位移方程;
2.掌握谐振动的周期、频率、振幅、位相的意义;
了解谐振动能量的意义;
3.掌握同频率、同方向谐振动的合成;
4.掌握平面波的方程及波的能量特点;
5.熟悉惠更斯原理及波的迭加原理，并解释波的干涉现象。
[教学内容]
1.谐振动
2.波动
3.惠更斯原理、波的迭加原理、波的干涉
第八章 光的波动性
[目的要求]
1.熟悉相干光的意义及获得相干光的方法;
2.了解光的干涉现象，掌握产生明、暗条纹的条件;
3.了解产生光波损失的条件;
4.了解光的衍射现象，掌握单缝衍射公式;
5.掌握光栅衍射公式，了解衍射光谱的特点;
6.了解偏振光的特点，掌握马吕斯定律;
7.了解双折射现象和尼科尔棱镜的作用;
8.掌握物质的旋光现象，旋光率及其在药物分析中的应用和旋光仪的原理。
[教学内容]
1.光的干涉
2.光的衍射
3.光栅衍射
4.X射线的衍射
5.光的偏振
6.光的双折射现象
7.旋光现象
第九章 光学仪器的基本原理
[目的要求]
1.了解光度学的一些基本知识;
2.了解光的色散现象;
3.了解瑞利分辨条件和光学仪器的分辨本领;
4.了解阿贝折射计的原理;
5.掌握朗伯——比尔定律、了解光电比色计和分光光度计的原理;
了解光的散射现象及超显微镜的原理;
6.了解荧光光谱仪和荧光光谱分析。
[教学内容]
1.光度学基本知识
2.光的色散
3.光学仪器的分辨本领
4.阿贝折射计
5.介质对光的吸收
6.光的散射超显微镜
7.光、磷光、荧光光谱仪
第十章 量子力学基础
[目的要求]
1.熟悉黑体辐射的基本定律及普朗克量子学说的意义;
2.光电效应作为学生自学内容;
3.了解康普顿效应和光的二象性;
4.了解物质波的意义;
5.了解波函数的统计意义及薛定谔方程的表达式;
6.了解不确定关系的意义。
[教学内容]
1.热辐射
2.光电效应
3.康普顿效应
4.波粒二象性
5.不确定关系
6.薛定谔方程
第十一章 原子光谱与分子光谱
[目的要求]
1.了解氢原子光谱的特点;
2.熟悉玻尔原子理论，并解释氢原子光谱;
3.熟悉四个量子数的物理意义;
4.熟悉分子光谱产生的原因及特点;
5.了解激光的特点，产生激光的基本原理及应用。
[教学内容]
1.氢原子的玻尔理论
2.四个量子数的物理意义
3.原子光谱与分子光谱
4.激光
第十二章 原子核物理基础
[目的要求]
1.了解核的自旋与磁矩的意义;
2.熟悉核磁共振的基本原理;
3.了解放射性衰变的规律;
4.了解辐射防护;
5.了解放射线的探测方法与应用。
[教学内容]
1.原子核的组成与基本性质
2.核磁共振与顺磁共振
3.放射性衰变
4.辐射量与辐射防护
5.放射性探测 自学部分 * 第十三章 物理学与新技术
[目的要求]
1.了解新能源、新技术、新材料;
2.熟悉新一代扫描显微镜的原理。
[自学内容]
1.等离子体与受控核聚变
2.超声技术
3.超导技术
4.光纤技术
5.液晶
6.新能源技术
7.新材料技术
8.新一代扫描显微镜
* 第十四章 现代科学技术在药学领域的应用
[目的要求]
1.了解物理学 在药学领域的应用 ;
2.熟悉计算机在医药方面的应用。
[自学内容]
1.静电在药学中的应用
2.磁性药物制剂
3.核磁共振和顺磁共振的应用
4.放射性核素在医药学上的应用
5.计算机在药学方面的应用
附录一 矢量运算
[目的要求]
1.掌握矢量的运算法则;
2.熟悉矢量混合积的运算。
[自学内容]
1.矢量的定义
2.矢量的几何与解析合成
3.矢量的标积与矢积
4.矢量的混合积
实验部分
[目的要求]
1.掌握物理量的测量和有效数据的处理;
2.掌握常用物理实验设备的操作和使用。
[实验内容]
1.物理实验的基本知识
2.基本长度测量
3.转动惯量实验
4.液体粘滞系数的测定
5.张力系数的测定
6.静电场的描记
7.电桥的原理与应用
8.万用电表的使用及电表的改装
9.日光灯的安装
10.补偿法测电动势
11.温差电偶温度的定点和分度
12.感应电动机的连接
13.单缝衍射
14.用光栅测光波波长
15.分光镜测物质的折射率
16.旋光计的使用
17.阿贝折射计的使用
18.明线光谱的观察及谱线的测定
19.用光电比色计测溶液浓度
20.光电效应
21.示波器的使用
22.显微摄影
23.放射性测量
24.核磁共振或顺磁共振
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一、单项选择题 ( 在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填 在题干的括号内。每小题 1 分，共 20 分 ) 1. 叶绿素 a 、叶绿素 b 、胡萝卜素和叶黄素为 ( ) 主含的四种色素。 A. 叶绿体 B. 有色体 C. 植物色素 D. 前质体 2. 金毛狗脊属于 ( ) A. 石松纲 B. 水韭纲 C. 真蕨纲 D. 木贼纲 3. 绿藻门含有叶绿素 ( ) 光合色素。 A. a,b B. a,d C. a,c D. a,e 4. 根有定根和不定根之分，定根中有主根，主根是从 ( ) 发育而来。 A. 直根系 B. 不定根 C. 定根 D. 胚根 5. 唇形科的拉丁科名是 ( ) A. Rosaceae B. Labiatae C. Magnoliaceae
