遗传学试验
《遗传学实验》课件
基因敲除与敲入技术概述
基因敲除与敲入技术是一种通过特定手段将目的基因从细 胞或个体中剔除或插入特定位置的技术。
基因敲除与敲入的方法
基因敲除的方法包括同源重组法和CRISPR-Cas9技术等， 而基因敲入则通常采用逆转录病毒载体和锌指核酸酶等技 术。
基因敲除与敲入技术的应用
基因敲除与敲入技术在疾病模型建立、药物筛选、基因治 疗等领域有着广泛的应用。
基因编辑技术
基因编辑技术概述
基因编辑技术是一种能够对生物体基因组进行精确修改和调控的技 术。
基因编辑的方法
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统，它能够通过引导 RNA精确地定位到目标基因并对其进行切割和修复。
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在遗传病治疗、农作物改良、动物模型建立等领域有着 广泛的应用前景，为人类带来了革命性的突破。
遗传学实验的历史与发展
历史
遗传学实验的历史可以追溯到19世纪中叶，随着孟德尔遗传定律的发现，遗传 学实验逐渐发展起来。随着科技的进步，遗传学实验的方法和技术不断更新和 完善。
发展
现代遗传学实验更加注重分子遗传学和基因组学的研究，利用基因编辑、基因 合成等技术手段，深入探究基因与表型之间的关系，为人类认识生命本质和解 决实际问题提供了有力支持。
果蝇遗传实验
果蝇遗传实验简介
果蝇是遗传学研究的常用材料， 其染色体数目少，繁殖快，易于
观察。
实验过程
通过果蝇的杂交实验，研究者可以 观察到明显的遗传现象，例如伴性 遗传、突变等。
实验结果
果蝇遗传实验为现代遗传学的发展 提供了重要的实验证据，帮助科学 家更好地理解基因与表型之间的关 系。
04
现代遗传学实验
遗传学实验
遗传学实验
遗传学实验是指为了研究和探索遗传现象，使用科学方法进行的一
系列实验。
以下是一些常见的遗传学实验：
1.豌豆杂交实验：这是著名遗传学家孟德尔进行的实验，通过对豌
豆进行不同特征的杂交，观察后代的表现，推断出了遗传规律。
2.果蝇实验：果蝇是遗传学研究中常用的模式生物，通过对果蝇进
行突变体的观察和杂交实验，可以研究不同基因对个体表现的影响。
3.细菌转化实验：将外源DNA导入细菌细胞，观察其是否被细菌细胞接受和表达。
这个实验可以用于研究基因的功能和调控。
4.人类基因组研究：通过对人类基因组的测序和比较分析，可以发
现与人类疾病相关的基因变异，揭示人类遗传学的规律。
5.CRISPR/Cas9基因编辑技术：这是一种新兴的遗传学实验技术，通过对基因组进行精确编辑，可以研究基因的功能和疾病相关的基
因变异。
这些实验可以帮助科学家深入了解遗传现象，揭示基因的功能和调控机制，对疾病的研究和治疗也具有重要意义。
遗传学实验教学大纲
遗传学实验教学大纲一、实验目的本实验旨在通过实际操作，让学生掌握遗传学基本实验技能，深入了解遗传学的基本原理和方法，并培养学生的观察力、分析能力和解决问题的能力。
二、实验内容及步骤1. 实验前准备：- 确定实验室所需材料和设备，并检查其完好度。
- 将实验材料分类整理，确保有序，方便学生使用。
- 确定实验操作规范和安全注意事项，向学生作出详细讲解。
2. 实验一：显微镜观察染色体- 学生按照实验指导书的步骤，取得待观察的样本。
- 学生准备好显微镜和玻璃载玻片，将样本制作成干片，并放置于显微镜下观察。
- 学生观察各种细胞类型的染色体形态和数量，并记录相关数据。
3. 实验二：交配试验- 学生按照实验指导书的步骤，选择不同性状的实验材料，进行交配实验。
- 学生观察和记录各代子代的表型，并根据观察结果进行分析和推理。
4. 实验三：基因型检测- 学生准备好实验所需的基因型检测试剂和仪器。
