《生物科学综合实验》教学大纲

发布时间：2018-07-17 15:11

一、课程基本信息

课程名称：生物科学综合实验

英文名称：The Comprehensive Experiment of the Biological Science

课程代码：204182060

课程类别：专业实验课

学时：119学分：5

二、教学目的及要求

本课程系列实验涵盖了植物组织培养技术、生物化学综合技术、动物切片技术以及微生物发酵培养技术等内容，是生物学专业的重要综合实验课程，目的在于通过以上系列实验的开设，使学生能锻炼和利用掌握有关生物学科的实验综合技能，以提高学生分析问题和解决问题的能力，为了今后独立进行科研工作打下坚实的基础。

三、教学内容

第一部分植物组织培养

（一）、实验目的及课程简介

植物组织培养技术是指在无菌和人为控制营养（培养基）及环境条件（光、温度）下，培养植物的细胞、组织和器官以及控制它的生长发育的技术。在理论研究中，由于这一技术具有在自然条件下难以达到的无菌、离体和便于严格控制环境条件等优点，它可以用于研究植物的各种细胞、组织和器官的生长、分化所需的条件和生理生化上的特点；可以用于在细胞水平上进行诱变、筛选等遗传操作，可以用于研究寄主和寄生物各自的作用和相互关系等问题，而且一旦建立了一个良好的系统，就可以不受季节及气候变化的影响，在恒定条件下进行实验，因此，植物组织培养技术在理论研究中，具有广泛的意义。在生产实践中，它将逐渐成为植物育种、快速繁殖、工业化生产某些药物和次生产物以及获得无病毒（或其它病源）植物的有效手段之一。

本课程以动手操作为主，通过学习，学生不但能了解植物组织培养实验室的构造，试验所必需具备的实验仪器设备，更重要的是，亲手操作后，更容易掌握各个实验仪器设备的使用方法、实验中的注意事项、植物组织培养一般过程，掌握并真正做到无菌操作，为以后从事植物组培工作及植物生物工程研究打下良好的基础。

（二）、实验方式及基本要求

实验以教师指导，学生自己动手的方式进行。

通过本实验课程的教学，使学生初步掌握植物组织培养的基本操作技能；增加感性认识，巩固理论知识；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和科学作风；提高学生分析问题和解决问题的能力。

在实验课的教学过程中，要求学生在实验前预习好实验指导中的相关内容、掌握实验目的和实验设计原理、了解实验操作的基本过程及注意事项。实验课上，教师认真讲解实验内容和操作要点，演示操作程序，特别是有关实验仪器的操作规程；学生应仔细观察各种实验现象，如实记录实验结果和数据，并联系有关理论内容进行分析；实验报告的书写要求简明扼要、字迹清楚、规范整洁、结果正确。

（三）、基本设备与器材配置

超净工作台ZHJH-2112、立式自动灭菌锅 YXQ-LS-50SII、电子天平（分析）ESJ120-4、显微镜、解剖镜、酸度计、空调设备、电炉、低温冰箱、温控光照培养箱。

（四）、实验项目及内容提要

序号	实验项目	内容简介	实验时数	备注
1	介绍实验原理和内容、仪器设备的使用方法及实验用具、实验药品的准备	介绍实验原理和内容；了解并熟悉植物组织培养常用仪器设备的使用方法；学会正确使用电子天平、高压灭菌锅，并对玻璃器皿、用具和器械的进行正确的灭菌，准备药品和相关实验器械。	2	必修
2	母液的配制和培养基的配制	讨论实验方案，进行母液的配制和培养基配制并进行分装、密封及灭菌。	7	必修
3	外植体的接种和培养	讨论实验方案，配制培养基并灭菌，外植体消毒，接种，进行培养(可以自行设计或调整培养条件)	9	必修
4	愈伤组织诱导培养	讨论实验方案，配制培养基并灭菌，将实验4的培养产物处理后转接到新的培养基中进行愈伤组织诱导培养(可以自行设计或调整培养条件)	9	必修
5	继代生根培养	设计和配制分化和生根培养基，将实验5的培养产物进行再分化，然后转接到生根培养基中进行生根培养(自行设计)	>18	必修
6	驯化移栽	将培养成功的实验5的材料进行驯化移栽(自行设计)	>18	必修

