学 分

2

课程类别

必修课（√） 选修课（ ）

理论课（√） 实验课（ ）

任课教师

薛金爱

职称

副教授

授课对象

教学目的和要求

了解生物技术的含义以及发展史，掌握各项生物技术的基本原理及其操作流程。

主要教学方法与手段

采用多媒体与板书相结合，启发式教学，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，充分调动学生学习生物技术概论课程的积极性。

教学重点与难点

重在对基因工程和细胞工程的掌握，理解这两个基本原理操作，才能对其他的生物技术有所了解。

教学进程

第 次课

1

2

3

4

5

6

7

教学内容

绪论

基因工程

细胞工程

发酵工程

酶工程

蛋白质工程

生物芯片和人类基因组计划

学时

2

12

6

4

4

2

2

备注

教材和主要参考资料

基本教材：《生物技术概论》

主要参考资料：《现代生物技术概论》《基因工程原理》 《植物组织培养》 《应用生物技术》 《现代分子生物学》

周次

课时数

2

教学目的

和要求

概要了解生物技术的含义，特点以及生物技术的发展史。了解生物技术的各项技术及其相互关系，认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。

重 点

难 点

掌握生物技术的含义及种类，各类技术的特征及其相互关系。

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

一、 生物技术的含义：

1、 生物技术的定义；

2、 生物技术的种类及其相互关系；

二、 生物技术的发展史：

1、传统生物技术的发展；

2、现代生物技术的发展。

三、生物技术涉及的学科。

四、生物技术对经济社会发展的影响：

现代生物技术的应用领域非常广泛，它对人类社会产生了巨大的影响，其领域包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金等。这些领域的应用必然对人类社会的政治、经济、军事等方面带来影响。

1、改善农业生产，解决食品短缺； 2、提高生命质量，延长人类寿命；

3、解决能源危机，治理环境污染； 4、制造工业原料，生产贵重金属。

采用启发式教学，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，充分调动学生学习生物技术概论课程的积极性。

（可续页）

备注：

本章思考题

1、 什么是生物技术？它包括哪些内容，其内容之间是如何联系的？

2、 简要说明生物技术发展简史？

3、为什么说生物技术是一门综合学科？它与其他学科有什么关系？

主要

参考资料

《现代生物技术概论》《现代分子生物学》

课后反思

本节重点掌握生物技术的各项内容及其相互关系

周次

课时数

5

教学目的

和要求

了解核酸的基本结构和功能，掌握几种基因工程工具酶的功能。

重 点

难 点

DNA聚合酶三种不同的催化活性以及限制性内切酶的切割方式及其产生结果。

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第一节 概述

（一） 基因研究及其发展

（二） 核酸的结构和功能

1、核酸的基本结构（图示）

2、核酸的功能

1〉、DNA的复制：半保留复制的形式（图示）

2〉、DNA分子转录合成RNA

3〉、mRNA翻译合成蛋白质

（三） 基因工程的诞生

（四） 基因工程的步骤和内容

第二节 基因工程的各种工具酶

（一） 工具酶与基因工程

（二） 限制性核酸内切酶

1、限制性内切酶的种类

2、限制性内切酶Ⅱ的切割方式与结果

（三） DNA连接酶

1、连接酶的种类

2、DNA连接方法

（四） 基因工程中的修饰酶

1、DNA聚合酶

2、 T4噬菌体多核苷酸激酶

3、S1核酸酶

4、Bal31核酸酶

5、碱性磷酸酶

第三节 目的基因的获得

（一） 目的基因

（二） 获取目的基因的方法

1、 化学合成法

采用启发式教学，以图示和演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们通过图示能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解基因工程的基本知识。

