《化学生物学实验》课程简介和教学大纲
课程名称：化学生物学实验
英文名称：Chemical Biology Experiment
课程编号： 06123510
课程学分：3.0 实验学分：3.0 实验总学时：96
面向对象：化学系高年级学生，以及全校理、工科专业对化学生物学感兴趣的高年级学生
预修课程要求：按课程要求规定
一、课程介绍
（一）中文简介
《化学生物学实验》是一门新型的交叉学科—《化学生物学》的配套实验，本课程将生物化学、细胞生物学、分子生物学、基因工程等实验技术手段引入到化学实验中，利用这些技术手段探讨生物矿化、生物催化反应、蛋白质相互作用、生物大分子分离提纯、化学物质的细胞毒性等化学生物学研究领域的化学问题。
本课程分几个不同的专题进行，每个专题安排6个学时，学生每周完成一个独立的实验专题。
（二）英文简介
<Chemical Biology Experiment> is a new experimental course supporting for the corresponding theoretical course of <Chemical Biology>. This course will use some different experimental methods of biochemistry, cell biology, molecular biology, genetic technology to investigate chemical problems coming from some Chemical Biology research topics such as bio mineralization, biocatalysis, interaction among proteins, purification of biomacromolecules, cell toxicity of chemical compounds, and so on.
This course is composed of several sections covering the above mentioned topics, each section will need 6 hours. Students should finish one section of experiment in one week independently.
二、教学目标
化学生物学实验是化学系高年级的专业实验课程，也对外系高年级学生开放。学生在96学时的课程内，完成16个专题大实验。通过将生物化学、细胞生物学、分子生物学等实验技术与化学实验手段相结合的方法，让学生掌握化学生物学实验的一些基本知识、基本原理和操作技能，要求学生掌握相关的数据处理分析，完成完整、高质量的化学生物学实验报告。
三、课程要求（包括考勤制度、实验室安全、实验准备、实验报告、考核方式等）
1. 实验室安全（根据课程提出相应的安全要求）
为保证实验室的安全，本实验课程需要遵守以下几条规定：
l 学生需要参加安全知识培训和考试，考试成绩达到90分以上才能进入实验室做实验。
l 进实验室必须穿实验服。
l 不能穿拖鞋或凉鞋上课，禁止在实验室穿裙子、短裤。
l 戴上有保护作用的眼镜。
l 女生过肩的长发需扎起。
l 不准带进食物、饮料、口香糖。
l 实验室要保持整洁，除实验教材、文具等有关用品可放于实验台面，其他物品如书包、雨具等一律放到的柜子里。
l 学生应熟悉实验室中的紧急处理装置，如洗眼笼头、喷淋笼头、逃生通道。
l 实验室有废液瓶、碎玻璃回收桶及产品回收瓶，不得随意乱扔实验废弃物。
2. 实验准备
根据课程要求学生在实验课前进行预习，预习报告要写在练习本上，预习成绩记入总成绩。
3. 实验过程
实验过程具体要求如下：
（1）实验前认真听老师讲解，回答老师提问。
（2）不得做与本次实验无关的事，不准拨打或接听手机，不准听MP3等，不高声喧哗。
（3）在实验过程中认真、规范地进行每一步操作。
（4）积极思考每一个实验步骤的目的和作用，实验中不懂之处及时提问。
（5）认真观察实验现象，实事求是的记录实验现象和数据，原始实验数据必须记录在数据本上，不得随意涂改，数据完整合理后才能结束实验，且应由指导教师签字认可。
（6）少数实验由两人共同完成，要有良好的同学间的合作关系。
（7）实验结束后及时洗涤和清理所用的实验仪器与器皿，整理实验台面，关闭电源、水阀，搞好实验室卫生。
4. 实验报告
实验报告一般包括实验目的、实验原理、实验步骤、数据记录处理、结果分析和问题讨论等部分，其中实验目的、实验原理、实验步骤不得照抄实验书，必须用自己的文字简要表达；数据记录处理要用规范的数据表达方式；结果分析和问题讨论要有一定深度。
实验报告一般在下次实验时面交指导教师。
5．考核方式（根据课程要求，提出相应的考核方式）
本课程为实验课程，最终成绩主要来自平时实验表现、实验报告和小论文，评分分为 5 个部分，具体分配如下：到课及实验情况：25％；实验准备与预习报告：15％；小组论文：20％；个人实验报告和论文：30％；教师对学生的总体印象：10％。
四、主要仪器设备
化学实验中心为学生配备了超净工作台、细胞培养箱、倒置显微镜、酶标仪、可见-紫外分光光度计、核酸分离层析仪、恒温震荡箱、高配置计算机、电泳仪、PCR扩增仪、高速冷冻离心机、超低温冰箱、液氮储存罐、旋转蒸发仪等一批齐全的设备。此外根据实验的需要使用实验中心大型仪器公共平台的红外光谱、液相色谱、核磁共振、色-质联用仪等大型仪器。
五、实验课程内容与学时分配（26个选16个）
| 序 号 | 实验项目 名 称 | 实验内容 | 学时分配 | 实验属性 | 实验 类型 | 每组人数 | 实验要求 | 已开/未开 |
| 1 | 课程介绍、任务布置、学习方法等介绍，安全教育 | 介绍该课程的内容、学习方法；安全教育。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 必做 | 已开 |