- 学生将待测标本提取DNA，并根据实验步骤进行基因型检测。
- 学生记录检测结果，并进行数据分析和统计。
5. 实验四：变异诱发- 学生按照实验指导书的步骤，选择适当的变异诱发方法。
- 学生诱发变异，并观察和记录变异结果和表型。
- 学生根据观察结果进行数据分析和推理，探讨变异的原因和机制。
6. 实验后总结：- 学生针对每个实验进行总结和思考，分析实验结果和现象的原因，并与相关理论知识相对照。
- 学生撰写实验报告，包括实验目的、实验方法、实验结果和分析等内容。
三、实验要求1. 学生要严格遵守实验室规则和安全操作规范，确保实验过程安全。
2. 学生要准备充足，并提前预习实验内容，了解实验原理和相关背景知识。
3. 学生要认真观察实验现象，并及时记录相关数据和结果，保持实验结果的准确性。
4. 学生要积极参与实验讨论，与同学合作完成实验和分析，共同探讨问题和解决方案。
四、实验评估1. 实验报告：学生根据实验内容和观察结果撰写实验报告，包括实验目的、方法、结果及讨论等，并逻辑清晰、表达准确。
遗传学实验20种技术
一、DNA提取1、实验原理通常采用机械研磨的方法破碎植物的组织和细胞，由于植物细胞匀浆含有多种酶类(尤其是氧化酶类)对DNA的抽提产生不利的影响，在抽提缓冲液中需加入抗氧化剂或强还原剂(如巯基乙醇)以降低这些酶类的活性。
在液氮中研磨，材料易于破碎，并减少研磨过程中各种酶类的作用。
十二烷基肌酸钠、十六烷基三甲基溴化铵(简称为CTAB)、十二烷基硫酸钠(简称SDS)等离子型表面活性剂，能溶解细胞膜和核膜蛋白，使核蛋白解聚，从而使DNA得以游离出来。
再加入苯酚和氯仿等有机溶剂，能使蛋白质变性，并使抽提液分相，因核酸(DNA、RNA)水溶性很强，经离心后即可从抽提液中除去细胞碎片和大部分蛋白质。
上清液中加入无水乙醇使DNA沉淀，沉淀DNA溶于TE溶液中，即得植物总DNA溶液。
二、RNA提取1、实验原理Trizol试剂是由苯酚和硫氰酸胍配制而成的单相的快速抽提总RNA的试剂,在匀浆和裂解过程中,能在破碎细胞、降解蛋白质和其它成分,使蛋白质与核酸分离,失活RNA酶,同时能保持RNA的完整性。
在氯仿抽提、离心分离后,RNA处于水相中,将水相转管后用异丙醇沉淀RNA2、操作步骤1、取植物嫩叶,液氮研磨,每1.5ml tube分装0.1克样品;2.每管加入0.5ml Trizol液,迅速混匀,注意样品总体积不能超过所用Trizol体积的10%。
3、室温下静置5~10分钟以利于核酸蛋白质复合体的解离4、加入O.5mI的氯仿,盖紧离心管,用手剧烈摇荡离心管15秒,室温静置5分钟5、10000r/min离心10分钟6、取上清液(水相)转入一新的离心管,加入等体积异丙醇,室温放置10分钟,10000r/min离心10分钟。
7、弃去上清液,加入至少1ml的70乙醇,涡旋混匀,4℃下7500r/min离心5分钟。
8、小心弃去上清液,然后室温或真空干燥5—10分钟,注意不要干燥过分,否则会降低RNA的溶解度。
然后将RNA溶于TE或DEPC处理过的水中,必要时可55℃—60℃水溶10分钟。
遗传学实验课程教学大纲
遗传学实验课程教学大纲【课程名称】遗传学实验Genetics Experiments【课程编码】【课时】18【学分】1【课程性质】遗传学实验是一门能够促使学生更好地掌握遗传学基本理论和相关研究技术的课程，内容安排上尽可能配合遗传学理论课的教学，同时又着重于锻炼学生的动手能力。
遗传学实验也是遗传学教学过程中一个不可缺少的重要环节。
【教学目标】通过实验加深学生对遗传学理论的理解；得到经典遗传学和现代遗传学的基本实验训练；为进一步的学习和工作打下良好基础。
