基因工程教学大纲
一、课程名称：
基因工程（Gene Engineering）
二、教学对象：
本大纲适用于生物技术专业四年制本科学生。
三、学分与学时：
4.5学分。总学时为80学时，其中理论50学时，实验30学时。
四、课程模块类别及课程属性：
本课程为专业课程模块必修课
五、课程性质、任务和要求：
基因工程是生物技术专业学生的一门专业课。本课程的主要任务是讲解基因操作的基本原理和一些常用的方法，主要包括基因克隆载体，目的基因的制备与分离，重组DNA分子的构建、导入及重组子的筛选，克隆基因的表达与检测，基因工程的应用等方面，通过学习本课程，要求学生能够比较全面地了解基因工程，掌握基因工程方面的基础理论知识和实验操作技术，并能应用基因工程的知识去从事相应的科学研究工作，分析和解决相关的问题。
六、教学重点：
本课程的教学重点包括DNA重组，基因克隆载体，目的基因的制备与分离方法，目的基因导入受体细胞，外源基因的表达与检测，基因工程的应用等。
七、主要先修课程：
细胞生物学、生物化学、遗传学、分子生物学等。
八、教学目的要求和主要内容：
第一章 绪论——基因工程概述
【目的要求】
1．掌握基因工程的含义。
2．熟悉基因工程的理论基础及其研究的基本技术路线。
3．了解基因工程的研究发展史。
4．了解基因工程在基础领域和应用领域中的研究内容。
5．了解基因工程中存在的安全性问题及其研究发展前景。
【主要内容】
l 讲授内容
1．基因工程的概念。
2．基因工程的理论基础。
3．基因工程研究的基本技术路线。
4．基因工程研究的发展史及其基础研究和应用研究。
l 自学内容
1．基因工程存在的安全隐患及其防范措施。
2．基因工程的发展前景。
第二章 DNA重组
第一节 DNA的组成和结构
【目的要求】
1．掌握DNA的组成。
2．熟悉DNA的空间结构，不同生物体内DNA的存在状态。
3．了解DNA复制起始位点和复制子的结构，DNA转录启动子和转录区的结构。
【主要内容】
l 讲授内容
1．DNA的组成及空间结构。
2．不同生物体内DNA的存在状态。
l 自学内容
1．DNA复制起始位点和复制子的结构，DNA转录启动子和转录区的结构。
第二节 天然DNA的制备
【目的要求】
1．掌握DNA的提取、纯化和浓缩的方法。
2．熟悉天然DNA的来源和用途。
【主要内容】
l 讲授内容
1．天然DNA的来源和用途。
2．天然DNA的提取过程。
3．DNA的纯化和浓缩的方法。
第三节 限制性核酸内切酶和DNA片段化
【目的要求】
1．掌握限制性核酸内切酶的概念及类型，限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点。
2．熟悉限制性核酸内切酶反应系统，限制性核酸内切酶的Star活性。
3．了解限制性核酸内切酶的作用机制。
4．了解DNA分子的切割方法以及DNA分子的限制性图谱的绘制方法。
【主要内容】
l 讲授内容
1．限制性核酸内切酶的概念、类型、特点、命名等。
2．限制性核酸内切酶的识别序列：组成、特点、切割频率、稀切酶和同裂酶的定义。
3．限制性核酸内切酶的切割位点：黏性末端、平末端、同尾酶的定义。
4．限制性核酸内切酶反应系统。
5．限制性核酸内切酶的Star活性：Star活性的定义、诱导和避免的措施。
6．DNA分子片段化的方法。
l 自学内容
1．限制性核酸内切酶的作用机制。
2．DNA分子的限制性图谱的绘制方法。
第四节 特异性DNA片段的PCR扩增
【目的要求】
1．掌握PCR的概念及其基本原理。
2．熟悉PCR扩增特异性DNA片段的主要条件和扩增方法。
3．了解几种常用的DNA片段PCR扩增系统。
【主要内容】
l 讲授内容
1．PCR的概念及其基本原理。
2．PCR扩增特异性DNA片段的主要条件。
3．PCR扩增DNA片段的方法。
l 自学内容
常用的DNA片段PCR扩增系统。
第五节 DNA片段的化学合成
【目的要求】
1．熟悉利用化学方法合成的几种DNA片段。
2．了解寡核苷酸片段化学合成的几种方法。
【主要内容】
l 讲授内容
1．寡核苷酸片段化学合成的方法。
2．化学方法合成的几种DNA片段。
第六节 DNA片段大小的凝胶电泳检测
【目的要求】
1．熟悉琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的各项参数。
2．了解脉冲场凝胶电泳的参数。
【主要内容】
l 讲授内容
1．琼脂糖凝胶电泳参数。
2．聚丙烯酰胺凝胶电泳参数。
3．脉冲场凝胶电泳参数。
第七节 DNA片段的重组连接
【目的要求】
1．掌握DNA连接酶的概念，DNA连接酶的主要种类及其特性。
2．熟悉几种DNA片段之间的连接方法。
3．了解DNA的重组类型。
【主要内容】
l 讲授内容
1．DNA连接酶的概念、种类和特性。
2．几种DNA片段之间的连接方法。
3．DNA的重组类型。
l 自学内容
1．常用的DNA片段PCR扩增系统。
第三章 基因克隆载体
第一节 质粒克隆载体
【目的要求】
