创新型辅助教学工作在分子生物学实验中的应用*

李卫锦，张 颖

(岭南师范学院生命科学与技术学院，广东 湛江 524048)

分子生物学是生命科学发展过程中诞生的一门实验性极强的新兴学科。21世纪以来，随着生命科学的迅速发展，人类对生物体奥秘探索的深入，分子生物学技术的应用越来越受到人们的推崇，分子生物学实验技术已成为生命科学领域普遍运用的方法和手段[1]。在《分子生物学》教学中《分子生物学实验课》占有举足轻重的作用[2]，岭南师范学院生命科学与技术学院生物科学专业和生物技术专业更是将其列为专业必修课，此外学院内的海洋资源开发技术专业也开展了分子生物学实验课程中的部分内容。

1 对实验技术人员的要求

分子生物学实验室要求其实验技术管理人员要具备一定的管理协调能力和一定的专业知识储备量以及较强的动手操作能力。分子生物学实验室的管理和分子生物学实验课准备工作都是比较系统而复杂的工作。实验室管理工作和实验课准备工作没有明显的界限，例如实验课程购买的各种化学试剂是实验室日常安全管理工作的内容也是实验课准备工作的内容。实验课准备工作要求实验技术人员的专业知识能力要强，它要求实验管理人员，一是要熟悉开课的各个实验，二是要熟悉各类仪器的正确使用方法并具备简单的仪器维修能力，三是要有独立做好预实验的能力，四是要熟悉实验过程中用到的各种化学药品的毒理性以及该如何分类存放和废弃物该如何处理。分子生物学是本科教学阶段的一门重要的专业基础课如果生物类本科教学的难易程度划分它应该属于比较难得一门课程，其操作规程不是特别复杂但对实验的操作人员的要求比较高，如果是实验准备不充分有可能会造成实验的失败或者是实验课程时间的延长，教学实验一般都有上课时间的限制如果延长时间太久也会让学生没有耐心做实验，因此和任课教师协商好实验项目、上课内容，并保证实验课准备的各项工作试剂、仪器和耗材都没有问题是分子生物学实验正常开课的前提和保障。

2 实验前准备工作内容

2.1 实验内容的确定

我院一般是在开课的上一个学期确定好实验内容，分子生物学实验的开课专业有生物科学、生物技术和海洋资源开发技术三个专业，在每个专业开课前都要根据各专业的人才培养方案和任课老师确定好实验课程内容，包括基础实验(4课时/实验)和综合性实验(8课时/实验)，经过几年的调整确定所开设的基础实验课程有：(1)植物DNA提取；(2)质粒DNA提取；(3)PCR(聚合酶链式反应)扩增；(4)琼脂糖凝胶电泳检测DNA。综合性实验包含：(1)植物RNA提取及反转录；(2)酶切及连接；(3)感受态细胞的制备及质粒DNA的转化。一般分子生物学的基础实验即生物大分子的提取方面的实验是每个专业必须掌握的内容，综合性实验的开设则是根据专业培养要求。例如我院生物科学专业(32课时)的开课内容主要有前四个实验加上两个综合性实验。由于海洋资源开发技术专业(16课时)的人才培养方案要求学生只需掌握基础所以只开设前面四个实验；生物技术专业(24课时)的分子生物学实验课和基因工程实验课程(24课时)相结合为避免实验课程的重叠开设前四个实验课程和感受态细胞的制备及质粒DNA的转化，因为其基因工程实验课程后面的蓝白斑筛选要用到感受态细胞，其分子生物学实验的最后一个实验是为基因工程实验课程的开设做准备。一般没有特殊情况我们对三个专业开设的实验课程就是这些，如果有特殊要求我们也会做出调整。

