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细胞工程基本原理范文1
关键词：地方本科院校；细胞工程；教学改革；理论教学；实践教学
细胞工程学是应用细胞生物学和分子生物学的原理与方法，在细胞水平上研究改造生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体有关的理论和技术的学科。它是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。本课程围绕细胞工程的主要原理与基本技术进行现代教学[1]，是实践性和应用性很强的专业课。通过细胞工程的学习，学生在系统掌握本课程的理论、方法和技术等基础知识的基础上，结合最新研究动态，使学生可以全面地了解本课程。地方高校细胞工程实践条件普遍薄弱，教师怎样通过高效的教学方法改进教学质量，以达到教学（包括获得中学教师资格证后从事中学生物教学）、科研和生产开发各方面的要求，是摆在每位任课教师面前的一项艰巨的任务[2]。
一、细胞工程教学现状及存在的问题
重庆三峡学院生物技术专业于2007年开始招生，已经经过5年的专业建设，目前，已经形成了较完善的理论实践教学体系。但毕竟生物技术专业招生较晚，细胞工程相关课程的人才储备不足，还没有形成知识结构完善、人才梯度合理和水平较高的师资队伍，另外，实验条件薄弱，特别是无菌细胞培养与操作室要求严格，运行费用较高，难以建成。为此，在借鉴其他地方本科院校经验的基础上，根据自身特点，构建新的教学大纲，使细胞工程教学步入正轨。
二、细胞工程课程改革的总体构想
1.理论教学改革。
（1）突出重、难点，优化教学内容。在教材的选用上，国内虽然有不少版本的细胞工程的教材，但这些教材有的偏重应用、理论缺乏，有的可读性差，不易理解。因此根据我们多年的教学经验，上海交通大学李志勇先生主编的《细胞工程》系统地介绍了细胞工程的基本原理、方法、技术和最新发展，可以作为地方本科院校的教学参考书。但细胞工程发展很快，一些新的研究进展在教材中并没有体现出来，针对这个情况，一方面我们向学生推荐了一些参考书，另外自行编写了符合教学要求的讲义，下发给学生。同时，由于课时的原因，在教学过程中，不可能做到面面俱到，只能选择性地讲解。这就要求教师将教材中相对笼统、分散以及过时的内容，通过总结归纳、提炼和补充等再加工，应用有效的方法手段突出重点（基本概念和基本原理）和难点（容易混淆的概念和难理解的机制），并进一步结合实验课中的实际操作合理安排教学进度及教学方法[3]。
（2）改革教学方法。激发学生的学习兴趣，发挥学生主体主动性。大学教学往往采用灌输式教学模式（教师讲，学生听，教师写，学生抄）。启发式教学则注重教的目的是学，这样教师就由知识的传输者转变为学习的引导启发者，激发学生学习的主动性，发挥想象力空间。在教学过程中，为了调动学生参与课堂教学的主动性、积极性，我们选择细胞工程的某一章节，尝试让学生体验课堂教学，以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、总结归纳能力及语言表达能力[4]。通过这种教学方式，也为准备从事中学生物教学的本科生提高锻炼的机会，深受大家的欢迎。具体来说，提前三周布置教学内容，要求学生在空余时间利用百度等搜索引擎及CNKI、维普、万方、Elsevier、NCBI等专业检索工具，选择感兴趣的内容检索查阅相关资料。一般选择学生感兴趣、应用性较强、与生产实践联系紧密的内容，比如在学到动物细胞培养章节后，让学生课外查阅动物细胞培养在医药、食品等领域比较成功的案例，将工厂生产过程做成多媒体课件，教师选择几个比较有代表性的课件内容，在下次上课时让学生课堂讲解，然后教师点评，并强调本章节需要掌握的重、难点，可以作为学生部分的平时成绩。
注重师生互动，积极引导学生学习，关注学生情感，建设和谐课堂，拉近学生与教师之间的距离。利用上课前的几分钟时间，对前面的内容特别是上节课的内容提出问题，让学生思考回答，以巩固所学内容和检查学生课后的复习情况，同时又可以衔接本节课的讲授内容，一举两得。在课堂上介绍一些重要人物科学研究的故事、实例和经验教训，积极地引导学生进行科学的思维，培养他们的推理能力；同时鼓励学生运用所学知识来分析一些自然现象，发现和解决问题[5]。
优化多媒体教学。细胞工程是一门应用性和技术性很强的学科。理论教学过程中需要很多图表进行讲解，技术中的很多操作环节，如无菌操作、动植物细胞培养等操作严格规范，但传统的板书教学难以保证教学效果。利用多媒体教学，可以很直观地观察操作过程，提高了学生的感官认识，利于操作技能的掌握，加深理解深奥的理论知识。运用多媒体教学时，还应该留出一段时间进行师生、学生与学生互动，有利于学生更好地消化掌握所学内容，充分调动学生的参与意识。
2.实践教学改革。地方本科院校细胞工程类课程实验条件普遍薄弱，需要整合教学资源，优化教学内容。精选实验教学内容，彰显细胞工程实验课程的重点与难点，注重基础实验操作训练，侧重地方本科院校学生应用能力培养，显现课程特色。考虑到我校细胞工程实验室自身仪器较少，实验室运行成本较高，不能够完成“动物细胞原代培养”、“单克隆抗体制备”、“真核细胞转基因技术和检测技术”等技术复杂、成本高的实验，因此选择动、植物细胞培养技术作为主要的实验内容，有的实验还选用演示的方法进行教学，将实验内容分为四个模块，即基础实验、动物细胞工程、植物细胞工程、综合设计。这样既注重了基础操作，利于学生毕业后工作衔接，又突出了创新。
总之，课程教学是实现本科生教育培养目标的重要手段[6]。在我国，细胞工程课程开设较晚，目前还没有形成系统有效的教学模式，地方本科院校因其特殊性，很多细胞工程师资配备有限，实验条件缺乏，有的学校甚至还不能开设细胞工程实验课程。为此，我们依据生物技术专业学生的培养目标，根据教师在细胞工程理论和实验课程教学中的经验与教训，从教学目标、理论教学和实践教学等方面进行了积极的探索与改革，取得了较好的效果。
参考文献：
[1]梁亦龙，魏进民，张继承.细胞工程教学改革的探索[J].实验室科学，2009，（4）：25-26.
[2]王伟霞，李福后.生物技术专业《细胞工程》课程建设与改革[J].科技创新导报，2008，（9）：245.
[3]吴晓丽.提高《植物生理学》课程教学质量的探索与实践[J].科技信息，2012，（1）：286-287.
[4]王海英，刘玲玲，阎晗.细胞工程教学与大学生创新素质培养初探[J].黑龙江教育学院学报，2010，29（10）：91-93.
[5]周春菊.提高植物生理学教学效果的体会[J].高教论坛，2006，（05）：138-139.
[6]王义，刘思言，孙春玉等.在《植物细胞工程》课程教学中培养学生科研能力的思考与实践[J].中国校外教育（理论），2008，（9）：85-86.
