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1、基因工程教教学大纲纲genettic enggineeeriing基因工程程教学学大纲课程名称：基因工工程课程类型：范围选选修学 时：448学时时适用对象：生命类类专业先修课程：生物物化学、分分子生物物学、遗遗传学、微微生物学学一、课程性性质、目目的与任任务以及及对先修修课程要要求基因工程技技术是现现代生物物技术的的核心技技术，系系统学习习作为生生物工程程核心的的基因工工程可为为众多课课程的学学习打下下良好的的基础，是是生命学学科的一一门专业业选修课课。要求求学生能能较全面面和深入入理解基基因工程程原理，并并了解生生命科学学研究的的设计思思路和基基因操作作技术平平台的应应用策略略。以求求为以后
2、后的学习习和科研研工作打打下良好好和扎实实的理论论基础。本课程涉及及到生物物学的一一些重要要课程，如如：普通通生物学学、生物物化学、微微生物学学、遗传传学和分分子生物物学，因因此要学学生选修修这些课课程之后后，再选选修本课课程。二、教学重重点、难难点教学重点：本课程程的理论论课程的的讲授侧侧重于基基因工程程操作的的基本原原理，而而不是基基因操作作的实验验，这是是本课程程内容安安排的基基本准则则。课程程主要是是基因操操作的基基本原理理，包括括基因概概念的发发展、工工具酶、载载体、体体外重组组、外源源基因的的导入和和筛选鉴鉴定等。教学难点：在讲授授基因工工程原理理的同时时，竭力力与分子子遗传学学、
3、细胞胞生物学学、生物物化学、分分子生物物学等赖赖以发展展的学科科和相关关原理有有机地结结合起来来，开阔阔学生视视野，对对生命科科学的的的基础知知识融会会贯通，做做到理论论与应用用相结合合。 三、与其他他课程关关系基因工程是是在生生物化学学，分分子生物物学等等课程基基础上开开设的一一门专业业课；同同时为后后续的功功能基因因组、生生物芯片片、生生物信息息学打打下基础础。本课课程的学学习对全全面掌握握生物技技术各专专业基础础课的内内容具有有重要作作用，为为进一步步了解现现代生物物技术领领域的内内容具有有重要促促进作用用。四、教学内内容、学学时分配配及基本本要求第一章 绪绪论（44学时）基本要求：掌握
4、基基因工程程技术的的基本概概念、基基本原理理以及基基本过程程，了解解基因工工程的发发展历史史以及研研究意义义，主要要是基因因工程的的诞生和和成熟；掌握基基因的现现代概念念，并理理解基因因与基因因工程之之间的关关系。重点：遗传传工程、基基因工程程的概念念；基因因工程理理论上的的三大发发现和技技术上的的三大发发现；基基因工程程的基本本步骤；基因工工程的意意义。难点：基因因工程的的概念；基因工工程的基基本步骤骤；基因因工程的的基本原原理。第一节 基基因与基基因工程程的关系系1.1 基基因与基基因工程程的关系系1.2 基基因的现现代概念念第二节 基基因工程程的主要要研究内内容及应应用2.1 基基因工程
5、程的定义义及其理理论基础础2.2 基基因工程程技术的的诞生及及其发展展史2.3 基基因工程程的基本本程序2.4 基基因工程程的应用用第二章 基基因操作作的主要要技术原原理（10学时时）基本要求：掌握基基因的分分子克隆隆等基本本技术的的概念，以以及重组组体的概概念和其其鉴定方方法，了了解其方方法的基基本原理理和基本本操作步步骤，最最主要的的是基因因的分子子克隆技技术。重点：电泳泳、PCCR、杂杂交、测测序的基基本原理理和操作作步骤。难点：PCCR的应应用；DDNA与与蛋白质质的相互互作用。第一节 核核酸凝胶胶电泳1.1 电电泳技术术原理1.2 琼琼脂糖凝凝胶电泳泳1.3 脉脉冲场凝凝胶电泳泳1.
