基因工程
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课程详情
课程评价
spContent=基因工程自诞生以来,已在生物制药、人类疾病治疗、现代农业、环境污染治理以及传统生物技术改造等方面取得了巨大成就,对人类的健康以及生产、生活产生了巨大影响。河南师范大学优秀教师陈建军副教授将带领教学团队骨干成员,和学习者一起去经历这充满神秘而且富有挑战的基因革命。
—— 课程团队
课程概述


课程建设基础:

     基因工程诞生于20世纪70年代初期,自诞生以来,在短短的30多年间已经取得了许多令世人瞩目的成就,成为当代生命科学研究领域中最具生命力、最引人关注的前沿学科之一,因而,《基因工程》目前已成为现代分子生物学技术学的核心内容,是生物类专业的核心专业课程。我校自1999起为生物科学、生物技术和水产养殖专业的本科及研究生学生开设本课程,距今已有近20年的历史。至开课以来,在常重杰教授、杜启艳教授等老教师带领下,我校基因工程学科得到了较快发展。目前已建立了由2名教授、4名副教授和1名讲师组成的基因工程学教学团队。


课程设计:

   本课程共分十二章。通过本课程的学习,使学生掌握人工改造生物遗传特性的基本特征与关键技术,掌握基因工程的常用载体、工具酶与宿主细胞的结构与功能特征,而众多教学案例、教学动画等多媒体教学手段的应用,使学生深入理解基因工程在现代生物学的理论研究与生产实践的广大作用的同时,也深入理解了基因工程学知识构成的逻辑体系,激发学生学习兴趣,学会科学研究的基本思路、方法和技术,培养学生严谨的科研作风和发现问题、分析问题、解决问题的能力。

 

教学设计与方法:

     基于有效教学的基本规律,本课程将围绕章节知识点教学目标,密切联系日常生活实际、结合公众对基因工程改造生物遗传特性的关注,以典型转基因生物为案例,结合形象的动画,以简洁、直观的方式阐述基因工程中复杂而繁琐的实验原理与操作过程,使学生便于理解并掌握它们。课程设计将以视频教学为主,结合具体案例,配以Flash动画等形象具体的教学手段开展教学,力求做到教学内容的科学性、知识性、趣味性的完美结合,提高学生的学习兴趣,实现有效的高质量教学效果。

 

教学目标:

   通过精品在线开放课程建设,将进一步提高学生对本课程的学习兴趣、增强学生学习本课程的积极性,提高有效教学的效果,提升学生理论联系实际、分析和解决日常实际问题的能力,提升学生向公众传播通俗易懂、科学实用健康知识和技能的能力,增强学生就业和继续深造的竞争力。

授课目标
本课程设置的目的就是引导生物技术专业和生物工程专业的同学进入神秘的基因工程领域,了解基因工程的基本理论,掌握其基本技术,了解基因工程技术在各领域的技术成就,为今后从事相关工作打下坚实的基础。
课程大纲

一、教学目标

    基因工程是生物工程的核心技术,该技术是获取、整理、破译、编辑和表达生物体遗传信息(基因)的一种操作平台与技术,广泛应用于工业、农业、医疗卫生以及生命科学本身,对人类的健康和社会的发展产生了深刻的影响,成为当代促进整个生命科学发展的前沿学科。本课程教学目标是使学生系统掌握本学科的基础理论,了解其最新研究成果和发展状态,为今后进一步深造和从事相关研究和生产开发工作打下坚实的基础。

二、课程的性质和任务

    本课程是生物技术专业的专业基础平台课程,也是生物科学、生物技术、生物工程和水产养殖专业的专业拓展基础课程。本课程的任务主要是通过学习基因工程的基本理论和基本技术原理、工具酶和克隆载体的基本特性和用途、基因鉴定和表达调控的分析方法,使学生掌握基因工程的基本概念、基本原理和基本方法等。为基因工程制药学、生物制品学等课程的学习和为今后从事该方向以及相关生命科学领域的研究和应用奠定基础。本课程紧跟该领域的最新研究成果和动态,使学生能及时、全面掌握学科领域的发展方向,培养新型创新人才。