（可续页）

备注：

本章思考题

1、 了解DNA的结构和功能。

2、 掌握基因工程的内容或步骤。

3、 简述内切酶和连接酶的作用机制。

简述基因工程中常用的聚合酶的催化活性有什么不同？

主要

参考资料

《现代分子生物学》《基因工程原理》

课后反思

本节重点掌握基因工程的内容或步骤，还要理解内切酶和连接酶的作用机制

周次

课时数

3

教学目的

和要求

了解目的基因的基本知识和基因工程中常用的目的基因，掌握获取目的基因几种方法。掌握基因载体的共性，了解一些常规载体及其特性；

重 点

难 点

提取目的基因的方法：聚合酶链式反应法和基因文库法。质粒载体和λ噬菌体的特性

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

2、 聚合酶链式反应法

（1） PCR基本原理及其特点

（2） Taq   DNA聚合酶

3、基因文库法

1〉、文库的构建

（1）基因组文库的构建（图示）

（2）cDNA文库的构建

2〉、文库的筛选

第四节 载体的构建和选择

（一）基因载体

         1、基因工程中常用的一些载体

         2、基因工程中的载体应具有的一些共性

（二）细菌质粒载体

         1、质粒的生物学特性

          1〉、质粒的定义

          2〉、质粒的类型

          3〉、质粒DNA复制的类型

         2、质粒载体的条件

         3、常规质粒载体

          1〉、PSC101质粒载体

          2〉、PBR322质粒载体

          3〉、PUC 系列载体PGEM系列载体

          4〉、穿梭质粒载体

          5〉、表达质粒载体

（三）噬菌体载体

          1、噬菌体的生物学特性

          2、常规噬菌体载体

           1〉、λ噬菌体载体

           2〉、M13单链噬菌体载体

           3〉、噬菌粒载体

（四）柯斯质粒载体

（五）真核病毒载体

          1、猴空疱病毒载体

          2、牛痘病毒载体

          3、牛乳头瘤病毒载体

          4、昆虫杆状病毒载体

          5、与基因治疗有关的载体

采用启发式教学，以图示和演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们通过图示能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解基因工程的基本知识。

备注：

本章思考题

1、 简述PCR技术的基本原理及其特点。

2、简述构建基因组文库和cDNA文库的方法（步骤）。

3、基因工程中常用的载体应该具有哪些特点？

4、质粒类型和质粒DNA复制的类型有哪些？二者之间是如何联系的？

5、简述质粒、柯斯质粒和λ噬菌体作为载体各具有的个性特征。

主要

参考资料

《现代分子生物学》《基因工程原理》

课后反思

本节重点掌握PCR技术的基本原理和构建基因组文库的方法（步骤）。本节主要掌握质粒载体的类型以及复制的类型，理解它还有什么特性，还要掌握λ噬菌体的两种生存和繁殖方式

周次

课时数

2

教学目的

和要求

掌握目的基因与载体的连接方法以及重组分子导入受体细胞的方法及途径

重 点

难 点

目的基因与载体的平齐末端连接法，重组分子导入原核生物细胞的途径

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

(一) 基因重组

(二) 黏性末端连接法（图示）

(三) 平齐末端的连接

1、同聚物加尾法（图示）

2、衔接物连接法（图示）

3、DNA街头连接法（图示）

（四） 重组分子导入受体细胞

1、受体细胞的概念

2、重组分子导入原核生物细胞的方法：

1〉、转化

2〉、转导

3〉、三亲本杂交

3、重组分子导入真核生物细胞的途径

1〉、真核生物中对酵母的转化方法

2〉、植物细胞重组DNA分子的导入

3〉、重组DNA分子导入哺乳动物细胞的方法

采用启发式教学，以图示的方式，环环相扣，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们通过图示理解所要阐述的内容，做到完全理解基因工程的基本知识。 （可续页）

备注：

本章思考题

1、基因重组的定义？（内容）

2、简答载体DNA与外源DNA连接的方法。

3、简述外源基因导入受体细胞的各种途径。

主要

参考资料

《现代分子生物学》《基因工程原理》

课后反思

本节需要掌握载体和目的基因的连接方法

还需要掌握重组分子导入受体细胞的途径

周次

课时数

2

教学目的

和要求

掌握如何对克隆子进行筛选和鉴定

重 点

难 点

掌握如何对克隆子进行筛选和鉴定

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

（一） 遗传检测

1、 抗生素平板选择法

2、 抗生素插入失活选择法

3、 β--半乳糖苷酶显色法

4、 报告基因检测法

（二） 物理检测法

1、 凝胶电泳检测

  1〉、凝胶电泳的基本原理

  2〉、凝胶电泳的分辨力

  3〉、凝胶电泳的识别（图示）

  4〉、脉冲电场凝胶电泳

2、 内切酶图谱鉴定

3、   PCR鉴定

4、   DNA测序鉴定

5、   R-环检测法

（三） 核酸杂交筛选法

1、 核酸杂交的原理

2、 萨瑟恩DNA印迹杂交（图示）

3、 诺塞恩RNA印迹杂交

4、 斑点印迹杂交和狭线印迹杂交

5、 菌落或噬菌斑印迹杂交

（四） 免疫化学检测法

采用启发式教学，以图示和演绎的方式，环环相扣，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们通过图示理解所要阐述的内容，做到完全理解基因工程的基本知识。

