課程資料

2644 遺傳學實習			開課學期：0992		開課班級： 園生系 2
授課教師：林冠宏	必修	學期課	學分數：1.0	大功 0302 星期五 08:10-11:00

2644 GENETICS LAB.			2011 Spring		Department of Horticulture and Biotechnology 2
Professor：LIN, KUAN-HUNG	Required	Semester	Credits: 1.0	Da Gong 0302 Friday 08:10-11:00

發展願景

傳揚中華文化，促進跨領域創新，與時精進，邁向國際
It is our objective to promote Chinese culture, enhance cross-disciplinary innovation, seek constant advancement, and embrace global community.

辦學宗旨

秉承質樸堅毅校訓，承東西之道統，集中外之精華，研究高深學術, 培養專業人才，服務社會，致力中華文化之發揚, 促進國家發展.
Based on our motto—“Temperament, Simplicity, Strength, and Tenacity,” “inheriting the merits of the East and the West” and “absorbing the essence of Chinese and foreign cultures,” we make it our mission to pursue advanced research, develop professional talents, serve the society, promote Chinese culture and support national development.

校教育目標
校基本素養
校核心能力

院教育目標

倫理素養與國際視野
尖端科技日新又新
專業知能自強不息

系教育目標

培育具園藝作物科學研究及經營推廣能力之人才
培育具園藝生物技術基礎及應用能力之人才
培育具國際觀並能與產業接軌之園藝規劃人才
培育具應用精緻、健康、永續園藝技術能力之人才

系核心能力

園藝專業應用學識及實務技術
園藝相關生物技術學識及實務能力
前瞻性園藝科學研究及產業規劃管理能力
植物資源永續利用專業學識
園藝示範推廣及教育訓練能力
論文寫作及口語表達能力

課程目標

1. 專業試驗研究人才之培育。 2. 專業教育推廣人才之培育。 3. 專業設計規劃人才之培育。

課程能力

園藝專業應用學識及實務技術 (比重 35%)
園藝相關生物技術學識及實務能力 (比重 35%)
前瞻性園藝科學研究及產業規劃管理能力 (比重 10%)
植物資源永續利用專業學識 (比重 10%)
園藝示範推廣及教育訓練能力 (比重 10%)

課程概述

親自動手做實驗並操作一些常用的儀器: ?學習科學研究的方法、精神、與設計以及科學研究報告撰寫。本學期實驗課包括：果蠅單及雙交，probability ＆ x2 test; 洋蔥mitosis; salivary chromosome of Drosophila; karyotype analysis; observation of Barr’s body; Bacterial culture; pDNA isolation and quantitation; Gel e-; human hereditary traits, blood type test. The objectives of this lab are to learn the principles and concepts of genetics and to gain hands-on experience and skills in the common laboratory techniques of genetics.

授課內容

親自動手做實驗並操作一些常用的儀器:  學習科學研究的方法、精神、與設計以及科學研究報告撰寫。The objectives of this lab are to learn the principles and concepts of genetics and to gain hands-on experience and skills in the common laboratory techniques of genetics.
本學期實驗課分成：（1）Mendelian Genetics：果蠅單及雙交，sex-linked inheritance, gene linkage analysis.probability ＆ x2 test; (corn and 棋子); （2）Cytogenetics：microscope（光學與解剖）顯微鏡之使用，構造及原理mitosis（洋蔥）and meiosis（玉米，百合、、、、）, salivary chromosome of Drosophila, Ttransponson（corn）, human genetics ：karyotype analysis; observation of Barr’s body;（3）Molecular genetics：Bacterial culture; pDNA isolation; Gel e-; PCR（4）population genetics：Human genetics：human hereditary trait, blood type test, 鈕扣實驗。

授課方式

Oral explination before on-hand experiments. Return the assignment(s) in a week.    說明講義之實驗方法: 並於1週內繳交指定之作業

評量方式

One comprehensive final exam at 120 points will be given that counts for 30% of the final grade. Lab report (10 assignments included), counting for 60% of the final grade, should be turned in by 6/19/2009. Ten % of the final grade will depend on lab notebook keeping and activity in lab. Each student is expected to maintain a laboratory research notebook containing concise experimental steps and results including necessary data, figures and conclusions. Although the completion of some exercises will require collaborative efforts, each individual is required to complete his/her own lab notes. For each lab exercise, the instructor will evaluate and check your lab notebook before you leave. 12個作業佔百分之50, 期末考佔百分之40

上課用書

（師生應遵守智慧財產權觀念及不得不法影印、下載及散布）
For laboratory exercises, many supplemental materials and protocols will be provided.    自編講義與實驗方法

參考書目

（師生應遵守智慧財產權觀念及不得不法影印、下載及散布）
自編講義與實驗方法

課程需求

要報告

要考試要分組討論

輔導時間

• 星期一 12:00-13:00 14:00-17:00
• 星期三 13:00-15:00
• 星期五 11:00-12:00 15:00-18:00

教師聯絡資訊

Email：rlin@faculty.pccu.edu.tw
分機：31823

課程進度

1. 2011/02/18

   Experimental materials and designs; lab safety concerns; grouping; how to write a scientific research report; use of microscopes 備註 實驗材料與設計; 實驗室安全講座; 分組; 科學研究報告寫作; 顯微鏡操作使用

