基因工程理论教学大纲 课程编号:B3014 适用专业:农学、园艺、植保 总学时:30 编写说明 20世纪70年代初诞生的基因工程,开创了人类按照自己的意愿在体外操控生命过程的 新纪元。在以后的30年间,基因工程的基本理论已日趋完善,而以此理论为指导的基因工 程操作,也出现了令人振奋的成就。本课程较为全面,系统地阐述基因工程的基本理论和基 本概念,并力求反映该学科的最新进展 基因工程是生物学科中的高级课程,主要针对高年级本科生开设。学生在此之前需要掌 握普通生物学、遗传学、生物化学、分子生物学等方面的专业知识,以及分析化学、有机化 学、无机化学、大学物理等方面的基本知识。 二、大纲内容 第一章绪论一基因工程概况 (一)教学目的 使学生清晰基因工程的基本概念,知道基因工程的研究范围和内容,了解基因工程的诞 生与发展状况。 (二)教学内容 第一节引言 1.基因工程含义 2.基因工程理论依据 3.基因工程研究的基本技术路线 4基因工程研究发展史 第二节基因工程研究内容 第三节基因工程研究发展前景 (三)教学要求 希望学生了解基因工程的基本概念、研究的基本技术路线及历史发展。 (四)重点、难点及教学建议 重点:基因工程的含义,基因工程研究的基本技术路线,基因工程研究的内容。 难点:基因工程的理论依据
1 基因工程理论教学大纲 课程编号：B3014104 适用专业：农学、园艺、植保 总 学 时：30 一、编写说明 20 世纪 70 年代初诞生的基因工程，开创了人类按照自己的意愿在体外操控生命过程的 新纪元。在以后的 30 年间，基因工程的基本理论已日趋完善，而以此理论为指导的基因工 程操作，也出现了令人振奋的成就。本课程较为全面，系统地阐述基因工程的基本理论和基 本概念，并力求反映该学科的最新进展。 基因工程是生物学科中的高级课程，主要针对高年级本科生开设。学生在此之前需要掌 握普通生物学、遗传学、生物化学、分子生物学等方面的专业知识，以及分析化学、有机化 学、无机化学、大学物理等方面的基本知识。 二、 大纲内容 第一章 绪论—基因工程概况 （一） 教学目的 使学生清晰基因工程的基本概念，知道基因工程的研究范围和内容，了解基因工程的诞 生与发展状况。 （二） 教学内容 第一节 引言 1.基因工程含义 2.基因工程理论依据 3.基因工程研究的基本技术路线 4.基因工程研究发展史 第二节 基因工程研究内容 第三节 基因工程研究发展前景 （三）教学要求 希望学生了解基因工程的基本概念、研究的基本技术路线及历史发展。 （四）重点、难点及教学建议 重点：基因工程的含义，基因工程研究的基本技术路线，基因工程研究的内容。 难点：基因工程的理论依据
第二章DNA重组 (一)教学目的 1.学习质粒DNA和动植物基因组DNA提取、纯化的原理和各种方法 2.学习和掌握聚合酶链式反应(PCR)技术的原理及其应用 3.学习和掌握与基因提取、重组有关的限制性核酸内切酶、DNA体外连接等内容 4.学习和掌握琼脂糖凝胶电泳技术的原理和方法 (二)教学内容 第一节DNA的组成和结构 1.DNA的组成 2.DNA的空间结构 3.DNA复制起始位点和复制子的结构 4.DNA转录启动子和转录区的结构 第二节天然DNA的制备 1.天然DNA的来源和用途 2.天然DNA的提取 3.DNA的纯化 4DNA的浓度 第三节限制性核酸内切酶和DNA片段化 1.限制性核酸内切酶 2.限制性核酸内切酶作用机制 3.限制性核酸内切酶的识别序列 4.限制性核酸内切酶切割DNA的位点 5.限制性核酸内切酶反应系统 第四节特异性DNA片段的PCR扩增 1.PCR基本原理 2.PCR扩增特异性DNA片段的主要条件 3.PCR扩增DNA片段的方法 4.常用的DNA片段PCR扩增系统 第五节DNA片段的化学合成 2
