一．基本信息
课程编号:
课程名称：遗传学实验
英文名称：genetics experiments
课程性质:专业必修课
总 学 时：36
学 分：1
适用对象：生物科学专业
先修课程：植物学实验、动物学实验、生物化学实验
二．编写说明
（一）课程的性质
遗传学实验是生物科学专业的必修课，是为了配合遗传学的教学而开设的一门实验课程。本课程从个体、细胞、分子三个水平揭示遗传学的基本现象与规律。
（二）课程教学目标基本要求
本课程由演示性、操作性、综合性和创新性等多层次实验内容构成，目的在于巩固和加深学生对遗传学知识的理解、验证遗传学理论、并初步掌握遗传学研究所必需的基本实验技术。在此基础上，进行一定比例的综合性、设计性、创新性实验，将实验理论和实验技能融为一体，从而培养学生的基本实验思想、实验方法、实验技能和综合应用能力。通过对本课程的学习，要求对遗传学实验总体上应达到以下要求：客观地对实验结果进行观察、比较、分析和综合的能力以及独立思考、解决实际问题的能力。通过实验课培养学生的实验技能，使学生能够正确使用遗传学实验的基本仪器设备，初步掌握遗传学实验的基本操作技术。同时，要求学生根据所掌握的理论基础和实验技能，自行设计实验，经教师认可后独立完成实验操作，并撰写研究报告。
（三）课程的重点和难点
本课程重点和难点内容包括：细胞分裂制片的制备、摄影及分析核型；遗传物质畸变的诱导及结果的观察分析；遗传学实验的计算机模拟及相应软件的应用；综合性、创新性实验设计及实验结果的分析。
（四）课程教学方法与手段
学生预习实验内容、教师讲授、学生实际操作、教师指导、课堂讨论等形式。
（五）教学时数分配表
| 序号 |
实验项目名称 |
实验 要求 |
实验时数 |
实验 类型 |
| 1 |
有丝分裂和减数分裂制片的观察 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 2 |
大蒜根尖有丝分裂(大葱花蕾减数分裂)制片的制备及观察 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 3 |
显微摄影 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 4 |
人类（蚕豆）染色体核型分析 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 5 |
人类X-性染色质标本的制备与观察 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 6 |
果蝇唾腺染色体制片的观察 |
必做 |
3 |
验证性 |
| 7 |
遗传学实验的计算机模拟 |
必做 |
3 |
研究性 |
| 8 |
DNA粗提取和鉴定 |
选做 |
3 |
验证性 |
| 9 |
人群数量性状（身高）的统计分析 |
必做 |
3 |
研究性 |
| 10 |
人工诱导染色体数目变异 |
必做 |
3 |
综合性、创新性 |
| 11 |
污水诱导微核的产生与鉴定 |
必做 |
3 |
综合性、创新性 |
| 12 |
分子进化与系统进化树的构建 |
必做 |
3 |
综合性、创新性 |
| 13 |
中国大陆地区汉族人群ABO血型基因频率分析 |
选做 |
3 |
综合性、创新性 |
（六）本课程与其它课程的联系
学习本课程之前，应先掌握关于植物学、动物学、生物化学、高等数学、计算机基础等理论知识，还应掌握关于植物学实验、动物学实验、生物化学实验操作基础，为学生后继课程的学习和今后从事中学生物学实验教学工作打下扎实的基础。
（七）教材与主要参考书
1. 教材
《遗传学实验指导》张文霞主编，高等教育出版社，2007。
2. 主要参考书
《遗传学实验指导》杨大翔主编，科学出版社，2010。
《遗传学实验指导》李雅轩主编，科学出版社，2010。
（八）考核方式
本门课程为考查课程，根据学生上实验课的态度和出勤率，实验操作和实验报告写作和考试成绩对学生进行综合考核和评分。考试成绩占40%，实验报告占40%，考勤和平时成绩占20%。
三．教学内容纲要
实验一有丝分裂和减数分裂制片的观察
实验目的：
了解有丝分裂、减数分裂过程中染色体的动态变化情况；掌握显微镜使用过程中的注意事项。
实验内容：
有丝分裂是细胞均等增殖的过程, 是体细胞分裂的主要方式。在有丝分裂过程中.细胞内每条染色体都能复制一份, 然后均匀地分配到两个子细胞中。
