細胞工程(上海交通大學生命科學技術學院開設的在校課)

細胞工程是上海交通大學生命科學技術學院開設的在校課、理論課、專業課、國家級精品資源共享課。該課程的課程負責人為李志勇。據2021年11月愛課程官網教學大綱顯示，該課程總學時為32學時，學分為2學分。

該課程共11章，主要圍繞細胞工程人工繁殖、新品種培育和生物製品生產三條主線，重點介紹細胞工程生物製藥技術（植物細胞代謝產物製備、動物細胞生物製藥）。

基本介紹

• 中文名：細胞工程
• 外文名：Cell Engineering
• 類別：高校在校課、理論課、專業課、國家級精品資源共享課
• 開設院校：上海交通大學生命科學技術學院
• 總學時：32學時
• 學分：2學分
• 適用專業：生物工程、生物技術

課程性質

課程背景

細胞工程（Cell Engineering）指以細胞為對象，套用生命科學理論，藉助工程學原理與技術，有目的地利用或改造生物遺傳性狀，以獲得特定的細胞、組織產品或新型物種的一門綜合性科學技術。細胞工程是現代生物工程與生物技術的重要組成部分，在醫藥、農業、食品、能源、環境等領域有著廣泛套用。

課程定位

細胞工程課程是中國普通高等院校生物工程、生物技術等本科專業的核心基礎課程之一。

適應專業

該課程適合生物工程、生物技術專業學習。

課程大綱

第1章 細胞工程簡介 第2章 植物人工繁殖 02-01 植物組織培養 02-02 人工種子 第3章 動物人工繁殖 03-01 體外受精動物 03-02 核移植動物 第4章 細胞融合與體細胞雜交 04-01 細胞融合 04-02 體細胞雜交 第5章 多倍體與單倍體育種 05-01 多倍體育種 05-02 單倍體育種 第6章 植物細胞代謝產物製備 06-01 植物細胞培養技術 06-02 植物細胞與組織培養生產次級代謝產物

06-03 植物細胞培養套用及前沿介紹 06-04 植物細胞與毛狀根培養生產紫草素 第7章 微藻培養與套用 第8章 動物細胞生物製藥 08-01 動物細胞培養 08-02 動物細胞大規模培養與生物反應器 08-03 動物細胞生物製藥 08-04 動物細胞生物製藥文獻討論 第9章 幹細胞 09-01 幹細胞特點與分離培養 09-02 幹細胞誘導及研究進展 09-03 幹細胞生物學研究進展 第10章 組織工程 10-01 組織工程技術 10-02 組織工程套用 第11章 轉基因生物反應器

