生物技术专业生物技术概论教学大纲.docx
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生物技术专业生物技术概论教学大纲
楚雄师范学院化学与生命科学学院
生物技术专业《生物仪器分析》（理论）课程
教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
032207009
课程中文名称：
生物仪器分析
课程英文名称：
ChemicaoIndustryPress
课程性质：
专业限选选课
使用专业：
生物技术专业
开课学期：
第六学期
总学时：
理论36学时，实验１８学时
总学分：
３学分
预修课程：
植物生物学、动物生物学、无机化学、有机化学、物理学
课程简介：
《生物仪器分析》是生物技术专业选修课，总学时54，学分3，理论３６学时，实验１８学时。
该门课程理论教学主要介绍了常用生物仪器的基本类型、基本特点、基本原理、基本使用方法。
内容涉及生物样品的预制备、细胞生物学新型研究技术与设备、色谱技术及其相关设备、光谱技术与光谱仪、波谱技术及核磁共振仪、质谱技术与质谱仪、色谱波谱联用技术、分子生物学技术常用仪器设备等八章内容。
实践教学主要要求学生掌握气相色谱仪使用方法、紫外光谱仪使用方法、荧光光谱仪使用方法、原子吸收光谱仪使用方法、植物DNA、RNA提取、PCR仪使用、电泳仪使用、凝胶检测成象系统使用。
通过本门课程的教学，要求学生了解常用生物仪器的种类和相关知识，明确生物仪器的基本概念、基本原理，掌握生物仪器的基本使用方法和操作步骤。
教材建议：
徐金森主编《现代生物科学仪器分析入门》，化工出版社，北京：
2004第1版。
参考书：
1、北京大学化学系仪器分析教学组主编《仪器分析教程》，北京大学出版社：
1997-05-01。
2、何金兰、杨克让、李小戈编著《仪器分析原理》，科学出版社：
2002-8第1版。
3、田丹碧主编《仪器分析》，化学工业出版日期：
2004年9月。
4、苏克曼， 张济新主编《仪器分析实验》，高等教育出版社：
1994年6月。
二、课程性质、目的及总体教学要求
课程的基本特性：
《生物仪器分析》是生物技术专业选修课，总学时54，学分3，理论３６学时，实验１８学时。
课程的教学目的：
通过本门课程的教学，要求学生了解常用生物仪器的种类和相关知识，明确生物仪器的基本概念、基本原理，掌握生物仪器的基本使用方法和操作步骤。
实践教学主要要求学生掌握气相色谱仪使用方法、紫外光谱仪使用方法、荧光光谱仪使用方法、原子吸收光谱仪使用方法、植物DNA、RNA提取、PCR仪使用、电泳仪使用、凝胶检测成象系统使用。
课程的总体教学要求：
通过本门课程的教学，要求学生了解常用生物仪器的种类和相关知识，明确生物仪器的基本概念、基本原理，掌握生物仪器的基本使用方法和操作步骤。
实践教学主要要求学生掌握气相色谱仪使用方法、紫外光谱仪使用方法、荧光光谱仪使用方法、原子吸收光谱仪使用方法、植物DNA、RNA提取、PCR仪使用、电泳仪使用、凝胶检测成象系统使用。
三、章节教学内容与要求
课程性质：
《生物仪器分析》是生物技术专业选修课，总学时54，学分3，理论３６学时，实验１８学时。
课程目标：
通过本门课程的教学，要求学生了解常用生物仪器的种类和相关知识，明确生物仪器的基本概念、基本原理，掌握生物仪器的基本使用方法和操作步骤。
实践教学主要要求学生掌握气相色谱仪使用方法、紫外光谱仪使用方法、荧光光谱仪使用方法、原子吸收光谱仪使用方法、植物DNA、RNA提取、PCR仪使用、电泳仪使用、凝胶检测成象系统使用。
考核方式：
本门课程为考查，平时成绩30%，期末成绩70%。
教学进度与学时安排：
日
期
周
次
授课内容章节名称
课
堂
时
数
课
外
时
数
实习、实验和科学研究名称
或习题课、辅导课名称
课堂时数
课外时数
月
日
一
第一章生物样品的预制备
第一节组织匀浆机与破碎机
第二节液相和固相萃取装置
第三节旋转浓缩仪
第四节离心理论及超速离心机
第五节低温及超低温冻干与冷藏
2
1、简述组织匀浆机与破碎机、液相和固相萃取装置的基本结构、基本方法？
2、简述旋转浓缩仪、超速离心机、低温及超低温冻干与冷藏的基本结构、基本方法？
2
二
第二章细胞生物学新型研究技术与设备
第一节激光扫描共聚焦显微镜系统
２
1、简述激光扫描共聚焦显微镜的基本结构。
2
三
第二节流式细胞仪
2
2、简述流式细胞仪的基本原理。
3、简述FCM样品制备的主要步骤
2
四
第三章色谱技术及其相关设备
第一节色谱法原理
第二节气相色谱仪
2
1、简述HPLC主要参数及操作条件优化。
2、简述色谱法基本理论基本原理。
6
实验一、气相色谱仪使用方法
３
完成实验报告
五
第三节高效液相色谱仪
第四节超临界流体色谱仪
第五节高效毛细管电泳仪
2
3、简述超临界流体及其特性。
4、简述毛细管电泳基本操作条件及其优化。
6
实验二、紫外光谱仪使用方法
３
完成实验报告
六
第四章光谱技术与光谱仪
第一节电磁辐射的基本理论
第二节紫外—可见光谱仪
第三节红外光谱仪
2
1、简述UV-VIS光谱的特征。
