生物科學大實驗教學大綱

1、生物科學大實驗教學大綱一、實驗課程基本信息課程編號:H/9課程學時:實驗課程學分:8適用專業(yè):生物科學開課學期:5/6實驗學時:120選做實驗個數(shù):610所屬實驗室: 綜合實驗室二、課程目的和意義：生物學綜合實驗以實驗項目的方式構(gòu)建教學內(nèi)容體系，以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和模擬科研的思路組織教學，培養(yǎng)學生具備綜合運用知識、技術(shù)解決問題的能力，打破二級學科的界限，站在生物一級學科的平臺上，科學地設(shè)置實驗課程的實驗項目，注重開放性和創(chuàng)新性原則，結(jié)合本院實際情況，探索適合生物學科特點和有一定特色的綜合性實驗課程體系。模擬科研過程進行綜合生物實驗教學，提高學生的科學興趣，全面培養(yǎng)學生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力，加

2、強對學生實驗理論知識和動手能力的訓練，使學生的逐漸具有嚴謹?shù)目茖W作風和解決實際問題的能力。三、課程組織形式 教師引導下的學生自主創(chuàng)新實踐為主的教學模式。實驗內(nèi)容包括學生實驗設(shè)計、實施實驗設(shè)計方案、總結(jié)和處理實驗數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果分析與討論、撰寫實驗報告乃至撰寫學術(shù)小論文等環(huán)節(jié)。體現(xiàn)學生在教學活動中的主體地位和教師在教學活動中的主導作用的教學原則，體現(xiàn)開放式和多元化的實驗教學，盡量給學生自由發(fā)揮的空間，讓學生真正受到嚴格的科研訓練。學生4人左右組成一個實驗小組，可自選10個左右感興趣的實驗項目開展研究，總學時達到120即可。本課程適用于生物科學和生物技術(shù)專業(yè)學生。四、教學內(nèi)容及其簡介實驗編號實驗課題

3、名稱實驗學時開設(shè)學期實驗簡介01植物標本制作155植物標本是進行植物學教學和科研工作的重要材料。植物標本有多種類型，最為常用的是裝訂在臺紙上的臘葉標本，“沒有臘葉標本，也就沒有植物分類學”。采集和制作合格的植物標本，必須遵循一定的規(guī)則。對于生物科學專業(yè)的學生來講，系統(tǒng)地掌握植物標本的采集、制作和保存的一整套工作方法，是非常重要的。02校園植物資源調(diào)查155不同種類的植物，具有不同的形態(tài)特征、生態(tài)習性、分類地位和經(jīng)濟價值。指導教師把校園劃分成幾個區(qū)域，學生分成若干小組，分別對校園不同區(qū)域的植物進行調(diào)查研究，最后統(tǒng)計歸類，總結(jié)出校園植物生態(tài)分布特點，并列出校園植物名錄。03草履蟲接合生殖的誘導與觀

4、察155該實驗包括培養(yǎng)液的制取、草履蟲的采集、草履蟲的提純、草履蟲的純系培養(yǎng)、草履蟲純系濃縮液的制備、草履蟲接合生殖接合型發(fā)現(xiàn)、草履蟲接合生殖接合型的保存、草履蟲接合生殖的誘導、草履蟲計數(shù)等內(nèi)容。草履蟲接合生殖的誘導包括饑餓誘導法、PH誘導法、溫度誘導法、密度誘導法，學生還可以嘗試其他誘導方法。該實驗涉及動物學和化學的內(nèi)容，包括草履蟲培養(yǎng)純化、顯微攝影等技術(shù)。04動物標本的采集與制作 155該實驗屬動物學基礎(chǔ)性綜合大實驗。包括脊椎動物骨骼標本的制作、昆蟲標本采集與制作、脊椎動物剝制標本的制作三個部分。教師介紹基本的標本制作理論、方法和要求，每項內(nèi)容學生都要完成。具體內(nèi)容和標本制作方案由學生查閱

