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打开“医用物资”之门--细胞的破碎与分离——生物工程下游技术课程案例
发布时间:2020-04-23 浏览:

 

一、基本信息

课程名称:生物工程下游技术

课程类型:□通识教育课 □公共基础课  R专业课

□创新创业课程  □实验课

开课年级:2017

面向专业:生物技术

教学章节: 第四章 细胞的破碎与分离 

授课学时:2学时

主讲教师:梁猛

授课形式:线上课程和同步直播教学

选用平台及课程链接:超星学习通https://mooc1-1.chaoxing.com/

mycourse/teachercourse?moocId=200722376&clazzid=16638787&edit=true&v=0&cpi=0

二、案例背景

《生物工程下游技术》是生物技术专业核心课程,开设在大三下学期,由bat365app手机版下载生物技术教研室承担。由于生物技术专业学生在大三下学期结束就要进入实习点开展毕业实习工作,保障《生物工程下游技术》核心课程的教学质量显得尤为重要。生物工程下游技术是在生物工程的基础上建立而来,同酶工程、基因工程、细胞工程等技术在社会生活中发挥了巨大的作用,生物产品的种类及应用也得到了前所未有的发展,如何进一步使这些生物制品更好的服务于社会,主要取决于生产的规模和提取技术的深化。学生已经学习完生物技术的基础课程,初步具备独立思考和解决生物学问题的能力,但对于生物实践能力的培养还需加强。鉴于新型冠状病毒防控期间不能当面授课,学生基本具备线上教学的网络条件,特采取线上授课模式进行教学,确保“停课不停学”。

三、案例设计思路

本章内容主要阐述在医用蛋白等生产过程中,如何根据不同培养体系的细胞特点来对细胞进行破碎,进而获得细胞内部生产的医用蛋白等目的物。首先,以国内外疫情防控情况导入,其中医用物资对于此次疫情控制至关重要,引起学生兴趣。而许多医用物资如蛋白、抗体、疫苗等是如何获得,很多是通过在体外细胞中进行高密度合成,细胞破碎就是获得医用物资的必经之路。然后,根据不同破碎方式的原理及优缺点深入讲解本章内容。最后,介绍目前我国新冠肺炎疫苗的研发情况,感受中国的强大实力。主要采取QQ群课堂和超星学习通相结合的方式进行线上授课。

四、教学目标

1.知识与能力目标

1)熟悉不同生物细胞壁构造;

2)掌握细胞破碎技术原理;

3)能够根据生产工艺要求设计细胞破碎方案。

2.育人目标     

1)感受疫情防控的“中国力量”,提升爱国情怀;

2)充分运用线上资源,上好“自律”终身课。

五、教学过程

本部分为课程教学实录,应尽量采用写实的方式描述教学过程中的真实情景,如具体有哪些教学环节、教学过程中教师活动和学生活动,尽量将教学中的关键环节以及教学过程中值得注意和思考的现象和事件描述清楚“我是怎么改革的”。特别强调:教师在教学过程中一定要有问题导向,要紧紧围绕所要实现的教学目标,采取灵活多样的组织形式和教学方法手段。

1. 课程签到

课程教学开始前15分钟通知学生进入超星学习通平台,按照教师设置好的签到程序,限时让学生签到,并随机抽查部分学生现场听课情况。

2. 背景引入(5 分钟)

新冠肺炎防治急需疫苗或者治疗性抗体,生物工程下游技术发挥重要功能,抗体等蛋白质类药物将对癌症等疾病的治疗带来革命性的改变。生物工程下游技术就是生产和制造这类医药等产品的核心技术,也是影响成本的根本因素。很多疫苗或者治疗性抗体等是通过在体外细胞中进行高密度合成,细胞破碎就是获得医用物资的必经之路。

3. 主体教学

1)概述10分钟)

胞外型:一些微生物在代谢过程中将产物分泌到细胞之外的液相中(称胞外酶),这些产品主要为医药、保健产品和工业用。

胞内型:由于一些重组DNArDNA)产品结构复杂,必须在细胞内组装来获得生物活性,如果在培养时被宿主细胞分泌到培养液中,其生物活性往往有所改变,此类rDNA产品是细胞内产品(非分泌型),需要应用细胞破碎技术破碎细胞,使细胞内产物释放到液相中,然后再进行提纯,为后续的分离纯化做好准备工作。

细胞破碎(cell rupture)技术是指利用外力(物理、化学、酶或机械的方法)破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质(产品)的基础。破碎细胞的主要阻力是来自于细胞壁网结构的致密程度和强度。

让同学们思考动物细胞、植物细胞、细菌和酵母菌破碎难易程度,进行随堂测验。

2)细胞壁结构和化学组成(10分钟)

