生物化学仪器分析与检测技术课程教学大纲.doc

生物化学仪器分析与检测技术课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：02601课程名称：生物化学仪器分析与检测技术英文名称：Equipment Analysis and Technology of Biochemistry课程类别：专业基础课 学 时：63学时，其中理论讲授24学时，实验39学时，开课学期第四学期。学分：3适用对象: 生物技术类专业考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）先修课程：生物化学，分子生物学二、课程简介本课程旨在系统学习生化相关技术与技能，本课程教学内容涵盖了农业院校生物技术专业最广泛应用的分析与检测技术手段：分光光度法，离心技术，层析技术，气液相色谱分析，电泳技术和PCR技术。该课程的讲授部分主要以讲解各种分析与检测技术的基本原理及仪器的主要结构部件及其工作原理为主要内容；该课程的实验部分则主要使学生掌握各种技术的实际操作步骤及各步的注意事项。The course emphasizes at systematic biochemistry techniques. The content broadly covers the most of the agriculture biotechnology: spectrophotometer, centrifugal, chromatography, HPLC (High Performance Liquid Chromatography), electrophoresis and PCR (Polymerase chain reaction). The theoretical part of the course includes basic theories of different techniques and the main components of related instruments; The practical part of the course will pay attention to the approach and the key operational steps of different experiment.三、课程性质与教学目的生物化学仪器分析与检测技术是4年制生物技术专业的专业基础课。本课程是一门实验技术性较强的课程，起到基础课程与专业课程的桥梁作用。要求学生掌握高速冷冻离心技术，薄层层析技术，气相色谱法和高效液相色谱法应用，电泳技术和PCR技术的基本原理与相关操作技能。四、教学内容及要求 第一章 绪论（一） 目的与要求1. 仪器分析的意义、分类及在生命科学中的应用, 现代生化实验的意义、步骤、工程化技术及实验检测技术。2. 生化成份制备基本策略：材料的培养、选择及预处理；细胞破碎及目的物的抽提；精制纯化与保存。 （二） 教学内容 第一节 1 主要内容：仪器分析概述2 基本概念和知识点：现代仪器分析的任务，作用和特点；仪器分析方法和分类 ；现代仪器分析的发展现状及在生命科学中的应用。3能力要求：了解现代仪器分析的发展现状及在生命科学中的应用 第二节1 主要内容：现代生物化学实验技术概述 2 基本概念和知识点：对物质的分离，提取，精制，检测，研究对象:微生物，动植物细胞培养液，酶等。 3能力要求：掌握生化实验的大致步骤。 第三节1.主要内容：生化成分制备基本策略2. 基本概念和知识点：有效成分，杂质，溶胀和自溶 ，微膜过滤，材料的培养和选择需遵循的原则，细胞破碎及目的物质抽提 ，目的物的初级分离，目的物的精制与纯度鉴定。 3能力要求：重点掌握生化分析的基本概念与细胞破碎的方法。（三）课后练习：1.解释：细胞破碎方法，微膜过滤及其作用。 2.简述：DNA抽提中几种主要试剂的作用。（四）教学方法与手段画图讲授或多媒体讲授。