综合实验II遗传教学大纲-生物科学专业课程教学大纲

《综合实验II(遗传)》教学大纲课程编码1151752020312课程类别专业系列课课程名称综合实验II(遗传)英文名称ComprehensiveExperimentII(Genetics)学分1.5建议修读学期第5学期总学时数54其中：实践学时54实验学时54其他学时0课外学时数54预修课程遗传学、分子生物学、表观遗传学考核方式研究综述+实验设计+实验操作+实验记录+研究论文适用专业生物技术一、课程目标通过对本课程的学习：具有独立判断生物学及其相关学科的科学问题的能力；能够通过独立思考和自主分析，解决学习和科研实践中所存在的问题。(支撑毕业要求3.创新能力)具有团队意识和合作精神，以及一定的组织和协调能力，掌握团队协作学习知识和技能的方法。（支撑毕业要求5.交流合作）具有良好的自我管理能力，具备通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段自主获取知识的能力。（支撑毕业要求6.自主学习）二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点权重课程目标3．创新能力3-2.具有独立判断生物学、生物技术及其相关学科的科学问题的能力；能够通过独立思考和自主分析，创新性的解决学习和科研和产业开发实践中所存在的问题。0.3课程目标15．交流合作6-2.具有团队意识和合作精神，以及一定的组织和协调能力，掌握团队协作学习知识和技能的方法。0.3课程目标26.自主学习6-1.具有良好的自我管理能力，具备通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段自主获取知识的能力。0.4课程目标3三、教学内容、重难点和课时安排模块一、水稻纯合突变体和野生型的愈伤组织的DNA的提取（10学时）1．水稻叶片和愈伤组织的DNA提取 （支撑课程目标1、3） （8学时）2．DNA质量和浓度检测 （支撑课程目标1、3） （2学时）学习要求：掌握植物基因组DNA提取方法和DNA质量的评估方法；能够与组员合作完成实验内容。模块二、突变体基因型的鉴定（8学时）1．讲解引物设计软件使用方法和引物设计原则 （支撑课程目标1） （1学时）2．设计引物 （支撑课程目标1） （1学时）3.PCR扩增 （支撑课程目标1、2） （4学时）4.结果检测：琼脂糖凝胶电泳 （支撑课程目标1、2） （2学时）学习要求：了解引物设计的基本原则，了解PCR反应的原理，引物退火温度和长度的设计原则，学会使用专用软件设计目标DNA扩增引物；能够与组员合作完成目标DNA片段的PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测。模块三、转座子激活的检测（10学时）1．转座子激活检测相关知识讲解 （支撑课程目标1、2）（2学时）2.学生以小组为单位，通过自主查阅文献，从以下研究方案中自主选择1项2.1．使用文献报道扩增引物检测基因组内DNA转座子mPing的多态性（支撑课程目标1、2）（8学时）2.1.1基因组内转座子多态性分析原理 （2学时）2.1.2PCR扩增 （4学时）2.1.3结果检测：琼脂糖凝胶电泳 （2学时）2.2.基因组重测序检测转座子激活（支撑课程目标2、3）（8学时）2.2.1基因组重测序原理讲解 （2学时）2.2.2DNA质量和浓度检测 （2学时）2.2.3测序数据分析 （4学时）学习要求：了解什么是转座子，转座子为什么会激活，转座子激活的原理和常用的检测方式；学生能够与组员合作，自主查阅文献，设计转座子检测实验方案，并与组员合作，按照实验方案完成转座子活性检测。模块四、DNA甲基化检测和变异分析（12学时）1．DNA甲基化检测相关知识讲解 （支撑课程目标1、2）（2学时）2.学生以小组为单位，通过自主查阅文献，从以下研究方案中自主选择1项：2.1.DNA甲基化敏感限制性酶切法※ （支撑课程目标2、3）（8学时）2.1.1DNA甲基化敏感限制性酶切法原理讲解 （2学时）2.1.2DNA甲基化敏感限制性内切酶酶切实验 （4学时）2.1.3结果检测：琼脂糖凝胶电泳 （2学时）2.2.特定位点的亚硫酸盐测序法检测DNA甲基化※（支撑课程目标2、3）（8学时）2.2.1亚硫酸盐测序法原理讲解 （1学时）2.2.2亚硫酸盐测序法引物设计 （1学时）2.2.3亚硫酸盐处理和产物回收、连接、转化 （4学时）2.2.4阳性克隆筛选、测序 （2学时）2.2.5测序数据分析计算DNA甲基化水平 （2学时）2.3.