《分子遗传学》教学大纲

1、GDOU-B-11-213分子遗传学课程教学大纲课程编号学分3总学时54理论54实验/上机0英文课程名Molecular Genetics卜课院（系）农学院开课系生物技术修订时间年 月 日课程简介课程简介：在分子水平上研究生物遗传和变异机制的遗传学分支学科。经典遗传学的研究课题 主要是基因在亲代和子代之间的传递问题；分子遗传学则主要研究基因的本质（包括基 因的化学性质、结构和组织）、基因的功能以及基因的变化等问题。分子遗传学是从微生 物遗传学发展起来的。虽然分子遗传学研究已逐渐转向真核生物方面，但是以原核生物 为材料的分子遗传学研究还占很大的比重。止匕外，由于微生物便于培养，所以在分子遗 传学

2、和重组DNA技术中微生物遗传学的研究仍将占有重要的位置。分子遗传学方法还可 以用来研究蛋白质的结构和功能。课程大纲一、课程的性质与任务：本课程为生物学学科各专业本科生的学科基础课。本课程的主要内容为基因的结构、 复制和转录以及和转录后调控、翻译，基因突变， DNA勺复制、修复，原核与真核生物的 基因表达调控。二、课程的目的与基本要求：通过对本课程的学习，希望学生掌握现代分子遗传学的基本原理和概念，了解目前 生命科学的主要热点和发展趋势，为独立地阅读分析原始文献和从事专业研究打下基础。三、面向专业：生物技术四、先修课程：生物化学、遗传学五、本课程与其它课程的联系：本课程设计为遗传学之后续课程。通

3、过对本课程的学习，希望学生掌握现代分子遗 传学的基本原理和概念，了解目前分子遗传学的主要热点和发展趋势，为以后的基因工程、基因组学等学科打下基础。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 第一章 遗传的物质基础 DNA （ 6学时）第一节 DNA 携带着两类不同的遗传信息（ A ）第二节DNA 的一级结构（A ）第三节DNA 的二级结构（B ）1、 Watson-Crick右手双螺旋结构2、 决定双螺旋结构的因素第四节 DNA 物理结构的不均一性（ B ）1、 反向重复序列2、 富含A/T 的序列3、 嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响第五节DNA双螺旋结构的呼吸作用（A ）第六节

4、DNA的变性、复性、杂交和Cot 曲线（A）1、 变性2、 复性3、 杂交4、 Cot 曲线第二章 有机体、染色体和基因（ 6 学时）第一节 原核生物和真核生物（ A ）第二节 基因组大小与C 值矛盾（B）第三节 原核生物染色体及其基因（ B）1、 大肠杆菌染色体2、 噬菌体第四节 真核生物的染色体（ B）1、 真核生物DNA 复性动力学DNA2、 真核生物染色体上的单一序列和重复序列以及卫星3、 卫星 DNA 的等级结构及其起源和进化4、 染色质和核小体5、 着丝点6、 端粒第五节 真核生物的基因（ A ）1、 不连续基因2、 基因家族与基因簇3、 串联重复基因4、 细胞器基因第六节 基因定

5、位（ C）1、 遗传交换定位法2、 接合定位法3、 染色体步行和染色体跳跃第七节 基因的分子进化（C）第八节 早期生命进化的三界系统理论（C）一、 原核生物之间的巨大差异基于 16s rRNA 碱基变化的通用系统发生分类法 内共生作用参与了真核生物的进化第三章 DNA 的复制（ 6 学时）第一节 DNA 的半保留复制（ A ）第二节 复制原点、方向和方式（A ）第三节 DNA 复制的酶学（ B ）1、 DNA的聚合反应和聚合酶2、 脱氧核甘三磷酸前体的来源3、 三种DNA 聚合酶的结构和功能4、 DNA连接酶5、 与 DNA 几何学性质相关的酶第四节DNA 复制的半不连续性（ B ）1、 DN

6、A半不连续性复制的发现2、 引物和引发酶3、 前体片断的连接第五节DNA复制机构的复杂性（C）第六节DNA复制的起始（ B ）1、 先导链合成的起始（上）：从新起始2、 先导链合成的起始（下）：共价延伸3、 后随链的前体片断的起始4、 由复制体进行先导链和后随链的同时复制第七节复制的终止（ A ）1、 环形DNA复制的终止2、 线形DNA复制的终止第八节真核生物的DNA 复制（ A ）1、 真核生物的复制原点、复制元和复制元族2、 真核生物的 DNA 聚合酶和引发酶3、 SV40 的大 T 抗原与复制原点4、 SV40 以及其他真核生物的 DNA 复制过程5、 真核生物染色体末端DNA 的复制

