生物技术专业生物技术概论教学大纲

1 楚雄师范学院化学与生命科学系

生物技术专业《现代生物技术概论》（理论）课程

教学大纲

一、 课程基本信息

课程代码： 03220701

课程中文名称：现代生物技术概论

课程英文名称：Modern Biotechnology

课程性质：任选

使用专业：生物技术专业

开课学期：第5学期

总学时：36学时

总学分： 2学分

预修课程：植物生物学、动物生物学、无机化学、有机化学、物理学

课程简介：《现代生物技术概论》是生物技术专业任选课，总学时36，学分2，该门课程主要介绍了现代生物技术的基本概念、基本原理、基本研究方法、发展方向及其应用领域，内容涉及现代生物技术革命、DNA重组技术与基本操作、原核生物的基因表达与操作、基因诱变及蛋白质工程、通过重组原核微生物生产商品、现代发酵工程、现代生物农药、现代微生物肥料、生物净化与生物废料再生、真核细胞中重组蛋白的表达、植物基因工程、转基因动物、单克隆抗体和抗体工程、现代分子诊断技术、预防性及治疗性疫苗、人类基因的克隆、人类疾病的基因治疗、现代生物技术的规则与专利十八章内容。教学重点为第二、三、四章，教学难点为第二、三、四章。通过本门课程的教学，要求学生了解现代生物技术的研究内容、发展方向、应用领域和所取得的辉煌成就，明确生物技术五大工程的基本概念、基本原理，掌握生物技术五大工程的基本方法和基本步骤。

教材建议：瞿礼嘉、顾红雅、胡苹、陈章良主编《现代生物技术概论》，高等教育出版社：2003.

参考书：

1、宋思扬，楼士林主编《生物技术概论》，科学出版社，2003.4.

2、程备久主编《生物技术概论》，中国农业出版社 ，2003年9月。

3、廖威主编《食品生物技术概论》，化学工业出版社，2008年7月。

4、吴文健//王建方主编《军事生物技术概论》，国防科技大学出版社，2007-6。

二、课程性质、目的及总体教学要求 2 课程的基本特性：《现代生物技术》是生物技术专业必修课，总学时36，学分2。

课程的教学目的：通过本门课程的教学，要求学生了解现代生物技术的研究内容、发展方向、应用领域和所取得的辉煌成就，明确生物技术五大工程的基本概念、基本原理，掌握生物技术五大工程的基本方法和基本步骤。

课程的总体教学要求：《现代生物技术》是生物技术专业必修课，总学时36，学分2，该门课程主要介绍了现代生物技术的基本概念、基本原理、基本研究方法、发展方向及其应用领域，内容涉及现代生物技术革命、DNA重组技术与基本操作、原核生物的基因表达与操作、基因诱变及蛋白质工程、通过重组原核微生物生产商品、现代发酵工程、现代生物农药、现代微生物肥料、生物净化与生物废料再生、真核细胞中重组蛋白的表达、植物基因工程、转基因动物、单克隆抗体和抗体工程、现代分子诊断技术、预防性及治疗性疫苗、人类基因的克隆、人类疾病的基因治疗、现代生物技术的规则与专利十八章内容。教学重点为第二、三、四章，教学难点为第二、三、四章。通过本门课程的教学，要求学生了解现代生物技术的研究内容、发展方向、应用领域和所取得的辉煌成就，明确生物技术五大工程的基本概念、基本原理，掌握生物技术五大工程的基本方法和基本步骤。

三、章节教学内容与要求

第一章 现代生物技术革命（2学时）

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解现代生物技术的产生、发展及主要内容，学习的意义与方法，明确现代生物技术的概念，掌握该门课程的主要教学及研究内容。

第一节 现代生物技术的产生

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解现代生物技术的产生、发展的过程，明确现代生物技术与传统生物技术的区别，掌握现代生物技术的研究内容。

一、传统生物技术

二、现代生物技术

第二节 现代生物技术的商业化

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解现代生物技术的发展前景，明确现代生物技术商业化的特点，掌握现代生物技术的研究内容。

一、 现代生物技术商业化的前景

二、 现代生物技术商业化的特点

第三节 现代生物技术的前景

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解现代生物技术对人类生活、对人类社会及环境的影响，明确现代生物技术已经渗透到人类生活的每一个领域，已经深刻地影响人类的生活、学习和工作。

一、 现代生物技术对人类生活的影响

二、 现代生物技术对人类社会及环境的影响 3 三、 现代生物技术的规范化管理

第四节 现代生物技术与中国

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解中国现代生物技术的应用成果及中国面临的现代生物技术研究和开发的挑战，明确现代生物技术对人类生活与社会的影响。

一、 中国现代生物技术的应用成果

二、 中国面临的现代生物技术研究和开发的挑战

本章复习思考题:

1、什么是生物技术？

2、生物技术包含哪些内容？

第二章 DNA重组技术与基本操作（6学时）

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解DNA重组技术与基本操作，明确基因及DNA重组技术的概念，掌握DNA重组技术与基本操作的方法步骤。

第一节 DNA的结构与功能

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解DNA分子的元素组成，明确DNA分子的基本结构，掌握该DNA分子的基本功能。

一、DNA分子的基本结构

二、DNA分子的基本功能

第二节 限制性内切酶

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解限制性内切核酸酶的重要性，明确限制性内切核酸酶和核酸连接酶的概念，掌握限制性内切核酸酶和核酸连接酶的作用特点。

