《细胞与组织培养工程》教学大纲.docx

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《细胞与组织培养工程》教学大纲

《细胞与组织培养工程》教学大纲

课程名称：

细胞与组织培养工程面向专业：

生物类本科专业

课程代号：

3900120大纲执笔人：

刘学春

总学分：

3.0学分大纲审定人：

郑成超崔德才温孚江

一、教学目的、性质、地位和任务

细胞与组织培养工程，知识量大，与其它学科联系紧密，综合性强，理论与实践并重，应用性强，是生物类专业人才培养必不可缺的，具有其它课程无法替代的作用。

它适应了生物技术的迅速发展和应用日趋深入的要求。

课程全面讲授组织培养的基本知识与技术。

二、教学的基本要求

通过加强教学，使学生全面系统地掌握细胞与组织培养工程的基本理论、基本概念和基本技术，并使其融会贯通，形成知识体系。

三、教学大纲及学时分配

第一章实验设施与技术（9学时）

第一节实验设施

一、常规操作室

二、无菌操作室

三、仪器室

四、细胞与组织培养室

五、培养容器

第二节常用器皿的清洗

第三节灭菌处理技术

一、培养基

二、常用器械和器皿

三、植物材料

四、接种工作环境

五、植物组织培养无菌操作技术流程

六、常用器具和仪器设备

第四节培养基的制备技术

一、培养基的成分

二、培养基的选择

三、培养基的制备

重点内容：

高压蒸汽灭菌处理的原理；培养基的制备原理。

主要内容：

1、植物组织培养常见的仪器设备；2、植物细胞培养室应具备的条件；3、植物组织培养常用的洗涤剂；4、玻璃器皿洗涤应注意的事项；5、植物组织培养中可能的污染来源；6、高压蒸汽灭菌锅的使用及其注意事项；7、干若灭菌操作应注意的事项；8、植物组织培养常见的灭菌处理技术；9、植物组织培养常用的表面消毒剂；10、植物组织培养无菌操作技术流程；11、合成培养基；12、培养基的无机和有机营养成分（离子的存在形式、常见维生素及缩写、天然营养混合物及缩写）；13、植物组织培养常用的生长调节物质（种类、名称及缩写）；14、pH值对培养基的影响。

第二章植物细胞与组织培养学基础（9学时）

第一节植物细胞全能性

一、细胞的分化

二、器官的分化

第二节体细胞胚胎发生

一、体细胞胚胎发生

二、影响体细胞胚胎发生的因素

三、体细胞胚胎发生的生物学基础

四、体细胞胚胎的成熟及其与合子胚的比较

五、植物细胞全能性及其应用

第三节体细胞遗传学基础

一、植物培养细胞的核变异

二、再生植株中的染色体

三、植物再生的遗传变异及变异性状的表达

重点内容：

植物细胞全能性

主要内容：

1、植物组织培养；2、脱分化、外植体及其异质性、植物细胞全能性、再分化及其两种形式（器官发生方式、胚胎发生方式及其优点）；3、影响维管组织分化的因子；4、影响茎芽分化的因子；5、影响体细胞胚胎发生的因子；6、体细胞胚、合子胚、嵌合性、再生植株的染色体（图2-4）、变异体、后生遗传变异；7、在细胞水平对变异选择的种类。

第三章植物体细胞杂交（12学时）

第一节植物细胞培养

一、植物单细胞的分离

二、植物细胞悬浮培养

三、植物单细胞培养

四、植物细胞培养的应用

第二节植物原生质体的分离与培养

一、原生质体的分离

二、原生质体的培养

第三节植物体细胞杂交

一、原生质体融合

二、杂种细胞的选择系统

三、体细胞杂种植株的核型

四、细胞质杂种

五、体细胞杂种和细胞质杂种的鉴定

六、植物细胞的遗传饰变

重点内容：

原生质体融合的原理。

主要内容：

1、植物单细胞的分离；2、植物细胞悬浮培养（植物细胞悬浮培养技术、培养基、培养细胞的同步化、细胞生长量的计算、细胞活力的测定）；3、植物单细胞的培养（培养方法、影响因子）；4、植物培养细胞的应用；5、原生质体及其分离（分离方法、影响原生质体产量和活力的因子、原生质体的纯化、原生质体活力的测定）、培养；6、植物体细胞杂交（原生质体融合、植物细胞遗传饰变）。

