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课程标准
2010-04-19 16:32   发布范围:公开

 

《基因工程》课程标准

 

第一部分  课程概述

 

 

一、课程名称

中文名称:《基因工程》

英文名称:《Genetic Engineering》

二、学时与适用对象

课程总计40学时,其中理论课24学时,实验课16学时。本标准适用于四年制生物技术专业。

三、课程性质地位

基因工程是生物技术专业开设的一门。它是在生物化学和分子生物学迅猛发展的基础上应运而生的一门新兴学科。作为一种新的生物技术,基因工程是生物工程的核心技术,是最具生命力和最引人注目的前沿学科之一,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,以细胞生物学、分子生物学和分子遗传学的基本理论体系为指导,在基因的分离克隆、基因表达调控机制的诠释、基因编码产物的产业化、生物遗传性状的改良乃至基因治疗等方面正日益显示出愈来愈高的实用价值。理解与掌握基因工程知识,将为后续基础医学、军事医学的学习,以及毕业后继续教育乃至科研工作奠定坚实基础。

预修课程为《生物化学》、《分子生物学》、《生化与分生实验技术》、《生物信息学》、《免疫学》等,主修完本门课程后,学员将进一步学习《微生物实验技术(一)》、《微生物实验技术(二)》、《细胞工程概论》等后续基础医学课程。

四、课程基本理念

1.在教学中要尊重学员学习的主体性,教员教学的主导性,全面发挥学员的自觉性、主动性、创造性。

2.基因工程作为一门高速发展的学科,其中的技术方法还在不断更新。因此课程教学内容的设置应当具有一定前瞻性,除了让学员学习到本门课程的基本知识、基本理论、基本思路外,要突出课程的前沿内容,着重培养学员的创新思维和创新理念。

3.教学方法应突出启发式教学,充分应用电子幻灯、网络课程、学科专业网站等多种现代教育手段,结合讨论式教学、问题式教学等多种教学方法,变抽象为具体,化复杂为浅显,激发学员学习兴趣,强化学员知识与技能操作,不断开拓视野,培养科研思路。

4.在教学中应当注意到以下问题:

1. 理论联系实际,所学有所用

作为一门生物技术专业学科,基因工程与医学之间有着密切的联系。教学中,教员有意识让学员根据所学的基因工程理论知识讨论分析临床和科研的实际问题,尝试以基因工程的技术方法来研究和解决,不但可使学员加深对所授知识的理解,更可深刻的认识基因工程技术的实际应用,达到“学以致用”的要求,培养其分析问题、解决问题的能力。

2. 以人为本,重视学员的主体地位

从课程的设计到评价各个环节,在注意发挥教员在教学中主导作用的同时,应特别注意体现学员的学习主体地位,以充分发挥学员的积极性和发掘学习潜能。要求教员通过各种多媒体、举例等方式使学员达到对知识和技能的掌握,学会应用基因工程的前沿技术,并形成适合学员自己的学习方法。教学中,教员运用点拨、启发、提问、引导、演示、总结等方法,通过学员自学、提出问题、小组讨论、设计解决方案、教员讲解、分析点评等活动,使学员参与到教学实践中。

3. 结合传统教学,走信息化教学的道路

充分利用现代化教学手段,发挥信息化教学的特点和优势,增强学员的学习兴趣,进一步强化需要掌握的知识点、拓宽学员的知识面、增强实践操作技能、培养科学的思维方式。多媒体课件的应用,将一些基因工程中复杂、困难的实验步骤具体化、形象化,把难以理解的抽象概念具体形象化,使学员易于接受,易于加强自身实际操作能力培养,起到意想不到的效果。多媒体课件的选用要和学员的认知规律同步,学员才能对课程的内容留下深刻的印象。但要注意不能丢弃板书等传统的教学方法。

4. 实验课要注意培养学员的逻辑思维、创造性思维的能力和素质

(1)在基因工程实验教学中,培养学员发现问题、能动思考、解决问题的能力。发现问题和能动思考是创造性思维的首要过程。培养学员创造性思维不仅是要善于发现问题,更重要的是要注重培养学员分析问题、解决问题的能力。

(2)培养学员的动手操作能力是提高学员综合素质的有效途径。实验课上给学员充分动手操作的时间和机会,培养学员严谨、正规、细致、有序、科学的实验习惯,提高学员的实验操作能力。同时,要加强对与科研和临床实际相关的严谨思考,为今后实践和科学研究培训基本的技能和思维方法。

(3)通过实验操作和对结果的观察分析,培养学员对科学工作的严肃态度、严谨的工作方法、实事求是的工作作风和团结协作精神。

5. 关注个体差异与不同需求,确保每一个学员受益

基因工程课程要充分注意到学员的兴趣、特长和基础等方面的个体差异,根据这种差异性来确定学习目标和评价方法,并提出相应的教学建议。课程标准在课程的设计、教学方案和计划的制定、教学内容的选取和教学评价等环节,为教学、学习都有选择余地和发展的空间。

五、课程设计思路

基因工程课程设计应紧密围绕四年制生物技术专业人才培养目标,准确把握该课程在生物技术专业整个本科学习体系中的地位及作用,强调素质教育,突出课程的应用性,科学安排理论课与实验课教学活动及形式,引入现代教学理念,充分利用信息化教学手段,现代教学方法,建立有效课程考核形式,同时顾及学科发展,保证教学的先进性、前瞻性、有效性及创新性。

1. 框架设计与内容安排

《基因工程》分理论课、实验课两种形式。理论课的安排,一般是先学习总论,从总体上把握基因工程的内容和学习要求,再按技术内容的层次依次介绍。实验课可以和理论课并进,也可以集中一段时间进行。

