《生物化学与分子生物学》教学大纲

1、分子生物学(Molecular Biology(50学时一、前言本课程面向生物技术专业和生物科学专业,学时50,学分3,属于专业必修课,先修课程为生物化学。二、课程的性质、地位和任务:本课程首先介绍分子生物学的含义,它在生命科学中的位置、发展现状及展望以及基因组织包括DNA结构、复制、突变、修复和重组。同时兼顾学科发展动向,着重涉及当今分子生物学应用技术即分子克隆工具酶、电泳技术、载体、DNA及RNA制备、构建DNA文库、遗传转化、基因表达、PCR、RFLP、RAPD,还介绍了蛋白质合成及分析。旨在使研究生了解现代分子生物学理论的新进展并为相关学科从分子水平上阐明问题提供知识和技术。三、教学基

2、本要求和方法:通过对本课程的学习,要求学生掌握基因概念在分子水平上的发展与演变、基因的分子结构和特点、基因的复制、基因表达(在转录、翻译水平的基本原理、基因表达调控的基本模式、基因发生突变与交换及DNA遗传多型性检测的分子生物学原理。四、授课教材及主要参考书目教材:P.C.Turner,A.G.McLennan,A.D.Bates&M.R.H.White1999 分子生物学(Molecular Biology科学出版社参考书目:黄翠芬 1987 遗传工程理论和方法科学出版社盛祖嘉等 1988 分子遗传学复旦大学出版社齐义鹏 1989 基因工程原理和方法武汉大学出版社1998 基因及其操作原理武

3、汉大学出版社吴乃虎 1991 基因工程原理高等教育出版社1998 基因工程原理(第二版 科学出版社金冬雁黎孟枫等译 1992 分子克隆实验指南科学出版社谢友菊 1992 遗传工程概论北京农业大学出版社阎隆飞、张玉麟 1993 分子生物学北京农业大学出版社阎隆飞、张玉麟 1997 分子生物学(第二版 北京农业大学出版社徐洵、刘震乾 1993 DNA重组技术科学出版社卢圣栋 1993 现代分子生物学实验技术高等教育出版社李德葆徐平 1994 重组DNA原理和方法淅江科学技术出版社孙志贤 1995 现代生物化学理论与研究技术军事医学科学出版社林万明等 1995 PCR技术操作和应用指南人民军医出版社

4、金冬雁 1996 英汉分子生物学与生物工程词汇科学出版社金冬雁等 1996 核酸和蛋白的化学合成与序列分析科学出版社夏其昌 1997 蛋白质化学研究技术与进展科学出版社科学出版社名词室 1997 英汉生物学词汇(第二版科学出版社朱玉贤等 1997 现代分子生物学高等教育出版社瞿礼嘉等 1998 现代生物技术导论高等教育出版社Robert.F.Weaver 2000 分子生物学(in English 科学出版社Sambrook J.等 1982 Molecular Cloning; A Laboratiry Manual1989 (2nd edition Cold Spring Harbor L

5、aboratory Press Turner等 1999 分子生物学(in English 科学出版社五、教学内容及学时分配:第一章细胞与大分子(2学时1、目的要求:掌握细胞和大分子的分类及用以分析的一些方法。2、要点:第一节细胞分类1.真细菌2.古细菌3.真核生物4.分化第二节亚细胞器1.细胞核2.线粒体与叶绿体3.内质网4.微体5.细胞器的分离第三节生物大分子1.蛋白质和核酸2.多糖3.脂类4.复杂大分子第四节大分子的组装1.蛋白质复合体2.核蛋白3.膜4.非共价相互作用第二章原核与真核生物的染色体结构(2学时1、目的要求:掌握DNA如何整合进原核和真核生物复杂的基因组中。2、要点第一节原