第四章植物细胞与器官培养（9学时）

第一节单倍体的产生

一、花药培养技术

二、影响雄核发育的因子

三、雄核单倍体的个性发育

四、离体小孢子和花粉培养

五、通过远缘杂交产生单倍体

六、单倍体的应用及意义

第二节三倍体的产生

一、愈伤组织的形成

二、愈伤组织的组织学和细胞学

三、器官发生

第三节离体授粉

第四节合子胚的培养

重点内容：

单倍体产生原理。

主要内容：

1、单倍体；2、花药培养应注意的事项；3、影响雄核发育的因子；4、单倍体植株的二倍化。

第五章植物脱毒与快繁技术（6学时）

第一节植物脱毒原理与技术

一、热处理法

二、茎尖培养法

三、愈伤组织培养学

四、脱毒效果检验

五、无毒原种的保存及脱毒植株的应用

六、茎尖培养消除病毒的注意事项

第二节离体无性繁殖

重点内容：

植物脱毒的原理。

主要内容：

1、植物脱毒原理与技术（病毒在植物体内的分布及原因、热处理法脱毒的原理及方法、茎尖培养法的操作及注意事项、影响脱毒效果的因子）。

2、茎尖、顶端分生组织；3、脱毒效果的检验；4、微繁的一般步骤（培养物的建立、茎芽的增殖、离体形成的枝条的生根移栽）；5、木本植物的微繁。

第六章动物、微生物细胞工程（9学时）

第一节微生物细胞工程

一、微生物培养技术

二、微生物的生长繁殖与调控

三、微生物的细胞融合

第二节动物细胞培养工程

一、动物细胞培养技术

二、动物细胞反应的基本知识

三、动物细胞培养物的处理

重点内容：

微生物原生质体融合原理；动物细胞培养的理论基础。

主要内容：

1、冷冻的基本知识；2、超低温保存的原理；3、超低温保存的作用及意义；4、超低温保存常用的仪器设备；5、超低温保存的基本程序；6、再培养应注意的事项；7、超低温保存后的遗传分析；8、影响超低温保存效果的因素（材料的特性、预处理、冷冻保护剂、降温冷冻的方法、化冻的方法及注意事项）。

课程总结1学时。

四、考核要求

考核约2学时，着重考核学生对基本知识与技术的掌握情况，同时考察学生对所学知识的理解与应用能力。

考核可采取闭卷、开卷、课程论文等形式，或多种形式相结合，采用科学的方法，对学生的学习情况加以客观评价。

五、教材、实验指导、参考书目

1、使用教材

《细胞与组织培养学》，刘学春等主编，2002年。

2、参考书目

（1）《细胞培养工程》，陈因良等，华东化工学院出版社，1992

（2）《植物细胞工程实验技术》，孙敬之等，科学出版社，1995

（3）《农作物组织培养》，颜昌敬主编，上海科学技术出版社，1991

（4）《高等植物组织离体培养的形态建成及其调控》，黄学林等，科学出版社，1995

《现代生物技术概论》教学大纲

课程名称：

现代生物技术概论面向专业：

生物类等本科专业

课程代号：

3900090大纲执笔人：

刘学春

总学分：

3.0学分大纲审定人：

郑成超崔德才温孚江

一、教学目的、性质、地位和任务

生物技术内容多，综合性强，与其它学科交叉性大，是一门理论与实践并重的应用性课程，是生物类本科专业人才培养不可缺少的，具有其它课程无法替代的作用。

课程适应了现代生命科学和生物技术飞速发展以及其在工农业生产、临床医学、环境科学等领域日益深入发展的要求。

通过加强教学，培养学生的敬业精神，养成勇于实践的良好学风。

二、教学的基本要求

全面讲授现代生物技术的基本概念、术语，基础理论和基本技术，以及在科技教育和生产领域中的应用，使学生全面掌握现代生物技术的基本知识和技术，并与相关学科有机衔接，使其融会贯通，进一步系统化而形成体系。

三、教学大纲及学时分配

第一章绪论（3学时）

一、现代生物技术的概念、内容和性质

二、生物技术的发展史

三、生物技术的应用

重点内容：

生物技术的概念及内容

主要内容：

1.生物技术及其主要内容2.基因工程及其优势3.细胞工程及其主要内容4.酶工程5.固定化酶及其主要方法6.对酶分子进行改造的方法及其目的7.发酵工程8.科技革命的优先学科有哪些?

9.当前和未来人类社会面临的重大危机有哪些?

10.关于克隆羊Dolly的情况.

