生物技术综合实验

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生物技术专业综合实验独立设课的实践与思考

生物技术专业综合实验独立设课的实践与思考

第7期岳慧英,等:生物技术专业综合实验独立设课的实践与思考185・生物技术专业综合实验独立设课的实践与思考岳慧英,吴娜,蔡东晖,胡丽丽*(山西中医药大学基础医学院,山西晋中030619)摘要:生物学以理论研究为基础,是一门实践性很强的学科,提升学生的综合实验技能对创新型人才的培养有重要的促进作用。

对生物技术专业独立设置《生物技术综合实验》实验课,实验内容包含基因工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程四个模块,实验项目设置以综合性实验为主,考核方式中加入了科技论文写作,学生参与科学研究的全过程,提高了综合素质。

通过《生物技术综合实验》独立设置实验教学实践,取得了良好的教学效果,增强了本科生的自主学习、主动思考、分析问题、解决问题的能力,为培养生物科学创新型人才奠定基础。

关键词:生物技术专业;生物技术综合实验;独立设置实验课中图分类号:G642.0文献标识码:B文章编号:'008-02'X(202')07-0'85-02随着当今生物技术产业的蓬勃发展,对生物专业人才的专业素质要求不断提升。

生命科学领域的发展要求生物技术本科毕业生不仅具有较扎实的生物技术基础理论知识,更强调具备较强的实验技能、动手能力以及独立分析问题和解决问题等综合科研能力。

当今时代技术发展要求大学素质教育与创新创业相结合的背景下,对生物技术专业实验课程的教学模式和实验内容进行改革大有必要,以适应形势发展的要求。

山西中医药大学(以下简称“我校”)基础医学院生物技术专业为四年制本科,为学生开设了遗传学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、发育生物学、微生物学等专业课程,且上述理论课中均设计有紧扣理论的实验课,目的是用理论知识指导实验实践,并在实验中加深对理论知识的理解。

在第6学期,为学生开设了生物技术概论,该课程是一门实践性、综合性很强的学科,包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程和酶工程中重要理论和技术的概述,重在突岀五大工程在农业、食品、工业、医学、药学等方面的综合应用,所以该课程理论课后安排有一定学时的实验课。

