略論《生物檢測技術》課程建設

陳朝銀　趙聲蘭

摘要：狹義的生物檢測技術是利用生物體對被檢測物質(zhì)的特有反應而鑒定被檢物質(zhì)的質(zhì)量和功效的方法，其所用生物體主要是各種微生物和某些動物，檢測的范圍主要是生物效價測定和安全性的試驗。廣義的生物檢測技術是以現(xiàn)代生物工程技術產(chǎn)品的質(zhì)量安全控制為核心，研發(fā)生物過程及其產(chǎn)品的理化及功能的分析檢測手段和方法?！渡餀z測技術》課程是工科工藝類本科專業(yè)生物工程的三門核心專業(yè)課（工藝、設備、分析）之一。是在學習了公共基礎課《有機化學》及《分析化學》、專業(yè)基礎課《生物化學》及《微生物學》的基礎上開設的。它以現(xiàn)代生物檢測技術為核心，闡述和研發(fā)生物制造過程及產(chǎn)品的理化及功能的分析檢測手段和方法。是基礎與前沿高度融合、理論與實踐高度統(tǒng)一的專業(yè)課，為生物工程本科學生從事生物工程領域的生產(chǎn)、研究與開發(fā)奠定專業(yè)檢測分析基礎。

關鍵詞：工科工藝類；生物工程本科；核心專業(yè)課；生物檢測技術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0183-02

一、《生物檢測技術》在生物工程專業(yè)中的地位和作用

1.背景?！渡餀z測技術》課程最初是國家教委上世紀90年代中期將發(fā)酵工程等專業(yè)歸并為生物化工專業(yè)時提出作為該專業(yè)三門核心專業(yè)課之一。并由于有此歷史淵源，所以其專業(yè)分析課有的還沿用《工業(yè)發(fā)酵分析》。然而由于不久該專業(yè)又更名為生物工程專業(yè)，隨后許多非工科院校開始開設該專業(yè)，其教學計劃大都不再遵循工藝類專業(yè)三門核心專業(yè)課的設置慣例，而是各自為政、甚至可有可無，成為目前工科工藝類的生物工程本科的專業(yè)課難以規(guī)范的原因之一。

2.地位。傳統(tǒng)的工科工藝類專業(yè)的核心專業(yè)課中一般應有一門為分析檢測課。如制藥工程專業(yè)的《藥物分析》、食品科學與工程專業(yè)的《食品分析》以及原發(fā)酵工程專業(yè)的《工業(yè)發(fā)酵分析》等。但生物工程與發(fā)酵工程相比，其內(nèi)涵和外延不完全相同，側(cè)重點也有較大差異，故《工業(yè)發(fā)酵分析》難以完成生物工程專業(yè)的分析檢測課程《生物檢測技術》的要求。《工業(yè)發(fā)酵分析》以化學及其化學分析手段作為核心，闡述和研發(fā)與工業(yè)發(fā)酵代謝及其產(chǎn)品相關的分析檢測手段和方法。如糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪及脂肪酸、有機酸等的分析檢測?！渡餀z測技術》則以現(xiàn)代生物檢測技術為核心，闡述和研發(fā)與生物制造過程及產(chǎn)品的理化及功能的分析檢測手段和方法。如基因及基因組學、蛋白及蛋白組學、次生有效成分、酶、細胞、功效及毒理和代謝組學的分析檢測。而糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪及脂肪酸、有機酸等的分析檢測則有賴于《分析化學》、《有機化學》和《生物化學》等有關課程的教學和實驗來完成。

3.作用?！渡餀z測技術》課程是工科工藝類本科專業(yè)生物工程的三門核心專業(yè)課之一。是在學習了公共基礎課《有機化學》及《分析化學》、專業(yè)基礎課《生物化學》及《微生物學》的基礎上開設的。它以現(xiàn)代生物檢測技術為核心，闡述和研發(fā)與生物制造過程及產(chǎn)品的理化及功能的分析檢測手段和方法。是基礎與前沿高度融合、理論與實踐高度統(tǒng)一的專業(yè)課程，為本專業(yè)學生從事生物工程領域的生產(chǎn)、研究與開發(fā)奠定專業(yè)分析檢測基礎。

