《基因工程原理》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称/英文名称: 基因工程原理/Principles of Genetic Engineering 课程代码: BT1002
课程层次: 本科生课程 学 分/学 时: 2/32
主要面向专业: 全体本科生 授课语言: 中英文
先修课程: 无 建议先修课程说明: 无
开课单位: 生命科学与技术学院 课程负责人: 邹燕

二、课程简介

基因工程作为生物工程领域的核心学科，引领着生物技术的变革，是科学研究、品种改良、大规模生产生物活性物质、疫苗和药物所必需的。本课程的主要内容是介绍基因工程的基本原理，重组DNA的基本操作技术（核酸提取、酶切、连接、克隆、转化及表达）等，以及相关技术在动物、植物、微生物基因工程中的应用。通过本课程，学生将理解基因工程的基本理论、掌握基因工程的操作技术、了解基因工程的一些应用实例及最新研究进展，并能在科研活动中具体应用。

三、课程教学目标

知识认知能力：了解基因工程的发展历史，掌握基因工程主要技术的原理和操作，熟悉和理解基因工程在科研、育种、制药、基因治疗和合成生物学等方面的应用。
综合素质能力：在掌握上述知识的基础上，能把分子克隆、蛋白表达纯化等手段综合实施到研究和生产生活中的具体实践中去，拓展基因工程在科学研究、医疗保健、良种培育等各个领域中的应用。具备科学精神和伦理素养，有分析问题和解决问题的能力，有合作精神，有科技报国的家国情怀和使命担当。

四、课程教学方法

课堂讲授与讨论：基因工程原理的知识点主要通过课堂讲授；在讲解基本知识点的基础上，对于课程重点难点内容的讲授，采用启发式教学方法，引导学生对问题展开思考和讨论。
案例教学：通过对基因工程在最新科学研究和生产生活中应用实例的讲解，使学生在掌握基因工程原理的同时，理解基因工程技术的实际应用，从而激发学生的学习兴趣、训练学生的逻辑思维、培养学生的创新能力。

