蛋白质工程

蛋白质工程范文第1篇

关键词：蛋白质工程 生物技术 模块教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-0-01

蛋白质工程是现代生物技术的一个分支学科，是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学，计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰，改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术。本学科起步晚，在1983年才正式提出蛋白质工程的概念。蛋白质工程的内容是根据人类的生产生活需要，人为设计一个蛋白，再通过基因表达将这一蛋白进行产业化为人类服务。由于其理论上的重大意义以及商业上可能带来的巨大潜力，使得蛋白质工程异军突起，发展迅猛。

我们学校生物技术专业开展的蛋白质工程教学已有十余载，就教师多年的教学经验总结一下蛋白质工程教学的弊端和改进的方法。

1 转变教学中的一些习惯性做法

总学时数非常有限，仅仅28个学时的教学，所以必须彻底转变现行教学中的一些习惯做法，严格控制知识内容的深广度。选择核心内容，合理安排教学时间，提高教学整体效果。更新教学理念，培养学生自主学习能力。学生自主学习兴趣和能力是需要引导和培养的。教师在教学中要敢于放开手脚，授人以鱼，不如授之以渔，引导学生查阅文献，善于提出问题并通过查看文献和相关资料解决问题。

2 及时调整内容，加入相关进展

蛋白质工程学科发展日新月异。我们为学生提供的参考书中包括了的本学科的经典教材如《蛋白质工程》（王大成，2002），《蛋白质结构与功能》（D.惠特福德著，魏群主译，2007）和《蛋白质导论》（王克夷，2007）。目前，基因组序列全场已经测序完毕，蛋白质工程才刚刚起步，而且发展迅猛。随时都有新的理论新技术，所以我们要为学生准备与课程相关的进展性重要文献，并将文献和其他教材中涉及到的实例引人教学，让学生了解在蛋白质工程领域国内外最新的科研和应用成果，理论联系实际，使得教学内容更为丰富。

3 学生授课

这门课程授课对象是三年级的学生，经过大一大二两年的训练与积累，学生已经掌握了很好的学习方法，具有很高的主动学习的能力，以及查阅文献的能力。因此这门课程可以充分调动学生的主观能动性，对于蛋白质分离纯化内容，可以采用学生分组学习，准备课件并授课，教师补充。这种教学方式比传统的教学方法让学生对所学知识印象深刻，同时提高了自主学习的能力，学生通过这种学习方式能够得到很大的锻炼。

4 模块教学的应用

采用由老师提出一些与实践相关的问题，学生解决问题的模式。比如蛋白质工程已经广泛的应用于工农医药行业，并取得一些成就。其中用于医药的有白介素改造。已知该蛋白用于癌症的治疗，但是存在的问题是蛋白质中含有一段序列使该蛋白质分子非常不稳定。

因此如何通过蛋白质工程对其进行改造这一问题提出后，就可以组织学生每10人一组进行文献查阅，讨论。而在这一过程中，学生通过自己学习资料和文献就会知道蛋白质结构层次，包括一到四级结构，已经结构域和模体等概念，了解蛋白质结构与功能的关系。

最终完成设计方案，然后教师在此基础上进行补充总结，针对设计方案进行完善，同时引入全部教学内容。这种教学模式通过提出问题解决问题，充分发挥了学生的主观能动性，提高学生的学习气氛，同时学习效果也会比老师单独填鸭式的教学要好很多。讨论可以开阔学生的视野，提高学生选择、吸取和整理知识与信息的能力，归纳、演绎、创造的能力。课堂讨论的形式，促进了单向知识传授的教学型教学向关注创新性教育的研究型教学的转变。

实验教学也可以采取模块方式。教师给出一个大的方向，比如SOD的分离纯化及鉴定，组织学生进行实验设计。学生通过文献查阅，相互交流、相互补充、相互纠正，最终掌握整个实验过程中用到的所有仪器的结构特点、基本原理和操作注意事项。实验开始前2周教师在审阅后针对设计思路的缺陷，召集学生进行讨论，提出改进意见。

这期间教师以提问引导学生思考并提出解决办法。教师只提供给学生在设计方案中用到的所有实验设备及材料。在实验开始后整个实验过程由学生自己负责实验材料的取放、标记及结果的记录。

通过这种教学模式使学生增强感性认识，做到心中有数。而在实际操作过程中，指导教师贯彻少讲多练。引导为主的原则，把主要精力放在巡视中，注意每个学生的实验情况，提出存在的问题，引导学生积极主动地进行实验。设计性实验模块试图训练学生自己设计蛋白质工程实验方案。培养学生的科研意识、严谨的科学态度及动手动脑能力，尽可能地发挥潜力和创新精神。

5 结语

模块模式，是当今教学改革的新课题，是教学研究工作的新形式。模块模式的开展，引起了广大领导和教师的广泛重视与关注，为教学研究工作注入了新的生机与活力。多年来，我们在培养生物技术人才的过程中，反复总结更新，建立了更完善的课程体系 从教学内容、教学方式和手段等各个环节进行改革，促进学生自主学习能力，创新能力和综合能力的提高。

参考文献

[1] 曹新.关于医学院校生物技术专业建设和人才培养的思考[J].医学教育，2005（2）：13-14.

蛋白质工程范文第2篇

【关键词】“双创”型；人才培养；课程建设

【Abstract】According to the teaching characteristics of protein chemistry and technology in materials science and engineering specialty， we made some explorations and attempts： stimulating students’ learning interest， enriching teaching methods， enriching teaching content， inspiring students’ divergent thinking and reforming the way of examination and so on. So that we could improve the innovation and practice ability of the students， meet the modern society talent culturing needs of the “Innovative and Entrepreneurial”.