基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目（编号：103157）
细胞工程基本原理范文2
关键词：专业课程；作物育种学实验；实践教学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0031-03
《作物育种学》是农学等专业的主干课程，是研究作物新品种选（繁）育理论与方法的科学。基本内容包括创造优良品种和良种繁育两个方面，其中，良种繁育已发展成为一门独立的种子科学，新品种选育是当今“作物育种学”的主要任务。当今，农业的基础地位显得越来越重要，优质、高产、高效作物新品种的培育已经成为科技领域一项重要工作，因此必须大力培养这方面的人才，加强《作物育种学》的教学工作。
一、《作物育种学》的学科特点
作物育种学主要以遗传学和进化论为基础理论，涉及植物学、植物生理学、生物化学、分子生物学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术、组织培养、作物栽培学、作物耕作学、生态学等许多学科，是一门综合性非常强的学科[1]。作物育种学与其他专业基础课不同，它要在生产实践中直接应用，既要掌握理论知识，又要具备实践技能，实践性强是作物育种学区别于其它学科的一个显著特点。“育种学发展到今日，虽然其科学的成分日益增多，但由于生命运动过于复杂，迄今还有许多未知的领域。因此，育种的成就不仅依赖于科学，而且也依赖于尚未上升到理论的经验。”[2]换句话说“育种学也是一门艺术”[1]，艺术需要实践，从实践中总结经验，这需要长期的磨练和积累。理论教学使学生掌握育种的基本原理和方法以及实现育种目标的主要途径，但育种的理论与方法只有回到实践中去，学生才能充分理解，形成具体的内涵，否则是抽象的、朦胧的。只有在实践中，才能启发学生的思维，更好地掌握育种理论的精粹。因此，《作物育种学》教学既不同于以系统理论学习为主的基础课教学，也有别于培养技术实用型人才为主的课程教学，是一门理论性、实践性、技术性很强的综合应用学科，涉及学科面广、融合交叉性强。《作物育种学》教学中实践教学应该占有非常重要的地位。
二、《作物育种学》实践教学的现状
1999年大学本科扩招之后，学生就业方式发生了重大变化，由以前的分配就业转变为双向选择就业。用人单位对学生的要求越来越高，要求学生既要掌握理论知识，又要具备一定的实践动手能力。为了扩大就业面，增加就业机会，教育部门要求扩充学生的知识面，开展“厚基础，宽口径，高素质，强能力”的教育[3]。在这种人才培养思路下，教学为了面向就业市场，必须减少专业课的课时以增加素质教育课程，并重视实践教学，培养学生实际操作能力、分析解决问题的能力和创新能力。这样，势必要减少理论课的时间，相应增加实践教学（包括实验教学和实习教学）的时间。但是，长期以来，实验教学都是以教师为中心，安排几个验证性实验，学生按照教师设计好的实验步骤进行，学生在教与学的过程中是认知信息的被动接受者。在这种教学模式下，往往忽视了学生自主获得知识的潜在能力和理解知识的差异性，掩盖了学生的个性发挥，忽略了学生积极思维和创新意识，不利于学生自主学习能力的培养。并且，这样的实验教学也忽视了其目的——巩固和加深理解所学的理论知识。以我校为例，最新教材《作物育种学总论》[4]有20章，一般只能安排56学时，其中，实验课16学时，约占30%。《作物育种学各论》[1]编排了32种作物，一般选择讲授当地主要的几种作物，也只能安排56学时，其中实验课16学时，约占30%。按传统的做法，每个实验一般必须在3～4个课时完成，因此只能安排一些简单的验证性实验，目前作物育种学的实验教材都是这样，无法对育种的基本原理和方法进行实验设计，未能建立起与理论教学相呼应的实验教学体系。实习教学环节是在理论教学和实验教学完成后进行的，其目的是在实习过程中综合运用所学的理论知识解决生产上的实际问题。以我校为例，安排80学时（4周），按照不同的作物进行。由于学时数和作物生长季节的限制，很难顾及实际工作中的主要育种途径和育种全过程，也难以建立起与理论教学相呼应的实习教学体系。这样，尽管经过了理论、实验、实习等教学环节，学生对育种的基本原理和方法还是处于混沌状态。实践教学必须与理论教学相呼应，只有这样才能使学生真正掌握育种的基本原理和方法，并在实践中灵活应用。
三、《作物育种学》实践教学改革的具体内容
育种过程是人工进化过程，与自然进化过程一样，包括变异、选择、遗传三个环节。创造变异和选择变异这两个环节体现在各种育种途径和方法中。图1概括了育种学原理的基本框架，列出了主要的育种途径与方法，包括选择育种（包括无性繁殖方式的芽变）、杂交育种、回交育种、诱变育种、远缘杂交育种、倍性育种、杂种优势利用、轮回选择、细胞工程育种、转基因育种、分子标记辅助育种等。
杂交育种是通过有性杂交创造变异，在杂种后代中选择目标变异的过程，其理论基础是有利基因的重组和目标个体的选择；选择（系统）育种的实质就是选择自然变异，其选择变异的方法与杂交育种是一致的；回交育种、远缘杂交育种、轮回选择育种是特殊的杂交育种，因此，杂交育种是最基础的育种途径，应用最广泛、最富有成效，集中体现了育种的基本原理和方法，应该作为实习的一个重要内容。杂种优势利用在生产上应用广泛，如杂交水稻，杂交玉米，杂交油菜等。育种过程包括亲本（自交系）选育和组合选配两个环节，这两个环节都建立在杂交育种的基础上，但其主要的理论基础是杂种优势形成理论和杂种优势实现途径的理论，具有独特的、完整的理论体系。转基因育种和分子标记辅助育种是当今发展起来的新技术。转基因育种打破了物种之间的生殖隔离，使得基因能在植物、动物和微生物之间交流，创造变异的方式发生了根本性的变化；分子标记辅助育种实现了传统的表型选择向基因型选择的转变，选择变异的方式发生了根本性的变化，从而可以使育种从经验变为科学[5]，已经显示出其重要的育种地位。诱变育种和倍性育种的核心内容是诱变技术，如基因突变和染色体加倍技术，学生相对容易掌握。细胞工程育种主要是指利用花药组织培养、原生质体培养、体细胞融合等技术进行育种，这些技术属于生物技术范畴。通过以上分析可知，杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种等4条育种途径基本概括了主要的育种原理和方法，是普遍应用、成效显著并代表未来发展的育种途径。前两者一般称为传统育种，后两者一般称为分子育种，后两者建立在前两者的基础上。实践教学应该把以上4条育种途径作为重点，但是以上内容要安排实验，每个实验仅仅用3-4节课是无法完成的。为此，必须对实践教学进行改革：1）总论安排56学时，详细讲解育种的基本原理和方法，重点讲解杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种4条育种途径；各论安排40学时，主要讲解自花授粉作物（如水稻和小麦）、常异花授粉作物（如棉花和油菜）、异花授粉作物（如玉米）等代表性作物，重点讲解表1中与实习相关的内容，与后面的实践教学相呼应。2）实验教学和实习教学结合起来，安排96个学时，具体见表1。受课时数的限制，只对不同作物共通的育种基本原理和方法安排实习，触类旁通。鉴于此，安排杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种4条育种途径，对育种的整个过程（一种作物完整的生长周期）进行实习。这样的实践教学完成后，学生可以较好地了解育种的完整程序，理解育种的基本原理和方法。
四、《作物育种学》实践教学改革的实施方法
作物育种学作为农学专业的一门主干课程，一般在基础课和专业基础课修完后，在三年级开设。对我校来说，若按本文的改革思路，在开设作物育种学实践教学（三年级下学期）之前，已经修完了植物学、生物化学、植物生理学、遗传学、分子生物学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术与基因工程操作、组织培养、作物栽培与耕作学等课程，并且都有实验课教学，已经掌握了较全面的实验技能。此时，应该由以加深理解基本概念和训练基本技能为目的的验证性实验向综合性、设计性实验转变，以培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查阅中外文资料的能力；培养锻炼学生独立解决实际问题的能力、创新能力、组织管理能力和科研素养。
具体做法是，以上4条育种途径，设计5个项目（表1），分别由5个老师指导，由学生自己进行实验设计，要求涉及育种的完整程序。考虑作物生长季节和学生的课程安排（三年级上学期学总论，三年级下学期学各论），实践教学于三年级下学期开始，四年级上学期结束，跨一个学年。实习内容和选择的代表性作物与其生长季节相适应，力求了解作物生长的一个周期。做到人人参与项目设计和实施的过程，在项目设计和实施过程中理解和掌握育种的基本原理与方法。这样“以项目为主线、学生为主体、教师为主导”，改变以往“学生按照现成的实验步骤做”的被动的教学模式，使学生主动参与、自主协作、探索创新。同时也是对实验设计者、实验指导者和实验管理者的教学水平、学术水平、创新能力的有效检验和促进，有利于教学相长。
参考文献：
[1]盖钧镒主编.作物育种学各论[M].北京：中国农业出版社，2000：1-9.
