|
《生物技术综合实验》课程教学大纲
课程代码：B1120802
课程名称：生物技术综合实验（Comprehensive experiment of Biotechnology）
学分/总学时：3学分/96学时
讲课学时：15；研讨学时：0；实验学时：81；上机学时：0；课外学时：0
课程类别：
开课学期：三（3）
适用对象：生物电子学方向学生
先修课程：实验安全、化学基础、分子与细胞
后续课程：无
课程负责人：王进科、王兆
一、 课程目标
《生物技术综合实验》是为生物电子学方向学生开设的一本专业实验课。本课程选择了以生物技术中的基因工程为主线的分子实验以及以细胞为核心的细胞组织实验，生化与分子实验都是相关联的，学生通过学习系统掌握生物技术实验的基本理论和基本技能，将生物化学基础实验技能综合运用，通过实验掌握实验设计、实验条件优化和实验操作的基本科研技能。
课程是在《分子与细胞基础实验》的基础上开设的，学生已经掌握了简单的生物学实验技术，并且可以熟练操作生物学实验简单仪器设备，在此基础上本课程的实验增加了实验难度，实验内容体系形成了层次性、连贯性、交叉性、综合性、系统性、研究性等突出特征实验项目之间存在关联，不只是简单实验操作的堆砌，提高了学生的动手能力及专业素养。
二、 课程目标与教学内容和教学环节对应关系表
|
序号
|
课程目标
|
教学内容
|
教学环节
|
|
课堂教学
|
研讨
|
实验
|
上机
|
|
1
|
掌握基因工程的主要操作技术
|
1.质粒DNA的碱裂解法分离纯化
2.质粒DNA的限制性内切酶酶切及酶切片段的纯化
3.GFP 基因表达载体构建
4.细菌培养及CaCl2 法制备感受态细胞
5.CaCl2 转化法质粒转化
6.阳性克隆筛选 7.动物细胞基因表达的定量 PCR 检测
8.蛋白表达的 Western Blot 检测
9.蛋白表达的 ELISA 测定
|
＋
|
|
＋
|
|
|
2
|
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。
|
10.动物细胞骨架的观察
11.细胞细胞染色体标本制备及姬姆萨染色观察
12.动物细胞线粒体及线粒体DNA的制备、酶切图谱分析
|
＋
|
|
＋
|
|
|
3
|
掌握生物大分子检测技术
|
13.动物细胞基因组DNA微卫星多态性的PCR检测
14.动物细胞基因组DNA SNP的生物芯片检测
15.动物组织切片的免疫组化检测
|
＋
|
|
＋
|
|
三、 课程内容
3.1 课堂教学
根据每次实验内容，在实验前讲授与实验相关的理论知识，强化实验原理，目的及意义
3.2 课程思政案例
3.3 研讨环节
无
3.4 实验环节
实验1 质粒DNA的碱裂解法分离纯化
挑取阳性菌落→液体培养基培养→碱裂解法分离纯化质粒DNA。
实验 2 质粒DNA的限制性内切酶酶切及酶切片段的纯化
对质粒DNA的RE酶切→琼脂糖凝胶电泳分离→切胶回收目的基因DNA片段。
实验 3 GFP 基因表达载体构建
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。
实验 4 细菌培养及CaCl2 法制备感受态细胞
培养对数期细菌→收集细菌→CaCl2制备法感受态细胞。
实验 5 CaCl2 转化法质粒转化
质粒DNA与感受态细胞混合，经冷却、热激完成转化。
实验 6 阳性克隆筛选
根据目的片段的特点，选择的合适的方法筛选阳性克隆。
实验 7 动物细胞基因表达的定量 PCR 检测
荧光定量PCR是在常规PCR反应体系中加入荧光标记物，借此检测PCR扩增反应每一个循环产生的DNA分子产量的核酸扩增实时定量及定性检测技术。
实验8 蛋白表达的 Western Blot 检测
蛋白样品SDS-PAGE→PVDF转印→抗体化学显色检测→确定靶蛋白表达水平。
实验 9 蛋白表达的 ELISA 测定
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。
实验 10 动物细胞骨架的观察
细胞骨架是指真核细胞中的错综复杂的蛋白纤维网络结构。通过本次实验观察细胞的微丝结构并掌握观察的具体方法。
实验 11 细胞细胞染色体标本制备及姬姆萨染色观察
掌握染色体标本制备技术及染色体核型分析方法。分析细胞有丝分裂中期染色体数目、大小、着丝粒位置和随体等形态特征，掌握染色体组型分析的各种数据指标。
实验 12 动物细胞线粒体及线粒体DNA的制备、酶切图谱分析
线粒体是真核细胞中产生能量的重要细胞器。通过本实验了解并掌握细胞线粒体的提取原理及操作方法；了解线粒体DNA的限制性片段长度多态性（RELP）分析技术的原理及操作方法。
实验 13 动物细胞基因组DNA微卫星多态性的PCR检测
通过PCR扩增、聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染等实验过程检测微卫星DNA的多态性。
实验 14 动物细胞基因组DNA SNP的生物芯片检测
制作点样型DNA芯片，用于检测特定的DNA片段；掌握微阵列芯片的检测原理及方法。
实验 15动物组织切片的免疫组化检测实验
应用免疫学及组织化学原理，对组织切片中的某些化学成分进行原位的定性、定位或定量研究，这种技术称为免疫组织化学技术。掌握免疫组织化学染色的原理、技术流程及其用途，了解免疫组化主要应用于检测蛋白质组织或细胞表面的表达情况。动物组织切片的免疫组化检测。
3.5 上机环节
无
四、 教学安排
本课程为实验课程教学，围绕分子与细胞基本知识，设置了比较基础的入门实验。
建议学时分配如下表：
|
序号
|
教学内容
|
课堂教学
|
研讨
|
实验
|
上机
|
总计
|
|
1
|
质粒DNA的碱裂解法分离纯化
|
1
|
|
3
|
|
4
|
|
2
|
质粒DNA的限制性内切酶酶切及酶切片段的纯化
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
3
|
GFP 基因表达载体构建
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
4
|
细菌培养及CaCl2 法制备感受态细胞
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
5
|
CaCl2 转化法质粒转化
|
1
|
|
3
|
|
4
|
|
6
|
阳性克隆筛选 4学时
|
1
|
|
5
|
|
4
|
|
7
|
动物细胞基因表达的定量 PCR 检测
|
1
|
|
3
|
|
4
|
|
8
|
蛋白表达的 Western Blot 检测 1
|
1
|
|
11
|
|
12
|
|
9
|
蛋白表达的 ELISA 测定
|
1
|
|
3
|
|
4
|
|
10
|
动物细胞骨架的观察
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
11
|
细胞细胞染色体标本制备及姬姆萨染色观察
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
12
|
动物细胞线粒体及线粒体DNA的制备、酶切图谱分析
|
1
|
|
11
|
|
12
|
|
13
|
动物细胞基因组DNA微卫星多态性的PCR检测
|
1
|
|
7
|
|
8
|
|
14
|
动物细胞基因组DNA SNP的生物芯片检测
|
1
|
|
5
|
|
6
|
|
15
|
动物组织切片的免疫组化检测
|
1
|
|
7
|
|
8
|
|
合计
|
15
|
|
81
|
|
96
|
五、 教学方法
针对本课程的3个课程目标，采用以下教学方法：
1.
授课时，采用多媒体教学和现场实验操作指导相结合的方式，适当辅以文献调研的方式，便于学生发挥主观能动性进一步理解和体会。
2.
注重教与学的互动，采用对实验过程、实验现象、实验结果分析讨论的方式了解学生学习效果。
六、 课程考核与成绩评定
课程的考核以考核学生对课程目标的达成为主要目的，以检查学生对教学、实践内容的掌握程度为重要内容。课程成绩包括3个部分，分别为平时成绩、实验报告成绩和期末考核成绩。
成绩评定方式如下表所示：
|
考核环节
|
分值
|
考核/评价细则
|
|
平时成绩
|
10
|
课堂听讲、互动、出勤、课堂纪律。占该课程最终成绩的10%
|
|
实验报告成绩
|
70
|
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%。
|
|
期末考核
|
20
|
主要考核每个实验的原理意义及实验现象的分析讨论。占该课程最终成绩的20%。
|
七、 课程教材与主要参考书
1、教材
王进科，《生物医学实验》，科学出版社，2013.6；
2、参考书：
郝福英，《生命科学实验技术》，北京大学出版社，2004；
滕利荣，《生命科学基础实验教程》，吉林科学技术出版社，2001。
大纲制订人：王进科
大纲审核人：
制订日期：2020 年3 月
|