D. Liliaceae 6. 植物器官通常由 ( ) 组成。 A.4 个部分 B.6 个部分 C.7 个部分 D.5 个部分 7. 瓠果是 ( ) 的主要特征。 A. 桔梗科 B. 葫芦科 C. 忍冬科 D. 菊科 8. 苔藓植物有配子体和孢子体两种植物，其中孢子体 ( ) 于配子体上。 A. 腐生 B. 共生 C. 寄生 D. 借生 9. 银耳担子纵裂为四个细胞，横切面上呈 ( ) 字形。 A. 日 B. 目 C. 田 D. 由 10. 大豆的果实是 ( ) A. 蒴果 B. 瘦果 C. 荚果 D. 角果 11. 次生射线，位于木质部为木射线，位于韧皮部的称为韧皮射线，两者合称为 ( ) A. 髓射线 B. 维管射线 C. 初生射线 D. 额外射线 12. 柑果、核果、浆果、瓠果属于 ( ) A. 单果 B. 干果 C. 不裂果 D. 聚合果 13. 啤酒酵母、麦角、冬虫夏草、竹黄为 ( ) 植物。 A. 担子菌亚门 B. 半知菌亚门 C. 子囊菌亚门 D. 藻状菌亚门 14. 葡萄的卷须属于 ( ) A. 叶卷须 B. 茎卷须 C. 托叶卷须 D. 不定根
15. 地衣植物是藻菌 ( ) A. 共生复合体 B. 寄生体 C. 附属体 D. 腐生复合体 16. 茜草科的植物，大多数位于叶柄间的托叶，常 ( ) A. 合生 B. 缺乏 C. 延生 D. 须状 17. 杜鹃花科植物的花药为 ( ) A. 顶孔开裂 B. 顶端瓣裂 C. 顶端侧裂 D. 顶端横裂 18. 胚珠裸露于心皮上，无真正的果实的植物为 ( ) A. 双子叶植物 B. 被子植物 C. 单子叶植物 D. 裸子植物 19. 龙胆科的子房 2 心皮组成 1 室，有 ( ) A.3 个侧膜胎座 B.2 个侧膜胎座 C.4 个侧膜胎座 D.1 个侧膜胎座
20. 双悬果为伞形科的特征，其分果有 ( ) 条棱。 A. 4 B. 3 C. 6 D. 5
二、双项选择题 ( 在每小题的五个备选答案中，选出二个正确的答案，并将正确答案 别填在题干的括号内。每小题 1 分，共 6 分 ) 1. 苹果为 ( ) A. 干果 B. 假果 C. 复果 D. 浆果 E. 单果 2. 颈卵器植物有 ( ) A. 藻类 B. 苔藓 C. 蕨类 D. 菌类 E. 地衣 3. 属于蓼科的药用植物有 ( ) A. 黄连 B. 大黄 C. 何首乌 D. 当归 E. 人参 4. 十字花科植物大多有 ( ) A. 四强雄蕊 B. 二强雄蕊 C. 花托隆起 D. 假隔膜 E. 花萼二枚 5. 心皮是构成雌蕊的 ( ) A. 变态叶 B. 大孢子 C. 小孢子 D. 大孢子叶 E. 花药 6. 根的内皮层上有 ( ) A. 中柱鞘 B. 凯氏带 C. 木质部 D. 韧皮部 E. 通道细胞 D. 韧皮部 E. 通道细胞
三、多项选择题 ( 在每小题的五个备选答案中，选出二至五个正确的答案，并将正确答案的 序 号分别填在题干的括号内，多选、少选、错选均不得分。每小题 2 分，共 4 分 ) 1. 锦葵科植物大多有 ( ) A. 单体雄蕊 B. 花药二室 C. 有副萼 D. 花药一室 E. 花粉有刺 2. 无限维管束中有 ( ) A. 纤维 B. 束中形成层 C. 泡状细胞 D. 导管 E. 凯氏带药用植物学试题参考答案
一、单项选择题 ( 每小题 1 分，共 20 分 ) 1.A 2.C 3.A 4.D 5.B 6.B 7.B 8.C 9.C 10.C 11.B 12.A 13.C 14.B 15.A 16.A
17.A 18.D 19.B 20.D
二、双项选择题 ( 每小题 1 分，共 6 分 ) 1.BE 2.BC 3.BC 4.AD 5.AD
6.BE
三、多项选择题 ( 每小题 2 分，共 4 分 ) 1.ACDE 2.ABD
药用植物，是指医学上用于防病、治病的植物。其植株的全部或一部分供药用或作为制药工业的原料。广义而言，可包括用作营养剂、某些嗜好品、调味品、色素添加剂，及农药和兽医用药的植物资源。药用植物种类繁多，其药用部分各不相同
2. 中文名：竹叶草
拉丁学名：Oplismenus compositus (Linn.) Beauv. 药用价值：性味甘、淡、平，无毒。能清肺热，行血，消肿毒。治咳嗽吐血。 3. 中文名：铜锤玉带草
拉丁学名：Pratia nummularia (Lam.) A. Br. et Ascher. [Lobelia nummularia Lam.; P.beonifolia Lindl.;P.zeylanica Hassk.]
