分子生物学教学大纲(八年制)

医学分子生物学》教学大纲（临床医学八年制）课程编号：38030011课程名称：医学分子生物学学分：3总学时：56学时理论学时：40实验学时：16先修课程要求：细胞生物学和生物化学适应专业：临床医学八年制参考教材：1.胡维新主编 《医学分子生物学》.北京:科学出版社.20072．冯作化主编.《医学分子生物学》.北京:人民卫生出版社.20053.(美)本杰明·卢因编著.《基因VIII》.北京：科学出版社.20044.RobertF.Weaver编著.《MolecularBiology》(第二版).北京：科学出版社.20025.SambrookandRuussell编著.《MolecularCloning》(第三版).西安：世界图书出版公司.20026.胡维新主编.《医学分子生物学》长沙：中南大学出版社.20017．TimothyM.Cox&JohnSinclair编著.《MedicineMolecularBiology》.北京：科学出版社.20008．冯作化主编.《医学分子生物学》.北京:人民卫生出版社.20019．陈丙莺，陈子兴，主编.《分子生物学基础与临床》.南京：东南大学出版社.200010.张迺蘅主编.《医学分子生物学》.北京：北京医科大学出版社，1999一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程是口腔医学七年制、临床医学八年制必修基础课，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猛进的发展，已成为医学生教学不可缺少的一部分。本课程的教学目的和任务，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1.基本理论和基本知识1.基本理论和基本知识了解分子生物学的发展简史和医学的关系。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。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。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。DNA双脱氧末端终止法、Southernblot杂交、Northernblot杂交、DNA芯片技术和PCR等技术原理及其应用；RT-PCR和Real-timePCR技术原理及应用。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。蛋白质组、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。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；常用的基因功能分析方法：转基因技术、基因敲除技术、反义技术、RNA干扰技术。基因诊断的概念及其特点；基因诊断的常用技术。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。2、基本技能掌握人类基因组DNA提取的原理与方法。掌握琼脂糖凝胶电泳的原理和方法。掌握碱裂解法小量提取质粒DNA的原理和电泳分析方法。掌握重组质粒DNA的酶切鉴定及电泳分析方法。掌握PCR反应的操作步骤及PCR产物琼脂糖凝胶电泳检测方法。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；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：2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、Southernblot杂交、Northernblot杂交、DNA芯片技术和PCR等技术原理及其应用；RT-PCR和Real-timePCR技术原理及应用。熟悉：Westernblot原理及其应用。了解：RNA酶保护试验原理及应用；原位杂交技术；流式细胞术的应用；免疫组化方法的应用；其它PCR衍生技术。重点：Southernblot杂交和PCR等技术原理及应用；Northernblot杂交、DNA芯片技术、RT-PCR和Real-timePCR技术原理及应用。难点：DNA双脱氧末端终止法测序、RNA酶保护试验原理及应用及Real-timePCR原理。讲课时数：6学时教学方法（建议）：讲授法教学手段：多媒体教学教学内容：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3．DNA芯片技术的主要应用第五节Western免疫印迹技术第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：α－互补筛选；转染细胞的筛选；定点诱变技术原理。讲课时数：6学时教学内容：基因克隆工具酶1.限制性核酸内切酶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、λ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研究方法和进展目的要求掌握：蛋白质组、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。熟悉：生物信息学在蛋白质组学研究中的应用；酵母双杂交技术；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；定量蛋白质组学；疾病蛋白质组学的概念；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。授课学时：2学时基本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；常用的基因功能

分析方法：转基因技术、基因敲除技术、反义技术、RNA干扰技术。熟悉：血红蛋白病的发病分子机制；突变基因的结构分析方法、基因表达异常的主要分析方法的原理。了解：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。重点：基因突变的类型、特点及遗传学效应；常用的基因功能分析方法。难点：疾病分子机制的研究策略。讲课时数：4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1．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1．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基因功能研究与疾病机制分析教学方法（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。了解：血红蛋白病、传染病和肿瘤的基因诊断；ＤＮＡ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：4学时教学内容：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核酸分子杂交、聚合酶链式反应、单链构象多态性、限制性片段长度多态性、单核苷

