基因工程药物教学大纲

基因工程药物教学大纲
课程名称：基因工程药物课程编号：0235203
学分： 1.5
学时数：28
考核方式：N+2。

笔记10%，考试成绩占40%，过程成绩N占50%。

先修课程：生物化学、微生物学、基因工程等。

课程说明：专业选修课。

一、课程的性质
基因工程技术, 不仅使整个生命科学的研究发生了前所未有的深刻变化, 而且也给工农业生产和国民经济发展带来了巨大的经济和社会效益, 给人类进步带来了新的契机。

目前，基因工程学正以新的势头继续向前迅猛发展, 成为当今生物科学研究诸领域中最具生命力、最引人注目的前沿学科之一, 特别是基因工程在医药生物技术领域中的研究和应用，其意义深远、潜力之巨大。

二、课程的目的与教学基本要求课程目的：为了适应生物工程技术的迅速发展、拓宽专业面, 为了使学生对当今世界生物工程领域日新月异地发展的高新技术有更多的了解, 进一步扩大学生的知识面和视野，同时为他们今后从事这方面的工作和研究打下一定理论基础, 特开设该课程。

课程任务: 通过讲授基因工程制药的概貌及国内外研究进展、基因工程制药常用的工具酶和克隆载体、基因工程药物无性繁殖系的组建以及基因工程药物的生产和质量控制等, 使学生对基因工程的基本理论、基本步骤和操作技术以及基因工程药物的生产技术原理和方法有比较系统的了解, 初步掌握基因工程制药有关基本知识。

三、课程适用专业
本课程适用于生物技术专业等相关专业。

四、教学内容、要求与学时分配
第一章基因工程制药概述（ 2 学时）
第一节：基因工程的概貌简述基因工程的诞生和兴起，基因工程的定义、特点与基本步骤，基因工程早期的开创性研究成就，基因工程的应用与发展趋势等。

第二节：基因工程与生物制药简述基因工程药物的研究和发展概况，介绍应用基因工程和蛋白质工程技术研究开发的几种新型基工药物。

第二章基因工程制药常用的工具酶（ 2 学时）
第一节：限制性核酸内切酶简述限制酶的发现、限制酶的种类、限制酶的命名和限制酶的特性与用途等。

第二节DNA 连接酶重点介绍DNA 连接酶连接作用的特点，基因工程中常用的连接酶（ T4 噬菌体DNA 连接酶、大肠杆菌DNA 连接酶）的酶活性和用途，DNA 连接酶连接作用的分子机理。

第三节DNA 聚合酶重点介绍大肠杆菌DNA 聚合酶1、Klenow 大片段酶、T4 噬菌体DNA 聚合酶、TaqDNA 聚合酶及、反转录酶等的酶活性和用途。

第四节DNA 修饰酶重点介绍末端脱氧核苷酸转移酶、碱性磷酸酶、T4 噬菌体多核苷酸激酶等的酶活性和用途。

第五节单链核酸内切酶重点介绍S1核酸酶、Bal31核酸酶等的酶活性和用途。

第三章基因工程制药常用的克隆载体（ 4 学时）
第一节质粒载体内容：质粒的定义、质粒DNA 分子的特性、质粒载体的改造及构建。

重点介绍基因工程制药中常用的几种质粒载体的结构和用途，主要包括
pBR322 及其衍生栽体、pUC 系列载体。

第二节入噬菌体载休内容：入噬菌体的基本特性、入噬菌体基因组的结构与功能、
入噬菌体DNA的改造及其载体的构建。

重点介绍基因工程制药中常用的几种入噬菌体载体，主要包括Charon系列载体、EMBL系列载体、入gt系列载体。

第三节M13 噬菌体载体内容包括：M13 噬菌体的基本特性、M13 丝状噬菌体载体的构建、常用的M13 噬菌体载体，主要包括M13mp18 和M13mp19 载体。

第四节粘粒（Cosmid ）载体内容：粘粒载体的构建、常用的粘粒载体。

第五节哺乳动物细胞载体系统主要介绍：SV40 载体、BPV 载体、EBV 病毒载体。

第四章目的基因的制取（ 2 学时）
第一节目的基因的化学合成内容：目的基因的设计, 寡聚核苷酸片段的合成, 寡核苷酸片段的分离和纯化, 用寡核苷酸片段组装目的基因, 化学合成寡核苷酸的其它用途。

第二节构建基因文库法分离目的基因内容：构建基因文库法分离目的基因的基本步骤, 真核基因组DNA 文库的构建过程
第三节酶促合成法制取目的基因内容：真核生扬细胞中的mRNA, 从构建的cDNA 文库中筛选目的cDNA, RT-PCR 法合成目的cDNA。

