《現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程》課程大綱

《現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程》課程大綱課程中文名稱：現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程課程英文名稱：ModernMolecularBiologyandGeneticEngineering課程編號：211T0386學(xué)分：2.5學(xué)時：48（其中：講課學(xué)時：32實驗學(xué)時：16實踐學(xué)時：0）先修課程：生物化學(xué)適用專業(yè)：生物工程課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：現(xiàn)代分子生物學(xué)，朱玉賢等編著，科學(xué)出版社，第五版2019年開課單位：生物與制藥學(xué)院課程簡介：一、課程性質(zhì)分子生物學(xué)與基因工程是近年來發(fā)展迅速且在生命科學(xué)領(lǐng)域里應(yīng)用越來越廣泛、影響越來越深遠的一個學(xué)科，它滲透到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域；是生命科學(xué)中最具生命力和最引人注目的前沿學(xué)科之一；“現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程”是生物工程專業(yè)的核心必修課程。本課程主要講授基因復(fù)制與轉(zhuǎn)錄、蛋白表達、基因表達調(diào)控、分子克隆等分子生物學(xué)基本知識和基因工程原理，使學(xué)生系統(tǒng)掌握分子生物學(xué)和基因工程的基本概念、理論、技術(shù)和方法，了解當(dāng)今分子生物學(xué)與基因工程應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)及工作實踐打下寬厚的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握分子生物學(xué)、基因工程的基礎(chǔ)知識，包括染色體與DNA的基本結(jié)構(gòu)和功能、生物信息傳遞的基本原理、原核與真核生物的表達調(diào)控等，并能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)知識運用于基因工程菌株構(gòu)建與改造的起因分析，是畢業(yè)要求1.3的重要支撐；課程目標(biāo)2：能夠運用分子生物與基因工程的原理，用于識別DNA重組克隆、大腸桿菌和酵母基因工程、外源基因表達產(chǎn)物的分離純化、分子生物學(xué)研究方法等工程領(lǐng)域存在的問題，并認識問題的分子和遺傳本質(zhì)，是畢業(yè)要求2.1的重要支撐；課程目標(biāo)3：掌握基因工程實驗的基本技能，能夠運用分子生物與基因工程的基本原理構(gòu)建基因工程菌，對畢業(yè)要求4.2具有一定支撐；三、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1工程知識1.3掌握解決食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題所需的生物化學(xué)、微生物學(xué)、現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程、細胞生物學(xué)與細胞工程等生物工程基礎(chǔ)知識，能夠?qū)⑵溆糜诠こ虇栴}的生物學(xué)特征識別和表述，并能夠用于菌株改造、發(fā)酵或代謝調(diào)控等工程問題起因的判別；課程目標(biāo)12問題分析2.1能夠應(yīng)用生物學(xué)的基本原理，對食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)中的復(fù)雜工程問題進行生物學(xué)特征的識別和判斷，并認識問題的本質(zhì)；課程目標(biāo)24研究4.2能夠基于生物工程基本原理和專業(yè)實驗積累，選擇研究路線、設(shè)計實驗方案、正確采集數(shù)據(jù)、分析和解釋數(shù)據(jù)、獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)3四、教學(xué)內(nèi)容及要求（應(yīng)包含各章節(jié)1.教學(xué)內(nèi)容2.重難點3.課程思政融入點4.考核要點5.教學(xué)方法（根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)計相應(yīng)章節(jié)的教學(xué)方法，有效保證目標(biāo)的實現(xiàn)）6.作業(yè)安排等）理論課部分（32學(xué)時）：第一章：緒論1.教學(xué)內(nèi)容：1).引言2).分子生物學(xué)簡史3).分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容4).