[2]侯喜林，房经贵，陈发棣，等.《园艺作物育种学》教材建设的思考[J].中国农业教育，2001（3）：31-32.
[3]王茜龄，余茂德，敬成俊.桑树栽培及育种学课程教学改革初探[J].蚕学通讯，2010，30（1）：57-59.
[4]张天真主编.作物育种学总论[M].北京：中国农业出版社，2003
[5]万建民.作物分子设计育种[J].作物学报，2006，32（3）：455-462.
细胞工程基本原理范文3
例1某生物体内有基因A，该基因能控制合成A蛋白，A蛋白是某种药物的有效成分，下图是将A基因导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：
（1）获得基因A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在酶的催化下，合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的序列，再通过方法合成所需基因。
（2）利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有、、4种脱氧核糖核苷酸和酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
（3）下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是。
A.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接
B.RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录
C.一种DNA限制酶能识别一种核糖核苷酸序列
D.胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞
（4）图中的C称为，在基因工程中，常用Ca2+处理D，处理后D更易，此时D称为。
（5）图中最后一步“筛选”是指从转化细胞中筛选出能的大肠杆菌作为工程菌。
【知识要点复习】（1）利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化下，合成单链的DNA，逆转录酶具有DNA聚合酶活性，在它的作用下，可合成双链DNA；根据蛋白质来获得目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的脱氧核苷酸序列，再通过人工合成方法合成所需基因。
（2）PCR过程中需要引物、模板DNA、4种脱氧核糖核苷酸和热稳定性DNA聚合酶等物质，故在PCR反应体系中应添加这些物质。
（3）DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，形成磷酸二酯键，A项正确；RNA聚合酶能与基因上的RNA聚合酶结合位点结合，催化遗传信息的转录，B项正确；一种DNA限制酶能识别一种“脱氧核糖核苷酸序列”而不是“核糖核苷酸序列”，C项错误；胰蛋白酶能将离体的动物组织细胞间质中的胶原蛋白分解，使其分散成单个细胞，D项正确。
（4）由图可知，A为目的基因，B为运载体，二者结合在一起，形成的C称为重组DNA（或重组质粒）。将目的基因导入微生物细胞，常用Ca2+处理受体细胞，使之更易吸收周围环境中的DNA，成为感受态细胞，提高受体细胞的转化率。
（5）目的基因导入受体细菌，是否可以稳定维持和表达其遗传性，可通过检测与鉴定，得到稳定遗传并能表达出A蛋白的细菌作为工程菌。
【答案】（1）逆转录氨基酸脱氧核苷酸
人工合成（化学）（2）引物模板DNA热稳定性DNA聚合（3）C（4）重组DNA（或重组质粒）吸收周围环境中的DNA感受态细胞（5）稳定遗传并能表达出A蛋白
二、胚胎工程、基因工程和细胞工程的综合命题
例2毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程图如下。
（1）过程①中最常用的运载工具是，这里也可以用动物病毒或作为运载工具，所需要的酶是限制酶和。
（2）在过程②中，用处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于和5% CO2的混合气体培养箱中进行培养，培养液中加入达到无菌环境，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是。
（3）在过程③中，用处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要显微操作将吸出，处理后得到去核的卵母细胞。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是。在胚胎移植前，通过技术可获得较多胚胎，此技术若选囊胚作材料，应注意的事项是。
【知识要点复习】（1）将KIFⅡ基因导入成纤维细胞内，获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的过程采用了转基因技术，而转基因技术的原理是基因重组，过程①是基因表达载体的构建过程，该过程中最常用的运载工具是质粒，此外也可用动植物病毒及λ噬菌体的衍生物作为运载工具，此处不宜用植物病毒；所需要的酶是限制酶和DNA连接酶。
（2）过程②为动物细胞培养过程，该过程需用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理，使皮肤组织块分散成单个成纤维细胞，动物细胞培养需要一定的气体环境，即95%空气加5% CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH值。细胞培养需要无菌和无毒的环境，因此培养液中需加入（一定量的）抗生素以达到无菌环境。
（3）过程③表示活体采卵，该过程需用促性腺激素处理母羊使其超数排卵，以获取更多的卵（母）细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期时，通过显微操作进行去核处理，将细胞核和第一极体一并吸出。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程需采用（早期）胚胎培养技术。在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎，此技术若选囊胚作材料，应注意的事项是将内细胞团均等分割。
【答案】（1）质粒λ噬菌体的衍生物DNA连接酶（2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）95%空气（一定量的）抗生素维持培养液的pH值（3）促性腺激素细胞核和第一极体
（4）（早期）胚胎培养技术胚胎分割将内细胞团均等分割
三、细胞工程和胚胎工程的综合命题
例32015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
（1）此过程涉及试管婴儿的培育，它属于（填“无性”或“有性”）生殖，试管婴儿的培育用到的技术手段有：体外受精技术、技术和技术。
（2）该技术培育的“三亲婴儿”的染色体来自细胞，其细胞质基因来自细胞。
（3）据图分析，该技术（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲遗传病基因传递给后代，该技术能避免母亲的遗传性视神经病变遗传给后代，推测该疾病的致病基因位于上。
（4）细胞核移植技术一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞，其原因有：①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；②；③。
（5）高产奶牛“卢辛达”的培育也用到了细胞核移植技术，其过程大致如下图所示：
