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《生物技术与材料综合实验Ⅰ》实验教学大纲

 

发布日期:2015-08-24  浏览次数:367

 


课程名称

(英文名称)

生物技术与材料综合实验

Integrative experiments of Biotechnology and Biomaterials 

总学时

96

学分

3

理论学时

8

实验学时

88

开课单位

生物科学与医学工程学院

适用专业

生物医学工程、生物信息

先修课程

生物化学、细胞与分子生物学

课程简介

本实验课程为“生物技术与材料综合实验”实验课程的第一模块, “生物技术与材料综合实验Ⅰ(生物分子实验)”。

“生物技术与材料综合实验”实验课程从系统训练学生从事生物科学与医学工程综合实验研究技能的角度系统编排了50个实验构成三个模块即生物分子实验、细胞组织实验和纳米材料实验。“生物技术与材料综合实验Ⅰ(生物分子实验)”以生物技术中的基因工程为主线系统编排17个实验教授学生熟悉和掌握三类生物大分子DNARNA 和蛋白质的基本制备和检测分析技术。“生物技术与材料综合实验Ⅱ(细胞组织实验)”以细胞为实验核心编排22个实验教授学生熟悉和掌握细胞相关的基本实验技术包括细胞培养、细胞器的分离和各种细胞组分的制备及检测分析技术同时涵盖组织水平检测细胞组分的实验技术。“生物技术与材料综合实验Ⅲ(纳米材料实验)”以常见的纳米材料为实验对象编排11个实验教授学生熟悉和掌握生物医学工程相关纳米材料学科中常见的纳米材料的制备、表征和生物检测应用技术这些纳米材料包括铁、金、量子点等无机纳米粒子和脂质体、壳聚糖等有机纳米粒子。

本课程采用2013年由科学出版社出版的《生物医学实验》一书为施教教材。该教材编写的实验体系,包括生物分子实验细胞组织实验纳米材料实验有助于系统培养学生从事生命科学、纳米材料科学及生物医学工程的实验研究能力每个实验都按实验目的、实验原理、实验材料、实验步骤、注意事项和示例图片等部分编写,可使学生明确每个实验的训练目的熟悉实验的原理了解实验所需的各项材料及其功用掌握成熟细致的实验步骤及实验各环节应注意的事项以保证实验的质量同时提供典型实验结果作为评判实验效果的依据。

教学目标

与要求

教学意义:

本实验课程实施可增强我院生物医学及生物信息专业的毕业生应具有以下知识、能力及素质要求:具有从事生物医学工程相关工作所需的数学、自然科学和专业知识,以及管理知识;具有系统的工程实践学习经历;具备本专业设计和工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析;具有批判精神;具有追求创新的态度和意识,掌握基本的创新方法;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力; 具有信息获取、检索和跟踪的能力;具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及团队合作精神;具有不断学习、适应发展的能力。

教学目标:

通过克隆一个真核基因并用基因工程的办法制备该基因的活性蛋白产物,使学生系统性训练三种生物大分子(RNADNA及蛋白质)的制备及检测分析技术。通过实验掌握实验理论知识及动手操作技能;使学生掌握生物分子实验中常用仪器的操作技能。

教学要求:

本实验课程的第一项,即“理论知识讲授”,该部分的学生出勤是进入实验室实验的必须条件,以请假等任何原因未参加该部分训练者不得进入实验室实验;学生不能以自修达标替代该部分上课而进入实验室;该部分不提供补修。

本实验课程第2~18项为实验部分,学生完成每个实验,撰写实验报告、呈现实验结果,自评实验效果,分析实验好坏的原因及改进措施;教师评阅每个报告,以百分之给出每个实验的成绩。 

本实验课程第19项为实验的理论知识考试,考察学生对实验理论知识的掌握程度;考试题目要求考察实验知识的系统性及细节。教师将考试答卷批阅后粘附在实验记录册(实验报告)最后一项。

全部实验及理论考试结束后,将全部经评阅的实验报告及考试试卷转化为一pdf电子文档,交学院教学管理部门存档。将实验记录册返还学生,供其存阅读。

主要仪器设备

实验台、垂直电泳设备、水平电泳仪设备、电转印系统、PCR扩增仪、移液器、凝胶成像系统、紫外分光光度计、离心机、二氧化碳培养箱、细菌培养箱、摇床、pH酸度计、电子天平、水浴锅、酶标仪、紫外交联仪、烘箱、冰箱、制冰机、超净工作台、近红外荧光成像系统、高压灭菌锅等。

考核及成绩评定方式与要求

实验报告:每次实验报告按百分制打分;

全部实验报告的平均成绩占该课程最终成绩的70%

考核:实验理论知识考察(闭卷考试),按百分制打分;

