实验教学

课程名称

Course Name

遗传学实验

Genetic Experiment

课程类型

Course Type

专业核心课程

开课院（系）

Course Offering College (Department)

生命科学学院

负责人

Leader

张亚妮

课程团队

Team Members

王玉华、张科进、余君萍、贾佳

课程编码

Course Code

U13M1212

学分

Credits

1

学时安排

Period Arrangement

36学时

授课对象

Audience

生物科学（含基地班）、生物技术（含基地班）、生态学专业大三本科生

授课语言

Language of Instruction

中文

先修课程

Prerequisite Courses

生物化学、细胞生物学、分子生物学、动物生理学

课程简介

Course Description

《遗传学实验》是生物学专业平台课，共36学时，四大模块。一是经典遗传学模块，主要是通过果蝇杂交实验验证分离定律、自由组合定律、连锁遗传定律和伴性遗传特征，通过该实验让学生掌握经典遗传学分析原理；二是细胞遗传学模块，主要是利用果蝇、小鼠等模式生物介绍染色体组型在遗传学分析中的应用；三是生化遗传学模块，主要介绍动物体内可遗传和可识别的生化标记的特点；四是分子遗传学模块，主要包含基因多态性检测和以及在群体中的遗传学分析方法。

通过遗传学代表性实验和综合性大实验使学生进一步巩固和加深对遗传学知识点的理解，掌握遗传学研究所必须的基本实验技术和实验技能，提高学生的科研思维，培养学生的综合应用能力与创新能力，为进一步开展生命科学相关研究打下坚实的基础。

Genetic Experiment is a platform course for biology major, with four modules and 36 credit hours in total.The first is the classical genetics module, which mainly verifies law of separation, law of free combination, law of linkage inheritance and sex-linked inheritancethrough fruit fly hybridization experiment to make studentsmaster the classical genetics analysis principle. Secondly, the cytogenetic module mainly introduces the application of chromosome type in genetic analysis by using model organisms such as fruitfly and mouse. Thirdly, the biochemical genetics module mainly introduces the characteristics of heritable and identifiable biochemical markers in animals;The fourth is the molecular genetics module, which mainly includes gene polymorphism detection and genetic analysis methods in populations.

Through representative experiments and comprehensive experiments, students can further consolidate and deepen their understanding of genetic knowledge points, master the basic experimental techniques and skills necessary for genetics research, improve their scientific thinking, cultivate their comprehensive application ability and innovation ability, stimulate their interests in learning and scientific research consciousness, which will lay a solid foundation for further research of life science.

课程目标

Course Objectives

1.课程支撑专业培养目标及规格达成

遗传学是研究生物遗传和变异的科学，研究内容包括基因的结构与功能、基因从亲代传递到子代过程中的遗传与变异。遗传学实验是在高年级开设的一门实验课程，包含基础理论验证实验、综合实验和创新实验三个层级的实验，通过该实验课程，可融合细胞学、生物化学和分子生物学等多门课程内容，帮助学生构建完整生物学知识体系，培养学生发散性和创新性思维，并为学生今后的专业培养打下扎实的根基。

2.课程教学目标

通过遗传学基础理论验证实验、综合实验和创新实验等三个层级的实验使学生进一步巩固和加深对遗传学知识点的理解，掌握遗传学研究所必须的基本实验技术和实验技能，提高学生的科研思维，培养学生的综合应用能力与创新能力，激发学生的学习兴趣和科研意识，为进一步开展生命科学相关研究打下坚实的基础。

思政育人

CurriculumEducation

1.课程思政育人目标

帮助学生塑造正确的世界观、人生观和价值观，培养出具有健全人格以及高度社会责任感的本科一流人才。

2.思政育人教学设计

经典遗传实验：包括果蝇的饲养、性状观察与杂交实验。果蝇材料易得，繁殖速度快，突变体多，在短时间内可验证经典遗传学三大定律，其实验原理和设计理念对现代生物学仍具有重要意义；同时让学生认识到：任何一项科学成果的发现和取得，都要有严谨求实的科学态度和正确的研究方法，还要有坚韧的意志和锲而不舍的探索精神。

基本知识型实验：果蝇唾腺染色体的制备及观察；小鼠骨髓细胞染色体制备与组型分析。这些基础实验可有效巩固学生的基础知识，加强学生的基本操作和实验能力，为深入地了解科学前沿的发展奠定基础，培养专业自信。

综合型实验：果蝇酯酶同工酶多态性分析。该实验在学生具备一定的知识和技能的基础上，将本课程教授的多个方法进行综合训练，让学生整体把握各个知识点的相关性，通过科研实践切实提高学生的动手能力和分析解决问题的能力。

研究型实验：人类基因遗传多态性的检测与群体遗传学分析。该实验要求学生去调查全班或家族的相关信息，运用多门学科知识，进行归纳总结得出相应的遗传学数据，激发学生的科研兴趣和创新能力，为民族、为人类疾病研究做出更大贡献。

教学内容

Teaching Content

实验一  果蝇的性状观察与性别鉴定

（一）实验目的

了解果蝇的生活习性及一些突变型的表现性状，鉴定果蝇雌雄性别，掌握果蝇饲养管理的方法。

（二）实验内容和步骤

1.果蝇培养：（1）果蝇生活史介绍 （2）培养基制作 （3）果蝇饲养管理

2.果蝇性状识别：（1）翅型的识别 （2）眼色的识别 （3）体色的识别

（4）刚毛的识别

3.果蝇性别鉴定：（1）大小的区别 （2）腹部环纹的区别 （3）性梳的区别

实验二  果蝇杂交

（一）实验目的

验证分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律及连锁互换规律。掌握卡方测验、数据统计分析、果蝇杂交程序和方法。

