新疆农业大学：农学院《基因工程》课程教学大纲（民）

基因工程课程教学大纲（民）一、基本概况课程名称：基因工程（Geneticengineering）课程代码：131010251课程类别：专业核心课学时/学分：44/2.5（其中理论44学时，实验0学时）需预修课程：生物化学、分子生物学、遗传学适用专业：（层次）适于本科生物技术专业学生使用课程简介基因工程是生命科学的重要学科，课程的主要内容包括基因工程的基本原理和方法：目的基因的获得，基因克隆的工具酶、载体，重组分子、重组子的鉴定与表达。课程的主要目的在于使学生掌握基因工程的意义、基因工程操作的基本理论，技术，应用和最新研究进展，为今后开展基因工程研究打下理论基础。二、教学目标学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：1.理论、知识目标：使学生在理解和掌握基因工程基础理论知识、基本实验研究的原理及操作技能的基础上，建立基因工程知识体系、基因工程研究的方法体系及分析和解决实际问题的能力体系。2.能力目标：培养学生能够运用辩证的观点正确认识基因工程及转基因技术，培养学生独立观察、思考和分析问题、解决问题和提出问题的能力。3.达成目标：使学生进入社会进行生物工程方面的研究或工作时达到够用、管用、会用。同时，训练学生的逻辑思维方法、协作、协调能力，建立学生学习和工作的方法体系。本课程支撑人才培养方案毕业要求的1~4项。三、教学内容及教学要求绪论（讲课2学时：实验0学时）教学内容：1.基因与基因工程；2.基因工程的操作和应用；3.目的基因研究。教学要求：1.掌握基因工程的概念及其与生物工程的关系：2.掌握基因工程的操作流程与基因工程研究的基本技术路线；3.了解基因工程的研究内容。本章重点、难点：重点：基因的概念、基因工程与生物工程的关系、基因工程的操作流程、基因工程的应用、目的基因、获得目的基因的途径。难点：基因工程的操作流程、获得目的基因的途径。第一章基因工程工具酶（讲课4学时：实验0学时）教学内容：1.限制性核酸内切酶：IⅡ型限制性核酸内切酶的基本特性，影响核酸内切限制酶活性的因素：2.DNA连接酶：DNA连接酶的发现、DNA连接酶的连接机理、粘性末端DNA片段的连接：

基因工程课程教学大纲（民） 一、基本概况 课程名称：基因工程（Genetic engineering） 课程代码：131010251 课程类别：专业核心课 学时/学分：44/2.5（其中理论44学时，实验0学时） 需预修课程：生物化学、分子生物学、遗传学 适用专业：（层次）适于本科生物技术专业学生使用 课程简介 基因工程是生命科学的重要学科，课程的主要内容包括基因工程的基本原理和方法：目的基因的获得，基因克 隆的工具酶、载体，重组分子、重组子的鉴定与表达。课程的主要目的在于使学生掌握基因工程的意义、基因工程 操作的基本理论，技术，应用和最新研究进展，为今后开展基因工程研究打下理论基础。 二、教学目标 学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求： 1.理论、知识目标： 使学生在理解和掌握基因工程基础理论知识、基本实验研究的原理及操作技能的基础上，建立基因工程知识体 系、基因工程研究的方法体系及分析和解决实际问题的能力体系。 2.能力目标： 培养学生能够运用辩证的观点正确认识基因工程及转基因技术，培养学生独立观察、思考和分析问题、解决问 题和提出问题的能力。 3.达成目标： 使学生进入社会进行生物工程方面的研究或工作时达到够用、管用、会用。同时,训练学生的逻辑思维方法、 协作、协调能力，建立学生学习和工作的方法体系。本课程支撑人才培养方案毕业要求的1~4项。 三、教学内容及教学要求 绪论 （讲课2学时；实验0学时） 教学内容： 1.