生物综合实践活动课教案

生物综合实践活动课教案

一、活动主题:探索植物的生长与发育1. 活动目的:(1)了解植物的生长过程及影响因素。

(2)培养学生的观察、实验和分析问题的能力。

(3)提高学生对生物科学的兴趣和环保意识。

2. 活动内容:(1)植物的生长过程及生理机制。

(2)植物生长的环境因素:光、水、温度、土壤等。

(3)植物生长实验:设置对照实验,观察植物在不同环境条件下的生长情况。

3. 活动步骤:(1)引入话题:通过展示图片和实例,引导学生关注植物的生长过程。

(2)讲解植物生长的基本过程和生理机制。

(3)讲解植物生长的环境因素及其作用。

(4)分组讨论:让学生思考并分析影响植物生长的因素。

(5)实验环节:学生分组进行实验,观察植物在不同环境条件下的生长情况。

(6)总结与反思:引导学生分析实验结果,探讨植物生长的规律。

二、活动主题:走进微生物世界1. 活动目的:(1)了解微生物的基本特征和分类。

(2)掌握微生物的观察和培养方法。

(3)培养学生对微生物研究的兴趣和探索精神。

2. 活动内容:(1)微生物的基本特征和分类:细菌、真菌、病毒等。

(2)微生物的观察:使用显微镜观察微生物的形态结构。

(3)微生物的培养:学习制作培养基,进行微生物的培养实验。

3. 活动步骤:(1)引入话题:通过展示图片和实例,引导学生关注微生物。

(2)讲解微生物的基本特征和分类。

(3)讲解微生物的观察和培养方法。

(4)实验环节:学生分组进行微生物观察和培养实验。

(5)总结与反思:引导学生分析实验结果,探讨微生物的特点和作用。

三、活动主题:探索生态系统的平衡1. 活动目的:(1)了解生态系统的组成和功能。

(2)培养学生对生态平衡的认识和保护意识。

(3)提高学生的团队协作和观察分析能力。

2. 活动内容:(1)生态系统的组成:生物成分和非生物成分。

(2)生态平衡的原理和意义。

(3)生态系统实验:设置对照实验,观察生态系统在不同条件下的变化。

3. 活动步骤:(1)引入话题:通过展示图片和实例,引导学生关注生态系统。

生物科学综合实验

生物科学综合实验

《生物科学综合实验》—分子生物学实验1 实验目的1.1学习并掌握在宿主菌中扩增质粒的理论依据与操作方法。

了解大肠杆菌质粒提取的原理和方法,掌握小量快速提取法(试剂盒法)。

1.2学习并掌握DNA的琼脂糖凝胶电泳的原理与方法。

3.了解大肠杆菌感受态细胞的制备原理,掌握制备方法。

4.以pET28a质粒转化大肠杆菌TOP10为例,学习转化的基本原理及方法。

2 实验原理2.1 PET28a质粒在大肠杆菌中的扩增与试剂盒抽提细菌质粒是一类双链、闭环的DNA,大小范围从1kb至200kb以上不等。

各种质粒都是存在于细胞质中、独立于细胞染色体之外的自主复制的遗传成份,通常情况下可持续稳定地处于染色体外的游离状态,但在一定条件下也会可逆地整合到寄主染色体上,随着染色体的复制而复制,并通过细胞分裂传递到后代。

基因工程用质粒都带有选择性标记序列,最常用的的选择性标记是对抗生素的抗性基因。

如本实验所使用的质粒(pET28a),即带有抗卡那霉素(Kan r)抗性基因。

当培养中含有卡那霉素时,宿主(大肠杆菌BL21)的蛋白质合成受到抑制,而pET28a质粒可自行复制,从而将大大增加拷贝数,达到抽提质粒的浓度要求。

图1 pET-28a 质粒基因结构简图一般分离质粒DNA的方法都包括3个步骤:①培养细菌,使质粒DNA大量扩增;②收集和裂解细菌;③分离和纯化质粒DNA。

分离制备质粒DNA的方法很多,其中常用的方法有碱裂解法、煮沸法、SDS法、羟基磷灰石层析法等。

在实际操作中可以根据宿主菌株类型、质粒分子大小、碱基组成和结构等特点以及质粒DNA的用途进行选择。

本实验介绍碱裂解法提取质粒DNA。

碱裂解法提取质粒DNA是根据共价闭合环状质粒DNA和线性染色体DNA在拓扑学上的差异来分离质粒DNA。

在pH值介于12.0-12.5这个狭窄的范围内,线性的DNA双螺旋结构解开而被变性,尽管在这样的条件下,共价闭环质粒DNA的氢键会被断裂,但两条互补链彼此相互盘绕,仍会紧密地结合在一起。

