广东海洋大学：生物技术系《基因工程原理》课程教学大纲.doc_大学文库

GD0U-B-11-213 《基因工程原理》教学大纲课程编号 1340012学分2.5总学时50理论50实验/上机英文课程名称 Genetic Engineering 开课院（系）农学完开课系生物技术系修订时间2006年9月10可课程简介教学内容基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。质粒和噬菌体的基本特性，质粒、噬菌体、柯斯质粒、噬菌粒载体、T载体、YAC载体及BAC载体等的构建、组成、特点及克隆基因的过程。基因克隆的步骤，获得目的基因的方法，DNA的连接方法，重组体克隆的筛选原理。基因操作的主要技术原理，了解酵母双杂交系统白原理。原核生物和酵母中的表达载体的种类及表达外源基因的过程。植物和动物基因克隆的载体及克隆基因的方法，修读专业：生物技术专业先修课程：生物化学、遗传学、微生物学、细胞生物学和分子生物学等。教材：基因工程学原理一小课程的性质与任务基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。随者现代生物科学技术的发展，基因工程原理已成为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一，是生物技术专业以及相关专业的一门重要的专业课程，是必修课。本课程的任务是全面系统地讲授基因操作的基本原理和基本方法，同时介绍基因工程原理发展的最新成就，使学生对基因工程的原理、方法及其在国民经济发展中的作用有比较全面的、系统的认识课程的基本要求使本科生对这门己经对社会经济发展产生了巨大影响，并己被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解，弄通它的基本原理和工作思路，适应社会对高新技术的要求，为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课颗研究打下基础。三修读专业生物技术专业四、本课程与其它课程的联系本课程的先修课程有生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学和分子生物学，要求学生掌握生物体内的生化代谢途径：微生物的一些基本性质：遗传学基本原理的理解，并初步掌握遗学研究所必需的基本实验技术：细胞生物学中的各种细胞器的结构及功能及分子生物学中的基因的结构、复制、转录、翻译及基因的表达调控等过程。它是蛋白质工程、制药工程及生物信息学的基九、教学内容安排、要求、学时分配及作业教学基本要求和主要环节 1、理论教学学时数 50学时大纲内容第一章、绪论(2) (1)教学目的生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程及其在哪些方面得到应用。生物安全的规则。 (2)教学重点和难点生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程。生物安全的规则

1 《基因工程原理》教学大纲课程编号 1340012 学分 2.5 总学时 50 理论 50 实验/上机英文课程名称 Genetic Engineering 开课院（系）农学院开课系生物技术系修订时间 2006 年 9 月 10 日课程简介教学内容基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。质粒和噬菌体的基本特性，质粒、噬菌体、柯斯质粒、噬菌粒载体、T 载体、YAC 载体及 BAC 载体等的构建、组成、特点及克隆基因的过程。基因克隆的步骤，获得目的基因的方法，ＤＮＡ的连接方法，重组体克隆的筛选原理。基因操作的主要技术原理，了解酵母双杂交系统的原理。原核生物和酵母中的表达载体的种类及表达外源基因的过程。植物和动物基因克隆的载体及克隆基因的方法。修读专业：生物技术专业先修课程：生物化学、遗传学、微生物学、细胞生物学和分子生物学等。教材：基因工程学原理一、课程的性质与任务基因工程原理主要讲述在体外操作基因的原理，涉及到操作过程中的酶、载体及操作方法。随着现代生物科学技术的发展，基因工程原理已成为 21 世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一，是生物技术专业以及相关专业的一门重要的专业课程，是必修课。本课程的任务是全面系统地讲授基因操作的基本原理和基本方法，同时介绍基因工程原理发展的最新成就，使学生对基因工程的原理、方法及其在国民经济发展中的作用有比较全面的、系统的认识。二、课程的基本要求使本科生对这门已经对社会经济发展产生了巨大影响，并已被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解，弄通它的基本原理和工作思路，适应社会对高新技术的要求，为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课题研究打下基础。三、修读专业生物技术专业四、本课程与其它课程的联系本课程的先修课程有生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学和分子生物学，要求学生掌握生物体内的生化代谢途径；微生物的一些基本性质；遗传学基本原理的理解，并初步掌握遗学研究所必需的基本实验技术；细胞生物学中的各种细胞器的结构及功能及分子生物学中的基因的结构、复制、转录、翻译及基因的表达调控等过程。它是蛋白质工程、制药工程及生物信息学的基础。五、教学内容安排、要求、学时分配及作业教学基本要求和主要环节 1、理论教学学时数５０学时大纲内容第一章、绪论（2）（1）教学目的生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程及其在哪些方面得到应用。生物安全的规则。（2）教学重点和难点生物工程包括哪些方面，每部分研究的内容。基因工程的操作流程。生物安全的规则。 GDOU-B-11-213

