大学课程遗传学实验实验九 环介导 jc课件
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《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
遗传学大实验ppt课件
断片
断
片
断片
单桥
单桥断片
多桥
染色体结构变异常见形态特征
❖ 封片：从④号培养皿中取出载玻片和盖玻片置于滤纸上吸去多 余的溶剂，在载玻片中央载有材料处滴上1小滴中性树胶，将 盖玻片盖回原来位置进行封片。覆盖盖玻片时，要注意用鸭嘴 镊子夹住盖玻片，轻轻地倾斜覆盖，使之随着树胶的扩展自然 下滑，切不可施加压力或移动盖玻片。如发现封片中树胶有气 泡，应让其自行逸出或用针尖烧热后烫一下，使气泡逸出。如 果树胶滴得过多溢出玻片四周，应待树胶晾干后，用脱脂棉蘸 二甲苯轻轻擦净溢出的树胶。封片后平放晾干，进行镜检，物 象清晰符合要求的保存,并贴上标签,注明标本名称、作者姓名 和制片日期。
压片，分开后滴上45%醋酸液1滴。加盖片，用吸水纸吸掉多余溶液。 ❖ 显微镜下观察，选染色较深，细胞呈薄层分散的临时片，鉴定染色反
应的效果与部位。
❖ 脱水、透明：取三只培养皿，分别编号②、③、④，在其中各 放入一根短粗玻璃棒，顺序加入下列脱水剂：②号培养皿加2份 95%酒精+1份正丁醇；③号培养皿加1份95%酒精+2份正丁醇；④ 号培养皿加正丁醇。操作时用鸭嘴镊子把①号培养皿中已脱落 的盖玻片和载玻片取出，稍干后迅速放入②号培养皿中，依次 脱水、透明，最后放入④号培养皿中。在各编号培养皿中分别 浸泡5min左右。整个脱水过程中，必须保持载玻片和盖玻片原 来相对的方向和位置，同时注意操作轻巧，以免造成玻片上材 料漂失。
遗传学综合大实验主要内容
❖ 蚕豆多倍体诱导与细胞遗传学鉴定 ❖ 蚕豆组型分析（材料预处理、根尖压片） ❖ DNA的孚尔根染色鉴定 ❖ 染色体结构与数目变异的观察与分析 ❖ 临时片与永久片的制作
第一天安排
上午： ❖ 组型分析材料预处理
《遗传学实验》课件
《遗传学实验》PPT课件
本课程介绍了遗传学实验的一系列方法和技术，涵盖了遗传学领域的各个方 面，旨在帮助大家更好地理解和应用基因学知识。
遗传学实验简介
这一节将介绍遗传学实验的基本概念和意义，以及实验所需的常见材料奥秘，了解不同的测序技术，包括Sanger测序和高通量测序。
基因敲除与基因编辑技术
探索基因敲除和基因编辑技术，包括CRISPR-Cas9和TALEN等工具在遗传学研究中的应用。
CRISPR-Cas9
革命性的基因编辑技术。
TALEN
专门设计的转录激活因子。
突变体筛选方法
了解突变体筛选的方法和策略，以及如何鉴定和分离感兴趣的突变体。
Sanger测序
传统测序方法，经典而可靠。
高通量测序
近年来发展迅猛的测序技术。
DNA提取方法
了解如何从不同的生物样本中提取DNA，包括植物、动物和微生物。
酶切技术与凝胶电泳分析
学习如何使用限制酶切来切割DNA，并通过凝胶电泳分析DNA片段。
1 酶切技术
通过限制酶切割DNA，将其分为特定的片段。
2 凝胶电泳分析
利用凝胶电泳将DNA片段按照大小进行分离和检 测。
PCR技术
介绍聚合酶链反应（PCR）的原理和应用，以及PCR的实验步骤和常见问题。
克隆与表达载体构建
学习如何构建克隆载体，将外源DNA片段插入目标细胞中，以实现基因的表 达和研究。
基因转染技术
了解基因转染技术，将外源DNA转移至细胞内，以实现指定基因的功能分析和改变。
本课程介绍了遗传学实验的一系列方法和技术，涵盖了遗传学领域的各个方 面，旨在帮助大家更好地理解和应用基因学知识。
遗传学实验简介
这一节将介绍遗传学实验的基本概念和意义，以及实验所需的常见材料奥秘，了解不同的测序技术，包括Sanger测序和高通量测序。
基因敲除与基因编辑技术
探索基因敲除和基因编辑技术，包括CRISPR-Cas9和TALEN等工具在遗传学研究中的应用。
CRISPR-Cas9
革命性的基因编辑技术。
TALEN
专门设计的转录激活因子。
突变体筛选方法
了解突变体筛选的方法和策略，以及如何鉴定和分离感兴趣的突变体。
Sanger测序
传统测序方法，经典而可靠。
高通量测序
近年来发展迅猛的测序技术。