减数分裂是配子形成过程中发生的一种特殊方式的细胞分裂，在减数分裂过程中染色体只复制一次，而细胞却连续分裂两次，因此一个二倍体的性母细胞便形成为四个单倍体的性细胞。
主要仪器设备：
显微镜
实验二大蒜（洋葱）根尖有丝分裂制片的制备及观察
实验目的：
初步学会对植物组织、细胞的固定、离析和压片方法，了解有丝分裂的全过程及其染色体的动态变化情况,掌握有丝分裂各时期的特征。
实验内容：
有丝分裂是植物细胞分裂的主要方式，细胞分裂过程中，核内染色体准确地复制，并有规律地、均匀地分配到两个子细胞中去，保证了植物细胞的遗传性状的一致。各种生长旺盛的植物组织中，如根尖组织、茎尖组织、居间分生组织、愈伤组织等，有大量处于分裂高峰期的细胞，此时经预处理，固定、解离、染色和涂抹压片等方法，在显微镜下可以观察到处于有丝分裂各时期的细胞和染色体。
主要仪器设备：
显微镜、水浴锅
实验三显微摄影技术
实验目的：
通过实验了解显微摄影原理，掌握显微摄影装置的安装，并能正确使用显微摄影系统，并进行独立操作。
实验内容：
显微摄影是通过显微镜进行拍照的一种技术方法，是常用的技术摄影之一，在生物、医学、材料学等研究领域，应用相当广泛。1、组装并调整显微摄影装置。
2、在显微镜下观察制片，找到理想的细胞分裂图，拍照。3、重复前面两步操作，直到得到满意的照片。
主要仪器设备：
显微摄影系统
实验四蚕豆染色体核型分析
实验目的：
掌握染色体组型分析的一般步骤和方法，并能够绘制出染色体的模式图。
实验内容：
染色体组型分析是对染色体组中处于有丝分裂中期时染色体的数目、大小、形态、着丝点的位置以及次缢痕、随体的有无等形态特征作一描述。将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来所构成的图像就称为该细胞的核型。染色体的排列原则：①染色体的大小（即长度），②着丝粒的位置，③特殊标记，如随体的有无。将核型图贴在实验报告上。根据染色体类型，写出核型公式。
实验五人类X性染色质体制片的制备及观察
实验目的：
初步掌握鉴别人类X—染色质的简易方法；在显微镜下识别barr小体的形态特征及其所在部位。
实验内容：
1949年，加拿大学者Barr等发现，雌猫的神经细胞核内有一染色较深的固缩状小体，而雄猫的细胞核内却无此小体。后来学者们发现，人类亦是如此。这个染色质块称为“性染色质”，亦称巴尔小体。指雌性动物的体细胞在间期时，在核膜内面的一块染色很深的染色质。巴氏小体实际上是浓缩了的X染色体（平均大小1.22×0.7μm），其上的基因不转录。通过取材、固定、染色、压片、镜检等步骤，找出巴氏小体，标明其形态和部位。
主要仪器设备：
显微镜
实验六果蝇唾腺染色体制片的观察
实验目的：
了解果蝇唾腺染色体的形态学及遗传学特征；观察掌握多线染色体的特征。
实验内容：
1933年，美国学者贝恩特（Painter）等在果蝇和其它双翅目昆虫的幼虫唾腺细胞间期核中发现了巨大染色体，这种染色体相当于普通染色体的100-150倍。其特点如下：(1)染色体处于染色质状态。(2)果蝇幼虫的唾腺细胞在发育过程中，细胞核内的DNA多次复制，但细胞、细胞核不分裂，复制后的染色单体DNA也不分开，形成了多线染色体。(3)同源染色体相互靠拢在一起呈现一种联会状态，使其比一般的体细胞染色体粗大。（4）染色体上有许多横纹，这些模纹的数目和位置是相对恒定的。由于果蝇唾腺细胞中的同源染色体两两配对时总是紧密结合在一起，当其中一条染色体发生结构变异时，就很容易被识别出来。因此，果蝇唾腺巨大染色体是观察染色体形态、研究杂色体结构变异的好材料。
把果蝇唾腺巨大染色体装片，放在低倍显微镜下观察。寻找染色体分散得比较好的细胞作为观察目标，移至视野正中央。转动转换器，换上高倍镜。仔细观察果蝇唾腺巨大染色体的形态，注意每条染色体上粗细不等的横纹。注意巨大染色体的染色中心，试数染色体的条数。雄果蝇唾腺细胞中的X染色体臂比雌果蝇的稍细。
主要仪器设备：
显微镜
实验七遗传学实验的计算机模拟
实验目的：
了解用计算机模拟遗传学试验的原理和方法；通过对自由组合规律和连锁交换规律的模拟，掌握不同群体大小、不同重组值大小对试验结果的影响。
实验内容：
许多遗传学实验具有随机性；利用计算机运算速度快的特点可模拟大量的遗传学试验；利用随机函数产生符合一定分布的配子、合子。具体包括：（1）分离规律遗传实验（包括自交、测交、致死基因、伴性基因）；（2）自由组合规律遗传实验（包括双因子自交、测交）；（3）连锁交换规律遗传实验（包括连锁基因的自交、测交）。
主要仪器设备：
计算机
实验八DNA粗提取与鉴定
实验目的：
学会DNA粗提取和鉴定的方法；学会使用微量可调移液器。