5、資料確定，教師全程跟蹤指導。該實驗培養(yǎng)了學生綜合思考、處理隨機問題的能力。幾年來，學生對此實驗表現(xiàn)出濃厚的興趣，制作了大量精美標本。05湖北天堂寨陸生昆蟲資源調(diào)查155湖北大別山國家森林公園天堂寨風景區(qū)素有“中國七大基因庫之一”的美譽，是最具代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域，是自然資源保護和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的綜合示范區(qū)。天堂寨地理位置獨特，生物的多樣性豐富。天堂寨境內(nèi)高等植物1881種，脊椎動物近300種。不少學者對該地區(qū)的動、植物資源進行過調(diào)查，但都未對其昆蟲進行系統(tǒng)調(diào)查，也沒有對昆蟲進行生物多樣性分析。因此，對于昆蟲的種類、數(shù)量、分布還不十分清楚，更不用說昆蟲在這獨特生態(tài)系統(tǒng)中的作用和地位。對天堂寨的

6、昆蟲資源系統(tǒng)調(diào)查，摸清該地區(qū)昆蟲的家底，進行昆蟲多樣性的研究對于湖北大別山國家森林公園生物多樣性的研究、保護及其發(fā)展都具有重要意義。06典型污染物對淡水腹足動物的毒理效應155腹足動物環(huán)棱螺是廣泛分布于我國東、南部的淡水腹足類動物，由于它能蓄積并耐受一定水平的污染物，所以常用作評價水環(huán)境污染狀況的指示生物。本實驗從立足于動物學、生態(tài)毒理學、生物化學及分子生物學等學科的知識背景，選擇不同類型的典型污染物，選擇不同的腹足動物環(huán)棱螺，用不同的暴露時間以及系列毒理學的生物標志物包括DNA斷裂、線粒體損傷、氧化脅迫效應指標等來綜合指示不同類型污染物的致毒效應。實驗的目的是要訓練學生掌握簡單、有效的檢測重

7、金屬及持久性有機污染物毒理效應的生物標志物方法及原理。07果蠅抗菌肽基因Metchnikowin的克隆、表達及抑菌效果分析306抗菌肽是近年來在植物、被囊動物、昆蟲、魚、兩棲動物和哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的一組具有抗菌作用的多肽，它們參與了抵抗微生物侵害的最初宿主防御活動，是內(nèi)源免疫體系成分?？咕牡墓餐匦詾閴A性多肽，N端多堿性氨基酸殘基,C端均酰胺化，第二位多為Trp，具有兩親結(jié)構(gòu)。本實驗旨在通過基因工程的手段在真核表達系統(tǒng)中表達天然的抗菌肽Metchnikowin基因，獲得有生物學活性的表達產(chǎn)物。通過本實驗，學生可以掌握基因的克隆、酵母表達載體的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化及基因的誘導表達、表達產(chǎn)物的SDS檢測、瓊

8、脂孔穴擴散法檢測表達產(chǎn)物的抗菌活性等一系列實驗技能。08黑腹果蠅雌雄體Dsx基因的克隆與序列比對306和哺乳動物類似，果蠅的染色體為XY型，但果蠅的性別決定不是由Y染色體的存在與否，而是由X染色體的數(shù)目和常染色體的套數(shù)之比例即性指數(shù)決定的。性指數(shù)決定性別的機制在于卵巢和早期合子中表達的X染色體上的基因和常染色體上的基因產(chǎn)物的相互作用，這里涉及一系列基因和基因間的級聯(lián)反應。最終反映為通過選擇性剪接的方式使Dsx基因表達的產(chǎn)物不一樣。本實驗思路：學生培養(yǎng)黑腹果蠅，并從果蠅中鑒定區(qū)分出黑腹果蠅的雌雄體，進而提取黑腹果蠅雌雄體的RNA，然后反轉(zhuǎn)錄得到其cDNA，再利用基因克隆技術(shù)克隆得到黑腹果蠅雌雄體