DNA提取方法
了解如何从不同的生物样本中提取DNA，包括植物、动物和微生物。
酶切技术与凝胶电泳分析
学习如何使用限制酶切来切割DNA，并通过凝胶电泳分析DNA片段。
1 酶切技术
通过限制酶切割DNA，将其分为特定的片段。
2 凝胶电泳分析
利用凝胶电泳将DNA片段按照大小进行分离和检 测。
PCR技术
介绍聚合酶链反应（PCR）的原理和应用，以及PCR的实验步骤和常见问题。
克隆与表达载体构建
学习如何构建克隆载体，将外源DNA片段插入目标细胞中，以实现基因的表 达和研究。
基因转染技术
了解基因转染技术，将外源DNA转移至细胞内，以实现指定基因的功能分析和改变。
《遗传实验》PPT课件
细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期
Meiosis in rice
3.花粉发育过程：
三、材料、器具和试剂
1．材料：大葱花蕾（百合科（Liliaceae）葱属，学名Allium fistulosum L. ，2n=16）
2．器具：显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、大培养皿、 吸水纸。
3．药品：改良苯酚品红染液
4．冲洗骨髓：吸取0.6ml生理盐水（清洗2根股骨用）,注 射器针头插入股骨一端,反复冲洗骨髓到8ml的离心管中. 5．低渗：加入4.4ml0.075MKCl溶液,37oC水浴低渗20分 钟，中间（约10分钟）用吸管吹打一次，使细胞分散，悬 浮于溶液中。
6．固定：加1ml固定液并用吸管轻轻吹匀，放入37℃恒温
6．镜检：在显微镜下观察用秋水仙素处理过的根 尖与对照组根尖的染色体数目的差异。
作业:
绘制经秋水仙素处理后，四倍体 细胞的中期染色体图像。
实验三、大葱花粉母细胞减数分 裂染色体制备(涂片法)及观察
一、目的和要求
1.通过对植物花药的制片，了解小孢子形成过 程及减数分裂中染色体的变化情况；掌握减 数分裂过程中各时期染色体的基本特征。 2.掌握植物细胞染色体的制片方法——涂片法。
C显带技术：C带又称着丝粒异染色质带，或组成异染色质带, 染色体标本经一定浓度的酸碱处理后，在缓冲盐溶液中热水 解，再以Giemsa染液染色。经此法处理后所染出的结构是： 常染色质只能显出较淡的轮廓，而结构异染色质染色较深。 动物染色体中，C带的位置一般在着丝粒或其附近的次缢痕 及染色体的长臂远端处，而在植物中C带分布较广。
作业
1.选择染色体清晰，分散度好的中期分裂相，计数染色体，显微摄影，打 印出照片。
2.制备小白鼠骨髓染色体标本过程中有哪几个主要步骤影响制片结果？
《遗传学实验》PPT课件
来度量：
② 基因型×环境的互作效应产生的互作遗传变异， 基因型×环境的互作方差(VGE)来度量。 遗传率也可分解为二个分量：普通遗传率(general heritability)和互作遗传率(interaction heritability)。
3．遗传率的组成：
① 广义遗传率(H2)：
H H H
花药
B2V4 造孢细胞—花粉粒成熟期
花药解剖学观察
高粱：
一个小花， 3个花药2， 每个花药 4个药室
百合
造孢细胞时期
减数分裂前间期
粗线期Ⅰ
中期I、 后期I
末期I、末期II
二分体
二分体、四分体
幼龄花粉粒, 绒毡层开始变薄
单核花粉粒, 绒毡层开始退化
二核花粉粒, 绒毡层退化
成熟花粉粒, 绒毡层完全退化, 药室合并
2 2 G
2 GE
② 狭义遗传率 (h2)
2 2 h 2 hG hGE
加性－显性遗传模型
广义遗传率 狭义遗传率
2 2 H 2 HG H GE
2 2 h 2 hG hGE
V A VD V AE VDE VP VP V V A AE VP VP
3．实验材料 玉米自交系（P1、P2）、杂交种（F1、F2）和回交种 （BC1、BC2）果穗或水稻、小麦、棉花各世代材料。 4．实验器具 计算器、计数器、米尺等测量仪器。 5．实验方法步骤 1）不同世代抽样数为P1= P2= F1=20株；BC1= BC2=50~60株； F2=100株。 2）对所测定的性状进行调查、测量和记载。 3）资料整理，将调查的数据记入适当的表格中，并计算有关 数据。 4）计算各世代的表型方差值。 5）估算遗传力。
