《医学分子生物学》教学大纲

1、医学分子生物学教学大纲课程编号：280301Z1课程名称：分子生物学英文名称：Medical Molecular Biology学时与学分：总学时：36 理论学时：20 实验学时：16 学分：1.5先修课程：细胞生物学 生物化学适应专业：医学类五年制、七年制、八年制教材及参考书 ：医学分子生物学(第二版)胡维新主编.北京: 科学出版社. 2014医学分子生物学冯作化主编.北京: 人民卫生出版社. 2005基因X (美)克莱博斯 等编著.北京：科学出版社. 2011Molecular Biology. Robert F. Weaver编著. (第二版). 北京：科学出版社. 2002 Molec

2、ular Cloning. Sambrook and Ruussell编著. (第三版). 西安：世界图书出版公司. 2002 Medicine Molecular Biology. Timothy M. Cox & John Sinclair编著. 北京：科学出版社. 2000分子生物学基础与临床陈丙莺，陈子兴，主编. 南京：东南大学出版社. 2000医学分子生物学张迺蘅主编. 北京：北京医科大学出版社，1999分子生物学习题集刘静 曾海涛 主编.中南大学出版社.2012 一、课程的性质和任务分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质及其规律的科学，近年来已在医药卫生及其它领域有着突飞

3、猛进的发展，已成为医学教学不可缺少的一部分。本课程的主要任务是使学生掌握分子生物学的基本理论、基本知识与基本技能，同时熟悉分子生物学在医学领域的应用，了解分子生物学的主要新进展和新技术。 二、课程的基本要求基本理论和基本知识了解分子生物学的定义、研究对象和研究内容；分子生物学的发展简史和医学的关系。掌握基因、结构基因及基因组的概念；真核基因与原核基因的结构特点；顺式作用元件的类型及特点；病毒、原核生物和真核生物基因组结构特点；人类基因组结构特点。掌握基因表达、基因表达调控、操纵子、多顺反子、反式作用因子、顺式作用元件等基本概念；原核生物基因转录起始的调控机制；真核生物转录水平的调控机制。 熟悉

4、原核基因表达和真核基因表达的特点；原核生物基因转录终止的调控；真核生物基因组DNA水平调控的不同方式；转录后调控的不同环节及意义；翻译水平和翻译后水平调控的基本环节。掌握DNA损伤与修复的概念；切除修复、重组修复和跨损伤修复的概念及机制。掌握限制性核酸内切酶的概念与特点；载体的概念；质粒的特点；基因克隆的基本过程；外源基因在大肠杆菌和哺乳动物细胞中表达的基本要素。掌握蛋白质组、蛋白质组学及功能蛋白质组学的概念；蛋白质组学的基本研究方法：双向电泳、质谱技术、酵母双杂交。掌握基因突变的概念；基因突变的类型及特点；基因突变的遗传学效应。熟悉血红蛋白病的发病分子机制。了解疾病分子机制的研究策略。 掌握

5、基因诊断的概念及其特点；基因诊断的常用技术。熟悉基因诊断技术路线和方法的选择；血红蛋白病的基因诊断。掌握基因治疗的概念、基本策略及常用载体；治疗基因的受控表达原理与方法。10. 掌握人类基因组DNA提取的基本原理；碱裂解法小量提取质粒DNA的原理和方法；琼脂糖凝胶电泳检测质粒DNA方法；限制性核酸内切酶消化DNA的原理；重组质粒DNA的酶切鉴定方法；PCR反应的操作步骤以及PCR反应参数的选择与优化；PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳检测方法。熟悉人类基因组DNA提取的基本方法；琼脂糖凝胶电泳的原理和操作。三、课程的基本内容以及重点、难点 绪论【目的要求】了解：分子生物学的定义、研究对象和研究内容

