基因工程 课程教学大纲

1、基因工程课程教学大纲课程内容：本课程是为生物工程专业高年级本科生开设的专业理论选修课。课程按照基因工程的基本技术路线，系统介绍基因工程的基本原理，主要包括基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体、目的基因的分离、重组DNA导入受体细胞、外源基因的表达等。另外简要介绍基因工程在医药、农业、食品、环保等领域的应用。通过本课程的学习，要求学生掌握基因操作的基本原理，了解以基因操作技术为核心的生物技术前沿动态，为学生今后从事相关的基因操作提供必要的技术支持以及为未来基因工程原理的发展的理解奠定基础。一、教学内容第一章 绪论基因工程概况第一节 引言1 什么是基因工程？2 基因工程的理论依据3 基因工程研究的基

2、本技术路线4基因工程的研究发展史第二节 基因工程的研究内容1 基础研究2 应用研究第三节 基因工程的安全性问题1 基因工程可能产生的安全性问题2管理措施 教学难点：基因工程的技术路线。教学重点：基因工程的含义、基本技术路线、发展史、研究内容。第二章 基因工程的工具酶第一节 限制性核酸内切酶1 限制性内切酶的发现2 限制性内切酶的类型3 限制性内切酶的识别序列和酶切位点4 限制性内切酶的命名5 影响限制性内切酶活性的因素6 限制性内切酶对DNA的完全酶切消化和部分酶切消化7 DNA分子的限制性图谱第二节 DNA连接酶1 DNA连接酶的功能和作用特点2 DNA连接酶的作用机理3 DNA连接酶的种类

3、4 影响DNA连接酶连接效率的主要因素5 DNA片断的连接第三节DNA聚合酶1 DNA聚合酶的功能和反应条件2 几种常用的DNA聚合酶1) DNA聚合酶I2) Klenow聚合酶3）逆转录酶4）Taq DNA聚合酶第四节DNA修饰酶1末端脱氧核苷酸转移酶2 碱性磷酸酶教学难点：寄主控制的限制和修饰现象；具平末端DNA片段的连接方法；DNA聚合酶I三种活性的意义；逆转录酶的三种活性。教学重点：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的功能和特点。第三章 基因克隆载体第一节 基因克隆载体概述1 基因克隆的含义2 基因克隆载体的含义3 基因克隆载体的必备条件4 克隆载体的分类第二节 质粒载体一

4、质粒的基本生物学特性二 质粒的提取（碱裂解法的基本原理）三 质粒载体的构建四 几种重要的大肠杆菌质粒载体1 pBR3222 pUC3 TA克隆载体4 穿梭质粒载体第三节 病毒载体一 噬菌体载体1 噬菌体的一般生物学特性2 噬菌体载体（大肠杆菌病毒）3 柯斯质粒载体（cosmid vector, cos site-carrying plasmid）第四节 人工染色体克隆载体1 真核生物染色体的三个重要部分2 酵母人工染色体载体（YAC，yeast artificial chromosome）1）酵母人工染色体载体的构建 2）酵母人工染色体载体的特点和用途第五节 染色体定位整合克隆载体1 基因整合

5、平台系统2 定位整合载体的几种模式3 定位整合效率4 几种典型的定位整合载体教学难点：质粒复制的调控机理；质粒接合转移的机理；质粒载体pBR322的构建；蓝白筛选的原理；柯斯质粒载体和人工染色体载体的特点。教学重点：质粒克隆载体的特点、构建方法及常用的质粒克隆载体；噬菌体克隆载体的特点及应用；cosmid克隆载体的特点及应用；人工染色体克隆载体的特点及应用。第四章 目的基因的分离克隆第一节 基因文库技术分离目的基因1 基因文库的含义2 基因文库的分类3 基因文库的构建4 基因文库的筛选第二节 PCR技术分离目的基因一 PCR技术1 PCR的含义2 PCR的原理3 PCR反应体系的组成二 PCR

6、的类型三 PCR技术的应用四 PCR技术分离目的基因1 RACE2 DDRT-PCR第三节 基因芯片技术分离目的基因1 基因芯片的含义2 基因芯片技术的四个基本步骤3 利用基因芯片技术分离目的基因第四节 蛋白质组技术分离目的基因1 蛋白质组的含义2 蛋白质组研究的三大技术3 利用蛋白质组技术分离目的基因教学难点：基因文库的筛选；RACE技术；图位克隆技术；差异克隆技术。教学重点：应用基因文库技术、PCR技术分离克隆目的基因的基本原理和方法。第五章 转基因技术第一节 受体细胞1 受体细胞的含义2 选择受体细胞的原则3 受体细胞的种类4 转基因受体细胞中外源目的基因的存在形式第二节 微生物的转基因

7、技术一、细菌的转化方法1 Ca2+诱导转化法2 电穿孔法3 PEG介导的细菌原生质体转化法4 接合转化法5 噬菌体转导法二、真菌的转化方法1 酵母菌的转化2 丝状真菌的转化第三节 植物转基因技术1 根癌农杆菌Ti质粒介导的转化2 DNA直接导入法3 植物病毒载体介导的转化4 种质系统介导基因转化第四节 动物转基因技术1 重组DNA导入哺乳动物细胞2 动物的转基因技术1）早期胚胎显微注射法2）转基因体细胞克隆法3）胚胎干细胞法（获得转基因小鼠）4）逆转录病毒载体转染 （获得转基因家禽）第五节 转基因细胞的筛选一 遗传表型直接筛选法1 根据载体选择标记初步筛选转基因细胞2 形成噬菌斑筛选法二 分析