9、中的Dsx基因，最后利用生物學軟件對已知序列進行比對。掌握分子遺傳學知識并培養(yǎng)學生從遺傳發(fā)育進化的科研思路。09中國黃牛mtDNA cyt b基因分子進化分析306我國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境差異很大，適應不同生態(tài)環(huán)境的地方黃牛品種具有豐富的遺傳多樣性，是世界牛品種資源寶庫的重要組分。中國牛品種志在把同種異名的黃牛歸并后，確定我國尚有28個地方固有黃牛品種，同時把中國黃牛按地理分布區(qū)域，分為北方黃牛、中原黃牛和南方黃牛三大類。中國黃牛的起源進化與遺傳多樣性一直是國內(nèi)外動物遺傳學家感興趣的課題之一。一般認為，中國黃牛是多元起源的，但究竟起源于哪幾個牛種，觀點不一。本實驗利用PCR、DNA序列測定和生物

10、信息學方法，通過對黃牛mtDNA cyt b基因序列信息分析，探討中國地方黃牛品種的遺傳多樣性和遺傳分化關(guān)系，揭示其遺傳結(jié)構(gòu)。10精氨酸激酶（Arginine kinase, AK）的表達與純化306精氨酸激酶（Arginine kinase, AK）(E.C.2.7.3.3)是一種磷酸原胍基化合物的激酶。它的作用是催化如下可逆反應：將ATP上的磷酸基團轉(zhuǎn)移到精氨酸上，從而形成一種具有高能鍵的儲能分子磷酸精氨酸。本實驗的目的在于：以克隆有精氨酸激酶基因的大腸桿菌種（E.coli，DH5）為實驗材料，了解異丙基-D-硫代半乳糖苷(Isopropyl -D-1-Thiogalactopyranos

11、ide，IPTG）誘導目的基因表達的基本過程；掌握利用N+親和層析制備帶有His-tag蛋白質(zhì)的基本原理及方法；強化聚丙烯酰胺凝膠電泳用于鑒定蛋白質(zhì)分子量和純度的基本技能11食用植物油脂品質(zhì)檢驗204. 食用植物油是人們生活的必需品，能提供人體熱能和必需的脂肪酸，促進脂溶性維生素吸收。食用植物油產(chǎn)品品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到人民的生命安全和生活質(zhì)量，所以掌握一些必要的檢測和鑒別方法非常必要。通過本實驗的綜合訓練，可以讓學生學習實際樣品的分析方法, 通過對食用植物油脂主要特性的分析，包括試樣的制備分離提純、分析條件及方法的選擇、標準溶液的配制及標定以及數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，綜合訓練有關(guān)基本技能。另外，還可掌

12、握鑒別食用植物油脂品質(zhì)的基本感官鑒別方法。該實驗包含食品分析與檢驗技術(shù)、食品感官評定、生物化學等專業(yè)相關(guān)知識12細胞凋亡的誘導與檢測256本實驗通過對培養(yǎng)的HL-60 細胞和煙草懸浮細胞凋亡的誘導，來分別觀察凋亡的動物細胞和植物細胞的形態(tài)學和生化特征。形態(tài)學特征觀察：對于誘導凋亡的HL-60 細胞是根據(jù)其細胞膜通透性的差異，采用Hoechst33342和碘化丙啶對細胞進行雙重染色，在依據(jù)其不同的形態(tài)學特征來區(qū)分凋亡、壞死及正常細胞；對于誘導凋亡的煙草懸浮細胞則是依據(jù)其凋亡細胞核染色質(zhì)出現(xiàn)明顯的邊緣化凝集標志來判斷。兩種凋亡細胞的生化特征是通過分別提取基因組DNA并進行1% 瓊脂糖凝膠電泳來檢測