6、；分子生物学发展简史；生物遗传物质的发现；现代分子生物学的建立和深入发展；分子生物学与相关学科的关系；分子生物学在医学和生物学中的应用。【讲课时数】1 学时【教学内容】第一节 分子生物学的研究对象1.分子生物学的定义2.分子生物学的研究内容第二节 分子生物学发展简史1.生物遗传物质的发现2.现代分子生物学的建立3.现代分子生物学的深入发展第三节 分子生物学与相关学科的关系1.分子生物学与生物化学2.分子生物学与细胞生物学3.分子生物学与遗传学4.分子生物学与生物技术第四节 分子生物学与医学未来1.分子生物学在医学和生物学中的应用2.分子生物学与基础医学 3.分子生物学和病理学 【教学方法（建议

7、）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第二章 基因与基因组【目的要求】掌握：基因、结构基因及基因组的概念；真核基因与原核基因的结构特点；顺式作用元件的类型及特点；病毒、原核生物和真核生物基因组结构特点；人类基因组结构特点。熟悉：基因组学的概念；人类基因组作图；质粒、转座因子、基因家族的特征。了解：乙肝病毒、反转录病毒基因组结构特点；人类基因组计划；基因组学的研究内容。【重点】基因的结构，顺式作用元件的类型及特点；病毒、原核生物和真核生物基因组结构特点；人类基因组特点。【难点】基因的结构；人类基因组的结构特点。【讲课时数】2 学时【教学内容】基因基因概念的发展基因的化学本质基因的概念基因的结构基因组

8、病毒基因组原核基因组真核基因组人类基因组基因组学【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第五章 基因表达的调控【目的要求】掌握: 基因表达、基因表达调控、操纵子、多顺反子、反式作用因子、顺式作用元件等基本概念；原核生物基因转录起始的调控机制；真核生物转录水平的调控机制；转录后调控的不同环节及意义。熟悉: 原核基因表达和真核基因表达的特点；原核生物基因转录终止的调控；真核生物基因组DNA水平调控的不同方式；翻译水平和翻译后水平调控的基本环节；基因表达的调控网络与协同控制。了解: 原核生物翻译水平的调控机制；反式作用因子的作用方式。【重点】 乳糖操纵子的转录调控机制；真核基因转录水平及转

9、录后水平的调控机制。【难点】原核基因操纵子的转录终止的调控机制。【讲课时数】2 学时【教学内容】第一节 原核生物基因表达的调控1原核生物基因表达的特点2原核生物基因表达调控的机制 转录起始的调控；转录终止的调控；翻译水平的调控第二节 真核生物基因表达的调控1真核生物基因表达的特点2真核生物基因表达调控的机制 基因组DNA水平的调控；转录水平的调控；转录后水平的调控；翻译水平的调控； 翻译后水平调控第三节 基因表达的调控网络与协同控制转录调控物的活性调节转录因子调节基因表达的几种方式转录过程与前体mRNA的加工协调mRNA出核运输与前体mRNA的加工和转录过程偶联基因表达调控发生的多个环节【教学

10、方法（建议）】讲授法【教学手段】多媒体教学第六章 DNA损伤与修复【目的要求】掌握：DNA损伤与修复的概念；DNA修复的主要方式：切除修复、重组修复和跨损伤修复的概念及机制。熟悉：真核生物诱导修复的主要机制。了解：DNA损伤的因素、类型及其效应；DNA损伤和修复的生物学意义。【重点】DNA修复的主要方式及特点。【难点】 真核生物诱导修复的主要机制与特点。【讲课时数】2 学时【教学内容】第一节 DNA损伤的原因及后果DNA分子的自发性损伤DNA复制产生误差；DNA的自发性化学变化；物理因素引起的DNA损伤紫外线照射引起的DNA损伤；电离辐射引起的DNA损伤；化学因素引起的DNA损伤烷化剂对DNA

11、的损伤；碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤；DNA损伤的后果 4. DNA损伤的检测和DNA损伤相关的蛋白质第二节 DNA修复1错配修复2. 直接修复3碱基切除修复4. 核苷酸切除修复5重组修复6跨损伤修复7线粒体损伤和修复8. 基因的损伤与修复异常所致的疾病【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第七章 基因结构与表达分析的基本策略【目的要求】掌握：DNA双脱氧末端终止法、 Northern blot杂交、 PCR、Real-time PCR技术原理及应用、RNA干扰技术。熟悉：免疫共沉淀技术、酵母双杂交系统、Western blot 原理及其应用。了解：原位杂交技术；免疫组化 【重