【教学要求】课程要求学生学会显微镜的正确使用；学会动植物染色体标本的制备方法，学会植物多倍体和微核的诱发技术；学会动植物染色体组型分析方法和技巧；掌握遗传性状和系谱调查方法以及学会果蝇的饲养、观察及杂交分析方法。
【教学时间安排】本课程计1学分，18学时；学生人数：66人。
序号实验名称实验类型课时备注1 人类染色体组型分析验证 22 人体X染色质的观察验证、操作 23 人类正常性状的系谱调查验证、分析 24 果蝇唾腺染色体的观察验证、操作 25 果蝇的性状观察和饲养技术验证、操作 26 果蝇的单因子杂交试验综合 3 分组完成7 果蝇的二对因子的自由组合综合 3 分组完成8 果蝇的伴性遗传综合 2 分组完成合计18每条染色体长度单倍染色体总长度实验一人类染色体组型分析（参考遗传学实验教材）一、实验目的1. 观察人的染色体组型，理解染色体在遗传上的重要作用。
2. 掌握染色体组型分析方法和有关数据处理。
二、实验原理染色体的特征以有丝分裂中期最为显著，所以一般都分析中期染色体，此时期的染色体形成了纵向并列的两条染色单体，通过着丝粒联在一起。
染色体的特征包括染色体的数目、长度、着丝粒的位置、随体与副缢痕的数目、大小和位置。
所有这些染色体的特异性构成一个物种的染色体组型。
染色体的组型分析（karyotype analysis）又叫核型分析，是分析生物染色体数目和结构变异的基本手段之一，在杂种细胞的染色体和基因定位、单个染色体的识别中，核型分析也具有其独特的作用。
遗传学实验教材
遗传学实验教材
以下是一些常见的遗传学实验教材，供您参考：
1. 抽取DNA实验：介绍如何从植物、动物或细菌中提取DNA，并观察其外观和性质。
2. 酶切实验：使用限制性内切酶将DNA切割成特定的片段，并通过凝胶电泳分离和分析这些片段。
3. 培养基因转化实验：介绍如何将外源基因导入到植物或细菌中，并通过培养基的选择性筛选来确认基因转化的成功。
4. 鸟嘌呤结构突变实验：通过诱变剂处理果蝇或大豆等生物体，观察其鸟嘌呤代谢途径突变引起的表型变化。
5. 杂交实验：利用不同基因型的生物进行杂交，观察后代的遗传性状分布情况，以了解基因的遗传规律和显性与隐性的表现。
6. 遗传连锁实验：通过观察某些基因在同一染色体上的连锁关系，推测它们的相对位置和距离。
7. 单倍型分析实验：通过PCR扩增特定基因或位点的DNA 片段，进行基因型分析，以了解个体之间的遗传关系。
这些实验教材涵盖了遗传学的基本原理和实验方法，帮助学生深入理解遗传学的知识和技术。
请根据自身需要选择适合的实验进行学习和实践。
遗传学实验
洋葱、大蒜的鳞茎，玉米、蚕豆的种子等。本 实验1 植物细胞有丝分裂及染色体行为的观察
实验1 植物细胞有丝分裂及染色体行为的观察
实验选用大蒜。 实验3 染色体组型分析
压片时应注意的问题有哪些？
实验4 果蝇唾腺染色体的观察
实验用品： 实验5 果蝇的形态观察
☺ 果蝇的自由组合杂交试验 2 画出在显微镜下看到的有丝分裂各时期的图像；
遗传学实验
☺ 植物染色体制片及有丝分裂观察 ☺ 大葱小孢子母细胞的减数分裂观察 ☺ 果蝇的形态观察及杂交试验 ☺ 果蝇的单因子杂交试验 ☺ 果蝇的自由组合杂交试验 ☺ 果蝇的伴性遗传杂交试验 ☺ 果蝇的三点测交试验 ☺ 两对非等位基因的相互作用研究 ☺ 染色体组型分析 ☺ 果蝇的唾腺染色体制片及观察 ☺ 植物原生质体的分离 ☺ 植物多倍体的诱发及鉴定
丝分裂及染色体行为的观察 ☺ 植物原生质体的分离
第三部分 研究性实验
7 压片：盖上盖玻片，在酒精灯上烤片。 ☺ 植物原生质体的分离 2 预处理：将剪取的新鲜材料于0. 实验4 果蝇唾腺染色体的观察 ☺ 植物原生质体的分离 3 固定：将经过预处理和未经预处理的材料冲洗后转移至卡诺氏固定液中，室温下处理3~24小时。 药品：蒸馏水、卡诺氏固定液、45%醋酸、秋水仙素、改良苯酚品红染液等。 实验3 染色体组型分析 第三部分 研究性实验