基因与基因工程； 2.基因工程的操作和应用； 3.目的基因研究。 教学要求： 1.掌握基因工程的概念及其与生物工程的关系； 2.掌握基因工程的操作流程与基因工程研究的基本技术路线； 3.了解基因工程的研究内容。 本章重点、难点： 重点：基因的概念、基因工程与生物工程的关系、基因工程的操作流程、基因工程的应用、目的基因、获得 目的基因的途径。 难点：基因工程的操作流程、获得目的基因的途径。 第一章 基因工程工具酶（讲课4学时；实验0学时） 教学内容： 1.限制性核酸内切酶：Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性，影响核酸内切限制酶活性的因素； 2.DNA连接酶：DNA连接酶的发现、DNA连接酶的连接机理、粘性末端DNA片段的连接；

3.DNA聚合酶：DNA聚合酶的功能、E.ColiDNA聚合酶在基因工程中的重要用途：4.逆转录酶：逆转录酶的功能及特点。教学要求：1.掌握限制性核酸内切酶和DNA连接酶的特征、位点及发挥作用的条件：2.熟悉DNA聚合酶的特征及属性；3.了解逆转录酶的特点。本章重点、难点：重点：限制性核酸内切酶的类型及其特征，Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性，Ⅱ型限制性核酸内切酶的切割方式，影响核酸内切限制酶活性的因素。DNA连接酶的连接机理，粘性未端DNA片段的连接，影响DNA连接酶连接反应的因素。掌握DNA聚合酶的功能以及E.coliDNA聚合酶在基因工程中的重要用途。逆转录酶的功能及特点。难点：限制性核酸内切酶和DNA连接酶的特征、位点及发挥作用的条件、影响DNA连接酶连接反应的因素。第二章基因工程载体（讲课6学时；实验0学时）教学内容：1.质粒（plasmid）载体：质粒的类型、质粒的一般生物学特性、理想质粒载体的必备条件、质粒载体的构建、经典的大肠杆菌质粒载体、常用的质粒载体；2.噬菌体载体：噬菌体的一般特性、噬菌体的生活周期、单链噬菌体载体、双链噬菌体载体一入载体：3.表达载体：表达载体构建的一般原则、植物表达载体。教学要求：1.掌握载体的基本结构和质粒载体；2.了解噬菌体载体的特点、构建原理；3.了解酵母人工染色体和细菌人工染色体的结构和工作原理。本章重点、难点：重点：质粒的类型，理想质粒载体的必备条件，质粒载体的构建，经典的大肠杆菌质粒载体，常用的质粒载体：掌握M13赚菌体载体的主要用途：双链赚菌体载体一入载体构建的基本原理，构建2赚菌载体的基本步骤和内容：表达载体构建的一般原则，常用植物表达载体。难点：理想质粒载体的必备条件，质粒载体的构建，构建入噬菌载体的基本步骤和内容。第三章分子基本操作技术（讲课4学时：实验0学时）教学内容：1.DNA的提取与纯化；2.RNA的提取与纯化：3.核酸的检测及保存。教学要求：掌握各类DNA提取的原理与技术。本章重点、难点：重点：碱抽提法提取DNA，提取DNA的其他方法，DNA的定量和纯度测定。掌握RNA的提取与纯化的原理与步骤。核酸的检测的三种主要方法及其原理、核酸的保存的关键因素。难点：DNA的定量和纯度测定、RNA的提取与纯化的原理与步骤。第四章基因文库的构建与目的基因的获取（讲课6学时：实验0学时）教学内容：1.目的基因：2.基因文库的构建；3.cDNA的合成和克隆；