（五）、主要参考资料

1、              《植物组织培养技术》，刘振祥，化学工业出版社，2007

2、              《植物组织培养(全国高等农业院校教材)》，王蒂，中国农业出版社，2004

3、              《生命世界（曾用名：植物杂志）》，中国植物学会；中国科学院植物研究所，高等教育出版社，北京市

4、              生物谷：http://www.bioon.com

5、              植物组培网：http://www.7576.cn

6、              中国组培网：http://www.zupei.com

（六）、实验报告

每次实验结束需交实验报告。实验报告包括实验目的、原理、步骤、结果、讨论等部分。

第二部分微生物发酵

（一）、关于本实验的有关工业应用背景简介：

人们利用酵母进行酒精发酵从广义来说，包括传统发酵中的发酵酒（如葡萄酒、黄酒）和蒸馏酒（如白兰地、中国白酒）以及利用纯种酵母进行的酒精发酵，其基本原理均是利用酵母在缺氧条件下对葡萄糖的不完全氧化而得到乙醇，而酵母同时也获得赖以生存的能量，它是一个典型的微生物发酵应用实例。随着，全球石油资源的日趋紧张直至枯竭，无水酒精终将成为人们可以利用的重要“绿色”能源之一。目前，酒精工业已形成了一个较发达产业，并且国内在酒精（含白酒）工业已逐渐受工业生态学思想（即工业体系的建立和完善立足于模仿自然界物质流、能量流、信息流在资源开采者，处理者、消费者和废料处理者有序有效流动）的影响而正在构建酿酒工业生态体系。

（二）、基本原理及课程简介

微生物发酵篇的2个实验分别选用了生产实践中具有代表性的真核生物----酿酒酵母和原核生物（细菌）葡糖醋杆菌G29，通过实验的综合性使学生从微生物扩大培养（活化）、接种以及培养基灭菌和发酵过程的观察，乃至产物提取和产率的测定计算等，锻炼学生的微生物发酵的综合实验技能，并由微生物发酵的全程感性认知上升到理论认知的强化过程。

（三）、实验方式及基本要求

实验方式：多媒体演示，课题讲解、实验操作。

基本要求：掌握实验室条件下微生物发酵实验的培养基配制、灭菌和接种等基本技能，通过实验案例举一反三理解有关微生物发酵的基本研究方法技术；培养端正的科研态度和独立思考解决问题的能力。

（四）、基本设备与器材配置（名称及数量）

50升程控自动灭菌锅一台，光学显微镜6台，恒温水箱1个，1升石棉电自动加热套6套，恒温电加热板3台，自动恒温培养箱2个，摇瓶恒温培养箱1台，净化工作台2个，玻璃蒸馏装置6套，分析级电子称2台，电磁炉1个，100W电动搅拌装置1套。

（五）、实验项目及内容提要

序号	实验项目	内容简介	实验时数	备注
1	淀粉和蔗糖原料酵母酒精发酵及产率测定	利用ADY在不同碳源条件下进行酒精发酵实验和产率测定，各组并对实验结果交叉对比分析讨论。	20	必修
2	细菌纤维素静态发酵实验	利用葡萄醋杆菌在葡萄糖培养基中进行BC发酵实验和产率测定，各组并对实验结果交叉对比分析讨论。	20	必修

（六）、实验报告

按照实验要求实验后及时完成一份实验报告（两个实验合并撰写）。

（七）、考核与考试

实验报告考核与课堂考核相结合

第三部分生物化学与分子生物学综合实验

（一）、实验的地位、作用和目的

生命科学是21世纪的带头学科，随着生命科学的不断发展，研究手段日新月异。由于近代依据物理学、化学及生物学的基础理论和实验方法而建立起来的生物化学实验研究技术的发展与应用，使生物化学无论是在基础理论还是在实践应用方面，都获得了迅速发展。随着层析、电泳、同位素示踪、各类光谱和核磁共振等技术的突飞猛进，不仅使生物化学的实验技术和工作效率提高到一个新的水平，而且通过大量事实材料的积累，使生物化学发展成为一门具有统一的基本概念和原理的学科。随着基因工程技术的不断深入，基因工程产品的开发应用，蛋白质工程的研究日益显示出广阔的前景，在其上游技术日益成熟的今天，基因工程产品的下游技术（产品的分离纯化、复性等）问题显得尤为重要。而这些问题的解决必须借助生物化学的实验技术和手段。特别是随着人类基因组计划工作框架图的完成，基因组、功能基因组、结构基因组的研究方兴未艾，并使得蛋白质组学及功能蛋白质组学研究的持续升温，目前已成为生命科学研究领域的一大热点。在这样的背景下，生物化学（尤其是蛋白质化学）实验技术的应用和发展为这些前沿学科的发展提供了有力的技术支持。所有这些说明掌握生物化学实验方法和研究技术，对于生物科学工作者来说是十分重要的。

本实验教学的目标是建立具有主动性、系统性、高效性的实验教学体系，强调综合性、设计型实验，着重培养学生的动手能力、综合分析能力及创新能力，全面提高学生的综合素质。

（二）、基本原理及课程简介

本课程是根据生命科学学院生物化学技术实验课程任课教师多年的教学工作经验和科学研究工作中接触到的实验技术和方法，经过总结、整理编写成教材，以满足实验教学的需要，特别注重将科研工作中取得的成果贯穿实验教学。本课程从加强基础的观点出发，注重生物化学（尤其是蛋白质生物化学）实验方法和技能训练，同时注重引进新近发展起来的、重要的生物化学技术。