2.2 实验材料的购买

学生实验课程经费由学校根据实验难度系数、上课人数等确定，实验管理人员要根据上一年度的实验经费额度来做各种实验用品的预算，从而保证实验课程的正常开设。在这里实验课程需购买的材料包括：试剂(实验课所需的各种化学药品)、耗材(离心管、移液枪的枪头、量筒、烧杯、培养皿等)、日杂(记号笔、擦台毛巾等)和活性材料(新鲜的实验材料)。这是我们每年工作中的重点难点所在，要求我们要考虑周全任何一方面的疏忽都有可能造成实验课程无法正常开设或者是在试剂存放方面存在安全隐患(有些易燃易爆的化学试剂不能过多存放)，在分子生物学实验课中有些实验需要用到试剂盒(例如质粒DNA的提取和感受态细胞的制备，这两种试剂盒从性价比涞水比较适合用于教学)不同厂家的试剂盒在价格和质量方面都存在一定的差异，所以在这块我们要足够细心和细致，在经费允许的范围内购买足够的有质量保障的实验用品保证实验课程安全有序的开设。

2.3 仪器设备的检查

每个学期开学初我们都会简单检查一下实验室的仪器是否正常运行，一旦发现仪器有故障可以及时报修。分子生物学实验常用仪器有高速冷冻离心机、水浴锅、灭菌锅、通风橱、超净工作台、电泳仪、电泳槽、凝胶成像系统等，这些仪器的正常运行是保证分子实验课正常开设的前提。

2.4 实验试剂的配备和预实验

实验试剂的配制和预实验是整个实验前准备工作中的核心环节，充分的实验准备是保证实验教学质量的关键[3]。试剂需要专业实验人员提前配制的原因是：(1)从安全角度考虑：实验过程中用到一些有毒和强酸强碱等化学试剂，例如植物DNA提取这个实验，采用2×CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)法，这个实验涉及的内容有DNA提取和电泳检测两部分，是分子生物学实验中涉及化学试剂最多的一个实验，2×CTAB配制需要用到的试剂有CTAB、NaCl、乙二胺四乙酸(EDTA)、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、浓盐酸(HCl)、β-巯基乙醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯仿、异戊醇等。其中CTAB、Tris、β-巯基乙醇对皮肤、眼睛都有刺激性，氯仿是DNA抽提过程中必不可少的试剂，中等毒性，可经消化道、呼吸道、皮肤接触进入机体。其主要急性毒性作用是对中枢神经系统有麻醉作用，对眼及皮肤有刺激作用，并能损害心脏、肝脏、肾脏，另外可脱脂，它也属于管制品，β-巯基乙醇和异戊醇还有强烈的刺激性气味；学生对浓HCl有腐蚀性这个都比较清楚，但对其他一些DNA提取过程中所用到的试剂的性质都不太了解，不太清楚在试剂配制的过程中该如何做好防护。植物DNA的检测一般用琼脂糖凝胶电泳法，在这个过程中主要用到电泳缓冲液和琼脂糖凝胶，电泳缓冲液用的是Tris酸，琼脂糖本身没有任何毒性但是想要在紫外等下观察到DNA要用到一种染料溴化乙锭(EB)或者是GoldViewTW，EB是一种强致癌物质现在大部分实验室都用GoldViewTW代替虽然目前没有发现其有致癌作用，但对眼睛和皮肤还是有一定的刺激作用。对于首次接触分子实验的学生来说实验操作不熟练，不清楚实验涉及试剂的毒理性，这些都有可能造成学生因防护不到位而威胁到自身安全。(2)从时间方面考虑：分子生物学实验的开课时间一般安排在大学三年级的上学期或者下学期，在这个阶段学生的专业课程比较多，另外还要兼顾毕业论文和创新实验，而分子生物学实验所需提前配制的药品所用时间较长(一般耗材都需要高温高压灭菌后才能使用)，从侧面来说会给学生造成负担，在较匆忙又不熟练的情况下做这项工作可能更容易出错且费时费力。

分子生物学实验具有操作步骤简单但同时对操作者的动手能力要求比较高同时也要细心又要有耐心的特点，稍有不慎有可能没有实验结果，这就有可能打击学生学习分子生物学的热情和积极性。因此，预实验是分子生物学实验课开课前必须要做的，它是检验所配试剂是否存在问题的标准，也可以让老师对实验过程中容易出现失误的地方了然于胸，避免在易错点出问题。

