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生物仪器分析原理与方法绪论省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH生物仪器分析原理与方法 生命科学学院微生物学教研室 杨继红第1页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH生物分析仪器原理与方法教学介绍一、教学内容二、讲课方式三、学习参考资料四、考试及成绩计算第2页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH一、教学内容绪论第1章 PCR及荧光定量PCR第2章 凝胶成像设备第3章 近红外成像设备第4章 紫外交联仪和杂交炉第5章 电转化仪和电融合仪第6章 洗板机和酶标仪第7章 离心机和离心技术第8章 荧光显微镜技术第9章 分光光度计第10章 气相色谱
2、第11章 液相色谱第12章 IKTA纯化系统第13章 双向电泳第14章 变性梯度凝胶电泳第15章 毛细管电泳第16章 超净工作台与生物安全柜第3页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH二、讲课方式二、讲课方式l课堂教学n讲授内容以教材为主;n讲课采取PowerPoint课件;n课堂提问、小测验、期末考试(闭卷);n仪器操作l课外辅导课外辅导n个别交谈n电话nE-mail第4页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH三、学习参考资料l当代生物科学仪器分析入门当代生物科学仪器分析入门,徐金森主编,化学工业出版社,徐金森主编,化学工业出版社,。l
3、当代生物化学与分子生物学当代生物化学与分子生物学仪器与设备仪器与设备,雷东风编著,雷东风编著,科学出版社,科学出版社,。l生命科学仪器使用技术教程生命科学仪器使用技术教程,滕利荣,孟庆繁主编,科学出滕利荣,孟庆繁主编,科学出版社,版社,。l离心分离离心分离,金绿松,林元喜主编,化学工业出版社,金绿松,林元喜主编,化学工业出版社,。l生物化学仪器分析与试验技术生物化学仪器分析与试验技术,周先碗,胡晓倩编,化学工,周先碗,胡晓倩编,化学工业出版社,业出版社,。l当代仪器分析在生物医学研究中应用当代仪器分析在生物医学研究中应用,钱小红,谢剑炜主编,钱小红,谢剑炜主编,化学工业出版社。化学工业出版社。
4、l生物化学仪器分析基础生物化学仪器分析基础,曹成喜主编,化学工业出版社,曹成喜主编,化学工业出版社,。第5页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH四、考试及成绩计算l考试:闭卷或开卷n期末考试:时间在课程结束后l成绩计算 总成绩=期末70%+平时30%l平时成绩n考勤n平时小测验:n提问:当面提问、网上提问,科学问题第6页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH绪 论一、科学仪器主要作用二、仪器分析介绍三、定量分析方法评价指标四、痕量分析与微量分析五、生物学仪器简述第7页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJHl科
5、学仪器是科学研究取得突破性、革命性进展先决条件。以交通工具发展改变为例以交通工具发展改变为例横横向向改改进进(从从车车体体入入手手,运输能力产生量改进)运输能力产生量改进)马车马车纵纵向向飞飞跃跃(从从动动力力入入 手手,运运输输能能力力产产生生质质飞飞跃跃)第8页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH一、科学仪器主要作用l科学技术是第一生产力,科学仪器是第一生产力三要素之一,在科学技术创新事业以及在促进社会生产力发展中起着带头作用、主导作用,是发展社会生产力排头兵。科学仪器对科技创新、国民经济发展、国防建设和小康社会建设都含有主要支撑和推进作用。科技部副部长刘燕华
6、 从科学试验精密测试分析,到人体健康、食品、环境诊疗探测,从航空、航天、海洋与各种极端条件探测,到院子、分子、纳米等围观水平测试,从武器装备到反恐、国家安全领域等,都离不开科学仪器应用。中国科学院杜祥琬副院长第9页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH1、科学仪器促进科学技术发展l科学上发觉和技术上创造是从对事物观察开始:l对事物精细观察就要借助于科学仪器,尤其是在自然科学和工业生产领域更是如此。在对事物观察、测试基础上经过分析推导,形成认识。到这一阶段还只能是假说、学说。l实践是检验真理唯一标准,只有在经过测试和考评,才能真正形成科学,所以说在科学发展哪一阶段都离