实验内容：
菜花表皮部分细胞分裂旺盛，DNA含量丰富，并且材料无色，便于鉴定；研磨液中的变性剂SDS可促使细胞破裂，释放出DNA；DNA不溶于酒精，而细胞中某些物质溶于酒精，可以用酒精提取含杂质较少的DNA；DNA中的嘌呤核苷酸中的脱氧核糖遇酸形成ω-羟基-γ-酮基戊醛，她和二苯胺试剂沸水浴条件下作用呈现蓝色，因此二苯胺可作为鉴定DNA的试剂。
主要仪器设备：
离心机
实验九 人类“身高”这一数量性状的调查分析
实验目的：
通过对人类“身高”性状的调查分析，初步掌握常见的遗传性状的调查分析方法，加深对数量性状遗传特点的理解，分析影响中国人身高的因素。
实验内容：
人类的一切正常体质特征和生理功能都是遗传的，同时又是变异的。人类的性状遗传，有些是受一对或少数几对基因控制，表现为质量性状遗传；有些是受多对基因控制，表现为数量性状遗传；现已查明“身高”这一性状为数量性状，对身高进行调查、统计分析，据公式预测调查对象的靶身高（根据双亲身高计算子代的遗传身高称为靶身高），并分别计算男性女性的平均身高和方差。
实验十人工诱导染色体数目变异
实验目的：
了解人工诱导多倍体的原理，并初步掌握用秋水仙素诱导多倍体的方法。
实验内容：
植物多倍体是指每个细胞中的染色体数具有3套或更多套数的植物。随着染色体组倍数的增加，有可能使一些作物的经济性状发生有利的变化。因此，植物多倍体的研究和利用是育种工作中值得重视的途径之一。
人工诱导多倍体的方法很多，分为物理的（温度剧变、机械损伤、各种射线处理等）和化学方法的（各种植物碱、麻醉剂、植物生长激素等）诱导方法。其中，秋水仙素是诱导多倍体的最有效的方法之一。秋水仙素(C22H25O6N)是从植物秋水仙中提炼出来的一种植物碱。因有剧毒，故使用时要特别注意，切勿使药液进入眼内或口中。秋水仙素可以阻止分裂细胞形成纺锤丝，而对染色体的结构和复制无显著影响。若浓度适合，药物在细胞中扩散后，不致发生严重毒害，细胞经一定时期后仍可恢复正常，继续分裂，只是染色体数目加倍成为多倍性细胞，并在此基础上进一步发育成为多倍体植物。
主要仪器设备：
显微镜、水浴锅
实验十一 污水诱导微核的产生与鉴定
实验目的：
学习并掌握微核的观察计数方法；掌握微核试验的结果分析评价方法。
实验内容：
环境及食品中的有害理化因子对机体会产生不同的影响，有些会引起遗传物质的损伤，如微核，染色体桥，染色体断片，染色体环等。本实验利用环境污水及药物处理蚕豆根尖细胞，可观察到微核。微核是无着丝粒的染色体片段或因纺锤体受损而丢失的整个染色体，在间期细胞的细胞质中形成的一个或多个圆形或杏仁状结构。
通过一定制备方法，可以在间期细胞中观察并计算微核率（1000个细胞中所含微核的总数）。污染指数（PI）=待测水样微核率/蒸馏水微核率。现行的污染指数划分标准：PI=0～1.5，基本无污染；PI=1.5～2，轻度污染；PI=2～3.5，中度污染；PI≧3.5，重度污染。该实验可以用于化学诱变、药物试验、食品添加剂安全评价等方面。
主要仪器设备：
显微镜、水浴锅
实验十二分子进化与系统进化树的构建
实验目的：
通过重建11种脊椎动物细胞色素b基因和细胞色素b蛋白的系统发育树,了解和熟悉重建分子进化树的基本过程,获得不同建树方法、建树材料和建树参数影响建树效果的正确认识。
实验内容：
检索NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)可搜集到11种脊椎动物线粒体DNA的细胞色素b基因,包括核酸和蛋白质序列，分子进化树构建软件MEGA。以11个物种的DNA序列构建分子进化树；以11个物种的蛋白质序列构建分子进化树。将所建的两种分子进化树与形态学分类进行比较,确定重建树的效果并分析三者不同的可能原因
主要仪器设备：
计算机
实验十三 中国大陆地区汉族人群ABO血型基因频率分析
实验目的：
了解人类中的ABO血型遗传性状；掌握ABO血型基因频率的分析计算方法，加深对群体遗传学中遗传平衡定律的认识。
实验内容：
人类的ABO血型是由IA、 IB、i三个复等位基因决定着红细胞表面抗原的特异性的，具有其中任意两个就会表现出一定的血型。通过调查问卷调查周围汉族人群ABO血型分布；通过校医院获取近两年入学汉族同学ABO血型分布。将调查所得数据汇总，估算基因频率（设IA、IB、i的基因频率分别为p、q、r）。则：p2+2pr代表A型频率，q2+2qr代表B型频率，2pq代表AB型频率，r2代表O型频率。并根据所得基因频率估算相应的基因型频率，进行卡平方计算。
大纲撰写人：李爱玲
大纲审核人：濮智颖
