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計畫主持人：江善宗 共同主持人：許 濤

教育部顧問室 『 生物技術科技 』 教育改進計畫 夥伴學校計畫成果報告. 重點規劃領域：  植物生物技術. 計畫主持人：江善宗 共同主持人：許 濤. 申請機關：國立臺灣海洋大學 參與科系所： 海洋大學： 生物科技研究所 水產養殖學系 海洋生物研究所 中央研究院： 植物研究所 台灣大學： 海洋研究所. 重點領域及特色. 本校在生物技術教育所建立之教學環境特色. 強化基礎科學教育，為培養生技產業人才奠定良好根基：.

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計畫主持人：江善宗 共同主持人：許 濤

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Presentation Transcript

  1. 教育部顧問室『生物技術科技』教育改進計畫 夥伴學校計畫成果報告 重點規劃領域： 植物生物技術 計畫主持人：江善宗 共同主持人：許 濤

  2. 申請機關：國立臺灣海洋大學 參與科系所： 海洋大學： 生物科技研究所 水產養殖學系 海洋生物研究所 中央研究院：植物研究所 台灣大學： 海洋研究所

  3. 重點領域及特色

  4. 本校在生物技術教育所建立之教學環境特色 • 強化基礎科學教育，為培養生技產業人才奠定良好根基： 本校將原屬共同科之化學、生物、物理及數學教學小組與進行學術研究之相關系所(生物科技研究所、光電科學研究所、海洋生物研究所)合併，以提昇基礎學科教學品質及各學科教師對學術研究之貢獻。

  5. 本校在教育部生物技術教學改進計畫補助下所建立之教學環境特色本校在教育部生物技術教學改進計畫補助下所建立之教學環境特色 • 以生物科技研究所為基礎，整合生命與資源科學院相關師資成立大學部生物技術學程，去除系所界限，提供系列性核心與進階課程，使修習學程者能獲得多方面各層級之生技教育

  6. 未來本校在生技教育之目標 • 配合本校教學研究資源、教授專長及研究主題，以碩博士班研究生與國高中教師為訓練對象，開設主題明確且具有特色之課程。現階段選擇植物基因轉殖、疾病檢測、淡海水藻類繁殖技術及生物活性蛋白分離等為特色課程。

  7. 執行的重點

  8. 計畫整體的架構

  9. 海洋大學生物技術與研究中心 1. 生科院各系所之專任教師為基礎 2. 客座教師提供廣泛性教學內容，加強授課品質 3. 產業界人士擔任技術導師，提供實務經驗

  10. 規劃課程

  11. 根據未來生技產業發展之潛力，本學院將重點放在藻類生物技術課程，其理由為：根據未來生技產業發展之潛力，本學院將重點放在藻類生物技術課程，其理由為： 一、社會大眾對藻類及其相關產品接受度高，普遍認為藻類對健康有益，不致像利用病毒或細菌介入生產之產品易引起之疑慮或排斥性 二、藻類繁殖培養成本較低，將經費用在活性成分分離測試，使資本不過度擴張下，得到明顯研發成果或產品

  12. 三、各種藻類所含之活性蛋白可能不同，如何選擇活性強且應用價值高者進行開發則有賴研究團隊之密切合作，提昇產品品質與研究深度三、各種藻類所含之活性蛋白可能不同，如何選擇活性強且應用價值高者進行開發則有賴研究團隊之密切合作，提昇產品品質與研究深度 四、目前在北部地區之大學院校及中研院植物所均有學者針對不同藻類探討培養繁殖、生物活性蛋白及基因結構等主題，若加以整合可成為一專業且分工精細之教學研究團隊，且由北部至東北部地區有夠規模生技公司及藥廠。在藻類生技產業發展上具有良好之利基及區域性配合度

  13. 以海水及淡水藻類為主題之應用導向實驗課程 對象 課程內容 （2）藻類生物活性蛋白 分離純化與基因選殖 （1）藻類繁殖培養技術 （3）藻類生物復育技術 高國中教師與產業界人士 碩博士班研究生 大學部學生

  14. 本課程已於九十一學年度第一學期開授，修課人數10人本課程已於九十一學年度第一學期開授，修課人數10人 (1) 藻類繁殖培養技術 本課程介紹大型海水藻及淡海水微細藻類之採集、藻細胞顯微構造觀察、各型藻類最佳固態及液態培養基設計、大型海水藻原生質體之製備及藉融合法建立新品系之藻種。