2、简述UV-Vis光谱仪操作条件优化。
3、简述红外光谱法的基本原理。
七
第四节荧光光谱仪
第五节原子发射光谱仪
第六节原子吸收光谱仪
２
4、简述荧光分析方法的基本方法步骤。
5、分析原子吸收光谱仪操作中的干扰及其消除。
6
实验三、红外光谱仪使用方法
３
完成实验报告
八
第五章波谱技术及核磁共振仪
第一节核磁共振波谱基本原理
第二节核磁共振波谱仪
第三节13C的核磁共振波谱仪
2
1、简述核磁共振波谱仪的类型。
2、简述核磁共振波谱基本原理。
3、简述连续波NMR仪的使用方法及步骤。
6
九
第六章质谱技术与质谱仪
第一节质谱技术的基本原理
第二节质谱的基本结构
2
1、简述质谱仪的基本结构。
2、简述质谱技术的基本原理。
6
实验四、植物DNA提取
3
完成实验报告
十
第四节 质谱仪主要性能指标
第三节质谱图及其判读
第六节 生物质谱技术简介
２
3、简述质谱仪的使用方法及步骤。
5
实验五、植物RNA提取
3
完成实验报告
十一
第七章色谱·波谱联用技术
第一节气相色谱—质谱联用
第二节高压液相色谱—质谱联用
2
1、简述高压液相色谱—质谱联用的基本原理。
2、简述气相色谱—质谱联用的基本原理。
5
实验六、PCR仪、电泳仪及凝胶检测成象系统
3
完成实验报告
十二
第三节毛细管电泳色谱—质谱联用
第三节气相色谱—核磁共振波谱联用
2
3、简述毛细管电泳色谱—质谱联用方法及步骤。
4
十三
第五节高压液相色谱—核磁共振波谱联用
２
4、简述高压液相色谱—核磁共振波谱联用方法及步骤。
4
十四
第六节MS—MS联用技术
第七节其他联用技术
2
2
十五-
第七章分子生物学技术常用仪器设备
第一节电泳仪
第二节电泳仪的相关装置
2
1、简述电泳仪的类型、结构及特点。
2
十六
第四节PCR仪
第四节转基因仪
2
2、简述PCR仪的工作原理及使用方法
3、比较各种转基因仪的优缺点
2
十七
第五节基因差示系统
２
十八
考试
２
教学目的要求和内容
第一章生物样品的预制备（4学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解生物样品预制备的目的意义，明确生物样品的预制备的基本原理，掌握生物样品的预制备的基本方法。
教学重点：
生物样品的预制备的原理及基本方法。
教学难点：
生物样品的预制备的原理
教学内容：
第一节组织匀浆机与破碎机
教学目标：
通过本节的教学要求学生了解组织匀浆机与破碎机
的基本类型，明确组织匀浆机与破碎机的基本原理，掌握组织匀浆机与破碎机的基本结构、基本特点和基本方法。
第二节液相和固相萃取装置
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解液相和固相萃取装置的基本类型，明确液相和固相萃取的基本原理，掌握液相和固相萃取的基本结构、基本特点和基本方法。
一、索氏抽提装置
二、快速溶剂萃取仪
三、固相萃取
第三节旋转浓缩仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解旋转浓缩仪的基本类型，明确旋转浓缩仪的基本原理，掌握旋转浓缩仪的基本基本结构、基本特点和使用方法。
第四节离心理论及超速离心机
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解超速离心机的基本类型，明确超速离心机的基本结构和基本特点和基本原理，掌握超速离心机的基本使用方法。
一、离心机的主要参数
二、离心机分类
三、离心机的基本结构
四、离心机使用注意事项
第五节低温及超低温冻干与冷藏
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解低温及超低温冻干与冷藏的常用设备，明确低温及超低温冻干与冷藏机的基本结构、基本特点和基本原理，掌握低温及超低温冻干与冷藏。
复习思考题:
1、简述组织匀浆机与破碎机、液相和固相萃取装置、旋转浓缩仪、超速离心机、低温及超低温冻干与冷藏的基本结构、基本方法？
第二章细胞生物学新型研究技术与设备（4学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解细胞生物学新型研究设备的基本类型，明确细胞生物学新型研究设备的基本结构、基本特点和基本原理，掌握细胞生物学新型研究设备的基本使用方法。
教学重点：
细胞生物学新型研究设备的基本结构、基本特点和基本原理，掌握细胞生物学新型研究设备的基本使用方法。
教学难点：
细胞生物学新型研究设备的基本原理。
教学内容：
第一节激光扫描共聚焦显微镜系统
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解激光扫描共聚焦显微镜，明确激光扫描共聚焦显微镜的基本结构、基本特点和基本原理，掌握激光扫描共聚焦显微镜的基本使用方法。
一、概述
二、共聚焦原理及扫描方法
三、LSCM的基本结构组成
四、LSCM的基本功能概述
五、荧光探针简介
六、LSCM样品的制备与测定分析