6、4 聚聚丙烯酰酰胺凝胶胶电泳第二节 PPCR原原理2.1 PPCR技技术的基基本原理理2.2 PPCR反反应的各各种组份份及作用用2.3 不不对称PPCR(Asyymmeetriicall PCCR)2.4 反反向PCCR（invversse PPCR）2.5 反反转录PPCR（RT-PCRR）2.6 基基因组克克隆2.7 基基因的体体外诱变变2.8 基基因组的的比较研研究第三节 核核酸分子子杂交 3.1 核核酸杂交交的基本本原理3.2 常常用的杂杂交膜3.3 SSouttherrn DDNA杂杂交技术术3.4 NNorttherrn DDNA 吸印杂杂交技术术3.5 斑斑点印迹迹杂交和和狭线
7、印印迹杂交交3.6 菌菌落及噬噬菌体杂杂交技术术3.7凝胶胶阻滞实实验3.8 DDNasse足迹实实验3.9硫酸酸二甲酯酯（DMMS）足足迹实验验3.10甲甲基化干干扰实验验3.11体体内足迹迹实验第四节 DDNA的的序列分分析4.1 SSangger 双脱氧氧链终止止法4.2 化化学法测测序4.3 杂杂交测序序4.4 sshott-guun测序序第三章 基基因工程程的酶学学基础（6学时）基本要求：通过本本章的学学习，熟熟悉基因因工程中中所使用用的各种种工具酶酶，并能能在实际际操作中中运用它它们。重点知识：同位酶酶；同裂裂酶；同同尾酶； DNNA操作作酶的功功能及应应用（SS1核酸酸酶，DDN
8、asse II,测序序酶，DDNA连连接酶， Liggasee,逆转转录酶，碱碱性磷酸酸酯酶，甲甲基化酶酶）；限限制性内内切酶的的分类、命命名原则则；电泳泳后DNNA的检检测方法法；DNNA分子子量的估估算方法法；怎样样提高平平头末端端的连接接效率；如何实实现目的的基因与与载体连连接效率率；提高高重组率率的方法法。难点知识：DNAA操作酶酶的功能能及应用用；怎样样提高平平头末端端的连接接效率；如何实实现目的的基因与与载体连连接效率率；提高高重组率率的方法法。第一节 限限制性内内切酶1.1 细细菌中修修饰与限限制的现现象1.2 限限制酶的的分离与与命名1.3 限限制酶分分类1.4 型酶特特征1.
9、5 限限制性内内切酶反反应条件件1.6 型酶作作用机制制1.7 限限制性内内切酶的的应用第二节 连连接酶与与分子的的体外连连接2.1 DDNA连连接酶2.2 粘粘性末端端DNAA片段的的连接法法2.3 平平末端DDNA片片段的连连接法2.4 同同聚物加加尾的连连接法2.5 衔衔接物连连接法2.6 接接头连接接法第三节 聚聚合酶重点：缺口口平移、取取代合成成法3.1 DDNA聚聚合酶与缺口口平移技技术3.2 TT4-DNNA聚合合物与取取代合成成法3.3 逆逆转录酶酶与互补补DNAA的合成成3.4 TT7-DNNA聚合合物与修修饰T77-DNNA的聚聚合酶第四节 修修饰酶4.1 末末断脱氧氧核苷
10、酸酸转移酶酶与同聚聚物加尾尾4.2 TT4多核核苷酸激激酶与DDNA分分子5端标记记4.3 碱碱性磷酸酸酶与DDNA脱脱磷酸作作用4.4 SSI核酸酶酶第四章 基基因工程程的载体体（8学时）基本要求：熟悉基基因工程程中常用用的各种种载体，了了解它们们的特点点并能在在实际操操作中运运用它们们。掌握握作为载载体的必必备条件件。了解解载体的的构建过过程和基基本方法法。重点：载体体；克隆隆载体；表达载载体；穿穿梭载体体；质粒粒；严谨谨型质粒粒松弛型型质粒；coss位点； ccI突变变体；溶溶源/溶溶菌性噬噬菌体；粘粒（ccosmmid）； 噬菌菌粒；载载体的基基本要求求；质粒粒的基本本特征及及其分类类
11、；DDNA的的特点；M133作为载载体的优优点；大大肠杆菌菌质粒ppBR3322、ppUC88、pGGEM33Z-DDNA的的特点；不同载载体克隆隆DNAA的片段段大小；M133、DDNA作作为载体体需要进进行哪些些改造？克隆隆载体的的类型；YACC载体包包括那些些结构，来来源和构构建方法法。难点：严谨谨型质粒粒松弛型型质粒；粘粒（ccosmmid）；噬菌粒粒；M113、DNAA作为载载体需要要进行哪哪些改造造？克克隆载体体的类型型； YYAC载载体包括括那些结结构，来来源和构构建方法法。第一节 质质粒载体体1.1 质粒及其其基本特特征1.2 天天然质粒粒载体：Pscc1011质粒载载体、CC