药用价值：苦、甘，平。清热解毒，活血，祛风利湿。用于肺虚久咳，风湿关节痛，跌打损伤，乳痈，乳蛾，无名肿毒 4. 中文名： 慈竹
拉丁学名：Neosino calamus affinis 药用价值：竹芯、竹叶：清热除烦。主治热病烦渴，小便不利，口舌生疮。阴笋子：清热解渴。主治消渴，小便热痛。竹根：通乳。主治乳汁不通。 5. 中文名：三叶崖爬藤
拉丁学名：Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg 药用价值：提取制剂对食道癌、胃癌、肺癌、肝癌、肾癌、胰腺癌、胆囊癌、乳腺癌、宫颈癌、白血病、淋巴癌、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌等多种原发癌、转移癌等均具有很好的治疗作用。对肿瘤化疗带来的种种不良反应，如食欲低下、呕吐、恶心、头发脱落以及白细胞减少等都有明显的改善作用。对晚期患者有缓解疼痛作用。它还能有效地提高人体的免疫功能。
6. 中文名： 蝴蝶花 拉丁学名：Iris japonica 药用价值：蝴蝶花的全草味苦性寒。可解毒、消肿止痛。治肝炎、肝肿大、肝痛、喉痛、胃病。
7. 中文名：接骨草
拉丁学名：Herba Saururi Chinensis 药用价值：根: 甘、平。茎叶: 甘、微苦，平。根: 祛风，利湿，活血，散瘀，止血。茎叶: 祛风，利湿，舒筋，活血。 8. 中文名：山胡椒
拉丁学名：Lindera glauca 药用价值：现代研究表明山胡椒属植物内分布的生物碱类化合物, 在骨架类型上主要为阿朴菲型、和异喹啉类。 9. 中文名： 芒
拉丁学名：Miscanthus sinensis 药用价值：幼茎：散血去毒
10. 中文名：枫香
拉丁学名： 药用价值：树脂供药用，能解毒止痛，止血生肌;根、叶及果实亦入药，有祛风除湿，通络活血功效。 11. 中文名：野漆
拉丁学名：Anacardiaceae 药用价值：根、叶及果入药，有清热解毒、散瘀生肌、止血、杀虫之效，治跌打骨折、湿疹疮毒、毒蛇咬伤，又可治尿血、血崩、白带、外伤出血、子宫下垂等症。 12. 中文名：水蓼
拉丁学名：Polygonum hydropiper 药用价值：行滞化湿;散瘀止血;祛风止痒;解毒。主治湿滞内阻;脘闷腹痛;泄泻;痢疾;小儿疳积;崩漏;血滞经闭痛经;跌打损伤;风湿痹痛;便血;外伤出血;皮肤瘙痒;湿疹;风疹;足癣;痈肿;毒蛇咬伤。 13. 中文名：海州常山
拉丁学名：Clerodendrum trichotomum Thunb 药用价值：根、茎、叶、花入药，有祛风湿，清热利尿，止痛，平肝降压之效。 14. 中文名：马甲子 拉丁学名：Rhamnaceae 药用价值：性味苦、平，无毒。根能除寒活血，发表解热，消肿，治跌打损伤及心腹疼痛;叶治无名肿痛。 15. 中文名：伯乐树
拉丁学名：Bretschneidara sinensis Hemsi 药用价值：甘、辛、平入肝、脾、胃三经 16. 中文名：毛叶木姜子 拉丁学名：Lauraceae 药用价值：根和果可入药，根治气痛、劳伤，果治腹泻、气痛、血吸虫病等。 17. 中文名：楼梯草
拉丁学名：Elatostema umbellatum var.maius 药用价值：清热除湿、活血散瘀、解毒消肿、利水消肿。 18. 中文名：大叶仙茅 拉丁学名：Curculigo capitulate 药用价值：以根及根状茎入药润肺化痰，止咳平喘，镇静健脾，补肾固精。用于肾虚喘咳，腰膝酸痛，白带，遗精。 19. 中文名： 紫金牛
拉丁学名：Ardisia japonica (Thunb) Blume 药用价值：全株及根供药用，治肺结核、咯血、咳嗽、慢性气管炎效果很好;亦治跌打风湿、黄胆肝炎、睾丸炎、白带、闭经、尿路感染等症，为我国民间常用的中草药 20. 中文名：牛膝
拉丁学名：Achyranthes bidentata 药用价值：补肝肾;强筋骨;活血通经;引火(血)下行;利尿通淋。 21. 中文名：沿阶草
