实验内容

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实验一细菌的局限性转导

【实验原理】噬菌体将一个细菌的遗传物质传带到另一个细菌中的过程称为转导（transduction）。转导有两种：普遍性转导（generalized transduction）和局限性转导（restricted transduction），又称特异性转导（specialized transduction）。本实验以局限性转导为例，用λ噬菌体专一性转导半乳糖发酵基因的现象来说明转导的基本原理，并初步掌握转导实验的基本技术。

【实验方法】利用转导噬菌体（λdg gal⁺）感染受体菌E.coli K₁₂gal^-，可通过两种不同途径进行转导：一种是通过整合形成部分二倍体，这种转导子不稳定，可因λ的切离或丢失而又回复成gal^-品系。另一种是通过携带的gal⁺和受体的基因gal^-进行同源配对，经双交换，产生重组的转导子，这种转导子比较稳定，可通过半乳糖EMB培养基对重组转导子进行筛选。

【实验材料】供体菌株：E.coli K₁₂(λ)gal⁺；受体菌株：E.coli K₁₂gal^-

【实验课时】3学时

实验二果蝇的形态观察和遗传规律验证

【实验原理】位于同一条染色体上的基因是线性的并且连锁的，而同源染色体的基因之间会发生一定频率的交换，因此其连锁关系发生改变，使子代中出现一定数量的重组型。这类重组型的比例又和两个基因之间的距离有密切关系。遗传学上以重组百分值来代表基因之间的距离，即遗传图距。在果蝇中，交换只发生在雌性中，雄性不发生，因此可用雌性的重组率来作为某两个基因的距离。红眼白眼基因和长翅小翅基因都位于X染色体上，测定它们之间的重组值可以反映这两个基因之间的距离。

【实验方法】利用乙醚对果蝇成虫进行麻醉，在显微镜下观察果蝇的形态特征。配制玉米培养基对果蝇进行传代培养，挑取突变型处女蝇，与野生型雄蝇进行交配，观察F1和F2代果蝇性状。

【实验材料】黑腹果蝇，野生型，红眼（+），长翅（+），正常刚毛（+）

突变型，白眼（w），小翅（m），卷刚毛（sn）

【实验课时】9学时

实验三果蝇的唾腺染色体观察

【实验原理】果蝇幼虫时期的唾腺细胞一直处于细胞分裂的间期状态，每条核蛋白纤维都处于伸展状态。唾腺染色体经染色后，呈现深浅不同、疏密各异的横纹（band）。这些横纹的数目、位置、宽窄及排列顺序都具有种的特异性。从其横纹分布特征可对物种的进化特征进行比较分析，并且如果染色体发生了缺失、重复、倒位、易位等，也可较容易的在唾腺染色体上观察识别出来。唾腺染色体技术是遗传学研究中的一项基本技术。

【实验方法】选取发育良好的果蝇三龄幼虫放于载片上，在解剖镜下，用解剖针剥离出唾腺，对唾腺进行解离和染色压片处理，最后在显微镜下观察染色体分散好的图像。

【实验材料】普通果蝇的三龄幼虫活体

【实验课时】3学时

实验四mtDNA的进化分析

【实验原理】人线粒体基因组的遗传遵循母系遗传的规则。和细胞核基因组不同，人类的线粒体基因组在细胞中是多拷贝的，是个闭合环状分子，共含有37个基因，其中13个基因编码细胞内蛋白质，22个基因编码tRNA，2个基因编码rRNA。mtDNA中的绝大多数DNA序列均为编码序列，但仍有一段长约1 200 bp的非编码区域，包含两段高度变异的区域HVS（Hypervariable control regions, HVS）1和2，其碱基变异速度大约为核基因组的10倍。因此，常被用于进行DNA进化分析。

【实验方法】这是一个综合性实验，共分解成7个连续小实验（人口腔细胞DNA的提取，人线粒体序列的PCR扩增，PCR扩增产物电泳检测和胶回收，回收片段的连接和细菌的转化实验，阳性菌的质粒DNA抽提，质粒DNA的酶切鉴定，测序及mtDNA结果进化分析），每次的实验结果为下一次的实验材料，每次实验3课时。