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學計畫

該課程的理論課程由人工繁殖、新品種培育、生物製品、幹細胞與組織工程四個模組組成，其中生物製品是主要內容。課程包括10講：

章節	學時	時間	目的與要求	教學內容	重點與難點
第1講 細胞工程簡介	2學時	第1周	了解細胞工程特點及套用	細胞工程定義、歷史、套用	細胞工程定義與主要研究內容
第2講 植物人工繁殖	2學時	第2周	了解植物組織培養、人工種子等植物人工繁殖的原理與技術方法	植物無性繁殖技術	植物組織培養再生植株、人工種子技術；激素在植物再生中的作用
第3講 動物人工繁殖	2學時	第3周	了解通過體外受精、細胞核移植人工繁殖動物的原理與技術方法	體外受精動物、細胞核移植動物繁殖技術	體外受精動物、細胞核移植動物
第4講 細胞融合與體細胞雜交	2學時	第4周	了解細胞融合的原理，以及利用體細胞雜交培育新品種的技術方法	細胞融合、體細胞雜交	融合細胞與雜交植物的篩選方法
第5講 多倍體與單倍體育種	2學時	第5周	了解體染色體工程培育新品種培育的相關原理與技術方法	多倍體與單倍體育種	多倍體形成的原理與方法、多倍體與單倍體篩選技術
第6講 植物細胞代謝產物製備	7學時	第6、7、8、9周	掌握植物細胞與組織培養生產次生代謝產物的生物製藥技術的相關原理、方法、工藝與調控技術	植物細胞特點、培養技術、細胞培養製備代謝產物、生物反應器與調控技術，以及植物組織培養生產次生代謝產物技術	植物細胞培養調控制備代謝產物、生物反應器
第7講 微藻培養及套用*	1學時	第9、10周	了解薇藻培養技術、設備及相關套用	薇藻分類及特點、培養及套用	薇藻細胞培養技術、光生物反應器
第8講 動物細胞生物製藥	7學時	第10、11、12、13周	掌握動物細胞培養生產藥用產品的相關原理、方法、工藝與調控技術	動物細胞特點、體外培養、生物反應器、動物細胞生物製藥	動物細胞培養製備代謝產物、生物反應器
第9講 幹細胞	4學時	第14、15周	了解幹細胞特點、套用及新進展	幹細胞特點、胚胎幹細胞與成體幹細胞的分離、培養、誘導分化	胚胎幹細胞與成體幹細胞的分離、培養技術
第10講 組織工程	2學時	第16周	了解組織工程特點、套用及最新進展	組織工程定義、三要素、人造器官	組織工程三要素：種子細胞、支架材料、影響因子
第11講 轉基因生物反應器*	1學時	與第7講任選1講。在第9或10周進行。	了解轉基因生物反應器在生物醫藥領域中的套用	轉基因動物細胞生物反應器、 轉基因動物生物反應器——乳腺生物反應器、轉基因植物生物反應器	基因工程動物細胞構建技術、高效表達異源蛋白的策略

註：第7講和第11講為選修，可以選擇1講進行，共2學時。第6講植物細胞代謝產物製備，1學時課堂文獻討論、大作業點評、優秀作業的PPT講授，2學時前沿技術介紹；第8講動物細胞生物製藥，1學時課堂文獻討論、大作業點評、優秀作業的PPT講授；第9講幹細胞，2學時前沿知識介紹。

教學目標

以“知識、能力、素質”三位一體的人才培養目標為導向，在傳授細胞工程主要知識的基礎上，突出學生能力和素質培養，通過研究型教學使學生具有利用細胞工程基本原理和技術理論聯繫實際、發現問題和解決問題的能力，使學生了解細胞工程的基本原理、技術方法、套用及新進展。

附：該課程各教學環節對人才培養目標的貢獻度

知識能力素質要求		各教學環節的貢獻度
		課堂講授	課堂討論	自學	大作業	考試	課堂整體貢獻度
知識	生物工程原理	√√√	√√	√√	√√	√√√	√√√
能力	清晰思考和用語言文字準確表達的能力	√	√√	√	√√√	√√	√√
	發現、分析和解決問題的能力	√√	√√	√√	√√√	√√√	√√√
	批判性思考和創造性工作的能力	√√	√√√	√√	√√√	√√√	√√√
	與不同類型的人合作共事的能力	-	√	√	√√√	-	√√
	終生學習的能力	√	√	√√	√√	-	√√√
	專業外語套用能力	√	√	√√	√√	-	√
素質	刻苦務實、精勤進取	√	√√	√√	√√	√√	√√
	思維敏捷、樂於創新	√√	√√√	√√	√√√	√√	√√√
	培養較好的生物工程學科綜合素養	√√	√√	√√	√√√	√√√	√√√

註：“√”的數量從1-3個，越多代表貢獻程度越大

教學要點

教學方法

嘗試“研究型”教學方式，在講解主要的基本原理、技術方法基礎上，結合關鍵問題和實際套用舉例進行課堂討論和講解，指定文獻供學生課後自學，通過布置大作業鍛鍊學生整理資料、發現問題、解決問題的能力；從完成作業較優秀的學生中挑選進行課堂講授和討論。

