《基因工程》教學(xué)大綱課程編號：233204課程名稱：基因工程總學(xué)時數(shù)：48實驗學(xué)時：0先修課及后續(xù)課：先修課為遺傳學(xué)，分子生物學(xué)；后續(xù)課為酶工程考核方式：“N+2”，其中“N”包括課程綜述（10%）、期中測驗（15%）、課程實驗設(shè)計（10%），“2”為課堂筆記（10%）和期末考試（40%，閉卷）。說明部分1.課程性質(zhì)：生物技術(shù)專業(yè)課，必修2.教學(xué)目標(biāo)及意義基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心技術(shù)。以分子遺傳學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，引入工程學(xué)的概念，通過周密的設(shè)計，進(jìn)行精確的實驗操作，高效率地達(dá)到目的。通過對基因工程原理的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使本科生對這門已經(jīng)對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，并已被譽(yù)為本世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)科之一的新興起的學(xué)科有所了解，弄通它的基本原理和工作思路，適應(yīng)社會對高新技術(shù)的要求，為畢業(yè)生走向社會參加相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)和科研或報考研究生進(jìn)行相關(guān)課題研究打下基礎(chǔ)。3.教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求基因工程是建立在分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)的基本原理和知識的基礎(chǔ)之上的應(yīng)用性科學(xué)。本課程主要為本科生講述基因工程技術(shù)中的基本原理和設(shè)計思路以及一些常用的實驗方法。另外還介紹了基因工程技術(shù)在醫(yī)藥衛(wèi)生和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，以及基因工程應(yīng)用的安全性問題。所以要求學(xué)生有扎實的上述課程基礎(chǔ)。在聽課的過程中隨時復(fù)習(xí)所涉及的分子遺傳學(xué)基本原理，對沒有聽懂的知識點及時提問，以免影響對后面知識點的理解與掌握。在課程結(jié)束前要求每位學(xué)生在課余查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并寫一篇專題報告。對講述本門課程的教師要求有比較豐富的基因工程研究實踐經(jīng)驗和閱讀大量的相關(guān)參考書和科研文獻(xiàn)，認(rèn)真?zhèn)湔n，根據(jù)基因工程技術(shù)的發(fā)展及時更新講稿或課件。4.教學(xué)重點，難點重點：基因的重組；重組體的鑒定；克隆基因的表達(dá)調(diào)控難點：克隆基因的表達(dá)調(diào)控5.教學(xué)方法與手段多媒體，實物投影儀等。6.教材及主要參考書：教材：馬建崗主編《基因工程學(xué)原理》（第三版），西安交通大學(xué)出版社，2013.參考書：樓士林等編著《基因工程》（第一版），科學(xué)出版社2001.（21世紀(jì)高等院校教材，國家理科基地教材）吳乃虎《基因工程原理》上下冊（第二版），科學(xué)出版社，2002.二、正文部分第一章緒論（introductiontogeneticengineering）一、教學(xué)要求了解：基因工程的發(fā)展和在社會生產(chǎn)中的應(yīng)用。掌握：基因工程的含義和基因工程誕生的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。二、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)基因工程的誕生一、基因工程的定義二、基因工程誕生的理論基礎(chǔ)三、基因工程誕生的技術(shù)突破四、基因工程的誕生五、基因工程的特征六、基因工程的主要操作內(nèi)容第二節(jié)基因工程的應(yīng)用一、基因工程在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用二、基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用三、基因工程在工業(yè)中的應(yīng)用四、基因工程在醫(yī)藥上的應(yīng)用五、基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用第三節(jié)基因工程的安全性一、基因工程的安全隱患二、重組DNA研究的安全準(zhǔn)則三、本章學(xué)時數(shù)：2第二章基因工程的酶學(xué)基礎(chǔ)一、教學(xué)要求：了解：DNA連接酶和修飾酶在基因操作中的用途。掌握：限II型制性核酸內(nèi)切酶的切割原理和部分常用的限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點與切割末端；常用的DNA聚合酶的特性和用途以及探針的標(biāo)記原理。