《分子生物学实验》教学大纲
2024年《分子生物学实验》课程教学大纲
《分子生物学试验》课程教学大纲课程编号： 05030适用专业：生物工程与生物技术试验学时数：36学时试验学分：1教材：主要参考书：《分子生物学试验指导》徐庆华等成栋学院立项教材 2024一、课程说明《分子生物学试验》以介绍分子生物学中的试验方法、试验手段和培育学生试验操作技能为其主要内容。
须要以分子生物学基本理论为基础，其教学目的是为了提高学生在分子生物学技术方面的动手实力，培育学生分析问题和解决问题的实力。
通过试验，要求学生能在原有的相关理论学问基础上较全面和深化理解分子生物学基本原理，驾驭基本的分子生物学试验方法和技巧，初步具备肯定的试验设计实力，以求为以后的学习和科研工作打下良好和扎实的基础。
本试验课在方法上力求经典，试验内容涉及了质粒DNA的提取及限制性内切酶酶切质粒分析；大肠杆菌感受态细胞的制备及质粒DNA转化大肠杆菌；应用多聚酶链式反应（PCR）体外基因扩增及产物鉴定；SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量等分子生物学的基本理论。
二、学时安排三、教学内容及教学基本要求试验一碱裂解法小量提取质粒DNA及琼脂糖凝胶电泳检测一、试验特点试验类型：综合试验类别：专业基础安排学时：6 每组人数：2二、试验目的1、驾驭碱裂解法小量提取质粒DNA和试剂盒提取质粒DNA的原理和方法。
2、驾驭琼脂糖凝胶的制备及外源DNA的检测原理。
3、了解质粒DNA的粗略定量方法。
三、试验内容提要1、将单菌落接种于3m1含相应抗生素的LB培育基中，37℃摇菌过夜；2、12,000rpm离心30sec，收集菌体；3、加200u1溶液I(含RNaseA 100ug/ml )，振荡悬浮菌体；4、加200ul新配制的溶液II，颠倒混匀；5、溶液澄清后马上加入预冷的200u1溶液III混匀后冰上放置5~10 min；6、4℃、12,000rpm离心15min，取上清，加0.7倍异丙醇混匀，室温静置5min；7、12,000rpm离心10min，70%乙醇洗涤沉淀，抽干后溶于适量水或TE，-20℃保存备用。
分子生物学教学大纲
分子生物学教学大纲一、课程概述分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学，是现代生命科学的重要基础。
本课程旨在使学生系统地掌握分子生物学的基本概念、基本理论和基本实验技术，了解分子生物学在生命科学领域的应用和发展趋势，培养学生的科学思维能力和创新能力。
二、课程目标1、知识目标掌握核酸的结构与功能、基因的概念和结构、基因表达与调控等分子生物学的基本概念和基本理论。
熟悉 DNA 复制、转录、翻译等遗传信息传递的过程和机制。
了解基因工程、基因组学、蛋白质组学等分子生物学的前沿领域和研究方法。
2、能力目标能够运用分子生物学的理论和方法分析和解决生命科学中的实际问题。
具备一定的实验设计和实验操作能力，能够进行简单的分子生物学实验。
具有查阅和分析分子生物学相关文献的能力，能够跟踪学科前沿进展。
3、素质目标培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学素养和综合能力。
培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学精神。