其中供体细胞来自（填“高产奶牛”或“普通奶牛”），将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带中，通过方法使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞中，体现细胞膜的特点；常用方法激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育。如果要提高重组胚胎的利用率，可对期的胚胎进行分割以获得多个可用于移植的胚胎，暂时不移植的胚胎可用方法保存。
【知识要点复习】（1）“三亲婴儿”的获得涉及“试管婴儿技术”，应属于有性生殖，体外受精技术得到受精卵后需要通过早期胚胎培养技术得到可用于胚胎移植的桑椹胚或囊胚，然后进行胚胎移植。
（2）通过题图分析可知，核移植是将母亲卵母细胞的核移植到捐献者去核的卵母细胞中，所以受精卵的细胞核内含有来自母亲的遗传物质和来自的父亲的遗传物质，而受精卵的细胞质基因几乎全部来自捐献者的去核的卵母细胞。
（3）母亲的红绿色盲遗传病基因可以通过细胞核进入受精卵，所以该技术不能避免母亲的红绿色盲遗传病基因传递给后代，该技术能避免母亲的遗传性视神经病变遗传给后代，因此“遗传性视神经病变”应属于细胞质基因控制的遗传病，即致病基因位于线粒体DNA上。
（4）细胞核移植技术一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞，其原因有：①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，便于操作；③卵黄多，营养物质丰富，有利于早期的胚胎发育。
（5）高产奶牛“卢辛达”的培育属于克隆，其中供体细胞为高产奶牛的体细胞，其操作流程如下：
将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带中，通过电刺激方法使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞中形成重组细胞，重组细胞还需通过物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇等）激活才能继续分离和发育成重组胚胎。如果要提高重组胚胎的利用率，可对桑椹胚或囊胚期的胚胎进行分割以获得多个可用于移植的胚胎，暂时不移植的胚胎可用冷冻方法保存。
【答案】（1）有性早期胚胎培养（或动物细胞培养）胚胎移植（2）母亲的卵母细胞和捐献者的卵母（3）不能线粒体DNA（或细胞质DNA）（4）②卵母细胞体积大，便于操作③卵黄多，营养物质丰富（5）高产奶牛电刺激流动性物理或化学桑椹胚或囊胚冷冻
四、动物细胞工程和免疫知识的综合命题
例4下图是利用单克隆抗体技术制备三聚氰胺特异性抗体的过程。请据图回答：
（1）单克隆抗体的制备是动物细胞工程中技术的重要应用，该技术依据的原理是，而动物细胞培养依据的原理是。
（2）B淋巴细胞是由动物体内细胞增殖、分化、发育而来，主要参与动物体的免疫过程；单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是。
（3）由于三聚氰胺分子量过小，不足以激活高等动物的免疫系统，因此在制备抗体前必须对其进行①过程，下列物质中不适合作协助“扩容”抗原分子的是（）
A.蛋白质B.多糖
C.磷脂D.核苷酸
（4）③过程采用与植物细胞原生质体融合相同的诱导方法有，③过程特有的方法是。
（5）④过程涉及两次筛选，分别筛选出和；单克隆抗体与传统血清抗体相比具有的优点是。
【知识要点复习】（1）单克隆抗体的制备过程是将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，然后经克隆化培养和抗体检测，最后得到单克隆抗体，所以单克隆抗体技术是细胞融合技术的重要应用；动物细胞融合依据的原理是细胞膜具有一定的流动性；动物细胞培养依据的原理是细胞增殖。
（2）B淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞增殖、分化、发育而来的，主要参与动物体的体液免疫；单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
（3）协助“扩容”抗原分子必须是大分子物质，所以核苷酸作为小分子物质被排除。
（4）植物细胞原生质体融合常用化学方法（聚乙二醇PEG）和物理方法（离心、振动、电刺激）；诱导动物细胞融合的方法有三种，分别是生物方法（灭活的病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）和物理方法（离心、振动、电刺激）。
（5）单克隆抗体制备过程的两次筛选：第一次筛选杂交瘤细胞，第二次筛选产生特异性（抗三聚氰胺）抗体的杂交瘤细胞；单克隆抗体与传统血清抗体相比具有的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。
【答案】（1）动物细胞融合细胞膜具有一定的流动性细胞增殖（2）造血干体液每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体（3）D（4）化学方法（聚乙二醇）和物理方法（电刺激）生物方法（灭活的病毒）（5）杂交瘤细胞产生特异性（抗三聚氰胺）抗体的杂交瘤细胞特异性强、灵敏度高、可大量制备
五、动物细胞工程和植物细胞工程的综合命题
例5某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，其中不正确的地方有（）处
植物细胞工程动物细胞工程技术
手段植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞培养和融合、单克隆抗体的制备特殊
处理机械法去除细胞壁胰蛋白酶处理、制备细胞悬浮液融合
方法物理方法、化学方法物理方法、化学方法、生物方法典型
应用人工种子、远缘杂交植株、作物脱毒单克隆抗体的制备、克隆动物培养液
区别蔗糖是离体组织赖以生长的成分动物血清不可缺少，需加一定量抗生素特点植物体细胞杂交技术可定向改造生物的性状单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备A.3处B.2处
C.1处D.0处
【解析】上表中有两处错误：一处是在植物细胞工程的体细胞杂交技术中去除细胞壁的方法是酶解法，即利用酶的专一性原理，用纤维素酶或果胶酶去除细胞壁；另一处是“植物体细胞杂交技术可定向改造生物的性状”，与传统的有性杂交相比，细胞融合技术的优点在于可以克服远缘杂交障碍，但不能定向改造生物的性状，故B项正确。
【答案】B
六、胚胎工程和减数分裂的综合命题
例6哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和的诱导下才能完成。下图是为获得试管动物记录的某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N表示染色体组数）。请回答：
（1）图中Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞的名称分别为、、；卵裂的细胞分裂方式为。上图中细胞Ⅱ处于细胞分裂后期时染色体数为，细胞Ⅲ处于细胞分裂后期时染色体数为，细胞Ⅳ处于细胞分裂后期时染色体数为。
（2）卵原细胞经两次细胞分裂形成卵子，减数第一次分裂发生在排卵前后，减数第二次分裂发生在过程中。若是体内受精，则受精作用发生的场所是，当观察到卵细胞膜与透明带之间时，说明已经受精，是防止多精入卵的第一道屏障。
（3）试管动物的培育主要包括和两个过程，前者需在获能液或“专门溶液”中完成。
（4）对于试管动物理解正确的是。
A.属于无性生殖
B.属于有性生殖
C.体内发育
D.体外发育
E.运用基因工程技术
F.运用细胞工程技术
