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1、现代生物学技术课程教学大纲课程名称：现代生物学技术（Modern Biological Technology）课程编码：1313076215课程类别：专业课选修课总学时数：44课内实验时数：24学 分：2开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象：本科（四年）一、课程的性质、类型、目的和任务现代生物学技术是生物技术专业开设的一门专业必修课。本课程介绍紫外可见分光光度法、红外分光光度法、荧光分光光度法、原子吸收光谱分析技术、气相色谱技术、高效液相色谱分析技术、薄层色谱扫描等现代生物学的基本原理和实验方法。目的是培养学生了解生命科学研究中所涉及的现代化精密仪器设备的基本结构、工
2、作原理及应用，掌握生物学研究中的一些现代化仪器和设备的使用和操作方法。二、本课程与其它课程的联系与分工本课程宜从三年级第一学期开始，以确保学生学习本课程具有所需要的生物化学、微生物学、分子生物学、发酵工艺学、遗传学、细胞生物学、化工原理等基础。三、教学内容及教学基本要求1表示“了解”；2表示“理解”或“熟悉”；3表示“掌握”；表示自学内容；表示略讲内容第一章 超离心技术第一节 基本原理离心力3；沉降系数3；沉降时间1；沉降速度2；重点：相对离心力难点：沉降系数教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：什么是相对离心力？思考题：沉降系数的影响因素有哪些？第二节 离心机的种类和基本结构离心机的类型
3、3；离心机的特点3；离心管的类型和特点23；重点：制备性离心机的种类难点：超速离心机的组成教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：实验用离心机分为哪两类？制备性离心机又分为哪几类？思考题：超速离心机与高速冷冻离心机的主要区别是什么？第二章 紫外-可见分光光度法第一节 基本原理紫外可见吸收光谱的本质3；Lambert-Beer定律3；吸收定律的正确应用3；重点：Lambert-Beer定律难点：分子轨道理论教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：什么是Lambert-Beer定律？思考题：导致Lambert-Beer定律偏离的因素有哪些？第二节 分光光度计的一般结构光源2；单色器3；样品室2
4、；检测器2；放大线路和显示单元2；重点：单色器难点：放大线路和显示单元教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：单色器的作用是什么？思考题：利用激光作为光源的优点有哪些？思考题：紫外可见分光光度计的光路设计与一般紫外分光光度计的区别？第三节 分光光度法定性分析2；分子吸收光谱表示法2；标准曲线法3；多组分分析法3；导数分光光度法2；微扰差光谱法3；重点：定量分析难点：导数分光光度法教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：什么是发色团？思考题：微扰差光谱法有哪些应用？第三章 荧光分光光度法第一节 荧光分析的基本知识荧光的产生1；荧光量子产率1；荧光强度1；荧光偏振1；相对荧光量子效率2荧光分光
5、光度计的基本结构2；荧光分析法原理3；重点：荧光分光光度计的基本结构难点：荧光分析法原理教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：1.荧光是怎样产生的？2.荧光强度的单位是什么？第二节 荧光分析的影响因素及注意事项温度对荧光的影响1；pH的影响1；溶剂的影响1；荧光的消退2；防止污染1荧光分析法的应用1重点：温度、pH、溶剂对荧光的影响难点：荧光的消退教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：荧光光度计测定荧光强度与哪些条件有密切关系？第四章 原子吸收光谱分析技术第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱的产生2；原子谱线的轮廓与变宽2；吸收定律2；重点：原子吸收光谱的产生难点：
6、吸收定律教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：1.共振发射和共振吸收是怎样产生的？2.原子谱线的形状是如何表示的？3.什么是半波宽度？第二节 原子吸收分光光度计光源1；原子化器1；单色器1；检测器和读出系统2；重点：原子吸收分光光度计的结构难点：检测器和读出系统教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：1.原子吸收分光光度计主要由哪几个部分组成？分别叙述其作用。思考题：1.分别叙述原子吸收光谱分析中的干扰因素及其消除方法。2.简述校正曲线法和标准加入法的操作过程。3.灵敏度和检出限的定义是什么？第五章 气相色谱技术第一节 气相色谱仪的基本原理第二节 气相色谱仪的基本结构气相色谱
