一、細胞生物學實驗的定位與實驗內(nèi)容
細胞生物學是當今生命科學中的重要基礎學科和前沿學科,是教育部規(guī)定的生命學科各專業(yè)學生必修的7門主干課程之一。在生命科學各分支學科中,細胞生物學還作為研究生入學考試的必考課程,因此細胞生物學的教學在生命科學人才培養(yǎng)中占有特別重要的地位。
細胞生物學教學內(nèi)容量大面廣,對學生的知識、能力和素質具有直接和長遠的影響。教學內(nèi)容要反映當前國際生命科學的發(fā)展,細胞生物學發(fā)展日新月異,新內(nèi)容層出不窮。因此,要求學生牢固掌握細胞的基本結構和功能及各細胞器間的關系的基本知識,并且能夠了解細胞生物學的熱點領域中的研究進展和未來的發(fā)展趨勢,包括細胞增殖、分化、衰老與凋亡、細胞信號傳遞、基因表達與調(diào)控等內(nèi)容。細胞生物學實驗教學應根據(jù)理論教學大綱,讓通過顯微鏡了解各種細胞器的的結構和功能,通過基礎訓練使學生掌握細胞化學顯示技術、染色體技術、細胞培養(yǎng)技術以及細胞器分離技術。通過綜合設計實驗培養(yǎng)學生對細胞生物學的研究興趣和勇于探索科學真理精神,使學生能夠從生命現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)細胞生命活動的內(nèi)在本質和規(guī)律,能夠運用已學到的細胞生物學知識去研究和探索生命科學中與細胞生物學有關的課題,最終達到提高學生分析問題與解決問題的能力和創(chuàng)新能力的目的,為本科生今后從事生命科學的研究與深造打下堅實的基礎。
本科細胞生物學實驗根據(jù)不同專業(yè)方向的要求,實驗學時一般在24~48學時之間,細胞生物學實驗內(nèi)容的選擇既要考慮對細胞生物學理論知識進行驗證,鞏固和加強基礎理論知識的理解,又要熟悉細胞生物學研究的一些基本方法,培養(yǎng)細胞生物學實驗設計和科研能力;更重要的是使學生能夠通過綜合設計實驗加強學生的創(chuàng)新思維能力。因此,必須強調(diào)實驗教學內(nèi)容的先進性,綜合性實驗內(nèi)容的典型性,設計性實驗內(nèi)容的創(chuàng)新性。
細胞生物學實驗主要包括三個部分,第一部分主要是顯微鏡技術和細胞形態(tài)學觀察以及部分細胞化學技術,第二部分為細胞生物學基本實驗技術,第三部分為綜合設計實驗,特別是設計內(nèi)容可以讓學生自由選題,開展與細胞生物學相關的課題研究,鼓勵學生進入教師的科研課題,為學生提供更好的實驗環(huán)境。
下面是我國幾所重點院校開設的細胞生物學實驗內(nèi)容:
細胞形態(tài)結構觀察及大小測定;細胞器的提取分離及理化性質的鑒定;活細胞的鑒定;組織滲透勢的測定;吞噬細胞吞噬活動的觀察;細胞酶學實驗如堿性磷酸酶的顯示;細胞的有絲分裂;染色體標本的制備及核型分析;動物染色體分帶技術;細胞培養(yǎng)及凍存與復蘇;細胞活力測定和細胞長曲線測定;細胞融合實驗;細胞凋亡;植物組織培養(yǎng)實驗;細胞免疫熒光顯示技術;流式細胞儀原理及細胞分析。
二、遺傳學實驗的定位與實驗內(nèi)容
遺傳學是生物學的一個重要分支學科,生物學專業(yè)的核心主干課程。主要包括典遺傳學和現(xiàn)代遺傳學。課程內(nèi)容主要涵蓋遺傳學介紹孟德爾的三大定律,基因與染色體作圖,病毒、細菌及真核生物的遺傳分析,細胞質遺傳,染色體變異,基因突變及修復機理,群體遺傳和數(shù)量性狀遺傳。實驗課程的教學目標是相關實驗內(nèi)容使學生通過實驗操作,一方面加強對書本知識的理解,為學生學習有關課程以及今后從事科研、教學、生產(chǎn)和開發(fā)工作建立比較牢固的遺傳學基礎。另一方面還可以培養(yǎng)學生的操作技能和創(chuàng)新意識。讓學生掌握遺傳物質基因及其載體染色體的遺傳和變異傳遞規(guī)律、傳遞機理及相關的研究方法。
實驗內(nèi)容的選擇,既要包括經(jīng)典的實驗內(nèi)容,如減數(shù)分裂,果蠅唾液腺染色體的制備與觀察等;又要有該學科前沿的研究技術,或綜合性較強的實驗,如:同功酶遺傳標記分析,熒光原位雜交實驗等,在同一實驗的內(nèi)容上盡量能融合更多的知識,更好地培養(yǎng)學生對遺傳學興趣和愛好。最好在課程結束后給學生一段時間,讓他們用已學會及掌握的知識去自行設計實驗,或參與到教師的科學研究中去進行科研訓練。