8、重组DNA结构特征1 快速裂解菌落鉴定质粒DNA分子大小2 限制性核酸内切酶酶解分析法3 利用PCR方法筛选转基因细胞三 核酸分子杂交检测法1 Southern印迹杂交（DNA）2 Northern印迹杂交（RNA）3 斑点印迹杂交和狭线印迹杂交4 菌落(或噬菌斑)原位杂交四 免疫化学检测法1 抗体测定法2 免疫沉淀测定法3 Western 印迹杂交五 DNA序列测定法1 Sanger双脱氧链终止测序法2 DNA序列分析的自动化教学难点：接合转化的方法。教学重点：常用大肠杆菌转基因技术的方法和原理；农杆菌介导的Ti质粒载体转化法和基因枪法转化植物细胞的方法和原理；早期胚胎显微注射法和转基因体细

9、胞克隆法获得转基因动物的基本原理；常用的重组子筛选方法和原理；Sanger双脱氧链终止测序法的原理。第六章 外源基因的表达第一节 基因的组成1 原核生物基因的组成2 真核生物基因的组成第二节 基因的表达1 转录2 翻译第三节 基因表达的调控一 原核基因表达的调控1 乳糖操纵子的表达调控（负控诱导系统）2 色氨酸操纵子的表达调控（负控阻遏系统）二 真核基因表达的调控1. DNA水平上的基因表达调控2. 转录水平上的基因表达调控3. 转录后水平上的基因表达调控4. 翻译水平上的基因表达调控5. 蛋白质加工水平上的基因表达调控第四节 外源基因表达系统一 原核生物基因表达系统1 大肠杆菌基因表达系统2

10、 芽孢杆菌表达系统3 链霉菌表达系统二 真核生物基因表达系统1 酵母表达系统2 哺乳动物细胞基因表达系统3 植物细胞基因表达系统第五节 基因表达产物的分离纯化1细胞的破碎2离心3目的蛋白的初步分离4柱层析或聚丙烯酰胺凝胶电泳教学难点：T-DNA整合到植物基因组DNA上的机制；双元载体的含义和原理；植物病毒载体介导的转化。教学重点：基因表达的机制和主要调控元件；大肠杆菌基因表达系统、酵母表达系统、哺乳动物细胞基因表达系统和植物细胞基因表达系统的特点。第七章 基因工程的应用第一节 基因工程在医药领域的应用1 基因工程重组蛋白药物2 抗生素3 基因治疗4 转基因动物应用于人体器官移植5 转基因动物用

11、做人类疾病的动物模型第二节 基因工程在农业领域的应用1 改良作物性状和品质2 改良家畜、家禽、鱼类等的性状3 现代生物农药4 现代微生物肥料第三节 基因工程在食品领域的应用1 改造食品微生物2 改造植物性食品3 改造动物性食品4 生产食品添加剂第四节 基因工程在环保领域的应用1 生物净化2 生产可降解塑料第五节 基因工程在轻工业领域的应用1 生产工业酶2 提高有机溶剂的产量教学难点：转基因技术，基因治疗。教学重点：基因工程重组蛋白药物；基因治疗；转基因作物的应用。第八章 基因工程的争论和安全措施第一节 关于基因工程安全性问题和安全措施的历史回顾1. 基因工程安全性问题2. 安全措施第二节 转基

12、因作物（食品）出现后关于转基因生物安全性的争论 1食品安全性 2转基因作物对环境的影响第三节 中国针对基因工程安全性问题的管理措施 1中国政府关于基因工程相关研究的对策2中国针对基因工程安全性问题的管理法规教学难点：基因工程的安全性。教学重点：基因工程潜在的安全性问题和安全措施。二、教学要求第一章 绪论基因工程概况教学要求：全面了解基因工程。第二章 基因工程的工具酶教学要求：掌握基因工程中常用工具酶的功能和特点。第三章 基因克隆载体教学要求：掌握基因工程中常用载体的类型和特点。第四章 目的基因的分离克隆教学要求：掌握目的基因分离克隆技术的基本原理。第五章 转基因技术教学要求：掌握目的基因导入受

13、体细胞的方法和基本原理；掌握常用的植物和动物转基因技术的原理；掌握常用的重组子筛选的方法和原理。第六章 外源基因的表达教学要求：掌握基因表达的机制和主要调控元件；掌握常用的表达系统的特点。第七章 基因工程的应用教学要求：了解基因工程在医药、农业、食品、环保、轻工业等领域的应用。第八章 基因工程的争论和安全措施教学要求：了解基因工程的安全性问题和安全措施。三、章节学时分配章次总课时课堂讲授实验上机实践备 注122244344444544622722822总计2424四、教材与主要参考资料教材：1 吴乃虎，基因工程原理(第二版) 上册，科学出版社，北京，1998  2 吴乃虎，基因工程原理(第二版) 下册