三、课程内容1、绪论分子生物学的定义和研究内容分子生物学的发展历程分子生物学与其他学科的关系2、核酸的结构与功能核酸的化学组成和一级结构DNA 的二级结构和高级结构RNA 的结构与分类核酸的理化性质和研究方法3、基因与基因组基因的概念和结构基因组的结构和功能真核生物和原核生物基因组的特点基因家族和基因簇4、 DNA 的复制DNA 复制的基本过程参与 DNA 复制的酶和蛋白质DNA 复制的调控原核生物和真核生物 DNA 复制的特点5、转录转录的基本过程RNA 聚合酶和转录因子启动子和终止子转录后的加工和修饰6、翻译遗传密码和密码子的特点tRNA、rRNA 和核糖体的结构与功能蛋白质合成的过程翻译后的加工和修饰7、基因表达调控原核生物基因表达调控真核生物基因表达调控表观遗传学调控8、基因工程基因工程的基本原理和操作步骤工具酶和载体目的基因的获取和克隆基因工程的应用9、基因组学基因组学的概念和研究内容基因组测序技术比较基因组学和功能基因组学10、蛋白质组学蛋白质组学的概念和研究内容蛋白质组学的研究技术蛋白质组学的应用四、教学方法1、课堂讲授采用多媒体教学手段，结合图片、动画和视频等，讲解分子生物学的基本概念、基本理论和实验技术，使学生能够直观地理解和掌握。
《分子生物学实验》实验课程教学大纲
《分子生物学实验》实验课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：分子生物学实验英文名称：Molecular Biology Experiment课程性质：学科及专业基础课课程属性：独立设课适用专业：生物科学（本科）学时学分：18学时，1学分开设学期：第五学期先修课程：生物化学、分子生物学二、课程简介分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。
分子生物学实验课是理论课的延续和实践，是一门针对核酸分子（DNA、RNA、质粒等）以及蛋白质分子而进行的一系列操作，是生物学的前沿及生长点。
分子生物学实验已深入到动物、植物、微生物以及医学等各个领域，已成为生命科学及相关学科院系教学科研不可缺少的一部分。
本课程包括：DNA 的提取、电泳、PCR、质粒提取等实验。
通过这些实验的锻炼，使学生掌握分子生物学实验中最常用的技术，为以后进入科研实验奠定基础。
三、实验课程目的与要求学习本门课程的目的：通过本课程的学习使学生了解DNA、RNA和质粒等核酸分子的理化性质，掌握电泳、PCR等基本的分子生物学操作技能。
通过实验的手段加深对理论知识的理解，并把理论知识应用到实验实践中。
在实验过程中，培养学生形成科学的思维方法，逐渐提高学生分析解决问题的能力，培养其动手能力、独立科研能力和科学、严谨、实事求是的学风，为今后进行后继课程的学习和将来的科学研究工作打下基础。
学习本门课程的要求：理解分子生物学实验原理及实验方案，掌握基本实验方法和技能；掌握各种仪器的使用，了解其性能参数、适应范围及注意事项，通过实验，培养学生观察、比较、分析、综合等科学思维能力，以及独立工作的能力和实事求是的科学作风。
四、考核方式1、实验报告成绩：从实验态度、实验动手能力、实验观察能力、实验报告完成情况四个方面进行考查。
2、出勤占20%，实验报告占40%，实验操作占40%。
五、实验项目、学时分配情况六、实验内容实验一、分子生物学的实验安排及基本实验操作目的要求：1、了解分子生物学实验的安排及常用试剂的配制；2、掌握分子生物学实验基本实验操作。
分子生物学课程教学大纲
分子生物学课程教学大纲一、课程简介本课程旨在介绍分子生物学的基本概念、原理和技术，并探讨其在生物科学研究和应用中的重要性。
通过本课程的学习，学生将了解分子生物学的基础知识，并培养分子生物学研究和实验技能。
二、课程目标1. 了解分子生物学的发展历史和重要科学突破；2. 理解基本的生物分子结构和功能；3. 掌握常见的分子生物学实验技术和方法；4. 培养分子生物学实验的思维和设计能力；5. 培养科学研究的逻辑思维和分析问题的能力。