1．掌握质粒克隆载体构建的基本策略。
2．熟悉与构建克隆载体相关的质粒性质。
3．了解几种有代表性的质粒克隆载体的构建。
【主要内容】
l 讲授内容
1．与构建克隆载体相关的质粒性质。
2．质粒克隆载体构建的基本策略。
3．几种有代表性的质粒克隆载体的构建。
第二节 病毒（噬菌体）克隆载体
【目的要求】
1．掌握λ噬菌体克隆载体的性质、构建的依据、构建的基本策略和技术路线。
2．熟悉cosmid克隆载体的特征和构建策略。
3．了解其它一些病毒载体的相关特性及构建的策略。
【主要内容】
l 讲授内容
1．λ噬菌体克隆载体的性质、构建的依据、构建的基本策略和技术路线。
2．cosmid克隆载体的特征和构建策略。
l 自学内容
其它一些病毒载体的相关特性及构建的策略。
第三节 染色体定位整合克隆载体
【目的要求】
1．熟悉定位整合克隆载体的几种模式和定位整合的效率。
2．了解蓝藻、酵母菌、植物和动物的染色体定位整合克隆载体。
【主要内容】
l 讲授内容
1．定位整合克隆载体的几种模式。
2．定位整合克隆载体的定位整合效率。
l 自学内容
其它一些病毒载体的相关特性及构建的策略。
第四节 人工染色体克隆载体
【目的要求】
1．熟悉人工染色体克隆载体的含义和特点。
2．了解人工染色体克隆载体的构建和应用。
【主要内容】
l 讲授内容
1．人工染色体克隆载体的含义和特点。
2．人工染色体克隆载体的构建和应用。
第五节 特殊用途克隆载体
【目的要求】
了解几类特殊用途的克隆载体的特性和应用。
【主要内容】
l 自学内容
几类特殊用途的克隆载体的特性和应用。
第四章 目的基因的制备
【目的要求】
1．掌握目的基因制备和分离的方法。
2．熟悉原核生物和真核生物基因的组成。
3．熟悉基因排列中的一些特例。
【主要内容】
l 讲授内容
1．结构基因的组成。
2．基因的排列。
3．目的基因的制备。
4．目的基因的分离。
第五章 目的基因导入受体细胞
【目的要求】
1．掌握受体细胞选择的基本原则，基因工程中常用的受体细胞的类型及其优缺点。
2．掌握重组DNA分子转入原核生物细胞和真核生物细胞的方法。
3．掌握重组子的筛选的基本方法。
【主要内容】
l 讲授内容
1．受体细胞选择的基本原则。
2．基因工程中常用的受体细胞及各自的优缺点。
3．重组DNA分子转入原核生物细胞和真核生物细胞的方法。
4．重组子的筛选的基本方法。
第六章 外源基因的表达
【目的要求】
1．掌握各种基因表达调控元件的特性。
2．熟悉原核生物和真核生物中几类有代表性的基因表达系统的特性。
3．熟悉基因表达产物的检测与分离纯化的方法。
4．了解外源基因在宿主细胞中表达的机制。
【主要内容】
l 讲授内容
1．外源基因在宿主细胞中表达的机制。
2．启动子、增强子、终止子、衰减子、绝缘子和反义子等基因表达调控元件的特性。
3．原核生物和真核生物中几类有代表性的基因表达系统的特性。
4．基因表达产物的检测与分离纯化的方法。
第七章 基因工程应用
【目的要求】
1．熟悉几类比较重要的基因工程药物。
2．熟悉转基因技术在植物和动物中的应用。
3．了解基因治疗和基因芯片技术。
【主要内容】
l 讲授内容
1．基因工程药物。
2．转基因植物。
3．转基因动物。
4．基因治疗。
5．基因芯片技术。
第八章 基因工程的争论和安全措施
【目的要求】
1．熟悉基因工程中存在的一些问题。
2．了解生物安全的争论带来的全球关注和影响，基因工程的安全措施，我国的生物技术发展及其安全问题。
【主要内容】
l 讲授内容
1．对基因工程的争论。
2．我国的生物技术发展及其安全问题。
l 自学内容
1．生物安全的争论带来的全球关注和影响。
2．基因工程的安全措施。
九、实验教学：详见《基因工程实验教学大纲》。
十、学时分配表：
学时分配表
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理论教学内容 |
学时 |
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实验教学内容 |
学时 |
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第一章 绪论─—基因工程概述 |
2 |
实验一 DNA片段的回收与纯化 |
5 |
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第二章 DNA重组 |
10 |
实验二 DNA的重组连接 |
5 |
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第三章 基因克隆载体 |
10 |
实验三 大肠杆菌的转化及重组菌的筛选 |
5 |
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第四章 目的基因的制备 |
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