《细胞生物学实验》教学大纲

《细胞生物学实验》教学大纲一、课程基本信息课程编码：09S5119B课程名称：细胞生物学实验英文名称：CellBiologyExperiments课程类别：专业核心课总学时：30总学分：1适用专业：生物科学（检验与检测方向）二、课程的性质及目标课程性质：《细胞生物学实验》课程是一门实验性学科，其诞生和发展是以实验仪器的发明和实验技术的改进为基础的；《细胞生物学实验》在《细胞生物学》的教学中占有十分重要的位置，它不仅有助于学生对细胞学知识与理论的学习和理解，同时对培养学生的细胞学研究与创新能力也至关重要。课程目标：1.知识技术目标：通过实验教学使学生能真正掌握细胞生物学的基本实验技能和操作方法；了解光学显微镜的构造及其原理，并熟练掌握其操作方法；掌握红细胞悬液的制备方法、细胞器的超活染色技术、固绿染色法；了解动物细胞膜的渗透性以及各类物质进入细胞的速度；观察植物细胞骨架的原理及方法；明确细胞器在细胞中的分布形态；观察细胞有丝分裂和减数分裂过程、不同染色体的带型。2.能力素质目标：（1）预习要求：学生在每次实验前，查阅相关文献，明确实验原理、所涉及的主要方法和技术，预期实验结果等，并设计完整的实验方案（2）实验操作方面：运用基础理论知识，规范操作的前提下，逐步完成设计内容，并解决实验中遇到的问题。（3）实验报告要求：按规定时间完成论文报告，实验报告中除了报告实验结果（包括图片、数据分析等）外，还要对实验中出现的异常情况和现象进行分析、说明和讨论。3.教师素养目标通过细胞生物学实验的的原理及实验操作的学习，学生掌握本门学科的专业知识，具备讲授与细胞生物学实验相关的课程的理论知识。以小组的形式，让每位学生参与细胞生物学实验课程的设计与讲授及操作示范，培养学生的逻辑思维能力、实践操作能力、口头表达能力及书面撰写能力等。4.思想政治目标在实验教学过程中，培养学生独立工作和研究的能力，观察事物、发现问题、独立分析解决问题以及创新的能力，养成严谨的科学态度，为以后的工作打下坚实的研究基础。具备强烈社会责任感和主动适应国家与社会需求，具备健全人格、高尚职业道德和良好科学文化素养，具备团队意识和良好沟通能力。贯穿社会公德教育，实验室生物安全教育，强化生物安全防护、维护自身、环境和整个社会的生物安全，关注生态环保和危废处理等工作，一起营造和维护良好的课堂秩序和学习氛围。三、课程目标与毕业要求的对应关系表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标3.学科素养3-1具有扎实的生物基础知识、基本理论和基本实验技能；3-2把握生物学科知识体系的发展历史和前沿动态；3-3能从综合及跨学科的视角认识生物学科与其他学科、社会实践的相关性，具有整合和利用生物及相关学科知识和方法解决工作中实际问题的意识和能力。课程目标1课程目标24.专业能力4-1具有基于科学素养和严谨的科学作风；4-2具备生物检验检疫、农畜产品卫生安全检测、生物活性物质纯化提取等实验技术；能够在生物检验与检测相关企事业和行政管理部门独立开展工作。课程目标1课程目标2课程目标36.科学研究6-1具有问题意识和研究意识，能结合岗位实践，运用相关理论与方法进行技术开发能力；6-2具有撰写研究报告或发表研究论文能力。课程目标1课程目标2课程目标37.