实验教学

课程名称

Course Name

（中文：分子生物学实验课）

（英文：experimental curriculum of molecular biology）

课程类型

Course Type

专业核心（必修）课程

开课院（系）

Course Offering College (Department)

生命科学学院

（英文：college of life science）

负责人

Leader

李红民

课程团队

Team Members

分子生物学课程组

课程编码

Course Code

（与培养方案一致）

学分

Credits

1

学时安排

Period Arrangement

36学时

授课对象

Audience

生物科学大类（含生物技术、基地班、生态）

授课语言

Language of Instruction

中文

先修课程

Prerequisite Courses

（生物化学、细胞生物学、微生物学等）

课程简介

Course Description

（中文200-500字，简要介绍本课程的主要内容以及学生通过学习本课程后所能掌握的知识体系、能力素养等）

《分子生物学实验》是综合性实验课程，围绕亚克隆体系—“绿色荧光蛋白编码基因的克隆与原核表达”开展。主要实验内容涉及各种分子生物学的基本常规操作，如质粒DNA的分离纯化、DNA的限制性内切酶酶解、琼脂糖凝胶电泳、DNA重组、感受态细胞的制备及DNA转化、PCR扩增、蛋白表达以及SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳等。本课程主旨包含3个方面：1）培养学生基本的实验设计、实验技能、数据记录和分析、以及科学报告撰写等科学素养；2）帮助学生系统掌握分子克隆全过程；3）增进学生对分子生物学课程中所学概念的理解并学会各项概念的实际运用。

（英文）

The laboratory course is about to carry out a specific molecular biology research project, namely “Cloning and prokaryotic expression of Green Fluorescent Protein”. The research involves various frequently used methods in molecular biology, such as isolation and purification of plasmid DNA, DNA digestion with restriction endonucleases, agarose gel electrophoresis, DNA ligation, preparation of competent cells and transformation, PCR amplification, protein expression, and SDS-PAGE. This course aims to: 1) help students to learn the basics on experimental design, experimental skills, data recording and analysis, and scientific report writing; 2) help students to familiar with the molecular cloning process; 3) help students to apply the concepts learned in molecular biology courses to the practical research.

课程目标

Course Objectives

1.课程支撑专业培养目标及规格达成

（重点表述课程对专业培养目标及规格某一方面达成的支撑情况。）

分子生物学研究方法与技术是人类在分子水平上揭示生命现象本质的必备手段，对于当代生命科学各分支学科在分子水平上阐明各种生物学事件尤为重要！分子生物学实验课旨在教授学生分子生物学的常规方法与技术，使其具备从事生命科学各分支学科分子水平研究的基本能力，对于达成生物科学大类人才“知识提升”、“能力提升”、“素质提升”等培养目标以及“系统地掌握生物科学/技术理论和技能”等培养规格起着无可替代的基石支撑作用。

2.课程教学目标

（详细描述学生在学习该课程后在知识、能力、素质等方面应达到的要求。）

1）学习掌握在原核细胞大肠杆菌中表达绿色荧光蛋白编码基因的整个亚克隆体系的方法原理、技术和操作，使学生系统掌握常规分子克隆、基因表达的全过程并能选择利用，基本具备从事分子水平研究工作的能力。

2）使学生在实操中加深对分子生物学理论课中所学复制（基因拷贝数）、转录（基因表达的第一步）、翻译（以mRNA为模板翻译产生多肽如GFP）等知识的理解以及理论知识对实践生产的指导作用（如利用强启动子构建表达载体以提高目的蛋白的表达水平、生产水平）。

3）使学生在实操中培养良好的观察习惯，逐渐学会细致入微的观察，并引导学生利用自身积累的知识解释实验中观察到的实验现象乃至设备的运行情况，切实提高学生的观察能力和学以致用能力。

4）使学生在实操中深切认识实验技能的提高有赖于“卖油翁”式的反复操练、体会如何进行实验设计，学习掌握数据记录、结果分析、撰写科学报告等基本能力，在潜移默化中使学生具备基本科学素养。

