曾秀瓊，吳 起，湯谷平，王 琦，方文軍，林賢福

(浙江大學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，浙江 杭州 310058)

化學(xué)生物學(xué)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一個(gè)交叉學(xué)科，又被稱為化學(xué)遺傳學(xué)，美國(guó)哈佛大學(xué)的S.L.施瑞伯對(duì)于化學(xué)生物學(xué)的誕生和發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)[1-2]。化學(xué)生物學(xué)主要使用小分子作為研究工具來解決生物學(xué)的問題，或通過干擾/調(diào)節(jié)正常過程來了解蛋白質(zhì)的功能，從而為生命現(xiàn)象的理解和新藥的研制帶來了新的機(jī)遇。當(dāng)今的化學(xué)與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科日益融合滲透，對(duì)許多生命現(xiàn)象的研究已經(jīng)進(jìn)入分子水平，化學(xué)研究的手段和方法已經(jīng)成為處于分子水平的生命科學(xué)的必不可少的重要工具。研究解決生命和醫(yī)學(xué)等現(xiàn)象中的化學(xué)問題，是化學(xué)學(xué)科未來發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ沟没瘜W(xué)生物學(xué)這一新型學(xué)科得到了快速發(fā)展[3-4]。隨著化學(xué)生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展，與之相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程在國(guó)內(nèi)外一些知名高校逐步開設(shè)起來[5-9]。為了給學(xué)生提供必要的化學(xué)生物學(xué)基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，浙江大學(xué)化學(xué)系和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2005年開始籌建“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程。由于當(dāng)時(shí)化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教材非常缺乏，我們組織了一批在該領(lǐng)域研究的教師設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、編寫了實(shí)驗(yàn)講義，并于當(dāng)年9月起開設(shè)了“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程。經(jīng)過連續(xù)8年的教學(xué)實(shí)踐，我們逐年對(duì)實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行修改和完善，每一次都進(jìn)行了較好的提高和豐富。2013年1月，由我系教師主編、科學(xué)出版社出版的《化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》成為我國(guó)第一本正式出版的該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)教材[10]。

1 課程建設(shè)

“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”是一門研究生命現(xiàn)象中的化學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)課程，主要通過生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程和細(xì)胞工程等實(shí)驗(yàn)技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合的方法，讓學(xué)生掌握化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本原理和操作技能，培養(yǎng)學(xué)生在細(xì)胞層次和分子水平層次上的實(shí)驗(yàn)技能。

我?！盎瘜W(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程2005年開設(shè)時(shí)共48學(xué)時(shí)，學(xué)分為1.5，隨著課程的發(fā)展和選課學(xué)生的日益增加，2009年起學(xué)時(shí)數(shù)增加到128，學(xué)分改為4.0。目前該課程已成為了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)課程體系中的一門重要課程，主要面向化學(xué)和化工等專業(yè)的高年級(jí)本科生以及研究生，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上涵蓋了蛋白質(zhì)化學(xué)、糖化學(xué)、生物礦物和生物礦化、酶促化學(xué)、生物氧化、細(xì)胞和基因工程、計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)等。其中特色實(shí)驗(yàn)有金屬卟啉模擬生物氧化過程、纖連蛋白在羥磷灰石上吸附-脫附過程的分子模擬、熒光量子點(diǎn)的合成及FRET法測(cè)定蛋白酶的活性、抗腫瘤藥物的合成及其對(duì)腫瘤細(xì)胞抑制和細(xì)胞形態(tài)觀察、生物礦物和生物礦化的調(diào)控、酶催化Michael加成反應(yīng)/酶促合成選擇性調(diào)控、親和色譜樹脂的合成及其對(duì)溶菌酶的分離提純等。

由于大部分實(shí)驗(yàn)是基于浙江大學(xué)化學(xué)系的特色，根據(jù)學(xué)科發(fā)展，從教師最新科研成果轉(zhuǎn)化而來的，因此我們的課程及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上具有以下特色：

(1) 學(xué)科交叉的特色鮮明，涉及到基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、計(jì)算化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)等眾多領(lǐng)域；

(2) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選題新穎，具有綜合性、研究性和挑戰(zhàn)性；

(3) 學(xué)生可以涉足不同的研究領(lǐng)域，得到多方位的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練和強(qiáng)化。

在實(shí)驗(yàn)安排上，學(xué)生以3～4人為一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)完成1個(gè)大的專題，每個(gè)專題由1個(gè)專職教師來指導(dǎo)。以研究問題為主線，將設(shè)計(jì)、探究、分析等部分有機(jī)地結(jié)合起來，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能，努力達(dá)到教育部提出的“重實(shí)踐、求創(chuàng)新”的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，達(dá)到“既傳授化學(xué)知識(shí)與技能，又訓(xùn)練科學(xué)方法和思維”的全面化學(xué)教育要求。此外，為了鞏固學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握，學(xué)期結(jié)束時(shí)，學(xué)生要完成1篇相關(guān)的小論文，并統(tǒng)一答辯。

2 教材建設(shè)

