课程名：细胞工程(Cell Engineering) 学分：2 学时：32
课程类别：专业教育选修课
开课学院：食品学院 所属基层教学组织：
曾任课教师：
课程大纲：
一、课程性质与目的
细胞工程是生物工程的一个分支，它是在细胞全能性理论基础上建立和发展起来的一门新生的生物技术学科，是一门以生物细胞或组织为研究对象，运用细胞生物学、分子生物学、工程学原理与方法，在细胞水平上研究改造生物遗传特性，生产生物产品，为人类生产或生活服务的科学。
本课程是为食品学院食品科学与工程本科专业三年级学生开设的一门专业基础课程，围绕细胞工程的主要原理与基本技术进行教学，通过本课程的学习，使学生系统掌握该门学科形成与发展，理论与原理，技术与方法等基础知识，同时结合科研实际以及最新研究动态，使学生对本课程有一个全面的了解，充分认识细胞工程在现代生物学的重要地位与作用，为学生后续专业课程的学习及以后从事相关研究和工作打下良好的基础，以适应后基因组时代在教学、科研和生产开发各方面对当代生命科学人才知识结构的需求。
二、课程简介
本课程主要讲授细胞工程的概念、细胞工程基础、植物细胞工程的基本原理和技术基础、植物细胞培养工程、原生质体培养和体细胞杂交、动物细胞培养工程、动物细胞构建技术和干细胞工程。通过本课程的学习，使学生较系统地掌握细胞工程的基本原理、方法和技术以及细胞工程在科研和生产实际中的应用和研究动态，为学生学习基因工程、生化分离工程等后续课程打下基础。
三、教学内容
第一章 细胞工程基础（2学时）
主要内容：细胞工程的定义和基本内容、细胞工程的基本技术、细胞工程发展简史、细胞工程的主要应用、细胞工程中的常用设备和无菌技术。
学习要求：了解细胞工程的形成、发展历史、发展前景以及细胞工程的主要研究内容，掌握细胞工程的概念和特点以及无菌技术；全面了解细胞工程与现代生物技术的关系；了解细胞工程的发展与相关学科的联系；了解细胞工程在现代世界经济中的潜力。
阅读：细胞工程相关书籍
自学：细胞工程中的常用设备
第二章 植物细胞工程的基本原理和技术基础（2学时）
主要内容：植物细胞工程的基本原理、植物细胞和组织培养所需的营养和环境条件、外植体的选择及消毒、外植体的切取和培养。
学习要求：了解与植物细胞工程相关的理论背景知识和植物细胞工程的主要研究内容。掌握植物细胞的全能性；培养基的组成和配制；培养条件、外植体的选择和消毒。
思考题：
（1）植物细胞全能性实现的基本途径？
（2）植物组织培养基的基本组成及其配制过程中的注意事项？
（3）外植体的概念？选择外植体是应注意那些问题
第三章 植物细胞培养工程（10学时）
主要内容：植物的快速繁殖技术、无病毒植物的培养；植物的胚胎培养、胚珠和子房培养、离体授粉（试管受精）和胚乳培养；花药培养、花粉培养、花药和花粉培养中的白花苗问题；植物单细胞的分离和培养技术、植物细胞的悬浮培养、植物细胞的大规模培养和次生物质生产；抑制外植物体生长的离体保存方法、离体植物材料的超低温冰冻保存技术。
学习要求：了解再生植株的病毒鉴定常用方法，掌握快速繁殖各阶段的技术要点；防止褐变、玻璃化和变异的一般措施、防治植物病毒病的一般方法和原理和茎尖培养技术及影响因素；了解影响幼胚培养的因素和离体受精的影响因素及其在杂交育种上的应用；掌握胚乳培养技术要点、子房、胚珠培养的基本技术和离体受精的一般方法；了解并掌握花药培养和花粉培养的一般培养方法；掌握花粉植株染色体的倍性及染色体加倍；了解细胞悬液的制备过程、植物细胞大规模生产次生物质的一般生产程序和目的产物生产的影响因素；掌握单细胞的培养技术和植物细胞悬浮培养的一般过程；了解抑制外植体生长的常用离体保存方法、离体材料的预处理方法；掌握种质超低温保存的原理以及植物离体材料超低温保存的技术要点。
阅读：植物细胞培养工程相关资料，了解试管受精技术的最新发展，了解植物细胞大规模生产次生物质的最新研究进展和产业化现状
思考题：
（1） 植物离体快速繁殖技术的主要步骤？
（2） 那些措施有利于防止或减轻外植体的褐变以及试管苗的玻璃化？
（3） 植物脱病毒的方法有哪些？
（4） 植物胚胎培养和胚乳培养的主要操作过程？成熟胚和幼胚培养在技术上的区别点？
（5） 单倍体植株染色体加倍的常用方法有哪些？
（6） 花药培养和花粉培养的异同点有哪些？
（7） 分离和培养植物单细胞的方法及其技术要点？
（8） 植物大规模培养中影响次生产物生产的因素及其存在问题？
第四章 原生质体培养和体细胞杂交（2学时）
主要内容：原生质体的分离与纯化、原生质体培养、体细胞杂交
学习要求：了解原生质体分离纯化的基本方法，掌握原生质体的培养方法；了解并掌握植物体细胞杂交的基本原理和方法。
思考题：
（1） 原生质体分离过程中各种方法的优缺点？
（2） 什么是植物体细胞杂交？影响融合的主要因素是什么？
第五章 动物细胞培养工程（10）
主要内容：概述、生产用动物细胞系的发展、来源及特性、动物细胞培养所需的培养液和培养环境、影响动物细胞培养的环境因素、动物细胞的原代培养、传代培养、细胞克隆及其细胞系的建立、动物细胞的超低温保存技术、动物细胞的培养工艺、大规模离体培养技术及其应用、动物细胞的代谢工程、动物细胞工程产品制备及质控