【知识要点复习】（1）图中显示卵原细胞经过染色体复制（减数第一次分裂前的间期）成为细胞Ⅱ初级卵母细胞，它在促性腺激素的作用下完成减数第一次分裂，形成细胞Ⅲ次级卵母细胞，次级卵母细胞在减数第二次分裂中期与相遇完成受精作用，继续完成减数第二次分裂形成受精卵，受精卵经过卵裂形成早期胚胎。细胞Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为初级卵母细胞、次级卵母细胞和受精卵，卵裂的细胞分裂方式为有丝分裂。处于细胞分裂后期的Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞中染色体数分别为2N、2N、4N。
（2）卵原细胞经历的两次细胞分裂分别发生在：减数第一次分裂发生在排卵前后，减数第二次分裂发生在受精作用过程中；体内受精发生的场所是输卵管，当观察到卵细胞膜与透明带之间有两个极体出现时，说明已进入卵细胞，卵细胞被激活完成减数第二次分裂，排出第二极体；第一个触及卵细胞膜的瞬间，透明带的穿透性立即发生改变以防止多个进入透明带，这叫透明带反应。
（3）试管动物的培育主要包括体外受精和胚胎移植两个过程。
（4）试管动物的培育属于有性生殖，涉及动物细胞培养技术，未涉及基因工程技术，试管动物的发育是将早期胚胎移入母体（代孕母体）子宫内发育，因此是体内发育，所以选BCF。
【答案】（1）初级卵母细胞次级卵母细胞
受精卵有丝分裂2N2N4N（2）受精作用输卵管有两个极体透明带反应（3）体外受精胚胎移植（4）BCF
七、胚胎干细胞的应用综合命题
例7下图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所作的一系列研究。请据图分析回答问题：
（1）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的，加入抗生素是为了，这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
（2）上图中的胚胎干细胞（ES细胞）可以从和中分离获取。过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有的特点。
（3）过程Ⅲ中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是，将获得的目的基因转入胚胎干细胞前需构建，需要的工具酶有。
（4）过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，获得免疫缺陷小鼠的方法是，该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题。
（5）克隆转基因小鼠常用的技术手段有、、早期胚胎培养技术和。
【知识要点复习】（1）胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。
（2）胚胎干细胞（ES细胞）可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取；胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。
（3）将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法，在导入前需构建基因表达载体（完成后称为“重组DNA”），需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。
（4）获得免疫缺陷小鼠的方法有射线照射破坏胸腺法和直接手术摘除胸腺法，这样小鼠就不能形成T细胞，不发生细胞免疫，移植组织细胞就不会被排斥。
（5）克隆转基因小鼠涉及克隆，则涉及细胞核移植技术和胚胎移植技术，该小鼠又是“转基因小鼠”，所以又涉及转基因技术。
【答案】（1）营养物质防止杂菌污染（2）早期胚胎原始性腺发育全能性（3）显微注射法基因表达载体限制酶和DNA连接酶（4）破坏小鼠胸腺（5）核移植技术转基因技术胚胎移植技术
【同步训练】
1.英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名“多利”，这一方法被称之为“克隆”。我国中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入到去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖技术再次走在世界前列。以下说法正确的是（）
A.在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、囊胚、原肠胚等几个阶段
B.在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化
C.将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔的子宫内，并最终发育成两只一样的兔子，此方法与“多利”的培养本质相同，涉及的技术也完全相同
D.兔子卵细胞质的作用只是激发大熊猫细胞核的全能性
2.下列实践与基因工程的说法不正确的是（）
A.利用DNA探针检测饮用水是否含病毒属于基因工程的运用
B.农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，目的基因的最终插入位置是在染色体的DNA上
C.选择大肠杆菌作为“工程菌”生产的胰岛素并不具生物活性
D.培育转基因抗虫棉用到了细胞融合技术
3.下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（）
A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列
B.PCR反应中温度的周期性变化是为了配合DNA聚合酶催化不同的反应
C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因
D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达
4.现有两个烟草品种A（Hhrr）和B（hhRr）的花粉若干（两对基因分别位于两对同源染色体上），利用诱导因素促使原生质体融合（只考虑两两融合）。只要有一对隐性基因纯合（rr或hh）时，在光照强度大于800 lx条件下，就不能生长。下列叙述正确的是（）
①实验开始时必须除去不利于原生质体融合的物质②实验中得到A、B花粉之间融合细胞的基因型有6种③要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，可在大于800 lx光照下培养，收集增殖分化的细胞团④从理论上分析，将融合细胞的培养液放在大于800 lx光照下培养，有5种基因型的融合细胞不能增殖分化
A.①②④B.①②③
C.②③④D.①③④
5.某农业生态工程基地按照生态和经济规律，对种植业和养殖业进行了优化设计。
（1）通过套种、间种和等技术的应用，使种植的农作物为该生态系统组成成分中的提供更多的食物。
（2）作为生态农业，他们用作物秸秆作饲料发展畜禽养殖，人畜粪便大力发展沼气池，沼渣用来养鱼，卖到市场增加了效益，这个基地运用了生态工程的等原理。
（3）在农业生产中尽量不施用农药，其目的是。
A.减少水土流失B.减少土壤肥力
C.减少环境污染D.减少生物多样性
6.水稻种子中70%的磷以植酸形式存在，植酸易与蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，而植酸酶可降解植酸。科学家研究发现酵母菌中含有植酸酶，设想将酵母菌的植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：
（1）图中基因组文库cDNA文库（填“大于”或“小于”），B过程需要的酶是。
（2）为获得大量的目的基因，可以用技术进行扩增，其原理是，该过程中需要以图中的或为模板，所用酶的显著特点是。
