創(chuàng)新型輔助教學(xué)工作在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用*

李衛(wèi)錦，張 穎

(嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江 524048)

分子生物學(xué)是生命科學(xué)發(fā)展過(guò)程中誕生的一門實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的新興學(xué)科。21世紀(jì)以來(lái)，隨著生命科學(xué)的迅速發(fā)展，人類對(duì)生物體奧秘探索的深入，分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的推崇，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域普遍運(yùn)用的方法和手段[1]。在《分子生物學(xué)》教學(xué)中《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課》占有舉足輕重的作用[2]，嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)和生物技術(shù)專業(yè)更是將其列為專業(yè)必修課，此外學(xué)院內(nèi)的海洋資源開發(fā)技術(shù)專業(yè)也開展了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的部分內(nèi)容。

1 對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的要求

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室要求其實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理人員要具備一定的管理協(xié)調(diào)能力和一定的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備量以及較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備工作都是比較系統(tǒng)而復(fù)雜的工作。實(shí)驗(yàn)室管理工作和實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備工作沒(méi)有明顯的界限，例如實(shí)驗(yàn)課程購(gòu)買的各種化學(xué)試劑是實(shí)驗(yàn)室日常安全管理工作的內(nèi)容也是實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備工作的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備工作要求實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)能力要強(qiáng)，它要求實(shí)驗(yàn)管理人員，一是要熟悉開課的各個(gè)實(shí)驗(yàn)，二是要熟悉各類儀器的正確使用方法并具備簡(jiǎn)單的儀器維修能力，三是要有獨(dú)立做好預(yù)實(shí)驗(yàn)的能力，四是要熟悉實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的各種化學(xué)藥品的毒理性以及該如何分類存放和廢棄物該如何處理。分子生物學(xué)是本科教學(xué)階段的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課如果生物類本科教學(xué)的難易程度劃分它應(yīng)該屬于比較難得一門課程，其操作規(guī)程不是特別復(fù)雜但對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作人員的要求比較高，如果是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不充分有可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)的失敗或者是實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間的延長(zhǎng)，教學(xué)實(shí)驗(yàn)一般都有上課時(shí)間的限制如果延長(zhǎng)時(shí)間太久也會(huì)讓學(xué)生沒(méi)有耐心做實(shí)驗(yàn)，因此和任課教師協(xié)商好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、上課內(nèi)容，并保證實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備的各項(xiàng)工作試劑、儀器和耗材都沒(méi)有問(wèn)題是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)正常開課的前提和保障。

2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定

我院一般是在開課的上一個(gè)學(xué)期確定好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的開課專業(yè)有生物科學(xué)、生物技術(shù)和海洋資源開發(fā)技術(shù)三個(gè)專業(yè)，在每個(gè)專業(yè)開課前都要根據(jù)各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和任課老師確定好實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(4課時(shí)/實(shí)驗(yàn))和綜合性實(shí)驗(yàn)(8課時(shí)/實(shí)驗(yàn))，經(jīng)過(guò)幾年的調(diào)整確定所開設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程有：(1)植物DNA提取；(2)質(zhì)粒DNA提?。?3)PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))擴(kuò)增；(4)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA。綜合性實(shí)驗(yàn)包含：(1)植物RNA提取及反轉(zhuǎn)錄；(2)酶切及連接；(3)感受態(tài)細(xì)胞的制備及質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)化。一般分子生物學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)即生物大分子的提取方面的實(shí)驗(yàn)是每個(gè)專業(yè)必須掌握的內(nèi)容，綜合性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)則是根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求。例如我院生物科學(xué)專業(yè)(32課時(shí))的開課內(nèi)容主要有前四個(gè)實(shí)驗(yàn)加上兩個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)。由于海洋資源開發(fā)技術(shù)專業(yè)(16課時(shí))的人才培養(yǎng)方案要求學(xué)生只需掌握基礎(chǔ)所以只開設(shè)前面四個(gè)實(shí)驗(yàn)；生物技術(shù)專業(yè)(24課時(shí))的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課和基因工程實(shí)驗(yàn)課程(24課時(shí))相結(jié)合為避免實(shí)驗(yàn)課程的重疊開設(shè)前四個(gè)實(shí)驗(yàn)課程和感受態(tài)細(xì)胞的制備及質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)化，因?yàn)槠浠蚬こ虒?shí)驗(yàn)課程后面的藍(lán)白斑篩選要用到感受態(tài)細(xì)胞，其分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)是為基因工程實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)做準(zhǔn)備。一般沒(méi)有特殊情況我們對(duì)三個(gè)專業(yè)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程就是這些，如果有特殊要求我們也會(huì)做出調(diào)整。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料的購(gòu)買

學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)費(fèi)由學(xué)校根據(jù)實(shí)驗(yàn)難度系數(shù)、上課人數(shù)等確定，實(shí)驗(yàn)管理人員要根據(jù)上一年度的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)額度來(lái)做各種實(shí)驗(yàn)用品的預(yù)算，從而保證實(shí)驗(yàn)課程的正常開設(shè)。在這里實(shí)驗(yàn)課程需購(gòu)買的材料包括：試劑(實(shí)驗(yàn)課所需的各種化學(xué)藥品)、耗材(離心管、移液槍的槍頭、量筒、燒杯、培養(yǎng)皿等)、日雜(記號(hào)筆、擦臺(tái)毛巾等)和活性材料(新鮮的實(shí)驗(yàn)材料)。這是我們每年工作中的重點(diǎn)難點(diǎn)所在，要求我們要考慮周全任何一方面的疏忽都有可能造成實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法正常開設(shè)或者是在試劑存放方面存在安全隱患(有些易燃易爆的化學(xué)試劑不能過(guò)多存放)，在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課中有些實(shí)驗(yàn)需要用到試劑盒(例如質(zhì)粒DNA的提取和感受態(tài)細(xì)胞的制備，這兩種試劑盒從性價(jià)比淶水比較適合用于教學(xué))不同廠家的試劑盒在價(jià)格和質(zhì)量方面都存在一定的差異，所以在這塊我們要足夠細(xì)心和細(xì)致，在經(jīng)費(fèi)允許的范圍內(nèi)購(gòu)買足夠的有質(zhì)量保障的實(shí)驗(yàn)用品保證實(shí)驗(yàn)課程安全有序的開設(shè)。

2.3 儀器設(shè)備的檢查

每個(gè)學(xué)期開學(xué)初我們都會(huì)簡(jiǎn)單檢查一下實(shí)驗(yàn)室的儀器是否正常運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)儀器有故障可以及時(shí)報(bào)修。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器有高速冷凍離心機(jī)、水浴鍋、滅菌鍋、通風(fēng)櫥、超凈工作臺(tái)、電泳儀、電泳槽、凝膠成像系統(tǒng)等，這些儀器的正常運(yùn)行是保證分子實(shí)驗(yàn)課正常開設(shè)的前提。

