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整合課程基礎實驗(分子與細胞分冊) 版權信息
- ISBN:9787030496126
- 條形碼:9787030496126 ; 978-7-03-049612-6
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
整合課程基礎實驗(分子與細胞分冊) 內容簡介
本書是“以器官-系統為主線”的高等醫學院校:“5+3”臨床醫學專業醫學整合課程實驗系列教材的一部分,對傳統開設的生物化學、分子生物學、細胞生物學和醫學遺傳學四門課程的實驗內容進行了有機整合。全書分為基本實驗操作及常用儀器使用、經典驗證性實驗、綜合性實驗和創新性實驗共四章。教材內容新穎,體系完整,有所側重,便于選擇。
整合課程基礎實驗(分子與細胞分冊) 目錄
**章 基本實驗操作及常用儀器使用 1
**節 常用研究技術 1
第二節 基本實驗操作 24
第三節 常用儀器使用 32
第四節 實驗室規則及安全防護 43
第五節 如何撰寫實驗報告 44
第二章 經典驗證性實驗 46
**節 蛋白質定量分析實驗 46
實驗一 微量凱氏定氮法測定蛋白質含量 46
實驗二 雙縮脲法測定血清蛋白質含量 49
實驗三 Folin-酚試劑法測定蛋白質含量 50
實驗四 紫外分光光度法測定蛋白質濃度 52
實驗五 BCA法測定蛋白質濃度 54
第二節 層析實驗 56
實驗六 紙層析法觀察轉氨基作用 56
實驗七 葡聚糖凝膠柱層析分離血紅蛋白與魚精蛋白 58
實驗八 離子交換層析分離混合氨基酸 60
實驗九 薄層層析分離鑒定氨基酸 61
第三節 電泳實驗 64
實驗十 血清醋酸纖維薄膜電泳 64
實驗十一 聚丙烯酰胺凝膠電泳分離血清LDH同工酶 67
實驗十二 SDS-PAGE測定蛋白質的相對分子量 72
第四節 酶學實驗 74
實驗十三 血清堿性磷酸酶活性測定 75
實驗十四 血清丙氨酸氨基轉移酶活性測定 77
實驗十五 胰酶對蛋白質的消化和影響酶作用的因素 79
實驗十六 丙二酸對琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制作用 82
實驗十七 Hg2+對脲酶的抑制作用 84
實驗十八 酶米氏常數的測定 86
第五節 糖與脂質 87
實驗十九 血糖濃度的測定 88
實驗二十 腎上腺素對血糖濃度的影響 90
實驗二十一 血清三酰甘油濃度測定 91
實驗二十二 血清總膽固醇濃度測定 94
實驗二十三 血清載脂蛋白apoA1的測定 98
實驗二十四 血清過氧化脂質的測定 99
實驗二十五 血清脂蛋白瓊脂糖凝膠電泳 101
第六節 核酸分離純化技術 102
實驗二十六 基因組DNA的提取制備與檢測 102
實驗二十七 全血基因組DNA的試劑盒法提取制備與檢測 106
實驗二十八 總RNA的提取制備與檢測 108
實驗二十九 質粒DNA的提取制備與檢測 111
實驗三十 動物組織核酸的提取及成分鑒定 115
第七節 PCR技術 117
實驗三十一 常規PCR技術 117
實驗三十二 定量PCR技術 120
第八節 基因克隆技術 123
實驗三十三 凝膠中DNA片斷的純化回收 123
實驗三十四 DNA的限制性酶切與電泳 124
實驗三十五 DNA連接實驗 127
實驗三十六 感受態細胞的制備 130
實驗三十七 重組DNA轉化與藍白斑篩選 131