7、6、 真核生物复制过程中的核小体结构第九节 复制的调控（ B）第四章 以修复作用为中心的 DNA 的安全保障体系（ 4）第一节复制修复（A ）1、 尿嘧啶糖基酶系统2、 错配修复系统第二节损伤修复（A ）1、 胸腺嘧啶二聚体的产生2、 胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指征3、 胸腺嘧啶二聚体修复的分子生物学机制4、 其他损伤类型及其修复第三节 限制与修饰（ A ） 修饰现象 修饰系统 修饰系统的生物学意义第五章 突变（ 4 学时）第一节 概述：突变定义及其分类（ A ）第二节 条件型突变（ A ）第三节 回复突变和抑制突变（ A ）1、 回复突变的鉴定和分类2、 基因内抑制突变3、 基因间抑制突变4

8、、 基因间间接突变第四节 突变剂和突变生成（B）1、 碱基类似物在DNA 复制时的渗入2、 DNA 分子上碱基的化学修饰3、 嵌合剂的致突变作用4、 转座成分的致突变作用5、 增变基因6、 紫外线的致突变作用7、 突变热点第五节 离体定向诱变（ B ） 第六章 转录（ 6 学时）第一节概述（ B）第二节RNA 合成的酶学（B ）1、 RNA 合成的基本特征2、 E.coli RNA 聚合酶3、 真核生物的 RNA 聚合酶第三节 控制转录起始的 DNA 序列操作子和启动子的结构（ B ）1、 操纵元及其结构2、 原核生物的启动子结构3、 鉴别 RNA 聚合酶等蛋白质在 DNA上结合位点的方法4、

9、 真核生物的启动子第四节转录的起始和延伸（B ）第五节转 录的终止（A ）1、 终止序列和释放因子2、 终止与抗终止及抗终止因子3、 真核生物转录的终止第六节转录后处理（一）转录产物的修饰真核生物mRNA 的帽子和尾巴（ A ）1、 帽子2、 多聚（ A ）尾巴第七节 转录后处理 （二） 基因间序列的去除稳定 RNA 从多基因转录产物中的分离（A）1、 不稳定 RNA 与稳定 RNA2、 rRNA 的转录后处理3、 tRNA 的转录后处理第八节 转录后处理（三）内元的去除 RNA 的拼接（ A ）1、 概述2、 tRNA 的拼接3、 第I类内元的拼接4、 编码 RNA 成熟酶的内元5、 第R类

10、内元的拼接6、 核基因 mRNA 内元的拼接第九节 转录后处理（四）不连续转录和反式拼接（B ）第十节逆 转录（A ） 第七章 翻译（ 6 学时）第一节 tRNA 和遗传密码（ A ）1、 tRNA 的结构2、 密码子与反密码子3、 副密码子与氨酰基tRNA 的合成4、 tRNA的丰富度与密码子的使用频率5、 密码的通用性，线粒体密码的特殊性和密码的进化第二节 核糖体制造蛋白质的工厂（ B）1、 核糖体的结构2、 核糖体的装配3、 核糖体突变4、 核糖体的活性位点第三节 肽链的合成（B）1、 合成的起始2、 延伸3、 终止和肽链的释放第四节mRNA 的结构与翻译（A ）1、 原核生物的多顺反子

11、mRNA的翻译2、 真核生物核糖体形成位点与双功能mRNA3、 只有最后一个终止密码子的多基因mRNA 的翻译第五节 蛋白质在细胞内的越膜运输、定位和翻译后处理（ A ）1、 概述2、 细菌中蛋白质的越膜3、 真核生物蛋白质的转运、分拣和锚定4、 翻译后处理 第八章 原核生物基因表达的调控（ 6 学时）第一节 概述（ A ）第二节 正调控与负调控（ A ）第三节 操纵元的原型乳糖操纵元（ A ）1、 操纵元模型的提出2、 乳糖操纵元的调控机理节三、 四、 一、 二、 三、第、 、一、 二、节 、节 、节 三、 四、 五、 一、 二、 三、 四、 一、 二、 三、 四、 五、八阻遏蛋白与操纵子的

