《細(xì)胞工程學(xué)》教學(xué)大綱

PAGE1PAGE9細(xì)胞工程學(xué)CellEngineering理論40學(xué)時2學(xué)分一、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)細(xì)胞工程學(xué)是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理與方法，在細(xì)胞水平上研究改造生物遺傳特性，以獲得具有目標(biāo)性狀的細(xì)胞系或生物體的有關(guān)理論和技術(shù)的學(xué)科。它是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論和工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科。細(xì)胞工程學(xué)是生物技術(shù)、生物學(xué)及生物工程*專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)課，也是我校其它生物類各本科專業(yè)學(xué)生的重要選修課。先修主要基礎(chǔ)課程有普通生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)。細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，同時也是現(xiàn)代生物學(xué)研究的重要技術(shù)工具。要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)掌握生物組織、器官及其細(xì)胞離體培養(yǎng)的原理與技術(shù)，為從事生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究及其與細(xì)胞工程有關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求理論知識方面重點掌握本學(xué)科的基本原理和基本技術(shù)即：細(xì)胞全能性學(xué)說在細(xì)胞工程中的指導(dǎo)作用；培養(yǎng)條件下的細(xì)胞分化和器官發(fā)生的調(diào)控；離體培養(yǎng)條件下的遺傳與變異特點。掌握不同組織、器官的培養(yǎng)特點和控制方法。了解細(xì)胞工程的各類技術(shù)在現(xiàn)代生物學(xué)與生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用途徑與發(fā)展?jié)摿?。實踐技能方面重點掌握細(xì)胞工程的基本操作技術(shù)—無菌操作；掌握外植體選擇、愈傷組織和胚狀體誘導(dǎo)、器官發(fā)生調(diào)控等基本技術(shù)；了解細(xì)胞大批量培養(yǎng)方法，原生質(zhì)體分離與體細(xì)胞雜交技術(shù)。三、理論教學(xué)大綱及學(xué)時分配緒論（2學(xué)時）教學(xué)目的與要求：全面了解細(xì)胞工程與現(xiàn)代生物技術(shù)的關(guān)系；了解細(xì)胞工程的發(fā)展與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系；了解細(xì)胞工程在現(xiàn)代世界經(jīng)濟(jì)中的潛力。0.1細(xì)胞工程在生物技術(shù)領(lǐng)域中的地位0.1.1生物技術(shù)概述0.1.2細(xì)胞工程學(xué)的概念及研究范疇0.1.3細(xì)胞工程與其它相關(guān)學(xué)科的關(guān)系0.2細(xì)胞工程的有關(guān)概念0.3細(xì)胞工程的發(fā)展0.3.1探索階段0.3.2培養(yǎng)技術(shù)建立階段0.3.3迅速發(fā)展階段0.4細(xì)胞工程的應(yīng)用潛力0.4.1動植物育種0.4.2植物脫毒與快速繁殖0.4.3次生產(chǎn)物生產(chǎn)0.4.4基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。第一章實驗室設(shè)置及技術(shù)原理(2學(xué)時)教學(xué)目的與要求：了解細(xì)胞工程的通用技術(shù)，初步掌握細(xì)胞工程實驗技術(shù)中的培養(yǎng)基配制、滅菌以及無菌操作的原理與操作方法。