遗传学-北京师范大学生命科学学院

遗传学实验

Experiments of Genetics

【课程编号】1410012【课程类别】学科基础课

【学分数】1.5学分【适用专业】生物科学、生物技术

【学时数】48学时【编写日期】2009年6月

一、教学目标

根据北京师范大学生物科学和技术学专业的培养目标，学生应符合基础理论扎实、专业技能娴熟、综合素质过硬的高要求，实验课程应建设成为知识与技能相结合、理论与实际相联系的教学体系；要求实验教学活动注重学生的观察、动手能力，培养学生的分析、思维能力。本课程要求将经典遗传学规律同现代遗传学内容有机结合，在基本规律、基础理论的基础上，用体现基本知识点、充分利用所需实验技术、有助于理解概念和解决实际问题的实验内容训练学生，使学生习得理论知识和应用技能。

二、教学内容和学时分配

模块1：基本遗传规律（实验1-4）

实验一、果蝇的表型观察与性别鉴定2学时基础性

主要内容：果蝇的表型观察、性别鉴定。

教学要求：了解果蝇的生长和遗传特性，果蝇的科学研究价值；理解利用果蝇进行遗传分析的方法；掌握果蝇的基本形态、果蝇的遗传特征和遗传方式。

重点、难点：生长不良果蝇的性别鉴定，特殊性状的准确鉴别、各代之间的时间把握。

其它教学环节：讲授观察方法、实验基本原理，研讨准确判断果蝇特征的方法技巧。

实验二、果蝇杂交实验设计及结果统计分析6学时综合性

主要内容：果蝇的培养和基本实验体系建立，设计杂交实验方案，对杂交结果的统计与分析，研究与验证单基因位点、多基因位点和伴性基因的遗传规律。

教学要求：了解果蝇的基本遗传学规律；理解利用果蝇进行遗传分析的方法，杂交设计的基本原理——与研究的规律相符，准确、简便、科学；掌握果蝇杂交实验的全部过程和注意事项。

重点、难点：果蝇的培养和基本实验体系建立，果蝇杂交实验的设计与操作。

其它教学环节：讲授实验基本原理，小组实验经验交流（果蝇杂交实验的设计、方法、杂交结果分析）。

实验三、玉米成熟花粉粒受单基因控制的性状分离观察2学时基础性

主要内容：玉米成熟花粉粒染色观察；单基因控制的性状分离分析。

教学要求：了解玉米成熟花粉粒受单基因控制的性状分离观察的意义；理解淀粉染色机理，差异染色的形成机原理；掌握染色方法及单基因控制的性状分离分析方法。

重点、难点：染色方法；染色的时间剂量控制。

实验四、粗糙链孢霉杂交分析2学时基础性

主要内容：粗糙链孢霉杂交设计和杂交实验；糙链孢霉杂交后代的表型分析。

教学要求：了解粗糙链孢霉（真菌）的基本遗传学规律和染色体周史；理解杂交设计的基本原理与研究的规律相符，准确、简便、科学；掌握粗糙链孢霉杂交实验的全部过程和注意事项；四分子分析和着丝粒作图方法。

重点：粗糙链孢霉杂交实验的设计与操作。

难点：四分子分析和着丝粒作图。

其它教学环节：小组实验经验交流（粗糙链孢霉杂交实验的设计、方法、杂交结果分析）。

模块2：遗传的物质基础/染色体遗传学（实验5-9）

实验五、人体外周血淋巴细胞染色体制备2学时基础性

主要内容：人体微量外周淋巴细胞培养与染色体观察，人类细胞中期染色体分析。

教学要求：了解人体微量外周淋巴细胞培养方法；理解人体中期染色体的数目、形态和及染色体组的基本分析；掌握非显带染色体玻片标本制技术。

重点：外周淋巴细胞培养和染色体显示方法。

难点：染色体的分散和辨别。

其它教学环节：资料片观看和研讨：人类各条染色体的重要性。

实验六、染色体组型分析和染色体分带3学时综合性

主要内容：植物染色体标本制备和核型分析，人类染色体分带技术训练。

教学要求：了解染色体沿线性的各部分特征和各种分带技术；理解核型分析和显带的基本原理；掌握核型分析和G带染色分析的实验方法。

重点：核型分析和显带。

难点：清晰的染色体片和染色效果。

其它教学环节：总结分析历届学生所做的核型分析和G带染色分析的实验结果。

实验七、减数分裂制片、染色体特征和动态变化的观察分析2学时基础性

主要内容：制备动物和植物减数分裂染色体标本，结合标准减数分裂染色体标本观察、认识和理解减数分裂过程中染色体特征和行为的观察；进行减数分裂各期染色体特征绘图；分析减数分裂中染色体变化与遗传规律的关系。

