《分子生物學與基因工程》課程教學大綱

《分子生物學與基因工程》課程教學大綱一、課程信息課程代碼319B3301課程名稱分子生物學與基因工程課程性質(zhì)必修學分3學時48先修課程生物化學課程負責人適用專業(yè)生物工程課程簡介（300字左右）：當前科學技術(shù)突飛猛進，生物技術(shù)的發(fā)展為人類21世紀開創(chuàng)了新的希望，基因工程則是在分子水平上定向改良生物性狀、創(chuàng)造新物種的全新應(yīng)用科學，是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心技術(shù)。本課程首先對分子生物學的基本理論包括核酸的結(jié)構(gòu)、復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯及基因表達的調(diào)控等進行了講授，在此基礎(chǔ)上著重講解基因工程的基本條件、基因工程的主要技術(shù)及其原理、目的基因的獲得、重組子構(gòu)建及其轉(zhuǎn)化、外源基因表達的分子機制及提高其表達的技術(shù)策略，動植物和微生物基因工程的技術(shù)流程與應(yīng)用及基因工程的安全性評價與管理等內(nèi)容。本課程的系統(tǒng)學習可為眾多課程的學習打下良好的基礎(chǔ)，是生命科學的一門專業(yè)必修課。通過本課程學習使學生能較全面深入地理解分子生物學和基因工程的基本概念、基本原理，并了解生命科學研究的設(shè)計思路和基因操作技術(shù)平臺的應(yīng)用策略，為以后的學習和科研打下良好堅實的基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，學生應(yīng)具備以下幾方面的目標（知識、能力、素質(zhì)三方面，必須支撐培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求）1.較全面和深入理解分子生物學和基因工程的基本概念、基本原理，并將其應(yīng)用于復雜生物工程問題的推演和分析。2.能夠應(yīng)用基因操作的基本技術(shù)、基因克隆的酶學基礎(chǔ)、基因克隆的載體的構(gòu)建及克隆載體系統(tǒng)的選擇、真核生物基因分離與鑒定等基本原理和方法，判斷和分析復雜生物工程問題，能認識到復雜工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。3.了解生命科學研究的設(shè)計思路和基因操作技術(shù)平臺的應(yīng)用策略，能識別、量化和分析基因工程領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)和應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響。課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表課程目標畢業(yè)要求觀測點1.3能將工程和專業(yè)知識用于推演、分析復雜生物工程問題2.3能認識到復雜工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案6.2能識別、量化、分析和客觀評價生物工程實踐和復雜生物工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響，并理解應(yīng)承擔的責任課程目標1.√課程目標2.√課程目標3.√三、教學內(nèi)容與預(yù)期學習成效知識單元對應(yīng)課程目標知識點預(yù)期學習成效實現(xiàn)環(huán)節(jié)學時課程簡介課程目標11、分子生物學和基因工程的概念；2、分子生物學和基因工程的發(fā)展簡史；3、分子生物學和基因工程的研究內(nèi)容；4、分子生物學和基因工程的現(xiàn)狀與展望知識目標：了解分子生物學和基因工程的發(fā)展史；理解分子生物學和基因工程的主要研究對象和手段；了解分子生物學與基因工程的現(xiàn)狀與前景。能力目標：能夠利用分子生物學和基因工程的基本概念識別相關(guān)復雜工程問題。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。2課程思政元素：探索精神、工匠精神和使命擔當。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：了解分子生物學與基因工程發(fā)展史的主要脈絡(luò)，激發(fā)學生探索精神；對應(yīng)用前景的廣度和深度講解，培養(yǎng)學生探知未來的工匠精神、大國情懷和科技報國的使命擔當。染色體與DNA課程目標11、染色體：原核生物染色體和基因組、真核細胞染色體的組成2、DNA的結(jié)構(gòu)3、DNA的復制：DNA的半保留復制機理、原核生物DNA的復制、真核生物DNA的復制、DNA復制的調(diào)控4、DNA的轉(zhuǎn)座：原核生物轉(zhuǎn)座子的分類和結(jié)構(gòu)特征、真核生物中的、轉(zhuǎn)座作用的機制、轉(zhuǎn)座作用的遺傳學效應(yīng)知識目標：了解DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；轉(zhuǎn)座子的基本概念；理解遺傳物質(zhì)的特性；轉(zhuǎn)座的分子機制；掌握染色體、基因組和基因的概念和相互關(guān)系；轉(zhuǎn)座子的類型和轉(zhuǎn)座子的遺傳效應(yīng)。