现代生物学导论教学大纲

《现代生物技术导论》教学大纲课程编号：课程名称：《现代生物技术导论》总学时数：16 学时本课程是生物技术专业学生进一步深入学习专业相关课程的基础，为进一步学习《基因工程》、《细胞工程》、《微生物工程》、《生物工程下游技术》以及《生物技术制药》等课程奠定基础。

一、说明部分1、课程性质现代生物技术导论（Introduction to Modern Biotechnology）是一门全面介绍现代生物技术的原理和应用的学科,课程从多个角度向学生全方位的介绍现代生物技术的概念、原理、研究方法和应用实例，内容涉及DNA重组技术，蛋白质工程，发酵工程，现代生物农药和肥料，动植物基因工程，重组疫苗，分子诊断和基因治疗等内容。

它的内容体现原理和实际相结合的原则,内容具有全、新特点。

2、教学目标及意义（1）这门课的教学目标是向生物技术本科专业的学生介绍生物技术的基本概念、基本原理和基本理论，介绍生物技术各主要分支学科的概况及其最新进展；掌握生物技术应用和发展过程中的规律和解决问题的方法。

（2）为学生进一步学习其他专业基础课和专业课打下良好的基础。

（3）通过教学，贯彻“加强基础、拓宽专业、注重素质、突出能力”的人才培养模式，使学生了解生物技术的严谨性，增强人与自然和谐发展的意识，并提高他们采用生物学的思维方式来观察和解决问题的能力。

3、教学环节与教学要求现代生物技术导论是针对生物技术专业低年级本科生开设的一门课程，在讲授上注意理论和实际应用相结合的原则，注意增加教材没有的而正在被逐渐应用的生物技术的内容。

由于课时的原因，注意抓住重要的生物技术，尤其是和医学、农学紧密联系的学科的内容，开脱学生的思路。

在课堂讲授时积极引导学生在方法上改进的思考，培养学生理论和实际相结合的思维。

结合本教研室师资力量，派遣不同专业方向的多位特长教师授课，授课教师要求具有博士或副教授以上的学位或职称资格。

4、教学重难点重点是现代生物技术的相关概念、原理、研究方法。

西安交通大学“现代生物学导论”课程教学大纲英文名称：Introduction to Modern Biology课程编码：BIOL1003学时：48（含课外学时4）学分：3分适用对象：大学本科生先修课程：普通生物学使用教材及参考书：张惟杰主编，《生命科学导论》，高等教育出版社，2000年；ISBN码：7-04-007958-5北京大学生命科学学院编写组编写，《生命科学导论》，高等教育出版社，2000年ISBN码：7—04-007959-3一、课程性质、目的和任务生命科学突飞猛进的发展，对社会的经济技术等各方面产生了巨大而深远的影响，使人们认识到，生命科学与数学、物理学、化学一样，是最重要、最基本的自然科学，并将成为下一个世纪的带头科学。

世界上一些知名的大学都将生命科学列为全校学生的必修课。

为本专业学生开设这门课程，一方面可以使大学生在更高层次上意识到生命科学对今后的生活和工作的重要性，在大学阶段更多地增添一些对生命科学的了解；另一方面，随着教育改革的深化，使人们教育思想的根本点发生了变化，工科专业不仅仅是工程师的摇篮，而应该是培养在一定的专业训练基础上，具有更为全面的知识结构并且具有更为积极的应付挑战的能力和更高的整体素质的人才。

21世纪将是生命科学的世纪，在21世纪将会有更多各行各业、各个学科领域的人才，参加到与生命科学交叉的边缘领域的研究与开发中来。

本课程的主要目的是介绍生命科学的基本知识及近半个世纪以来生命科学的主要发展，并使学生掌握理解这些发展所必须具备的基础知识。

二、教学基本要求1. 介绍现代生命科学的基本思想、原理、理论、研究方法、以及重要的学科分支和前沿知识；2. 强调现代生命科学与其他学科的交叉渗透、相互影响和取得的最新研究进展以及由此提出的新问题；3．启发和鼓励学生从不同的角度思考和理解生命现象，各学科交叉协作共同推动各学科的协同发展。

