1、完整版生物工程概论教学大纲生物工程概论 教学大纲课程名称 ：生物工程概论英文名称 ： Introduction to Bioengineering课程编码 ：学 分： 2总 学 时： 36理论学时： 36 学时实验学时： 0 学时适用专业 ： 非生物类本科专业执 笔 人：审 核 人 :一、课程的性质、地位与任务 生物工程概论是生物类院校一些非生物学专业的必修课程之一。 20 世纪以来生命科学的研 究迅速发展，从而推动了农业、林业、工业、医药卫生等多个领域的发展。本课程介绍各项生 物工程技术的基本原理和基本知识，使非生物专业的学生能够了解生物工程的基本知识框架， 促进其他学科的学生对生命科学的关
2、注，为他们了解生物工程相关的基础知识提供平台，对促 进学科交叉、拓宽学生知识面，提高学生的高科技意识和创新思维方式，增强学生适应社会能 力及择业机遇，都有着重要的现实意义。二、教学目的与要求 本课程为全校非生物专业学生的必修课。通过本课程的学习，了解生物技术和生物工程的 概念、研究对象、研究内容及与日常生产、生活的关系。掌握五大生物工程技术的原理与方法，并对生物工程的学科发展情况有初步的认识。三、教学学时分配表章目教学内容教学时数教学方式或手段备注一绪论2多媒体、板书非核心二基因工程4多媒体、板书核心三细胞工程4多媒体、板书核心四发酵工程4多媒体、板书核心五酶工程4多媒体、板书核心六蛋白质工程
3、4多媒体、板书核心七生物技术与医药2多媒体、板书非核心八生物技术与农业2多媒体、板书非核心九生物技术与食品2多媒体、板书非核心十生物技术与环境保护2多媒体、板书非核心十一生物技术与能源2多媒体、板书非核心十二生物技术与海洋生物开发2多媒体、板书非核心十三现代生物技术的问题2多媒体、板书非核心合计36四、教学内容与学时分配2 学时）第一章 绪论 本章教学目的和要求：通过本章的教学，让学生了解生物工程的概念、学科发展情况的基本内容，激发学生的学 习兴趣，了解本学科学习的大致内容。重点： 1. 生物技术的概念； 2. 生物技术的种类及其相互关系； 3. 传统生物技术与现代生 物技术的区别。难点：生物
4、技术的概念及其包含的内容教学目的和要求：学习基因工程的概念、主要步骤和相关的分子生物学基础知识（基因工程诞生的三大理论 和三大技术） 。了解常用工具酶的催化反应机制及主要用途，三种常用基因克隆载体（质粒、 噬菌体和粘粒）的一般生物学特性、结构及其应用，目的基因的制备方法，重组体的构建及导 入受体细胞的方法，重组子的筛选与鉴定方法。通过学习为进一步掌握生物技术相关知识和从 事基因工程工作打下基础，并对基因工程的发展动态有初步的了解。重点：基因工程的主要操作步骤，主要工具酶的催化机理和用途，三类常用载体的特点和 主要用途，目的基因克隆的主要方法，重组 DNA的导入受体细胞的途径，重组克隆的筛选与鉴
5、定方法。难点：目的基因的克隆策略，基因表达载体构建的策略和方法，重组克隆筛选鉴定方法。 教学内容：、 DNA的化学组成和分子结构、基因的分子结构三、基因的功能第三节 基因工程的施工步骤 0.5第四节 目的基因的分离和合成 0.5了解发酵工业微生物资源、生产菌种的选育；生物工程菌发酵培养基组成及配制方法；初 步掌握发酵的类型、发酵的一般过程及工艺控制；认识常用发酵设备以及发酵产物的分离、提 取和精制过程；简要了解典型产品的发酵工艺。重点：生产菌种的选育方法，培养基的种类、组成和配制，发酵的过程和工艺控制，发酵 产物的加工。难点：生产菌种的选育方法，工艺控制以及发酵产物的加工方法理解。 教学内容：
6、了解酶的基础知识和酶工程的概念；学习酶发酵生产的菌种选育、酶发酵生产工艺、酶的分离提纯技术、酶的固定化技术、酶的修饰改造、酶反应器和生物传感器的原理及应用等。重点：酶工程、基因工程菌（细胞）的构建、酶分子的改造和酶固定化技术的基本概念及 原理。初步了解蛋白质工程的概念、蛋白质结构、蛋白质分子设计和蛋白质修饰和表达等的基本 原理；了解如何利用蛋白质工程技术和其他相关技术获得根据符合人类需求且比天然蛋白质更 优良的蛋白质。重点：蛋白质的高级结构；蛋白质结构与功能的关系；蛋白质的研究策略；蛋白质设计技 术与方法；改变蛋白质结构的方法。难点：蛋白质结构与功能的关系认识；蛋白质功能和结构设计。 教学内容
