蛋白質酶解實驗教學中的實踐探索

摘 要：在蛋白質一級結構鑒定實驗中將傳統蛋白質酶解技術聯用質譜技術是當前蛋白質研究所必需，通過探索和實踐，使本科教學滲入科研第一線，激發學生的科研興趣。

關鍵詞：蛋白質酶解;實驗教學;改革

蛋白質酶解屬于傳統的蛋白質化學技術，蛋白質在酶的作用下，水解特定的位點，用于一級結構分析肽譜。胰蛋白酶專一作用在賴氨酸和精氨酸的羧基端，但對Arg-Pro和Lys-Pro鍵沒有作用。酶切后得到的肽段碎片需要進一步分析其一級結構，傳統的一級結構鑒定需要N端序列儀，隨著現代生物技術的發展，質譜作為蛋白質鑒定的主流技術得到廣泛應用。因此，蛋白質酶解聯用質譜技術測定蛋白質成為學習蛋白質化學的必備知識。在教學實驗課中，讓學生在掌握傳統蛋白質酶解技術同時了解質譜技術在生物大分子中的應用，使學生對蛋白質一級結構鑒定的知識理解得更加深刻，拓展學生的知識面。

本課題小組在蛋白質酶解實驗課程進行教學改革，主要做了以下幾方面工作：

一、加強學生的實踐能力

生物類學科要求培養學生的動手能力，但生物課程實踐環節偏少。針對這些問題，在教學改革中，教師首先考慮的是如何加強學生的動手實踐能力。由于需要引進現代分析技術，所以改革過程中首要任務是建立中、大型儀器公共服務平臺。實驗室由生命科學與技術學院實驗教學中心與醫學院生物實驗室聯合組成跨學院共享型實驗室。通過規范的管理，實現實驗室、儀器設備和實驗技術人員的共享，并在此基礎上建立跨學科的綜合性實驗教學體系，進行研究型實驗教學模式的實踐，探索具有同濟特色的創新型人才培養模式。本實驗室位于同濟大學醫學院蛋白質研究所，包含4個學生實驗室、2個實驗準備室、1個儀器室、1個細胞培養室。該所擁有國際一流的蛋白質/多肽研究的實驗設備和一流的科研隊伍，并承擔國家科技部“973”的“SARS”防治基礎研究課題、新活性多肽的優化設計與靶分子相互作用的理論模擬和人類肝臟結構蛋白質組學研究、上海市科委“多肽作為艾滋病藥物的研制”、國家自然科學基金—— 廣東省自然科學基金聯合基金等多個項目。

在實驗課程改革方面，我們首先采用了實驗課程多媒體教學，生動形象地將理論知識直觀化，其內容包括實驗原理、實驗步驟，實驗注意事項和實驗討論部分，同時展示實驗視頻，讓學生在動手實驗之前具備直觀的認識。整個實驗過程中，教師指導，學生2～3人一組從最初的溶液配制開始獨立完整地完成整個實驗。在實驗過程中，讓小組中每個學生都積極主動地參與到實驗中。實驗結束后，學生組內討論，查閱文獻，撰寫實驗報告，分析和解決實驗中出現的問題，逐漸培養學生的初步科研思維。

二、實施研究性教學

蛋白質化學課程具有系統性和連貫性，由于實驗教學學時有限，如何讓學生在短暫的實驗課上系統地掌握該課程的理論知識和實驗技能是教改過程中的一大難題。另外，我們發現孤立的蛋白質酶解實驗并不能，很好地將理論知識和實驗操作連接起來。本課題小組將學生的實驗課程安排到教師的科學研究項目中進行學會學生實驗教學。這種教學方式的改變目的性明確，針對性強。首先教師確定實驗方案，這個實驗方案是教師課題研究的一部分，由教師提前和學生介紹課題背景，向學生提供相關文獻資料，學生通過提前的基本知識學習和文獻查閱相關資料，然后教師安排課上疑點難點交流，明確實驗可行性分析和實驗方案的技術路線，最后在老師的指導下獨立完成實驗，整理統計實驗數據，分析實驗現象和實驗結果，撰寫實驗分析報告。這種研究性教學讓學生理解每個實驗在整個研究項目的位置，讓學生以主人翁的意識參與到實驗項目中，發揮主動性，使得學生們的大腦與雙手同時得到鍛煉。

蛋白質酶解屬于傳統的蛋白質化學技術，單獨的酶解實驗只是機械地將知識傳遞給學生，無法達到知識、能力和素質的綜合培養。在本小組開展的研究性實驗教學中，選擇教師課題項目的一部分作為學生教學實驗，由教師將該研究課題介紹給學生，同時將現代分析技術質譜技術帶入到蛋白質酶解實驗中，主要讓學生掌握蛋白質酶解技術，了解質譜技術在生物大分子中的應用，看懂質譜圖譜和報告，能區別蛋白/多肽的質譜測定和N端蛋白/多肽測序的區別。

三、提高教師素質

蛋白質技術是一門技術性強的學科，發展日新月異，這對從事學科教學的教師提出了更高的要求，急需建立一支高素質、高水平的教師隊伍。學校積極開展教師與國內外同行進行學術交流，參加學術會議，培養在職教師進修深造等。教師自身需要不斷學習，關注專業最新動態發展，豐富和完善知識體系。教師在進行科研工作時，應不斷總結研究經驗，有利于在實驗教學中對學生動手能力和創新意識的培養。

對蛋白質化學課程進行教學改革，提高學生的實踐能力，實行研究性教學，提高教師素質，提高教學質量，不斷探索新的教學方法，使教學改革適應時代發展的需要，使學生的綜合素質得到進一步鍛煉和提高，從而培養出復合型創新性人才。

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注：本文為同濟大學精品實驗項目資助課題。項目名稱：蛋白質酶解和一級結構的鑒定。