《细胞工程》课程教学大纲（本科）.docx

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1、细胞工程（Cell Engineering）课程代码：09410082学分： 2学时： 32（其中：课堂教学学时：32实验学时：单列16上机学时：课程实践学时：）先修课程：分子生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学等适用专业：生物技术教材：细胞工程，李志勇编著，科学出版社，2010年，第二版一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）细胞工程学科是牛物技术专业的一个重要学科领域，是运用细胞等培养技术和对细胞进行 各种遗传操作，从而获得新的生物或者培养目的产物，因此在医药、动植物改良等方面有广泛的应 用。细胞工程课程是通过对细胞及其组分的人工操作，以实现对动植物的遗传改造

2、；结合非生物材 料等手段，生产用于治疗人类疾病或缺陷的人工器官、组织、细胞及其代谢产物，或生产用于医学 等深入研究的材料为主要研究内容的一门新兴学科。本课程的学习对于全面深入掌握生物技术领域 中的理论与知识，尤其是细胞培养及其工程应用的理论基础、知识及其应用具有重要的作用。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识FI标和能力目标。）课程目标1：通过细胞工程课程的学习，使学生系统掌握该门学科的形成与发展、理论与原 理、技术与方法等基础知识。课程目标2：通过本课程的学习，使学生掌握动植物细胞培养、组织工程培养、动植物遗传 改良等技术的技术程序及操作步骤。结合科研实际

3、以及最新研究动态，培养学生具有适应科研进展 和生产开发等工程应用的能力。课程目标3：结合本学科各知识点的研究进展，使学生对本课程的发展动态有一个全面的了解, 以适应教学、科研和生产开发各方面对当代生命科学人才知识结构的需求。具有一定的开发应用能 力和创新潜力，能满足生物高新技术产业领域和医药、食品工业、农业、环保等行业对技术人才的 需求。注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准;（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写） 立细胞悬浮培养体系，包括愈伤组织的诱导、继代培养、单细胞分离和悬浮培养。对于多数悬浮培 养物，细胞在培养到18-

4、25天时达到最大密度。这项实验技术广泛应用于细胞的遗传、凋亡等研究 工作，及基因工程在植物细胞水平上的操作等。通过本次试验，学习并掌握植物细胞悬浮培养的方 法和技术。实验3：动物细胞原代培养（表皮角质细胞等）动物细胞培养是模拟体内生理环境使分离的动物细胞在体外生存、增殖的一门技术。大多数哺 乳动物必须附着在带适量正电荷的固体或半固体表面才能生长，当细胞布满表面后即停止生长。动 物细胞对营养要求高，培养基可分为天然、合成、无血清培养基3种，常用的包括：MEM, DMEM RPMI1640. F12、M199等。接种组织块直接长出单层细胞或将组织分散成单个细胞进行培养，在首 次继代前的培养称为原代

5、培养，一般持续1-4周。动物细胞培养可以获得大量细胞作为研究材料，如研究细胞分化、药物测试等，同时，也是现 代生物制药的重要技术之一，可以利用动物细胞制备相关药用产品，尤其可表达原核细胞所不能生 产的药用物质。原代培养也是建立各种细胞系（株）必经的阶段。通过本实验学习掌握消化培养法 或组织块培养法的细胞原代培养方法。实验4：动物细胞融合生物细胞在诱导剂作用下，相互靠近的细胞发生凝集，随后在质膜接触处发生质膜成分的系 列变化，主要是某些化学键的断裂与重排，进而细胞质沟通，形成一个大的双核或多核细胞（称同 核体或异核体）。通过实验要求掌握PEG等诱导细胞融合的原理，初步掌握细胞融合技术。实验5：（

6、实验名称）原生质体的制备原生质体是去除细胞壁后裸露的球形细胞。原生质体虽然没有细胞壁，但仍能进行基本的生命 活动，同时在离体培养条件下可以再生细胞壁。原生质体是进行植物细胞融合、诱变育种的原料， 在植物新品种培育方面具有重要价值，同时也是基础研究的重要材料。植物细胞壁主要成分为纤维素、半纤维素、果胶质和少量蛋白质。原生质体制备必须采用适当 方法去除细胞壁。选择制备原生质体的材料非常重要。理论上，植物的各个器官及其愈伤组织和悬 浮细胞都可以作为制备原生质体的材料。但是，材料来源部位、季节、植物年龄、生理与营养状况 等都会影响原生质体制备的效率。一般选用生长旺盛、生命力强的植物组织作为材料。应根据