7、：第一节 蛋白质的结构基础1学时一、蛋白质的化学组成二、蛋白质的结构三、蛋白质结构与功能的关系第二节 蛋白质工程的研究方法1学时一、蛋白质研究的一般步骤二、蛋白质的纯化三、蛋白质的分子设计四、蛋白质工程与基因工程1学时第三节 定位诱变技术在蛋白质工程中的应用一、提高 T4 溶菌酶的热稳定性二、提高重组干扰素的专一活性与稳定性三、胰岛素的蛋白质工程第四节 蛋白质工程展望1学时第七章 生物技术与医药（2 学时）教学目的与要求：认识医学领域是现代生物技术应用最广泛、成绩最显著、发展最迅速的领域；了解生物技 术在人类疾病诊断、预防和治疗中的作用；了解生物制药的的主要方法；认识生物芯片和组织 工程的概念
8、及其在医学中的主要应用；了解生物技术中的伦理学问题。重点：主要介绍生物技术与疾病诊断、疫苗设计和生产、制药等的理论基础。难点：核酸诊断试剂和核酸疫苗用于疾病治疗的策略教学内容：第一节 天然药物制药 0.5 学时一、动植物来源的药物二、微生物来源的药物三、天然海洋药物第二节 DNA论断 0.5 学时一、 DNA诊断概念与特点二、 DNA诊断在遗传性疾病中的应用三、产前 DNA诊断四、 DAN诊断在感染性疾病中的应用五、 DNA诊断在恶性肿瘤中的应用六、基因检测 -21 世纪预防医学最伟大的发明七、 DNA芯片学时学时学时学时第三节 基因工程制药 0.25一、激素和多肽类二、酶类三、疫苗四、单克隆
9、抗体第四节 基因治疗 0.25一、基因治疗概述二、基因治疗的策略三、遗传性疾病的基因治疗四、肿瘤的基因治疗五、神经系统疾病的基因治疗六、反义疗法七、自杀基因疗法第五节 DNA 指纹鉴定 0.25第六节 干细胞技术与治疗性克隆 0.25一、干细胞技术二、治疗性克隆 第八章 生物技术与农业 （2 学时）教学目的与要求： 了解现代生物技术在农业生产中所具有的优势和对农业生产的推动作用；认识生物技术在 培育高产、抗病、抗逆植物新品种以及在培育优良生产性能动物新品系、动物快速繁殖、生物 反应器等领域的应用。重点：植物组织培养技术在农业上的应用、体细胞杂交在植物育种中的应用、植物转基因 育种、农作物分子标
10、记辅助育种和动物繁殖新技术。难点：生物技术在农业上应用的结合点。 教学内容：第一节 农业植物生物技术 0.75 时一、植物组织培养技术在农业上的应用二、细胞融合技术的应用三、植物转基因育种四、植物人工种子的研制和应用五、农作物分子标记辅助育种 第二节 农业动物生物技术 0.75 一、动物转基因技术与分子育种二、动物胚胎生物工程三、动物克隆技术四、生物技术在动物饲料作物育种及饲料工业上的应用 第三节 农业微生物技术 0.5 一、微生物肥料 二、生物固氮三、微生物农药四、农产品有害残留物质的微生物降解五、微生物精饲料六、微生物在饲料资源开发上的应用 第九章 生物技术与食品 （2 学时） 教学目的与
11、要求： 了解现代生物技术在食品生产、食品分析中的应用；认识到生物技术对食品产业带来的利 弊。重点：利用基因工程、细胞工程开发新食品资源；利用发酵工程、酶工程将农副原材料加 工成为商品；利用酶工艺、发酵技术、生物反应器对传统食品进行改造。难点：利用生物技术对食品进行二次开发形成新产品。 教学内容：第一节 生物技术与食品加工 0.5 一、蛋白制品加工 二、乳品工业三、酿造类食品四、蛋品加工五、面包焙烤与谷类食品发酵 第二节 生物技术与食品贮藏和保鲜 0.5 一、生物技术在食品保鲜贮存中的应用 二、生物技术在食品保鲜贮存中存在的问题及发展趋势 第三节 新型食品原料综合利用 0.25 一、生物技术在果
12、蔬综合利用中的应用 二、生物技术在肉制品加工综合利用中的应用学学时学时学时学时学时三、生物技术在粮油综合利用中的应用第四节 生物技术在食品分析中的应用0.25学时一、检测食品鲜度 二、食品分析中的应用 第五节 生物技术与食品添加剂0.5学时一、调味剂和香料 二、天然色素的开发 三、生物防腐剂的开发 第十章 生物技术与环境保护（2 学时）教学目的与要求：熟悉目前人类面临的各种环境问题，并掌握生物技术在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物处置、环境监测、环境友好材料的形成、环境污染的修复和工业企业的清洁生产等方面的应用。 重点：掌握环境各种环境保护措施和环境监测