五、课程教学内容与安排

课堂教学内容

教学进度和学时安排

教学方式

  • 基因工程概述

1、基因与基因工程的关系

2、基因的现代概念

3、基因工程的定义及其理论基础

4、基因工程技术的诞生及其发展史

第1周

2学时

课堂教学

第二章 常用工具软件和资源介绍

1、引物设计、图谱构建和序列分析软件

2、NCBI

3、Addgene

4、Source Bioscience

第2周

2学时

课堂教学

第三章 PCR的基本原理

1、引物设计的基本原则

2、高保真PCR

3、梯度PCR

4、Touch down PCR

5、Tail PCR

6、反向PCR

7、不对称PCR

8、RT-PCR

第3周

2学时

课堂教学

第四章 目的基因的定位和获取

1、高质量的基因组DNA提取

2、总RNA、mRNA、小RNA提取分离

3、图位克隆

4、Southern杂交

5、荧光原位杂交

第4周

2学时

课堂教学

第五章 基因工程中的载体和受体

1、质粒载体

2、λ噬菌体载体

3、单链DNA噬菌体载体（M13）

4、Cosmid载体

5、Fosmid载体

6、酵母人工染色体（YAC）

7、细菌人工染色体（BAC）

第5周

2学时

课堂教学

第六章 根据实验目的设计和构建载体

1、克隆载体

2、表达载体

3、通过二元载体控制基因的时空表达

第6周

2学时

课堂教学

第七章 目的基因的克隆——限制性内切酶法

1、细菌中修饰与限制的现象

2、限制酶的分离、命名与分类

3、Ⅱ型酶特征和反应条件

4、Ⅱ型酶作用机制

5、连接酶介导的分子体外连接

6、聚合酶和修饰酶的应用

第7周

2学时

课堂教学

第八章 目的基因的克隆——TA克隆、无缝克隆、Gateway克隆和Topo克隆

1、TA克隆

2、Gibson Assembly

3、Gateway克隆

4、Topo克隆

第8周

2学时

课堂教学

第九章 定点突变、RNAi、Crispr-Cas9 knock out和knock in

1、定点突变

2、PCR介导的插入/缺失突变

3、Crispr-Cas9介导的敲除/敲入

4、RNAi

第9周

2学时

课堂教学

第十章 感受态细胞的制备和转化

1、热击感受态的制备

2、电击感受态的制备

3、建库超级感受态的制备

4、目的基因的胶回收和柱回收

5、重组DNA分子的转化

第10周

2学时

课堂教学

第十一章 重组子的筛选和鉴定

1、重组子的筛选

2、酶切鉴定

3、PCR鉴定

4、测序与序列比对分析

第11周

2学时

课堂教学

第十二章 蛋白表达纯化和优化

1、大肠杆菌表达体系

2、表达产物的纯化

3、影响目的基因在大肠杆菌中表达效率的因素和相应优化措施

第12周

2学时

课堂教学

第十三章 微生物基因工程

1、大肠杆菌

2、酵母

3、放线菌

第13周

2学时

课堂教学、讨论、

第十四章植物基因工程

1、转基因和基因编辑植物

2、转基因和基因编辑植物的筛选与检测

3、转基因和基因编辑植物的安全性

第14周

2学时

课堂教学、讨论

第十五章 动物基因工程

1、转基因动物技术

2、转基因动物在基因功能、动物育种、医学研究中的应用

3、动物生物反应器

第15周

2学时

课堂教学、讨论

第十六章 基因治疗

1、基因治疗的概念与策略

2、基因治疗的载体

3、重要疾病的基因治疗

第16周

2学时

课堂教学、讨论

期末考试

第17-18周

2小时

开卷

六、考核方式和成绩评定方法

自命题论文（60分）：选择任何跟基因工程相关的问题（基因功能研究、育种、生物反应器、疫苗和药物生产、基因治疗等），介绍当前的进展和目前所需要解决的问题，根据文献提示或自己的思考，提出合理的设想，并阐明所提设想的根据和简单执行计划。最后提交2000字左右的论文（不包括参考文献，不需要很长篇幅）。其中：综述进展和提出问题，~500字；思考与设想，~500字；简要计划，500~1000字。
期末考试（40分）：开卷

七、教材和参考书目

(一)、推荐教材

书名 作者 译者 出版社 出版年月 ISBN 版次
基因工程 袁婺洲 化学工业出版社 2020-05 9787122343307 2
基因工程 袁婺洲 化学工业出版社 2020-05 9787122343307 2

(二)、参考书目

书名 作者 译者 出版社 出版年月 ISBN 版次
Molecular Cloning: A Laboratory Manual Michael R. Green, Joseph Sambrook Cold Spring Harbor Laboratory Press 2012-06 9781936113422 4
Molecular Cloning: A Laboratory Manual Michael R. Green, Joseph Sambrook Cold Spring Harbor Laboratory Press 2012-06 9781936113422 4

八、学术诚信教育

本课程高度重视学术诚信，严禁抄袭、作弊等行为。
“在学习、科研、实习实践等活动中，学生应恪守学术道德，坚守学术诚信，保护知识产权，坚持勇于创新、求真务实的科学精神，努力培养自己严谨求实、诚实自律、真诚协作的科学态度，成为良好学术风气的维护者、严谨治学的力行者、优良学术道德的传承者。”

九、其他说明(可选)


				

			

			
				
	













	

		
			
《Principles of Genetic Engineering》Syllabus

			
1.Basic course information

			

				

					 course name
					 Principles of Genetic Engineering
					 course code
					 BT1002
				

				

					 Course Level
					 Undergraduate
					 Credit/Contact Hour:
					 2/32
				

				

					 Major:
					 
		 						udergraduates
					 
					 Teaching Language
					 Chinese and English
				

				

					Prerequisite
					
		NULL
						
					
					Prerequisite suggestion
					
						
					
				

				

					 School/Institute
					 School of Life Science and Technology
					 Instructor
					 zouyan
				

			

			
2.Course Introduction

			

				

					

				

			

			
			
3.Learning Goal

			

				

					

				

			

			
			
4.Instructional Pedagogy

			

				

					

				

			

			
			
5. Course Content and Schedule

			

				

					


				

			

			
			
6.Grading Policy

			

				

					

				

			

			
			
7. Textbook & Recommended Reading

			
(1) Textbook

			

				

					book name
					author
					translator
					press
					publication time
					ISBN
					edition
				

					

					    基因工程
							
							袁婺洲
						
							
							
						
							
							化学工业出版社
						
						
							2020-05
						
							
							9787122343307
						
						2
					

					

					    基因工程
							
							袁婺洲
						
							
							
						
							
							化学工业出版社
						
						
							2020-05
						
							
							9787122343307
						
						2
					

			

			
(2) Recommended Reading

			

				

					book name
					author
					translator
					press
					publication time
					ISBN
					edition
				

					

					    Molecular Cloning: A Laboratory Manual
							
							Michael R. Green, Joseph Sambrook
						
							
							
						
							
							Cold Spring Harbor Laboratory Press
						
						
                            2012-06
						
							
							9781936113422
						
						4
					

					

					    Molecular Cloning: A Laboratory Manual
							
							Michael R. Green, Joseph Sambrook
						
							
							
						
							
							Cold Spring Harbor Laboratory Press
						
						
                            2012-06
						
							
							9781936113422
						
						4
					

			

			
8.Academic Integrity

			

				

					

				

			

			
			
9.Other Information (Optional)