基因工程教学大纲文档格式.docx
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周学时数
二、课程的性质、目的和任务
基因工程是生物工程的核心技术，是获取、整理、破译、编辑和表达生物体遗传信息（基因）的一种操作平台与技术，它以细胞生物学、分子生物学和分子遗传学的基本理论体系为指导，在基因的分离克隆、基因表达调控机制的诠释、基因编码产物的产业化、生物遗传性状的改良乃至基因治疗等方面正日益显示出愈来愈高的实用价值，是21世纪最具生命力和最引人注目的前沿学科之一。
系统学习这一课程，可为众多课程的学习打下良好的基础。
要求学生能较全面和深入理解基因工程原理，并了解生命科学研究的设计思路和基因操作技术平台的应用策略。
以求为以后的学习和科研工作打下良好和扎实的理论基础。
三、课程教学基本要求
本课程重点放在了解基因工程的基本原理与方法上。
通过本课程的学习，使学生的专业课程体系更加切合实际，做到理论性与实用性统一，在奠定扎实的理论基础前提下，能够熟练地掌握各种方法的用途。
主要采用多媒体并结合教学录像辅助教学。
四、使用教材及参考书目
【使用教材】刘祥林、聂刘旺著，《基因工程》，北京：
科学出版社，2005
【参考书目】1．张惠展主编，《基因工程概论》，上海：
华东理工大学出版社，2005
2．吴乃虎主编，《基因工程原理》，每二版，北京：
科学出版社，1998
3.楼士林等编著，基因工程，北京：
科学出版社，2002
五、课程结构和学时分配
章节
章节名称
课外学时
备注
绪论
第1章
基因工程的基础知识与基本技术
4
第2章
基因操作的工具酶
第3章
基因克隆的载体
5
第4章
DNA分子克隆
第5章
目的基因的获取
第6章
克隆基因的表达
第7章
转基因生物技术
习题课与复习
机动
共计
《基因工程》课程教学进度表
主讲教师
李京京/胡远亮
20081
总学时
讲
授
实
验
上
机
其
它
周
学
时
辅导教师
开课学院
生命科学学院
专业名称
课程类型
限选课
班级名称
以上项目可根据实际作适当修改
周次
日期
主要教学内容
其它教学活动
讲授
上机
其它
1
2.25-3.2
√
0.绪论
（2）
3.3-3.9
1.基因工程的基础知识与基本技术（6）
1.1基因工程的基础知识
3
3.10-3.16
1.2基因工程的支撑技术
1.2.1DNA的提取与纯化；
1.2.2电泳技术
1.2.3聚合酶链反应（PCR）技术
3.17-3.23
1.2.4核酸分子杂交
1.2.5DNA序列分析；
1.2.6基因定点突变技术
3.24-3.30
2.基因操作的工具酶（4）
2.1限制性核酸内切酶；
2.2DNA连接酶
3.31-4.6
清明
7
4.7-4.13
2.3DNA聚合酶；
2.4核酸修饰酶
8
4.14-4.20
3.基因克隆的载体（5）
3.1质粒载体
9
4.21-4.27
3.2噬菌体载体；
3.3柯斯质料载体
3.4单链DNA噬菌体克隆载体
10
4.28-5.4
3.5噬菌粒载体；
3.6人工染色体克隆载体
4.DNA分子克隆（7）
4.1基因克隆方案
11
5.5-5.11
4.2重组体的构建
12
5.12-5.18
4.3重组体导入宿主细胞
4.4重组体克隆的筛选与鉴定
13
5.19-5.25
14
5.26-6.1
5.目的基因的获取（4）
5.1基因组DNA片断化
5.2化学合成目的基因
15
6.2-6.8
5.3目的基因的保存和扩增
5.4目的基因的分离和扩增
16
6.9-6.15
6.克隆基因的表达（4）
6.1外源基因在原核细胞中的表达
17
6.16-6.22
6.2外源基因在真核细胞中的表达
18
6.23-6.29
7.转基因生物技术
