《现代生物技术概论》教案.docx
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《现代生物技术概论》教案
课程名称
现代生物技术概论
课程代码
010269
学分
4
总学时
64
讲课学时
48
实验学时
16
课程性质
基础课（）专业基础课（√）专业课（）必修课（）选修课（）
任课教师
张金文
职称
教授
授课时间
每学年第一学期9月～11月
授课对象
农学本科专业
教学
目的与
要求
现代生物技术是70年代未80年代初以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心发展起来的一门新兴学科。
现已成为解决人类面临的人口、资源、能源、食物和环境等五大危机的主要途径之一。
现代生物技术被世界各国视为一种高新技术，成为21世纪高技术革命的核心内容。
本课程的教学目的是使学生了解如下内容：
①基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等生物技术的基本原理和基本方法；②生物技术在农业、食品、人类健康、能源、环境等领域的应用；③国内外生物技术各领域发展的现状、发展方向及其对社会各方面的深刻影响。
课程讲授的重点是现代生物技术的基本概念、术语、基础理论和基本技术，以及在科技教育、科学研究和生产领域中的应用，使学生全面掌握现代生物技术的基本知识和基本技术，并与相关学科有机衔接，使其融会贯通，进一步系统化而形成完整的知识和技术体系。
教学
基本
要求
学习本门课程的学生应具备植物学（或生物学）、有机化学、生物化学和遗传学的基本知识，采用听课和自学先结合的方式对课程进行系统的学习。
本门课程的授课以课堂讲授为主、多媒体教学和互动式讨论等教学方法为主，在一些章节的教学中穿插多媒体教学方式，增加学生对所学内容的感性认识。
教材
使用教材：
程备久.现代生物技术概论.北京:
中国农业出版社,2003.
主要参
考资料
1.刘莹主编.生物技术概论.沈阳:
辽宁大学出版社，2006
2.宋思扬,楼士林.生物技术概论（第二版）.北京:
科学出版社，2003
3.瞿礼嘉,顾红雅.现代生物技术.北京:
高等教育出版社,2004
4.莽克强,陈受宜,李季伦.农业生物工程.北京:
化学工业出版社，2004.
5.吴乃虎.基因工程原理（上/下册）.北京:
科学出版社，1997,2000.
系（教研室）或导师审阅意见
主任（导师）签字：
年月日
教学内容与学时分配
教学时数
教学内容
讲课
实验
小计
备注
第一章现代生物技术总论
2
第二章基因工程
8
7
第三章细胞工程
8
2
第四章发酵工程
6
第五章酶工程
4
2
第六章蛋白质工程
4
3
第七章生物技术与农业
6
2
第八章生物技术与食品
4
第九章生物技术与环境
4
第十章生物技术与能源
2
第十一章生物技术与人类健康
4
第十二章生物技术发明创新保护与生物安全性
2
教学进程
节次
授课内容（章节）
学时
1
第一章生物技术总论
第一节生物技术的概念
第二节生物技术发展简史
第三节生物技术对经济社会发展的影响
2
2
第二章基因工程
第一节基因工程概述
第二节核酸的结构和功能
2
3
第三节基因工程工具酶
第四节基因克隆载体
2
4
第五节目的基因的克隆
第六节目的基因导入受体细胞
2
5
第七节重组克隆的筛选与鉴定
第八节基因工程进展
2
6
第三章细胞工程
第一节细胞工程的基本知识和基本技术
2
7
第一节细胞工程的基本知识和基本技术
2
8
第二节植物细胞工程
2
9
第三节动物细胞工程
第四节微生物细胞工程
2
10
第四节发酵工程
第一节发酵工程基本知识
2
11
第二节发酵过程的工艺控制
第三节发酵设备与发酵类型
2
12
第四节发酵产物的加工
第五节典型产品的发酵生产
2
13
第五节酶工程
第一节酶的发酵生产
第二节第二节酶的分离纯化
2
14
第三节酶分子的改造
第四节酶和细胞的固定化
第五节酶反应器
2
15
第六章蛋白质工程
第一节蛋白质的结构基础
第二节蛋白质工程的研究方法
2
16
第三节蛋白质工程应用实例
第四节蛋白质组学
2
17
第七章生物技术与农业
第一节生物技术与种植业
2
18
第一节生物技术与种植业
2
19
第二节生物技术与养殖业
2
20
第八章生物技术与食品
第一节生物技术与食品加工
2
21
第一节生物技术与食品加工
第二节生物技术与食品检验
2
22
第九章生物技术与环境
第一节不同类型污染物的生物处理技术
2
23
第一节不同类型污染物的生物处理技术
第二节生物技术与环境污染监测
2
24
第一十章生物技术与能源
第一节生物技术与能源开采
第二节生物技术与能源生产
2
25
第十一章生物技术与人类健康
第一节生物技术与疾病诊断
第二节生物技术与疫苗
2
26
第三节生物技术与制药
第四节生物技术与生物疗法
2
27
第十二章生物技术发明创新保护与生物安全性
第一节生物技术发明创新的保护
第二节生物技术的安全性及其影响
2
合计
54
章节
第一章生物技术总论（2学时）
教学目的与要求
概要了解生物技术的含义、特点及其发展简史。
了解现代生物技术的各项技术及其相互关系。
认识生物技术的应用领域及其对人类发展的影响。
教学内容
第一节生物技术的含义生物技术的定义；生物技术的种类及其相互关系；生物技术涉
及的学科。
（1学时）
第二节生物技术发展简史传统生物技术的产生；现代生物技术的发展。
（0.5学时）。
第三节生物技术对经济社会发展的影响改善农业生产、解决食品短缺；提高生命质量、
