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遗传学实验 (1)


实验一 细胞凝集反应(2 学时 验证性实验)
一、实验目的 1、观察血细胞的凝集现象; 2、掌握凝集素促使细胞凝集的原理。 二、实验原理 细胞质膜是由蛋白质不同程度镶嵌在脂双层中所形成的动态流动结构, 蛋白 质和脂类分子又与寡糖链结合为糖蛋白和糖脂分子, 糖蛋白和糖脂分子伸至细胞 表面的分枝状寡糖链在质膜表面形成细胞外被(又称为糖萼)。许多研究结果表 明:细胞间的分子识别、细胞的生长和分化、免疫反应和肿瘤发生等均与细胞外 被(分枝状寡糖链)有关。凝集素能与细胞外被的糖分子相连接、在细胞间形成 “桥”,从而达到细胞凝集的效果。 凝集素(1ectin)是一类含糖的(少数凝集素例外)并能与糖进行专一性结 合的蛋白质, 它具有凝集细胞和刺激细胞分裂的作用。凝集素促使细胞凝集主要 是由于它能与细胞外被的糖分子相连接、在细胞间形成“桥”的结果,且加入与凝 集素互补的糖分子可以抑制细胞间的凝集反应。 三、实验材料及用品 ? 实验材料: 1.土豆块茎。 2.2%的红细胞:以无菌方法抽取兔子静脉血液(加抗凝剂) ,用生理盐水 洗 5 次,每次 2000 r/min,离心 5 min,最后按沉淀压积的红细胞体积用生理盐 水配成 2%红细胞悬液 ? 器材:显微镜、托盘天平、载玻片若干、滴管 2 支、离心管 2 支。 ? 试剂: PBS 缓冲液:称取 NaCl 7.2g、NazHP04 1.48g、KH2P04 0.43g、加蒸 馏水,定容至 l000 mL,调 pH 值到 7.2。 Alsever 溶液 葡萄糖 2.05g 柠檬酸钠(Na9C6H5O7.2H2O) 0.89g 柠檬酸(C6H 6O7.H2O) 0.05g 氯化钠 0.42g 蒸馏水 100ml 调 PH 至 7.2,过滤灭菌或高压灭菌 10min,置 4℃冰箱保存。 四、实验步骤 ①称取土豆去皮块茎 2g ②加 10 mL PBS 缓冲液,浸泡 2h(浸出的粗提液中含有可溶性土豆凝集素) ③载玻片上滴一滴土豆凝集素 ④再滴一滴 2%红细胞液,充分混匀 ⑤静置 20 min

⑥低倍显微镜下观察血球凝集现象 ⑦以 PBS 液加 2%血细胞悬液作为对照实验 五、实验作业 1.绘制简图,表示血细胞的凝集过程; 2.图示血细胞凝集的原理。

实验二

有丝分裂制片技术和显微观察(2 学时 验证性实验) 与实验 3 二选一

一、实验目的 通过对植物组织的取材、预处理、解离、染色、压片等制片步骤的学习,掌 握植物制片技术,奠定细胞遗传学的研究技术;通过对植物根尖细胞的观察,掌 握有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化。 二、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。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。 三、实验材料及用品 ? 材料:蒜瓣 ? 用具:显微镜、剪刀(或刀片) 、镊子、载玻片、盖玻片、滤纸、铅笔、 玻璃皿。 ? 药品及试剂:解离液、改良苯酚 解离液:质量分数为 15%的盐酸+体积分数为 95%酒精(1:1) 15g 盐酸,26g 水 配 41ml+ 41ml 95%的酒精 染色液:改良苯酚 甲液:3 克碱性品红,溶于 70%酒精 100ml(可长期保存) , 乙液:甲液 10ml,加入 5%苯酚(石炭酸)水溶液 90ml(限 2 周内使用) , 染色液母液:B 液 45ml,37%甲醛 6ml,冰醋酸 6ml。 改良卡宝品红染色液:染色液母液 10ml, 45%醋酸 90ml, 山梨醇 1 克 配制后立即使用着色能力差,两周后着色能力增强。 四、实验步骤 ㈠材料准备: 在实验课前 2~3 天将蒜瓣置于盛有清水的小烧杯上室温下培养,待根长 1~2cm 时,可取生长健壮的根尖制片观察。