根据四年制生物技术本科学员培养要求,本门课程设计框架是以基因工程的基本研究思路来引导学员学习基因工程课程,从而掌握基因工程的基本原理、基本理论及操作技术等。教学内容上以基因工程研究主线为基础,从基因表达调控入手,着重介绍DNA重组技术,同时紧密联系基因工程的发展,强调分子克隆技术。

2. 教学实施

本门课程由理论课和实验课组成,理论教学旨在让学员掌握基因工程的一些背景知识、理论、实验操作知识;实验教学旨在让学员通过亲自操作,掌握与理论相结合的重要的基因工程技术,能够应用这些技术手段解决在今后的基因工程研究中所遇到的实际问题。理论课和实验课的学时比例为3:2。教学方法上,参照国内外院校基因工程的教学,以启发式教学为主,综合使用图片、动画、视频等多媒体教学并充分结合网络资源,使教学与时俱进。此外课后组织组织学员讨论并分析基因工程的具体问题,引导学员深入思考,培养学员的科研思路。

3. 课程评价

综合性进行课程评价,依据来自于学员的课堂实时反映和课终教学评价以及课程考核。其中,课程考核是课程评价的主要措施,在设计课程考核时,将实验操作成绩和理论考核成绩作为学员的综合评定成绩,并加大了实验成绩的比例,达到30%。围绕课程内容建立基因工程试题库,试卷设计紧密结合教学,其中特别针对基因工程相关问题设计综合性问题,侧重考核学员应用知识,分析和解决实际问题的能力。

六、学习策略

基因工程是生物技术专业学员的一门重要专业课程,该课程应用性强,发展快,建议学员在学习过程中做到以下几点:

1.   坚持课前预习。学员课前参照课程标准对所学内容进行预习,明确教学目标与要求,发现自己学习的薄弱环节,带着问题上课,在课堂中解决问题,这样能够提高学习效率,达到教学目的。

2.   把握教学关键环节,理解原理。在课堂中要把握教员授课的关键环节。绪论注意对基因工程研究思路的认识,并将其渗透至个论的学习中。重点掌握原理,举一反三,可以达到事半功倍的效果。

3.   认真总结归纳,课后复习。课后对所学的知识及时总结归纳,做到知识学习“回头看”,对不透彻的问题及时向教员请教或与学员讨论。通过网络课程、参考教材等的学习进一步掌握与了解课程的知识点,能够有效把握基因工程的精髓。、

4.   与实践结合,以研促学。基因工程是一门实际操作应用性非常强的学科,学员可以积极阅读相关文献,或者参与教研室科研工作,在实践中检验学到的知识,巩固课堂中的理论,可以进一步加深对基因工程的理解,并培养科研思路。

 

第二部分  课程目标

 

一、       总体目标

    通过对《基因工程》的学习,理解与应用基因工程的基本原理、基本理论、基本知识与基本技能,了解基因工程的发展现状及基因工程常用技术手段,通过使用基因工程手段解决常见问题。同时为学习相关基础医学、桥梁医学、临床医学、军事医学的学习,以及毕业后的继续教育,奠定坚实的基础。

二、分类目标

(一)知识与技能目标

说出基因工程产生的历史背景及发展过程,说出基因工程在生物技术的地位和作用;阐述常用基因工程技术的原理与操作方法。通过本课程的学习,具备运用所学知识解决实际问题的能力,可以完成基因工程的设计论证;联系基因工程知识,解决基因工程常见问题;灵活运用基因工程手段,实现基因工程实验目的等。

(二)过程与方法目标

通过课堂教学,理解并掌握基因工程理论知识;通过课内外研讨、实验实习等实践性教学环节,能够发现问题、分析问题和设计、动手解决问题。通过参与科研学术等活动,对信息进行收集整理和交流、提高知识综合运用能力和创新意识。通过课程教学活动和教员、学员的双边互动,在学习、研究过程中养成观察、发现、引申问题,自觉运用所学知识分析、解决问题的良好习惯,并具备一定的独立思考、分析概括和创新能力。

(三)情感态度与价值观目标

能够认同并接受基因工程研究思路,关注基因工程的学科发展,愿意在实验过程中互相帮助。养成实事求是的科学态度和敢于挑战权威的科学精神,形成团队精神,具有合作交流意识。牢记我军宗旨,树立爱岗敬业、爱军习武思想,保持打赢现代技术条件下局部战争的使命感和责任感。

 

 

第三部分  内容标准

 

一、教学内容与课时分配

篇、章

教学内容

学时分配建议

理论

实验

小计

第一篇

绪论

2

 

2

第二篇

分子克隆技术

5

7

12

第三篇

外源基因的表达

4

6

10

第四章

核酸分子杂交与聚合酶链式反应技术

2

3

5

第五章

动物基因工程

2

 

2

第六章

生物芯片技术

2

 

2

第七章

基因表达沉默技术(RNAi、基因敲除)

2

 

2

第八章

基因工程下游技术

2

 

2

答  疑

答  疑

2

 

2

考  试

考  试

2

 

2

合  计

24

16

40

 

 

二、内容要点与基本要求

(一)理论课

第一章    

基本要求:

能够描述基因工程诞生的历程;阐述基因工程的主要研究内容;判断基因工程可能带来生物恐怖等安全隐患总结基因工程的基本概念,总结基因工程的研究意义及其在生命科学、临床医学和生物制药中的主要应用。