延长人类寿命；解决能源危机、治理环境污染；制造工业原料、生产贵重金属；
生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响。
（0.5学时）
重点、难点分析
重点：
1.生物技术的概念；2.生物技术的种类及其相互关系；3.传统生物技术与现代
生物技术的区别。
难点：
生物技术的概念及其包含的内容
教学设计
调控对策
教学方法：
采用归纳总结的方法，精讲基本概念，阐述生物技术的发展历史及应用
前景。
思考题：
1.现代生物技术的特征是什么？
2.什么是生物技术，它包括哪些基本内容？
它对人类社会将产生怎样的影响？
3.生物技术是一门综合性的学科，与其他学科有什么关系？
4.简要说明生物技术的发展史及现代生物技术与传统生物技术的关系？
5.生物技术的应用包括哪些领域？
课后补遗
章节
第二章基因工程（8学时）
教学目的与要求
学习基因工程的概念、主要步骤和相关的分子生物学基础知识（基因工程诞生的三大理论和三大技术）。
了解常用工具酶的催化反应机制及主要用途，三种常用基因克隆载体（质粒、λ噬菌体和粘粒）的一般生物学特性、结构及其应用，目的基因的制备方法，重组体的构建及导入受体细胞的方法，重组子的筛选与鉴定方法。
通过学习为进一步掌握生物技术相关知识和从事基因工程工作打下基础，并对基因工程的发展动态有初步的了解。
教学内容
第一节基因工程概述基因工程概念，理论依据，主要操作步骤。
（1学时）
第二节核酸的结构和功能DNA、RNA的结构特点和功能；基因的结构元件、中心法则；DNA和RNA的提取、纯化和电泳鉴定方法。
（1学时）
第三节基因工程工具酶限制性内切酶的反应机制及用途；DNA连接酶的催化机理和用途；核酸聚合酶的催化机理和用途；常用修饰酶的作用机制和用途。
（1学时）
第四节基因克隆载体基因克隆载体的概念，质粒载体的特性和作为载体应具备的条件（举例）；λ噬菌体的特性、噬菌体载体的类型和包装限制；柯斯质粒载体的特性和用途；克隆载体和表达载体的区别。
（1.5学时）
第五节目的基因的克隆目的基因的来源（基因文库和cDNA文库）；获得目的基因的途径和主要方法，PCR反应的原理、反应体系和条件。
（1.5学时）
第六节目的基因导入受体细胞受体细胞；重组DNA导入受体细胞的途径。
（0.5学时）
第七节重组克隆的筛选与鉴定根据重组DNA分子特征鉴定重组子；根据目的基因转录产物（mRNA）鉴定重组子；根据目的基因翻译产物（蛋白质、酶、多肽）鉴定重组子。
（1学时）
第八节基因工程进展基因工程载体开发进展；转基因方法的研究进展；基因工程应用领域。
（0.5学时）
重点、难点分析
重点：
基因工程的主要操作步骤，主要工具酶的催化机理和用途，3类常用载体的特点
和主要用途，目的基因克隆的主要方法，重组DNA的导入受体细胞的途径，重组
克隆的筛选与鉴定方法。
难点：
目的基因的克隆策略，基因表达载体构建的策略和方法，重组克隆筛选鉴定方法。
教学设计
调控对策
教学方法：
精讲基本概念与技术；注重技术的应用。
以课堂讲授为主，结合多媒体
教学方式。
核酸结构核功能、基因工程工具酶、基因克隆载体、遗传转
化核重组克隆的筛选鉴定采用多媒体教学方法增加对学生的感性认识。
思考题：
1.基因工程研究的理论依据是什么？
2.简述基因工程研究的基本技术路线。
3.简述限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用机制。
4.在什么情况下最好使用质粒载体或λ噬菌体载体或cosmid载体？
5.简述定位整合克隆载体的应用价值。
6.简述各种特殊用途克隆载体的特点。
7.从cDNA文库和基因组文库中获得的目的基因有什么不同？
8.如何采用PCR技术从生物材料中分离出目的基因？
9.什么样的细胞可用作受体细胞？
10.阐述外源基因转入受体细胞的各种途径。
11.筛选克隆子有哪些方法？
12.阐述基因工程的科学意义和应用价值。
课后补遗
章节
第三章细胞工程（8学时）
教学目的与要求
了解制备植物细胞及微生物细胞的原生质体制备和融合的基本方法；学习如何进行植物和动物细胞及组织的培养方法；掌握单倍体植物的诱导及人工种子制备的基本方法；认识利用动物体细胞克隆哺乳动物的基本方法及意义。
教学内容
第一节细胞工程的基本知识和基本技术细胞工程的基础知识；细胞工程的基本操作技术。
（2学时）
第二节植物细胞工程植物组织培养；植物细胞培养和次生代谢物的生产；植物细胞原生质体制备与融合；单倍体植物的诱导与利用；人工种子的研制。
（2学时）
第三节动物细胞工程细胞组织培养；动物细胞融合；淋巴细胞杂交瘤产生单克隆抗体技术；细胞核移植与动物克隆；染色体转移；干细胞研究。
（2学时）
第四节微生物细胞工程原核细胞的原生质体融合；真菌的原生质体融合。
（2学时）
重点、难点分析
重点：
细胞工程的基本概念，基本原理，基本操作技术，植物细胞原生质体制备与融合，
单倍体植物的诱导与利用，核移植与动物克隆等。
难点：
基本操作技术
教学设计
调控对策
教学方法：
精讲基本概念与技术；注重技术的应用。
以课堂讲授为主，结合多媒体
教学方法帮助学生增加感性认识。
思考题：
1.如何从一片嫩叶经组织培养培育出众多的完整植株？
2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量？
3.单倍体植
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