微生物学实验室----免疫学实验课

周学时

10

总学时

30

 学分

1

教学对象（本课程适合的专业和年级）：

本课程适合于生物科学专业、生物技术专业和生命科学与技术基地班的本科生，同时也可以作为微生物硕士生和分子生物学方向的硕士生的选修课程。

预备知识：

本课程的前期课程为微生物学、分子生物学、免疫学等。

课程在教学计划中的地位作用：

本课程设计了“绿色荧光蛋白的转化表达及免疫印迹检测”和“干扰素的转化表达及双抗体夹心法检测”两个连续、系统的综合性实验，主要由免疫学经典的免疫印迹技术和酶联免疫吸附试验（ELISA）组成，同时揽括了质粒DNA的提取、感受态细胞的制备及转化、外源基因片断的酶切鉴定、基因工程菌株的诱导表达、聚丙烯酰胺凝胶电泳等一系列微生物、生物化学和分子生物学实验技术。

该课程的实验内容丰富、新颖，集综合性、应用性和研究性为一体，引进了当前生命科学高新技术领域的前沿成果和生物技术制药的新技术，并结合了基因工程下游表达技术。使学生在学习免疫学技术的同时,系统地复习和巩固已学过的理论知识和实验技术，提高学生的实际操作能力和综合分析能力。

课程的基本要求：

1．  熟悉转化表达的过程。

2．  掌握和了解免疫印迹的原理、用途；学习免疫印迹的操作方法。

3．  熟悉和掌握酶联免疫吸附试验的原理、种类和用途、学习用酶联免疫吸附试验双抗体夹心法测抗原

本课程的目的是使学生通过学习掌握现代免疫学的实验技术，加深对理论课的理解，系统地复习和巩固已学过的理论知识和实验技术，提高学生独立进行免疫学及分子生物学实验设计与操作的能力。

要求学生进行课前预习，课上认真听讲，独立完成实验，并掌握一些先进的生物仪器（如电转化仪、超声波细胞粉碎机、垂直板式电泳系统、半干式蛋白质印迹电转移系统、酶标仪、洗板机等）的使用方法。课后认真总结实验结果及书写实验报告。

课程内容及学时分配：

实验项目一：绿色荧光蛋白的转化表达及免疫印迹检测   15学时

实验内容：1、质粒（pETH-GFP）DNA的提取及琼脂糖凝胶电泳检测

2、目的基因（GFP）的酶切鉴定检测

3、感受态细胞的制备及表达质粒的转化

4、GFP基因的诱导表达

5、发酵液的超声破碎及表达蛋白的提取

6、表达蛋白的SDS-PAGE检测

7、免疫印迹

实验技术：质粒DNA的提取及检测、感受态细胞的制备及转化、基因工程菌株的诱导表达、聚丙烯酰胺凝胶电泳、免疫印迹：半干式电转移、抗原抗体的检测。

主要仪器：小型双垂直板电泳槽、小型数显电泳仪、小型半干式转移电泳槽、电穿孔仪、超声波细胞粉碎机、离心机、生化培养箱，恒温振荡培养箱、恒温水浴锅等。

实验项目二：干扰素的转化表达及双抗体夹心法检测     15学时

实验内容：1、质粒（pETH-IFN）DNA的提取及琼脂糖凝胶电泳检测

2、目的基因（IFN）的酶切鉴定检测

3、感受态细胞的制备及表达质粒的转化

4、IFN基因的诱导表达

5、发酵液的超声破碎及表达蛋白的提取

6、酶联免疫吸附试验：双抗体夹心法检测抗原

实验技术：质粒DNA的提取及检测、感受态细胞的制备及转化、基因工程菌株的诱导表达、双抗体夹心法检测抗原。

主要仪器：酶标仪、洗板机、微量振荡器、电穿孔仪、超声波细胞粉碎机、离心机、生化培养箱，恒温振荡培养箱、恒温水浴锅等。

教材

名称：微生物学实验

作者：杨文博 等

出版日期：2004年9月

出版社：化学工业出版社

获奖情况：

使用情况：用作微生物基础实验课、微生物综合实验课及分子微生物实验课的教材。

主要参考书

《简明免疫学技术》朱正美，刘辉主编，北京：科学出版社，2002

《免疫学常用实验方法》朱立平，陈学清主编，人民军医出版社，2000

《抗体技术实验指南》[美]E.哈洛，D.莱恩编著，沈关心，龚非力等译，科学出版社，2002

《分子克隆实验指南》金冬雁，黎孟枫等译，北京：科学出版社，1993

本大纲的特色（在教学内容、方法、手段方面改革的情况）：

一、免疫学综合实验的设计思路与创新点：

1．实验设计注重经典与创新相结合，综合性强

   本课程所开设的两个实验主要由免疫学经典的免疫印迹技术和酶联免疫吸附试验（ELISA）组成，同时揽括了质粒DNA的提取、感受态细胞的制备及转化、基因工程菌株的诱导表达、聚丙烯酰胺凝胶电泳等一系列微生物、生物化学和分子生物学实验技术。本课程的开设能够使学生在学习免疫学技术的同时,系统地复习和巩固已学过的理论知识和实验技术，提高学生的实际操作能力和综合分析能力。