（3）植酸酶基因能在水稻体内稳定遗传的关键是，可以用DNA分子杂交技术进行检验。
（4）用限制酶处理载体和目的基因后，用酶处理，能连接平末端的酶，形成重组的基因表达载体，该载体的化学本质是。
7.下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆中的原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖。请据图回答：
（1）生态系统的主要功能是和，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是。建立该生态工程所遵循的基本原理主要是（至少答两点）等。
（2）植物秸秆经预处理后，应该利用微生物A所产生的纤维素酶进行水解，使之转化成发酵所需的葡萄糖。若从土壤中分离获取微生物A，应采用具有选择功能的培养基，培养基中的碳源为。
（3）为了提高植物秸秆的利用率，可以利用基因工程对微生物A进行改造，其基本方法是：先用同时切割和，然后用DNA连接酶将上述切割产物连接，构建并将其导入到受体菌中。
8.植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。
（1）理论上，基因组文库含有生物的基因；而cDNA文库含有生物的基因。
（2）将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物乙的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的是否得到提高。
（3）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株进行自交，如果子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为，则可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条染色体上；如果子代中表现为，则可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的两条染色体上。
【参考答案】
1.A2.D3.D4.D
5.（1）轮种消费者（2）物质循环再生、整体性（物种多样性）（答出两点即可）（3）C
6.（1）大于逆转录酶（2）PCRDNA复制目的基因Ⅰ目的基因Ⅱ耐高温（3）插入（整合）到染色体上的DNA中
（4）DNA连接T4DNA连接DNA
7.（1）物质循环能量流动实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染（合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染）物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理（2）纤维素（3）同种限制性核酸内切酶
目的基因运载体基因表达载体
细胞工程基本原理范文4
【关键词】创新型人才 细胞生物学 课程体系 教学模式
【中图分类号】Q2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）12-0009-02
生物技术是推动21世纪科技进步的最重要的技术之一，是实现我国经济社会全面协调可持续发展的重要产业。围绕生物技术核心的“着力提升生物医药研发能力，开发医药新产品，加快发展生物医学工程技术和产品，大力发展生物育种，推进生物制造规模化发展，加速构建具有国际先进水平的现代生物产业体系，加快海洋生物技术及产品的研发和产业化”，已成为“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中的重要内容。
总书记在清华大学百年校庆大会上的重要讲话中提出“着力推动‘中国制造’向‘中国创造’转变”，建立创新性国家已成为国家战略任务。在创新已成为经济社会发展的主要驱动力的今天，具有创新知识的人才是实现“中国创造”的核心要素。高等教育的根本任务是人才培养，因此，面对建设创新型国家对人才的重大需求，探索高等学校创新性人才培养的教育模型和教育机制，培养更多符合时代需求的创新性人才，是落在广大教育工作者肩上的重要任务。
西南大学生物技术专业本科首批招生于1999年秋季，是国内较早设置该专业的高校之一。作者一直致力于生物技术（工程）专业细胞生物学课程教学，对课程建设与实践颇有一些心得体会，本文就培养创新型生物技术（工程）人才的细胞生物学课程建设和实践进行探讨。
1. 细胞生物学理论内容的优化
作为生物技术专业重要的专业基础课程，细胞生物学既具理论的抽象性，同时又富有技术的实践性。从理论角度，细胞生物学与生物化学、分子生物学、遗传学等其它专业课程互相联系、渗透，密不可分，同时又是细胞工程等生物技术其它专业课程的基础，在生物技术课程体系中起着承上启下的枢纽作用。
分析当前高等本科教育的国内细胞生物学教材不难发现，教材的组织架构基本是依循在介绍细胞基本成分之后，从细胞膜、细胞质、细胞核这种像剥蛋壳式的由外向内的机械式线条，显得呆滞和孤立，缺乏与其它课程的有机联系。从内容的组织上诸多内容与生物化学、分子生物学、遗传学等课程内容重复，如细胞的成分与结构、细胞核结构与功能（染色体结构与功能）等。科学设置细胞生物学课程体系，对学生牢固掌握基础理论、引导学生从基础理论原理中衍生创新设计能力、综合培养学生科学思维能力、提升学生综合素质至关重要。
1.1形成 以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”的理论课程体系
即在理论的组织架构上以细胞功能结构为基础，贯穿细胞活动的基本原理，衍生现代新理论、新技术和领域发展新趋势。内容上主要表现于
①以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”为模块设置理论课程，围绕细胞基本结构和功能系统阐述细胞生物学基本概念、基础理论和基本方法原理。②在现有基础理论课群中，增设以现代生物技术为基础的细胞生物技术基本原理理论课程，课程内容注重以原核细胞与真核细胞为表达系统的生物技术发展过程和技术原理的阐述，让学生能从技术原理和历史技术创新角度对现代生物技术进行系统了解，更能将生物化学理论、分子与遗传技术原理在细胞层次统一结合起来，在理论教学中阐述细胞内生命活动的基本原理，以及生物技术改造的理论基础。③19世纪年代末，显微镜的发明缔造了细胞生物学的根基，近代物理学的发展更是促进了细胞生物学的突飞猛进。在新技术、新发明层出不穷的现代社会的教育过程中，将现代科学信息、现代科学理念、科学技术实时引入教学中，不仅是对细胞生物学的扩充，更是培养学生创新性思维的重要内容。因此，跟踪物理理论技术发展，结合生物技术及其它交叉领域的新理论、新技术的创新，培养学生创新意识的理论内容显得必不可少。
1.2建立“活化”的理论教学模式
①活化——教学理念要以活细胞为根基：细胞不仅仅是物理或化学上的纯结构组成，或是无机小分子及有机大分子的无生命的随机组合。细胞是有生命的，它不仅表现在它是生命结构和功能的基本单位，更重要的是细胞是生命的连续体系，从结构和功能都表现为基本物质在时空上的动态组合和生命代谢活动的有序性。因此，理论教学中，以细胞内蛋白质的合成、运输与分泌为主线索，设置细胞结构和功能的课程内容，表现细胞结构与功能的联系和细胞生命活动的时空表达。
②活化——课堂教学要有活跃的氛围：摒弃传统的理论教条式的灌输模式，采用现代多媒体技术和丰富的网络资源，将死板的文字描述转变为形象影像、动画，启动学生想象力。课堂教学中采用问题式、讨论式的教学方法，围绕一个理论主题问题，在讨论过程中“教”与“学”互动、“师”与“生”角色互换，以培养学生主动学习和以问题为基础的探索理论的能力，学生的科学思维能力在自然中养成，创新之火在自然中点燃。
2. 实验课程
实验课程的内涵并不是理论课程简单的实验验证，而应该把它看作是创新型人才苗子孵育的第一基地。