二、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)限制性核酸內(nèi)切酶一、限制性核酸內(nèi)切酶二、限制性內(nèi)切酶的類型三、限制酶的命名四、影響限制性內(nèi)切酶活性的因素五、限制性內(nèi)切酶對DNA的消化第二節(jié)DNA連接酶一、DNA連接酶（ligase)的發(fā)現(xiàn)二、DNAligase的特點三、連接反應(yīng)的機(jī)理四、連接反應(yīng)的溫度五、影響連接反應(yīng)的因素第三節(jié)DNA聚合酶一、基因工程中常用的DNA聚合酶二、常用的DNA聚合酶的特點三、DNA聚合酶在基因工程中的用途第四節(jié)DNA修飾酶一、末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（terminaltransferase）二、T4多核苷酸激酶三、堿性磷酸酶第五節(jié)核酸外切酶一、單鏈DNA外切酶二、雙鏈DNA外切酶第六節(jié)單鏈核酸內(nèi)切酶一、S1核酸酶二、Bal31核酸酶三、本章學(xué)時數(shù)：8第三章基因工程載體一、教學(xué)要求了解：酵母人工染色體和細(xì)菌人工染色體的結(jié)構(gòu)和工作原理。掌握：載體的基本結(jié)構(gòu)和質(zhì)粒載體、噬菌體載體的特點、構(gòu)建原理。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)質(zhì)粒（plasmid）載體一、質(zhì)粒二、質(zhì)粒的類型三、質(zhì)粒的復(fù)制類型四、質(zhì)粒載體的構(gòu)建五、經(jīng)典的大腸桿菌質(zhì)粒載體六、質(zhì)粒載體的不穩(wěn)定性第二節(jié)噬菌體載體一、噬菌體的一般特性二、噬菌體的生活周期三、單鏈?zhǔn)删w載體四、雙鏈?zhǔn)删w載體—l載體第三節(jié)人工染色體載體一、酵母人工染色體（YAC)二、細(xì)菌人工染色體（BAC)第四節(jié)病毒載體一、反轉(zhuǎn)錄病毒載體二、DNA病毒載體第五節(jié)基因打靶載體（Targetingvector）一、基因打靶（genetargeting）二、基因打靶載體的要求三、基因打靶載體組成四、基因打靶載體的整合方式五、轉(zhuǎn)染細(xì)胞的選擇三、本章學(xué)時數(shù)：10第四章目的基因的獲取一、教學(xué)要求掌握：化學(xué)合成DNA的原理和DNA文庫的構(gòu)建原理。二、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)基因文庫法獲得目的基因一、基因文庫的基本概念二、基因組文庫的構(gòu)建程序三、cDNA文庫的構(gòu)建程序第二節(jié)化學(xué)法合成目的基因一、目前常用的化學(xué)合成方法二、化學(xué)合成DNA片斷的組裝三、寡聚核苷酸化學(xué)合成的優(yōu)點第三節(jié)PCR擴(kuò)增法獲得目的基因一、PCR法定向擴(kuò)增目的基因的基本原理二、PCR克隆目的基因的基本程序三、本章學(xué)時數(shù)：4第五章基因的體外重組、轉(zhuǎn)化以及重組體的選擇和鑒定一、教學(xué)要求了解：轉(zhuǎn)譯篩選法和真核生物的報道基因篩選法。掌握：在體外DNA連接的方式和原理以及感受態(tài)菌的制備原理，常用的抗菌素抗性篩選、酶切篩選、酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）、免疫印跡（westernblotting）法的原理。二、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)DNA片段的體外連接一、粘性末端的連接二、齊平末端（bluntend）的連接三、PCR產(chǎn)物的連接四、DNA體外連接應(yīng)注意的事項五、載體分子和外源DNA插入片段的連接結(jié)果第二節(jié)重組體導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞一、感受態(tài)大腸桿菌的制備二、重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌第三節(jié)重組體的選擇和鑒定一、載體表型選擇法二、根據(jù)插入序列的表型特征選擇三、DNA電泳檢測法四、核酸雜交檢測法五、免疫化學(xué)檢測法六、轉(zhuǎn)譯篩選法七、幾種常用的真核生物重組基因選擇方法三、本章學(xué)時數(shù)：8第六章克隆基因的表達(dá)一、教學(xué)要求了解：外源基因在真核生物中的表達(dá)方法。掌握：原核生物表達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)外源基因在原核細(xì)胞中的表達(dá)一、原核生物基因表達(dá)的特點二、原核表達(dá)系統(tǒng)的注意事項三、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控四、外源蛋白在大腸桿菌中的表達(dá)部位五、幾種類型的原核表達(dá)載體六、影響外源基因表達(dá)效率的因素七、提高表達(dá)水平常用的方法八、外源蛋白質(zhì)表達(dá)后的正確修飾第二節(jié)外源基因在真核細(xì)胞中的表達(dá)一、在酵母中表達(dá)二、外源基因在植物中表達(dá)三、在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá)三、本章學(xué)時數(shù)：8第七章基因工程的常用技術(shù)一、教學(xué)要求掌握：分子雜交、PCR擴(kuò)增和DNA序列測定的技術(shù)原理。了解：酵母雙雜交系統(tǒng)的原理。二、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)DNA的提取與純化一、質(zhì)粒DNA的提取二、基因組或其他DNA的提取三、DNA的定量和純度測定四、DNA分子量的估計第二節(jié)DNA的凝膠電泳一、電泳的基本原理二、瓊脂糖凝膠電泳三、聚丙烯酰胺凝膠電泳四、凝膠染色第三節(jié)核酸的分子雜交一、核酸雜交的原理二、核酸探針的種類三、核酸分子雜交技術(shù)第四節(jié)基因擴(kuò)增技術(shù)---PCR一、基因擴(kuò)增（geneamplification)二、PCR技術(shù)三、PCR延伸技術(shù)第五節(jié)DNA序列分析一、雙脫氧鏈終止法