2 第一节基因与基因工程一、基因工程的概念（A）；二、生物工程（A）第二节基因工程的操作与应用一、基因工程的操作流程（A）；二、基因工程的应用（B）第三节基因工程技术的商业化发展和安全一、基因工程商业化的特点（C）；二、重组 DNA 研究的安全准则（B）第二章酶技术（4 学时）（1）教学目的：基因工程中常用的工具酶的种类及作用、如何制备限制性内切酶、物理图谱的制定。（2）教学重点和难点限制性内切酶、连接酶和 DNA 聚合酶的种类及作用、如何制备限制性内切酶、物理图谱的制定。第一节限制性核酸内切酶（2）一、寄主的限制和修饰现象（A）二、限制性核酸内切酶的类型、命名、制备及制定物理图谱（A）第二节连接酶（2）一、DNA 连接酶（ligase)的发现（B）二、DNA ligase 的特点（A）三、连接反应的温度（A）四、影响连接反应的因素（A）第三节聚合酶一、基因工程中常用的 DNA 聚合酶（A）二、常用的 DNA 聚合酶的特点（A）三、DNA 聚合酶在基因工程中的用途（A）第四节 DNA 修饰酶一、末端脱氧核苷酸转移酶（A）二、T4 多核苷酸激酶（A）三、碱性磷酸酶（A）第三章质粒载体（４）（1）教学目的：载体的定义，基因工程中所用载体的种类，作为基因工程载体的特性。质粒的基本特性。作为质粒载体的特性，质粒载体是如何命名？常用质粒载体的类型及特点。（2）教学重点和难点质粒的基本特性。作为质粒载体的特性，质粒载体是如何命名？常用质粒载体的类型及特点。P ＵＣ载体筛选重组子的原理。第一节质粒的一般生物学特性（2）一、质粒ＤＮＡ（A）二、质粒的类型（A）三、质粒的复制（A）四、质粒的不亲和性（A）第二节质粒载体

一、质粒载体应具备的条件(B) 二、质粒载体的命名(A) 三、常用的质粒载体（②） (A) 第四章噬菌体载体(6) (1)数学目的：噬菌体的一船生物学结性，单链噬菌体机体的特占，M13噬菌体的一般生物学结性及M】3载体是如何构建的，它的特点及应用双链噬菌体载体的特点。入噬菌体DNA的特点入噬菌体载体的构建及类型每种类型载体的组成及其代表型载体 ADNA的体外包装的定义原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。凯伦载体、何斯质粒靓体的组成及特点，UC118的组成及特点。T载体及大分子克降线体的组成特点及克隆过程。 (2)教学重点和难点噬菌体的一般生物学特性，单链噬荫体载体的特占，M13噬菌体的一般生物学特性及M13载体是如何构建的，它的特点及应用。入噬菌体DNA的特点。入噬菌体载体的构建及类型，每种类型载体的组成及其代表型载体。入DNA的体外包装的定义、原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。柯斯质粒载体的组成及特点，pC118的组成及特点。T载体及大分子克隆载体的组成特点及克隆过程。第一节噬菌体的一般生物学特性(1) 、噬菌体的结构及其核酸类型(B) 噬菌体的感染性(B) 噬菌体的生命周期(B) 第二节单链噬菌体载体(1) 一、M13噬菌体的一般生物学特征(A) 二、M13载体的构建(C) 三、M13载体的特点及应用(A) 第三节双链噬菌体载体(1 一、λ噬菌体DNA(A) 二、入噬菌体载体的构建(C) 三、XDNA的体外包装(A) 四、凯伦噬菌体载体(C) 第四节柯斯质粒载体(1) 一、柯斯质粒载体的组成(A 二、柯斯质粒载体的特点(A) 三、柯斯质粒载体的应用(A) 第五节噬菌粒载体(1) pUC118基因组的结构(A) 二、pUC118的复制模式(A 三、pC118的优点(A) 第六节PCR产物克隆载体-T载体(1)(A) 第七节大分子DNA克隆载体。整母人T沈色体(B) 二、细菌人工染色体(BAC)(B 第五章基因克隆技术(10) (1)教学目的： 3