第二节流式细胞仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解流式细胞仪，明确流式细胞仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握流式细胞仪的基本使用方法。
一、流式细胞仪概述
二、流式细胞仪的基本结构
三、流式细胞仪的分析及分选原理
四、FCM常用参数及其意义
五、FCM测定结果的表示
六、FCM样品制备的主要步骤
七、磁式细胞分选器简介
复习思考题:
1、简述激光扫描共聚焦显微镜的基本结构。
2、简述流式细胞仪的基本原理。
3、简述FCM样品制备的主要步骤
第三章色谱技术及其相关设备（4学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解色谱技术及其相关设备的基本类型，明确色谱技术及其相关设备的基本结构、基本特点和基本原理，掌握色谱技术及其相关设备的基本使用方法。
教学重点：
色谱技术及其相关设备的基本结构、基本特点和基本原理、基本方法。
教学难点：
色谱技术及其相关设备的基本原理。
教学内容：
第一节色谱法原理
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解色谱法概念、分类及其常用术语，明确色谱法基本原理，掌握色谱法原的基本使用方法。
一、色谱法概念及分类
二、色谱图及其常用术语
三、色谱法基本理论
第二节气相色谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解气相色谱仪的基本类型，明确气相色谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握气相色谱仪的基本使用方法。
一、填充柱气相色谱仪
二、毛细管气相色谱仪
三、色谱条件的优化
四、GC测定方法及结果报告
第三节高效液相色谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解高效液相色谱仪，明确高效液相色谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握高效液相色谱仪的基本使用方法。
一、HPLC的固定相和流动相
二、高效液相色谱仪
三、HPLC主要参数及操作条件优化
第四节超临界流体色谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解超临界流体色谱仪，明确高超临界流体色谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握超临界流体色谱仪的基本使用方法。
一、超临界流体及其特性
二、SFC的原理及一般流程
三、SFC的仪器结构
四、SFC的应用简介
第五节高效毛细管电泳仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解高效毛细管电泳仪，明确高效毛细管电泳仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握高效毛细管电泳仪的基本使用方法。
一、概述
二、毛细管电泳的电泳模式
三、毛细管电泳的基本理论与主要参数
四、毛细管电泳仪
五、毛细管电泳基本操作条件及其优化
教学实验：
实验一、气相色谱仪使用方法（３学时）
复习思考题:
1、简述HPLC主要参数及操作条件优化。
2、简述色谱法基本理论基本原理。
3、简述超临界流体及其特性。
4、简述毛细管电泳基本操作条件及其优化。
第四章光谱技术与光谱仪（6学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解光谱技术与光谱仪的基本类型，明确各类光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握光谱仪的基本使用方法。
教学重点：
各类光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理、基本使用方法。
教学难点：
各类光谱仪的基本原理。
教学内容：
第一节电磁辐射的基本理论
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解电磁辐射及相关概念，明确电磁辐射的基本原理。
一、光的波粒二象性
二、电磁波谱
三、吸收光谱和发射光谱
第二节紫外—可见光谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解紫外—可见光谱仪，明确紫外—可见光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握紫外—可见光谱仪的基本使用方法。
一、紫外—可见光谱
二、UV-VIS光谱的特征与描述
三、紫外—可见光谱仪
四、UV-Vis光谱仪操作条件优化
第三节红外光谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解红外光谱仪，明确红外光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握红外光谱仪的基本使用方法。