6、核生物的染色体结构1.大肠杆菌染色体2.DNA结构域3.基因组超螺旋4.DNA结合蛋白第二节染色质结构1.染色质2.组蛋白3.核小体4.H1的功能5.连接DNA6.30nm纤丝7.高级结构第三节真核生物的染色体结构1.有丝分裂染色体2.着丝粒3.端粒4.间期染色体5.异染色质6.常染色质7.DNase超敏性8.CpG甲基化9.组蛋白变异体和修饰第四节基因组复杂度1.非编码DNA2.复性动力学3.单一序列DNA4.串联基因簇5.分散重复DNA6.卫星DNA7.遗传多态性第五节遗传信息流1.中心法则2.原核基因表达3.真核基因表达第三章DNA复制(4学时1、目的要求:重点掌握DNA复制的过程,DN

7、A复制在原核生物与真核生物中的区别。2、要点:第一节 DNA复制概述1.半保留机制2.复制子、复制起点与终点3.半不连续复制4.RNA引导第二节细菌的DNA复制1.实验系统2.起始3.解旋4.延伸5.终止与分离第三节细胞周期1.细胞周期2.细胞周期4个时期3.检验点及其调控4.细胞周期蛋白和依赖于细胞周期蛋白的激酶5.E2F和RB的调控6.细胞周期的激活、抑制与癌症第四节真核生物的DNA复制1.实验系统2.起始点与起始3.复制叉4.核基质5.端粒的复制第四章DNA损伤、修复与重组(4学时1、目的要求:了解导致DNA损伤的因素,掌握基因诱变、DNA重组和DNA修复的概念和方法。2、要点:第一节诱

8、变1.突变2.复制忠实性3.物理诱变剂4.化学诱变剂5.直接诱变6.间接诱变第二节 DNA损伤1.DNA损伤2.氧化性损伤3.烷基化4.聚化加合物第三节 DNA修复1.光复活2.烷基转移酶3.切除修复4.错配修复5.遗传性的修复缺陷第四节重组1.同源重组2.位点特异性重组3.转座作用第五章基因操作(4学时1、目的要求:掌握现有的对DNA进行操作的技术,学习用简单的DNA克隆策略图说明问题。2、要点:第一节 DNA克隆概述1.DNA克隆2.宿主和载体3.亚克隆4.DNA文库5.筛选文库6.克隆分析第二节质粒DNA的制备1.载体质粒2.质粒的小量制备3.碱裂解4.酚抽提5.乙醇沉淀6.氯化铯梯度第

9、三节限制酶与电泳1.限制性内切核酸酶2.识别序列3.黏末端4.限制性酶解5.琼脂糖凝胶电泳6.DNA片段的分离第四节连接、转化与重组体分析1.DNA连接2.重组DNA分子3.碱性磷酸酶4.转化5.筛选6.转化率7.筛选转化子8.转化子的增殖与保存9.凝胶分析10.插入片段定向第六章克隆载体(4学时1、目的要求:了解常用的适合于各种用途的克隆载体。2、要点:第一节质粒载体的设计1.连接产物2.双抗生素抗性3.蓝白颜色筛选4.多克隆位点5.已克隆插入片段的转录6.表达载体第二节噬菌体载体1.噬菌体2.置换型载体3.包装与侵染4.噬菌斑的形成5.溶原体6.M13噬菌体载体7.克隆到M138.质粒M1

10、3杂合载体第三节黏粒、YAC与BAC1.大片段DNA的克隆2.黏粒载体3.YAC载体4.用酿酒酵母的筛选5.BAC载体第四节真核生物载体1.克隆到真核生物2.转染真核细胞3.穿梭载体4.酵母附加型质粒5.根癌农杆菌Ti质粒6.杆状病毒7.哺乳动物病毒载体8.直接基因转移第七章基因文库与筛选(4学时1、目的要求:介绍用DNA文库来分离筛选新的基因序列的过程与方法。2、要点:第一节基因组文库1.具代表性的基因文库2.文库大小3.基因组DNA4.载体第二节 cDNA文库1.mRNA分离、纯化与分级分离2.cDNA的合成3.cDNA末端的处理4.与载体的连接第三节筛选流程1.筛选2.菌落及噬菌斑杂交3

