PCR技术基本原理教学方法
PCR 技术基本原理教学方法高贵田，李冰，张宝善，孙翔宇（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安710062）摘要：分析了P CR 第1至第6反应周期“长产物片段”与“短产物片段”类型、数量的变化，再用数学归纳法推导出第n 个反应周期各种分子的数量。
分析表明，P CR 反应体系中的“长产物片段”有P ，Q 两种类型，“短产物片段”只有R 一种类型；当循环数N=n 时，Pn =2，Qn =Q n =2（n -2），R n ＝2n -2n 。
将本分析方法用在教学中，有利于学生理解P CR 的基本原理，教学效果理想。
关键词：P CR ；基本原理；长产物片段；短产物片段；数学归纳法中图分类号：G642.4文献标志码：Adoi ：10.3969/jissn.1671-9646（X ）.2012.01.038Teaching Methods of the Principle of PCR TechniqueGAO Gui-tia n ，LI Bing ，ZHANG Ba o -sha n ，S UN Xia ng -yu（Co lle g e o f Fo o d Eng ine e ring a nd Nutritio na l S cie nce ，S ha a nxi No rma l Unive rsity ，Xi ′a n ，S ha a nxi 710062，China ）Abstra ct ：This pa pe r a na lyze s the cha ng e s o f type s ，numbe rs o f "Lo ng pro duct se g me nt"a nd "S ho rt pro duct se g me nt"in the first to the sixth re a ctio n cycle o f P o lyme ra se Cha in Re a ctio n （P CR ），a nd the n de duce s the numbe r o f a ll kinds o f mo le cule s in the first n re a ctio n cycle with ma the ma tica l inductio n.Ana lysis sho ws "Lo ng pro duct se g me nt"in the P CR syste m ha ve two type s P a nd Q ，a nd "S ho rt pro duct se g me nt"ha s o nly o ne type e this a na lysis me tho d in te a ching ca n he lp stude nts unde rsta nd the ba sic principle o f P CR ，a nd the te a ching e ffe ct is ide a l.Ke y wo rds ：P o lyme ra se Cha in Re a ctio n （P CR）；principle o f te chnique ；lo ng pro duct se g me nt ；sho rt pro duct se g me nt ；ma the ma tica l inductio n聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction ，P CR）是1985年美国PE-Cetus 公司人类遗传研究室的Mullis 等人发明的体外核酸扩增技术[1-2]。
P CR 技术的基本原理类似于DNA 的天然复制过程，以拟扩增的DNA 分子为模板，以一对分别与模板互补的寡核苷酸片断为引物，在DNA 聚合酶的作用下，按照半保留复制机制沿着模板链延伸，直至完成新的DNA 合成，不断重复这一过程，可使目的DNA 片断得到扩增。
由于新合成的DNA 也可以作为模板，因此P CR 可以使DNA 的合成量呈指数级增长[3]。
其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。
P CR 基本反应包括变性、退火、延伸3个步骤，3个步骤为一个循环，经过30~35个循环，可以使每个拷贝模板DNA 的2个特异引物5'端之间的序列扩增至230-35拷贝。
P CR 技术具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化，能在数小时内将目的基因或某一DNA 片段增至十万乃至百万倍等突出优点。
