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《现代生物技术概论》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：220266课程名称：生物技术概论英文名称：Introduce to Biotechnology课程类别：专业必修课学时：36学分：2适用对象: 农学和生物技术专业学生考核方式：（考试，课程论文，平时成绩各占70％，20％，10％）先修课程：植物学、生物学、生物化学、分子生物学、普通遗传学、分子遗传学二、课程简介“生物技术概论”是农科类的专业选修课，先修课程主要有“英语、专业英语、植物学、生物学、生物化学、分子生物学、普通遗传学、分子遗传学”等。
本学科综合上述学科的理论基础、方法和技术，通过讲述“现代事物技术的概念和发展简史”、“生物工程各项技术”、“基因克隆、转化、调空及其表达”、以及在“农业、环境、健康和能源”方面的应用，旨在使学生通过本课程的学习了解现代事物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和在国民经济中的应用，为今后开展生物技术相关研究和学习提供基础。
三、课程性质与教学目的当今世界，各国综合国力竞争，实际上是现代科学技术的竞争，现代生物技术被世界各国视为一种高新技术。
生物技术在解决人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及资源问题具有重要意义，对国计民生将产生重大的影响，尤其是随着人类基因组计划的实施，生物技术在农业上的应用正不断发展，因此让高等院校学生了解现代事物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和相应对策，对拓展知识面、提高现代科技素质具有重要意义四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求1．概要了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发展史。
2．了解生物技术的各项技术及其相互关系3．认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。
（二）教学内容第一节现代生物技术的概念1.主要内容：生物技术概念、基本内容、所设计的学科。
2.基本概念和知识点：生物技术、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程。
现代生物理论知识点归纳总结现代生物理论是一个不断发展和更新的领域，涵盖了从分子生物学到生态学的多个层面。
以下是对现代生物理论的一些关键知识点的归纳总结：### 细胞生物学- 细胞结构：细胞是生命的基本单位，具有细胞膜、细胞质、核糖体、内质网、高尔基体等结构。
- 细胞周期：细胞的生长、分裂和死亡过程，包括间期、有丝分裂和减数分裂。
- 细胞信号传导：细胞如何通过信号分子进行信息传递，影响细胞行为和功能。
### 分子生物学- 遗传物质：DNA和RNA是生物体的遗传物质，负责存储和传递遗传信息。
- 基因表达：基因如何被转录成mRNA，再翻译成蛋白质。
- 蛋白质合成：氨基酸如何通过核糖体合成蛋白质。
### 遗传学- 遗传定律：孟德尔的遗传定律，包括分离定律和独立分配定律。
- 基因突变：基因序列的改变，可能导致遗传性状的变化。
- 遗传多样性：基因变异和重组是生物进化的基础。
### 生物进化- 自然选择：达尔文提出的进化机制，适者生存，不适者淘汰。
- 物种形成：物种如何通过地理隔离、生殖隔离等方式分化。
- 分子进化：基因和蛋白质序列的变化反映了生物的进化历程。
### 生态学- 生态系统：生物群落与其环境相互作用形成的系统。
- 能量流动：生态系统中能量的输入、传递和输出过程。
- 物种多样性：生态系统中不同物种的丰富程度。
### 生物技术- 基因工程：通过基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，对生物体的基因进行修改。
- 克隆技术：通过无性繁殖产生遗传上相同的生物体。
