《基因工程》教学大纲.docx
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《基因工程》教学大纲
《基因工程》教学大纲
课程名称:
课程英文名称:
课程性质:
授课对象:
学时数:
执笔人:
审核人:
编写单位:
编写日期:
基因工程
GeneticEngineering
选修课
各专业硕士研究生
100学时(理论32学时,实验68学时)
杨明、谢渊等
杨明
分子生物学重点实验室
2012年5月
一、教学目的和要求
通过《基因工程》理论学习及实验操作,使选修者掌握基因工程的基本原理、基础知识和基本的研究技能,重点培养选修者在课题研究、临床实验研究中运用基因重组技术的能力。
二、选用教材及主要参考书
(一)教材
杨吉成,缪竞诚.医用基因工程.化学工业出版社.2009年
(二)主要参考书
1.何水林.基因工程.科学出版社.2008年.
2.李立家,肖庚富.基因工程(21世纪高等院校教材).科学出版社.2004年.
3.吴乃虎.基因工程原理.科学出版社.1998年.
三、教学形式
理论部分:
集中授课。
实验部分:
学生每人操作1份、3-4人为一组协同完成实验操作。
四、考试的形式与办法
理论课内容为闭卷考试,题型灵活并注重考察理论联系实际的能力。
实验课内容采取实验报告和平时表现相结合的考核办法,注重综合素质与动手能力的考核。
总评成绩中,理论课考试成绩占60%,实验成绩占40%。
五、学时分配
理
论
教
学
章次
教学内容
教学时数
理论
合计
一
绪论
2
32
二
基因工程中常用的工具酶
4
三
基因克隆载体
2
四
目的基因的分离和克隆
4
五
重组DNA导入宿主细胞与转化子的筛选
2
六
外源基因在大肠杆菌中的表达调控
3
七
外源基因在真核细胞中的表达及调控
3
八
基因突变
2
十一
基因工程疫苗的研究与开发
1
十二
基因工程抗体与导向药物
1
十三
基因治疗
2
十四
转基因动物和动物克隆
2
复习
2
考试
2
实
验
教
学
一
人基因组DNA的提取
8
68
二
DNA定量(紫外吸收法)
8
三
PCR扩增人基因组DNA片段
8
四
质粒DNA的提取
8
五
琼脂糖凝胶电泳分离DNA
8
六
DNA的酶切
8
七
DNA的体外连接
8
八
重组DNA的转化及筛选
12
总计
100
六、理论课教学大纲
第一章 绪论
【目的要求】
掌握:
基因工程概念;基因工程技术的基本环节
熟悉:
基因工程如何改变生物性状
了解:
基因工程简史;基因工程的理论基础
重点:
基因工程概念;基因工程技术的基本环节
难点:
(无)
自学:
基因工程简史
【授课学时】2学时
【教学内容】
第一节 基因工程的定义
第二节 基因工程简史
第三节 基因工程技术的基本环节
第四节 基因工程改变生物性状
第五节 基因工程的理论基础
第二章基因工程中常用的工具酶
【目的要求】
掌握:
1、限制性核酸内切酶的定义,细菌限制与修饰系统包括的酶种类及作用。
2、基因工程中常用的限制性核酸内切酶的类型,II型限制性核酸内切酶的识别及切割特性。
熟悉:
1、DNA连接酶的定义及作用。
2、DNA分子的体外连接。
3、DNA聚合酶I及klenow酶的特性与用途。
4、各种酶对核酸探针的标记方法
了解:
1、T4DNA聚合酶作用
2、末端脱氧核苷酰转移酶作用
3、核酸酶S1作用
4、T4多聚核苷酸激酶
自学:
1、核酸酶BAL3L
2、外切核酸酶III
重点:
限制性核酸内切酶定义,特性及在基因工程中的应用。
难点:
各种基因工程中常用工具酶的作用。