第二章 离心技术（一）目的与要求掌握离心技术原理与应用，离心机的结构及性能，常用超离心技术，离心机的操作与安全事项。（二）教学内容第一节 1.主要内容：离心技术原理及应用2.基本概念和知识点：离心，离心力，相对离心力， RCF=1.12X10-5n2r，沉降系数， 3.能力要求：掌握离心力与转速之间的相互换算。第二节 1.主要内容：离心机的结构及主要部件性能；离心机的种类。2.基本概念和知识点：离心机的五个系统。3.能力要求： 识别离心机的主要结构，了解各类离心管的应用范围。第三节 1.主要内容：常用离心技术；离心机安全操作步骤；离心机及转头的保养。2.基本概念和知识点：沉淀离心，差速沉淀离心，密度梯度离心。3.能力要求：安全使用一般高速冷冻离心机。（三）实践环节与课后练习 质粒DNA的小量制备。 1离心机适用范围如何？ 2使用离心机时应该注意哪些？3. 差速离心与密度剃梯度离心方法有什么不同？离心结束时亚细胞组分在介质中各呈什么样的分布？因而收集组分的方法有什么分别？（四）教学方法与手段 画图讲授或多媒体讲授。第三章 层析技术（一）目的与要求掌握纸层析，离子交换层析，离子交换纤维素层析，凝胶层析，亲和层析的基本原理与技术。（二）教学内容第一节 1.主要内容：概述，层析的分类，分配层析法分离目的物质原理。2.基本概念和知识点：层析法，色谱法，吸附剂装柱，加样，洗脱，固定相与流动相，分配系数，分配层析机理（塔板理论）。3.能力要求：掌握基本概念和分配层析机理。第二节 1.主要内容：纸层析，离子交换层析，离子交换纤维素层析。2.基本概念和知识点：Rf值，多元溶剂系统，选择溶剂的原则，纸层析及装置，饱和与展层，离子交换树脂，离子交换平衡与选择性，离子交换柱层析基本原理 ，吸附与解吸 ，梯度洗脱。3.能力要求：了解各类层析的基本操作步骤。第三节 1.主要内容：凝胶层析；亲和层析。2.基本概念和知识点：凝胶层析机理，亲和层析的特性，配基，载体，手臂。3.能力要求：了解各类层析的基本操作步骤。（三）实践环节与课后练习可溶性糖的硅胶G薄层层析。1分子筛层析、离子交换层析样品在流经柱子的时候都受到哪些力的作用？2分子筛层析、离子交换层析对柱料前处理、上样和洗脱的要求有何不同？3如果两种组分分离不开，试解释其可能的原因？4上样之前如果不进行平衡，会对结果产生什么影响？（四）教学方法与手段 画图讲授或多媒体讲授。第四章 气液相色谱分析技术（一）目的与要求掌握气相色谱层析的原理步骤及注意事项；掌握高效液相层析的原理，步骤及注意事项。（二）教学内容1.主要内容：定义，常用术语，气相色谱仪的构造，操作要点和条件的选择，定性和定量分析方法。2.基本概念和知识点：气-固分析法，气-液分析法，载气，担体，固定液，死时间、保留时间、校正保留时间，死体积、保留体积、校正保留体积，滞留因子（RF），基线，峰高(h)，峰宽度（W）与半峰宽度（2x1），标准偏差()，分离度（R），相对校正因子，加入法，保留常数法，归一化法，外标法，内标法，校正曲线定量。3.能力要求：掌握气相与液相色谱分析的主要操作步骤。（三）实践环节与课后练习 内标法测定样品液中丁醇的含量； 标准曲线法测定药片中VC的含量。1. 色谱分析的基本原理是什么？2 何谓流动相，固定相？3 任何样品都能用液相色谱法分析吗？（四）教学方法与手段 画图讲授或多媒体讲授。第五章 电泳技术（一）目的与要求掌握电泳的基本原理和影响因素，掌握聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖电泳；熟悉电泳相关技术（凝胶干燥，扫描，成像，印迹技术）纤维膜，毛细管电泳；了解电泳技术的拓展和创新（免疫、双向，脉中，单细胞电泳等）。 （二）教学内容第一节 1.主要内容：电泳定义，电泳原理，影响电泳速度的因素。2.基本概念和知识点：等电点，v=EQ/6r。第二节 1.主要内容：电泳分类，聚丙烯酰胺凝胶电泳，其他几种常用电泳。2.