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《合成生物学》课程教学大纲
一、课程信息
课程代码(COURSECODE)
319B3353
课程名称(COURSETITLE)
合成生物学
课程性质(COURSECHARACTER)
专业选修课
学分(CREDIT)
2
学时(CONTACTHOURS)
32
先修课程(PRE-COURSE)
生物制药专业英语、微生物学、生物化学、细胞生物学、化工原理
课程负责人(COURSECOORDINATOR)
适用专业
生物制药
课程简介:
《合成生物学》是研究以工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成,以解释生命规律和构筑新一代生物工程体系的一门新兴多学科交叉会聚的工程学科,是生物制药专业的一门专业选修课。
该课程讲解如何在理性设计原则指导下组装并合成新的、具有特定功能的生物系统;对生物系统进行有目标的设计、改造乃至重新合成,突破了生命发生与进化的自然法则,促进了对生物密码从“读”到“写”的质变,实现了由传统的“格物致知”向“建物致知”转化。基于工程学理念的合成生物学,采用标准化的生物元件和基因线路,在理性设计原则指导下组装并合成新的、具有特定功能的生物系统。
通过本课程的教学,学生理解生物技术工程化、技术应用发展和技术进步对于知识和能力的影响与要求,了解国内外生物制造的现状和发展趋势;了解与生物合成有关的标准化的生物元件、基因线路、产物合成与调控、代谢工程技术原理及微生物的代谢规律和发酵调控的基本知识;掌握从分子、细胞和工艺工程水平去探讨单点调控和全局调控的内在机制及外在环境条件的优化、控制;能够利用数学原理和计算机协助分析出各人工细胞构造与产物合成之间的关系,具有生物学建模和生物医药制造方面的具体解决方案的能力。
二、课程目标
通过本课程的学习与训练,学生应具备以下几方面的目标:
通过本课程学习,学生能够理解合成生物学工程化理念、生物学发展和多学科聚合研究对于知识和能力的影响与要求,了解国内外生物制造的现状和发展趋势;
通过本课程学习,学生能够了解与生物法合成有关的生物学解析、生物积块的标准化、生物层级化结构、生物的逻辑结构及新反应与与网络设计原理的基本知识;
通过本课程学习,学生能够通过工程化原理,设计完整的具有特定功能的生物系统,具有计算机协助生物学建模和生物医药制造方面的具体解决方案的能力。
通过本课程学习,学生通过生物系统中不同功能生物元件协同运作,理解社会主义核心价值观,实现自我价值的客观定位,培育推动民族复兴和社会进步的责任感、使命感。
课程目标对毕业要求的支撑关系表
毕业要求
毕业要求指标点
课程
目标1
课程
目标2
课程
目标3
课程
目标4
毕业要求1
毕业要求指标点1.1
H
毕业要求指标点1.2
H
毕业要求8
毕业要求指标点8.1
H
毕业要求12
毕业要求指标点12.1
M
三、教学内容与预期学习成效
知识单元
对应课程目标
知识点
预期学习成效
实现环节
学时
合成生物学概述
课程目标1
生物学的起源与发展
生物学的产生过程
生物学的工程化特质与研究范畴
了解生物学的历史与发展中的重要科学发现和重要节点,预测未来发展趋势;
掌握合成生物学的定义与研究策略;
明确生物学的工程化特质和研究范畴;
理解合成生物学与遗传学、分子生物学、生物信息学、基因工程、代谢工程的交叉。
教学方法:课堂讲授、归纳总结;
教学手段:多媒体课件和传统教学相结合
理论2学时
课程思政元素:探索精神、工匠精神和使命担当。
课程思政教学内容设计:通过讲解国际生物学工程化发展历程及近年来我国在合成生物学方面的成就以及贡献,结合生物药物制造行业的发展,激发学生的学习兴趣以及自豪感;通过讲解国内学者在合成生物学领域的艰苦奋斗,让学生自然地领悟工匠精神的传承,从而达到思政育人的效果。
合成生物学原理
课程目标2、4
生物学解析的思路
生物积块的标准化及定量化
生物的层级化结构
生物的逻辑结构
生物的设计原理与简约性
新反应与网络的设计原理
掌握生物的解耦、抽提、标准化方法;
了解生物积块的通用符号和功能描述、标准连接方法和定量机制;
解析生物元件、生物装置和生物系统等层级化结构并理解多细胞交互与群体感应;
理解生物的基本逻辑结构和组合逻辑结构,自主开展生物逻辑结构分析工作;
掌握基因网络的工程化设计原理和定向进化基因网络设计原理;
开发新反应途径,明确组合同源和组合异源代谢网络。
教学方法:课堂讲授、归纳总结;
教学手段:多媒体课件和传统教学相结合
理论8学时
课程思政元素:探索精神、团结协作。
课程思政教学内容设计:通过学习如何将不同功能的生物元件组成复杂一些的生物装置,不同功能的生物装置协同运作构成更为复杂的生物系统。并将生物元件、生物装置、生物系统类比成个体、社会、国家,系统的稳定取决于生物
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