《基因工程》教学大纲 一、课程基本信息 中文名称 基因工程 课程名称 英文名称 Genetic Engineering 课程代码 030576 课程类型 专业课 开课学期 第6学期 总学时 40 讲课 40 实验（实习） 0 学分 2.5 预修课程 微生物学、遗传学、生物化学、分子生物学 二、课程的性质、地位和任务 基因工程(Genetic Engineering)是指重组DNA技术或基因转移技术，是在遗传学和分子生物 学等课程的基础上而开设的专业课。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关基 因工程基本原理、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解基因工程的现代进展，为以后的工作 打下良好的基础。 三、课程教学的基本要求 通过本课程的学习使学生掌握基因工程的一些基本原理和实验操作方法，掌握基因操作的基本 技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真核生物基因 分离与鉴定的基本原理和方法、体外重组技术以及植物基因工程的操作方法等。 四、教学内容及学时分配 教学时数 讲授 实验 小计 备注 教学内容 第一章基因工程的概念与发展 2 2 第一节基因工程的概念 0.5 0.5 第二节基因工程的诞生和发展 0.5 0.5 第三节基因工程的研究内容 0.5 0.5 第四节基因工程的应用 0.5 0.5 第二章基因工程的酶学基础 8 8 第一节概述 1 1 第二节限制性核酸内切酶 3 3 第三节DNA连接酶 2 2 第四节DNA聚合酶 0.5 0.5 第五节DNA甲基化酶 0.5 0.5 第六节DNA及RNA的修饰酶 0.5 0.5 第七节核酸酶 0.5 0.5 第三章基因工程载体 6 6 第一节质粒载体 3 3
《基因工程》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 中文名称 基因工程 英文名称 Genetic Engineering 课程代码 030576 课程类型 专业课 开课学期 第 6 学期 总 学 时 40 讲课 40 实验（实习） 0 学分 2.5 预修课程 微生物学、遗传学、生物化学、分子生物学 二、课程的性质、地位和任务 基因工程（Genetic Engineering）是指重组 DNA 技术或基因转移技术，是在遗传学和分子生物 学等课程的基础上而开设的专业课。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关基 因工程基本原理、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解基因工程的现代进展，为以后的工作 打下良好的基础。 三、课程教学的基本要求 通过本课程的学习使学生掌握基因工程的一些基本原理和实验操作方法，掌握基因操作的基本 技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真核生物基因 分离与鉴定的基本原理和方法、体外重组技术以及植物基因工程的操作方法等。 四、教学内容及学时分配 教学时数 教学内容 讲授 实验 小计 备注 第一章 基因工程的概念与发展 2 2 第一节 基因工程的概念 0.5 0.5 第二节 基因工程的诞生和发展 0.5 0.5 第三节 基因工程的研究内容 0.5 0.5 第四节 基因工程的应用 0.5 0.5 第二章 基因工程的酶学基础 8 8 第一节 概述 1 1 第二节 限制性核酸内切酶 3 3 第三节 DNA 连接酶 2 2 第四节 DNA 聚合酶 0.5 0.5 第五节 DNA 甲基化酶 0.5 0.5 第六节 DNA 及 RNA 的修饰酶 0.5 0.5 第七节 核酸酶 0.5 0.5 第三章 基因工程载体 6 6 第一节 质粒载体 3 3
