《分子生物學(xué)》課程教學(xué)大綱

第頁《分子生物學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：分子生物學(xué)（molecularbiology）課程類別：專業(yè)主干課適用專業(yè)：生物科學(xué)

考核方式：考試總學(xué)時、學(xué)分：48

學(xué)時

3

學(xué)分

其中實驗學(xué)時：0

學(xué)時一、課程教學(xué)目的本課程是生物工程專業(yè)任選課程。《分子生物學(xué)》是一門近年來發(fā)展迅速并且在生命科學(xué)領(lǐng)域里應(yīng)用越來越廣泛、影響越來越深遠(yuǎn)的一個學(xué)科。從學(xué)科角度來講，分子生物學(xué)涵蓋面非常廣。該課程是研究生物大分子(核酸、蛋白質(zhì))的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學(xué)，從分子水平研究生命本質(zhì)。包括核酸/基因組的結(jié)構(gòu)及功能，生物信息的傳遞，分子生物學(xué)的研究方法，基因組與比較基因組學(xué)，基因表達(dá)調(diào)控與調(diào)控，以及分子生物學(xué)與人類健康和發(fā)育。另外，將介紹人類基因組計劃、基因芯片、分子雜交等分子生物學(xué)前沿知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解分子生物學(xué)的研究方法及發(fā)展?fàn)顩r。系統(tǒng)掌握該課程的基本概念，注意各部分內(nèi)容關(guān)系。對一些關(guān)鍵技術(shù)要求掌握其原理和主要步驟。在對課程融會貫通基礎(chǔ)上，能夠?qū)σ恍┚C合性的問題進(jìn)行分析并提出解決方案。另外與其他學(xué)科的交叉、聯(lián)系也需要掌握。引用一系列分子生物學(xué)研究工作實例，將分子生物學(xué)的基本研究思路和基本研究方法介紹給學(xué)生。本課程以多媒體教學(xué)為主，課堂輔助答疑為輔；結(jié)合網(wǎng)上資源和課程軟件，基本上實現(xiàn)學(xué)生不限時段的網(wǎng)上學(xué)習(xí)、在線交流等功能。二、課程教學(xué)要求通過多媒體教學(xué)的方式，向?qū)W生展示更生動的圖片、動畫以說明復(fù)雜的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理，使學(xué)生接觸到更豐富、更前沿的分子生物學(xué)知識，最終要求學(xué)生：

1

）掌握核酸分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)和原核、真核基因組的結(jié)構(gòu)特點；

2

）通過掌握幾個典型的原核、真核基因表達(dá)調(diào)控的例子，深刻了解基因表達(dá)的精細(xì)性、復(fù)雜性和高度可調(diào)控性；

3

）了解基因表達(dá)與生物體不同發(fā)育階段、不同生理機(jī)能的關(guān)系；

4

）掌握分子生物學(xué)研究的基本思路和方法，并能夠活學(xué)活用。1.

理論和知識方面掌握分子生物學(xué)的定義。熟悉分子生物學(xué)研究內(nèi)容。了解分子生物學(xué)簡史。掌握基因的定義和功能、原核生物和真核生物基因特征，熟悉細(xì)胞器和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)基因特征。掌握基因組的定義，原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)，熟悉線粒體、葉綠體和細(xì)胞器的基因組結(jié)構(gòu)。了解人類基因組計劃及其在藥學(xué)研究中的應(yīng)用。掌握染色質(zhì)和染色體的化學(xué)成分及組成、染色質(zhì)和染色體的功能。掌握原核和真核生物DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄翻譯的特點。了解轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)分類和結(jié)構(gòu)特征、轉(zhuǎn)座效應(yīng)、原核生物和真核生物的轉(zhuǎn)座子，了解轉(zhuǎn)座子機(jī)制，了解逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。掌握蛋白質(zhì)合成的機(jī)制、蛋白質(zhì)合成后的加工。了解蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機(jī)理。掌握原核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理、掌握乳糖操縱子和色氨酸操縱子基因結(jié)構(gòu)及表達(dá)調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。熟悉λ噬菌體基因組及表達(dá)調(diào)控。了解其他操縱子基因結(jié)構(gòu)及表達(dá)調(diào)控。掌握真核生物基因結(jié)構(gòu)與基因調(diào)控方式。掌握基因表達(dá)與DNA甲基化。了解免疫球蛋白基因。了解真核生物的其他重要系統(tǒng)的基因調(diào)控。了解DNA病毒、RAN病毒和反轉(zhuǎn)錄病毒的特征、結(jié)構(gòu)及復(fù)制。2.