（2）
19
6.30-7.6
习题、复习讲解
（2）
20
7.7-7.13
考试
授课章节
绪论
学时
教学目标与要求
掌握基因工程的基本概念；
了解基因工程的主要研究内容，基因工程的发展历程以及它在生物安全性方面面临的挑战。
教学重点与难点
基因工程的研究内容。
教学方法
讲授；
多媒体教学。
主要
教学内容
1基因工程的基本概念
2基因工程的诞生
3基因工程的研究内容
4基因工程的应用
5基因工程的安全性
需掌握的专业词汇
基因工程，克隆（clone）。
研究进展和参考资料
何忠效等．2002．生物技术概论．北京：
北京师范大学出版社
魏群等译．2002．GeneCloningandDNAAnalysis．北京：
高等教育出版社
课后复习题
简述获取基因工程产物的主要过程；
试述生命科学理论与技术的研究成果对基因工程产生的意义。
第1章基因工程的基础知识与基本技术
学习掌握基因工程的基础知识，包括基因的结构、从基因到蛋白质、原核生物和真核生物基因特点的比较等；
其次，了解DNA的分离与纯化、PCR技术、电泳技术、核酸分子杂交、DNA序列分析和突变技术。
乳糖操纵子模型；
PCR技术、核酸分子杂交、DNA序列分析
多媒体教学
基因的结构特点：
原核生物基因结构特点真核生物基因结构特点
基因表达：
原核生物基因表达和真核生物基因表达
操纵子学说：
乳糖操纵子基因表达调控模型
基因研究进展
1.2.1DNA的提取与纯化
1.2.4核酸的分子杂交
1.2.5DNA序列分析
操纵子，SD序列，多顺反子，基因表达，结构基因和调节基因，分子杂交，基因突变，Southernblotting，Northernblotting。
对照真核细胞，总结原核基因表达的特点。
总结本章介绍的各项技术的基本原理、适用范围和使用要点。
请设计实验方案，使凝胶电泳、PCR、分子杂交三项技术均得到应用。
第2章基因操作的工具酶
重点掌握限制性内切酶的性质及功能，了解连接酶等其他酶类在基因工程中的具体用途。
限制性内切酶，DNA聚合酶的分类及功能。
2.1限制性核酸内切酶
2.1.1限制性核酸内切酶的发现及其生物功能
2.1.2限制酶的分类与命名
2.1.3Ⅱ型限制酶的特性与DNA切割
2.1.4影响限制性核酸内切酶活性的因素
DNA连接酶的连接作用以及影响连接反应的因素
2.3DNA聚合酶
2.3.1E.coliDNA聚合酶Ⅰ
2.3.2E.coliDNA聚合酶I大片段
2.3.3T4-DNA聚合酶
2.3.4T7-DNA聚合酶
2.3.5反转录酶
2.4修饰酶类
2.4.1核酸酶
2.4.2碱性磷酸单酯酶
2.4.3T4多核苷酸激酶
2.4.4末端转移酶
限制与修饰，星号活性，偏爱现象，Klenow片段，Reversetranscriptase。
Ⅱ型限制酶切割DNA
分子的特性。
分析不同的聚合酶在分子克隆技术中的作用。
第3章基因克隆的载体
掌握各类载体的特性、构建方法及应用。
以质粒载体、噬菌体载体、柯斯质粒载体的构建方法和应用。
3.1.1质粒的一般生物学特性
3.1.2质粒载体构建的基本原理和方法
3.1.3经典的大肠杆菌质粒载体
PSC101、ColE1质粒载体、pBR322质粒载体、pUC系列和pGEM-3Z
3.2噬菌体载体
3.2.1噬菌体的一般特性
3.2.2λ噬菌体载体的构建
3.3柯斯质粒载体特点与构建
3.4单链噬菌体载体
3.4.1单链DNA噬菌体的特点
3.4.2M13噬菌体
3.4.3M13载体的构建
3.4.4M13系列载体的优点
3.4.5M13载体的缺点
3.5噬菌粒载体
3.5.1常见的噬菌粒载体及特点
3.5.2常见的噬菌粒载体
3.6.1酵母人工染色体
3.6.2细菌人工染色体（BAC）