三、课程教学的基本要求

本课程在三年级上学期开设,理论课教学36学时,实验课45学时。通过理论课的教学,了解和掌握基因工程赖以创立的理论及技术基础、基因研究的发展及基因的现代概念;基因研究与基因工程的相互依赖关系;基因操作主要技术的基本原理;与基因克隆有关的一系列核酸酶的生化特性和在DNA重组中的应用等。详细地了解基因工程学所涉及的主要内容,包括各类分子克隆载体的构建、特点与应用;基因文库的构建、目的基因的分离与鉴定;克隆基因的表达与调控以及真核基因在大肠杆菌中表达的原理、方法及实例等。

通过实验技能的培训,要求学生掌握基因工程的基本实验技术原理,并具有一定的实际操作能力,具备进一步深造和从事相关研究的基本技能。

四、适用专业

适用于本科生物科学、生物技术、生物工程及水产养殖专业。

五、预修课程

    遗传学、分子遗传学、生物化学、微生物学

六、学时分配

章节

讲授内容

讲授学时

1.   绪论

    基本概念、研究内容、基因工程诞生的基础、基因工程的应用、基因工程的安全性

3


2.   基因工程基本技术原理

核酸的凝胶电泳、基因文库、核酸的凝胶电泳、基因文库、DNA的人工合成、DNA序列测定、分子杂交

6



3.   PCR技术

PCR基本原理和特点、PCR反应的设计和优化引物的设计、PCR产物的克隆、PCR技术的发展、用于制备目的的PCR、用于检测目的的PCR、用于引入突变的PCR、用于扩增未知区域的PCR、定量PCR、长片段PCR、其它核酸扩增技术

4


4.   质粒载体

质粒的生物学特性、质粒DNA的复制和挎贝数的控制、质粒载体的构建和类型、重要的大肠杆菌载体、质粒DNA的提取和纯化

3


5.   基因克隆的酶学基础

限制性核酸内切酶、甲基化酶、与DNA合成有关的酶类、依赖于DNA的RNA聚合酶、核酸外切酶、核酸内切酶、DNA连接酶、激酶、碱性磷酸酶

3


6.   外源基因在原核细胞中的表达

原核生物基因表达的特点、原核生物的结构基因及转录、表达外源基因的策略、包含体、利用原核细胞生产真核蛋白实例真核生物基因的结构及特点

2

7.   外源基因在真核细胞中的表达

酵母表达、系统杆状病毒与昆虫表达系统、哺乳动物表达系统

2

8.   转基因动物

其它转基因动物、乳腺生物反应器、转基因动物研究中出现的问题、转因动物的应用前景

3

9.   转基因植物

概述、外源基因导入植物细胞的方法、报道基因在植物转化中的应用、抗虫转基因植物、抗细菌植物基因工程、培育抗病毒作物、抗除草剂转基因植物、抗环境胁迫的转基因植物、植物发育调节基因工程、植物生物反应器、植物转基因沉默的原因及对策、转基因植物的安全性

3


10. 人类疾病的基因治疗

基因治疗的简史、基因治疗的类型、基因治疗的靶细胞、体细胞基因治疗的途径、基因转移技术、国际首例人类基因治疗、肿瘤的基因治疗、核酶及其在基因治疗中的应用、基因治疗的前景

3

预备知识

由于《基因工程》为生物类专业的核心专业课程,需要预修《细胞生物学》、《生物化学》、《遗传学》等基础课程,因而一般在第三学年开设。

   

证书要求

    本课程采用百分制,通过视频学习后,完成测试、讨论、作业及考试,即可获得主讲教师签名颁发的合格或优秀证书,总成绩构成如下:    

课后作业         15/100

课内讨论         15/100

单元测验         20/100

期末考试         50/100

    总成绩60-84分获得合格证书,85-100分获优秀证书。

参考资料

    本课程所用教材为 《基因工程》,常重杰,科学出版社。