- 合成生物学：设计和构建新的生物部件、设备和系统。
### 系统生物学- 生物网络：生物体内复杂的相互作用网络，如代谢网络、信号传导网络。
- 系统分析：通过计算模型和数据分析，研究生物系统的动态行为和功能。
### 神经生物学- 神经传导：神经细胞如何通过电信号和化学信号传递信息。
- 大脑功能：大脑如何控制行为、情感和认知过程。
- 神经可塑性：神经系统对经验的适应性变化。
《现代生物技术概论》教案一、教学目标1. 让学生了解现代生物技术的概念、范围和应用领域。
2. 使学生掌握生物技术的基本原理和技术方法。
3. 培养学生对生物技术的兴趣和好奇心，提高其科学素养。
二、教学内容1. 现代生物技术的定义和范围2. 生物技术的基本原理3. 生物技术的应用领域4. 生物技术的伦理和法律问题5. 我国生物技术的发展现状和趋势三、教学方法1. 讲授法：讲解现代生物技术的基本概念、原理和应用。
2. 案例分析法：分析具体的生物技术应用案例，让学生更好地理解生物技术的作用。
3. 小组讨论法：引导学生探讨生物技术的伦理和法律问题，培养其批判性思维。
4. 视频教学法：播放有关生物技术的视频资料，增加学生的直观感受。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《现代生物技术概论》相关教材或资料。
2. 课件：制作课件，包括图片、图表、视频等资料。
3. 教学设备：投影仪、电脑、音响等。
五、教学过程1. 导入：通过播放一段关于生物技术的短片，引发学生的兴趣，简要介绍本节课的内容。
2. 讲解：详细讲解现代生物技术的定义、范围和基本原理，结合具体案例进行分析。
3. 讨论：组织学生分组讨论生物技术的伦理和法律问题，引导学生思考。
4. 总结：总结本节课的主要内容，强调生物技术的应用领域和我国的发展现状。
5. 作业：布置相关的思考题或练习题，巩固所学知识。
6. 课后拓展：推荐学生阅读相关的书籍或资料，了解生物技术的最新发展动态。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对生物技术基本概念的理解程度。
2. 小组讨论：观察学生在讨论中的表现，评估其批判性思维和团队协作能力。
3. 作业批改：检查学生作业完成情况，评估其对课堂所学知识的掌握。
4. 期末考试：设置相关的考试题目，全面评估学生对生物技术知识的掌握。
七、教学反思1. 反思教学内容：根据学生的反馈和教学效果，调整教学内容，确保教学质量。
2. 反思教学方法：根据学生的参与度和学习效果，优化教学方法，提高教学效果。
现代生物技术概论》课程教学大纲一、基本信息课程编号： Z033144 课程名称：现代生物技术概论英文名称：课程性质：选修课总学时： 36 学分： 2 适用对象：生物科学专业本科二年级先修课程： *二、编写说明（一）课程的性质本课程是高校生物科学专业的专业选修课。
（二）课程教学目标和基本要求本课程的目标任务是：使学生熟悉生物技术的基本原理、技术和方法，了解生物技术在农业、食品、人类健康、能源及环境诸方面的作用和成果，认识生物技术对人类社会生活产生的深刻影响，进一步了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策。
本课程教学将采用理论教学相结合的方式进行。
（三）课程的重点和难点本课程的讲授为1 个学期，分为《生物技术总论》、《基因工程》、《细胞工程》、《发酵工程》、《酶工程》、《蛋白质工程》、《生物技术与农业》、《生物技术与食品》、《生物技术与人类健康》、《生物技术与能源》、《生物技术与环境》和《生物技术发明创新保护与生物安全性》部分。
本课程重点是了解现代生物技术的基本概念、术语、基础理论和基本技术，以及在科技教育、科学研究和生产领域中的应用，使学生全面掌握现代生物技术的基本知识和基本技术，并与相关学科有机衔接，使其融会贯通，进一步系统化而形成完整的知识和技术体系；难点是基因工程、蛋白质工程和酶工程的相关理论基础和技术手段。
《现代生物技术概论》的重点章节是第二章、第三章、第四章、第五章、第六章。
难点章节是第二章、第三章、第五章、第六章。