  15. 本課程已於九十一學年度第一學期開授，修課人數20人本課程已於九十一學年度第一學期開授，修課人數20人 (2)藻類生物活性蛋白質開發與利用 A：藻類蛋白質分離、純化與生物活性測試；授課內容強調生物活性蛋白之應用 B：藻類生物活性蛋白之蛋白質體學之探討及基因結構分析，目的在加強學員之基礎與應用研究能力，建 立長遠發展之根基

  16. (3)藻類生物復育技術 本課程已於九十學年度第二學期開授，修課人數10人 利用藻類吸附及轉換重金屬離子之特性，結合生化工程反應器設計原理，設計藻類生物反應器去除水中有毒物質，應用在環境保護與水族生物之培育上。

  17. 教學實習(驗)室規劃

  18. 九十一年度設備購置清冊

  19. 超微量砷偵測系統 冷凍超高速離心機 九十一年度購置設備 離心鉈 rotor 蛋白質等電點分析系統

  20. 91年度計畫目標與工作內容 執行成效

  21. 開課整理表

  22. 暑期研習班

  23. 陳慶三研究員 林棋財所長 許濤教授

  24. 授課講義 陳慶三 研究員 中央研究院植物研究所

  25. 何謂蛋白質 • 為什麼要純化蛋白質 • 蛋白質純化需注意的事項 • 材料的選擇 • 蛋白質的純化法 • 硫酸銨沈澱法 • 有機溶媒沈澱法 • 離子交換層析 • 親和層析法 • 等電聚焦 • Native PAGE、SDS-PAGE、二維電泳 • 以基因重組技術純化蛋白質 • 蛋白質純度分析 課 程 大 綱 蛋白質分離純化法概論

  26. 授課講義 許濤教授 生物科技研究所

  27. 蛋白質體學研究流程與所需設備之功能 • 二維蛋白電泳作用原理之細部說明 • 質譜儀分析原理及其在化學上之用途 • 蛋白質之雷射輔助脫附飛行質譜(MALDI-TOF)分析與鑑定 • 二維蛋白電泳分離藻類蛋白與MALDI-TOF分析 • 藉雙重質譜分析(MS/MS)研究藻類蛋白酵素分解後之胜肽序列 • MALDI-TOF與MS/MS分析實例說明 課 程 大 綱 藻類生物活性蛋白質體學研究

  28. DNA結構及序列特異性辨識蛋白之特性 • DNA辨識蛋白功能與基因表現 • DNA辨識蛋白間之交互作用與生理功能間之關係 • 利用凝膠電泳阻滯試驗與分子過濾結合分析法研究DNA辨識蛋白之功能 • 利用紫外線交錯聯結試驗分析蛋白與DNA接觸點 • DNA辨識蛋白應用於偵測DNA突變及結構變異之研究 • 自凝膠電泳純化DNA辨識蛋白與蛋白質譜分析 課 程 大 綱 藻類DNA辨識蛋白特性及其應用

  29. Cleaning of glassware by 50% nitric acid • Preparation of 12.5% SDS-polyacrylamide gel • Preparation of green algae crude extract proteins • Handling of pH3-10 IPG strip • Rehydration of IPG strip at low voltage • Separation of algal proteins by iso- electrofocusing • Separation of algal proteins by SDS-PAGE • Identification of proteins by silver staining 課 程 大 綱 藻類蛋白二維電泳分析實驗 藻類生物活性蛋白質體學研究

  30. 授課講義 林棋財所長 生物科技研究所

  31. 自由基的生成：生物體中之活性氧與自由基、環境中之活性氧與自由基自由基的生成：生物體中之活性氧與自由基、環境中之活性氧與自由基 • 自由基的種類：超氧陰離子、過氧化氫、氫氧自由基、一氧化氮 • 常見的自由基傷害：對脂質之傷害、對蛋白質之傷害、對DNA之傷害 • 自由基病理：自由基與慢性發炎性疾病的關係 • 自由基之防禦系統 • 超氧歧化酵素的分類：銅鋅型超氧歧化酵素、錳型超氧歧化酵素、鐵型超氧歧化酵素 課 程 大 綱 藻類抗氧化蛋白之特性、應用與基因結構