2. 2011/02/25

   Mitosis (onion, bean, etc.) 備註 有絲分裂 (洋蔥, 大豆等): 本實驗之目的是要觀察洋蔥根尖分生組織的細胞有絲分裂的過程，以了解細胞的增殖方法及有絲分裂中，各個時期染色體的數目、型態、位置等是否有改變？並藉由各期中之變化情形來推論其所代表之生理意義。

3. 2011/03/04

   Meiosis (corn, lily, etc.) 備註 減數分裂 (玉米, 百合等): 本實驗之目的是透過觀察玉米 (Zea mays， 2n＝20) 細胞減數分裂的各個時期，即由一個PMC經過meiosis，最後形成4個花粉粒（pollen）的過程 (meiosis I and II)。

4. 2011/03/11

   Observation, mating and maintaining of Drosophila 備註 果蠅的觀察, 交配與養護: 認識果蠅的外表型態；公母果蠅的區別；了解果蠅的培養、麻醉果蠅、並研究果蠅的生活史，辨識數種突變種之果蠅，等等。

5. 2011/03/18

   Monohybrid cross, dihybrid cross and sex-linked genes of Drosophila 備註 果蠅的單性狀雜交, 雙性狀雜交與性聯基因:  使用果蠅為實驗材料， 依據Mendel遺傳定律的理念，採用Morgan的實驗方式， 並以Karl Pearson所發展出來的 chi-square goodness of fit 為統計分析的方法， 以探討基因與性狀間的關係。  Today, 我們將利用Drosophila生活史短、子代多等優點來進行monohybrid、dihybrid及sex-linkeed的配種實驗。

6. 2011/03/25

   校際活動日 備註 校際活動日

7. 2011/04/01

   Probability and X2 test; Corn genetics; Mendelism genetics practice 備註 機率與X2測驗; 玉米遺傳學; 孟德爾定律練習:   以 玉米 為材料, 並用Mendel’s遺傳原理， Pearson’s卡方試驗 及Bernolli's 機率概論 來詳細了解gene interaction 如何modify玉米棒上籽粒的顏色及品質。同時也學習如何判定顯性與隱性基因。

8. 2011/04/08

   Salivary chromosome of Drosophila 備註 果蠅唾腺染色體: 果蠅幼蟲或大部分雙翅目昆蟲幼蟲的唾腺生長是細胞增大而非細胞分裂使細胞數目增加。一般體細胞的染色體並不配對，但果蠅幼蟲的唾腺（Polytene chromosome），一直是維持在體細胞的配對狀態，細胞內的染色體只有一再複製但細胞不行有絲分裂，最後形成一個多倍體的染色體叫endopolyploid，endomitosis （細胞內有絲分裂）。 總之，當果蠅幼蟲生長時，其唾腺體細胞內呈絲狀的染色體一再複製(endoreplication)，但不分離（即只有DNA複製，但無核分裂及質分裂，centromere也不分裂），而聚集一個巨大的細胞核 (megakaryocyte) 內在一起形成一束巨大的染色絲體（giant chromosome）polytene  chromosome （巨型多絲染色體）， 即一個染色體中含有上百或千條的染色體纖維絲體

9. 2011/04/15

   Human karyotype analysis; DNA model cut/paste; Transposons(lecture) 備註 人類核型分析; DNA模型; 跳躍基因 : 以人類chromosome為例，核型分析原可了解各種因chrom.＃ and structure的不同所造成的human disorder之遺傳疾病。經由細胞切片的製作，並用光學顯微鏡觀察，放大拍照後再用剪刀cut ＆ paste， 而將每一對metaphase期的chrom. 染色, and 依其size大小及centromere位置有秩序地排列出來， 並發現人類有23對chrom.（2n＝46）， Human karyotype analysis

10. 2011/04/22

    Observation of Barr’s body 備註 巴氏體觀察: 由於某些性狀只會出現在某種性別， 因此藉由本實驗可瞭解性別與遺傳的關係， 即性連遺傳 (sex-linked inheritance) 。觀察Barr’s body的性連遺傳的性狀。 雌性哺乳動物，具有兩X染色體， 其中一條X染色體在細胞之interphase stage會緊密收縮形成一個約 1~1.5 mm 之圓三角形Barr body (或叫sex chromatin body，inactivated X chromosome)， 我們可從其口腔內膜細胞(較易)， 或髮根細胞(較難)可觀察到。

