《分子生物学》课程教学大纲

第页《分子生物学》课程教学大纲课程名称：分子生物学（molecularbiology）课程类别：专业主干课适用专业：生物科学

考核方式：考试总学时、学分：48

学时

3

学分

其中实验学时：0

学时一、课程教学目的本课程是生物工程专业任选课程。《分子生物学》是一门近年来发展迅速并且在生命科学领域里应用越来越广泛、影响越来越深远的一个学科。从学科角度来讲，分子生物学涵盖面非常广。该课程是研究生物大分子(核酸、蛋白质)的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学，从分子水平研究生命本质。包括核酸/基因组的结构及功能，生物信息的传递，分子生物学的研究方法，基因组与比较基因组学，基因表达调控与调控，以及分子生物学与人类健康和发育。另外，将介绍人类基因组计划、基因芯片、分子杂交等分子生物学前沿知识。通过本课程的学习，要求学生了解分子生物学的研究方法及发展状况。系统掌握该课程的基本概念，注意各部分内容关系。对一些关键技术要求掌握其原理和主要步骤。在对课程融会贯通基础上，能够对一些综合性的问题进行分析并提出解决方案。另外与其他学科的交叉、联系也需要掌握。引用一系列分子生物学研究工作实例，将分子生物学的基本研究思路和基本研究方法介绍给学生。本课程以多媒体教学为主，课堂辅助答疑为辅；结合网上资源和课程软件，基本上实现学生不限时段的网上学习、在线交流等功能。二、课程教学要求通过多媒体教学的方式，向学生展示更生动的图片、动画以说明复杂的基因结构和基因表达调控机理，使学生接触到更丰富、更前沿的分子生物学知识，最终要求学生：

1

）掌握核酸分子的精细结构和原核、真核基因组的结构特点；

2

）通过掌握几个典型的原核、真核基因表达调控的例子，深刻了解基因表达的精细性、复杂性和高度可调控性；

3

）了解基因表达与生物体不同发育阶段、不同生理机能的关系；

4

）掌握分子生物学研究的基本思路和方法，并能够活学活用。1.

理论和知识方面掌握分子生物学的定义。熟悉分子生物学研究内容。了解分子生物学简史。掌握基因的定义和功能、原核生物和真核生物基因特征，熟悉细胞器和亚细胞结构基因特征。掌握基因组的定义，原核生物和真核生物基因组结构，熟悉线粒体、叶绿体和细胞器的基因组结构。了解人类基因组计划及其在药学研究中的应用。掌握染色质和染色体的化学成分及组成、染色质和染色体的功能。掌握原核和真核生物DNA的复制、转录翻译的特点。了解转座子的结构分类和结构特征、转座效应、原核生物和真核生物的转座子，了解转座子机制，了解逆转录病毒和逆转录转座子。掌握蛋白质合成的机制、蛋白质合成后的加工。了解蛋白质的转运机理。掌握原核生物基因表达调控机理、掌握乳糖操纵子和色氨酸操纵子基因结构及表达调控、转录后调控。熟悉λ噬菌体基因组及表达调控。了解其他操纵子基因结构及表达调控。掌握真核生物基因结构与基因调控方式。掌握基因表达与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统的基因调控。了解DNA病毒、RAN病毒和反转录病毒的特征、结构及复制。2.

能力、技能方面掌握质粒的遗传学类型、质粒DNA特性，熟悉细菌质粒和真核生物质粒。掌握遗传重组。了解遗传重组在分子生物学中的应用。掌握基因工程原理及基本操作。了解基因克隆的应用。三、先修课程生物化学、遗传学、分子生物学、高等数学四、课程教学重、难点总体重点：从总体上讲，本课程以DNA的结构和功能，基因的表达（蛋白质的合成），基因的调控为重点，使学生对之有较为系统的了解。总体难点：从总体上讲，基因表达的三大过程即基因DNA的复制过程、转录过程和翻译过程是本课程的难点，这一章除了要求学生有较强的生物化学和遗传学的基础知识外，还要对整个DNA和蛋白质结构和功能体现的整个流程有一个整体的概念，因此在授课的过程中，首先要对各个过程进行详细的解说，使学生有一个整体上的了解，然后分别重点介绍其中的分子水平的机制。另外，分子生物学方法日新月异，更新速度较快，而且大量研究方法是针对某一个比较大的研究目标而设定的，方法两章也是难点，因此在教学过程中可以适当取舍，同时对重要的基本方法一定要讲解清楚，对程序复杂的大方法是学生了解其基本原理和基因应用领域即可。第三个方面，由于分子本身比较抽象，大量的原理和过程需要通过图片、动画形式予以突破。五、课程教学方法与教学手段课堂讲授，启发式教学，多媒体演示，最好在能上网的教室中进行。六、课程教学内容第一章绪论（3学时）1．教学内容(1)