能力、技能方面掌握質(zhì)粒的遺傳學(xué)類型、質(zhì)粒DNA特性，熟悉細(xì)菌質(zhì)粒和真核生物質(zhì)粒。掌握遺傳重組。了解遺傳重組在分子生物學(xué)中的應(yīng)用。掌握基因工程原理及基本操作。了解基因克隆的應(yīng)用。三、先修課程生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、高等數(shù)學(xué)四、課程教學(xué)重、難點總體重點：從總體上講，本課程以DNA的結(jié)構(gòu)和功能，基因的表達(dá)（蛋白質(zhì)的合成），基因的調(diào)控為重點，使學(xué)生對之有較為系統(tǒng)的了解?？傮w難點：從總體上講，基因表達(dá)的三大過程即基因DNA的復(fù)制過程、轉(zhuǎn)錄過程和翻譯過程是本課程的難點，這一章除了要求學(xué)生有較強(qiáng)的生物化學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識外，還要對整個DNA和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能體現(xiàn)的整個流程有一個整體的概念，因此在授課的過程中，首先要對各個過程進(jìn)行詳細(xì)的解說，使學(xué)生有一個整體上的了解，然后分別重點介紹其中的分子水平的機(jī)制。另外，分子生物學(xué)方法日新月異，更新速度較快，而且大量研究方法是針對某一個比較大的研究目標(biāo)而設(shè)定的，方法兩章也是難點，因此在教學(xué)過程中可以適當(dāng)取舍，同時對重要的基本方法一定要講解清楚，對程序復(fù)雜的大方法是學(xué)生了解其基本原理和基因應(yīng)用領(lǐng)域即可。第三個方面，由于分子本身比較抽象，大量的原理和過程需要通過圖片、動畫形式予以突破。五、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段課堂講授，啟發(fā)式教學(xué)，多媒體演示，最好在能上網(wǎng)的教室中進(jìn)行。六、課程教學(xué)內(nèi)容第一章緒論（3學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)

分子生物學(xué)的發(fā)展歷史現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展特點。(2)

現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展特點。2．重、難點提示重點：(1)

分子生物學(xué)的發(fā)展歷史以及現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展特點；(2)

分子生物學(xué)的定義、三大原則、四大主要領(lǐng)域，以及DNA重組技術(shù)的概念難點：無。第二章染色體與DNA（3學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)

原核生物和真核生物染色體的組成，DNA復(fù)制的調(diào)控，DNA修復(fù)的類型，真核生物中的轉(zhuǎn)座子及其作用機(jī)制，轉(zhuǎn)座作用的遺傳學(xué)效應(yīng)。(2)DNA的結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制過程。(3)DNA多態(tài)性、replicon、replicationfork、transposon。(4)

原核生物和真核生物DNA復(fù)制的特點，真核細(xì)胞DNA序列分類，轉(zhuǎn)座子的類型及其結(jié)構(gòu)特征(5)

真核生物和原核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點，DNA復(fù)制的酶類體系，原核生物和真核生物DNA復(fù)制的特點，轉(zhuǎn)座子的類型及其結(jié)構(gòu)特征。2．重、難點提示重點：(1)

原核生物和真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點。(2)DNA復(fù)制的幾種方式。(3)DNA復(fù)制的酶類體系。難點：(1)

區(qū)分真核生物和原核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點。(2)

區(qū)分原核生物和真核生物DNA復(fù)制的特點。第三章生物信息的傳遞（上）從DNA到RNA（3學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)RNA聚合酶的晶體結(jié)構(gòu)，DNA轉(zhuǎn)錄循環(huán)理論，“窮追”模型。(2)

抗終止方式，帽子結(jié)構(gòu)的類型，RNA剪接的過程及剪接的分類。(3)RNA的編輯、再編碼及化學(xué)修飾的生物學(xué)意義。(4)

核酶的分類及其作用，RNA在進(jìn)化中的地位。(5)

轉(zhuǎn)錄基本過程，帽子結(jié)構(gòu)、PolyA尾的形成過程，內(nèi)含子剪輯過程，轉(zhuǎn)錄的抑制,轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄起始位點、promoter、terminator、enhancer、SD序列、轉(zhuǎn)錄單元inton、exon、ORF、GU-AG法則、剪接、內(nèi)含子的剪接、可變剪接、單順反子、多順反子、基因、CDS與非編碼區(qū)、RNA的編輯、RNA的再編碼、核酶。2．重、難點提示重點：(1)

轉(zhuǎn)錄過程中相關(guān)概念的掌握。(2)

大腸桿菌RNA聚合酶組成以及如何參與轉(zhuǎn)錄起始，真核生物RNA聚合酶的分類、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物以及其特性，轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的類型及作用，原核生物和真核生物啟動子的組成。(3)