（四）课程教学方法与手段《现代生物技术概论》专业选修课教学以理论教学法为主，结合多媒体等教学辅助手段，加强学生理解和记忆课程内容。
在加强基础知识的同时，采用课堂PPT的教学方法。
在课堂讲授过程中，适时提出一些问题与学生开展讨论，调动学生学习的积极性，以培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。
为了促进学生对课程内容的学习，可根据讲授内容安排习题课，巩固课堂所学知识。
（五）实践环节本课程为通识课，暂无实践环节（六）教学时数分配表现代生物技术概论》教学时数分配表（七）本课程与其它课程的联系本课程是生物科学专业本科二年级学生的专业选修课，通过对这门课程的学习，旨在培养学生对生物技术相关领域的认识和兴趣，为后续专业课程学习提供导向性。
现代生物技术概论1
现代生物技术是指以生物学为基础，运用化学、物理学、细胞
学等多学科知识，研究和利用生物体内生物分子、细胞和生命过程，从而创造生产、保护环境、防治疾病等方面的新技术和新产业。
生物技术是人类在现代科学技术和经济发展压力下迫切需要的
重要技术之一，其应用领域越来越广泛，包括医学、农业、环保、生态保护等。
生物技术已经成为了世界各国热门的科技发展方向，在全球范围内有着广泛的应用和推广。
在医学领域，生物技术的应用开创了“精准医疗”的新时代，通
过对人体基因、蛋白质、细胞等多个方面的研究，对复杂疾病的
预留、诊断、治疗、康复等方面都有着重要的贡献。
生物技术的
发展，将会推动众多疾病的根本治疗，为人们带来更健康的生活。
在农业领域，生物技术也为解决全球人口增加和农产品供给不
足等问题提供了新的途径。
通过基因工程、组织培养和种苗改良
等技术手段，使植物更加耐病、耐旱、耐寒、抗虫等，提高了农
作物产量和品质，帮助农民解决了很多实际问题。
在环境保护领域，生物技术的应用有助于处理废水、污泥和垃
圾等垃圾问题，达到减少环境污染，保护地球可持续发展的目的。
总之，在人类社会发展进程中，生物技术是一项极为重要的科技，可以带给我们许多新的治疗方法、农作产品以及环保措施等。
我们应该以开发为导向，推动生物技术的创新与发展，在未来的
日子里，迎接更广泛、更深入、更实效的生物技术的应用与发展。
《现代生物技术概论》教案一、教学目标1. 了解现代生物技术的基本概念、发展历程和应用领域。
2. 掌握生物技术的基本原理和技术方法。
3. 了解我国生物技术的现状和发展趋势。
4. 培养学生的科学素养，提高创新能力和实践能力。
二、教学内容1. 生物技术的定义与发展历程2. 基因工程的基本原理与技术方法3. 细胞工程的应用领域与技术方法4. 蛋白质工程的研究意义与技术方法5. 生物信息学的基本概念与研究内容三、教学方法1. 讲授法：讲解生物技术的基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析典型生物技术应用案例，加深学生对知识的理解。
3. 讨论法：组织学生讨论生物技术的发展趋势和伦理问题。
4. 实践操作法：引导学生参与生物技术实验，提高实践能力。
四、教学资源1. 教材：《现代生物技术概论》2. 课件：生物技术相关图片、视频和动画3. 实验材料：生物技术实验所需试剂、仪器和设备4. 网络资源：生物技术相关网站、论文和新闻报道五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。
2. 考试成绩：考察学生对生物技术知识的掌握程度。
3. 实践操作评价：评价学生在生物技术实验中的操作技能和创新能力。
4. 小组讨论评价：评价学生在讨论中的参与程度和见解。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：第1-4课时：生物技术的定义与发展历程第5-8课时：基因工程的基本原理与技术方法第9-12课时：细胞工程的应用领域与技术方法第13-16课时：蛋白质工程的研究意义与技术方法第17-20课时：生物信息学的基本概念与研究内容第21-24课时：生物技术在农业、医药、环保等领域的应用第25-28课时：我国生物技术的现状和发展趋势第29-32课时：生物技术伦理问题及其对策七、教学重点与难点1. 教学重点：生物技术的定义、发展历程和应用领域基因工程、细胞工程、蛋白质工程和生物信息学的基本原理与技术方我国生物技术的现状和发展趋势2. 教学难点：生物技术的基本原理及其在实际应用中的操作方法生物技术伦理问题的分析和解决对策八、教学过程1. 导入：通过展示生物技术在生活中的应用实例，引发学生对生物技术的兴趣。