【授课学时】4学时
【教学内容】
第一节限制性核酸内切酶与DNA分子的体外切割
第二节
一、限制性核酸内切酶的制备方法
二、
三、限制性核酸内切酶的分类和命名
四、
五、II型限制性核酸内切酶的基本特性
六、
七、影响限制性核酸内切酶活性的因素
八、
第三节DNA连接酶和DNA分子的体外连接
第四节
一、DNA连接酶
二、
三、DNA分子的体外连接
四、
第五节其他工具酶
第六节
一、大肠杆菌DNA聚合酶I
二、
三、DNA聚合酶I大片段
四、
五、T4DNA聚合酶
六、
七、逆转录酶
八、
九、末端脱氧核苷酰转移酶
一十、
一十一、T4多核苷酸激酶
一十二、
第三章基因克隆载体
【目的要求】
掌握:
1、载体,质粒的概念。
2、克隆载体必须满足哪些条件。
熟悉:
1、原核表达载体需要的基本元件。
2、λ噬菌体载体分类及用途。
3、
4、载体所能承载的外源DNA片段大小及用途。
5、
了解:
1、M13噬菌体载体结构特点及复制特点。
2、黏粒载体的特点。
自学:
1、衍生质粒的组建。
2、真核细胞的克隆载体表达载体。
重点:
克隆载体需要的基本条件。
难点:
各类载体的特点及承载外源DNA片段大小及用途。
【授课学时】2学时
【教学内容】
第一节质粒载体
一、质粒的基本特性
二、质粒的分离纯化方法
三、大肠杆菌的质粒载体(pBR322质粒载体)
第二节噬菌体载体
一、噬菌体的一般生物学特性
二、λ噬菌体载体
三、黏性质粒
四、单链DNA噬菌体载体
第四章目的基因的分离和克隆
【目的要求】
掌握:
1、目的基因的定义。
2、基因组文库,cDNA文库,差示文库的定义。
3、构建cDNA文库筛选目的基因的方法。
熟悉:
1、人工合成法合成目的基因的方法。
2、构建基因组DNA文库筛选目的基因。
了解:
1、构建差示文库筛选目的基因。
2、mRNA差异显示法获得目的基因。
3、质粒DNA的分离纯化。
4、获得目的基因方法的选择。
重点:
构建cDNA文库筛选目的基因
难点:
基因组文库的构建;差示文库筛选目的基因;mRNA差异显示法获得目的基因。
【授课学时】4学时
【教学内容】
第一节目的基因的获得
一、基因的合成
二、建立基因组DNA文库
三、构建cDNA文库筛选目的基因
第二节获得目的基因方法的选择
一、根据获得目的基因的研究目的选择方法
二、根据目的基因本身特点选择方法
三、根据实验室设备条件选择方法
第三节目的基因重组体的构建
一、质粒DNA的分离纯化
二、目的基因与载体的连接
四、DNA与蛋白质互作的免疫沉淀分析
第五章重组DNA导入宿主细胞与转化子的筛选
【目的要求】
掌握:
1、转化、转导、转染、感受态细胞的概念;
2、转化子的常用筛选及鉴定的常用方法。
熟悉:
1、感受态细菌的制备原理
2、双脱氧链的末端终止法测定目的基因序列的基本原理
了解:
1、重组体导入受体细胞的原理与方法
重点:
转化子的筛选及鉴定的方法和原理
【授课学时】2学时
【教学内容】
第一节重组DNA向宿主细胞的导入
一、转化
二、通过接合作用传递质粒DNA
三、通过转染/转导作用传递遗传物质
第二节转化子的筛选与鉴定
一、利用遗传标志的表型特征筛选
二、根据重组子的结构特征筛选
三、目的基因表达的鉴定
第三节目的基因序列测定
一、目的基因序列测定的意义
二、目的基因测序方法
第六章 外源基因在大肠杆菌中的表达调控
【目的要求】
掌握:
1、基因表达、启动子、SD序列、增强子的概念
2、基因表达调控元件的种类及作用特点
熟悉:
1、影响外源基因表达的主要因素
2、提高外源基因在真核生物中表达的基本原则
了解:
1、基因表达的基本条件
2、原核表达载体的构建及常见类型
3、
重点:
1、基因表达调控元件的种类及作用特点
2、提高外源基因在原核生物中表达的策略
3、
难点:
真核基因在原核细胞中表达及调控
【授课学时】3学时
【教学内容】
第一节基因表达的概述和基本条件
一、基因表达的基本概念
二、基因表达的基本条件
三、真核基因在原核细胞中表达及调控
第二节在大肠杆菌中影响外源基因表达的因素
一、启动子结构对表达效率的影响
二、表达载体的选择
三、外源基因(cDNA)中密码子的选用
四、mRNA的一级结构与基因表达
五、mRNA的二级结构对翻译起始的影响
六、mRNA稳定性的影响
七、转录终止去对外源基因表达效率的影响
八、转录后的若干因素与基因表达的关系
九、宿主选择对表达的影响
十、培养条件的控制对表达效率的影响
第七章 外源基因在真核细胞中表达及调控
【目的要求】
掌握:
1、顺式作用元件、反式作用因子、增强子、锌指结构的基本概念;
2、真核细胞表达及调控元件。
熟悉:
1、真核生物基因表达的特点及优势
2、真核表达载体必备的条件
3、哺乳动物细胞表达系统的选择标记基因的应用原理
了解:
1、真核细胞表达系统的载体种类及特点
2、提高外源基因在真核生物中表达的策略
难点:
真核基因表达及调控
【授课学时】3学时
【教学内容】
第一节真核生物基因表达的调控
一、真核生物基因表达的调控
二、真核细胞表达及调控元件
第二节哺乳动物细胞表达系统的选择标记基因
一、胸苷激酶基因选择标记
二、二氢叶酸还原酶基因选择标记
三、新霉素抗性基因选择标记
四、氯霉素乙酰转移酶基因选择标记
五、黄嘌呤-鸟嘌呤转移酶(XGPRT)基因选择标记
第三节真核细胞表达系统的载体种类
一、载体的类型
二、几种常用的真核表达载体
第八章基因突变
【目的要求】
掌握:
1、点突变;同义突变;错义突变;无义突变的定义。
2、寡核苷酸引物诱变技术的原理及过程。
3、Kunkel定点诱变的原理
熟悉:
1、基因突变的类型
2、硫代磷酸的核苷酸诱变法及大引物PCR诱变法的原理。
了解:
基因突变的原理及类别。
自学:
点突变技术的应用
重点:
1、寡核苷酸引物诱变技术的原理及过程。
2、硫代磷酸的核苷酸诱变法及大引物PCR诱变法的原理。
难点:
定点突变的原理及方法。
【授课学时】2学时
【教学内容】
第一节基因突变的基本概念
第二节基因突变的分类
一、点突变
二、碱基插入突变
三、碱基缺失突变
第三节随机突变
一、限制性内切酶法
二、接头插入法
三、系列缺失法
四、核苷酸随机取代法
第四节DNA的定位诱变及点突变技术
一、区域随机诱变
二、基因的点突变技术
三、点突变技术的应用
第十一章基因工程疫苗的研发与开发
【目的要求】
掌握:
基因工程疫苗研发的途径和各类疫苗的基本概念。
熟悉:
基因工程疫苗开发原则
了解:
基因重组疫苗和核酸疫苗的种类和功能
自学:
基因重组疫苗的研究进展。
重点:
各类疫苗的概念
【授课学时】1学时
【教学内容】
一、基因重组表达的抗原疫苗
二、
三、核酸疫苗
四、
五、基因重组疫苗的研究进展
六、
第十二章基因工程抗体与导向药物
【目的要求】
掌握:
1、人源化单抗的抗体组合文库技术。
2、噬菌体表面呈现技术和阳性克隆
熟悉:
不同基因工程抗体的特性和功能
了解:
基因抗体的表达。
自学:
基因工程的导向生物治疗。
【授课学时】1学时
【教学内容】
一、抗体的基因结构和重排
二
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- 基因工程 教学大纲