基因工程原理教学大纲

GDOU-B-11-213

《基因工程原理》教学大纲

课程编号 英文课程名称 开课院（系） 学分 2.5 总学时 50 开课系 理论 50 实验/上机 Genetic Engineering 农学院 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。

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。PＵＣ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）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）