1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。現代生物技術概論教學大綱-現代生物技術概論教學大綱一、課程基本信息課程名稱中文名稱現代生物技術概論英文名稱IntroductiontoModernBiotechnology課程代碼010269課程類型專業基礎課開課學期第5學期總學時64講課48實驗（實習）16學分4預修課程植物學、生物化學、植物生理學、細胞生物學、微生物學二、課程教學性質、地位和任務現代生物技術概論是由一門多學科綜合而成的邊緣學科，包括了微生物學、生物化學、細胞生物學、免疫學和育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科，特別是現代分子生物學

2、的最新理論成就更是生物技術發展的基礎。本課程為農學專業本科學生開設的專業基礎課，為后續專業課程學習打下基礎。本課程的主要任務是：使學生熟悉生物技術的基本原理、技術和方法，了解生物技術在農業、食品、人類健康、能源及環境諸方面的作用和成果，認識生物技術對人類社會生活產生的深刻影響，進一步了解國內外生物技術發明創新保護與生物安全性政策。三、課程教學的基本要求通過本課程的學習，應使學生達到下列基本要求：1認識生物技術的概念、種類及其對經濟社會發展的影響；2熟悉生物技術五大工程的原理、技術和方法；3了解生物技術在農業及其它領域的應用和成果；4了解國內外生物技術發明創新保護與生物安全性政策法規。四、課程學

3、時分配的建議教學時數課程內容講課習題課實驗課小計生物技術總論22基因工程878細胞工程626發酵工程44酶工程424蛋白質工程434生物技術與農業626生物技術與食品44生物技術與環境44生物技術與能源22生物技術發明創新保護與生物安全性44總計481664五、課程的主要內容與教學要求（一）生物技術總論生物技術的含義、特點和特征；生物技術的發展史；生物技術各項技術的概念及其相互關系；生物技術的應用領域及其對人類社會發展的影響。本章重點：生物技術的含義、特點和特征（六高特征），生物技術各項技術的概念，生物技術在社會、經濟和人類生活中的重要性。本章難點：生物技術各項技術之間的相互關系。教學要求：通

4、過課堂講授，使學生理解生物技術的含義，明確生物技術的特點和特征，識記生物技術所包含的五大工程概念，了解生物技術包含的各工程之間的相互關系，進而使學生明確本課程學習的目的和重要性。習題與作業：1概念識記：生物技術基因工程細胞工程發酵工程酶工程蛋白質工程2什么是生物技術，它包括哪些基本的內容?它對人類社會將產生怎么樣的影響?3現代生物技術作為一項高技術具有的“六高”特征是什么?4為什么說生物技術是一門綜合性學科，它與其他學科有什么關系?5簡要說明生物技術的發展史以及現代生物技術與傳統生物技術的聯系和區別。6生物技術的應用包括哪些領域?（二）基因工程基因工程誕生的理論基礎和技術，基因工程的基本步驟，

5、主要工具酶的作用機理和用途，基因載體的特點和用途，目的基因的來源及獲得途徑，PCR反應的原理和技術，受體細胞及其重組DNA導入技術，重組子的篩選和鑒定方法，基因工程應用領域及發展方向。本章重點：基因工程的技術路線，主要工具酶的催化機理和用途，常用載體的特點和用途，目的基因克隆的途徑和方法，重組DNA導入受體細胞的途徑，重組克隆的篩選與鑒定方法。本章難點：目的基因克隆的途徑和方法，重組克隆的篩選與鑒定方法。教學要求：通過課堂講授，并輔以多媒體課件演示手段，使學生了解基因工程的基本概念、理論、步驟和技術，熟悉主要工具酶的作用機理和用途，明確基因載體的作用和用途，理解基因分離克隆的策略和基本方法，掌

6、握PCR、載體構建、外源基因導入受體細胞和重組子篩選鑒定等技術，并對基因工程的應用及其發展方向有一定的認識。習題與作業：1概念識記：基因啟動子終止子開放閱讀框外顯子內含子限制性內切核酸酶同裂酶同尾酶DNA連接酶粘性末端星號活性PCR引物DNA連接酶基因克隆載體復制子T載體基因組文庫cDNA文庫互補分子雜交Southern印跡雜交Northern印跡雜交Western印跡雜交2簡述基因工程誕生的理論和技術。3簡述基因工程研究的基本技術路線。4簡述PCR的原理和基本過程。5簡述限制性內切核酸酶和DNA連接酶的作用機制。6根據來源劃分，基因克隆載體有哪幾種類型？7在什么情況下最好使用質粒載體或噬菌體