7、不开测试。l国家中长久科学技术发展规划指出,仪器仪表和测试是新技术革命先导和基础。第10页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH1、科学仪器促进科学技术发展 科学是从测量开始,没有测量就没有科学,最少是没有准确科学、真正科学。化学家、计量学家门德列耶夫 仪器是认识世界工具;科学是用斗量禾学问。用斗去量禾就对事物有了深入了解、准确了解,就形成科学。我国“两弹一星”元勋王大珩院士 Nothing begets good science like development of a good instrument(发展一个好仪器对于一门好科学贡献超出了任何其它事情)。英国著
8、名科学家H.Pavy 当代科学进步越来越依靠仪器发展。1991年诺贝尔化学奖得主R.R.Ernst第11页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH1、科学仪器促进科学技术发展 New directions in science are launched by new tools much more than by new concepts.The effect of a concept-driven revolution is to explain old things in new ways.The effect of a tool-driven revolutio
9、n is to discover new things that have to be explained(由新工具开创科学新方向远比由新概念开创科学新方向要多得多。由概念驱动革命影响是用新概念去说明旧事物。而由工具驱动革命影响是去发觉需要说明新事物)美国能源部出色科学家R.F.Hirsch博士第12页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH1、科学仪器促进科学技术发展l科学发展史一再证实,许多主要科学分支确实立和发展归功于主要科学仪器装置研制成功。l极谱仪创造产生了极谱学,色谱仪创造产生了色谱学,光谱仪创造产生了光谱学,质谱仪创造产生了质谱学,没有哈勃望远镜就难以进
10、行天体科学研究,天体科学上许多重大发觉都是依靠哈勃望远镜观察而得到。扫描隧道显微镜创造对纳米科技兴起和发展能够说起到决定性作用第13页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH哈勃望远镜创造揭开了人类对星系研究序幕 电子显微镜创造彻底处理了微观研究领域放大率不足问题 科学进步在很大程度是被科学仪器创造所推进科学进步在很大程度是被科学仪器创造所推进。l科学仪器是开展科学研究和实现创造创造必要伎俩。第14页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH1、科学仪器促进科学技术发展l据统计,20世纪授予诺贝尔奖项目中,物理学科项目标68.4、化学学科项目标
11、74.6%、生物医学学科项目标90都直接与试验相关或本身就是试验项目,这些试验都是借助各种先进仪器完成。l从20世纪初到现在,诺贝尔奖颁发给仪器创造、发展与相关试验项目达27项之多。第15页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH第16页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH2、科学仪器是经济发展推进力倍增器l美国商务部在1992年公布过调查结果:美国仪器仪表产业产值只占美国社会总产值4,而因为仪器仪表事业发展拉动相关经济部门产值到达社会总产值66!l仅仅在美国,天天就用各种分析仪器完成2.5亿次分析检测工作,美国每年仅用于分析测试费用就高
12、达500亿美元!第17页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH3、科学仪器是可连续发展确保和指路标 l20世纪后期,因为科学仪器科技和产业(主要是分析仪器)发展,人类突然感觉到了环境污染对人类社会和经济可连续发展重大意义和严重影响。发觉了大气层臭氧空洞产生、发展及其危害以及厄尔尼诺现象、温室效应、热带雨林破坏等等生态平衡问题产生、发展及其危害发觉和监测全部这一切危及人类社会和经济可连续发展甚至人类本身生育、遗传、疾病、生存基础大问题,都是直接依靠当代分析检测科技和当代科学仪器(分析仪器)发展和广泛应用。第18页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教