生物技术制药综合实验的探索与实践

生物技术制药综合实验的探索与实践

生物技术制药综合实验的探索与实践生物技术制药是一门跨学科的领域,涉及生物学、化学、药学等多个学科的知识,其核心在于利用生物技术手段生产药物。

生物技术制药的发展和应用,已经成为推动医药产业发展的重要引擎。

本文将从实验的角度出发,探索生物技术制药的实验方法和实践经验,为广大科研工作者和学生提供借鉴和参考。

一、实验目的生物技术制药综合实验的目的是让学生全面了解和掌握生物技术在制药领域的应用。

通过实验,学生可以了解生物技术制药的原理、实验操作和数据分析方法,培养学生的创新意识和实践能力。

二、实验内容1.基因工程细菌的构建基因工程细菌是制药领域中常用的工具,通过基因工程技术,可以将外源基因导入细菌中,使细菌表达目标蛋白。

实验中,可以选择一种适合表达目标蛋白的细菌菌株,如大肠杆菌等,构建表达载体,将目标基因插入到表达载体中,然后转化到细菌中,进行培养和诱导表达。

2.原核表达蛋白的纯化和鉴定在实验中,可以通过蛋白纯化技术,从转化的细菌中纯化目标蛋白,然后通过SDS-PAGE、Western blot等方法对蛋白进行鉴定。

这一步骤可以让学生了解蛋白纯化的原理和技术,培养学生的动手能力和实验操作技能。

3.细胞培养和药物筛选在制药领域,细胞培养是不可或缺的环节。

在实验中,可以选择适合用于药物筛选的细胞系,如HEK293细胞、Hela细胞等,将药物加入培养基中,观察细胞的生长情况和药物的毒性和活性。

4.药物分子构效关系研究药物分子构效关系研究是生物技术制药的重要内容之一,通过分子生物学和生物化学手段,研究药物分子与靶标的作用机制和关系。

实验中可以选择一种常用药物,通过分子对接、酶活性检测等方法,研究药物分子与靶标的结合特点和作用机制,揭示药物的作用方式和规律。

三、实验方法1.实验前准备在进行生物技术制药综合实验之前,需要充分准备实验材料和仪器设备,包括培养基、细菌菌株、表达载体、药物样品等。

需要对实验步骤和方法进行充分了解和掌握,确保实验的顺利进行。

《生物技术综合实验》教学体系改革及效果评价

《生物技术综合实验》教学体系改革及效果评价
第 41卷第 21期 2013年 11月
广 州 化 工
Guangzhou ChemieM Industry
Vo1.41 No.21 November.2013
《生物 技 术 综 合 实验》 教 学体 系 改革及 效 果评 价 水
阎晓菲 ,童 婷 ,代培红 ,杨 斌 ,陈 琴 ,谢文华 ,张新玲
YAN Xiao—fei ,TONG Ting ,DAI Pei—hong。,rANG Bin ,CHEN Qin ,Xie Wen—hua ,ZHANG Xin—ling (1 Department of Science and Technology,Xinjiang Agriculture University,Xinjiang Urumqi 830000; 2 College of Agronomy,Xinjiang Agr iculture University,Xinjiang Urumqi 830052,China)
学 院培养 学生的 目标。
关键 词 :生物技术综合实验;教学内容;教学方法;改革;教学效果
中 图分类 号 :G642.423
文献 标识 码 :A
文章编 号 :1001—9677(2013)21—0147-03
Reform on Course of Biological Technology Comprehensive Experim ent and the Efectiveness Evaluation
obtained on the basis of their own development character istics of subject,at the same time,students practical skills were

生物技术综合性实验教学的探索和实践

生物技术综合性实验教学的探索和实践

近年来 , 随着现 代生 物技 术 的迅 猛发 展 , 用功 运 能基 因组 学 、 白质 组学 、 蛋 生物 信息 学等 现代生 化 与
分子 生物 学技术 , 合 基 因工 程 、 白质工 程 、 结 蛋 细胞
课 , 一段 理论 课 , 排 一 次实 验 课 , 学 内容 多 为 上 安 教
施、 效果等方面探讨 了生物技 术专业综合性 实验 的教 学, 以期为生物技术 实验教 学改革提供借鉴 。 关键词 : 生物技术 ; 教学改革 ; 综合性实验
中 图分 类 号 : R 1 G 4 . 3 8 6 20 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 : 10 7 4 (0 8 0 0 8 0 0 8— 29 2 0 )5— 5 2— 3
重要性 , 为此 , 我们开设基 因工程 制药综合性实验 ,
尝试 把 生物 信息 学 、 因工程 、 酵工 艺 、 白质 药 基 发 蛋 物 分离 纯化 等课程 某些 章节 中分 散 的实验课 内容汇
编 成综 合性 大实 验用 于教 学 , 以期 帮 助 学 生理 清 生 物 技术 的专 业脉 络 , 进知识 的融会 贯通 , 促 获得 更好
项 目以验 证性 实验 为 主 , 验 的教 学 内容 和 教 学 方 实 法陈旧, 已不 能适 应 生 物 技术 迅 猛 发 展 的需 要 。随 着 全 国高校 实验教 学 改革 的开展 , 实验 向着 综合 性 、 创 新性 等方 向发 展 。近 年 来 , 们 对 生物 技 术 专 业 我
Ex l r to n r c c n c mpr h n i e e e i n a e c i g o i t c n l g po a n a d p a t eo o i i e e sv x rme t lta h n fb o e h o o y p