PCR 技术的发明是分子生物学的一项革命，已成为分子生物学及其相关领域的经典实验方法，其应用已趋于多元化，在分子生物学、医学、遗传学、考古学、法医学、食品科学应用非常广泛。
在分子生物学上可以用来进行基因扩增、基因检测、基因克隆、基因改造、遗传分析等[3-4]；在医学领域可以用来进行原体鉴定、遗传病诊断、免疫学研究、癌基因探索及治疗等[5-6]。
在食品科学上可以用来进行食品微生物检测、转基因食品检测等[7-8]。
国内许多高校的食品学院（系）开设了《食品生物技术》课程[9]，PCR 技术基本原理是该课程的教学重点。
由于食品学院本科生分子生物学基础知识比较薄弱，对P CR 技术的基本原理理解比较困难，部分学生不理解为什么PCR 可以使模板DNA 的两个特异引物5'端之间的序列呈指数级扩增，而两个特异引物5'端以外的序列不能扩增？为了突破教学难点，笔者在教学的过程中采用数学归纳法对PCR 反应过程中各种分子的变化进行证明，使学生较好地理解了P CR 的基本原理。
收稿日期：2011-09-17基金项目：陕西省普通本科高等学校教学改革研究项目（重点攻关项目）（09BG06）。
作者简介：高贵田（1964—），男，陕西人，副教授，博士。
研究方向：食品生物技术。
E-m a il ：g a o g uitia n2006@s nnu.e 。
文章编号：1671-9646（2012）01-0127-03第1期（总第268期）农产品加工·学刊No .12012年1月Aca de m ic Pe rio dica l o f Fa rm Pro ducts Pro ce s s ingJ a n.农产品加工·学刊2012年第1期1基本假设DNA分子序列见图1。
“-------”表示略去的序列，下同图1DNA分子序列上游引物为5'gc atatgcgatg,下游引物为5'a ccgatcctag c3'，需要扩增的序列的长度为m（bp），扩增效率为100%，循环数为N（N为1~40的自然数）。
2PCR第1~6反应周期体系中各种DNA分子种类、数目的变化分析2.1第1反应周期体系中DNA分子的种类、数目根据DNA复性动力性原理及PCR技术的原理，引物与DNA分子结合的位点及扩增的方向。
第1个循环结束时形成的DNA分子见图2。
“→”表示延伸方向：5'→3'，“□”表示引物序列。
图2第1个循环结束时形成的DNA分子由于DNA聚合酶有5'→3'延伸的功能，没有3'→5'延伸的功能，所以图2中DNA分子的母链是原始模板的一条链，其子链的5'与引物的5'相同，3'不确定，长度大于等于m（长产物片段），把这种原始模板—长产物片段杂合分子称为P型DNA分子（简称P分子）。
第1个循环结束时，每个DNA分子形成了2个P分子，即P1=2。
2.2第2个反应周期体系中DNA分子的种类、数目第2个循环结束后，每个P分子形成2个新的DNA分子。
第2个循环结束时形成的DNA分子见图3。
“→”表示延伸方向：5'→3'，“□”表示引物序列。
图3第2个循环结束时形成的DNA分子由图3可以看出，第2个循环结束后反应体系中其中一个DNA分子为P分子，另一个DNA分子的特点是母链的5'与引物的5'相同，3'不确定（长产物片段）；子链的5'与另一引物的5'相同，3'确定，长度等于m（短产物片段），把这种长产物片段—短产物片段杂合分子称为Q型DNA分子（下简称Q分子）。
即在第2个循环结束后每个P分生成了1个P分子和1个Q分子。
由于第2个循环开始时有2个P分子，因此第2个循环结束时共有2个P分子、2个Q分子。
即P2=2，Q2=2。
2.3第3反应周期反应体系中DNA分子的种类、数目由于1个P分子在每个循环生成1个P分子和1个Q分子，所以在此只讨论每个Q分子在PCR过程中的变化。
第3个循环结束时形成的DNA分子见图4。
“→”表示延伸方向：5'→3'，“□”表示引物序列。
图4第3个循环结束时形成的DNA分子由图4可以看出，第3个循环结束时每个Q分子生成了1个Q分子，1个新的DNA分子，新的DNA分子的特点是两条链的5'分别与两个引物5'的相同，3'分别与对应的上（下）游的引物的3'相同，长度都等于m，把这种短产物片段—短产物片段杂合分子称为R型DNA分子（下简称R分子），R分子就是需要扩增的上、下游引物5'之间的序列。
即在第3个循环结束时每个Q分生成了1个R分子和1个Q分子。
由于在第3个循环开始时有2个P分子、2个Q分子，因此第3个循环结束时体系有2个P分子、4个Q分子、2个R分子。
即P3=2，Q3=2+2=4，R3=2。
2.4第4反应周期体系中DNA分子的种类、数目由于1个Q分子在每个循环生成1个Q分子和1个R分子，因此在此只讨论每个R分子在PCR过程中的变化。