分子生物学的发展历史现代分子生物学的发展特点。(2)

现代分子生物学的发展特点。2．重、难点提示重点：(1)

分子生物学的发展历史以及现代分子生物学的发展特点；(2)

分子生物学的定义、三大原则、四大主要领域，以及DNA重组技术的概念难点：无。第二章染色体与DNA（3学时）1．教学内容(1)

原核生物和真核生物染色体的组成，DNA复制的调控，DNA修复的类型，真核生物中的转座子及其作用机制，转座作用的遗传学效应。(2)DNA的结构、DNA复制过程。(3)DNA多态性、replicon、replicationfork、transposon。(4)

原核生物和真核生物DNA复制的特点，真核细胞DNA序列分类，转座子的类型及其结构特征(5)

真核生物和原核生物基因组的结构特点，DNA复制的酶类体系，原核生物和真核生物DNA复制的特点，转座子的类型及其结构特征。2．重、难点提示重点：(1)

原核生物和真核生物基因组的结构特点。(2)DNA复制的几种方式。(3)DNA复制的酶类体系。难点：(1)

区分真核生物和原核生物基因组的结构特点。(2)

区分原核生物和真核生物DNA复制的特点。第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA（3学时）1．教学内容(1)RNA聚合酶的晶体结构，DNA转录循环理论，“穷追”模型。(2)

抗终止方式，帽子结构的类型，RNA剪接的过程及剪接的分类。(3)RNA的编辑、再编码及化学修饰的生物学意义。(4)

核酶的分类及其作用，RNA在进化中的地位。(5)

转录基本过程，帽子结构、PolyA尾的形成过程，内含子剪辑过程，转录的抑制,转录、转录起始位点、promoter、terminator、enhancer、SD序列、转录单元inton、exon、ORF、GU-AG法则、剪接、内含子的剪接、可变剪接、单顺反子、多顺反子、基因、CDS与非编码区、RNA的编辑、RNA的再编码、核酶。2．重、难点提示重点：(1)

转录过程中相关概念的掌握。(2)

大肠杆菌RNA聚合酶组成以及如何参与转录起始，真核生物RNA聚合酶的分类、转录产物以及其特性，转录复合物的类型及作用，原核生物和真核生物启动子的组成。(3)

大肠杆菌的启动子与终止子如何控制其转录的起始与终止，增强子的功能、特性;原核生物和真核生物基因转录起始位点上游区结构的差异，真核生物对转录的影响（即TATA区和上游启动子元件的作用），原核生物和真核生物mRNA的特征，帽子结构和PolyA尾的作用及其形成时间，RNA化学修饰的种类。难点：(1)

大肠杆菌RNA聚合酶组成以及如何参与转录起始，真核生物RNA聚合酶的分类、转录产物以及其特性，转录复合物的类型及作用，原核生物和真核生物启动子的组成，增强子的功能、特性。(2)

原核生物和真核生物基因转录起始位点上游区结构的差异，真核生物对转录的影响（即TATA区和上游启动子元件的作用），原核生物和真核生物mRNA的特征，帽子结构和PolyA尾的作用及其形成时间，RNA化学修饰的种类。(3)

大肠杆菌的启动子与终止子如何控制其转录的起始与终止。第四章生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质（5学时）1．教学内容(1)

密码子与反密码子配对中的“摆动假说”

。(2)

校正tRNA作用机制、蛋白质的生物学合成机制、蛋白质合成的抑制、蛋白质的降解。(3)

翻译、同义密码子、同义突变、无义突变、错义突变、分子伴侣、信号肽。(4)

真核生物和原核生物核糖体RNA组成及其功能，核糖体中tRNA的结合位点，核糖体的活性中心。2．重、难点提示重点：(1)

核糖体中tRNA的结合位点，核糖体的活性中心，蛋白质的生物学合成机制。(2)

遗传密码的性质，起始密码子和终止密码子，tRNA组成和结构上的特点，tRNA的功能和类型，氨酰-tRNA合成酶的作用，核糖体的结构和功能。(3)

蛋白质的生物学合成机制（过程、起始因子、延伸因子、释放因子），蛋白质前体的加工修饰。难点：(1)

真核生物与原核生物翻译起始氨基酸、形成翻译起始复合物的区别。(2)

肽链的延伸过程，肽链的终止。(3)

蛋白质转运机制的分类。第五－六章分子生物学研究方法（12学时）1．教学内容(1)

重组DNA技术的发展史，重组DNA技术的基本工具，凝胶电泳的类型及制备，基因组DNA文库的构建，mRNA的分离过程，cDNA文库的构建，基因文库的筛选方法，SNP的检测技术，cDNA差示分析法、Gateway大规模克隆技术和基因图位克隆技术的原理，蛋白质质谱分析技术。(2)

