八年制学生生物化学实验课程的改革

王丽影,李增霞,张 英,汤其群,查锡良

(复旦大学上海医学院生物化学与分子生物学系,上海 200032)

临床医学八年制是要培养具有科学基础宽厚,专业技能扎实,创新能力强,发展潜力大,具有较强的临床诊断和处理病例的能力的高层次医学人才。生物化学作为医学高等院校中的一门不可或缺的基础课,它的理论及技术广泛渗透到各门医学课程中。生物化学实验课是医学专业学生进一步学习专业课程和科研工作的重要铺垫,其重要性日益突显。

一、八年制生化实验课改革的必要性

以往人们只是将生物化学实验课视为理论课的补充,得不到充分重视。生物化学实验课面临一些主要问题:(1)针对性不强:无论是什么专业的学生,都只有一套实验教材,一套实验步骤。(2)新技术未被及时纳入:生化实验往往只重复几个经典的实验,不能带给学生们科技的最新成果和新理念。(3)知识点含概性不够全面:实验课往往是随着理论课进程,如分别安排蛋白质浓度测定、酶促反应动力学、谷丙转氨酶活性测定等几个独立小实验,一个实验往往仅配合某个章节的一个知识点[1]。这种实验教学模式虽然能使学生对所学理论知识增加理解和感性认识,但思维受一定束缚,阻碍了学生的积极性、创造性以及现代科学思维方法的形成。我们认为加速实验科学的发展,是生物科学发展和医学研究的需要,所以医学院校八年制生化实验课的改革势在必行。我们在实践中摸索,建立起由基础性实验、综合性实验、科研早期训练三部分组成的针对八年制的生化实验教学体系。

二、综合性实验的思路构建与实践

分子生物学的迅猛发展使整个医学科学研究提高到基因水平、分子水平。在临床实践上,基因诊断和基因治疗已提到日程上。八年制学生代表了目前医学在校学生的较高层次,应该掌握一些结合当前的新技术和新知识的分子生物学方面实验的技能。我们除了开设一些基础性生物化学实验,适当增加了分子生物学方面综合性与设计性实验的比重,将多个相关的内容进行有机整合,形成一系列连续性的综合性实验内容,使学生循序渐进地、系统地掌握实验技术和理论[2]。

1.整合分子生物学相关实验。人乙醛脱氢酶2(ALDH2)是酒精代谢中最重要的关键酶之一。编码ALDH2的基因具有高度的遗传多态性并决定人对酒精的耐受性。我们通过大量筛选和比较之后设计的实验是串联“通过口腔拭子法或毛发毛囊抽提全基因组DNA”[3]及“PCR法检测人乙醛脱氢酶2的基因型多态性”[4]两个实验。亚洲人群中普遍存在突变型的乙醛脱氢酶2(ALDH2＊2)。异常的ALDH2分子结构是其外显子12中有一个G※A的点突变(即由ALDH 2＊1突变为ALDH 2＊2),突变型ALDH2活性丧失,抑制了乙醛氧化为乙酸的过程,从而导致乙醛在肝脏内大量累积,使突变携带者在喝酒后会有脸红、心动过速、呼吸困难等不适反应,表现为对酒精的不耐受性。为了对ALDH2＊2等位基因的序列结构及其重要功能有更深入的了解,我们的学生实验将对不同个体的ALDH2多态性进行研究。

2.学生就地取材抽提自己的基因组DNA,提高学生兴趣。学生自己用消毒后的棉签擦拭口腔中两侧脸颊收集口腔粘膜脱落细胞,利用口腔拭子微量DNA抽提试剂盒抽提不同个体基因DNA。这个方法很方便,既让学生跃跃欲试,想知道自己的基因型及对酒精的耐受性,又免去学生对采集全血抽提基因组DNA方法的担忧和恐惧。

3.学生在参与过程中明确科研工作的系统性和严谨性。该综合实验项目涉及真核细胞基因组DNA的提取、琼脂糖凝胶电泳的核酸鉴定、PCR技术等步骤。该综合性实验在内容上衔接紧密、承上启下,每一个实验结果都直接影响本组后续实验的成功性。PCR技术包括引物设计、退火温度摸索、循环数的确定等环节,都可让学生积极参与,学生可体会到科研过程的艰辛、科研工作的系统性和严谨性,增强了责任感。

4.课后思考题注重加强基础知识与临床医学整合。我们组织学生积极讨论思考综合性实验的相关内容,比如:(1)统计本班学生的乙醛脱氢酶2总突变率及男、女同学该酶的突变率,并与文献报道的亚洲人群该酶突变率相比较。(2)试举一例说明通过检测病人的基因多态性研究如何指导个性化用药。让学生认识到疾病基因多态性的研究不但可以揭示同一种疾病不同临床表型的实质,也可以为更具个性化的治疗打下基础。

三、科学研究思维方式的逐步建立

通过综合性实验,学生的实验技能和科研素质得到了显著提高。下一步我们通过加强学生设计实验的能力对学生加强科研早期训练。科研训练作为医学八年制教学的一个重要内容,着重培养学生的科研思想和创新意识。我们对有专业兴趣倾向和部分有科研兴趣的学生安排定期活动。第一阶段老师先启发性地给出几个方面的课题,如化疗药物引起肿瘤细胞凋亡的机制、表皮生长因子受体为什么可以作为肿瘤治疗的靶点等。学生自己动手选题、文献检索、撰写综述。然后学生向老师和同学们汇报讨论,老师给出合理化建议。第二阶段是学习实验技术、谈自己想法,逐步形成自己的科研思路,并通过自己动手设计实验,写科研基金申请书。复旦大学每年拿出经费作为支持学生从事科学研究的专项基金。学生几人为一组,在老师指导下完成实验,为将来能够独立完成科研论文及其以后参与科学研究工作奠定基础。

结语:通过对传统实验内容进行必要的重组、更新、优化、整合,积极开展实验目的性强、内容紧凑连贯的实验,有利于锻炼学生的系统性、创新性思维。科研训练有利于拓宽学生的科学视野、提高科研素质和发展潜能,加强动手能力,为助其日后成为创新型医学人才打下坚实基础。

[1]张淑华.改革实验教学方法实行开放式实验室的探讨[J].医学教育,2002,22(3):49-50.

[2]任 凤,田余祥.改进生物化学实验教学[J].大连医科大学学报,2001,23(2):158.

[3]李 华,梁东春,郭 刚,等.自口腔粘膜上皮脱落细胞中快速提取人基因组DNA的方法比较[J].中国检验医学与临床,2002,3(2):61-67.

[4]裘丽珍,钟文涛,龚兴国.人乙醛脱氢酶2基因＊1/＊2多态性与酒精性疾病[J].医学分子生物学杂志,2007,4(2):164-167.