分子生物学综合性实验的设计与探索

1、分子生物学综合性实验的设计与探索第9卷第2J2021年4月实验科学与技术ExperimeritScienceandTechnology分子生物学综合性实验的设计与探索肖靓,唐朝晖,李奇志,罗天明,潘少涛(华r】科技大学生命科学与技术学院,武汉430074)摘要:对分子生物学综合性实验(GFP和HSF4的融合蛋白在HeLa细胞中的定位观察?进行了研究和探讨,通过实验方案的设计,实施以及实验结果分析这个完整的实验过程,培养了学生的科研兴趣,学生的动手能力,创新思维,团队合作和创新实践方面逐步得到加强和提高,收到了良好的教学效果.关键词:分子生物学;综合性实验;教学改革;创新思维;融合蛋白;定位中图

2、分类号:G642.423文献标志码:A文章编号:l6724550(2021)02014103StudyontheIntegratedExperimentalTeachingReformationoftheMolecularBiologyXIAOJing,TANGZhaohui,LIQi-zhi,LUOTianming,PANShaotao(CollegeofLifeScience&Technology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Themolecularbiology&#

3、39;sintegratedexperimentalcoursenamedExpressionandLocationofHSF4一EGFPisintroducedinthispaper.Throughthewholeprocedureoftheexperimentincludingexperimentcontentarrangement,experimentimplementandexperi-mentalresultsanalysis,tileconsciousnessandcapabilitiesofstudentsarecultivatedandtheabilityofstudentst

4、osolveproblemsisgraduallystrengthenedandimproved.Tileteachingresuhsareverysatisfactory.Keywords:moleculebiology;integratedexperiment;teachingrefonnation;creativity;fusionprotein;localization分子生物学是在分子水平上研究生物结构与功能的1门科学,其根本理论的建立依赖于实验的观他学科的实验而言,分子生物学实验复杂而细腻,技术性很强,要求学生在实验中感受,理解知识的产生和开展过程,是理论和实践相结合的典型课程J.

5、长期以来,分子生物学实验教学内容偏重验证性实验,都把设计好的内容,步骤写给学生,学生只能按教师的思维方式去操作,验证,整个过程过于程序化,并且每个实验与实验间相互独立,实验教学突出了实验技术的本身,而学生上完课后不能完全掌握知识的连贯性,遇到课题时不清楚何实验教学内容和方式限制了学生的创新思维,影响了学生的动手能力,团队合作和创新实践方面的发展.为了实现分子生物学实验教学体系的验证,综合和探索三大功能,合理利用教育资源,充分发挥收稿日期:20210713基金工程:华中科技大学2021年实验教学改革工程(O127170703).作者简介:肖靓(1968),女,本科,工程师,主要从事生物化学与分子

6、生物学实验的教学工作及实验教学改革的研究工作.学生实验的主动性,提高学生的学习兴趣,满足学生开展的要求,我院实验教学中心和学院人类基因组研究中心合作,把科学研究所较成熟的科研工程逐步运用于实验教学中,通过开展综合性,设计性实验的探索,取得了理想的效果,现就我们已在实验教学中成功的例子?GFP和HSF4的融合蛋白在HeLa细胞中的定位观察?进行探讨.1综合性实验的设计步骤绿色荧光蛋白是从水母中别离出来的发光蛋白,可在450490nln蓝光激发下发出绿色荧光.GFP作为基因表达标记物可在细胞内稳定存在,它的产物对细胞无毒性,却使用方便,结果真实可靠,GFP表达载体可作为一种新型分子探针,可直将HS

7、F4蛋白(一种热休克转录因子)插入到含GFP的哺乳动物表达质粒pEGFPCI中,再将重组质粒转染到HeLa细胞中进行表达,最后通过观察,比拟,分析绿色荧光在细胞中的分布来判断HSF4蛋白在细胞中的定位情况.目的基因模板HSF4和质粒pEGFPC1由本院?142?实验科学与技术人类基因组研究中心提供;XhoI与Hind限制性内切酶及T4DNA连接酶购自宝生物工程有限公司;DMEM购自美国Gibco公司;LipofectinReagent购自美国Invitrogen公司;大肠杆菌DH5a为本实验室自行贮存.1)PCR引物的设计及目的基因片段的获得.要求学生根据克隆目的基因HSF4的cDNA序列的开

8、读框架,设计出上下游引物,PCR的反响体系及循环条件.PCR扩增得到的目的片段和质粒抽提得到的真核表达载体pEGFPC1进行双酶切反响,用T4DNA连接酶连接其产物,转化感受态大肠杆菌DH5a,于37将大肠杆菌培养16h,挑取单个克隆进行过夜培养,提取质粒进行双酶切鉴定,经连接点两端进行序列测定.细胞的传代培养,观察传代细胞贴壁,生长和繁殖过程中细胞形态的变化.基因转染是分子生物学实验中最常使用的技术之一,利用脂质体将带有目的基因的重组载体导人作说明书进行.4)HSF4与GFP融合蛋白在HeLa细胞中的定位观察与分析.将上述经瞬时转染后再培养了24h以上的细胞移出培养箱,并用PBS溶液漂洗细胞