教学要求：了解减数分裂过程的整体和细节；理解减数分裂在生物遗传中的作用；掌握减数分裂过程中的染色体行为和特征。

重点、难点：减数分裂过程中的染色体行为和特征，减数分裂前期I各期区别。

其它教学环节：观摩减数分裂示范片分析。

实验八、特殊染色体的样本制备与结构观察5学时综合性

人类女性X染色体巴氏小体和男性Y染色体巴氏小体的制片观察；并结合人类性染色质标本制备与观察，分析基因剂量补偿效应；通过果蝇幼虫唾腺的获取；果蝇幼虫唾腺多线染色体标本制备；果蝇幼虫唾腺多线染色体各条染色体区分；进行果蝇幼虫唾腺多线染色体带型和膨泡特征的观察与画图。

模块3：遗传标记分析/分子遗传学（实验9-10）

实验九、不同物种遗传标记分析5学时综合性

主要内容：实验材料是前面果蝇杂交实验的亲子代材料和其他物种。同工酶遗传标记分析；DNA分子标记分析—RAPD。

教学要求：了解遗传标记的类型和分析方法；理解同工酶遗传标记分析和DNA分子标记分析（RAPD）的原理、方法；掌握同工酶遗传标记分析和DNA分子标记分析（RAPD）的实验操作和分析技能。

