农业生物技术教学大纲

1《农业生物技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程名称：农业生物技术英文名称：AgriculturalBiotechnology课程类别：专业必修课学时：45学分：2适用对象:农学和生物技术专业学生考核方式：（考试，课程论文，平时成绩各占70％，20％，10％）先修课程：植物学、生物学、生物化学、分子生物学、普通遗传学、分子遗传学二、课程简介“生物技术概论”是农科类的专业选修课，先修课程主要有“英语、专业英语、植物学、生物学、生物化学、分子生物学、普通遗传学、分子遗传学”等。本学科综合上述学科的理论基础、方法和技术，通过讲述“现代事物技术的概念和发展简史”、“生物工程各项技术”、“基因克隆、转化、调空及其表达”、以及在“农业、环境、健康和能源”方面的应用，旨在使学生通过本课程的学习了解现代事物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和在国民经济中的应用，为今后开展生物技术相关研究和学习提供基础。Biotechnologyisarapidly-developing21stcenturytechnologyandinterdisciplinarysciencethathasalreadymadeanimpactoncommercialandnon-commercialaspectsofhumanlife,suchasstemcellresearch,cloning,pharmaceuticals,foodandagriculture,bioenergetics,andinformationtechnology.Thiscourse,appropriatefornovicesinthebiologyfieldsandalsoforengineeringandgeneticstudents,coversallofthefundamentalprinciplesofthesemoderntopics.Inadditiontothecomprehensivecoverageofthestandardtopics,suchascellgrowthanddevelopment,geneticprinciples(mapping,DNA,etc),proteinstructure,plantandanimalcellcultures,andapplications,thecourseincludesup-to-datediscussionsofmoderntopics,e.g.,medicaladvances,qualitycontrol,stemcelltechnology,geneticmanipulation,patents,bioethics.三、课程性质与教学目的当今世界，各国综合国力竞争，实际上是现代科学技术的竞争，现代生物技术被世界各国视为一种高新技术。生物技术在解决人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及资源问题具有重要意义，对国计民生将产生重大的影响，尤其是随着人类基因组计划的实施，生物技术在农业上的应用正不断发展，因此让高等院校学生了解现代事物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和相应对策，对拓展知识面、提高现代科技素质具有重要意义四、教学内容及要求2第一章绪论（一）目的与要求概要了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发展史。了解生物技术的各项技术及其相互关系认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。（二）教学内容第一节现代生物技术的概念主要内容：生物技术概念、基本内容、所设计的学科。基本概念和知识点：生物技术、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程。