思政育人

Curriculum Education

1.课程思政育人目标

（凸显“知识传授、能力培养、价值引领”有机融合，明确各门课程思政育人功能。）

分子生物学实验课旨在教授学生分子生物学的常规方法与技术，使其具备从事生命科学各分支学科分子水平研究的基本能力，对于达成生物科学大类人才“知识提升”、“能力提升”、“素质提升”等培养目标以及“系统地掌握生物科学/技术理论和技能”等培养规格起着无可替代的基石支撑作用。鉴于此，分子生物学实验课的思政育人目标涵盖以下几点：

1）使学生在专业学习的过程中充分认识分子生物学研究方法与技术对于在分子水平上揭示生命现象本质的研究所具有的无可替代的作用与地位，使学生明白学好分子生物学及其实验是提升自身领域就业竞争力、扩大就业领域的有力支撑，从而激发学习热情，端正学习态度。

2）在实现课程目标的过程中实现“教”的知识传授和价值引领与“学”的能力培养有机融合，在教学过程中充斥满满的正能量：用基因重组引导学生体会“先破后立”与不断创新的意义价值，用基因导入引导学生勇于接受新事物，用基因的诱导表达引导学生体会只有自己动起来/努力起来才能更好地适应环境变化、更好地解决各种问题。

3）引导学生在实操中、观察中、用理论解释现象和分析结果的过程中能够客观定位自我价值和今后努力的方向。

2.思政育人教学设计

（重点阐述课程思政元素融合切入点、教学系统设计、所采取的教学方法以及预期教学成效等，课程思政建设并非思政元素的“简单植入”和“生搬硬套”，应当在梳理课程知识体系基础上发掘课程内含或联系紧密的思政育人元素，注重整体设计和有机融入，采取符合学生认知特点的讲授方式，充分体现课程思政的高度、深度和热度，下述格式仅供参考。）

知识点1：移液器使用后要调回量程

（1）思政切入点：做人做事要有始有终。

（2）教学方法：移液器使用后要将其恢复到使用前状态，调回最大量程。

（3）预期成效：移液器使用要调回量程，如同做人一样，即使再苦再累也要坚持到底，有始有终，不能行百里者半九十。

知识点2：酶切与连接

（1）思政切入点：先破后立。

（2）教学方法：先断开DNA双链才能重组新性状。

（3）预期成效：基因重组获得新性状，对于人来说，打破固有思想才能不断的进步发展。

知识点3：电泳与回收

（1）思政切入点：去其糟粕取其精华。

（2）教学方法： 根据电泳中目的条带的位置，切取目的条带，弃去其他DNA片段。

（3）预期成效：电泳与回收只分离目的条带，正如人一样，面对纷杂的信息应该只摄取有价值的知识丰富武装自己。

知识点4：感受态细胞的制备与转化

（1）思政切入点：勇于接收新事物。

（2）教学方法： 用热激法使重组质粒进入到感受态细胞中。

（3）预期成效：制备的感受态细胞有利于重组质粒的转化，人也要伴随着高速进步的社会，用于接受新鲜事物新鲜理念才能与时俱进。

知识点5：提取质粒

（1）思政切入点：过犹不及。

（2）教学方法： 在提取质粒的过程中，加入NaOH裂解细胞同时要轻柔的上下颠倒混匀，如果剧烈混匀，会造成基因组DNA的断裂。

（3）预期成效：加入NaOH裂解细胞时，动作要轻柔，正如做人一样，凡事要掌握度，掌握分寸，不能过分。

知识点6：PCR

（1）思政切入点：切记“不忘初心”。

（2）教学方法： PCR以质粒为模板，利用DNA聚合酶复制出大量的目的序列。

（3）预期成效：复制是按照碱基互补的原则在短时间内扩大核酸片段的数量，任何污染到反应体系中的其他核酸分子均可能影响目的分子的产量甚至导致实验失败。由此引申，学习成长的过程中，不要“乱花迷人眼”，遗失本心，一定要“不忘初心”，始终为民族之振兴、祖国之富强而努力实现自我价值。

