spContent=随着生命科学的迅猛发展，人类社会将逐步进入色彩缤纷的“生物时代”。基因工程就是生物时代的核心技术，利用它可以创造出千姿百态、丰富多彩的生物新世界！基因检测、基因治疗、基因疫苗等技术可为人类健康提供充足的保障，越来越多的新基因技术也为我们的生活提供无限的可能！欢迎来到《基因工程》，我们将带你走进奇妙的基因世界！
随着生命科学的迅猛发展，人类社会将逐步进入色彩缤纷的“生物时代”。基因工程就是生物时代的核心技术，利用它可以创造出千姿百态、丰富多彩的生物新世界！基因检测、基因治疗、基因疫苗等技术可为人类健康提供充足的保障，越来越多的新基因技术也为我们的生活提供无限的可能！欢迎来到《基因工程》，我们将带你走进奇妙的基因世界！
—— 课程团队
课程概述
《基因工程》是生物技术和生物工程专业的专业核心课，开设于大三第二学期，总学时36学时，2学分。通过课程学习，同学们可以掌握“核酸提取、载体构建、基因克隆、基因改造、外源基因的诱导表达及外源蛋白质的分离纯化”等基因工程的全部操作技能，同时还可以学到“基因芯片、核酸高通量测序、基因编辑”等最新的基因技术。
河南工业大学《基因工程》课程是河南省首批一流本科课程、河南省首批课程思政样板课程。本课程率先采用了“以学生发展为中心”的教学范式，为同学们提供了丰富的教学资源。同时，还设置了“章节测验”、“综合性课后作业”、“课程论文”等教学活动，在掌握基础知识的提升，着力提升同学们的分析、评价和创造能力。相信通过本课程的学习，同学们可以体验一场不一样的学习经历，收获知识、提升能力，为大家的未来发展提供充足的动力！
授课目标
1. 能够准确描述基因工程相关技术的基本原理， 能够设计利用基因工程技术获得特定基因（DNA片段）、构建克隆载体、基因转化、转染、外源基因的表达、外源蛋白的纯化等相关技术的技术路线； 能够准确叙述基因检测、基因编辑等技术的原理及设计思路。
2.提升设计、分析能力：能够正确分析、评价当前基因工程相关产品的产品性能、基因技术的优劣，并针对真是情景完成基因工程及相关技术的整体设计方案。
3.通过“课后作业”及“课程讨论”提升综合分析、评价、创新思维能力及沟通交流能力。
4.通过“课程论文”的撰写提升对基因相关产业发展现状及未来发展趋势的分析评价能力，提升书面写作、沟通交流能力。
5.能够运用多种学习途径和学习方法，提升学习效率、提升终身学习能力。
6.能够准确叙述国内外基因工程相关产业动态及我国在相关产业中所处的地位，树立为国家繁荣富强而奋斗终生的信念。明白作为一个生物人应当具有的社会责任和应有的担当。清楚生物伦理道德问题，做一个知法懂法、遵纪守法的好公民。
课程大纲
第一讲 基因工程概述
课时目标：1. 能够背诵基因工程的定义并举例；能够设计基因工程研究技术路线；能够清晰地阐述基因工程的研究内容。 2. 能够针对真实情景完成基因工程整体设计方案。3. 关注国内外基因技术发展新动向。关注社会对基因技术的舆论导向，能够利用所学知识对社会上有关基因技术的观点（正负面）进行分析、比较、评价和预测，锻炼批判性思维。初步了解作为生物人应当承担的社会责任。4. 依托“课程论文”的撰写，锻炼写作、沟通、交流能力。提升对基因相关产业的了解和认知，熟悉产业动向，结合自身兴趣点预判自己未来融入相关产业的切入点。
1.1 基因工程的定义
1.2 基因工程的技术路线
1.3 基因工程的产生、发展
1.4 基因工程的研究内容
第二讲 核酸的结构域性质
课时目标：1. 能够准确描述核酸一级结构及高级结构的定义、主要特征、碱基互补配对原则。能够准确叙述天然DNA的主要种类及其在基因工程中的用途。能够准确描述核酸的两性解离、紫外吸收、水解、变性复性等性质。能够准确描述DNA的复制、转录与翻译过程。2. 能够熟练使用Genbank查询基因序列，使用BioEdit等软件进行基因序列分析。3. 提升创新思维能力：结合DNA性质进行发散思维，分析依据核酸分子结构、性质设计创新基因工程研究方法。
2.1 核酸的结构与分析
2.2 DNA 的种类与应用
2.3 核酸的理化性质
2.4 DNA 的复制与转录