2 第二章 DNA 重组 （一）教学目的 1.学习质粒 DNA 和动植物基因组 DNA 提取、纯化的原理和各种方法 2.学习和掌握聚合酶链式反应（PCR）技术的原理及其应用 3.学习和掌握与基因提取、重组有关的限制性核酸内切酶、DNA 体外连接等内容 4.学习和掌握琼脂糖凝胶电泳技术的原理和方法 （二）教学内容 第一节 DNA 的组成和结构 1.DNA 的组成. 2.DNA 的空间结构 3.DNA 复制起始位点和复制子的结构 4.DNA 转录启动子和转录区的结构 第二节 天然 DNA 的制备 1.天然 DNA 的来源和用途. 2.天然 DNA 的提取 3.DNA 的纯化 4.DNA 的浓度 第三节 限制性核酸内切酶和 DNA 片段化 1.限制性核酸内切酶 2.限制性核酸内切酶作用机制 3.限制性核酸内切酶的识别序列 4.限制性核酸内切酶切割 DNA 的位点 5.限制性核酸内切酶反应系统 第四节 特异性 DNA 片段的 PCR 扩增 1.PCR 基本原理 2.PCR 扩增特异性 DNA 片段的主要条件 3.PCR 扩增 DNA 片段的方法 4.常用的 DNA 片段 PCR 扩增系统 第五节 DNA 片段的化学合成
1.寡核苷酸片段的化学合成的方法 2.化学方法合成的DNA片段 第六节DNA片段大小的凝胶电泳检测 1.琼脂糖凝胶电泳参数 2.非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳参数 3.脉冲场凝胶电泳参数 4.DNA片段的连接重组 5.DNA连接酶 6.DNA片段之间的连接 7.DNA重组类型 (三)教学要求 1.了解DNA的组成及结构 2.理解DNA的浓缩及纯化 3.掌握大肠杆菌质粒DNA的提取以及λ噬菌体DNA的提取。 4.理解限制性核酸内切酶的特异性及作用机制。 5.聚合酶链式反应技术的原理及其应用。 6.掌握琼脂糖凝胶电泳的原理及方法 7.掌握限制性内切酶的反应系统。 8.掌握E. colinA连接酶和T4DMA连接酶的连接机理。 9.了解DNA的重组类型 (四)重点、难点及教学建议 重点:天然DNA的提取,限制性核酸内切酶和连接酶的作用机理及方法,PCR扩增DNA片 段的基本原理和方法,琼脂糖凝胶电泳技术的原理和方法。 难点:DNA的纯化与浓缩,DNA片段的化学合成,DNA片段的连接。 教学建议: 1.对有关DNA重组内容涉及到的概念作进一步的复习,重点在讲清楚DNA重组的内在机制 2.PR扩增DNA片段、限制性核酸内切酶、连接酶、琼脂糖凝胶电泳等相关实验技术作全面 掌握。 第三章基因克隆的载体 (一)教学目的
3 1.寡核苷酸片段的化学合成的方法 2.化学方法合成的 DNA 片段 第六节 DNA 片段大小的凝胶电泳检测 1.琼脂糖凝胶电泳参数 2.非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳参数 3.脉冲场凝胶电泳参数 4.DNA 片段的连接重组 5.DNA 连接酶 6.DNA 片段之间的连接 7.DNA 重组类型 （三）教学要求 1.了解 DNA 的组成及结构 2.理解 DNA 的浓缩及纯化 3.掌握大肠杆菌质粒 DNA 的提取以及 λ 噬菌体 DNA 的提取。 4.理解限制性核酸内切酶的特异性及作用机制。 5.聚合酶链式反应技术的原理及其应用。 6.掌握琼脂糖凝胶电泳的原理及方法 7.掌握限制性内切酶的反应系统。 8.掌握 E.coliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶的连接机理。 9.了解 DNA 的重组类型。 （四）重点、难点及教学建议 重点： 天然 DNA 的提取，限制性核酸内切酶和连接酶的作用机理及方法， PCR 扩增 DNA 片 段的基本原理和方法，琼脂糖凝胶电泳技术的原理和方法。 难点： DNA 的纯化与浓缩，DNA 片段的化学合成，DNA 片段的连接。 教学建议： 1.对有关 DNA 重组内容涉及到的概念作进一步的复习，重点在讲清楚 DNA 重组的内在机制。 2.PCR 扩增 DNA 片段、限制性核酸内切酶、连接酶、琼脂糖凝胶电泳等相关实验技术作全面 掌握。 第三章 基因克隆的载体 （一）教学目的