第二节表达载体 3 3 第四章植物基因工程的目的基因 2 2 第一节抗虫基因 0.5 0.5 第二节抗病基因 0.5 0.5 第三节抗非生物胁迫的基因 0.25 0.25 第四节改良作物品质的基因 0.25 0.25 第五节提高作物产量的基因 0.25 0.25 第六节改良植物其它性状的基因 0.25 0.25 第五章目的基因的分离 6 6 第一节基因克隆的目的与意义 1 1 第二节基因克隆的方法 第六章目的基因的转化 6 6 第一节植物基因转化受体系统 2 2 第二节农杆菌介导法 2 2」 第三节基因枪法 1 1 第四节其它转化方法 1 1 第七章转基因植物的检测与鉴定 6 6 第一节PCR检测 1 1 第二节报告基因的表达检测 1 第三节Southern杂交鉴定 1 1 第四节Northern杂交鉴定 1 1 第五节外源基因表达蛋白的检测 1 1 第六节分子标记及生物芯片技术检测 1 1 第八章转基因生物的安全性评价 4 4 第一节生物安全性评价概述 1 1 第二节转基因植物食品的安全性评价 1 1 第三节转基因植物生态环境的安全性评价 1 1 第四节转基因植物的安全性评价管理办法 1 1 合计 40 40 五、课程的主要内容与教学要求 第一章基因工程的概念与发展 (一)教学目的与要求 通过教学使学生了解基因工程的诞生、发展及应用前景：掌握基因工程的概念、基因工程诞生的 理论基础和技术基础、基因工程的研究内容。 (二)教学的重点与难点分析 重点：基因工程的概念，基因工程诞生的理论基础和技术基础，基因工程的研究内容
第二节 表达载体 3 3 第四章 植物基因工程的目的基因 2 2 第一节 抗虫基因 0.5 0.5 第二节 抗病基因 0.5 0.5 第三节 抗非生物胁迫的基因 0.25 0.25 第四节 改良作物品质的基因 0.25 0.25 第五节 提高作物产量的基因 0.25 0.25 第六节 改良植物其它性状的基因 0.25 0.25 第五章 目的基因的分离 6 6 第一节 基因克隆的目的与意义 1 1 第二节 基因克隆的方法 5 5 第六章 目的基因的转化 6 6 第一节 植物基因转化受体系统 2 2 第二节 农杆菌介导法 2 2 第三节 基因枪法 1 1 第四节 其它转化方法 1 1 第七章 转基因植物的检测与鉴定 6 6 第一节 PCR 检测 1 1 第二节 报告基因的表达检测 1 1 第三节 Southern 杂交鉴定 1 1 第四节 Northern 杂交鉴定 1 1 第五节 外源基因表达蛋白的检测 1 1 第六节 分子标记及生物芯片技术检测 1 1 第八章 转基因生物的安全性评价 4 4 第一节 生物安全性评价概述 1 1 第二节 转基因植物食品的安全性评价 1 1 第三节 转基因植物生态环境的安全性评价 1 1 第四节 转基因植物的安全性评价管理办法 1 1 合计 40 40 五、课程的主要内容与教学要求 第一章 基因工程的概念与发展 （一）教学目的与要求 通过教学使学生了解基因工程的诞生、发展及应用前景；掌握基因工程的概念、基因工程诞生的 理论基础和技术基础、基因工程的研究内容。 （二）教学的重点与难点分析 重点：基因工程的概念，基因工程诞生的理论基础和技术基础，基因工程的研究内容
难点：基因工程诞生的理论基础。 (三)教学内容： 第一节基因工程的概念 1、基因工程的概念： 2、基因工程的四要素： 3、基因工程分类。 第二节基因工程的诞生和发展 1、DNA遗传功能的阐明： 2、基因工程的诞生：理论基础、技术基础： 3、基因工程的建立： 4、基因工程的成熟与腾飞。 第三节基因工程的研究内容 第四节基因工程的应用 1、基因工程的应用领域： 2、基因工程取得的成就： 第二章基因工程的酶学基础 (一)教学目的与要求 了解常用工具酶的种类、星号活性、影响限制性内切酶活性的因素：掌握工具酶定义、限制性核 酸内切酶的命名原则、同尾酶(Isocaudamers)、同裂酶(Isoschizomers)、DNA聚合酶、DNA连接 酶的概念、DNA连接酶的种类、影响连接反应的因素：熟悉限制性核酸内切酶的识别序列特点、II 型限制性核酸内切酶的识别序列特点、II型限制性内切酶的切割方式、DNA片段连接的各种方法： 使学生具有使用分子生物学软件DNAClub的能力、具有将任意DNA分子连接的分析和应用能力、具 有在分子克隆研究中，灵活应用各种DNA聚合酶的能力。 (二)教学的重点与难点分析 重点：工具酶、同尾酶、同裂酶的概念，II型限制性核酸内切酶的识别序列特点，影响限制性 内切酶活性的因素，酶反应的终止方法，DNA连接酶的种类及应用，DNA片段连接的各种方法，大肠 杆菌DNA聚合酶I、Klenow酶、Taq DNA聚合酶、Amv反转录酶的特点及其在分子克隆中的应用，DNA 甲基化酶的种类及用途，碱性磷酸酶的种类及应用，核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶的种类及应用。 难点：宿主控制的限制与修饰作用，II型限制性内切酶的识别序列与切割方式的相关性，DA 甲基化作用对限制性内切酶的影响，不匹配的粘端连接，衔接物连接法，DNA接头连接，粘性末端的 更换，T4DNA聚合酶、T7DNA聚合酶和测序酶的使用。 (三)教学内容 第一节概述 1、工具酶定义： 2、常用的工具酶。 第二节限制性核酸内切酶 1、限制性核酸内切酶的发现与分类 2、限制性核酸内切酶的识别序列特点：