学习要求：了解动物细胞培养工程的基本概念、特点与方法以及动物细胞培养工程的技术现状与展望；了解动物细胞特性及其培养特点，掌握各类培养系统的特点和技术原理以及动物细胞培养的关键技术，充分认识动物细胞工程在疾病诊断和治疗中的应用前景。了解动物细胞培养工艺实施的主要过程，动物细胞培养过程的放大与优化工艺，掌握各类动物细胞的培养工艺和动物细胞培养工艺的主要操作方式；了解细胞代谢工程的概念，掌握代谢工程的基本研究方法。了解并掌握细胞工程产品制备中常用的分离纯化方法及其原理、细胞工程产品质控的常用方法。
思考题：
（1） 动物细胞培养基的主要种类及其特点？
（2） 无血清培养基的成分特点及其常用的血清替代成分主要有哪几类？
（3） 动物细胞培养的特点？动物细胞常用培养方法的适用范围？
（4） 大规模培养动物细胞的主要技术有哪些？目前有哪些应用？
（5） 动物细胞培养工艺的主要操作方式及其工艺优化的特点？
（6） 如何选择动物细胞的培养工艺？
代谢工程的基本原理是什么？
细胞工程产品制备中常用的分离纯化方法有哪些？简述其原理。
第六章 动物细胞构建技术（3学时）
主要内容：动物细胞融合技术、杂交瘤技术与单克隆抗体生产、细胞重组技术、细胞核移植、动物克隆技术、动物克隆技术的意义及展望。
学习要求：了解动物细胞融合的基本技术和；掌握利用杂交瘤技术生产单克隆抗体的基本原理和方法；了解动物细胞拆合的一般技术，掌握利用核移植进行动物克隆的方法以及以及重组细胞构建技术的基本原理和方法，
思考题：
（1） 比较动物融合与植物原生质体融合技术的异同点
（2） 杂交瘤技术生产单抗的原理核技术要点？
（3） 哺乳动物细胞核移植的一般操作程序？
阅读：动物细胞构建技术相关文献，了解动物克隆技术的最新进展、基因治疗的产业化前景
第七章 干细胞工程（3学时）
主要内容：干细胞研究的发展；干细胞的定义和分类；干细胞的生物学特点；胚胎干细胞建系与定向分化；胚胎干细胞的鉴定；成体干细胞建系与定向分化；干细胞工程的应用前景和研究中存在的问题。
学习要求：了解干细胞工程的概念和意义，干细胞工程的应用前景和存在问题；掌握各种干细胞的生物学特点、干细胞的分类和建系方法。
阅读：干细胞相关文献资料，了解干细胞研究的最新进展
思考题：
（1） 什么是干细胞？它可分为哪些主要类型？
（2） 怎样鉴定ES细胞？如何分离培养并建立ES细胞系？
（3） 如何诱导ES细胞向重要功能性细胞定向分化？
（4） 什么是成体细胞的可塑性？
（5） 干细胞工程技术的主要应用有哪些？
四、教学基本要求
教师在课堂上应对细胞工程的基本概念、原理和方法进行必要的讲授，并详细讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意理论联系实际，通过必要的实例阐述，启迪学生的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，并应采用多媒体教学方法，运用多媒体课件，加大课堂授课的信息量。平时作业量应不少于6学时，教师在布置作业时应把握难度和方向，并进行必要的提示。学生在完成作业后，教师应及时进行讲解，点评和总结。
教师应适时推荐教学参考书，以利于拓宽学生的知识面，加深基础理论学习。
五、教学方法
本课程采用近两年出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材。在教学方法上以多媒体课件讲授为主。在讲授的内容上，一方面突出重点，尽量以自行设计或精选的简明、直观和形象化的图示、表格或表解等形式表达，借以加大信息量和改善信息质量，进而达到有利于学生加深理解，增强记忆和乐于自学等目的。另一方面结合教师的科研成果，随时补充本学科前沿，尽量使理论内容与生产实际相结合，此外课后做思考题和参考课外书籍，以方便学生巩固所学知识。注重培养学生分析问题和解决问题的能力，课后做习题，加深印象。
考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。
总评成绩：出勤、作业占20%、期中考试占30％， 期末考试占50%。
六、参考教材和阅读书目
参考教材：
1. 殷红主编，《细胞工程》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)，化学工业出版社，出版时间2006
2. 陈志南主编，《细胞工程》(普通高等教育“十五”国家级规划教材), 科学出版社, 出版时间2005
4. 李志勇,《细胞工程》(21世纪高等院校教材•生物工程系列)，科学出版社，出版时间2003
5. Mohamed Al-Rubeai主编,〈Cell engineering〉，kluwer Academic出版，出版时间1999
6. 徐永华主编,《动物细胞工程》,化学工业出版社，出版时间2003
七、本课程与其它课程的联系与分工
先修课：细胞生物学、植物学、生物化学、部分同学还选修过免疫学、植物生物学。
在学习本课程的同时，还开设基因工程、酶工程和生化分离工程。
所以学生们对细胞工程相关基础知识有一定了解，但先修课对各章节的具体的内容涉及很少。在讲授广义的细胞工程内容时，避免与同时开设的基因工程、酶工程和生化分离工程内容重复。
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