【Key words】The “Innovative and Entrepreneurial” type； Talent culturing； Course construction

目前，我国大学教育已不再属于“精英教育”，每年大量的毕业生面临就业问题。创业也是高校毕业生就业的重要形式，更是成才的重要模式。有资料显示，全国大学生每年选择创业的比例为5%，创业平均成功率仅为3%，而全球大学生平均创业成功率是20%。所以，我国高校毕业生自主创业能力仍然有待提高。另外，随着高等教育改革，传统的教学模式已难以满足现代社会对大学创新型、创业型的“双创型”人才培养需求。

《蛋白质化学与工艺学》是新建材料科学与工程专业的一门重要专业基础课程，对其传统的教学模式进行改革，在教学过程中，更加强调学生的主体性地位，教师需要在教学活动中自觉运用研究型、互动式教学方法，变灌输为启发，变被动为主动，引导学生在学习过程中主动地提出问题、思考问题，主动去发现、去探索，教师在培养学生的创造性思维与探索精神的同时，做到教学相长。对培养新世纪复合型人才，增强学生创新能力具有重要的意义。

完善的培养模式是培养“双创型”人才的基础，培养模式的构建至关重要。首先，应该努力拓宽现有培养模式，要利用学校、社会、学生三方面的力量构建完善的培养模式；其次，应该充分发挥学生的能动性，培养学生独立学习、独立思考、独立选择的能力。在专业的选择、课程的选择、甚至是老师的选择上留给学生更多的空间；再次，应该加强相关学科的培养，培养复合型人才，并抓住学科前沿，传授学生前沿知识。

在构建《蛋白质化学与工艺学》教学体系过程中，在注重基础理论的基础上，突出理论与实验课程实践的衔接，实施因材施教，个性化培养，注重素质教育”的课程实验教学改革，更好的造就一批具有理论基础扎实、操作能力强、适应社会发展需求的合格人才，显得尤为重要。目前已创建安徽农业大学精品课程，本文对课程建设提出以下部署。

1 针对“双创”型人才培养的教学内容改革

以教学过程中培养深化学生的研究与实践能力为出发点，对课程内容和实践项目进行了编排，形成了应用性教材和实验教程，其编排原则是把理论教学的深度和广度限制在技术开发、运用与创新所必需的知识框架内，对一些新兴技术结合本校实验室实际情况进行实用化处理。实现“厚基础、综合化”的理论基础和相对先进实践技能的有机结合。

学生的实践能力与创新创业能力紧密相关，实践内容的教学是提高学生创新创业能力的关键步骤之一。切实把科研成果引入到课堂教学，保证教学内容的新颖性和前沿性，培养学生的科研兴趣。如引入课程发展前沿的羊毛蛋白的改性、丝素蛋白的湿法纺丝等。这既活跃了课堂气氛，又开阔了学生的知识眼界，激发了学生主动探求未知世界、吸收新知识的热情和动力。如授课教师结合自己科研的亲身经历与成果，给学生讲解蛋白质的提取和加工工艺、营养成分分析等。将课堂理论教学、实验教学、课堂讨论、课内综合实验、设计性试验、课外创新实践活动、课程实习、科技竞赛（如“兴农杯”、“挑战杯”）等课内外教学环节有机结合起来。激发学生的创新意识，挖掘其创新潜能，建立理论教学、实验教学、科学研究三位一体的多元化教学模式，倡导学生为主体，教师辅以指导的教学机制，锻炼学生的创新实践能力和自主研发能力。

第一，逐步形成学生实践能力培养的教育体系。积极改进原有的实践教育方式，并且进行整合形成体系。不仅要重视实验课程，论文写作，更要帮助学生提高社会实践能力；第二，积极创新实践教育的内容，组织学生参与到大学生科技创新项目以及“兴农杯”、“挑战杯”、大学生科技作品大赛，鼓励学生参加科研活动。第三，对毕业论文要进行严格把关，使学生在进行毕业论文设计的过程中能够使自己的实践与创新能力得到锻炼；同时提高自身查阅文献和设计实验方案的能力。学生通过亲自参与科研活动和论文写作，其文献检索能力、阅读能力和论文写作能力有了明显提高。第四，学院积极与校外企业建立联系，如通过这种联系的建立帮助学生增加更多的校外实习经历，使学生能够走出校园，走向社会，将自己在学校中学的专业知识与社会实践合二为一。

2 针对“双创”型人才培养的教学方法改革

通过构建研究式、启发式、交互式和参与式等多种教学法，培养学生自主学习、探究式学习和实践式学习，充分调动学生的积极性，培养学生的创新能力。探索适合双创型人才培养模式的课程改革措施和方法。从不同学科、不同学段、不同学生基础背景的实际出发，尊重学科规律、知识特点和学习对象的个体差异，以多元化的教学模式实现教育形式、目标任务、操作程序、评估体系的多样化，从而尽可能满足每一位学生的学习需要，发掘每一位学生的智能潜力，激发每一位学生的学习热情和主动性，才有可能真正发挥教学和评价的功能，培养出具有创造能力和解决实际问题能力的应用型人才。

首先，联系实际、化难为易，追根刨底、激发兴趣，结合业务学习方法、夯实基础，强化知识的应用。课堂教学中将思考和讨论的空间交给同学们，启迪其知识转化和知识运用的思维。创新原有的教育方法，提高学生的参与性，引导学生自主学习，发现问题，在此基础上实现教师与学生互动教学。

