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生物学实验3课程教学大纲

Course Outline

课程基本信息（Course Information） 课程代码 （Course Code） *课程名称 （Course Title） *课程性质 （Course Type） 授课对象 （Target Audience） *授课语言 (Language of Instruction) *开课院系 （School） 先修课程 （Prerequisite） 授课教师 （Instructor） 致远学院三年级学生 中文 生命科学技术学院 生命科学导论、生命科学导论实验、生物化学、生物化学实验、分子遗传学 张萍，秦敏君 课程网址 (Course Webpage) BI281 *学时 （Credit Hours） 64 *学分 （Credits） 4 （中文） 生物学实验3 （英文） Biological Experiments 3 专业基础实验课 生物学实验3（分子遗传学）和其他生命科学分支学科一样，是一门实验性很强的学科。分子遗传学实验是开展遗传学研究的重要基础，是生命科学领域基础且重要的实验课程之一，是生命科学、医学、农学等学科相关专业本科生的一门专业必修课程。主要从个体、细胞和分子三个不同水平揭示遗传学的基本现象和规律。 实验课程内容包括三个模块，一是经典遗传学模块，主要利用果蝇野生型和突变型的杂交，来验证经典的遗传学规律，从个体水平上分析和深入理解遗传学基本原理；二是细胞遗传实验模块。通过制备果蝇的唾腺染色体来观察巨*课程简介（Description） 大染色体和制备牛蛙骨髓染色体，从染色体水平观察和理解遗传的染色体基础。三是分子遗传实验模块。学习和掌握基因定点突变的原理和方法，在双子叶模式植物拟南芥中利用cysteine-rich secretory proteins (CRISPs)系统，定点突变CPC、TRY和ETC2基因，观察基因敲除植物的突变表型并进行RT-PCR验证。这些实验模块既有验证性实验也有综合型、探索性实验，使学生从个体形态、细胞、染色体到分子水平，逐步加深对遗传学理论知识和对遗传学各层次研究技术和方法的理解，规范使用基本遗传学方法，掌握先进的遗传学研究技术。 通过分子遗传学实验的全面培养，学生不仅理解遗传学知识，掌握先进的研究技术，还提高了分析问题和解决问题的能力，培养良好的科研素质，为今后独立开展相关科研工作打下坚实的基础。 Genetics, together with other subjects in Life Sciences, contains many experimental researches. Genetics Experiments provides the key basis for genetics study. It is one of the most important courses in Life Sciences and is compulsory for the undergraduates in the subjects of Zhiyuan College. It reveals the essential phenomenon and principles in genetics. The course contains three modules: First, it is the classical genetics module, which test and verify the classical principles, analyze and understand the basic theory in individual level by the hybridization of wide with mutant fruit fly. Second, it is the cellular genetics module, which observe and understand the chromosomal basis of genetics by preparation of giant chromosome from fruit fly salivary glands. Thirdly, it *课程简介（Description） is the molecular genetics module, which knocks out CPC, TRY and ETC2 gene in the model plant--arabidopsis thalianausing cysteine-rich secretory proteins (CRISPs) system，observe the mutant phenotype and verify by RT-PCR. These give not only the validation experiments but also the integrated and exploratory experiments, which make students understand deeply the theory and relative technology from the individual, cellular, chromosomal to molecular levels. These experiments also help students grasp correctly the basic skills and advanced technology in genetics. After trained by Genetics Experiments, students can not only comprehend thoroughly the theory and grasp the advanced technology, but also analyze and resolve the problems effectively, promote the scientific quality, which lays a solid foundation for scientific work in future. 课程教学大纲（course syllabus） 一、 经典遗传学模块 实验1. 果蝇的生活史、遗传性状观察与培养 教学内容：引导学生预习后讨论模式生物的定义，果蝇作为模式生物之一的优点，描述果蝇的生活史，果蝇成虫的雌雄区别，果蝇有哪些常见的突变性状。讨论如何饲养果蝇，如何观察果蝇。重点用图片和视频的方式帮助学生理解果蝇的变态反应过程；果蝇的麻醉方法；用体视镜观察果蝇性状的技术；区别雌性和雄性的性状；红眼和白眼，长翅、短翅和残翅，直刚毛和焦刚毛，横隔脉等野生型和突变型的性状对比；果蝇培养基的配制和果蝇的饲养方法。学生独立操作，观察野生型和三隐性突变体果蝇，探索适度和深度麻醉果蝇的方法，体视镜深入观察各性状，及时记录，并学会独立配置果蝇培养基，掌握接种和饲养果蝇要点。 目的要求：学生通过讨论和实验，系统地学习了果蝇整个生活周期、雌雄以及突变体的特点，学会饲养管理技术。能够独自进行果蝇培养基的配制。会对果蝇进行适度麻醉、并在解剖镜下进行活体形态观察、雌雄和突变体性状的鉴别。能够独立进行果蝇的传代培养，并会严格处理死弃果蝇。 实验2. 果蝇的伴性遗传分析 教学内容：引导学生预习讨论在科学发展的历史中，哪些科学家为性别决定和伴性遗传的理论做出了贡献。学习伴性遗传的特点，果蝇伴性遗传的规律以及卡方检测。学生分组合作，每8小时挑选一次处女蝇，完成亲本杂交，此后的每周固定时间开展子一代的观察和自交，子二代的观察。做实时记录，统计500只以上果蝇，计算并做统计学分析。

