1340012《基因工程原理》教学大纲.doc

GDOU-B-11-213基因工程原理教学大纲课程编号1340012学分2.5总学时50理论50实验/上机英文课程名称Genetic Engineering 开课院（系）农学院开课系生物技术系修订时间2006年9 月10 日课 程 简 介教学内容基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。质粒和噬菌体的基本特性，质粒、噬菌体、柯斯质粒、噬菌粒载体、T载体、YAC载体及BAC载体等的构建、组成、特点及克隆基因的过程。基因克隆的步骤，获得目的基因的方法，的连接方法，重组体克隆的筛选原理。基因操作的主要技术原理，了解酵母双杂交系统的原理。原核生物和酵母中的表达载体的种类及表达外源基因的过程。植物和动物基因克隆的载体及克隆基因的方法。修读专业：生物技术专业先修课程：生物化学、遗传学、微生物学、细胞生物学和分子生物学等。教材：基因工程学原理一、 课程的性质与任务基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。随着现代生物科学技术的发展，基因工程原理已成为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一，是生物技术专业以及相关专业的一门重要的专业课程，是必修课。本课程的任务是全面系统地讲授基因操作的基本原理和基本方法，同时介绍基因工程原理发展的最新成就，使学生对基因工程的原理、方法及其在国民经济发展中的作用有比较全面的、系统的认识。二、 课程的基本要求使本科生对这门已经对社会经济发展产生了巨大影响，并已被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解，弄通它的基本原理和工作思路，适应社会对高新技术的要求，为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课题研究打下基础。三、 修读专业生物技术专业四、 本课程与其它课程的联系本课程的先修课程有生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学和分子生物学，要求学生掌握生物体内的生化代谢途径；微生物的一些基本性质；遗传学基本原理的理解，并初步掌握遗学研究所必需的基本实验技术；细胞生物学中的各种细胞器的结构及功能及分子生物学中的基因的结构、复制、转录、翻译及基因的表达调控等过程。它是蛋白质工程、制药工程及生物信息学的基础。五、 教学内容安排、要求、学时分配及作业教学基本要求和主要环节1、理论教学 学时数 学时大纲内容第一章、绪论（2）（1）教学目的生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程及其在哪些方面得到应用。生物安全的规则。（2）教学重点和难点生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程。生物安全的规则。第一节 基因与基因工程一、基因工程的概念（A）；二、生物工程（A）第二节 基因工程的操作与应用一、基因工程的操作流程（A）；二、基因工程的应用（B） 第三节 基因工程技术的商业化发展和安全一、基因工程商业化的特点（C）；二、重组DNA研究的安全准则（B） 第二章 酶技术（4学时） （1）教学目的：基因工程中常用的工具酶的种类及作用、如何制备限制性内切酶、物理图谱的制定。（2）教学重点和难点 限制性内切酶、连接酶和DNA聚合酶的种类及作用、如何制备限制性内切酶、物理图谱的制定。第一节 限制性核酸内切酶（2）一、 寄主的限制和修饰现象（A）二、 限制性核酸内切酶的类型、命名、制备及制定物理图谱（A）第二节 连接酶（2）一、DNA连接酶（ligase)的发现（B）二、DNA ligase的特点（A）三、连接反应的温度（A）四、影响连接反应的因素（A）第三节 聚合酶一、基因工程中常用的DNA聚合酶（A）二、常用的DNA聚合酶的特点（A）三、DNA聚合酶在基因工程中的用途（A）第四节 DNA修饰酶一、末端脱氧核苷酸转移酶（A）二、T4多核苷酸激酶（A）三、碱性磷酸酶（A）第三章 质粒载体（）（1）教学目的：载体的定义，基因工程中所用载体的种类，作为基因工程载体的特性。质粒的基本特性。作为质粒载体的特性，质粒载体是如何命名？常用质粒载体的类型及特点。（2）教学重点和难点 质粒的基本特性。