药学分子生物学第四版教学大纲

1、药学分子生物学教学大纲（适用专业：药学、临床药学）【前言】(包括课程性质、课程在专业人才培养过程中的作用、本课程与其他课程的关系等)分子生物学课程是南京医科大学药学院药学专业的一门重要的专业选修课程，其任务是培养现代药学专业的学生系统学习现代分子生物学的基础理论和基本技术，具体了解和掌握目前分子生物学的现状和发展趋势，基本了解和掌握分子生物学在实际运用中的关键问题和解决方法，为现代生物技术药物在我国的发展壮大培养技术人才。本课程选用教材在内容上分上下两篇，第一篇中第一、二、三章介绍了分子生物学的遗传物质的结构、成分、存在的形态等基本知识，着重从静态角度描述生物大分子（DNA、RNA）的基本特征

2、。第一章是基因及基因组的结构、分类和结构特点，重点介绍了基因的结构、功能、基因突变与疾病关系等基本概念，也介绍了真核生物和原核生物基因组的特点，以及基因组的概念及人类基因组计划的研究内容及基因组学在现代医药学上的地位。第二章是DNA的复制、损伤与修复，重点介绍了DNA复制的特点、主要酶类及其作用，DNA复制的过程；DNA损伤、修复类型及其原理；还介绍了DNA损伤修复系统。第三章转录及其调控是把DNA和蛋白质这两种生物大分子从功能上衔接起来，是生物体的遗传信息从DNA传递给蛋白质的重要环节，通过介绍转录的概念、所需条件、RNA聚合酶及其主要作用，转录水平的调节方式，RNA聚合酶的组成，启动子、增

3、强子的概念，并详细阐述了原核生物和真核生物的转录过程及真核生物的转录后加工过程。第四章主要介绍了蛋白质合成体系的角度探讨了RNA的作用、遗传密码的特性、蛋白质合成过程及核糖体循环过程，并且详述了蛋白质分子的折叠与加工，蛋白质的靶向输送，真核生物的蛋白质转运机制假说及合成调控机制。第五章细胞信号转导基础是阐明信号转导机制，介绍受体的分类和特性，信号转导级联反应系统的构成和基本过程，G蛋白偶联受体信号转导及受体酪氨酸激酶介导的信号转导的基本过程，介绍了第二信使及细胞内信号转导相关分子的特性及分类，并阐述了受调蛋白水解信号转导途径、细胞信号转导的特性、信号转导与分子靶向药物。第六章是常用分子生物学技

4、术，重点介绍常用分子生物技术的概念、基本原理、基本方法、研究进展及在药学领域的应用。第七、八、九章是以组学的概念从基因水平、转录水平和蛋白质水平评价个体化合理用药及其在药物研发中的作用和价值。第十章是基因工程及其在医药工业中的应用，为本课程的重点内容，主要介绍了基因工程所涉及的工具酶和载体、基因工程操作的基本步骤和内容、基因工程应用于药物研究和生产的基本策略。通过本课程的学习，应考者应掌握药学分子生物学的基本概念、基本原理、基本技术，具体了解分子生物学在药物研究中的发展趋势，能学会用分子生物学的新技术和新方法去解决生物技术药物中的实际问题。在学习过程中一定要理论联系实际，多思考，多讨论，加深对

5、基本理论的理解。【教学时间分配】请按照最新修订的课程模块来进行学时分配章节内容学时第一章基因与基因组3第二章DNA复制3第二章DNA损伤与DNA修复3第三章原核生物的转录、真核生物转录3第三章真核生物转录、转录调控3第四章蛋白质的生物合成及合成后的折叠3第四章蛋白质合成后的加工、转运及调控3第五章细胞信号转导概述、主要信号转到途径3第五章细胞信号转导的特性及分子靶向药物3第六章常用分子生物学技术3第七章药物基因组学3第八章药物转录组学3第九章药物蛋白组学3第十章外源基因表达与基因工程概述及基本过程3第十章原核与真核表达系统、重组基因工程药物3实验质粒的提取和鉴定9第一篇 药学分子生物学基础 基

6、因与基因组 第一节 基因【教学目的与要求】一、掌握 基因的结构及基因的三大主要功能。二、熟悉 基因的概念、基因这个名词的由来及物质基础和本质认识的历史。了解 基因突变引起疾病的分类及应用。【讲授时数】 一、基因的概念及分类1. 基因的概念0.2学时2. 基因的分类0.3学时二、基因的结构与功能1. 基因的结构0.4学时2. 基因的功能概述0.3学时3. 基因突变与疾病0.2学时【讲授内容】一、基因的定义及历史二、基因不同的分类三、基因的基本结构，功能及根据结构功能在疾病和诊断治疗中的意义【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】第二节基因组【教学目的与要求】一、掌握1. 原核生物基因组和真核生物