其次，教师将科研中前沿的知识融入教学之中，使学生能够学到专业中前沿的知识，便于学生在原知识前提下进行创新；同时，定期开设学术讲座，邀请校内相关领域教师进行学术交流，聘请校外同行专家做学术报告，拓展同学们的科技视野，激发他们的创新思维。再次，老师不能一味的灌输知识，要引导学生发现问题，培养学生学习的主动性，在此基础上不断地锻炼学生独立思考的能力，通过独立的思考往往容易产生创新思维。例如从蛋白质基本结构阐述酸性的羧基和碱性的氨基，说明氨基酸是两性电解质。引申到蛋白质中的酸性和碱性的基团，通过课件形象说明蛋白质的两性电离，得出蛋白质等电点的概念，以及不同溶液中蛋白质带电状态的判定。带电的蛋白质可用电泳的方法可以分离，引用动画解释电泳的现象。由生活中常见的可溶于水的鸡蛋清，煮熟之后，会发生凝固，且更容易消化，引出“蛋白质变性及变性后性质的改变”的学习。同时，实验项目的开设，使学生课堂上学的知识与实践结合起来，达到巩固理论知识和基本概念，提高实验操作水平的目的。

3 针对“双创”型人才培养的考核体系

成绩考核评价与创新能力培养相结合，加强对学生学习的各个环节的考核，对出勤、态度、课堂提问、课堂讨论、作业的完成、期末测试等进行认真记载、备案，尤其注重学生回答问题的质量、查阅资料的力度、参与讨论的积极性和发言内容所体现的思维逻辑以及完成项目任务的情况。对作业则强调多样、灵活，一般在课间、课后留一些问题作为作业，可以编写与课程内容有针对性的学习指导，让同学们凭兴趣选择其中一定数量的题目进行分组讨论，同时鼓励同学们结合课堂所学和现实情况自行设计一些综合性、设计性实验项目。在考试内容和方式上，改变以理论知识考核为主，增加实验分析题、实验方案设计题和实际应用型论述题。

建立平时作业、课堂讨论及期末考试相结合的评定方法，注重学生运用知识能力的考核。改革考核办法，尝试把考试变成学生能力培养的一个重要环节。考核是对学生的创新创业能力以及综合素质进行客观的评价，而不仅仅是考核学生对课堂知识的记忆能力；其次，要对原有的考核内容与形式进行变革，使得新的考核内容与形式能够反映学生的综合素质与创新能力，比如减少客观题增加主观题等等；再次，可将“双创精神”加入到考核体系中去。尽可能保证了成绩评定的客观性和公正性，并通过参与大学生创新实践项目的研究，提高学生对平时研究性、实践性学习的重视程度和实验技能，对学生创新能力的培养和综合素质的提高有很好的促进作用。

4 结束语

随着社会的进步，对高水平人才的需求极其迫切，中国经济的发展离不开具有创新意识和创业精神的人才。高校作为创新人才创业人才的培养基地，必须担负起为国家社会输送高水平人才的责任。专业建设要树立以学生为主体，以教师为主导，以能力培养为核心，重视学生创新实践能力和创业精神的培养，优化教学新模式，重视实验课程内容建设，提高教学和人才培养质量，培养出能引领社会经济前行的“双创型”人才。

【参考文献】

[1]张艳贞，陈文.应用性本科多元化教学模式的探索与实践[J].吉林省教育学院学报，2012，28（7）：5-7.

[2]刘西军，徐小牛，刘华.《园林苗圃学》教学改革初探[J].安徽农学通报，2010，16（6）：133-134.

[3]邵伟.生物高分子材料教学改革的思考[J].广东化工，2014，41（20）：142.

[4]梅毓，杜兆芳，“纺纱学”课程建设与“双创型”人才培养模式[J].纺织服装教育，2013，28，（2）：110-111.

蛋白质工程范文第3篇

关键词：蛋白质化学；理论讲授；专题介绍

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0221-03

生物技术是21世纪影响国计民生的关键科学技术之一，而生物技术发展所依托的生命科学研究承担着揭示生命奥秘，改善人类身体素质和生活品质的重要责任。生物学专业的大学生是生命科学研究中的生力军，也是直接影响我国生物产业发展的人才储备。因此，在当今生命科学研究日新月异的时代背景下，与时俱进地开展生命科学相关课程建设具有重要的战略意义。在诸多生物大分子中，蛋白质是生命活动的主要承担者，具有举足轻重的作用。在上世纪90年代“人类基因组计划”之后，生命科学研究进入了后基因组时代，也就是蛋白质组学时代。因此，本文结合蛋白质研究进展探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学的必要性以及相关课程体系设置等内容，以期能为生命科学专业学生全面知识体系的构建奠定基础，并由此推进生物产业人才的培养和储备工作。

一、开展《蛋白质化学》课程的必要性

2012年5月14日，科技部印发了《蛋白质研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》。该规划指出：“蛋白质是生命活动的主要执行者，对蛋白质结构与功能、相互作用和动态变化的深入研究，将有助于揭示生命现象的本质。蛋白质研究取得的众多成果也将是新药创制、传染病防诊治、农作物改良、生物能源转化、工业生物催化等各个领域的重要创新源泉。”2014年8月在北京启动的国家重大科学研究计划“十三五”发展规划战略研究工作中，蛋白质研究与纳米研究、量子调控研究、发育与生殖研究、干细胞研究以及全球变化研究等作为国家前瞻性部署和重点任务。蛋白质研究已经不仅是美国等发达国家关注的重点领域，也是我国致力发展的前沿热点之一。蛋白质组学研究是继“人类基因组计划”之后的又一“兵家必争之地”。然而，蛋白质相关基础知识是蛋白质组学研究的前提保障，其中涉及的技术手段是蛋白组学研究的利器。由于蛋白质研究涉及了生物化学、生物物理、细胞生物学、分子生物学、结构生物学、生物信息学等多个学科，学科之间彼此交叉，相互渗透，因此对于从事蛋白质相关研究或有志于投身于蛋白组学研究的生物专业学生而言，学科基础课《生物化学》中的相关知识与当今蛋白质研究的切合度有限，难以满足今后科学研究的需求。由此可见，在高年级本科生中开展《蛋白质化学》专业选修课程，全面系统地介绍蛋白质化学相关基础知识以及最新研究进展，具有重要的意义和必要性。