终身学习7-1具有主动学习新知识、掌握新技能的意识，养成自主学习的习惯；7-2关注学科、产业发展动态，积极参加学习和培训，制定专业学习和职业生涯规划。课程目标3课程目标4三、实验教学方法1.实验准备及考勤：要求以四个学生为一组，每次实验前1-2两天，每个实验根据实验需求可以派其中的1-2个学生参与试剂配制、仪器检测、实验器械及耗材的准备；要求在开始实验课前5-10分钟到实验室，穿好实验服，再次检查实验器械和耗材等是否准备就绪，并按照4人一组汇报任务分配、通过提问方式回答实验原理及实验步骤等情况。2.实验操作及口头描述实验结果：要求每组同学进行任务分工，老师对每个学生的操作进行现场打分；要求学生实验结果出来后，口头表达出“结果是什么，为什么是这样的结果，与预期的结果是否一致，为什么”等。3.台面整洁及及实验报告撰写：为培养学生良好的实验习惯，不仅会做实验，而且要注意实验过程中或实验结束后，及时将实验材料整理，保证台面的整洁；提前只发给学生操作要点，其他的详细信息都需要查阅资料自己完成，作业部分除了结果的描述，还增加了对结果的分析，以及实验心得。而且要求实验结束后，把作业撰写完整，老师现场监督，不许互相摘抄，上交实验报告后，方可离开实验室。四、实验教学内容及要求实验一细胞生物学相关仪器的认知和使用【实验类型】演示性【目的与要求】了解光学显微镜的构造及其原理，并熟练掌握其操作方法；认知其它相关仪器，并熟练其使用方法。【课程内容】显微镜及其他仪器的基本构造、使用方法和注意事项。【课程思政要点】要求学生进入相关网站，检索和收集有关显微镜技术发展的历史和现状的资料，体会显微镜技术的发展对人类认识细胞的影响，并学习科学家们的创新精神。【所需主要仪器设备】光学显微镜、高速冷冻离心机、立式圆形蒸汽灭菌锅、自动磨刀机、电热鼓风干燥箱、电子天平、酸度计、组织捣碎机、快速混匀器、磁力搅拌器（加热）、低速台式离心机、紫外分光光度计、电热恒温水浴箱、石蜡冷冻切片机等实验二细胞的凝集反应【实验类型】验证性【目的与要求】了解细胞凝集反应的原理；掌握红细胞悬液的制备方法。【课程内容】1.称取土豆去皮块茎2g，加10mlPBS缓冲液，浸泡2H，浸出的粗提取液中含有可溶性土豆凝集素。2.2%红细胞悬液制备采血前先在针筒中吸取相当于采血量1/5的3%—5%柠檬酸钠溶液，将所取的鸡血5ml，加2.5ml生理盐水于10ml离心管中，2000r/min离心5—10min，小心地吸取血浆和白血球，剩下“雪球泥”，再加入生理盐水，混匀（混匀器上），离心，吸去上清液，如此重复三次，最后按血球泥体积，用生理盐水配成2%的红细胞悬液。用吸管吸取凝集素和红细胞悬液各1滴，置载玻片上，用牙签充分混匀（二者不能共用1个牙签）。静置20min（几分钟也可）于低倍镜（10×10）下观察血球凝集现象。用PBS缓冲液加2%红细胞作对照实验。【课程思政要点】查阅利用红细胞凝集反应原理的应用方面的最新研究进展，让学生体会科学家艰苦奋斗，不断攻克科学难题的精神。例如刘金凤等成功表达了抗人红细胞膜H抗原/抗猪瘟病毒双功能单链抗体，为进一步构建猪瘟病毒红细胞凝集试验快速检测方法奠定基础。

