教学大纲
基因工程原理与技术
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《基因工程原理与技术》教学大纲

Principles of Gene Engineering and application

课程编号:4011005

课程性质:基因工程技术是现代生物技术的核心技术,系统学习作为生物技术核心的基因工程可为众多课程的学习打下良好的基础,是生命学科的一门专业选修课,是生物技术专业的一门重要的专业课,课程着重阐述基因工程的基本理论、基本概念和基本技术,注意反映基因工程的新进展。

适用专业:生物技术

先行课:分子生物学

后续课: 蛋白质与酶工程、分子标记技术等

学分数:4.0

任课教师:林良斌

一、课程的目的与任务

    《基因工程原理与技术》是生物技术专业的一门重要的专业课,课程着重阐述基因工程的基本理论、基本概念和基本技术,注意反映基因工程的新进展。

本课程的教学目的是让学生对基因工程技术所涉及的主要环节的基本原理进行系统地学习和掌握,培养学生具有通过这些原理进行基因工程方面的设计能力。在基因工程原理课程的讲授过程中对学生进行基因操作与社会伦理方面的教育,重在素质和能力的培养。

二、课程的基本要求

本课程的侧重点是原理而不是基因操作的实验手册,这是本课程内容安排的基本准则。在讲授基因工程原理的同时,竭力与分子遗传学、细胞生物学、生物化学、分子生物学等赖以发展的学科和相关原理有机地结合起来,开阔学生视野,对生命科学的的基础知识融会贯通,做到理论与应用相结合。为学生开展专业研究打下基础。

三、课程教学内容

第一章:绪论

教学目的、要求:了解基因工程的概念,基因工程的诞生与发展,基因

工程研究的主要内容,基因工程的意义与发展前景。

教学内容:1、基因工程的概念

2、基因工程的诞生与发展

3、基因工程研究的主要内容

4、基因工程的意义与发展前景

教学重点及难点:基因工程的概念、研究内容和应用

习题:1、基因工程的基本程序是什么?

2、基因工程的含义及其主要研究内容?

3、基因工程的四大基本要素?

第二章:基因工程工具酶

        教学目的、要求:了解限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、末端脱氧核苷酸转移酶、核酸酶、核酸外切酶、多核苷酸激酶、碱性磷酸酯酶的性质及其在基因工程中用途和反应体系。

教学内容:1、限制性核酸内切酶

2DNA连接酶

3DNA聚合酶

4、末端脱氧核苷酸转移酶

5、核酸酶

6、核酸外切酶

7、多核苷酸激酶

8、碱性磷酸酯酶

教学重点及难点:限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、碱性磷酸酯酶

习题:1II型限制性核酸内切酶的酶切方式?

2DNA连接酶最佳反应体系的条件?

3、碱性磷酸酯酶在基因工程中用途?

4、简述DNA聚合酶在基因工程中的主要用途?

5、逆转录酶的性质有哪些?

6、述说切口平移法进行DNA标记的原理?

          第三章:基因工程载体

                  教学目的、要求:了解质粒载体,λ噬菌体载体,单链DNA噬菌体载体,黏粒载体,其他载体,表达载体。

                教学内容:1、质粒载体

2λ噬菌体载体

3、单链DNA噬菌体载体

4、黏粒载体

5、其他载体

6、表达载体

                  教学重点及难点:质粒载体、λ噬菌体载体。

                 习题:1、基因工程载体的必备条件?

2、构建质粒载体的一般原则?

3M13噬菌体载体的主要用途?

4、名词解释:MCSα-筛选、cos位点、黏粒克隆、YAC克隆、穿梭载体、松弛型质粒。

          第四章:核酸操作的基本技术

                  教学目的、要求:了解核酸的提取与纯化、核酸的检测与保存、核酸的凝胶电泳、核酸分子杂交等基本技术及注意事项。

                教学内容:1核酸的提取与纯化

                       2核酸的检测与保存

                          3、核酸的凝胶电泳

                            4、核酸分子杂交

                  教学重点及难点:核酸的提取与纯化、核酸的凝胶电泳。

                  习题:1、核酸分离提取的一般步骤是什么?

2、核酸保存的影响因素主要有哪些?

3、凝胶电泳的原理是什么?

4、核酸杂交技术的基本原理是什么?

          第五章:聚合酶链式反应

                  教学目的、要求:了解聚合酶链式反应扩增原理,聚合酶链式反应体系,聚合酶链式反应引物设计原则,聚合酶链式反应技术类型,聚合酶链式反应技术应用。

                  教学内容:1、聚合酶链式反应扩增原理

                            2、聚合酶链式反应体系

                            3、聚合酶链式反应引物设计原则

                            4、聚合酶链式反应技术类型

                            5、聚合酶链式反应技术应用

                  教学重点及难点:  聚合酶链式反应体系,聚合酶链式反应引物设计原则,聚合酶链式反应技术类型。

              习题:1、试述PCR技术的原理?

                    2PCR引物设计的一般原则是什么?

3RACE技术的原理和方法?

4、如何克隆已知序列的侧翼序列?