拉丁学名：Ophiopogonjaponicus 药用价值：全株入药，味甘，可治疗伤津心烦、食欲不振、咯血等症。 22.中文名：透茎冷水花 拉丁学名：Pilea pumila 药用价值：根、茎药用，有利尿解热和安胎之效 23. 中文名：井栏边草 拉丁学名：Pieris multifida 药用价值：微苦，凉。清热解毒。治肝炎、痢疾、肠炎、尿血、便血、咽喉痛、鼻衄、腮腺炎、痈肿、湿疹。 24. 中文名：鸭跖草
拉丁学名：Herba Commelinae 药用价值：味甘、微苦，性寒。能清热，解毒，利尿。 25. 中文名：美人蕉 拉丁学名：Canna indica 药用价值：根状茎及花入药，性凉，味甘，淡。清热利湿，安神降压 26. 中文名： 南瓜
拉丁学名：Cucurbita moschata 药用价值：南瓜性温味甘、入脾、胃经。具有补中益气、消炎止痛、化痰排脓、解毒杀虫功能、生肝气、益肝血、保胎。 27. 中文名：柑橘
拉丁学名：Citrus reticulata Blanco 药用价值：橘皮如药，以陈者为佳，故又名陈皮。祖国医学认为，陈皮性味辛、苦、温，具有理气健胃、燥湿化痰之功。 28. 中文名：八角枫 拉丁学名：Alangium chinense 药用价值：八角枫的侧根、须状根、叶及花可入药。须根及根皮含有新烟碱、酚类、氨基酸、树脂、甙类等成分。 29中文名：何首乌
拉丁学名：Fallopia multiflora (Thunb.) Harald.
药用价值：首乌功能解毒(截疟)、润肠通便、消痈;制首乌功能补益精血、乌须发、强筋骨、补肝肾。 30中文名：活血丹
拉丁学名：Glechoma longituba利湿通淋;清热解毒;散瘀消肿。 31. 中文名：绞股蓝
拉丁学名：eaf Gynostemma Herb 药用价值：性寒、味甘，有益气，安神，降血压之功效，民间称其为“神奇”的“不老长寿药草”，“星火计划”中将其列为“名贵中药材”之首位 32. 中文名：党参
拉丁学名：Root of Pilose Asiabell 药用价值： 党参为中国常用的传统补益药，古代以山西上党地区出产的党参为上品，具有补中益气，健脾益肺之功效。现代研究，党参含多种糖类、酚类、甾醇、挥发油、黄芩素葡萄糖甙、皂甙及微量生物碱，具有增强免疫力、扩张血管、降压、改善微循环、增强造血功能等作用。此外对化疗放疗引起的白细胞下降有提升作用。 33. 中文名：三叶五加
拉丁学名：Acanthopanax trifoliatus (Linn.) Merr. 药用价值： 全株入药，有活血、行气、散瘀、止痛、消炎之效，治风湿、跌打、感冒、肠炎、尿路结石及疮疖等病。 34中文名：葎草
拉丁学名：Humulus scandens (Lour.) Merr.
药用价值：葎草根：治石淋，疝气，瘰疬。葎草果穗：治肺结核潮热，盗汗。 35. 中文名：苦竹
拉丁学名：Pleioblastus amarus (Keng) Keng f.
药用价值：嫩叶、嫩苗、根茎等均可供药用，夏、秋季采摘，鲜用或晒干。中药名分别为：苦竹叶、苦竹笋、苦竹茹、苦竹沥、苦竹根。具有清热、解毒、凉血、清痰等功效。 36. 中文名：秋枫
拉丁学名：Bischofia javanica BL 药用价值：以根、树皮及叶入药。 37. 中文名：杉木
拉丁学名：Cunninghamia lanceolata 药用价值：祛风止痛，散瘀止血。用于慢性气管炎，胃痛，风湿关节痛;外用治跌打损伤，烧烫伤，外伤出血，过敏性皮炎。 38. 中文名：梅
拉丁学名：Prunus mume Sieb 药用价值：主治下气，除热、安心，治肢体痛，偏枯不灵，死肌，去青黑痣，蚀恶肉，去痹，利筋脉，止下痢，好唾口干。泡水喝，治伤寒烦热，止渴调中，去痰，治疟瘴，止吐泻，除冷热引起的下痢。治肺痨病，消酒毒，安神得睡。与建茶、干姜一起制成丸服，止[4]休息痢最好。敛肺涩肠，止久嗽，反胃噎膈，蛔厥吐利，消叶涌痰。杀虫，解鱼毒、马汁毒、硫黄毒。
39. 中文名：风车草
拉丁学名：Cyperus alternifolius 药用价值：清热，利尿，消肿，解毒。 40. 中文名：天门冬
拉丁学名：Asparagus cochinchinensis 药用价值：性寒，味甘，微苦。具有养阴清热，润肺滋肾的功效。用于治阴虚发热、咳嗽吐血、肺痈、咽喉肿痛、消渴、便秘等病症。 41中文名：红背桂