第4个循环结束时形成的DNA分子见图5。
“→”表示延伸方向：5'→3'，“□”表示引物序列。
图5第4个循环结束时形成的DNA分子由图5可以看出，第4个循环结束时，每1个R分子形成了2个R分子，即需要扩增的上、下游引物之间的序列，因此从第4个循环开始R分子呈指数级扩增。
由于在第4个循环开始时体系中有2个P分子、4个Q分子、2个R分子，因此在第4个循环结束时：2个P分子生成了2个P分子、2个Q分128··2012年第1期子；4个Q 分子生成了4个Q 分子、4个R 分子；2个R 分子生成了4个R 分子。
因此此时体系中有2个P 分子、6个Q 分子、8个R 分子，即P 4=2，Q 4=2+4=6，R =4+4=8。
2.5第5反应周期体系中DNA 分子的种类、数目由2.4分析可知第5个循环开始时体系中有2个P 分子、6个Q 分子、8个R 分子，在第5个循环结束时体系中DNA 分子的种类、数目如下：由2.2分析可知2个P 分子生成2个P 分子、2个Q 分子；由2.3分析可知6个P 分子生成6个Q 分子、6个R 分子；由2.4分析可知8个R 分子生成16个R 分子。
人教版高二生物选修一《课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段》评课稿
人教版高二生物选修一《课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段》评课稿一、课题背景介绍《课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段》是人教版高二生物选修一教材的重要课题之一。
在这个课题中，学生将学习到多聚酶链式反应（PCR）技术的基本原理和操作步骤，以及该技术在生物学领域中的应用。
PCR技术是一种在体外扩增特定DNA片段的方法，它通过模拟真实的DNA复制过程来制造大量DNA复制产物。
该技术的发明极大地促进了基因工程、医学诊断和法医学等领域的发展，也成为现代生物学研究中不可或缺的工具之一。
二、课题目标和教学内容1. 课题目标通过学习《课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段》，学生将达到以下目标： - 了解PCR技术的原理，并能够解释关键步骤和装置原理； - 掌握PCR实验的基本操作技巧，并能够正确解读PCR实验结果； - 了解PCR技术在生物学研究、医学诊断和基因工程等方面的应用； - 培养科学研究的兴趣和探索精神。
2. 教学内容《课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段》的教学内容主要包括以下几个方面： - PCR技术的基本原理：DNA的复制、变性、引物结合和延伸； - PCR实验的基本操作：PCR反应组成、反应条件设置、PCR仪的操作等； - PCR实验结果的分析与解读：凝胶电泳原理、图像解析等； - PCR技术在科学研究和应用中的案例介绍。
三、教学设计与实施1. 教学设计在教学设计方面，可以采用以下教学策略和方法： - 通过PPT讲解的方式，介绍PCR技术的基本原理和操作步骤； -结合实际实验操作，让学生亲自参与PCR实验过程； - 引导学生观察、分析和解释PCR实验结果，培养科学思维能力； - 利用多媒体教学素材，展示PCR技术在生物学领域中的重要应用； - 让学生进行小组讨论和展示，分享个人对PCR技术的理解和应用。
2. 教学实施在教学实施过程中，可以按照以下步骤进行： 1. 导入：通过问题引导学生思考PCR技术的应用，并激发学生的学习兴趣； 2. 知识讲解：通过PPT讲解，向学生介绍PCR技术的基本原理和操作步骤； 3. 实验操作：组织学生进行PCR实验操作，指导他们合理设置反应条件和解读实验结果； 4. 结果分析：通过凝胶电泳图像等实验结果，引导学生进行分析和解读；5. 应用案例：通过多媒体教学和案例分享，让学生了解PCR技术的应用领域； 6. 小组讨论和展示：组织学生进行小组讨论，分享个人对PCR技术的理解和应用； 7. 总结与评价：结合学生的讨论和展示，对课程进行总结，并评价学生的学习成果。
《基因工程》实验教学教案
《基因工程》实验教学教案一、实验教学目标1. 让学生了解基因工程的基本概念、原理和操作步骤。
2. 培养学生运用基因工程技术解决实际问题的能力。
3. 帮助学生掌握基因克隆、基因编辑等实验技能。
二、实验教学内容1. 基因克隆实验：让学生通过PCR扩增目的基因，并进行琼脂糖凝胶电泳分析。
2. 基因编辑实验：让学生利用CRISPR/Cas9系统对目标基因进行编辑，并通过PCR和琼脂糖凝胶电泳验证编辑效果。