二、《蛋白质化学》课程体系构建的思考

目前，上海大学实施的是短学期教学体制，每学期为10周。基于对教学效果的考量，学校鼓励小班教学，专业选修课的学生数量一般在20―30人。根据这些实际情况，笔者认为在有限的时间内应该尽可能让学生建立较为全面的知识体系，同时通过调动学生的积极性，使学生更为主动地体会到蛋白质化学相关研究的发展。因此，在课程开展过程中，笔者采用了老师讲授和学生讨论相结合的授课形式，通过师生互动，促进学生对相关理论知识的理解，并提高其运用知识的实践能力。经过三年的课程实践，本课程的基本构建框架已经成型，具体的课程体系构建如下。

1.蛋白质化学基础理论。①蛋白质结构理论与研究方法。蛋白质结构是功能研究的基础，蛋白质的高级结构直接决定了蛋白质的功能。只有详细了解蛋白质及其复合物和组装体的结构，才有可能对蛋白质的生理功能进行揭示。因此，在课程开展之初，笔者首先向学生介绍蛋白质结构的基础知识。虽然蛋白质的基础组成与多级结构等知识在《生物化学》课程中都有所涉及。但是，从实际教学情况来看，大部分学生学得多也忘得快，很少能把握住知识的核心。而《蛋白质化学》的教学重点与《生物化学》又有所区分，所以本课程主要关注蛋白质从基本构成元件氨基酸到高级空间结构的演变过程，重点强调了各级结构特点以及关键影响因素。在教学过程中，为了便于学生理解和记忆，笔者选择以常见蛋白为模型，形象说明各级结构的特点，并穿插介绍各级结构研究历史中的小故事，特别是诺贝尔奖相关的突破性进展，以此来提升学生的兴趣。由于是专业选修课，课程设置的目的是希望学生能够更为全面、深入地了解相关知识，因此笔者在课程教授过程中不强调对知识的死记硬背，而更希望学生因为兴趣而理解，因为理解而记忆，最终达到吸收知识的目的。在蛋白质结构基础知识掌握的基础上，进一步向学生介绍用以揭示各级结构的研究方法，强化学生对蛋白质结构的认识和理解。在蛋白质结构研究方法介绍中，笔者按照蛋白质一级结构到四级结构的变化规律，逐级介绍蛋白质的相关研究方法，包括一级结构研究中的生物学方法（cDNA法）、化学方法（Edman降解法）和物理方法（质谱法）、二三级结构研究方法圆二色谱法、拉曼光谱法、荧光光谱法和紫外光谱法以及高级结构研究的X-射线衍射技术、核磁共振技术和冷冻电镜技术等。在讲授的过程中，注意将技术的核心与结构的特点结合起来，既讲授技术的原理和应用，又帮助学生再次理解各级结构的特点。其中，在高级结构研究方法介绍中，结合国内外顶尖研究组最新发表的相关工作，让学生更为及时地了解当今科技发展的趋势。同时，笔者引入了蛋白质数据库作为生物信息学知识的一部分，介绍了蛋白质数据库这一有用的蛋白质研究平台，让学生建立对蛋白质结构相关的生物信息学知识的基本印象，鼓励学生根据自身兴趣进一步深入了解各数据库的特点以及适用范围。这一部分内容由于专业性较强，属于工具类知识，所以未对学生做强制要求，仅仅作为知识普及，便于学生在将来研究需要时知道如何寻求帮助；②蛋白质折叠。蛋白质折叠是蛋白质从一级结构向高级结构转变的过程，是蛋白质具有生理功能的必经之路。蛋白质折叠被认为是对中心法则的补充说明，也因此被成为第二遗传密码。蛋白质折叠在上述蛋白质结构认识基础上帮助学生更为深刻地了解蛋白质结构与功能的紧密联系。在这部分教学过程中，笔者首先通过“变性”这个知识点的讲授，让学生建立蛋白质结构与功能的初步联系。之后，通过以著名的蛋白质复性实验――“Anfinsen实验”的设计思路、研究过程以及实验结果分析作为案例，让学生随着实验一步步了解蛋白质折叠的隐藏秘密，激发学生的探索兴趣。在这个案例中，学生不仅可以再次理解变性对于蛋白质功能的影响，又可以了解到蛋白质变性的可逆性。通过变性―复性整个过程的演变，可以了解蛋白质变性的可逆性以及可逆的条件，也可以深刻地认识到蛋白质结构对其功能的重要性。在“自组装折叠”的基础上，从动力学和热力学角度分析蛋白质折叠过程，并由此引入“蛋白质辅助折叠”理论，帮助学生全面认识蛋白质折叠中的影响因素。同时，以实际病例为代表说明蛋白质错误折叠的危害，并从疾病治疗的角度鼓励学生思考如何引导蛋白质的正确折叠以减少疾病发生的概率。从教学效果来看，简单的知识传授远不如实际案例的分享效果显著，学生更乐于结合实际现象进行深入思考和讨论；③蛋白质分离与纯化。在蛋白质研究中，获取必要的蛋白质对象，分离与纯化是关键。很多分离和纯化技术在日常生物学研究中都十分常见也运用广泛，因此笔者认为这是本课程中最有实际应用价值的知识，也希望学生能及时掌握并学以致用。那么如何实现蛋白质的分离纯化？这与蛋白质本身的理化性质息息相关，而理化性质又与蛋白质的组成密切联系。在蛋白质分离纯化原则说明过程中，笔者通过回顾蛋白质结构的特点，启发学生认识到蛋白质独有的理化性质及其分离纯化的基础。随后，从分子量、溶解度、电离性质和亲和力等不同方面介绍常用的蛋白质分离纯化的方法。其中，详细介绍了蛋白质分子生物学研究中最为常用的技术――双向电泳技术，使学生从原理、过程以及应用范围等多角度认识和掌握该技术。同时，要求学生通过理解而掌握凝胶过滤和凝胶电泳中所采用的分子筛效应的区别。此外，蛋白质层析是蛋白质分离中的一个大的技术家族，包含了亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、疏水层析以及分配层析等多种类型，应用广泛而且技术发展成熟。因此，笔者在该部分课程的后期将蛋白质层析作为一个独立的知识单元向学生展示在实际操作中如何根据蛋白质的具体性质特点选择合适的层析技术进行分离纯化，使学生不仅掌握相关的理论知识，更要学会如何在研究工作中运用知识；④蛋白质检测。如何确认已经获取的蛋白质的种类呢？这一问题将课程引入到蛋白质的检测中。蛋白质的检测技术不仅是实验室基础研究的重要内容，也与人类生活息息相关。这样具有实际应用的内容更容易引起学生的兴趣。因此，通过引导学生思考生活中面临的不同蛋白质检测需求，逐步展开蛋白质检测技术的介绍。首先，介绍蛋白质检测中的通用技术，即针对所有蛋白质而不针对特定种类。以“三聚氰胺事件”为例引导学生思考，如何检测样本中的蛋白质含量，为什么会发生“三聚氰胺事件”？基于此探讨蛋白质鉴定的六大常规技术：凯式定氮法、双缩脲法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法、考马斯亮蓝法和BCA法，并通过比较技术的各自特点使学生初步了解蛋白质检测中的技术选择标准。同时，结合蛋白质定量分析的实际需求，在常规技术介绍基础上，详细介绍了酶联免疫吸附分析法（ELISA）和Western-blotting技术。通过介绍技术的原理、步骤以及关键影响因素等让学生熟悉这两项重要技术，为今后的科研工作储备必要的知识。