重点:基因工程的概念,在生命科学、临床医学和生物制药中的应用

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  基因工程的诞生及其主要研究内容

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

一、基因工程的定义

能够总结基因工程的基本概念和重要特征

二、基因工程的诞生

能够描述基因工程诞生的主要理论基础与技术突破、描述基因工程的发展历程

三、基因工程的主要研究内容

能够阐述基因工程的主要研究内容

第二节  基因工程的研究意义和应用

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

一、基因工程在基础生命科学研究中的应用

能够总结基因工程在生命科学研究领域中的主要应用

二、基因工程在临床医学研究中的应用

能够总结基因工程在临床医学中的主要应用

三、基因工程在药品制造业中的应用

能够总结基因工程在生物制药中的主要应用

四、基因工程在其他领域的应用

能够说出基因工程在农业、环保、军事等其他领域中的主要应用

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第三节 基因工程的安全性

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

 

一、基因工程的安全隐患

能够判断基因工程可能带来的生物恐怖等安全隐患

二、重组DNA研究的安全准则

能够说出重组DNA研究的安全准则

第二章 分子克隆常用工具酶

基本要求能够说出T4多聚核苷酸激酶和碱性磷酸酶在分子克隆中的用途;阐述II型限制性核酸内切酶反应条件,T4 DNA连接酶单位定义,反转录酶分类,同尾酶、DNA聚合酶ⅠKlenow片段、T4多聚核苷酸激酶和碱性磷酸酶的用途;总结II型限制性核酸内切酶识别切割特点,掌握T4 DNA连接酶、Taq DNA聚合酶和反转录酶在分子克隆中的用途。

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节、限制性核酸内切酶

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学。

 

 

一、限制性核酸内切酶概念

能够说明限制性核酸内切酶的概念

二、限制性核酸内切酶类型

能够说出限制性核酸内切酶分型及分型依据

三、Ⅱ型限制性核酸内切酶的命名原则

能够说明Ⅱ型酶的命名规则

四、Ⅱ型限制性核酸内切酶的切割原理

能够解释Ⅱ型酶的工作原理

五、Ⅱ型限制性核酸内切酶反应条件

能够举例说出Ⅱ型酶的反应条件

六、Ⅱ型限制性核酸内切酶的星活性原因

能够说明Ⅱ型酶产生星活性的多种原因

七、同尾酶

 

(一)同尾酶概念

能够阐述同尾酶的概念

(二)同尾酶应用举例

能够举例同尾酶的妙用

八、同裂酶

能够比较区分同尾酶和同裂酶的异同

九、限制性核酸内切酶分析工具

 

 

能够说出几种常见的限制性核酸内切酶分析软件

第二节 T4 DNA连接酶

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学。

一、单位定义

 

能够说出T4 DNA连接酶是如何定义单位的

二、连接酶选择

能够说出选择不同连接酶试剂的理由

第三节 Taq DNA聚合酶和反转录酶

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学

Taq DNA聚合酶

(一)Taq DNA聚合酶分类

能够说出Taq DNA聚合酶的类型

(二)Taq DNA聚合酶选择

能够说出选择不同Taq DNA聚合酶的理由

反转录酶

 

(一)反转录酶分类

能够分类反转录酶

(二)反转录酶选择

能够说出选择不同反转录酶的理由

第四节 DNA修饰酶

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学。

一、DNA聚合酶ⅠKlenow片段

 

(一)DNA聚合酶ⅠKlenow片段功能

能够阐述Klenow片段的功能

(二)DNA聚合酶ⅠKlenow片段应用举例

能够举例Klenow片段的用途

二、T4多聚核苷酸激酶

 

(一)T4多聚核苷酸激酶功能

能够阐述T4多聚核苷酸激酶的功能

(二)T4多聚核苷酸激酶应用举例

能够举例T4多聚核苷酸激酶的用途

三、碱性磷酸酶

 

(一)碱性磷酸酶功能

能够阐述碱性磷酸酶的功能

(二)碱性磷酸酶应用举例

能够举例碱性磷酸酶的用途

第三章 基因工程载体

 

基本要求:能够描述M13噬菌体载体,噬粒和酵母人工染色体载体的特点;说明原核表达载体和几种真核表达载体的结构特点,以及载体特别是质粒载体的基本结构;阐述实验设计中载体的选择原则。

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节 克隆载体

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学。

一、载体的基本结构

 

能够说明载体的基本结构

二、质粒

能够说明质粒载体的结构特征

三、M13噬菌体载体

能够描述M13噬菌体载体的特点

四、噬粒

能够说出噬粒的特点

五、酵母人工染色体载体

能够说出酵母人工染色体载体的特点

第二节 表达载体

 

主要教学方法:讲授法、举例讲授法、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、图示、网络课程教学。

一、原核表达载体

能够区分原核表达载体和真核表达载体,举例常见的原核表达载体

二、              真核表达载体

 

1、哺乳动物细胞质粒表达载体

能够举例几种常见的真核表达载体,并阐述各载体的应用原则

2、逆转录病毒表达载体

3、慢病毒表达载体

第四章 靶基因的获得

基本要求:能够说出直接分离DNA法的应用范围和大致过程;能说出基因组文库或cDNA文库筛选大致流程;知道可由蛋白序列推导DNA序列;能说出DNA序列人工合成方向;会进行PCR 引物设计;能说出PCR扩增目的基因大致过程;能说出目的基因克隆大致过程。

主要内容

目标要求

教学方法与手段

第一节 直接分离DNA

方法:讲授法

手段:电子幻灯

一、基因组提取

能够说出直接分离DNA法的应用范围

二、限制性内切酶切割基因组

能够说出直接分离DNA大致过程

第二节 基因组文库或cDNA文库筛选

方法:讲授法

手段:电子幻灯

一、基因组提取或cDNA制备

能够说出cDNA制备大致流程

二、基因组文库或cDNA文库构建

能够说出基因组文库或cDNA文库构建大致流程

三、基因组文库或cDNA文库筛选

能够说出基因组文库或cDNA文库筛选大致流程

第五章  载体和靶基因的重组和转化

基本要求:能够说出转化大肠杆菌大致流程;会建立粘端和平端连接反应体系;能够说出PCR产物的克隆方法--T载体克隆法;知道什么是T载体;知道T载体的功能是直接克隆PCR产物;能够说出感受态大肠杆菌制备主要方法。