一、限制性内切核酸酶

二、限制性内切核酸酶的识别序列

三、限制性内切核酸酶的酶切位点

四、限制性内切核酸酶反应系统

五、限制性内切核酸酶酶切DNA的方法

六、DNA片段的连接重组

第三节 克隆载体

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解克隆载体相关知识，明确克隆载体的概念、筛选条件、种类，掌握常见克隆载体的特点。

一、质粒克隆载体

二．λ噬菌体克隆载体

三、柯斯质粒

四、YAC载体（酵母人工染色体） 4 第四节 原核细胞的转化与筛选

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解原核细胞转化与筛选的相关知识，明确转化与筛选的概念，掌握转化与筛选的基本方法。

一、转化

二、筛选

第五节 原核生物基因文库的构建和筛选

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解原核生物基因文库的构建和筛选的基本知识，明确基因文库的概念，掌握原核生物基因文库构建和筛选的方法。

一、基因文库的构建

二、基因文库的筛选

第六节 获得真核生物目的基因的方法

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解真核生物目的基因的相关知识，明确目的基因的概念，掌握获得真核生物目的基因的方法。

一、通过构建cDNA基因文库分离目的基因

二、DNA的化学合成目的基因

三、利用 PCR获得目的基因

复习思考题:

第三章 原核生物的基因表达与操作 （6学时）

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解原核生物的基因表达与操作的相关知识，明确原核生物的基因表达与操作的概念，掌握原核生物的基因表达与操作的方法步骤。

第一节 原核生物的基因表达

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解原核生物基因转录与翻译的基本知识，明确启动子、顺反子、上游、下游、SD序列、可读框(ORF)的基本概念，掌握原核生物基因的转录与翻译的基本过程与基本特点。

一、原核生物的基因转录

二、原核生物基因的翻译

第二节 有功能的启动子的分离

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解有功能的启动子分离的的相关知识，明确lac启动子及 trp启动子的特点，掌握lac操纵子、trp操纵子结构及原理。

一、用大肠杆菌质粒PBR316筛选启动子

二、用PKO1筛选启动子

第三节 可调控强启动子驱动的基因表达

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解可调控强启动子驱动的基因表达的相关知 5 识，明确强启动子、弱启动子、非融合蛋白、融合蛋白的概念，掌握常用的可调控强启动子的种类和所驱动的基因表达的特点及原理。

一、可调控的启动子

二、常用原核表达载体

三、提高蛋白的表达量

四、大规模培养系统

五、在其它微生物中的表达

六、非融合蛋白的表达

七、融合蛋白的表达及纯化

八、单一方向串联排列的基因

九、增强蛋白质的稳定性

十、DNA整合到宿主染色体中

十一、加强分泌

第四节 原核生物表达产物的分离纯化

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解原核生物表达产物的分离纯化的相关知识，明确包含体蛋白、蛋白质复性、蛋白质PEG化的概念，掌握原核生物表达产物的分离纯化的基本方法与步骤。

一、包含体蛋白的提取

二、蛋白质的复性

三、表达蛋白纯化方法选择的基本原则

四、蛋白质的PEC化

五、原核表达蛋白的质量控制

复习思考题:

第四章 基因诱变及蛋白质工程（6学时）

[教学目标] 通过本章的教学要求学生了解基因诱变及蛋白质工程的相关知识，明确基因诱变及蛋白质工程的基本概念，掌握基因诱变及蛋白质工程的方法步骤。

第一节 蛋白质工程简介

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解蛋白质工程的相关知识，明确蛋白质工程的概念，掌握蛋白质工程的基本方法与步骤。

第二节 基因诱变

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解基因诱变的相关知识，明确基因诱变的概念，掌握基因诱变的基本方法与步骤。 6 一、用M13DNA进行的寡核苷酸介导诱变

二、寡核苷酸介导的PCR诱变

三、改进型双引物诱变

四、重叠延伸诱变

五、DPn1介导的诱变

六、简并核苷酸引物

七、随机诱变

第四节 定点诱变在蛋白质工程中的应用

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解定点诱变在蛋白质工程中应用的相关知识，明确定点诱变的概念，掌握定点诱变在蛋白质工程中应用的基本方法与步骤。

一、提高T4溶菌酶的热稳定性

二、对酵母磷酸丙糖异构酶的改造

三、提高蛋白质热稳定性的其他方法

四、提高重组β干扰素的专一活性和稳定性

五、改进αⅠ抗胰蛋白酶

六、改变酶的动力学活性

七、改变酶的最适PH

八、提高酶的活性

九、改善酶的特异性

十、提高蛋白质的生物学活性

第五节 蛋白质改造的其他常用方法

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解蛋白质改造的其他常用方法的相关知识，明确蛋白质改造的其他常用方法，掌握蛋白质改造的其他常用方法的基本方法与步骤。

一、对四级结构不知的蛋白质进行改造

二、利用缺失诱变改造蛋白质

三、利用结构域互换进行蛋白质改造

第五节 利用蛋白质工程对限制内切酶进行改造

[教学目标] 通过本节的教学要求学生了解利用蛋白质工程对限制内切酶进行改造的相关知识，明确利用蛋白质工程对限制内切酶进行改造的相关概念，掌握利用蛋白质工程对限制内切酶进行改造基本方法与步骤。

一、蛋白质工程在应用中的复杂性

二、用蛋白质工程对限制性内切酶进行改造

复习思考题: