一、课程名称:细胞与基因工程综合性实Cell & gene engineeringexperiment
二、课程代码BE31113
三、学时和学分:96学时 3学分
四、适用专业:生物工程专业
五、先修课程:生物化学、细胞生物学、分子生物学、基因工程原理与技术,微生物学
六、使用教材:自编实验教材-《细胞与基因工程综合性实验指导》胡廷章、王永忠、徐志玲、邱菊辉、王业启编
七、参考书目:
1.Michael R. Green,Joseph Sambrook编著, Molecular Cloning: A Laboratory Manual,第四版, Cold Spring Harbor, 2012年
2.Sandy B. Primrose,Richard M. Twyman,Robert W. Old 编著,《Principles of Gene Manipulation》第六版,Blackwell Publishing compang,2002年
3.李志勇主编,《细胞工程实验教程》第一版,高等教育出版社,2016年
4.陈德富、陈喜文编著,《现代分子生物学实验原理与技术》第一版,科学出版社,2010年
5.卢圣栋主编,《现代分子生物学实验技术》第二版,中国协和医科大学出版社,2010年
6.王伯瑶、黄宁编著,《分子生物学技术》第一版,北京大学医学出版社,2006年
八、课程描述(200-300字左右):
细胞与基因工程综合性实验课程为生物工程类专业必修实验课程,属于专业核心实验。开设本实验课程的目的是使学生在理论和相关实验课程学习的基础上,通过综合实验加深对细胞与基因工程理论知识的理解,掌握现代细胞与基因工程的基本原理和方法;培养学生观察、比较、分析、改进等科学思维能力,独立探索和团队合作的能力,以及实事求是的科学作风和良好的科研素质。通过该综合项目研究,可以提升学生开拓创新能力,实验设计能力,以及生物工程产品的开发潜力;使学生初步具有运用细胞与基因工程的基本原理和方法为生产实践服务的能力。为学生今后独立开展科研工作打下坚实的基础。
教学内容
序号 |
实验项目 |
实验内容 |
学时 |
实验 类型 |
备注 |
模块一:外源基因在大肠杆菌蛋白质表达系统的表达(64学时) |
1 |
总RNA提取和反转录 |
掌握RNA提取原理和操作方法;掌握反转录技术。 |
8 |
综合性、设计性 |
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2 |
目的基因的扩增和重组载体的构建 |
掌握PCR基因扩增的原理和操作方法;掌握双酶切技术;掌握载体和目的基因连接技术。 |
8 |
综合性、设计性 |
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3 |
大肠杆菌感受态细胞的制备和遗传转化 |
掌握用CaCl2法制备大肠杆菌感受态细胞的制备的原理和方法;掌握重组载体转化大肠杆菌。 |
8 |
综合性、设计性 |
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4 |
阳性克隆的PCR筛选 |
掌握菌落PCR技术筛选阳性克隆的方法;掌握核酸电泳技术。 |
8 |
综合性、设计性 |
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5 |
阳性克隆的酶切鉴定 |
掌握质粒提取技术和阳性克隆的酶切鉴定方法。 |
8 |
综合性、设计性 |
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6 |
外源基因在宿主细胞中的表达 |
掌握外源基因在大肠杆菌蛋白质表达系统的IPTG诱导表达。 |
8 |
综合性、设计性 |
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7 |
表达蛋白的分离纯化 |
掌握亲和柱层析纯化蛋白质的方法。 |
8 |
综合性、设计性 |
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8 |
聚丙烯酰胺凝胶电泳分析鉴定目标蛋白 |
掌握SDS-PAGE蛋白质电泳的方法。 |
8 |
综合性、设计性 |
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模块二:CRISPR/Cas9技术敲除斑马鱼基因(32学时) |
9 |
基因编辑基本原理和斑马鱼模式生物 |
了解基因编辑的发展历程,基因编辑在斑马鱼中的应用,斑马鱼基因编辑的基本流程;斑马鱼模式介绍,斑马鱼日常饲养以及基本技术。 |
4 |
综合性、设计性 |
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10 |
sgRNA设计和合成 |
掌握sgRNA设计的原理、体外合成和纯化 |
4 |
综合性、设计性 |
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11 |
Cas9 mRNA合成 |
掌握Cas9-质粒线性化,体外合成Cas9 mRNA。 |
4 |
综合性、设计性 |
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12 |
sgRNA和Cas9 mRNA共注射斑马鱼胚胎 |
掌握斑马鱼胚胎细胞注射的方法;掌握斑马鱼胚胎培养的基本方法。 |
4 |
综合性、设计性 |
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13 |
sgRNA的效率表征 |
掌握斑马鱼基因组提取的方法;掌握PCR测序方法鉴定sgRNA效率;掌握T7E1方法鉴定sgRNA效率。 |
8 |
综合性、设计性 |
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14 |
斑马鱼突变体鉴定 |
掌握提取斑马鱼基因组鉴定突变体的方法。 |
8 |
综合性、设计性 |
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八、教学目标
知识贡献:培养学生无菌操作的意识,掌握总RNA提取和反转录、目的基因的扩增和重组载体的构建、大肠杆菌感受态细胞的制备和遗传转化、阳性克隆的PCR筛选和鉴定、外源基因在大肠杆菌蛋白质表达系统的表达、表达蛋白的分离纯化和聚丙烯酰胺凝胶电泳、CRISPR/Cas9敲除基因技术,掌握细胞与基因工程综合性实验相关文献检索技巧。
能力贡献:通过设计性实验和综合性实验,培养学生掌握细胞与基因工程综合性实验项目的组织方法和基本创新能力,培养学生的自主设计实验能力、独立思考能力、综合应用能力、探究问题、分析问题和解决实际问题的能力。培养学生书写实验报告与实验论文的能力。
素质贡献:使学生树立细胞与基因工程综合性实验安全意识,包括掌握实验废弃物的处理,以及实验过程中的安全注意事项。提升学生研究性学习和自主学习的能力,培养学生善于思考、勤于探索、勇于创新的科学精神和科学态度。
十、教学方法:
课程采用多媒体、板书和学生动手操作相结合的课堂教学。教学中实行课前预习,课堂讲授、讨论和操作,课后实验报告、问题讨论和答疑相结合的教学过程。以问题教学法、启发式教学法、探究式教、互动式教学方法为主,自学为辅的教学方法。激发学生在教学中的主体作用,促进教学相长。
十一、考核及成绩评定方式:
考核方式:期末考核结合平时表现,期末考试方式为实验操作。
成绩评定方式:综合性实验报告成绩结合平时成绩;平时出勤情况、实验操作及安全知识考核占60%,综合性实验报告占40%。
教学大纲制定者:
教学大纲审定者:
2018 年12月20日