7、不同 种类的细胞选择合适的生物防，还应考虑原材料酶不同浓度或不同酶的组合、酶解时间、温度、 酸碱度等因素。通过实验学习掌握植物细胞原生质体的分离和纯化方法。/解原生质体活性培养和 细胞壁再生的分析方法。实验6：原生质体转化不同种植物的原生质体在人工诱导条件下融合产生杂种细胞，经过培养可再生细胞壁，分裂形 成愈伤组织，进而分化产生杂种植物。由于进行融合的原生质体来自体细胞，因此称之为体细胞杂 交。原生质体融合能使有性杂交不亲和的植物种间进行广泛的遗传重组，因而在农业育种上具有巨 大的潜力。PEG促进细胞融合的具体机制尚不完全清楚，普遍认为聚乙二醉分子能改变细胞膜结构，使两 细胞接触点处质膜的脂质

8、分子发生扰动和重组，从而使细胞发生融合。细胞融合率是指在显微镜的 一个视野内，已发生融合的细胞核总数与该视野内所有细胞（包括已融合的细胞）的细胞核总数之 比，通常以百分比表示。通过实验掌握聚乙二醉（PEG）等诱导植物体细胞杂交的技术方法。实验7：烟草（西洋参等）发状根培养发状根（毛状根）是由发根农杆菌含有的Ri质粒引起的。发状根属于激素自养型，具有有效成 分含量高、生理牛化和遗传稳定等特点，在植物次生代谢产物生产方面具有极大的应用潜力。此外, 为了提高烟草（人参）的烟碱（人参皂背）含量，利用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术, 可进行烟草等毛状根及其多倍体诱导、植株再生、烟碱等含量测定。通

9、过本次实验，要求学生学习 掌握发状根诱导及培养技术。实验8：转基因植（动）物基因转入鉴定一般情况下，在转基因的受体细胞群中只有少部分细胞获得了外源目的基因，且目的基因被整 合到受体细胞基因组并实现表达的更少。因而，必须从转化体系中筛选出含有H的基因的重组体常 用的方法包括选择性培养检测、报告基因检测等。通过本次实验，要求学生学习转基因植物基因转 入鉴定的方法，掌握PCR方法进行目的基因检测。四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课 程目标课堂教学实验上机课程实践小计第一章细胞工程简介22讲解及 互动M第二章细胞工程基础22讲解M第三章植物组织与器 官培养33讲

10、解及 讨论H第四章人工种子与植 物脱毒22讲解H第五章植物细胞培养 与次级代谢产物制备33讲解及 讨论H第六章原生质体培养 与诱变22讲解H第七章细胞融合与体 细胞杂交33讲解及 讨论H第八章多倍体与单倍 体植物1.51.5讲解及 互动H第九章植物离体受精0.50.5讲解M第十章转基因植物22讲解及 讨论H十i章动物细胞培养 与表达制备药用蛋白2.52.5讲解H十二章杂交瘤技术与 单克隆抗体1.51.5讲解II十三章体外受精与核 移植动物22讲解及 讨论H十四章多倍体与转基 因动物22讲解及 讨.论H十五章干细胞1.51.5讲解及 讨论H十六章组织工程1.51.5讲解H合计3232注：1.课程

11、实践学时按相关专业培养计划列入表格；.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注笔试（闭卷/开卷）答题准确70%理论课实验操作及实验报告有预习准备、操作无误、报告清晰15%实验课平时成绩到课率、课堂表现、完成作业15%平时表现注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、

12、参考书目及学习资料1、细胞工程，李志勇主编，科学出版社，2003年第一版2、细胞工程，陈志南，唐克轩，刘民培等编著，科学出版社，2005年第一版3、动物细胞工程，邓宁编著，科学出版社，2014年第一版4、植物细胞工程，柳俊、谢从华主编，高等教育出版社，2011年第二版七、大纲说明本课程期末考试卷面成绩占70%；平时成绩占15%,包括考勤、课堂提问、讨论和作业完成情况 等；实验占15%,包括实验内容预习及提问、操作熟练及准确程度、实验报告书写及分析能力等。2017年8月24日本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点ITm-n1.毕业要求1-1:2.毕业要求课程目标毕业要求指标课程目标1课程目标2毕