难点：基因工程诞生的理论基础。 （三）教学内容： 第一节 基因工程的概念 1、基因工程的概念； 2、基因工程的四要素； 3、基因工程分类。 第二节 基因工程的诞生和发展 1、DNA 遗传功能的阐明； 2、基因工程的诞生：理论基础、技术基础； 3、基因工程的建立； 4、基因工程的成熟与腾飞。 第三节 基因工程的研究内容 第四节 基因工程的应用 1、基因工程的应用领域； 2、基因工程取得的成就。 第二章 基因工程的酶学基础 （一）教学目的与要求 了解常用工具酶的种类、星号活性、影响限制性内切酶活性的因素；掌握工具酶定义、限制性核 酸内切酶的命名原则、同尾酶（Isocaudamers）、同裂酶（Isoschizomers）、DNA 聚合酶、DNA 连接 酶的概念、DNA 连接酶的种类、影响连接反应的因素；熟悉限制性核酸内切酶的识别序列特点、II 型限制性核酸内切酶的识别序列特点、II 型限制性内切酶的切割方式、DNA 片段连接的各种方法； 使学生具有使用分子生物学软件 DNAClub 的能力、具有将任意 DNA 分子连接的分析和应用能力、具 有在分子克隆研究中，灵活应用各种 DNA 聚合酶的能力。 （二）教学的重点与难点分析 重点：工具酶、同尾酶、同裂酶的概念，II 型限制性核酸内切酶的识别序列特点，影响限制性 内切酶活性的因素，酶反应的终止方法，DNA 连接酶的种类及应用，DNA 片段连接的各种方法，大肠 杆菌 DNA 聚合酶 I、Klenow 酶、Taq DNA 聚合酶、Amv 反转录酶的特点及其在分子克隆中的应用，DNA 甲基化酶的种类及用途，碱性磷酸酶的种类及应用，核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶的种类及应用。 难点：宿主控制的限制与修饰作用，II 型限制性内切酶的识别序列与切割方式的相关性，DNA 甲基化作用对限制性内切酶的影响，不匹配的粘端连接，衔接物连接法，DNA 接头连接，粘性末端的 更换，T4 DNA 聚合酶、T7 DNA 聚合酶和测序酶的使用。 （三）教学内容 第一节 概述 1、工具酶定义； 2、常用的工具酶。 第二节 限制性核酸内切酶 1、限制性核酸内切酶的发现与分类 2、限制性核酸内切酶的识别序列特点；
3、限制性核酸内切酶的命名原则： 4、限制性核酸内切酶的基本特性： 5、限制内切核酸酶活性的检测方法： 6、影响限制性内切酶的活性因素： 7、酶反应的终止： 8、识别位点在DNA分子中的频率： 9、限制性内切酶的应用。 第三节DNA连接酶 1、DNA连接酶的概念： 2、DNA片段的连接：相同粘性末端的连接、平末端的连接、不匹配的粘端连接、同聚物加 尾连接、衔接物连接法、DNA接头连接、粘性末端的更换： 3、影响连接反应的因素： 4、重组率。 第四节DNA聚合酶 1、DNA聚合酶概述： 2、大肠杆菌DNA聚合酶I: 3、大肠杆菌DNA聚合酶I大片段(K1enow酶)： 4、T4DNA聚合酶(T4 DNA polymerase): 5、T7DNA聚合酶(T7 DNA polymerase)及测序酶： 6、Taq DNA聚合酶(Taq DNA polymerase): 7、Amv反转录酶（Amv reverse transcriptase)。 第五节DNA甲基化酶 1、生物体内DNA的甲基化现象： 2、DNA甲基化酶的种类：dam甲基化酶、dcm甲基化酶： 3、限制修饰系统I、II、III型中的甲基化酶： 4、I型甲基化酶对限制酶活性的影响： 5、甲基化酶的用途： 6、DNA甲基化研究的实例。 第六节DNA及RNA的修饰酶 1、末端转移酶： 2、T4多聚核苷酸激酶： 3、碱性磷酸酶： 4、拓扑异构酶。 第七节核酸酶 1、核酸外切酶(Exonucleases): 2、S1核酸酶： 3、Bal31核酸酶： 4、核糖核酸酶(RNase A or T):