2.蛋白质化学专题介绍。①蛋白质检测专题介绍。在上述知识理论体系介绍中，笔者尽力将生活实例与科学知识结合，但是基本知识本身仍旧过于理论，不容易引起学生的共鸣。因此，在知识体系构建的基础上，笔者特意增加了一个蛋白质检测专题介绍，以肿瘤标志物这种目前认知度较为广泛的蛋白质为代表，介绍蛋白质检测的重要性以及蛋白质检测的最新研究进展。笔者从医院所采用的检测技术入手，向学生揭示这些检测技术背后的原理以及各自的技术特点，让学生了解当今蛋白质检测技术的发展与应用。同时，结合最新的文献报道，在现有仪器分析的基础上，引入了电化学分析、SPR以及核酸扩增技术等知识介绍，让学生更深层次地认识到蛋白质分析的基础研究进展。除了生活中可以遇见的成熟商业化分析技术，各式各样的实验室蛋白质分析技术虽然还未能走进千家万户，但是它们代表了当今生化分析的潮流，也预示了蛋白质分析的发展趋势。这些理论与实际结合的专题介绍相对于刻板的知识讲解容易引起学生的共鸣和探讨的兴趣，因此教学效果也比较明显，学生表现了极大的兴趣和探索的欲望，会主动参与到课程内容的讨论中，进而加深了对知识的理解和记忆，达到了教学的目标；②学生课题介绍。之前曾提到上海大学的专业选修课鼓励小班教学，学生规模相对较小，因此比较便于师生之间的互动。笔者希望学生能从单纯的知识接受者角色中解脱出来，更为积极主动地参与到知识的讲授中来，通过自我学习推进知识的理解和掌握。结合本课程的特点，笔者选取了具有代表性的与蛋白质研究相关的诺贝尔奖研究作为课题，通过学生自学掌握研究的相关内容，并在课堂通过知识讲解与老师展开互动。相关课题包括：“发现抗体的化学结构”、“发现大脑分泌的肽类激素”、“发现限制性内切酶及其在分子遗传学方面的应用”、“发现调节免疫反应的细胞表面受体的遗传结构”、“发现生长因子”、“发现G蛋白及其在细胞中的信号转导作用”、“发现朊病毒―传染的一种新的生物学原理”以及“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”等。在选择学生课题的过程中，把握几个关键的原则。首先，课题必须与蛋白质研究相关；其次，课题的研究与课程中教授过的知识有重叠；最后，课题能够揭示蛋白质结构与功能的紧密联系。通过这样的课题设置，可以让学生在自学的过程中再次温习已经学习过的知识，能够实现教学相长。笔者通过几年的课程实践发现，虽然面向的教学对象是本科生，他们大多没有实验室研究经验，但是其学习主动性较好，通过在网上进行资料搜索，大多数学书可以很好地完成任务，部分特别突出的学生可以将研究故事说得非常生动形象，激发了其他学生的兴趣。通过这些互动课题的设置，学生对蛋白质研究中涉及的相关知识又有了更好地梳理，对蛋白质研究工作有了更为深入的认识，为将来的研究方向选择奠定了基础。