          第六章:基因文库的构建与目的基因的获得

                  教学目的、要求:了解真核基因组DNA文库的构建,cDNA文库的构建,目的基因获得的方法。

             教学内容:1基因文库的概念

2、真核基因组DNA文库的构建

3cDNA文库的构建

4、目的基因的获得

                  教学重点及难点:真核基因组DNA文库的构建,cDNA文库的构建。

              习题:1、根据插入DNA片段不同,基因文库可分为哪几种?

                    2、在制备基因组克隆片段时,应注意哪些问题?

                    3、基因文库扩增的利弊各是什么?

                    4、怎样构建cDNA文库?

          第七章:DNA 体外重组与基因转移

                  教学目的、要求:了解重组DNA分子构建的方法和过程,基因转移的方法及其原理。

               教学内容:1、重组DNA分子的构建:DNA体外重组、黏

性末端连接法、平头末端连接法、同聚物加尾法、人工接头法。

2、基因转移

                  教学重点及难点:DNA分子构建的方法、基因转移的方法。

习题:1、外源DNA片段与载体DNA片段连接主要方法有哪些?各有何优缺点?

2、如何防止载体DNA片段自身环化?

          第八章:重组子的筛选与鉴定

                  教学目的、要求:了解重组子的筛选与鉴定的遗传学检测法、核酸分子杂交检测法、物理检测法、免疫化学检测法、核酸序列分析及其他方法。

               教学内容:1、概述

2、遗传学检测法

3、核酸分子杂交检测法

4、物理检测法

5、免疫化学检测法

6、核酸序列分析及其他方法

                  教学重点及难点:遗传学检测法、核酸分子杂交检测法、物理检测法。

                  习题:1、什么是转化子?

2、重组子筛选鉴定的方法主要有哪些?

3、在Tetr区克隆外源DNA片段时,用环丝氨酸富集法筛选重组体的原理是什么?

          第九章:外源基因的表达

                  教学目的、要求:  掌握外源基因在大肠杆菌中表达的基本条件、常用表达载体及提高表达的措施,了解真核细胞表达系统

               教学内容:1外源基因在大肠杆菌中的表达:表达的基本条件、常用表达载体、外源蛋白表达的部位、提高表达的措施。

2、真核细胞表达系统:酵母表达体系、昆虫细胞表达体系、哺乳动物细胞表达体系

                  教学重点及难点:外源基因在大肠杆菌中表达的基本条件、常用表达载体及提高表达的措施。

                习题:1大肠杆菌表达载体的一般组成?

2、怎样在大肠杆菌中表达真核基因?

3、如何提高外源基因的表达?

4、与原核细胞表达体系相比,真核细胞表达体系有什么特点?

          第十章:植物基因工程

                  教学目的、要求:掌握农杆菌转化体系、目的基因的导入、外源基因表达及检测与遗传特性、植物基因工程的应用

               教学内容:1农杆菌及转化体系:根癌农杆菌的生物学特征、Ti质粒的结构和功能、农杆菌介导转化的机理、转化载体系统的构建、Ri质粒载体系统。

2、目的基因的导入:受体系统、转化方法

3、外源基因表达及检测与遗传特性:外源基因表达的调控、外源基因表达的检测 、转基因植物的遗传特性。

4、植物基因工程的应用:分子生物学研究、改良植物品种、生物反应器

                  教学重点及难点:农杆菌转化体系、目的基因的导入。

                习题:1名词解释:T-DNAT-链、T-链复合体、共整合载体、双元载体

2、比较农杆菌介导法与基因枪法的优缺点?

3、外源基因在转基因植物中沉默的原因?

4、谈谈你对植物基因工程应用中的生物安全性问题的看法。

          第十一章:差异显示技术及其应用

                    教学目的、要求:了解mRNA差异显示技术,扣除杂交技术,代表性差异分析技术,抑制性衰减杂交技术,基因表达序列分析,差异显示技术的应用。

                 教学内容:1mRNA差异显示技术

2、扣除杂交技术

3、代表性差异分析技术

4、抑制性衰减杂交技术

5、基因表达序列分析

6、差异显示技术的应用

                  教学重点及难点:mRNA差异显示技术。

                习题:1、简述mRNA差异显示技术的原理?

2、简述差异显示技术的应用?

四、课程学时分配

课程学时分配

内容

课堂讲授

(学时)

习题课

(学时)

实验

(学时)

小计

(学时)

课外

学时

第一章

3

3

第二章

6

9

第三章

10

11

第四章

4

4

第五章

7

9

第六章

7

7

第七章

4

4

第八章

5

5

第九章

3

5

第十章

9

9

第十一章

4

6

合计

64

72

 

五、成绩考核

    考核方式:闭卷

    成绩评定标准:20%平时成绩;10%考勤;70%考试成绩;成绩评定为百分制。

六、选用教材及参考资料

教材:陈宏主编,《基因工程原理与应用》,中国农业出版社(面向21世纪课程教材)

    参考资料:1吴乃虎《基因工程原理》 科学出版社 第一版1999

2、关宏林 主编 《植物基因工程》 高等教育出版社 第一版 1999

七、教学大纲编制说明

本课程4.5学分,总课时为72学时,为农学与生物技术学院生物技术专业必修课。课程着重阐述基因工程的基本理论、基本概念和基本技术,注意反映基因工程的新进展。