课程代码: 开课学院:生物工程学院
课程中文名称:生物制药技术实验
课程英文名称:Biopharmaceutical Technology Experiment
课程类别:专业实验课程 性质:选修
开课学期:第6学期 课程负责人:祝连彩、张兵兵、杨眉
课程总学时:96 课程总学分:3.0
实验学时:96 实验学分:3.0
适用专业:生物工程、生物技术
一、教学目的、任务与要求
1.教学目的
本课程是本科生物工程专业教学计划中的一门选修的实践实验课,是在学生已系统掌握生物工程上游实验技术的基础上,开设的以生物工程下游技术为核心的一门系统性很强的实验课程。课程围绕生物制药产品的主要类型(生化药物、基因工程药物、天然产物),以产品为导向,设计生物药物制品提取、分离纯化及产品质量控制的相关实验内容,涵盖生物制药各类产品制备和质量控制的主要实验技术。课程旨在培养学生动手能力、创新能力和综合分析能力,使学生具备应用基本实验技能获得生物工程技术产品的实践与开发能力,提高工程意识。对学生培养的贡献主要为A5.2.1、A5.2.3、B1~B3、C3。
通过本实验课程学习,使学生达到下列要求:
(1)掌握主要生物制药产品类型的制备的基本原理和关键工艺过程。
(2)掌握各类生物药物制备及质量控制基本的实验技能,熟悉常规仪器和一些特殊专业仪器、设备的功能和使用方法。
(3)具备一定的独立提出问题,并设计方案解决问题的能力,提高动手能力、技术应用能力、创新能力和综合分析能力。
(4)通过该课程促进对生物制药产业的认识,提高职业规划能力。
2.教学任务
本课程是高等工科院校本科生物工程专业教学计划中一门选修的实践实验课。立足于提高学生动手能力、技术应用能力、创新能力和综合分析能力。生物制药技术实验围绕生物药物制品的主要类型,基于生物药物制品制备及分析的基本实验技术,设计综合性实验,开展实验教学。
学生的学习任务包括:
(1) 熟悉每类生物制药工程制品的制备原理和过程;
(2) 掌握每类生物制药工程制品各工艺单元的关键实验技术;
(3) 学习使用分光光度计、超滤设备、酶标仪、离心机、酸度计、电泳仪、摇床、超声波细胞粉碎仪、高压匀浆器、发酵罐、层析系统、高效液相色谱等仪器设备;
(4) 掌握离心、沉淀、层析、超滤等生物分离技术的原理和方法,能根据目标产物的性质设计分离方案。
(5) 认识生物制品的质量控制的重要性,以及目前各类生物制品生产中的主要技术难题。
(6) 完成实验报告,进行实验数据的处理和分析,对实验结果进行科学的分析和讨论。
3.教学要求
实验课程实行分组实验,3人一组,学生按要求预习实验内容、开展实验、撰写实验报告,完成实验论文。具体要求如下:
(1)实验前必须预习实验内容,明确实验目的、原理与操作步骤,熟悉相关仪器设备的使用;
(2)上实验课不得无故缺席、迟到、早退,进入实验室后,应对号就座;
(3)必须保持实验室安静,不得任意走动,大声喧哗,抽烟和随地吐痰;
(4)听从实验老师指导,在实验过程中,应按照实验方案,并严格遵守实验操作规程进行实验。
(5)爱护公物和实验室一切仪器设备,不得乱动与实验无关的仪器;
(6)实验报告要独立完成、重点突出;实验记录是指原始的(未经处理的)数据、现象、或其它细节的书面表达形式,必须真实可靠、不得捏造;实验数据处理和实验结果分析必须科学严谨。
二、课程内容(项目)及学时分配
序号 |
实验项目 |
项目内容 |
项目学时 |
实验类型 |
项目性质 |
生化药物(生物大分子)提取纯化及质量分析技术 |
1 |
沉淀分离技术提取分离鸡蛋清溶菌酶 |
了解生物功能活性蛋白质的相关提取方法和技术 掌握依据蛋白质的特性确定蛋白质初级分离的方法 |
4 |
综合性试验 |
必做 |
3 |
超滤技术分离鸡蛋清溶菌酶 |
掌握超滤的原理及超滤工艺过程控制 熟悉超滤设备的操作。 |
6 |
综合性试验 |
必做 |
4 |
离子交换层析技术纯化鸡蛋清溶菌酶 |
掌握离子交换层析的原理和实验技术 了解离子交换的洗脱方式 掌握离子交换树脂交换容量的测定 |
