前言

部分基礎知識與研究方法

第1章實驗基礎知識

1實驗室基礎知識

1.1實驗室守則

1.2實驗室安全知識

1.3實驗室事故的預防

1.4實驗事故的處理方法

2實驗方案設計基礎知識

2.1實驗設計的意義

2.2實驗設計的要素

2.3實驗設計的原則

2.4實驗設計的常用方法

2.5實驗設計的程序

3實驗記錄的基礎知識

3.1實驗記錄的書寫要求

3.2實驗記錄書寫的基本要求

3.3實驗記錄的基本內容

3.4實驗記錄需注意的問題

4實驗數據基礎知識

4.1實驗數據的獲取

4.2實驗數據處理與分析

第2章綜合性與設計性實驗研究思路與方法

1綜合性實驗、設計性實驗的概述

1.1實驗的分類及基本內涵

1.2綜合性實驗的內涵

1.3設計性實驗的內涵

1.4綜合性與設計性實驗在人纔培養中的地位及作用

2綜合性與設計性實驗的開設原則及基本要求

2.1綜合性與設計性實驗開設的原則

2.2綜合性與設計性實驗開設的基本要求

3綜合性與設計性實驗的基本步驟

3.1選題

3.2方案設計

3.3實驗準備

3.4預備實驗

3.5正式實驗

3.6數據處理與結果分析

3.7撰寫研究報告

3.8各實驗小組彙報

第二部分生物活性物質提取和分離

第3章綜合性實驗

實驗1纖維素酶輔助法提取桐花樹中沒食子酸的工藝研究

實驗2槐米中芸香苷的提取、分離與鋻定

實驗3漢防己生物堿的提取、分離與鋻定

實驗4大黃中蒽醌類成分的提取、分離與鋻定

實驗5茶葉中咖啡因的提取、分離與鋻定

實驗6茶葉中茶多酚類物質的提取與含量測定

實驗7植物組織中天然色素的提取、分離與含量測定

實驗8陰香果實花色苷粗提物大孔吸附樹脂純化技術研究

實驗9植物組織中總黃酮的超聲波提取優化

實驗10金柚皮中總黃酮的提取與含量測定

實驗11柚皮香精的提取與鋻定

實驗12酪蛋白磷酸肽的制備及純化

實驗13番木瓜中鞣質的超聲波提取優化

實驗14大豆分離蛋白的制備及性質分析

第4章設計性實驗

實驗15柚皮提取分離果膠

實驗16植物性多糖的制備及效果研究

實驗17微波輔助法對番木瓜果膠的提取優化

實驗18穗花杉樹皮中紫杉醇的提取、分離與含量測定

實驗19苦丁茶中熊果酸的提取、分離與含量測定

實驗20植物揮發油的提取與含量測定

實驗21原花青素的提取與精制

實驗22陰香果實花色苷體外抗氧化活性研究

實驗23不同藥食兩用植物抗氧化能力的比較

實驗24玉米蛋白粉制備抗氧化肽及其抗氧化特性的分析

實驗25天然植物色素提取及其穩定性研究

實驗26植物色素的提取及抑菌作用研究

實驗27蛋白質不同測定方法的對比

實驗28植物組織中維生素C含量測定方法的比較研究

第三部分分子生物學與基因工程

第5章綜合性實驗

實驗29植物總DNA的提取(CATB法)、純化和檢測

實驗30堿裂解法提取質粒DNA

實驗31動物肝髒組織總RNA(Trizol法)提取與鋻定

實驗32RTPCR及電泳檢測

實驗33大腸杆菌感受態的制備、質粒DNA的轉化及陽性克隆的篩選

實驗34根癌農杆菌介導的擬南芥花序浸潤轉基因

實驗35水稻磷酸酯酶2A基因的原核表達及鋻定

實驗36羅非魚體內不同組織器官脂蛋白酯酶(LPL)基因表達分析

實驗37限制性內切核酸酶消化及產物鋻定

實驗38rDNAITS序列分析及物種鋻定

第6章設計性實驗

實驗39不同實驗方法提取植物組織中基因組DNA效果的比較

實驗40PCR技術檢測火腿腸中肉類的種屬來源

實驗41地方土豬氟烷基因發生率的調查

實驗42PCR技術在食品轉基因檢測中的應用

實驗43基於線粒體COⅠ的DNA條形碼技術對家禽的種類進行鋻定

