本書是全國高等院校生物實驗教學(xué)十三五規(guī)劃教材。華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實驗教學(xué)中心自2003年成立以來,在注重本科生基礎(chǔ)實驗技能教學(xué)的同時,一直致力于綜合實驗項目的設(shè)計與教學(xué)。本書將十多年來積累的實驗方案收集、整理,并結(jié)合近年來生物研究技術(shù)的新進(jìn)展,推陳出新,積集成冊。本書內(nèi)容由三十五個綜合實驗方案組成。本書為開放式實驗教學(xué)而設(shè)計、編寫,旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會根據(jù)需要解決的問題,靈活運用實驗技術(shù)進(jìn)行實驗設(shè)計,并通過合理規(guī)劃實驗過程,獨立完成課題研究。本書不僅可以作為高等學(xué)校高年級本科生綜合設(shè)計性實驗的參考實驗方案,還可以作為各校研究生實驗教材,填補(bǔ)了這方面的教材空缺。
★本書可為擬學(xué)習(xí)相關(guān)實驗技術(shù)和研究內(nèi)容的所有讀者提供幫助,也可為從事生命科學(xué)本科生實驗教學(xué)的教師提供有價值的參考。相信該書的出版能為其它院校的本科實驗教學(xué)起到很好的促進(jìn)和示范作用。
★內(nèi)容體系整體優(yōu)化,在實驗內(nèi)容選擇和編寫上突出綜合設(shè)計、實踐能力和學(xué)科交叉,集綜合設(shè)計與實驗研究于一體,在實驗原理、步驟等環(huán)節(jié)提供了實驗探索與設(shè)計的思路及分析方法。
★本書的某些關(guān)鍵實驗技術(shù)還采用了錄像、動畫等數(shù)字課程,大量圖片配有彩色圖片,均以二維碼的形式展現(xiàn),實現(xiàn)了紙數(shù)融合、學(xué)習(xí)方式多元的立體化教材。
華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實驗教學(xué)中心自2003年成立以來,在注重本科生基礎(chǔ)實驗技能教學(xué)的同時,一直致力于綜合實驗項目的設(shè)計與教學(xué)。經(jīng)過十多年的努力,已經(jīng)形成了一批適用于本科生學(xué)習(xí)的綜合實驗方案,包括反映經(jīng)典生物學(xué)實驗內(nèi)容,和體現(xiàn)學(xué)科前沿、學(xué)科交叉等特色的實驗設(shè)計。這些實驗方案在生物科學(xué)大實驗、生物技術(shù)大實驗、生物物理大實驗等綜合性實驗教學(xué)課程中經(jīng)過積極使用和研究,激發(fā)了學(xué)生參與實驗的積極性,提高了學(xué)生綜合設(shè)計實驗?zāi)芰,為大批學(xué)生在省、國家、國際等各級生物學(xué)競賽中取得優(yōu)異的成績奠定了很好的基礎(chǔ)。
我們將十多年來積累的實驗方案收集、整理,并結(jié)合近年來生物研究技術(shù)的新進(jìn)展,推陳出新,積集成冊。本書內(nèi)容由三十五個綜合實驗方案組成。實驗一至實驗六以擬南芥、大腸桿菌、秀麗隱桿線蟲、黑腹果蠅、斑馬魚、小鼠等常用模式生物的培養(yǎng)及觀察技術(shù)為主,使學(xué)生能掌握規(guī)范的模式生物實驗室培養(yǎng)及實驗技術(shù),為應(yīng)用模式生物研究生命現(xiàn)象打下實驗基礎(chǔ)。實驗七至實驗十七以核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的提取、純化實驗技術(shù)為主。實驗方案根據(jù)各類分子不同的理化特性,采用離心分離、沉淀分離、吸附層析技術(shù)、離子交換層析技術(shù)、凝膠層析技術(shù)、親和層析技術(shù)、膜分離技術(shù)、等點聚焦等一種或多種分離純化方法,將DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子或花青素等生物活性小分子從菌液、動植物組織細(xì)胞、天然材料等生物材料中提取、純化出來,并進(jìn)行濃度、純度、活性、性質(zhì)、得率等方面的檢測與鑒定,保證提取物的質(zhì)與量。實驗十八至三十五主要是以目前生物學(xué)功能、結(jié)構(gòu)、材料等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域常用的先進(jìn)實驗技術(shù)為主,含有基因工程、免疫熒光、組織切片、遺傳篩選、細(xì)胞工程、生物物理、生物材料等領(lǐng)域常規(guī)實驗技術(shù)的規(guī)范操作及其在基礎(chǔ)研究中的綜合應(yīng)用。
本書編寫時,努力從學(xué)生自主完成實驗任務(wù)的角度出發(fā),在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上強(qiáng)調(diào)了以下幾個方面:
1.每個實驗方案都有明確的問題和需達(dá)到的具體要求,幫助學(xué)生明確實驗?zāi)繕?biāo),準(zhǔn)確把握實驗任務(wù)與方向;
2.既有實驗原理,也有供學(xué)生參考的、以流程圖形式出現(xiàn)的實驗設(shè)計方案,便于學(xué)生快速掌握解決問題的思路;
3.在實驗操作步驟中,一些較復(fù)雜的基礎(chǔ)實驗技術(shù)或?qū)嶒瀮x器的操作以圖片、動畫、虛擬仿真操作或錄像等形式供學(xué)生實驗時參考學(xué)習(xí),另有一些易錯、難做、危險等的操作細(xì)節(jié)也以文字的形式在相應(yīng)的操作環(huán)節(jié)中加以提醒。
4.設(shè)計實驗結(jié)果與討論部分,幫助學(xué)生學(xué)會展示、呈現(xiàn)實驗結(jié)果,厘清實驗結(jié)果討論思路,學(xué)會有條理地針對實驗過程及結(jié)果展開分析與討論,并得出結(jié)論。
本書為開放式實驗教學(xué)而設(shè)計、編寫,旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會根據(jù)需要解決的問題,靈活運用實驗技術(shù)進(jìn)行實驗設(shè)計,并通過合理規(guī)劃實驗過程,獨立完成課題研究,所有實驗方案不能以常規(guī)的教學(xué)學(xué)時來衡量。
生命科學(xué)發(fā)展日新月異,實驗教學(xué)的發(fā)展需要與時俱進(jìn)。本書的實驗方案只是拋磚引玉,教師及學(xué)生在使用本書時可以圍繞新的問題,重新進(jìn)行實驗設(shè)計,將相關(guān)的實驗技術(shù)再次組合,形成新的實驗方案用于研究、教學(xué)或?qū)嶒灐?/p>
本書不僅可以作為高等學(xué)校高年級本科生綜合設(shè)計性實驗的參考實驗方案,還可以作為各校研究生實驗教材,填補(bǔ)了這方面的教材空缺。
感謝華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的劉亞豐、謝青、肖靚、周愛文等老師對實驗方案的教學(xué)與應(yīng)用,感謝常俊麗、陳明潔、汪盛、韓家鵬、劉飛、黃毓文、劉希良、呂月霞、徐旋等老師與同學(xué)在實驗試做、圖片采集等方面的辛苦工作。
由于編寫倉促,水平有限,疏漏難免,誠懇希望廣大高校生物科學(xué)教師提出寶貴建議和意見,以使得本書能夠更好地滿足教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。
唐朝暉,女,博士,華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實驗教學(xué)中心副主任,研究方向為人類疾病遺傳及疾病基因功能研究、實驗教學(xué),教授遺傳學(xué)實驗、發(fā)育生物學(xué)實驗、高級生化與分子生物學(xué)實驗、生科大實驗,榮獲校教師競賽一等獎。
目 錄
實驗一
大腸桿菌的培養(yǎng)及其生長曲線的測定
實驗二
擬南芥的培養(yǎng)與觀察
實驗三秀麗隱桿線蟲的培養(yǎng)與觀察
實驗四
黑腹果蠅的培養(yǎng)與觀察
實驗五
斑馬魚的人工飼養(yǎng)及繁殖
實驗六
小鼠的飼養(yǎng)管理及基本實驗操作
實驗七
質(zhì)粒的大量提取純化與分析
實驗八
人血液基因組DNA的提取純化與分析
實驗九
擬南芥基因組DNA的提取純化與分析
實驗十
擬南芥葉片總RNA的提取純化與分析
實驗十一
動物細(xì)胞總RNA的提取純化與分析
實驗十二
血紅蛋白的提取純化與分析
實驗十三
藻藍(lán)蛋白的提取純化與分析
實驗十四
酵母蔗糖酶的提取純化與分析
實驗十五
大蒜超氧化物歧化酶的提取純化與分析
實驗十六 Taq酶的誘導(dǎo)提取純化與分析
實驗十七
紫薯花青素的提取純化及分析
實驗十八
利用熒光標(biāo)記技術(shù)觀察目的蛋白亞細(xì)胞定位
實驗十九 DNA芯片技術(shù)分析基因組片段拷貝數(shù)差異
實驗二十
熒光實時定量PCR檢測細(xì)胞mRNA的表達(dá)
實驗二十一
花序侵染法轉(zhuǎn)化擬南芥
實驗二十二 CRISRR/Cas9技術(shù)在敲除細(xì)胞目的基因中的應(yīng)用
實驗二十三 RNA干擾靶基因表達(dá)對細(xì)胞的影響
實驗二十四
秀麗隱桿線蟲RNA干擾技術(shù)
實驗二十五 GST-pull down實驗技術(shù)分析相互作用蛋白
實驗二十六
酵母雙雜交技術(shù)在研究蛋白質(zhì)相互作用中的應(yīng)用
實驗二十七
細(xì)菌蛋白質(zhì)組雙向電泳分析體系的建立
實驗二十八
斑馬魚全胚原位雜交
實驗二十九
利用冷凍切片及免疫熒光技術(shù)觀察動物組織結(jié)構(gòu)
實驗三十
利用石蠟切片及免疫組化技術(shù)觀察植物組織結(jié)構(gòu)
實驗三十一
電壓門控鈉離子通道膜片鉗實驗
實驗三十二
利用電融合技術(shù)構(gòu)建重組酵母菌株
實驗三十三
酵母細(xì)胞的固定化及發(fā)酵特性研究
實驗三十四
基于膠原蛋白的人工皮膚支架制備
實驗三十五
絲素蛋白提取及人工血管的制備
附錄