（二）实验内容和步骤

1.挑选处女蝇

2.做正反交

3.7-8天后除亲本

4.观察子代

5.将F1代4-6对移入新的培养瓶中

6.7-8天后除去F1代成蝇

7.F2观察、统计

实验三  果蝇唾腺染色体

（一）实验目的

了解果蝇唾腺染色体的形态结构特点，练习果蝇幼虫解剖技术及唾腺染色体制片方法。

（二）实验内容和步骤

1.果蝇幼虫的培养

2.果蝇唾腺染色体的解剖

3.制片

4.观察

实验四  果蝇酯酶同工酶的遗传学分析

（一）实验目的

掌握聚丙烯酰胺凝胶电泳分离同工酶的技术，了解果蝇酯酶同工酶的遗传方式。

（二）实验内容和步骤

1.果蝇样品的处理

2.聚丙烯酰胺凝胶的制备：（1）分离胶的制备 （2）浓缩胶的制备

3.加样

4.电泳

5.染色

6.固定

7.观察分析条带

实验五  小鼠骨髓细胞染色体制备与组型分析

（一）实验目的

初步掌握骨髓细胞染色体的制片及染色技术，学习染色体组型分析方法，观察动物细胞染色体的数目和形态。

（二）实验内容和步骤

1.小鼠的前处理（腹腔注射）

2.取材（断颈法处死小鼠）

3.低渗处理

4.固定

5.制片

6.染色

7.观察

8.组型分析

实验六  人类基因遗传多态性的检测与群体遗传学分析（综合大实验，分三次小实验进行）

（一）实验目的

学生通过本实验，熟悉采集组织样本、提取基因组DNA、DNA质量分析、目标基因分型和群体遗传学数据分析等内容。

（二）实验内容和步骤

实验1组织样品采集和处理

实验2目的基因片段扩增及琼脂糖凝胶电泳检测

实验3目的片段限制性酶切与聚丙烯酰胺凝胶电泳检测及结果分析

教学进度及要求

Teaching Progress and Requirements

内容

课内学时

教学方式

相关要求

实验一  

果蝇的性状观察与性别鉴定

4

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.画出雌雄果蝇第一对脚和腹部简图。

2.列表记述所观察的果蝇品系的部分性状。

实验二  

果蝇杂交

5

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.分别以个人、小组、大组为单位整理数据，计算重组值、并发率，作连锁图

分析总结影响试验结果的因素。

2.（1）以体色在F2代的数据验证常染色体的独立分配定律；

（2）以眼色或其它（除体色以外的）性状在F2的分布；

（3）验证伴性遗传规律；

（4）以体色和其它任何一对性状在F2的分布验证自由组合定律、注意正反交的结果不一样，一种结果符合 典型的9∶3∶3∶1的比例，另一种结果的比例为 6∶2∶6∶2的比例（为什么？）；

3.（1）统计F2代的雌雄比来验证1∶1的性别比规律；

（2）以眼色、翅型和刚毛类型在F1代的分布决定这三对基因是位于性染色体上还是常染色体。并根据其F2的分布数据计算其重组值和图距，对上述各条进行理论推导，并计算出预期的理论。

4. 对上述各条进行理论推导，并计算出预期的理论值，用卡方测验来检验实验结果。

实验三  

果蝇唾腺染色体

5

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.挑选分散好而清晰的唾腺染色体进行绘图。

2.选取较好的压片，做成永久性玻片样本。

3.如果唾腺染色体的压片效果不好，应如何改善？

实验四  

果蝇酯酶同工酶的遗传学分析

5

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.聚丙烯酰胺凝胶电泳分离酯酶的基本原理。

2.简述样品液中加入蔗糖和溴酚蓝的目的。

实验五  

小鼠骨髓细胞染色体制备与组型分析

5

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.绘制1~2个图像清晰、染色体数目准确，形态典型的细胞分裂相。

2.KCl溶液低渗处理与滴片过程在染色体制片中有何联系，对制片结果有何影响？

3.骨髓细胞染色体标本制作时，为什么要采用冰片滴片？

实验六  

人类基因遗传多态性的检测与群体遗传学分析（一）

4

讲授/实验/讨论

作业与思考

1.记录每个样品的分型结果。

2.比较这些个体中三种基因型的发生频率。

实验六

人类基因遗传多态性的检测与群体遗传学分析（二）

4

讲授/实验/讨论

实验六

人类基因遗传多态性的检测与群体遗传学分析（三）

4

讲授/实验/讨论

考核内容及方式

Contents and Method of Assessment

考核环节

总成绩占比

平时考核

考核学生出勤率与课堂实验操作。

20%

实验结果

考核学生实验完成质量

40%

实验报告

主要考核学生对遗传学基本知识和实验技能的掌握程度以及综合运用所学知识分析问题、解决问题以及结合当下学科发展进行讨论的能力。

40%

教材

Teaching Material

作者、译者

书名

出版社

出版时间

张亚妮，步怀宇

遗传学实验指导

西北大学出版社

2010

参考书目

Bibliography

作者、译者

书名

出版社

出版时间

刘祖洞，江绍慧

遗传学实验

高等教育出版社

1979

张贵友，吴琼，林琳

普通遗传学实验指导

清华大学出版社

2003

其它

More

无

备注

Notes

无

大纲执笔人

Author

张亚妮 贾 佳

审核人

Reviewer

王玉华 张科进 余君萍