第九節 分子雜交與印跡技術 133
實驗三十八 核酸原位雜交 133
實驗三十九 Southern印跡雜交 139
實驗四十 Northern印跡雜交 142
實驗四十一 Western印跡 145
第十節 細胞結構 147
實驗四十二 動植物細胞的基本形態與結構及細胞顯微測量 147
實驗四十三 細胞內幾種細胞器的觀察 151
實驗四十四 小白鼠巨噬細胞吞噬實驗 152
實驗四十五 細胞內幾種化學成分的顯示 153
實驗四十六 細胞骨架系統的顯示與觀察 155
實驗四十七 細胞膜的通透性的觀察 157
第十一節 細胞增殖 158
實驗四十八 細胞融合實驗 158
實驗四十九 細胞有絲分裂觀察 159
實驗五十 細胞原代培養 161
實驗五十一 細胞傳代培養 163
實驗五十二 培養細胞的凍存、復蘇與運輸 163
第十二節 醫學遺傳 164
實驗五十三 人類某些遺傳性狀的觀察及皮膚紋理分析 165
實驗五十四 人類染色體照片核型分析 171
實驗五十五 染色體G顯帶染色體的核型分析 173
實驗五十六 人類染色體鏡下核型分析 176
第三章 綜合性實驗 178
實驗一 血清γ-球蛋白的分離純化及鑒定 178
實驗二 堿性磷酸酶的分離純化與動力學研究 183
實驗三 hCS基因在大腸埃希菌中的表達、純化及鑒定 187
實驗四 hCS基因在畢赤酵母中的表達及鑒定 192
實驗五 熒光原位雜交實驗 195
實驗六 用雙熒光素酶報告基因檢測啟動子活性 198
實驗七 電泳遷移阻滯實驗 201
實驗八 染色質免疫沉淀 205
實驗九 蛋白質雙向電泳 209
實驗十 肝癌組織的代謝組學分析 214
實驗十一 酵母雙雜交實驗 218
實驗十二 RNA干擾實驗 220
實驗十三 人類外周血染色體標本的制備觀察 224
實驗十四 人類惡性腫瘤染色體標本的制備觀察 225
實驗十五 羊水細胞培養及染色體標本的制備觀察 226
實驗十六 人精子染色體標本制備 228
實驗十七 綠色熒光蛋白標記的融合蛋白轉染及觀察 230
第四章 創新性實驗 231
實驗一 重要蛋白質或酶的分離純化 231
實驗二 家族性高膽固醇血癥的診斷 231
實驗三 血友病的分子診斷 233
實驗四 RNA干擾技術靶向沉默目的基因 233
實驗五 家系調查和遺傳病的系譜分析 234
實驗六 藥物誘導腫瘤細胞凋亡的檢測實驗 236
主要參考文獻 237
整合課程基礎實驗(分子與細胞分冊) 節選
**章 基本實驗操作及常用儀器使用 **節 常用研究技術 一、分光光度技術 每種物質均具有特異性的吸收光譜,不同物質由于分子結構的差異,對不同波長光線的吸收能力不同。凡是以光吸收、發射和散射等作用而建 立起來的光分析方法,稱為光譜分析法。分光光度技術就是一種常見的光譜分析方法,它利用物質特有的吸收光譜,對物質進行定性及定量的鑒定 分析。它不僅可應用于可見光,還可以擴展到紫外和紅外光譜。對于未經分離純化的復雜樣品,分光光度技術可直接檢測出其中極少量的物質成分 ,體現出高靈敏度、高精確度和快速簡便的特點。目前,分光光度技術已經成為生物化學工作中不可或缺的常用技術之一。 (一)基本原理 光由光量子組成,具有波-粒二相性,即不連續的微粒和連續的波動性。光的本質就是電磁波,分光光度法所使用的光譜范圍在200~10 000nm 之間。其中200~400nm為紫外光區,400~760nm為可見光區,760~10 000nm為紅外光區。