2 预处理：将剪取的新鲜材料于0.1%秋水仙素 溶液中室温下处理3~4小时。
3 固定：将经过预处理和未经预处理的材料冲 洗后转移至卡诺氏固定液中，室温下处理3~24小时。
4 解离：将冲洗后的根尖放入1mol/L的盐酸中， 室温下处理10~15min。
5 软化：将解离好的根尖冲洗后，放入45%醋 酸中软化10min左右。
请注意比较经过预处理和未经预处理的材料有何不同？
遗传学实验
遗传学实验引言遗传学是研究遗传原理和规律的科学，通过实验可以帮助我们更好地理解和应用遗传学的知识。
本文将介绍几个常见的遗传学实验，并详细讨论实验的步骤和结果。
实验一：显性遗传实验实验目的通过观察后代表现形状确定亲代基因表达方式。
实验步骤1.选取一对昆虫作为实验对象，确保它们具有不同的表现形状。
例如，可以选择黑色翅膀的昆虫A和白色翅膀的昆虫B。
2.让昆虫A和昆虫B进行交配。
3.观察并记录交配后代的表现形状。
实验结果根据观察结果，如果后代中出现了黑色翅膀的昆虫，说明黑色翅膀是昆虫A的显性基因；如果后代全是白色翅膀的昆虫，说明黑色翅膀是昆虫B的隐性基因。
实验二：基因突变实验实验目的检测和观察基因突变对个体表现的影响。
实验步骤1.选择一种含有某个基因的生物作为实验对象。
2.通过诱变剂处理生物体，诱发基因突变。
3.观察和记录突变个体与正常个体的差异。
实验结果根据观察结果，突变个体与正常个体在某些性状上会有明显的差异。
这些差异可以帮助我们了解基因的功能和作用。
实验三：基因型分析实验实验目的通过遗传标记和DNA分析来判断个体的基因型。
实验步骤1.提取个体的DNA样本。
2.选择适当的遗传标记进行PCR扩增。
3.将扩增产物进行电泳分析，观察带型。
4.与已知基因型的样本进行比对，判断个体的基因型。
实验结果通过电泳分析，我们可以得到个体的基因型。
这对于遗传研究和疾病诊断非常重要。
实验四：基因转导实验实验目的通过将外源基因导入细胞中，研究基因的功能和调控机制。
实验步骤1.选择目标细胞，如细菌或植物细胞。
2.构建外源基因的载体。
3.将载体导入目标细胞。
4.观察和记录导入细胞中外源基因的表达情况。
实验结果通过观察外源基因在目标细胞中的表达情况，我们可以了解基因的调控机制，并进一步应用于基因工程和农业生产。
结论遗传学实验是研究遗传学的重要手段，通过实验可以帮助我们更好地理解遗传原理和基因的功能。
本文介绍了显性遗传实验、基因突变实验、基因型分析实验和基因转导实验的步骤和结果。
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实验九 染色体核型分析 果蝇系列实验（七）
果蝇系列实验（八） 第九周 10.30-11.3
果蝇系列实验（九）
果蝇亲子代间及不同种 表现型间的遗传标记分 析：RAPD分析
实验十 大肠杆菌梯度转移基 因定位（非中断杂交） 第十周 | 第十三周 遗传实验技能小报告
培 养基 培制 、器 具干 热 、 湿热灭菌； 菌种活化、接种、扩菌 、杂交、涂平板、培养 、点种； 实验结果观察统计分析 、基因位点距离计算
实验一 第三周 9.18-9.22
樊金玲
果蝇系列实验（二）
实验二 察
分离规律的直接观
果蝇系列实验（三）
亲本杂交
樊金玲
第五周 （十一放假）
果蝇系列实验（四） 实验四 减数分裂过程中染色 体特征和行为的观察
移出亲本，冻存 永久制片的观察； 植物材料制片； 动物材料制片 F1代观察、互交； 挑取20对F1冻存 对两种不同染色体数目 的果蝇： 唾腺剥取、标 本制备；带型、疏松区 特征观察与画图；
免疫小试管 胶头滴管 100ml小锥型瓶 250ml中锥型瓶 100ml小烧杯 200or250中烧杯 50ml小锥形瓶