一、红外光谱法的基本原理
二、红外光谱仪
三、样品制备及IR分析
第四节荧光光谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解荧光光谱仪，明确荧光光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握荧光光谱仪的基本使用方法。
一、荧光产生机理
二、激发光谱和发射光谱
三、荧光光谱仪的结构
四、荧光分析方法
第五节原子发射光谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解原子发射光谱仪，明确原子发射光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握原子发射光谱仪的基本使用方法。
一、基本原理
二、仪器结构
三、分析方法
第六节原子吸收光谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解原子吸收光谱仪，明确原子吸收光谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握原子吸收光谱仪的基本使用方法。
一、基本原理
二、仪器结构与工作原理
三、分析操作中的干扰及其消除
教学实验：
实验二、紫外光谱仪使用方法（３学时）
实验三、红外光谱仪使用方法（３学时）
复习思考题:
1、简述UV-VIS光谱的特征。
2、简述UV-Vis光谱仪操作条件优化。
3、简述红外光谱法的基本原理。
4、简述荧光分析方法的基本方法步骤。
5、分析原子吸收光谱仪操作中的干扰及其消除。
第五章波谱技术及核磁共振仪（6学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解波谱技术及核磁共振仪的基本类型，明确核磁共振仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握波谱技术及核磁共振仪的基本使用方法。
教学重点：
核磁共振仪的基本结构、基本特点和基本原理、基本使用方法。
教学难点：
核磁共振仪的基本原理。
教学内容：
第一节核磁共振波谱基本原理
[教学目标]通过本节的教学要求学生明确核磁共振波谱的基本原理。
一、核的自旋及其磁性质
二、弛豫及其机制
三、化学位移及其表示法
第二节核磁共振波谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解核磁共振波谱仪的基本类型，明确核磁共振波谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握核磁共振波谱仪的基本使用方法。
一、连续波NMR仪
二、傅里叶变换NMR仪
三、NMR的测定
第三节13C的核磁共振波谱仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解13C的核磁共振波谱仪，明确13C的核磁共振波谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握13C的核磁共振波谱仪的基本使用方法。
复习思考题:
1、简述核磁共振波谱仪的类型。
2、简述核磁共振波谱基本原理。
3、简述连续波NMR仪的使用方法及步骤。
第六章质谱技术与质谱仪（2学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解质谱技术与质谱仪，明确质谱仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握质谱技术与质谱仪的基本使用方法。
教学重点：
质谱仪的基本结构、基本特点和基本原理、基本使用方法。
教学难点：
质谱仪的基本原理。
教学内容：
一、质谱技术的基本原理
二、质谱仪的基本结构
三、质谱仪主要性能指标
四、质谱图及其判读
五、生物质谱技术简介
复习思考题:
1、简述质谱仪的基本结构。
2、简述质谱技术的基本原理。
3、简述质谱仪的使用方法及步骤。
第七章色谱·波谱联用技术（6学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解色谱·波谱联用技术，明确色谱·波谱联用技术的基本原理，掌握色谱·波谱联用技术基本使用方法。
教学重点：
色谱·波谱联用技术的基本原理、基本使用方法。
教学难点：
色谱·波谱联用技术的基本原理。
教学方法：
第一节气相色谱—质谱联用
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解气相色谱—质谱联用技术，明确气相色谱—质谱联用基本原理，掌握气相色谱—质谱联用的基本方法步骤。
第二节高压液相色谱—质谱联用
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解气相色谱—质谱联用，明确气相色谱—质谱联用基本原理，掌握气相色谱—质谱联用使用方法。
第三节毛细管电泳色谱—质谱联用