3. 基因表达实验：让学生将目的基因插入到表达载体中，转化大肠杆菌，并通过IPTG诱导表达。
4. 抗原-抗体反应实验：让学生利用基因工程方法制备重组抗原，并进行抗原-抗体特异性反应检测。
5. 基因工程应用实例：让学生了解基因工程在生物制药、农业、环保等领域的应用。
三、实验教学方法1. 讲授法：讲解基因工程的基本原理、操作步骤和实验技巧。
2. 演示法：演示基因克隆、基因编辑等实验操作，让学生直观地了解实验过程。
3. 实践操作：让学生动手进行实验，培养实验操作能力和团队协作精神。
4. 讨论法：引导学生针对实验结果进行分析和讨论，提高解决问题的能力。
四、实验教学准备1. 教材和参考资料：准备《基因工程》等相关教材和参考资料，为学生提供理论支持。
2. 实验器材：准备PCR仪器、琼脂糖凝胶电泳设备、表达载体、大肠杆菌等实验所需的器材和试剂。
3. 实验指导：制定详细的实验步骤和操作指南，方便学生查阅。
五、实验教学评价1. 过程评价：评价学生在实验操作过程中的规范性和团队协作精神。
3. 应用评价：评价学生运用基因工程知识解决实际问题的能力。
4. 学生互评：鼓励学生互相评价，提高自我认知和沟通能力。
六、实验教学流程1. 实验前准备：讲解实验原理、目的和操作步骤，检查实验器材和试剂。
2. 实验操作：按照实验指导进行基因克隆、基因编辑等实验操作。
3. 实验结果分析：对实验结果进行分析和讨论，解释实验现象。
5. 实验总结：总结实验收获和不足，提出改进措施。
荧光定量PCR基本实验技术教学改革的探索与实践
地 结合起 来 ， 为建立科研 一 教学 一体化 的教学新 模式 打下 良
好 的基础 。
１ 荧光定量 Ｐ ＣＲ基 本 实 验 技 术 教 学 改 革 的 具 体
举措
１ 培养规 范实验技 术的基础 实验教 学 ． １ 基 础实验 的重要
况与成果 ， 给予相应的学分 （ 优秀 ｌ ， Ｏ分 良好 ５分 ， 一般 ２分 ， 较差 ０ ）每学期末 累计学分 ， 分 ， 进行评 比， 给予一定的物质奖
励 ， 与奖学金挂钩 。 并
式等调整 。学 院每年对各专业学生进行三基能力考核 ，发现 实行实验室开放后学生对专业课程基本理论及操作技能都有 了较大提高 ；近 ３年来 学生成功 申报校级大学生创新课题 ８ 项， 共资助 １ ． ５万元 ； 学生发表省级 以上创新性课题研究论文
５篇 。
５４ 进行开放 实验项 目指导老师考核评优活动 ， 核内容包 ． 考 括 出勤率 、 学生满意度 、 学生参与开放实 验的成果等等 ， 给予 物质与精神奖励 ， 并与年终奖、 绩效奖挂钩。
６ 实验室 开放 网络 平 台
教学实验室开放一律实行 网络开放管理 ，主要包括实验
通过本中心教学实验室开放新模式 的实践 ，全面调动 了
的同时极大地激发 了学生的学习兴趣 。鼓励学生经常到网上 检索 ， 寻找解决 问题 的方法 ， 仅有助于提 高学 生的文 献检 不
索能力 ， 并且能 够使其在 成就感 的激励下 热爱 学习 。此外 ， 适 当布置一 些课外 作业 ，如引物设 计 、反应 条件优化 方案
等 ， 过课外作业 的方式 让学生们 接触更 多的 、 通 课堂上 又无
实验 原 理 ， 生系统地掌握一套 规范的分子 生物学实验 让学
pcr实验原理和基本步骤
pcr实验原理和基本步骤
PCR（聚合酶链式反应）是一种用于扩增DNA的重要技术。
其原
理是通过酶的作用，将DNA模板进行反复复制，从而得到大量的目
标DNA序列。
基本步骤如下：
1. 反应混合液的制备，将DNA模板、引物（primer）、dNTPs （脱氧核苷酸三磷酸盐）、聚合酶等混合在一起。
2. 反应条件的设定，设置PCR反应的温度循环程序，包括变性、退火和延伸等步骤。
3. 反应进行，将反应混合液置于PCR仪中，按照设定的温度程
序进行温度循环反应。
4. 产物分析，通过凝胶电泳等方法对PCR产物进行分析，验证
扩增效果。
在PCR实验中，引物的设计、温度程序的设定以及反应条件的
优化都对扩增效果有重要影响。
PCR技术在分子生物学、医学诊断、法医学等领域有着广泛的应用。
克隆技术教学设计
克隆技术教学设计一、引言克隆技术作为生物技术领域的重要内容之一，对于培养学生的科学素养、促进创新思维具有重要作用。
本文将以克隆技术为例，设计一堂富有创意和趣味性的教学活动，旨在提高学生的克隆技术理论知识与实践操作能力。
二、教学目标1. 理解克隆技术的基本原理和应用领域。
2. 掌握PCR扩增、酶切和连接、转化等克隆技术的实验操作步骤。
3. 培养学生的团队合作、实验设计以及科学思维能力。
4. 培养学生的创新思维和解决问题的能力。
三、教学内容本节课主要介绍克隆技术的基本原理、实验步骤和应用。
并通过实验操作锻炼学生的实验技巧和科学思维能力。
