WenJianping/实验教学内容

实验教学内容

生物和制药工程专业实验技术受到化工、医药、发酵、食品等各行业的重视，在生物基化学品和药品的生产、生产菌种和生产工艺改进以及新产品开发中起着至关重要的作用。实验内容及过程的科学化、系统化、规范化是将实验设想变成实际的实验过程的必要条件。良好的实验方案设计及实验计划实施，可以保证实验的安全性，提高研究工作的效率，加快实验的进度，改善实验数据的精度性和准确性。对学生来说，虽然已经在有机化学、生物化学和微生物学的实验中接受了基本实验技能的训练，但其内容多为简单的验证实验，实验过程相对比较简单。学生在学习专业课后，学习的内容和范围在扩大，广度和深度在增加，使专业实验过程变成了一种综合复杂的实验与工程实践过程。生物和制药工程实验教学中心将相关专业课的理论知识和专业实验技能相结合，提高学生理论联系实践的能力，也是学生进行生物基产品和药物的生产菌种和生产工艺的开发与研究作必要准备。通过实验使学生掌握一些基本的操作技能，学习一些专业实验中所必须的实验技能，包括多种微生物的分离、纯化和培养技术，各种生物大分子和细胞代谢物的分析测试方法，基因工程实验技术、生物反应器的使用和发酵实验技能，药物的分离提取等，并学习简单的数据采集、数据记录及处理方面的内容，学习如何将实验方案变成实际实验过程。通过对实验中现象和问题的发现、解释，并对实验结果进行作图分析和数据计算分析，使学生学会如何综合使用所学的各专业知识来分析和解决实际问题。

生物与制药工程实验中心在教学内容上开设了必修实验和选修实验，并根据每个专业方向的要求，开设不同的实验内容。在各专业的验证性实验的基础上，开发了以产品为主线的综合型实验体系，以及将微生物菌种生理特性的研究、生产菌种的随机诱变选育和基因定点修饰与改造、产品的发酵生产和工艺设计以及产品的分离提取这些相对独立的各种专业实验按照生产流程衔接在一起的具有创新特色的研究型实验。在实验教学中借鉴化工实验技术的单元实验技术，将生物与制药工程专业实验技能分成模块化的知识，在不同的教学实验中组合使用，这种实验体系将各种生物和制药类的专业实验技术交叉融合在一起，可以更全面、更系统地对学生进行实验思路、实验技术、实验设计、仪器设备使用、数据处理、观察能力、分析能力和表达能力的训练。

目前实验中心开设有50个实验项目，分为选修实验和必修实验。实验类型包括基本型、提高型和研究创新型，。实验内容涵盖了生物化学、微生物学、基因工程、生物工艺学、生物分离工程、生物反应工程、药物化学、天然药物化学、药物合成反应、药物分析、药剂学、制药工艺学、制药分离工程、制药设备及工程设计、药品生产质量管理工程等课程内容。有提高型实验的课程门数占实验课程总门数的比例为100％。 在必修实验内容里，根据教学的要求的不同，学生必须做其中的20～26个实验。必修实验内容包括：糖类、氨基酸、蛋白质和核酸等生物分子的分析测定方法；微生物的鉴定、分离和纯化培养技术，微生物的诱变育种和发酵实验；PCR扩增、酶切、连接、转化等分子克隆技术；酶的固定化、回收、浓缩及利用固定化酶生产葡萄糖等。 在选修内容中，包含以下实验内容：枯草杆菌碱性磷酸酶的制备及酶活力的测定，微生物发酵法生产维生素，生物有机质的提取分离实验，基因工程方法表达蛋白药物实验，氯霉素和苯佐卡因的制备实验。在这些实验中，不但要求学生掌握各种基本的实验技能和仪器设备的使用方法，而且要求学生运用所学的各种专业知识对实验方案进行合理的设计和安排。在这些实验中，也可将几个实验内容综合成大型实验，如：微生物发酵法生产维生素的实验，综合了生物化学、微生物学、生物分离工程和制药工程等多个专业的实验内容。这样实验便不再只是由教师写好实验步骤，准备好仪器和药品，学生只是测几个数据并与文献值比较。这些提高型和创新型的实验可以极大地提高学生的科研实践能力。

实验中心十分注重实验教学体系的更新，由于现代生物和医药技术领域的发展十分迅速，各种新技术、新方法和新产品的开发不断涌现，因此在进行基本实验技能培训的基础上，必须使学生能够及时掌握一些先进的实验方法和技术、将新的科技成果注入实验教学体系中，为此实验中心将指导教师的最新科研成果和实验教学体系相结合，适当地更新部分实验项目或开发新的实验项目，目前每学年更新或新开发的实验项目数达到总实验项目数的6％。下表是生物与制药工程实验教学中心开设的实验内容。