三、教学内容及要求第一章：1 绪论---生物系统和生命科学1.1什么是生命---生命的基本特征、生命科学的定义1.2为什么学习生命科学---从达尔文的进化论到绵羊“多利”的克隆人类面临的挑战、新世纪的大学生不能没有现代生物学基础知识1.3如何学习生命科学1.4生命科学最新研究进展第二章：生命活动的基本单位---细胞2．1命的物质基础---生物小分子、维生素2．2生命的物质基础---生物大分子、遗传信息传递的中心法则2．3原核细胞和真核细胞2．4细胞的结构和功能3．细胞工程3．1动物细胞工程3．2植物细胞工程第三章：生命延续的本质3．1遗传学的基本概念遗传和变异、基因(gene)和等位基因（allele）、基因型和表现型、性状、常染色体与性染色体3．2配子的发生和减数分裂3．3遗传的基本规律---分离定律、自由组合定律、连锁与互换定律、基因和环境3．4遗传工程3．4.1遗传工程的基本操作3.4.2遗传工程的应用3．5遗传病与基因治疗3．5.1遗传因素在疾病发生中的作用3．5.2遗传病和线粒体遗传3．5.3优生学3.5.4基因治疗3.5.5人类基因组计划第四章：生命的自我调控体系---信息传递和处理4．1神经系统在信息传递中的作用4．2内分泌系统在信息传递中的作用4．3免疫系统在信息传递中的作用第五章丰富多彩的生物世界5．1 神奇的微生物世界5．2多彩的植物世界5．3多姿的动物世界5．4生物多样性---物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性、《生物多样性公约》、保护生物多样性的意义第六章生命世界的生存规则---生物与环境（讨论）第七章生命科学与社会可持续发展---人类的共同目标四、实践环节（教学目前条件有限，无法开设实践课，而生命科学是实验性很强的学科，在现有条件下建议购买一些相关内容的光盘需要时播放）五、课内学时分配六、课外学时分配大纲制定者：于海霞执笔大纲审定者：吕芳大纲批准者：×××大纲校对者：。

《现代生物技术导论》教学大纲《现代生物技术导论》教学大纲课程编号：4060336 开课院系：化学与生物工程学院生物科学与工程系课程类别：本专业必适用专业：生物技术课内总学时：32 学分：2先修课程：生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学、生物技术制药基础审定：杜宏武一、课程教学目的本课程让学生系统了解现代生物技术的概念、原理、研究方法、发展方向及其应用领域。

内容主要包括(1) DNA重组、蛋白质与酶工程、动植物细胞工程、微生物发酵工程，(2) 医药、农业、食品、环保、能源等应用生物技术，(3) 重组疫苗、抗体工程、生物芯片、分子诊断、干细胞、基因治疗等现代生物技术的前沿领域。

二、课程教学基本要求1．课程重点：本课程的重点在于理解并掌握现代生物技术如基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程及抗体工程等基本理论及其应用。