2.4 實(shí)驗(yàn)試劑的配備和預(yù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)試劑的配制和預(yù)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作中的核心環(huán)節(jié)，充分的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[3]。試劑需要專業(yè)實(shí)驗(yàn)人員提前配制的原因是：(1)從安全角度考慮：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到一些有毒和強(qiáng)酸強(qiáng)堿等化學(xué)試劑，例如植物DNA提取這個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用2×CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)法，這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容有DNA提取和電泳檢測(cè)兩部分，是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及化學(xué)試劑最多的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，2×CTAB配制需要用到的試劑有CTAB、NaCl、乙二胺四乙酸(EDTA)、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、濃鹽酸(HCl)、β-巰基乙醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯仿、異戊醇等。其中CTAB、Tris、β-巰基乙醇對(duì)皮膚、眼睛都有刺激性，氯仿是DNA抽提過(guò)程中必不可少的試劑，中等毒性，可經(jīng)消化道、呼吸道、皮膚接觸進(jìn)入機(jī)體。其主要急性毒性作用是對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用，對(duì)眼及皮膚有刺激作用，并能損害心臟、肝臟、腎臟，另外可脫脂，它也屬于管制品，β-巰基乙醇和異戊醇還有強(qiáng)烈的刺激性氣味；學(xué)生對(duì)濃HCl有腐蝕性這個(gè)都比較清楚，但對(duì)其他一些DNA提取過(guò)程中所用到的試劑的性質(zhì)都不太了解，不太清楚在試劑配制的過(guò)程中該如何做好防護(hù)。植物DNA的檢測(cè)一般用瓊脂糖凝膠電泳法，在這個(gè)過(guò)程中主要用到電泳緩沖液和瓊脂糖凝膠，電泳緩沖液用的是Tris酸，瓊脂糖本身沒(méi)有任何毒性但是想要在紫外等下觀察到DNA要用到一種染料溴化乙錠(EB)或者是GoldViewTW，EB是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)現(xiàn)在大部分實(shí)驗(yàn)室都用GoldViewTW代替雖然目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其有致癌作用，但對(duì)眼睛和皮膚還是有一定的刺激作用。對(duì)于首次接觸分子實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)實(shí)驗(yàn)操作不熟練，不清楚實(shí)驗(yàn)涉及試劑的毒理性，這些都有可能造成學(xué)生因防護(hù)不到位而威脅到自身安全。(2)從時(shí)間方面考慮：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的開課時(shí)間一般安排在大學(xué)三年級(jí)的上學(xué)期或者下學(xué)期，在這個(gè)階段學(xué)生的專業(yè)課程比較多，另外還要兼顧畢業(yè)論文和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，而分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所需提前配制的藥品所用時(shí)間較長(zhǎng)(一般耗材都需要高溫高壓滅菌后才能使用)，從側(cè)面來(lái)說(shuō)會(huì)給學(xué)生造成負(fù)擔(dān)，在較匆忙又不熟練的情況下做這項(xiàng)工作可能更容易出錯(cuò)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)具有操作步驟簡(jiǎn)單但同時(shí)對(duì)操作者的動(dòng)手能力要求比較高同時(shí)也要細(xì)心又要有耐心的特點(diǎn)，稍有不慎有可能沒(méi)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就有可能打擊學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的熱情和積極性。因此，預(yù)實(shí)驗(yàn)是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課開課前必須要做的，它是檢驗(yàn)所配試劑是否存在問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)，也可以讓老師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)失誤的地方了然于胸，避免在易錯(cuò)點(diǎn)出問(wèn)題。

2.5 實(shí)驗(yàn)課程的輔導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)課程輔導(dǎo)是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的過(guò)程，嶺南師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室能容納的最大的教學(xué)人數(shù)是32人，由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作水平的不同分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)特有的精密性和復(fù)雜性而決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師和教輔人員在課程輔導(dǎo)過(guò)程中要付出更多的時(shí)間和精力。教師主要在兩個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)進(jìn)行一是監(jiān)督學(xué)生做好自身的防護(hù)，提醒學(xué)生帶好手套口罩穿好實(shí)驗(yàn)服，一方面是對(duì)自身的保護(hù)，另一方面也是實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求；二是移液槍的正確使用分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)都離不開移液槍，但是學(xué)生使用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，尤其是做PCR的時(shí)候?qū)W生吸取0.5 μL和1 μL時(shí)經(jīng)常會(huì)出錯(cuò)，有可能吸取的量呈原來(lái)的幾倍；三是儀器的正確使用，也是考慮學(xué)生安全和儀器安全兩個(gè)方面，例如高速冷凍離心機(jī)是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用頻率最該的一臺(tái)儀器，學(xué)生在使用時(shí)經(jīng)常忘記配平和蓋好離心機(jī)內(nèi)蓋，而分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的離心大部分都在10000 rpm以上，一旦發(fā)生事故，會(huì)造成不可估量的后果。因此，在這個(gè)過(guò)程中需要老師和學(xué)生默契的配合。

