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生物化学实验(北京师范大学)

来源:爱课程 分类:理学 2020-05-15
北京师范大学生物化学实验课从九十年代开课,已经开设二十多年了,是校级精品课程,配套教材入选国家“十一五”规划教材。基于深厚的历史积淀,课程教学团队不断更新教学理念,完善教学内容建成的慕课将会给您带来全新的体验和更大的收获。

—— 课程团队

课程概述

生物化学实验是几代教师不断探索而搭建的集技能训练、创新能力、科研思维训练培养于一体的综合型实验课程。课程以问题为导向,围绕E.coli的碱性磷酸酶的纯化、活性分析、特性分析和免疫检测设计课程体系。实验项目包括教师讲解、实验操作、虚拟仿真三部分。讲解部分着重从实验设计和技术应用层面介绍实验背景,以及如何基于研究问题和研究目标设计实验,有助于学生理解实验内容,培养学生的科研思维能力;实验操作部分以微距近景的方式呈现完整的实验流程,使学生进一步理解实验设计,掌握操作细节;虚拟仿真项目让学生通过操作模拟的方式完成实验过程,掌握实验技术与方法,弥补实验类慕课无法让学生自主进行实验操作所导致的不足,辅助提升教学效果。

授课目标

课程以强化科研思维训练为特色,使学生通过本课程的系统学习,掌握生物化学研究技术和方法,接受正规科学研究的综合训练,培养科研思维和创新能力,提高分析问题与解决问题的能力,进而了解生命科学研究的主要途径。

授课团队

杨冬  北京师范大学 - 副教授

北京师范大学副教授,美国得克萨斯农工大学博士,曾在美国国立卫生研究院做博士后研究。主持国家自然科学基金等多项科研项目,并以通讯或第一作者发表SCI论文多篇。目前主讲“分子生物学实验”和“生物化学与分子生物学综合实验”2门本科生实验课程。

尹燕霞  北京师范大学 - 高级实验师

北京师范大学高级实验师,生物化学与分子生物学博士。一直从事分子生物学实验、生物化学实验、生物化学与分子生物学综合实验的课程教学工作。参与建设的“分子生物学实验”获得国家精品资源共享课。参与多项省部级教学改革项目。参与编写的《分子生物学实验指导》、《基础生物化学实验》和《现代生物学实验技术指导》分获“十二五”与“十一五”国家级规划教材和21世纪高等学校研究生教材,并且发表10余篇教学研究论文。主持和参与多项国家自然科学基金项目,发表SCI学术论文10多篇。

骆静  北京师范大学 - 教授

北京师范大学教授,生物化学与分子生物学博士,曾在美国国立卫生研究院做访问学者。主讲多门本科生和研究生课程,参与建设的“分子生物学实验”获得国家精品资源共享课,参与编写的《分子生物学实验指导》、《分子生物学》和《药学概论》等教材分获 “十二五”和“十一五”国家级规划教材,主持建设的生物技术实训基地获批北京市教委批准的北京高等学校市级校外人才培养基地。主要研究神经退行性疾病中与钙调神经磷酸酶相互作用的蛋白及下游信号通路和调节机制,承担多项国家自然科学基金面上项目,发表高水平学术论文20余篇。

李森  北京师范大学 - 教授

北京师范大学生命科学学院教师,担任生物化学、生物化学大实验、生命的奥秘等课程的教学工作,力图通过自己的言传身教,使学生在学习知识与提高能力之余,充分认识到生命的美丽和神奇,培养对生物学的热爱之心,对生命的尊敬之心,曾获北京师范大学第十一届青年教师教学基本功比赛一等奖,第二届多媒体教学软件比赛一等奖,第十一届励耘奖学助学基金优秀青年教师奖一等奖,北京师范大学本科教学优秀奖,主编生物化学教材一部(高等教育出版社,2017.3),参编生物化学简明教程等教材6部。