【实验材料】人口腔细胞

【实验课时】21学时

实验五PTC味盲基因的群体遗传分析

【实验原理】苯硫脲（phenylthiourea），又称苯基硫代碳酰二胺（phenylthiocarbamide，PTC），是由尿素合成的白色体，因分子结构苯环上带有硫代酰胺基（N-C=S）而呈苦味。研究发现，PTC尝味能力是受单基因控制的一种遗传性状，属于常染色体不完全显性遗传。尝味者是显性遗传基因T的纯合子（TT）或杂合子（Tt），而味盲者则是隐性基因t的纯合子（tt）。

【实验方法】本实验按照改进的阈值法对人群进行PTC味盲基因频率的测定与分析，为群体遗传学的学习提供基本数据。

【实验材料】参与测定的人群

【实验课时】3学时

实验六DNA指纹图谱的遗传分析

【实验原理】“DNA”指纹是指可以利用DNA差异来进行与传统指纹分析相似的身份识别。DNA指纹是以DNA的多态性为基础，所选择的方法是DIS80指纹图谱分析的常用方法。

【实验方法】抽提人口腔细胞DNA，通过PCR的方法获得人类1号染色体上的VNTR D1S80序列，该基因核心序列由16个核苷酸组成，拷贝数在13～44个之间，已知32种不同的等位基因。通过琼脂糖凝胶电泳的方式获得DIS80 DNA指纹图谱。

【实验材料】人口腔细胞/毛发毛囊等

【实验课时】3学时

实验七化学合成双链小RNA干扰绿色荧光蛋白的表达

【实验原理】RNA干扰是指通过双链RNA（double strand RNA ，dsRNA）与靶mRNA或DNA互补的特性来诱导基因表达沉默的一种转录后调控机制。这种调控方式最初只认为是在少数植物中存在的奇异现象，如今却是分子生物学最热门的研究领域之一，已经证明在植物和动物中广泛存在。

【实验方法】选择绿色荧光蛋白为靶基因，通过转染的方法将短小双链RNA导入体外培养的哺乳动物细胞株中，从而抑制该细胞中绿色荧光蛋白基因的表达。

【实验材料】293T细胞

【实验课时】3学时

实验八人ABO血型的分子分型分析

【实验原理】血型是人类日常生活中非常常见的一种遗传表型，拥有丰富的遗传学内涵。ABO血型系统是第一个被描述的红细胞血型系统，也是最具有临床意义的一个系统。人类的ABO血型主要包括3个复等位基因，即I^A、I^B和i，位于9号染色体长臂（9q34），编码专一性的糖基转移酶，可以催化血型抗原前体特定部位的糖基转移，从而控制ABO血型抗原的生物合成。临床上可通过血清学方法区分A、B、AB和O型血个体，但是该方法无法区分表现型都是A或者B的杂合子和纯合子。根据ABO血型决定基因的序列差异，开展血型的基因检测却可以很好地区分A型血和B型血的杂合子和纯合子。

【实验方法】这是一个研究型综合性实验。本实验利用ABO等位基因之间的核苷酸序列之间存在几个核苷酸的差异，应用PCR与限制性内切酶片段长度多肽相结合的技术方法来进行人类ABO血型的基因型鉴定。本实验要求在已有的实验技能基础上能自主设计探究一些实验参数来获得最佳实验效果。

【实验材料】人口腔细胞

【实验课时】9学时

实验九特定基因的敲除及分析检测（CRISPR/Cas9）

【实验原理】CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats） / Cas（CRISPR-Associated）是一种由RNA指导Cas核酸酶对靶向基因进行特定DNA修饰的技术。基因敲除的原理大致为：guide RNA识别并结合在目标基因区域引导Cas9蛋白对结合位点进行切割，引起DNA双链断裂（DSB，double strand break），触发细胞自身的非同源末端修复机制（NHEJ，Non-homologous end joining）或同源重组机制（HR，Homologous Recombination）修复DNA。NHEJ修复的过程中往往会产生DNA的插入或删除（Indel），造成移码突变，致使基因功能丧失，从而实现基因敲除。

【实验方法】这是一个研究型综合性实验。采用CRISPR/Cas9系统进行特定基因（例如：绿色荧光蛋白GFP基因）的敲除，通过观察和分子检测对突变效率进行分析。

【实验材料】斑马鱼或细胞株

【实验课时】9学时