四、教学方法与过程1. 导入环节：引入主题，通过展示一段关于克隆技术应用的视频，激发学生对克隆技术的兴趣和好奇心。
2. 知识讲解：通过教师讲授和互动提问的方式，介绍克隆技术的基本原理和实验步骤。
鼓励学生积极参与，并向学生展示相关实验图片和图表，增加教学内容的可视化效果。
3. 实践操作：将学生分为若干个小组，每个小组由3-4名成员组成。
每个小组根据教师提供的实验操作指导书，依次进行PCR扩增、酶切与连接、转化等实验步骤。
教师要及时巡回指导并解答学生的问题。
4. 思考与讨论：实验操作结束后，学生将针对实验结果进行思考和讨论。
教师可以组织小组之间的交流与分享，加深学生对克隆技术实验的理解和应用能力。
5. 实验总结与展示：每个小组向全班展示他们的实验成果，并通过口头陈述和展示海报等方式，向全班介绍他们的实验设计和操作过程。
教师可以进行点评和总结，并给予学生肯定和指导。
五、教学评价与反思1. 教师可通过对学生实验成果的评价，包括海报设计和实验操作的技巧等方面，来评估学生的实践能力和团队合作能力。
2. 学生的互动参与和问题思考的深度程度也是评价教学效果的重要指标之一。
3. 教师需要及时总结教学经验，改进教学方法和内容，以更好地提高学生的学习效果和兴趣。
六、教学反馈与延伸通过学生的实验操作和展示，教师可以感知到学生对于克隆技术的理解程度和实验操作的掌握能力。
PCR教材教学课件
数字PCR技术诞生，提高了检测灵 敏度和特异性。
2010年至今
随着测序技术的发展，高通量测序 与PCR技术结合，推动了基因组学 和表观遗传学的研究。
PCR技术的未来发展方向
01
简化操作流程
通过改进试剂和仪器，降低PCR 技术的操作难度，提高实验效率
。
03
拓展应用领域
将PCR技术应用于临床诊断、生 物安全检测、环境监测等领域， 提高检测的广泛性和实用性。
仪器选择
选择性能稳定、高效的PCR仪器， 确保实验结果的可靠性和重复性。
样品处理
优化样品处理方法，减少样品纯化 时间，提高实验效率。
04
PCR实验结果分析
结果判断
阴性结果
阳性结果
如果PCR产物条带与阴性对照一致，说明未 检测到目标基因，可能为基因未表达或表 达量极低。
如果PCR产物条带与阳性对照一致，说明成 功扩增了目标基因，基因表达量较高。
。
05
PCR技术的发展与展望
PCR技术的发展历程
1983年
Kary Mullis在Cetus公司工作时，发 明了聚合酶链式反应（PCR）技术。
1985年
PCR技术获得美国专利，并获得诺贝 尔化学奖。
1989年
PCR技术被正式命名，并得到广泛应 用。
1993年
TaqMan荧光定量PCR技术问世，实 现了PCR的定量检测。
PCR的应用
基因克隆和基因组测序
用于获取目的基因或测定基因组序列。
古生物学和考古学
用于分析古代生物遗骸的DNA。
遗传疾病的诊断
检测基因突变或异常表达。
法医学鉴定
用于个体识别和亲子鉴定等。
02
核酸检测课程设计思路和方法
核酸检测课程设计思路和方法一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解核酸检测的基本概念，掌握核酸检测的原理和步骤。
2. 学生能够了解新冠病毒核酸检测的重要性，认识到核酸检测在疫情防控中的作用。
3. 学生能够掌握核酸检测结果判定标准，并能够解读核酸检测报告。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确进行核酸检测实验操作，包括样本采集、核酸提取和扩增等步骤。
2. 学生能够运用批判性思维，分析核酸检测过程中可能出现的误差和问题，并提出解决方案。
3. 学生能够运用信息素养，收集和整理与核酸检测相关的资料，进行数据分析和解读。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习核酸检测，培养对生物科学研究的兴趣，增强探索精神和科学态度。
2. 学生能够认识到核酸检测在疫情防控中的重要性，形成关爱生命、尊重科学的价值观。
3. 学生在合作完成核酸检测实验过程中，培养团队协作能力和沟通能力，增强集体荣誉感。
课程性质：本课程为生物学科拓展课程，结合新冠病毒核酸检测实际，以提高学生的生物科学素养和实践能力为主。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的生物科学基础，好奇心强，善于合作和探究。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与实验操作，培养其科学思维和实际操作能力。