7、基因组的特点。2. 人类基因组的特点。二、熟悉 基因家族。了解 线粒体基因组。【讲授时数】 一、原核生物基因组的八大特征0.4学时二、真核生物基因组的八大特点0.4学时三、人类基因组0.3学时1. 数量和分布2. 重复序列3. 基因家族4. 线粒体基因组【讲授内容】一、原核生物和真核生物基因组的特点及区别二、人类基因组的特点及重复序列的定义及意义三、基因家族的特点及线粒体基因组存在的意义【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】 第三节 基因组学【教学目的与要求】熟悉结构基因组学四张关键性的图谱的定义四张图谱的生物学意义。二、了解 人类基因组计划的历史比较基因组学、药物基因组学和疾病基因组学的定

8、义和意义。【讲授时数】 基因组学概述0.3学时1. 结构基因组学2. 四张关键性的图谱的定义3. 四张图谱的生物学意义4. 基因组学功能和领域上的延伸：功能基因组学、比较基因组学、药物基因组学和疾病基因组学二、人类基因组计划0.2学时【讲授内容】一、概述基因组学的概念、分类和四大图谱二、人类基因组计划的历史及意义【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】第二章 DNA的复制、损伤及修复 第一节DNA的复制【教学目的与要求】 掌握半保留复制的定义及证明；双向复制的过程；半不连续复制模型及证明；原核生物中DNA链解离及复制所需酶类所起的作用；真核生物中DNA聚合酶各自的作用；原核生物复制过程；D环复

9、制、单链DNA的复制等特殊类型复制模型。二、了解 逆转录病毒复制。【讲授时数】3学时DNA复制的一般特征半保留复制的定义及证明 0.2学时双向复制的过程 0.2学时半不连续复制模型及证明 0.3 学时DNA复制所需的酶类使DNA链解离的酶 0.3学时DNA复制过程中的酶 0.6学时DNA复制的过程 0.6学时特殊类型的复制线粒体复制0.4学时噬菌体和病毒DNA的复制 0.4学时【讲授内容】DNA复制的一般特征及意义DNA复制所需酶类的作用及意义DNA复制的一般过程及特殊类型的DNA复制。【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】第二节DNA损伤【教学目的与要求】 掌握DNA内源性损伤的发生机制；

10、外源性DNA损伤的诱导因素及其机制。了解遗传毒性试验的意义、常用方法以及缺点。 【讲授时数】1.5学时DNA损伤类型内源性损伤 0.5学时外源性损伤 0.5学时DNA损伤在药物评价中的应用 0.3学时DNA损伤与抗生素菌种诱变 0.2学时【讲授内容】主要介绍DNA复制过程中引起的及由于环境因素造成的DNA分子损伤机制。DNA损伤的类型及原理。DNA损伤在药物评价中的作用。DNA损伤与抗生素菌种诱变。【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】DNA修复【教学目的与要求】 掌握3种复制修复系统的修复机制；损伤修复系统的修复机制；复制后修复系统的修复机制。二、熟悉DNA损伤修复系统对药物研发的作用及自

11、身保护中的作用。【讲授时数】1.5学时复制修复尿嘧啶糖基酶系统 0.2学时错配系统 0.2学时无嘌呤修复 0.2学时损伤修复 0.35学时复制后修复 0.35学时限制与修饰 0.05学时DNA损伤修复系统与药物 0.15学时【讲授内容】主要介绍生物体为维持生物特征的稳定和完整使用的DNA损伤修复系统及机制。复制修复、损伤修复以及复制后修复。限制与修饰。DNA损伤修复系统与药物。【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】第三章转录及其调控第一节 原核转录【教学目的与要求】掌握原核生物转录过程，起始、延长及终止的基本过程及物质基础二、熟悉 RNA聚合酶的组成及各亚基作用，因子的性质三、了解 原核生物

12、转录相关因子中nusA蛋白的作用【讲授时数】 原核生物转录酶及相关因子0.6学时原核生物RNA聚合酶原核生物转录相关因子原核生物转录过程0.6学时原核生物转录起始原核生物转录延长原核生物转录终止【讲授内容】一、原核生物转录酶的组成及终止所需的其它因子二、原核生物转录过程及各个阶段所需物质基础【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】第二节 真核生物转录【教学目的与要求】一、掌握真核生物转录过程及转录后RNA的成熟二、熟悉 真核生物转录酶及相关因子【讲授时数】 真核生物转录酶及相关因子0.6学时真核生物RNA聚合酶的种类、性质和功能真核生物转录相关因子二、真核生物转录过程0.6学时1. 真核生物转