全基因组亚硫酸盐测序法检测DNA甲基化※（支撑课程目标2、3）（8学时）2.3.1全基因组亚硫酸盐重测序原理讲解 （2学时）2.3.2DNA质量和浓度检测 （2学时）2.3.3测序数据分析 （4学时）学习要求：了解并掌握基因组DNA甲基化检测原理和常见的DNA甲基化检测方式；能够通过团队协作，自主查阅相关文献，设计DNA甲基化检测的实验方案，并与组员合作，按照自行设计的实验方案完成目标片段或全基因组DNA甲基化的检测。模块五、组蛋白修饰的检测（14学时）染色质免疫共沉淀技术(ChIP)原理讲解 （支撑课程目标1、2）（2学时）细胞核提取※ （支撑课程目标2、3）（2学时）交联与细胞裂解※ （支撑课程目标2、3）（2学时）染色质超声断裂、免疫沉淀蛋白和DNA复合物※（支撑课程目标2、3）（2学时）收获免疫复合物（抗体-蛋白质-DNA)※ （支撑课程目标2、3）（2学时）洗脱免疫复合物、去除甲醛交联、DNA纯化※（支撑课程目标2、3）（2学时）荧光定量PCR法检测目标DNA的组蛋白修饰情况※（支撑课程目标2、3）（2学时）学习要求：了解染色质免疫共沉淀技术(ChIP)原理并在此基础上掌握染色质免疫共沉淀(ChIP)实验的操作流程。学生能够通过团队协作完成染色质沉淀实验，并检测特定位点组蛋白修饰与基因表达关系。四、课程教学方法1. 注重实验前有关实验原理和相关知识背景的讲授，使学生能够将已学过的理论知识与实验紧密结合在一起。2. 学生以小组为单位，通过自主查阅文献，设计研究方案，并进行展示和研讨。教师在学生实验过程中，给予学生个别指导，注意观察并记录学生的课堂表现。每个人都记录实验笔记，并根据研究结果提交研究论文。学生在实验过程中出现的问题，鼓励学生自己分析和解决。强调实验的连贯性，每一个实验既是独立的，又是紧密关联相互认证，注重培养学生全局性、综合性的实验思想。五、实践教学安排本课程全部为实验课时。六、课程教学评价课程教学目标考核内容实施方式课程目标1在理论课学习的基础上，理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向；培养学生分析问题、解决问题，独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力1.对实验理解的深度和广度2.结果观察、记录和统计分析能力1.研究综述2.实验设计3.实验操作4.实验记录课程目标2具有团队意识和合作精神，以及一定的组织和协调能力，掌握团队协作学习知识和技能的方法。1.对实验进行反思和感悟的习惯2.钻研精神3.团队合作1.研究综述2.实验设计3.实验操作4.实验记录5.研究报告课程目标3具有良好的自我管理能力，具备通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段自主获取知识的能力。1.自主选题及其分析的深度和广度2.独立开展实验设计1.研究综述2.实验设计3.实验操作4.实验记录5.研究报告七、成绩评定方法1.成绩评定方式考核方式拟采取过程性的多元化评价体系。包括撰写与本课程内容相关的“植物基因组表观遗传修饰与基因组稳定性”相关的研究综述、以小组为单位的研究设计汇报、学生个人的实验操作规范性评价（由研究生进行评价）、实验记录和研究论文。评定方式分为：研究综述20%，实验设计20%，实验操作20%，实验记录10%和研究论文30%。具体如下：(1)研究综述（20%）：满分100分，考察学生撰写独立查阅文献撰写研究综述，考察学生自主学习能力、论文撰写的规范性和科学性；(2)实验设计（20%）：满分100分，学生以小组为单位的研究设计汇报，考察学生提出科学问题和分析问题的能力；(3)实验操作（20%）：满分100分，教师观察并评价学生课堂表现，主要包括学生独立完成或者与小组成员合作完成实验过程的主动性，实验仪器使用的规范性，针对实验过程中的问题进行反思、并有效分析和解决的能力；(4)实验记录（10%）：满分100分，考察学生实验记录的科学性和完整性；(5)研究论文（30%）：满分100分，实验全部结束撰写研究论文，重点考察学生撰写实验报告的规范性和科学性，能够通过分析实验结果得出科学结论，并针对实验中存在的问题进行讨论的能力。2.