“生物工程设备”课程教学大纲

教研室主任：杨革 执笔人：刘金锋

一、课程基本信息

开课单位：生命科学学院

课程名称：生物工程设备

课程编号：09402112

英文名称：bioengineering equipment

课程类型：专业限选课

总 学 时：53 理论学时：32 实验学时：21

学 分：2.5

开设专业：生物工程

先修课程：生物化学、微生物学、发酵工程

二、课程任务目标

（一）课程任务

《生物工程设备》是生物技术及应用专业的一门较重要的专业必修课程，要求学生在学过先修课的基础上，通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物反应器工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。因此，该课程对于培养现代生物工程技术的高级专门人才至关重要。

（二）课程目标

生物工程设备最终解决的是一个工程问题，培养学生的工程素养是本课程教育的重要内容。课程内容安排时以微生物学现象为切入口，中间引入工程学概念，通过整个课程的学习让学生建立起发酵过程生物学基础和工程学基础的完整概念。通过这种课程内容的安排，让学生在了解生物工程设备共性的基础上，对生物工程设备的个性有一个相对完整的认识。 课程内容讲解时注重学生对基本原理和概念的理解，以各种生物反应器为中心来编排教学内容，坚持生物学基础、工程学基础并重，围绕生物反应器、分离纯化设备、辅助系统设备这三条主线来安排教学内容，使学生在了解共性的基础上对不同生物工程设备的特点有一个全面的认识。学习中注意综合运用各学科相关知识，理性思维，理顺脉络，联系实际，拓宽思路，以达到培养训练学生分析问题和解决问题能力，增强创新意识，提高综合素质。