《生物的遗传实验》PPT课件
实验结论： DNA是使R型细菌产 生稳定遗传变化的物质， DNA是转化因子。
DNA是遗传物质 蛋白质不是 遗传物质
能否在自然条件下把DNA和蛋pp白t课质件 分开，单独地、直接地观察13 DNA的作用。
3、格里菲思和艾弗里转化实验主要不同点
格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验 （体内转化）
艾弗里进行了确定转化因子的实验 （体外转化） 转化因子就是DNA。
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DNA作为遗传物质具备的条件 1、分子结构具有相对的稳定性，但在特
殊情况下又能产生可遗传的变异； 2、能自我复制，前后代保持一定的（连
续性）； 3、能指导蛋白质的合成，从而控制生物
的新陈代谢和性状； 4、具有存储巨大数量遗传信息的能力。
一、DNA是遗传物质
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1952年，Hershey和Chase,更有说服力的实验证据
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噬菌体侵染细菌的实验
1、实验设计思路： 把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独 地观察DNA和蛋白质的作用
2、实验方法：放射性同位素标记法
3、实验过程：
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标记噬菌体方法：
DNA才是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，也就是说 DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质
新进展
转化作用的实质
转化作用的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间
的重组，使受体细胞获得了新的p遗pt课传件 信息。
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பைடு நூலகம்
能否在自然条件下把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观 察DNA的作用。
遗传学幻灯ppt课件
遗传学定义
包括基因结构、功能、表达调控， 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础：DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸，是生物体主要的遗传物质， 存在于细胞核中。
核糖核酸，在蛋白质合成过程中起重要作 用，存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA，RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构，不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中，染色 体通过复制、分离和重组 等过程，确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异，如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因，通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型，不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律，如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分（PRS）等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例，如糖尿病、高血压等，展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交（FISH）等染色体异常的 诊断方法。