13、业要求1-1注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、M、L”。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章细胞工程简介（一）课程内容（1）生物工程；（2）细胞工程。（二）教学要求掌握：细胞工程的主要研究层次。理解：细胞工程与其它相近学科的关系。了解：细胞工程的研究任务、发展历史以及实际应用概况。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点细胞工程的主要研究内容层次。1 .难点细胞工程与生物技术其它学科的关系。第二章细胞工程基础（一）课程内容（1）细胞组成（2）细胞周期与细胞分裂（3）细胞凋亡与坏死（4）细胞分化与脱分化（5）组织与器官（6）生殖与发育（二）教

14、学要求掌握：细胞工程理论基础的框架知识。理解：细胞全能性、细胞分化与脱分化.（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）1 .重点细胞全能性，细胞分化、细胞凋亡与坏死。2 .难点细胞分化与脱分化。第三章植物组织与器官培养（-）课程内容（1）植物组织培养（2）植物胚胎培养（3）毛状根培养（二）教学要求掌握：植物组织、器官培养的原理与技术操作。理解：植物组织、器官培养方法和各种条件的控制；植物激素对器官的调控作用。了解：植物组织、器官培养的发展动态及其应用。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）1 .重点培养基的配制和组织培养基本操作技术；植物组织、器官培养方法和各种

15、条件的控制;植物激素对器官的调控作用。2 .难点植物激素对器官的调控作用及其应用。第四章人工种子与植物脱毒（一）课程内容（1）人工种子（2）植物脱毒（二）教学要求掌握：人工种子、植物脱毒的理论程序及操作技术。了解：人工种子、植物脱毒的应用及发展现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）3 .重点人工种子、植物脱毒的技术流程。4 .难点实际操作中如人工胚乳的制作、植物脱毒操作中的染菌问题解决等。第五章植物细胞培养与次级代谢产物制备（一）课程内容（1）植物细胞培养及其特点（2）植物细胞培养技术（3）植物细胞培养生产次级代谢产物（二）教学要求掌握：植物细胞培养及次级代谢产物制备的

16、原理与技术操作。理解：植物细胞大规模培养的操作关键及其原理。了解：植物细胞培养生产次级代谢产物的发展及其应用现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）5 .重点植物细胞培养及次级代谢产物制备的原理与技术操作。6 .难点植物细胞大规模培养的技术及操作关键。第六章原生质体培养与诱变（一）课程内容（1）原生质体培养（2）原生质体诱变（二）教学要求掌握：原生质体分离纯化与培养的原理与技术。理解：原生质体诱变技术。了解：原生质体培养与诱变在科学基础研究及育种中的应用现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）7 .重点原生质体分离纯化与培养、诱变的原理与技术。8 .

17、难点原生质体诱变技术。第七章细胞融合与体细胞杂交（一）课程内容（1）细胞融合（2）体细胞杂交（二）教学要求掌握：细胞融合的方法及其不同应用对象。了解：杂种细胞筛选方法及植物鉴定的方法。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）9 .重点掌握并分清动、植物及微生物细胞融合的不同方法及其选择条件。10 难点融合细胞的筛选及新品种培育流程。第八章多倍体与单倍体植物（一）课程内容（1）染色体工程（2）多倍体植物（3）单倍体与纯合二倍体植物（二）教学要求掌握：多倍体植物培育及鉴定、单倍体植物获得、纯合二倍体植物获得的方法。理解：纯合二倍体植物获得的原则及技术。了解：多倍体植物培育的应用发展

18、现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）11 重点掌握多倍体植物培育的方法技术。12 难点分清一倍体、二倍体、多倍体，及育种中的单倍体、纯合二倍体的区别。第九章植物离体受精（一）课程内容（1）植物离体受精（2）离体传份（3）体外受精（二）教学要求了解：植物离体受精的方法。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）13 重点无。14 难点无。第十章转基因植物（一）课程内容（1）转基因植物（2）基因改良植物（3）转基因植物生物制药（4）转基因植物安全性问题（二）教学要求掌握：转基因植物的方法及应用种类。了解：转基因植物的应用发展现状及其安全性问题。（三）重点与难

19、点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）15 重点转基因植物的转入方法及鉴定方法。16 难点转基因植物的安全性问题认识。第十一章动物细胞培养与表达制备药用蛋白（一）课程内容（1）动物细胞培养（2）动物细胞培养特点（3）动物细胞培养工具与条件（4）体外培养动物细胞生长和增殖（5）细胞株与保存（6）动物细胞小规模培养（7）动物细胞大规模培养（8）动物细胞培养的生物反应器（9）动物细胞大规模培养的影响因素（10）动物细胞表达制备药用蛋白（二）教学要求掌握：动物细胞培养的原理与技术、动物细胞表达制备药用蛋白的基本技术。理解：动物细胞大规模培养的生物反应器的原理与技术要求。了解：动物细胞大规模培养的生