酸多态性、DNA序列测定、生物芯片3.基因诊断技术路线和方法的选择直接诊断途径、间接诊断途径第二节遗传病的基因诊断1.血红蛋白病镰状细胞贫血病、β－地中海贫血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1.ＤＮＡ指纹图教学方法（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：基因转移的靶细胞;基因治疗的前景与问题。重点：基因治疗的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：4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．自杀基因治疗自杀基因系统；旁观者效应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反转录病毒载体：反转录病毒前病毒的结构特点腺病毒载体腺病毒相关病毒（AAV）载体单纯性疱疹病毒(HSV)载体：HSV的特点与用途2．非病毒载体介导的基因转移系统脂质体介导的基因转移技术受体介导的转移技术基因直接注射技术第三节基因转移的靶细胞1．造血细胞2．皮肤成纤维细胞3．肝细胞4．血管内皮细胞5.淋巴细胞6.肌肉细胞7.肿瘤细胞8.其他细胞第四节基因干预1．反义RNA反义RNA与基因表达调控；受体介导反义RNA转移技术；反义RNA的应用前景基因内部调节机制2．RNA干扰RNA干扰现象；RNA干扰的机制；RNA干扰的应用前景3．核酶核酶的设计；核酶的应用三链DNA三链DNA与基因表达；作用机制；技术关键；三链DNA的应用研究；体内应用面临的问题第五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Tet-Off/Tet-On基因表达调控系统的原理第六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肿瘤基因治疗的基本策略；肿瘤基因治疗的常用方法；3.病毒性疾病的基因治疗研究调节机体免疫应答；抗病毒复制4.其他疾病的基因治疗研究基因治疗的应用研究基本技术的原理与方法的原理3．病毒性疾病4．其他疾病第七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：基因调控元件的选择；安全高效载体的构建和转移技术的选择；靶细胞的选择教学方法（建议）：讲授法教学手段：多媒体教学四、实验要求1、实验目的：分子生物学实验是医学生实验技能与素质培养不可缺少的一个重要环节。通过分子生物学实验的教学，不仅使学生巩固和加强课堂所学的基础理论知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。2、基本原理主要包括人类基因组DNA的提取原理、凝胶电泳基本原理、质粒DNA提取原理、限制性核酸内切酶作用原理、聚合酶链反应原理等。3、实验方式与基本要求实验方式：实验在老师的指导下，由学生自己采取两人一组完成实验操作。具体基本要求如下：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．掌握重组质粒DNA的酶切鉴定方法。3．掌握琼脂糖凝胶电泳分析酶切结果。实验四：PCR及其产物电泳分析1．熟悉PCR反应的原理。2．掌握PCR反应的操作步骤以及PCR反应参数的选择与优化。3．掌握PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳检测方法。4、实验项目的设置与内容提要序号实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求实验类别内容提要1人类基因组DNA提取及琼脂糖凝胶电泳分析42研究创新性必修技术基础用细胞裂解液裂解细胞膜，收集细胞核，加入SDS破裂核膜，用蛋白酶K使核蛋白降解成小片段并从DNA上解离下来，经苯酚﹑氯仿抽提去除蛋白质，无水乙醇沉淀DNA，75%乙醇洗涤DNA沉淀，真空干燥后，溶解于TE中即得到高分子量的DNA。然后经1.0%琼脂糖凝胶电泳分析DNA的质量。2质粒DNA的提取及电泳分析42研究创新性必修技术基础采用碱裂解法小量提取质粒DNA。首先收获过夜培养的细菌，然后通过在低盐、高pH值情况下的变性和高盐、低pH值情况下的复性，以及通过苯酚、氯仿去除蛋白质等过程将质粒DNA分离、纯化。并用1.0%琼脂糖凝胶电泳分析质粒DNA。3PCR及其产物电泳分析42研究创新性必修技术基础PCR反应是在耐热的DNA聚合酶作用下，催化一对特异引物之间DNA片段合成的基因扩增技术。由变性、退火、延伸三个步骤组成一个循环周期。每个