12、olEE质粒载载体1.3 大大肠杆菌菌中常用用的质粒粒载体：PBRR3222质粒载载体等1.4 其其它类型型的质粒粒载体1.5 质质粒载体体的稳定定性第二节噬噬菌体载载体2.1 -phhagee的分子子生物学学2.2 -phhagee载体的的构建第三节 单单链DNNA噬菌菌体载体体（M113）3.1 MM13噬噬菌体的的生物学学特性3.2 MM13噬噬菌体作作为载体体的优点点3.3 MM13噬噬菌体载载体的构构建第四节 噬噬菌粒载载体第五节coosmiid载体体第六节 其其他载体体6.1 YYAC6.2 BBAC6.3 PPAC第五章 基基因的分分离与鉴鉴定（10学时时）基本要求：掌握DDNA
13、克克隆片段段产生与与分离的的方法、重重组体DDNA分分子构建建的过程程、重组组体分子子导入受受体细胞胞的方法法和重组组体分子子选择与与鉴定的的方法。重点：部分分酶切；转化的的方法有有哪些？基因文文库；ccDNAA文库；克隆基基因的方方法有哪哪些；克克隆所使使用探针针的来源源；如何何从基因因文库中中克隆目目的基因因？感受受态细胞胞；插入入失活；-互互补；SSpi+；噬菌菌体DNNA转化化大肠杆杆菌的方方法；重重组噬菌菌斑的鉴鉴定方法法；重组组DNAA的鉴定定方法。 难点：基因因文库；cDNNA文库库；克隆隆基因的的方法有有哪些；如何从从基因文文库中克克隆目的的基因？建生物物基因组组文库需需要克隆
14、隆的数目目；-互互补；噬噬菌体DDNA转转化大肠肠杆菌的的方法；重组噬噬菌斑的的鉴定方方法；重重组DNNA的鉴鉴定方法法。第一节 DDNA克克隆片段段的产生生与分离离1.1 获获得外源源基因的的途径1.2 基基因组DDNA的的片段化化1.3 DDNA片片段大小小的分离离1.4 编编码目的的基因的的克隆片片段的富富集第二节 重重组体DDNA分分子的构构建及导导入受体体细胞2.1 原原核生物物的转化化2.2 真真核生物物的转化化第三节 基基因克隆隆的实验验方案3.1 基基因文库库3.2 CCDNAA基因克克隆3.3 基基因组DDNA克克隆3.4基因因定位克克隆的概概念3.5 RRFLPP(rees
15、trricttionn frragmmentt leengtth ppolyymorrphiism)分子标标记3.6 RRFLPP作图的的原理与与步骤3.7大尺尺度基因因组物理理图谱的的构建第四节 克克隆基因因的分离离4.1应用用核酸探探针分离离克隆的的目的基基因4.2应用用差别杂杂交或扣扣除杂交交法分离离克隆的的目的基基因4.3应用用表达文文库分离离克隆的的目的基基因4.4应用用mRNNA差别别显示技技术分离离克隆的的目的基基因4.5酵母母双杂交交体系分分离克隆隆的目的的基因第五节 重重组子的的选择与与鉴定 5.1 遗遗传学检检测法5.2 物物理筛选选法5.3 核核酸杂交交筛选法法5.4 免
16、免疫化学学筛选法法第六章 真真核基因因在大肠肠杆菌中中的表达达（4学时；2学时时课后自自学）基本要求：掌握外外源基因因表达条条件及影影响表达达的因素素，大肠肠杆菌基基因表达达系统；了解基基因表达达产物的的检测方方法；掌握表表达载体体、融合合基因、融融合蛋白白的概念念；掌握大大肠杆菌菌基因表表达载体体构建的的基本元元件；掌掌握功能能启动子子分离的的方法。重点：大肠肠杆菌基基因表达达载体构构建的基基因元件件及常见见大肠杆杆菌基因因表达系系统，基基因融合合的策略略及其优优点难点：外源源基因在在大肠杆杆菌中表表达的基基本条件件、常用用表达载载体及提提高表达达的措施施。第一节 真真核基因因的大肠肠杆菌表
17、表达体系系1.1 大大肠杆菌菌表达体体系1.2 克克隆基因因正确表表达的基基本条件件1.3 克克隆基因因表达活活性的检检测第二节 大大肠杆菌菌的表达达载体2.1表达达载体的的组成部部分（自自学）2.2功能能启动子子的分离离2.3常用用的大肠肠杆菌表表达载体体第三节 克克隆的真真核基因因在大肠肠杆菌细细胞中的的表达（自自学）3.1 外外源蛋白白质在大大肠杆菌菌细胞中中的表达达部位3.2 融融合蛋白白质的表表达第四节 影影响克隆隆基因在在大肠杆杆菌中表表达效率率的因素素（自学学）第七章 植植物基因因工程（44学时）基本要求：掌握转转基因植植物的概概念，植植物基因因转移的的方法与与途径;了解植植物基