生物技术大实验完整版

生物技术大实验完整版

生命的基本特征:①细胞是生物的基本组成单位(病毒除外)②新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能③生命通过繁殖而延续,DNA是生物遗传的基本物质④生物对外界可产生应激反应和自我调节,对环境具有适应性生物学经历的三个阶段:描述生物学阶段、实验~、创造~生物技术:也称生物工程,是以现代化生命科学为基础,运用先进科学原理和工程技术手段按预先的设计来加工或改造生物材料,从而产生出人类需要的产品或达到某种目的生物技术发展三个阶段:作坊式生物技术、工业化~、现代~生物技术内容:基因工程技术、细胞~、酶~、发酵~、蛋白质~细胞工程:指以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目的地利用或改造生物遗传特性,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术蛋白质工程:是以蛋白质结构功能关系的知识为基础,通过周密的分子设计,把蛋白质改造为合乎人类需要的新的突变蛋白质。

蛋白质工程也成为“第二代基因工程”生物技术基本特征:①高效益②高智力③高投入④高竞争⑤高风险⑥高势能透光度t:某一波长的光透过某一物质的溶液时,其入射的角度I0与透过溶液后的强度I相比发生了变化:I与I0的比值(I /I 0)称为透光度实验室常用水的制备:①利息交换法②蒸馏法③反浸法④超纯法消毒灭菌方法:①高压高温灭菌②干热灭菌③滤膜灭菌④化学消毒法⑤紫外线灭菌⑥抗生素灭菌消毒核酸的一级结构:线性结构,核苷酸的排列顺序,也称碱基序列二级结构:双螺旋结构三级结构:超螺旋结构DNA的变形:在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程增色效应:核酸变性后,在260nm处吸收值上升DNA的复性:在适当条件下,变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象减色效应:DNA复性时,OD260值下降影响复性速度的因素:①溶液温度的高低②单链片段的大小③单链片段浓度④溶液离子强度的大小⑤片段内重复序列的多少OD260的应用:OD260=1.0 相当于①50ug/ml 双链DNA ②40ug/ml 单链DNA或RNA③20 ug/ml 寡核苷酸基因(分子生物学概念):基因是DNA双螺旋分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列管家基因:某些基因是维持细胞基本代谢所必须的基因,其在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达阅读框架:在DNA链上,由蛋白质合成的起始密码开始,到终止密码子为止的一个连续编码序列基因的结构:外显子、内含子、前导区、尾部区、调控区三个关键因素:①自由复制的DNA序列②着丝粒DNA序列③端粒DNA序列原核生物和真核生物染色体的区别:①原核生物的染色体实质上是一个裸露的DNA双螺旋结构,DNA通常呈环状,且与相对少量的蛋白质结合,长度可打达几厘米,DNA复制从单一复制起点开始②真核生物都有许多线状的染色体,且染色体存在于细胞核内,真核生物染色体由DNA、组蛋白、RNA、非组蛋白等成分组成。

生物技术综合实验——淀粉酶产生菌的初步筛选

生物技术综合实验——淀粉酶产生菌的初步筛选

生物技术综合实验——淀粉酶产生菌的初步筛选一、实验目的学习从自然界中筛选分离淀粉酶产生菌株。

二、实验内容淀粉酶产生菌的筛选和分离。

三、实验原理在筛选培养基平板上,可溶性淀粉被目的菌株产生的淀粉酶水解,形成透明圈。

不同种类的微生物产生的淀粉酶的种类和活力各不相同,对可溶性淀粉的水解能力各不相同,所形成的水解圈与菌落大小比值故而不同,因而根据其比值可初步断定其对可溶性淀粉的水解能力。