11、.表达筛选4.杂交扣留与释放5.染色体步移第八章克隆DNA的分析与应用(2学时1、目的要求:了解涉及DNA测序和克隆序列分析方面的一些更加复杂和详细的方法,熟练掌握PCR技术的原理和过程。2、要点:第一节克隆的鉴定1.鉴定2.限制图谱3.部分酶解4.核酸标记5.DNA和RNA杂交第二节核酸测序1.DNA测序2.RNA测序3.序列数据库4.序列分析5.基因组测序计划第三节聚合酶链式反应1.PCR2.PCR循环3.模板4.引物5.酶6.PCR的条件优化7.PCR派生技术第四节克隆基因的组构1.组构2.在基因组DNA上定位cDNA3.S1核酸酶作图4.引物延伸5.凝胶阻滞6.DNase足迹法7.报道

12、基因第五节克隆基因的诱变1.缺失突变2.定点诱变3.PCR诱变第六节克隆技术的应用1.应用2.重组蛋白3.遗传修饰生物体4.DNA指纹分析5.医学诊断6.基因治疗第九章原核生物的转录(3学时1、目的要求:熟练掌握原核生物基因转录的原理、过程。2、要点:第一节转录的基本原则1.转录概述2.起始3.延伸4.终止第二节大肠杆菌RNA聚合酶1.大肠杆菌RNA聚合酶2.亚基3.亚基4.亚基5.因子第三节大肠杆菌70启动子1.启动子序列2.启动子大小3.-10序列4.-35序列5.转录起始点6.启动子效率第四节转录的起始、延伸与终止1.启动子结合2.DNA解旋3.RNA链起始点4.RNA链延伸5.RNA链

13、终止6.依赖的转录终止第十章原核生物的转录调控(3学时1、目的要求:熟练掌握一些被细菌用来调控特定基因表达的精细机制。2、要点:第一节乳糖操纵子1.操纵子2.乳糖操纵子3.乳糖阻抑物4.诱导5.cAMP受体蛋白第二节色氨酸操纵子1.色氨酸操纵子2.色氨酸阻抑物3.弱化子4.前导RNA结构5.前导肽6.弱化作用7.弱化的重要性第三节不同因子对转录的调节1.因子2.启动子识别3.热休克4.枯草杆菌的孢子形成5.噬菌体因子第十一章真核生物的转录(2学时1、目的要求:熟练掌握真核生物基因转录的基本原理和过程。2、要点:第一节三种RNA聚合酶:性质与功能1.真核生物RNA聚合酶2.RNA聚合酶亚基3.真

14、核生物RNA聚合酶的活性4.RNA聚合酶的CTD第二节 RNA聚合酶基因:核糖体重复1.核糖体RNA基因2.核仁的作用3.RNA聚合酶启动子4.上游结合因子5.选择因子16.TBP与TAF17.其他rRNA基因第三节 RNA聚合酶基因:5S基因与tRNA基因的转录1.RNA聚合酶2.tRNA基因3.5S rRNA基因4.可变的RNA聚合酶启动子5.RNA聚合酶的终止第四节 RNA聚合酶基因:启动子与增强子1.RNA聚合酶2.启动子3.上游调控元件4.增强子第五节通用转录因子与RNA聚合酶的起始1.RNA聚合酶的基本转录因子2.TFD3.TBP4.TFA5.TFB与RNA酶的结合6.RNA聚合酶

15、进入之后的结合因子7.TFH作用下的CTD磷酸化8.起始转录复合体第十二章真核生物的转录调控(2学时1、目的要求:掌握一些重要的真核细胞基因的转录调控的例子。2、要点:第一节真核生物的转录因子1.转录因子结构域结构2.DNA结合结构域3.二聚体结构域4.转录激活结构域5.阻抑物结构域6.转录调控的对象第二节转录调控举例1.组成性转录:SP12.激素调控:类固醇激素受体3.磷酸化调控:STAT蛋白4.转录延伸:HIV Tat5.细胞决定:myo D6.胚胎发育:同源域蛋白第十三章 RNA加工与核糖核蛋白复合体(4学时1、目的要求:熟练掌握从新生RNA到成熟RNA分子的加工过程。2、要点:第一节