13、录起始2. 真核生物转录延长3. 真核生物转录终止三、真核生物RNA成熟0.6学时1. mRNA的成熟2. tRNA的成熟3. rRNA的成熟4. RNA编辑【讲授内容】一、真核生物转录酶的组成及所需的其它因子，比较其与原核生物的区别二、真核生物转录过程及各个阶段所需物质基础三、真核生物转录过程中各类RNA的成熟过程【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】 介绍了真核生物转录的物质基础及转录过程。 转录调控【教学目的与要求】一、掌握乳糖操纵子模型、色氨酸操纵子模型及真核生物转录起始调控二、熟悉 真核生物转录前调控、真核生物转录水平调控、真核生物转录后调控、原核和真核生物转录调控特点及区别【讲授

14、时数】 一、原核生物转录调控1. 原核生物转录调控的特点0.5学时2. 原核生物转录起始调控0.5学时3. 原核生物转录终止调控0.2学时二、真核生物转录调控1. 真核生物转录调控特点0.5学时2. 真核生物转录前调控0.5学时3. 真核生物转录水平调控0.5学时4. 真核生物转录后调控0.3学时【讲授内容】一、原核生物转录调控的特点；原核生物转录起始调控和终止调控的模型及机制二、真核生物转录调控的特点及其在各个水平对转录的调控特点和物质基础【教学方法】多媒体幻灯片演示【自学内容】 翻译及其调控第一节 蛋白质的生物合成【教学目的与要求】一、掌握蛋白质合成体系的成分、作用及特点；蛋白质合成过程二

15、、熟悉 药物、毒素与蛋白质合成之间的关系及作用机制【讲授时数】 一、蛋白质合成体系1. 合成模板-mRNA的特点0.2学时2. 合成场所-核糖体的组成0.2学时3. 搬运工具-tRNA的结构、氨基酰tRNA形成及表示方法0.1学时二、蛋白质合成过程1. 翻译起始0.2学时2. 肽链的延伸0.2学时3. 翻译的终止0.2学时三、蛋白质合成与药物1. 常见抗生素与蛋白质合成的联系0.1学时2. 干扰素的作用机制0.2学时3. 蛋白质合成相关毒素0.1学时【讲授内容】蛋白质的合成体系，其中RNA成分的特点、蛋白质成分的特点。蛋白质合成过程的基本过程，原核生物和真核生物在各个步骤中的异同点蛋白质合成作

16、为某些抗生素的作用机理，干扰素和毒素对蛋白质合成的影响【教学方法】多媒体幻灯片演示 第二节 蛋白质合成后的折叠与加工【教学目的与要求】掌握：蛋白质折叠所需辅助蛋白分类及其功能；翻译后加工的两级修饰【讲授时数】 一、蛋白质合成后的折叠1. 参与折叠的辅助蛋白0.2学时2. 热休克蛋白70家族的辅助折叠机制0.3学时3. 热休克蛋白60家族的辅助折叠机制0.3学时4. 蛋白质二硫键异构酶和肽-脯氨酸顺反异构酶的意义0.2学时二、蛋白质合成后的加工1. 一级结构修饰0.3学时2. 空间结构修饰0.2学时【讲授内容】蛋白质合成后折叠的机制及其意义蛋白质合成后的加工，从一级结构和空间结构两方面介绍加工的

17、各种类型及各自意义【教学方法】多媒体幻灯片演示第三节 蛋白质的转运与定位【教学目的与要求】掌握：信号肽、导肽假说蛋白质定位于细胞不同部位的基本原理和过程【讲授时数】 一、蛋白质的转运1学时1. 信号肽假说2. 导肽假说3. 跨膜运输中分子伴侣的作用4. 蛋白质的正向和逆向运输二、蛋白质的定位1学时1. 分泌型蛋白的靶向运输及膜蛋白的插入定位机制2. 线粒体蛋白质的运输定位3. 细胞核蛋白质的运输定位4. 溶酶体蛋白质的运输定位5. 其它蛋白质的运输定位【讲授内容】蛋白质的转运中信号肽假说和导肽假说的基本概念，以及在分泌型蛋白质、膜蛋白和线粒体蛋白质运输定位中的理论应用蛋白质运输过程中分子伴侣的