9、3次,每次3min.参加4多聚甲醛室温室下作用30min,以将细胞固定.再用PBS溶液漂洗细胞3次,每次3min.避光条件下,加人DAPI染液对HeLa的细胞核染色10min.用PBS溶液漂洗细胞3次,每镜下进行观察.PCR产物经7g/L琼脂糖凝胶电泳显示为1个大小约为1.5bp的特异性扩增条带.将重组质粒pEGFPC1一HSF4用XhoI与Hind的2个基因片段;目的基因片段序列测定结果与已知序列一致.经荧光显微镜观察发现,在转染重组质粒pEGFPC1一HSF4的HeLa细胞中有荧光表达,主要分布于细胞核中.2综合性实验的实施效果体会本次实验提供了系统的分子生物学操作的机会,从基因的克隆,载

10、体的构建及在动物细胞中的表达,整个流程注重学科之间的相互交叉,内容涵盖了微生物学,生物化学,细胞生物学和分子生物学的常规操作,给学生一个系统,完整的实验技能训练过程,以培养学生从整体人手,多方面思考问题的能力为目的,学生掌握根本技能后,容易触类旁通,并在相关研究方面应用,培养其创新意识,具有较高的应用价值,为今后从事科学研究打下良好根底.其次,实验报告以科技论文的格式完成,通过这一过程,更深入了解了理论教学内容,并能激发学生的学习兴趣,为毕业论文的开展奠定良好的根底.本次实验,每个单元操作都留出足够的局部让基因片段的获得扩增的实验中,学生在摸索PCR扩增条件的过程中,通过改变程序中的退火温度,

11、延伸时间等参数,观察PCR扩增的特异性与产物在整个实验过程中,要积极地查找资料,设计实验步骤,掌握每个实验过程的设计方法,提高了学生解决问题的能力.2.3学生在实验过程中注意相互协作,培养了团队意识现代科学开展的趋势,更加看重团队意识以及集体智慧的结晶,科学实验不是一个人随意的活动,分工与协作是一个科研工作者应具备的素质,24h,2名学生一组,在做实验过程中,两人相互帮助,密切配合,共同拟定实验步骤,有意识地培养相互协作精神,使学生的综合素质得到全面提高.有的同学在实验总结中写到:通过本学期的实验,我们对分子生物学的实验技能有了进一步的认识和了解,同时我们的实验操作水平也有了很大的提高,在实验

12、中掌握了很多操作技巧和经验,而这们逐渐认识到科学实验的严谨性,一个小小的细节第9卷第2甘J】,等:分子生物学综合性实验的计与探索?143?了爱动脑思考的好习惯,同时我们获取知识的方法也有了很大的提高,在实验中我们逐渐培养了团队意识,我们相互帮助,相互学习,共同进步,相互指出各自的缺点,并学习他人的优点.2.4科研辅教学,促进教学资源共享我院实验教学中心充分利用科研实验条件的优势,通过与学院人类基因组研究中心的合作,采取以科研辅教学的形式,将大型仪器的应用于实验教设备和仪器,通过开设此工程的实验,一是可充分利用实验教学中心的仪器,提高了实验设备的利用率和实验准备的效率,教学效果事半功倍.其次,可

13、使学生熟练掌握并使用生物学科中常用的先进的仪器设备,为日后的工作和科研打下良好的根底,使科研教学互相促进.该实验工程的开展,也为本科生参与二课及科研训练搭建了一个良好的连接平台,从而为微生物学,细胞生物学,分子生物学的整体研究开拓了更广阔的开展空间.3结束语经过开展分子生物学综合性实验的实验教学改革,其实验内容丰富,新颖,集综合性,探索性,研究性,连贯性及应用性为一体,学生对研究方案及技术路线进行可行性分析,在教师指导下自主设计实验,自主完成实验,自主管理实验,注重实验痧驴实施中的过程培养,强渊实验实施过程中动手能力,创新思维,团队合作和创新实践方面的训练,年来的实验教学实践说明,学生对分子生

14、物学实验的兴趣明显增强,要求进入分子生物学实验室从事课题研究的学生明显增多,学生完成实验内容的主动性和积极得到充分凋动,使我院的本科实验教学的质量和水平得到了明显提高,得到了学生和老师的充分肯定.参考文献验教学模式的探索J.西南农业大学:社会科学版,2021,7(2):200202.学改革的探索与实践J.实验室科学,2021,13(1):475O.改革与实践J.实验室科学,2021,13(3):812.探索J.中国大学教育,2006(6):5354.se$congenitaltotalwhitecataractinaChinesefamilyJ.AmJOphthalmo.2006,142(2)

15、:298303.实验的设计J.实验室研究与探索,2021,27(5):120一】22.(上接第8l页)科学的考核方式,既调动了学生学习的积极性,提高了他们对实验课的重视程度,又保证了实验成绩评定的客观性和公正性,有效地促进了实验教学的质量提高-12.3结束语通过对计算机硬件实验教学的改革,必将使其实验体系更加完善,更加符合计算机类创新人才培养,高新技术研究成果的市场转化的教学模式,也将使计算机硬件实验中心成为体制标准,管理科学,手段先进的高素质人才培养基地和计算机类研究开发基地.参考文献1张艳,樊莉,方秦.?计算机硬件实验?教学的分析与探讨J.教育教学,2021(1O):8083.2戚梅,张鹏.构建计算机硬件实验教学体系J.实验室研究与探索,2021(9):131132.3戚梅,程勇.计算机组成原理实验教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2021:14.4程勇,戚梅.微型计算机技术实验教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2021:214.5薛庆军,张秀娟.单片机原理实验教程M.北京:北京航空航天大