三、课程大纲1. 分子生物学基础知识1.1 生物分子的化学组成和结构1.2 生物大分子的功能与代谢1.3 基因结构与功能1.4 受体与信号转导1.5 基因调控与表达调控2. 分子遗传学2.1 DNA的复制与修复2.2 基因突变与遗传变异2.3 基因组学及其应用3. 分子生物学实验技术3.1 DNA/RNA的提取和纯化技术3.2 PCR技术及其应用3.3 DNA测序技术及其应用3.4 基因克隆技术及其应用4. 分子生物学前沿研究与应用4.1 基因工程与重组蛋白表达技术4.2 基因编辑与基因治疗4.3 生物信息学与基因组学4.4 分子生物学在疾病诊断与治疗中的应用四、教学方法1. 理论授课：通过课堂讲授，介绍和解释相关的理论知识和实验原理。
2. 实验操作：通过实验课程，学生将实际操作和实验设计的方式巩固理论知识，提高实验技能。
3. 讨论与互动：组织学生进行小组讨论和课堂互动，培养学生的思维能力和解决问题的能力。
4. 科研项目：结合实际科研项目，指导学生进行科研实践，培养创新能力和科学研究思维。
五、考核方式1. 平时表现：包括课堂参与、小组讨论、实验操作等。
2. 作业和报告：完成课后作业和实验报告，对实验数据进行分析和解释。
3. 期中考试：对课程的理论知识进行统一测试。
4. 期末论文：撰写一篇关于分子生物学领域的论文，展示科研能力和论文写作水平。
六、参考教材1. Alberts B, et al. (2014). 《分子生物学导论》. 北京：科学出版社。
生物化学和分子生物学课程教学大纲全文
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《生物化学》和《分子生物学》课程实验教学大纲
课程名称：生物化学与分子生物学实验技术
英文名称：Experiment Technology of Biochemistry and Molecular Biology
课程编号：实验课性质：必修
课程负责人：崔行开放实验项目数：3
一、学时、学分
课程总学时：70 课程总学分：
二、适用专业及年级
本大纲适用于医疗、公共卫生、口腔、护理、预防医学七年制学生。
三、实验教学目的与基本要求
掌握人体生命的物质基础，生物大分子的结构和功能。
掌握各种生物物质能
量的正常代谢过程，代谢调节，代谢障碍和临床疾病的关系。
通过实验掌握基本
的生物化学实验技术及验证部分课堂理论知识。
在实验教学中，要求学生掌握电泳技术、层析技术、分光光度法、离心技术、
蛋白质及分子生物学等技术。
掌握蛋白质、核酸、酶类的提取、测定，学习血液
成分生化测定，以及部分生物化学理论知识的验证。
掌握紫外—可见分光光度计、
高速离心机、PCR仪、层析系统、电泳仪系统、电热恒温水浴箱、凝胶扫描仪、
电动匀浆器等仪器的使用，了解其性能、适用范围及注意事项。
四、主要仪器设备
紫外—可见分光光度计、高速离心机、PCR仪、层析系统、电热恒温水浴箱、
凝胶扫描仪、电泳仪、电动匀浆器等。
《分子生物学》课程教学大纲2024版
辅导答疑时间安排
课堂答疑
教师可以在每次课后留出一定时间供学生提问和 答疑，帮助学生及时解决学习中的困惑。
预约答疑
学生可以与教师预约特定的时间进行一对一的答 疑，以便更深入地探讨问题。
在线答疑
教师可以利用网络平台建立在线答疑区，随时为 学生解答问题，提供及时的支持和帮助。
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04 前沿领域与热点 问题探讨
基因组编辑技术CRISPR-Cas9系统
CRISPR-Cas9系统作用机制
详细阐述CRISPR-Cas9系统如何实现对特定DNA序列的精准编辑。
技术应用与疾病治疗
列举CRISPR-Cas9系统在遗传病治疗、癌症研究等领域的应用案例。
伦理与安全性问题
探讨基因组编辑技术可能带来的伦理争议和安全性问题。
阐述DNA损伤的类型、来源及其对细胞的影响，以及细胞如何通过碱
基切除修复、核苷酸切除修复、重组修复等机制进行DNA损伤的修复。
03
