遺傳學(xué)實驗課程教學(xué)大綱

遺傳學(xué)實驗課程教學(xué)大綱課程編號：10021070課程名稱：遺傳學(xué)實驗/geneticsexperiment課程屬性：必修實驗屬性：非獨立設(shè)課開課學(xué)期：4學(xué)時：16/66適用專業(yè)：生物工程學(xué)分：1.0/3.0開課部門：化學(xué)與生物工程學(xué)院考核要求：實驗20%課程簡介：實驗?zāi)康模和ㄟ^本課程（實驗）的教學(xué)，使學(xué)生掌握遺傳學(xué)實驗的基本操作及實驗技術(shù)，掌握和了解遺傳學(xué)基本原理的驗證性實驗，又要包括遺傳學(xué)研究所必需的基本實驗技術(shù)，同時也要體現(xiàn)現(xiàn)代遺傳學(xué)發(fā)展的新方法、新技術(shù)。本實驗課內(nèi)容包括驗證性實驗、綜合實驗、二個部分，驗證性實驗主要通過老師示教后有學(xué)生完成，綜合實驗在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自己動手完成，經(jīng)教師認(rèn)可后獨立完成實驗操作，并撰寫研究報告。并培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，良好的科學(xué)素養(yǎng)和工作習(xí)慣。通過實驗，加深學(xué)生對遺傳學(xué)基本理論與概念的理解，增強運用所學(xué)的理論解決實際問題的能力?；疽螅阂髮W(xué)生對必須掌握的基本操作達(dá)到正確、熟練靈活運用的程度，能正確運用并選擇合適的方法，能初步解決實驗中碰到的問題。一、實驗項目設(shè)置及學(xué)時分配項目編號實驗項目名稱實驗類型開出要求學(xué)時分配10021070-001有絲分裂的制片和觀察2必做10021070-002植物多倍體的誘導(dǎo)和鑒定6必做10021070-003植物總DNA的提取和純化4必做10021070-004植物基因PCR擴增及檢測4必做學(xué)時總計16二、實驗內(nèi)容及教學(xué)要求實驗項目1：有絲分裂的制片和觀察1、教學(xué)內(nèi)容1、有絲分裂植物細(xì)胞分裂的主要方式，細(xì)胞分裂過程中，核內(nèi)染色體準(zhǔn)確地復(fù)制，并有規(guī)律地、均勻地分配到兩個子細(xì)胞中去，保證了植物細(xì)胞的遺傳性狀的一致。各種生長旺盛的植物組織中，如根尖組織、莖尖組織、居間分生組織、愈傷組織等，有大量處于分裂高峰期的細(xì)胞，此時經(jīng)預(yù)處理，固定、解離、染色和涂抹壓片等方法，在顯微鏡下可以觀察到處于有絲分裂各時期的細(xì)胞和染色體。2、秋水仙素秋水仙素，一種生物堿，因最初從百合科植物秋水仙中提取出來，故名,也稱秋水仙堿。純秋水仙素呈黃色針狀結(jié)晶，熔點157℃。易溶于水、乙醇和氯仿。味苦，有毒。秋水仙素能抑制有絲分裂，破壞紡錘體，使染色體停滯在分裂中期。這種由秋水仙素引起的不正常分裂，稱為秋水仙素有絲分裂。在這樣的有絲分裂中，染色體雖然縱裂，但細(xì)胞不分裂，不能形成兩個子細(xì)胞，因而使染色體加倍。自1937年美國學(xué)者布萊克斯利（A.F.Blakeslee）等用秋水仙素加倍曼陀羅等植物的染色體數(shù)獲得成功以后，秋水仙素就被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)的研究和植物育種。3、孚爾根(Feulgen)染色法細(xì)胞內(nèi)的DNA在1NHCl60℃水解時部分地破壞了脫氧核糖與嘌呤堿之間的糖苷鍵而使嘌呤堿脫掉，從而使脫氧核糖的第一個碳原子上潛在的醛基獲得了自由狀態(tài)。用無色的亞硫酸品紅（schiff試劑）去染經(jīng)酸解的細(xì)胞時，可與染色體DNA上游離的醛基結(jié)合，生成呈紅色的醌式結(jié)構(gòu)，從而使DNA分子著色。這一反應(yīng)是1924年由Feulgen和Rossonbek所發(fā)現(xiàn)和確定的，已廣泛用作鑒別DNA的一種特異性檢查方法。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解染色體的染色方法（2）熟悉有絲分裂過程中染色體的形態(tài)特征和動態(tài)變化（3）掌握植物根尖染色體制片技術(shù)實驗項目2：植物多倍體的誘導(dǎo)和鑒定1、教學(xué)內(nèi)容生物體的細(xì)胞核中都有相對穩(wěn)定的染色體數(shù)目，這是物種的基本特征之一。多倍體是細(xì)胞中具有3個或3個以上的染色體組的生物體。在植物育種上，利用多倍體可以改良作物的經(jīng)濟性狀，同時還可以利用多倍體克服遠(yuǎn)緣雜交過程中的障礙。利用一些化學(xué)因素誘導(dǎo)植物產(chǎn)生多倍體，秋水仙素是誘導(dǎo)多倍體形成最有效和常用的藥品之一，利用秋水仙素處理正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞，可以抑制紡錘絲的形成，使細(xì)胞有絲分裂中期紡錘絲斷裂或紡錘體形成受抑制，有絲分裂后期，復(fù)制的染色體無法移向兩級，細(xì)胞內(nèi)的染色體加倍，形成多倍體。