同时，关注学生情感态度价值观的培养，使其在学习过程中形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 核酸检测基本原理：介绍核酸检测的概念、原理，以及DNA和RNA的区别与联系。
相关教材章节：生物课本中关于基因和遗传信息的章节。
2. 核酸提取与扩增技术：讲解核酸提取的方法、PCR技术原理及其在核酸检测中的应用。
相关教材章节：生物技术相关章节，特别是PCR技术的介绍。
3. 核酸检测实验操作：详细讲解样本采集、核酸提取、扩增和检测等实验步骤，强调操作注意事项。
相关教材章节：实验操作方法及生物实验室安全相关章节。
4. 核酸检测结果判定：介绍核酸检测结果的判定标准，解读核酸检测报告。
“聚合酶链反应(PCR)原理”的教学设计
也 是 学 习难 点 ， 教 师帮 助 学 生 突破 这 个 学 习重 点 和
难 点， 有 助 于激发 学 生对 基 因工 程 的学 习兴 趣 。 ２ 学 习 内容 分 析
进 步 的 经典 例 子 。穆 利 斯 仅 仅 提 出 了理 论 的 可行 性， 真 正将 Ｐ Ｃ Ｒ 技 术 完 善 的是 才 木 等 众 多 技 术 人
学 生 由 ＤＮＡ 体 内扩 增 类 比推 理 ＤＮＡ 体 外 扩 增 ， 构 建 单 元 知 识 结 构 框 架 。运 用科 学 史料 ， 引导 学生体验 Ｐ Ｃ Ｒ 原理 和技 术 的 形 成 过 程 ， 认 同从 科 学 灵 感到 技 术 实践 是 科 学 家 的智 慧结 晶。 关键词 Ｐ ＣＲ 技 术 ＤＮＡ体 外 扩 增 教 学设 计
员 和科 学 家 。Ｐ Ｃ Ｒ 技 术 发展 史 ，有 助 于学 生 认 识
笔 者 将 选 修 模 块 ３中 有 关 Ｐ Ｃ Ｒ 技 术 的 内 容 抽 出来 ， 安排在必修模块 ２ “ Ｄ Ｎ Ａ 的复 制 ” 之后 。 这
Ｐ Ｃ Ｒ 技 术 研 发并 转 化 为 生产 力 ，推动 社 会 进 步 是 很 多 科 学家 和技 术 人 员 艰 苦 努 力 的结 果 。
的复 制 ” 之后 ， 通 过 合 理 的 教 学 设 计 引 导 学 生 逐 步
生成核心概念 ， 取 得 理 想 的教 学 效 果 。
１ 学 习 需 要 分 析
Ｐ Ｃ Ｒ扩 增 是 “ 基 因工 程 ” 专 题 的 重点 内容 之 一 。 这 种 技 术 不 仅 为 基 因工 程 拓 展 了 目的 基 因 的 获 取 途径 ， 而且 让基 因工程 具 有实 际 生产 力 。但是 ， Ｐ Ｃ Ｒ
《分子生物学检验技术》课程标准
《分子生物学检验技术》课程标准课程编号：17050021总学时数：72学时（理论40课时，实验32）学分：4.5分一、课程性质、目的与要求分子生物学检验技术是医学检验的专业课之一。
本大纲为本科医学检验专业学生教学的指导性纲要，通过对该课程的学习，掌握分子生物学检验技术的基本内容（概念、术语、原理）、基本方法（PCR、核酸杂交、DNA重组、芯片技术等）以及在临床实验诊断中的应用。
对分子诊断学的发展动态有所了解。
二、本课程的基本内容第一章绪论2课时（一）教学目的与要求1、熟悉分子生物学检验技术的历史、发展趋势2、掌握基因、单基因遗传病和多基因遗传病的概念3、掌握分子生物学检验技术在临床实验诊断中的五个应用领域（二）教学的重点与难点1、重点：基因、单基因遗传病和多基因遗传病的概念2、难点：分子生物学检验技术在临床实验诊断中的应用（三）课时安排：2学时（四）主要内容第一节分子诊断学的概念、任务和特点（0.4）课时第二节分子诊断学的发展简史（0.3）课时第三节分子诊断的基本策略及其在医学中的应用（1）课时第四节展望（0.3）课时第二章基因与基因组 6课时(一）教学目的与要求1、掌握基因与基因组的概念2、熟悉基因组的结构特征3、掌握质粒的概念类型及一般性质4、掌握转位因子的概念、类型及转位的遗传效应5、熟悉DNA病毒基因组的总体特征6、掌握真核生物基因组的特点，包括细胞核基因组和细胞质基因组结构和功能，单顺反子、短列基因、多基因家族、多态性、基因重叠的概念，重复序列的分类7、掌握基因结构异常的概念、类型；掌握端粒的概念、结构特点及主要作用，端粒酶组成、特点和作用，端粒酶活性测定及其临床意义（二）教学的重点与难点1、重点：（1）生物基因组的结构特征；基因与基因组的概念（2）质粒的概念、类型及一般性质；单顺反子、短列基因、多基因家族、多态性、基因重叠的概念，重复序列的分类（3）基因结构异常的概念、类型；2、难点：转位因子的概念、类型及转位的遗传效应；多基因家族、多态性、基因重叠的概念，重复序列的分类（三）课时安排：6课时（四）主要内容第一节基因与基因组概论（1）课时1、基因的概念及其发展2、基因组与C值矛盾3、基因组学及其意义第二节真核生物基因组（2）课时1、真核生物基因组的结构与功能特点2、人类基因组计划3、人类基因组多样性第三节原核生物基因组（2）课时1、原核生物基因组的一般特点2、质粒3、转座基因第四节病毒基因组（1）课时1、病毒基因组的核酸类型2、病毒基因组的大小及碱基组成3、病毒基因组的结构与功能特点第三章分子克隆 