三、小结

蛋白质及其相关研究已经成为当今生命科学研究的热门所在。在蛋白组学研究蒸蒸日上的今天，生物学专业学生具备一定量的蛋白质相关基础知识十分必要。因此，结合当前生命科学研究的发展趋势和蛋白质科学研究的热点重点，本文探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学工作的重要性和必要性。同时，结合笔者近几年来在《蛋白质化学》课程中的实际教学经验，本文从蛋白质化学基础理论体系设置以及蛋白质化学专题介绍两方面详细阐述了《蛋白质化学》这门专业选修课的课程体系设置方案，教学内容涉及蛋白质结构、蛋白质折叠、蛋白质分离纯化以及蛋白质检测鉴定等多方面。通过理论与实际相结合的教学方式，以诺贝尔奖相关研究介绍为契机，激发学生的学习兴趣，鼓励学生积极参与到课程的讨论中来，实现教学相长，使其能更好地掌握与蛋白质化学相关的理论知识，熟悉蛋白质研究中常用方法的技术要领，为今后开展蛋白质相关的研究工作储备充足的基础知识。

The Discussion and the Thinking of the Teaching System of“Protein Chemistry”for the College Students

ZHAO Jing，CAO Ya

（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

蛋白质工程范文第4篇

【关键词】 血浆蛋白分离;自动控制;纯度;多聚体

人血白蛋白（HAS）具有维持血管内胶体渗透压，结合并转运体内各种脂肪酸、激素、离子以及多种药物的重要生物学功能［1］，已广泛应用各种低白蛋白血症或创伤性休克。自从1946年Cohn和他的同事们发表了低温乙醇（Cohn 6法）分离白蛋白以来［2］，相隔十年Nitschmann和Kistler于1954年又提出了另一种改变的低温乙醇分离血浆蛋白方法［3］，该改良方法简化了操作，缩短了生产周期，提高了血浆白蛋白的回收率（当时的最大收率为2.5g/100ml血浆），降低了乙醇的消耗，是目前国际上普遍使用的方法之一。低温乙醇法的最大优点是适应工业化、自动化的生产要求，为了充分发挥该工艺的潜能，适应GMP管理的要求，不断提高血浆蛋白制品的内在质量，增加收获量，在不改变原来基本工艺路线的前提下，我们于2004年末实现了低温乙醇血浆蛋白分离工艺系统的自控（包括温度控制、加液控制、自动清洗等）。

通过血浆蛋白分离工艺实现自控后，使批处理的血浆能力增加了一倍，工艺操作更加符合GMP管理的要求，血浆蛋白能充分有效的混合反应，蛋白分离的五个控制因素：反应液温度、pH值、离子强度、酒精浓度和蛋白浓度得到了严格、准确的控制，避免了人为操作的误差，经过连续4年人血白蛋白的质量指标的综合分析评价，实现自控后，人血白蛋白的纯度、收获率均有明显的提高；多聚体有明显地下降，其他指标（如钾离子含量、吸光度等）与自控前无明显差异，均在质量标准范围之内。

1 材料与方法

1．1 材料

1．1．1 人血白蛋白样品（2003年～2006年上半年期间制备的人血白蛋白检定样品） 由兰州生物制品研究所血液制剂室提供。

1．1．2 仪器设备 分光光度计（日立3400型）；电泳仪（DYY-Ⅲ2型，北京六一仪器厂）；扫描仪（BECKMAN CSDS -200型）；液相色谱仪（SP8800，USA）；火焰光度计（CORNING 480型，USA）。

1．2 方法

1．2．1 纯度测定 纯度测定按《中华人民共和国药典》2005年版三部（附录ⅣA）规定进行［4］。

1．2．2 吸光度测定 吸光度测定按《中华人民共和国药典》2005年版三部（附录ⅡA）规定进行［4］，用生理热氯化钠溶液将人血白蛋白样品含量稀释至10g/L，按紫外分光光度计法，在波长403nm处测定吸光度。

1．2．3 钾离子含量的测定 钠、钾离子含量的测定按《中华人民共和国药典》2005年版三部（附录Ⅶ Ⅰ）（附录Ⅶ J）规定进行［4］。

1．2．4 多聚体含量测定 多聚体含量测定按《中华人民共和国药典》2005年版三部（附录Ⅵ Q）规定进行［4］。

2 结果

2．1 人血白蛋白质量指标的比较 通过对2004～2006年共77批人血白蛋白的检测结果表明，血浆蛋白分离工艺实现自控前与自控后其人血白蛋白的纯度、多聚体均有明显地差异，工艺实现自控后，其中人血白蛋白纯度平均提高0.25%，多聚体平均下降0.72%，其他指标（如钠、钾离子含量、吸光度）均无明显变化，结果见表1。表1 人血白蛋白质量指标检测结果比较

2．2 人血白蛋白的收获率的比较 根据2003年～2006年上半年连续共153批人血白蛋白统计数字分析，自动化控制前后人血白蛋白收获率也有明显差异，实现自控后，人血白蛋白分装前收获率均有明显提高，提高的比率为0.02g/100ml血浆。结果见表2。表2 人血白蛋白收获率的比较

3 讨论

在血浆蛋白的分离过程中，各种成分的有效分离、回收、提纯是至关重要的环节，在采用低温乙醇法生产人血白蛋白过程中，影响人血白蛋白的5个重要生产工艺参数：反应液温度、pH值、乙醇浓度、离子强度和蛋白浓度，其中任何一个参数的改变都会影响到白蛋白的分离效果，甚至影响制品质量。