第五章目的基因与克隆载体的体外重组（ 2 学时）
第一节目的基因与质粒载体的连接内容：粘性末端连接法, 定向克隆法, 平末端连接法, 同聚物加尾法, 加人工接头连接法, 加DNA 衔接物连接法, 其它转换末端形式连接法第二节目的基因与噬菌体载体的连接内容包括：噬菌体载体臂DNA 的制备, 噬菌体载体臂与外源目的DNA 片段的连接。

第六章重组克隆载体引入受体细胞（ 2 学时）第一节概述内容：基因工程的受体
细胞, 重组体分子导入受体细胞的途径。

第二节重组体DNA 分子的转化或转染内容包括：用氯化钙制备新鲜的感受态细胞转化法, 用复合剂制备感受态细胞转化法, 高压电穿孔转化法。

第三节重组噬菌体DNA 的体外包装与转染内容：噬菌体体外包装的基本原理, 噬菌体DNA 的体外包装, 包装提取物的制备, 重组DNA 的体外包装与感染方法。

第四节重组克隆载体导入哺乳动物细胞的转染
第七章含目的基因重组体的筛选、鉴定与分析（ 6 学时）
第一节重组体（菌）的筛选内容：抗生素抗性基因插入失活法,b-半乳糖苷酶基因插入失活法, 快速细胞破碎与凝胶电泳筛选法, 放射性标记核酸探针杂交筛选法, 免疫化学筛选法。

第二节重组体的鉴定内容：酶切及凝胶电泳鉴定法, Southern 印迹杂交法, 电镜R-环检测法，基因产物鉴定法。

第三节重组DNA 的序列分析内容：Sanger 双脱氧链终止法DNA 测序, Maxam-Gilbert 化学修饰法DNA 测序。

第八章目的基因在宿主细胞中的表达（ 2学时）
第一节外源目的基因在原核细胞中的表达内容：原核基因表达载体的构建, 常见的原核细胞表达载体系统, 外源目的基因在原核细胞中的表达形式, 在原核细胞中高效表达目的基因, 基因定点诱变技术。

第二节外源目的基因在真核细胞中的表达内容：真核细胞表达载体的功能元件酵母菌表达系统, 哺乳动物细胞表达系统。

第九章基因工程无性繁殖系的组建（ 2 学时）内容：人胰岛素原融合蛋白重组菌
的组建, 人a2b 型干扰素工程菌的组建, 集落刺激因子工程菌的组建, 白细胞介素融合蛋白工程菌的组建, 乙型肝炎表面抗原重组酵母的组建, 人组织型纤溶酶原激活剂细胞株的组建, 红细胞生成素CHO 细胞株的组建, 人肿瘤坏死因子昆虫细胞株的组建。

第十章基因工程药物的生产（ 2 学时）
第一节基因工程菌（细胞）的培养与发酵内容包括：工程细菌的培养与发酵, 工
程酵母的培养与发酵, 工程细胞的培养与发酵。

第二节基因工程药物的分离纯化内容包括：影响分离纯化工艺的主要因素, 各种产物表达形式采用的分离纯化方法,。

第三节基因工程药物的分离纯化实例内容包括：以包涵体形式表达的rGM-CSF 中试分离纯化, 以分泌型表达的人a1- 干扰素的分离纯化, 以可溶性形式表达的rhG-CSF 的分离纯化, 在酵母中表达的HBsAg 的分离纯化。

第十一章基因工程药物的检验（学生自学）
第一节基因工程药物的质量控制内容包括：主要的基因工程药物, 基因工程药物的特点, 基因工程药物的质量要求, 基因工程药物的质控要点, 基因工程药物的制造及检定规程。

第二节基因工程药物常用的检验方法内容：化学检定法, 肽图分析法，外源性
DNA 残留量的测定，宿主细胞蛋白杂质的检测，无菌试验，内毒素试验，异常毒性试验，热原质试验，生物学活性（效价）检定。

第三节主要基因工程药物的检验内容：重组人胰岛素的检验，重组人生长激素的检验，重组人干扰素的检验，重组人白细胞介素的检验，重组人红细胞生成素的检验，重组人集落刺激因子的检验，重组人组织型纤溶酶原激活剂的检验, 重组人
肿瘤坏死因子的检验，重组乙型肝炎疫苗的检验。

五、教材和主要参考资料
理论教学教材：《基因工程》, 杨汝德主编，华南理工大学出版社，2006.8 主要参考教材：《基因克隆技术在制药中的应用》, 杨汝德主编，化学工业出版社，2004. 1
执笔人：阚劲松教研室：系主任审核签名：。