8支
20支 4支 8个 5个 1个 2个 3个
小漏斗
50或100ml量筒 玻璃球珠
1个
1个 5个
载玻片
玻璃棒
10片
2支
毛笔
塑料垫板 250ml具塞广口瓶 记号笔
3支
2块 1个 1支
应避免：
迟到 缺席 不着实验装 不写报告或复制老师教案
不写实验记录
不清洗干净仪器用品 废物堵塞下水道 违章损坏仪器 烧损、腐蚀实验台或仪器
乱操东西影响他人
应避免：
不参加实验室保洁、整理 不参加值日 接打手机。手机铃声响 不参加实验中心活动
违反实验室规定 其他不良习惯
1928-44，Griffith(F)到Avery(O)：细菌转化实验，遗传物质 基础发现 1941，Beadle(G)：脉胞霉实验，一基因一酶学说 1953，Watson(JD)-Crick(F)：综合逻辑分析，DNA双螺旋结 构模型
孟德尔
对“种瓜得瓜，种豆得豆”感到好奇 栽培花木，挑选22种（品系）豌豆 杂交，再杂交…… 仔细记录后代特点 经过7年,总结出遗传两规律
启示：不妨试试提出个怪想法！
1997，Wilmut(I)：核质重组试验，克隆羊的诞生
2000，基因组测序，第一份人类基因组草图绘毕
2003，基因组测序，第一份人类基因组完成图绘毕
对遗传实验成功因素的感悟
巧妙选材---孟德尔
避重就轻--孟德尔 删繁就简--孟德尔，Avery
“四维”分析--- Beadle（时序 性）
损坏、遗失东西
本次实验内容：
各小组整理柜子内各 种器皿，配齐并清洗 干净
每小组柜子内所配物品清单
铝皮大试管架 铝皮小试管架 小试管(15*100) 中试管(15*150) 1个 1个 10支 40支
500ml搪瓷缸 1000ml搪瓷缸
1个 1个
60mm小培养皿
90mm培养皿
1套
30套
大试管(20*200)
蒋鹏
穿插进行
申恩志 蒋鹏 赵瑾
果蝇系列实验（十）
果蝇杂交结果分析，酶 谱及 RAPD 分析（穿插进 行） 1 、 Hardy-weiberg 遗 传 平衡定律数据统计与分 析； 2、人类指纹统计分析
樊金玲 郑莹
第十四周
实验十一 学实验
群体及数量遗传
赵瑾
第十五周
考试、看录象
全体
实验设计：
同学们利用课余时间查阅资料，进行设计，安排在 10~13周左右进行汇报。
A+G=T+C法则。
· Pauling:蛋白质alpha结构 · 富兰克林： DNA的 X射线衍射照片。 · 威尔金斯未经她同意将照片给沃森、克里克看。 · 沃森、克里克顿悟：双螺旋模型
稀缺的想像力,胜于艰苦的实验
被遗忘的英格 兰玫瑰
感悟：
沃森、克里克“巧用”科学成果 威尔金斯有争议的诺贝尔奖分享资格 富兰克林：出师未捷，被埋没的“玫瑰”
参考书： 北京师范大学《遗传学实验》 （自编2005）
具体实验内容及安排
时间 第二周 9.11-9.15 实验题目 实验简介，清点、清洗实验 器皿 果蝇的观察与培养： 生活史、突变型、雌雄 果蝇系列实验（一） 性别辨认； 果蝇培养基配制 杂交实验原理； 实验设计； 挑处女雌 玉米花粉粒制片及观察 张博 第四周 9.25-9.29 实验三 粗糙脉孢霉的分离 和交换（一） 培养基的配置，杂交接 种 具体内容 助教
学期中将有一次“献血”活动，预计停课一周，实 验安排顺延。
考核成绩包括：
闭卷考试
平时成绩
54分
60分
设计报告 平时实验操作 实验报告
实验习惯成绩: 10分
按学院”关于实验习惯记分若干规定”
实验课日常要求
按学院”关于实验习惯记分若干规定”
北京师范大学生命科学学院
关于实验习惯记分若干规定
2006.试行 总10分,扣满10分者, 实验课成绩不及格
樊金玲
实验七 制备
人类性染色体标本