重点、难点：同工酶染色技术和随机引物扩增分析技能。

其它教学环节：分小组讨论交流同工酶遗传标记分析和RAPD分析的实验操作技巧和杂交相关分析的结果。

实验十、大肠杆菌梯度转移基因定位（非中断杂交）2学时基础性

主要内容：大肠杆菌杂交体系的建立；大肠杆菌梯度转移基因定位（非中断杂交）实验。

教学要求：了解大肠杆菌的遗传物质特征和遗传重组本质；理解大肠杆菌杂交时基因转移的特点、遗传原理；掌握非中断杂交技术。

重点：非中断杂交技术实验；

难点：非中断杂交和中断杂交实验环节的区别与联系、杂交效果的数据吻合性保障。

其它教学环节：讨论总结非中断杂交和中断杂交实验环节的区别与联系、杂交成功的保证方法。

模块4：遗传与环境/毒理遗传学

实验十一、理化因素诱变与遗传物质畸变4学时综合性

主要内容：两种植物材料物理化学诱变处理和效应观察；染色体制片、观察、画图；探讨药物、环境的诱变作用。

教学要求：了解物理化学因子有哪些具有诱变效应；理解植物材料物理化学诱变处理原理；掌握物理化学诱变处理和效应观察方法和染色体制片、分析方法。

重点、难点：物理化学诱变处理和效应观察方法。

其它教学环节：调查周边河流、企业、居民区污染源的物理化学诱变因素，提出处理意见。

模块5：群体和数量遗传学（实验12-13）

实验十二、数量性状的遗传分析2学时基础性

主要内容：人类手部皮纹数量性状的遗传分析。

教学要求：了解人体表皮纹分布的部位、特征和相关遗传学知识；理解人类皮纹分析的遗传学价值；掌握典型的皮纹改变在某些遗传病辅助诊断上的应用。

重点：指纹的类型和分析；

难点：非典型指纹的分析判断。

其它教学环节：社会调查皮纹和健康（建议写出调查报告）。

实验十三、种群基因频率和遗传平衡定律分析2学时基础性

主要内容：人类特殊性状的群体调查和统计分析（PTC尝味试验、ABO血型分析、五官性状分析等）；群体性状的基因频率和遗传平衡估计。

教学要求：了解自然群体的遗传平衡状况和影响因素；理解孟德尔群体遗传平衡的含义、群体遗传平衡的条件；掌握基因频率、基因型频率的估算方法。

重点：PTC尝味试验、ABO血型分析；

难点：遗传平衡的检验（条件理解和检验策略）。

其它教学环节：社会调查民族聚居区和汉族人群的群体性状遗传，并进行比较研究（建议写出调查报告）。

模块6：自主设计综合实验（选择以下实验中的两个）

实验十四基因型与环境互作分析—环境因素对果蝇发生量的影响3学时

主要内容:通过环境因素对果蝇发生量的影响的分析，掌握数量性状遗传分析的方法原理，理解基因型与环境的互作效应。

教学要求：此实验在前面所做的遗传学基本和发育遗传学原理的基础上，作为学生选学或作为自主实验重点参考的部分，由学生根据自己的时间和知识面自主掌握，不做太具体要求。

重点：通过环境因素对果蝇发生量的研究，掌握基因型与环境的互作分析分析方法。

难点：合适的观察统计方法和时机。

其它教学环节：自然群体中果蝇的采集和数量性状可遗传性分析和毒理因素的影响（小组活动）。

实验十五植物的有性杂交3学时

主要内容：植物的有性杂交培养体系设计的原则及方法；植物的有性杂交实验和分析。

教学要求：此实验在前面所做的杂交实验基础上，作为学生选学或作为自主设计实验重点参考的部分，由学生根据自己的时间和知识面自主掌握，不做太具体要求。

重点：植物杂交实验的设计与操作。

难点：植物各种专门培养体系的建立——培养基的选择、改进等。

其它教学环节：小组实验经验交流：植物杂交实验的设计、方法、杂交结果分析。

实验十六应用孚尔根核染色技术进行物种染色体数目鉴定3学时

主要内容：几种植物材料的根尖制片技术；不同物种染色体数目的鉴定；结合实验七，对好的片子进行染色体组型分析。

教学要求：了解孚尔根核染色技术的原理、优点；理解孚尔根核染色技术的关键环节和染色体数目的鉴定策略；掌握孚尔根核染色技术的操作。

重点：孚尔根核染色技术的关键环节。

难点：清晰的染色体呈现。

实验十七、组织化学法观察果蝇唾腺染色体疏松区（泡）的转录3学时

主要内容：在实验十三“果蝇唾腺染色体标本制备和染色体特征观察与区辨”的基础上，结合分子遗传学知识，分析基因表达在染色体形态上的表现——果蝇唾腺染色体疏松区（泡）特征。

教学要求：此实验在前面所做的果蝇唾腺染色体实验基础上，作为学生选学或作为自主实验重点参考的部分，由学生根据自己的时间和知识面自主掌握，不做太具体要求。

重点、难点：理解、分析基因表达在染色体形态上的表现——果蝇唾腺染色体疏松区（泡）特征。

其它教学环节：小组讨论基因表达和染色体特征。

三、教材与学习资源

教材

李雅轩、赵昕主编，胡英考、梁前进副主编，张飞雄等编。遗传学综合实验。科学出版社。2006.

配套补充教材：

北京师范大学生命科学学院遗传学教学组编，遗传学实验（自编），2005。

主要参考书

[1]张贵友等，普通遗传学实验指导，清华大学出版社，2003.

[2]梁彦生，遗传学实验，北京师范大学出版社，1991.

[3]郭善利等，遗传学实验教程，科学出版社，2004.

四、先修课要求及教学策略与方法建议

先修课的要求：要求先选学植物学、动物学、微生物学和生物化学及分子生物学及基本实验课程。

教学策略与方法建议：实验课教学坚持集体备课，主讲教师负责实验教学的备课和组织工作。配合多媒体教学手段，在助教研究生的配合下，实现师生广泛的交流和讨论。根据实验室的设施和条件，有计划地开展自主性和探究性的实验。

五、考核方式

学生的学科课程成绩由平时成绩和期末成绩组成，根据情况灵活掌握。平时成绩依据学生的日常表现、实验报告、知识应用等进行评定，占学期总成绩60-80%。期末实验考试占学期总成绩20-40%。