现代生物技术概论教学大纲
一、课程基本信息
课程名称 课程代码 总 学 时 预修课程 中文名称 英文名称 010269 64 讲课 48 现代生物技术概论 Introduction to Modern Biotechnology 课程类型 专业基础课 开课学期 实验（实习） 16 第5学期 学分 4 植物学、生物化学、植物生理学、细胞生物学、微生物学 二、课程教学性质、地位和任务
现代生物技术概论是由一门多学科综合而成的边缘学科，包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学和育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科，特别是现代分子生物学的最新理论成就更是生物技术发展的基础。本课程为农学专业本科学生开设的专业基础课，为后续专业课程学习打下基础。
本课程的主要任务是：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。
三、课程教学的基本要求
通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求：
1．认识生物技术的概念、种类及其对经济社会发展的影响； 2．熟悉生物技术五大工程的原理、技术和方法； 3．了解生物技术在农业及其它领域的应用和成果；
4．了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策法规。
四、课程学时分配的建议
教 学 时 数 课 程 内 容 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 2 8 6 4 4 4 6 4 7 2 2 3 2 2 8 6 4 4 4 6 4 讲 课 习题课 实验课 小 计 生物技术与环境 生物技术与能源 生物技术发明创新保护与生物安全性 总 计 4 2 4 48 16 4 2 4 64 五、课程的主要内容与教学要求
（一）生物技术总论
生物技术的含义、特点和特征；生物技术的发展史；生物技术各项技术的概念及其相互关系；生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。
本章重点：生物技术的含义、特点和特征（六高特征），生物技术各项技术的概念，生物技术在社会、经济和人类生活中的重要性。
本章难点：生物技术各项技术之间的相互关系。
教学要求：通过课堂讲授，使学生理解生物技术的含义，明确生物技术的特点和特征，识记生物技术所包含的五大工程概念，了解生物技术包含的各工程之间的相互关系，进而使学生明确本课程学习的目的和重要性。
习题与作业：
1．概念识记：生物技术 基因工程 细胞工程 发酵工程 酶工程 蛋白质工程 2．什么是生物技术，它包括哪些基本的内容?它对人类社会将产生怎么样的影响? 3．现代生物技术作为一项高技术具有的“六高”特征是什么? 4．为什么说生物技术是一门综合性学科，它与其他学科有什么关系?
5．简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的联系和区别。 6．生物技术的应用包括哪些领域?
（二）基因工程
基因工程诞生的理论基础和技术，基因工程的基本步骤，主要工具酶的作用机理和用途，基因载体的特点和用途，目的基因的来源及获得途径，PCR反应的原理和技术，受体细胞及其重组DNA导入技术，重组子的筛选和鉴定方法，基因工程应用领域及发展方向。
本章重点：基因工程的技术路线，主要工具酶的催化机理和用途，常用载体的特点和用途，目的基因克隆的途径和方法，重组DNA导入受体细胞的途径，重组克隆的筛选与鉴定方法。
本章难点：目的基因克隆的途径和方法，重组克隆的筛选与鉴定方法。
教学要求：通过课堂讲授，并辅以多媒体课件演示手段，使学生了解基因工程的基本概念、理论、步骤和技术，熟悉主要工具酶的作用机理和用途，明确基因载体的作用和用途，理解基因分离克隆的策略和基本方法，掌握PCR、载体构建、外源基因导入受体细胞和重组子筛选鉴定等技术，并对基因工程的应用及其发展方向有一定的认识。
习题与作业：
1．概念识记：基因 启动子 终止子 开放阅读框 外显子 内含子 限制性内切核酸酶 同裂酶 同尾酶 DNA连接酶 粘性末端 星号活性 PCR引物 DNA连接酶 基因
克隆载体 复制子 T－载体 基因组文库 cDNA文库 α互补 分子杂交 Southern印迹杂交 Northern印迹杂交 Western印迹杂交
2．简述基因工程诞生的理论和技术。 3．简述基因工程研究的基本技术路线。 4．简述PCR的原理和基本过程。
5．简述限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用机制。 6．根据来源划分，基因克隆载体有哪几种类型？
7．在什么情况下最好使用质粒载体或λ噬菌体载体或Cosmid载体? 8．简述定位整合克隆载体的应用价值。 9．简述各种特殊用途克隆载体的特点。
10．根据启动子的特点，可以将载体划分为哪几种类型？有何特点？ 10．从cDNA文库和基因组文库中获得的目的基因有什么不同? 11．如何采用PCR技术从生物材料中分离出目的基因? 12．什么样的细胞可用作受体细胞?， 13．阐述外源基因转入受体细胞的各种途径。 14．筛选克隆子有哪些方法?
