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1、基因工程课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：250380课程名称：基因工程英文名称：Gene Engineering课程类别：专业课（必修课）学 时：45学时，27学时理论讲授，18学时实验，开课学期第五学期。学分：2.0适用对象: 生物技术专业考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）先修课程：生物化学，分子生物学，遗传学，细胞工程。二、课程简介“基因工程”是生命科学的重要学科，课程的主要内容包括基因工程的基本原理和方法：目的基因的获得，基因克隆的工具酶、载体，重组分子、重组子的鉴定与表达。课程的主要目的在于使学生掌握基因工程的意义、基因工程操作的基本理论，技术和应用，为今后开展基因工程研
2、究打下理论基础。 Gene Engineering is one of the most important courses for life science students. The main content includes general theories and techniques: obtainment of the target gene, tool enzymes and vectors, molecule recombination, and its expression and test. The main purpose of the course is let stu
3、dents know significant, general theories, techniques and applications of Gene Engineering, so to make solidity knowledge base for further research.三、课程性质与教学目的基因工程是4年制生物技术专业的专业课。本课程是现代生物技术中最主要的一门技术，同时与其他工程技术相辅相成。通过本课程学习将使学生了解基因工程的研究内容，掌握基因工程的操作流程与基因工程研究的基本技术路线和原理，并熟悉基因工程在植物、动物及医药工业等方面的应用。四、教学内容及要求 第一
4、章 绪论（一） 目的与要求1. 掌握基因工程的概念及其与生物工程的关系2. 掌握基因工程的操作流程与基因工程研究的基本技术路线3. 了解基因工程的研究内容 （二） 教学内容第一节 1 主要内容：基因与基因工程2 基本概念和知识点：基因的概念，基因工程与生物工程的关系。3能力要求：掌握基因的现代概念与内涵，了解基因工程与与其他生物工程之间的关系。 第二节1 主要内容：基因工程的操作和应用2 基本概念和知识点：基因工程的操作流程，基因工程的应用 3 能力要求：掌握基因工程的大致步骤，了解基因工程的研究内容。 第三节1. 主要内容：目的基因研究2. 基本概念和知识点：目的基因，获得目的基因的途径。
5、（三）课后作业：1.区分基因，基因组和染色体。 2.选择题科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（ ） A定向提取生物体DNA分子 B定向对DNA分子进行人工“剪切” C定向改造生物的遗传性状 D在生物体外对DNA分子进行改造 （四）教学方法与手段 多媒体讲授。第二章 基因工程工具酶（一）目的与要求掌握限制性核酸内切酶和DNA连接酶的特征、位点及发挥作用的条件。熟悉DNA聚合酶的特征及属性，了解逆转录酶的特点。（二）教学内容第一节 限制性核酸内切酶1.主要内容型限制性核酸内切酶的基本特性，影响核酸内切限制酶活性的因素。2.基本概念和知识点：限制性核酸内
6、切酶的类型及其特征，型限制性核酸内切酶的基本特性，型限制性核酸内切酶的切割方式，影响核酸内切限制酶活性的因素。3.问题与应用：1）掌握根据型限制性核酸内切酶的反应条件说出限制性核酸内切酶酶解反应中的注意事项。2）掌握当一个DNA样品需要进行双酶切时，采用具体几种方案能使反应顺利进行？第二节 DNA连接酶1.主要内容1）DNA连接酶的发现2）DNA连接酶的连接机理3）粘性末端DNA片段的连接2.基本概念和知识点：DNA连接酶的连接机理，粘性末端DNA片段的连接，影响DNA连接酶连接反应的因素。3.问题与应用：掌握影响DNA连接酶连接反应的因素有哪些？第三节DNA聚合酶1.主要内容1）DNA聚合酶
7、的功能2）Ecoli DNA聚合酶在基因工程中的重要用途2.基本概念和知识点：掌握DNA聚合酶的功能以及Ecoli DNA聚合酶在基因工程中的重要用途。3.问题与应用：了解Ecoli DNA聚合酶用于杂交探针备时的步骤及原理。第四节逆转录酶1.主要内容逆转录酶的功能及特点2.基本概念和知识点：逆转录酶的功能及特点3.问题与应用：了解逆转录酶的最主要用途是什么？第三章 基因工程载体（一）目的与要求掌握载体的基本结构和质粒载体，了解噬菌体载体的特点、构建原理。了解酵母人工染色体和细菌人工染色体的结构和工作原理。（二）教学内容第一节 质粒（plasmid）载体 1.主要内容 1） 质粒的类型2）质粒