现代生物技术概论复习题一、名词解释1、生物技术：也称生物工程，是人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理，按照预先的设计，改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2、基因组DNA文库：将某一种基因DNA用适当的限制酶切断后，与载体DNA重组，再全部转化宿主细胞，得到含全部基因组DNA的种群，称为基因组DNA文库。
3、选择标记基因：是指该基因的表达产物对选择剂产生抗性，致使转化细胞不受选择剂影响，能正常生长、发育、分化，从而把转化体选择出来的一类基因。
4、基因和基因组 DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。
一个生物体的全部DNA序列称为基因组（genome）5、载体：把一个有用的目的DNA片段通过重组DNA技术，送进受体细胞中去进行繁殖或表达的工具称为载体。
6、cDNA文库：即由mRNA经过反转录成cDNA,然后来构建文库，构建的文库不包含内含子。
7、转化:外源DNA导入宿主细胞的过程称之为转化。
8、重叠基因：一个基因序列中，含有另一基因的部分或全部序列。
9、基因组文库：把某种生物基因组的全部遗传信息通过载体贮存在一个受体菌克隆子群体中，这个群体即为这种生物的基因组文库。
10、细胞工程：以生物细胞、组织或器官为研究对象，运用工程学原理，按照预定目标，改变生物性状,生产生物产品，为人类生产或生活服务的科学。
11、外植体：指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料。
12、愈伤组织：在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。
13、体细胞杂交：（原生质体融合）指在人工控制条件下不经过有性过程，两种体细胞原生质体相互融合产生杂种的方法。
14、悬浮培养：是将植物游离细胞或细小的细胞团，在液体培养基中进行培养的方法。
15、原生质体：指除去细胞壁的细胞或是说一个被质膜所包围的裸露细胞。
现代生物技术概论现代生物技术是指利用生物学原理和方法，运用现代科学技术手段进行生物学研究和应用的一门学科。
它涉及到生物学、化学、物理学、计算机科学等多个学科的交叉与融合，是当代科技发展的一个重要方向。
现代生物技术在农业、医学、环境保护等领域发挥着重要作用。
在农业领域，通过基因工程技术可以将外源基因导入作物中，使作物获得抗病虫害、耐逆性等特性，提高作物产量和品质。
例如，转基因玉米可以抵抗玉米螟的侵袭，转基因水稻可以抗虫害和耐盐碱。
这些转基因作物的应用有助于解决全球食品安全问题。
在医学领域，现代生物技术的应用也十分广泛。
通过基因测序技术，可以诊断并预测一系列遗传性疾病。
基因治疗技术则可以通过修复或替换患者体内缺陷基因，治疗一些遗传性疾病。
此外，生物制药技术可以利用重组蛋白、抗体等生物制剂生产药物，提高药物的疗效和安全性。
例如，重组人胰岛素的生产技术已经成功应用于糖尿病治疗。
在环境保护领域，现代生物技术也发挥着重要作用。
生物降解技术可以利用微生物降解有机污染物，减少环境污染。
例如，利用特定的细菌和真菌可以降解石油污染物，恢复受污染的土壤和水体。
此外，生物能源技术可以利用植物和微生物转化生物质为可再生能源，减少对传统能源的依赖。
现代生物技术的发展离不开基础研究的支持。
基因组学、蛋白质组学等研究领域的不断突破，为现代生物技术的应用提供了丰富的资源和理论基础。
同时，生物信息学的发展也为大规模数据的处理和分析提供了有力工具，加速了生物技术的进步。
然而，现代生物技术的应用也面临一些挑战和争议。
生物安全问题是其中之一，转基因作物的引入引发了对食品安全和环境风险的担忧。
此外，伦理道德问题也是现代生物技术争议的焦点之一，如基因编辑技术的应用引发了对人类基因改造的争议。