2.5 实验课程的辅导

实验课程辅导是一个复杂而繁琐的过程，岭南师范学院生命科学与技术学院分子生物学实验室能容纳的最大的教学人数是32人，由于学生实验操作水平的不同分子生物学实验特有的精密性和复杂性而决定实验教学老师和教辅人员在课程辅导过程中要付出更多的时间和精力。教师主要在两个方面对学生进行辅导进行一是监督学生做好自身的防护，提醒学生带好手套口罩穿好实验服，一方面是对自身的保护，另一方面也是实验环境的要求；二是移液枪的正确使用分子生物学实验几乎每个实验都离不开移液枪，但是学生使用的时候会出现各种各样的错误，尤其是做PCR的时候学生吸取0.5 μL和1 μL时经常会出错，有可能吸取的量呈原来的几倍；三是仪器的正确使用，也是考虑学生安全和仪器安全两个方面，例如高速冷冻离心机是分子生物学实验中使用频率最该的一台仪器，学生在使用时经常忘记配平和盖好离心机内盖，而分子生物学实验的离心大部分都在10000 rpm以上，一旦发生事故，会造成不可估量的后果。因此，在这个过程中需要老师和学生默契的配合。

3 实验后收尾工作

3.1 废弃物的分类存放

分子生物学实验过程中产生的废弃物包括液体和固体。这些废弃物的安全处理包括两个方面：(1)实验室经过一定的处理后直接排放到环境中，这类废弃物一般是无毒或者是低毒，例如经稀释后的酸碱溶液(低浓度的HCl和NaOH)，细菌培养物的培养基经高温高压灭菌后丢弃至垃圾桶；(2)要交给专业的处理公司来处理，这些废弃物大部分有毒会对环境造成不可逆的伤害，例如一些有毒的有机物包括DNA提取过程中所氯仿异戊醇等，RNA提取过程中所用到的TriZol等；还有无机废液例如用过的电泳缓冲液Tris酸和固体废弃物例如琼脂糖凝胶。大部分学生不知道改如何处理这些废弃物，如果不提醒他们，他们有可能直接混合倒入下水道(有些化学试剂之间会相互反应，可能会造成不可估量的损失)或者是直接扔到垃圾桶，而打扫卫生的工作人员不了解其中的伤害可能会直接接触皮肤对其身体健康造成危害，这就需要教辅人员指导学生将这些废弃物分类存放，以便安全有序的处理这些废弃物。

3.2 实验室卫生的打扫

分子生物学实验对环境要求要求比较高，干净卫生的实验条件是实验成功的前提尤其是对RNA提取实验来说，因此每次实验课结束后都要彻底打扫干净实验室卫生。包括：①将实验用品全部归位：移液枪：实验过程中药用到各种量程的移液枪，实验结束后值日生要检查移液枪是否调至最大量程，否则时间久了会造成移液枪量程不准；离心管架；废液杯：将废液杯中的垃圾分类处理后将其清理干净并套上新的小型垃圾袋。②检查仪器是否有沾染上实验药品并断开电源，在DNA提取过程中经常有学生因离心管盖字盖不紧而造成离心过程中漏液，将试剂洒在离心机内，如果不及时处理会对离心机造成损坏。③将桌面擦拭干净后并用75%酒精消毒。④将地面打扫干净后用84消毒液进行消毒。分子生物学实验室卫生打扫的过程中要对值日生强调的点比较多，需要注意的地方也比较多，因此在打扫卫生的时候，要事无巨细的告诉他们，并指导他们打扫好卫生，打扫完毕后要仔细检查一下是否合格。

4 结 语

分子生物学实验辅助教学工作是一个复杂而繁琐的过程，除了正常的实验教学准备工作外同时还兼有实验教师、科学研究人员、实验室管理人员和勤杂工的角色[4-5]。因此，学校和学院这几年也在不断的提高实验教学辅助人员的各方面的待遇[6]上不断做出改善，比如增加实验教辅系列人员的进修资格和加大奖励力度，大大提高了实验教辅人员工作的积极性。相信通过实验技术辅助教学人员的精心准备和细心辅导以及实验任课教师的精准讲解和耐心指导我们学院的实验课程的教学质量会越来越好，会培养出一批又一批优质的符合社会发展需求的高质量生物研究和教学人员。