三、教学内容和要求

（一）理论教学的内容及要求

第一章 绪论

介绍遗传学的基本概念和研究内容，使学生了解遗传学的过去、现在和将来的发展趋势。

1. 掌握：遗传、变异的含义；

2. 熟悉：拉马克、达尔文、魏斯曼、高尔顿及孟德尔的遗传观念及其在遗传学发展中的作用。

重点与难点：遗传学概念，遗传与变异的关系，遗传学研究的对象和任务。

第二章 孟德尔定律

孟德尔实验及其分析；孟德尔第二定律归纳及其扩展；概率的应用；孟德尔实验数据的分析；棋盘法与分支法。

1. 掌握：概率原理与应用；c²测验与应用；

2. 熟悉：分离规律；独立分配规律。

重点：遗传学数据的统计处理，分离规律，独立分配规律。

难点：c²测验与应用。

第三章 遗传的染色体学说

有丝分裂；减数分裂；染色体周史；遗传的染色体学说。

1. 了解染色体的基本结构和组成；

2. 掌握有丝分裂及减数分裂过程的过程及意义。

重点与难点：减数分裂过程中染色体的动态变化及其遗传学意义。

第四章 孟德尔遗传的拓展

环境与基因作用的关系；基因的多效性；显隐性关系的相对性；致死基因；复等位基因；非等位基因间相互作用。

1. 掌握：等位基因间的相互作用-致死基因；

2. 熟悉：显隐性关系的相对性；复等位基因；植物的自交不亲和；一因多效；

3. 了解：环境的影响和基因的表型效应。

重点：基因与其环境的关系和基因之间的相互作用；非等位基因间的相互作用。

难点：隐性上位作用；抑制作用；致死基因。

第五章 遗传的分子基础

遗传物质是DNA（或RNA）的证据；基因的本质及重组DNA技术。

1. 了解：DNA作为遗传物质的发现史；

2. 掌握：中心法则和基因概念的发展、重组DNA技术。

重点：基因的精细结构及基因概念的演变。

难点：基因的精细结构分析及重组DNA技术。

第六章  性别决定与伴性遗传

性染色体；性别决定；果蝇的伴性遗传；人类的伴性遗传；高等植物的伴性遗传；鸡的伴性遗传；几种类型的性别决定；人类的性别畸形。

1. 重点掌握：性别决定、伴性遗传和人类性别畸形类型；

2. 掌握性别决定、伴性遗传和人类性别畸形特性。

重点：性别决定、伴性遗传和人类性别畸形的类型和特性

难点：遗传的染色体学说的直接证明

第七章  连锁交换与连锁分析

交换值及其测定；基因定位与连锁遗传图；真菌类的遗传学分析；染色体遗传机制的意义。

1. 重点掌握重组率、交换率和并发系数等概念；

2. 认识基因连锁和互换与减数分裂过程中非姊妹染色单体互换的关系；

3. 掌握重组率的计算方法和三点测验技巧，理解在动、植物育种中如何利用基因连锁群资料和如何利用重组率来确定育种试验规模。

重点：基因连锁和互换与减数分裂过程中非姊妹染色单体互换的关系；重组率的计算方法；基因连锁分析的主要方法－三点测验；并发率和干涉。

难点：理解在动、植物育种中如何利用基因连锁群资料和如何利用重组率来确定育种试验规模；粗糙链孢霉的着丝粒作图及连锁分析。

第八章  细菌和噬菌体的重组和连锁

    细菌及噬菌体的基因重组；细菌的普遍性转导及局限性转导。

1. 理解细菌及病毒的一般特征；

2. 掌握细菌进行遗传物质交流方式、细菌染色体作图方法；细菌的转化及转导作图。

重点与难点：细菌染色体作图及细菌的转化及转导作图

第九章  数量性状遗传

数量性状的多基因假说；数量性状与质量性状的关系；分析数量性状的基本统计方法；遗传变异和遗传率；近交系数的估算及杂种优势的应用。

1. 了解数量性状的特征及数量性状遗传的多基因假说；了解数量性状的一般特征；了解近亲繁殖的遗传效应及杂种优势的表现及其理论；

2. 掌握数量性状、多基因假说、广义遗传率和狭义遗传率等概念；掌握数量性状的各种遗传参数、广义遗传率及狭义遗传率的估算方法；掌握近亲繁殖和杂种优势在动、植物育种方面的应用。

重点：分析数量性状的基本的统计方法；数量性状的各种遗传参数、广义遗传率及狭义遗传率的估算方法。

难点：遗传变异和遗传率；近交系数的估算。

第十章  遗传物质的改变―染色体畸变

染色体结构变异的类型及其细胞学特征、遗传学效应；染色体数目的整倍体与非整倍体变异。

1. 了解染色体结构变异的诱发与利用的基本知识；

2. 掌握真核生物染色体结构变异的类型、细胞学特征和主要遗传效应；掌握染色体组的概念、多倍体的概念，整倍体和非整倍体的染色体分离和基因分离的规律，以及整倍体和非整倍体在植物育种方面的具体应用。

重点：染色体结构变异和数量变异的类型、细胞学特征和主要遗传效应；非整倍体的类型。

难点：倒位杂合体的交换及易位的遗传学效应。

第十一章  遗传物质的改变―基因突变

基因突变概述；各类突变的检出；诱发突变及基因突变的分子基础。

1. 了解理化因子诱发突变的原理；

2. 理解基因突变的一般特征；

3. 掌握各类生物体突变的检出方法及突变的分子机制。

重点和难点：基因突变发生的原因和分子机制。

第十二章  重组与修复

重组的分子机理；转座作用的分子机制；DNA损伤的修复。

1. 了解DNA损伤修复的途径；

2. 理解转座因子转座的分子机制；

3. 掌握基因重组的分子机制。

重点和难点：基因重组的可能机制及转座因子转座的分子机理。

第十三章  细胞质和遗传

    母性影响；细胞质遗传；持续饰变；植物雄性不育的遗传机制。

1. 了解：细胞质遗传的实例和主要特点；

2. 掌握：母性影响；禾谷类作物的雄性不育；

3. 熟悉：细胞质基因和细胞核基因的关系。

重点：母性影响；禾谷类作物的雄性不育的遗传机制。

难点：二区三系育种。

第十四章  基因组

基因组的结构和组成特点；基因组学的研究内容；人类基因组计划及基因组作图和测序。

1. 了解：原核和真核生物基因组的组成特点；

2. 掌握：真核生物基因组的结构和组成特点，人类基因组作图的策略；

3. 熟悉：基因组计划的测序策略。

重点和难点：基因组作图的策略。

第十五章  基因表达与基因表达调控

基因表达的过程（转录和翻译）；原核生物的基因表达调控；真核生物的基因表达调控；表观遗传调控。

1. 了解：基因转录和翻译的过程；

2. 掌握：原核和真核生物基因表达调控的机制及表观遗传调控的机制。

重点：原核和真核生物基因表达调控的机制。

难点：表观遗传调控的机制。

第十六章  遗传与个体发育

多细胞生物个体发育的一般模式；胚胎发育的分子调控机制。

1. 了解：个体发育的一般模式；

2. 掌握：黑腹果蝇早期胚胎发育中各类基因的调控作用。

重点和难点：果蝇早期胚胎发育中各类基因的级联调控作用。

第十七章  遗传和进化

核酸及遗传体系的进化；获得性状遗传学说和自然选择学说；遗传平衡定律；新种形成的方式。

1. 了解目前流行的生物进化理论；了解自然群体中的遗传多态性；

2. 掌握群体的遗传结构和计算方法；重点掌握遗传平衡定律和影响Hardy-Winberg平衡的因素；

重点：群体的遗传结构和计算方法；遗传平衡定律及其影响Hardy-Winberg平衡的因素。

难点：影响Hardy-Winberg平衡的因素

（二）实践教学的内容及要求

详见《遗传学实验》教学大纲。

四、学时分配

五、考核说明

课程考核办法：笔试、闭卷；平时作业（10％）；实验成绩（10％）；期末（80％）。

六、主要教材及教学参考书目

（一）主要教材

刘祖洞, 乔守怡, 赵寿元等著《遗传学》（第3版），高等教育出版社，2013年

（二）主要参考书目

1. 王亚馥, 戴灼华, 粟翼玟 主编《遗传学》，高等教育出版社，1999年

2. William S. Klug, Michael R. Cummings and Charlotte A. Spencer主编 《Essentials of Genetics》， Seventh Edition，高等教育出版社（教育部高等教育司推荐）2011年