本实验教学的目标是建立具有主动性、系统性、高效性的实验教学体系，强调综合性、设计型实验，注重培养学生的动手能力、综合分析和解决问题的能力，培养学生团队协作精神及创新能力，提高学生的综合素质。通过本实验课程的学习，要求学生在掌握基本实验技能的基础上，熟练掌握多种生物化学专业技能，并运用各种实验手段的有机结合进行综合性、设计性的复杂实验。为本科学生进入生物化学与分子生物学研究领域开展工作打下牢固的基础。

（三）、实验的方式及基本要求

学生在进入实验室之前，必须做好预习工作。实验前，由任课教师讲解实验的原理、操作步骤、实验中应注意的重点与难点，并做好仪器示范。然后，每小组成员分工合作，共同完成实验。任课教师对实验中出现的问题给予指导。

要求参加实验的学生遵守实验室规则，积极开动脑筋。实验时要有严谨的工作态度。同时，注意培养团队的协作精神。通过本课程的学习，要求学生在掌握基本实验技能的基础上，熟练掌握生物化学实验技能，并运用各种实验手段进行综合性、设计性的复杂实验。

（四）、基本设备与器材配置

分析天平、紫外可见光分光光度计、圆盘电泳装置、垂直电泳装置、水平电泳装置、真空泵、匀浆机、高速组织捣碎机、核酸蛋白紫外检测仪及记录仪、离心机、蠕动泵、显微镜、真空干燥器、恒温水浴、PH计、脱色摇床、离子交换层析柱、凝胶过滤层析柱、梯度混合仪、紫外检测仪

（五）、实验项目及内容提要

序号	实验项目	内容简介	实验时数	备注
1	硫酸铵沉淀粗分离凝集素及凝集素凝血活性的快速测定	硫酸铵沉淀蛋白质和凝集素活性快速测定	9	必修
2	离子交换层析分离凝集素及电泳检测	不同pH条件蛋白质的电荷性质结合离子交换层析分离蛋白质并检测分离效果	8	必修
3	分子筛层析（凝胶过滤）分离凝集素及分子量测定	凝胶过滤分离蛋白质并测定表观分子量	8	必修
4	凝集素的凝胶电泳分析	电泳技术分析蛋白组成及层析分离凝集素效果	8	必修
5	SDS—PAGE测定凝集素分子量	变性电泳在还原和非还原条件下测定蛋白质亚基分子量	8	必修
6	蛋白质浓度测定	蛋白质浓度常规和精确测定	8	必修

（六）、主要参考资料

1、 《生化实验方法和技术》，张庭芳、张龙翔编，高等教育出版社。1997

2、《生物化学实验技术》，自编教材

（七）、实验报告

实验课程要求学生认真完成实验后，撰写实验报告，。要求简明扼要地叙述实验的目的、要求、原理以及操作方法，写清楚实验条件的操作的关键环节。对实验结果和数据进行整理、归纳、分析和对比。并对于实验中出现的问题进行讨论，并写明自己对实验设计的认识，体会和改进意见等。

第四部分组织学切片

（一）、教学目的及要求

通过本实验训练，让学生独立完成动物不同器官的取材、固定、脱水、透蜡、切片、染色，最后在老师的指导下各器官、系统的显微结构和特征的观察、测定、拍照及分析。本实验将使学生掌握石蜡切片的操作方法，将经典的石蜡切片技术与其他新的技术方法相结合，使组织学的观察研究从简单的形态结构观察和定性描述转向准确、可靠的定量分析组织切片的形态计量技术。并重点培养动手能力和独立操作能力。

（二）、器具和仪器

染色缸、广口瓶、培养皿、毛笔、吸水纸、牛皮纸、标签纸、纱布、载玻片、盖玻片、玻棒、解剖工具、双刃刀片、解剖盘、天平、智能程控生物组织自动脱水机、生物组织自动包埋机、电脑快速恒冷冷冻、石蜡两用切片机、振动切片机、生物组织摊片、烤片机、电脑自动染色机、体视显微图像电脑处理系统、高清晰显微图像电脑分析系统。

（三）、实验材料

发育成熟的鱼类、发育至不同阶段的鱼类胚胎、动物组织

（四）、教学内容

序号	实验项目	内容简介	实验时数	备注
1	实验前的准备	试剂、染料等配制，玻璃器皿等清洗，石蜡熬制	3-4	必修
2	动物组织块选取、固定、修整		3	必修
3	组织块脱水、透明、石蜡包埋		6-7	必修
4	组织块切片、染色、封片		6-7	必修
5	制作好的组织学切片的观察、拍照		3-4	必修
6	组织切片的形态计量技术		3-4	必修

（五）、教材

自编讲义。

（六）、主要参考资料

《组织切片技术芮》，菊生等，高等教育出版社，1980

（七）、成绩评定

考核学生的基础知识、动手能力、综合分析及逻辑思维能力，着重学生设计思路、实验技能及实际操作水平的考核。

结合学生预习报告、实验报告，以及实验动手能力和实验结果进行综合评定成绩。分为优秀、良好、合格和不及格。

实行考查，期末成绩根据实验期间的出勤和上交的实验报告综合评定，该部分内容占本门课程的1/4-1/3。

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