2．课程难点：本课程的难点在于掌握以基因工程为核心的现代生物技术的新的技术和实际应用。

3．能力培养要求：通过本课程的教学，帮助学生掌握生物技术的基本方法原理，了解生物技术在科学研究、国民经济、社会生活中的应用和生物技术前沿领域的新进展。

为学生将来从事该领域科研、创业和实践工作奠定基础。

并且要求学生准确理解生物技术的基本概念和基本原理，系统掌握现代生物技术领域的主要方法与应用技术。

提高学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。

三、课程教学内容与学时课堂教学( 32学时）1．绪论(2学时)1.1 了解现代生物技术的产生1.2 了解现代生物技术的商业化情况1.3 了解现代生物技术的前景1.4 了解中国的现代生物技术发展现状2．DNA重组技术与基因操作（2学时）2.1 了解DNA分子的基本结构与基本功能2.2 介绍类型II限制性内切酶的特点和主要用途2.3 理解并掌握基因工程的克隆载体2.4 了解原核细胞的转化和筛选的原理和方法3．原核生物的基因表达与操作（2学时）3.1 了解原核生物基因的转录和翻译3.2 了解有功能的启动子的分离3.3 理解并掌握可调控强启动子的分离3.4 理解并掌握融合蛋白和非融合蛋白的表达及纯化3.5 了解原核表达载体3.6 了解在原核生物中提高蛋白质表达量的方法3.7 了解原核生物表达产物的分离纯化4．基因诱变及蛋白质工程（2学时）4.1 基因诱变4.2 定点诱变在蛋白质工程中应用4.3 蛋白改进的其他常用方法4.4 了解用蛋白质工程对限定性内切酶进行改造的方法5．通过重组原核微生物生产商品（2学时）5.1生产蛋白药物5.2 生产限制性内切酶5.3 生产生物小分子5.4 生产生物多聚体6．现代发酵工程（2学时）6.1 微生物生长动力学6.2 发酵过程的优化6.3 生物反应器6.4 发酵产品的下游处理7．现代生物农药（2学时）7.1 微生物杀虫剂7.2 动物杀虫剂7.3 防治植物病害的微生物7.4 生物除草剂8．现代微生物肥料（1学时）8.1 了解微生物的固氮作用8.2 了解固氮酶的作用机制8.3 理解并掌握固氮酶基因的分离方法8.4 了解氢化酶的基本知识8.5 了解其他促进植物生长的细菌9．生物净化与生物废料再生（1学时）9.1 了解现代生物技术在降解非生物物质中的应用9.2 了解淀粉和其他含糖废液的利用情况9.3 了解木质纤维的利用的基本情况9.4 了解废气废水的生物净化10．真核细胞中重组蛋白的表达（2学时）10.1 理解并掌握酵母表达系统10.2 理解并掌握杆状病毒转化载体的构建及大规模应用中的一些问题10.3 了解哺育动物细胞的表达系统11．植物基因工程（1学时）11.1 理解并掌握植物转化的方法11.2 理解并掌握植物抗性基因工程11.3 了解改进作物的品质和花卉的性状11.4 了解雄性不育基因工程的基本方法11.5 了解利用植物作为生物反应器的基本内容11.6 了解转基因植物的生物安全性问题12．转基因动物（1学时）12.1 理解并掌握转基因鼠的研究方法12.2 理解并掌握转基因鼠的应用12.3 了解其他转基因动物如牛、羊、猪等12.4 了解转基因动物的应用前景12.5 了解克隆动物的基本情况13．单克隆抗体和抗体工程（1学时）13.1 理解并掌握抗体的结构和功能13.2 理解并掌握单克隆抗体13.3 理解单克隆抗体的改造和应用13.4 了解抗体的表达系统13.5 了解抗体芯片14．现代分子诊断技术（3学时）14.1 理解并掌握酶联免疫吸附测定的原理和局限性等14.2 理解并掌握DNA诊断系统如核酸杂交、疟疾的分子诊断等14.3 理解并掌握DNA指纹鉴定方法14.4 了解随机扩增多态DNA技术14.5 了解遗传性疾病的分子诊断技术14.6 了解癌症的分子诊断技术14.7 了解环境微生物的检测15．预防性及治疗性疫苗（3学时）15.1 了解疫苗的简介15.2 理解并掌握基因工程疫苗15.3 理解并掌握DNA免疫方法15.4 理解并掌握活体重组疫苗及其载体系统15.5 了解细菌及其他疫苗的基本情况15.6 了解艾滋病疫苗15.7 了解肿瘤疫苗16．人类基因的克隆（1学时）16.1 了解人类基因组计划及其研究方法16.2 理解并掌握基因芯片的原理及目前的发展状况16.3 了解蛋白质组学研究进展17．人类疾病的基因治疗（2学时）17.1 了解基因治疗的历史及现状17.2 理解并掌握基因治疗中的基因转移载体的构建17.3 理解并掌握非病毒载体介导的基因治疗17.4 理解并掌握反义疗法17.5 了解通过核酶进行基因治疗18．现代生物技术的规则与专利（2学时）18.1 了解现代生物技术制药的规则及要求18.2 了解转基因作物的争议及有关安全管理规则18.3 了解中国在基因治疗方面的相关法规18.4 了解现代生物技术专利的基本情况18.5 了解现代生物技术的社会伦理问题四、教材与参考书教材瞿礼嘉主编，《现代生物技术导论》，高等教育出版社，2004，第2版参考书1. Colin Ratledge et al，《Basic biotechnology》，高等教育出版社，2002，第2版2. 宋思扬、楼士林主编，《生物技术概论》，科学出版社，2003年，第2版3. 瞿礼嘉主编，《现代生物技术导论》，高等教育出版社，1998年，第1版4．朱圣庚主编，《生物技术》，上海科学技术出版社，1995年，第1版五、作业查阅资料，了解目前国内外生物技术方面的发展及目前比较前沿的技术，写一篇3000字左右的综述，其中至少要看15篇英文文献。