包括基因结构、功能、表达调控， 以及生物遗传变异、进化等方面。
遗传物质基础：DNA与RNA
03
DNA
RNA
脱氧核糖核酸，是生物体主要的遗传物质， 存在于细胞核中。
核糖核酸，在蛋白质合成过程中起重要作 用，存在于细胞质中。
DNA与RNA的关系
DNA通过转录过程合成RNA，RNA再指 导蛋白质的合成。
染色体的形态结构
包括着丝粒、端粒、次缢 痕等结构，不同物种的染 色体形态各异。
染色体的功能
在细胞分裂过程中，染色 体通过复制、分离和重组 等过程，确保遗传信息的 准确传递。
染色体数目变异及意义
染色体数目变异类型
染色体数目变异的意义
包括整倍体和非整倍体变异，如单体、 三体、多倍体等。
对生物进化、物种形成和遗传育种等 方面有重要意义。
染色体数目变异的原因
可能是由于细胞分裂异常、基因突变 或环境因素等导致。
性别决定与性染色体遗传
性别决定机制
生物体内存在性别决定基 因，通过不同机制控制性 别分化。
性染色体类型
包括XY型和ZW型两种类 型，不同生物采用不同的 性染色体类型。
性染色体遗传规律
性染色体上的基因遵循特 定的遗传规律，如分离定 律和自由组合定律等。
详细介绍多基因风险评分（PRS）等风险预测模型的原理和应用。
实际应用举例
通过具体实例，如糖尿病、高血压等，展示如何利用风险预测模型 进行多基因遗传病的风险评估和预防。
染色体异常导致疾病诊断治疗
染色体异常概述
简要介绍染色体异常的概念、类型和常见疾病。
诊断方法
详细介绍染色体核型分析、荧光原位杂交（FISH）等染色体异常的 诊断方法。
医学遗传学实验讲义.doc
医学遗传学实验讲义浙江大学医学院医学遗传学课程组2012年9月3日实验一人类外周血染色体标本制备一、实验目的通过实验了解和掌握人类外周血染色体标本培养和制备的基本方法。
二、实验原理正常情况下，外周血中的小淋巴细胞，几乎都处在G1期或G0期，外周血细胞中是没有分裂相的。
1960年，Nowell和Morhead证实，外周血中的小淋巴细胞可以在植物血凝素（phytohemagglutinin, PHA）或其它有丝分裂刺激剂的影响下，在形态上转变为淋巴母细胞，在培养中进行有丝分裂。
这样经过短期培养（colchicine），秋水仙素的处理，低渗和固定，就可以迅速而又简便地获得体外生长的细胞群体和有丝分裂相。
本方法已为临床医学、病毒学、药理学、遗传毒理学等方面广泛应用。
三、实验准备实验材料人外周血（淋巴细胞）实验器具离心机、恒温培养箱、恒温水浴箱、培养瓶、刻度离心管、注射器和针头（6 1/2号）、吸管、量筒、火柴、酒精灯、pH计、研钵、饭盒、超净工作台、镊子、载玻片、玻片盒、烧杯、染缸、试管架、玻璃铅笔或记号笔、显微镜、擦镜纸、吸水纸等。
药品和试剂1．培养液的配制RPMI1640培养基(含L-谷氨酰胺和碳酸氢钠) 80%小牛血清(56℃水浴灭活30分钟，灭活可破坏补体及一些污染的病毒) 20%植物血凝素PHA (主要成分是粘多糖和蛋白质,可用培养基溶解) 4%青霉素终浓度100U/ml链霉素终浓度100U/ml用3.5%NaHCO3调pH7.0～7.2，用玻璃滤器，抽滤灭菌。
在超净工作台，分装到培养瓶中（每瓶含培养基5 ml）。
培养液置于-20℃冰箱保存。
使用前从冰箱中取出，温育至37℃。
2．肝素浓度为0.2%，作为抗凝剂使用。
200 mg肝素粉末溶于100 ml生理盐水中。
高压灭菌，-4℃冰箱保存备用。
3．KCl浓度为0.075 M，0.559 g氯化钾溶于100 ml双蒸水中。
氯化钾作为低渗液的优点是染色体轮廓清楚，可染性增强，时间缩短。
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8U/µl
dNTPs
2.5mM of each
F3、B3、FIP、BIP
25µM
琼脂糖凝胶
2﹪
10×Thermopol缓冲液
实验步骤
1、提取含有目的片段的质粒作为阳性模板（为了便于提取 目的DNA，我பைடு நூலகம்将靶序列克隆到质粒中）。