3.DNA聚合酶：DNA聚合酶的功能、E．coli DNA聚合酶在基因工程中的重要用途； 4.逆转录酶：逆转录酶的功能及特点。 教学要求： 1.掌握限制性核酸内切酶和DNA连接酶的特征、位点及发挥作用的条件； 2.熟悉DNA聚合酶的特征及属性； 3.了解逆转录酶的特点。 本章重点、难点： 重点：限制性核酸内切酶的类型及其特征，Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性，Ⅱ型限制性核酸内切酶的切 割方式，影响核酸内切限制酶活性的因素。DNA连接酶的连接机理，粘性末端DNA片段的连接，影响DNA连接酶连接 反应的因素。掌握DNA聚合酶的功能以及E．coli DNA聚合酶在基因工程中的重要用途。逆转录酶的功能及特点。 难点：限制性核酸内切酶和DNA连接酶的特征、位点及发挥作用的条件、影响DNA连接酶连接反应的因素。 第二章 基因工程载体（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.质粒（plasmid）载体：质粒的类型、质粒的一般生物学特性、理想质粒载体的必备条件、质粒载体的构 建、经典的大肠杆菌质粒载体、常用的质粒载体； 2.噬菌体载体：噬菌体的一般特性、噬菌体的生活周期、单链噬菌体载体、双链噬菌体载体—l载体； 3.表达载体：表达载体构建的一般原则、植物表达载体。 教学要求： 1.掌握载体的基本结构和质粒载体； 2.了解噬菌体载体的特点、构建原理； 3.了解酵母人工染色体和细菌人工染色体的结构和工作原理。 本章重点、难点： 重点：质粒的类型，理想质粒载体的必备条件，质粒载体的构建，经典的大肠杆菌质粒载体，常用的质粒载 体；掌握M13噬菌体载体的主要用途；双链噬菌体载体—l载体构建的基本原理，构建l噬菌载体的基本步骤和内 容；表达载体构建的一般原则，常用植物表达载体。 难点：理想质粒载体的必备条件，质粒载体的构建，构建l噬菌载体的基本步骤和内容。 第三章 分子基本操作技术（讲课4学时；实验0学时） 教学内容： 1.DNA的提取与纯化； 2.RNA的提取与纯化； 3.核酸的检测及保存。 教学要求： 掌握各类DNA提取的原理与技术。 本章重点、难点： 重点：碱抽提法提取DNA，提取DNA的其他方法，DNA的定量和纯度测定。掌握RNA的提取与纯化的原理与步 骤。核酸的检测的三种主要方法及其原理、核酸的保存的关键因素。 难点：DNA的定量和纯度测定、RNA的提取与纯化的原理与步骤。 第四章 基因文库的构建与目的基因的获取（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.目的基因； 2.基因文库的构建； 3.cDNA的合成和克隆；

4.化学法合成目的基因。教学要求：1.了解目的基因（结构基因）的组成及排列方式2.了解自的基因获得的四种方法：直接分离法一一DNA文库、逆转录法一一cDNA文库、化学合成法、PCR法。本章重点、难点：重点：结构基因的组成：原核生物基因的组成：真核生物基因的组成；其他基因组基因的组成；基因的排列。细胞染色体大分子DNA的提取和大片段的制备：载体DNA的制备：载体与外源大片段连接；体外包装及基因组DNA文库的扩增：重组DNA的筛选和鉴定。mRNA的提取及其完整性的确定：cDNA的合成和克隆：目的cDNA的鉴定。磷酸二酯法；亚磷酸三酯法：寡核苷酸连接法。难点：掌握基因区，转录启动区，转录终止区各自的功能与位置。掌握基因组文库构建的基本步骤。了解构建cDNA文库的基本步骤。第五章DNA的体外重组（讲课4学时：实验0学时）教学内容：1.限制性核酸内切酶；2.克隆载体；3.DNA的连接。教学要求：1.掌握基因工程的几类工具酶；2.掌握基因克隆的几类常用载体本章重点、难点：重点：寄主的限制和修饰现象：限制性核酸内切酶的类型：限制性核酸内切的命名：影响限制性核酸内切酶活性的因素：限制性核酸内切酶对DNA的消化作用；限制性核酸内切酶反应的终止。质粒载体：噬菌体载体：柯斯质粒载体。大肠杆菌和T4噬菌体的DNA连接酶：DNA片段在体内和体外的连接：平齐未端的连接：影响连接反应的因素：多克隆位点：插入失活：蓝白筛选。难点：掌握限制性核酸内切酶的定义与作用。掌握蓝白筛选的原理。