16、rRNA加工与核糖体1.RNA的加工类型2.原核生物的rRNA加工3.真核生物的rRNA加工4.核糖核蛋白复合体及其研究5.原核生物的核糖体6.真核生物的核糖体第二节 tRNA的加工、RNA酶P和核酶1.原核生物的tRNA加工2.真核生物的tRNA加工3.核糖核酸酶P4.核酶第三节 mRNA加工、hnRNP和snRNP1.mRNA的加工2.hnRNP3.snRNP颗粒4.5端加帽5.3端剪切及加尾6.剪接7.前mRNA的甲基化第四节可变mRNA加工1.可变加工2.可变poly(A位点3.可变剪接4.RNA编辑第十四章遗传密码与tRNA(2学时1、目的要求:掌握遗传密码的特点以及tRNA在翻译过

17、程中的作用。2、要点:第一节遗传密码1.特性2.破译3.特征4.突变的效应5.通用性6.可读框7.重叠基因第二节 tRNA的结构与功能1.tRNA的一级结构2.tRNA的二级结构3.tRNA的三级结构4.tRNA功能5.tRNA的氨酰化6.氨酰tRNA合成酶7.校正第十五章蛋白质合成(4学时1、目的要求:熟练掌握RNA通过遗传密码翻译成成熟蛋白质序列的过程。2、要点:第一节蛋白质合成概述1.密码子与反密码子的相互作用2.摆动现象3.核糖体结合位点4.多聚核糖体5.起始tRNA第二节蛋白质合成机制1.基本过程2.起始3.延伸4.终止第三节真核生物蛋白质合成的起始1.基本过程2.扫描3.起始4.延

18、伸5.终止第四节翻译调控与翻译后加工1.翻译调控2.多蛋白3.蛋白质定位4.蛋白质修饰5.蛋白质降解第十六章噬菌体与真核生物病毒(2学时1、目的要求:掌握重要的原核生物和真核生物病毒,了解它们对我们理解分子信息处理所作的贡献。2、要点:第一节病毒简介1.病毒2.病毒基因组3.复制策略4.病毒毒性第二节噬菌体1.一般特性2.裂解性与溶源性侵染3.噬菌体M134.噬菌体5.转座噬菌体第三节 DNA病毒1.DNA病毒基因组:复制与转录2.较小DNA病毒3.较大DNA病毒4.单纯疱疹病毒-1第四节 RNA病毒1.RNA病毒基因组的一般特性2.病毒的反转录3.反转录病毒4.致癌性反转录病毒5.反转录病毒

19、基因组结构及其表达6.反转录病毒的突变率第十七章肿瘤病毒与癌基因(2学时1、目的要求:从病毒的研究的进展以及分子生物学其他领域的知识累积了解癌症的发生机制。2、要点:第一节肿瘤病毒中的癌基因1.癌症2.癌基因3.致癌性反转录病毒4.癌基因的分离第二节癌基因的分类1.癌基因与生长因子2.核癌基因3.癌基因间的协同作用第三节肿瘤抑制基因1.概述2.肿瘤抑制基因存在的证据3.RB1基因4.P53基因第四节凋亡1.凋亡2.损伤或危险性细胞的清除3.凋亡过程中细胞变化4.线虫中的凋亡作用5.哺乳动物中的凋亡6.凋亡在疾病和癌症中的作用福建农林大学生物科学专业 本科生生物化学与分子生物学实验 本科生生物化