目的要求：学生通过讨论和实验，对伴性遗传进行了系统的学习，独立设计果蝇杂交方案。能够独立进行处女蝇的挑选和杂交，对产生的后代进行性状观察，对实验结果进行分析和卡方检测。

实验3. 果蝇的三点测交和遗传作图

教学内容：引导学生预习并讨论，在20世纪初第一张genetic map 的绘制情况，三点测交的原理，并发率和干涉等概念。设计实验进行果蝇的三点测交。重点讲述遗传作图的原理、果蝇三隐性突变体的遗传基础、野生型与突变型杂交的原理和方法、以及处女蝇的挑选技术，亲本杂交方法，子一代的性状分析和测交方法，子二代的性状分析方法和计算方法、基因作图方法。学生分组合作，每8小时挑选一次处女蝇，完成亲本杂交，此后的每周固定时间开展子一代的测交，子二代的观察。做实时记录，统计1000只以上果蝇，计算和绘图，并计算并发率和干涉。

目的要求：学生通过讨论和实验，对三点测交与遗传作图的原理其发现历史进行了系统地学习，独立设计果蝇杂交的实验方案。能够独立进行处女蝇的挑选并进行果蝇的杂交实验。会对产生的后代进行不同性状和性别观察、对实验结果进行统计分析和相关计算。在以后的科研工作中能够独立进行果蝇的相关实验操作。

二、细胞遗传学模块

实验4. 果蝇唾腺染色体的制备与观察

教学内容：引导学生讨论果蝇唾腺染色体在遗传学研究上的重要作用，果蝇唾腺染色体的重要的结构特征，以及染色体的制片技术。重点通过图片讲述唾腺染色体的研究历史、形成机制、形态结构、命名和形态特征（巨大染色体、多线染色体、染色体联会、横纹特征和puff结构等）。果蝇三龄幼虫的挑选、唾液腺的分离、漂洗、低渗、染色、压片和镜检技术。学生独立操作，挑选三龄幼虫开展耐心且细致的操作，按实验步骤进行染色体制片，详细观察唾腺染色体的具体特征，完成实时记录。学生对实验结果进行镜检观察并相互分析与比较实验条件对结果产生的影响，及时记录数据和拍照，提交照片。引导学生讨论产生最佳结果的条件和原因，总结经验。

目的要求：学生通过讨论和实验，掌握有效分离果蝇幼虫唾腺的技术和制作唾腺染色体标本的方法。能够解体细胞染色体联会现象，观察果蝇唾腺染色体的形态特征，并根据唾腺染色体上带纹的形态和排列，能够识别不同的染色体和染色体结构变异的细胞学表现，能够绘制出清晰的多线染色体图，理解遗传规律的染色体基础。

实验5. 牛蛙骨髓细胞染色体的制备和观察

教学内容：引导学生讨论染色体的制备原理、Giemsa显带的原理、染色体的显带技术和带型分析原理。重点讲述染色体的制片技术、染色体显带技术和多种带型分析如G、 Q、R、C、T、N带等。具体分析各种带型，展示图片、原理和相关应用。举例分析染色体特征和命名原则。学生分组，解剖实验动物如牛蛙，取出动物的大型骨骼，用生理盐水抽提骨髓细胞，进行固定、低渗、滴片处理，讨论制定方案，优化实验条件，反复练习滴片技术，对染色体进行滴片并进行染色，用光学显微镜观察染色体制片，