13、手段中生物技术的广泛应用。 难点：生物技术在处理环境问题方面较传统技术所具有的显著优点。 教学内容：第一节 环境问题 - 人类生存与发展面临的严峻挑战0.5学时第二节 环境污染检测与评价的生物技术一、指示生物在环境监测与评价中的作用二、核酸探针和 PCR技术在环境监测与评价中的应用0.25学时第三节 不同类型污染的生物处理技术 一、污水的生物处理 二、大气污染的生物处理 三、固体废弃物的生物处理0.5学时第四节 污染环境的生物修复 一、生物修复工程的主要处理方法 二、重金属污染土壤的生物修复 三、海洋污染的生物修复技术0.5学时第五节 环境污染预防的生物技术 一、清洁生产技术 二、环境友好材料
14、开发中的生物技术0.25学时第十一章 生物技术与能源 教学目的与要求：（2 学时）熟悉各种不同的生物能源，并了解这些生物质能源的开发利用原理；了解生物能源代替不 可再生资源的必要性。重点：了解各种生物能源及其重要作用。难点：各种生物能源的开发利用原理和技术攻关。教学内容：第一节 生物能源概述第二节 生物质转化燃料酒精技术 一、燃料酒精的基本概况 二、燃料酒精的工业化生产 三、生物质转化燃料酒精的技术难点 四、蒸汽爆碎技术第三节 生物柴油 一、生物柴油的主要特征 二、生物柴油的生产方法 三、国外生物柴油的发展状况 四、我国生物柴油的发展状况 五、我国生物柴油的产业化前景 第四节 沼气0.5 学时
15、0.5 学时0.5 学时0.25 学时、沼气发酵条件、发酵工艺三、沼气综合效益第五节 生物制氢0.25学时一、生物产氢二、氢能发展远景第十二章 生物技术与海洋生物开发（2 学时）教学目的与要求：了解海洋生物开发的含义，理解海洋生物农业、海洋生物药物与保健品、海洋生物能源的应用，理解生物技术在海洋生物工程中的应用重点：海洋生物药物与保健品，海洋生物农业，海洋生物生产有用物质难点：海洋生物生产有用物质教学内容：第一节 海洋生物农业0.5学时一、海洋农业二、海水农业开发三、海洋生物药物与保健品第二节 海洋生物药物与保健品0.5学时第三节 海洋生物能源0.25学时第四节 海洋生物生产有用物质0.5学时
16、一、微生物酶制剂二、海洋生物霉素三、海洋生物新材料四、海洋生物中的新肥料第五节 发展海洋生物工程的前景0.25学时第十三章 生物技术的安全性及社会伦理问题（2 学时）教学目的与要求：了解目前生物技术还存在的问题和风险，以及现代生物技术与国防、社会伦理道德之间的一、克隆人的伦理与法律二、利用克隆动物器官进行器官移植的伦理问题五、考核方法及成绩评定（一）理论课考核方式：1、 考核方式： 笔试，开卷考试，分平时成绩和期末考试三部分综合考核。2、 成绩评定： 平时成绩 30%+期末考试 70%。六、教材及教学参考书教材： 利容千 . 生物工程概论 （第二版） . 武汉: 华中师范大学出版社 , 200
17、7 参考书：1. 宋思杨 , 楼士林主编 . 生物技术概论 （ 第二版 ）. 北京 : 科学出版社 , 20032. 王联结 , 生物工程概论 . 北京: 中国轻工业出版社 , 20023.利容千 , 王明全主编 . 植物组织培养简明教程 . 武汉 : 武汉大学出版社 , 20044.刘庆昌 , 吴国良 . 植物细胞组织培养 . 北京: 中国农业大学出版社 , 20035.程备欠 . 现代生物技术概论 . 北京 : 中国农业出版社 , 20036.刘冬等 . 食物生物技术 . 北京: 中国轻工业出版社 , 20037.陶兴无 . 生物工程概论 . 化学工业出版社 , 20058.迈克尔 .M. 多马克 . 生物医学工程概论第二版 , 西安交通大学出版社 , 20109.William J. Thieman and Michael A. Palladino. Introduction to Biotechnology. Second Edition. 科学出版社 , 2011