7、填充柱2；毛细管色谱柱1；检测器1；载气系统1；进样系统1；分离系统1；检测系统1；电子捕获检测器1；火焰光度检测器1；气相色谱固定相1；重点：气相色谱填充柱难点：毛细管色谱柱教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：概述气相色谱的气路结构和基本原理。第三节 气相色谱分析方法操作条件的选择2；定性和定量方法2；气相色谱的应用2；毛细管气相色谱3；重点：定性和定量方法难点：毛细管气相色谱教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：若被分析试样由丁酮、乙醇、苯和环己烷组成，分别采用角鲨烷、聚乙二醇-400固定液，估计一下其流出次序，为什么？第六章 高效液相色谱分析技术第一节 HPLC的类
8、型及其分离的基本原理液-固色谱1；液-液色谱1；离子交换色谱1；排斥色谱1；高效液相色谱与气相色谱的比较2；重点：HPLC的类型难点：HPLC分离的基本原理教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法第二节 高效液相色谱仪的结构储液瓶1；高压输液泵1；进样系统1；色谱柱1；检测器1；重点：高效液相色谱仪的结构难点：色谱柱教学手段：多媒体教学教学方法：讨论教学法思考题：1.试说明高效液相色谱与经典色谱的区别。2.根据分离原理一般将HPLC分为几大类？它们的分离基本原理是什么？3.试说明高效液相色谱仪的基本结构。第七章 薄层色谱扫描仪第一节 仪器分析原理2测定原理2；仪器结构1第二节 扫描方法线性扫描
9、操作技术2；锯齿扫描操作技术2；微量核酸样品的定量分析2；同工酶-多酚氧化酶的定量分析2；重点：测定原理难点：扫描方法教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法思考题：1.使用薄层色谱扫描仪测定样品时，影响定性测定的因素有哪些？影响定量测定的因素有哪些？2.用荧光反射方式测定DNA含量时，最关键的一步调节是什么？3.以同工酶的圆盘电泳胶条的测定为例，简述具体的仪器操作步骤。第八章 PCR技术第一节PCR技术原理引物设计2；DNA聚合酶2第二节PCR的引物设计和DNA聚合酶第三节PCR扩增仪加热与冷却系统1；PCR扩增仪的自动化1PCR扩增仪示例9700型PCR扩增仪1第四节PCR技术的应用及发展双链
10、DNA模板的PCR扩增2；PCR扩增RNA2；不对称PCR2原位聚合酶链式反应1；长片DNA的PCR技术1；基因表达系列分析1有序差异显示法1重点：PCR技术原理难点：PCR的引物设计和DNA聚合酶教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：1.简述PCR技术的原理是什么？思考题：1.PCR技术中常用的DNA聚合酶是什么？它具有哪些特性？2.设计PCR技术中的引物应遵循哪些原则？第九章 毛细管电泳第一节毛细管电泳的基本原理常用术语2毛细管电泳的分析参数1第二节 毛细管电泳仪基本结构进样系统1；分离系统1；检测系统1第三节 毛细管电泳的分离模式与应用实例毛细管区带电泳2；胶束电动色谱2毛细管筛分电
11、泳2；毛细管等电聚集2；毛细管等速电泳2多维毛细管电泳分离及毛细管电泳芯片技术2第四节 毛细管电色谱基本理论2；CEC分离条件的选择2毛细管电色谱仪的结构1；毛细管电色谱柱2毛细管电色谱的应用2重点：毛细管电泳的基本原理难点：毛细管电色谱教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：1.试述毛细管电色谱分离模式及特点。思考题：1.试比较HPCE主要分离类型的分离机理和特点。如何选择分离类型？2.简述HPCE常用检测器，其中哪些为通用型？哪些为选择型？四、课内实验内容及教学基本要求详见现代生物学技术课程实验教学大纲。五、课内实验进程安排序号项目名称主要内容摘要实验学时每组人数实验类型实验要求1细胞核
12、与线粒体的制备与观察差速离心机（2台）33验证性必做2高锰酸钾的可见光谱可见-紫外分光光度计（5 台）3 3验证性必做3豆类醇溶蛋白的定量分析可见-紫外分光光度计（5 台）33综合性必做4丁醇的气相色谱分析气相色谱仪（1台）33综合性必做5PCR扩增RNAPCR仪（1台）33综合性必做6凝胶层析法分离纯化蛋白质层析住（2×60cm）33综合性必做7微量核酸样品的定量分析荧光分光光度计（1台）33验证性必做8SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质的相对分子质量电泳仪及垂直板电泳槽33验证性必做小计24六、学时分配表章序课程内容理论学时实验学时上机学时课外学时习题学时考核学时小计1超离心技术2352紫外-可见分光光度法2683荧光分光光度法223原子吸收光谱分析技术224气相色谱技术2355高效液相色谱分析技术226薄层色谱扫描仪2357PCR技术4378毛细管电泳268合计202444七、课程考核方法及要求1考核方式：考查；2考核方法：笔试；3成绩评定：总评成绩100分平时40分期末考试60分考勤考纪：24分作业8分每次作业占2分；实验8分每项实验占2分，其中，预习报告占20，实验过程占40，实验报告40。八、选用教材及参考书（资料）1.教材：现代生物学技术.张丰德主编.南开大学出版社，2007年版2.参考书目： 仪器分析.朱明华主编.高等教育出版社，2000年版 77