2.1形成层次化的实验课程体系
整合现有细胞生物学实验课程，根据现代生物技术的产业特点和发展趋势，扩充与现代生物技术方法和措施相关的细胞生物技术基础实践，沿“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”递进式内容，融合现有分散的专业、专业基础实验课，创新性构建一个系统的、层次化的生物技术本科专业的细胞生物学实验课程内容：
①细胞结构基础内容：一对一的细胞结构印证，组合经典细胞生物学实验内容，从细胞基本结构、细胞组分的分析、到细胞拆合和重组，利用基本技术和方法验证理论知识，完整认识细胞基本结构和基本方法，建立运用科学原理解决具体问题的实验基础。此部分内容为细胞及其技术手段和方法的认识和专业基础技能实验训练内容。除必要的经典实验外，增设生物技术领域前沿技术和方法，保持实验内容的先进性。
②细胞综合培育内容：一主题多技术的综合运用。以细胞培养为主线条，按细胞融合、细胞转染及细胞基因重组、重组细胞遗传表达产物的分离纯化内容进行模块设置实验内容。
③创新研究内容：多知识、多技术、生物技术多领域的发散式的自主实验性研究内容。“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”的实验课程体系。
2.2建立“4+3+2+1”制式的实验教学模式
①40%基础指令性实验教学：教师决定实验内容，设定实验程序，学生进行验证性操作。对于前沿技术手段，采用网络资源和多媒体技术进行系统介绍。强化学生对细胞基本结构的认识，培养学生对现代细胞生物学方法的认识和应用、对细胞生物学基本技能的熟练掌握。
②30%综合指导性实验教学：教师命题，教师主导性设计，以一个实验内容使学生了解多种实验技术和方法的综合运用。培养学生综合运用实验技能能力和团队合作能力。
③20%综合研究性实验教学：教师命题，教师指导学生设计，综合应用多种实验技术和方法在一个实验主题中。培养学生的科学思维能力和综合设计能力。
④10%自主创新性实验教学：学生自由选题，自主设计，教师辅地帮助学生创新性实践。对可能的学生创新性研究成果，适时地进行成果转化或专利保护，认识知识产权保护的重要性。培养学生的创新精神和创新实践能力。
以上内容思考意旨是通过系统化内容的细胞生物学课程设置，建立集基本（础）知识、基本技能、实践能力、科学创新思维培植为一体、适合以培养生物技术专业学生综合素质、实践能力和创新能力的细胞生物学课程体系。
参考文献：
[1]国务院.“十二五”国家战略性新兴产业发展规划.2012
[2].清华大学百年校庆讲话.2011
[3]翟中和.细胞生物学【M】.2011
细胞工程基本原理范文5
皖西学院生物工程专业的培养方案规定，本专业培养学生具有合理的知识结构、良好的人文素质、较强的实践能力和创新精神，能够在植物细胞工程与技术、生物质能源工程、植物天然产物开发与应用技术、蛋白质与酶工程、微生物发酵工程以及其它生物技术与生物工程类企业的管理、生产、质检、销售岗位就业的应用型人才。为了使该培养方案得到实施，相应的课程体系组成为：公共基础课程、高等数学、大学物理、大学物理实验。学科基础课程：专业概论（导论）、无机及分析化学、有机化学、物理化学、基础化学实验、仪器分析、工程制图、化工原理、化工原理实验、普通生物学（分动植物部分和细胞分子遗传部分）、普通生物学实验、微生物学、微生物学实验、生物化学、生物化学实验、生物统计与实验设计、文献检索与科技论文写作。专业核心课程：植物生物技术、植物天然产物开发、微生物发酵工程、蛋白质与酶工程、生物质能源工程、生物工程综合实验。
2生物工程综合实验课程模块化设置
生物工程综合实验根据专业核心课程的设置分为5个模块，即植物生物技术实验模块、植物天然产物开发实验模块、微生物发酵工程实验模块、蛋白质与酶工程实验模块、生物质炼制实验模块。根据上述5个模块，遴选相应实验项目，编写特色明显的实验指导教材。
2.1植物生物技术实验模块
植物生物技术实验具体安排如下6个项目：（1）植物组培实验室设计和实验设备、实验用品认知；（2）MS培养基母液的配制；（3）MS培养基配制、灭菌与分装；（4）外植体分化生长的诱导培养；（5）外植体脱分化生长的诱导培养（6）组培苗的炼苗。教学目的：掌握母液的配制方法；掌握培养基配制的步骤和灭菌方法；掌握不同材料（外植体）的消毒和接种方法；掌握获取愈伤组织的方法；通过本实验加深对几个基本概念（植物细胞全能性、分化、脱分化、再分化、愈伤组织、炼苗等）的理解。可执行性分析：依托“植物细胞工程安徽省工程技术研究中心”和“安徽省植物生物技术实训中心”两个平台，借助一整套成熟的植物组培技术和实践经验丰富的指导教师团队以及诸多的产学研合作基地，能够很好地将植物组织培养技术传授给学生，并付诸于实践。
2.2微生物发酵工程实验模块
微生物发酵工程实验具体安排如下4个项目：（1）固定化酵母细胞的制备；（2）固定化酵母细胞发酵制酒及其影响因素分析；（3）蜡状杆菌液体发酵产果胶酶；（4）啤酒生产。教学目的：学会制备固定化酵母细胞，并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵；了解菌种的制备及其质量检测，学会使用二联发酵系统并进行规模发酵；学会使用圆柱露天锥形发酵罐发酵生产啤酒。可执行性分析：项目（1）、（2）属于研究性实验，根据实验指导书和文献资料的查阅，学生们能独立完成；项目（3）、（4）属于综合性实验，应用性极强，能激发同学们的兴趣，学生们通过课前查阅资料，带着问题进入实验室，在老师的指导下，自己动手操作，以期达到预期目标。
2.3蛋白质与酶工程实验模块
蛋白质与酶工程实验具体安排如下5个项目：（1）SDS-PAGE；（2）5-12%SDS-PAGE；（3）抗血清制备；（4）Westernblot；（5）猪血中超氧化物歧化酶（SOD）的分离纯化及活力测定。教学目的：学习SDS-PAGE测定蛋白质分子量的原理；掌握SDS-PAGE电泳的操作方法；了解抗血清制备的基本原理；掌握抗血清制备的操作步骤及方法；掌握应用Westernblot检测抗原及蛋白水平表达等；掌握SOD的分离纯化及活力测定。可执行性分析：5个实验的开设不仅让学生们掌握了基本的实验操作技能，而且为学生们更高层次的深造打下了坚实的基础，同时也推动了“皖西学院抗体制备及其质量检测中心”的可持续发展，加强了产学研项目的深入合作，师生共赢，校企共赢。
2.4植物天然产物开发实验模块
植物天然产物开发实验具体安排如下4个项目：（1）植物色素的提取、性质及稳定性：（2）黄酮类物质的提取、分离和性质；（3）植物多糖的提取、分离和性质；（4）油料作物中油脂的提取、精制和有关性质。教学目的：了解植物色素、黄酮类物质、植物多糖和油料作物中油脂等物质的提取方法、提取过程，学会运用单因素实验、正交实验等实验方法优化目标物质提取的最优条件，并通过提纯目标物质，研究其理化性质或生物活性。可执行性分析：植物天然产物开发涉及的范围较广，生物工程教研组根据实际情况开设了以上4个项目，其中第1个项目是我们开设的传统项目，后3个项目与我们教师的科研课题密切相关，是我校研究的优势项目，实验条件优越，仪器设备齐全，能够达到教学和科研的优势互补，教学相长。
2.5生物质炼制实验模块
生物质炼制实验具体安排如下4个项目：（1）了解生物工程企业生产环境及生产技术原理；（2）比较不同生物工程行业废水检测方法；（3）熟练掌握废水BOD和COD的检测原理与方法；（4）利用农林废弃物进行生物质炼制提取木质素。教学目的：使学生了解相关生物工程企业的生产流程、生产技术原理、下游废水排放达标要求以及最重要的排放物生产过程检测方法，加强对生物生产和管理的达标排放的认识，同时学习相关检测方法。可执行性分析：我校生物工程专业在第五学期有2个月的企业实习，学生们根据兴趣进入相关企业，结合专业特点，学生们有选择的进行实习、实训，了解生物工程行业的进展和前景；另外借助校级“生物质炼制科技创新平台”，学生们能掌握废水BOD和COD的检测原理与方法，初步利用农林废弃物进行生物质炼制提取木质素等实验技能。