能力目標：能夠利用染色體與DNA的基本知識和原理推演和分析相關(guān)復雜工程問題。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：精益求精、勇于探索的科學精神課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過DNA復制的詳細講解及實踐操作，培養(yǎng)學生精益求精、勇于探索的科學精神。RNA的生物合成課程目標11、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：原核生物的RNA聚合酶、真核生物的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)物的比較6、真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工知識目標：了解轉(zhuǎn)錄的基本概念；理解原核和真核轉(zhuǎn)錄的起始、延伸和終止；掌握原核和真核轉(zhuǎn)錄的機理；RNA的修飾、剪接和加工；核酶的發(fā)現(xiàn)及其生物學意義。能力目標：能夠利用RNA生物合成的基本知識和原理推演和分析相關(guān)復雜工程問題。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：精益求精、勇于探索的科學精神課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過RNA轉(zhuǎn)錄的詳細講解及實踐操作，培養(yǎng)學生精益求精、勇于探索的科學精神。蛋白質(zhì)的生物合成課程目標11、遺傳密碼及其性質(zhì)2、tRNA的結(jié)構(gòu)、種類、功能3、核糖體的結(jié)構(gòu)與功能4、蛋白質(zhì)合成的生物學機制5、蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)機制6、蛋白質(zhì)的修飾、降解與穩(wěn)定性研究知識目標：了解翻譯的基本概念；核糖體的結(jié)構(gòu)和功能；理解原核和真核蛋白質(zhì)生物合成過程；掌握遺傳密碼；原核和真核翻譯的機理；蛋白質(zhì)修飾、折疊和轉(zhuǎn)運；泛素及其在蛋白質(zhì)降解中的作用。能力目標：能夠利用蛋白質(zhì)生物合成的基本知識和原理推演和分析相關(guān)復雜工程問題。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：精益求精、勇于探索的科學精神課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過蛋白質(zhì)翻譯的詳細講解及實踐操作，培養(yǎng)學生精益求精、勇于探索的科學精神?；虮磉_的調(diào)控課程目標1基因表達及基因表達調(diào)控的含義乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)及其調(diào)控模式

阻遏蛋白的負性調(diào)控、CAP介導的正性調(diào)控色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)及其調(diào)控模式：輔阻遏蛋白的阻遏調(diào)節(jié)、弱化作用。知識目標：了解基因表達調(diào)控的基本規(guī)律；理解操縱子和操縱子的調(diào)控機制；掌握乳糖和色氨酸操縱子的調(diào)控機制。能力目標：能夠利用基因表達調(diào)控的基本知識和原理推演和分析相關(guān)復雜工程問題。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。6課程思政元素：馬克思主義政治經(jīng)濟學原理在基因表達調(diào)控中的類比與應(yīng)用課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：在介紹乳糖操縱子與色氨酸操縱子的調(diào)控機制時，引入馬克思主義政治經(jīng)濟學中市場經(jīng)濟“看不見的手”作為類比，說明宏觀調(diào)控不僅在中國特色社會主義經(jīng)濟運行中非常重要，在微觀世界的基因表達調(diào)控中同樣起著決定性作用?；蚬こ痰拿笇W基礎(chǔ)課程目標1、21、限制性內(nèi)切酶2、連接酶與分子的體外連接3、DNA聚合酶和反轉(zhuǎn)錄酶4、DNA修飾酶5、外切核酸酶6、單鏈內(nèi)切核酸酶7、RNA酶知識目標：掌握部分常用的限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點與切割末端；掌握常用的DNA聚合酶的特性和用途；了解DNA連接酶和修飾酶在基因操作中的用途。能力目標：能夠利用基因工程的酶學基礎(chǔ)的知識和原理識別、推演和分析相關(guān)復雜工程問題，得到有效結(jié)論。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：限制性內(nèi)切酶的識別位點—回文序列與傳統(tǒng)文化課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過對“回文”這種中國古典文學形式的介紹，在幫助學生理解回文序列特征的同時，加強學生的傳統(tǒng)文化素養(yǎng)，提升學生對中國傳統(tǒng)文化的興趣，做到現(xiàn)代科技與中國傳統(tǒng)文化的有機結(jié)合?