展望2.重點難點教學(xué)重點：DNA的發(fā)現(xiàn)與基因?qū)W說的創(chuàng)立；分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容教學(xué)難點：分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，分子生物學(xué)的發(fā)展是科學(xué)家不斷鉆研的結(jié)果。4.考核要點分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第二章：染色體與DNA1.教學(xué)內(nèi)容：1).染色體；2).DNA的結(jié)構(gòu)；3).DNA的復(fù)制；4).原核生物和真核生物DNA復(fù)制的特點；5).DNA的修復(fù)；6).DNA的轉(zhuǎn)座；7).SNP的理論與應(yīng)用（自學(xué)）；2.重點難點2.1教學(xué)重點：DNA的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)；DNA的復(fù)制及過程；DNA聚合酶的具體功能；2.2教學(xué)難點：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA復(fù)制的具體過程。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，核酸的研究歷史，特別是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的歷程一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點染色體的組成，DAN的二級結(jié)構(gòu)，半保留復(fù)制，DNA復(fù)制的基本概念，DNA聚合酶，原核生物DNA復(fù)制特點，真核生物DNA復(fù)制特點，端粒與DNA末端復(fù)制，真核細胞DNA的復(fù)制調(diào)控，DNA的突變，DNA損傷的修復(fù)，轉(zhuǎn)座子的分類和結(jié)構(gòu)特征。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第三章：生物信息的傳遞（上）1.教學(xué)內(nèi)容：1).RNA的結(jié)構(gòu)、分類和功能；2).RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程；3).RNA聚合酶；4).啟動子與轉(zhuǎn)錄起始；5).原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的并比較；6).原核生物與真核生物mRNA的特征比較；7).真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工；8).RNA的編輯、在編碼和化學(xué)修飾；2.重點難點2.1教學(xué)重點：RNA轉(zhuǎn)錄的具體過程；RNA聚合酶的功能；啟動子的結(jié)構(gòu)和功能。2.2教學(xué)難點：RNA轉(zhuǎn)錄的具體過程。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，轉(zhuǎn)錄機制的探索發(fā)現(xiàn)的歷程一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點RNA的結(jié)構(gòu)特點，RNA的分類，RNA的功能，啟動子的結(jié)構(gòu)特征，轉(zhuǎn)錄的基本過程，原核生物RNA的特征，真核生物RNA特征，原核生物RNA聚合酶，增強子，真核生物mRNA的剪接，核酶。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第四章：生物信息的傳遞（下）1.教學(xué)內(nèi)容：1).遺傳密碼；2).tRNA；3).核糖體；4).蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機制；5).蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)機制；6).蛋白質(zhì)的修飾、降解與穩(wěn)定性研究；2.重點難點2.1教學(xué)重點：遺傳密碼子的特點；翻譯體系的生物大分子的結(jié)構(gòu)功能；蛋白質(zhì)翻譯過程。2.2教學(xué)難點：蛋白質(zhì)翻譯過程。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，蛋白翻譯機制發(fā)現(xiàn)的歷程一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點遺傳密碼子的性質(zhì)，密碼子與反密碼子的作用，tRNA的二級結(jié)構(gòu)，tRNA的功能，tRNA的種類，核糖體的結(jié)構(gòu)，核糖體的功能，氨基酸的活化，翻譯的起始，肽鏈的延伸，肽鏈的終止，多核糖體與蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)前體的加工，蛋白質(zhì)的折疊，翻譯運轉(zhuǎn)同步機制，翻譯后運轉(zhuǎn)機制，泛素修飾介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第五章：原核基因表達調(diào)控1.