《分子生物学与基因工程》课程教学大纲

《分子生物学与基因工程》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3301课程名称分子生物学与基因工程课程性质必修学分3学时48先修课程生物化学课程负责人适用专业生物工程课程简介（300字左右）：当前科学技术突飞猛进，生物技术的发展为人类21世纪开创了新的希望，基因工程则是在分子水平上定向改良生物性状、创造新物种的全新应用科学，是现代生物技术的核心技术。本课程首先对分子生物学的基本理论包括核酸的结构、复制、转录、翻译及基因表达的调控等进行了讲授，在此基础上着重讲解基因工程的基本条件、基因工程的主要技术及其原理、目的基因的获得、重组子构建及其转化、外源基因表达的分子机制及提高其表达的技术策略，动植物和微生物基因工程的技术流程与应用及基因工程的安全性评价与管理等内容。本课程的系统学习可为众多课程的学习打下良好的基础，是生命科学的一门专业必修课。通过本课程学习使学生能较全面深入地理解分子生物学和基因工程的基本概念、基本原理，并了解生命科学研究的设计思路和基因操作技术平台的应用策略，为以后的学习和科研打下良好坚实的基础。二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标（知识、能力、素质三方面，必须支撑培养方案中的毕业要求）1.较全面和深入理解分子生物学和基因工程的基本概念、基本原理，并将其应用于复杂生物工程问题的推演和分析。2.能够应用基因操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、真核生物基因分离与鉴定等基本原理和方法，判断和分析复杂生物工程问题，能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。3.了解生命科学研究的设计思路和基因操作技术平台的应用策略，能识别、量化和分析基因工程领域新产品、新技术、新工艺的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响。课程目标对毕业要求的支撑关系表课程目标毕业要求观测点1.3能将工程和专业知识用于推演、分析复杂生物工程问题2.3能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案6.2能识别、量化、分析和客观评价生物工程实践和复杂生物工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响，并理解应承担的责任课程目标1.√课程目标2.√课程目标3.√三、教学内容与预期学习成效知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时课程简介课程目标11、分子生物学和基因工程的概念；2、分子生物学和基因工程的发展简史；3、分子生物学和基因工程的研究内容；4、分子生物学和基因工程的现状与展望知识目标：了解分子生物学和基因工程的发展史；理解分子生物学和基因工程的主要研究对象和手段；了解分子生物学与基因工程的现状与前景。能力目标：能够利用分子生物学和基因工程的基本概念识别相关复杂工程问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：探索精神、工匠精神和使命担当。课程思政教学内容设计：了解分子生物学与基因工程发展史的主要脉络，激发学生探索精神；对应用前景的广度和深度讲解，培养学生探知未来的工匠精神、大国情怀和科技报国的使命担当。染色体与DNA课程目标11、染色体：原核生物染色体和基因组、真核细胞染色体的组成2、DNA的结构3、DNA的复制：DNA的半保留复制机理、原核生物DNA的复制、真核生物DNA的复制、DNA复制的调控4、DNA的转座：原核生物转座子的分类和结构特征、真核生物中的、转座作用的机制、转座作用的遗传学效应知识目标：了解DNA的结构和性质；转座子的基本概念；理解遗传物质的特性；转座的分子机制；掌握染色体、基因组和基因的概念和相互关系；转座子的类型和转座子的遗传效应。能力目标：能够利用染色体与DNA的基本知识和原理推演和分析相关复杂工程问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：精益求精、勇于探索的科学精神课程思政教学内容设计：通过DNA复制的详细讲解及实践操作，培养学生精益求精、勇于探索的科学精神。RNA的生物合成课程目标11、RNA的结构、分类和功能2、RNA转录的基本过程3、RNA聚合酶：原核生物的RNA聚合酶、真核生物的RNA聚合酶4、启动子与转录起始5、原核生物与真核生物转录产物的比较6、真核生物转录产物的加工知识目标：了解转录的基本概念；理解原核和真核转录的起始、延伸和终止；掌握原核和真核转录的机理；RNA的修饰、剪接和加工；核酶的发现及其生物学意义。