佟丽  北京师范大学 - 高级工程师

北京师范大学,生物化学与分子生物学博士,高级工程师,主讲本科生以及研究生课程,参与建设的“分子生物学实验”获得国家精品资源共享课,参与编写的《基础生物化学实验》获得 “十一五”国家级规划教材。主要研究“人源抗肿瘤基因工程药物rhCNB的机制机理”和“以钙调蛋白磷酸酶为靶标的小分子免疫抑制剂的筛选”,发表SCI论文多篇。

向本琼  北京师范大学 - 教授

北京师范大学教授,生物化学与分子生物学博士。参与建设的“分子生物学实验”获得国家精品资源共享课,参与编写的《分子生物学实验指导》和《基础生物化学实验》教材分获“十二五”和“十一五”国家级规划教材;曾2次获得国家级教学成果二等奖。

课程链接


课程大纲
01
实验总论及主要生物化学仪器的使用
本实验主要介绍生物化学实验的课程设计、缓冲液的配制和主要仪器的操作技术,如分光光度计、离心机、电泳仪、紫外检测仪、记录仪、部分收集器等。让学生了解课程框架以及主要仪器设备的操作和使用规范。
课时
1.1 绪论
课程设计与课程特色
1.2 缓冲液的配制
缓冲液A和测活缓冲液的配制
1.3常用仪器的操作
分光光度计、紫外检测仪、记录仪、部分收集器和恒流泵等常用仪器的正确操作。
1.4 特殊仪器的虚拟操作
高压灭菌锅和离心机等主要仪器设备的虚拟操作训练。
重难点:缓冲液的配制和主要仪器的规范操作
02
蛋白浓度及酶活性的测定方法
本实验主要介绍蛋白质浓度和酶活力的测定方法。让学生了解分光技术在生物化学中的应用,理解如何利用分光技术测定和分析蛋白质浓度和酶活力,掌握蛋白质浓度和酶活力方法及分光技术的基本原理和操作技术。
课时
2.1 利用G250测定蛋白质浓度
2.2 利用连续法测定酶的活性
2.3 利用终止法测定酶的活性
重难点:酶活性的测定
03
凝胶过滤柱的制备以及分离标准蛋白
本实验主要学习凝胶过滤柱的制备以及使用标准蛋白测定凝胶过滤柱的分离曲线。从而让学生理解凝胶过滤的原理和基本操作原则。
课时
3.1 凝胶过滤柱的制备
3.2 标准蛋白的分离
重难点:凝胶过滤柱的正确制备、标准蛋白的分离和分离曲线的制定
04
碱性磷酸酶的原核表达
本实验主要介绍在E.coli中如何诱导表达表达碱性磷酸酶蛋白。让学生理解并掌握使用IPTG诱导表达外源蛋白的基本原理及其实验技术。
课时
4.1 表达菌株的活化与预培养
4.2 碱性磷酸酶的诱导表达
4.3表达菌体细胞的收集
重难点:诱导表达条件的控制
05
碱性磷酸酶的纯化及蛋白纯化方案的评估
本实验主要介绍纯化以及浓缩碱性磷酸酶的方法。让学生了解细胞破碎、层析、盐析和透析等各种蛋白分离纯化技术的应用,理解并掌握离子交换层析、凝胶过滤层析和硫酸铵沉淀技术的基本原理及其实验操作。同时,还介绍了如何设计蛋白的纯化方案并且根据每步的纯化结果评估纯化方案的有效性。让学生初步具备设计并改进蛋白纯化实验方案的能力。
课时
5.1 菌体细胞的破碎
低温超声波破碎菌体细胞
5.2 离子交换层析分离AKP
DEAE-Sepharose FF离子交换柱的制备,上样及梯度洗脱分离纯化AKP
5.3 盐析法沉淀AKP
硫酸铵沉淀AKP
5.4 凝胶过滤层析纯化AKP
丙烯葡聚糖凝胶S-200层析纯化AKP
5.5 AKP的透析浓缩
半透膜50%甘油透析浓缩AKP
5.6测定纯化过程中产生的各组分的蛋白浓度
5.7 测定纯化过程中产生的各组分的酶的活力