3 一、质粒载体应具备的条件（B）二、质粒载体的命名（A）三、常用的质粒载体(2) （A）第四章噬菌体载体（6）（1）教学目的：噬菌体的一般生物学特性，单链噬菌体载体的特点，Ｍ１３噬菌体的一般生物学特性及Ｍ１３载体是如何构建的，它的特点及应用。双链噬菌体载体的特点。λ噬菌体ＤＮＡ的特点。λ噬菌体载体的构建及类型，每种类型载体的组成及其代表型载体。λＤＮＡ的体外包装的定义、原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。凯伦载体、柯斯质粒载体的组成及特点，pUC118 的组成及特点。T 载体及大分子克隆载体的组成特点及克隆过程。（2）教学重点和难点噬菌体的一般生物学特性，单链噬菌体载体的特点，Ｍ１３噬菌体的一般生物学特性及Ｍ１３载体是如何构建的，它的特点及应用。λ噬菌体ＤＮＡ的特点。λ噬菌体载体的构建及类型，每种类型载体的组成及其代表型载体。λＤＮＡ的体外包装的定义、原理、噬菌体的包装滴度及包装范围。柯斯质粒载体的组成及特点，pUC118 的组成及特点。T 载体及大分子克隆载体的组成特点及克隆过程。第一节噬菌体的一般生物学特性（１）一、噬菌体的结构及其核酸类型（B）二、噬菌体的感染性（B）三、噬菌体的生命周期（B）第二节单链噬菌体载体（１）一、Ｍ１３噬菌体的一般生物学特征（A）二、Ｍ１３载体的构建（C）三、Ｍ１３载体的特点及应用（A）第三节双链噬菌体载体（1）一、λ噬菌体ＤＮＡ（A）二、λ噬菌体载体的构建（C）三、λＤＮＡ的体外包装（A）四、凯伦噬菌体载体（C）第四节柯斯质粒载体（1）一、柯斯质粒载体的组成（A）二、柯斯质粒载体的特点（A）三、柯斯质粒载体的应用（A）第五节噬菌粒载体（１）一、pUC118 基因组的结构（A）二、pUC118 的复制模式（A）三、pUC118 的优点（A）第六节 PCR 产物克隆载体--T 载体(1) （A）第七节大分子 DNA 克隆载体一、酵母人工染色体（B）二、细菌人工染色体（BAC）（B）第五章基因克隆技术（10）（1）教学目的：

基因克降的步魔。有那些方法可以获得目的基因，用磷酸一酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和cDNA文库的定义及构建原理。获得目的cDNM的方法，差异杂交法的原理。DN 的连接方法。转化、转染和转导的定义重组体克隆的饰选原理。遗传检测法的种类及原理。物理构测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。免疫化学检测法的类型及检测原理。DN A一蛋白质筛选法的原理。转译筛选法的类型及原理。 (2)教学重点和难点磷酸二酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和DA文库的定义及构建原理。获得目的cDN 的方法异杂交法的原理 DNA的连接方法转化转染和转导的定义重组体隆的筛选原理。遗传检测法的种类及原理。物理检测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。杂交抑制的转译和杂交选择的转译原理。第一节目的基因的取得(4) 、超声波法或限制性内切酶法(2)(A) 二、反转录法(A) 三、体外化学合成和酶促合成(A)》四、基因文库法(2)(A) 五、目的基因的分离和扩增(1) (A) 第二节DNA连接(1) (A) 第二节基因的转移(1) (A) 第四节组子的筛选法（④ 一、重组体向寄主细胞的导入(A) 二、重组体克隆的筛选与鉴定(A)》第六康作的主技术原 (8学时) 掌握DNA提取、DNA电泳、分子杂交、PCR扩增、PCR技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和DN序列测定的技术原理。了解酵母双杂交系统的原理。 (2)难点和重点 PCR扩增、PCR技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和DNA序列测定的技术原第一节DNA的提取与纯化(2) 的提取四、DN分是A 第二节DNA的凝玻脂鞋防由(A) 聚丙烯酰胺凝胶电泳(A) 四、凝胶染色(A) 第三节核酸的分子杂交、Southern blot(A) blot (A) 原位第增技术—PCR(④) 二、PR技术A 4

