植物細胞生物化學工程實驗改革與創新

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摘要:在《植物細胞生物化學》教學過程中，為了更好的符合我國新課標教學標準，需要在現有基礎上對整個教學進行改革創新。基于《植物細胞生物化學》工程實驗改革創新進行了研究，找出了目前的改進重點，并解決了存在的相關問題。

關鍵詞:植物細胞;生物化學;實驗改革;創新分析

對植物細胞工程進行分析，可以得知植物細胞工程是一門以植物以及細胞為基礎的實驗性學科。學生在此學科中，可以學習植物組織以及其細胞的基本知識，并在其離體條件下進行培養或人為精細操作。通過集中培育，細胞的某些生物學特性按照教學要求發生改變，從而改良品種或創造全新物種。細胞工程作為生物技術的重要組成部分，在現代生物技術領域發揮著重要的作用。如在農業領域，其雜交水稻便是植物細胞工程的重要體現之一。因此，植物細胞理論發展以及實驗體系二者緊密結合，為整個生物學研究提供理想的平臺。在此平臺上，可以進行細胞生物學、分子生物學，以及發育生物學的研究。作為實踐性極強的學科，如何更好的在生物領域發揮作用，需要教師以及學生在學習中不斷探索改進自身目前的學習方案，確保能夠得到全面成長。

1生物化學工程基本概述

對生物化學工程進行概述，可以得知生物化學工程是我國目前重點關注的教學領域。生物化學工程的特性應用其化學工程的原理以及方法，全面解決其生物體或生物活性物質參與過程，將其作為基礎理論，是一項全新的工程技術［1］。生物化學分為生物化學、微生物學，以及化學工程學，是目前在發展過程中必不可少的重要組成部分。在生物化學工程實驗總結，需要分析以下四項特點:其一，確保原料的有效處理。在催化反應、培養基中著重其制備過程，包含其原料的物理化學加工以及滅菌過程。其二，生物催化劑的制備。生物催化劑制備泛指游離或固定化活細胞或酶，微生物是常用的活細胞催化劑，酶催化劑則從細胞進行提取，只有合理時才可被應用，且不同菌株專業性穩定性具有較大差異［2］。因此，有關于其菌種的分離篩選必不可少。可以使用現有的DNA重組技術以及細胞融合技術來改造，組建全新的生物催化劑。通過固定化酶或固定化細胞，使整個生物催化劑能夠較長時間的完成反復利用。其三，生物反應的主體設備，即生物反應器在反應中采用全新的微生物細胞完成發酵，將其稱為催化反應劑反應器。此外，還可以適用于動植物細胞大量培植的裝置，完善其現有的操作方式［3］。就整個發酵動力學、酶動力學以及傳遞過程原理，形成其基本的生化反應工程。其四，生物化產品的分離以及精制，是整個生物化分離工程的主要內容［4］。

2植物細胞生物化學的特點以及發展趨勢

植物細胞生物化學的特性與一般化學反應相比，其采用生物催化劑。因此，可在常溫下進行反應。同時，運用重組DNA技術以及細胞融合技術，改造其生物催化劑可以采用分批操作，避免以往在催化過程中出現的相關問題;以再生性的植物生物資源為原料，其來源豐富、價格較低，且在生產過程中產生的廢料較小;原料成分較容易控制，對于生產控制以及·681·產品質量帶來的影響較小。在整個工程實驗中，需要注意其過高底物以及產物會給整個酶帶來一定的影響。因此，需要避免酶自身出現高滲壓［5］。酶的反應專業性較強，轉化率較高，但酶自身的成本較高。因此，發酵過程其應用面較廣，成本較低，其反應機理復雜。在未來的發展趨勢中，生物學化學工程的研究重點課題首先為新型生物反應器的研究開發，并針對于整個生物重組DNA融合技術取得全新的投產，使其動植物細胞培養技術興起，研制全新的新型生物反應器以及有關的基本原理。此外，就整個新型分離方法以及設備開發完成全新的生物化學品精制，且將生物化學品能夠集中于實驗室規模，將此用于日常生產。通過全新的描述反應，建立其相關的數學模型，有利于完成過程控制以及優化，在生產過程中完成控制手段的改造，確保整個反應過程。

3有效改良以往的教學模式

教師在對學生進行教學過程中，可以改善以往常規的教學模式。植物細胞工程是一門綜合性極強的學科，包含實踐以及理論兩部分。教學體系較為龐大，教學方式彈性較高，要求學生在有限的學習時間內提高其實驗技能以及創新能力。因此，傳統的教學模式已不能滿足目前的培養需求。教師在后續改革中，可以進行優化，解決目前經驗不足的問題。例如，教師可以開展注入式教學，在每個實驗中，將實驗目的、原理、步驟等進行提前講解，讓學生幫助教師共同準備。學生可準備實驗藥品以及培養基，在課程結束后，教師與學生可以共同的就整個操作流程進行討論［6］。此外，也可以結合4～5人的興趣小組，在以往的科研成果上，提出研究課題;或者由學生自擬課題，讓學生查閱相關的文獻，共同討論。采取導入式教學，可以更好的調節學生的主觀能動性，使學生在課堂主體上發揮其全新作用，擴大整個實驗材料來源廣度，將教師科研材料應用于實踐教學。在教學時，如何激發學生的學習興趣以及培養學生的科研思維，是教師亟待解決的重點問題［7］。針對于細胞工程實驗，可以結合生物老師的科研材料，更好的幫助學生能夠得到全面的培養，改善目前在學習過程中學生反饋課程單一化的問題。