【所需主要仪器设备】分析天平；光学显微镜；离心机；旋涡振荡器；磁力搅拌器等实验三细胞膜的渗透性【实验类型】验证性【目的与要求】了解动物细胞膜的渗透性以及各类物质进入细胞的速度。【课程内容】1.鸡血细胞悬液制备：20mlNaCl+2ml鸡血球（鸡血；1/5抗凝剂+4/5鸡血），稀释（不透明的红色液体）。红细胞在低渗溶液中的渗透性试管中:10mlH2O+1ml稀释鸡血注意溶液颜色的变化：不透明的红色→澄清时间？红细胞发生破裂造成100%红细胞溶血。鸡血细胞的渗透性取试管10支，加入1—10号溶液10ml，再加入1ml稀释的鸡血，注意颜色有无变化？有无溶血现象？若发生溶血，记下溶血时间。【课程思政要点】以小组为单位通过本实验的原理能够分析流式细胞术快速测定红细胞渗透脆性的临床应用价值，提高学生的团队协作能力、沟通能力、表达能力，以及社会责任感。【所需主要仪器设备】分析天平；光学显微镜；离心机；旋涡振荡器；磁力搅拌器等实验四动植物细胞器及细胞组分的观察【实验类型】验证性【目的与要求】明确细胞器在细胞中的分布形态；了解各组分在不同细胞中的分布情况。【课程内容】观察的内容：肝切片(示线粒体)；肝切片（示糖元）（PAS反应）；马蛔虫子宫切片（示中心粒）；肾切片（示线粒体）；洋葱根尖（示线粒体）；肝切片（示DNA）Feulgen法；洋葱根尖纵切（示有丝分裂）；脊神经节切片（示镀银高尔基体）【课程思政要点】用发展的、动态的眼光来观察这些装片，理解在不同物种，同一物种不同生长阶段，会有变化。【所需主要仪器设备】光学显微镜实验五线粒体和液泡系的超活染色观察【实验类型】验证性【目的与要求】观察、了解植物细胞内线粒体、液泡系的形态、数量与分布；学习一些细胞器的超活染色技术；掌握临时装片技术操作过程。【课程内容】1.线粒体的超活染色与观察（1）人口腔粘膜上皮细胞线粒体的超活染色与观察1）取清洁载玻片放在37℃恒温水浴锅的金属板上，滴1-2滴詹纳斯绿B染液2）用牙签宽头在自己口腔粘膜处稍用力刮取上皮细胞，将刮下的粘液状物放入载玻片的染液滴中，染色10~l5min(注意不可使染液干燥，必要时可再加一滴染液)，盖上盖玻片，用吸水纸吸去四周溢出的染液，置显微镜下观察。3）低倍镜下，选择平展的口腔上皮细胞，换高倍镜下进行观察，可见扁平状上皮细胞的核周围胞质中，分布着一些被染液染成蓝绿色的颗粒状或短棒状的结构，即是线粒体。（2）洋葱鳞茎表皮细胞线粒体的超活染色观察1）用吸管吸取詹纳斯绿B染液一滴于干净的载玻片上，然后撕取一小片洋葱鳞茎内表皮，置染液中染10-15分钟。2）用吸管吸去染液，加一滴Ringer溶液，使内表皮组织展平，盖上盖玻片进行观察。3）高倍镜下，可见内表皮细胞中央被一大液泡所占据，细胞核被挤至一侧贴细胞壁处，仔细观察，细胞质中线粒体的形态与分布。2．液泡系的超活染色与观察（1）黄豆根尖细胞液泡系的中性红染色观察1）用双面刀片将初生的黄豆幼苗根尖小心切一纵切面，放入载玻片上1/3000中性红染液滴中，染色5~l0min吸去染液，滴一滴Ringer溶液，盖上盖玻片，用镊子轻压盖玻片，使根尖压扁利于观察。（2）洋葱内表皮细胞中央大液泡的中性红染色观察洋葱内表皮细胞→1/3000中性红染液滴中染色5~l0min→吸去染液→滴一滴Ringer溶液→盖上盖玻片→观察（砖红色的中央大液泡）。【课程思政要点】观察事物、发现问题、独立分析解决问题以及创新的能力，养成严谨的科学态度。【所需主要仪器设备】光学显微镜；恒温水浴锅等实验六叶绿体的分离与荧光观察【实验类型】验证性【目的与要求】了解叶绿体分离的一般原理和方法；熟悉荧光显微镜的使用方法。【课程内容】1.