實驗44豬瘟病毒Southern印跡雜交技術的診斷

實驗45采用PCR法對目的基因進行定點突變

實驗46人胰島素基因的原核表達

實驗47羅非魚溶菌酶基因在大腸杆菌中的誘導表達及產物鋻定

實驗48β地中海貧血的基因診斷--PCRRFLP分析

生物工程綜合性與設計性實驗

第四部分細 胞 工 程

第7章綜合性實驗

實驗49大鼠骨髓間充質干細胞的體外分離培養

實驗50動物細胞生長曲線的測定

實驗51動物細胞的凍存與復蘇

實驗52大鼠骨髓間充質干細胞表面標志的檢測和成骨誘導分化

實驗53利用脂質體轉染技術對HeLa細胞中重組GFP進行觀察

實驗54雞紅細胞與HeLa細胞的融合實驗

實驗55小鼠精子的采集、運動能力檢測及體外獲能

實驗56雞蛋的人工孵化和胚胎發育過程觀察

實驗57植物細胞原生質體化與細胞壁再生

實驗58植物愈傷組織的誘導與分化

第8章設計性實驗

實驗59小鼠胚胎干細胞的體外培養與鋻定

實驗60小鼠胚胎干細胞向心肌細胞的體外誘導分化

實驗61細胞凋亡的誘導及其檢測

實驗62小鼠卵母細胞體外受精及受精卵的體外培養

實驗63聚乙二醇誘導細胞融合適條件的探究

實驗64紅豆杉細胞懸浮培養與次生代謝產物誘導

實驗65人工種子的設計與構建

實驗66離體植物細胞對外界刺激的響應

實驗67植物快速無性繁殖方案探索

實驗68水稻單倍體培養

第五部分酶工程第9章綜合性實驗

實驗69影響酶活力的因素--正交試驗法

實驗70胰蛋白酶米氏常數的測定

實驗71蔗糖酶的制備、各級分活性及蛋白質含量的測定

實驗72糖化酶反應動力學性質的測定

實驗73豬胰蛋白酶的制備及活力測定

實驗74植物體內α澱粉酶與β澱粉酶活力的測定

實驗75血液中乙酰膽堿酯酶的分離純化及活力的測定

實驗76殼聚糖凝膠顆粒固定化澱粉酶

實驗77固定化谷氨酸脫羧酶的制備與酶學性質研究

實驗78低分子肝素修飾超氧化物歧化酶及穩定性檢驗

第10章設計性實驗

實驗79不同植物SOD提取及抗氧化活力測定

實驗80木瓜蛋白酶的提取制備

實驗81植物細胞應激過程中有關酶活力變化

實驗82產蛋白酶和澱粉酶芽孢杆菌的分離及產酶條件的優化

實驗83枯草杆菌堿性磷酸酶生物合成的誘導與阻遏作用

實驗84微生物多酚氧化酶酶源篩選及其在茶黃素合成中的應用

實驗85酶法輔助制備柚果汁

實驗86酶法輔助提取植物中黃酮類物質

實驗87酶法改善糙米食用品質

實驗88酶法制備大豆多肽及其抗氧化特性的研究

第六部分發 酵 工 程

第11章綜合性實驗

實驗89高產抗菌活性物質菌株的紫外線誘變育種

實驗90小型發酵罐好氧發酵與過程控制

實驗91抗霉菌拮抗菌株發酵液中抗菌物質的提取與精制

實驗92產乳酸芽孢杆菌的培養

第12章設計性實驗

實驗93發酵食品的制備

實驗94產酶菌株的分離篩選及其生物學初步實驗

實驗95抗真菌拮抗菌株的分離篩選及生物學初步實驗

實驗96產清除自由基活性物質菌株的分離篩選及生物學初步實驗

主要參考文獻

附錄190前言"

"生物工程綜合性與設計性實驗第1章實驗基礎知識

部分基礎知識與研究方法

第1章實驗基礎知識1實驗室基礎知識實驗，是科學研究的基本方法之一。根據科學研究目的，盡可能排除外界影響，突出主要因素並利用一些專門的儀器設備，人為地變革、控制或模擬研究對像，使某些事物(或過程)發生或再現，從而去認識自然現像、自然性質、自然規律。而實驗室即進行實驗的場所，是科技的產出地。進入實驗室，是教師職業發展、學生知識探索的開始。在進入實驗室之前，了解關於實驗室的基礎知識，有利於增強師生的安全意識和安全責任感，一些良好的小習慣能夠使實驗室安全、穩定與和諧地發展。