；蚬こ痰妮d體課程目標1、21、克隆載體：質(zhì)粒載體、λ噬菌體載體、柯斯質(zhì)粒載體、人工染色體及其應(yīng)用2、表達載體：質(zhì)粒表達載體、病毒表達載體、大片段表達載體知識目標：熟悉基因工程中常用的各種載體，了解其特點并在實際操作中運用；掌握作為載體的必備條件；了解載體的構(gòu)建過程和基本方法。能力目標：能夠利用基因工程載體的基本知識和原理識別、推演和分析相關(guān)復雜工程問題，得到有效結(jié)論。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：大國情懷、科技強國與勇于擔當課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：以人類基因組計劃為主線，介紹載體的發(fā)展歷程，中國在此計劃中起的作用，培養(yǎng)學生大國情懷、科技強國的使命感與勇于擔當?shù)臅r代精神?；蚬こ痰闹饕夹g(shù)及其原理課程目標1、2、3核酸分子的提取核酸的凝膠電泳核酸分子雜交DNA核苷酸序列分析基因的化學合成DNA擴增（PCR）基因芯片知識目標：掌握DNA提取、電泳技術(shù)、分子雜交、PCR擴增和DNA序列測定5種技術(shù)的方法及其原理；了解化學合成DNA的主要方法；了解基因操作技術(shù)平臺的應(yīng)用策略。能力目標：能夠應(yīng)用基因操作的基本技術(shù)、基因克隆的酶學基礎(chǔ)、基因克隆的載體的構(gòu)建及克隆載體系統(tǒng)的選擇、真核生物基因分離與鑒定等基本原理和方法，判斷和分析復雜生物工程問題，能認識到復雜工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4課程思政元素：大國情懷、科技強國與勇于擔當課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：以DNA測序技術(shù)的發(fā)展為主線，介紹DNA測序技術(shù)的發(fā)展歷程，結(jié)合我國第一個對新冠病毒進行全基因組測序，介紹中國在DNA測序方面的成就與進展，培養(yǎng)學生大國情懷、科技強國的使命感與勇于擔當?shù)臅r代精神。目的基因的獲得課程目標1、2、3PCR擴增獲得目的基因或cDNA基因文庫的構(gòu)建與基因分離cDNA文庫的構(gòu)建與篩選根據(jù)基因差異表達獲得目的基因基因的化學合成知識目標：掌握DNA文庫、cDNA文庫構(gòu)建的原理與過程；理解和掌握通過PCR、RT-PCR或根據(jù)基因差異表達獲得目的基因的方法和原理；了解基因操作技術(shù)平臺的應(yīng)用策略。能力目標：能夠應(yīng)用基因操作的基本技術(shù)、基因克隆的酶學基礎(chǔ)、基因克隆的載體的構(gòu)建及克隆載體系統(tǒng)的選擇、真核生物基因分離與鑒定等基本原理和方法，判斷和分析復雜生物工程問題，能認識到復雜工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。4基因工程的操作課程目標1、2、3DNA的體外重組重組DNA導入受體細胞的原理與技術(shù)重組子的篩選與鑒定知識目標：重點掌握DNA重組的常用方法；重組DNA導入受體細胞的技術(shù)原理和方法；重組子的篩選與鑒定方法；了解基因操作技術(shù)平臺的應(yīng)用策略。能力目標：能夠應(yīng)用基因操作的基本技術(shù)、基因克隆的酶學基礎(chǔ)、基因克隆的載體的構(gòu)建及克隆載體系統(tǒng)的選擇、真核生物基因分離與鑒定等基本原理和方法，判斷和分析復雜生物工程問題，能認識到復雜工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。6基因工程的應(yīng)用及其產(chǎn)品安全性課程目標2、3植物基因工程應(yīng)用動物基因工程的應(yīng)用基因工程藥物與基因治療基因工程的安全性基因工程的安全性評價基因工程安全管理知識目標：掌握和理解微生物、植物及動物基因工程技術(shù)原理與方法，了解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景；理解基因工程對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的安全性；了解國內(nèi)外基因工程安全管理的現(xiàn)狀。能力目標：能夠根據(jù)基因工程的應(yīng)用及其產(chǎn)品安全性的知識判斷和分析相關(guān)復雜工程問題，得到有效結(jié)論；能識別、量化和分析基因工程領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)和應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響。教學方法：課堂講授、課堂討論；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。