基因突变与疾病
介绍基因突变与遗传病、癌症等疾病的关系，以及基因突变检测在疾病
诊断和治疗中的应用。
03 实验技能与实践 操作
实验室安全规范及仪器使用
实验室安全制度
熟悉并遵守实验室的各项 安全规定，如化学品存放、 废弃物处理、个人防护等。
阐述DNA的分子组成、双 螺旋结构特点及其稳定性。
RNA种类与功能
介绍不同种类RNA （mRNA、tRNA、rRNA 等）的结构、功能及其在 蛋白质合成中的作用。
遗传信息的传递
阐述DNA复制、转录和翻 译等过程，揭示遗传信息 从DNA传递到蛋白质的途 径和机制。
基因表达调控机制
转录水平调控
介绍原核生物和真核生物在转录水平 上的调控机制，如启动子、增强子、 沉默子等顺式作用元件以及反式作用 因子的作用。
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《分子生物学实验》教学大纲课程名称：分子生物学实验课程编号：课程类别：专业基础课/必修课学时/学分：24/开设学期：第五学期说明一、课程性质专业基础课/必修课二、教学目标本课程以培养学生掌握生物技术与分子生物学研究的基础实验技能为主要目标，力图最大限度地利用我院现有的实验条件，通过本课程的学习和实践，学生能够：1.接触和掌握从事生物技术研究所必要的实验手段；2.熟悉基因工程的主要操作方法和步骤；3.通过有限的实验室实践，加深对分子生物学主要理论的理解；4.掌握分子生物学常用仪器设备的操作和应用能力，为今后从事教学、科研及技术开发打下坚实的基础。
三、学时分配表序号实验项目实验时数实验类型内容与要求小计实验1基因组DNA的提取6验证性利用CTAB法提取植物基因组DNA、紫外吸收法测定其含量。
通过实验掌握植物基因组DNA 提取及纯化的原理和方法。
实验2PCR基因扩增6综合性利用PCR扩增目的基因。
通过实验掌握 PCR 反应的基本原理与技术；掌握琼脂糖凝胶电泳技术。
实验3感受态细胞的制备及转化6综合性以CaCl2制备DH5α感受态细胞，利用pMD18-T载体与实验2扩增的目的片段连接，转化DH5a 菌株。
用α-互补现象和抗性筛选初步筛选转化子。
通过本实验，学习CaCl2制备感受态细胞的方法；掌握DNA重组、细菌转化以及蓝白斑筛选的原理和技术。
实验4质粒DNA的提取及电泳检测6综合性将实验3筛选到的转化单菌落进行培养、从培养的大肠杆菌中提取质粒、酶切、电泳进行转化子的鉴定。
合计24四、实验方法与要求建议本课程采用传统的实验教学方法，4人一组操作，结合小组讨论与集体讨论、实验设计、分子生物学小知识和小技巧介绍等多种教学手段，帮助学生通过本课程的学习全面地掌握分子生物学的基本实验方法与技能以及实验设计的思路，提高学生从事科学研究的综合素质。
要求学生认真预习，熟悉实验的内容，了解所用的仪器用具；实验中严格按操作规程进行，仔细观察，及时记录实验现象及结果，认真做好每一天的实验报告；实验结束后仔细分析和总结实验结果；使用贵重精密仪器时，应严格遵守操作规程，对任何自己不熟悉的实验仪器都不要随意操作（尤其是微量移液器）；在操作过程中发现任何意外现象都要及时向任课教师报告；在实验过程中制造的任何垃圾都要丢到垃圾筐里（或先放在自己的桌面废物缸内），严禁随地投弃！五、考核方式及要求1.考核方式：考试（√）2.成绩评定：记分制：百分制（√）成绩构成：实验成绩（100分）=实验预习（10％）+实验态度、卫生、安全（10％）+实验操作（25％）+实验报告（25％）+实验考试（30％）。
重点考察学生对分子生物学实验基本理论和实验技能的理解、掌握及其灵活应用的能力。
本文实验一基因组DNA的提取一、实验性质实验类别：专业基础课/必修实验类型：验证性计划学时：6学时实验分组：4人/组二、实验目的1.学会离心机、移液器等分子生物学常用仪器设备使用方法；2.掌握总DNA 的提取及纯化技术；3.掌握紫外吸收法测定DNA含量的方法。