7、載體或Cosmid載體?8簡述定位整合克隆載體的應用價值。9簡述各種特殊用途克隆載體的特點。10根據啟動子的特點，可以將載體劃分為哪幾種類型？有何特點？10從cDNA文庫和基因組文庫中獲得的目的基因有什么不同?11如何采用PCR技術從生物材料中分離出目的基因?12什么樣的細胞可用作受體細胞?，13闡述外源基因轉入受體細胞的各種途徑。14篩選克隆子有哪些方法?15闡述基因工程的科學意義和應用價值。（三）細胞工程細胞工程基本知識，細胞工程基本操作技術，植物細胞工程，動物細胞工程，微生物細胞工程。本章重點：體細胞雜交，細胞核移植，細胞器移植，植物組織培養，單倍體植物的培養，合子胚培養，植物莖尖脫毒的

8、原理和技術，動物細胞克隆技術，微生物原生質體融合技術。本章難點：體細胞雜交，細胞核移植，植物的花藥培養和花粉培養，植物脫毒的原理和技術，動物單克隆抗體。教學要求：通過課堂講授，結合多媒體課件演示，了解植物細胞及微生物細胞的原生質體制備和細胞融合方法，掌握動植物細胞及組織的培養方法和基本要領，熟悉動物體細胞克隆的基本程序。習題與作業：1概念識記：細胞融合去分化胚狀體細胞固定化單倍體花藥培養花粉培養細胞核移植干細胞1細胞工程的理論基礎是什么？2如何從植物細胞培養中獲得較高的次生代謝物產量?3單倍體植株形單體弱，為什么還有不少科學家熱衷于誘發產生單倍體植株?4什么是植物原生質體?如何制備植物原生質體

9、和進行原生質體的融合?5人工種子包括哪幾部分?如何制備人工種子?6利用莖尖分生組織培養脫除植物病毒的原理。7為什么用于繁殖的組培技術要盡量避免使用外源激素？8通過離體培養獲得單倍體的途徑有哪些？9花藥培養與花粉培養有什么不同？10花培中再生植株的形成途徑與再生植株倍性有何關系？11如何獲得能在體外大量生長、分泌單克隆抗體的雜交瘤細胞克隆?12如何用體細胞克隆出一只哺乳動物?克隆動物有什么積極意義?13開展干細胞研究對人類有何積極的意義?14有什么方法可以分別去除革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌和真菌的細胞壁?（四）發酵工程發酵工程的基本原理，發酵常用微生物和生產菌種的培養技術，發酵技術的特點及應

10、用，發酵培養基的種類、組成和配制，發酵的基本程序，發酵的工藝控制，發酵設備，發酵類型，發酵反應器的設計原則和性能評價，發酵反應器的操作基本要求，發酵液的預處理和固液分離，發酵產物的提取和精制，發酵工程的應用事例。本章重點：發酵微生物和生產菌種的培養技術，發酵的基本過程及工藝控制理論，發酵產品的分離精制。本章難點：生產菌種的選育方法，發酵培養基的種類、組成和配制，發酵產物的加工。教學要求：通過課堂講授和多媒體課件演示，使學生了解發酵工程的基本內容和基本原理，掌握發酵培養基組成、配制及發酵菌種的培養，了解發酵類型和工藝控制，熟悉發酵設備以及發酵產物的分離提取和精制過程。習題與作業：1概念識記：好氧

11、性發酵厭氧性發酵分批發酵連續發酵補料分批發酵沉淀法2發酵技術的特點有哪些？3微生物發酵產物有哪幾種類型?4發酵常用微生物有哪些種類？5簡述發酵的一般過程。6發酵工業中的培養基可分為哪幾種類型？發酵培養基由哪些成分組成?7比較分批發酵、連續發酵和補料分批發酵的優缺點。8下游處理過程分為哪幾個步驟?相應的分離方法有哪些?9簡述青霉素、谷氨酸和維生素C的生產工藝。（五）酶工程酶的基礎知識，酶的發酵生產和分離純化，酶的固定化技術，酶的修飾與改造，酶反應器和生物傳感器的原理及應用等。本章重點：優良產酶菌種的篩選，基因工程菌（細胞）的構建。本章難點：基因工程菌（細胞）的構建、酶分子的改造和酶固定化技術原理