第二章植物细胞与组织培养（9学时）

第一节植物细胞全能性

一、植物细胞全能性

二、细胞分化、脱分化与再分化

三、影响细胞分化和再分化的因素

四、器官发生和胚胎发生

第二节培养基

一、培养基

二、培养基的配制

第三节实验设施与技术

一、实验设施

二、实验技术

第四节组织培养技术

一、细胞培养

二、原生质体分离子培养技术

三、单倍体培养

四、合子胚培养

五、植物茎尖培养脱毒技术

六、种质保存技术

重点内容：

植物细胞全能性及其应用

主要内容：

1.植物细胞全能性2.细胞分化3.细胞脱分化4.细胞再分化5.细胞全能性表达的两个过程6.再分化有哪两种方式?

7.植物组织培养基由哪三大类物质组成?

8.常见的植物组织培养基有哪几种?

9.植物组织培养的操作过程10.植物细胞培养的应用11.植物细胞遗传饰变的主要内容12.原生质体13.获得原生质体的方法有哪两大类?

并简述其优缺点14.合子胚15.体细胞胚16.植物茎尖培养脱毒的原理17.常见的植物脱毒方法有哪些?

第三章DNA重组技术（9学时）

第一节分子克隆的工具酶

一、限制性内切酶

二、连接酶

三、聚合酶

四、其它修饰酶

第二节分子克隆的常用载体

一、质粒载体

二、入噬菌体载体

三、其它载体

第三节核酸的制备技术

一、质粒DNA的分离

二、植物总DNA的分离

三、动物总DNA的分离

四、生物总RNA的分离

五、核酸的分子杂交

第四节DNA文库的构建与筛选

一、cDNA文库

二、基因组文库

三、基因文库的筛选

第五节DNA序列分析

一、Scmger的双脱氧链终止法

二、DNA测序的进展

第六节聚合酶链反应

一、PCR原理

二、PCR反应

三、PCR相关技术及应用

重点内容：

重组DNA的原理

主要内容：

1.DNA重组技术亦称基因克隆或分子克隆是基因工程的核心内容2.1972年在美国完成了世界第1例DNA体外重组实验3.DNA重组常用的工具酶4.DNA重组常用的实验技术5.分子克隆工具酶的作用6.限制性内切酶的作用7.内切酶的命名法8.同裂酶9.同尾酶10.一个单位酶11.影响内切酶活性的因子12.连接酶的分类及作用原理13.目前分子克隆主要应用的两种连接酶及其特点14.聚合酶的作用及其分类（举例）15.载体及其应具有的特点16.质粒17.质粒DNA分离的三类方法及其比较18.质粒DNA分离的三大步骤19.植物总DNA主要组成的三大部分20.植物总DNA的用途21.植物总DNA分离与纯化的流程22.动物总DNA的提纯23.总RNA提纯操作的关键事项24.分子杂交25.常见的分子杂交26.探针、作用原理、分类27.DNA文库28.cDNA文库组建的步骤29.基因组文库30.基因文库的筛选31.同源探针和异源探针32.DNA序列分析33.DNA测序的两种方法34.聚合酶链反应的三个步骤

第四章植物基因工程（9学时）

第一节目的基因的克隆

一、基因的结构与表达调控

二、基因表达的调控

三、基因的分离

第二节基因的改造及构建

一、基因编码区的改造

二、基因的构建

第三节基因转化

一、农杆菌介导的基因转化

二、DNA的直接转化

第四节转基因植物的分子分析

一、核酸杂交分析

二、Western杂交分析

三、其它分析技术

第五节常用的选择标记和报导基本

一、npt-Ⅱ基因

二、bar基因

三、uidA基因

四、GFP基因

重点内容：

基因工程的概念、原理

主要内容：

1.植物基因工程2.农艺性状改良的内容3.植物基因工程的三个环节4.基因及其分类（以表达产物的最终形式为依据）5.基因的表达6.基因的结构7.编码区、转录元件8.基因表达调控主要发生在哪三个环节上9.基因克隆10.植物性状与基因的关系11.基因改造的内容及目的12.基因转化13.基因转化方法14.农杆菌介导的基因转化操作流程15.DNA直接转化及常见的方法16.转基因植物分子分析的内容17.DNA变性和DNA复性18.Southern杂交技术19.Northern杂交技术20.Western杂交技术21.点杂交技术22.PCR技术23.ELISA技术24.选择标记基因25.报导基因