18、作用及意义细胞核蛋白质、溶酶体蛋白质、过氧化物酶体蛋白质和内质网膜蛋白质的定位蛋白质的正向和逆向运输【教学方法】多媒体幻灯片演示第四节 蛋白质合成的调控【教学目的与要求】1. 掌握：蛋白质合成速率的调节2. 熟悉：蛋白质降解速率的调节【讲授时数】 一、蛋白质合成速率的调节0.7学时1. 翻译起始的调控2. mRNA稳定性对翻译水平的调控3. 小分子RNA对翻译水平的调控二、蛋白质降解速率的调控0.3学时1. ATP非依赖的蛋白降解2. ATP依赖的蛋白降解【讲授内容】一、蛋白质合成速率的调节二、蛋白质降解速率的调节【教学方法】多媒体幻灯片演示第五章 细胞信号转导基础第一节 信号转导的概述【教学

19、目的与要求】1. 掌握：受体、细胞内外信号分子及信号转导的特点2. 熟悉：信号转导的基本过程【讲授时数】 一、信号分子与受体0.5学时1. 信号分子的分类及特点2. 受体的分类及特点3. 受体和信号分子的结合特点二、信号转导的基本过程0.5学时1. 信号转导的基本步骤2. 细胞内信号转导相关分子【讲授内容】一、细胞信号转导概述二、信号分子和受体的定义、分类及相互间结合的特点三、细胞信号转导的基本过程及相关分子的分类【教学方法】多媒体幻灯片演示第二节 主要信号转导途径【教学目的与要求】1. 掌握：G蛋白偶联受体信号转导途径和酶偶联受体信号转导途径2. 熟悉：受调蛋白水解信号转导途径及细胞内受体信

20、号转导途径【讲授时数】 一、G蛋白偶联受体信号转导途径1学时1. 结构、分类和历史2. 信号转导的基本过程3. AC-cAMP-PKA及PLCbeta-IP3/DG信号转导途径二、酶偶联受体信号转导途径0.7学时三、依赖于受调蛋白水解及胞内受体信号转导途径0.3学时【讲授内容】一、G蛋白偶联受体信号转导，包括G蛋白定义、结构、分类和历史，以及G蛋白偶联受体信号转导的基本过程。二、G蛋白偶联受体下游AC-cAMP-PKA及PLCbeta-IP3/DG信号转导途径三、以受体酪氨酸激酶、酪氨酸激酶偶联受体和受体丝氨酸/苏氨酸激酶信号途径为例介绍酶偶联受体途径的信号转导过程四、依赖于受调蛋白水解及胞内

21、受体信号转导途径【教学方法】多媒体幻灯片演示第三节 细胞信号转导的特性【教学目的与要求】1. 掌握：信号转导的一过性机制及意义；信号转导的复性调控；信号途径的交汇；信号转导网络和网络中信号传递的专一性2. 熟悉：信号转导记忆性的定义及意义；信号转导效应放大【讲授时数】 一、信号转导一过性与记忆性0.5学时1. 信号转导一过性2. 信号转导记忆性二、信号转导效应的调控0.5学时1. 信号转导的放大效应2. 信号转导的复性调控三、信号转导途径之间的相互作用0.6学时1. 信号途径间的交汇2. 信号转导网络3. 信号网络中信号传递的专一性【讲授内容】一、信号转导一过性和信号转导记忆性的机制和意义二、

22、信号转导中信号的放大及负调控三、信号转导途径间相互作用交汇为网络的机制，网络中信号专一性传递的机制及意义【教学方法】多媒体幻灯片演示第四节 信号转导与分子靶向药物【教学目的与要求】1. 掌握：信号转导对四类靶向药物开发的意义2. 熟悉：信号转导对药物研发的重要意义【讲授时数】 一、信号转导与药物作用靶点0.5学时二、信号转导与靶向抗肿瘤药物0.5学时三、信号转导与抗抑郁药药物、抗糖尿病药物及抗心血管药物作用靶点的关系及意义0.4学时【讲授内容】一、重点以靶向抗肿瘤药物介绍信号转导与药物作用靶点寻找及药物开发中的意义二、其它三类常见重大疾病中通过信号转导进行药物设计及靶点寻找的重要性【教学方法】

23、多媒体幻灯片演示第六章 常用分子生物学技术第一节 分子杂交技术【教学目的与要求】1. 掌握：Western印迹及生物芯片的原理及方法2. 熟悉：outhern、Northern印迹、原位杂交的原理及方法【讲授时数】 分子杂交技术的基本原理0.7学时Southern印迹Northern印迹Western印迹原位杂交生物芯片【讲授内容】分子杂交技术的基本原理，通过核酸杂交、蛋白杂交建立的基本方法及其应用【教学方法】多媒体幻灯片演示第二节 目的基因制备技术【教学目的与要求】1. 掌握：PCR技术的原理、操作及主要应用2. 熟悉：cDNA文库构建原理、方法、应用及优越性3. 了解：化学合成法制备目的基