问题与应用（能力要求）：深层次理解生物技术相关概念，应用领域，及其该学科所设计的相关学科。第二节生物技术的发展简史1.主要内容：生物技术发展所经历的几个阶段以及各阶段生物技术发展特点2.基本概念和知识点：传统事物技术、现代生物技术3.问题与应用（能力要求）：对生物技术的发展有所了解，对一些重大的生物学事件有所了解。第三节现代生物技术的主要应用主要内容：现代生物技术在国民生产中的应用。基本概念和知识点：现代生物技术在农业、工业、医疗卫生业等方面的应用.问题与应用（能力要求）：掌握生物技术在国民生产中的应用和发展潜力以及相关的发展前沿动态。（三）课后练习查阅现代生物技术在不同领域最新发展动态。现代生物技术在今后的发展势态。（四）教学方法与手段以课堂讲授为主，通过课堂讨论和课后调查研究对生物技术有一个更深层次的了解，培养学生这方面的学习兴趣。第二章基因工程（一）目的与要求了解基因工程基本原理和基本操作过程，为进一步学习生物技术相关知识和从事基因工程工作打下基础。对基因工程的发展动态有初步的了解。（二）教学内容第一节基因工程基础主要内容：基因工程定义、内容研究方法以及分子生物学基础。基本概念和知识点：基因、基因工程概念，研究技术操作过程，DNA复制特点。问题与应用（能力要求）：提高学生分子生物学基础的理论水平，掌握基因工程的操作步骤。第二节工具酶3主要内容：基因工程中常用的限制性内切酶、连接酶和修饰酶。基本概念和知识点：限制性内切酶的特点、分类规则、活性影响因素；DNA连接酶和T4DNA连接酶和逆转录酶特性。问题与应用（能力要求）：掌握限制性内切酶、连接酶等在基因工程的应用。第三节基因工程载体1.主要内容：了解基因工程中常用的三种载体，载体所具备的特性。2.基本概念和知识点：质粒载体、噬菌体载体和柯斯载体。3.问题与应用（能力要求）：怎样选择基因工程研究中的载体，为什么这样选择。第四节目的基因的制备主要内容：目的基因获取途径、方法。基本概念和知识点：基因组文库、cDNA文库等库的构建方法和目的基因的获取途径。问题与应用（能力要求）：怎样获得目的基因，方法？第五节基因与载体连接主要内容：DNA分子体外重组，载体与外源基因片段的连接。基本概念和知识点：平端、粘末端连接，人工接头连接。问题与应用（能力要求）：外源DNA如何体外重组，需要酶及反应条件。第六节重组DNA导入受体细胞主要内容：目的片段扩增，重组体导入受体细胞。基本概念和知识点：感受态细胞制备，化学法、电激法将重组体导入受体细胞。问题与应用（能力要求）：掌握感受态细胞制备原理，重组体导入受体细胞的方法。第七节重组子的筛选与鉴定主要内容：重组子的遗传检测法，核酸检测法，物理检测法，目的基因转录产物和翻译检测基本概念和知识点：抗性标记检测，核酸分子杂交问题与应用（能力要求）：掌握重组子的各种检测方法，怎样根据试验目的确定不同的检测方法。（三）课后练习限制性内切酶的分类、命名规则。载体所具备的特点。PCR技术原理。重组子筛选的具体方法。（四）教学方法与手段以课堂讲授为主，结合多媒体教学演示，是学生对基因工程原理与技术有感性的认识。第三章细胞工程（一）目的与要求了解制备植物细胞及微生物细胞的原生质体制备和细胞融合的基本方法。4学习如何进行动植物细胞及组织的培养方法。认识单倍体植物的诱发及人工种子制备的基本要领。掌握利用动物体细胞克隆哺乳动物的基本做法及其重要意义。领会细胞研究的原理和光明前景。（二）教学内容第一节细胞工程基础主要内容：细胞工程概念，基础知识，基本操作技术。基本概念和知识点：细胞工程概念，体细胞杂交，植物组织培养，细胞融合技术。问题与应用（能力要求）：学生需具备一定的植物学、细胞生物学基础，结合现今的细胞工程研究知识是学生对细胞工程加深了解。第二节植物细胞工程主要内容：植物体细胞胚胎发生，植物细胞培养、杂交，单倍体植物培养、应用，合子培养。基本概念和知识点：原生质体培养，悬浮培养，原生质体融合，单倍体。问题与应用（能力要求）：这节是农业专业类学生掌握的重点，对改节内容的学习能很好的结合农业生产，但需要学生有扎实的植物学和细胞生物学的基础知识。第三节动物细胞工程主要内容：动物细胞组织培养，动物细胞融合动物细胞拆合。