12、点】PCR 技术原理及应用；Northern blot杂交、 RNA干扰技术。【难点】PCR 技术原理【讲课时数】3学时【教学内容】 第一节 DNA序列分析1. 双脱氧末端终止法2. 化学降解法3. DNA序列分析的自动化第二节 核酸分子杂交技术核酸分子杂交的原理Southern印迹杂交Northern 印迹杂交斑点杂交和狭缝印迹杂交原位杂交液相杂交第三节 聚合酶链式反应PCR反应基本原理耐热的DNA聚合酶PCR引物及设计原则PCR反应条件的优化常用的PCR改进技术第四节 基因芯片和微阵列技术 1芯片制备技术 2样品制备与杂交反应 3DNA芯片技术的主要应用第五节 Western免疫印迹技术第

13、六节 基因结构与表达分析的其它技术1.cDNA末端快速扩增技术2.PCR产物单链构象多态性检测3.限制性片段长度多态性【教学方法（建议）】讲授法【教学手段】多媒体教学 第八章 基因工程与基因体外表达【目的要求】掌握：限制性核酸内切酶的概念与特点；载体的概念；质粒的特点；基因克隆的基本过程；外源基因在大肠杆菌和哺乳动物细胞中表达的基本要素。熟悉：其他常用工具酶的特点；定点诱变技术原理；真核细胞转染的方法及基本原理。了解：昆虫表达系统、酵母表达系统特点；电子克隆概念。【重点】基因克隆的基本过程。【难点】互补筛选；转染细胞的筛选；定点诱变技术原理。【讲课时数】2学时【教学内容】基因克隆工具酶1.限制

14、性核酸内切酶2.其他常用工具酶第二节 基因克隆的载体1.常用的克隆载体 质粒、噬菌体、黏性质粒、M13噬菌体、病毒载体2.表达载体 原核表达载体、真核表达载体第三节 基因克隆的基本过程1.目的基因获取2.载体的选择和准备3.DNA片段的体外连接4.重组DNA导入宿主细胞5.重组DNA的筛选与鉴定第四节 真核细胞的转染1.真核细胞转染的方法与基本原理2.转染细胞的筛选第五节 基因的改造1.基因定点诱变技术2.基因定点诱变技术的应用第六节 克隆基因的表达1.大肠杆菌表达系统2.哺乳动物细胞表达系统3.其他表达系统第七节 电子克隆【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第九章 蛋白质组学的

15、研究方法和进展【目的要求】掌握：蛋白质组、蛋白质组学及功能蛋白质组学的概念；蛋白质组学的基本研究方法：双向电泳、质谱技术、酵母双杂交。熟悉：生物信息学在蛋白质组学研究中的应用；定量蛋白质组学；噬菌体表面显示技术及基于质谱的蛋白质相互作用研究方法；蛋白质芯片技术。了解：蛋白质组学的产生与发展、蛋白质组学在疾病研究中的应用。【重点】蛋白质组学的基本研究方法。【难点】蛋白质功能模式的研究方法。【讲课时数】2学时【教学内容】蛋白质组学的概念及其发展简史1蛋白质组学的概念2蛋白质组学的产生和发展第二节 蛋白质组学研究方法概述1蛋白质组表达模式的研究方法2蛋白质组功能模式的研究方法第三节 蛋白质组学在疾病

16、研究中的应用【教学方法（建议）】讲授法【教学手段】多媒体教学第十一章 疾病产生的分子基础【目的要求】掌握：基因突变的概念；基因突变的类型及特点；基因突变的遗传学效应。熟悉：血红蛋白病的发病分子机制；细胞间异常信号、细胞内因素、翻译后加工运输障碍及病原生物基因导致的疾病。了解：疾病分子机制的研究策略。【重点】基因突变的类型、特点及遗传学效应。【难点】疾病分子机制的研究策略。【讲课时数】2 学时【教学内容】基因结构改变引起疾病1基因突变的类型2基因突变的遗传效应3结构基因变异引起疾病调控序列变异引起疾病细胞间异常信号导致基因表达异常 细胞间信号异常与疾病细胞内因素导致基因表达异常引起的疾病1细胞内