2．实验内容选材新颖，实验技术应用性强

   绿色荧光蛋白作为监测活细胞内基因表达及细胞内蛋白定位的报告基因广泛应用于生命科学的基础研究和实际应用，而基因工程干扰素作为基因工程新药具有广谱的抗病毒作用、免疫调节作用，能抑制、杀伤肿瘤细胞，成为生物制药的研究热点，干扰素的临床和实验检测也显得尤为重要。本课程及时将上述科研前沿内容引入实验教学，使得学生掌握的实验技术有很强的实用性。同时通过本实验课程学习，学生还能掌握一些先进的生物仪器（如电转化仪、超声波细胞粉碎机、垂直板式电泳系统、半干式蛋白质印迹电转移系统、酶标仪、洗板机等）的使用方法。不论学生今后从事生命科学基础理论研究还是应用开发工作，他们通过两个实验所掌握的实验技术，都是必不可少的技能，可以帮助他们迅速取得理想的成果。

3．科研与教学相结合，构建研究性实验平台

   本实验是科技成果转化为教学实验的成功尝试。本实验课程中的免疫印迹技术、酶联免疫吸附试验都是目前科研中正在使用的有效方法，实验过程中所使用的GFP基因高效表达质粒、干扰素基因工程菌株及其特异性抗体都是科研中的成果。这样以科研促教学，构建研究性实验平台，使学生直接接触到科研的前沿，增强了学习兴趣。整个实验课程采用了系统性连续实验，类似一个比较完整的科研过程。学生完成当次实验后去查阅有关资料，设计好下一次实验，这样可以较好的开发学生的科学思维能力，提高学生的独创精神以及分析问题和解决问题的能力。

4．自编实验教材，课程建设有特色

实验教材是学生实验的依据和准则，是实验教学实践的基础环节。当前的免疫学实验指导甚多，但传统的免疫学实验多为验证性实验，且实验内容简单，各实验间缺乏相互的联系，不利于学生在基本操作技能及综合分析能力等方面进行系统的训练。因此结合我们在免疫学科研项目的特色，自己动手编写出切实可行的实验教材（见《微生物学实验》杨文博主编北京:化学工业出版社,2004年.p206-211）。本免疫学综合实验课程与其他兄弟院校所开设的传统免疫学实验相比，更注重实验技术的先进性、综合性和应用性，所开设的两个实验引进了当前生命科学高新技术领域的前沿成果和生物技术制药的新技术，并结合了基因工程下游表达技术，将验证性实验转化为研究性、探索性实验，在课程建设方面进行了有益的探索。

5．教学形式多样化，辅以先进的教学手段

我们应用多媒体进行教学，将实验的操作方法制作成多媒体软件，并插播动画和教学录像，使教学生动形象，更加有利于学生理解、记忆。教师在课堂上推行启发式讲述，激发学生兴趣与探索欲望。例如在实验开始时给学生提出以下问题：GFP蛋白有什么特性，用什么方法可以在实验全程对其进行实时监测？有哪几种免疫学方法能对表达蛋白进行定性、定量检测？ELISA可分为哪几类，为何本实验采用夹心法检测IFN？等等。这样一方面引发学生的求知欲，希望通过实验得到答案，同时也可促使学生在思考中对实验的目的、原理、应用的方法了然于心。对于实验结果，我们则采取利用实验间隙，分组讨论后由学生自己讲解的方式，进行实验结果的分析、判断。这样既活跃了课堂气氛又鼓励学生积极思考、大胆发言，锻炼了学生分析问题和语言表达的能力。

二、获奖及发表文章情况：

1．2004年“免疫学实验课”获得校级实验教学技术成果三等奖

2．“免疫学综合实验课程的设计和实践”一文发表于《实验室研究与探索》杂志，2005，24（4）：82-84；并在天津市高校“深化教学改革、提高教学质量”评优活动中荣获二等奖。

补充说明：

由于本课程所开设的实验为连续的综合性大实验，排课时至少需要给予连续的三天（全天）时间，为期三周。