在未来，随着科技的不断进步，现代生物技术将继续发展，为人类社会带来更多的福祉。
同时，我们也需要加强相关法律法规的制定和监管，确保生物技术的安全和可持续发展。
现代生物概论复习重点1．生物学及其研究内容，体系类型生物学：研究生命现象及其活动规律的科学生物学研究对象：生物体本身和生物与环境的关系（研究生物是如何与环境进行物质交换、能量传递和信息交流的）生物学的基本内容：细胞、物质的组成、新陈代谢、生物的分类等等；新陈代谢研究内容：分子生物学；基因的表达、调控；细胞结构、基本生理的细胞生物学；基因组学体系分为三种类型：开放体系(open system)（既有物质交换，又有能量传递）封闭体系(closed system)（只有能量传递、不发生物质交换）隔离体系(isolated system)（既无物质交换也无能量传递）生物体是一个开放体系！2．生命的基本特征（1）化学成分的同一性（2）严整有序的结构（3）新陈代谢（4）生长、发育（development）、繁殖（reproduction）（5）应激性（irritability）。
（6）稳态（7）遗传(heredity)、变异(variation)、进化(evolution)（8）适应（adaptation）3．现代生物学的研究内容DNA重组技术、基因表达调控研究、生物大分子的结构功能研究、基因组/功能基因组与生物信息学研究。
4．生物大分子的构成，分类和功能糖生理功能: 能源和碳源物质：淀粉、糖原•结构物质：纤维素、几丁质、果胶•重要的中间代谢物：甘油醛、二羟丙酮•分子识别作用：糖蛋白•其它作用：如：组织成长、再生和受精、机体和传染源的相互作用5．人体必需氨基酸，脂肪酸等植物、微生物体内可合成全部氨基酸；动物体内不能合成部分氨基酸，所以必须由食物直接补充，即必需氨基酸：包括苯丙、赖、异亮、亮、甲硫、苏、色、缬、组、精氨酸（对幼小动物需要）等10种人体必需脂肪酸：某些不饱和脂肪酸是细胞合成脂类物质必需的，但人体却不能合成，必须注意从植物性来源食品中摄取。
如:亚油酸、亚麻酸6．等电点的计算氨基酸的等电点(isoelectric point)：在一定pH条件下,某种氨基酸接受或给出质子的程度相等,分子所带净电荷为零时的溶液pH值等电点的计算步骤：先将氨基酸/多肽可解离基团的pK值自小到大按顺序排列判断n值判断氨基酸的分类酸性氨基酸和中性氨基酸的完全质子化数n=1碱性氨基酸的完全质子化数n=2氨基酸等电点的计算：公式：pI=(pKn+pKn+1)/2n:氨基酸（或多肽）完全质子化时带正电荷基团数pK:解离基团的解离常数等电点时溶液的pH与氨基酸的浓度无关。
《现代生物技术概论》教案第一章：生物技术概述1.1 教学目标了解生物技术的定义和发展历程理解生物技术在农业、医学、环境保护等领域的应用认识生物技术的核心技术和未来发展趋势1.2 教学内容生物技术的定义和发展历程生物技术在农业、医学、环境保护等领域的应用实例生物技术的核心技术：基因工程、细胞工程、蛋白质工程等生物技术的未来发展趋势：基因编辑、合成生物学等1.3 教学方法采用多媒体演示和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生物技术在实际应用中的利弊1.4 教学评估课堂问答：生物技术是什么？它有哪些应用领域？小组讨论：生物技术在农业、医学、环境保护等方面的应用实例及其利弊第二章：基因工程2.1 教学目标了解基因工程的概念、原理和应用掌握基因工程的基本技术：DNA重组技术、基因克隆、基因编辑等认识基因工程在医学、农业、工业等领域的应用基因工程的概念、原理和应用基因工程的基本技术：DNA重组技术、基因克隆、基因编辑等基因工程在医学、农业、工业等领域的应用实例2.3 教学方法采用案例分析和实验演示的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨基因工程技术的利弊2.4 教学评估课堂问答：基因工程是什么？它有哪些应用领域？