20、学与分子生物学实验教学大纲 80 学时 3 学分 一,课程的性质和任务 分子生物学和生物工程学是两门新兴的学科,无论对基础理论研究,还是生产实践都 将产生巨大的影响.生物化学与分子生物学是这两门学科的重要基础,是一门实践性很强 的实验课程.掌握和应用生物化学与分子生物学实验技能,是学好这一课程的必要条件. 生物化学与分子生物学实验技术不仅是生物化学教学重要的组成部分,而且在培养学 生分析和解决问题的能力, 严谨的科学态度和独立工作的能力方面, 有着不可替代的作用. 针对学生的培养方向,本课程以培养学生掌握生物技术与分子生物学研究的基础实验 技能为主要目标,力图最大限度地利用我校现有的实验条件,

21、使学生通过本课程的学习和 实践,接触和掌握从事生物技术研究所必要的实验手段.通过有限的实验室实践,涵盖生 物化学与分子生物学各个方面的实验内容,以点带面,突出重点,促进学生对生物化学与 分子生物学课程学习内容的理解和掌握. 二,课程教学的基本要求 本课程的内容以蛋白质(含酶 ,核酸及脂类的提取,分离,纯化及鉴定为重点,兼 及这些内容的定性和基团鉴定,以及糖类.维生素的实验.本课程的实验安排考虑到与化 学基础和后继的专业实验的衔接,尽量避免重复.在实验项目安排方面,主要涉及提取, 透析,冻干,层析,电泳,分光,离心,浓缩,PCR,分子杂交和基因表达等基础实验技 能的训练.在时间安排上,针对本科生

22、的学习特点,尽量安排每一个实验可以在2-3小 时内完成, 在课程结束前, 适当安排少量综合实验, 以培养学生应用实验手段的综合能力. 本课程教学总时数为 80学时,实验技术原理采取以学生自习为主,课堂进行提要式 的提示讲解和必要的答疑的方式,使学生掌握实验方法的基本原理和应用范围.本课程强 调实验技能训练的重要性,主要课时安排学生实验,以便尽量提高学时利用率.为了节省 基础设施投资,提高仪器利用率,本课程采取开放式集中实验的方式,要求学生在实施实 验之前,必须做好预习准备,拟好实验方案,经任课教师认可后,方可进入实验室做实验. 课堂讲授与实验课的比例为1:10. 我们在课程成绩评定上, 不以一

23、次考试定音的传统考试方式, 而强调平时和考试并重, 基础理论和实验技能相结合的综合评定方式(理论30%,实验技能考试30%,平时观 察和记录40% . 三,课程教学大纲及学时分配 16 1 2 绪论(3 学时 常用生物化学实验技术及原理(自学 2.1 样品处理 2.1.1 透析 2.1.2 薄膜浓缩与冷冻干燥 2.2 层析技术 2.3 电泳技术 2.4 光谱技术 2.5 离心技术 2.6 PCR 技术 3 学生实验 3.1 氨基酸的分离鉴定纸层析法(3 学时 了解层析技术的一般原理, 分类及应用范围, 重点掌握纸层层析法的原理及操作技术, 用以分离游离氨基酸组分. 3.2 多糖的薄层层析分离(5 学时 了解薄层层析的一般原理, 掌握多糖的水解方法和硅胶 G 薄层层析的基本技术及其在 可溶性糖分离鉴定中的应用. 3.3 琼脂糖凝胶柱层析测定蛋白质分子量及分子量分布(8 学时 通过采用琼脂糖凝胶柱层析测定蛋白质分子量及分子量分布,学习和掌握凝胶柱层析 法的工作原理和基本操作技术. 3.4 大蒜细胞SOD的提取与分离(6 学时 通过大蒜细胞 SOD 的提取与分离,学习和掌握蛋白质和酶的提取与分离的基本原理 和操作方法. 3.5 SDS-PAGE测定蛋白质的相对分子量(8 学时 通过利用 SDS-PAGE 测定蛋白质分子量实验, 掌握垂直板型聚丙烯酰胺凝胶电泳 的原理和操作方法,以及 S