18、因因转移的的操作过过程;了解植植物基因因工程研研究常用用的基因因。重点：掌握握植物基基因工程程研究常常用的基基因；转基因因植物的的概念，植植物基因因转移的的方法。难点：植物物基因转转移的途途径，转基因因植物的的研究现现状。第一节 植植物基因因的克隆隆与分离离1.1 根根据基因因的功能能分离目目的基因因1.2根据据mRNNA特异异分离目目的基因因1.3根据据DNAA的插入入作用分分离目的的基因第二节 植植物基因因工程研研究常用用的基因因2.1选择择标记2.2报告告基因2.3抗虫虫基因2.4抗病病基因2.5非生生物胁迫迫的抗性性基因第三节 植植物基因因转移的的病毒载载体3.1单链链RNAA植物病病
19、毒3.2双链链DNAA植物病病毒第四节 植植物基因因转移的的质粒载载体4.1病原原土壤杆杆菌4.2植物物冠瘿的的诱发与与冠瘿细细胞的特特性4.3 TTi质粒粒的遗传传特性4.4 TT-DNNA的结结构与功功能4.5 TTi质粒粒载体第五节 植植物基因因转化方方法5.1 生生物转化化5.2 花花粉管通通道法5.3 脂脂质体转转化5.4 电电击法第六节 转转基因植植物的检检测鉴定定6.1报告告基因的的表达检检测6.2转基基因植物物的PCCR检测测6.3外源源基因整整合杂交交鉴定6.4外源源基因表表达蛋白白的检测测第八章 动动物基因因工程（44学时）基本要求：掌握反转转录病毒毒载体的的特点和和应用;
20、了解其其他常用用的病毒毒载体的的特点和和应用;掌握哺乳乳动物基基因转移移的方法法与途径径;了解解转基因因技术的的应用和和发展。重点：反转转录病毒毒载体的的特点和和应用。难点：哺乳乳动物基基因转移移的方法法与途径径；转基因因技术的的应用和和发展。第一节 哺哺乳动物物基因转转移的遗遗传选择择标记1.1哺乳乳动物基基因转移移的遗传传选择标标记1.2 SSV400病毒载载体生物物学特性性及载体体1.3 重重组的病病毒-质质粒载体体第二节 哺哺乳动物物的载体体系统2.1反转转录病毒毒载体2.2痘苗苗病毒载载体2.3乳头头瘤病毒毒载体2.4腺病病毒 (Adeenovviruusess)载第三节 转转基因导
21、导入细胞胞内的方方法3.1 物物理方法法3.2化学学方法3.3生物物方法第四节 转转基因动动物4.1转基基因动物物的研究究历史4.2转基基因技术术的应用用及发展展五、主要参参考书1. 基基因工程程原理吴乃虎 科学出版社20012. 基基因工程程概论张惠展展 华东东理工大大学出版版社 199993. 基基因工程程 楼士林林 科学出出版社 200024. 基基因工程程 杨汝德德 华南理理工大学学出版社社 200035. 分分子克隆隆实验指指南(第第三版) 萨姆姆布鲁克克 J. 科学学出版社社 200026. 基基因工程程学原理理马建建岗 西安安交大出出版社 200017途径径工程第三代代基因工工程
22、张惠展展 中国轻轻工业出出版社 200028. GGenee BBenjjamiin Oxxforrd UUnivverssityy Prresss 20004六、课程的的考核方方式及方方法考试的基本本要求：笔试、闭闭卷（AA/B卷卷）考试目的：测评学生对基因因工程基基本原理理和方法法的掌握握程度，以以及运用用基因工工程基本本原理和和方法设设计实验验解决实实际问题题的能力力。考试的内容容及范围围：基基因工程程课程程教学大大纲规定定的内容容。考试形式：四部分分，共1100分分。第一部分：名词解解释（220分），测评学生对基本概念的掌握理解程度；第二部分：选择、判判断（220分），测评学生对基本概念、原理和方法的掌握理解程度；第三部分：简答题题、问答答题（660分），测评学生对基因工程基本原理方法的理解和应用能力；综合测评学生对基因工程基本原理方法的应用能力。考试对象：修完该该课程且且经考核核有资格格参加考考试的学学生；总评成绩：卷面成成绩（990%）；根据平平时课堂堂提问、小小测及是是否旷课课的情况况给平时时成绩（110%）。15