学习并掌握常用基因克隆载体的构建原理及方法,了解一般克隆载体的特点和用途 (二)教学内容 第一节质粒克隆载体 1.与构建克隆载体相关的质粒性质 2.构建质粒克隆载体的基本策略 第二节病毒(噬菌体)克隆载体 1.λ噬菌体克隆载体 2. cosmid克隆载体 3.M13噬菌体克隆载体 4.SV40克隆载体 5.反转录病毒克隆载体 第三节染色体定位整合克隆载体 第四节人工染色体克隆载体 1.人工染色体克隆载体含义和特点 2.人工染色体克隆载体的构建 3.人工染色体克隆载体的应用 第五节特殊用途克隆载体 1.启动子探针型克隆载体 2.诱导型表达克隆载体 3.反义表达克隆载体 (三)教学要求 1.了解与构建克隆载体相关的质粒的性质。 2.掌握大肠杆菌质粒克隆载体pBR322的构建。 3.了解与构建克隆载体相关的λ噬菌体的性质 4.理解构建λ噬菌体克隆载体的几本策略,了解其应用 5.了解启动子探针型克隆载体和诱导型表达克隆载体的等特殊用途克隆载体 (四)重点、难点及教学建议 重点:质粒克隆载体的构建,反转录病毒克隆载体的构建 难点:λ噬菌体克隆载体, cosmid克隆载体,启动子探针型克隆载体 诱导型表达克隆载体
4 学习并掌握常用基因克隆载体的构建原理及方法，了解一般克隆载体的特点和用途 （二）教学内容 第一节 质粒克隆载体 1.与构建克隆载体相关的质粒性质 2.构建质粒克隆载体的基本策略 第二节 病毒（噬菌体）克隆载体 1.λ 噬菌体克隆载体 2.cosmid 克隆载体 3.M13 噬菌体克隆载体 4.SV40 克隆载体 5.反转录病毒克隆载体 第三节 染色体定位整合克隆载体 第四节 人工染色体克隆载体 1.人工染色体克隆载体含义和特点 2.人工染色体克隆载体的构建 3.人工染色体克隆载体的应用 第五节 特殊用途克隆载体 1.启动子探针型克隆载体 2.诱导型表达克隆载体 3.反义表达克隆载体 （三）教学要求 1.了解与构建克隆载体相关的质粒的性质。 2.掌握大肠杆菌质粒克隆载体 pBR322 的构建。 3.了解与构建克隆载体相关的 λ 噬菌体的性质。 4.理解构建 λ 噬菌体克隆载体的几本策略，了解其应用。 5.了解启动子探针型克隆载体和诱导型表达克隆载体的等特殊用途克隆载体 （四）重点、难点及教学建议 重点：质粒克隆载体的构建,反转录病毒克隆载体的构建 难点：λ 噬菌体克隆载体，cosmid 克隆载体，启动子探针型克隆载体， 诱导型表达克隆载体
教学建议 1.对质粒和λ噬菌体相关的性质作概括的复习,重点在于讲清楚质粒克隆载体的构建和λ 噬菌体克隆载体的构建。 2.对反转录病毒克隆载体的构建,首先应了解反转录的基本内涵,进而能更清楚其构建策略 和途径。 第四章目的基因的制备 (一)教学目的 学习并掌握获得目的基因的原理和方法 (二)教学内容 第一节目的基因及目的基因的制备 1.目的基因 2.直接分离法 3.构建基因组文库分离法 4cDNA基因文库的构建及目的基因分离 5.利用聚合酶链式反应技术扩增目的基因 6.基因的化学合成 第二节目的基因的分离 1.目的基因的功能克隆 2.序列克隆法 3.筛选目的基因片段的差别杂交及减法杂交技术 4利用差示分析法分离目的基因克隆 5.功能结合法筛选目的基因 6.DNA插入诱变法分离目的基因 (三)教学要求 1.了解原核细胞和真核细胞的基因组成 2.理解基因组文库、cDNA基因文库的概念 3.掌握CDNA基因文库的构建及目的基因的分离 4.掌握利用聚合酶链式反应技术扩增目的基因 (四)重点、难点及教学建议
5 教学建议： 1.对质粒和 λ 噬菌体相关的性质作概括的复习，重点在于讲清楚质粒克隆载体的构建和 λ 噬菌体克隆载体的构建。 2.对反转录病毒克隆载体的构建，首先应了解反转录的基本内涵，进而能更清楚其构建策略 和途径。 第四章 目的基因的制备 （一）教学目的 学习并掌握获得目的基因的原理和方法 （二）教学内容 第一节 目的基因及目的基因的制备 1.目的基因 2.直接分离法 3.构建基因组文库分离法 4.cDNA 基因文库的构建及目的基因分离 5.利用聚合酶链式反应技术扩增目的基因 6.基因的化学合成 第二节 目的基因的分离 1.目的基因的功能克隆 2.序列克隆法 3.筛选目的基因片段的差别杂交及减法杂交技术 4.利用差示分析法分离目的基因克隆 5.功能结合法筛选目的基因 6.DNA 插入诱变法分离目的基因 （三）教学要求 1.了解原核细胞和真核细胞的基因组成 2.理解基因组文库、cDNA 基因文库的概念 3.掌握 cDNA 基因文库的构建及目的基因的分离 4.掌握利用聚合酶链式反应技术扩增目的基因 （四）重点、难点及教学建议