备注：

本章思考题

1、简述凝胶电泳和核酸杂交技术的基本原理

2、什么叫诺塞恩印迹杂交和萨瑟恩印迹杂交？

主要

参考资料

《现代分子生物学》《基因工程原理》

课后反思

本节重点掌握凝胶电泳（原理，识别，分辨力）核酸杂交技术（原理和类型）

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解细胞学说的建立和发展，掌握细胞工程常用的几种基本技术

重 点

难 点

三种技术的原理和步骤

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第一节 细胞学说的建立和发展

（一） 细胞的发现

（二） 细胞学说的建立

（三） 细胞学说对细胞研究的推动作用

 1、原生质理论的提出

 2、细胞受精和分裂的研究

 3、一些重要细胞器的发现

第二节 细胞工程基本技术

（一） 细胞培养技术

（二） 细胞融合技术

 1、制备原生质体

 2、诱导细胞融合

 3、筛选杂合细胞

（三） 细胞拆合技术

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们能更好的理解所要阐述的内容，做到完全掌握细胞工程的几种基本技术。

备注：

本章思考题

1、 阐述细胞培养技术和细胞融合技术的操作过程。

2、 细胞拆合的方式有几种？

主要

参考资料

《现代生物技术概论》

课后反思

本节重在理解细胞工程的三种基本技术

周次

课时数

4

教学目的

和要求

掌握植物组织培养，细胞培养，原生质体培养和体细胞杂交的技术，了解单倍体育种和人工种子的应用

重 点

难 点

植物细胞生物反应器的大规模培养，原生质体的融合及筛选

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

（一） 几个基本概念

（二） 植物组织培养

1、 预备阶段：选择合适的外植体，除去病原菌及杂菌，制备外植体，配置适宜的培养基。

2、 诱导去分化阶段

3、 继代增值阶段

4、 生根发芽阶段

5、 移栽成活阶段

（三） 植物细胞培养

1、 基本方法：根据培养对象分为：单细胞培养，单倍体培养，原生质体培养

根据培养系统分为：悬浮培养，液体培养，固体培养，固体化培养

  2、 植物单细胞培养：单细胞的制备，单细胞的培养方法

  3、 植物细胞的生物反应器的大规模培养：生物反应器的选择，植物细胞培养的影响因素

（四） 原生质体培养和体细胞杂交

  1、原生质体的制备

  2、原生质体的培养方法

  3、原生质体融合和体细胞杂交：原生质体的融合，杂合体的鉴别和筛选

（五）单倍体育种:：单倍体育种的优越性

（六）人工种子的研制：人工种子的构成特点

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，使他们能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解植物细胞工程的基本知识

备注：

本章思考题

1、组织培养的概念及其大概步骤

2、植物细胞培养的方法有哪些？

3、植物细胞大规模培养采用什么方式？在大规模培养中有哪些影响因素？

4、原生质体的融合过程和融合结果是什么？

5、单倍体植株形单体弱，为什么还要诱发产生单倍体植株？

6、人工种子包括哪几部分？如何制备人工种子？

主要

参考资料

《植物组织培养》 《现代生物技术概论》

课后反思

本节主要是要求掌握植物组织培养和细胞培养的方法

了解植物原生质体的融合技术

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解发酵工程的发展历史，掌握微生物发酵工程的上游技术

重 点

难 点

菌种的选育

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第一节 发酵工程概述

1、 发酵工程的发展简史：五个阶段：天然发酵阶段；发酵技术发展的第一个转折时期------纯培养技术的建立；发酵技术发展的第二个转折时期----通气搅拌技术的建立；发酵技术发展的第三个转折时期---代谢控制发酵技术；发酵技术发展的第四个转折时期---基因工程技术。

2、 发酵工程的应用范畴：六个方面

第二节 微生物发酵工程的上游技术

（一） 自然选育

（二） 诱变育种

 1、诱变育种的基本方法：物理和化学诱变

 2、变异菌株的筛选

 3、菌种的保藏

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解微生物发酵工程的基本知识。

备注：

本章思考题

1、 1、发酵工程的发展经历了几个时期？他们分别是什么？

2、 列举几种具有生产价值的发酵类型。

3、 发酵工程包括哪三个阶段？

主要

参考资料

《发酵工程学》《现代生物技术概论》

课后反思

本节重点了解菌种的诱变育种

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解一般的发酵类型，了解发酵的一般过程，掌握发酵过程中需要优化的参数。