12、相互作用乳糖操纵元的正调控B）具有双启动子的半乳糖操纵元阿拉伯糖操纵元：具有双重功能（正控制和负控制）的调节蛋白质色氨酸操纵元：可阻遏系统A）枯草杆菌中 6 亚基的更迭大肠杆菌热震惊基因的表达T4 噬菌体生长中 RNA 聚合酶亚基的修饰和 6 亚基的替换T7 噬菌体生长过程中用噬菌体 RNA 聚合酶代替寄主的 RNA 聚合酶入噬菌体早期、晚期基因转录以及裂解生长和溶原生长的调控B）概述衰减子的作用机制衰减子的普遍性及其生物学意义负责核甘酸合成的基因的衰减子8）反义 RNA 的调控作用mRNA 本身的二级结构影响翻译的进行mRNA 的寿命对基因表达的调控蛋白质合成的自体调控严谨反应DNA 序列重

13、排对基因转录的调控（ B ）真核生物基因表达的调控（ 4 学时）第一节 概述（B）1、 真核生物基因调控的特点2、 活跃表达基因的数目3、 基因表达的不同水平：丰富 mRNA 和稀少 mRNA4、 持家基因和奢侈基因5、 胚胎分化过程中有可能存在着相对简单的分子开关第二节DNA 水平的调控（ A ）1、 基因丢失2、 基因扩增3、 基因重排第三节 活跃转录基因的染色质结构（B）转录基因的核小体结构DNA酶I优先敏感性和HMG蛋白质DNA酶I超敏感点组蛋白的修饰作用DNA 的甲基化和去甲基化转录水平的调控（ A ）一、 二、 三、 四、 五、第Brtten-Davidson 模型2、 基因调控的

14、顺式作用成分3、 基因调控的反式作用因子4、 真核基因转录调控的机制第五节rRNA 基因的转录：先终止还是先起始（ B ）第六节 意外的意外：RNA聚合酶田启动子的多形性和三种 RNA聚合酶及其启动子的共通性（A ）第七节 真核生物中转录的翻译调控（ A ）第八节 转录后水平的调控（ B）1、 hnRNA的选择性加工运输2、 mRNA前体的选择性拼接第九节 翻译水平的调控（ B）1、 mRNA的稳定性2、 mRNA翻译起始的调控3、 真核生物蛋白质合成的自体调控 第十章 遗传重组（ 6 学时）第一节 概述（ B）第二节 同源重组分子机制（B）1、 断裂 -复合及Holliday 中间体的形成2

15、、 Holliday 中间体的拆分3、 异源双链与基因转换4、 细菌转化、接合和转导的重组机制第三节 同源重组的酶学机制 RecA 蛋白质和 RecBCD 蛋白质在同源重组中的作用（ 8）1、 RceA 蛋白质在联会和链交换中的作用2、 RceA 蛋白质和Holliday 中间体的形成3、 RceBCD 在同源重组中的作用和重组热点4、 拆分 Holliday中间体的酶活性5、 RceF途径第四节 依赖于同源重组的位点特异性的序列代换酵母 MAT 序列的转换（ B）第五节 位点特异性重组（ B）1、 入噬菌体 DNA 的整合与切除2、 入噬菌体整合的分子机制第六节 细菌中的转座成分（B）1、

16、转座成分概述2、 插入序列3、 复合转座元4、 Tn10和Tn5的末端组件与转座的调节5、 转座的机制6、 Tn3 及其转座作用7、 作为转座成分的 Mu 噬菌体8、 沙门氏菌鞭毛相变中的转座机制第七节 真核生物中的转座成分（一） 真核生物转座成分的分类及其典型代表（ B ）1、 真核生物中的转座成分及其分类2、 酵母的 Ty 成分3、 果蝇的copia等转座成分4、 玉米的转座成分第八节 真核生物中的转座成分（二）还原病毒（ B）1、 通过 DNA 中间体复制其基因组RNA2、 还原病毒的基因组结构3、 还原病毒基因组RNA 到原病毒 DNA 的转变过程4、 原病毒的基因表达5、 还原病毒的癌基因及其起源6、 还原病毒和转座元的关系第九节 真核生物中的转座成分（三） 非病毒返座元（B）1、 概述2、 RNA聚合酶n转录产物的返座假基因和返座基因3、 RNA聚合酶田转录产物的返座元4、 关于返座的机制 七、实验名称与类别 八、 实验目的、内容与要求 （按上表实验序号分别填写） 九、教材与参考书：本课程选用教材:分