4 基因克隆的步骤。有哪些方法可以获得目的基因，用磷酸二酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和 cDNA 文库的定义及构建原理。获得目的 cDNA 的方法，差异杂交法的原理。ＤＮＡ的连接方法。转化、转染和转导的定义。重组体克隆的筛选原理。遗传检测法的种类及原理。物理检测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。免疫化学检测法的类型及检测原理。ＤＮＡ－蛋白质筛选法的原理。转译筛选法的类型及原理。（2）教学重点和难点磷酸二酯法和亚磷酸三酯法合成目的基因的原理。基因文库和 cDNA 文库的定义及构建原理。获得目的 cDNA 的方法，差异杂交法的原理。ＤＮＡ的连接方法。转化、转染和转导的定义。重组体克隆的筛选原理。遗传检测法的种类及原理。物理检测法的种类及原理。核酸杂交法的原理及原位杂交的过程。杂交抑制的转译和杂交选择的转译原理。第一节目的基因的取得（4）一、超声波法或限制性内切酶法（2）（A）二、反转录法（A）三、体外化学合成和酶促合成（A）四、基因文库法（２）（A）五、目的基因的分离和扩增(1) （A）第二节ＤＮＡ连接（１）（A）第三节基因的转移（1）（A）第四节重组子的筛选法(4) 一、重组体向寄主细胞的导入（A）二、重组体克隆的筛选与鉴定（A）第六章基因操作的主要技术原理（8 学时）（1）教学目的：掌握 DNA 提取、DNA 电泳、分子杂交、PCR 扩增、ＰＣＲ技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和 DNA 序列测定的技术原理。了解酵母双杂交系统的原理。（2）难点和重点 PCR 扩增、ＰＣＲ技术的种类可在哪些方面加以应用，这些技术的原理和 DNA 序列测定的技术原理。第一节 DNA 的提取与纯化(2) 一、质粒 DNA 的提取（A）二、基因组或其他 DNA 的提取（A）三、DNA 的定量和纯度测定（A）四、DNA 分子量的估计（A）第二节 DNA 的凝胶电泳一、电泳的基本原理（A）二、琼脂糖凝胶电泳（A）三、聚丙烯酰胺凝胶电泳（A）四、凝胶染色（A）第三节核酸的分子杂交一、Southern blot（A）二、Northern blot（A）三、原位杂交（A）第四节基因扩增技术---PCR(4) 一、基因扩增（B）二、PCR 技术（A）

三、PCR的类型及应用(B》第五节NA序列分析（② 双脱氧链止法三杂交测序 A自动化测 c 二、酵母双杂交系统的原理（B) 构建双杂交体系的宿主菌(B) 四、构建报告基因(B) 五、构建双杂交体系的穿梭质粒(B) 酵母双杂交的实验过程(B) 第七章克隆基因的表达(8) (1)教学目的：真核和原核细胞中表达外源基因的特点。在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载的组成及特点。植物基因克隆的载体，了解T质粒的种类特性T质粒的改造，植物基因工程载体 pGV3850的组成及特点。动物表达载体所应具备的条件，SV40病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。SV病毒改造成载体的原测。晚期区与早期区表达外源基因的过程。PSV2载体的组成及特占。哺动物甚因转移的遗传洗标记。外源基因导入直核细跑的方法。 (2)难点和重点在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载体的组成及特点。植物基因克隆的载体，T1 质拉的种类特性Ti质粒的改造，植物基因工程载体DGV3850的组成及特点。SV40病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。SV病毒改造成载体的原则。晚期区与早期区表达外源基因的过程。SV2载体的组成及特点。哺乳动物基因转移的遗传选择标记。外源基因导入真核细胞的方法。第一节原核基因在原核细胞中的表达(4) 一、原核生物基因表达的特点(B) 二、原核表达系统的注意事项(A) 原核生物基因表达的调控(B) 四、外源蛋白在大肠杆菌中的表达部位(B》五、几种类型的原核表达载体(A) 六、影响外源基因表达效率的因素(A) 比、细菌表伏载体举例(A) 八、原核细胞表达的缺路(B】第二节外源基因在核细胞中的表达(3) 在酵母细胞中常用的载体(A 二、在植物中表达载体(A】三、动物细附基因克路的载体(A) 第三节几种常用的真核生物重组基因选择方法(1) 哺乳动物基因转移的选择标记(A)