能力目标：能够利用RNA生物合成的基本知识和原理推演和分析相关复杂工程问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：精益求精、勇于探索的科学精神课程思政教学内容设计：通过RNA转录的详细讲解及实践操作，培养学生精益求精、勇于探索的科学精神。蛋白质的生物合成课程目标11、遗传密码及其性质2、tRNA的结构、种类、功能3、核糖体的结构与功能4、蛋白质合成的生物学机制5、蛋白质运转机制6、蛋白质的修饰、降解与稳定性研究知识目标：了解翻译的基本概念；核糖体的结构和功能；理解原核和真核蛋白质生物合成过程；掌握遗传密码；原核和真核翻译的机理；蛋白质修饰、折叠和转运；泛素及其在蛋白质降解中的作用。能力目标：能够利用蛋白质生物合成的基本知识和原理推演和分析相关复杂工程问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：精益求精、勇于探索的科学精神课程思政教学内容设计：通过蛋白质翻译的详细讲解及实践操作，培养学生精益求精、勇于探索的科学精神。基因表达的调控课程目标1基因表达及基因表达调控的含义乳糖操纵子的结构及其调控模式

阻遏蛋白的负性调控、CAP介导的正性调控色氨酸操纵子的结构及其调控模式：辅阻遏蛋白的阻遏调节、弱化作用。知识目标：了解基因表达调控的基本规律；理解操纵子和操纵子的调控机制；掌握乳糖和色氨酸操纵子的调控机制。能力目标：能够利用基因表达调控的基本知识和原理推演和分析相关复杂工程问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。6课程思政元素：马克思主义政治经济学原理在基因表达调控中的类比与应用课程思政教学内容设计：在介绍乳糖操纵子与色氨酸操纵子的调控机制时，引入马克思主义政治经济学中市场经济“看不见的手”作为类比，说明宏观调控不仅在中国特色社会主义经济运行中非常重要，在微观世界的基因表达调控中同样起着决定性作用。基因工程的酶学基础课程目标1、21、限制性内切酶2、连接酶与分子的体外连接3、DNA聚合酶和反转录酶4、DNA修饰酶5、外切核酸酶6、单链内切核酸酶7、RNA酶知识目标：掌握部分常用的限制性核酸内切酶的识别位点与切割末端；掌握常用的DNA聚合酶的特性和用途；了解DNA连接酶和修饰酶在基因操作中的用途。能力目标：能够利用基因工程的酶学基础的知识和原理识别、推演和分析相关复杂工程问题，得到有效结论。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：限制性内切酶的识别位点—回文序列与传统文化课程思政教学内容设计：通过对“回文”这种中国古典文学形式的介绍，在帮助学生理解回文序列特征的同时，加强学生的传统文化素养，提升学生对中国传统文化的兴趣，做到现代科技与中国传统文化的有机结合。基因工程的载体课程目标1、21、克隆载体：质粒载体、λ噬菌体载体、柯斯质粒载体、人工染色体及其应用2、表达载体：质粒表达载体、病毒表达载体、大片段表达载体知识目标：熟悉基因工程中常用的各种载体，了解其特点并在实际操作中运用；掌握作为载体的必备条件；了解载体的构建过程和基本方法。能力目标：能够利用基因工程载体的基本知识和原理识别、推演和分析相关复杂工程问题，得到有效结论。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：大国情怀、科技强国与勇于担当课程思政教学内容设计：以人类基因组计划为主线，介绍载体的发展历程，中国在此计划中起的作用，培养学生大国情怀、科技强国的使命感与勇于担当的时代精神。基因工程的主要技术及其原理课程目标1、2、3核酸分子的提取核酸的凝胶电泳核酸分子杂交DNA核苷酸序列分析基因的化学合成DNA扩增（PCR）基因芯片知识目标：掌握DNA提取、电泳技术、分子杂交、PCR扩增和DNA序列测定5种技术的方法及其原理；了解化学合成DNA的主要方法；了解基因操作技术平台的应用策略。能力目标：能够应用基因操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、真核生物基因分离与鉴定等基本原理和方法，判断和分析复杂生物工程问题，能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4课程思政元素：大国情怀、科技强国与勇于担当课程思政教学内容设计：以DNA测序技术的发展为主线，介绍DNA测序技术的发展历程，结合我国第一个对新冠病毒进行全基因组测序，介绍中国在DNA测序方面的成就与进展，培养学生大国情怀、科技强国的使命感与勇于担当的时代精神。目的基因的获得课程目标1、2、3PCR扩增获得目的基因或cDNA基因文库的构建与基因分离cDNA文库的构建与筛选根据基因差异表达获得目的基因基因的化学合成知识目标：掌握DNA文库、cDNA文库构建的原理与过程；理解和掌握通过PCR、RT-PCR或根据基因差异表达获得目的基因的方法和原理；了解基因操作技术平台的应用策略。