13、是否出現(xiàn)DNA Ladder。13檸檬酸液體深層發(fā)酵和提取256檸檬酸是目前用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的最主要的有機酸產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程應用了微生物學、生物化學、微生物工程和生物工程下游技術(shù)等多學科的知識，通過在實驗室用小型設(shè)備完成整個生產(chǎn)過程并得到產(chǎn)品，對學生綜合能力、動手能力的提高有很好的幫助。本實驗通過對檸檬酸生產(chǎn)菌種的分離純化、自然選育，以玉米淀粉等淀粉類物質(zhì)為原料，采用小型通風攪拌自控發(fā)酵罐（10L）發(fā)酵，應用過濾、沉淀分離、離交、濃縮、結(jié)晶、干燥等提取方法得到檸檬酸成品。14陰生植物與陽生植物光合特性的比較256根據(jù)植物對光照強度需求的不同將植物分為陰生植物和陽生植物。兩類植物由于適應不同的

14、生態(tài)環(huán)境在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特性方面具有較大的差異。譬如，它們的光合特性方面也有較大差異。本實驗通過使用氧電極和CO2氣體紅外分析儀等光合速率測定方法研究光強-光合速率響應曲線，比較它們的最大光合速率、光飽和點以及光補償點等重要的光合特性指標。同時通過分光光度計和葉綠素調(diào)制熒光儀測定它們的葉綠素含量以及光系統(tǒng)II的熒光動力學，比較分析它們的色素組成和含量以及光化學活性差異。通過次試驗使學生了解光合作用實驗中的一些專業(yè)分析方法以及儀器的使用。加深了解陰生植物和陽生植物光合特性的差異，理解其光合特性與其生態(tài)適應性的關(guān)系。15VHb基因在黑曲霉中的表達及其抗體的制備406VHb在許多微生物中表達，改進生

15、長特性或增加代謝產(chǎn)物。本實驗擬通過克隆VHb基因、構(gòu)建原核表達載體、表達并制備VHb抗體，同時構(gòu)建含VHb基因的載體，將VHB基因整合至黑曲霉基因組上，篩選穩(wěn)定表達VHb的重組菌株，為在黑曲霉生高產(chǎn)檸檬酸奠定基礎(chǔ)。本實驗涵蓋了生物化學、分子生物學、免疫學、微生物學等二級學科內(nèi)容。要求學生在熟練掌握分子克隆技術(shù)的基礎(chǔ)上，靈活運用所學知識和技術(shù)，創(chuàng)造性開展實驗工作。16藻膽蛋白生物合成及其光譜分析406本實驗主要是為高年級學生安排的綜合實驗，內(nèi)容涉及微生物學、生物化學、分子生物學等課程，主要包括含多質(zhì)粒（藻膽蛋白生物合成一般需要34個基因共同參與）工程菌的培養(yǎng)、表達、色素蛋白純化、凝膠電泳（鋅電泳

16、）和光譜分析。讓學生了解藍藻藻膽體的結(jié)構(gòu)和功能，藻膽蛋白的生物合成途徑，掌握工程菌的表達方式。熟悉紫外分光光度計和熒光光譜儀的原理和使用方法，掌握基本的凝膠電泳方法以及色素蛋白親和層析提純法。五、考核內(nèi)容與方法本實驗課程建設(shè)的總體目標是圍繞“以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心”，因此在評價標準設(shè)定上主要側(cè)重對學生綜合實驗能力和素養(yǎng)的評價，在評價內(nèi)容上更多關(guān)注實驗實施的參與過程、技能提高、設(shè)計與研究能力、實驗結(jié)果與分析能力等。具體指標如下：1實驗研討表現(xiàn)：以小組為單位對本實驗進行小組研討，形成研討成果，并定期在全班大組中進行討論匯報。討論評價以小組為單位；2實驗預習及思考題完成情況：實驗網(wǎng)站預習，思考題完成及每次抽查提問回答情況；3實驗設(shè)計的科學性：考核實驗設(shè)計方案格式，合理性，可行性，創(chuàng)新性，文獻資料運用情況等；4實驗報告：實驗完成實驗報告，重點考核對實驗結(jié)果的討論分析；5研究性實驗小論文：每個設(shè)計綜合