大腸桿菌的啟動子與終止子如何控制其轉(zhuǎn)錄的起始與終止，增強(qiáng)子的功能、特性;原核生物和真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游區(qū)結(jié)構(gòu)的差異，真核生物對轉(zhuǎn)錄的影響（即TATA區(qū)和上游啟動子元件的作用），原核生物和真核生物mRNA的特征，帽子結(jié)構(gòu)和PolyA尾的作用及其形成時間，RNA化學(xué)修飾的種類。難點：(1)

大腸桿菌RNA聚合酶組成以及如何參與轉(zhuǎn)錄起始，真核生物RNA聚合酶的分類、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物以及其特性，轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的類型及作用，原核生物和真核生物啟動子的組成，增強(qiáng)子的功能、特性。(2)

原核生物和真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游區(qū)結(jié)構(gòu)的差異，真核生物對轉(zhuǎn)錄的影響（即TATA區(qū)和上游啟動子元件的作用），原核生物和真核生物mRNA的特征，帽子結(jié)構(gòu)和PolyA尾的作用及其形成時間，RNA化學(xué)修飾的種類。(3)

大腸桿菌的啟動子與終止子如何控制其轉(zhuǎn)錄的起始與終止。第四章生物信息的傳遞（下）從mRNA到蛋白質(zhì)（5學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)

密碼子與反密碼子配對中的“擺動假說”

。(2)

校正tRNA作用機(jī)制、蛋白質(zhì)的生物學(xué)合成機(jī)制、蛋白質(zhì)合成的抑制、蛋白質(zhì)的降解。(3)

翻譯、同義密碼子、同義突變、無義突變、錯義突變、分子伴侶、信號肽。(4)

真核生物和原核生物核糖體RNA組成及其功能，核糖體中tRNA的結(jié)合位點，核糖體的活性中心。2．重、難點提示重點：(1)

核糖體中tRNA的結(jié)合位點，核糖體的活性中心，蛋白質(zhì)的生物學(xué)合成機(jī)制。(2)

遺傳密碼的性質(zhì)，起始密碼子和終止密碼子，tRNA組成和結(jié)構(gòu)上的特點，tRNA的功能和類型，氨酰-tRNA合成酶的作用，核糖體的結(jié)構(gòu)和功能。(3)

蛋白質(zhì)的生物學(xué)合成機(jī)制（過程、起始因子、延伸因子、釋放因子），蛋白質(zhì)前體的加工修飾。難點：(1)

真核生物與原核生物翻譯起始氨基酸、形成翻譯起始復(fù)合物的區(qū)別。(2)

肽鏈的延伸過程，肽鏈的終止。(3)

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運機(jī)制的分類。第五－六章分子生物學(xué)研究方法（12學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)

重組DNA技術(shù)的發(fā)展史，重組DNA技術(shù)的基本工具，凝膠電泳的類型及制備，基因組DNA文庫的構(gòu)建，mRNA的分離過程，cDNA文庫的構(gòu)建，基因文庫的篩選方法，SNP的檢測技術(shù)，cDNA差示分析法、Gateway大規(guī)?？寺〖夹g(shù)和基因圖位克隆技術(shù)的原理，蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析技術(shù)。(2)

限制性核酸內(nèi)切酶、載體、電泳遷移率、細(xì)菌轉(zhuǎn)化、基因組DNA文庫、SNP、DNA遺傳標(biāo)記、等位位點、基因型和基因分型、haplotype、基因克隆、蛋白質(zhì)組學(xué)。(3)

核酸凝膠電泳技術(shù)的原理，PCR技術(shù)原理，實時熒光定量PCR分類，TaqMan探針具有的三要素，基因組DNA大片段文庫YAC、BAC文庫的組成及優(yōu)缺點，提高基因組DNA文庫代表性和隨機(jī)性的策略。(4)

總RNA的提取及注意事項，cDNA的合成，cDNA文庫的特點，SNP的分類及應(yīng)用。(5)

基因克隆技術(shù)類型及其適用范圍－重點掌握RACE技術(shù)的原理，雙向電泳技術(shù)的原理，westernblotting的技術(shù)原理、實驗步驟及影響因素。(6)

研究基因功能的常用分子生物學(xué)技術(shù),

基因表達(dá)系列分析技術(shù)、酵母單雜交系統(tǒng)、酵母雙雜交系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)互作技術(shù)、噬菌體展示技術(shù)、蛋白質(zhì)磷酸化分析技術(shù)的原理及應(yīng)用，原位雜交技術(shù)（自學(xué)），體外蛋白質(zhì)互作技術(shù)（自學(xué)），利用酵母鑒定靶基因功能（自學(xué)）。2．重、難點提示重點：(1)