三、实验的基本内容和要求（一）实验的基本内容1.提取DNA、纯化2.紫外分光光度计检测DNA含量及纯度。
（二）要求：通过实验掌握植物基因组DNA提取及纯化的原理和方法；学习用紫外分光光度计检测DNA含量及纯度。
四、实验仪器设备及材料1.仪器设备：液氮，恒温水浴，离心机，制冰机，紫外分光光度计。
2.材料：新鲜的或冷冻的植物材料。
五、实验操作要点（CTAB法）1.将克嫩叶（菠菜、灰条等）叶片加入少许提取液研磨（放入液氮预冷的研钵中，在液氮中研碎更好），收集到离心管中，装入的组织少于1/2离心管；2.向装有材料的离心管加入等体积（或稍多）预热的CTAB提取液，置于65℃水浴30 min；3.室温下冷却，加等体积的氯仿-异戊醇（24：1）混合液，颠倒混匀，至溶液成乳化状态。
4.室温5000rpm，离心10min，将上清液移至新的离心管；5.取上清，重复步骤3，重抽提一次或数次；6.取上清，加5M NaCl 1ml，混匀，再加2/3体积的异丙醇（预冷），颠倒混匀，等待沉淀，甚至可以过夜（-20℃）；离心10min，弃上清；8.沉淀中加入等体积的70%乙醇，洗涤沉淀；离心10min，挥干乙醇。
（自然风干或真空抽干DNA样品）；10.加适量×TE，溶解沉淀（也可再加入RNase），-20℃保存；11.紫外分光光度计测DNA样品的纯度、浓度A260/ A280= 意指高纯度的DNAA260/ A280= 意指高纯度的RNA而1 OD260相当于50ug/ml的双链DNA，40ug/ml的单链DNA或RNA.根据公式可计算DNA浓度：C(ug/ml)= A260/注：① 若所制样品较浑浊，可用24：1的抽提液再抽提一次，离心，异丙醇（预冷）再沉淀DNA，70%乙醇洗涤沉淀，离心，挥去乙醇。
② 若分光光度计测DNA样品的纯度不高，也可用以上方法处理。
六、实验教学建议不同生物（植物、动物、微生物）的基因组DNA的提取方法有所不同，不同种类或同一种类的不同组织因其细胞结构及所含的成分不同，分离方法也有差异。
在提取某种特殊组织的DNA时必须参照文献和经验建立相应的提取方法，以获得可用的DNA大分子。
尤其是组织中的多糖和酚类物质对随后的酶切、PCR反应等有较强的抑制作用，因此用富含这类物质的材料提取基因组DNA时，应考虑除去多糖和酚类物质。
DNA提取过程中，所有操作均须温和，避免剧烈震荡。
实验二 PCR基因扩增一、实验性质实验类别：专业基础课/必修实验类型：综合性计划学时：6学时实验分组：4人/组二、实验目的1.掌握聚合酶链式反应的基本原理和实验技术方法。
2.学会常用的DNA琼脂糖凝胶电泳。
三、实验的基本内容和要求（一）实验的基本内容1.建立PCR 反应体系2.扩增3.琼脂糖凝胶电泳：实验用具和溶液均有可能受到EB的污染，操作过程应带手套。
（二）要求：掌握 PCR 反应的基本原理与技术；掌握琼脂糖凝胶电泳技术。
四、实验仪器设备及材料1.仪器设备：PCR热循环仪、琼脂糖凝胶电泳系统、凝胶成像系统。
2.材料：实验一提取的DNA。
根据目的基因两端的序列设计引物进行扩增。
五、实验操作要点（一）建立PCR 反应体系：在冰浴中，按次序将各成分加入一无菌的 L离心管中。
试剂体积（ul）终浓度10X PCR buffer1X25mmol/LMgcl21-5mmol/LdNTPLP1+P2+各LTag≥20单位摸板DNA<50ugddH2O总体积20视PCR仪有无热盖，不加或添加石蜡油。
（二）扩增程序：94℃ 变性 30s45℃-70℃ 退火30s 25-35个循环。
4℃保存1-2h或-20℃70℃-75℃ 延伸不超过90s 长期保存备用。
（三）扩增产物的检测：用%%琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物。