10 |
综合性试验 |
二选一 |
5 |
疏水层析技术纯化鸡蛋清溶菌酶 |
掌握疏水层析的原理和实验技术 了解疏水层析的洗脱方式 |
10 |
综合性试验 |
6 |
应用分子筛层析技术分析测定鸡蛋清溶菌酶的分子量 |
掌握分子筛层析技术的原理和实验技术 了解生物大分子分子量测定的相关方法 |
6 |
综合性试验 |
必做 |
7 |
SDS-PAGE分析鸡蛋清溶菌酶的纯度 |
了解蛋白质纯度分析的方法 分析所分离得到溶菌酶的纯度 |
4 |
综合性试验 |
必做 |
8 |
溶菌酶的活性评价 |
应用分光光度计和酶标仪测定表达产物的蛋白质含量和酶活,计算所分离溶菌酶的比活 掌握测定方法酶活的方法 |
4 |
综合性试验 |
必做 |
基因工程蛋白药物-重组人甲状旁腺激素类似物生产工艺 |
1 |
菌种复苏及扩增培养 |
介绍重组基因的设计思路和构建方法;配置LB固体和液体培养基;学会使用高压蒸汽灭菌锅;掌握细菌菌种复苏和接种方法。 |
4 |
综合性实验 |
必做 |
2 |
细菌发酵工艺及目的蛋白诱导表达 |
理解发酵培养基的营养构成、配制及灭菌;发酵罐使用;发酵过程控制及工艺优化;重组蛋白诱导表达及条件优化。 |
8 |
综合性实验 |
必做 |
3 |
破菌技术 |
掌握离心技术;了解物理和化学破菌技术的原理及适用对象,掌握高压匀浆破菌技术。 |
4 |
综合性实验 |
必做 |
4 |
蛋白粗纯化及酶切技术 |
掌握疏水、离子交换层析等蛋白纯化技术的原理和方法,能根据蛋白质的生物信息学信息设计纯化方案。能正确使用蛋白质纯化系统运用疏水层析和阴离子交换层析纯化融合蛋白。酶切分离目的蛋白和融合的标签蛋白。 |
12 |
综合性实验 |
必做 |
5 |
蛋白精纯化 |
阴离子交换层析和反相层析纯化目的蛋白,阳离子交换层析去除有机溶剂。 |
12 |
|
|
5 |
质量检测 |
掌握HPLC检测产物纯度和肽图分析;气相色谱分析溶剂残留;了解热源、内毒素、残余细菌DNA、蛋白质分析。 |
4 |
综合性实验 |
必做 |
6 |
制剂试验 |
了解蛋白多肽类药物的制剂类型和主要的辅料组成;了解蛋白冻干技术。 |
2 |
验证性 |
必做 |
天然药物提取分离纯化鉴定技术 |
1 |
碱提酸沉法提取黄酮类化合物 |
掌握碱提酸沉法提取黄酮类化合物的方法 |
4 |
综合性实验 |
必做 |
2 |
硅胶层析法精制黄酮类化合物 |
掌握硅胶层析法精制黄酮类化合物的方法 |
8 |
综合性实验 |
必做 |
3 |
薄层色谱法鉴定黄酮类化合物 |
掌握薄层色谱法鉴定黄酮类化合物的方法 |
4 |
综合性实验 |
必做 |
三、教材
使用教材:自编生物制药技术实验讲义
参考教材(资料):《蛋白质纯化指南》,RR.伯吉斯,MP.多伊彻 编著,陈薇 主译,科学出版社,2013年7月 第一版。
《天然产物:纯化性质与功能》,谢联辉,科学出版社
四、考核方式及成绩评定标准
类别 |
分值 |
评定标准 |
出勤 |
10 |
1.不缺课、不迟到、不早退(10分) 2.缺课一次扣5分 3.迟到、早退一次扣2分 |
实验操作与表现 |
20 |
1.正确使用实验器材,无器具、仪器因使用不当而损坏;正确组装实验装置。(5分) 2.熟练掌握实验操作步骤,操作规范、认真。(5分) 3.能积极参与实验,按要求完成所有的实验内容。(5分) 4.实验完成后,能将实验台整理干净,器具清洗干净,并按规定放置整齐。(5分) |
实验报告 |
70 |
1.实验报告格式规范,书写工整,及时上交实验报告。(5分) 2.独立完成报告,各项内容完整无缺。(10分) 3.实验记录完整清晰,数据处理方法正确,误差在实验允许范围内;能按要求作出结果图形和分析曲线,且作图规范。(30分) 4.实验的讨论分析正确。能够对实验现象给出合理的解释与分析;对实验结果或实验中出现的问题进行分析,并把实验中遇到的故障及排除方法记录下来。(15分) |
备注: |
不做实验或不交实验报告实验成绩评定为0分。 |