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遗传学实验 武汉工业学院 生物与制药工程学院
任课教师： • 曾万勇 谢佳燕 董国清
课程简介 • 遗传学是研究生物遗传与变异规律的科学，是生物科学中一门发展十分迅速的理论科学，对探索生命的本质、推动整个生物科学的发展起着巨大的作用，同时这门科学又是建立在实验的基础上的。遗传学实验是我院生物技术和生物科学专业的一门专业基础课程，是一门独立的实验课程，也是为了配合遗传学理论课的教学而开设的一门实验课程。本课程的任务是从个体、细胞、分子三个水平揭示遗传学的基本现象与规律，让学生牢固掌握经典遗传学研究方法与技术，并初步掌握现代遗传学实验操作技能，熟悉遗传学分析方法，同时要求学生初步具备进行遗传学创新性研究的基本能力与素质。本课程由演示性、验证性、操作性和综合性等多层次实验内容构成，在演示实验和验证实验的基础上，进行一定比例的综合性、设计性实验，将实验理论和实验技能融为一体，从而培养学生的基本实验思想、实验方法、实验技能和综合应用知识能力。
实验内容 • 实验一 人类几种常见遗传性状的调查 • 实验二 果蝇唾液腺染色体制备及观察 • 实验三 人类性染色质的检测 • 实验四 植物有丝分裂制片技术 • 实验五 染色体核型分析 • 实验六 植物减数分裂制片与观察 • 实验七 植物多倍体的人工诱导 • 实验八 利用RFLP分子标记验证遗传学三大定律 • 实验九 综合设计实验：自选植物的有丝分裂观察
实验目的： • 了解人类一些常见遗传特性及其遗传方式 • 学习系谱调查及分析的基本方法
实验原理 • 单对基因遗传：单对基因遗传是指某一性状的表現，是由一对基因所決定。 • 多对基因遗传：多对基因遗传是指某一性状的表現，是由二对或二对以上的基因所決定。 • 人类的ABO血型是单对基因遗传，不过控制血型的基因則有三种：IA、IB及i，
基因型(genotype)：生物个体基因组合，表示生物个体的遗传组成，又称遗传型；基因型(genotype)：生物个体基因组合，表示生物个体的遗传组成，又称遗传型； • 表现型(phenotype)：指生物个体的性状表现，简称表型
实验步骤 • 记录每一位同学上述的性状 • 由小组长观察每组同学上述的性状的表现，并作记录。 • 统计全组/班的资料，进行表型频率和基因型频率的计算。
思考题 • 描述自己的一些遗传性状； • 统计小组或班级遗传性状，计算性状比例，估计该性状可能的遗传方式并说明理由。
实验目的： • 学习果蝇幼虫唾腺染色体的制片方法。 • 了解果蝇唾腺染色体的形态学及遗传学特征。
实验原理 • 1933年，美国学者贝恩特（Painter）等又在果蝇和其它双翅目昆虫的幼虫唾腺细胞间期核中发现了巨大染色体。这种染色体宽约5μm，长400μm，相当于普通染色体的100-150倍，因而又称为巨大染色体。
果蝇唾腺染色体是处于体细胞同源染色体的配对状态，由于多次复制而不分开，因而形成具有1000-4000根染色体丝的巨大染色体,又称为多线染色体.，本实验利用解剖镜剖离果蝇三龄幼虫的唾腺,，压制染色体玻片标本的方法，观察多线染色体的特征。 果蝇唾腺染色体是处于体细胞同源染色体的配对状态，由于多次复制而不分开，因而形成具有1000-4000根染色体丝的巨大染色体,又称为多线染色体.，本实验利用解剖镜剖离果蝇三龄幼虫的唾腺,，压制染色体玻片标本的方法，观察多线染色体的特征。
唾腺染色体的特点 • 巨大； • 体联会现象决定了染色体只有半数； • 各个染色体中异染色质多的着丝粒部分相互靠拢形成染色中心； • 横纹有深浅、数目、疏密的不同，各自对应排列，这意味着基因的排列，具有种的特异性。 • 多线染色体（与中期高度螺旋的染色体相区别）若有缺失、易位、倒位、重复等现象，很容易在唾腺染色体上识别出来。
实验步骤 • 1.剥离唾腺： 在一干净的载玻片上滴一滴生理盐水，选择三龄幼虫置于载玻片上。解剖镜下进行操作，左手持解剖针按压住虫体后端1/3的部位固定幼虫，右手持解剖针扎住幼虫头部口器部位，适当用力向右拉唾腺腺体随之而出。唾腺是一对透明的棒状腺体。 • 2.解离： 在唾腺组织上滴一滴1N HCl，解离1-2min ；
实验步骤 • 3.染色： 吸去 HCl，用水冲洗2-3次后滴加醋酸洋红染液染色10min。 • 4.压片： 染色完成后，盖上干净的盖片，并覆一层滤纸进行压片。 • 5.镜检：
注意事项 • 1.一定加生理盐水，否则唾腺易干。 • 2.水不可太多，否则幼虫会漂浮而且活跃。 • 3.染色时间不可过长，否则背景也着色。 • 4.染色完以后，将旧的染色液吸去，加新的染色液，再压片。
思考题 • 绘制所观察到的唾腺染色体图； • 制作唾腺染色体永久玻片标本。
实验目的： • 学习人类性染色质的检查方法 • 了解X染色体失活假设及剂量补偿效应的机制
实验原理 • Barr等 （1949）在雌猫的神经元细胞核中首次发现一种染色较深的浓缩小体，而在雄猫则没有这种结构。进一步研究发现，除猫外，其他雌性哺乳动物（包括人类）也同样有这种显示性别差异的结构。而且不仅是神经元细胞，在其他细胞的间期核中也可以见到这一结构。称之为巴氏小体，也称为X染色质。