6课时（一）教学目的与要求1、掌握常用的工具酶，熟悉DNA常用的重组载体2、了解DNA重组与鉴定，了解外源基因的蛋白表达3、掌握DNA序列测定的原理（二）教学的重点与难点1、重点：（1）常用的工具酶的用途（2）DNA序列测定的原理2、难点：（1）DNA序列测定的原理（2）DNA重组与鉴定，外源基因的蛋白表达（三）课时安排：6课时（四）主要内容第一节工具酶（2）课时1、限制性核酸内切酶2、DNA聚合酶3、DNA连接酶4、碱性磷酸酶5、T4多核苷酸激酶6、核酸酶S1第二节载体（1）课时1、克隆载体2、表达载体3、穿梭载体第三节分子克隆的基本步骤（2）课时1、目的基因的获取2、载体的选择3、目的基因和载体的连接4、将重组DNA导入受体细胞5、重组体的筛选和鉴定第四节克隆基因的表达（1）课时1、原核生物基因表达的特点2、真核生物基因表达的特点3、提高克隆基因表达效率的途径第四章核酸分子杂交技术 4课时（一）教学目的与要求1、掌握核酸分子杂交的基本原理2、掌握核酸杂交中的基本概念：探针、变性、复性、融解温度3、掌握核酸分子杂交技术的技术要点和影响杂交的主要因素4、了解核酸分子杂交的方法学评价及其应用（二）教学的重点与难点1、重点：（1）核酸分子杂交的基本原理（2）核酸杂交中的基本概念：探针、变性、复性、融解温度（3）核酸分子杂交技术的技术要点和影响杂交的主要因素2、难点：核酸分子杂交技术的技术要点和影响杂交的主要因素（三）课时安排：4课时（四）主要内容第一节核酸分子杂交的基本原理（1）课时1、核酸变性2、核酸复性第二节核酸探针（2课时）1、核酸探针的种类2、核酸探针的标记3、核酸探针的纯化4、核酸探针的检测第三节核酸分子杂交的影响因素（1）课时第四节核酸分子杂交的类型1、固相核酸分子杂交类型2、液相核酸分子杂交第五章核酸扩增技术 6课时（一）教学目的与要求1、掌握PCR、RT-PCR的基本原理，及PCR的反应体系和条件2、了解以PCR为基础的相关技术3、熟悉PCR产物的检测4、熟悉PCR技术在临床基因诊断中的应用（二）教学的重点与难点1、重点：（1）PCR、RT-PCR的基本原理，及PCR的反应体系和条件（2）PCR技术在临床基因诊断中的应用2、难点：PCR的反应体系和条件选择与控制（三）课时安排：6课时（四）主要内容第一节聚合酶链反应技术（2）课时1、PCR技术原理2、PCR反应体系及其优化3、扩增产物检测及分析4、常见问题原因分析与处理5、PCR衍生技术第二节荧光定量PCR技术（2）课时1、荧光定量PCR技术基本原理2、荧光定量PCR技术3、荧光定量PCR测定的数据处理4、实时荧光定量PCR技术的应用第三节其他扩增技术（1）课时1、基于转录扩增技术2、探针扩增技术3、信号扩增技术第四节临床基因扩增检验实验室的管理与质量控制（1）课时1、临床基因扩增实验室的管理与质量控制2、操作人员培训3、临床基因扩增实验室的规范化设置第六章 DNA序列测定 3课时（一）教学目的与要求1、掌握Sanger双脱氧链末端终止法的基本原理及反应条件2、熟悉化学降解法的基本原理3、了解其他测序方法（二）教学的重点与难点1、重点：（1）Sanger双脱氧链末端终止法基本原理（2）化学降解法的基本原理2、难点：Sanger双脱氧链末端终止法基本原理（三）课时安排：3课时（四）主要内容第一节Sanger双脱氧链末端终止法（2）课时1、测序原理2、测序体系3、方法特点第二节 Maxam-Gilbert化学降解法（1）课时1、测序原理2、测序体系3、方法特点第三节其他测序技术（自学）第四节自动化测序（自学）第八章生物芯片技术与应用 2课时（一）教学目的与要求1、掌握生物芯片的概念、分类2、熟悉DNA芯片的制备过程及应用3、了解蛋白质芯片和缩微芯片技术（二）教学的重点与难点1、重点：（1）生物芯片的概念、分类（2）DNA芯片的杂交与检测应用2、难点：DNA芯片的制备过程及检测原理（三）课时安排：2课时（四）主要内容第一节基因芯片（1）课时1、芯片微阵列制备2、样品的制备及标记3、样品与基因芯片的杂交4、杂交结果的检测及分析第二节蛋白质芯片（0.3）课时1、蛋白质芯片的原理2、蛋白质芯片的分类3、蛋白质芯片的制备及分析4、蛋白质芯片的应用第三节组织芯片（0.0.4）课时1、组织芯片的分类2、组织芯片的制备3、组织芯片的应用第四节液相芯片（0.3）课时1、液相芯片检测技术的原理及特点2、液相芯片检测技术的应用第章蛋白质组学技术3学时（一）教学目的与要求1、熟悉蛋白质组学研究基本技术2、熟悉蛋白质问相互作用的研究技术3、了解蛋白质组学的生物信息学分析（二）教学的重点与难点1、重点：（1）双向凝胶电泳技术、蛋白质芯片技术（2）酵母双杂交技术2、难点：酵母双杂交技术（三）课时安排：3课时（四）主要内容第一节蛋白质组学研究基本技术（1.5）课时1、双向凝胶电泳技术2、生物质谱技术3、蛋白质芯片技术4、蛋白质印迹法第二节蛋白质问相互作用的研究技术（1.0）课时1、酵母双杂交技术2、免疫共沉淀技术第三节蛋白质组学的生物信息学分析（0.5）课时1、蛋白质定性鉴定2、蛋白质翻译后修饰分析第三章核酸的分离与纯化 