略论《生物检测技术》课程建设

陈朝银　赵声兰

摘要：狭义的生物检测技术是利用生物体对被检测物质的特有反应而鉴定被检物质的质量和功效的方法，其所用生物体主要是各种微生物和某些动物，检测的范围主要是生物效价测定和安全性的试验。广义的生物检测技术是以现代生物工程技术产品的质量安全控制为核心，研发生物过程及其产品的理化及功能的分析检测手段和方法。《生物检测技术》课程是工科工艺类本科专业生物工程的三门核心专业课（工艺、设备、分析）之一。是在学习了公共基础课《有机化学》及《分析化学》、专业基础课《生物化学》及《微生物学》的基础上开设的。它以现代生物检测技术为核心，阐述和研发生物制造过程及产品的理化及功能的分析检测手段和方法。是基础与前沿高度融合、理论与实践高度统一的专业课，为生物工程本科学生从事生物工程领域的生产、研究与开发奠定专业检测分析基础。

关键词：工科工艺类；生物工程本科；核心专业课；生物检测技术

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0183-02

一、《生物检测技术》在生物工程专业中的地位和作用

1.背景。《生物检测技术》课程最初是国家教委上世纪90年代中期将发酵工程等专业归并为生物化工专业时提出作为该专业三门核心专业课之一。并由于有此历史渊源，所以其专业分析课有的还沿用《工业发酵分析》。然而由于不久该专业又更名为生物工程专业，随后许多非工科院校开始开设该专业，其教学计划大都不再遵循工艺类专业三门核心专业课的设置惯例，而是各自为政、甚至可有可无，成为目前工科工艺类的生物工程本科的专业课难以规范的原因之一。

2.地位。传统的工科工艺类专业的核心专业课中一般应有一门为分析检测课。如制药工程专业的《药物分析》、食品科学与工程专业的《食品分析》以及原发酵工程专业的《工业发酵分析》等。但生物工程与发酵工程相比，其内涵和外延不完全相同，侧重点也有较大差异，故《工业发酵分析》难以完成生物工程专业的分析检测课程《生物检测技术》的要求。《工业发酵分析》以化学及其化学分析手段作为核心，阐述和研发与工业发酵代谢及其产品相关的分析检测手段和方法。如糖、氨基酸、蛋白质、脂肪及脂肪酸、有机酸等的分析检测。《生物检测技术》则以现代生物检测技术为核心，阐述和研发与生物制造过程及产品的理化及功能的分析检测手段和方法。如基因及基因组学、蛋白及蛋白组学、次生有效成分、酶、细胞、功效及毒理和代谢组学的分析检测。而糖、氨基酸、蛋白质、脂肪及脂肪酸、有机酸等的分析检测则有赖于《分析化学》、《有机化学》和《生物化学》等有关课程的教学和实验来完成。

3.作用。《生物检测技术》课程是工科工艺类本科专业生物工程的三门核心专业课之一。是在学习了公共基础课《有机化学》及《分析化学》、专业基础课《生物化学》及《微生物学》的基础上开设的。它以现代生物检测技术为核心，阐述和研发与生物制造过程及产品的理化及功能的分析检测手段和方法。是基础与前沿高度融合、理论与实践高度统一的专业课程，为本专业学生从事生物工程领域的生产、研究与开发奠定专业分析检测基础。