基本概念和知识点：平板式电泳，垂直板式电泳，垂直柱式电泳，PAGE，SDS-PAGE，等电聚焦电泳（IEF or EF），凝胶浓度梯度电泳，琼脂糖凝胶电泳，醋酸纤维素薄膜电泳，毛细管电泳。3.能力要求：掌握聚丙烯酰胺和琼脂糖凝胶电泳的基本操作步骤。第三节 1.主要内容：电泳技术的拓展和创新。2.基本概念和知识点：免疫电泳，双向电泳，单细胞电泳，脉冲凝胶电泳，印迹转移电泳，温度梯度凝胶电泳，逆向色谱电泳，介体电泳。3.能力要求：了解各类电泳的基本原理。（三）实践环节与课后练习质粒DNA的琼脂糖凝胶电泳和特异性PCR产物的琼脂糖凝胶电泳。1电泳结果不好可能有哪些方面的原因？2电泳时的电压根据什么作出选择的？3在不连续体系SDS-PAGE中,当分离胶加完后,需在其上加一层水,为什么?4电极缓冲液中甘氨酸的作用?5在不连续体系SDS-PAGE中,分离胶与浓缩胶中均含有TEMED和AP,试述其作用?6样品液为何在加样前需在沸水中加热几分钟?7试述EB显色的原理？8说明不同电压对电泳结果的影响是什么（四）教学方法与手段画图讲授或多媒体讲授。第六章 PCR技术（一）目的与要求掌握PCR原理，PCR技术种类，PCR技术在现代生物化学与生命科学上的应用，PCR技术体系的成分与最适条件，试剂的配制与操作步骤及注意事项。（二）教学内容第一节 1.主要内容：PCR扩增原理。2.基本概念和知识点：PCR，DNA模板，引物，dNTP，buffer，Taq DNA 聚合酶。第二节 1.主要内容：标准PCR扩增方案。2.基本概念和知识点：标准的PCR反应体系，设计引物应遵循以下原则，温度程序，对PCR反应中主要组分的分析。3.能力要求：了解PCR的主要操作步骤。第三节 1.主要内容：与PCR相关的技术及PCR技术的应用。2.基本概念和知识点：反转-PCR技术(RT-PCR)；RAPD即随机扩增多态性DNA技术；mRNA差示技术（m RNA-differential display technique，m RNA-DD-PCR）；差减法杂交；免疫PCR（Immuno-PCR）；反相PCR（Inverse PCR）；不对称PCR（asymmetric PCR）。 3.能力要求：了解各类PCR技术的原理。（三）实践环节与课后练习质粒DNA的特异性片段PCR扩增。1. PCR的原理是什么？2. PCR扩增有哪些实验步骤？3. PCR仪使用过程中有哪些注意事项？4PCR进行的的基本条件是什么？5PCR每一循环有哪几个步骤组成？6影响PCR扩增的因素有哪些？7优化那些条件可以最大限度的减少非特异性扩增？8为了减少非特异性扩增的出现，PCR扩增时我们应该优化那些条件？（四）教学方法与手段画图讲授或多媒体讲授。第七章 光谱分析法（一）目的与要求光谱分析法导论，原子吸收光谱，掌握紫外可见吸收光谱分析技术。本课程内容回顾、总结、复习。（二）教学内容第一节 1.主要内容：紫外可见分光光度法。2.基本概念和知识点：基本原理，光的基本特性，物质对光的选择性吸收，吸收定律。 第二节 1.主要内容：紫外可见分光光度计，分光光度计的操作步骤 ，注意事项。2.基本概念和知识点：仪器的基本组成部件，紫外可见光分光光度计的类型与型号。3.能力要求：掌握分光光度计的基本操作步骤。第三节 复习本课程每一章节主要内容。（三）实践环节与课后练习回顾生化实验中的多次分光光度分析过程。1.为何测定紫外值时不能用玻璃比色杯？2.分光光度计的使用（开机，调O，调100）的步骤？3.干燥剂多长时间换一次？（四）教学方法与手段画图讲授或多媒体讲授。五、各教学环节学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课讨论课实验其他教学环节小计第一章33第二章40.5711.5第三章40.5812.5第四章30.558.5第五章40.559.5第六章369第七章3811合计2423963六、推荐教材和教学参考资源教材：现代生物化学实验技术，蒋立科，杨婉身主编，中国农业出版社2003. 主要参考书目：1、冯万祥，赵伯龙.生化技术，湖南工业出版社，19892、郭尧君.蛋白质电泳