8、的一般生物学特性3）理想质粒载体的必备条件4）质粒载体的构建5）经典的大肠杆菌质粒载体6）常用的质粒载体2.基本概念和知识点：质粒的类型，理想质粒载体的必备条件，质粒载体的构建，经典的大肠杆菌质粒载体，常用的质粒载体3.问题与应用：掌握理想质粒载体的必备条件，经典的大肠杆菌质粒载体构建的特点，了解常用的质粒载体及其使用特点。第二节 噬菌体载体1.主要内容 1）噬菌体的一般特性 2）噬菌体的生活周期 3）单链噬菌体载体 4）双链噬菌体载体l载体2.基本概念和知识点：掌握M13噬菌体载体的主要用途； 双链噬菌体载体l载体构建的基本原理，构建l噬菌载体的基本步骤和内容。3.问题与应用：了解双链噬菌体
9、载体l载体构建的基本原理，构建l噬菌载体的基本步骤和内容。第三节 表达载体1.主要内容 1）表达载体构建的一般原则 2）植物表达载体2.基本概念和知识点：表达载体构建的一般原则，常用植物表达载体3.问题与应用：掌握表达载体构建的一般原则，掌握表达载体构建的常用启动子及其特点，选择标记和报告基因的策略。（三）课后作业1.简述理想质粒载体的必备条件2. 常用的质粒载体及其特点3. 收集常用的质粒载体的图谱，并熟悉处理载体的图谱的生物学软件。4.掌握表达载体构建的一般原则（四）教学方法与手段结合板书的多媒体讲授。第四章 核酸操作的基本技术（一）目的与要求掌握各类DNA提取的原理与技术。（二）教学内容
10、第一节 DNA的提取与纯化1.主要内容：DNA的提取与纯化2.基本概念和知识点：碱抽提法提取DNA，提取DNA的其他方法，DNA的定量和纯度测定。3.问题与应用：掌握基本操作步骤及了解几种常用化学试剂在提取DNA中的作用。第二节RNA的提取与纯化1.主要内容：RNA的提取与纯化 2.基本概念和知识点：掌握RNA的提取与纯化的原理与步骤。3.问题与应用掌握RNA的提取与纯化的原理与步骤。第三节核酸的检测及保存1.主要内容 1）核酸的检测 2）核酸的保存2.基本概念和知识点：核酸的检测的三种主要方法及其原理核酸的保存的关键因素。3.问题与应用核酸的检测的三种主要方法及其原理？核酸的保存的关键因素。
11、（三）实践环节 植物基因组DNA提取、纯化与含量测定方法和检测方法 质粒DNA的小量制备。课后作业：提取DNA中加入B-巯基乙醇和EDTA的作用个是为何？（四）教学方法与手段 画图讲授或多媒体讲授。第五章 基因文库的构建与目的基因的获得（一）目的与要求1了解目的基因（结构基因）的组成及排列方式；2了解目的基因获得的四种方法：直接分离法 DNA文库 逆转录法 cDNA文库 化学合成法 PCR法（二）教学内容第一节 1.主要内容：目的基因。2.基本概念和知识点：结构基因的组成；原核生物基因的组成；真核生物基因的组成；其他基因组基因的组成；基因的排列。3.能力要求：掌握基因区，转录启动区，转录终止区
12、各自的功能与位置。 第二节 1.主要内容：基因文库的构建。2.基本概念和知识点：细胞染色体大分子DNA的提取和大片段的制备； 载体DNA的制备；载体与外源大片段连接； 体外包装及基因组DNA文库的扩增；重组DNA的筛选和鉴定。3.能力要求：掌握基因组文库构建的基本步骤。第三节 1.主要内容：cDNA的合成和克隆。2.基本概念和知识点：mRNA的提取及其完整性的确定； cDNA的合成和克隆； 目的cDNA的鉴定。 3.能力要求：了解构建cDNA文库的基本步骤。第四节 1.主要内容：化学法合成目的基因。2.基本概念和知识点：磷酸二酯法；亚磷酸三酯法；寡核苷酸连接法。3.能力要求：了解各类化学合成的
13、特点与原理。（三）课后作业：收集有关遗传图谱的资料，并作成PPT在课堂讲演。（四）教学方法与手段 多媒体讲授。第六章 基因的体外重组（一）目的与要求掌握基因工程的几类工具酶；掌握基因克隆的几类常用载体。（二）教学内容第一节1.主要内容：限制性核酸内切酶。2.基本概念和知识点：寄主的限制和修饰现象；限制性核酸内切酶的类型；限制性核酸内切酶的命名；影响限制性核酸内切酶活性的因素；限制性核酸内切酶对DNA的消化作用；限制性核酸内切酶反应的终止。3.能力要求：掌握限制性核酸内切酶的定义与作用。第二节 1.主要内容：克隆载体。2.基本概念和知识点：质粒载体； 噬菌体载体； 柯斯质粒载体。3.能力要求：了
14、解各类载体的特点。第三节 1.主要内容：DNA的连接。2.基本概念和知识点：大肠杆菌和T4噬菌体的DNA连接酶； DNA片段在体内和体外的连接；平齐末端的连接； 影响连接反应的因素；多克隆位点；插入失活；蓝白筛选。3.能力要求：了解各类连接平齐末端的连接，掌握蓝白筛选的原理。（三）实践环节载体质粒PUC19与外源基因的体外重组。DNA酶切、片段回收及重组连接（四）教学方法与手段 多媒体讲授。第七章 重组体的转移与重组体的检测（一）目的与要求学习重组基因的转移：转染，转化，转导,显微注射和电穿孔。了解重组体的检测：遗传检测法，物理法，DNA杂交法，DNA-蛋白质法，转译法。 （二）教学内容第一节 1.主要内容：重组体向寄主细胞的导入。2.基本概念和知识点：重组体DNA分子的转化或转染； 体外包装的入噬菌体的转导。3.能力要求：掌握制备感受态受体菌的基本操作步骤。第二节 1.主要内容：重组体克隆的筛选与鉴定。2.基本概念和知识点：遗传检测法； 物理检测法； 核酸杂交筛选法； 免疫化学检测法； DNA蛋白质筛选法； 转译筛选法。3.能力要