分光光度技術的定量依據是比爾-朗泊(Beer-Lambert)定 律,簡稱比爾定律,也稱為光吸收定律。當一束平行單色光通過一定液層厚度的有色溶液時,由于溶質吸收了光能,光的強度就會減弱。溶液濃度 越大,液層厚度越大,入射光越強,則光被吸收的就越多,光強度的減弱現象越明顯。比爾定律正好描述了有色溶液對單色光的吸收程度與溶液及 液層厚度間的定量關系,即溶液的吸光度與溶液的濃度和液層厚度的乘積成正比。用公式表示: A=E×C×L (1-1) 式中,A為吸光度;E為吸光系數;C為溶液濃度;L為液層厚度;E是各物質在一定波長下的特征常數,可反映物質對光吸收的靈敏程度。E值越 大,表示該物質對此波長的光吸收能力越強。 比爾定律適用于有色溶液和均勻非散射的吸光物質(包括液體、氣體和固體),是各類分光光度法的定量依據。 (二)分光光度計基本結構 從含有各種波長的混合光中分離并測量單色光強度的儀器稱為分光光度計。由于分光光度計采用具有輻射連續光譜的光源,不同波長的分子吸 收光譜的強弱存在差異。因此,根據不同波長設計的分光光度計具有各自的用途和測定范圍,常用于測定分子光譜的分光光度計有三大類,即紫外 分光光度計,可見光分光光度計和紅外分光光度計。另外,還有萬用(全波段)分光光度計。分光光度計由下列五部分組成,包括光源、單色器、狹 縫、樣品池、檢測器和顯示器。 1. 光源 光譜儀器使用的光源配置的光源,必須提供所需波長范圍的連續光譜,并具備足夠的輸出功率和良好的穩定性。 常用的紫外光源有氫燈和氘燈,分別發射波長在190~360nm和180~500nm之間的光譜。由于氘燈輻射能量比氫燈大約4倍,使用壽命也比氫燈 長,目前大多數紫外分光光度計都使用氘燈。 常用的可見光光源有碘鎢燈、鈉燈和疝燈等。鎢燈發射連續波長的范圍在320~2500nm之間;鈉燈發射連續波長的范圍在400~10 000nm之間; 疝燈發射連續波長的范圍在250~700nm之間。 常用的紅外光光源有納恩斯特(Nernst)棒,這是一種通過電加熱使溫度達到1500~2000℃之間的惰性材料。它的檢測波長范圍在750~1 000 000nm之間。 2. 單色器 能將連續復合光源分解成單一波長的單色光或者具有一定寬度譜帶的分光器,稱為單色器。單色器由分光器和狹縫等色散元件組成 。 單色器由棱鏡或者光柵構成。棱鏡的分光原理是,當一束平行光進入棱鏡散射器后就會按波長順序分解成單一波長的單色光。經聚焦鏡聚焦后 ,在聚焦面的不同位置上成像,就得到按波長展開的光譜。光學玻璃棱鏡,主要用于可見分光光度計或紅外分光光度計;石英玻璃棱鏡主要用于紫 外分光光度計;人造藍寶石棱鏡,其用途與石英玻璃棱鏡相同。棱鏡的特點是波長越短,色散程度越好。所以用棱鏡的分光光度計,其波長刻度在 紫外區可達0.2nm,而在長波段只能達到5nm。光柵利用光的衍射和干涉原理進行分光,即在石英或玻璃的表面上刻劃許多平行線,刻線處不透光, 于是通過光的干涉和衍射現象,較長的光波偏折的角度大,較短的光波偏折的角度小,因而形成光譜。光柵單色器的性能優劣取決于光柵的材料和 單位面積上刻的條紋數量,刻得越多則分辨率越高。 3. 狹縫 狹縫是單色器的重要組成部分,直接影響儀器的分辨率。狹縫由兩塊鋒利金屬刀片(一塊弧形,一塊直形)組成,兩刀片之間嚴格平行 。由此在光通路上形成狹隙,將來自單色器的散射光切割成單色光,調節入射單色光的純度和強度。狹縫越大,采集光的面積越大,光的單色性越 差。反之,則光的單色性越好。狹縫可在0~2mm寬度內調節,較先進的分光光度計的狹縫寬度可隨波長一起調節。 