| 2 | 表面等离子光谱（SPR）生物传感器研究抗原与抗体的相互作用 | 掌握SPR的基本原理，掌握SPR仪器的使用方法，掌握用SPR研究生物分子相互作用的方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 3 | 青霉素酰化酶米氏常数和反应活性的测定 | 了解并掌握米氏常数Km和催化活性的意义，以青霉素酰化酶为例，掌握测定酶促反应初速度、米氏常数、反应活性的测定方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 4 | 枯草杆菌脂肪酶A的基因克隆 | 了解基因克隆的基本原理；掌握分子生物学的基本实验技能；学会重组质粒的构建。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 5 | 质粒DNA的提取与纯化 | 学习质粒DNA提取的基本原理；理解质粒DNA提取中各种试剂的作用；掌握质粒几种常用提取方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 6 | 酶催化Michael加成反应 | 了解水解酶的Michael加成催化混乱性的概念 通过实验了解酶催化Michael加成反应的一般原理和方法；掌握红外光谱仪的使用和测定方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 7 | Novozym435催化1位芳基取代的末端炔丙醇动力学拆分反应 | 了解水解酶在有机合成中的应用；练习和掌握NOVOZYM-435催化的动力学拆分方法学；练习和掌握柱层析分离法；练习和掌握液相的手性分离。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 8 | HRP/GOx双酶电化学传感器检测血糖浓度 | 掌握HRP/GOx双酶电化学传感器、血糖浓度检测，检测的定义和最小检测浓度。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 9 | 荧光量子点的合成及FRET法测定蛋白酶的活性 | 掌握荧光量子点的合成方法及其光谱表征方法；掌握FRET现象的原理，及其用于蛋白酶活性分析的方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 10 | 香菇多糖的提取、纯化及总糖含量测定 | 理解凝胶排阻色谱的原理和操作；了解香菇多糖提取和纯化的方法；理解光度法测定香菇多糖含量的原理和方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 11 | α-淀粉酶和复合氨基酸的分离提纯 | 学习蛋白质分离纯化的基本操作；疏水作用和离子交换色谱原理。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 12 | 亲和树脂的制备，亲和层析法分离纯化溶菌酶 | 学习亲和树脂的制备，亲和层析法的原理，分离纯化溶菌酶的操作。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 13 | 酰化酶催化4-硝基咪唑的Markovnikov加成 | 学习酶催化反应的原理及条件；熟悉有机合成中柱层析分离的操作 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 14 | 2′-脱氧尿苷衍生物的酶促合成的选择性调控 | 了解酶促合成的一般实验方法；酶促合成的选择性可控性。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 15 | 抗肿瘤药物对肿瘤细胞抑制及细胞形态观察 | 观察抗肿瘤药物对肿瘤细胞的抑制；观察抗肿瘤药物对肿瘤细胞形态的影响；掌握苏木精-伊红染色的原理；熟悉细胞染色的方法 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 16 | 抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶对肿瘤细胞迁移的影响（细胞划痕法） | 了解肿瘤细胞转移的基本原理；了解测定细胞运动特性的方法��细胞划痕法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 17 | 植物组织中叶绿体基因的提取与扩增 | 了解PCR基因扩增的基本原理；熟悉PCR技术的操作；叶绿素提取的操作 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 18 | 金属卟啉模拟的生物氧化过程 | 学习生物氧化的化学本质；细胞色素模拟吸氧过程；酶催化氧化过程；气相色谱仪监控操作。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 19 | 泛素蛋白的驾驭式分子动力学模拟 | 了解分子模拟在生物大分子研究中的意义；分子模拟的分析和数据处理方法、驾驭式分子模拟的基本原理与方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 20 | 蛋白质在羟磷灰石上吸附-脱附过程的分子模拟 | 了解蛋白质的吸附和脱附、蛋白质分子的计算机模拟。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 21 | 生物矿物和生物矿化 | 掌握自然界中生物矿化与生物矿物现象和形成机理；不同晶型的碳酸钙的表征；不同晶型的碳酸钙的制备。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 22 | PCR-RFLP法检测单核苷酸多态性 | 了解SNP检测的意义和主要方法；掌握PCR-RFLP检测技术的原理和方法以及几种常见限制酶的用法；熟练应用PCR和琼脂糖凝胶电泳技术。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 23 | MTT法测PEI的细胞毒性 | 学习细胞培养；MTT法；化学物质对细胞毒性的影响。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 24 | 大肠杆菌感受态细胞制备。 | 掌握感受态细胞的制备原理和实验操作；掌握质粒的转化原理和实验操作；掌握转化质粒的筛选方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 25 | 琼脂糖凝胶电泳分离DNA片段 | 学习用琼脂糖凝胶电泳检测DNA的纯度、浓度、构型及相对分子质量大小的方法。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 选做 | 已开 |
| 26 | 小论文讲评 | 学习文献的查阅、归纳、整理，以及PPT制作，论文讲解等。 | 6 | 技术（专业）基础类 | 综合性 | 4-6 | 必做 | 已开 |
六、参考教材及相关资料
1、《化学生物学实验》，曾秀琼、吴起主编，科学出版社，北京，2013年。
2、国内外相关化学期刊和文献。
七、课程教学网站
http://chemcenter.zju.edu.cn