教學(xué)內(nèi)容：1).原核基因表達調(diào)控總論；2).乳糖操縱子與負控誘導(dǎo)系統(tǒng)；3).色氨酸操縱子與負控阻遏系統(tǒng)；4).其他操縱子（自學(xué)，了解）；5).氨基酸代謝調(diào)控（自學(xué)，了解）；6).轉(zhuǎn)錄水平上的其他調(diào)控方式（自學(xué)，了解）；7).轉(zhuǎn)錄后調(diào)控(自學(xué)，了解)；2.重點難點2.1教學(xué)重點：乳糖操縱子的調(diào)控方式（負調(diào)控、正調(diào)控）。色氨酸操縱子的阻遏和弱化系統(tǒng)。2.2教學(xué)難點：乳糖操縱子的調(diào)控方式。弱化調(diào)控系統(tǒng)3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，基因調(diào)控機制發(fā)現(xiàn)的歷程一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點原核基因表達調(diào)控分類，原核基因表達調(diào)控的主要特點，乳糖操縱子模型和結(jié)構(gòu)特征，lac操縱子的調(diào)控過程（機制），trp操縱子的阻遏系統(tǒng)，trp操縱子的弱化作用，trp操縱子的調(diào)控機制。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第六章：真核基因表達調(diào)控1.教學(xué)內(nèi)容：1).真核基因表達調(diào)控相關(guān)概念和一般規(guī)律；2).真核基因表達的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控；3).真核基因表達的染色質(zhì)修飾和表觀遺傳調(diào)控（自學(xué)，了解）；4).非編碼RNA對真核基因表達的調(diào)控（自學(xué)，了解）；5).真核基因其他水平調(diào)控（自學(xué)，了解）；2.重點難點2.1教學(xué)重點：真核基因表達調(diào)控一般規(guī)律，反式作用因子，真核基因的一般結(jié)構(gòu)特征。2.2教學(xué)難點：真核基因的一般結(jié)構(gòu)特征。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，基因調(diào)控機制發(fā)現(xiàn)的歷程一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點真核基因表達的基本概念，斷裂結(jié)構(gòu)，基因家族，真核基因表達的方式和特點，真核基因表達調(diào)控一般規(guī)律，真核基因的一般結(jié)構(gòu)特征，增強子及其對轉(zhuǎn)錄的影響，反式作用。。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第七章：分子生物學(xué)研究方法1.教學(xué)內(nèi)容：1).DAN基本操作技術(shù)；2).RNA基本操作技術(shù)；3).基因克隆技術(shù)；4).蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（自學(xué)）；2.重點難點2.1教學(xué)重點：DNA基本操作技術(shù)，基因克隆技術(shù)。2.2教學(xué)難點：基因克隆技術(shù)。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點基因組DNA的提取，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)，重組載體構(gòu)建，cDNA合成，基因克隆技術(shù)。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)第八章：大腸桿菌和酵母基因工程1.教學(xué)內(nèi)容：1).外源基因在大腸桿菌中的高效表達原理；2).大腸桿菌基因工程菌的構(gòu)建策略；3).重組異源蛋白的體內(nèi)修飾與體外復(fù)性；4).大腸桿菌工程菌的工程化控制；5).酵母基因工程（自學(xué)）；；2.重點難點2.1教學(xué)重點：大腸桿菌基因工程菌的構(gòu)建策略。2.2教學(xué)難點：大腸桿菌基因工程菌的構(gòu)建策略。3.課程思政融入點播撒科學(xué)精神，提升科學(xué)素養(yǎng)，大腸桿菌和基因工程菌的基因工程技術(shù)建立一直伴隨著科學(xué)精神的引領(lǐng)。4.考核要點外源基因在大腸桿菌中的高效表達原理，大腸桿菌基因工程菌的構(gòu)建策略，重組異源蛋白的體內(nèi)修飾與體外復(fù)性。