1.1實驗室設(shè)置1.1.1實驗室組成1.1.2基本設(shè)備配置1.1.3培養(yǎng)容器與用具1.2基本技術(shù)1.2.1洗滌技術(shù)1.2.2滅菌技術(shù)1.3培養(yǎng)基及其配制1.3.1培養(yǎng)基成分1.3.2培養(yǎng)基配方及培養(yǎng)基選擇1.3.3培養(yǎng)基配制1.4外植體接種培養(yǎng)1.4.1植物材料的培養(yǎng)與外植體取材1.4.2外植體滅菌1.4.3接種培養(yǎng)及其培養(yǎng)條件的控制第二章細(xì)胞全能性與形態(tài)發(fā)生（8學(xué)時）教學(xué)目的與要求：掌握細(xì)胞離體培養(yǎng)的基本理論基礎(chǔ)，從而深入理解培養(yǎng)條件下組織細(xì)胞脫分化和再分化的調(diào)控原理，了解體細(xì)胞胚形成過程及其與合子胚的差異。2.1細(xì)胞全能性及其表達(dá)2.1.1細(xì)胞全能性概述2.1.2培養(yǎng)條件下的細(xì)胞脫分化2.1.3細(xì)胞分化2.2器官發(fā)生2.2.1離體培養(yǎng)中器官發(fā)生的方式2.2.2器官分化過程2.2.3起始材料對器官分化的影響2.2.4激素對器官分化的調(diào)控2.2.5光照對器官分化的影響2.2.6器官發(fā)生的基因調(diào)控2.3體細(xì)胞胚胎發(fā)生2.3.1體細(xì)胞胚的形成2.3.2體細(xì)胞胚的結(jié)構(gòu)與發(fā)育特點2.3.3影響體細(xì)胞胚發(fā)生的因素2.3.3體細(xì)胞胚胎發(fā)生的生化與分子基礎(chǔ)第三章離體培養(yǎng)下的遺傳與變異(3學(xué)時)教學(xué)目的與要求：掌握離體培養(yǎng)中體細(xì)胞變異的特點和規(guī)律；了解體細(xì)胞變異的細(xì)胞遺傳學(xué)和分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)；掌握體細(xì)胞變異的應(yīng)用途徑和選擇方法。3.1離體培養(yǎng)中的遺傳與變異特點3.1.1離體培養(yǎng)中的遺傳穩(wěn)定性3.1.2離體培養(yǎng)條件下遺傳變異的特點3.1.3影響體細(xì)胞遺傳與變異的因素3.2體細(xì)胞變異的細(xì)胞遺傳學(xué)基礎(chǔ)3.2.1DNA核內(nèi)重復(fù)復(fù)制（endoreduplication）3.2.2染色體斷裂與重組3.2.3非正常有絲分裂3.3體細(xì)胞變異的分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)3.3.1堿基突變3.3.2DNA序列的選擇性擴(kuò)增與丟失3.3.3轉(zhuǎn)座子（transposon）活化3.3.4DNA甲基化（methylation）3.4體細(xì)胞無性系變異的誘導(dǎo)與選擇3.4.1體細(xì)胞變異誘導(dǎo)材料的選擇3.4.2培養(yǎng)細(xì)胞的自發(fā)誘變3.4.3培養(yǎng)細(xì)胞的誘變3.4.4體細(xì)胞突變體的篩選3.4.5體細(xì)胞變異的利用第四章植物脫毒與快速繁殖（3學(xué)時）教學(xué)目的與要求：掌握植物組織培養(yǎng)的主要技術(shù)莖尖脫毒技術(shù)、植物快速繁殖技術(shù)及其原理和應(yīng)用。4.1概念與意義4.2植物脫毒技術(shù)4.2.1植物脫毒的技術(shù)原理4.2.2植物脫毒的技術(shù)規(guī)程4.2.3影響脫毒效果的因素4.3離體快速繁殖4.3.1離體快速繁殖的基本技術(shù)4.3.2離體快速繁殖的應(yīng)用范圍4.3.3離體快繁過程中需要注意的問題第五章植物特殊倍性創(chuàng)制與胚搶救技術(shù)（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求：掌握植物花藥培養(yǎng)獲得單倍體以及幼胚培養(yǎng)技術(shù)的原理與應(yīng)用。5.1花藥及小孢子培養(yǎng)5.1.1意義5.1.2花藥培養(yǎng)技術(shù)5.1.3小孢子培養(yǎng)5.1.4單倍體植株的鑒定與二倍化5.2植物胚乳培養(yǎng)5.2.1胚乳培養(yǎng)概況5.2.2植物胚乳發(fā)育特性5.2.3影響胚乳培養(yǎng)的因素5.2.4胚乳培養(yǎng)的形態(tài)發(fā)生及倍性5.3幼胚培養(yǎng)5.3.1胚培養(yǎng)的意義5.3.2幼胚培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.3.3培養(yǎng)幼胚的生長發(fā)育方式第六章植物細(xì)胞培養(yǎng)與次生產(chǎn)物生產(chǎn)（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求：深入了解植物細(xì)胞在離體條件下的生長特性，掌握植物細(xì)胞懸浮系的建立以及種細(xì)胞的篩選方法。