安徽科技学院生命科学学院基因工程教案.docx

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安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因工程概述

课时

2

教学目的

与

要求

1.让学生对基因工程这门课有一个整体的了解。

2.了解遗传学的发展史。

3.了解本课程的学习方法。

教学重点

与

难点

基因工程的诞生、发展、成就和展望是本章的重点。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第一章基因工程概述

第一节基因工程的诞生和发展

一、基因

二、基因工程的诞生

（一）DNA是遗传物质被证实

（二）DNA双螺旋模型的提出

（三）“中心法则”和“操纵子学说”的提出

（四）工具酶的发现和应用

（五）载体的发现及其应用

第二节基因工程的研究内容

一、基因工程的概念

二、基因工程研究的基本步骤

第三节基因工程的成就和前景展望

一、成就

二、我国基因工程部分研究进展

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因工程的载体

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解作为基因工程载体的条件。

2.掌握质粒载体的性质、制备和改造。

3.对一些噬菌体载体有所了解。

教学重点

与

难点

重点是质粒载体的生物学特性和制备；难点是质粒的改造。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第二章基因工程的载体和工具酶

第一节载体

引言

一、质粒载体

（一）质粒的生物学特性

（二）质粒DNA的制备

1.碱变性法质粒提取的原理

2.碱变性法提取质粒的步骤

（三）质粒载体的改造

1、质粒pBR322

2、pUC质粒载体

二、噬菌体载体

（一）λ噬菌体载体

（二）M13噬菌体

（三）柯斯质粒载体

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因操作的工具酶

课时

2

教学目的

与

要求

1.掌握限制性内切酶的分类、命名及II型内切酶的性质。

2.掌握重要的连接酶和聚合酶的作用特点。

3.了解基因工程所用的其它酶。

教学重点

与

难点

重点是各类酶的性质和使用。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第二节基因操作的工具酶

一、限制性核酸内切酶及其应用

（一）限制性核酸内切酶的发现

（二）限制性核酸内切酶的分类

（三）限制性核酸内切酶的命名

（四）II型限制性核酸内切酶的基本特性

（五）限制性核酸内切酶的消化反应

二、DNA连接酶及其应用

（一）DNA连接酶的发现

（二）DNA连接酶作用特点

（三）DNA连接酶的反应条件

（四）T4DNA连接酶对目的DNA片段和载体连接的一般方案

三、DNA聚合酶及其应用

（一）大肠杆菌DNA聚合酶I

（二）Klenow片段酶

（三）T4DNA聚合酶

（四）逆转录酶（反转录酶）

四、修饰性工具酶

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因工程的常规技术

（一）

课时

2

教学目的

与

要求

1.掌握琼脂糖凝胶电泳的原理、方法和影响因素。

2.了解分子杂交技术的原理和基本流程。

教学重点

与

难点

重点是DNA的琼脂糖凝胶电泳检测；难点是分子杂交的原理。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第三章基因工程的常规技术

第一节凝胶电泳技术

一、DNA的琼脂糖凝胶电泳检测

二、琼脂糖凝胶电泳基本原理

三、琼脂糖凝胶电泳的影响因素

第二节分子杂交技术

一、探针与探针标记

1.切口平移标记

2.随机引物标记

二、Southern杂交

三、Northern杂交

四、Western杂交

五、菌落原位杂交

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因工程的常规技术

（二）

课时

2

教学目的

与

要求

1.掌握PCR的原理和使用方法。

2.了解基因芯片和基因文库构建的基本原理。

教学重点

与

难点

重点是PCR技术；难点是基因文库构建的原理和方法。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第三节PCR技术

一、PCR技术的基本成分

二、PCR技术的原理和过程

1.PCR反应的温度循环周期

2.20uL反应体系中各成分的母液浓度及加入量

三、荧光定量PCR

标记方法主要有

内插染料、双标记探针、分子信标等。

荧光定量PCR的优点

第四节生物芯片

一、基因芯片

二、蛋白芯片

第五节基因文库构建

一、基因组文库

二、cDNA文库的构建

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因工程的常规技术（三）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解酵母双杂交系统的原理和应用。

2.了解不同方法DNA测序的原理。

教学重点

与

难点

重点和难点均为酵母双杂交系统的原理。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第六节酵母双杂交系统

一、酵母双杂交系统的原理

二、酵母双杂交系统的应用

1、利用酵母双杂交发现新的蛋白质和蛋白质的新功能

2、利用酵母双杂交在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用

3、利用酵母双杂交筛选药物的作用位点以及药物对蛋白质之间相互作用的影响

4、鉴定不同突变子与靶蛋白的反应能力。

5、筛选特异克隆。

第七节DNA测序

一、.Sanger双脱氧链终止法DNA序列分析

二、.Maxam-Gilbert化学分析法

三、DNA测序分析的自动化

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因在大肠杆菌、酵母中的高效的表达

（一）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解不同的基因表达系统的特点。

2.了解宿主细胞的选择及表达载体构建的方法。

教学重点

与

难点

重点是表达系统的选择及表达载体的构建方法。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第四章基因在大肠杆菌、酵母中的高效的表达

前言

第一节基因的表达系统与表达策略

一、最佳的基因表达体系：

二、宿主细胞的选择

（一）适合目的基因表达的宿主细胞的要求:

（二）宿主细胞分为两大类

三、根据表达蛋白用途选择基因的表达策略

1.真核基因表达的特点

2.原核体系中表达真核基因的困难

四、构建表达载体的策略

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因在大肠杆菌、酵母中的高效的表达

（二）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解常见的大肠杆菌表达系统及影响克隆基因表达效率的因素。

2.了解甲醇酵母表达系统的特点及影响目的基因在甲醇酵母中表达的因素。

教学重点

与

难点

重点是克隆基因在大肠杆菌中的表达。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第一节基因在大肠杆菌中的高效表达

一、大肠杆菌表达载体的成份

二、常见的大肠杆菌表达系统

三、影响克隆基因表达效率的因素

1.启动子的结构对表达效率的影响

2.翻译起始序列对表达效率的影响

3.启动子与克隆基因间的距离对基因表达的影响

四、蛋白质的融合表达

五、蛋白质的分泌型表达

六、蛋白质的包含体形式表达

第三节基因在酵母中的表达

一、大肠杆菌表达系统的缺陷

二、甲醇酵母表达系统

（一）甲醇酵母表达系统的优点

（二）影响目的基因在甲醇酵母中表达的因素

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

转基因植物

（一）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解植物转基因的基本线路及转基因的受体系统。

2.掌握外源基因导入植物的方法。

教学重点

与

难点

重点和难点是植物的转基因方法。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第五章转基因植物

第一节植物转基因技术

一、植物细胞培养技术

二、植物转基因技术的基本路线

三、转基因的受体系统

1．植物组织受体系统

2．原生质体受体系统

3．生殖细胞受体系统

4.叶绿体转化系统

四、外源基因导入植物的方法

（一）DNA直接转移法

（二）农杆菌的Ti质粒与植物遗传转化

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

转基因植物

（二）

课时

2

教学目的

与

要求

了解报告基因和抗性基因的种类及检测方法。

教学重点

与

难点

重点和难点是报告基因的检测原理及方法。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第二节转基因植物的筛选与检测

（一）抗性基因

1.抗生素抗性基因

2.抗除草剂基因

（二）显色或发光报告基因

1.GUS酶活性检测

（1）组织化学染色定位法

（2）荧光法测定Gus活性

（3）分光光度法测定Gus活性

2.荧光素酶活性检测

3.绿色荧光蛋白检测

（三）分子生物学检测方法

1.酶联免疫吸附检测

2.PCR技术检测

3.分子杂交检测

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

转基因植物（三）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解外源基因沉默的原因和提高外源基因表达水平的策略。

2.了解农作物基因工程和植物反应器的应用。

3.了解转基因植物的安全性问题。

教学重点

与

难点

重点和难点是转基因沉默和提高转基因表达效率。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第三节改进转基因的技术

一、转基因植物中外源基因的沉默

二、提高外源基因表达水平的策略

1.改进转化方法

2.选择强启动子和诱导型启动子

3.强终止子

4.使用植物偏爱的密码子

5.使用基质结合区序列

6.使用增强子

7.外源基因的修饰与改造

第四节农作物基因工程

一、抗虫转基因作物

二、抗病转基因作物

三、抗细菌和真菌作物

四、抗除草剂转基因作物

五、抗非生物胁迫作物

第五节生物反应器

第六节转基因植物的安全性

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

转基因动物

（一）

课时

2

教学目的

与

要求

了解不同动物转基因方法的原理和过程。

教学重点

与

难点

重点是不同动物转基因方法的原理。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第六章转基因动物

第一节动物转基因技术

一、显微注射法

1.目的基因的制备

2.小鼠的准备和要求

3.受精卵的分离

4.显微注射

5.受精卵的移植

6.转基因小鼠的鉴定

二、逆转录病毒法

1．原理

2．步骤

三、胚胎干细胞法

1．利用胚胎干细胞法制备转基因小鼠的过程

2．在胚胎干细胞基础上的基因打靶技术

四、精子载体法

五、体细胞核移植法

六、受体介导法

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

转基因动物

（二）

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解提高动物转基因效率的策略。

2.了解动物转基因的应用。

3.了解转基因动物研究中存在的问题及展望。

教学重点

与

难点

重点是让学生深入了解提高动物转基因效率的策略。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第二节提高转基因效率的策略

一、对外源基因的整合机制进行深入研究，避免基因的随机整合，提高基因的表达效率。

二、建立更完善的转基因方法。

三、探索有效的阳性胚胎筛选方法。

四、使用大的外源DNA片段。

五、选择表达效率高的启动子。

六、其它DNA顺序的影响。

如顺式调控区元件等。

第三节转基因动物的应用

一、转基因动物在基因功能等生命科学基础研究中的应用

二、转基因技术在动物育种中的应用

三、转基因动物在医药科学研究中的应用

第四节转基因动物研究中存在的问题及展望

一、转基因动物成功率低

二、造成宿主基因突变问题

三、外源基因表达水平不高问题

四、逆转录病毒转染法研究中存在的问题

五、安全性问题

授课效果分析

安徽科技学院生命科学学院基因工程教案

课题

基因治疗

课时

2

教学目的

与

要求

1.了解基因治疗的策略和基本程序。

2.了解基因治疗的载体及靶向性问题。

3.了解基因治疗的现状及展望。

教学重点

与

难点

重点是基因治疗的策略和基本程序；难点是基因治疗的载体及靶向性问题。

教

学

过

程

主要内容与步骤

备注

第七章基因治疗

第一节基因治疗的概念和策略

一、基因治疗的概念

二、基因治疗的策略

第二节基因治疗的基本程序

一、目的基因的选择和制备

二、靶细胞的选择

三、转移载体的选择与细胞转染

四、外源基因的表达及检测

第三节基因治疗的现状与展望

一、基因治疗的现状

二、存在的问题

第四节基因治疗的载体

一、基因治疗的载体必需具备以下基本条件

二、载体的种类

三、基因治疗中的靶向性问题

第五节重要疾病的基因治疗

一、遗传病的基因治疗

二、肿瘤的基因治疗

三、病毒病的基因治疗

授课效果分析