11實驗室守則

實驗室是進行教學和科研的重要場所，為保證實驗能正常、有序地進行，培養學生嚴謹、細致的科學作風，學生必須嚴格遵守實驗室的相關守則。

(1) 切實做好實驗前的準備工作。上實驗課前必須充分預習，明確實驗目的和要求，了解實驗基本原理、實驗方法和操作步驟，準備好實驗所需要器材。

(2) 進入實驗室時，應熟悉滅火器材、急救藥箱等的放置地點和使用方法。進入實驗室應穿實驗服，同時注意局部防護，必要時佩戴安全防護眼鏡、防護手套、防護面罩、防毒面具、呼吸器等個人防護用具。嚴格遵守實驗室的安全守則和每個具體實驗操作中的安全注意事項。若發生意外事故應及時處理並報請老師進一步處理。

(3) 要講文明、講衛生，不得穿背心、拖鞋進入實驗室。實驗室內不能吐痰，不能亂丟廢紙，不準高聲喧嘩，不準抽煙，不能遲到、早退、曠課，實驗過程中不得擅自離開。

(4) 要服從指導老師和實驗技術人員的指導，按實驗教材規定的步驟、儀器及試劑的規格和用量進行實驗，認真觀察和分析實驗現像，如實記錄實驗數據，不得抄襲他人實驗結果。

(5) 要愛護公物，凡屬違章操作損壞儀器設備的，要按規定賠償損失。未經許可，不得將實驗室儀器設備、實驗材料等帶出實驗室。要節約用水、電和藥品等。

(6) 保持實驗室的整潔，暫時不用的器材，不要放在臺面。污水、污物、殘渣、廢紙盒、玻璃碎片等應按要求放在指定地點，不得亂丟亂放，更不得丟入水槽；廢酸、廢堿、廢溶液應分別倒入指定容器進行處理。

(7) 實驗結束後，要按要求整理好儀器設備、實驗工具和實驗材料等，要認真清理好實驗室衛生，把水、電開關關閉，經指導老師或實驗室工作人員檢查同意後，纔可以離開。

12實驗室安全知識

在生物相關的實驗室中，會經常與毒性很強、有腐蝕性、易燃燒和具有爆炸性的化學藥品直接接觸，常使用易碎的玻璃和瓷質器皿，以及在水、電等高溫電熱設備的環境下進行緊張而細致的工作，因此，必須十分重視安全工作。

實驗室的安全守則：

(1) 進入實驗室開始工作前應了解氣體總閥門、水閥門及電閘所在處。離開實驗室時，一定要將室內檢查一遍，將水、電、氣的開關關好，門窗鎖好。

(2) 嚴禁在實驗室內喫東西、吸煙或把食具帶進實驗室。實驗完畢，必須洗淨雙手後纔能離開實驗室。

(3) 進實驗室後，在老師講解有關操作要求前，不得隨意搬弄儀器、器材。學生必須在教師指導或提示下，按正確的操作步驟和安全須知進行規定的有關實驗，不得隨意更改實驗內容。嚴禁單憑興趣，任意亂做實驗，防止發生事故。

(4) 實驗中，必須嚴格按照老師的要求、步驟操作。對獨立構思和試驗性的實驗，應事先征得老師同意後方可進行。當進行有可能發生危險的實驗時，要根據實驗情況采取必要的安全措施，如戴面罩或橡皮手套等，但不能戴隱形眼鏡。實驗進行中，操作者不得擅自離開。

(5) 使用電器設備(如烘箱、恆溫水浴鍋、離心機、電爐等)時，嚴防觸電，絕不可用濕手或在眼睛旁視時開關電閘和電器開關。凡是漏電的儀器，一律不能使用。

(6) 實驗操作時，要注意安全，防止化學藥品損傷自己或他人的眼睛、皮膚和衣物。各小組應獨立操作，不得相互戲耍，尤其要防止尖刺狀物體靠近臉部(頭部)。

(7) 熟悉安全用具如滅火器、急救箱的放置地點和使用方法。安全用具和急救箱不得移作他用。

13實驗室事故的預防131火災的預防(1) 在操作易燃的溶劑時要特別注意：應遠離火源；勿將易燃液體放在敞口容器中(如燒杯)直火加熱；加熱必須在水浴中加熱，切勿容器密閉。