(1).称取适量琼脂糖于适量×TAE中，在微波炉中使琼脂糖颗粒完全溶解，冷却至45-50℃时倒入制胶板中；(2).凝胶凝固后，小心拔去梳子；(3).将电泳样品与溴酚蓝混合后将样品依次点入加样孔中；(4).将制胶板放入电泳槽中，加入电泳液，打开电泳仪；(5).电泳完成后切断电源，取出凝胶，放入μg/ml 的溴化乙锭（EB）溶液中染色10－15min，清水漂洗后置于凝胶成像系统观察电泳结果。
六、实验教学建议1.PCR反应应该在一个没有DNA污染的干净环境中进行。
2.纯化模板所选用的方法对污染的风险有极大影响。
一般而言，只要能够得到可靠的结果，纯化的方法越简单越好。
3.所有试剂都应该没有核酸和核酸酶的污染。
操作过程中均应戴手套。
4.PCR试剂配制应使用最高质量的新鲜双蒸水，并高压灭菌。
5.试剂都应该以大体积配制，试验一下是否满意，然后分装成仅够一次使用的量储存，从而确保实验与实验之间的连续性。
6.试剂或样品准备过程中都要使用一次性灭菌的塑料瓶和管子，玻璃器皿应洗涤干净并高压灭菌。
7.PCR的样品应在冰浴上化开，并且要充分混匀。
8.为了节省时间，具体的扩增参数根据扩增基因的不同由老师通过预备实验优化反应体系，学生实验按优化的PCR条件操作。
实验三感受态细胞的制备及转化一、实验性质实验类别：专业基础课/必修实验类型：综合性计划学时：6学时实验分组：4人/组二、实验目的通过本实验，学习和掌握CaCl2制备感受态细胞、细菌转化以及蓝白斑筛选的原理和技术。
三、实验的基本内容和要求以CaCl2制备DH5α感受态细胞，利用pMD18-T载体与实验二扩增的目的片段连接，转化DH5a 菌株，用α-互补现象和抗性筛选初步筛选转化子。
通过本实验，学习和掌握CaCl2制备感受态细胞、细菌转化以及蓝白斑筛选的原理和技术。
四、实验仪器设备及材料超净工作台、低温离心机、恒温摇床、高压灭菌锅、恒温水浴锅、培养皿、DH5α、pMD18-T载体及其配套的连接液等。
五、实验操作要点（一）大肠杆菌感受态细胞的制备1.取一支无菌的三角烧瓶，在超净工作台中加入20ml LB（不含抗菌素！）培养基。
2.从超低温冰柜中取出DH5α菌种，放置在冰上。
在超净工作台中用烧红的接种环插入冻结的菌中，然后接入培养基中，37℃摇床培养过夜。
3.取上述菌液转接到含有50ml LB培养基的三角烧瓶中，37℃下250r/min摇床培养至对数生长期。
测定OD590为（<，细胞数<108/ml，此为关键参数！）。
以下操作除离心外，都在超净工作台中进行。
4.将菌液分装到预冷无菌的聚丙烯离心管中，于冰上放置10min，然后于4℃，4000rpm离心2min。
5.将离心管倒置以倒尽上清液，加入 ml冰冷的 mol/L CaCl2溶液，立即混匀，插入冰中放置30min。
℃，4000rpm离心2min，弃上清液后，用100μl 冰冷的 mol/L CaCl2溶液重悬，插入冰中放置30min。
可以直接用作转化实验，或立即放入-80℃超低温冰柜中保藏（可存放数月）。
（二）DNA重组：将实验二的PCR产物连接在pMD18-T载体上（按TaRaKa公司提供的pMD18-T载体的使用说明进行操作）。
（三）细菌转化及转化子的筛选1.取一管感受态细胞于冰上冻融后，于无菌条件下加入10μL的连接产物，轻轻混匀后，冰浴30min，同时设置两个对照：其中一个在相同条件下加入已知质粒作阳性对照，也可同时检测感受态细胞效价（每ug质粒DNA转化出的菌落数）；另一个加无菌水作阴性对照。
℃水浴静置热激45秒。
3.将管迅速转移至冰浴中，冰置1min。
4.往管中加入890μL LB液体培养基，37℃摇床上，150rpm，温育60min，使细菌复苏。
5.吸取200μL菌液铺于含Amp、Xgal-IPTG的琼脂平板上。