3.6.3人工染色体克隆载体的应用
Vector，Plasmid，Dominatnplasmid，Concealedplasmid，Plasmidincompatiblity，TA克隆载体，Cosmid，YACandBAC。
理想质粒载体的条件有哪些？
欲构建1个含KanrAamr、松弛型复制子的质粒载体，请写出构建的基本流程。
比较质粒、噬菌体、柯斯质粒载体的特点。
第4章DNA分子克隆
系统掌握DNA分子克隆的具体过程，能学会自己制定克隆方案。
体外重组技术，筛选与鉴定技术。
4.2.1粘性末端的连接
4.2.2平末端（bluntend）的连接
4.2.3PCR产物的连接
4.2.4DNA体外连接应注意的事项
4.2.5载体和外源DNA插入片段的可能连接结果
4.3重组体导入受体细胞
4.3.1重组子导入原核细胞
4.3.2重组子导入真核细胞——酵母菌、植物细胞、动物细胞
4.4重组体的筛选和鉴定
4.4.1依赖于表型特征筛选法
4.4.2依赖于重组子结构特征分析筛选法
2.酶切电泳筛选法
3.PCR扩增检测法
4.4.3核酸分子杂交检测法
4.4.4免疫化学检测法
2.免疫沉淀检测法
3.非放射性抗体检测法
3.ELISA的局限性
4.4.4免疫印迹（westernblotting）法
4.4.5转译筛选法
重组子（转化子），亚克隆，基因枪法，电激法，探针，菌落原位杂交。
由水稻中得到一个含目的基因的DNA片段，若将目的基因与载体进行体外重组，如何降低非重组的高背景。
第5章目的基因的获取
掌握目的基因获取的手段、方法和策略。
着重介绍几种常用的获得目的基因的方法：
化学合成法、PCR扩增法、基因文库筛选法、mRNA差别显示法。
5.1.1限制性内切酶法
5.1.2随机片断化
1.限制性内切酶局部消化法
2.机械切割法
5.2化学合成法获得目的基因
5.2.1磷酸二酯法
2）合成过程
5.2.2磷酸三酯法
5.2.3亚磷酸三酯法合成寡聚核苷酸
5.2.4DNA片断的组装
5.3PCR扩增获得目的基因
5.4筛选基因文库获取目的基因
5.4.1基因文库的构建
5.4.2cDNA文库的构建
4.构建cDNA文库的一般步骤
5.cDNA文库的大小
6.cDNA文库的局限性
5.4.3文库中筛选目的基因
5.5mRNA差异显示PCR（DDRT-PCR）
亚磷酸三酯法，RT-PCR，反向PCR，genomiclibrary，DDRT-PCR。
已知拟南芥基因组中有一RFLP分子标记与目的基因较近，大约相距360kb，请设计实验克隆该基因。
第6章克隆基因的表达
了解原核细胞和真核细胞表达系统的特点，并掌握外源基因表达方法。
克隆基因在宿主细胞中表达的基本过程和调控克隆基因表达的序列元件及其作用，E.coli基因表达系统的构成和特点、影响基因表达的效率的主要因素以及克隆基因高效表达的策略和表达产物的利用。
6.1.1原核生物基因表达的特点
6.1.2原核生物基因表达的调控
6.1.3外源蛋白在大肠杆菌中的表达部位
6.1.4几种类型的原核表达载体
6.1.5影响外源基因表达效率的因素
6.1.6提高表达水平常用的方法
6.1.7外源蛋白质表达后的正确修饰
6.2.1在酵母中表达
6.2.2昆虫培养细胞表达系统
6.2.3外源基因在植物中表达
6.2.4在哺乳动物细胞中表达
终止子，增强子，基因沉默。
E.coli基因表达系统有什么特点？
如何提高外源基因在E.coli表达系统中的表达效率。
原核生物基因表达调控元件有哪几类？
分别有什么功能和特点？
第7章转基因生物技术
了解转基因植物和转基因动物技术及应用前景。
各种转基因技术的原理及方法
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