20、物反应器的发展现状及问题改进等。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）17 重点动物细胞培养的原理与技术、尤其是大规模培养的生物反应器的原理与技术。18 难点大规模培养的生物反应器的原理与技术、动物细胞培养表达药用蛋白的培养技术。第十二章杂交瘤技术与单克隆抗体（一）课程内容（1）杂交瘤技术（2）单克隆抗体（3）人源化单克隆抗体（二）教学要求掌握：杂交瘤技术的原理及单克隆抗体的制备技术。理解：单克隆抗体的制备原理及大量生产技术。了解：人源化单克隆抗体及基因工程抗体的研究发展及应用现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）19 重点杂交瘤技术原理、单克隆抗体的

21、生产技术。20 难点单克隆抗体大量生产的生产技术。第十三章体外受精与核移植动物（一）课程内容（1）胚胎工程（2）体外受精动物（3）试管婴儿（4）核移植动物（5）冷冻保存技术（6）性别控制（二）教学要求掌握：核移植动物的培育流程、体细胞克隆动物的技术。理解：核移植动物的技术原理。了解：试管婴儿技术及研究应用现状、动物胚胎工程性别控制技术。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）1 .重点核移植动物培育流程、体细胞克隆动物技术。2 .难点核移植动物的培育流程、体细胞克隆动物的技术，试管婴儿技术流程。第十四章多倍体与转基因动物（一）课程内容（1）多倍体动物（2）转基因动物（二）教学要

22、求掌握：转基因动物技术方法及其鉴定，动物乳腺生物反应器的原理及操作流程。理解：多倍体动物培育方法，哺乳动物转基因存在的技术问题。了解：哺乳动物转基因技术应用、生物反应器应用存在的问题及发展现状。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点转基因动物的操作及其鉴定方法，动物乳腺生物反应器的原理及操作方法。1 .难点哺乳动物转基因应用待解决的问题，生物反应器应用存在的技术问题。第十五章干细胞（一）课程内容（1）干细胞（2）胚胎干细胞（3）成体干细胞（二）教学要求掌握：胚胎干细胞的培养及诱导技术、成体干细胞的培养技术。理解：胚胎干细胞的诱导。了解：胚胎干细胞诱导研究的发展现状、成体

23、干细胞分离培养存在的问题。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点胚胎干细胞的培养及诱导、成体干细胞的培养技术。2 .难点胚胎干细胞诱导技术。第十六章组织工程（一）课程内容（1）组织工程及其三要素（2）组织工程技术路线（3）组织工程生物反应器（4）组织工程产品（二）教学要求掌握：组织工程的三要素及其技术路线。了解：组织工程产品应用及其发展。（三）重点与难点（若不单独列出，需在教学要求中适当注明）.重点组织工程的技术路线。1 .难点几种主要的组织工程产品的培养技术。三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，该项可不填）编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1烟草（番茄、

24、拟南芥等）种子培 养无菌苗4综合性必做H2植物细胞的悬浮培养4综合性选做H3动物细胞原代培养4综合性选做H4动物细胞融合4综合性选做II5原生质体的制备4综合性必做H6原生质体转化4综合性选做M7烟草（西洋参等）发状根培养4综合性必做H8转基因植（动）物基因转入鉴定4验证性选做M注：1. “类型”填验证性、综合性、设计性等；. “要求”填必做、选做。实验1：烟草（番茄、拟南芥等）种子培养无菌苗种子培养是指受精后发育完全的成熟种子和发育不完全的为成熟种子的无菌培养。利用种子培 养可以使远缘杂交产生的杂种败育种子，正常萌发产生第二代植株；可以打破种子休眠，特别对一 些休眠期长的植物，可以作为大量生产试管苗的好材料；可以通过筛选培养基初步鉴定转基因植物 种子；或者做为后续试验的材料等等。通过本次实验，要求学生学习种子培养的基本方法和步骤， 掌握种子的消毒灭菌和培养方法。实验2：植物细胞的悬浮培养植物细胞的悬浮培养是将植物游离的单细胞或细胞团按照一定的细胞密度悬浮在液体培养基中 进行培养。将外植体离体培养获得的疏松型的愈伤组织悬浮在液体培养基中，并在摇床上震荡培养 一段时间后，可形成分散悬浮培养物，将其调节到适宜密度进行培养。如从植物器官或组织开始建