作为质粒载体的特性，质粒载体是如何命名？常用质粒载体的类型及特点。P载体筛选重组子的原理。第一节 质粒的一般生物学特性（2）一、 质粒（A）二、 质粒的类型（A）三、 质粒的复制（A）四、 质粒的不亲和性（A）第二节质粒载体一、 质粒载体应具备的条件（B）二、 质粒载体的命名（A）三、 常用的质粒载体(2) （A）第四章 噬菌体载体（6）（1）教学目的：噬菌体的一般生物学特性，单链噬菌体载体的特点，噬菌体的一般生物学特性及载体是如何构建的，它的特点及应用。双链噬菌体载体的特点。噬菌体的特点。噬菌体载体的构建及类型，每种类型载体的组成及其代表型载体。的体外包装的定义、原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。凯伦载体、柯斯质粒载体的组成及特点，pUC118的组成及特点。T载体及大分子克隆载体的组成特点及克隆过程。（2）教学重点和难点 噬菌体的一般生物学特性，单链噬菌体载体的特点，噬菌体的一般生物学特性及载体是如何构建的，它的特点及应用。噬菌体的特点。噬菌体载体的构建及类型，每种类型载体的组成及其代表型载体。的体外包装的定义、原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。柯斯质粒载体的组成及特点，pUC118的组成及特点。T载体及大分子克隆载体的组成特点及克隆过程。第一节噬菌体的一般生物学特性（）一、 噬菌体的结构及其核酸类型（B）二、 噬菌体的感染性（B）三、 噬菌体的生命周期（B）第二节单链噬菌体载体（）一、 噬菌体的一般生物学特征（A）二、 载体的构建（C）三、 载体的特点及应用（A）第三节双链噬菌体载体（1）一、 噬菌体（A）二、 噬菌体载体的构建（C）三、 的体外包装（A）四、 凯伦噬菌体载体（C）第四节柯斯质粒载体（1）一、 柯斯质粒载体的组成（A）二、 柯斯质粒载体的特点（A）三、 柯斯质粒载体的应用（A）第五节噬菌粒载体（）一、 pUC118基因组的结构（A）二、 pUC118的复制模式（A）三、 pUC118的优点（A）第六节 PCR产物克隆载体-T 载体(1) （A）第七节 大分子DNA克隆载体一、酵母人工染色体（B）二、细菌人工染色体（BAC）（B）第五章 基因克隆技术（10）（1）教学目的：基因克隆的步骤。有哪些方法可以获得目的基因，用磷酸二酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和cDNA文库的定义及构建原理。获得目的cDNA的方法，差异杂交法的原理。的连接方法。转化、转染和转导的定义。重组体克隆的筛选原理。遗传检测法的种类及原理。物理检测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。免疫化学检测法的类型及检测原理。蛋白质筛选法的原理。转译筛选法的类型及原理。（2）教学重点和难点 磷酸二酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和cDNA文库的定义及构建原理。获得目的cDNA的方法，差异杂交法的原理。的连接方法。转化、转染和转导的定义。重组体克隆的筛选原理。遗传检测法的种类及原理。物理检测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。杂交抑制的转译和杂交选择的转译原理。 第一节目的基因的取得（4）一、 超声波法或限制性内切酶法（2）（A）二、 反转录法（A）三、 体外化学合成和酶促合成（A）四、 基因文库法（）（A）五、目的基因的分离和扩增(1)（A）第二节连接（）（A）第三节 基因的转移（1）（A）第四节 重组子的筛选法(4)一、 重组体向寄主细胞的导入（A）二、 重组体克隆的筛选与鉴定（A）第六章 基因操作的主要技术原理 （8学时） （1）教学目的：掌握DNA提取、DNA电泳、分子杂交、PCR扩增、技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和DNA序列测定的技术原理。了解酵母双杂交系统的原理。 （2）难点和重点PCR扩增、技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和DNA序列测定的技术原理。