第五章植物抗病虫基因工程分子基础（3学时）

第一节植物抗病分子生物学

一、植物抗病机制

二、植物-病原物互作

第二节植物病毒分子生物学

一、植物病毒的侵染

二、植物病毒基因组织结构及基因表达

三、病毒在寄主细胞内增殖

第三节植物抗病基因工程

一、植物抗病基因工程

二、植物抗真菌基因工程

三、植物抗细菌基因工程

第四节植物抗虫分子基础及常用的抗虫基因

一、植物抗虫机制

二、植物抗虫基因

三、非植物来源的抗虫基因及其利用

重点内容：

抗病基因工程的原理

主要内容：

1、植物抗病的分子生物学基础2、植物病毒分子生物学基础3、植物抗病基因工程的内容4、植物抗虫基因工程的原理及应用

第六章基因工程与植物性状改良（3学时）

第一节改良农产品品质

一、储藏蛋白质

二、储藏淀粉

三、储藏脂肪

第二节提高农作物产量

一、光合作用

二、雄性不育基因工程

第三节改进植物的逆境适应性

一、抗低温基因工程

二、抗盐抗旱基因工程

三、抗早熟抗衰老基因工程

第四节观赏花卉基因工程

一、花色基因工程

二、花型花香基因工程

三、延长花卉衰老

重点内容：

植物性状改良基因工程的原理及应用

主要内容：

1、常用于植物性状改良的基因及其特点和应用2、这些基因的具体应用技术。

第七章细胞工程与植物性状改良（3学时）

第一节原生质体培养及体细胞杂交

一、原生质体培养的意义

二、原生质体培养方法

三、体细胞杂交

四、杂种细胞的选择及鉴定

第二节体细胞无性系变异

一、体细胞无性系变异的研究历史

二、体细胞无性系变异的机理

三、体细胞无性系变异的诱发及鉴定

四、体细胞无性系变异的利用

第三节植物染色体组及染色体工程

一、染色体工程

二、染色体组工程

重点内容：

植物性状改良细胞工程的原理和应用

主要内容：

1、体细胞杂交技术的应用2、体细胞无性系的诱发与应用3、染色体工程与染色体组工程。

第八章分子标记技术及其在农业上的应用（3学时）

第一节限制性片段长度多态性

一、RFLP基本原理及遗传特点

二、RFLP遗传图谱的构建及基因定位

三、RFLP技术在农业上的应用

第二节随机扩增多态性DNA（RAPD）

一、RAPD原理及特点

二、RAPD技术在农业上的应用

第三节扩增片段长度多态性（AFLP）

一、AFLP原理及特点

二、AFLP技术在农业上的应用

第四节简单序列重复（SSR）标记

一、SSRS标记的原理及特点

二、SSRS标记在遗传育种上的应用

重点内容：

各种分子标记技术的原理及应用

主要内容：

1、RFLP技术的原理及应用2、RAPD技术的原理及应用3、AFLP技术的原理和应用4、SSR技术的原理和应用

第九章转基因动物及动物克隆技术（3学时）

第一节转基因动物的概念及研究目的

一、转基因动物的概念

二、转基因动物的研制目的

第二节转基因动物的研制原理和方法

一、转基因动物的研制原理和方法

二、基因的准备

三、胚胎的采集与显微注射

四、精子做外源基因的转移栽体

五、转基因胚胎的移植

第三节转基因动物的鉴定

一、胚胎移植前的检测

二、新生动物的组织检测

三、基因表达的检测

第四节转基因家禽的制备

一、制备转基因家禽的目的

二、转基因家禽的研制方法

三、原生殖细胞（PGCS）的传染

第五节转基因动物育种

一、转基因家畜育种

二、转基因家禽育种

第六节动物克隆技术

一、克隆动物的涵义

二、克隆的意义

三、克隆动物的原理

四、克隆动物的制备方法

五、克隆动物的应用

重点内容：

转基因动物的概念、原理及技术

主要内容：

1、转基因动物及其意义2、基本原理与方法3、转基因动物的鉴定4、转基因动物家畜及育种5、动物克隆技术及应用。

第十章兽药生物技术（3学时）

第一节生物工程疫苗

一、生物合成亚单位疫苗

二、重组活载体疫苗和基因缺陷病毒疫苗

三、抗独特型疫苗

四、合成肽疫苗

五、核酸疫苗

第二节基因重组新药

一、活性肽类

二、核酶及反义RNA