二、《生物檢測技術》課程的主要內(nèi)容

1.生物檢測技術的概念和任務。狹義的生物檢測技術是利用生物體對被檢測物質(zhì)的特有反應而鑒定被檢物質(zhì)的質(zhì)量和功效的方法，其所用生物體主要是各種微生物和某些動物，檢測的范圍主要是生物效價測定和安全性的試驗。廣義的生物檢測技術是以現(xiàn)代生物工程技術產(chǎn)品的質(zhì)量安全控制為核心，研發(fā)生物過程及其產(chǎn)品的理化及功能的分析檢測手段和方法。由于該課程是在學習了公共基礎課《無機化學》、《有機化學》及《分析化學》，專業(yè)基礎課《生物化學》及《微生物學》的基礎上開設的。故傳統(tǒng)的以化學及其化學分析手段作為核心的代謝及其產(chǎn)物的分析檢測手段方法主要依賴上述課程及隨后的儀器分析課程來解決。如糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪及脂肪酸、有機酸等的分析檢測。而現(xiàn)代生物工程技術產(chǎn)品由于除了傳統(tǒng)的糖、氨基酸、酶、脂肪及脂肪酸、有機酸、醇、酮等之外，尚有基因、次生代謝物（如抗生素等）、細胞因子、免疫制劑（單抗、抗原等）、工程菌和工程細胞、試劑盒、生物芯片等，其質(zhì)量安全控制也由傳統(tǒng)的以產(chǎn)品為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃^程為核心，故現(xiàn)代生物工程技術產(chǎn)品的分析檢測除了利用生物體檢測產(chǎn)品特有功能和安全性之外，尚需強調(diào)其生產(chǎn)的本質(zhì)過程和基因工程、蛋白工程、組學（如基因組學、蛋白組學、肽組學、代謝組學）等的檢測，以及傳統(tǒng)化學分析和儀器分析尚難以重點涉足的新興分析檢測技術（如激光共聚焦顯微鏡、高通量測序、生物芯片、流式細胞術、生物傳感器等）。其內(nèi)涵的關鍵詞表尚有生物檢測（biodetection）、生物監(jiān)測（Biomonitor，biosurvey）、生物分析、生物傳感器、生物檢驗（Bioassay，Biotesting）、生物芯片、生物信息學等。前述傳統(tǒng)的以化學及其化學分析手段作為核心的代謝及其產(chǎn)物的分析檢測手段和方法理應為生物檢測技術的基礎，包括無機及分析、有機化學、生物化學、微生物學等，不屬于內(nèi)涵外延范疇。外延應包括儀器分析以及傳統(tǒng)的化學及其化學分析學科和課程衍生出的生物無機化學、生物計量學、生物物理學、生物物理化學等。

2.課程主要內(nèi)容。①基因及基因組學檢測技術講授核酸提取原理方法、PCR的原理、常規(guī)DNA測序的原理方法及高通量測序原理方法、基因分析的原理和方法、基因組學分析技術。并開設相關實驗。②蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)組學檢測技術主要講授蛋白質(zhì)一級結構、高級結構的測定技術、蛋白質(zhì)組測定技術。并開設相關實驗。③酶檢測技術講授生化基礎之上的酶反應動力學測定與分析，酶活連續(xù)測定、酶電極、酶聯(lián)免疫等。并開設相關實驗。④次生化學成分檢測技術生物堿、蒽醌、黃酮、香豆素和木脂素類、皂甙、強心甙、揮發(fā)油等天然有效成分的分離檢測技術以及穩(wěn)定性試驗原理與方法。選開1～2個相關實驗。⑤細胞分析檢測技術講授細胞分類計數(shù)的原理和方法、數(shù)字及激光共聚焦顯微鏡、流式細胞儀等。選開1～2個相關實驗。⑥生物功能及功效檢測技術講授保健功能檢測原理和技術及常用的藥效檢測原理和技術，介紹常用的藥代動力學檢測原理和技術。⑦安全性檢測技術講授食品、藥物、化妝品以及生物技術產(chǎn)品安全性評價的原理和常規(guī)方法。⑧生物傳感器及生物芯片技術講授電子鼻、電子舌以及生物芯片的概念、類型、原理和檢測技術、生物芯片的應用和開發(fā)動態(tài)。

3.課程涉及的主要分析測試設備。生物檢測技術課程中涉及的主要分析測試設備有核酸蛋白純化分析工作站、系列PCR儀、測序儀（含高通量測序）、生物質(zhì)譜儀、液質(zhì)聯(lián)用、核磁共振分析儀、酶標儀、流式細胞儀、激光共聚焦顯微鏡、電子鼻、電子舌、生化分析儀、多功能生物監(jiān)測儀、生物分析儀（bio-analyser）等。

三、《生物檢測技術》課程展望

1.學術動態(tài)。近年生物檢測相關論文增長較快（圖1），生物檢測學術會議從2003年開始舉辦至今已連續(xù)舉辦21屆，專著和教材已出版多部，2009年起有專門的期刊bioanalysis、J bioanalysis and biomedicine等出版，然而國內(nèi)論文增長較慢、且尚未舉辦過專門的學術會議，也無專門的學術期刊。

2.技術更新。技術更新主要表現(xiàn)在納米技術、單分子操作技術、微加工和微操作技術、量子技術、高通量技術、大數(shù)據(jù)庫技術及云計算技術等，從而使生物芯片技術、高通量測序技術以及生物傳感器和生物波譜、生物信息學等生物分析技術得到了長足發(fā)展。

3.領域更新。領域更新主要表現(xiàn)在領域交叉，如臨床診斷與質(zhì)檢質(zhì)監(jiān)及研發(fā)生產(chǎn)的重疊和交叉，生產(chǎn)與流通和環(huán)境監(jiān)控的重疊和交叉等。許多質(zhì)檢質(zhì)監(jiān)實驗室（站）引入了大量生物檢測技術手段，并出現(xiàn)了許多生物監(jiān)測（或檢測）實驗室（或中心）。從試劑盒的研發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)到質(zhì)檢質(zhì)監(jiān)均向生物檢測方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]教育部高校生物科學與工程教學指導委員會.生物工程專業(yè)規(guī)范[J].高校生物學教學研究，2012，2（2）：3-10.

[2]http：//en.wikipedia.org/wiki/Bioanalysis.

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[4]李自剛，王慧杰.生物檢測技術[M].北京：中國輕工業(yè)出版社2007.

[5]張麗君.生物檢測技術[M].北京：高等教育出版社，2008.

[6]黃芳，陳曉倩.上海市檢測中心生物檢測實驗室管理模式探索[J].上海計量測試，2005，（2）：34-38.