第六章重组体的转移与重组体的检测（讲课6学时：实验0学时）教学内容：1.重组体向寄主细胞的导入：2.重组体克隆的筛选与鉴定。教学要求：1.学习重组基因的转移：转染，转化，转导，显微注射和电穿孔：2.了解重组体的检测：遗传检测法，物理法，DNA杂交法，DNA-蛋白质法，转译法本章重点、难点：重点：重组体DNA分子的转化或转染：体外包装的入噬菌体的转导。遗传检测法：物理检测法：核酸杂交筛选法：免疫化学检测法；DNA一蛋白质筛选法；转译筛选法。难点：掌握制备感受态受体菌的基本操作步骤。掌握Southernblotting和westernblotting的基本操作步骤。第七章外源基因的表达（讲课6学时：实验0学时）教学内容：1.外源基因在原核细胞中的表达：2.外源基因在真核细胞中的表达

4.化学法合成目的基因。 教学要求： 1.了解目的基因（结构基因）的组成及排列方式； 2.了解目的基因获得的四种方法：直接分离法—— DNA文库、逆转录法—— cDNA文库、化学合成法、PCR 法。 本章重点、难点： 重点：结构基因的组成；原核生物基因的组成；真核生物基因的组成；其他基因组基因的组成；基因的排 列。细胞染色体大分子DNA的提取和大片段的制备；载体DNA的制备；载体与外源大片段连接；体外包装及基因组 DNA文库的扩增；重组DNA的筛选和鉴定。mRNA的提取及其完整性的确定；cDNA的合成和克隆；目的cDNA的鉴定。磷 酸二酯法；亚磷酸三酯法；寡核苷酸连接法。 难点：掌握基因区，转录启动区，转录终止区各自的功能与位置。掌握基因组文库构建的基本步骤。了解构 建cDNA文库的基本步骤。 第五章 DNA的体外重组（讲课4学时；实验0学时） 教学内容： 1.限制性核酸内切酶； 2.克隆载体； 3.DNA的连接。 教学要求： 1.掌握基因工程的几类工具酶； 2.掌握基因克隆的几类常用载体。 本章重点、难点： 重点：寄主的限制和修饰现象；限制性核酸内切酶的类型；限制性核酸内切酶的命名；影响限制性核酸内切 酶活性的因素；限制性核酸内切酶对DNA的消化作用；限制性核酸内切酶反应的终止。质粒载体；噬菌体载体；柯 斯质粒载体。大肠杆菌和T4噬菌体的DNA连接酶；DNA片段在体内和体外的连接；平齐末端的连接；影响连接反应的 因素；多克隆位点；插入失活；蓝白筛选。 难点：掌握限制性核酸内切酶的定义与作用。掌握蓝白筛选的原理。 第六章 重组体的转移与重组体的检测（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.重组体向寄主细胞的导入； 2.重组体克隆的筛选与鉴定。 教学要求： 1.学习重组基因的转移：转染，转化，转导,显微注射和电穿孔； 2.了解重组体的检测：遗传检测法，物理法，DNA杂交法，DNA-蛋白质法，转译法。 本章重点、难点： 重点：重组体DNA分子的转化或转染；体外包装的入噬菌体的转导。遗传检测法；物理检测法；核酸杂交筛选 法；免疫化学检测法；DNA—蛋白质筛选法；转译筛选法。 难点：掌握制备感受态受体菌的基本操作步骤。掌握Southern blotting 和western blotting的基本操作步 骤。 第七章 外源基因的表达（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.外源基因在原核细胞中的表达； 2.外源基因在真核细胞中的表达