X小体； Y染色质 物理诱变； 化学诱变； 孚尔根核染色技术 接上一个实验，对自己 做的核型进行分析比较 结果观察分析；收集、 冻存F2 果蝇亲子代间及不同种 表现型间的遗传标记分 析： 同功酶分析； 郑莹 樊金玲 申恩志
第八周 10.23-10.27
实验八 植物染色体畸变
敢发“怪论”--McClintock 矢志不渝-- Wilmut “仿生”设计—PCR, 克隆
人为我用—Watson-Crick
遗传实验实际应用
遗传实验的研究进展
遗传实验的研究进展
☆遗传三定律——“永恒”的规律 ★分子标记/定点诱变——当代遗传研究的主旋律 ○体细胞遗传——基因定位的新时代 ●基因组测序——全面撒网，再各个击破 ◆功能-基因-染色体——遗传学的特色
※基本操作+先进技术/仪器——前沿的进发
教学安排与考核要求
分几个系列：
基础实验 9个
（一）基本遗传规律实验
系列杂交实验
2个
（二）染色体传实验
实验设计及小报告 1次
观看录像 1次
（三）分子遗传实验
（四）数量与群体遗传实验
教材与参考书
教材： 李雅轩-赵昕主编，胡英考-梁前 进副主编《遗传学综合实验》科学出 版社2006。
核苷酸替换实验，定点诱变技术创立
1983，McClintock(B)，玉米胚乳色斑研究，跳跃基因的发现 1985，DNA复制体外试验，PCR的发明
Barbara McClintock
Identified unusual areas she called ring chromosomes. Found the structure telomere. Described “the breakage-fusion-bridge cycle”. Found moveable genes (‘jumping genes’). Won the Nobel Prize for Physiology or Medicine in 1983. Died in 1992 (90 yrs old).
· 因为是女性而不被准许在高级休息室里 用餐 ； · 排除在科学家联系网络之外无法获重要 信息； · 不怨恨，反而发文章证明沃森-克里克模 型； · 1962年沃森,克里克和威尔金斯获得诺贝 罗莎琳德· 富兰克林 尔奖时，她已在4年前因卵巢癌去 世（仅37岁）
1973，美国实现DNA体外重组，人为改造生物（遗传物质） 1977，Sanger(F)-Maxam(G)，酶法-化学降解法，DNA序列测定 1978，基因工程技术，第一株转基因植物；
樊金玲 赵瑾
第六周 10.9-10.13
果蝇系列实验（五）
樊金玲
实验五 果蝇唾腺染色体标本 制备和染色体特征观察与区 辩
张博 第七周 10.16-10.20 实验六 果蝇唾腺染色体疏 松区DNA、RNA差别染色 DNA、RNA差别染色
实验三 粗糙脉孢霉的分离 和交换（二）
观察结果
果蝇系列实验（六）
F1代放飞
摩尔根
实验室被戏称“蝇室” 1910年，惊奇地发现一个白眼雄果蝇 （突变） ↓ 伴性遗传，连锁，遗传第三定律，基因论，诺贝尔奖
科学史上最著名的昆虫！
Watson(JD)-Crick(F) · 米歇尔发现核素；认为不重要而转向其他工作。 · 列文发现核酸化学组成，提出“四核苷酸说”（死胡同）。 · 孚尔根(R.Feulgen)，DNA染色，初步证明DNA在核中。 · 查伽夫(E. Chargalf)怀疑“四核苷酸说”，发现A=T、G=C，
遗传学实验
Genetic Experiments
序
言
遗传实验的历史
Mendel
Watson-Crick
Darwin Morgan
孟德尔前：作物栽培、动物选育 1865，孟德尔：豌豆杂交试验，两大定律 1900, 德弗里斯(荷), 柯灵斯(德), 丘尔马克(奥) 重新发现孟德尔定律
1926，摩尔根：果蝇实验，基因学说