12、。教學要求：通過課堂講授和多媒體課件演示，使學生了解酶的基礎知識，熟悉發酵生產和發酵產品分離純化的基本流程，認識對酶的固定化、酶的修飾改造和主要酶反應器類型，了解生物傳感器及酶對現代人類生活的影響。習題與作業：1概念識記：酶分子修飾雜交酶親和層析酶的比活力固定化酶酶反應器生物傳感器2酶工程包含哪些內容？3酶有何特性?4為什么要進行酶的分子修飾？如何進行酶分子的修飾？5酶固定化方法有哪些？各有何優缺點?6生物傳感器有何用途?（六）蛋白質工程蛋白質工程的基礎理論，蛋白質工程的基本原理、技術和工藝，基因工程技術在蛋白質工程中的應用，蛋白質組學。本章重點：蛋白質工程的研究策略，蛋白質全新設計，改變現有

13、蛋白質的結構的方法。本章難點：蛋白質結構設計，改變蛋白質結構的方法。教學要求：通過課堂講授，并輔以多媒體課件演示，使學生了解蛋白質結構、蛋白質分子設計和蛋白質修飾和表達等的基本原理，熟悉如何利用蛋白質工程技術和其他相關技術獲得更加符合人類需求且比天然蛋白質更優良的蛋白質的策略。習題與作業：1概念識記：基因的人工定點突變蛋白質組學2簡單敘述蛋白質結構的基本組件。3蛋白質工程的基本任務是什么？4簡單描述反向生物學的途徑。5舉例說明對現有蛋白質進行改造的主要方法及其應用。（七）生物技術與農業生物技術在農業中的應用領域，生物技術在種植業中應用的成果和發展方向，生物技術在養殖業中的應用成果和發展方向。本

14、章重點：植物組織培養技術在農業上的應用，體細胞雜交在植物育種中的應用，植物細胞培養及次生代謝物的生產，植物轉基因育種，農作物分子標記輔助育種，水稻基因組計劃。動物轉基因技術與分子育種，動物繁殖新技術，生物技術在動物飼料工業上的應用，畜禽基因工程疫苗，動物生物反應器，核移植技術及其在養殖業中的應用，胚胎干細胞技術及其在養殖業中的應用。本章難點：基因工程技術在作物改良中應用的策略和方法，體細胞雜交在植物育種中應用的策略和方法，農作物分子標記輔助育種的原理和方法，動物細胞克隆和胚胎移植技術。教學要求：通過課堂講授，結合多媒體課件演示，使學生了解現代生物技術在農業生產中應用領域和成果，熟悉轉基因技術、

15、細胞培養與次生代謝物生產技術、快繁技術以及動物育種、生產和繁殖中的生物技術。習題與作業：1概念識記：Bt基因生物農藥顯微注射法胚胎移植體外胚胎生產胚胎分割性別控制技術基因工程疫苗生物反應器2現代農業生物技術與傳統農業技術相比有何突出優越性?試舉例說明。3植物轉基因常用的外源基因導入方法有哪些?各有何優缺點?4基因工程抗蟲棉已大面積應用于生產，同時也造成食棉昆蟲的耐受性，如何看待這個問題?并提出解決問題的途徑。5簡述開展水稻基因組計劃的意義。6動物轉基因常用的外源基因導入方法有哪些?各有何優缺點?7動物胚胎工程的主要技術包括哪些方面?8生物技術在動物飼料工業上有哪些應用?9畜禽基因工程疫苗有哪些