叶绿体的分离与观察1）菠菜叶，洗净，去叶梗，称30g于150mlNaCl溶液中，装组织捣碎机，低速匀浆3-5min，6层纱布过滤匀浆于500ml烧杯中。2）取滤液4ml，1000r/m离心2min，弃去沉淀，取上清液，然后3000r/m离心5min，弃去上清液，沉淀（即为叶绿体，混有部分细胞核）；用NaCl悬浮沉淀，取一滴于载玻片上，加盖玻片，光镜与荧光显微镜下观察（火红色）。或加一滴吖啶橙，加盖玻片，荧光显微镜下观察（桔红色）。2.菠菜叶徒手切片观察用双面刀片切削一斜面于载玻片上，加1-2滴NaCl，盖片轻压，光镜和荧光显微镜观察。或加1-2滴0.01吖啶橙，荧光显微镜下观察。【课程思政要点】刘应亮教授团队在碳点调控植物光合作用等方面取得系列进展。具备健全人格、高尚职业道德和良好科学文化素养，具备团队意识和良好沟通能力。【所需主要仪器设备】光学显微镜；组织捣碎机；离心机等实验七细胞有丝分裂和减数分裂的观察【实验类型】验证性【目的与要求】观察细胞有丝分裂和减数分裂过程；掌握细胞分裂各期和相应特征。【课程内容】观察的内容：草履虫无丝分裂；洋葱根尖有丝分裂；植物减数分裂；马蛔虫减数分裂；动物细胞（蝗虫）减数分裂【课程思政要点】确立实事求是的态度，养成细致观察的好习惯。【所需主要仪器设备】光学显微镜实验八酸性蛋白质与碱性蛋白质的定位【实验类型】验证性【目的与要求】了解固绿染色法的原理及其操作程序；通过对制片的观察，了解蛋白质在细胞内的分布。【课程内容】1.取洋葱鳞茎内表皮两片，放入10%中性福尔马林固定液中，固定15min，然后用蒸馏水冲洗数次。2.将材料放入5%三氯乙酸中，然后置于90℃恒温水浴锅中，作用15min。3.倒去处理液，用蒸馏水洗数次后，将材料分成两组进行染色（1）先取一片表皮，放入pH2.2染液中（或用吸管将染色滴加在标本上）染5-10min，去掉染液，用蒸馏水冲洗后，将表皮细胞置于载玻片上，滴加少许蒸馏水，将标本展开，盖上盖玻片，在显微镜下进行观察。（2）取另一表皮细胞，放入pH8.0染液中，染5-10min,以后步骤同（1）【课程思政要点】让学生查阅资料总结酸性蛋白和碱性蛋白的种类、来源、性质、应用方面的研究进展，例如碱性蛋白酶可广泛应用于洗涤剂、食品、医疗、酿造、丝绸、制革等行业，通过以上知识的延展可有效增强同学们对中国传统文化的认同感，并鼓励同学们树立目标、创造价值、造福人类。【所需主要仪器设备】光学显微镜；恒温水浴锅等实验九植物细胞骨架的观察【实验类型】验证性【目的与要求】掌握用光学显微镜观察植物细胞骨架的原理及方法；观察光学显微镜下细胞骨架的网状结构。【课程内容】1.用镊子撕取洋葱鳞叶内侧的表皮若干片（约1cm2大小若干片)，置于50mL烧杯中，加入pH6.8磷酸缓冲液，使其下沉；2.吸去磷酸缓冲液，用1％TritonX—100处理20min。3.吸去TritonX—100，用M缓冲液洗3次,每次5min。4.用3％戊二醛固定30min。5.磷酸缓冲液(pH6.8)洗3次，每次5min。6.0.2%考马斯亮蓝R250染色10min。7.蒸馏水洗2次，然后将样品置于载玻片上,加盖玻片，于普通光学显微镜下观察。8.如果染色效果好，则可依次用50％乙醇、70%乙醇,95％乙醇、正丁醇、二甲苯处理样品,各5min,然后将样品平展于载玻片上，加一滴中性树胶，盖上盖玻片封片，制成永久切片。【课程思政要点】S.D.Pone用考马斯亮蓝染人皮肤成纤维细胞的细胞骨架获得成功；1982年上海植物生理所陈梓卿采用植物细胞为材料也获成功，学习科学家们不断创新、艰苦奋斗的精神。贯穿社会公德教育，实验室生物安全教育，关注生态环保和危废处理等。【所需主要仪器设备】光学显微镜等实验十染色体形态学和分带技术的观察【实验类型】验证性【目的与要求】观察不同染色体的带型；掌握不同染色体的特征。【课程内容】观察的内容：小白鼠染色体；正常男人染色体；正常女人染色体；果蝇唾腺染色体；摇蚊唾腺染色体；人染色体G显带（男，女）；染色体R显带；人染色体NOR银染【课程思政要点】观察世界的乐趣，交流观察的体会与感想。【所需主要仪器设备】光学显微镜表2课程目标与教学内容、教学方法的对应关系实验实验项目学时分配课程目标教学方法目标1目标2目标3目标4方法1方法2方法3方法4方法5一细胞生物学相关仪器的认知和使用3√√√√√√√√√二细胞的凝集反应3√√√√√√√√√三细胞膜的渗透性3√√√√√√√√√四动植物细胞器及细胞组分的观察3√√√√√√√√√五线粒体和液泡系的超活染色与观察3√√√√√√√√√六叶绿体的分离与荧光观察3√√√√√√√√√七细胞有丝分裂和减数分裂的观察3√√√√√√√√√八酸性蛋白质与碱性蛋白质的定位3√√√√√√√√√九植物细胞骨架的观察3√√√√√√√√√十染色体形态学和分带技术的观察3√√√√√√√√√合计30六、所在实验室及主要仪器设备（一）实验室名称：细胞生物学实验室（二）主要仪器设备：光学显微镜、离心机、水浴锅、组织捣碎机等七、使用教材及主要教学参考书（一）推荐教材丁明孝等主编，《细胞生物学实验指南》，北京：高等教育出版社，2009，6（二）主要教学参考书1、李素文主编，《细胞生物学实验指导》，北京：高等教育出版社，2001，10

2、王金发主编，《细胞生物学实验教程》（第二版），北京：科学出版社，2015，73、杨汉民主编，《细胞生物学实验》（第二版），北京：高等教育出版社，1997，7八、课程考核方式与成绩评定（一）考核方式对课程目标的达成情况课程目标考核内容及占比（%）考核方式1.知识技术目标：通过实验教学使学生能真正掌握细胞生物学的基本实验技能和操作方法；了解光学显微镜的构造及其原理，并熟练掌握其操作方法；掌握红细胞悬液的制备方法、细胞器的超活染色技术、固绿染色法；了解动物细胞膜的渗透性以及各类物质进入细胞的速度；观察植物细胞骨架的原理及方法；明确细胞器在细胞中的分布形态；观察细胞有丝分裂和减数分裂过程、不同染色体的带型。1.细胞生物学实验相关知识理解水平：102.细胞生物学实验的基本技能：10课堂操作实验报告期末考试2.能力素质目标：理论及原理的掌握、自主学习的能力、实验操作的能力、分析及解决问题的能力、团队协作能力。1.细胞生物学实验的原理、数据的分析及结果处理:202.细胞生物学实验的实际操作能力：20预实验报告实验报告课堂操作期末考试3.教师素养目标通过细胞生物学实验的的原理及实验操作的学习，学生掌握本门学科的专业知识，具备讲授与细胞生物学实验相关的课程的理论知识。以小组的形式，让每位学生参与细胞生物学实验课程的设计与讲授及操作示范，培养学生的逻辑思维能力、实践操作能力、口头表达能力及书面撰写能力等。1.细胞生物学实验相关知识理解水平：102.细胞生物学实验的基本技能：103.课程的讲授及操作示范能力：10平时