6.1懸浮培養(yǎng)6.1.1愈傷組織誘導(dǎo)6.1.2懸浮系的建立與繼代培養(yǎng)6.1.3懸浮細(xì)胞的生長動態(tài)6.1.4懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的同步化6.2植物細(xì)胞的規(guī)模培養(yǎng)6.2.1概述6.2.2植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)體系的建立6.2.3生物反應(yīng)器類型及其特點6.3培養(yǎng)細(xì)胞的次生代謝及產(chǎn)物積累6.3.1植物次生代謝產(chǎn)物主要類型6.3.2培養(yǎng)條件下的植物細(xì)胞次生產(chǎn)物積累特性6.3.3提高細(xì)胞次生產(chǎn)物產(chǎn)量的途徑6.4細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)實例6.4.1螺旋藻6.4.2雨生紅球藻第七章原生質(zhì)體培養(yǎng)（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求：深入了解植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能與細(xì)胞全能性表達(dá)的關(guān)系，掌握原生質(zhì)體的分離以及培養(yǎng)過程中滲透壓和激素的調(diào)控原理與技術(shù)。7.1原生質(zhì)體研究概況7.1.1原生質(zhì)體的概念7.1.2原生質(zhì)體研究進(jìn)展7.1.3原生質(zhì)體研究的意義7.2原生質(zhì)體的分離7.2.1材料的選擇7.2.2預(yù)處理及酶解7.2.3原生質(zhì)體的收集和純化7.2.4原生質(zhì)體活力的測定7.3原生質(zhì)體培養(yǎng)7.3.1培養(yǎng)基7.3.2原生質(zhì)體培養(yǎng)方法7.3.3植板密度7.3.4培養(yǎng)條件7.3.5原生質(zhì)體的發(fā)育和植株再生7.4原生質(zhì)體再生植株的遺傳性狀及變異7.4.1再生植株的倍性及染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的變異7.4.2再生植株的遺傳性狀及變異第八章植物體細(xì)胞雜交（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求：在進(jìn)一步認(rèn)識原生質(zhì)膜性質(zhì)的基礎(chǔ)上，深入了解細(xì)胞融合的基本原理，掌握電融合和PEG融合的基本方法。8.1植物體細(xì)胞雜交的概念8.1.1植物原生質(zhì)體融合技術(shù)的發(fā)展8.1.2植物細(xì)胞雜交的類型8.2原生質(zhì)體的融合8.2.1融合方法8.2.2原生質(zhì)體的融合過程8.2.3影響原生質(zhì)體融合的因素8.3雜種細(xì)胞的選擇和體細(xì)胞雜種的鑒定8.3.1原生質(zhì)體的融合產(chǎn)物8.3.2雜種細(xì)胞的選擇系統(tǒng)8.3.3雜種植株的鑒定8.3.4體細(xì)胞雜種的遺傳特性8.4體細(xì)胞雜交技術(shù)的應(yīng)用8.4.1通過體細(xì)胞雜交合成新物種8.4.2通過體細(xì)胞雜交培育作物新種質(zhì)和新品種8.4.3通過體細(xì)胞雜交轉(zhuǎn)移細(xì)胞質(zhì)基因控制的性狀8.4.4體細(xì)胞雜交研究的展望與局限性第九章人工種子(2學(xué)時)教學(xué)目的與要求：了解植物人工種子的概念與發(fā)展概況；掌握植物人工種子繁殖體的培養(yǎng)技術(shù)；了解不同繁殖體的人工種子特點與制備方法。9.1人工種子的概念9.2繁殖體的類型及其生產(chǎn)9.2.1不同類型繁殖體比較9.2.2體細(xì)胞胚的生產(chǎn)技術(shù)9.2.3芽繁殖體的培養(yǎng)9.2.4微型營養(yǎng)變態(tài)器官繁殖體的培養(yǎng)9.3人工種子包被9.3.1繁殖體的預(yù)處理9.3.2繁殖體的包埋9.3.3人工種皮的裝配第十章動物細(xì)胞工程概述（4學(xué)時）教學(xué)目的與要求：了解動物細(xì)胞特性及其培養(yǎng)特點，充分認(rèn)識動物細(xì)胞工程在疾病診斷和治療中的應(yīng)用前景。