第三讲 天然DNA的提取与鉴定
课时目标：1.能够准确描述总DNA提取的思路、大肠杆菌质粒DNA的提取步骤（碱裂解法小量制备质粒DNA）、DNA鉴定方法（浓度、纯度、完整性）以及核酸的保存方法。能够叙述核酸电泳分析的原理、琼脂糖凝胶电泳分析DNA的主要步骤、核酸胶回收纯化主要方法及思路。2.能够针对真是情景设计并优化天然DNA提取、鉴定与保存的整体方案设计。3.能够运用网络查找DNA提取、纯化、鉴定等相关方法。能够利用文献检索、在线学术平台收集DNA结构与性质等相关文献。4.提升分析、判断能力：依托“DNA提取试剂盒的设计原理与思路”分析，加强对国内外DNA提取相关产品性能的分析和判断能力。
3.1 天然 DNA 的提取
3.2 DNA的分析鉴定与保存
3.3 核酸的电泳分析
第四讲 目的基因的PCR扩增
课时目标：1.能够准确描述PCR扩增目的基因的基本原理； 能够默写PCR反应体系的组成成分及各组分在PCR反应中的作用； 能够设计利用PCR技术获得特定基因（DNA片段）的技术路线； 能够准确叙述PCR产物的检测方法及原理；能够准确描述双脱氧链终止法测定DNA序列的基本原理 2. 能够运用多种学习途径和学习方法，提升学习效率。
4.1 PCR 的优势与原理
4.2 PCR反应体系
4.3 PCR引物及反应程序
4.4 PCR产物的电泳分析及荧光定量分析
4.5 PCR 产物的序列测定及 BLAST 分析
第五讲 PCR的优化与引物设计
课时目标：1. 能够准确分析PCR失败的可能原因，设计应对策略。能够准确分析PCR假阳性的原因并设计应对策略；能够准确解释PCR引物设计的主要原则，应用于实际引物设计中。能够描述引物的合成、保存与使用方法。 2.通过PCR反应的优化及PCR引物设计思路分析，训练形成自己的实验设计基本思维过程。3.依托“新型冠状病毒RT-PCR检测技术”的设计与优化，提升综合分析、评价、创新思维能力、写作能力及沟通交流能力。
5.1 PCR 假阴性的原因与应对策略
5.2 PCR 假阳性、结果不佳的原因与应对策略
5.3 PCR引物设计原则（上）
5.4 PCR引物设计原则（下）
5.5 引物合成及 PCR 操作流程的细化
第六讲 工具酶及其应用
课时目标：1.能够准确描述DNA聚合酶和反转录酶的功能及其保守性机理； 能够准确描述限制性核酸内切酶的作用机理、酶切方式、酶切反应体系与反应条件等；能够准确解释单酶切、双酶切和部分酶切的概念及应用。能够准确描述DNA连接酶、重组酶的作用机理。 2. 能够密切关注国内外基因相关新技术、新方法中关键酶的研发新动向，并依据所学知识对其进行分析、比较、评价。3. 熟知国内外基因工程工具酶相关的行业动态。4. 能够运用多种学习途径和学习方法，提升学习效率。
6.1 DNA 聚合酶与限制性核酸内切酶概述
6.2 限制酶的作用机理
6.3 DNA 连接酶及其他工具酶
第七讲 质粒载体
课时目标：1.能够准确默写克隆载体的定义、载体的特点；能够准确描述天然质粒的特点、质粒载体的构建过程；能够背诵Ti质粒的组成元件；能够准确叙述Ti质粒载体的构建方法与过程。2. 熟知国内外基因表达载体相关的产业动态和发展新动向，依据所学知识对基因克隆载体研究相关的新进展、新问题进行分析、比较、评价。3. 具备利用所学知识设计基因表达载体的构建技术路线的能力。4. 理解质粒载体在完整的基因工程知识框架体系中的核心地位。
7.1 基因工程载体概述
7.2 常规质粒载体
7.3 Ti质粒载体
第八讲 病毒及其他类型载体
课时目标：1.能够准确叙述λ噬菌体的性质、λ-DNA的分离纯化。能够默写λ噬菌体载体的构建和λ DNA的体外包装策略。能够准确描述M13噬菌体载体的特点与应用。能够准确描述人工染色体载体、启动子探针型载体、诱导型表达载体、组织特异性表达载体、分泌型表达载体、 染色体定位整合载体等载体的设计思路。能够准确叙述提高染色体定位整合载体定位准确性的方法。2. 熟知国内外基因克隆表达载体相关的产业动态和发展新动向。3.依据课后作业“组织特异性表达载体的及其应用"综合运用所学知识对不同相关载体的优劣进行分析、比较、评价，提升综合素养。4.理解特殊用途载体的设计思路，具备相关载体设计能力。