 

主要内容

目标要求

教学方法与手段

第一节 载体和靶基因的连接

方法:讲授法

手段:电子幻灯和图示法

一、粘端和平端连接

(一)粘端连接

会建立粘端连接反应体系

(二)平端连接

会建立平端连接反应体

二、PCR产物同T载体的连接

(一)T载体的概念及其用途

1.T载体的概念

知道什么是T载体

2.T载体的用途

知道T载体的功能是直接克隆PCR产物

(二)PCR产物同T载体连接反应体系建立

会建立PCR产物同T载体连接反应体系

第二节转化大肠杆菌

方法:讲授法、实物演示法

手段:电子幻灯

一、感受态大肠杆菌制备

能够说出感受态大肠杆菌制备主要方法

二、大肠杆菌转化

能够说出转化大肠杆菌大致流程

第六章 重组体的筛选和鉴定

基本要求:能够熟练说出酶切筛选和PCR法的鉴定流程;能够说出克隆基因表达验证法的大致流程;能够说出菌落杂交筛选法的大致过程。

主要内容

目标要求

教学方法与手段

第一节 菌落杂交筛选法

方法:讲授法

手段:电子幻灯和图示法

一、转膜

对转膜过程大致了解

二、杂交

对杂交过程大致了解

第二节 PCR法鉴定克隆

方法:讲授法

手段:电子幻灯、实物演示图示法

一、克隆挑取

知道怎样挑取克隆

二、质粒粗提取

知道用什么简单的方法粗提质粒模板

三、PCR

知道如何建立PCR体系

四、电泳

知道用电泳法判断PCR产物大小

第三节 酶切法鉴定克隆

方法:讲授法

手段:电子幻灯、实物演示

一、克隆挑取和培养

会挑取克隆和培养细菌

二、质粒提取

会用质粒提取试剂盒提取质粒

三、限制性内切酶切割

会选择限制性内切酶切割质粒

四、电泳

会用电泳法判断片段大小

第四节 克隆基因表达验证

方法:讲授法、举例讲授法

手段:电子幻灯、、图示法实物演示

一、细胞转染

能说出什么是细胞转染

二、细胞裂解

能说出为什么要裂解细胞

三、SDS-PAGE

能说出为什么要进行SDS-PAGE

四、免疫印迹

能说出免疫印迹大致过程

第七章  外源基因的原核表达

基本要求:能够说出枯草杆菌、链霉菌表达系统基本特点,包含体的变性与复性基本方法以及表达产物的鉴定方法;阐述原核表达系统的组成及其概念,外源基因原核表达的策略;能够使用大肠杆菌表达系统的知识解释外源基因表达的启动子、包含体的概念,总结外源基因在原核细胞中的表达特点。

重点:外源基因表达的关键因素,启动子、包含体的概念,外源基因在原核细胞中的表达特点;

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  原核表达系统的组成及常见的原核表达系统

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

一、原核表达系统的组成

能够阐述原核表达系统的组成

二、常见的原核表达系统

1、大肠杆菌表达系统

能够总结大肠杆菌表达系统的优缺点

2、芽孢杆菌表达系统

能够说出芽孢杆菌表达系统的特点

3、链霉菌表达系统

能够说出链霉菌表达系统的特点

第二节  外源基因表达的关键因素

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

一、启动子

能够总结出启动子的概念和特点

二、复制子

能够阐述复制子的概念和复制条件

三、终止子

能够阐述终止子的类型和选用终止子的条件及理由

四、核糖体结合位点

1、核糖体结合位点的序列特点

能够阐述核糖体结合位点的序列特点

2、大肠杆菌核糖体结合位点特征结构要素对表达的影响

能够说出大肠杆菌核糖体结合位点特征结构要素对表达的影响

五、密码子

1、密码子偏爱性

能够阐述密码子偏爱性理论

2、偏爱性对原核表达的影响

能够说出偏爱性对原核表达的影响

第三节  外源基因的表达和鉴定

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

 

 

 

一、外源基因在原核细胞中的表达策略

 

1、融合表达蛋白

能够阐述融合表达蛋白的概念、方式、特点和裂解方法。

2、非融合表达蛋白

能够说出非融合表达蛋白的概念及特点

三、外源基因在原核表达中的表达形式

1、三种表达形式

能够说出外源基因在原核表达中的三种表达形式

2、包含体

能够说出包含体的概念、形成因素、优缺点,以及纯化的基本策略

3、分泌型蛋白

能够说出分泌型蛋白的概念及特点

三、外源基因在原核细胞中的表达特点

能够总结出外源基因在原核细胞中的表达特点

四、外源基因在原核细胞中表达的鉴定

能够说出外源基因在原核细胞中表达的鉴定的内容和方法

第四节  外源基因表达条件的优化

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

外源基因表达条件的优化

能够说出表达载体的优化设计与选择

 

 

第八章  外源基因在真核细胞中的表达

基本要求:能够说出真核细胞表达宿主的种类及外源基因在哺乳动物细胞、酵母细胞及昆虫细胞中表达的各自优势、表达的主要方式;说明哺乳动物细胞的基因导入方法,总结真核细胞表达外源基因的意义及正确使用外源基因导入真核细胞的基本方法。

重点:真核细胞表达外源基因的意义及外源基因导入真核细胞的基本方法。

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  概述

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

 

 

 