4達成實驗體系與實際生活緊密結合的特點

為了加強實驗教學的特性，擴展整個植物細胞工程實驗室規模，教師以及學校可以對目前的教學環境進行改善。例如，可以分別建立準備接種室、培養室、分析室，更好的完成組織培苗。同時，學校還可購置工作臺、人工智能氣候箱、臭氧發生器等，為植物細胞工程實驗開設奠定良好的物質基礎。整個植物細胞工程其實驗要求在無菌條件下進行，因此可以專門設置準備室、接種室。在改善其實驗環境中，可以進行無菌處理［8］。一般每隔30天左右，使用乙二醇進行熏蒸，每隔2～3天使用臭氧進行消毒。在實驗結束后，使用相應的消毒溶液進行地面以及桌面消毒;同時，制定全新的管理章程。學生在管理章程的影響下，每次實驗均會更換工作服，并穿戴一次性鞋套，將安全工作做著首位。在實驗項目與生產實踐結合中，為了提高學生的學習興趣，結合植物細胞工程技術，在農業以及園林中的有效應用，開設實用的實驗項目非常重要。準備充足的實驗材料，供學生實驗選擇［9］，可以更好的讓學生了解各植物的愈合特點。不同的實驗項目具有各自優勢。例如，在菊花繁育項目中，學生可以了解植物的繁育過程，讓學生明確植物的生長特性，使學生在植物細胞技術中能夠更好的將知識應用其中，脫離其常規的書本學習。將農業、園林、醫藥緊密結合，讓學生充分意識到植物細胞工程以自身所學專業的緊密連接。在實驗項目設計時，還需要考慮到實驗生產，并吸取其他國家或其他城市的實驗案例，以便能夠總結出合理的改進方法。教師還可設置教學實習，讓學生能夠更好的滲透至整個學習體系，達成沉浸式學習［10］。

5精心安排實驗教學內容

在實驗教學中，精心安排整個實驗教學內容，通過全新的教學方案達成改良。例如，近年來我國教育領域對于院校在培養學生創新能力方面提出了全新的要求，同時也提供了更高的支持。在培養方案制定過程中，強調要加強實訓要求，增加其課程綜合性設計性實驗比例，減少其驗證性實驗比例。因此，在植物細胞工程實驗中，教師可以增加實驗型實訓比例，教師可以將實驗物品準備完畢后，讓學生按照指導操作書進行。在教學過程中，其屬于一種過程性實驗，可以體現出學生的主觀能動性，發揮學生的創造性思維。此外，教師更可以整合原有的實驗內容，進行分層教學。將其基礎知識、基本理論、書寫方案等進行收集，隨后進行匯報，教師在實驗結束后，可以使部分同學能夠自行選題，開展二次實驗，并就實驗中存在的問題進行探討，擬定合理的技術路線，培養學生解決問題的能力。

6注重實驗結果完成觀察分析

注重整個實驗結果，完成實驗結果的觀察以及分析。在植物細胞工程中，實驗的最大特點在于絕大部分實驗結果無法在課堂上及時觀察，需要進行培養，并在適宜的溫度以及光照的條件下，可以展現出明顯的生理指標變化;同時，完成后續觀察記錄。不同生長時期其生長狀態不同。學生必須進行多次觀察，并分時間段進行記錄，最終整合分析結果。因此，在種植過程中，其實驗結束2～3天可以觀察細菌污染情況，如出現細菌污染，則需要及時對已污染材料進行處理。在7天左右，觀察真菌污染情況，并進行及時處理，以為后續的實驗積累全新經驗，得出有效的實驗結論。在接種5～7天后，觀察各生理指標。例如，在煙草葉片接種10天左右，便可觀察到煙草葉片的生長明顯變化。其不同培養基煙草葉片的生長情況具有明顯不同，生根培養基中可以觀察到葉片下方有細小的根毛生長，而誘導愈傷培養基葉片邊緣有少量的松散細胞增生，而生芽培養基則在葉邊上部以及邊緣出現嫩芽。在20天左右，不同培養基的生長特性更加明顯。學生需要在實驗過程中，記錄每個植物生長過程中出現的不同生長發育現狀并及時的進行分析。在整個實驗結果觀察中，教師需要解決學生觀察重視程度不足的問題。以往學生在種植完畢一個月后才進行觀察，忽略了中間的多個生長時期。此種實驗方式僅能看到最終的生長狀況，導致學生對于植物的生長發育沒有連續且整體的認知，整個實驗結果大打折扣。因此，介于植物細胞工程實驗的特性，在后續的觀察過程中，可以根據外植體的特性以及培養目標，制定合理詳細的觀察計劃，以便使整個實驗數據更加完善，引導學生觀察重點，記錄詳細數據，并分析其整個觀察時間，直到最終結果。能夠得出合理且精準的數值，使理論以及實踐二者有效結合，保障學生所學知識，能得到有效的學習成果。

7結語

綜上所述，植物細胞培養技術已經應用至實際生產以及生活中。借助自身的獨特優勢，其在多領域發揮了自身的積極作用，有效強化了我國民生領域，增強我國綜合實力。對于植物細胞生物化學領域，我國對于人才培養提出了更高要求。在教學過程中，教師應根據學生在學習過程中出現的問題進行解決，幫助學生熟練的掌握該技能。學校需要增強師資力量，保障學生能夠得到有效培養，將其與實踐進行結合，改善以往在教學過程中出現的架空問題，使學生在后續工作實踐中能夠得到更好的應用。緊隨科技發展步伐，不斷創新以及實踐，為培養新型細胞技術人才做出更大努力。

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作者：張寶華 單位：朔州師范高等專科學校