17、信号异常2异常DNA甲基化第四节 翻译后加工运输障碍引起疾病翻译后加工酪氨酸酶翻译后加工异常与白化病第五节 蛋白质降解异常引起疾病蛋白质降解异常泛素-蛋白酶体途径病原生物基因引起疾病 病原生物基因引起疾病的机理及特点疾病分子机制的研究策略基因结构人分析主要方法基因表达水平分析主要技术【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第十二章 基因诊断【目的要求】掌握：基因诊断的概念及其特点；基因诊断的常用技术。熟悉：基因诊断技术路线和方法的选择；血红蛋白病的基因诊断。了解：传染病和肿瘤的基因诊断；指纹图的应用。【重点】基因诊断的常用技术。 【难点】遗传病、肿瘤等疾病的基因诊断。【讲课时数】2学

18、时【教学内容】第一节 基因诊断的技术和方法 1. 基因诊断概念、特点及临床意义 2. 基因诊断中常用的分子生物学技术 3. 基因诊断技术路线和方法的选择第二节遗传病的基因诊断 血红蛋白病第三节传染病的基因诊断 1. 病毒性疾病 2. 细菌引起的疾病第四节肿瘤的基因诊断 1. 原癌基因与抑癌基因的检测 2. 常见肿瘤的基因诊断第五节基因诊断在法医学上的应用【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学第十三章 基因治疗原理与研究进展【目的要求】掌握：基因治疗的概念、基本策略及常用载体；治疗基因的受控表达原理与方法。熟悉：基因转移的基本技术；基因干预的基本策略；基因治疗的应用研究。了解：基因转

19、移的靶细胞;基因治疗的前景与问题。【重点】基本策略及常用载体；治疗基因的受控表达原理与方法。【难点】治疗基因的受控表达原理与方法。【讲课时数】2学时【教学内容】第一节 基因治疗的基本策略1基因置换2基因添加 3基因干预4自杀基因治疗5. 基因免疫治疗第二节 基因转移的基本技术1病毒介导的基因转移系统2非病毒载体介导的基因转移系统 第三节 基因干预1 反义RNA 2 RNA干扰 3 核酶 第四节 治疗基因的受控表达 1基因内部的调节机制2基因外部的调节机制 3利用病灶微环境使治疗基因特异性表达4. 治疗基因的诱导表达第五节 基因治疗的应用研究1. 遗传病的基因治疗研究2. 恶性肿瘤基因治疗研究3

20、. 病毒性疾病的基因治疗研究4. 其他疾病的基因治疗研究第六节 基因治疗的前景与问题1 安全性问题2 伦理问题3. 当前存在的技术问题【教学方法（建议）】 讲授法【教学手段】多媒体教学四、实验要求(一) 实验方式：本大纲的实验由学生（2人/组）独立操作完成。在带教老师的指导下，要求学生通过学习，能基本掌握分子生物学常用实验的基本原理和操作。（二）具体实验要求如下： 实验一：人类基因组DNA提取及琼脂糖凝胶电泳分析1熟悉分子生物学实验的操作特点。2掌握人类基因组DNA提取的基本原理。3熟悉人类基因组DNA提取的基本方法。4熟悉琼脂糖凝胶电泳的原理和操作。实验二：质粒DNA的提取及电泳分析1掌握碱裂解法小量提取质粒DNA的原理和方法。2掌握琼脂糖凝胶电泳检测质粒DNA方法。3熟悉质粒DNA提取与真核细胞核DNA提取的异同点。实验三：DNA的限制性酶切及电泳分析1掌握限制性核酸内切酶消化DNA的原理。2掌握