许多细菌和霉菌产生淀粉酶,特别是一些芽孢杆菌,因此,本实验将土壤样品加热处理后,将其接种到筛选培养基平板进行培养,根据平板的水解圈做初筛,从中筛选出产淀粉酶活性较好的菌株进行保藏。

四、实验材料和用具1、材料:土壤样品2、试剂:牛肉膏蛋白胨筛选培养基平板(含可溶性淀粉1%)、45mL无菌水瓶3、仪器及用具:恒温培养箱、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、摇床、酒精灯、牙签、移液枪、试管、涂布器、量筒等。

五、操作步骤(一)准备材料1、筛选固体培养基:在牛肉膏蛋白胨培养基中加入可溶性淀粉(1%),配制600mL,制备30个平板。

2、含45mL水的三角瓶5瓶,200ul枪头及枪头盒3盒,牙签3瓶,涂布器3包,灭菌处理。

(二)菌种分离1、土壤采集选取采集地点地表植被根系周围的土壤,首先去除地表浮土,然后挖取2-5cm深的土壤样品,每个样品约取20g土壤,装入塑料袋内,备用。

2、制备菌悬液取5g土壤样品置于含45ml无菌水的三角瓶中,用振荡器震荡10分钟,在90度水浴锅中处理15分钟。

3、涂布平板培养与分离吸取100ul悬浮液,用涂布器涂布于筛选培养基平板,待液体充分被吸收后,置于37℃培养箱中培养48h。

每组做2个平板。

(三)菌种初步筛选在平板中加入少量卢戈氏碘液,观察菌落形成透明水解圈情况,用无菌牙签挑取产水解圈的菌落,转接到新的筛选培养基中,每个平板上接种16个菌种,每组接种2个平板,置于37℃培养24h。