2、将各成分按以下次序在0.5ml灭菌离心管内混合：
阳性模板（质粒DNA） 1µl
环介导的等温扩增(Loop–mediated isothermal amplification，LAMP):针对 靶基因的六个区域设计四条特异性引物,利 用链置换DNA聚合酶(Bst DNA Polymerase)在等温条件下高效、快速、 特异地扩增靶序列。
实验目的
1. 掌握LAMP扩增单纯疱疹病毒II型 DNA的 基本原理。
第2阶段是扩增循环阶段。以茎环状结构为模 板，FIP与茎环的F2c区结合。开始链置换合成， 解离出的单链核酸上也会形成环状结构。迅速以3’ 末端的B1区段为起点，以自身为模板。进行DNA 合成延伸及链置换．形成长短不一的2条新茎环状 结构的DNA，BIP引物上的B2与其杂交。启动新 一轮扩增。且产物DNA长度增加一倍。扩增的最 后产物是具有不同个数茎环结构、不同长度DNA 的混合物。且产物DNA为扩增靶序列的交替反向 重复序列。
6、 取15µl DNA扩增产物，在含0.5μg/ml溴 化乙锭的2%琼脂糖凝胶上电泳30 min，电 压5V/cm，紫外灯下观察结果。
思考题
1、与PCR相比，LAMP有哪些优势? 2、LAMP与PCR的电泳条带有什么差别？
乙肝病毒检测
起始阶段
任何一个引物向双链DNA的互补部位进行碱基配对延 伸时，另一条链就会解离，变成单链。上游内部引物FIP 的F2序列首先与模板F2c结合，在链置换型DNA聚合酶的 作用下向前延伸启动链置换合成。外部引物F3与模板F3c 结合并延伸，置换出完整的FIP连接的互补单链。FIP上的 F1c与此单链上的Fl为互补结构。自我碱基配对形成环状 结构。以此链为模板。下游引物BIP与B3先后启动类似于 FIP和F3的合成，形成哑铃状结构的单链。迅速以3’末端 的Fl区段为起点,以自身为模板，进行DNA合成延伸形成 茎环状结构。该结构是LAMP基因扩增循环的起始结构。
2. 熟悉LAMP扩增单纯疱疹病毒II型 DNA的 操作过程。
LAMP引物
其中四条引物包括两条外引物(F3、B3)和两 条内引物（FIP、BIP），FIP又由F1c-F2 组成，BIP由B1c-B2组成，F1c、B1c分别 是F1和B1的互补序列。
LAMP引物位置
扩增过程
扩增过程分为两个阶段： 第1阶段为起始阶段， 第2阶段是扩增循环阶段。
本实验选择特异性基因HSV-II-gD基因 作为LAMP引物设计的靶序列，最后选出一 套扩增区域位于GeneBank中的141080141282之间的引物。
实验器材与试剂
1.实验器材 PCR扩增仪（或水浴锅），离心机，电泳仪，
移液枪等
2.实验试剂
试剂
浓度
Betaine三甲铵乙内酯 5M
Bst DNA聚合酶
实验九 环介导等温扩增 （ LAMP）技术扩增单纯疱疹病
毒Ⅱ型DNA
单纯疱疹病毒（herpes simplex virus,HSV）
是最早发现的人类疱疹病毒，也是所有人类病毒 性疾病中最常见的病毒。
• 它有两种血清型HSV-I和HSV-II，其中 HSV-II主要感染外生殖器和躯干下部皮肤， 引起生殖器疱疹、新生儿疱疹胎儿畸形等。 在生殖器疱疹患者中，90%以上是由HSVII引起，而且无疱疹特异性症状的HSV-II宫 颈炎也是妇女常见的疾病，而且可垂直传 播胎儿和新生儿。因此，建立一种早期、 快速、特异、敏感的检测方法，对优生优 育及阻断HSV-II传播有着更重要的意义。
F3、B3
各0.4µl
FIP、BIP
各1.6µl
dNTP betaine
4µl
25µl
2.5µl
10×Thermopol缓冲液 2.5µl
水
10µl
Bst DNA聚合酶
1µl
略
3、PCR仪中95 ℃5min。
4、加入Bst DNA聚合酶1µl。
5、短暂离心,放入65℃的扩增仪中恒温1个小 时。（制胶）
LAMP 技术特点
1.灵敏度高：普通PCR的十倍 2.特异性强 3.速度快。满足临床样本快速检测需要 4.设备简单 5.操作简便 6.检测便捷：LAMP 在合成DNA 的同时还产
生大量的焦磷酸镁沉淀,可根据反应体系中 是否形成白色沉淀来定性判断LAMP 结果
LAMP的应用
• 1. 病毒检测 • 2. 细菌检测 • 3. 真菌与寄生虫的检测 • 4. 动物胚胎性别检测