(2) 在進行易燃物質實驗時，應先將乙醇一類易燃的物質搬開。

(3) 當使用大量的可燃性液體時，應在通風櫥中或在指定地點進行，室內應無火源。

(4) 不得把燃燒著或帶有火星的物品亂拋亂扔。

132中毒的預防

(1) 有毒、劇毒藥品應妥善保管，不許亂放，實驗後的有毒殘渣必須做妥善而有效的處理，不準亂丟。

(2) 接觸有毒、劇毒藥品時必須戴好手套，如具有揮發性，還需在通風櫃中或通風良好的環境中操作，並做好防護措施，如戴口罩等。在使用通風櫃時，頭部不要伸入櫃內。

133觸電的預防

使用電器時，應防止人體與電器導電部分直接接觸，絕不可用濕手或在眼睛旁視時開關電閘和電器開關。實驗結束後應切斷電源。

14實驗事故的處理方法141火災的處理起火後，要立即一面滅火，一面防止火勢蔓延(如采取切斷電源、移走易燃藥品等措施)。滅火的方法要針對起因選用合適的方法。一般的小火可用濕布、石棉布或砂子覆蓋燃燒物，即可滅火，火勢大時可用泡沫滅火器。但電器設備所引起的火災，隻能使用二氧化碳或四氯化碳滅火器滅火，不能使用泡沫滅火器，以免觸電。實驗人員衣服著火時，切勿驚慌亂跑，趕快脫下衣服或用石棉布覆蓋著火處。

142外傷的處理

在實驗室的外傷，主要是由玻璃儀器等的破碎引發的。傷處不能用手撫摸，也不能用水洗滌。作為緊急處理，首先應止血。若是玻璃創傷，應先把碎玻璃從傷處挑出，防止當壓迫止血時，將碎玻璃壓深。輕傷可塗以甲紫(或紅汞、碘酒)，必要時撒些消炎粉或敷些消炎膏，用繃帶包扎。傷口嚴重者，止血後應立即送醫院治療。

143燙傷的處理

發生燙傷不要用冷水洗滌傷處。傷處皮膚未破時，可塗擦飽和碳酸氫鈉溶液或用碳酸氫鈉粉調成糊狀敷於傷處，也可抹獾油或燙傷膏；如果傷處皮膚已破，可塗些甲紫或1%高錳酸鉀溶液。重傷者塗以燙傷藥膏後立即送醫院治療。

144酸堿腐蝕致傷的處理

受酸腐蝕時，先用大量水衝洗，再用飽和碳酸氫鈉溶液(或稀氨水、肥皂水)洗，後再用水衝洗。如果酸液濺入眼內，用大量水衝洗後，送醫院診治。受堿腐蝕，先用大量水衝洗，再用2%乙酸溶液或飽和硼酸溶液洗，後再用水衝洗。如果堿濺入眼中，用硼酸溶液洗。傷勢較重者，在急救之後，應速送醫院診治。

145中毒的處理

毒物濺入口內並未吞下時，應立即吐出，並用大量的清水衝洗口腔；毒物吞入體內時，應根據毒物的性質服用解毒劑(如酸或堿中毒，可灌注牛奶)，然後立即送醫院；吸入刺激性或有毒氣體時，將中毒者移至室外，呼吸新鮮空氣(但應注意氯氣、溴中毒不可進行人工呼吸，一氧化碳中毒不可施用興奮劑)。

146觸電的處理

觸電時可按下述方法之一切斷電路：①關閉電源；②用干木棍使導線與被害者分開；③使被害者和土地分離，急救時急救者必須做好防止觸電的安全措施，手或腳必須絕緣。

2實驗方案設計基礎知識21實驗設計的意義實驗設計是以概率論和數理統計為理論基礎，經濟地、科學地安排實驗的一項技術。實驗設計是科學研究計劃內關於研究方法與步驟的一項內容。在生物工程類的科研工作中，無論實驗室研究或現場調查，在制訂研究計劃時，都應根據實驗的目的和條例，結合統計學的要求，針對實驗的全過程，認真考慮實驗設計問題。一個周密而完善的實驗設計，能合理地安排各種實驗因素，嚴格地控制實驗誤差，從而用少的人力、物力和時間，限度地獲得豐富而可靠的資料。反之，如果實驗設計存在缺點，就可能造成不應有的浪費，且足以減損研究結果的價值。總之，實驗設計是實驗過程的依據，是實驗數據處理的前提，也是提高科研成果質量的一個重要保證。