一、真核细胞表达宿主的种类及各自优势

能够说出常用三种真核细胞表达宿主及外源基因在哺乳动物细胞、酵母细胞及昆虫细胞中表达的各自优势

二、真核细胞表达外源基因的意义

能够总结真核细胞表达外源基因的主要意义

三、外源基因导入真核细胞的基本方法

能够正确使用外源基因导入真核细胞的常用基本方法

四、外源基因在真核细胞中表达的主要方式

能够说出外源基因在真核细胞中表达的主要一些方式

五、外源基因在真核细胞中表达产物的鉴定和纯化

能够说出外源基因在真核细胞中表达产物的主要一些鉴定和纯化方法

第二节  外源基因在哺乳动物细胞中的表达

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

 

一、哺乳动物细胞表达载体

能够说出常用的哺乳动物细胞表达载体的结构、种类及选择标准

二、常用哺乳动物细胞的种类

能够说出常用哺乳动物表达细胞的种类及选择标准

三、哺乳动物细胞的基因导入方法

能够说明常用三种哺乳动物细胞的基因导入方法

第三节  外源基因在酵母细胞中的表达

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

 

一、酵母细胞表达载体

能够说出酵母细胞表达载体种类

二、酵母细胞培养的基本技术及外源基因的导入方法

能够说出酵母细胞培养的基本技术及外源基因的导入方法

第四节  外源基因在昆虫细胞中的表达

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

 

一、用于昆虫细胞蛋白表达的载体或载体系统

能够说出常用昆虫细胞蛋白表达的载体或载体系统

二、常用的昆虫细胞株

能够说出常用的昆虫细胞株

三、杆状病毒进行蛋白表达的程序

能够说出杆状病毒进行蛋白表达的主要程序

 

第九章  核酸分子杂交

基本要求:能够说出标记探针的纯化方法、固相支持物与印迹方法的选择原则、斑点杂交与夹缝杂交以及原位杂交基本原理与方法;阐述核酸探针的标记方法、Northern印迹杂交;能够总结出核酸标记物种类及其选择,能够设计Southern印迹杂交实验流程。

重点:核酸标记物种类及其选择,Southern印迹杂交。

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  核酸探针及其标记

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

 

一、核酸标记物及其选择

能够总结核酸标记物种类及其选择

二、核酸探针的标记方法

能够阐述核酸探针的标记方法及原理

三、标记探针的纯化

能够说出标记好的探针如何纯化

第二节  核酸分子杂交的种类和方法

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

 

一、固相支持物与印迹方法

能够说出固相支持物种类与印迹基本方法

二、Southern印迹杂交方法

能够设计Southern印迹杂交的基本流程

三、Northern杂交方法

能够阐述Northern杂交方法

四、斑点杂交与夹缝杂交

能够说出斑点杂交与夹缝杂交的原理和方法

五、原位杂交

能够说出原位杂交基本原理与方法

第十章  聚合酶链式反应(PCR)技术

基本要求:能够说出缓冲液的主要成分,Taq DNA聚合酶和Pfu DNA 聚合酶的特点,PCR的基本操作步骤,反转录PCR流程、特点和应用,Taq Man荧光探针和SYBR荧光染料应用原理及特点;能够阐述PCR的反应体系、PCR引物设计、Ct值概念及Ct值与起始模板的关系;能够使用PCR原理、反转录PCR基本原理解释两者技术的灵敏度和特异性的问题。

重点:PCR基本原理、反转录PCR原理。

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节DNA体外扩增技术发展历史

 

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

DNA体外扩增技术发展历史

能够说出PCR发展历史

第二节 PCR技术基本原理

PCR技术基本原理

能够使用PCR原理解释其灵敏和特异性的特点

第三节 PCR的反应体系

一、引物设计原则

能够阐述引物设计原则

二、缓冲液的主要成分;TaqDNA 聚合酶和Pfu DNA 聚合酶的特点

能够说出PCR缓冲液的主要成分,及Taq DNA 聚合酶和Pfu DNA 聚合酶的特点

第四节  PCR的基本操作步骤

基本操作步骤;PCR扩增产物的电泳分析方法以及电泳的指示剂与染色剂的组分和特点

能够阐述PCR基本操作步骤,PCR产物的分析方法

 

 

第五节  反转录PCR

一、反转录PCR原理

使用反转录PCR原理解释其特点

二、反转录PCR实验流程、特点和应用

能够说出反转录PCR实验流程、特点和应用

第六节 实时荧光定量PCR原理

一、Ct值概念及Ct值与起始模板的关系

能够阐述Ct值概念及Ct值与起始模板的关系

二、TaqMan荧光探针和SYBR荧光染料应用原理及特点

能够说出TaqMan荧光探针和SYBR荧光染料应用原理及特点

 

 

第十一章  动物基因工程

基本要求:能够说出研制转基因动物的基本步骤、建立基因打靶动物模型的策略及描述遗传修饰动物模型在生物医学研究中的应用前景;说明转基因导入动物体内的方法及动物转基因技术研究基因的表达与功能,应用转基因、转基因动物的概念进行转基因动物的检测

重点:转基因、转基因动物的概念及转基因动物的检测

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  转基因动物的概念

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

一、转基因动物的概念

能够总结转基因动物的概念

二、转基因的概念

能够拟定转基因的概念

三、嵌合体动物的概念

能够说出嵌合体动物的概念

第二节  研制转基因动物的基本步骤

一、转基因载体的构建及制备

能够说出转基因载体的制备

二、基因导入动物体内的方法

能够说明常用两种基因导入动物体内的方法

三、转基因动物的检测

能够应用转基因、转基因动物的概念正确进行转基因动物的基因与基因表达的检测

第三节  建立基因打靶动物模型的策略

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

一、基因打靶

能够说出基因打靶的概念

二、基因打靶的必备条件与基本程序

能够说出基因打靶的必备条件与基本程序

三、研制基因打靶小鼠的策略

能够说出基因打靶小鼠的基本策略

第四节  动物基因工程在生物医学研究中的应用

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

一、在基因功能研究中的应用

能够说明基因工程在基因功能研究中的应用

二、人类疾病动物模型基因特异表达的研究

能够说出基因工程在人类疾病研究中的应用

三、转基因动物制药

能够说出基因工程在动物制药中的应用

四、基因治疗

能够说出基因工程在基因治疗中的应用

五、异种器官移植

能够说出基因工程在异种器官移植中的应用

六、安全与伦理思考

能够说出基因工程应用中的安全与伦理原则

 