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解毛细管电泳色谱—质谱联用，明确毛细管电泳色谱—质谱联用基本原理，掌握毛细管电泳色谱—质谱联用的方法及步骤。
第四节气相色谱—核磁共振波谱联用
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解气相色谱—核磁共振波谱联用，明确气相色谱—核磁共振波谱联用基本原理，掌握气相色谱—核磁共振波谱联用使用方法。
第五节高压液相色谱—核磁共振波谱联用
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解高压液相色谱—核磁共振波谱联用，明确高压液相色谱—核磁共振波谱联用基本原理，掌握高压液相色谱—核磁共振波谱联用使用方法。
第六节MS—MS联用技术
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解MS—MS联用技术，明确MS—MS联用技术基本原理，掌握MS—MS联用技术方法。
第七节其他联用技术
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解其他联用技术，明确其他联用技术基本原理，掌握其他联用技术的步骤。
复习思考题:
1、简述高压液相色谱—质谱联用的基本原理。
2、简述气相色谱—质谱联用的基本原理。
3、简述毛细管电泳色谱—质谱联用方法及步骤。
4、简述高压液相色谱—核磁共振波谱联用方法及步骤。
第八章分子生物学技术常用仪器设备（6学时）
教学目标：
通过本章的教学要求学生了解分子生物学技术常用仪器设备，明确分子生物学技术常用仪器设备的基本原理，掌握分子生物学技术常用仪器设备使用方法。
教学重点：
分子生物学技术常用仪器设备的基本原理、使用方法。
教学难点：
分子生物学技术常用仪器设备的基本原理
教学内容：
第一节电泳仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解电泳仪的基本类型，明确各种电泳仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握电泳仪的基本使用方法。
一、凝胶电泳仪
二、等电聚焦电泳仪
三、制备型电泳仪
第二节电泳仪的相关装置
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解电泳仪的相关装置，明确电泳仪的相关装置的基本结构、基本特点和基本原理，掌握电泳仪的相关装置的基本使用方法。
一、灌胶模具
二、电源
三、恒温装置
四、干胶器
五、凝胶扫描和摄录装置
六、电泳印迹装置
七、电泳洗脱装置
第三节PCR仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解PCR仪，明确PCR仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握PCR仪的基本使用方法。
第四节转基因仪
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解转基因仪的基本类型，明确各种转基因仪的基本结构、基本特点和基本原理，掌握转基因仪的基本使用方法。
一、基因枪
二、氦气加速枪
三、电穿孔仪
第五节基因差示系统
[教学目标]通过本节的教学要求学生了解基因差示系统，明确基因差示系统的基本结构、基本特点和基本原理，掌握基因差示系统的基本使用方法。
教学实验：
实验四、植物DNA提取（３学时）
实验五、植物ＲＮＡ提取（３学时）
实验六、实验六、PCR仪、电泳仪及凝胶检测成象系统（３学时）
复习思考题:
1、简述电泳仪的类型、结构及特点。
2、简述PCR仪的工作原理及使用方法。
3、比较各种转基因仪的优缺点。
四、习题教学内容与要求（以自学为主，兼做有代表性的题目）
1、简述离心机的分类及离心机使用注意事项。
2、试画出激光扫描共聚焦显微镜工作原理示意图。
3、激光扫描共聚焦显微镜由哪些部分组成？
4、什么是流式细胞仪？
它有什么功能？
有哪些优点？
5、什么是色谱分析？
简述色谱法的基本原理？
6、试画出气相色谱分析流程图。
7、试述气相色谱的工作原理、基本结构和功能。
8、试画出高效液相色谱工作流程图。
试述液相色谱工作原理、基本结构和功能。
9、试画出紫外-可见光谱仪工作流程图。
试述紫外-可见光谱仪的工作原理、基本结构和功能。
１０、试画出红外光谱仪工作流程图。
试述红外光谱仪的工作原理、基本结构和功能。
１１、试画出高荧光光谱仪工作流程图。
试述荧光光谱仪的工作原理、基本结构和功能。
１２、试画出原子发射光谱仪工作流程图。
试述原子发射光谱仪的工作原理、基本结构和功能。
１３、什么是原子吸收光谱？
试画出原子吸收光谱仪基本结构示意图。
１４、什么是核磁共振波普技术？
它有何意义？
１５、什么是质谱技术？
简述质谱技术的基本原理。
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