《现代生物学》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904051课程中文名称：现代生物学课程英文名称：Modern Biology课程性质：专业主干课程考核方式：考试开课专业：生物医学工程开课学期：4总学时：48 （其中理论40学时，实验8学时）总学分：3二、课程目的《现代生物学》是专业主干课程，其目的是使学生能够系统地学习和认识各种生命活动现象及其基本规律，把握生命科学的最新发展动态以及生命科学在解决人类社会生存与发展所面临的一系列重大问题中所发挥的重大作用。

使学生能够在以后的学习和工作中产生出新的知识生长点和研究方向。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）通过本课程的学习，使学生掌握生物学的基本知识、基本理论和基本规律，包括生物分子、细胞的结构功能、个体生物学、遗传变异、生物进化、生态学、现代生物技术等基本内容，使学生了解当前生物学技术的应用和生物学的发展现状。

理解生命的基本特征以及生命科学的分支与相互关系。

掌握生物学常规仪器的使用、基本实验操作技能，培养分析问题和解决问题的能力。

四、教学内容与学时分配第一章从分子到细胞(14学时)生命的化学基础，生命活动基本单位——细胞，能量获得和释放，细胞周期及其调控，细胞的信号转导和整合。

掌握生命的元素、分子组成及其生物学功能。

掌握掌握细胞膜、细胞器、细胞骨架和细胞核的结构和功能。

掌握光反应、光合磷酸化和暗反应。

熟悉有丝分裂和周期调控。

掌握细胞内外受体介导的信号传导。

第二章生命的延续(14学时)遗传的基本规律，人类染色体遗传，遗传的分子基础，基因突变和基因组，发育的遗传基础。

掌握减数分裂和基因的直线排列。

掌握性别决定和分化。

掌握DNA复制、基因的表达和调控。

掌握人类基因组计划和DNA操作技术。

熟悉动物发育的历程、细胞分化和凋亡。

第三章生物进化（8学时）地球生命起源的探索，主要进化学说，微生物生命的多样性，真菌和植物生命的多样性，动物生命的多样性。

《现代生物学导论》复习提纲第二章分子生物学概论I.蛋白质的概念，理解蛋白质的化学组成蛋白质是生命活动的物质基础氨基酸是组成蛋白质的基本单位。

氨基酸是羧酸分子中α-碳原子上的一个氢原子被氨基替代而形成的化合物。

IV.蛋白质的结构蛋白质的一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序一般由10个一下氨基酸残基组成的肽链称为寡肽；由10个以上氨基酸残基组成的肽链称为多肽蛋白质的二级结构：α-螺旋，β-折叠，β-转角，无规则卷曲，π-螺旋，Ω环蛋白质的三级结构：α-螺旋和β-折叠结构，疏水核及亲水区，洞穴结构蛋白质的四级结构：各个亚基之间的相互作用和空间结构V.蛋白质结构和功能的关系1)蛋白质的一级结构与功能的关系蛋白质一级结构是蛋白质的基础结构。