3、限制性核酸内切酶的命名原则； 4、限制性核酸内切酶的基本特性； 5、限制内切核酸酶活性的检测方法； 6、影响限制性内切酶的活性因素； 7、酶反应的终止； 8、识别位点在 DNA 分子中的频率； 9、限制性内切酶的应用。 第三节 DNA 连接酶 1、DNA 连接酶的概念； 2、DNA 片段的连接：相同粘性末端的连接、平末端的连接、不匹配的粘端连接、同聚物加 尾连接、衔接物连接法、DNA 接头连接、粘性末端的更换； 3、影响连接反应的因素； 4、重组率。 第四节 DNA 聚合酶 1、DNA 聚合酶概述； 2、大肠杆菌 DNA 聚合酶 I； 3、大肠杆菌 DNA 聚合酶 I 大片段（Klenow 酶）； 4、T4 DNA 聚合酶（T4 DNA polymerase）； 5、T7 DNA 聚合酶（T7 DNA polymerase）及测序酶； 6、Taq DNA 聚合酶（Taq DNA polymerase）； 7、Amv 反转录酶（Amv reverse transcriptase）。 第五节 DNA 甲基化酶 1、生物体内 DNA 的甲基化现象； 2、DNA 甲基化酶的种类：dam 甲基化酶、dcm 甲基化酶； 3、限制修饰系统 I、II、III 型中的甲基化酶； 4、I 型甲基化酶对限制酶活性的影响； 5、甲基化酶的用途； 6、DNA 甲基化研究的实例。 第六节 DNA 及 RNA 的修饰酶 1、末端转移酶； 2、T4 多聚核苷酸激酶； 3、碱性磷酸酶； 4、拓扑异构酶。 第七节 核酸酶 1、核酸外切酶（Exonucleases）； 2、S1 核酸酶； 3、Bal 31 核酸酶； 4、核糖核酸酶（RNase A or T）；
5、脱氧核糖核酸酶(DNase I)。 第三章基因工程载体 (一)教学目的与要求 了解常用的选择标记基因，质粒DNA的电泳特征，常用质粒载体的大小、抗性标记及用途：掌握 质粒的概念，质粒DNA的提取方法，大肠杆菌感受态细胞的制备及转化方法，双元载体系统中植物 表达载体构建的方法，农杆菌感受态细胞的制备及转化方法。 (二)教学的重点与难点分析 重点：质粒的概念，常用的选择标记基因，质粒DNA的电泳特征，常用质粒载体的大小、抗性 标记及用途，质粒DNA的提取方法，大肠杆菌感受态细胞的制备及转化方法，双元载体系统中植物 表达载体构建的方法，农杆菌感受态细胞的制备及转化方法。 难点：质粒的复制、不相溶性，质粒载体的图谱及多克隆位点(MCS)的应用，根癌农杆菌T1 质粒的结构，T-DNA质粒的改造的策略，病毒载体系统的选择策略，病毒载体系统在植物基因工程中 的应用。 (三)教学内容 第一节质粒载体 1、质粒的概念和基本特性 2、常用的质粒载体 1)pSC101和ColE1: 2)pBR322: 3)pUC18和pUC19: 4)pUC118和pUC119: 5)pBluescript M13+pBluescript M13-: 6)pSP64和pSP65: 7)pGEM-3Z、pUCm-T。 3、质粒DNA的提取 1)质粒DNA的小量制备（碱裂解法）： 2)质粒DNA的大量制备（碱裂解法）。 4、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化 1)氯化钙法： 2)电转化法。 第二节表达载体 1、质粒表达载体 1)Ti质粒载体： 2)Ri质粒载体系统。 2、病毒载体 1)病毒载体系统的基本条件： 2)病毒载体系统的选择策略： 3)病毒载体与质粒载体的比较及应用潜力
5、脱氧核糖核酸酶（DNase I）。 第三章 基因工程载体 （一）教学目的与要求 了解常用的选择标记基因，质粒 DNA 的电泳特征，常用质粒载体的大小、抗性标记及用途；掌握 质粒的概念，质粒 DNA 的提取方法，大肠杆菌感受态细胞的制备及转化方法，双元载体系统中植物 表达载体构建的方法，农杆菌感受态细胞的制备及转化方法。。 （二）教学的重点与难点分析 重点：质粒的概念，常用的选择标记基因，质粒 DNA 的电泳特征，常用质粒载体的大小、抗性 标记及用途，质粒 DNA 的提取方法，大肠杆菌感受态细胞的制备及转化方法，双元载体系统中植物 表达载体构建的方法，农杆菌感受态细胞的制备及转化方法。 难点：质粒的复制、不相溶性，质粒载体的图谱及多克隆位点（MCS）的应用，根癌农杆菌 Ti 质粒的结构，T-DNA 质粒的改造的策略，病毒载体系统的选择策略，病毒载体系统在植物基因工程中 的应用。 （三）教学内容 第一节 质粒载体 1、质粒的概念和基本特性 2、常用的质粒载体 1）pSC101 和 ColE1； 2）pBR322； 3）pUC18 和 pUC19； 4）pUC118 和 pUC119； 5）pBluescript M13+和 pBluescript M13-； 6）pSP64 和 pSP65； 7）pGEM-3Z、pUCm-T。 3、质粒 DNA 的提取 1）质粒 DNA 的小量制备（碱裂解法）； 2）质粒 DNA 的大量制备（碱裂解法）。 4、大肠杆菌感受态细胞的制备及转化 1）氯化钙法； 2）电转化法。 第二节 表达载体 1、质粒表达载体 1）Ti 质粒载体； 2）Ri 质粒载体系统。 2、病毒载体 1）病毒载体系统的基本条件； 2）病毒载体系统的选择策略； 3）病毒载体与质粒载体的比较及应用潜力