15．阐述基因工程的科学意义和应用价值。
（三）细胞工程
细胞工程基本知识，细胞工程基本操作技术，植物细胞工程，动物细胞工程，微生物细胞工程。
本章重点：体细胞杂交，细胞核移植，细胞器移植，植物组织培养，单倍体植物的培养，合子胚培养，植物茎尖脱毒的原理和技术，动物细胞克隆技术，微生物原生质体融合技术。
本章难点：体细胞杂交，细胞核移植，植物的花药培养和花粉培养，植物脱毒的原理和技术，动物单克隆抗体。
教学要求：通过课堂讲授，结合多媒体课件演示，了解植物细胞及微生物细胞的原生质体制备和细胞融合方法，掌握动植物细胞及组织的培养方法和基本要领，熟悉动物体细胞克隆的基本程序。
习题与作业：
1．概念识记：细胞融合 去分化 胚状体 细胞固定化 单倍体 花药培养 花粉培养 细胞核移植 干细胞
1．细胞工程的理论基础是什么？
2．如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量?
3．单倍体植株形单体弱，为什么还有不少科学家热衷于诱发产生单倍体植株? 4．什么是植物原生质体?如何制备植物原生质体和进行原生质体的融合? 5．人工种子包括哪几部分?如何制备人工种子? 6．利用茎尖分生组织培养脱除植物病毒的原理。 7．为什么用于繁殖的组培技术要尽量避免使用外源激素？
8．通过离体培养获得单倍体的途径有哪些？ 9．花药培养与花粉培养有什么不同？
10．花培中再生植株的形成途径与再生植株倍性有何关系？
11．如何获得能在体外大量生长、分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞克隆? 12．如何用体细胞克隆出一只哺乳动物?克隆动物有什么积极意义? 13．开展干细胞研究对人类有何积极的意义?
14．有什么方法可以分别去除革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌的细胞壁?
（四）发酵工程
发酵工程的基本原理，发酵常用微生物和生产菌种的培养技术，发酵技术的特点及应用，发酵培养基的种类、组成和配制，发酵的基本程序，发酵的工艺控制，发酵设备，发酵类型，发酵反应器的设计原则和性能评价，发酵反应器的操作基本要求，发酵液的预处理和固液分离，发酵产物的提取和精制，发酵工程的应用事例。
本章重点：发酵微生物和生产菌种的培养技术，发酵的基本过程及工艺控制理论，发酵产品的分离精制。
本章难点：生产菌种的选育方法，发酵培养基的种类、组成和配制，发酵产物的加工。 教学要求：通过课堂讲授和多媒体课件演示，使学生了解发酵工程的基本内容和基本原理，掌握发酵培养基组成、配制及发酵菌种的培养，了解发酵类型和工艺控制，熟悉发酵设备以及发酵产物的分离提取和精制过程。
习题与作业：
1．概念识记：好氧性发酵 厌氧性发酵 分批发酵 连续发酵 补料分批发酵 沉淀法
2．发酵技术的特点有哪些？ 3．微生物发酵产物有哪几种类型? 4．发酵常用微生物有哪些种类？ 5．简述发酵的一般过程。
6．发酵工业中的培养基可分为哪几种类型？发酵培养基由哪些成分组成? 7．比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点。 8．下游处理过程分为哪几个步骤?相应的分离方法有哪些? 9．简述青霉素、谷氨酸和维生素C的生产工艺。
（五）酶工程
酶的基础知识，酶的发酵生产和分离纯化，酶的固定化技术，酶的修饰与改造，酶反应器和生物传感器的原理及应用等。
本章重点：优良产酶菌种的筛选，基因工程菌（细胞）的构建。
本章难点：基因工程菌（细胞）的构建、酶分子的改造和酶固定化技术原理。 教学要求：通过课堂讲授和多媒体课件演示，使学生了解酶的基础知识，熟悉发酵生产和发酵产品分离纯化的基本流程，认识对酶的固定化、酶的修饰改造和主要酶反应器类型，了解生物传感器及酶对现代人类生活的影响。
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