课程类别：专业课
课程性质：必修
英文名称：Gene Engineering
总学时：48 讲授学时：48
学分：3
先修课程：生物化学、分子生物学、微生物学、细胞生物学
适用专业：生物工程、生物技术
开课单位：医学院生物化学与分子生物学教研室
一、课程简介
本课程是生物工程专业必修的专业主干课程，它是生物工程(包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程)中最重要的课程之一，它是以分子遗传学理论为基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段而建立起来的一门技术学科。基因工程就是在生物体外，通过对DNA分子进行人工剪切和拼接，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物或定向的创造生物的新性状，使之稳定地遗传给子代。要求学生掌握基因工程中的基础知识和基本理论，掌握基因工程中的基本研究手段和实验方法，了解基因工程中的最新研究进展和动态，能够灵活运用基因工程的基本理论知识和实验方法，对整个生物工程有一个更新的认识，使学生受到基本科学思维和科学实验能力训练，同时使学生学会学习，具有自我开拓可获得知识和利用信息的能力，以达到融知识传授、能力培养和素质提高于一体的教学目的。
二、教学内容及基本要求
（一）绪论 （ 2 学时）
教学内容：基因工程概况；基因工程研究内容；基因工程展望。
教学要求：
1．掌握基因工程的概念。
2．了解基因工程的主要研究内容、发展简史。
3．了解当前基因工程研究的总趋势与重点领域。
授课方式：讲授、自学
（二）分子克隆工具酶 （ 6 学时）
教学内容：性内切酶；甲基化酶；DNA聚合酶；依赖于DNA的RNA聚合酶；连接酶；T4多核苷酸激酶；碱性磷酸酶；核酸酶。
教学要求：
1．掌握性核酸内切酶的概念、功能、影响酶活性的因素及操作注意事项、性核酸内切酶的星活性概念及产生的原因。
2．掌握同裂酶和同尾酶的概念。
3．掌握DNA连接酶、DNA聚合酶、反转录酶和碱性磷酸酶的功能。
4．了解性核酸内切酶的命名原则和分类。
5．了解其他工具酶(如核酸酶、末端转移酶等)的功能。
授课方式：讲授、自学
（三）分子克隆载体 （ 6学时）
教学内容：质粒载体；λ噬菌体载体；人工染色体载体；表达载体；穿梭载体；整合载体。
教学要求：
1．掌握质粒、载体的概念，载体具备的条件，构建质粒克隆载体的基本策略和过程。
2．掌握重要质粒克隆载体的结构图(pUC18/19、pET-28a、pYAC4)以及表达载体的构成。
3．了解人工染色体克隆载体的结构、特点及应用。
4．了解穿梭载体和整合载体的结构、特点及应用。
授课方式：讲授、自学
（四）基因操作中大分子的分离和分析 （ 8 学时）
教学内容： DNA的分离、检测和纯化； RNA的分离、检测和纯化；分子杂交；重组DNA分子导入大肠杆菌。
教学要求：
1．掌握质粒DNA碱性裂解抽提法的原理及其各生物化学试剂的作用。
2．掌握RNA的分离及纯化方法。
3．掌握分子杂交的概念及Southern blot、Western blot的原理及操作。
4．掌握重组质粒DNA分子导入大肠杆菌方法中的氯化钙法和电穿孔法的基本原理。
5. 了解DNA片段的凝胶电泳检测方法。
6．了解选择大肠杆菌作为受体细胞的原则。
授课方式：讲授、自学
（五）基因芯片技术 （ 2 学时）
教学内容：生物芯片简介；基因芯片的制作及结果分析；基因芯片的应用。
教学要求：
1．掌握生物芯片的概念、分类、特点及制作方法。
2．了解基因芯片技术的应用
授课方式：讲授
（六）PCR技术及其应用 （ 4 学时）
教学内容： PCR技术原理；PCR技术应用；实时荧光定量PCR。
教学要求：
1．掌握PCR的基本原理、实时荧光定量PCR 的基本原理、PCR引物设计的基本原则。
2．了解标准PCR反应的方案。
3．了解PCR的特点及其应用。
授课方式：讲授、录象
（七）DNA序列分析 （ 2学时）
教学内容：化学降解法；双脱氧链终止法；DNA片段序列测定的策略。
教学要求：
1．掌握Sanger双脱氧链终止法的原理。
2．掌握DNA片段序列测定的策略。
3．了解Maxam-Gilbert化学降解法的原理
授课方式：讲授、录象
（八）DNA文库的构建和目的基因的筛选 （ 6 学时）
教学内容：基因组DNA文库的构建；cDNA文库的构建；基因克隆的筛选策略。
教学要求：
1．掌握DNA文库和cDNA文库的概念、操作步骤和优缺点。
2．掌握基因克隆的筛选策略。
3．掌握重组子的筛选与鉴定中的核酸分子杂交法、插入失活法、基因表达产物分析法、蓝白菌落显色法。
4．了解重组子的筛选与鉴定中的遗传表型直接筛选法、免疫化学检测法。
授课方式：讲授、讨论
（九）外源基因的表达 （ 4 学时）
教学内容：外源基因在大肠杆菌中的表达；基因表达产物的检测与分离。
教学要求：
1．掌握外源基因表达的条件及影响表达的因素。
2．掌握外源基因的表达系统中的大肠杆菌基因表达系统、酵母表达系统、哺乳动物细胞基因表达系统。
3．掌握基因表达产物的检测方法与分离纯化方法。
授课方式：讲授、讨论
（十）植物基因工程 （ 2 学时）
教学内容：植物基因工程方法；植物基因工程的应用与展望。
教学要求：
1．掌握转基因植物的概念，植物基因转移的方法与途径。
2．了解植物基因转移的方法与途径及其操作过程。
3．了解转基因棉花、转基因大豆及其它转基因植物的研究现状与展望。
授课方式：讲授、讨论
（十一）酵母基因工程 （ 2 学时）
教学内容：酵母基因工程方法；酵母基因工程的应用与展望。
教学要求：
1．掌握酵母基因转移的途径与方法。
2．了解酵母基因工程的应用与展望。
授课方式：讲授、讨论
（十二）动物基因工程 （ 2 学时）
教学内容：动物基因工程方法；转基因动物的应用与展望。
教学要求：
1．掌握转基因动物的概念，动物基因转移的方法与途径。
2．了解动物基因转移的方法与途径及其操作过程。
3．了解转基因小鼠、转基因家畜及其它转基因动物的研究现状与展望。
授课方式：讲授、讨论
（十三）医药基因工程 （ 2 学时）
教学内容：基因工程蛋白和多肽药物；基因工程药物的应用与展望。
教学要求：
1．掌握基因工程药物的一般制备过程。
2．掌握乳腺生物反应器。
3．了解基因工程激素类药物、细胞因子、基因工程抗体、基因工程疫苗的生产过程。
4．了解转基因动植物和基因治疗的原理和过程。
授课方式：讲授、讨论
三、其他教学环节安排
无
四、考核方式
基因工程考核主要是采取课堂提问、平时作业、课件制作、小组讨论、课程总结、期中考试与期末考试相结合的方式进行评定，课程成绩以百分制计算，分配比例如下：
各部分成绩的比例如下：
①课堂提问与平时作业 占 5%
②课件制作与小组讨论 占 5%
③基因工程的课程总结 占10%
④期 中 考 试 占10%
⑤期 末 考 试 占70%
五、教材及主要参考书
（1）教材：孙明主编.《基因工程》，高等教育出版社，2006.5。
（2）主要参考书：
贺淹才.简明基因工程原理(第二版)，科学出版社，2005.8。
李立家，肖庚富编著.《基因工程》，科学出版社，2004.3。
楼士林，杨盛昌，龙敏南，章军编著.《基因工程》，科学出版社，2002.7。
魏群等译.基因克隆和DNA分析(第四版)，高等教育出版社，2003.8。
瞿礼嘉，顾红雅译.基因操作原理(第六版)，高等教育出版社，2003.12。
黄培堂等译.分子克隆实验指南(第三版)，科学出版社出版，2003.8。
