DNA双螺旋结构的发现为分子生物学的创立奠定了基础。在对遗传物质及基因的结构、功能深入了解的同时，DNA重组技术的建立使人们不但可以从生物体内分离出某种基因，还可以进行基因的人工合成、修饰与拼接。《基因工程》课程的主要教学内容包括三个部分：
1. 基因工程基础知识。
2. 基因操作方法
3. 基因工程研究进展
绪论
从基础和应用角度介绍基因工程的主要研究内容，分析基因工程技术的理论依据及其采取的基本技术路线，回顾基因工程的发展历程以及它在生物安全性方面面临的挑战。
第一章 分子生物学简介
概述DNA的组成和空间结构；介绍DNA复制起始位点和复制子的结构；分析基因表达的调控序列；强调基因的结构。
第一节 遗传信息
1. 遗传信息的表达方向
2. DNA和RNA的结构
第二节 基因和基因组
1. 原核生物基因的结构
2. 真核生物基因的结构
3. 基因表达
4. 基因组的大小、组成和复杂性
第二章 核酸操作
琼脂糖凝胶电泳和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳是分离不同大小DNA分子的常用手段。要使大片段的DNA分子相互分开则需要采用脉冲场凝胶电泳技术。
第一节 核酸的分离和印迹检测
1. DNA和RNA的分离
2. 核酸的保存和定量
3. 核酸的放射性标记
4. 核酸杂交
5. 凝胶电泳
第二节 DNA测序
1. 化学法测序
2. 双脱氧酶法测序
3. 电泳和序列读取
第三章 基因工程技术中使用的工具酶
DNA重组技术的核心是限制性酶切和连接。具有匹配粘性末端或平端的两个DNA分子可用DNA连接酶连接起来。在基因工程中还有多种重要的工具酶，如常用的DNA聚合酶就有6种之多。
第一节 切割DNA的限制性内切酶
限制性内切酶在DNA重组技术中占有举足轻重的地位。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型的限制性内切酶在酶活性和切割机制上是完全不同的。基因工程中主要使用Ⅱ型限制性内切酶，它没有修饰酶活性。
1. Ⅱ型限制性内切酶
2. 限制性内切酶的应用
3. 限制性酶切图谱
第二节 DNA连接酶
第三节 DNA修饰酶
1. 核酸酶
2. 聚合酶
3. 修饰DNA分子末端的酶
第四章 宿主细胞和载体
克隆至载体的基因或DNA片段只有在受体细胞中才能得到扩增和表达。受体细胞分为原核生物细胞、真菌细胞、植物细胞和动物细胞。重组DNA分子在导入不同细胞时需要使用不同的方法，这取决于细胞类型和载体的结构。导入真核细胞的载体一般为穿梭载体，构建过程在大肠杆菌中完成，需要表达时则将其导入真核细胞。载体是基因克隆和基因表达的运载工具，由复制起始位点、选择标记和多克隆位点构成。
第一节 宿主细胞类型
1. 原核宿主细胞
2. 真核宿主细胞
第二节 质粒载体
1. 质粒
2. 基本的克隆型质粒
3. 改进的质粒载体
第三节 噬菌体载体
1. 噬菌体
2. λ噬菌体载体
3. M13噬菌体载体
第四节 其它载体
1. 质粒/噬菌体杂合性载体
2. 真核细胞中使用的载体
3. 人造染色体
第五节 DNA向宿主细胞的导入方法
1. 转化和转染
2. 噬菌体DNA的离体包装
3. 其它DNA导入方法
第五章 克隆策略
目的基因的分离和克隆是基因工程的核心内容。在基因组中，结构基因的组成和排列具有一些普遍性规律。目的基因的分离方法主要有依赖于功能的克隆方法、序列克隆法、筛选目的基因片段的差别杂交及减法杂交技术、差示分析法、插入诱变法、图位克隆、染色体显微切割与微克隆法等，也可以根据生物大分子间的相互作用分离目的cDNA。目的基因的制备包括直接分离法、基因组文库分离法、cDNA文库法、PCR扩增和化学合成法。DNA化学合成方法被用来产生一些小片段的引物、探针等序列，也可以用来人工合成有价值的目的基因。
第一节 目的基因克隆策略
第二节 从mRNA开始的基因克隆方法
1. cDNA合成
2. 利用质粒载体克隆cDNA
3. 利用噬菌体载体克隆cDNA
第三节 从基因组DNA开始的基因克隆方法
1. 基因组文库
2. 用于克隆的DNA片段的制备