课程目标达成度评价方式课程教学目标研究综述实验设计汇报实验操作实验记录研究论文分值权重分值权重分值权重分值权重分值权重课程目标14020%4020%3020%4010%4030%课程目标23020%3020%3020%3010%2030%课程目标33020%3020%4020%3010%4030%课程目标达成度计算方法：1.课程分目标达成度=课程分目标下各评定方式的“学生平均成绩/分值*权重”之和。2.整体课程目标达成度：各课程分目标达成度的最小值。八、课程学习资源1.选用教材教材名称编者出版社出版时间是否马工程教材备注无2.主要参考书目[1] 遗传学实验教程.郭善利[等]主编.科学出版社.2015.[2] 《Epigenetics》C.DavidAllis第三版；[3] 《表观遗传学》孙方霖、朱冰译科学出版社[4] 《PlantChromatinDynamics--MethodsandProtocols》MarianBemer,Ce´liaBaroux,HumanaPress,2018,ISBN978-1-4939-7317-03.其它学习资源[1] /kismeth/revpage.pl[2] Hu,L.,Li,N.,Xu,C.,Zhong,S.,Lin,X.,Yang,J.,Zhou,T.,Yuliang,A.,Wu,Y.,Chen,Y.-R.,Cao,X.,Zemach,A.,Rustgi,S.,vonWettstein,D.andLiu,B.(2014)MutationofamajorCGmethylaseinricecausesgenome-widehypomethylation,dysregulatedgenomeexpression,andseedlinglethality.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,111,10642-10647.九、课程学习建议1．掌握实验原理在进行实验操作前，应扎实掌握相关的实验原理和背景。以此为基础，才能够对实验中遇到的问题进行准确的分析和解决。2．注重独立实践学生在掌握实验相关知识后应独立完成整个实验过程，以培养自己的实验操作能力。3．小组协作完成在实验过程中注重小组各成员的分工和相互协作，并以小组的形式对实验结果进行分析和讨论，同时加强小组之间的合作与交流，培养自己的科研协作能力。十、评分标准课程目标评分标准90-10080-8970-7960-690-59优良中及格不及格课程目标1.在理论课学习的基础上，理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向；培养学生分析问题、解决问题，独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力在理论课学习的基础上，深刻理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向，能够独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力在理论课学习的基础上，理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向，能够独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力在理论课学习的基础上，较好理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向，能够较为独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力在理论课学习的基础上，能够理解遗传学、表观遗传学现状和发展方向，独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力一般在理论课学习的基础上，对遗传学、表观遗传学现状和发展方向有一定的了解，独立思考和自主分析，创新性的解决科研实践中所存在的问题的能力较差课程目标2.理解遗传学、表观遗传学和其他学科及专业领域的相关性；培养学生将相关研究方法应用到相关的科学研究的能力深刻理解遗传学、表观遗传学和其他学科及专业领域的相关性；将相关研究方法应用到相关的科学研究的能力较强较好理解遗传学、表观遗传学和其他学科及专业领域的相关性；将相关研究方法应用到相关的科学研究的能力较强能够理解遗传学、表观遗传学和其他学科及专业领域的相关性；具备将相关研究方法应用到相关的科学研