限制性核酸内切酶、载体、电泳迁移率、细菌转化、基因组DNA文库、SNP、DNA遗传标记、等位位点、基因型和基因分型、haplotype、基因克隆、蛋白质组学。(3)

核酸凝胶电泳技术的原理，PCR技术原理，实时荧光定量PCR分类，TaqMan探针具有的三要素，基因组DNA大片段文库YAC、BAC文库的组成及优缺点，提高基因组DNA文库代表性和随机性的策略。(4)

总RNA的提取及注意事项，cDNA的合成，cDNA文库的特点，SNP的分类及应用。(5)

基因克隆技术类型及其适用范围－重点掌握RACE技术的原理，双向电泳技术的原理，westernblotting的技术原理、实验步骤及影响因素。(6)

研究基因功能的常用分子生物学技术,

基因表达系列分析技术、酵母单杂交系统、酵母双杂交系统、细胞内蛋白质互作技术、噬菌体展示技术、蛋白质磷酸化分析技术的原理及应用，原位杂交技术（自学），体外蛋白质互作技术（自学），利用酵母鉴定靶基因功能（自学）。2．重、难点提示重点：(1)

核酸凝胶电泳技术的原理。(2)PCR技术原理，RACE技术的原理。(3)westernblotting的技术原理及实验步骤。(4)

基因芯片技术的原理。(5)

基因定点突变技术的原理、基因敲除技术的原理。(6)RNAi技术的原理。难点：(1)cDNA文库的构建。(2)

基因文库的筛选方法。(3)

新方法如基因表达系列分析技术、RNA选择性剪接、原位杂交技术、基因定点突变技术、基因芯片、基因敲除技术、RNAi技术等各项技术原理的理解。第七章基因的表达与调控（上）－原核基因表达调控模式（9学时）1．教学内容(1)

基因表达调控、操作子、弱化子、葡萄糖效应（降解物抑制作用）。(2)lac操纵子中的其它问题，trp操纵子弱化机制的实验依据，trp操纵子的其它调控机制，双启动子的生理功能。(3)

依据表达模式蛋白质的分类，原核生物基因表达的特点，原核生物基因表达调控的表现，原核生物基因表达调控的类型与特点，乳糖操纵子、色氨酸操纵子组成及基因调控的机制。(4)

转录水平上的其它调控方式，转录后调控。(5)

其它操纵子。2．重、难点提示重点：(1)

原核生物基因表达调控的类型与特点。(2)

乳糖操纵子、色氨酸操纵子基因调控的机制。难点：(1)

乳糖操纵子。(2)

色氨酸操纵子基因调控的机制。(3)

阿拉伯糖操纵子。第八章基因的表达与调控（下）－真核基因表达调控一般规律（9学时）1．教学内容(1)genefamily，基因扩增，基因重排，顺式作用元件，反式作用因子。(2)

真核生物基因结构与转录活性的影响，蛋白质磷酸化对基因转录的调控，蛋白质乙酰化对基因表达的影响，激酶与热激蛋白对基因表达的影响。(3)

真核生物基因表达调控的特点以及调控的类型。(4)

真核基因转录机器的主要组成，增强子对转录的影响。(5)

反式作用因子DNA结合域的5种常见结构及特点，RNA的加工成熟和翻译水平的基因表达调控的机制。2．重、难点提示重点：(1)

真核基因转录机器的主要组成。(2)

反式作用因子DNA结合域的5种常见结构及特点。(3)RNA的加工成熟和翻译水平的基因表达调控的机制。难点：RNA的加工成熟和翻译水平的基因表达调控的机制。第九章疾病与人类健康（1学时）1．教学内容本章内容与先修学科微生物学有大量重复，定性为自学；相关内容穿插在其他章节中讲述。2．重、难点提示重点：基因治疗的主要途径，用于基因治疗的病毒载体应具备的基本条件。难点：癌基因的类型，基因治疗的主要途径，用于基因治疗的病毒载体应具备的基本条件，目前基因治疗中常用的非病毒载体。第十章基因与发育（1学时）1．教学内容本章内容与先修学科遗传学有大量重复，定性为自学；相关内容穿插在其他章节中讲述。2．重、难点提示重点：免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达。难点：免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达。第十一章基因组与比较基因组学（2学时）1．教学内容(1)DNA测序技术的种类，大规模DNA序列的拼接，人类基因组计划的科学意义，比较基因组学的应用，其它基因组，基因组数据的挖掘与分析，基因组数据的比较研究。(2)

荧光标记物测序法和焦磷酸测序法的原理，鸟枪法测序技术的原理及优缺点。(3)

基因组、基因组学、功能基因组学、比较基因组学、HGP、STS、EST。(4)Sange