革兰阳性细菌细胞壁:细胞壁较厚,具有2080nm的肽聚糖层,约占细胞壁成分的4090%,此外细胞壁还含有大量磷壁酸。

革兰阴性细菌细胞壁:肽聚糖层较薄,仅23nm,占细胞壁成分的10%左右,由于肽聚糖之间仅由四肽侧链直接连接,缺乏五肽桥,故层较疏松。

酵母菌细胞壁:细胞壁的最里层是由葡聚糖的细纤维组成,它构成了细胞壁的刚性骨架,使细胞具有一定的形状,覆盖在细纤维上面的是一层糖蛋白,最外层是甘露聚糖,由1,6一磷酸二酯键共价连接,形成网状结构。

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3)细胞壁的破碎10分钟)

破碎率的评价

式中:N0(原始细胞数)

      N (经t时间操作后保留下来的未损害的细胞数)

4细胞破碎的方法:重点比较原理和优缺点35分钟)

引导学生对不同破碎方式比较,展开深入讨论。

4. 延伸拓展-新冠肺炎疫苗研制10分钟)

媒体报道中国近期又批准两家机构进行疫苗临床试验,这两家机构分别是国药集团中国生物武汉生物制品研究所和北京科兴中维生物技术有限公司。上个月,中国批准了由中国军事科学院军事医学研究院和天津康希诺生物股份公司联合研发的疫苗的临床试验,该疫苗是全球唯一进入临床试验第二阶段的新冠病毒疫苗。报道称,与军队支持的腺病毒载体疫苗项目不同,这两款新候选疫苗是灭活疫苗,其提供的免疫作用比活疫苗弱。结合本次课程内容讲到的细胞破碎在疫苗研制等中的作用,让学生感受“中国速度” 和“中国力量”,提升爱国情怀。最后,让学生提出本节课不理解的内容,共同讨论。

5. 教学监控

直播教学完成后,督促学生在超星平台学期其他教学资源,随机抽取部分学生,让其提供在线学习照片,同时教师发布课堂讨论内容。视频结束后,请所有学生参与课堂讨论,并提出有不理解的地方,教师引导大家共同参与讨论。课程结束时,发布作业内容,要求大家24小时内完成,教师及时批阅,退回部分没有掌握本节内容的学生作业,让其重新学习并完成作业,确保线上新型授课模式教学质量。

六、教学效果与特色创新

bat365app手机版下载高度重视线上教学,开学前进行详细部署教学安排,并组织进行期初教学线上检查,确保各类教学资源上网,到学生手中。制定学院疫情防控期间线上教学督导计划,安排学院教学督导组全体专家分别进入各门课程的教学群和学习通班级,随时对教学过程进行监督把控,对线上教学过程进行听课评分,并对教学效果进行及时反馈与整改。

本课程以当前新冠肺炎疫情为背景,阐述《生物工程下游技术》在临床治疗中所发挥的重要功能,本节的细胞破碎与分离是生物工程下游技术分离纯化中的关键步骤,同时也是成本控制的重要环节。对于和医药相关的课程均可以结合当前疫情防控措施,引入相应课程的教学。本课程教学作为线上教学典型案例,在蚌埠医学院教务处网站展示,起到较好的教学示范效应。

七、教学反思

课程教学结束后,及时关注学生的学习效果,对其完成的作业进行评阅评分,并适时反馈给学生,并对部分学生理解不太透彻的地方进行课后辅导,同时对学生课后复习进行监督。根据教学效果,教研室集中进行深入探讨,商量改进方案,并在后续课程中对学生不太理解的地方再次透彻阐述。总结线上教学经验和不足,提出改进方案,确保“停课不停学”在疫情防控期间顺利开展。

 

 

 

 

 


在疫情防控期间所进行的线上教学,暴露出部分学生的学习惰性,在教师和家长的帮助下解决问题,提高学生的自主学习能力,上好“自律”终身课。充分利用众多的线上资源,在学生未来的学习和职业生涯中必然提供广阔的发挥空间。同时,结合本次课程内容讲到的疫情防控和疫苗研制等,让学生感受“中国力量”,提升爱国情怀,青春励志,报效祖国。

八、教学资源

1.《生物工程下游技术》,刘国诠等,化学工业出版社,2011

2.《现代生物技术导论》,瞿礼嘉等,高等教育出版社,1999

3.《食品生物技术》,彭志英,中国轻工业出版社,1999

4.厦门大学《生物工程下游技术》MOOC https://www.icourse163. org/course/XMU-1002989010

5. 学生课堂讨论(https://mooc1-1.chaoxing.com/bbscircle/gettopi

cdetail?courseId=200722376&clazzid=16638787&topicid=156268253&ut=t&enc=10c35a293abbf07808dab569b7ec7f3d)和课后作业(https://mo

oc1-1.chaoxing.com/work/viewWork?courseId=200722376&classId=3155505&id=6538757&isdisplaytable=2&mooc=1&ut=t&enc=b1ada0a468ae6efebfb8eb2b35d716af&openc=)。

 

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