基本概念和知识点：细胞系，细胞株，动物细胞融合的方法，核移植，染色体移植，细胞核遗传全能性。问题与应用（能力要求）：知识内容相对不好理解，从现有的技术应用在返回讲解知识要点，重点是学生了解动物细胞工程的现实应用价值。第四节微生物细胞工程主要内容：微生物细胞融合，原核细胞的原生质融合，真菌原生质体融合。基本概念和知识点：微生物原生质体融合的影响因素，微生物细胞壁的去除方法。问题与应用（能力要求）：了解微生物细胞工程的应用，细胞融合的方法和目的。（三）课后练习细胞工程的内涵，列举几类细胞工程的实例。原生质体、细胞培养意义何在。单克隆抗体，多克隆抗体应用。讲述“多莉”的克隆过程和研究意义。（四）教学方法与手段以课堂讲授为主，结合多媒体教学，掌握细胞工程相关的研究方法。第四章发酵工程（一）目的与要求掌握发酵工程的基本原理了解典型发酵产品的生产工艺。认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。（二）教学内容第一节发酵工程基础5主要内容：发酵工程内容，发酵技术的特点。基本概念和知识点：微生物菌体发酵，微生物酶发酵，微生物代谢产物发酵，微生物转化发酵，生物工程细胞发酵。3.问题与应用（能力要求）：法和目的。发酵技术的特点。在各行各业的应用。第二节发酵工程与工艺控制1．主要内容：发酵常用微生物，培养基发酵一般过程工艺控制。2．基本概念和知识点：生物工程菌，不同微生物发酵所学培养基等发酵影响因素，发酵一般工艺过程。3.问题与应用（能力要求）：各种微生物认识和了解不够，发酵培养基不能准确确定，了解各种微生物发酵所需培养基及一般工艺流程。第三节发酵设备与发酵类型主要内容：发酵设备。发酵类型。基本概念和知识点：机械搅拌发酵，通用式发酵，自吸式发酵，分批发酵，固体发酵。3．问题与应用：发酵技术的特点；发酵技术的应用；发酵工程的基本概念及原理。第四节发酵下游加工过程主要内容：发酵液预处理和固液分离，发酵产物的提取，提取产物的精加工，成品再加工。基本概念和知识点：下游加工工艺流程，常用发酵产物的提取方法。问题与应用：发酵产物化学、物理提取方法，内容比较抽象需有一定的理论基础。第五节典型产品的发酵生产主要内容：抗生素发酵生产，氨基酸发酵生产，维生素发酵生产。基本概念和知识点：各种抗生素发酵工艺、培养基，发酵后的处理等。问题与应用（能力要求）：需要相关的微生物知识，使学生掌握抗生素、氨基酸的基本发酵工艺流程。（三）课后练习1．微生物发酵产物有哪几种类型？2．发酵培养基由哪些成分组成？3．比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点。4．下游处理过程分为哪几个步骤？相应的分离方法有哪些？5．简述青霉素的生产工艺。（四）教学方法与手段课堂讲授为主，最好结合多媒体和到相关企业参观学习，将理论和实践结合。第五章酶工程（一）目的与要求1．初步掌握酶的发酵生产和分离纯化的大致流程以及酶制剂的保存。2．对酶的固定化、酶的修饰改造和主要的酶反应器类型有一定的认识。3．了解生物传感器及酶对现代人类生活的影响。6（二）教学内容第一节酶工程基础1.主要内容：酶的分类与命名，酶的催化特性，产菌酶种的选育和保存。2.基本概念和知识点：酶的分类和命名，菌种的分离筛选和保存。3.问题与应用（能力要求）：酶工程基本概念及原理，产煤微生物育种。第二节酶的微生物发酵生产主要内容：菌种的活化和扩大培养，酶合成的促进挤和阻碍挤酶的发酵生产方法及控制。基本概念和知识点：菌种活化，酶合成促进挤、阻碍挤。问题与应用（能力要求）：了解酶的发酵生产过程，发酵培养基的配置。第三节酶的分离纯化1．主要内容：酶分离纯化的一般程序，分离提取的条件控制，酶的工业分离纯化技术，酶的精致技术，酶制挤的保存条件。2．基本概念和知识点：细胞破碎技术，发酵液的过滤技术，酶提取以及分离沉淀技术。3．问题与应用（能力要求）：酶工业分离技术，常用设备，酶精致的方法技术。第四节酶分子改造1．主要内容：酶分子化学修饰，生物酶工程。2．基本概念和知识点：酶分子改造内涵，酶分子化学修饰的方法，生物酶工程的内容。3．问题与应用（能力