生物化学实验实验

实验项目名称	内容简介	面向专业	学时数	实验要求	设备套数	实验类型	每组人数
1．实验室基本操作	掌握生物化学实验室常用仪器设备的操作。	生物工程；制药工程；食品科学与工程（农业与生命科学学院）；中医学（天津中医药大学）	2	必做		基本	2
2．DNS法测定还原糖	做标准葡萄糖的工作曲线，由工作曲线查出未知样品的浓度。	同上	4	必做		基本	2
3．氨基酸的纸上层析	进行氨基酸的纸层析及定性鉴定	同上	4	必做		基本	2
4．牛奶中提取酪蛋白	用酸性试剂使蛋白质的pH值发生变化而利用等电点沉淀法制取蛋白质。	同上	4	必做		基本	2
5．Bradford 法测定蛋白质的含量	制作Bradford法标准蛋白质工作曲线，测定未知蛋白质的浓度。	同上	4	必做		综合	2
6．血清的醋酸纤维膜电泳	进行血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳，分离五种血清蛋白质。	同上	4	必做		基本	2
7．菜花中核酸的提取及鉴定	从菜花中分离DNA和RNA，并用二苯胺和苔黒酚法鉴定核酸。	同上	4	必做		基本	2
8．多酚氧化酶的制备及化学性质	从土豆中分离多酚氧化酶，并验证其化学性质。	同上	4	必做		综合	2
9．影响多酚氧化酶的多种因素	了解温度pH底物浓度酶浓度对酶催化反应速度的影响。	同上	4	必做		综合	2
10．根据底物浓度与酶反应速度之间的关系求米氏常数Km	蔗糖酶催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，在530nm波长下测OD，以OD530代表反应速度，用双倒数作图即可求出Km和Vmax	同上	4	必做		综合	2
11．SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的分子量	学习用SDS－PAGE电泳测定蛋白质的分子量	同上	2	选做		综合	2
12．枯草杆菌碱性磷酸酶的制备及酶活力的测定	本实验通过基本发酵过程、蛋白质的分离提取、酶的初步纯化，最终完成碱性磷酸酶活性的测定。	生物工程；制药工程；食品科学与工程（农业与生命科学学院）	8	选做		研究创新型	4

微生物学实验

实验项目名称	内容简介	面向专业	学时数	实验要求	设备套数	实验类型	每组人数
13．微生物的灭菌技术	学习三种培养基的配制，以及干热灭菌和湿热灭菌的方法。	生物工程；制药工程	4	必做		基本	1
14．土壤中分离微生物	从土壤中分离细菌放线菌霉菌酵母菌并进行菌落计数。	同上	4	必做		基本	1
15．显微镜的使用、细菌染色及细菌放线菌的观察	1．以枯草芽孢杆菌和大肠杆菌为实验菌做简单染色和革兰氏染色 2．做水浸片观察放线菌的形态	同上	4	必做		综合	2
16．酵母菌、霉菌的观察	1．学习水浸制片法观察酵母菌的形态并做死活鉴定。 2．酵母菌子囊孢子的观察。 3．霉菌的形态观察	同上	4	必做		综合	2
17．微生物数量及大小的测定	1．大肠杆菌生长曲线的制作 2．显微镜直接计数法 3．平板菌落计数法 4．光电比浊计数法 5．微生物大小的测定	同上	4	必做		综合	1
18．环境因素对微生物的影响	1．化学因素对微生物的营养要求 2．用生长谱法测定微生物的营养要求	同上	4	必做		综合	1
19．大分子物质水解实验及糖发酵实验	1．大分子物质水解实验 2．葡萄糖和乳糖发酵实验	同上	4	必做		综合	1
20．IMVIC与硫化氢实验	分别做吲哚甲级红伏－普柠檬酸盐硫化氢实验	同上	4	必做		综合	1
21．枯草芽孢杆菌的诱变技术	用化学诱变剂硫酸二乙酯诱变枯草芽孢杆菌，比较诱变前后产蛋白酶量的变化。	同上	4	必做		综合	2
22．水中细菌总数的测定，实验环境和人体表面微生物的检查	1．水体中微生物的检查。 2．实验环境和人体表面微生物的检查	同上	4	必做		综合	1
23．微生物发酵法生产维生素	1．维生素生产菌的鉴定 2．维生素生产菌的选育 3．维生素的发酵生产 4．产品的分离提纯	同上	8	选做		研究创新型	-

基因工程技术实验

实验项目名称	内容简介	面向专业	学时数	实验要求	设备套数	实验类型	每组人数
24．质粒的制备	了解碱裂解法制备质粒 DNA 提取的基本原理，掌握质粒 DNA 提取纯化的方法	生物工程；制药工程	4	必做		基本	4
25．DNA 浓度与纯度的检测	了解并掌握紫外光吸收法测定 DNA 浓度与纯度的原理和步骤	同上	4	必做		基本	4
26．DNA 的琼脂糖凝胶电泳	学习和掌握琼脂糖凝胶电泳检测质粒 DNA 的方法和技术。	同上	4	必做		综合	4
27．外源 DNA 片段在质粒载体中的克隆	通过实验掌握 DNA 酶切及检测方法、步骤。掌握用于连接的 DNA 目的片段与质粒载体的制备方法、连接原理及实验步骤	同上	4	必做		综合	4
28．大肠杆菌感受态细胞的制备	掌握大肠杆菌感受态细胞的制备原理及方法	同上	4	必做		综合	4
29．大肠杆菌质粒的转化及转化子的鉴定	了解感受态细胞的特点及制备方法，掌握质粒转化的原理和方法。	同上	4	必做		综合	4
30．PCR 技术	掌握 PCR 方法扩增 DNA 片段的原理及操作步骤。	同上	4	必做		综合	4
31．基因工程重组菌株的鉴定筛选	掌握重组子抗性初步筛选原理及酶切确认重组质粒的方法。	同上	4	必做		综合	4