重 点

难 点

发酵的优化与控制

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第三节 发酵工程中游技术

（一） 固体发酵

（二） 液体发酵

 1、液体发酵的类型：静置培养和通气培养

 2、发酵罐的类型：固体罐和液体罐；液体罐又有好气罐和厌气罐

 3、发酵罐的运行方式：分批，半连续，连续

（三） 发酵过程

 1、发酵原料的预处理

 2、菌种的制备

 3、种子扩大培养

 4、发酵

 5、发酵液预处理和过滤

 6、提取和精制

 7、成品包装检验以及“三废”处理和利用

（四） 发酵过程的优化参数

第四节 发酵产品的下游加工过程

（一） 概述：下游加工过程分为四个阶段

（二） 发酵液的预处理和固液分离方法：

（三）、微生物细胞的破碎方法

（四）、提取：1、萃取，2、沉淀

（五）、精致

（六）、成品加工

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，使他们能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解为生物发酵过程的中，下游技术。

备注：

本章思考题

1、微生物发酵的类型有哪两类？并将二者进行比较。

2、发酵过程中需要优化的一些参数有哪些？

3、发酵工程下游加工技术中提取和精制的方法是什么？

主要

参考资料

《发酵工程学》《现代生物技术概论》

课后反思

本节重在了解当今微生物发酵的主体类型

周次

课时数

2

教学目的

和要求

掌握酶的发酵生产，分离纯化的方法，酶分子的改造方法；

重 点

难 点

酶分离纯化的方法，酶分子改造的措施。

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

（一） 酶的发酵生产

1、 优良的产酶菌种应具备的条件

2、 培养基

3、 提高酶产量的措施：添加诱导物；降低阻遏物浓度；表面活性剂；添 加产酶促进剂

（二） 酶的分离纯化

1、 提取酶时应注意的问题：温度；pH值；盐浓度；搅拌；酶液的处理

2、 酶的分离纯化过程：

1〉、材料的预处理；

2〉、细胞的破碎：机械法、超声波法、冻融法、渗透压法、酶水解法；

3〉、酶的抽提；

4〉、分离纯化：沉淀分离法、层析法、 电泳法、离心法

（三） 酶分子的改造和模拟

1、酶分子的改造：

1〉、增加酶的稳定性的方法

2〉、通过化学修饰或酶法修饰改变酶的活性

3〉、消除免疫原性或抗原性以利于医疗应用

2、酶的模拟

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们通过图示能更好的理解所要阐述的内容，做到完全理解酶工程基本知识。

备注：

本章思考题

1、生产酶过程中采取什么方式来提高酶的产量？

2、酶生产后要进行分离纯化，简述一下分离纯化过程。

3、通过哪些方法改造酶分子来满足生产实践的需求。

主要

参考资料

《现代应用生物技术》《酶工程》

课后反思

本节主要是要求了解酶的发酵生产的方法以及分离纯化

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解酶的固定化方法，酶固定化后性质的变化以及酶反应器的设计原则。

重 点

难 点

酶及细胞固定化的方法。

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第二节 固定化酶和固定化细胞技术

（一） 固定化酶具有的优点

（二） 固定化酶的制备

1、 载体结合法：

1〉、共价结合

  2〉、 离子结合

  3〉、 物理吸附法

  2、交联法

  3、包埋法：

1〉、聚合物包埋法

   2〉、 微胶囊包埋法

（三） 细胞的固定化方法；包埋法；物理吸附法

（四） 固定化酶的性质：底物特异性改变；酶稳定性变化；最适pH值改变；最适温度改变；动力学常熟改变。

第三节 酶反应器

1、 酶反应器的基本类型：

2、 酶反应器的设计原则：通用、简单、易操作、损耗低

3、 酶反应器的选择：

1〉、根据固定化酶的形状进行选择

   2〉、根据底物的物理性质进行选择

   3〉、根据酶反应动力学特性进行选择

   4〉、根据酶的稳定性进行选择

   5〉、根据操作要求以及反应器费用进行选择

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们理解所要阐述的内容，做到完全理解酶固定化及酶反应器的基本知识。

备注：

本章思考题

1、固定化和游离酶比较，固定化酶的优势有哪些？

2、如何制备固定化酶？固定化酶的性质变化主要表现在哪些方面？

3、设计酶反应器应遵循的一定原则是什么？

4、如何选择一类合适的反应器？

主要

参考资料

《现代应用生物技术》《现代生物技术概论》

课后反思

本节重在要求了解酶的固定化方法，了解酶反应器的相关知识

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解蛋白是工程研究的必要性和研究内容，掌握蛋白质工程的基本技术了解蛋白质组学的相关理论知识及其应用