3. 连接、包装和文库的扩增
第四节 改进的克隆策略
1. cDNA的合成和克隆
2. cDNA分子的表达
3. 用BAC和YAC载体克隆DNA大片段
第六章 聚合酶链式反应
聚合酶链式反应（PCR）是目前分子克隆中应用最为广泛的技术之一。
第一节 PCR技术体系
1. PCR的基本特征
2. PCR引物的设计
3. PCR反应中使用的DNA聚合酶
第二节 改进的PCR技术
1. RT-PCR
2. 巢式PCR
3. 反向PCR
4. RAPD和其它基于PCR的技术体系
5. PCR产物的加工
6. PCR技术的应用
第七章 重组子的选择、鉴定和分析
重组子的筛选方法包括遗传表型直接筛选法、依赖于重组子结构特征分析的筛选法、核酸分子杂交检测法、转译筛选法、亚克隆法、插入失活法、电子显微镜作图检测法、转录产物作图、基因表达产物分析法和DNA序列测定法等。
第一节 遗传选择
1. 蓝白选择
2. 插入失活
3. 定性突变互补选择
第二节 核酸杂交筛选和表达基因的免疫学筛选
1. 核酸探针和抗体探针
2. 筛选克隆文库
3. 克隆基因的分析
第八章 基因和基因组
第一节 基因结构和功能分析
1. 序列分析
2. 寻找基因的重要区域
3. 检测基因表达状态
第二节 基因组作图和测序
1. 测序技术
2. 基因组计划
3. 遗传图谱和物理图谱
4. 后基因组计划
第九章 基因表达体系
基因表达分为转录和翻译两个步骤。基因表达调节可以在不同层次上进行，包括外源基因的起始转录、mRNA的延伸与稳定性、外源基因mRNA的有效翻译等环节，还要考虑表达产物在细胞中的稳定性和基因沉默等问题。基因表达水平与许多顺式DNA序列元件有关，例如启动子、增强子、终止子、衰减子、绝缘子等等。根据受体细胞的不同，主要的外源基因表达系统有大肠杆菌表达系统、芽孢杆菌表达系统、链霉菌表达系统和蓝藻表达系统等原核表达体系，以及啤酒酵母表达系统、甲基营养型酵母（主要为毕赤酵母）表达系统、杆状病毒和昆虫细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统和植物细胞表达系统等真核细胞表达体系。真核基因表达与原核基因表达存在明显差异。基因工程药物包括激素类药物、细胞因子类药物、抗体、受体和疫苗等。
第一节 原核基因和真核基因表达调控机理
第二节 原核表达体系
1. 大肠杆菌表达系统
2. 芽孢杆菌表达系统
3. 链霉菌表达系统和蓝藻表达系统
第三节 酵母表达体系
1. 啤酒酵母表达系统
2. 甲基营养型酵母表达系统
第四节 高等生物细胞表达体系
1. 杆状病毒和昆虫细胞表达系统
2. 哺乳动物细胞表达系统
3. 植物细胞表达系统
第十章 基因操作在医学和法医学上的应用
第一节 疾病诊断
1. 感染诊断
2. 遗传性疾病的的诊断
第二节 基因治疗
基因治疗包括分子遗传病、心血管病、艾滋病、肿瘤等主要疾病的治疗。
1. 基因治疗载体
2. 腺苷脱氨酶（ADA）缺陷的基因治疗
3. 肺纤维化囊肿的基因治疗
第三节 DNA指纹
1. 遗传指纹的历史
2. DNA指纹和法律
3. 利用遗传检测解决历史悬案
第十一章 转基因植物和动物
第一节 转基因植物
包括抗病虫害、抗逆、药用、食品等转基因植物。高等植物的质体基因工程也已取得一定进展，它可以克服核基因转化技术的缺陷。
1. 为什么要创造转基因植物？
2. 针对植物细胞的Ti质粒载体
3. 怎样产生转基因植物
4. 转基因植物技术的应用
第二节 转基因动物
转基因动物包括物种改良、生物反应器、药物筛选、人体器官移植等研究方面。
1. 乳腺生物反应器
2. 转基因动物技术的应用
第十二章 克隆动物
第一节 早期的克隆实验
1. 克隆实验的早期阶段
2. 细胞核的全能性
第二节 克隆动物研究进展
1. 干细胞
2. 克隆羊多利
第十三章 基因工程与生物安全
主要讨论对基因工程的争论，生物安全争论带来的全球关注和影响，基因工程安全措施，我国的生物技术发展及安全问题。
第一节 有关基因工程的伦理学争论
第二节 有关基因工程的生物安全性争论
1. 全球对基因工程安全性的争论
2. 我国的生物技术发展和安全问题