10.1動物細(xì)胞培養(yǎng)10.1.1動物細(xì)胞培養(yǎng)的重要意義10.1.2動物細(xì)胞在體內(nèi)外的基本特征10.1.3動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)要點10.2細(xì)胞融合與單克隆抗體10.2.1細(xì)胞融合10.2.2雜交瘤技術(shù)與單克隆抗體10.2.3體外受精技術(shù)及其應(yīng)用10.3干細(xì)胞與組織工程10.3.1干細(xì)胞的概念與分類10.3.2胚胎干細(xì)胞及其重要應(yīng)用10.3.3成體干細(xì)胞及其重要應(yīng)用10.3.4組織工程技術(shù)實驗課程教學(xué)大綱細(xì)胞培養(yǎng)與遺傳轉(zhuǎn)化實驗技術(shù)課程30學(xué)時2學(xué)分一、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)細(xì)胞培養(yǎng)與遺傳轉(zhuǎn)化實驗技術(shù)課程應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理與方法，在細(xì)胞水平上研究改造生物遺傳特性，以獲得具有目標(biāo)性狀的細(xì)胞系或生物體的有關(guān)理論和技術(shù)的學(xué)科。它是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論和工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科。該課程是生物技術(shù)、生物學(xué)及生物工程*專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)課，也是我校其它生物類各本科專業(yè)學(xué)生的重要選修課。先修主要基礎(chǔ)課程有普通生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)。該課程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，同時也是現(xiàn)代生物學(xué)研究的重要技術(shù)工具。要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)掌握生物組織、器官及其細(xì)胞離體培養(yǎng)的原理與技術(shù)，為從事生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究及其與細(xì)胞工程有關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)奠定良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求重點掌握細(xì)胞工程的基本操作技術(shù)—無菌操作；掌握外植體選擇、愈傷組織和胚狀體誘導(dǎo)、器官發(fā)生調(diào)控等基本技術(shù)；了解細(xì)胞大批量培養(yǎng)方法，原生質(zhì)體分離與體細(xì)胞雜交技術(shù)。三、實驗教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配實驗一培養(yǎng)基配制與滅菌（4學(xué)時）主要內(nèi)容：通過對常用培養(yǎng)基MS母液的配制以及各種附加成分母液的配制，掌握培養(yǎng)基母液的配制方法；同時通過常用培養(yǎng)基的配制和滅菌，掌握離體培養(yǎng)中培養(yǎng)基的配制和滅菌技術(shù)；掌握不同質(zhì)地的實驗用品的滅菌方法。實驗二植物愈傷組織的誘導(dǎo)（無菌操作技術(shù)）與植物莖尖脫毒技術(shù)（4學(xué)時）內(nèi)容1：掌握植物外植體的消毒技術(shù)、離體培養(yǎng)的無菌操作技術(shù)；通過選取不同的外植體和培養(yǎng)基，在不同的誘導(dǎo)條件下進(jìn)行接種培養(yǎng)，觀察愈傷組織的誘導(dǎo)的過程，了解和基本掌握植物組織培養(yǎng)的調(diào)控技術(shù)。內(nèi)容2：通過對植物莖尖的解剖和觀察，掌握掌握莖尖脫毒的基本操作程序，了解莖尖剝離大小對脫毒效果和培養(yǎng)效果的影響。實驗三再分化培養(yǎng)與器官發(fā)生觀察以及特殊器官培養(yǎng)基配置（4學(xué)時）內(nèi)容1：觀察實驗二不同誘導(dǎo)條件下形成的愈傷組織狀態(tài)，了解培養(yǎng)條件對培養(yǎng)細(xì)胞狀態(tài)的影響；進(jìn)一步練習(xí)離體培養(yǎng)的無菌操作技術(shù)；通過對實驗二中不同誘導(dǎo)條件下獲得的愈傷組織進(jìn)行再分化培養(yǎng)，觀察器官發(fā)生的全過程，了解和基本掌握植物再分化的培養(yǎng)調(diào)控技術(shù)。內(nèi)容2：掌握特殊器官培養(yǎng)基配置方法，并理解培養(yǎng)基成分與其他培養(yǎng)基成分的差異性及原理。實驗四植物腋芽繁殖操作技術(shù)及營養(yǎng)變態(tài)器官誘導(dǎo)（4學(xué)時）內(nèi)容1：完成