二、《生物检测技术》课程的主要内容

1.生物检测技术的概念和任务。狭义的生物检测技术是利用生物体对被检测物质的特有反应而鉴定被检物质的质量和功效的方法，其所用生物体主要是各种微生物和某些动物，检测的范围主要是生物效价测定和安全性的试验。广义的生物检测技术是以现代生物工程技术产品的质量安全控制为核心，研发生物过程及其产品的理化及功能的分析检测手段和方法。由于该课程是在学习了公共基础课《无机化学》、《有机化学》及《分析化学》，专业基础课《生物化学》及《微生物学》的基础上开设的。故传统的以化学及其化学分析手段作为核心的代谢及其产物的分析检测手段方法主要依赖上述课程及随后的仪器分析课程来解决。如糖、氨基酸、蛋白质、脂肪及脂肪酸、有机酸等的分析检测。而现代生物工程技术产品由于除了传统的糖、氨基酸、酶、脂肪及脂肪酸、有机酸、醇、酮等之外，尚有基因、次生代谢物（如抗生素等）、细胞因子、免疫制剂（单抗、抗原等）、工程菌和工程细胞、试剂盒、生物芯片等，其质量安全控制也由传统的以产品为核心转变为以过程为核心，故现代生物工程技术产品的分析检测除了利用生物体检测产品特有功能和安全性之外，尚需强调其生产的本质过程和基因工程、蛋白工程、组学（如基因组学、蛋白组学、肽组学、代谢组学）等的检测，以及传统化学分析和仪器分析尚难以重点涉足的新兴分析检测技术（如激光共聚焦显微镜、高通量测序、生物芯片、流式细胞术、生物传感器等）。其内涵的关键词表尚有生物检测（biodetection）、生物监测（Biomonitor，biosurvey）、生物分析、生物传感器、生物检验（Bioassay，Biotesting）、生物芯片、生物信息学等。前述传统的以化学及其化学分析手段作为核心的代谢及其产物的分析检测手段和方法理应为生物检测技术的基础，包括无机及分析、有机化学、生物化学、微生物学等，不属于内涵外延范畴。外延应包括仪器分析以及传统的化学及其化学分析学科和课程衍生出的生物无机化学、生物计量学、生物物理学、生物物理化学等。

2.课程主要内容。①基因及基因组学检测技术讲授核酸提取原理方法、PCR的原理、常规DNA测序的原理方法及高通量测序原理方法、基因分析的原理和方法、基因组学分析技术。并开设相关实验。②蛋白质及蛋白质组学检测技术主要讲授蛋白质一级结构、高级结构的测定技术、蛋白质组测定技术。并开设相关实验。③酶检测技术讲授生化基础之上的酶反应动力学测定与分析，酶活连续测定、酶电极、酶联免疫等。并开设相关实验。④次生化学成分检测技术生物碱、蒽醌、黄酮、香豆素和木脂素类、皂甙、强心甙、挥发油等天然有效成分的分离检测技术以及稳定性试验原理与方法。选开1～2个相关实验。⑤细胞分析检测技术讲授细胞分类计数的原理和方法、数字及激光共聚焦显微镜、流式细胞仪等。选开1～2个相关实验。⑥生物功能及功效检测技术讲授保健功能检测原理和技术及常用的药效检测原理和技术，介绍常用的药代动力学检测原理和技术。⑦安全性检测技术讲授食品、药物、化妆品以及生物技术产品安全性评价的原理和常规方法。⑧生物传感器及生物芯片技术讲授电子鼻、电子舌以及生物芯片的概念、类型、原理和检测技术、生物芯片的应用和开发动态。

3.课程涉及的主要分析测试设备。生物检测技术课程中涉及的主要分析测试设备有核酸蛋白纯化分析工作站、系列PCR仪、测序仪（含高通量测序）、生物质谱仪、液质联用、核磁共振分析仪、酶标仪、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜、电子鼻、电子舌、生化分析仪、多功能生物监测仪、生物分析仪（bio-analyser）等。

三、《生物检测技术》课程展望

1.学术动态。近年生物检测相关论文增长较快（图1），生物检测学术会议从2003年开始举办至今已连续举办21届，专著和教材已出版多部，2009年起有专门的期刊bioanalysis、J bioanalysis and biomedicine等出版，然而国内论文增长较慢、且尚未举办过专门的学术会议，也无专门的学术期刊。

2.技术更新。技术更新主要表现在纳米技术、单分子操作技术、微加工和微操作技术、量子技术、高通量技术、大数据库技术及云计算技术等，从而使生物芯片技术、高通量测序技术以及生物传感器和生物波谱、生物信息学等生物分析技术得到了长足发展。

3.领域更新。领域更新主要表现在领域交叉，如临床诊断与质检质监及研发生产的重叠和交叉，生产与流通和环境监控的重叠和交叉等。许多质检质监实验室（站）引入了大量生物检测技术手段，并出现了许多生物监测（或检测）实验室（或中心）。从试剂盒的研发和规模化生产到质检质监均向生物检测方向发展。

参考文献：

[1]教育部高校生物科学与工程教学指导委员会.生物工程专业规范[J].高校生物学教学研究，2012，2（2）：3-10.

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

[3]陈朝银，赵声兰.生物检测技术[M].北京：科学出版社，2013.

[4]李自刚，王慧杰.生物检测技术[M].北京：中国轻工业出版社2007.

[5]张丽君.生物检测技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[6]黄芳，陈晓倩.上海市检测中心生物检测实验室管理模式探索[J].上海计量测试，2005，（2）：34-38.