X染色质是两个X染色体中的一个，在间期时发生异固缩而形成，且通常为失活状态。 X染色质是两个X染色体中的一个，在间期时发生异固缩而形成，且通常为失活状态。 • X染色质为正常女性间期细胞核中紧贴核膜内缘有一个染色较深，大小约为1微米的三角形或椭圆形小体。 • 对它的研究有助于揭示X连锁基因的调控机理、性染色体的进化过程。
剂量补偿 • ：由于雌性细胞中的两个X染色体中的一个发生异固缩（也称为Lyon化现象），失去活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上。这种效应称为X染色体的剂量补偿。
实验步骤 • 口腔颊部粘膜细胞巴氏小体观察 • 刮取颊部粘膜上皮细胞（用灭菌玻璃片） • 涂片 • 60%冰醋酸固定5min • 吸去冰醋酸，用改良苯酚品红染色1-2min • 压片 • 镜检
思考题 • 分别观察男女各50个可数细胞，计算显示X染色质所占百分比。 • 选绘4-5个典型细胞，绘出观察到的巴氏小体在显微镜下的示意图。
实验目的： • 掌握植物染色体压片法。 • 掌握有丝分裂各时期的特征。
实验原理 • 有丝分裂是植物细胞分裂的主要方式，细胞分裂过程中，核内染色体准确地复制，并有规律地、均匀地分配到两个子细胞中去，使子细胞和母细胞的遗传组成一样，保证了植物细胞的遗传性状的一致。
实验原理 • 各种生长旺盛的植物组织中，如根尖组织、茎尖组织、居间分生组织、愈伤组织等，常进行着剧烈的细胞有丝分裂。在细胞分裂的适当（分裂旺盛期）时候取材，进行预处理，固定、解离、染色和涂抹压片等方法，使细胞、染色体分散，便于在显微镜下观察染色体的形态特征和变化特点及进行染色体计数。
实验步骤 • 取材：洋葱根尖或蚕豆根尖，恒温箱培养 • 预处理：药物处理（秋水仙素2~4小时）或1~4℃低温下处理24小时； • 固定：卡诺氏固定液30~60分钟； • 解离： 60℃恒温1N盐酸处理5分钟 • 染色及压片：改良苯酚品红染色液染色 • 镜检观察染色体
思考题 • 绘出所观察到的有丝分裂图象，并注明时期。 • 预处理与未预处理的分裂相有何不同，为什么？
实验目的 1、 掌握染色体组型分析的一般步骤和方法。 2、 学会分析染色体组型，计算有关数据。
实验原理 • 各种生物染色体数目是恒定的。染色体组型分析是对染色体组中处于有丝分裂中期时染色体的数目、大小、形态、着丝点的位置以及次缢痕、随体的有无等形态特征作一描述。将一个细胞内的染色体按照一定的顺序排列起来所构成的图像就称为该细胞的核型。 • 染色体的排列原则：①染色体的大小（即长度），②着丝粒的位置，③特殊标记，如随体的有无。
染色体的类型 • 根据着丝粒的位置，人类染色体可分为三种： • ①中央着丝粒染色体：着丝粒位于染色体纵轴的1/2～5/8处； • ②亚中着丝粒染色体：着丝粒位于染色体纵轴的5/8～7/8处； • ③近端着丝粒染色体：着丝粒位于染色体纵轴的7/8～末端 近端着丝粒染色体 近中着丝粒染色体 中着丝粒染色体
材料和方法 • 材料及用具：小鼠或者人染色体显微照片，剪子、镊子、刻度尺、圆规。 • 方法：测量-计算相对长度及臂比-染色体粗剪配对-排列-剪贴-翻拍与绘图。
实验步骤 • 将显微照片上的每条染色体进行随机编号，注意编在长臂端。 • 测量 • 计算 • 配对 • 排列染色体
思考与讨论 • 记录染色体的测量计算数据，制备给定图片染色体组型分析图片。 • 为什么要用染色体的相对长度表示各染色体的长度 ？ • 染色体组型分析有什么意义？
实验目的： • 掌握植物染色体制片技术。 • 掌握减数分裂过程中各时期染色体的基本特征。
实验原理 • 减数分裂是生物在性母细胞成熟形成配子过程中发生的一种特殊有丝分裂，它包括连续两次的细胞分裂，第一次分裂是减数的，第二次是等数的。最终产生的四个子细胞内染色体数目只有母细胞的一半，以后每一个子细胞进一步发育为雌配子和雄配子。
实验原理 • 减数分裂第一次分裂的前期较长，染色体变化较复杂，可细分为5个时期，即细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。在减数分裂的整个过程中，同源染色体之间要发生联会、交换和分离，非同源染色体之间要发生自由组合。
实验步骤 • 取材：大葱或蚕豆花蕾，蝗虫精巢 • 固定： Carnoy固定液固定，70％的乙醇保存； • 取1~3枚花药放在洁净的载玻片上，吸去多余的保存液，用刀片将花药横向切断;
实验步骤 • 染色：改良苯酚品红染色液滴于花药上，用镊子挤压花药，使花粉母细胞从花药中逸出; • 用一盖玻片的一边靠在载玻片，待染色液布满整个边缘时，左手用镊子顶着盖玻，右手用解剖针托着盖玻片轻轻放下。然后在酒精灯上手持载玻片来回移动烤片。烤片使细胞质颜色变浅，染色体着色深。 • 镜检
思考题 • 绘出所观察到的减数分裂图象，并注明时期。 • 比较减数分裂与有丝分裂有何异同。
