模块化微生物学实验课教学体系的探索与实践

模块化微生物学实验教学可提高本科生的探究能力和实验技能综合运用能力。本文介绍了我校模块化微生物学实验课教学体系的探索与实践。首先,构建综合性、研究型模块化教学内容体系。教学内容体系由“环境微生物多样性调查”、“功能微生物的筛选鉴定、培养条件优化与选育”和“水质微生物学检验”3个模块共计12个单元实验组成。模块实验内容设计把握3个原则：重视学生基本实验技能培训与探究性学习引导;加强单元实验间的内容衔接,保证模块实验的连贯性;注重内容精炼,步骤简化,充分考虑学生的学习负荷。其次,实行教学研讨会制度,组织教师总结上周实验的得失,讨论和优化本周的实验内容和步骤,建设与模块化微生物实验课教学体系相适应的高水平教学队伍。最后,建立与模块化微生物学实验课教学体系相匹配的多样化考核方式,包括每个单元实验的通过性评价,期末进行操作性实验考试,将撰写单元实验报告改为撰写模块实验论文,突出学生的综合能力和思考能力评价,组织优秀实验成果展示活动,实行激励性评价。     

综合性、研究型微生物学实验课的过程性考核

建立了与综合性、研究型微生物学实验课和混合式教学法相适应的过程性考核方式。包括:线上课程考核:含10个单元测验和期末实验理论考试,考试成绩占总评成绩的20%;实施基于综合能力和思维方式培养的高阶性考核:将模块一的4个实验报告制作成论文墙报将模块二的5个实验报告撰写成科技论文,将模块三的3个实验报告整合成水质检验报告,开展微生物培养皿艺术大赛,高阶性考核成绩占总评成绩的30%;期末实验操作考试:由学生随机抽取2项实验操作题进行现场操作,所有指导教师现场打分,操作考试均分占总评成绩的50%。通过实践操作考核促进学生平时注重掌握实验技能。微生物学实验课的过程性评价重视学生基本实验技能的掌握以及引导学生重视综合能力和思维方式的训练,从而有助于提高生物科学类本科人才的培养质量。     

钙离子在水霉(Saprolegnia ferax)菌丝顶端细胞壁中呈极性分布

焦锑酸钾处理的水霉(Saprolegnia ferax)菌丝显示:焦锑酸沉淀颗粒仅存在菌丝细胞壁而不是原生质中,并呈顶端到基部的极性分布,即在菌丝最顶端细胞壁中丰富致密、重叠在一起,在约3—10μm的亚顶端则变得稍为稀薄而可分辨,在约10μm以后的成熟区域进一步显得松散而无规律。焦锑酸沉淀颗粒可经EGTA螫合处理去除,并经X-射线微区分析证明在3.6—3.7keV区域可产生Sb和Ca元素混合峰,说明焦锑酸沉淀反映了Ca~(2 )的分布。对冷冻干燥菌丝细胞壁表面进行扫描电镜X-射线微区分析,同样证明菌丝细胞壁含有大量的Ca,菌丝最顶端Ca信号强度高于10μm以后的成熟区。由于Ca~(2 )和H~ 可能为一对拮抗因子维持菌丝顶端细胞壁可塑性和刚性间的平衡以保证菌丝顶端生长,我们检验了菌丝生长过程中培养介质的pH变化,证实培养介质pH随培养时间的延长而逐渐下降。上述结果提示细胞壁Ca~(2 )可能在菌丝顶端生长过程中起作用。     

培养介质pH和EGTA对水霉(Saprolegnia ferax)菌丝细胞肌动蛋白的分布与结构的影响

菌丝在pH 5.0—8.0介质中维持顶端生长,Rhodamin-phalloidin荧光探针显示在菌丝顶端都存在F-actin的“帽子”结构;加入EGTA到培养介质中不影响菌丝的顶端生长和actin的“帽子”结构。值得注意的是:菌丝的Rhodamin-phalloidin荧光强度大小与菌丝顶端生长速率成正比;在含有或不含有EGTA的pH5.0培养条件下,菌丝的生长速率均很低,且后部颗粒状的荧光斑点消失;在pH 3.0-4.0培养介质中菌丝生长停止,不但F-actin“帽子”结构消失,整个菌丝荧光也变得非常微弱无法观察,提示酸性pH可引起F-actin的解聚,从而导致生长速率下降甚至生长停止。     