24、因的方法及应用【讲授时数】 聚合酶链式反应0.5学时历史基本原理和操作主要应用cDNA文库0.3学时构建的基本原理与方法目的基因的筛选优越性三、化学合成【讲授内容】通过介绍聚合酶链式反应的发现历史阐述其基本原理和操作，并介绍在现代科学技术领域的应用cDNA文库构建的基本原理和方法，从而了解从其中筛选目的基因的流程，并揭示其优越性简单介绍通过化学合成的方法得到寡核苷酸的方法及其应用【教学方法】多媒体幻灯片演示第三节基因敲除技术【教学目的与要求】1. 掌握：基因敲除载体的构建、筛选与鉴定流程2. 熟悉：基因敲除的一般原理，载体导入ES细胞过程及基因敲除动物的产生【讲授时数】 一、基因敲除的一般原理

25、0.2学时二、载体的构建0.2学时三、载体的导入0.2学时四、筛选与鉴定0.2学时【讲授内容】介绍基因敲除的一般原理，进而引出如何构建合适的基因敲除载体及上面与筛选鉴定相关的元件，并介绍目前常用的导入载体的方法及其优缺点【教学方法】多媒体幻灯片演示 第四节 RNA干扰技术【教学目的与要求】1. 掌握：RNAi作用机制，作用特点，siRNA的设计及制备2. 熟悉：RNAi的生物学意义及药学中的应用，了解发现历史【讲授时数】 一、RNA干扰现象的发现历史0.2学时二、RNAi的作用机制及特点0.2学时三、人工设计siRNA的原则和制备方法0.2学时四、药学领域的应用0.1学时【讲授内容】通过RNA

26、干扰的历史介绍RNA干扰的作用机制及其作用特点根据其作用机制介绍siRNA设计中所遵循的基本原则目前常用的制备方法及这些方法的优缺点简单介绍药学领域RNAi的应用【教学方法】多媒体幻灯片演示 第七章 药物基因组学【教学目的与要求】一、掌握1. 药物基因组学的概念。2. 遗传变异与药物应答的关系，包括基因多态性与药物代谢、药物转运和药物效应靶分子。二、熟悉1. 药物效应的个体多样性。2. 药物基因组学的研究方法。3. 基因分析指导临床用药的案例。三、了解1. 单核甘酸多态性与国际人类基因组单体型图计划。2. 药物基因组学在药物研发中的作用和价值。【讲授时数】课堂讲授3学时。一、药物基因组学：0.

27、5学时二、药物效应的个体多样性：0.7学时，三、遗传变异与药物应答的关系：0.8学时。四、基因分析指导临床用药：0.5学时。五、药物基因组学在药物研发中的应用：0.5学时。【讲授内容】一、药物基因组学1. 概念2. 发展历史3. 研究方法，二、药物效应的个体多样性，三、遗传变异与药物应答的关系1. 基因多态性与药物代谢的关系2. 基因多态性与药物转运的关系3. 基因多态性与药物效应靶分子的关系四、基因分析指导临床用药。五、药物基因组学在药物研发中的应用。【教学方法】一、多媒体幻灯片展示示意图。二、典型案例分析。三、课堂讨论【自学内容】一、单核甘酸多态性二、国际人类基因组单体型图计划。【见习内容

28、】无第八章 药物转录组学【教学目的与要求】一、掌握1. 转录组学的概念、意义。2. 药物转录组学的概念。二、熟悉1. 转录组学的主要研究技术及其基本原理和优缺点。三、了解1. 转录组与基因组的关系。2. 药物转录组学的应用。【讲授时数】课堂讲授3学时。一、转录组和转录组学的概念、意义：1学时。二、转录组学的研究方法：1学时。三、药物转录组学：1学时。【讲授内容】一、转录组和转录组学的概念、意义。二、转录组学的研究方法。1. 基因芯片技术2. 大规模平行信号测序系统三、药物转录组学。1. 概念2. 应用【教学方法】一、多媒体幻灯片展示示意图。二、典型案例分析。三、课堂讨论【自学内容】一、基因表达系列分析。二、RNA测序技术。【见习内容】无第九章 药物蛋白质组学【教学目的与要求】一、掌握1. 蛋白质组和蛋白质组学的概念。2. 药物蛋白质组学的概念。二、熟悉1. 蛋白质组学的分类，蛋白质组学的主要研究技术及其基本原理。三、了解1. 蛋白质组和转录组的关系。2. 药物蛋白质组学的