11. 2011/04/29

    Bacteria culture 備註 細菌培養: 在生物技術領域中常利用微生物當工具，而存在於自然界的細菌種類及數目繁多， 因此必須依賴純系培養。 而大部份的純系培養法，都會利用一些稀釋技術， 其中最常見的技術就是”平板畫線法”(streaking-plate method)與"塗抹法"(spreading method)，即在培養基表面把細菌塗開or畫成線，讓個別的細菌分開，每個分離的細菌會長成一個菌落， 因為這些菌落是源自一個細菌的後代， 因此可獲得一個純系培養 (pure culture)。

12. 2011/05/06

    Plasmid DNA isolation and purification 備註 質體DNA分離與純化: 我們將利用"miniprep"的方法， 在短時間內穫得少量但足夠的質體DNA， 以應用於其它重組DNA技術的操作上。其原理是將細菌以NaOH及SDS分解， 並使蛋白質及DNA denature(變性)， 繼之以酸中和。 在此情況下， 小分子質體DNA在中和後可renature(恢復)成原態， 但大部份的細菌染色體DNA則無法完全復原而與SDS- Na＋所形成之複合物一起沉澱下，可以離心去除之， 上清液中所含的質體則可以酒精或異丙醇將其沉澱下來。

13. 2011/05/13

    Gel electrophoresis 備註 電泳:核酸電泳主要利用核酸帶負電荷的特性，於電場中會穿過膠體， 如agarose或polyacrylamide膠體， 而朝向正極移動。 因為不同分子量的核酸，在膠體孔徑中移動的速度會有所差異，藉此將不同大小的核酸分開。 洋菜瓊脂糖膠電泳（agarose gel electrophoresis），agarose為較普遍用為電泳的材料，主要因為其製備方便及簡單，常使用在200bp~ 30Kb核酸片段間的分析， 且通常以水平式電泳槽來進行電泳；agarose是一澱粉瓊脂類(polysaccharide)，多是由海草中抽取，是一種直鏈的聚合物，基本單位是D-galactose及3, 6-anhydro-L-galactose，我們今天是用horizontal的agarose來跑膠。

14. 2011/05/20

    DNA/RNA quantitation; PCR 備註 DNA/RNA定量; PCR: 學習如何使用Feulgen染色法來定性鑑別活體內 (in vivo)  細 胞 核 內DNA的存在之histochemical (組織化學) 方法。Feulgen staining是1924年Robert Feulgen所用的一種專門染色DNA的鹼性染料，組成成份是tri-amino-tri-phenyl methane（見p3圖）。 Feulgen試劑是由鹼性品紅與亞硫酸氫鈉和鹽酸作用而生成的，為無色透明的溶液，但遇醛類物質則呈紫紅色，故可用於鑑定醛基 (R-C – H ) 的存在。  DNA（去氧核糖核酸）分子結構中本身無醛基，但在60℃ 1N鹽酸的水解作用下，部份地打斷DNA分子pentose中去氧核糖與雙環的嘌呤(purine)間的糖苷鍵 (叫purine nucleotide bond)，使嘌呤鹼基脫落 (depurine)，並在去氧核糖的第一個碳原子上釋放出活性醛基， 該基團遇Feulgen染劑即呈紫紅色。 在細胞內只有DNA才具有這種反應，而RNA and protein 則無此反應，故可定性地鑑定細胞核內DNA的存在。 總之，Feulgen stain是一分辨RNA與DNA最快的方法之一，前者呈無色（即Feulgen不與RNA起反應），後者呈紫紅色。

15. 2011/05/27

    Population genetcs; Hardy-Weinberg’s law; Human heredity traits; Blood-type test 備註 族群遺傳學; 哈溫定律; 人類性狀調查; 調查及統計下列8項常見的人類遺傳性狀在系上族群分布的情形； 並用X2來test是否fit H-W E。 （a）Widow’s peak（寡婦尖,或叫美人尖） （b）Ear lobes（耳垂）（c）Freckles（雀斑） （d）Tongue rolling（捲舌）（e）Bend little finger（f）Thumb hyper extension（拇指後彎，又叫Hitch hiker’s thumb，搭便車姆指） （g）Midfinger hair（中指毛）（h）Facial dimple (酒窩) （i）Hallux length (腳拇指) （j）PTC taster(k) 血型測試

16. 2011/06/03

    Population genetics continuation (ordinary button experiment); Fruit fly’s work termination and clearance; Questions for the Final exam & Scientific Lab Report 備註 族群遺傳學(續): (1) 一般鈕釦實驗: 了解整個H-W E的運算過程。本實驗共使用64顆釦子代表參試的族群（assume as a large popn size）。現以黑色釦子代表A對偶基因，而白色釦子則代表a allele。因此AA的genotype為黑色釦子，aa基因型為白色釦子，而釦子為綠色則代表genotype是Aa。 (2) 果蠅飼養結束與清理; (3) 期末考試與實驗報告發問

17. 2011/06/10

    Final comprehensive examination (at least 3-hour long exam; 30% of the final grade); Notebook checking 備註 期末考

18. 2011/06/17

    Scientific Lab Report  due by 5:00/pm 備註 期末報告繳交, 否則死當, No mercy !