教学要求：掌握在原核细胞中的表达和在真核细胞中表达的不同模式。本章重点、难点：重点：原核生物基因表达的特点：基因表达的调控序列：几种类型的原核表达载体；提高克隆基因表达效率的途径。真核细胞基因克隆载体（掌握穿梭载体，TI质粒和SV40病毒载体的工作原理）；哺乳动物基因转移的选择标记：外源基因导入真核细胞的方法。难点：了解三类原核表达载体。了解选择标记的意义与种类，掌握动物显微注射转基因技术的主要操作步骤。第八章植物的基因工程（讲课6学时：实验0学时）教学内容：1.植物转化系统的建立；2.植物基因转移的途径；3.植物基因的表达。教学要求：学习植物基因工程目的基因类型，掌握不同基因转化的方法与程序。本章重点、难点：重点：高频再生系统的建立：抗生素敏感试验：农杆菌的敏感性试验。二元载体系统；农杆菌介导法进行植物基因转化的主要程序：植物基因工程中常用的报告基因：植物基因转化其他方法。植物表达抗感染的病毒外壳蛋白：植物表达微生物毒素以阻止昆虫蚕食：抗除草剂植物；转基因花卉植物。难点：掌握建立植物再生系统的基本操作步骤。掌握植物基因转化的三大类方法（农杆菌，基因枪和花粉管通道法）。掌握一个高效的转化载体应具备的条件。四、考核方式及成绩评定考试：闭卷考试（70%）+课堂表现（20%）+考勤（10%）五、教材及参考书目教材：《基因工程》第二版，陈宏主编，中国农业出版社，2011年，标准书号：978-7-10-915702-6。参考书目：1.《基因工程原理》上下册，吴乃虎主编，科学出版社（第二版），2002年，标准书号：978-7-030-09708-8。2.《基因工程》，李立家、肖庚富主编，科学出版社，2004年，标准书号：978-7-030-12925-3。3.《植物基因工程》，王关林主编，科学出版社，2014年，标准书号：978-7-030-41090-0。4.《分子克隆实验指南》第三版、第四版，J.萨姆布鲁克（Sambrook.J.）编著，科学出版社，标准书号：978-7-030-10338-3

教学要求： 掌握在原核细胞中的表达和在真核细胞中表达的不同模式。 本章重点、难点： 重点：原核生物基因表达的特点；基因表达的调控序列；几种类型的原核表达载体；提高克隆基因表达效率 的途径。真核细胞基因克隆载体（掌握穿梭载体，TI质粒和SV40病毒载体的工作原理）；哺乳动物基因转移的选择 标记；外源基因导入真核细胞的方法。 难点：了解三类原核表达载体。了解选择标记的意义与种类，掌握动物显微注射转基因技术的主要操作步 骤。 第八章植物的基因工程（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.植物转化系统的建立； 2.植物基因转移的途径； 3.植物基因的表达。 教学要求： 学习植物基因工程目的基因类型，掌握不同基因转化的方法与程序。 本章重点、难点： 重点：高频再生系统的建立；抗生素敏感试验；农杆菌的敏感性试验。二元载体系统；农杆菌介导法进行植 物基因转化的主要程序；植物基因工程中常用的报告基因；植物基因转化其他方法。植物表达抗感染的病毒外壳蛋 白；植物表达微生物毒素以阻止昆虫蚕食；抗除草剂植物；转基因花卉植物。 难点：掌握建立植物再生系统的基本操作步骤。掌握植物基因转化的三大类方法（农杆菌，基因枪和花粉管 通道法）。掌握一个高效的转化载体应具备的条件。 四、考核方式及成绩评定 考试：闭卷考试（70%）+课堂表现（20%）+考勤（10%） 五、教材及参考书目 教材：《基因工程》第二版，陈宏主编，中国农业出版社，2011年，标准书号：978-7-10-915702-6。 参考书目： 1.《基因工程原理》上下册，吴乃虎主编，科学出版社(第二版)，2002年，标准书号：978-7-030-09708-8。 2.《基因工程》，李立家、肖庚富主编，科学出版社，2004年，标准书号：978-7-030-12925-3。 3.《植物基因工程》，王关林主编，科学出版社，2014年，标准书号：978-7-030-41090-0。 4.《分子克隆实验指南》第三版、第四版，J.萨姆布鲁克（Sambrook.J.）编著，科学出版社，标准书号： 978-7-030-10338-3