3生物工程综合实验课程的实施
3.1开设开放式实验
改大班集中实验为小组分散循环实验教学，由于发酵罐、啤酒发酵系统、气质联用仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪等实验设备台套数少以及组培室等实验场地的限制，又由于实验内容的需要，在操作上要求连续，在实际教学时就必须改变原来大班上课状况，只有将学生分散，以小组的形式进行训练，采取学生循环而实验项目固定的循环实验教学方式，才能最大限度地提高实验设备和实验场所的利用率。同时，建立生物工程专业综合实验操作训练的音视频、试题库等，完善实验用多媒体教室以及仿真实验室的建设。
3.2开设自主设计性实验
高等教育的目标是培养素质高、能力强的创新人才，如何实现“能力为重”的战略主题对高校创新人才培养提出新的要求。提高本科生的动手能力和创新意识一直是实验教学改革的主题。在自主设计性实验中，老师给出实验项目名称，学生们查阅资料，设计实验方案，然后与指导老师讨论实验方案的可行性，对无法实施的方案，老师给予适当的指导后重新设计，对可行方案进行讨论修改。在实验方案设计可行的情况下，学生们进行实验操作，观察现象，记录实验数据和实验结果，并对结果给予分析，撰写实验报告，准备ppt进行实验汇报。经过近3a的自主设计性实验的开设，学生们独立动手能力和创新思维能力得到了培养和提高，也大大激发了同学们自主学习的兴趣。
3.3开设研究性实验
充分发挥我院教师科研能力强的优势，将教师的科研成果引入教学，将科研课题转化为实验教学内容，把科研成果转化为实验项目，将科研设备开放于实验教学。既能让学生参与到教师的科研中去，培养学生科研的兴趣，又能在教师的带动下培养科研的思维。
3.4走进工厂，实地参观学习
细胞工程基本原理范文6
关键词：情境；探究式；动物细胞融合；单克隆抗体
一、教学分析
“动物细胞融合和单克隆抗体”是人教版高中生物选修3《现代生物科技专题》的内容。传统课堂教学中一般以讲述的形式先对动物细胞融合部分进行授课，再学习单克隆抗体的制备。经过多年教学实践，笔者发现以上述形式开展教学，学生往往印象不深刻且很难深入理解和实际运用，其根源在于学生是知识的被动接受者。本课采用自主合作的启发式探究式的学习方式，将两个内容归结为一个探究单元：单克隆抗体的制备，让学生充当科学家，不断调整和完善，在自主构建单克隆抗体的制备过程中，理解动物细胞融合的概念、原理、方法和意义。
二、教学目标
1.知识目标
简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程；了解单克隆抗体在医学实践中的应用。
2.能力目标
通过讨论学习，培养学生自主学习、建构模型的能力及协作精神。
3.情感与价值观目标
认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系，并关注细胞工程研究的发展和应用前景。
三、教学过程
1.创设情境，导入新课
体检中，医院一般怎样检测人体内是否存在乙肝病毒呢？（出示抗乙肝病毒表面抗原检测试剂盒），它的核心成分是针对乙肝病毒的抗体。毒蛇咬伤怎么办？（出示抗蛇毒血清图片），它的主要成分也是抗体。那么如何制备抗体？
设计意图：结合实际生活经历分析，吸引学生眼球，激发学生的好奇心和求知欲。
2.回顾旧知，设问质疑
设疑：抗体由什么细胞产生？在什么情况下产生？抗体产生后，主要在哪里分布？
设计意图：通过以上三个问题，自然引出传统的抗体生产方法并理解其缺点，并找到与单克隆抗体制备的关联，将难点分解，促进单克隆抗体制备的学习。
3.自主学习，分享提高
设置“问题串”，引导学生自主学习。如何获得纯度高、特异性强、产量又高的抗体呢？（1）抗体由浆细胞产生，且一个浆细胞只能产生一种特异性抗体，这就满足了纯度高和特异性强的要求，如何达到高产量呢？（2）我们知道可以通过体外培养动物细胞获得细胞产物，那么我们能否通过培养浆细胞，进而获得大量抗体呢？为什么？（3）哪种细胞具有无限增殖的能力？（4）如何才能将两种细胞的特点结合起来？
设计意图：利用问题驱动学生阅读教材，可以有效避免学生学习的盲目性，提高自主获取知识的效率。
分享提高：学生毛遂自荐，鼓励学生在他人面前分享自己的成果。通过教师的引导，总结出单克隆抗体制备的基本原理：B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，得到杂交瘤细胞，通过培养，就可以得到一个杂交瘤细胞群，这就是一个杂交瘤细胞的克隆，由其分泌的抗体，即单克隆抗体。使学生对单克隆抗体的认识从感性上升到理性，将抽象概念具体化。
4.合作探究，绘流程图
手足口病严重威胁婴幼儿健康，其主要是由肠道病毒71型（EV 71）引起的传染病。请大家来扮演生物学专家，共同模拟制备针对EV 71的单克隆抗体。请同学们首先阅读教材相关内容，获取知识，然后小组进行讨论，设计并画出流程图解决实际生活
问题。
设计意图：将课堂交给学生，自主获取知识并运用。
引导学生分组展示，并分析自己小组讨论最终达成共识的流程图。组间交流，分析，互相评价，达成共识。
5.拓展升华，突破难点
教师：制备单克隆抗体，首先要做的就是诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。这就涉及动物细胞融合技术。简介动物细胞融合的概念、原理、特点、意义及方法。启发学生回顾旧知（植物体细胞杂交技术），提问：（1）诱导动物细胞融合的特有方法是什么？学生：灭火的病毒。（2）融合后的杂交瘤细胞具有什么特点？出现这种特点的根本原因是什么？从遗传物质角度突破重点。
小组合作学习：诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，培养液中会有哪几种细胞？为什么要进行两次筛选？小组质疑，师生互动解惑。通过小组讨论和教师播放动画启发（单克隆抗体制备动画中的免疫小鼠和诱导细胞融合两步骤）。学生最终明白：从小鼠脾脏中提取的B淋巴细胞有多种，诱导细胞融合后，出现了三种结果：未融合的细胞、融合的具有同种核的细胞及杂交瘤细胞，故而首先需要筛选出杂交瘤细胞。又由于杂交瘤细胞不止一种，故还需继续筛选。筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞后，就可以扩大培养了。这样一来，学生不但对两次筛选的目的有了深刻的理解，而且为后期探究筛选的方法也做了一定铺垫。
质疑问难：（1）如何从中筛选出杂交瘤细胞呢？教师提供资料：B淋巴细胞本身不能大量增殖而逐渐死亡；当培养基中加入氨基嘌呤后阻断D途径，骨髓瘤细胞无法增殖而死亡，存活下来的只有杂交瘤细胞。归纳总结：利用选择性培养基阻断骨髓瘤细胞的增殖。（2）如何筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞？引导学生回顾免疫调节知识，得出结论：用相应抗原检测。并利用生动形象的视频（播放两次筛选视频）促进学生深入理解。
6.前景展望，情感升华
学生自主阅读教材和课外搜集、了解单克隆抗体的应用前景。谈谈你对试管动物技术应用的展望：可用于诊断试剂、治疗疾病和运载药物（生物导弹）等。
设计意图：挖掘情感，促进兴趣迁移。
7.课堂小结，回归课题
对动物细胞融合和单克隆抗体的内容进行整理和分析，构建知识体系，回归教学目标。
四、教学反思
“动物细胞融合”和“单克隆抗体”都是本节课的教学重点，“单克隆抗体”是本节课的难点，概念生涩难懂，过程复杂抽象。若在这两个点上平均使力，势必使得难点剖析不深刻。而动物细胞融合又是单克隆抗体制备的基础，因此，笔者在教材素材和文本设计上大胆创新，通过学生模拟生物学专家构建流程图，将动物细胞融合内容贯穿于单克隆抗体制备过程，打破传统的由教师先讲解知识再画流程图的学习方式，从而为学生提供了足够的空间和思考交流时间，使学生真正成为课堂的主体。学案引导、小组合作、模拟探究、小组质疑、教师解惑的教学策略，成功地突破了重难点，形成了完整的知识体系并获得学习的愉悦感和成就感。