重 点

难 点

蛋白质工程的基本技术，蛋白质组学的相关理论知识

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

第一节 概述

一、开展蛋白质工程重要性：1、生产需要   2、基础研究

二、蛋白质工程的研究内容：1、合成新的蛋白质

2、对现有的蛋白质加以定向该造、设计、构建和生产出比自然界存在的蛋白质功能更优良、更符合人类需求的功能蛋白质

第二节 蛋白质工程技术

一、蛋白质结构的分析方法：

（一）、蛋白质晶体学方法：（二）、二维磁共振方法、（三）、蛋白质折叠研究方法（四）、蛋白质工程计算机辅助分子设计、（五）、蛋白质序列分析

二、蛋白质功能的恶研究

（一）、酶学方法

（二）、蛋白质和多肽激素、生长因子的研究方法：生物测定法；放射免疫测定方法；物理化学测定方法、（三）、受体蛋白质功能的研究方法

（四）、免疫活性蛋白质的研究方法、（五）、核酸结合蛋白的研究方法

第三节 蛋白质组学

一、蛋白质组学的产生

二、蛋白质组学的概念

三、蛋白质组学研究的技术手段

1、蛋白质组的分离技术

2、蛋白质组的鉴定技术

 1〉、质谱技术、2〉、蛋白质芯片技术

 3〉、蛋白质信息组学4〉、酵母双杂交系统

 5〉、噬菌体展示技术、6〉、核素标记亲和标签技术

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们理解所要阐述的内容，做到完全理解蛋白质工程的研究内容和基本技术。

备注：

本章思考题

1、蛋白质工程研究的内容是什么？开展蛋白质工程的意义？

2、采取哪些方法对蛋白质结构和功能进行研究。

3、蛋白质组学的概念。

4、采用哪些技术手段来对蛋白质组学进行研究的？

主要

参考资料

《现代生物技术概论》

课后反思

本节重在了解蛋白质工程及蛋白质组学的相关技术和手段

周次

课时数

2

教学目的

和要求

了解生物芯片的相关知识，了解人类基因组计划的相关内容

重 点

难 点

基因芯片和蛋白质芯片的比较，人类基因组计划的研究内容

教学进程

（含章节

教学内容、学时分配、

教学方法、 辅助手段）

（一） 生物芯片的概念

1、 生物芯片的概念  2、生物芯片的特征

（二） 生物芯片技术发展的三个阶段

1、微阵列生物芯片技术：（1）基因芯片 （2）蛋白质芯片

2、微流路芯片：流过式芯片、微电子芯片、PCR芯片、毛细管电泳芯片、毛细管层析芯片、多功能集成芯片、3、微缩芯片实验室

（三）、其他种类的芯片：1、 组织芯片 2、 细胞芯片

（四）、生物芯片的应用

        1〉、基因表达分析、2〉、基因型 基因突变 和多态性分析3〉、大规模的DNA测序、 4〉、在肿瘤研究中的应用、 5〉、在病源微生物检测中的应用、 6〉、在药物研究中的应用、7〉、在中医学领域中的应用、 8〉、在其他方面的应用

（五）人类基因组计划实施的背景

（六）人类基因组计划的研究内容：

 1、遗传图谱， 2、物理图谱，3、转录图， 4、序列图

（三）、后基因组学

 1、基因组结构和功能预测---- 功能基因组学

1〉、基因组生物信息学，2〉、基因组元素组成的识别，3〉、疾病基因组学 4〉、药物基因组学

 2、蛋白质组学：1〉、蛋白质结构的研究；2〉、蛋白质功能的研究

（四）、我国人类基因组计划

采用启发式教学，以演绎的方式，环环相扣层层深入，给学生引出所要学习的概念和内容，使他们理解所要阐述的内容，做到完全理解生物芯片的相关知识。

备注：

本章思考题

1、生物芯片的概念和特征。

2、生物芯片技术发展的三个阶段是什么？

3、基因芯片是什么？

4、人类基因组计划的研究内容是什么？

5、比较遗传图谱和物理图谱有什么不同。

6、后基因组的内容包括哪些？

主要

参考资料

《现代分子生物学》《生物芯片》

课后反思

基因芯片和蛋白质芯片的比较