5.教學(xué)方法PPT講授、教學(xué)圖片、動畫、互動討論；6.作業(yè)安排雨課堂同步作業(yè)實驗課部分（16學(xué)時）：實驗項目內(nèi)容及學(xué)時安排序號實驗項目學(xué)時實驗性質(zhì)備注驗證設(shè)計綜合必做選做實驗1基因組DNA的提取4√√實驗2PCR基因擴增4√√實驗3DNA重組與轉(zhuǎn)化4√√實驗4質(zhì)粒DNA的提取及電泳檢測4√√實驗5大腸桿菌感受態(tài)細胞制備4√√五、教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配支撐的課程目標(biāo)講課實驗實踐1緒論2課程目標(biāo)12染色體與DNA6課程目標(biāo)13生物信息的傳遞（上）6課程目標(biāo)14生物信息的傳遞（下）6課程目標(biāo)15原核基因表達調(diào)控4課程目標(biāo)26真核基因表達調(diào)控2課程目標(biāo)27分子生物學(xué)研究方法4課程目標(biāo)28大腸桿菌和酵母基因工程2課程目標(biāo)29實驗16課程目標(biāo)3六、考核方式【3】及成績評定標(biāo)準(zhǔn)（應(yīng)針對課程目標(biāo)，對課程考核方式、內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，確保能有效證明課程目標(biāo)的達成情況）1.課程考核方式：考核方式為：閉卷考試。課程成績包括：閉卷考試50%；平時成績30%（平時作業(yè)10%；課堂學(xué)習(xí)/大學(xué)慕課學(xué)習(xí)20%）；實驗20%。支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)考核與評價方式合計平時作業(yè)課堂學(xué)習(xí)實驗課程考試指標(biāo)點1.3課程目標(biāo)1105/2035指標(biāo)點2.1課程目標(biāo)2105/2035指標(biāo)點4.2課程目標(biāo)3//201030總分占比%201020501002.課程考核評分標(biāo)準(zhǔn)（應(yīng)針對課程目標(biāo)，對課程考核方式、內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，確保能有效證明課程目標(biāo)的達成情況）課程目標(biāo)考核要求評分標(biāo)準(zhǔn)高于預(yù)期達到預(yù)期低于預(yù)期優(yōu)秀良好合格不合格1.期末考試18-2016-1812-16<122.期末考試18-2016-1812-16<123.期末考試9-108-96-8<6七、參考書目：1、現(xiàn)代分子生物學(xué)，朱玉賢等編著，科學(xué)出版社，2019年第五版；2、基因工程，張惠展等編著，華東理工大學(xué)出版社，2017年第四版；3、分子生物學(xué)實驗指導(dǎo)，魏群等編著，高等教育出版社，2015年第三版；4、分子生物學(xué)，RobertF.Weaver著，鄭用璉等譯，科學(xué)出版社有限責(zé)任公司，2018年；5、精編分子生物學(xué)實驗指南，F(xiàn)M奧斯伯等主編，金由辛等譯校，科學(xué)出版社，2019年第五版；6、基因工程原理(上冊、下冊)，吳乃虎等編著，科學(xué)出版社，2018年第二版；八、教學(xué)參考資源：長江雨課堂九、大綱說明無《現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程》課程簡介課程中文名稱：現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程課程英文名稱：ModernMolecularBiologyandGeneticEngineering課程編號：211T0386學(xué)分：2.5學(xué)時：48先修課程：生物化學(xué)適用專業(yè)：生物工程內(nèi)容提要：分子生物學(xué)與基因工程是近年來發(fā)展迅速且在生命科學(xué)領(lǐng)域里應(yīng)用越來越廣泛、影響越來越深遠的一個學(xué)科，它滲透到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域；是生命科學(xué)中最具生命力和最引人注目的前沿學(xué)科之一；“現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程”是生物工程專業(yè)的核心必修課程。本課程主要講授染色體與DNA、生物信息的傳遞（上）、生物信息的傳遞（下）、原核基因表達調(diào)控、真核基因表達調(diào)控、分子生物學(xué)研究方法、大腸桿菌和酵母菌基因工程等理論內(nèi)容和實驗內(nèi)容。使學(xué)生系統(tǒng)掌握分子生物學(xué)和基因工程的基本概念、理論、技術(shù)和方法，了解當(dāng)今分子生物學(xué)與基因工程應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，為