能力目标：能够应用基因操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、真核生物基因分离与鉴定等基本原理和方法，判断和分析复杂生物工程问题，能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。4基因工程的操作课程目标1、2、3DNA的体外重组重组DNA导入受体细胞的原理与技术重组子的筛选与鉴定知识目标：重点掌握DNA重组的常用方法；重组DNA导入受体细胞的技术原理和方法；重组子的筛选与鉴定方法；了解基因操作技术平台的应用策略。能力目标：能够应用基因操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、真核生物基因分离与鉴定等基本原理和方法，判断和分析复杂生物工程问题，能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。6基因工程的应用及其产品安全性课程目标2、3植物基因工程应用动物基因工程的应用基因工程药物与基因治疗基因工程的安全性基因工程的安全性评价基因工程安全管理知识目标：掌握和理解微生物、植物及动物基因工程技术原理与方法，了解基因工程在农业、医药等方面的应用现状与前景；理解基因工程对人类健康和生态系统的安全性；了解国内外基因工程安全管理的现状。能力目标：能够根据基因工程的应用及其产品安全性的知识判断和分析相关复杂工程问题，得到有效结论；能识别、量化和分析基因工程领域新产品、新技术、新工艺的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。6课程思政元素：基因工程产品的安全性及其对人类健康、生态环境等的影响课程思政教学内容设计：以基因工程产品的安全性为切入点，重点介绍我国对转基因产品的安全管理和法规，以及与国外在转基因产品安全管理上的差异，使学生能够在独立思考的基础上判断和分析基因工程产品对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响。四、成绩评定及考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定课程简介课程目标1出勤及课堂表现课后作业本课程总评成绩由以下方式给出，即总评成绩=考试成绩×60%+平时成绩×40%，其中：考试成绩：根据课程的理论知识考试成绩给出，考试采用闭卷形式进行。满分100分，占总评成绩的60%。平时成绩：平时成绩由平时表现（占平时成绩的12.5%）、作业成绩（占平时成绩的37.5%）和课程报告成绩（占平时成绩的50%）组成。占总评成绩的20%。平时表现：根据课程内容对学生在课堂上的回答问题的表现情况给分。支撑课程目标1，满分100分，占总评成绩的5%。作业成绩：按照教学进度，教学过程中布置3次作业，其中支撑课程目标1的是作业1和作业2；支撑课程目标2的是作业3。每次作业100分，占总成绩的5%。课程报告：分组查阅资料，完成一种基因工程产品的模拟设计，制作PPT进行汇报（每个学生都要上台）；每位学生提交一份课程设计报告。根据汇报表现和报告质量给出成绩，总分100分，占总评成绩的20%。染色体与DNA课程目标1出勤及课堂表现课后作业期末考试RNA的生物合成课程目标1出勤及课堂表现课后作业期末考试蛋白质的生物合成课程目标1出勤及课堂表现课后作业期末考试基因表达的调控课程目标1出勤及课堂表现课后作业期末考试基因工程的酶学基础课程目标1、2出勤及课堂表现课后作业期末考试基因工程的载体课程目标1、2出勤及课堂表现课后作业期末考试基因工程的主要技术及其原理课程目标1、2、3出勤及课堂表现课后作业课程报告期末考试目的基因的获得课程目标1、2、3出勤及课堂表现课后作业课程报告期末考试基因工程的操作课程目标1、2、3出勤及课堂表现课后作业课程报告期末考试基因工程的应用及其产品安全性课程目标2、3出勤及课堂表现课后作业课程报告期末考试

平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题单次作业评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作业完成进度（20分）提前完成按时完成延时完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正确性和结论有效性（50分）分析合理，内容无误，结论有效分析较合理，内容错误少，结论较有效存在严重错误课程报告评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）汇报表现（25分）表达能力强，汇报效果优秀表达能力较好，汇报效果良好表达能力一般，汇报效果较差表达能力很差，无法完成汇报产品设计创意（25分）非常有创意比较有创意创意较平庸没有创意，抄袭是否充分考虑产品对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响（50分）能够充分考虑产品对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响