拉丁学名：Excoecaria cochinchinensis Lour 药用价值：全草，味辛、微苦、性平，有小毒。有通经活络，止痛的功能。用于麻疹、腮腺炎、扁桃体炎、心绞痛、肾绞痛;腰肌劳损 42. 中文名： 兰天竹
药用价值：根、茎、叶、种子可药用，有止咳、清肝、明目的功效，主治久咳喘息、百日咳、风热头痛等。 43中文名：含笑 拉丁学名： Michelia figo 药用价值：气滞腹痛、鼻塞。花蕾可用于治疗女性月经不调、经痛等症。 44中文名：山楂
拉丁学名：Fructus Crataegi 药用价值：消积，行瘀，化滞 45中文名：地锦
拉丁学名： Parthenocisus tricuspidata 药用价值：祛风止痛;活血通络。主风湿痹痛;中风半身不遂;偏正头痛;产后血瘀;腹生结块;跌打损伤;痈肿疮毒;溃疡不敛 46中文名：杨桃
拉丁学名：Averrhoa carambola 药用价值：清热生津，利水解毒，下气和中，利尿通淋，生津消烦、醒酒、助消化等功效。用治风热咳嗽、口渴烦躁、咽喉疼痛、口腔炎 、牙痛、肝病、小便不利、结石症、坏血病、食毒酒毒。 47中文名：雪松 拉丁学名： Cedrus 药用价值：雪松杀菌、抗脂漏及温和的收敛作用是其能够有效治疗头皮屑及舒缓头皮发痒症状的原因;收敛的作用可以帮助治疗粉刺及油性皮疹。雪松也能有效地祛痰及化痰，在传统上一直被用来治疗黏膜问题，特别是支气管的感染及阻塞─它能清理呼吸系统过多的痰和黏液，而且据说非常有效;雪松也能用于关节炎及风湿等症状，能够滋补全身;对于心理以及精神紧张、焦虑、强迫症及恐惧等症状也有绝佳的舒缓作用。 49中文名：铁冬青
拉丁学名：Ilex rotunda Thunb.
药用价值：有止血作用。苦，凉。清热解毒，消肿止痛。 50中文名：水蜈蚣 拉丁学名：nia palmate 药用价值：治感冒风寒，寒热头痛，筋骨疼痛，咳嗽，疟疾，黄疸，痢疾，疮疡肿毒，跌打刀伤。
盗汗：
桃--叶煎水外洗。 或：叶铺床睡其上。
桑--桑叶9克研末,拌米饭吃。
牙痛：
柳树(风火牙痛)：柳树根50g，瘦猪肉100g，加适量水一起煮，饮汤吃肉。
苦瓜(虚火牙痛)：捣烂如泥，加白糖搅匀，两小时后过滤出汁，冷服，连服3次。
盐肤木：五倍子10g，加水煎煮，大口含漱，连续3次。紫薇：根60g，水煎汁，以药汁和鸡蛋两个煮服。 茶叶：茶树花炖鸡蛋服。
高血压：
芹菜--芹菜200-400克，红枣50-100克，煲汤分次服用。
芫荽--用鲜香菜10克，加葛根10克水煎服，早晚各1次，每次服50毫升，服10天为1个疗程，对治疗高血压有辅助疗效。 桑--鲜桑根250克煎水服。
长春花--长春花、夏枯草和沙参各15克，水煎服。
头痛：
肉桂--用桂油外涂患处。
茶叶--茶叶、菊花各9克，泡开水饮。
鸡屎藤--全草30-60克，煎服。
葱--葱鼓汤(葱白,豆豉)。
烫伤：
肾蕨：鲜品捣烂敷患处。
扇叶铁线蕨：鲜草适量捣敷。
深绿卷柏：鲜全草捣烂敷 。
南瓜：南瓜蒂晒干烧灰存性，研末，茶油调涂。
癣：
乌桕--根皮或叶适量浓煎外洗。
豆梨--鹿梨根(豆梨的根)，刮皮捣烂，醋和，麻布包擦之;干者为末，以水和捣。
榕树--树皮30-60克或干叶15-30克,水煎服,1日分2次服。
呕吐：
樟树--二层根皮15克，生姜3片，绿茶15克，煎服。
枇杷--枇杷叶(去毛)、生姜,煎服 。
苹果--(妊娠呕吐)新鲜苹果皮30-60克，米30克(炒黄)，水煎代茶饮。
芫荽--鲜草适量捣汁1匙，甘蔗汁12匙，加温服，一日2次。 糖胶树--(妊娠呕吐)灯台树叶9-12克，炒，水煎服。
大蒜--蒜头一两个，烧熟，用开水冲蜂蜜送服，治呕吐。
心绞痛：
鱼腥草--鱼腥草根，牙咬吃。
盐肤木--(冠心病、心绞痛)口服舒通糖浆(盐肤木根制剂); 或根、茎制成煎剂,•日服3次,每次10CC(合生药15克)。总疗程4-8周。
感冒：
三叶鬼针草：鲜草适量，水煎服，治感冒咽喉痛
樟树：树皮或树根9-15g，水煎服。
火炭母：全草30-60g，水煎服。
山苍子：根15-30g，水煎服，红糖为引。
水蜈蚣：0.5-1两，煎服。
大蒜：生大蒜3个，捣烂加开水白糖调服，主治感冒。大叶桉：桉叶水煎液,喉头喷雾。
榕树：树皮30-60克或干叶15-30克，水煎服,1日分2次服。
功能性子宫出血：
侧柏--侧柏叶120克,水煎,分3次服用。