  32. 課 程 大 綱 藻類超氧岐化酵素基因選殖實驗(一)、(二) • 矽藻 cDNA之製備 • Polymerase Chain Reaction (PCR)原理介紹 • 矽藻SOD中間片段(高保守區域)基因的選殖(以PCR方法進行) • DNA電泳膠體置備、DNA電泳、染色體及照相 • PCR產物純化 • 純化之PCR產物與載體pGEM-T結合 (一) • 轉型寄主細胞(transformation) • 質體之純化置備及檢視 • 限制酵素切割反應 • DNA 定序介紹 • DNA序列之判讀 • GCG軟體之介紹 (二)

  33. UV induced protein 蜈蚣藻盤狀體培養 2D Electrophoresis of Algal Proteins 實驗報告 紅毛苔釋放單胞子 2D Electrophoresis of Algal Proteins 石花菜附著

  34. Designed HG-GCT-AAS system

  35. GCT compartment

  36. Chromatogram with optimized parameters 無機砷 雙甲基砷 單甲基砷

  37. 暑期A班座談 暑期B班座談 綜合座談 頒發證書 暑期B班合影 暑期A班合影

  38. 91年度績效自我評估及建議 (1)教學重點符合本校特色，選擇以藻類生物技術為執行重點來與其他夥伴學校領域重覆，且可藉台大及中研院相關師資之協助加強教學內容。 (2)學期課程或暑期研習班課程均達到著重實驗使學生親手操作之目標，由於助教群實驗前均與授課教師共同討論實驗內容，加上事前準備充份，因此學員均可詳細瞭解每一步驟細節，又因本校已設生技教學專屬實驗，提供每一小組充足實驗空間，學習成效也反應在教學成果調查表中。

  39. 本年度計畫待加強之處： (1)因第一年執行以藻類為主之計畫，事前雖已溝通協調，但三門藻類課程間之互補性仍應再以加強，尤其在各課程間技術上相關性如藻類活性蛋白分離如何協助尋找具良好生物復育能力之藻株等主題將予以補強 (2)藻類基因選殖部份因藻類在分類上之特殊性，必須待蛋白質層次有明顯結果後，基因選殖工作方能快速進行，故現階段藻類基因實驗仍於初階層級，未來應可隨活性蛋白鑑定工作之進行而達到更高階水準。 (3)預定開設藻類繁殖培養技術，藻類活性蛋白分離與基因選殖及藻類生物復育技術均如期執行

  40. 未來藻類生物技術進階性實驗授課內容 (1)探討高密度藻類光照培養方式以提高單位體積藻細胞含量，並建立藻細胞快速過濾收集法。 (2)藻細胞原生質體(protoplast)製備標藉融合同屬藻種原生質體產生新藻種，獲取新生物活性蛋白。 (3)真核綠藻cDNA庫製備，並將此cDNA庫轉殖已知基因缺陷之酵母菌突變株，藉基因功能互補試驗篩選綠藻基因。

  41. 92年度計畫內容與工作項目 • 92年度計畫仍以開設包含理論與實驗部份之藻類應用課成為目標，並舉辦以實作為主之暑期研習班加強對大專及高中教師，產業界人士，博碩士班研究生之推廣教育 • 92年度擬開設：(1)藻類繁殖培養技術(2)藻類生物復育技術(3)藻類生物活性蛋白分離與基因選殖三門課程，每門課程理論與實驗部份各佔30%與70%，此三門課程中以第三項為重點課程，且因91年度暑期研習班反應良好，92年度預定在7、8月各舉辦一梯次「藻類活性蛋白分離與基因選殖」基礎班，但研習深度將逐年提昇 • 本研習班擬邀請中研院植物所陳慶三研究員，吳俊宗研究員與台大海洋研究所黃穰教授擔任客座講員配合本校水產養殖系陳忠信教授與生物科技研究所許濤教授進行研習會各項課程講授及實驗

  42. 92年度預期效益： (1)藉課程間教學內容與實驗項目之整合，可使學生更明瞭課程目的與其應用之價值，也應可持續吸引優秀學生修習各藻類課程，強化人才培育 (2)藉採購儀器設備使教學實驗水準繼續提昇，如91年度已採購之蛋白質等電點分析儀配合92年度擬採購之二維電泳膠片掃描系統與分析軟體可使蛋白質體學教學實驗更易解析電泳資訊減少人為誤差

  43. 92年度預期效益： (3)藉舉辦暑期研習班廣大生物技術推廣教育，包括高國中教師生技在職訓練，大學院校教師群體計畫之成型與技術交流，碩博士班學生吸收新知上均將有明顯效益 (4)藉編撰教材與設計實驗，訓練良好之助教人才，對學術與產業發展將有助益

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