㈡解离: 根尖、茎尖等体细胞需经处理,除去细胞间的果胶层,并使细胞壁软化,才 便于压片。 这种处理过程称为解离,解离时间的长短依植物材料和解离液的不同 而不同。时间短细胞不易压散,时间过长,细胞被压破,且影响染色效果。 方法:剪取蒜瓣的根尖 2 mm~ 3 mm,立即放入盛有解离液的玻璃皿中, 在室温下解离 3 min~5 min 后取出根尖。 ㈢漂洗: 待根尖酥软后,用镊子取出,放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约 10 min。 ㈣染色: 把蒜瓣根尖放进盛有改良苯酚的玻璃皿中,染色 3 min~5 min。 ㈤制片: 用镊子将这段蒜瓣根采取出来,放在载玻片上,加一滴清水,并且用镊子尖 把蒜瓣根尖弄碎,盖上盖玻片,在盖玻片上再加一片载玻片。然后,用拇指轻轻 地压盖玻片,这样可以使细胞分散开来。 注意:制片观察时尽量将所漂洗过的根尖磨碎分散开来!因为只有这样才 能清晰观察! ㈥显微观察 制备好的细胞学片子,置于显微镜的载物台上,先用低倍镜(10× 10)调焦 观察,寻找具有分裂相的细胞后,再转换到高倍镜(10× 40)下观察。 七、实验作业 1. 制作细胞有丝分裂各时期图象片子 1 张 2. 描绘所观察到的细胞有丝分裂过程中各时期的图象, 并简要说明染色体的 行为特征。

实验三

X-染色质的观察(2 学时 验证性实验) 与实验二二选一

一、实验目的: 掌握鉴别 X-染色质的简易方法,识别其形态特征及所在部位。 二、实验原理: 1.概念:人们已知的基因确实有不可逆转的失活或丢失,受永久失活所调 节的例子涉及到一个完整的染色体,即 X-染色质,失活的染色质叫巴氏小体。 在雌性哺乳动物中, 包括人类, 女性口腔粘膜细胞中约 30%-50% (男性 0-2%) 的细胞中, XX 染色体其中一条就是失活的 (但在性细胞中这个染色体则不失活, 如果也是失活的, 那大家可以想象会发生什么样严重后果) ,表现为浓固缩状态。 2.发生的时期:这种现象发生在胚胎早期,染色体失活是随机的,某些细 胞中是父性 X-染色体失活, 而有些细胞则是母性 X-染色体失活,这些细胞能 产生同期相同 X-染色体失活的细胞, 这样一个正常女性就是具有两种 X-染色 体组织类型的嵌合体。巴氏小体在细胞周期中比有活性的 X-染色体复制要晚。