理论知识考试成绩占该课程最终成绩的30%

实验教材、指导书及其他学习资源

《生物医学实验》,王进科 编著,科学出版社2013

教育部生物医学工程专业教学指导委员会推荐教材

制定人

及发布时间

王进科,20155


《生物技术与材料综合实验》实验教学大纲(实验教学安排)

 

序号

实验项目名称

学时分配(实验学时/总学时)

实验内容提要

实验类型

实验要求

主要仪器设备、人员分组等其他需要说明的情况

1

理论知识讲授

8

系统讲授本部分实验理论知识,包括:本部分实验项目设计、实验项目间的关系、实验知识系统、每个实验的原理、实验目的、实验注意事项等;本部分还包括:交代实验方式、实验册要求、实验报告撰写要求、实验室注意事项、课程考核方式及成绩组成等。

综合

必做

带多媒体教学设施及空调的教室;全部选课学生听课并作记录;该部分的学生出勤是进入实验室实验的必须条件,以请假等任何原因未参加该部分训练者不得进入实验室实验;学生不能以自修达标替代该部分上课而进入实验室;该部分不提供补修。

2

动物细胞RNA的制备及检测

4

细胞培养提取总RNA紫外分光光度法测定RNA的含量及纯度琼脂糖凝胶电泳检测总RNA质量

综合

必做

2/组;自控进度

3

cDNA反转录制备

4

细胞总RNA(包含mRNA→反转录制备cDNA

综合

必做

2/组;自控进度

4

GAPDH基因表达的半定量PCR检测

4

设计合成扩增特定基因(GAPDH)的PCR引物→cDNA PCR扩增琼脂糖电泳

综合

必做

2/组;自控进度

5

GAPDH基因PCR产物的T载体克隆构建

4

切胶回收获得特定基因DNA→T载体连接→DNA序列分析

综合

必做

2/组;自控进度

6

细菌及CaCl2法制备感受态细胞

4

培养对数期细菌收集细菌→CaCl2制备法感受态细胞

综合

必做

2/组;自控进度

7

CaCl2法转化质粒

4

质粒DNA与感受态细胞混合,经冷却、热激完成转化

综合

必做

2/组;自控进度

8

阳性克隆筛选

8

使用抗性筛选及α-互补筛选从大量菌落中筛选出含质粒的阳性菌落

综合

必做

2/组;自控进度

9

质粒的碱裂解法分离纯化

4

挑取阳性菌落液体培养基培养碱裂解法分离纯化质粒DNA

综合

必做

2/组;自控进度

10

T载体克隆的DNA序列分析

4

质粒DNA进一步测定DNA序列,确证插入质粒的目的基因DNA序列正确无误。

综合

必做

2/组;自控进度

11

质粒DNARE酶切

4

对质粒DNARE酶切琼脂糖凝胶电泳分离切胶回收目的基因DNA片段

综合

必做

2/组;自控进度

12

GAPDH基因的表达载体构建

8

特定基因DNA片段限制性内切酶酶切载体DNA连接细菌转化阳性克隆筛选

综合

必做

2/组;自控进度

13

蛋白表达的SDS-PAGE检测

4

阳性克隆细菌培养提取总蛋白紫外分光光度法测定蛋白质的浓度及纯度;细菌总蛋白样品SDS-PAGE→凝胶考马斯亮蓝染色确定靶蛋白表达水平

综合

必做

2/组;自控进度

14

蛋白表达的

Western Blot检测

8

细菌总蛋白样品SDS-PAGEPVDF转印抗体化学显色检测确定靶蛋白表达水平

综合

必做

2/组;自控进度

15

蛋白表达的

ELISA检测

8

细菌总蛋白样品抗体包被96微孔板反应一抗反应二抗反应化学显色酶标仪测定靶蛋白表达水平

综合

必做

2/组;自控进度

16

蛋白表达的

2-D检测

4

细菌总蛋白样品等电聚焦SDS-PAGE考马斯亮蓝染色→分析多种蛋白表达及制备蛋白质谱分析样品

提高性

选做

2/组;自控进度

17

原核表达蛋白产物的纯化

4

阳性克隆细菌培养提取胞质蛋白亲合层析纯化

提高性

选做

2/组;自控进度

18

原核表达蛋白产物的活性分析

6

蛋白酶测量计算米氏常数的参数计算米氏常数和抑制常数了解蛋白酶的动力学特性

提高性

选做

2/组;自控进度

19

实验理论知识考察

2

关于本部分所有实验的理论知识考试,考察学生对实验理论知识的掌握程度;考试题目要求考察实验知识的系统性及细节。

考试

必做

全部修课学生;实验室内进行;考试答卷批阅后粘附在实验记录册(实验报告)中;与各实验报告一并扫描转化为pdf电子化文档,交学院教学管理存档。

 

 


 
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