生命科学类科研课题｜蚕丝蛋白合成关键基因的鉴定与克隆

MS蚕丝蛋白合成关键基因的鉴定与克隆

项目分类：生物学｜生命科学｜工程技术

课题背景01Project Background

蚕丝蛋白合成是一种生物化学过程，主要涉及蚕丝蛋白（也称为丝素蛋白）的生成。这一过程在蚕类昆虫中尤为显著，特别是在家蚕（Bombyx mori）中。 蚕丝蛋白不仅因其高强度和生物相容性而在纺织工业中具有重要应用，而且在生物医学领域，如组织工程和药物递送系统中，也显示出巨大的潜力。随着生物技术的进步和对可持续材料需求的增长，蚕丝蛋白合成的研究成为了一个备受关注的科学领域。在这个领域中，对蚕丝蛋白合成机制的深入理解是关键，而其在新材料开发中的应用更是近年来的研究热点之一。

本项目以家蚕的泌丝器官丝腺（silk gland）为研究对象，运用生物信息学和分子 生物学研究手段，全基因组水平鉴定与蚕丝蛋白合成密切相关的编码基因，并对候选基因进行分子克隆。

本课程专为对生命科学和基因工程感兴趣的学生设计，旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学员深入理解基因结构、掌握分子克隆技术和基因功能研究策略。此研究的应用场景包括组织工程、再生医学和药物递送系统等。

项目目标02Project objective

（1）组织器官 DNA 提取方法

学生将学习组织器官中 DNA 提取的关键技术。在 DNA 提取中，酚氯仿抽提法利用酚和氯仿对蛋白质和 DNA 的溶解性差异，以及它们的密度差异来实现分离。DNA 在水相中， 而蛋白质和其他细胞碎片则在有机相中，通过离心可以分离出含有 DNA 的水相。提取效率可以用以下公式表示：

其中，R 表示 DNA 的纯度比值，A260 是 DNA 在 260 纳米处的吸光度，而 A280 是在 280 纳米处的吸光度。比值越高，表明 DNA 的纯度越高，蛋白质污染越少， 这对于后续的 PCR 扩增和测序等分子生物学实验至关重要。

（2）丝腺基因的鉴定与克隆

指导并实操丝腺基因鉴定与克隆，了解 PCR 扩增、凝胶电泳、酶切连接、质粒转化、质粒 DNA 提取、目的基因测序分析等流程。

（3）收获科研思维

学习设计对照实验、分析电泳图谱、排查实验误差、实验结果撰写等核心科研思维与综合能力

项目亮点03Project advantages

1真科研·全流程

学习使用PCR仪、凝胶电泳仪、显微注射仪、荧光显微镜等先进设备，完成从基因鉴定、克隆到表达的全链条实验。

2硬核成果输出

课程结束后撰写形成个性化的蚕丝蛋白基因鉴定与克隆实验记录和研究报告。

3顶尖实验室赋能

保持专属学员科研学习与实践档案，颁发结业证书。

项目收获04Project achievement

本项目在生物、数据分析、编程和专业写作方面提供了多项技能提升。

• 巩固学科知识点生物–基因工程 数学–线性代数–函数论

在基因工程和信息学研究中，生物信息学算法对于理解基因表达模式至关重要。基因表 达数据通过各种高通量测序技术获得，对基 因表达的分析在此过程中发挥着核心作用，可以表示为：

其中，E 是基因表达模式，wi 是第 i 个基因的权重，Gi 是第 i 个基因的表达水 平。权重越高，表明该基因在表达模式中的贡献越大。

• 深度参与生物实验实操丝腺基因的鉴定与克隆

• 掌握 LaTex 写作学习掌握国际通用的科技写作软件 LaTex

顶尖资源昆虫实验室平台05Project Team

依托国内顶尖资源昆虫领域重点实验室，拥有国际一流的科研设施和资源，在国内外享有极高学术声誉。

课程团队由实验室教授、副教授和博士生组成，在昆虫泌丝器官时空生物学研究、转基因与基因编辑、分子改良与育种、丝蛋白开发利用等方面具有丰富成果。

在Nature Communications、Cell Reports等国际知名期刊发表多篇高水平论文，获国家发明专利授权10余项。

历史学生案例04Examples

F同学

成都石*国际部｜牛津大学机械工程专业

因为小学有参加过机器人竞赛的经历，而且也计划后期就读机械工程的方向。所以跟老师商议后，决定开展水下机器人水下机器人的科研项目对，这段经历不仅让我更直观的了解了工程学相关的知识，也可以说是我拿到牛津offer最直接的助力。

X同学

成都*德国际部｜德州农工大学

我进行科研项目不仅仅是因为物理ee要求学生进行自主实验，更因为我对我的项目（空气动力学）抱有极大的兴趣。

很早之前我就有过想要做飞行器简易研究的想法，但是苦于缺乏机会，而ee给了我一个完美的时机。在我做科研的过程中，学到新的物理学知识是必然的，然而我认为更重要的是动手能力。

因为我计划后期继续在工程方面发展，科研项目让我有机会自己动手设计，制作，组装和运行我的项目。