因此在適宜濃度的秋水仙素作用下，它既可以有效的阻止紡錘體的形成，又不至于對細(xì)胞發(fā)生較大的毒害，因此，細(xì)胞經(jīng)一定時期后仍可恢復(fù)正常，繼續(xù)分裂，只是染色體數(shù)目加倍成為多倍性細(xì)胞，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)育成為多倍體植物。將秋水仙素處理的植物根尖，制成臨時裝片，利用顯微鏡觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞中的染色體數(shù)目而確定是否形成染色體。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解植物多倍體的普遍性（2）熟悉植物多倍體誘導(dǎo)程序（3）掌握化學(xué)誘導(dǎo)植物多倍體的原理以及方法實驗項目3：植物總DNA的提取和純化1、教學(xué)內(nèi)容使用液氮對植物葉片進(jìn)行研磨，在保證破碎細(xì)胞的同時，會大大降低酶活，減少DNase對植物基因組DNA的降解作用。植物提取液中含有SDS可溶解蛋白，使之變性從而脫離基因組DNA。e)提取液中EDTA同樣可通過螯合金屬離子從而使DNase喪失活性，保護植物基因組DNA不被降解。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解DNA的物理化學(xué)性質(zhì)（2）熟悉真核生物基因組DNA提取的一般原理（3）掌握植物基因組DNA提取的方法和步驟實驗項目4：植物基因PCR擴增及檢測1、教學(xué)內(nèi)容提取DNA一般用水稻幼葉，先用機械方法液氮研磨植物組織使組織細(xì)胞破碎，然后加TPS抽提液水浴提取DNA，最后用無水乙醇沉淀DNA即可。(DNA提取原理)DNA在高溫時可以發(fā)生變性解鏈，當(dāng)溫度降低后又可以復(fù)性成為雙鏈。(PCR原理)。瓊脂糖凝膠電泳:借助瓊脂糖凝膠的分子篩作用，核酸片段因其分子量或分子形狀不同，電泳移動速度有差異而分離。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是利用DNA片段旁側(cè)兩個短的單鏈引物，在體外快速擴增特異DNA片段的技術(shù)。它應(yīng)用熱穩(wěn)定的聚合酶，通過雙鏈DNA模板的熱變性、引物退火和引物延伸的重復(fù)循環(huán)。DNA片段以指數(shù)方式增加了百萬倍。從非常微量的DNA甚至單個細(xì)胞所含有的DNA起始，可產(chǎn)生ug量的PCR產(chǎn)物。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解體外擴增DNA的發(fā)展歷史（2）熟悉PCR的的原理（3）掌握PCR的相關(guān)操作步驟三、考核方式及要求考查，平時成績占40%，實驗報告成績占60%，實驗總成績=平時成績*40%+實驗報告成績*60%實驗要求：1、預(yù)習(xí)：為了提高獨立分析和解決問題的能力，實驗前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)，書寫預(yù)習(xí)提綱，熟悉整個實驗的原理，操作步驟的意義。2、實驗：先通過老師的介紹，了解實驗步驟和注意事項，了解主要儀器的使用方法，然后按實驗要求認(rèn)真操作，并把觀察到的現(xiàn)象、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)如實、及時記錄在記錄本上。3、報告：實驗完畢后，對所有結(jié)果進(jìn)行整理、分析和說明，實事求是地寫出實驗報告，在下次實驗時由每組組長收齊后交給老師。4、整潔：環(huán)境和儀器的清潔整齊是做好實驗的基本條件。實驗臺面必須保持整潔；公用試劑用完后立即蓋好放回原處；每次實驗告一段落，每組同學(xué)都要將所使用的試劑藥品排放整齊，儀器洗凈倒置放好，實驗臺面抹干凈，經(jīng)老師許可后，方可離開實驗室。5、安全：實驗操作時，對一些有毒和有腐蝕性的藥品和試劑應(yīng)特別注意，千萬不可與皮膚直接接觸；實驗室內(nèi)嚴(yán)禁吸煙；遇有火險，先切斷電源，再用滅火器滅火。實驗室內(nèi)一切物品，未經(jīng)老師同意，嚴(yán)禁攜出四、主要儀器設(shè)備及實驗材料項目編號實驗項目名稱主要儀器設(shè)備及臺（套）數(shù)實驗材料備注10021070-001有絲分裂的制片和觀察解剖針載玻片蓋玻片離心管試管架吸水紙長滴管廢液缸試劑：漂染液蒸餾水45%醋酸每大組（每張桌子）：1NHCL帶蓋瓷缸（內(nèi)有保鮮膜）鐵架臺、水浴鍋、量筒、止水夾、離心機、小燒杯、顯微鏡等洋蔥根尖：通過休眠的洋蔥鱗莖，經(jīng)日曬后，置于盛有清水的小燒杯上，根部與水接觸，20－25℃光照條件下培養(yǎng)2－3天以后，待根長1－2cm或更長時，與上午9：00-11：00剪下根尖備用10021070-002植物多倍體的誘導(dǎo)和鑒定顯微鏡、解剖針、小試管、刀片、鑷子、載玻片、蓋玻片、吸水紙、試管、培養(yǎng)皿、燒杯，秋水仙素，卡諾固定液玉米種子10021070-003植物總DNA的提取和純化液氮，細(xì)胞提取液，TRIS,CTAB，飽和酚，無水乙醇，氯仿/異戊醇(24:1)，異丙醇，RNA酶A，離心管，恒溫水浴箱，制冰機，離心機，電泳儀，瓊脂糖，核酸染料，TAE電解質(zhì)緩沖溶液，凝膠成像系統(tǒng)，紫外分光光度計，各量程移液器植物幼