第一节 DNA的提取与纯化(2)一、质粒DNA的提取（A）二、基因组或其他DNA的提取（A）三、DNA的定量和纯度测定（A）四、DNA分子量的估计（A）第二节 DNA的凝胶电泳一、 电泳的基本原理（A）二、 琼脂糖凝胶电泳（A）三 、聚丙烯酰胺凝胶电泳（A）四、凝胶染色（A）第三节 核酸的分子杂交一、Southern blot（A）二、Northern blot（A）三、原位杂交（A）第四节 基因 扩增技术-PCR(4)一、基因扩增（B）二、PCR技术（A）三、PCR的类型及应用（B）第五节 DNA序列分析(2)一、双脱氧链终止法（A）二、Maxam-Gilbert化学修饰法（B）三、DNA杂交测序（C）四、DNA自动化测序（C）第六节 酵母双杂交系统(2)一、酵母双杂交系统的作用（B）二、酵母双杂交系统的原理（B）三、构建双杂交体系的宿主菌（B）四、构建报告基因（B）五、构建双杂交体系的穿梭质粒（B）六、酵母双杂交的实验过程（B）第七节RNA干扰（RNAi）第七章 克隆基因的表达（）（1）教学目的：真核和原核细胞中表达外源基因的特点。在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载体的组成及特点。植物基因克隆的载体，了解i质粒的种类特性i质粒的改造，植物基因工程载体pGV3850的组成及特点。动物表达载体所应具备的条件，病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。病毒改造成载体的原则。晚期区与早期区表达外源基因的过程。PSV 2载体的组成及特点。哺乳动物基因转移的遗传选择标记。外源基因导入真核细胞的方法。（2）难点和重点在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载体的组成及特点。植物基因克隆的载体，i质粒的种类特性i质粒的改造，植物基因工程载体pGV3850的组成及特点。病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。病毒改造成载体的原则。晚期区与早期区表达外源基因的过程。PSV 2载体的组成及特点。哺乳动物基因转移的遗传选择标记。外源基因导入真核细胞的方法。第一节 原核基因在原核细胞中的表达（4）一、原核生物基因表达的特点（B）二、原核表达系统的注意事项（A）三、原核生物基因表达的调控（B）四、外源蛋白在大肠杆菌中的表达部位（B）五、几种类型的原核表达载体（A）六、影响外源基因表达效率的因素（A）七、细菌表达载体举例（A）八、原核细胞表达的缺陷（B）第二节外源基因在真核细胞中的表达(3)一、 在酵母细胞中常用的载体（A）二、 在植物中表达载体（A）三、 动物细胞基因克隆的载体（A）第三节 几种常用的真核生物重组基因选择方法(1)一、哺乳动物基因转移的选择标记（A）二、植物转化体报道基因筛选法（A）第四节 外源基因导入真核细胞一、导入酵母细胞（A）二、导入植物细胞（A）三、导入哺乳动物细胞（A）第八章 植物的基因工程（4）（1）教学目的：了解植物在基因工程方面的优缺点，用叶盘法再生植株的方法。植物基因转移的途径有哪些，植物冠瘿瘤产生的原因参与转移的成分，整合进植物染色体的机制。共整合载体克隆外源基因的方法。电击法和基因枪法转移基因至植物中的原理。在植物中表达外源基因有哪些方面的应用。（2）难点和重点植物基因转移的途径有哪些，植物冠瘿瘤产生的原因参与转移的成分，整合进植物染色体的机制。共整合载体克隆外源基因的方法。电击法和基因枪法转移基因至植物中的原理。在植物中表达外源基因有哪些方面的应用。 第一节 再生植株（）一、植物在遗传工程方面的优缺点（B）二、单个细胞可生长成完整植株（B）三、用叶盘法再生植株（A）第二节植物基因转移的途径（2）一、 土壤农杆菌法（A）二、 电击法（A）三、 基因枪法（A）第三节植物外源基因的表达（）一、 表达病毒外壳蛋白、核酶和反义（B）二、 表达微生物毒素蛋白（B）三、 表达抗除草剂基因（B）四、 表达影响花颜色、形态和生长特性的基因（B）第九章 转基因动物（）（1）教学目的：了解转基因动物的定义，转基因小鼠的发展过程，转基因小鼠建立的方法有哪些，它们的原理是什么。转基因家畜的应用。（2）难点和重点转基因小鼠建立的方法有哪些，它们的原理是什么。转基因家畜的应用。第一节 转基因小鼠（）一、显微注射法制备转基因小鼠（B）二、病毒转染法制备转基因小鼠（B）三、以生殖细胞为载体制备转基因小鼠（B）四、胚胎干细胞法制备转基因小鼠（B）第二节转基因家畜（）一、 重组生长激素促进动物泌乳和改善饲料利用率（B）二、 转基因家畜（B）三、 用转基因动物生产药物蛋白（B）四、