在平板内加入卢戈氏碘液,根据单菌落透明圈直径与菌落直径比值(H/C)大小进行初筛,选择水解圈直径与菌落直径比值大的菌株,从中选取淀粉酶活力相对较高的菌株。

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两大类离子交换介质
由介质带电基团的不同,可分为两大类: 介质-带电基团(counter ion) (1) 阳离子交换介质 (cation exchanger): 载体-阴离子基团 ..... 阳离子 (2) 阴离子交换介质 (anion exchanger): 载体-阳离子基团 ..... 阴离子Βιβλιοθήκη 胶球大小-介质离子粗细影响流动
二、 离子交换层析
离子交换层析是在以离子交换剂为固定相, 液体为流动相的系统中进行的。离子交换 剂是由基质、电荷基团和反离子构成的。 离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物 的反应主要以离子交换方式进行,或借助 离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离 子化合物的吸附作用进行。
反相层析法
(1) 是 HIC 及离子交换法的综合体,但属于一种 partition 层析;可使用离子交换 (或类似 HIC) 的介质。 (2) 混合极性及非极性溶液为流动相,当流动相 通入介质后,介质表面可固定其中的极性溶液 (若使用 HIC 介质则固定非极性者),样本分子会 在此二相中进行 partition 分离。 (3) 因固定相及流动相的极性刚好相反,故名 reverse phase。
金属螯合亲和层析
a. 许多蛋白分子上带有金属离子,则此蛋白质可 能会吸附该金属。 b. 若把某金属固定到固相载体上,则此载体将会 专一性地吸附需要此金属的蛋白质。 c. 基因操作时,经常在表达蛋白质的末端加上一 段含有六个 His 的片段;则此表达蛋白质,可以 吸附到含有镍的吸著剂上,可以用咪唑流洗出 来。 d. 这种载体上结合有某些可与金属产生配位键 的基团 (如 nitrilotriacetic acid),这些基团与金 属离子结合 (如镍离子)后,即可成为亲和吸附剂。
疏水性层析法
(1) 蛋白质分子表面有部份疏水性区域,若在一极 性很强的环境中,则会被吸附在非极性的固定相载 体上;若环境的极性降低,则可被洗脱出来,即为 疏水性层析法 (hydrophobic interaction chromatography, HIC)。
(2) HIC 没有亲和层析析法那么强的专一性,较似 离子交换法,但所根据的作用力,则是非极性基团 间的疏水性引力。
特异性配体亲和层析法与通用性配 体亲和层析法
特异性配体亲和层析法:配体一般为复杂的生 命大分子物质(如抗体、受体和酶的类似底物 等),它具有较强的吸附选择性和较大的结合 力。
通用性配体亲和层析法:配体则一般为简单的 小分子物质(如金属、染料,以及氨基酸等), 它成本低廉、具有较高的吸附容量,通过改善 吸附和脱附条件可提高层析的分辨率。
凝胶过滤层析柱
胶球大小-介质离子粗细影响流动
(1) 胶球颗粒有一定大小,一般可分为 corse, medium, fine, super fine 四种粗细 (grade);越粗的胶体,流率越好,但分 辨率越差。 因胶球外面的缓冲液是由胶球表面向内扩散, 样本蛋白质也是以扩散方式进入胶球,再由中心向外扩散 出来。胶球半径越大,扩散距离越大,效果越差。 (2) 下图说明这种扩散介质的机制。 而近年来因材料科学的 进步,发展出通透性特强的胶球,缓冲液可直接浸润而进 入胶球,不需经过扩散作用,是为dispersion弥散式的胶体, 效果较好且快速。商品化称为 perfusion chromatography。
离子交换层析
树脂材质
疏水性:聚苯乙烯-苯二乙烯 亲水性:纤维素(cellulose)、葡聚糖凝 胶 ( Sephadex gel ) 和 琼 脂 糖 凝 胶 (Sepharose) 特性是具有亲水性和较大的表面积,对生 物活性物质而言,是一个较为温和的环境, 同時也是大分子所适用的分离纯化材质
1 表达蛋白质的分离沉淀
蛋白质分离
培养基
收集菌体 洗涤
上清液
破碎细胞
超声破碎 化学法 溶菌酶
分级沉淀
等电沉淀 盐析沉淀 高分子物 质
1.1 凝胶过滤层析
凝胶过滤又叫分子筛层析,其原因是凝 胶小球具有网状结构,小分子物质能进 入其内部,而大分子物质却被排除在外 部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱 时,溶液中的物质就按不同分子量筛分 开了。
阳离子: 两价阳离子 > NH4+ > K+ > Na+ > H+ > Li+ 阴离子: I - > Br - > Cl - > HCO3- > CH3COO-, OH-
四、 亲和层析
亲和层析的原理与众所周知的抗原一抗体、激 素一受体和酶一底物等特异性反应的机理相类 似,每对反应物之间都有一定的亲和力。在亲 和层析中是特异的配体才能和一定的生命大分 子之间具有亲和力,并产生复合物。 实质上亲和层析是把具有识别能力的配体L(对 酶的配体可以是类似底物、抑制剂或辅基等) 以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M (如活化琼脂糖等)上,制成亲和吸附剂M-L, 或者叫做固相载体。而固化后的配体仍保持束 缚特异物质的能力。
and ion of cDNA Library
and DNA Library
七、外源基因的克隆与表达 Heterogenic Gene Cloning and
Expression
八、蛋白质的分离、纯化技术 Isolation and Purification of Protein
生物技术综合实验
Comprehensive experiments of biotechnology
主要内容 Contents:
一、课程简介 核酸的分离与纯化 Isolation and Purification of
Nucleic Acid
二、电泳技术 Agarose Gel Elrctrophoresis and SDS-PAGE 三、聚合酶链式反应技术 Polymerase Chain Reaction 四、DNA序列测定 DNA Sequencing 五、分子杂交技术 Molecular Hybridization - Southern,Northern
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