慢性气管炎：
侧柏--侧柏叶片，每次4片，每日3次，10天为1疗程。
咳嗽：
玉米：玉米须30克，陈皮10克，水煎服。
鱼腥草(百日咳)：全草30克，水煎，兑白糖服，每日2-3次 。火炭母(百日咳)：全草30-60克，煎服。
银杏：银杏果(白果)3-9克，水煎服。
水蜈蚣：全草15-30克，冰糖30克，水煎服或：加蜜枣3个。大叶桉：叶25-30枚(约25-30克)水煎服，对感冒引起的咳嗽有成效。
仙人掌：60克，水煎服。
柚：柚子蒸鸡酒服。
药用动物是指身体的全部或局部可以入药的动物，其药物统称为动物药，与植物药具有共同的发展历史过程，是中药的重要组成部分。动物药的种类很多，来源广泛，大约600一700种动物药已被应用。
我国古代关于动物药的记载，首推后汉时期的《神农本草经》。在其记录的365种中草药中，共有65种动物药。其后，南北朝时期陶弘景在《名医别录》中又增加了穿山甲等数种药用动物。至宋朝唐慎微《经史证类备急本草》在1746种中草药中，记录了动物药达315种。到明朝李时珍著《本草纲目》时，记录中草药1892种，其中动物药为461种。清代赵学敏在《本草纲目拾遗》中记录了动物药122种。本世纪80年代初，《中国药用动物志》共收载药用动物485种，《中国动物药》一书中共载动物药5“味，计药用动物510种。动物药的组成落中，历代《本草》皆以 “鸟”、“兽”、“虫”、“鱼”四大类，但按动物分类为无脊推类、昆虫类、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、兽类、其他等八大类。
从动物取入药部位上来划分，大致有以下几类:全身入药者，如全蝎、娱蛤、地龙、海马等;器官人药者，如熊胆、貂心、海狗肾等;病理产物入药者，如牛黄、马宝、珍珠、狗宝等;分泌物入药者，如廖香、蜂王浆、蟾酥等;衍生物人药者，如鹿茸、羚羊角，排泄物人药者，如五灵脂、夜明砂、白丁香等;动物制品入药者，如阿胶、鹿胎膏、龟板胶等。动物药功能广泛、药效显著，在中医学上认为至少包括散风解表，清热安神，利尿渗湿，平肝熄风，活血化癖，理气、止血、补益、生肌、收敛、明目、功毒等18种重要功效。
从动物药的发展历史看，最早仅仅有对天然动物药的采收，后来又有简单的加工泡制，而对药用动物的人工养殖却出现较晚，大致与整个特种经济动物养殖业同时开始。现在药用动物养殖业已成为我国整个动物养殖业的重要组成部分。新中国成立46年来，药用动物养殖业有了空前的发展。下面介绍几种热点养殖动物。
全蝎:又名全虫,是传统名贵药材。随着全蝎用途的不断拓宽,近几年来其价格一直在高位上运行。目前,国内药市上淡全蝎售价为450~500元/公斤,盐全蝎为350元/公斤左右,而药用仍以捕捉野生为主。但由于长期使用农药、化肥和大量捕捉,致使野生蝎子资源锐减,市场供需矛盾日益突出。近年来,我国养蝎业取得了重大进展,已攻克了许多养蝎技术难关,试验成功无冬眠养蝎技术,解决了几十年来始终没能改变“冬蝎春亡”现象。市场销势保持旺态,开展人工养蝎有着广阔的发展前景。
水蛭:又名蚂蟥,近年来水蛭被用作治疗心血管、脑血栓、破血逐阏等疾病的用药,用量成倍增加,仅国内每年就需150吨水蛭干品,价格呈逐年攀升之势。目前,市场销价为80元/公斤以上,纯干清水水蛭150元/公斤。与前几年15元相比,上升10倍。随着化肥、农药的广泛使用,加之近几年来对水蛭进行掠夺性捕杀,野生水蛭数量骤减,同时随着医药科技的发展,社会需求强劲。出口量也大增。所以,人工养养殖水蛭将成为今后满足市场需求的主要来源。
僵蚕:别名白僵虫、僵虫,为蚕蛾科昆虫家蚕4~5日龄的幼虫感染白僵菌而致死干燥体。市场销价为32~35元/公斤。随着养蚕技术的提高,消毒防病的加强,僵蚕几乎绝迹。为满足医药部门用药需要,可开始人工培养药用僵蚕。
蟾蜍:俗称癞蛤蟆,它的耳后腺及皮肤腺分泌的乳白色浆液可加工成名贵中药材蟾酥。近几年来因蟾蜍作为美食进入餐馆,使资源骤减,加上中成药工业的迅速发展,使需求矛盾日益突出,价格亦从3年前的400元/公斤,暴涨到1600~1800元/公斤。预计今后几年内价格将继续攀升。崦人工养殖蟾蜍容易,成本低,收益高。可利用废沟废塘,江边滩荡和庭院、菜园等场所饲养之。
