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中科院分子细胞科学卓越创新中心王恩多院士实验室成功举办以“认识蛋白质和核酸”为主题的科普活动

发布日期:2021-06-11  浏览次数:3069

      2021年5月22日,王恩多院士实验室举办了以“认识蛋白质和核酸”为主题的科普活动。参加科普活动的公众以中学生和小学生为主。参观王恩多院士实验室,科普志愿者以“中心法则”为开始,向参观的小朋友介绍了生命活动中两种重要的大分子核酸与蛋白质。主要是结合实验室的研究方向,重点介绍了tRNA在蛋白质翻译过程中的重要性以及蛋白质突变与疾病之间的联系。

      多种演示及动手小实验,科普实验设计融入了科学性、趣味性、可操作互动性。实验包括:

1. 水果电池:水果电池是利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池。在这次实验中,我们用到的材料有:苹果、柠檬、铜片、芯片、二极管和导线。首先给小朋友们示范水果电池的组装和解释其发电原理,之后让小学生们自己动手组装电池。通过这次科普实验,小学生们学习了电学知识,成功制作了水果电池,提升了自己的动手能力,激发了自己的科学探索兴趣。

2.组织切片观察:“观察小鼠心脏切片”,心血管疾病是我们国家乃至世界的一大医学课题,由于其发病率高,致死率高而被全球科学家关注着。我们通过对小鼠心脏进行切片染色,来直观地观察和揭示心脏在心血管疾病发病过程中的状态,进而更加深入了解心血管疾病的发病机理。小朋友们都非常好奇地去观察心脏切片,并提了很多关于心脏结构的问题,比如“心脏为什么有两个大洞洞(左右心室)”,“心脏上方长了两只耳朵(左右心房)”……为了满足小朋友们的好奇心,志愿者一一解答了他们的疑惑,希望这次科普活动在他们心中种下一颗小小的科研种子,将来有一天能成长为参天大树,为祖国和世界的心脑血管疾病治疗做出大贡献。

3. PCR产物的鉴定:PCR是我们进行分子克隆的第一步,目的是将基因组或者cDNA上的基因扩增出来用于后续的生物学研究。本次活动主要包括PCR原理的讲解、琼脂糖凝胶电泳分离核酸的原理介绍以及鉴定过程演示。通过具体的内容讲解以及让他们亲自参与实验过程并最后在照胶仪下直观地看到DNA条带。小同学们对于PCR产物鉴定这一生物实验的基本内容有了更具体的认识。

4.蛋白质纯化的常规操作:本次实验内容主要包括质粒的转化过程和表达菌株的培养。首先是将事前构建好的表达载体通过热激的方法使其能够高效率的转入进bl21表达菌株中,然后涂板,放到37℃培养箱中,最终长出单菌落并在LB液体培养基中扩大培养至OD值约0.6,最后加IPTG诱导蛋白质的表达。本次实验简单介绍了用原核生物大肠杆菌纯化蛋白质的传统方法,主要是构建好表达载体之后的几个常规操作。

5.蛋白质浓度测定: BCA方法是近年来广泛应用的蛋白质定量方法。其原理是,在碱性环境下蛋白质与二价铜离子络合并将二价铜离子还原为一价铜离子。BCA与一价铜离子结合形成稳定的蓝紫色复合物。该复合物在562 nm处有较高的吸光值,并与蛋白质浓度呈正比。不方便的是这种方法需要提前制作标准曲线。BCA蛋白质测定方法灵敏度高,操作简单,试剂及其形成的颜色复合物稳定性俱佳。通过测定蛋白浓度,有助于他们更好的了解蛋白质,激发他们对科研的兴趣。

6.金属盐与硅酸钠的“水中花园”实验:将一粒固体丢入透明溶液中,固体沉入底部,像种子发芽一样向上成长出枝干!这是怎么一回事呢?原来是金属盐固体在硅酸钠的水溶液中反应,在金属盐晶体表面生成硅酸盐薄膜。由于薄膜具有半透膜的渗透性及薄膜内外渗透压的差异,硅酸盐薄膜被涨破、又重新形成,并不断反复这一过程,就像植物不断地竖直向上生长一样。而且不同的金属盐和硅酸盐颜色不同,长出的枝干也五彩缤纷。本实验成功地复现了“水中花园”的效果,神奇且直观的现象充分激发了小朋友们对科学的热情和兴趣。在志愿者的引导监督和安全保障下,每个小朋友都能亲自动手试验这一美丽的过程。希望本实验能为这些孩子们埋下科学的种子,等待它们有一天生根发芽。

7.“DNA的若隐若现"实验,让同学们认识到存在于细胞核中的生物大分子核酸,真实的肉眼可见核酸这种物质;根据DNA在不同溶剂中的溶解度不同,让同学们了解DNA的物理化学属性; 同时,通过对核酸相关知识的讲解,让大家认识到DNA是承载生命的遗传物质,了解DNA的组成成分,了解人类基因组计划完成的重要意义,了解一些家族性遗传病的发病机理以及科研工作者肩负的“为人类健康保驾护航”的责任与使命。

      通过科普知识讲解和实验技术体验,参与者对蛋白质、核酸生物大分子有了初步了解。本次活动中我们增加了趣味体验环节,通过亲自动手,大家不仅学习了基本的生物大分子知识,还体验了科学研究的艺术美。此次科普活动取得了预期效果,使参与学生对科学研究有了感性认识,普及了科学知识,活动受到参加科普活动的学生及家长的一致好评。

      本次科普活动是中国生物化学与分子生物学会2021年实验室开放月活动之一,活动得到了联合主办单位中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的大力支持。

科普志愿者演示实验

公众动手做实验

 

科普志愿者与公众合影

供稿:王恩多院士实验室