3.形态表现:X-染色质的形态表现为,结构致密浓染小体,轮廓清楚,常 附着于核膜边缘或靠近内侧,其形状有:微凸形、三角形、卵形、短棒形及双 球形等。 4.发现:Mary F.Lyon 第一个发现巴氏小体是失活的 X-染色质,所以在 雌性哺乳动物中,一个 X-染色体随机失活的想法叫 Lyon 假说。雌性哺乳动物 的这种失活似乎是一种获得剂量补偿的方法,因为她们有两倍于雄性哺乳动物 的 X 连锁等位基因,但现在还不清楚 X-染色质是怎样失活的。 在某些时期的嵌合体细胞中, 失活 X-染色质的数量始终比总的 X-染色体 数要少.如一个特纳氏(Turner XO)综合症的雌性人没有失活的 X-染色体。 一个克兰费尔特氏(Klinefelter XXY)综合症的雄性人每个细胞有一个失活的 X-染色体,而一个(XXX)的雌性人每个细胞中有两个失活的 X-染色质。因 此用这一方法可检测出一些遗传疾病。 三、实验材料及用品: ? 1.材料:女性口腔颊部粘膜细胞。 ? 2.用品:显微镜,载玻片,盖玻片,吸水纸等。 ? 3.药品:吉姆萨染液等。 四、实验步骤: 1.女性口腔颊部粘膜细胞的观察: 从女性口腔两侧颊部刮取上皮粘膜细胞, 在原位刮取 2~3 次,可涂 1~3 片,干燥后,用 Gimsa 染色液染 10 分钟,勿使 干燥,用水冲洗后晾干镜检。 2.毛发根部细胞的观察:拔取一根带有毛根的毛发,自基部截取 2cm 左右 置载玻片上,在毛根部加一滴地衣红染液,片刻后再加一滴 50%醋酸(或只加 50%醋酸) ,低倍镜下观察,待毛根鞘软化后,拔去毛干,重新加一滴染液,加 盖片,在酒精灯上轻微加热后,静置 5 分钟,加吸水纸,用手指轻压后镜检。 3.X-染色质的辨认:低倍镜下检出典型的可数细胞,其标准是: ⑴核质是网状或细颗粒状分布。 ⑵核膜清晰,核无缺损。 ⑶染色适度。 ⑷周围无杂菌。 选定后的细胞, 在高倍镜或油镜下进一步观察。X-染色质的形态表现为一 结构致密浓染小体,轮廓清楚,常附着于核膜边缘或靠近内侧。 五、实验作业: 1.分别观察 50 个男、 女性可数的细胞并计算各自的巴氏小体细胞所占的百 分比。 2.在观察中画出 4~5 个典型细胞,标明巴氏小体的部位。

实验四

果蝇的雌雄鉴定和突变体的筛查(2 学时 验证性实验)

一、实验目的

掌握果蝇的基本特征及鉴别雌、雄果蝇的方法,熟悉常见突变型;了解果蝇 生活周期的特征及各阶段的形态变化,掌握果蝇的饲养、麻醉等实验处理的方法 和技术。 二、实验原理 黑腹果蝇(Drosophila )是双翅目昆虫。 作为遗传学研究材料具有很多的优势: 生活史短,易饲养,繁殖快,染色体少,突变型多,个体小是一种很好模式生物。 三、实验材料及用品 ? 器具:棉花、麻醉瓶(试管)、滤纸、棉棒、解剖镜等。 ? 药品:乙醚、培养基 四、实验内容 ㈠生活周期的观察 果蝇是完全变态昆虫,生活周期可分为 4 个时期:卵、幼虫、蛹和成虫。最 适培养温度 20~25℃,温度越高,生长越快,但高于 30℃不育甚至死亡。 卵:白色,椭圆形,长约 0.5mm,前端背面伸出一触丝,附着在食物上。 幼虫:分为一龄、二龄、三龄,三龄幼虫体长 4-5mm,幼虫头尖尾钝,头上 有一黑色钩状口器。 蛹:化蛹前三龄幼虫停止摄食,爬到相对干燥的瓶壁上,形成菱形的蛹,形 状由淡黄、柔软逐渐硬化为深褐色。 成虫:刚羽化的果蝇虫体较肥大,体表呈半透明,颜色逐渐加深,硬化。

图 1:果蝇生活史 ㈡果蝇的麻醉 实验步骤: 1.取下培养瓶塞,将培养瓶与麻醉瓶紧密对接; 2.左手握紧两瓶接口处,倒转使培养瓶向上; 3.右手轻拍培养瓶将果蝇震落到麻醉瓶中; 4.分开两瓶,将瓶盖各自盖好;

5.先在棉签上滴上数滴乙醚,将麻醉瓶口朝下,果蝇即向上爬行。轻抽出棉 塞,插进棉签,将棉塞塞住,约半分钟,果蝇即被麻醉。 6.麻醉后的果蝇放在滤纸上方便观察。 ㈢果蝇的形态特征和常见的突变类型 1.雌雄果蝇的鉴别 ♀ 大小 大 形态 腹部末端稍尖 小 腹部末端呈钝圆形 ♂