下面是某些院校開設的遺傳學實驗內(nèi)容:
植物細胞的減數(shù)分裂觀察和永久片制作;動物減數(shù)分裂過程中染色體行為的觀察;細胞核內(nèi)脫氧核糖核酸(DNA)的定性鑒定;孟德爾分離定律和自由組合定律的驗證;果蠅的性狀觀察和伴性遺傳;果蠅的三點測交;果蠅的唾腺染色體的觀察;植物遺傳和變異現(xiàn)象的觀察;染色體結構和數(shù)目變異;植物染色體核型分析;植物染色體核型分析;人類性染色質小體的制備與觀察;X-性染色質制片觀察;人類染色體核型分析;粗糙鏈孢霉的雜交;大腸桿菌的遺傳轉化;大腸桿菌雜交及基因定位;轉座子插入引起的基因突變;P1噬菌體介導的普遍性轉導;l噬菌體介導的局限性轉導;人工誘發(fā)多倍體;生物誘變劑的微核測試。
三、細胞生物學與遺傳學實驗室的規(guī)劃與建設
1、實驗室平面布置
根據(jù)招生規(guī)模60人,實驗室設計規(guī)模一般為每班30-32人,2人一組,共16組;細胞生物學實驗室與遺傳學實驗室合并建設,平面分布為:細胞生物學實驗預備室25平方米,共享儀器室50平方米,學生操作室100平方米,超凈接種室25平方米,遺傳學實驗預備室25平方米。
2、實驗教學基本配置:
1、多媒體教學系統(tǒng)1套(包括計算機、投影機、實物投影儀、數(shù)碼照相機)
2、實驗室裝備:學生操作室半島實驗臺8個,儀器室中央臺1個,四周邊臺、教師預備室根據(jù)實際需要布置實驗臺;
3、實驗室安裝吸頂式空調(diào)、通風櫥、煙霧火警報警系統(tǒng)、消防設施、門警系統(tǒng)。
4、實驗設備
編號 | 設備名稱 | 數(shù)量 | 編號 | 設備名稱 | 數(shù)量 |
1 | 電熱鼓風干燥箱 | 1 | 21 | 二孔電熱恒溫水箱 | 16 |
2 | 真空干燥箱 | 1 | 22 | 生物顯微鏡 | 32 |
3 | 低溫冰箱(-20℃)(可共用) | 1 | 23 | 體視顯微鏡 | 32 |
4 | 低溫 (-80℃)(可共用) | 1 | 24 | 熒光顯微鏡 | 4 |
5 | 普通冰箱 | 1 | 25 | 相差顯微鏡 | 4 |
6 | 立式冷藏柜 | 1 | 26 | 倒置顯微鏡 | 4 |
7 | 生化培養(yǎng)箱 | 1 | 27 | 搖床(全溫) | 4 |
8 | 光照培養(yǎng)箱 | 1 | 28 | 細胞融合儀 | 4 |
9 | 制冰機(可共用) | 1 | 29 | 數(shù)字酸度計 | 4 |
10 | 電蒸溜水器 | 1 | 30 | 超凈工作臺 | 6 |
11 | 超純水儀(可共用) | 1 | 31 | 電子天平10mg/200g | 8 |
12 | 冷凍切片機 | 1 | 32 | 臺式高速離心機 | 8 |
13 | 脫水機 | 1 | 33 | CO2培養(yǎng)箱 | 2 |
14 | 切片烘干機 | 1 | 34 | 顯微圖象分析系統(tǒng)(選) | |
15 | 電子天平0.1mg/100g | 2 | 35 | 流式細胞儀(選) | |
16 | 電熱恒溫水箱400*600 | 2 | 36 | 基因擴增儀(選) | |
17 | 高速冷凍離心機 | 2 | 37 | 電泳儀(選) | |
18 | 恒溫恒濕培養(yǎng)箱 | 2 | 38 | 凝膠成像分析系統(tǒng)(選) | |
19 | 光照培養(yǎng)箱 | 2 | 39 | ||
20 | 超聲清洗器 | 2 | 40 |
細胞培養(yǎng)室儀器設備
編號 | 設備名稱 | 型號 |
1 | CO2培養(yǎng)箱 | Forma 3111 |
2 | 二級生物安全柜 | Esco AC2-4S1 |
3 | 生物潔凈工作臺 | CJT-12 |
4 | 細胞培養(yǎng)室建設費 | 萬級凈化工作間 |
5 | 恒流泵 | BT-100 |
6 | 自動蒸汽滅菌鍋 | D-1 |
7 | 臺式離心機 | TDL-40B |
8 | 液氮罐(貯存用) | YDS-35-125 |
9 | 液氮罐(運輸用) | 10L YDS-10B |
10 | 渦漩混合器 | GL-866 |
11 | 電熱恒溫水槽 | DK-8D |