生物工程专业实验

32．酶的固定化工艺	费林法滴定还原糖；液体酶活力单位的测定；固相酶活力单位的测定； 载体的预处理；固定化糖化酶的制备	生物工程	8	必做		综合	4
33．应用固定化糖化酶生产葡萄糖	葡萄糖含量的测定；反应液中干物质含量的测定；酶解反应；载体的再生	同上	8	必做		综合	4
34．错流微滤法回收酶	比色法测α-淀粉酶的酶活力；除菌效果测定法；全酶液中胞外酶比例的测定；错流微滤法除菌体	同上	8	必做		综合	4
35．错流超滤法浓缩酶	比色法测α-淀粉酶活力单位；错流超滤法浓缩酶；中空纤维柱的再生	同上	8	必做		综合	4

制药工程专业实验

36．阿司匹林的制备实验	合成反应操作及反应条件的控制；产物的检验及重结晶纯化、熔点测定、纯度检查、收率计算。	制药工程	10	必做	2
37．维生素C的精制实验	物料和溶媒用量计算；结晶过程的控制(结晶途径、过饱和度、结晶温度、结晶时间对结晶的影响)；结晶—溶解的相平衡曲线绘制及分析；结晶纯度、收率计算。	同上	8	必做	2	综合
38．共沸精馏和萃取精馏回收医药溶媒实验	共沸物系（乙醇－水）中加入夹带剂环己烷，进行共沸精馏；共沸物系（乙醇－水）中加入萃取剂乙二醇，进行萃取精馏。	同上	6	必做	2	基本
39．离子交换法制备纯水实验	离子交换剂、色谱柱的选择；分离指标的选择与控制（流速、压力、容量、样品溶液的离子强度、洗脱方法等）；工艺路线的选择。	同上	6	必做	2	基本
40．黄芪多糖的提取和含量测定实验	称取原药材，粉碎；水提醇沉得黄芪多糖粗提物；并用苯酚-硫酸比色法测定多糖粗提物中的总糖含量。	同上	8	必做	2	综合
41．基因工程菌发酵及其蛋白药物的表达检测实验	菌种活化；种子培养；发酵(控制发酵时间、温度、pH值等工艺参数)；离心沉淀菌体，检测分析。	同上	20	必做	1	综合
42．维生素C片的制备和影响其质量因素的考察实验	湿法制粒压片（原辅料粉碎、过筛；配料、混合；制粒、总混、压片）控制影响片剂成型和质量的各种工艺参数；质量检测分析。	同上	10	必做	1	综合
4 3．乳糖酸红霉素冻干粉针剂的制备实验	原辅料称量、配料；过滤、灌装；冷冻干燥；检测分析。	同上	10	必做	1	综合
4 4．HPLC法检测盐酸洛美沙星注射液有关物质变化实验	注射液不同条件下的制备；进样溶液的配制；进样检测；谱图处理计算，检测分析药物有关物质的变化。	同上	10	必做	1	综合
4 5．滴丸剂的制备实验	基质加热熔化；加入中药提取物搅匀，制成固体熔溶液；滴制成丸(控制冷凝液温度、滴制温度、滴速、滴距等) ；检测分析。	同上	8	必做	1	综合
46．分泌抗生素的微生物菌种的选育实验	从自然界中（土壤或海水中）筛选可以抗大肠杆菌、抗真菌或杀虫的菌株（或提供一株生产菌株，如阿维链霉菌），设计实验进行诱变，发酵条件优化，提取。	同上	开放	选做		研究创新型
47．生物有机质的提取分离实验	选择核酸的提取，透明质酸的提取，肝素的提取，或者阿维菌素的提取等，设计实验方案，进行小试及放大。	同上	开放	选做		研究创新型
48．基因工程方法表达蛋白药物实验	设计利用大肠杆菌、酵母或动物细胞表达体系表达一种蛋白药物或蛋白因子，发酵培养后进行提取。	同上	开放	选做		研究创新型
49．氯霉素的制备实验	设计氯霉素的合成方法，查文献找出每种方法的工艺路线和反应条件，制定出可能的新的工艺路线，进行药物制备并对结果分析讨论。	同上	开放	选做		研究创新型
50．苯佐卡因的制备实验	设计以对甲基苯胺为起始原料合成苯佐卡因的最佳工艺路线，考察各步反应的条件，包括物料比、反应时间和反应温度等，进行药物制备并对结果分析讨论。	同上	开放	选做		研究创新型

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