6課程思政元素：基因工程產(chǎn)品的安全性及其對人類健康、生態(tài)環(huán)境等的影響課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：以基因工程產(chǎn)品的安全性為切入點，重點介紹我國對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全管理和法規(guī)，以及與國外在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全管理上的差異，使學生能夠在獨立思考的基礎(chǔ)上判斷和分析基因工程產(chǎn)品對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響。四、成績評定及考核方式知識單元對應(yīng)課程目標考核方式成績評定課程簡介課程目標1出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)本課程總評成績由以下方式給出，即總評成績=考試成績×60%+平時成績×40%，其中：考試成績：根據(jù)課程的理論知識考試成績給出，考試采用閉卷形式進行。滿分100分，占總評成績的60%。平時成績：平時成績由平時表現(xiàn)（占平時成績的12.5%）、作業(yè)成績（占平時成績的37.5%）和課程報告成績（占平時成績的50%）組成。占總評成績的20%。平時表現(xiàn)：根據(jù)課程內(nèi)容對學生在課堂上的回答問題的表現(xiàn)情況給分。支撐課程目標1，滿分100分，占總評成績的5%。作業(yè)成績：按照教學進度，教學過程中布置3次作業(yè)，其中支撐課程目標1的是作業(yè)1和作業(yè)2；支撐課程目標2的是作業(yè)3。每次作業(yè)100分，占總成績的5%。課程報告：分組查閱資料，完成一種基因工程產(chǎn)品的模擬設(shè)計，制作PPT進行匯報（每個學生都要上臺）；每位學生提交一份課程設(shè)計報告。根據(jù)匯報表現(xiàn)和報告質(zhì)量給出成績，總分100分，占總評成績的20%。染色體與DNA課程目標1出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試RNA的生物合成課程目標1出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試蛋白質(zhì)的生物合成課程目標1出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試基因表達的調(diào)控課程目標1出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試基因工程的酶學基礎(chǔ)課程目標1、2出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試基因工程的載體課程目標1、2出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試基因工程的主要技術(shù)及其原理課程目標1、2、3出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程報告期末考試目的基因的獲得課程目標1、2、3出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程報告期末考試基因工程的操作課程目標1、2、3出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程報告期末考試基因工程的應(yīng)用及其產(chǎn)品安全性課程目標2、3出勤及課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程報告期末考試

平時表現(xiàn)評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）積極程度（50分）積極、踴躍老師鼓勵后積極、踴躍老師鼓勵后積極度不高消極回答正確程度（50分）回答正確無誤、分析合理，結(jié)論有效回答問題基本正確，分析比較合理，結(jié)論有效回答問題錯誤較多，經(jīng)老師提醒后仍然分析有誤，結(jié)論無效答不對題單次作業(yè)評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作業(yè)完成進度（20分）提前完成按時完成延時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確性和結(jié)論有效性（50分）分析合理，內(nèi)容無誤，結(jié)論有效分析較合理，內(nèi)容錯誤少，結(jié)論較有效存在嚴重錯誤課程報告評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）匯報表現(xiàn)（25分）表達能力強，匯報效果優(yōu)秀表達能力較好，匯報效果良好表達能力一般，匯報效果較差表達能力很差，無法完成匯報產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)意（25分）非常有創(chuàng)意比較有創(chuàng)意創(chuàng)意較平庸沒有創(chuàng)意，抄襲是否充分考慮產(chǎn)品對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響（50分）能夠充分考慮產(chǎn)品對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響