水霉（Saprolegnia ferax）生长菌丝顶端细胞内游离Ca^2＋和膜结合…

本文比较和研究了水霉（Ｓａｐｒｏｌｅｇｎｉａ ｆｅｒａｘ）生长菌丝顶端胞内Ｆｌｕｏ－３游离Ｃａ＾２＋和ＣＴＣ－膜结合Ｃａ＾２＋的荧光分布影像。激光共焦扫描显微镜下观察可见：Ｆｌｕｏ－３荧光有房室化现象,Ｆｌｕｏ－３荧光反映的是细胞质游离Ｃａ＾２＋与细胞器游离Ｃａ＾２＋总的分布状况,Ｆｌｕｏ－３游离Ｃａ＾２＋的最大荧光强度出现在菌丝顶端２－１０ｕｍ区域,１０ｕｍ以后荧光强度逐渐下降,约４０ｕｍ以后荧     

EPA高产菌的繁殖体诱导条件初探*

研究了诱导介质、处理时间及温度等因素对高产EPA、AA等多不饱和脂肪酸的菌株———轮梗霉 (Diasporangiumsp.)产游动孢子能力的影响。结果表明 :胡萝卜片介质上、2 5℃诱导 6d ,可得到最大数量的孢子 ,同一条件下游动孢子量则在第 8d达到最高。进一步探讨孢子的萌发条件发现 :2 5℃、营养琼脂上孢子的萌发率最高。     

米曲霉果胶酸酯裂解酶（pectin lyase 1）在原核系统中重组表达

来自米曲霉(Aspergillus oryzae)和黑曲霉(Aspergillus niger)的果胶酸酯裂解酶(pectinlyase)一直被用于传统发酵食品的生产,但自然条件下A.oryzae和A.niger的果胶酸酯裂解酶产量较低。通过RT-PCR的方法,获得不含信号肽的A.oryzaePel1cDNA,将Pel1cDNA连入pET-28a( )载体,构建pET-28a( )-pel1质粒。pET-28a( )-pel1转化Turner(DE3)placⅠ细胞,得到转化子pET-28a( )-pel1-Turner(DE3)placⅠ,表达与6个组氨酸融合的Pel1。进一步对Pel1在E.coli系统中表达的条件进行了研究,在37℃,220r/min条件下,培养pET-28a( )-pel1-Turner(DE3)placⅠ细胞,当OD600至0.8左右时,用500μmol/Lisopropylβ-D-thiogalactogalactop-yranoside(IPTG)进行诱导表达,在15℃和170r/min条件下,继续培养60h后,表达效果最好,产酶可达到400u/mL,是A.oryzae自然条件下产酶量的4000倍,也高于已报道的真菌果胶酸酯裂解酶在真菌体系中重组表达的效果。     

DNA碱基质子化学位移受所在序列的五联体性质影响

根据生物大分子核磁共振数据库(BMRB)内16条单链DNA序列中的碱基特征质子的化学位移信息,分析结果表明,五联体(pentaplet)是到目前为止可以由实验数据证明的、决定中部碱基质子化学位移水平的基本单位,即DNA碱基质子的NMR化学位移受所在五联体序列的控制。以五联体中部是T碱基为例,来自化学位移的证据符合来自量子力学计算所得“5'嘧啶-嘌呤比5'嘌呤-嘧啶的顺序更稳定”的论断,表现为5'嘧啶-嘌呤侧翼顺序导致的中部T碱基质子化学位移,比5'嘌呤-嘧啶顺序δ值小0.089。对于中部碱基质子化学位移,5'侧翼二联体效应与3'侧翼二联体效应明显不同。5'侧翼序列对五联体中部碱基质子化学位移的影响从大到小,与5'序列的色散力排列顺序更相关。氢谱上A H8、A H2、G H8、T H6、C H6的位移分布顺序,与从头计算(ab initio)和δ HMON二种伴氢碳原子净电荷计算结果最为接近,相关性好。与ab initio法得到的氢原子净电荷相关性不好。二翼碱基可以对五联体中心碱基的非交换质子在8.5!的距离上产生影响,这是对NMR偶极作用距离极限的突破。DNA的质子次级化学位移不是像蛋白质那样由氢键起主导作用。以上分析为建立双链DNA碱基质子化学位移理论预测公式提供了依据。