小组讨论：基因工程技术在医学、农业、工业等方面的应用实例及其利弊第三章：细胞工程3.1 教学目标了解细胞工程的概念、原理和应用掌握细胞工程的基本技术：细胞培养、细胞融合、核移植等认识细胞工程在医学、农业、生物制药等领域的应用3.2 教学内容细胞工程的概念、原理和应用细胞工程的基本技术：细胞培养、细胞融合、核移植等细胞工程在医学、农业、生物制药等领域的应用实例3.3 教学方法采用案例分析和实验演示的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨细胞工程技术的利弊课堂问答：细胞工程是什么？它有哪些应用领域？小组讨论：细胞工程技术在医学、农业、生物制药等方面的应用实例及其利弊第四章：蛋白质工程4.1 教学目标了解蛋白质工程的概念、原理和应用掌握蛋白质工程的基本技术：蛋白质表达、蛋白质纯化、结构分析等认识蛋白质工程在医学、农业、工业等领域的应用4.2 教学内容蛋白质工程的概念、原理和应用蛋白质工程的基本技术：蛋白质表达、蛋白质纯化、结构分析等蛋白质工程在医学、农业、工业等领域的应用实例4.3 教学方法采用案例分析和实验演示的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨蛋白质工程技术的利弊4.4 教学评估课堂问答：蛋白质工程是什么？它有哪些应用领域？小组讨论：蛋白质工程技术在医学、农业、工业等方面的应用实例及其利弊第五章：生物技术伦理与社会问题5.1 教学目标了解生物技术伦理和社会问题的基本概念认识生物技术在伦理和社会方面的主要争议掌握生物技术伦理和社会问题的应对策略5.2 教学内容生物技术伦理和社会问题的基本概念生物技术在伦理和社会方面的主要争议：克隆技术、基因编辑、生物安全等生物技术伦理和社会问题的应对策略：法律法规、伦理准则、公众参与等5.3 教学方法采用案例分析和小组讨论的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生物技术伦理和社会问题的应对策略5.4 教学评估课堂问答：生物技术伦理和社会问题是什么？它们有哪些主要争议？小组讨论：生物技术伦理和社会问题的应对策略有哪些？如何有效应对这些争议？第六章：生物信息学6.1 教学目标理解生物信息学的定义、目标和应用领域掌握生物信息学的基本工具和技术认识生物信息学在现代生物科学研究中的重要性6.2 教学内容生物信息学的定义、目标和应用领域生物信息学的基本工具和技术：序列分析、结构预测、系统生物学等生物信息学在药物设计、基因功能研究、疾病机理探索等领域的应用6.3 教学方法采用多媒体演示和实际案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生物信息学在实际研究中的应用6.4 教学评估课堂问答：生物信息学是什么？它有哪些应用领域？小组讨论：生物信息学技术在药物设计、基因功能研究等方面的应用实例及其意义第七章：生物材料与生物医学工程7.1 教学目标了解生物材料的概念、分类和应用掌握生物医学工程的基本原理和技术认识生物材料与生物医学工程在医学领域的应用7.2 教学内容生物材料的概念、分类和应用：生物降解材料、生物相容性材料等生物医学工程的基本原理和技术：生物传感器、组织工程、医疗器械等生物材料与生物医学工程在医学领域的应用实例7.3 教学方法采用案例分析和实验演示的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生物材料与生物医学工程技术的实际应用7.4 教学评估课堂问答：生物材料是什么？生物医学工程有哪些基本原理和技术？小组讨论：生物材料与生物医学工程技术在医学领域的应用实例及其意义第八章：生态农业与可持续发展8.1 教学目标理解生态农业的概念、原则和目标掌握生态农业的关键技术和实践方法认识生态农业在可持续发展中的作用8.2 教学内容生态农业的概念、原则和目标生态农业的关键技术：有机农业、生物多样性保护、循环农业等生态农业在可持续发展中的作用和实践案例8.3 教学方法采用案例分析和实地考察的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生态农业在可持续发展中的意义8.4 教学评估课堂问答：生态农业是什么？它有哪些关键技术？