22實驗設計的要素

實驗設計包括3個要素：實驗因素、實驗單位、實驗效應。在實驗中，三要素缺一不可，在實驗設計時必須予以認真考慮。

221實驗因素

所有影響實驗結果的條件都稱為影響因素，並有客觀與主觀、主要與次要之分。而實驗研究的目的不同，對實驗的要求也不同。研究者希望通過研究設計進行有計劃的安排，從而能科學地考察其作用大小的因素稱為實驗因素(如試劑的種類、用量、濃度等)；對評價實驗因素作用大小有一定干擾性且研究者並不想考察的因素稱為區組因素或稱重要的非實驗因素(如動物的窩別、體重等)；其他未加控制的許多因素的綜合作用統稱為實驗誤差。好通過一些預實驗，初步篩選實驗因素並確定哪些水平較合適，以免實驗設計過於復雜，實驗難以完成。

222實驗單位

實驗因素所作用的對像稱為實驗單位。例如，用菠菜做實驗，菠菜就是本次實驗的實驗單位或稱為受試對像；若用小鼠肝細胞做實驗，其表現形式稱為樣品(有時一個樣品由若干隻小鼠的肝細胞混合而成)。此時，一個樣品就是一個實驗單位。不同性質的實驗研究需要選取不同種類的實驗單位，一個完整的實驗設計中所需實驗單位的總數稱為樣本含量。實驗單位選擇是否合適直接關繫到實驗實施的難度，以及別人對實驗新穎性和創新性的評價。好根據特定的設計類型估計出較合適的樣本含量。在實驗設計中，要根據實驗觀察的目的與內容，明確規定采用什麼樣的實驗對像、實驗對像中的每個實驗單位必須具備的條件與要求，以保證受試對像的一致性。實驗單位需要有一定的數量，例數不能太少，也不宜過多。

223實驗效應

實驗因素取不同水平時在實驗單位上所產生的反應稱為實驗效應。實驗效應是反映實驗因素作用強弱的標志，它一般通過某些觀測指標數值的大小來體現。因此，在實驗設計過程中，要結合專業知識，盡可能多地選擇客觀性強的指標，在儀器和試劑允許的條件下，應盡可能選用具有特異性強、靈敏度高、準確可靠等特點的客觀指標。對一些半客觀(如讀取pH試紙上的數值)或主觀指標(如對一些定性指標的判斷)，一定要事先規定讀取數值的嚴格標準，隻有這樣方能準確地分析實驗結果，從而大大提高實驗結果的可信度。

總之，研究者應當對欲研究的問題有較為全面的了解，在實驗設計中千萬不要遺漏了某些重要的實驗因素和觀測指標，以免實驗研究的結果對事先提出的問題給出錯誤的回答。

23實驗設計的原則

實驗設計有屬於專業方面的，有屬於統計方面的。從統計方面說，主要應當考慮對照、重復、隨機化等問題，這就是所謂實驗設計的三原則。從生物工程專業方面說，實驗設計要具備以下條件：原理正確、操作簡便、現像明顯、藥品經濟、結論可信。因此，實驗設計的原則應包括：對照原則、隨機原則、重復原則、經濟原則。

231對照原則

空白對照組的設立——通過對照的設立纔能清楚地看出實驗因素在其中所起的作用。當某些處理本身夾雜著重要的非處理因素時，還需設立僅含該非處理因素的實驗組為實驗對照組；多種對照形式同時並存。

232隨機原則

隨機原則是指實驗材料的分配和各個實驗進行的次序，都是隨機確定的。統計方面而言，要求觀察值(或誤差)是獨立分布的隨機變量，隨機化通常能使這一假定有效。把實驗進行適當的隨機化也有助於“均勻”可能出現的外來因素的效應，即運用“隨機數字表”實現隨機化；運用“隨機排列表”實現隨機化；運用計算機產生“偽隨機數”實現隨機化。盡量運用統計學知識來設計實驗，減少外在因素和人為因素的干擾。

233重復原則

所謂重復原則，就是在相同實驗條件下必須做多次獨立重復實驗。一般認為重復3次以上的實驗纔具有較高的可信度。

234經濟原則

不論什麼實驗，都有它的選擇方案，這體現在資金的使用和人力、時間的損耗上，必要時可以預測一下實驗的產出和投入，以小的投入得到的產出。

24實驗設計的常用方法

根據不同的研究目的應采用不同的設計方法設計實驗。常用的實驗方法有以下幾種。

241完全隨機設計

完全隨機設計(completely randomized design)也稱單因素設計，其實質是將供試對像隨機分組。在動物實驗中，當實驗條件特別是試驗動物的初始條件比較一致時，可采用完全隨機設計。這種設計應用了重復和隨機化兩個原則，因此能使實驗結果受非處理因素的影響基本一致，真實反映實驗的處理效應。

242配對設計

配對設計(ma"

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