颜色 腹部末端色浅,腹部背面呈 5 条黑色 腹部末端黑色,腹背 3 条条纹,最 条纹 后一条极宽,并延伸到腹面,呈一 明显黑斑 性梳 无 腹部 6 个腹片 第一对胸足的跗节基部有性梳 4 个腹片

性梳:果蝇只有雄体在第一对胸足的跗节基部有一黑色鬃毛结构,形似一小梳, 称为性梳。而雌体没有性梳。性梳的有无是鉴别雌雄成蝇的可靠标志之一,需要 在显微镜下才易观察。

图 2:体型大小

图 3:性疏

图 4:腹部体节数目 6 节(雌性) 图 5:腹部体节数目 4 节(雄性) 2.一些常见的突变性状 野生型:双翅目昆虫(一对翅膀+一对平衡棒)灰身、长翅(长度约为腹部 长度的两倍)、红眼、直刚毛(头胸部以及复眼的周围具有平直,先端略弯的长 型粗黑硬毛);

图 6:野生型果蝇 常见的突变型: 突变性状 基因符号 棒眼 白眼 褐眼 猩红眼 墨色眼 卷曲翅 小翅 残翅 黑檀体 黑体 黄体 叉毛 B w bw st se Cy m vg e b y f 染色体号 1 1 2 3 3 2 1 2 3 2 1 1 性状特征 复眼呈狭窄垂直棒形,小眼数少 复眼白色 眼呈褐色 复眼呈明亮猩红色 羽化时眼呈褐色并深化成墨色 翅膀向上卷曲,纯合致死 翅膀小,长度不超过身体 翅明显退化,部分残留,不能飞 身体呈乌木色,黑亮 体黑色,比黑檀体深 全身呈浅橙黄色 毛和刚毛分叉且弯曲

四、作业 1.计算果蝇麻醉的死亡率 2.记录实验中用到的野生型果蝇及其常见突变体的性状。 五、思考题 1.果蝇麻醉除可以用乙醚外是否还有别的试剂?请列举。 2.果蝇突变体可以如何得到?请列出几种方法,并设计实验尝试。

实验五

果蝇唾腺染色体临时装片的制备(2 学时 验证性实验)

一、实验目的: 练习取出果蝇幼虫唾腺组织,制作唾腺组织染色体标本。 二、实验原理: 双翅类昆虫(摇蚊、果蝇等)幼虫期的唾腺细胞很大,其中的染色体称为唾 腺染色体(salivary chromosome) 。这种染色体比普通染色体大得多,宽约 5μ m, 长约 400μ m,相当于普通染色体的 100-200 倍,因而又称为巨大染色体。唾腺

染色体经过多次复制而并不分开,大约有 1000-4000 根染色体丝的拷贝,所以 又称多线染色体(polytene chromosome) 。多线染色体经染色后,出现深浅不同、 密疏各别的横纹, 这些横纹的数目和位置往往是恒定的,代表着果蝇等昆虫的种 的特性。如染色体有缺失、重复、倒位、易位等,很容易在唾腺染色体上认别出 来。 三、实验材料及用品: ? 材料:果蝇的三龄幼虫。 ? 用品:解剖镜、显微镜、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、吸水纸等。 ? 药品:改良苯酚品红等。 四、实验步骤: 1. 把载玻片置于解剖镜下。载玻片上滴水一滴,取三龄幼虫放在其中,操 作者两手各握一枚解剖针,左手的解剖针压住幼虫后端1/3处,固定幼虫。右 手解剖针按住幼虫头部,用力向右拉,把头部从身体拉开,唾腺随之而出,唾腺 是一对透明的棒状腺体(如图) 。

2. 在载玻片上除去幼虫其他组织部分,还要把唾腺周围的白色脂肪剥离干 净,再滴上改良苯酚品红染色。 3. 固定染色 5-10 分钟后,盖上干净的盖玻片,用吸水纸覆盖上,然后放 在平的桌子上,用大拇指用力压下住。 4. 制成标本进行观擦。 五、实验作业: 绘制果蝇唾腺染色体图。


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