小组讨论：生态农业在可持续发展中的作用和实践案例第九章：生物安全与生物防护9.1 教学目标了解生物安全的定义、内容和重要性掌握生物防护的基本原则和技术认识生物安全在全球化背景下的挑战和应对策略9.2 教学内容生物安全的定义、内容和重要性生物防护的基本原则和技术：生物隔离、生物检测、疫苗研发等生物安全在全球化背景下的挑战和应对策略9.3 教学方法采用案例分析和小组讨论的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨生物安全的重要性和应对策略9.4 教学评估课堂问答：生物安全是什么？它为什么重要？小组讨论：生物防护技术在生物安全方面的应用实例及其意义第十章：未来生物技术的发展趋势10.1 教学目标了解未来生物技术的发展趋势和前景掌握新兴生物技术：基因编辑、合成生物学、生物电子学等认识未来生物技术对社会和环境的影响10.2 教学内容未来生物技术的发展趋势和前景：基因编辑、合成生物学、生物电子学等新兴生物技术的应用领域：药物研发、能源生产、环境保护等未来生物技术对社会和环境的影响：伦理、安全、可持续发展等10.3 教学方法采用多媒体演示和小组讨论的方式进行教学引导学生通过小组讨论，探讨未来生物技术的发展方向和挑战10.4 教学评估课堂问答：未来生物技术的发展趋势是什么？它有哪些新兴领域？小组讨论：未来生物技术对社会和环境的影响有哪些？我们如何应对这些挑战？重点和难点解析一、生物技术概述：理解生物技术的定义和发展历程，以及生物技术在各个领域的应用。
基因芯片在现代生物技术中的应用
摘要：基因芯片技术作为一项高新技术，近年来得到了飞速发展，在生命科学研究中发挥着越来越重要的作用。
文章对基因芯片的制备，及其在生物学、医学领域的广泛应用做了介绍。
关键词：基因芯片；制备；检测；应用
基因芯片(gene chip)亦称DNA芯片、DNA微阵列，是最近几年才发展起来的一种多学科交叉融合产生的高新技术产品，也是一种高效先进的生物研究技术。
它在医学、生物学、农业及其他领域都有重要的应用前景，本文就其研究现状及应用情况做一个简单的介绍。
1 生物芯片概念
DNA芯片的基本原理与生物学中Southern杂交等实验技术相似，都是利用DNA双螺旋序列的互补性，即两条寡聚核苷酸链以碱基之间形成氢键配对(A与T 配对，形成两个氢键；G与C配对，形成三个氢键)。
DNA芯片通常以尼龙膜、玻璃、塑料、硅片等为基质材料，固着特定序列DNA单链探针(Oligo)，并与被检测序列单链cDNA序列互补结合(通常称杂交)。
被检测序列用生物素或荧光染料标记，通过荧光染料信号强度，可推算每个探针对应的样品量。
一张DNA芯片，可固着成千上万个探针，具体数目则取决于芯片设计和制备方法。
2 基因芯片基本技术
生物芯片技术十分复杂．它的诞生与发展依赖于分子生物学技术、微加工技术、机械制造技术、计算机技术等多种现代技术的发展与融合。
目前．此项技术已在基因表达分析、新基因发现、目的基因分离、核酸序列测定、基因突变检测、基因多态性分析等方面得到应用，成为高效率、大规模获取相关基因信息及后基因组时代基因功能分析的最重要技术之
3基因芯片技术基本步骤
生物芯片技术主要包括四个基本要点：芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信号的检测。
1、芯片制备，先将玻璃片或硅片进行表面处理，然后使DNA片段或蛋白质分子按顺序排列在片芯上。
2、样品制备，生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体，除少数特殊样品外，一般不能直接与芯片反应。
可将样品进行生物处理，获取其中的蛋白质或DNA、RNA，并且加以标记，以提高检测的灵敏度。
3、生物分子反应，芯片上的生物分子之间的反应是芯片检测的关键一步。
通过选择合适的反应条件使生物分子间反应处于最佳状况中，减少生物分子之间的错配比率。
4、芯片信号检测，常用的芯片信号检测方法是将芯片置入芯片扫描仪中，通过扫描以获得有关生物信息。
4基因芯片在现代生物技术中的应用
1.基因芯片在医学上的应用
基因芯片的诞生为医学界提供了一个全新的平台。
它不仅使实验室检测的高通量、高自动化、微量化得以实现，而且使临床上对一些疑难疾病的准确判断成为可能。
例如，在毒理学方面，查找药物毒性或其副作用，尤其是慢性毒性的副