三、生物工程抗生素

四、酶制剂类

五、微生物次生代谢产物在畜牧业上的应用

第三节单克隆抗体的研制与应用

一、单克隆抗体的研制

二、单克隆抗体的应用

第四节基因工程抗体

一、基因工程抗体的研究

二、嵌合抗体

三、新效能抗体

四、双功能抗体

五、单区、单链抗体

六、整套抗体和噬菌体抗体库

第五节分子诊断技术

一、核酸内切酶指纹法及其图谱的绘制

二、核酸探针的制备

三、Southern、Northern或Dot印迹技术

四、原位杂交

重点内容：

生物工程疫苗及其原理

主要内容：

1、生物工程疫苗2、基因重组药物3、单克隆抗体的制备及应用4、基因工程抗体的制备及应用5、分子诊断技术及应用。

第十一章动植物生物反应器（3学时）

第一节生物反应器的概念及研究概况

一、生物反应器的概念

二、动物生物反应器的研究意义

三、动物生物反应器生产的途径及乳腺生物反应器的优势

四、乳腺生物反应器生产潜力

第二节动物生物反应器的研制原理

一、乳腺生物反应器基因构建的特点

二、乳腺生物反应器基因构建的检验

第三节动物生物应器的研制方法

一、动物的选择

二、制备动物生物反应器所需的时间

第四节植物生物反应器

一、影响植物细胞培养的因素

二、植物细胞培养容器

三、植物反应器细胞培养技术

四、动物抗体在植物中的表达

重点内容：

生物反应的概念、原理和应用

主要内容：

1、生物反应器2、动物生物反应器的原理及研制方法3、植物生物反应器的原理及方法。

第十二章微生物饲料与微生物肥料（1学时）

第一节微生物饲料概述

第二节微生物饲料工艺原理及生产技术

一、单细胞蛋白（SCP）

二、饲用酶制剂

三、活菌制剂

四、氨基酸饲料添加剂

五、维生素饲料添加剂

第三节微生物肥料概述

第四节微生物肥料工艺原理及生产技术

一、因氮菌肥料

二、根瘤菌肥料

三、植物促生根圈细菌（PGPR）

重点内容：

微生物饲料与微生物肥料及其制备工艺原理与技术

主要内容：

1、微生物饲料的概念、制备工艺原理与技术2、微生物肥料的概念、制备工艺原理与技术。

第十三章微生物农药（1学时）

第一节杀虫细菌

一、细菌感染的途径和病症

二、苏去金芽孢杆菌

三、其它芽孢杆菌

第二节杀虫真菌

一、概述

二、重要的杀虫真菌类群

三、白僵菌

第三节昆虫病毒

一、重要的昆虫病毒

二、昆虫病毒制剂的生产

三、昆虫病毒的应用

第四节农用抗生素

一、农用抗生素概述

二、农用抗生素的筛选

三、抗生素的生产过程

四、常用的农用抗生素

重点内容：

微生物农药的概念及作用

主要内容：

1、杀虫细菌2、杀虫真菌3、昆虫病毒4、农用抗生素。

第十四章农业生物技术在食品上的应用（1学时）

第一节食品微生物的纯培养

一、酵母菌的纯培养

二、乳酸菌酸乳发酵剂的扩大培养

第二节酿造酒

一、啤酒

二、葡萄酒

第三节发酵乳

一、菌种的选择

二、发酵乳的生产

第四节其它发酵饮料

一、大豆发酵饮料

二、麦芽汁发酵饮料

三、果蔬汁发酵饮料

第五节利用微生物生产食品添加剂

一、柠檬酸

二、黄原胶

重点内容：

食品生物技术。

主要内容：

1、食品微生物的培养、转化及应用2、微生物的发酵工艺原理3、微生物在食品添加剂生产中的应用。

课程总结1学时。

四、考核要求

考核约2学时，着重考核学生对基本概念、基本技术的掌握情况，同时也注重对学生综合能力和理解应用能力的考核。

考核可采取闭卷、开卷、课程论文等形式，或多种形式相结合，对学生的学习情况做出全面科学的评价。

五、教材、实验指导及参考书目

1、使用教材

《农业生物技术》，温孚江等主编，中国科学技术出版社，2002年4月

2、参考书目

（1）《现代生物技术导论》，陈景良等主编，高等教育出版社，1998

（2）《生物技术概论》，宋恩扬等主编，科学出版社，1999

（3）《基因工程原理》，吴乃虎等主编，科学出版社，1997

（4）《最新分子生物学实验技术》，梁国栋主编，科学出版社，2001