土元:又名地鳌虫、地乌龟等，在我国医药史上是一味常用的名贵凉性中药。据《新华日报)农村版刊载，当前紧缺的六十二种药材中，土元占居前位，随着时代需要，昆虫食品逐渐走俏，土元已被推向长桌，开始食用，且用盆倍增，一种新的供不应求的格将再次产生。目前，土元干品和鲜活的土元价格一路攀升，千品价格已由原来的20元上涨至50~70元，且有继续上涨之势，所以土元的人工养殖已成当务之急。
但在动物养殖中还是存在很多问题需要解决。蚯蚓，最早的人为开发利用就是用来入药，蚯蚓俗称曲蟮，中药称地龙，地龙性寒味咸。功能：清热、平肝、止喘、通络。主治高热狂燥，惊风抽搐，风热头痛，目赤、半身不遂等。地龙提供取液有良好的定咳平喘的作用。近年来发现，蚯蚓含蚓激酶，对心血管疾病有较好的治疗效果。蚓激酶是从特种蚯蚓中提取的一类物质，兼有激酶和纤溶酶两种作用，该药有溶栓作用，对多种血栓疾病有较好的疗效，如治疗冠心病、心绞痛、急性脑梗死等多种疾病，增加适应症方面的空间较大。但用什么来养殖药用蚯蚓，用来药用的蚯蚓，其养殖环境与其它蚯蚓有什么不同之处，如何实现药用蚯蚓的规模化生产，在品种选择上是否另有要求，蚓激酶又是如何从蚯蚓体内提取出来的，这都需要研究与生产经验来解决。
动物药在中医学上占有特殊重要的地位，发展药用动物养殖业对我国的医疗保健，对发展对外贸易，对保持人民生活环境的生态平衡都有较深远的意义。但从现有约500余种动物药已被应用于医疗上看，如抗癌作用、免疫功能缺乏等，对动物药寄于很大希望;从医疗药效来看，动物药的疗效好于植物药，动物药在临床适用上剂量小、活性强、药效显著。现在对抗癌药物的筛选和民间验方中，近30种动物药列为研究对象。因此，应该大力开展动物药源的开发研究工作。
我国蕴藏着极为丰富的药用动物资源。自古以来，我国劳动人民发掘出的药用动物地道药材，种类多，数量大，药效显著，形成极为珍贵的医药宝库，对人类做出了巨大贡献。随着工农业生产的发展，人类活动深人到各个领域，打破了原有的生态平衡，影响和改变药用动物的生境和繁殖，使自然资源的生产力逐步下降。30年前，我国是靡香的出口国，现在却变成了进口国。资源减少与内销、外贸额不断提高的矛盾日益尖锐，必须广泛开辟药用动物生产途径，提高产量和质量，才能解决。
我国药用动物养殖业，目前正处在方兴未艾之际，发展这项新兴事业可以丰富药源，为人民健康服务，促进我国中药科学的发展。在药用动物养殖业中，养鹿业规模较大，发展较快，范围广。茸鹿饲养遍布于全国各地。据不完全统计，到1989年底，全国已有400多个鹿场，存栏数15~20万头，估计现在能达到30多万头，全国年产鹿茸约70余吨。目前，国内驯养的茸鹿有梅花鹿、马鹿、水鹿、白唇鹿等，尤其是梅花鹿、马鹿分部最广。吉林省是梅花鹿的故乡，是重点养鹿省份。
近年来，茸鹿科学饲养，产品加工以及新技术应用方面也取得了较大进展。如双阳梅花鹿的选育、高产马鹿品系选育、梅花鹿营养需要及饲料营养价值评定，利用太阳能电牧栏放鹿技术、双电子远红外线自动控制鹿茸加工新技术、提高再生茸产量和诱发母鹿生茸等科技成果，将进一步推进养鹿业的迅速发展。
我国养熊业正在兴起，到1989年为止，已建养熊场100个，黑熊、棕熊2900~3200头，主要分布于东北、四川、贵州、陕西等地。熊胆产量占世界的80一90%，“活熊取胆汁”技术的应用对保护和合理利用熊资源，起到积极作用。一年一只熊能取熊胆汁2.46kg，这等于400只野生熊的熊胆汁产量。
国家对野生动物“加强资源保护，积极驯养繁殖，合理开发利用”的方针。药用动物不少种是属于国家重点保护动物，如梅花鹿、白唇鹿、坡鹿、虎等已列为国家一级重点保护动物;马鹿、驼鹿、水鹿、熊类、穿山甲等药用动物已列为国家二级重点保护动物。需要野外捕获种源的，一定要按国家规定的管理权限，经过野生动物行政和主管部门的批准，取得驯养繁殖许可证。对于珍贵稀有的药用动物可以通过建立专门化的自然保护区使之保存种源和种群复壮。对于常用的动物药，在其原动物集中分布，产量很大的地区也可以建立自然保护区，既防止药用资源遭到破坏，又可以通过有计划的开发，达到合理的永续利用。