作用，往往涉及基因表达的改变，而用芯片作表达研究可以节省大量的动物试验，使医生能够给个体的基因拍个“快照”，然后决定什么疗法更好，可以尽量避免使用有危害的药物；在药物筛选方面，町以通过芯片技术将药物的生物效应和基因变化联系起来。
2. 基因芯片在免疫研究中应用
免疫应答(如同种异体移植物的识别与排除)涉及许多基因的表达与调控，弄清它们变化机理是亟待解决的问题。
目前基因芯片在该领域中的应用主要是在免疫细胞发育、成熟、活化、分化基应答的调控机制、变态反应的分子基础、免疫药理等方面，它加深了人们对免疫系统的认识，同时也可以从基因水平上对医药治疗免疫相关疾病机制的研究，从而建立起药物筛选的靶标。
3.基因芯片在农业上的应用
(1)作物基因组测序和发现新基因。
继人类基因组计划以来，许多农作物的基因测序工作也都相继展开如水稻基因组计划、拟南芥基因测序等，基因芯片技术为大规模的测序提供了方便、快捷、准确的技术手段。
同时，也可以利用该技术发现新基因，如构建cDNA文库，对野生型和突变体的植株进行杂交筛选，发现其差异表达序列后，从文库中找出相应的克隆，以判断它是否是新的基因。
(2)基因表达水平的检测。
用基因芯片技术得到农作物不同环境条件下或不同发育时期基因表达的数据并进行分析，就可以找出基因型和表现型之间的关系，为大田试验提供依据。
(3)转基因产品的检测。
对于转基因产品的安全问题目前还有较大的争论，但目前还没有通用的检测方法，而基因芯片技术可以快捷准确地对其检测。
将目前通用的报告基因、抗性基因、启动子和终止子的特异片断制成检测芯片与待测产品的DNA进行杂交，就可以判断待测样品是否为转基因产品，其可靠性已被对大豆、玉米、油菜、棉花等农作物样品的检测结果所证实。
另外，利用该技术也可以筛选转基因所需要的目的基因。
(4)其它。
如在病虫害检验、食品卫生监督等中也有广泛的应用。
4.基因芯片在卫生监督检验中的应用
首先是营养与肿瘤相关基因表达的研究，主要是基因的激活与突变。
其次是营养与营养相关性疾病的研究，如高血压、糖尿病分子水平的研究。
再次，目前肥胖病是研究热点，生物芯片技术可在分子水平上研究肥胖的发生机理。
食品卫生方面主要是食品中有害化学物质的分析，食品中致病微生物的检测以及生物毒素的检测都可以用生物芯片来完成。
其次是食物中毒检测与快速诊断。
我国每年有2～4万例食物中毒报告案例，其中还有许多中毒案例因各种原因被漏报，而得不到查处。
拒专家估计这个数字尚不到实际发生数的1／10，也就是说我国每年事物中毒例数至少在20万～40万。
有资料统计，细菌性食物中毒占近1／3，这应引起注意。
传统的细菌培养法、抗体检测法等，不但周期长，而且每次只能确定或排除一种细菌，利用生物芯片技术，可以开发“一对多”的致病菌通用检测新技术。
通过一次杂交来鉴别多个菌种，结果快速、准确，它既能为食物中毒者赢得宝贵的抢救时间，还可以节约费用，具有广阔的应用前景。
最后是在商品检验、检疫方面的应用。
随着经济全球化的发展，技术性贸易堡垒、卫生与动植物检疫措施的运用成为各国保护贸易和产业的重要手段，如美国正在重新对5 000种商品制定更加严格的技术法规和标准。
中国加入世界贸易组织对检疫、检验部门提出了更高的要求，基因芯片技术是检验、检疫中最适用
的高新技术。
针对商检的内容和对象的不同，检疫、检验基因芯片可以分为4种：食品卫生检验芯片、植物检验芯片、动物检验芯片和转基因植物检测芯片。
7我国基因芯片的研究现状
目前，我国尚未有较成型的基因芯片问世，但据悉已有几家单位组织人力物力从事该技术的研制工作，并且取得了一些可喜的进展。
这是一件好事，标志着我国相关学科与技术正在走向成熟。
基因芯片技术是一个巨大的产业方向，我们国家的生命科学、计算机科学乃至精密机械科学的工作者们应该也可以在该领域内占有一席之地。
但是我们应该充分地认识到，这不是一件轻易的事，不能够蜂拥而至，不能“有条件没有条件都要上”，去从事低水平重复性的研究工作，最终造成大量人力物力的浪费。
而应该是有组织、有计划地集中具有一定研究实力的单位和个人进行攻关，这也许更适合于我国国情。
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