AI阳性克隆质控虚拟实验室

谁让阳性克隆“失踪”了?——可重做、可诊断、可导出的交互实验产品
教师端入口

案件导入:谁让阳性克隆“失踪”了?

你是某生物制药研发项目的质控人员。研发小组报告称获得了 EGFP/pET-28a 重组阳性克隆,但有些样品出现“PCR有条带、双酶切不完整”“浓度看似足够、酶切却失败”等疑点。请你通过虚拟实验完成菌落PCR、质粒小提、浓度与纯度测定、限制性酶切、电泳判读,并给出证据链诊断。

实验目标

建立 PCR、质粒提取、单酶切、双酶切和凝胶电泳之间的证据链。

实验风险

真实实验一旦漏加试剂、编号错误或上样错位,难以及时重来和观察错误后果。

系统机制

系统允许你观察不同操作带来的异常凝胶,并由AI质控官解释背后的实验原理。

隐私与数据说明:请仅填写班级、小组和匿名代号,不得填写真实姓名、学号、手机号、邮箱等个人敏感信息。点击“提交实验记录给教师”后,系统仅将实验过程、得分、错误类型、反思与匿名代号用于形成性评价、学情分析和教学改进。

先填写小组信息

选择虚拟情境

课堂试运行建议使用“教学标准情境”,更突出“实验错误导致阳性克隆失踪”的教学价值。

使用边界:本产品是教学虚拟仿真工具,不连接真实仪器,不替代教师安全管理、实验SOP和最终评价。学生提交记录前应完成AI使用声明和修改说明。

1. AI准入闯关:没有过关,不进实验台

闯关题把实验SOP中的关键参数变成操作前检查点。目标不是背答案,而是让学生在进入虚拟实验台前知道“后面要看什么证据”。

2. 菌落PCR虚拟操作台

请完成样品标记、PCR主混合液配制、每管20 μL体系确认,以及PCR仪程序设置。系统会根据你的操作生成PCR电泳结果。你可以故意做错,然后观察异常条带和证据链断裂风险。

2.1 样品追踪

虚拟质控规则:PCR管、摇菌管、质粒管和泳道记录必须形成同一编号链。编号错误时,即使出现条带,也不能作为有效证据。

2.2 模板加入方式

菌落PCR可以直接利用菌体热解后暴露的DNA作为模板,但模板过多、混淆或把模板加入总主混合液,都会影响扩增和样品证据链。

2.3 PCR主混合液配制考察:先判断“配几份”,再判断“哪些组分能一起混”

真实实验逻辑:每管PCR最终体系为20 μL,但实际配主混合液时通常只先配19 μL/管(Premix + 引物 + ddH₂O),再逐管加入1 μL模板。为了避免移液损耗,主混合液一般要比实际管数多配1–2份。

A. 反应份数与损耗预留

B. 哪些组分进入Master Mix?

质控要点:Premix、上下游引物和ddH₂O可统一配成主混合液;模板/菌体不应进入主混合液,否则S1/S2/S3会发生样品混合或交叉污染。

2.4 主混合液总体积计算

请先独立填写你计算的总量,再点击“检查主混合液配制”。点击检查后,系统才会显示按推荐份数计算的期望值。

组分每份Master Mix体积/μL你计算的总量/μL系统期望(点击检查后显示)
rTaq Premix10
上游引物,5 μM1
下游引物,5 μM1
ddH₂O7
Master Mix总量1976 μL

2.5 每管PCR反应体系确认,总体积20 μL

组分你的体积/μL质控提示
rTaq Premix主混合液中的核心酶/底物体系
上游引物,5 μM与载体序列对应
下游引物,5 μM与目的片段序列对应
模板必须逐管单独加入,教学仿真按1 μL计算
ddH₂O主混合液中补足至每管19 μL;加模板后为20 μL
总量20.0待检查

2.6 PCR仪程序设置:按热循环仪的“梯形图”逐段选择

PCR仪 PROGRAM 01 Reaction Volume 20 μL
95℃72℃56℃16℃ 循环模块 × 30
1 预变性
2 变性
3 退火
4 延伸
循环数
5 终延伸
6 保存

3. PCR产物电泳与判读

PCR产物使用1.5%琼脂糖凝胶,DL2000 Marker。目标片段约292 bp。请先观察虚拟胶图,再填写判读。

PCR虚拟凝胶

请先在“菌落PCR”模块点击“运行PCR并生成虚拟胶图”。

学生判读

4. 摇菌与质粒小提虚拟操作台

这一模块把“机械照做P1/P2/P3”改成可视化质控:你选择的混匀方式、P2裂解时间、吸柱晾干时间会影响DNA浓度、纯度和后续酶切。

4.1 摇菌设置

4.2 菌种保存

这一操作不直接决定酶切条带,但体现生物样品追踪和复核能力。

4.3 质粒小提关键节点

5. DNA浓度/纯度判断与酶切体系计算

请根据测得的浓度计算加入1 μg质粒DNA所需体积,并判断是否能在20 μL体系中完成单酶切或双酶切。

5.1 体系计算器

单酶切体系:20 μL
组分固定用量/说明你的计算/μL
质粒DNA,1 μg根据所选样品浓度计算
SphⅠ1 μL1
Quick cut Buffer2 μL2
ddH₂O补足至20 μL
双酶切体系:20 μL
组分固定用量/说明你的计算/μL
质粒DNA,1 μg根据所选样品浓度计算
SphⅠ1 μL1
NotⅠ1 μL1
10×H Buffer2 μL2
0.1%BSA2 μL2
ddH₂O补足至20 μL

5.2 纯度判断

请先完成质粒小提,系统会显示OD260/OD280与质控风险。
AI质控官提醒:体系计算不是单纯数学题,它决定后续条带强弱、酶切是否完全,以及结果是否能支撑阳性克隆判断。

6. 限制性酶切与酶切电泳

单酶切用于观察重组质粒线性化,预期约6067 bp;双酶切用于切出载体片段和目的片段,预期约4942 bp与1125 bp。请设置酶切体系并运行虚拟凝胶。

EGFP/pET-28a 6067 bp NotⅠ SphⅠ 单酶切:6067 bp 双酶切:4942 bp + 1125 bp

6.1 单酶切体系

6.2 双酶切体系

6.3 共用质控条件

酶切虚拟凝胶

请点击“运行酶切并生成虚拟胶图”。

7. AI证据链诊断与实验报告草稿

真实的阳性克隆鉴定不能只写“PCR有条带,所以成功”。请把PCR、质粒纯度、单酶切、双酶切和样品追踪合并成证据链。

完成提醒:完成证据链诊断和反思记录后,请务必点击“提交实验记录给教师”。只保存在本浏览器或只导出文件,教师端无法收到你的实验记录。
提交状态:尚未提交给教师。

学生反思记录