动物药的来源，除了药用动物以外，还有其他动物的副产品中可以找到，以毛皮动物为例，它的主要产品是毛皮，皮下脂肪、脏器、香囊腺等均为副产品，这些副产品有的具有药用价值，有的则是保健品。过去由于重视不够或限于条件，各场(户)多半仅取其皮，而对副产品未加开发利用，影响了综合经济效益的提高，大有深人开发的必要。下面仅就几种毛皮动物副产品为例，提出几点线索，供有关单位参考。
每年屠宰水貂取皮时，可获得大量的皮下脂肪。一只公貂可剥取650一7009脂肪，约占体重的32%，经皂化、脱骚、脱腥、脱色后精制而成的貂油，可用于高级化妆品及治疗皮肤病药物的原料。水貂油脂浸透性很强，易乳化，含有多价不饱和脂肪酸，常温下比较稳定，溶点低，无粘附性，无毒，无刺激性，貂油的化学成分和理化特性接近人体脂肪。这一点在医药品的应用上是很有意义的。水貂油脂对皮肤病、湿疹、头皮症和皮肤干裂的治疗及预防均有显效，特别对干燥鳞状的皮肤和皮肤教裂效果更为明显。貂肉有滋补强壮、治疗贫血的功效，属于高蛋白低脂肪的肉类。貂心、貂肝、貂鞭均可人药。100只水貂可获得0.75一1。Zkg的貂心和3.5一5。skg的貂肝，以貂心为主配合其他中药制成的貂心丸，能治风湿性
心脏病和心力衰竭、心肌炎等，疗效显著。据报道，每kg貂心可提取细胞色素C134.82mg，还能提制磷酸腺贰(ATP)钠盐968mg。貂肝治夜盲症有特效，貂鞭可治阳疾。
貉肉可人药，日本有用貉肉汤治疗妇女寒症和妇女病的记载。狐心可入药，镇静、安神治精神失常、癫狂等症。廖鼠肉钙的含量特别高，为牛肉和梅花鹿肉的12~23倍，净肉重占体重的42%，适于缺钙患者和老年人的保健品。海狸鼠肉中含有大量的血红蛋白，800一1000mg%(家兔肉仅含150一200mg)，是贫血患者的最佳食品，为年老体弱及病后恢复期患者的很好保健食品。黄触肉粉主治血小板减少症，每日服3g，每天3次，2一3周为一疗程，一般2周后血小板明显上升，再巩固1一2周即可停药，黄触肉粉、梓白皮粉各等分，混合均匀，每服6g’日服2次，能治淋病。兔胆、灌油、赓鼠香的药用价值也很高，已成为急需开发的新药源。现在很少人知道蜘蛛网丝的药用价值。蜘蛛丝比钢丝还坚韧，且富有弹性，它从腹部排出称为“丝素”的聚合体，急剧拉伸，使分子分解和结晶化从而提高网丝的强度。作者曾用蜘蛛网丝治过三例在脸上或耳根长的血瘤和粉瘤，网丝搓成细线，缠绕肉疵、粉瘤、血瘤根部，一般过一周后可自行脱落，再不复发，特效。
上述只是几个例子，动物的副产品甚至 “废品”药源潜力很大，应该合理开发。不论是种植业还是林业、畜牧业和水产业，都要把扩大优质产品所占比重有明显提高，不断提高农业综合生产能力。把农业科研、教育和技术推广工作尽快转移到以发展高产优质高效农业为主的轨道上来。药用动物养殖业的出路在于优质产品的深加工和新型系列产品的开发上，广泛开展综合性开发研究。发展这项事业时，必须重视动物药产品质量的提高，应把提高产品质量作为办企业或办场的战略地位，树立“以质取胜”的观念。只有不断提高产品的质量，才有可能在市场竞争中立于不败之地。我们应抓住机遇在动物药源开发上，以多种形式，多渠道、多层次充分利用当地自然资源，因地制宜地发展这项很有前途的药用动物养殖业。
一、 名词解释
浮小麦
木本植物
叶鞘
完全花
腐生
二、 填空
1、川乌是()的主根，其子根称作()。
2、我们食用的藕是植物的()，洋葱是()。
3、地骨皮是()的根皮。
4、贮藏根的主要类型有()、()、()、()。
5、金银花是()的花。
6、苹果的主要食用部分是由()和()合生的部分发育形成的;草昧的食用不分未彭大的()。
7、茺蔚子是()的种子。
8、栗子属于()果;蚕豆属于()果;西瓜为()果。
9、板蓝根是()的根，其叶子称为()。
10、白平子是()的果实。
三、列表比较异同
1、双子叶植物纲和单子叶植物纲
2、苔纲和藓纲
3、对生单叶的小枝和复叶
四、简答题
1、根据花程式写出花的特征
*K(4)C(4)2：2)
2、根据花的特征写出花程式
两性花;辐射对称;萼片5枚，合生;花瓣5枚，分离;雄蕊多数，分离;雌蕊子房下位，5心皮合生，5室，每室胚珠多数。
3、白芍、白芷、白术各属于哪个科?各科特征有何不同?
4、被子植物有什么主要特征?与裸子植物的主要区别有哪些?
5、写出十字花科、豆科、菊科的主要特征和常见的药用植物
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