4课时（一）教学目的与要求1、掌握核酸的分离与纯化的设计、原则和保持核酸完整性的方法2、熟悉核酸分离与纯化的技术路线，核酸浓度、纯度和完整性的鉴定的原理与方法3、掌握DNA提取和纯化的方法原理及其应用4、熟悉质粒DNA抽提的方法及应用5、掌握总RNA的分离与纯化的方法原理及应用，mRNA的分离与纯化的方法原理（二）教学的重点与难点1、重点：（1）核酸的分离与纯化的设计、原则和保持核酸完整性的方法（2）核酸浓度、纯度和完整性鉴定的原理与方法（3）真核生物基因组DNA和mRNA的分离与纯化的方法原理2、难点：（1）保持核酸完整性的方法（2）质粒DNA的提取和RNA的分离与纯化（三）课时安排：4课时（四）主要内容第一节核酸的分离与纯化的设计、原则（1）课时第二节 DNA提取和纯化的方法原理及其应用（1）课时第三节质粒DNA抽提的方法及应用（1）课时第四节总RNA及mRNA的分离与纯化的方法原理（1）课时第十章感染性疾病的分子诊断 4课时（一）教学目的与要求1、掌握病毒的基因检测、细菌的基因检测、衣原体的基因检测、支原体的基因检测2、熟悉梅毒螺旋体的基因检测、真菌的基因检测（二）教学的重点与难点1、重点：（1）病毒的基因检测（2）细菌的基因检测（3）衣原体的基因检测、支原体的基因检测（4）梅毒螺旋体的基因检测2、难点：（1）病毒的基因检测与应用（2）细菌的基因检测与应用（三）课时安排：4课时（四）主要内容第一节病毒的基因检测（1）课时1、乙型肝炎病毒2、单纯疱疹病毒3、风疹病毒4、巨细胞病毒5、人类免疫缺陷病毒第二节细菌的基因检测（1）课时1、结核分支杆菌2、淋病奈瑟菌3、O157型大肠埃希菌4、幽门螺旋杆菌5、细菌耐药基因的检测第三节衣原体的基因检测（0.5）课时第四节支原体的基因检测（0.5）课时第五节梅毒螺旋体的基因检测（1）课时第六节原虫的基因检测（自学）第七节真菌的基因检测（自学）三、教学方法以教师讲授为主，辅以多媒体教学手段，并结合学生的练习与实验。
生物化学与分子生物学实验教程教学设计
生物化学与分子生物学实验教程教学设计一、前言生物化学与分子生物学实验是生物学专业重要的实验之一，也是培养学生实验操作技能和科研能力的重要途径。
本文档旨在为生物化学与分子生物学实验课程的教师提供一份教学设计，以便帮助教师们更好地开展实验教学工作，提高实验课教学质量。
二、实验设计思路本实验旨在帮助学生了解生物化学反应及分子生物学技术的基本原理，培养学生实验操作技能，提高学生实验设计、数据处理与分析及科学文献阅读等能力。
实验首先介绍PCR、蛋白质电泳、Western Blotting等基本技术原理，然后让学生利用这些技术进行数据收集、数据分析以及文献阅读分析等操作，以便加深学生对生物化学实验的实质理解。
三、实验流程1.实验一：DNA提取 * 软件操作：GeneTools软件操作，学生处理自己的数据，可自由选择实验材料； * 实验目的：了解DNA提取技术原理，学习基本的PCR技术，实践DNA扩增操作； * 实验操作：基于DNA提取，利用PCR扩增目标序列，通过基因克隆技术或元素分析进行确认。
2.实验二：蛋白质分析 * 软件操作：根据实验目的不同，选择不同的实验材料，如酵母细胞、细胞生物学等； * 实验目的：了解蛋白质分析技术原理，学习基本的电泳方案的设计、样品处理、文献阅读等技能； * 实验操作：离心样品，利用SDS-PAGE技术进行分离，然后利用Western blotting技术进行成像，获得目标蛋白质信息。
3.实验三：酶动力学实验 * 软件操作：根据实验目的不同，选择不同的实验材料； * 实验目的：学习常用酶中的蛋白质特性，了解酶的基本性质； * 实验操作：利用比色法测定酶的活性、酶的浓度、反应温度及pH等因素对酶活力的影响。
四、实验设备和材料•常规实验室设备及仪器：pH计、分光光度计、电泳仪、洗净浓液泵、高速离心计；•主要实验材料：酵母cell、酵母基因、细胞总RNA、大肠杆菌总蛋白、SDS-PAGE gel、antibody、DNA纯化试剂盒等。