不同的蛋白质有不同的一级结构，它是由DNA分子上相应基因的碱基排列顺序决定的。

2)蛋白质构象与功能的关系蛋白质分子中含有α-螺旋较多，其结构紧密而较为稳定。

丝心蛋白中富含β-折叠，则柔软又有一定的强度，但缺乏延伸性*蛋白质的变构效应是指一定蛋白质由于受到某些因素的影响，其一级结构不变，而空间构象发生一定的变化，从而导致生物学功能的改变。

他是蛋白质表现生物学功能的一种相当普遍而十分重要的现象，也是调节蛋白质生物学功能非常有效的方式。

例如变构酶类的生物催化作用，血红蛋白运输O2和CO2的功能。

*蛋白质变性作用是指蛋白质分子受到物理或化学因素（例如高温、紫外线、高压、有机溶剂、脲、胍、酸、碱等）的影响，蛋白质分子构象不仅有轻微的改变且有严密有序的空间结构的破坏，具体表现为溶解度降低、生物活性的丧失。

蛋白质的变构效应和变形作用都仅改变了蛋白质分子的次价键，一级结构没有改变。

但蛋白质的变构效应一般是可逆的，多为生理现象；蛋白质的变性，在目前条件下，大多数蛋白质的功能是不可能恢复的，尤其是蛋白质加热变性。

VI.核酸的概念核酸是生物体内一类含有磷酸基团的重要大分子化合物。

核酸是一切生物的遗传物质，担负着生命信息的贮存和传递作用。

《现代生物技术导论》课程教学大纲课程名称：现代生物技术导论课程类型:专业选修课总学时：36 讲课学时：36 学分：2适用对象: 园艺专业先修课程：生物化学、分子生物学、微生物学、细胞生物学等。

一、课程性质、目的和任务本课程是园艺专业学生的专业选修课程。

本课程通过向学生传授基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等原理、研究方法，使学生了解现代生物技术与传统生物技术的区别及现代生物技术的发展趋向，让学生初步掌握生物技术在医药卫生、能源、环境、食品及工农业领域的科学应用。

注意抓住重要的生物技术，尤其是和医学、农学紧密联系的学科内容，开拓学生的思路。

在课堂讲授时积极引导学生在方法上改进的思考，培养学生理论和实际相结合的思维。

二、教学基本要求通过系统地讲授基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等原理、研究方法，使学生了解现代生物技术与传统生物技术的区别及现代生物技术的发展趋向，让学生初步掌握生物技术在医药卫生、能源、环境、食品及工农业领域的科学应用。

四、重点难点第一章绪论（2学时）重点、难点：生物技术的含义第二章基因工程（6学时）重点：基因工程原理、步骤；难点：基因工程操作的技术要点。

第三章细胞工程（4学时）重点：细胞工程原理；植物细胞工程。

第四章发酵工程（6学时）重点：发酵工程技术的过程及阶段性特点；难点:发酵过程的优化与控制。

第五章生化工程（6学时）重点：酶工程原理；酶的特性；蛋白质工程原理及方法。

难点：酶反应器；蛋白质结构与功能。

第六章生物芯片（2学时）重点：生物芯片技术的内含；基因芯片与蛋白质芯片的差异。

难点：生物芯片技术的技术要点；生物信息学。

第七章人类基因组计划（2学时）重点：人类基因组计划的内含；难点：蛋白质组学。

第八章现代生物技术与安全（3学时）重点、难点：生物技术安全的含义；第九章现代生物技术规则与生物伦理道德（3学时）重点：现代生物技术一般规则；难点：生物技术的伦理问题。

六、考核方式期末考试七、推荐教材和教学参考书教材：《现代生物技术导论》，吕虎，科学出版社，2005参考书：《现代生物技术导论》，瞿礼嘉等，高等教育出版社，1998《现代生物技术概论》，刘群红等，人民军医出版社2006《生物技术概论》，J．E．史密斯著，郑平等译。