尽管低温乙醇血浆蛋白分离工艺已延用多年，但由于自动化程度不高，大部分工序均为人工操作，众多技术指标均靠经验和手工控制，如乙醇、缓冲液的滴加，设备的清洗，制品反应温度的控制和反应液计量等，且不说工作人员劳动强度大，操作时人为的因素造成的误差（操作误差、计量误差、温度控制误差等）严重影响着制品的质量和收获率，形成较大的批间差，未能充分发挥低温乙醇血浆蛋白分离的诸多优势［5］，通过实现自动化控温、称重、加液和自动清洗，从而实现了设备状态的自动控制，减少了血浆蛋白分离过程中手工操作的误差，有效地控制了制品制备过程中的微生物污染，降低热原质。通过自动化控制，使得血浆蛋白分离过程中严格控制的五个控制因素（反应液温度、乙醇浓度、离子强度、pH值和蛋白浓度）有机结合并得到准确的控制，使得整个血浆蛋白分离过程趋于理想状态，使被分离的制品各项质量指标更加趋于稳定，工艺特点得以最大限度的发挥，更加符合GMP管理要求，从而获得较好的社会效益和经济效益。总之，血浆蛋白分离工艺实现自动化后，为进一步全面提高血浆蛋白的质量和收率，增加制品安全性、有效性、稳定性、均一性，为充分挖掘低温乙醇血浆蛋白分离工艺的潜力奠定了坚实的基础。

参考文献

1 王憬惺.血液制品学.北京:人民卫生出版社，1998，74：57.

2 Cohn E J，Strong LE，Huges WL，et al. Preparation and properties of serum and plasma proteins IV A system for the separation into fractions of the protein and lipoprotein components of biological tissues and fluids.Amer Chem Soc，1946，68:459-475.

3 Kistler P， Nitschmann H. Large scale production of human plasma fractions. Eight years experience with the alcohol fractionation procedure of Nitschmann， Kistler and Lergier. Vox Sang，1962， 7:414-424.

4 国家药典委员会编.人血白蛋白.中华人民共和国药典（2005年版，三部）.北京：化学工业出版社，附录20-27.

蛋白质工程范文第5篇

关键词：蛋白质分离技术；探索性人才；实验课程；教学研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0235-02

强化实践实验教学模式是高等院校提高学生培养质量的一个重要课题。工科院校普遍开设了实验课程，理论教育和实践脱节，实验内容不能及时更新，学生感受不到所学知识与现实之间的联系，缺乏学习动力、热情和兴趣。目前实验课程的设置对培养学生的动手能力，强化工程实践能力的要求还存在相当的差距。本文就《蛋白质分离技术》精品实验课程建设所做的一些教改工作进行总结，以期与国内广大同行共同探讨精品实验课程建设。

一、课程教学特点

《蛋白质分离技术》是我校生物工程专业的必修专业课。本课程是一门理论性和实践性都很强的课程，具有以下特点与问题。

1.快速发展的基础性技术与滞后的教材之间的矛盾。蛋白质分离技术发展日新月异，许多技术不断升级，甚至被淘汰。教材滞后在所难免，难以满足教学的要求。

2.有限教学时间与丰富的教学内容之间的矛盾。《蛋白质分离技术》涉及技术多，包括盐析、离心、层析、电泳等。教学中，由于教学时间少，难免注重技术、方法、手段，而忽视实验结果和目的性。这就造成学生对蛋白质分离课程的教学目的不明确，教学也就事倍功半。

3.有限教学资源条件与不断提高的实验教学要求之间的矛盾。多年来，我院一直很重视蛋白质分离实验教学设备的购置。但学生数量的增加让教学设备的压力日益增大，设备采购资金捉襟见肘。加上以前采购的实验室教学设备与不断更新的科研设备在功能和应用上存在较大的差距，采用落后的实验室教学设备进行封闭式实验教学，也难以满足学生对课程技术的理解和使用，甚至会产生认识上的偏差。

4.对蛋白质分离的单元操作、设备及工程性内容不掌握。和化学工程一样，蛋白质分离由许多单元操作集合而成，需要工程化的理解和设计。现有教材及授课对原理讲解较多，多单元操作工程化的介绍很少，严重影响学生灵活掌握课程。譬如，学生对层析分离介质选择及应用不熟悉，对工业制备色谱系统不熟悉。

二、教学思想与理念

《蛋白质纯化技术》是一门非常注重具体实践操作、工程味浓的课程。如何使学生在众多的单元知识学习过程中，将知识点融会贯通，将不同的单元串联起来设计某种特定生物产品的纯化工艺路线，并进行工程放大，适应当前科技的飞速发展，是检验课程教育成败的关键。《蛋白质分离技术》的实验教学理念是：强化基础理论，突出工程和应用理念，适当兼顾科研前沿发展，着重提高学生分析问题与解决问题的能力。实验教学与科研平台相结合，采用开放性、案例型教学模式，培养学生的实践和应用能力。课程改革拟打破该门课程传统的学生理论学习与动手实践环节相互脱离的教学方式，根据授课过程中的实际需要，不拘囿于固定的理论学习与实践的时间安排，机动灵活地安排理论学习与动手实践操作时间，达到使学生及时加深对所学内容的印象和理解，迅速有效地从感性认识上升到理性认识，从而大大提高教学效果的目的；使学生能够独立完成一整套蛋白质纯化操作体系，彻底改变学生开始研究生阶段的学习时还要学习蛋白质纯化方面课程的局面。本课程教改的关键在于如下几点。