3 實(shí)驗(yàn)后收尾工作

3.1 廢棄物的分類存放

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物包括液體和固體。這些廢棄物的安全處理包括兩個(gè)方面：(1)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)一定的處理后直接排放到環(huán)境中，這類廢棄物一般是無(wú)毒或者是低毒，例如經(jīng)稀釋后的酸堿溶液(低濃度的HCl和NaOH)，細(xì)菌培養(yǎng)物的培養(yǎng)基經(jīng)高溫高壓滅菌后丟棄至垃圾桶；(2)要交給專業(yè)的處理公司來(lái)處理，這些廢棄物大部分有毒會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可逆的傷害，例如一些有毒的有機(jī)物包括DNA提取過(guò)程中所氯仿異戊醇等，RNA提取過(guò)程中所用到的TriZol等；還有無(wú)機(jī)廢液例如用過(guò)的電泳緩沖液Tris酸和固體廢棄物例如瓊脂糖凝膠。大部分學(xué)生不知道改如何處理這些廢棄物，如果不提醒他們，他們有可能直接混合倒入下水道(有些化學(xué)試劑之間會(huì)相互反應(yīng)，可能會(huì)造成不可估量的損失)或者是直接扔到垃圾桶，而打掃衛(wèi)生的工作人員不了解其中的傷害可能會(huì)直接接觸皮膚對(duì)其身體健康造成危害，這就需要教輔人員指導(dǎo)學(xué)生將這些廢棄物分類存放，以便安全有序的處理這些廢棄物。

3.2 實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生的打掃

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境要求要求比較高，干凈衛(wèi)生的實(shí)驗(yàn)條件是實(shí)驗(yàn)成功的前提尤其是對(duì)RNA提取實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，因此每次實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后都要徹底打掃干凈實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。包括：①將實(shí)驗(yàn)用品全部歸位：移液槍：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中藥用到各種量程的移液槍，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后值日生要檢查移液槍是否調(diào)至最大量程，否則時(shí)間久了會(huì)造成移液槍量程不準(zhǔn)；離心管架；廢液杯：將廢液杯中的垃圾分類處理后將其清理干凈并套上新的小型垃圾袋。②檢查儀器是否有沾染上實(shí)驗(yàn)藥品并斷開電源，在DNA提取過(guò)程中經(jīng)常有學(xué)生因離心管蓋字蓋不緊而造成離心過(guò)程中漏液，將試劑灑在離心機(jī)內(nèi)，如果不及時(shí)處理會(huì)對(duì)離心機(jī)造成損壞。③將桌面擦拭干凈后并用75%酒精消毒。④將地面打掃干凈后用84消毒液進(jìn)行消毒。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生打掃的過(guò)程中要對(duì)值日生強(qiáng)調(diào)的點(diǎn)比較多，需要注意的地方也比較多，因此在打掃衛(wèi)生的時(shí)候，要事無(wú)巨細(xì)的告訴他們，并指導(dǎo)他們打掃好衛(wèi)生，打掃完畢后要仔細(xì)檢查一下是否合格。

4 結(jié) 語(yǔ)

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)工作是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的過(guò)程，除了正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備工作外同時(shí)還兼有實(shí)驗(yàn)教師、科學(xué)研究人員、實(shí)驗(yàn)室管理人員和勤雜工的角色[4-5]。因此，學(xué)校和學(xué)院這幾年也在不斷的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助人員的各方面的待遇[6]上不斷做出改善，比如增加實(shí)驗(yàn)教輔系列人員的進(jìn)修資格和加大獎(jiǎng)勵(lì)力度，大大提高了實(shí)驗(yàn)教輔人員工作的積極性。相信通過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)輔助教學(xué)人員的精心準(zhǔn)備和細(xì)心輔導(dǎo)以及實(shí)驗(yàn)任課教師的精準(zhǔn)講解和耐心指導(dǎo)我們學(xué)院的實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量會(huì)越來(lái)越好，會(huì)培養(yǎng)出一批又一批優(yōu)質(zhì)的符合社會(huì)發(fā)展需求的高質(zhì)量生物研究和教學(xué)人員。