4. 樣品池 樣品池也叫做比色杯或比色皿,由透明材料制成,比如硅酸鹽玻璃、有機玻璃、石英玻璃或其他晶體材料。不同的檢測波長可選用 不同材料制成的比色杯,例如在紫外光波區檢測可選用石英玻璃比色杯,在可見光波區可選用普通光學玻璃比色杯,在中紅外和遠紅外光波區可選 用無機鹽晶體材料制成的比色杯。樣品池用來盛放溶液,每個樣品池壁厚度等規格應盡可能完全相同,否則將產生測量誤差。 5. 檢測器 檢測器也被稱為光電轉換器,主要功能是將光信號轉變為電信號,再通過放大器把信號輸送給顯示器。檢測器必須在一個較廣的波 長范圍內對輻射信號都有響應,尤其在低功率輻射時對輻射能的吸收要更敏感,對輻射的響應更快,轉換的電信號容易放大,產生的噪聲要小,生 成的信號與入射光強度成正比。 光子響應檢測器又分為光電光檢測器、光電倍增管檢測器、二極管列陣檢測器。其中,光電管是由密封在玻璃管或石英玻璃管內的兩個金屬電 極組成,包括一個陰極和一個陽極。光電管的光譜響應特性取決于陰極上的涂層材料,不同陰極材料制成的光電管使用光譜范圍不同,在不同的波 區測定光譜輻射,需選擇不同的光電管。陰極是用對光敏感的金屬(比如堿土金屬的氧化物)制成。光越強,電子放出越多,由于電子帶負電,被吸 引到陽極上而產生電流。光電管產生電流很小,需要放大。分光光度計采用電子倍增光電管,在光電管的陰極和陽極之間增加了若干倍增電極,故 在光照射下產生的電流比其他光電管要大很多,因此可提高測定的靈敏度。 6. 顯示器 顯示器是將檢測器產生的光電流以某種方式轉變成模擬數字結果,再以一定方式顯示出來。模擬輸出裝置包括電流表、電壓表、記 錄器、示波器、計算機聯用等。一般多功能的精密分光光度計大多數采用軟件配套的計算機顯示。 (三)分光光度計的基本應用 1. 利用標準管測定溶液物質的含量 可見和紫外分光光度法都可用于測定溶液中物質的含量。含量測定時所用波長通常要選擇被測物質的*大 吸收波長。這樣做的好處是檢測靈敏度大,物質在含量上的細微變化都將引起吸光度的明顯改變,并且可避免其他物質的干擾。 對已知濃度的標準管和測定管進行同樣的處理和顯色,分別讀取吸光度,再根據公式(1-1)計算測定管中物質的含量,計算過程如下: A1 = E1C1L1 A2 = E2C2L2 (1-1) 其中A1和A2分別表示標準溶液和未知濃度溶液的吸光度,C1和C2分別表示標準溶液和未知濃度溶液的物質濃度,L1和L2分別表示盛放標準溶液 和未知濃度溶液比色杯的內徑長度。其中L1=L2,故將上述兩個公式改寫為: A1/(E1C1)= A2/(E2C2)(1-2) 鑒于標準溶液和待測溶液中的物質相同,故E1=E2,將公式(1-2)簡寫為: C2 =(A2/A1)× C1(1-3) 考慮到標準溶液和待測溶液的體積相同,將公式(1-3)簡寫為: m2 =(A2/A1)×m1(1-4) 其中m1和m2分別表示標準溶液和待測溶液中物質的含量,應用公式(1-4)可計算出待測溶液中物質的含量m2。 2. 繪制標準曲線測定溶液物質的含量 對一組梯度濃度的標準管處理顯色后,讀取每管吸光度。以溶液濃度為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制 標準曲線,在選定濃度范圍內標準曲線應為直線。然后,在與標準管相同處理的條件下,測定未知濃度溶液的吸光度,即可從標準曲線上查到其相 對應的濃度。 一般而言,標準曲線的濃度范圍在待測物質濃度的0.5~2倍之間,對應的吸光度應在0.05~1.00之間。