5 三、PCR 的类型及应用（B）第五节 DNA 序列分析(2) 一、双脱氧链终止法（A）二、Maxam-Gilbert 化学修饰法（B）三、DNA 杂交测序（C）四、DNA 自动化测序（C）第六节酵母双杂交系统(2) 一、酵母双杂交系统的作用（B）二、酵母双杂交系统的原理（B）三、构建双杂交体系的宿主菌（B）四、构建报告基因（B）五、构建双杂交体系的穿梭质粒（B）六、酵母双杂交的实验过程（B）第七节 RNA 干扰（RNAi）第七章克隆基因的表达（８）（1）教学目的：真核和原核细胞中表达外源基因的特点。在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载体的组成及特点。植物基因克隆的载体，了解Ｔi 质粒的种类特性Ｔi 质粒的改造，植物基因工程载体 pGV3850 的组成及特点。动物表达载体所应具备的条件，ＳＶ４０病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。ＳＶ病毒改造成载体的原则。晚期区与早期区表达外源基因的过程。PSV 2 载体的组成及特点。哺乳动物基因转移的遗传选择标记。外源基因导入真核细胞的方法。（2）难点和重点在原核生物中基因表达的调控序列有哪些。原核生物中的表达载体的种类及其代表性表达载体的组成及特点。酵母中表达载体的类型及其代表性表达载体的组成及特点。植物基因克隆的载体，Ｔi 质粒的种类特性Ｔi 质粒的改造，植物基因工程载体 pGV3850 的组成及特点。ＳＶ４０病毒的的组成及特点，受纳细胞、非受纳细胞的定义。ＳＶ病毒改造成载体的原则。晚期区与早期区表达外源基因的过程。PSV 2 载体的组成及特点。哺乳动物基因转移的遗传选择标记。外源基因导入真核细胞的方法。第一节原核基因在原核细胞中的表达（4）一、原核生物基因表达的特点（B）二、原核表达系统的注意事项（A）三、原核生物基因表达的调控（B）四、外源蛋白在大肠杆菌中的表达部位（B）五、几种类型的原核表达载体（A）六、影响外源基因表达效率的因素（A）七、细菌表达载体举例（A）八、原核细胞表达的缺陷（B）第二节外源基因在真核细胞中的表达(3) 一、在酵母细胞中常用的载体（A）二、在植物中表达载体（A）三、动物细胞基因克隆的载体（A）第三节几种常用的真核生物重组基因选择方法(1) 一、哺乳动物基因转移的选择标记（A）

6 二、植物转化体报道基因筛选法（A）第四节外源基因导入真核细胞一、导入酵母细胞（A）二、导入植物细胞（A）三、导入哺乳动物细胞（A）第八章植物的基因工程（4）（1）教学目的：了解植物在基因工程方面的优缺点，用叶盘法再生植株的方法。植物基因转移的途径有哪些，植物冠瘿瘤产生的原因参与Ｔ－ＤＮＡ转移的成分，Ｔ－ＤＮＡ整合进植物染色体的机制。共整合载体克隆外源基因的方法。电击法和基因枪法转移基因至植物中的原理。在植物中表达外源基因有哪些方面的应用。（2）难点和重点植物基因转移的途径有哪些，植物冠瘿瘤产生的原因参与Ｔ－ＤＮＡ转移的成分，Ｔ－ＤＮＡ整合进植物染色体的机制。共整合载体克隆外源基因的方法。电击法和基因枪法转移基因至植物中的原理。在植物中表达外源基因有哪些方面的应用。第一节再生植株（１）一、植物在遗传工程方面的优缺点（B）二、单个细胞可生长成完整植株（B）三、用叶盘法再生植株（A）第二节植物基因转移的途径（2）一、土壤农杆菌法（A）二、电击法（A）三、基因枪法（A）第三节植物外源基因的表达（１）一、表达病毒外壳蛋白、核酶和反义ＲＮＡ（B）二、表达微生物毒素蛋白（B）三、表达抗除草剂基因（B）四、表达影响花颜色、形态和生长特性的基因（B）第九章转基因动物（４）（1）教学目的：了解转基因动物的定义，转基因小鼠的发展过程，转基因小鼠建立的方法有哪些，它们的原理是什么。转基因家畜的应用。（2）难点和重点转基因小鼠建立的方法有哪些，它们的原理是什么。转基因家畜的应用。第一节转基因小鼠（３）一、显微注射法制备转基因小鼠（B）二、病毒转染法制备转基因小鼠（B）三、以生殖细胞为载体制备转基因小鼠（B）四、胚胎干细胞法制备转基因小鼠（B）第二节转基因家畜（１）一、重组生长激素促进动物泌乳和改善饲料利用率（B）