第十二章  生物芯片技术

基本要求:能够说出生物芯片包括基因芯片和蛋白质芯片的主要制作过程,以及生物芯片的应用;说明生物芯片使用的基本流程;阐述生物芯片技术的基本概念及其种类。

 

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节 概述

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、网络课程教学。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、生物芯片的基本概念

能够阐述生物芯片的基本概念

二、生物芯片的工作原理

能够说出生物芯片的工作原理

三、生物芯片分类

能够阐述生物芯片的分类依据及种类

(一)基因芯片

能够复述基因芯片的工作原理

(二)蛋白质芯片

能够复述蛋白质芯片的工作原理

四、生物芯片技术

能够说出生物芯片的技术流程

五、生物芯片技术发展

能够说出生物芯片的发展历程及方向

第二节 生物芯片的制作

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

 

一、原位合成芯片的制备

能够说出原位合成芯片制备的主要方法

二、DNA微集阵列的制备

能够说出DNA微集阵列的主要制备过程

第三节 DNA芯片使用的基本流程

一、待检样品的准备

能够说出样品准备的主要方面

二、分子杂交反应

能够说出分子杂交的实质,并运用杂交原理,能够理解杂交反应改进的技术方法

 

三、检测分析

能够说出检测分析的原理

 

第四节 蛋白质芯片

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

一、蛋白质芯片技术的基本原理

能够说出蛋白质芯片的杂交实质

二、蛋白质芯片技术的基本步骤

能够说出蛋白质芯片技术的主要流程

第五节 生物芯片的应用

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,

网络课程教学。

一、DNA芯片与基因表达谱研究

能够举例生物芯片的应用

二、DNA测序、突变检测、基因诊断

三、在药物研发中的应用

四、蛋白质芯片的应用

 

第十三章  基因表达沉默技术(RNAi、基因敲除)

 

基本要求能熟练说出RNA干扰技术的基本概念,反义核酸的概念,核酶的概念,基因敲除概念;能说出RNA干扰现象的特点及应用技术路线;能大致说出反义核酸技术、核酶技术和基因敲除技术路线。

 

主要内容

目标要求

教学方法与手段

第一节 RNA干扰技术

方法:讲授法、启发式教学、

手段:电子幻灯、板书、网站

一、RNA干扰技术的基本概念

能熟练说出RNA干扰技术基本概念

二、RNA干扰现象发现的历史

能大致说出RNA干扰现象发现的历史

三、RNA干扰现象的普遍性

知道RNA干扰现象的普遍性

四、RNA干扰现象的机制

1外源长dsRNA被切割成siRNA的起动阶段

能大致说出起动阶段

 

 

2、siRNA被募集形成RISC复合体的效应阶段

能大致说出效应阶段

3、Dicer及其作用

能大致说出Dicer的作用

4、siRNA结构特点

能熟练说出siRNA结构特点

5、RISC复合体的构成及其组成成员

能大致说出RISC复合体的构成

五、RNA干扰现象的特点

1、转录后沉默

能熟练说出转录后沉默特点

2、特异性

能熟练说出特异性特点

3、高效性

能熟练说出高效性特点

4、可遗传性

能熟练说出可遗传性特点

六、应用技术路线

1siRNA的设计、合成或表达

能进行siRNA设计或表达

2、体内外输送系统

能说出体内外输送系统

3、技术难点

知道siRNA技术的技术难点

第二节 反义核酸技术

方法:讲授法、启发式教学、

手段:电子幻灯、板书

一、反义核酸及反义核酸技术的基本概念

能说出反义核酸概念

二、反义核酸技术历史由来

能大致说出反义核酸技术历史由来

三、反义核酸技术分类

 

方法:讲授法、启发式教学、

手段:电子幻灯、板书

1反义DNA技术

能说出什么是反义DNA

2、反义RNA技术

能说出什么是反义RNA

、反义核酸作用机理

能大致说出反义核酸作用机理

五、应用技术路线

1反义核酸的设计和合成

能大致说出如何设计反义核酸

2、体内外输送系统

能大致说出反义核酸体内外输送系统

3、技术难点

能说出技术难点

、反义核酸药物 

能列出已出现的反义核酸药物

第三节 核酶技术

方法:讲授法

手段:电子幻灯、板书

一、核酶及核酶技术的基本概念

能说出核酶概念

二、核酶发现的历史过程

能简述核酶发现的历史过程

、天然核酶的分类及其催化的反应

能简述天然核酶的分类

四、应用技术路线

(一)锤头状核酶的设计和合成

能大致说出如何设计锤头状核酶

(二)体内外输送系统

能大致说出核酶体内外输送系统

第四节 基因敲除技术

方法:讲授法、以问题为中心的教学(PBL)

手段:电子幻灯

一、基因敲除技术的基本概念

能说出基因敲除概念

二、基因敲除技术建立的两个重要技术基础

能阐述基因敲除技术建立的两个重要技术基础

三、基因敲除技术的原理和操作流程

能说出基因敲除技术操作流程

四、基因打靶的策略

1完全基因剔除

能大致了解完全基因剔除策略

2、基于Cre/LoxP重组酶系统的条件基因打靶

能大致了解基于Cre/LoxP重组酶系统的条件基因打靶策略

第十四章  基因工程下游技术

基本要求:

能够说出基因工程菌大规模发酵培养的基本概念,说出重组蛋白分离纯化常用的细胞破碎技术、蛋白质粗提纯技术,说出基因工程产物分析鉴定的目的意义;能够阐述包涵体蛋白的纯化特点,阐述硫酸铵盐析技术,阐述固相柱层析的概念、离子交换层析、凝胶过滤层析和亲和层析的原理,能够阐述重组蛋白分离纯化的基本原则。

重点:基因工程下游工作的基本环节。

主要内容

目标要求

参考教学方法与手段

第一节  基因工程菌的大规模培养与表达

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

一、基因工程菌的发酵培养

能够说出基因工程菌大规模发酵培养的概念、细菌生长规律与基因表达诱导的关系以及发酵罐的基本结构

二、基因工程菌的发酵培养及其调控

能够说出影响和调控细菌生长的因素

第二节  基因工程产物的分离纯化

主要教学方法:讲授法、信息化教学、启发式教学方法等。

主要教学手段:电子幻灯、图片、Flash课件,网络课程教学。

一、细胞破碎

能够说出常用的机械法和非机械法破碎细胞的技术,能够阐述包涵体的纯化特点

二、蛋白质粗提纯技术

能够说出沉淀、透析、超滤以及吸收浓缩几种蛋白质粗提纯技术,并能够阐述硫酸铵盐析的技术原理

三、蛋白质精提纯技术

能够阐述蛋白质柱层析技术的基本原理,阐述离子交换、凝胶过滤、亲和层析的特点,能够辨认疏水层析技术

四、重组蛋白分离纯化方法选择的基本原则

能够阐述重组蛋白分离纯化的基本原则

 

 

第三节  基因工程产物的分析鉴定

一、基因工程产物分析鉴定的目的和意义

能够说出基因工程产物分析鉴定的目的和意义

二、基因工程产物分析鉴定的主要内容

能够识别基因工程产物分析鉴定的主要内容

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(二)实验课

实验目的:①通过实验课验证已知的基本理论,使所学的基本知识和基本理论进一步巩固和提高;②通过实验课使学员理解基因工程路线,了解获得基因工程知识的科学方法,初步掌握基因工程实验思路与方法;③通过实验课使学员养成科学工作的严肃态度、严密的工作习惯、追求实事求是的工作作风和团结协作精神,并能通过客观地对一事物进行观察、比较、分析和综合而解决实际问题;④提高学员的创新思维能力和创造力,为今后科研工作奠定一定基础。

 

实  验  内  容

学时

要求

实验类型

分组要求

必做

选做

演示

验证

综合

设计

自主

目的基因的克隆

8

 

 

 

 

 

5人1组

1

酶切和连接

 

 

 

 

 

 

 

5人1组

2

CaCl2法转化大肠杆菌

 

 

 

 

 

 

 

5人1组

3

碱法抽提质粒DNA

 

 

 

 

 

 

 

5人1组

SDS-PAGE电泳

3

 

 

 

 

 

5人1组

WESTERN BLOT

3

 

 

 

 

 

5人1组

PCR与实时定量PCR

2

 

 

 

 

 

5人1组

合      计

16

 

 

 

8

8

 

 

 

 

第四部分  实施建议

 

一、课程教学实施建议

(一)教学组织

课程教学由教研室主任负总责,教学组长负责具体的组织与实施。基本流程包括:①成立教学组,②教学准备,③课程教学,④辅导答疑,⑤课程考核,⑥总结反馈。

(二)教学方法

本门教学中应注意理论与实践的结合,尊重学员学习的主体性,适当安排指导性自习,加强课前、课后的答疑辅导,注重学员能力的培养,使学员通过对基因工程理论的理解,树立整体研究思路,进而认识和掌握基因工程的研究规律。

1、开展课堂讨论式教学法(Case Based Study,CBS)

建议在基因工程的部分章节采用以实际科研为例的课堂讨论式教学(case-based study,CBS),通过针对教研室科研工作中遇到的问题设计讨论或思考题等方式启发学员分析、讨论有关基因工程问题,学习并巩固基因工程知识,开拓思路,培养科研思维。如基因工程下游技术引入授课教员实际工作经验引发学员思考与讨论。

2、倡导以问题为中心的教学方式(Problem Based Lecture,PBL)

以学员为主体的小组讨论式的方法,强调从提出问题入手,激发学员学习的兴趣,让学员有针对性地去探索并运用理论知识,以提高分析和解决问题的能力。

3、开展第二课堂

让学有余力的学员参与课外科研活动,注重学员科研思维、方法、能力和创新意识的培养。学员可根据自己的兴趣选择想了解的主题和方向,由教员引导带领介绍他们阅读和翻译英语专业文献,拟定专题撰写文献回顾或综述;也可由在读的博士和硕士研究生带教,让学员参与部分初步的科学研究工作。

二、课程考核评价建议

1本门课程是一门考试课,评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。

2、考试时间:90分钟。

3. 考试方式、分制与解释

(1)理论成绩的综合评价  采用闭卷、笔试的方式,以百分制评分,60分为及格,满分为100分,占总评成绩的70%。在理论课考试中英文试题的分值要占10%左右,以促进学员对专业英语的学习,并检验双语教学的效果。

(2)实验成绩的综合评价  为全面反映学员的实验理论水平、实验技能和治学态度,将学员的实验成绩分成三部分:平时成绩、综合性实验成绩或验证性实验成绩。学员的学习成绩满分为100分。实验课采用评估方式,其成绩最多可占总成绩的30%。其中,平时成绩可根据每次的实验报告和现场表现记分,平时成绩可占总成绩的15%;综合性实验由教员组织指导,学员自行完成综合性实验的每个环节,并上交每环节的实验报告,实验报告占总成绩的15%。