13、研室YJH4、科学仪器是打破贸易壁垒强有力工具l我国已加入WTO,世界各国关税壁垒这一老武器已被种种“技术壁垒”、“绿色壁垒”所取代,“农药残留指标”、“重金属元素指标”、“抗生素残留”等理由使我国传统大宗出口禽蛋肉产品、粮食及食品,甚至蔬菜、蜂蜜、茶叶频频被欧、美、日等国市场拒之门外,除了种种或明或暗政治、经济原因,主要原因之一是我国当代分析检测技术和高灵敏度分析仪器水平落后!第19页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH5、科学仪器是确保国家安全利剑l近年来超级霸权国家横行世界国际政治态势发展,也有分析检测(包含控制)科技和仪器发展基础和水平原因。依仗其准确检测
14、、控制技术和仪器鹤立鸡群高度发展水平,超级霸权主义者处处挥舞其“灵巧炸弹”、“准确打击”、“反导系统”,在“零伤亡战争”呵护下横行全球。第20页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH6、科学仪器是打击犯罪有力伎俩l弥漫全球贩毒、吸毒恶浪、假冒伪劣产品、金融欺诈等等已成为当今国际社会毒瘤,也急需更先进检毒侦查技术和仪器、快速可靠质检技术和对应分析检测仪器。第21页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH7、科学仪器是开展生命科学研究支撑l医学正在经历一个由经验、技艺变为科学过程,要把医学由经验、技艺变为科学,要依靠仪器仪表,要依靠测试。仪器与
15、测试技术是了解人体和生物生命机理和探测疾患主要伎俩。没有良好测试伎俩,包含各种植入人体内部传感器,是不可能洞察人体和生物奥秘。l对于祖国传统医学中医学、中草药更是如此。中医学、中草药积累了多少代人心血和经验,是人类宝贵文化遗产。中医学关于将人作为一个整体见地,相关如经络、针灸、号脉等学说与实践都是非常宝贵,但也存在怎样将它们由经验、技艺变为科学并深入深化、扩大问题,而全部这一切都靠测试,靠仪器仪表。第22页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJHX射线衍射技术促进DNA双螺旋结构发觉第23页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJHX射线衍射技
16、术促进DNA双螺旋结构发觉第24页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJHPCR技术使基因克隆简便易行lMullis在1983年春天一个周五晚上,他开车带着女友前往乡间小屋度周末。在蜿蜒乡间公路上开着车,一段DNA重复复制景像,在他脑海里冒了出来。第25页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJHl 东南大学从属中大医院毛曦教授从事发育生物学教学、科研二十余年,在国内外资料上从未看到过脑干细胞诱导分化出神经细胞末梢突出物形貌,世界各类文件上该细胞末梢突出物示图均是手工绘制。分析测试中心电镜室王克宇同志为毛教授观察到了大鼠神经细胞末梢突出物形貌。
17、毛教授非常欣喜,称这是一项重大发觉,是世界上第一张该细胞形貌照片,对细胞、神经学等方面研究有重大意义,他们很快将发表含有这一重大突破结果,在世界范围公开该细胞形貌照片。第26页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH科学仪器使人类基因组计划提速l人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划并称科学史上三大计划。l人类基因组由大约30亿碱基对组成,分布在23对染色体上,大约含6万多个基因。人类基因组测序方法及其效率测序方法测序方法 年代年代 测序方式测序方式 所需时间所需时间 所需经费所需经费 常规凝胶电泳法 1990 手工 30亿美元 毛细管电泳法 自动 3年 3
18、亿美元 微流控芯片 自动 100天 50万美元 第27页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH第二节 仪器分析介绍一 仪器分析和分析化学1、什么是仪器分析?l仪器分析是指采取比较复杂或特殊仪器设备,经过测量物质一些物理或物理化学性质参数及其改变来获取物质化学组成、成份含量及化学结构等信息一类方法。n这些方法普通都有独立方法原理及理论基础。第28页生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生命科学学院微生物学教研室YJH2、分析化学化学分析、仪器分析l分析化学是研究物质组成、状态和结构科学,它包含化学分析和仪器分析两大部分。n化学分析是指利用化学反应和它计量关系来确定被测物质
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