另外,應在同一臺儀器上進行標準曲線 的繪制與應用,繪制的標準曲線僅供短期使用,否則結果存在誤差。 3. 通過摩爾吸光率推算溶液物質的濃度 比爾定律公式中的E為吸光系數,當溶液濃度C為1mol/L,液層厚度L為1cm時,E值等于摩爾消光率, 用ε表示,單位為L/(mol cm)。ε是物質的特征常數之一,由物質的性質與光波長決定。同一物質在不同的波長所測得的ε值不同,一般采用ε 值*大的波長進行比色測定。 讀取液層厚度為1cm時的溶液吸光度,結合已知的ε值,根據公式(1-5)推算出待測溶液的物質濃度: C = A/ε(1-5) 該方式是紫外吸收法測定蛋白質溶液含量的基礎。蛋白質在280nm波長處有*大吸光值,其高低與蛋白質中賴氨酸和色氨酸的含量有關,故同 樣濃度不同類型的蛋白質在280nm波長處具有不同的吸光值。在一定條件下,蛋白質的摩爾吸光率是一個恒定值。測出待測蛋白質溶液的吸光值, 即可根據公式1-5推算出待測蛋白的濃度。 紫外分光光度計適用于單一組分的物質或兩個組分組成的混合物(兩者的吸收峰完全獨立)的定量分析,但對于存在某些干擾雜質的樣品,則需 進行校正。例如,蛋白溶液中若混有核酸成分,則需采用280nm/260nm的吸光度比值校正,才能確定溶液中蛋白質的實際含量。 4. 測定混合物中各組分的濃度 面對含有2種或2種以上組分的待測溶液,根據各組分吸收光譜的重疊程度,選擇不同的測定方法。例如,待測 溶液各組分的吸收峰互不干擾,則可按照單一組分測定方法分別測定各組分的濃度;各組分的吸收峰相互重疊,則可在多波長的光照射下,分別測 定其波長處溶液的表觀吸光度,然后建立聯合方程式,通過解方程獲得各組分的濃度。 5. 鑒定化合物的種類 使用分光光度計可繪制吸收光譜曲線。方式是采用各種波長不同的單色光分別通過某一濃度的溶液,測定此溶液對每一 種單色光的吸光度,然后以波長為橫坐標,以吸光度為縱坐標繪制吸光度-波長曲線,即吸收光譜曲線。各種物質具有特定的吸收光譜曲線,因此 可通過吸收光譜曲線圖鑒定化合物。特定化合物在不同濃度時,其吸收光譜曲線中,峰值的大小不同,但形狀相似,吸收高峰和低峰的波長是固定 不變的。 紫外吸收光譜分析主要用于已知物質的定量分析和純度分析,比如用于蛋白質的定量分析(如前所述)。紫外線吸收是由化合物中的不飽和結構 造成的,含有雙鍵的化合物表現出吸收峰。紫外吸收光譜比較簡單,同一化合物的紫外吸收光譜應完全一致。值得注意的是,具有相同吸收光譜的 化合物其結構不一定相同。因此紫外吸收光譜分析需和其他方法結合起來確定化合物的種類。 (張瑩) 二、電泳技術 在電場作用下,帶電顆粒向著與其電性相反的電極方向以一定的速度進行泳動,使組分分離成狹窄的區帶,稱為電泳。在一定條件下,混合物 中各組分的大小、攜帶電荷等不同,在同一電場下經過一段時間的泳動,就可有效的分離各組分。電泳技術就是由各種帶電顆粒在電場中遷移率不 同而進行分離的一種技術。生物大分子如蛋白質、核酸、多糖等常以顆粒分散于溶液中,它們所攜帶的靜電荷主要取決于基質的H+濃度。以蛋白質 分子為例,蛋白質分子具有許多可解離的酸性基團和堿性基團,在一定非等電點條件下,就會解離帶電,蛋白質分子的性質和溶液的pH及離子強度 共同決定了它的帶電的性質和電荷量 。帶電的蛋白質分子在電場中就會朝著其所帶電荷相反的方向移動,
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