核酸凝膠電泳技術(shù)的原理。(2)PCR技術(shù)原理，RACE技術(shù)的原理。(3)westernblotting的技術(shù)原理及實驗步驟。(4)

基因芯片技術(shù)的原理。(5)

基因定點突變技術(shù)的原理、基因敲除技術(shù)的原理。(6)RNAi技術(shù)的原理。難點：(1)cDNA文庫的構(gòu)建。(2)

基因文庫的篩選方法。(3)

新方法如基因表達(dá)系列分析技術(shù)、RNA選擇性剪接、原位雜交技術(shù)、基因定點突變技術(shù)、基因芯片、基因敲除技術(shù)、RNAi技術(shù)等各項技術(shù)原理的理解。第七章基因的表達(dá)與調(diào)控（上）－原核基因表達(dá)調(diào)控模式（9學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)

基因表達(dá)調(diào)控、操作子、弱化子、葡萄糖效應(yīng)（降解物抑制作用）。(2)lac操縱子中的其它問題，trp操縱子弱化機(jī)制的實驗依據(jù)，trp操縱子的其它調(diào)控機(jī)制，雙啟動子的生理功能。(3)

依據(jù)表達(dá)模式蛋白質(zhì)的分類，原核生物基因表達(dá)的特點，原核生物基因表達(dá)調(diào)控的表現(xiàn)，原核生物基因表達(dá)調(diào)控的類型與特點，乳糖操縱子、色氨酸操縱子組成及基因調(diào)控的機(jī)制。(4)

轉(zhuǎn)錄水平上的其它調(diào)控方式，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。(5)

其它操縱子。2．重、難點提示重點：(1)

原核生物基因表達(dá)調(diào)控的類型與特點。(2)

乳糖操縱子、色氨酸操縱子基因調(diào)控的機(jī)制。難點：(1)

乳糖操縱子。(2)

色氨酸操縱子基因調(diào)控的機(jī)制。(3)

阿拉伯糖操縱子。第八章基因的表達(dá)與調(diào)控（下）－真核基因表達(dá)調(diào)控一般規(guī)律（9學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)genefamily，基因擴(kuò)增，基因重排，順式作用元件，反式作用因子。(2)

真核生物基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性的影響，蛋白質(zhì)磷酸化對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，蛋白質(zhì)乙?；瘜虮磉_(dá)的影響，激酶與熱激蛋白對基因表達(dá)的影響。(3)

真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點以及調(diào)控的類型。(4)

真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成，增強(qiáng)子對轉(zhuǎn)錄的影響。(5)

反式作用因子DNA結(jié)合域的5種常見結(jié)構(gòu)及特點，RNA的加工成熟和翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制。2．重、難點提示重點：(1)

真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成。(2)

反式作用因子DNA結(jié)合域的5種常見結(jié)構(gòu)及特點。(3)RNA的加工成熟和翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制。難點：RNA的加工成熟和翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制。第九章疾病與人類健康（1學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容本章內(nèi)容與先修學(xué)科微生物學(xué)有大量重復(fù)，定性為自學(xué)；相關(guān)內(nèi)容穿插在其他章節(jié)中講述。2．重、難點提示重點：基因治療的主要途徑，用于基因治療的病毒載體應(yīng)具備的基本條件。難點：癌基因的類型，基因治療的主要途徑，用于基因治療的病毒載體應(yīng)具備的基本條件，目前基因治療中常用的非病毒載體。第十章基因與發(fā)育（1學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容本章內(nèi)容與先修學(xué)科遺傳學(xué)有大量重復(fù)，定性為自學(xué)；相關(guān)內(nèi)容穿插在其他章節(jié)中講述。2．重、難點提示重點：免疫體系發(fā)育及免疫球蛋白基因表達(dá)。難點：免疫體系發(fā)育及免疫球蛋白基因表達(dá)。第十一章基因組與比較基因組學(xué)（2學(xué)時）1．教學(xué)內(nèi)容(1)DNA測序技術(shù)的種類，大規(guī)模DNA序列的拼接，人類基因組計劃的科學(xué)意義，比較基因組學(xué)的應(yīng)用，其它基因組，基因組數(shù)據(jù)的挖掘與分析，基因組數(shù)據(jù)的比較研究。(2)

熒光標(biāo)記物測序法和焦磷酸測序法的原理，鳥槍法測序技術(shù)的原理及優(yōu)缺點。(3)

基因組、基因組學(xué)、功能基因組學(xué)、比較基因組學(xué)、HGP、STS、EST。(4)Sange