知识点7：诱导与表达

（1）思政切入点：突出自己的特点。

（2）教学方法： 细胞转化了重组质粒后，在IPTG的诱导下会表达结构基因。

（3）预期成效：乳糖操纵子的诱导表达，提示我们在今后的学习生活中，要勇于表达自己展示自己，让更多人的人了解你，突出自己的特点。

教学内容

Teaching Content

（按照课程章节结构，详细阐述各章节主要内容以及教学重点和难点，充分反映课程的知识和技能要求，体现课程特点；对于实践教学环节如实验、实习、上机、研讨等，应具体说明实践的基本教学内容、教学要求等。）

实验一 移液器的使用

本实验重点：移液器使用时的注意事项；

移液器的维护。

本实验难点：移液器的吹吸混匀过程中力度的控制。

实验二：限制性核酸内切酶酶切

本实验重点：限制性内切酶的特点；

操作注意事项。

本实验难点：如何选择酶切位点。

实验三：琼脂糖凝胶电泳

本实验重点：电泳的实验原理。

本实验难点：如何根据目的片段大小选择胶的浓度；

点样操作。

实验四：从凝胶中回收目的片段

本实验重点：胶回收的原理。

本实验难点：切胶过程要求快、稳、准；

融胶时要求将胶完全融解。

实验五：目的片段与载体片段连接重组

本实验重点：DNA连接酶作用原理。

本实验难点：连接时，目的片段与质粒最适比例的计算。

实验六：制备感受态

本实验重点：CaCl2制备感受态的原理。

本实验难点：操作过程要轻柔；

操作过程要一直处于冰上。

实验七：连接重组混合物转化感受态细胞

本实验重点：转化的原理；常见的转化方式。

本实验难点：转化涂板的时候要求涂布均匀。

实验八：重组质粒（表达载体）的小量提取

本实验重点：提质粒的原理；

各个试剂的成分及其作用。

本实验难点：NaOH裂解细胞时，操作要轻柔。

实验九：PCR法验证重组子

本实验重点：PCR的原理；PCR各个步骤的作用

本实验难点：引物设计；

PCR程序的设置。

实验十：目的片段在原核细胞中的诱导表达

本实验重点：乳糖操纵子的诱导表达原理。

本实验难点：诱导表达条件的摸索。

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

2

讲授/实验/ /讨论等

能够熟练操作各规格移液器；快速多量程移液；观察。

实验二

3

讲授/实验/讨论等

这掌握原理；理解酶切连接引入额外碱基的后果；学习涉及酶切位点；掌握酶切用途。

实验三

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；观察分析现象。

实验四

3

讲授/实验/讨论等

掌握从凝胶中回收目的片段的方法、操作；观察分析现象。

实验五

2

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作；理解可能的连接反应；查阅连接酶文献。

实验六

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；观察分析现象。

实验七

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；查阅其他转基因方法。

实验八

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；观察分析现象。

实验九

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；查阅比对PCR方法。

实验十

4

讲授/实验/讨论等

掌握原理、操作、用途、注意事项；观察分析现象。

考核内容及方式

Contents and Method of Assessment

考核环节

总成绩占比（参考）

平时考核

1、考勤。

2、实验操作。

20%

实验报告

报告完成情况

40%

期末考试

主要考核学生对实验原理及相关理论的掌握程度以及分析、解决问题的学以致用能力。

40%

教材

Teaching Material

作者、译者

书名

出版社

出版时间

分子课程组

分子生物学实验讲义

参考书目

Bibliography

作者、译者

书名

出版社

出版时间

其它

More

备注

Notes

大纲执笔人

Author

李红民

审核人

Reviewer

步怀宇、李立文、

徐敏、谭增琦、王菲