1.力求在有限教学条件下开展教学内容的创新，不断增强学生对蛋白质分离系列技术学以致用的教学效果。实践表明，学生在自行选择的模块实验中兴趣和积极性很高，效果很好。此外，组织学生进入工厂实习，实地了解生化分离设备与工艺路线的结合，并要求学生在实习报告中做出合理性评价，让学生更好地把书本与实际相结合，掌握分离技术的精髓。

2.努力改进教学手段和方法，不断提高蛋白质分离技术教学效率。蛋白质品种多，分离技术广而新，没有现代化的教学手段难以有较好的教学效果。为此，采用现代化的教学手段，包括编写新教材，建设先进的蛋白质分离教学实验平台，直观、带趣味性蛋白纯化技术的影像资料（如Flash模拟动画、视频），增加应用性强的实践观摩环节，都极大地提高了教学的效率。

三、教学定位与特色

《蛋白质分离技术》教学改革的定位。

1.重应用，彰显教学目的性。如何使学生在众多的单元知识学习过程中，将知识点融会贯通，将不同的单元串联起来设计某种特定生物产品的纯化工艺路线，并进行工程放大，适应当前科技的飞速发展，是检验课程教育成败的关键。强调技术的应用性是本课程教学的重中之重。

2.教学与科研相结合，体现技术的前沿性。针对蛋白质分离技术发展日新月异，依托科研平台坚实的基础硬件条件，将最新的科研实验条件在教学中展示、应用，丰富了教学内容，缓解了实验教学条件的压力。

3.有条件地开展工程化培训，体现蛋白质分离技术的集成化、规模化、自动化。在教学中如何系统地介绍蛋白质分离技术、工艺、设备及单元操作，是实现学生分析问题和解决问题能力培养的关键。应大力抓实践环节的训练，训练内容包括基础实验、综合实验、创新实验等环节，充分体现蛋白质分离技术的工程性。

该课程有20年的建设发展史，有相对稳定而完整的课程体系与教学内容，是国内发酵工程专业最早开设的一门独立的专业必修课之一。我学院的这门课程依托粮食发酵工艺与技术国家工程实验室、发酵技术国家工程中心（无锡）、工业生物技术教育部重点实验室、糖化学与生物技术教育部重点实验室等科研平台以及国内最早的发酵工程博士点，为本科教学提供了坚实的依托。作为生物工程专业的基础技能和课程，《蛋白质分离技术》课程的改革具有重要的意义。

四、课改内容

1.优化教学内容，采用科研与教学相结合的案例教学模式。蛋白质分离技术涉及技术、工艺、单元操作、设备等。现有的教学内容重在技术，对单元操作、工艺设计、设备方面的介绍较少。在教学中如何系统地介绍蛋白质分离技术、工艺、设备及单元操作，是实现学生分析问题和解决问题能力培养的关键。课程教学内容分为理论课、实验课及教学手段现代化建设，还有与上述课程建设相匹配的多媒体课件建设。理论课上，通过课堂讲授、提问、思考题、讨论等方式实现教学。另外，我们要求学生翻译创新性或工程性论文，达到了解学术前沿发展，强化工程理念的目标。

实验课教学编写适合本专业的《蛋白质分离技术》实验教材。在有限的硬件条件下，结合科研设备和教学设备，建设《蛋白质分离技术》实验教学平台，尽最大可能地为学生提供良好的分离设备条件。打破理论课必须讲授理论知识、实践课只能进行实践教学的束缚，授课老师可自由地根据所授内容的具体实际情况和需要，灵活安排理论学习与实践操作环节的时间。充分利用现有的本科实验室条件和各老师本研究室的条件，分阶段对实验设备、实验过程进行观摩、操作，把理论知识及时消化，转化为实践技能。

2.改进教学方法，提高教学效率。结合科研经历的教学内容总能使学生因生动形象、言之有物而兴趣倍增。如介绍科研项目“谷氨酰胺转胺酶”中对发酵液内脂谷氨酰胺转胺酶分离工艺，在项目“腈水合酶研究”中对腈水合酶分离纯化工艺等。在课堂教学中及时调整内容，补充新技术，将新的科研成果实例与基本理论结合起来讲解，一方面充实了教学内容，另一方面又使学生接触新的科技信息。例如：基因工程药物作为药物，纯度要求高，能否分离纯化其表达产物是该药物能否投入生产、走向市场的关键，而涉及的分离技术属于高新科技，在相应的课本中并不全面，故在讲课中充实了这方面的内容，详细讲述从蛋白质包涵体的产生、分离和复性方法。课堂上穿插介绍国内外相关企业重新设计学生实践操作的内容：包括更换待纯化蛋白样品的来源（拟基因工程大肠杆菌来源）及具体分离的目标蛋白（拟重组腈水合酶），增强学生对蛋白质来源的科学认识；简化目标蛋白的检测方法（拟HPLC法），提高对活性测定的方法更加科学的认识，也缩短在活性测定方面的时间；增加所用层析技术的种类（拟增加疏水作用层析、亲和层析）等，使学生对各项纯化方法有更全面的了解。

授课形式力求多样化、形象化。课堂上在讲解各种抽象的蛋白质纯化技术原理和操作的同时，拟增加些直观、带趣味性的介绍各种蛋白纯化技术的影像资料（如Flash模拟动画、视频）给学生观看，及时加深学生对于理论、操作等的理解和掌握。强化实验过程的指导，采用小班上课，分组操作。针对目前的实验条件，计划将实验课分成三个小班，然后每个小班再分成两个小组。每位老师带领几名学生完成整个实验过程，力争让每一个学生都能完成一整套操作，具备独立进行简单蛋白质纯化的能力。

3.教材建设。本课程现在使用的教材是自编的实验教材和讲义。我们拟为本科生编写《蛋白质分离技术实验》教材。