第九讲 基因文库
课时目标：1.能够准确描述基因组DNA（gDNA）文库的概念及以λ噬菌体为载体构建gDNA文库的主要步骤；能够默写cDNA文库的定义、优缺点及构建步骤；能够准确描述mRNA丰度与cDNA文库大小的关系。2. 能够对转录组测序与cDNA文库构建相关知识进行分析、比较、评价。3. 具备cDNA文库构建流程的设计能力。
第十讲 核酸杂交检测技术
课时目标：1.能够准确叙述核酸杂交检测技术的基本原理和流程；能够默写Southern blot、Northern blot、Western blot、菌落杂交、斑点杂交等方法操作步骤；能够准确描述利用放射线标记物与间接酶标法的比较核酸探针的基本思路；能够准确描述在“已经分离纯化到蛋白质后任何从基因文库中筛选其基因；能够准确描述在“已知部分基因序列时如何从基因文库中筛选全长基因”；能够准确描述差别杂交法筛选目的基因的基本思路。2. 通过“噬菌体抗体展示技术”的学习与讨论提升创新思维能力。3. 具备核酸杂交探针的设计能力。
10.1 核酸杂交检测的基本原理
10.2 Western blot技术与基因芯片
10.3 核酸标记技术
第十一讲 受体细胞
课时目标：1能够准确叙述受体细胞的概念及成为受体细胞的条件；能够准确描述原核生物细胞作为受体细胞的优势和缺点；能够准确分析大肠杆菌作为受体细胞的优缺点及乳糖操纵子在基因工程中的应用；能够正确叙述大肠杆菌常用菌株及转化方法；能够利用标记基因的遗传表型、酶切鉴定、PCR鉴定、序列测定设计重组子的筛选方案。2. 具备重组子筛选鉴定方案的设计能力。
11.1 原核生物受体细胞
11.2 真核生物受体细胞
11.3 大肠杆菌乳糖操纵子及其应用
11.4 重组子的筛选与鉴定
第十二讲 外源基因表达系统
课时目标：1. 能够准确描述基因表达机制；能够叙述基因表达的主要调控元件及其功能；能够默写外源基因表达系统的主要组成；能够准确描述大肠杆菌基因表达载体采用的复制子与选择标记、转录调控元件、翻译系统；能够默写大肠杆菌表达系统常用的宿主菌。
12.1 基因表达系统
12.2 大肠杆菌基因表达系统
第十三讲 外源基因的表达
课时目标：1. 能够默写外源基因在大肠杆菌的表达部位及特点、表达形式及高效表达的策略；能够准确描述大肠杆菌中重组蛋白的分离纯化过程；能够准确叙述芽孢杆菌作为受体菌的优点、芽孢杆菌表达载体及宿主菌的主要种类以及在芽孢杆菌中高效表达外源基因的策略。能够准确叙述酵母表达系统的优点、酵母表达载体及宿主菌的主要种类以及在酵母中高效表达外源基因的策略2. 能够对设计并优化利用转基因大肠杆菌生产药物蛋白的操作流程。
13.1 大肠杆菌表达外源基因的部位与形式
13.2 芽孢杆菌和酵母菌中表达外源基因
第十四讲 基因检测与鉴定
课时目标：1. 能够准确描述基因芯片技术的基本原理、核酸分子标记技术（简单重复序列、随机扩增多态性DNA、单核苷酸多态性）的设计思路及的应用领域；能够描述DNA序列测定技术（第一代测序技术——Sanger双脱氧链终止法、第二代测序技术、第三代测序技术）的设计原理，能够叙述高通量测序的应用领域。2. 能够系统描述国内外基因检测技术的整体概况和最新进展3. 能够准确描述生物个体识别鉴定方案的设计思路。
14.1 分子标记技术
14.2 核酸高通量测序技术
第十五讲 基因编辑技术
课时目标：1. 能够准确叙述基因编辑技术的基本思路；TALEN技术和CRSPR/Cas9的基本思路；2. 能够系统描述国内外基因编辑技术的整体概况和最新进展3. 能够利用基因编辑技术基本思路创新设计疾病治疗方案。
15.1 基因编辑技术概述
15.2 TALEN技术
15.3 CRISPR-cas9技术
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预备知识
生物化学相关知识
分子生物学相关知识
生物文献检索与文献写作能力
参考资料
1、龙敏南，楼士林，杨盛昌，章军，基因工程(第三版)，科学出版社，2017