課外大作業

1. 針對主要教學內容“植物細胞代謝產物製備”布置1個大作業，例如，結合紫杉醇、長春新鹼等查找文獻撰寫小綜述，分析技術發展、問題與新進展。
2. 結合主要教學內容“動物細胞生物製藥”布置1個大作業，例如，針對CHO等細胞大規模培養製備相關藥物的技術進行分析討論。

教學手段

該課程使用多媒體教學，並輔助以板書、視頻等，避免灌輸式教學的弊端，促使學生積極思考、主動學習，注重學生能力培養。

重難點

• 重點

該課程的重點是細胞工程生物製品生產，由兩部分組成：

1. 植物細胞代謝產物製備；
2. 動物細胞培養生物製藥。

• 難點

細胞工程內容多，而理論課學時少，因此，如何點面結合，既能較全面反映細胞工程知識體系，又能突出重點是教學的一個難點。

• 解決辦法

1. 對於課程重點內容需要保障課時，例如植物細胞代謝產物製備、動物細胞培養生物製藥安排了14/32學時；
2. 針對課程重點內容，除了介紹教材上的基本原理、關鍵技術方法以外，還補充有較多的科研文獻供課堂分析討論和學生課外閱讀；
3. 大作業圍繞課程重點安排，學生參與的PPT講解也圍繞重點內容安排。

學習預備

預備知識

學習細胞工程課程需要先修細胞生物學、生物化學等課程。

學習資料

教材

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《細胞工程學》	李志勇	高等教育出版社	2008-06	9787040242706

參考書目

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《細胞工程（第二版）》	李志勇	科學出版社	2010-07-01	9787030281975
Plant Cells	J. -J. Zhong, ed.	Springer	2001	978-3-540-41849-8
《植物細胞工程》	謝從華、柳俊	高等教育出版社	2004-07	9787040145939
《動物細胞工程》	徐永華	化學工業出版社	2005-02-02	7-5025-4099-7

（註：表格內容參考資料）

學習指南

• 教材學習

1. 針對授課教師告知的下一節內容和預習思考題，上課前帶著這些問題預習課程內容；
2. 學習教材內容時，應結合書中的思考題，鍛鍊思考問題、尋找答案的能力。

• PPT學習

1. 課堂學習：結合教師列出的主要內容與關鍵問題，認真聽課並積極思考；
2. 課後學習：針對PPT列出的問題，課後查閱資料，尋找答案。

• 課外學習

完成授課教師要求的課外擴展學習內容，認真完成課外作業。鍛鍊文獻查閱與總結、技術分析與問題發現等能力。同時，通過學習授課教師提供的擴展學習資料，開闊視野，豐富知識。通過小組討論，培養和提高團隊合作的素質。

• 作業

1. 課堂作業：積極參與思考題、討論題，鍛鍊快速反應及分析問題的能力；
2. 課後作業：嚴格按照作業要求，認真按時完成作業，對於鍛鍊綜合能力的大作業，要真正投入進去，要有自己的想法和觀點。

考核標準

成績評定方式的主要構成及比例

平時成績10%（出勤、課堂表現、回答問題情況），作業20%（兩次大作業，各10分），考試70%。

該課程的教學目標的實現主要通過以下環節實現

1. 課堂教學環節：通過研究型教學方式，傳授細胞工程系統知識，激發學生對細胞工程的興趣。
2. 10%的平時成績考核學生的組織紀律性及課堂參與度。
3. 20%的大作業考核學生課堂學習情況、主動學習、查閱資料、分析整理文獻、撰寫科技論文、了解科研特點等能力。其中對於完成優秀的進行課堂PPT講授，鍛鍊學生表達分析問題的能力。
4. 70%考試目的在於考核學生掌握課堂重要內容、知識點以及利用所學知識分析問題、解決問題的能力。

所獲榮譽

2016年6月28日，該課程被中華人民共和國教育部認定為第一批“國家級精品資源共享課”。

教學團隊

姓名	教學職稱	職務
李志勇	教授	課程負責人
鐘建江		主講教師
吳際
閆曉梅	高級實驗師
張風麗	講師