8年來，化學(xué)系和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心組織了一批在化學(xué)生物學(xué)及相關(guān)研究領(lǐng)域取得卓越成果的教師投入實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)，將他們的前沿科研成果轉(zhuǎn)化為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)新型交叉學(xué)科人才起到了重要的作用。

2005年籌建時(shí)，實(shí)驗(yàn)講義中只有7個(gè)實(shí)驗(yàn)。課程組堅(jiān)持每年出一本實(shí)驗(yàn)講義，每次增加一些新實(shí)驗(yàn)。到2012年時(shí)，實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)容已經(jīng)增加至37個(gè)，具備一定的規(guī)模。2012年4月，課程組與科學(xué)出版社簽訂出版合同，教材于2013年1月正式出版。

正式出版的化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教材共33萬字，安排了41個(gè)實(shí)驗(yàn)，分為生化分離分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)、生物材料制備技術(shù)、化學(xué)中基因工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)、化學(xué)中蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和化學(xué)中細(xì)胞實(shí)驗(yàn)技術(shù)5個(gè)部分。每個(gè)實(shí)驗(yàn)均精心編寫了實(shí)驗(yàn)導(dǎo)讀，提供了一定的背景材料，使學(xué)生能更好地了解這一交叉領(lǐng)域發(fā)展的基本狀況和最新進(jìn)展。此外，為了方便讀者的使用，在第8章附錄中還增加了26類化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器的使用方法，以及試劑配制、使用說明等重要資料。

作為我國(guó)第一本正式出版的《化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材，該書具有以下特點(diǎn)：

(1) 涉及學(xué)科多，涵蓋基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)化學(xué)等眾多學(xué)科；

(2) 內(nèi)容豐富，安排了41個(gè)來自不同領(lǐng)域的有代表性的實(shí)驗(yàn)；

(3) 選題新穎，許多內(nèi)容來自于化學(xué)生物學(xué)前沿研究的成果；

(4) 難易結(jié)合，可以適合不同高校教學(xué)和不同讀者學(xué)習(xí)的要求。

3 實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)

8年來，浙江大學(xué)化學(xué)系和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心投入專項(xiàng)資金近100萬元，不斷完善“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。目前擁有3個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)室共352 m2，其中64 m2專業(yè)無菌室1個(gè)。購(gòu)置了大量的儀器設(shè)備用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如超凈工作臺(tái)(5張)、光學(xué)顯微鏡、酶標(biāo)儀、可見-紫外分光光度計(jì)、核酸分離層析儀、恒溫反應(yīng)振蕩箱、高配置計(jì)算機(jī)(13臺(tái)，用于分子動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn))、電泳儀、PCR擴(kuò)增儀、高速冷凍離心機(jī)(2臺(tái))、超低溫冰箱、電化學(xué)工作站、熒光倒置顯微鏡、高性能二氧化碳培養(yǎng)箱(2臺(tái))、表面等離子光譜(SPR)生物傳感器等。此外，“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”在教學(xué)中還能充分享受化學(xué)系分析測(cè)試中心的大型儀器資源，學(xué)生隨時(shí)可以利用紅外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、核磁共振儀、高效液相色譜儀、氣相色譜儀和氣-質(zhì)聯(lián)用儀等大型儀器來完成每次的專題實(shí)驗(yàn)。

4 教師隊(duì)伍建設(shè)

化學(xué)系一直非常重視“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，設(shè)立了課程組長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)室主任和課程負(fù)責(zé)人?！盎瘜W(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程組穩(wěn)定了一批積極參與學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的博士生導(dǎo)師和教授，如在分子模擬與分子設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)表數(shù)篇高質(zhì)量SCI論文的王琦教授、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)重點(diǎn)項(xiàng)目主持人湯谷平教授、在分子細(xì)胞學(xué)研究上有突出成就的鄔建敏教授等。這些博導(dǎo)和教授不但兢兢業(yè)業(yè)地指導(dǎo)學(xué)生，而且能不斷向?qū)W生介紹各自領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，從而豐富了學(xué)生的知識(shí)面，大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

為了使“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程得到不斷提升，課程組還吸引了一些留學(xué)回國(guó)的年輕教師參與課程建設(shè)和教學(xué)指導(dǎo)，如留學(xué)日本1年的姚波副教授和留學(xué)德國(guó)2年的吳起副教授。

5 結(jié)束語

化學(xué)生物學(xué)人才將在我國(guó)科學(xué)研究和科技應(yīng)用中發(fā)揮重要作用[11-14]，“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程在這些人才的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)上具有積極的主導(dǎo)作用。我校在“化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程建設(shè)中開展一些工作，取得了一些教學(xué)成果。我們還要不斷探索、不斷總結(jié)，同時(shí)積極借鑒兄弟院校的成功經(jīng)驗(yàn)，緊跟學(xué)科最新發(fā)展，開發(fā)出更多、更有特色的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，為培養(yǎng)具有高素質(zhì)化學(xué)生物學(xué)人才做出貢獻(xiàn)。

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