 4.试题类型及权重

选择题20%~30%、填空20%~30%、名词解释10~20%、简答题10~20%、论述题30%、综合分析题10%~20%。

5、样题与目标定位示例

(1)选择题(单项选择):(考核学员对知识的识别程度)

例:根据当今生命科学理论,基因工程的用途是

I 分离纯化基因 II 大量生产生物分子 III 构建新型物种 IV 提高基因重组效率A I + II + III

B I + II + IV

C I + III + IV

D II + III + IV

E I + II + III + IV

(2)填空(着重考查学员对知识的理解和掌握程度)

DNA重组连接的方法大致分为四种:(1)_____________(2)_______________    (3)___________________________(4)___________________________。

 

(3)名词解释(着重考查学员对概念的理解程度)

例:包涵体。

(4)简答题:(着重考查学员对知识的理解和掌握程度)

例:对质粒载体修饰改造都有哪些内容?

(5)论述题:(着重考查学员对知识的掌握与分析能力)

例:酵母U6 sRNA基因有一个TATA盒位于上游,在基因内有一个弱的A盒,基因下游的远端还有一个保守的B盒。体外实验时,RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ都可以转录这个基因,但体内实验发现只有RNA聚合酶Ⅲ可以转录它。如何确定该基因启动子的聚合酶特异性?

三、教材选编建议

1. 实用原则,我们拟使用国家理科基地教材《基因工程》(楼士林主编)。该教材具有较强的实用性、创新性、科学性。另外,考虑到基因工程是一门进展性很快的学科,课程教学内容也需要及时更新和补充,对于该部分内容,将提供补充教材或参考资料。

2. 系统性,指把关系较密切内容归在一个单元中进行教学,便于学员理解和掌握,使基因工程技术具有连续性、多点性、综合性的特点。

3. 先进性,体现在把成熟的科研新观点适当地编入教材。

4. 衔接性,教学过程中理论联系实际,注重与临床医学课程的衔接。

5. 根据学员的基础确定教学与教材内容的原则。

6. 教材的编写应方便学员学习、阅读、理解。

除了注意语言通俗和行文流畅外,用适当方式表示内容的重点和难点,也可以编制提示性强的图解和具有归纳性的表格等。

7. 应配套英文词表或原版教材

四、课程资源开发与利用的计划和建议

随着e-Learning和远程教育在高等院校的逐步推广,网上教学资源的建设被提到越来越重要的位置。具体计划和建议如下:

1、应逐渐转化网络资源的管理模式,即由原来学校教育技术部门单一组织、建设、维护与管理,转变为本学科教员与教育技术人员共同完成、完善、更新网络资源。

2、加强基因工程网络资源和素材库的建设。素材库分为图片库、文本库、视频库、动画库等。网络课程建设通过申报、立项、评审、竞赛和奖励机制,促进视频库和动画库的制作。

3、下放一定的网络管理权限,鼓励开设个性化的网上教学资源库或教学网站,从而展示自己制作的教学资源、教学课件等等。

4、制作电视录相,由教研室组织专人操作基因工程实验,通过现场拍摄,加注合适的解说词,通过剪辑、配音,制作成电视录像,从而增强学员对基因工程知识的领会。

5、注意积累CBS教学、PBL教学中的典型问题的电子素材。

五、教学必需的保障条件及建议

分子实验室四间(准备室一间、操作室一间,检测室两间),操作室具有4个实验台一次性通过学员20人。

教学仪器设备:主要包括2个超净工作台,1个摇床,微量移液器(1毫升、200微升、20微升)4套,DNA电泳仪,蛋白质电泳仪,凝胶成像仪,PCR仪等。

 

第五部分  附录

 

一、课程教材

(一)使用教材

楼士林等编著《基因工程》,科学出版社,第二版(21世纪高等院校教材,国家理科基地教材)

三、         参考资料

1. 专业书籍:《基因工程原理》(第二版)(上、下册),吴乃虎主编,科学出版社,2005

2. 专业书籍:《基因工程》,杨汝德主编,华南理工大学出版社, 2003

3. 专业书籍:《医学分子生物学实验技术》,药立波主编,人民卫生出版社,2002

4. 专业书籍:《基因工程》,张惠展主编,华东理工大学出版社,2005

5. 专业书籍:《分子克隆实验指南》,[美] J.萨姆布鲁克等,科学出版社 2002

6.专业书籍:《发酵过程原理》,叶勤主编,化学工业出版社,2005年第一版,北京

7.专业书籍:《蛋白质研究技术》,颜真主编,第四军医大学出版社,2007

8.专业书籍:《生物工程下游技术》,刘国诠主编,化学工业出版社, 2003 

9.专业书籍:《基因工程》,贺淹才主编,清华大学出版社2006年第一版,北京

10.专业期刊:《中国生物工程杂志》,中科院文献情报中心和国家科技部中国生物工程开发中心共同主办

11.专业期刊:《Genomics Proteomics & Bioinformatics》,中国科学院北京基因组研究所主办

12.专业期刊:《基因组学与应用生物学》,广西大学主办

13.网络课程:《基因工程》网络课,网址 http://jpkc.zju.edu.cn:8080/kc/index.jsp

14.网络课程:《基因工程-精品课程》,湖南师范大学主办,http://jpkc2.hunnu.edu.cn/c339/index.htm

15.学科网站:南方医科大学基因工程研究所网站,http://web2.fimmu.com/dnachip/board.asp

二、课程标准主要编写人和审核人

1、主要编写人

颜  真  张  菊  郭宴海  赵锦荣  雷小英  刘永兰 

2、主要审核人

颜  真  张  菊

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