5.7 纯化参数的计算与分析
重难点:离子交换层析以及蛋白纯化战略的设计与优化
06
SDS-PAGE法分析AKP的纯化效果
本实验主要介绍如何利用SDS-PAGE技术来评估蛋白的纯度。让学生理解如何利用蛋白电泳技术来分析蛋白纯度和评估纯化效果,掌握SDS-PAGE技术的基本操作。
课时
6.1 SDS-PAGE胶的制备
6.2 电泳
6.3 条带的显色及其电泳结果分析
重难点:SDS-PAGE胶的制备和电泳结果分析
07
酶促动力学分析
本实验主要介绍测试酶促反应初始速率的方法,以及利用该方法测定底物浓度与酶反应速率的关系。让学生理解如何分析酶促动力学,掌握测定动力学参数的酶学原理和方法。
课时
7.1 测定碱性磷酸酶酶促反应时间曲线
7.2 测定碱性磷酸酶底物浓度与反应速率的关系
重难点:初始速率的测定和米-门公式的拟合
08
AKP的特性分析
本实验主要介绍抑制剂、激活剂、pH及温度对碱性磷酸酶活性的影响,尤其是抑制剂对酶的抑制作用,包括其IC50的测定和抑制类型的判定。让学生理解如何分析酶的特性,掌握测定外界因素影响酶活性的酶学原理和方法。
课时
8.1 抑制剂对酶活性的影响以及IC50的测定
8.2 抑制类型的判定
8.3 激活剂对酶活性的影响
8.4 pH及温度对酶活性的影响
重难点: IC50的测定和抑制类型的判定
09
快速液相色谱
本实验主要介绍如何利用快速液相色谱FPLC分离纯化碱性磷酸酶。让学生了解FPLC的结构及其应用,理解快速液相色谱技术的基本原理,初步掌握如何利用FPLC分离纯化蛋白质的基本操作。
课时
9.1 FPLC的操作
9.2 利用FPLC纯化碱性磷酸酶
重难点:FPLC的操作
10
多克隆抗体的制备及ELISA和Western Blot技术
本实验主要介绍免疫小鼠制备抗碱性磷酸酶多克隆抗体的相关技术。让学生了解抗体的制备方法,理解多克隆抗体制备的基本原理,掌握小鼠腹水多克隆抗体的制备方法。同时还介绍了如何利用ELISA技术测定抗体效价以及使用Western Blot技术分析蛋白的方法。让学生了解免疫学检测方法及其应用,理解ELISA和Western Blot技术的基本原理,掌握ELISA和Western Blot技术的基本操作。
课时
10.1 抗原的乳化与小鼠免疫
10.2 腹水抗体的获得
10.3 ELISA技术-包被和封闭
10.4 ELISA技术-显色检测
10.5 Western Blot技术: 转膜及检测
重难点:抗原的乳化、小鼠的腹腔注射和腹水的抽取以及ELISA技术中的抗原包被和Western Blot技术中的转膜
预备知识

生物化学和分子生物学的基本理论知识

证书要求

高于等于60分且低于85分可以申请合格证书。高于等于85分可以申请优秀证书。可申请收费的认证证书(本课程取消免费证书)。

参考资料

[1]      《基础生物化学实验》(第3版,“十一五”国家级规划教材)魏群主编,高等教育出版社,2009

[2]      《生物化学与分子生物学综合大实验》 魏群主编,化学工业出版社,2007

[3]      《生物工程技术实验指导》魏群主编,高等教育出版社,2002

[4]      《生物化学与分子生物学实验技术教程》赵亚华编著,高等教育出版社,2005

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