16、類型?10何謂動物生物反應器?其應用前景如何?11核移植技術將來在動物生產上的應用上有哪些主要方面?11干細胞技術在動物生產上應用前景如何?（八）生物技術與食品生物技術在食品加工中的應用，生物技術在食品檢驗中的應用，轉基因食品的安全性評價，現代生物技術在食品工業上的應用方向。本章重點：生物技術在單細胞蛋白生產、飲料生產與食品添加劑、食品發酵等食品生產加工過程中的重要作用，食品及轉基因食品檢測的生物技術。本章難點：免疫學技術和PCR技術在食品檢測中應用的原理和方法。教學要求：通過課堂講授，使學生了解現代生物技術在食品工業中的應用領域，認識生物技術在生產單細胞蛋白、生產飲料與食品添加劑、食品發酵等

17、食品生產加工過程中的重要作用，熟悉免疫學技術和PCR技術等在食品檢測中具體方法，明確現代生物技術在食品工業上的應用和發展趨勢。習題與作業：1什么是單細胞蛋白?簡述它的幾種來源。2舉例說明食品發酵的用途。3應用于食品檢測中的生物技術有哪些?4簡述免疫學技術和PCR技術在食品檢測中應用的原理和特點4你對轉基因食品有什么看法?5談談現代生物技術在食品工業上的應用和發展趨勢。（九）生物技術與環境“三廢”的生物處理方法和技術，污染環境的生物修復，環境檢測的指示植物、PCR技術和生物傳感器的應用，生物芯片在環境污染檢測中的應用。本章重點：生物修復技術，環境監測與評價的生物技術。本章難點：生物修復和環境監測

18、與評價的生物技術方法。教學要求：通過課堂講授，使學生了解環境生物技術在處理“污水、廢氣和廢料”及環境監測評價方面的具體應用，掌握環境生物修復技術、環境監測與評價的生物技術。習題與作業：1概念識記：穩定塘法人工濕地處理系統法土地處理系統法活性淤泥法生物膜處理法生物淋溶技術生物修復生物累積法生物吸附法指示生物生物芯片2生物法處理污水或廢水有哪幾種常見方法?污水治理的意義何在?3空氣污染治理與水污染治理有什么關系?常見的方法有哪幾種?4填埋技術有哪些優點?為什么說堆肥技術是一種可循環利用資源的方法?5簡述固體垃圾生物處理的基本原理。6什么是生物修復技術?舉例說明其應用價值。7基因工程在環境污染的生物

19、這里中有何作用？（十）生物技術與能源微生物在石油勘探及提高石油開采率的應用，利用微生物發酵生產生物燃料的技術和方法，培育能高產“石油”的樹木及開發未來能源的技術。本章重點：微生物在石油開采、石油脫硫、石油脫氮和煤脫硫中的應用技術，生物燃料生產的生化機制和生物技術。本章難點：微生物采油的原理、生物燃料生產的生化機制及技術。教學要求：通過課堂講授，使學生了解生物技術在提高石油開采量、降低乙醇燃油及甲烷燃料的生產成本、并提高產量及減少環境污染的應用，熟悉生物燃料生產的生物技術基本原理和技術，了解人工種植能產“石油”的樹木及開發各種未來新能源等途徑，掌握利用生物技術提高產能量及開發新能源的基本方法。習

20、題與作業：1概念識記：不可再生能源可再生能源生物燃料2簡述開發新能源的必要性。3簡述微生物三次采油的原理。4簡述乙醇燃料能替代石油的依據和乙醇發酵機制。5簡述生產甲烷的生化機制。6談談你對未來能源的見解。（十一）生物技術發明創新保護與生物安全性生物技術發明創新實施保護的主要形式、新成果應采取的保護形式及重要性，我國及世界上對生物技術產品和工藝的保護狀況，基因工程技術的安全性及其對社會安全、倫理、道德可能帶來的重大影響，中國加入世界貿易組織以來在生物技術安全性方面面臨的問題及對策。本章重點：生物技術發明創新實施保護的主要形式及不同生物技術新成果應采取的保護形式。本章難點：專利的概念及其特性，商業秘密的構成條件，生物技術專利和商業秘密的保護形式。教學要求：通過課堂講授，使學生認識在研究開發和應用中保護生物技術發明的重要性，熟悉對生物技術發明創新實施保護的幾種主要形式及不同生物技術的新成果應采取的保護形式，了解我國及世界上對生物技術產品和工藝的保護狀況，認識生物技術尤其是基因工程技術的安全性及其對社會安全、倫理、道德可能帶