生物工程专业《分子生物学》教学大纲

【分子生物学】【MolecularBiology】一．基本信息课程代码：【100792】课程学分/学时：【3/48】面向专业：【生物工程专业】课程性质：【学科基础必修课】开课院系：生物与医学工程学院使用教材：主教材【基础分子生物学郑用琏北京：高等教育出版社2007】辅助教材【LEWIN`SGENESX，JocelynEskers等JonesandBartlettPublishers2009】参考教材【现代分子生物学（第四版）朱玉贤,李毅北京:高等教育出版社2013】先修课程：【微生物学103651（4.0）、生物化学100711（4.0）】并修课程：【普通遗传学103601（3.0）】后续课程：【基因工程原理100861（2.0）】二．课程目标本课程是4年制生物工程专业的专业必修课。分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学，通过研究生物分子的结构、功能和生物合成等方面来阐明生命现象的本质。在教学过程中通过专业知识的讲述及分子生物发展史中重要实验的解析，不断提高学生分析问题，解决问题的能力。通过本课程的学习，学生应掌握核酸（基因）的结构与功能，其复制，转录，翻译等过程及这些过程调控的的原理及规律；为基因工程原理学习及分子生物学实验操作提供基础；学生具备独立阅读相关专业文献的能力，通过文献查阅，可了解分子生物学的新进展及学科存在问题。要达成的课程目标如下:课程目标1（知识目标）:掌握分子生物学所必备的基础知识，并将其应用于生物工程中涉及的生物相关知识。课程目标2（能力目标）:能够掌握分子生物学的基本原理及实践技能，发现分子生物学相关领域的科学问题，并提出相应的实验设计方案。课程目标3（素质目标）:能够养成学以致用的素养，从分子生物学角度主动思考关注社会热点、前沿问题，将所学分子生物学知识与合成生物学相结合，理解其在合成生物学中的地位。使学生树立正确的学习观和价值观；具备质疑求实的科学态度和严谨的逻辑思维；塑造学生的职业精神与工匠精神，增强学生的时代责任感和使命感。三．课程目标和毕业要求的对应关系和支撑矩阵表1课程目标和毕业要求的对应关系和支撑矩阵毕业要求毕业要求指标点课程目标及其支撑强度系数课程目标1课程目标2课程目标3支撑强度1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。1.3能够将生物工程专业所必备的生物基础知识应用于生物工程中涉及的生物相关知识的分析、讨论。√H4.研究：掌握具有现代生物化学、微生物发酵与工程、生物工程实验等实验操作技能，能够基于科学原理并采用科学方法对生物工程及其相关领域的复杂问题进行研究，包括实验设计、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4.1能够掌握生物化学、微生物学等生物工程相关学科的基本原理及实践技能，发现生物工程相关领域的科学问题，并提出相应的实验设计方案。√√H四．课程内容（一）教学内容结构关系图分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，是生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。本课程主要以核酸为对象，以中心法则为主线，阐述分子生物学的基本内容，通过对基因的组成、复制、损伤修复、分子重组、转座、转录、反转录、翻译、基因调控等概念的学习，掌握遗传信息传递与基因表达过程及生物体内对这些过程的调控机制；同时介绍以分子研究过程中发展的技术，使学生掌握一些基本的分子生物学操作方法，为将来指导实践提供帮助。中心中心法则应用（分子生物学技术）（二）课程内容表2教学内容及对应的课程目标课程内容对应课程目标学生教学成果学时安排第一章绪论第一节．分子生物学的概念1，2，3掌握分子生物学定义、研究内容及、发展史与相关学科关系，并进一步让学生了解该学科发展趋势。了解本课程学习内容及与生物化学、细胞生物学及遗传学等相关课程区别与联系。2第二节．分子生物研究内容第三节．分子生物发展史第四节．21世纪分子生物研究发展趋势第二章核酸的结构与功能第一节．核酸是细胞的遗传物质1掌握核酸的分子组成；DNA的一级结构、高级结构及其功能；几种主要RNA（mRNA、tRNA）的结构与功能；DNA的理化性质及应用。4第二节．核酸的化学组成与共价结构第三节．DNA分子的二级结构第四节．DNA分子的高级结构第五节．真核生物的染色体及其组装第六节．RNA的高级结构第七节．核酸的变性、复性与分子杂交第三章基因与基因组的结构第一节．基因的概念及命名1了解基因的基本组成；原核、真核生物基因构成的区别；几个具代表性的病毒和细菌的基因组形式。4第二节．真核生物的断裂基因第三节．基因及基因组的大小与C值矛盾第四节．重叠基因第五节．几个代表物种基因组大小及形成形式第六节．真核生物基因家族第四章DNA复制第一节．复制概述1，2掌握原核与真核生物复制起始位点核酸序列特征、引发酶作用与功能及复制终止位点来了解不同复制过程。并了解端粒及端粒酶对真核基因基因组复制影响。6第二节．细菌的DNA复制过程第三节．真核生物DNA的复制第四节．DNA复制的调节控制第五节．真核生物DNA复制的调控（端粒及端粒酶）第五章DNA的损伤、修复和基因突变第一节．DNA损伤的概念及类型1，2掌握形成DNA损伤的主要原因及在分子水平的表现形式，对应损伤具有的修复类型及修复机制；由损伤引起的突变，指出DNA复制错误引致的自发突变是突变的主要来源。4第二节．DNA损伤的修复第三节．基因突变第六章DNA的重组与转座第一节．DNA的重组1，2，3掌握重组的类型，同源重组的分子基础及转座机制与遗传效应，并了解转座子作为遗传工具的应用。掌握细菌不同转座子序列特征，真核生物以玉米AC-DS系统及果蝇P转座子为例了解它们的特点及效应。学习BarbaraMcClintock发现转座子背后的故事4第二节．DNA的转座第七章RNA的转录与转录后加工第一节．转录概述1，2掌握转录的基本概念，大肠杆菌RNA聚合酶及其转录，真核生物的RNA聚合酶及其转录及RNA的转录后加工。4第二节．细菌的RNA聚合酶及其转录第三节．真核生物的RNA聚合酶及其转录第四节．启动子和转录因子第五节．转录的终止及终止因子第六节．原核生物RNA的转录后加工第八章RNA的逆转录第一节．逆转录1，2掌握逆转录存在形式，逆转录病毒序列特征及逆转录过程，并了解由逆转录引起的逆转录转座子序列特征及形成过程2第二节．逆转录转座子第九章遗传密码遗传密码1掌握遗传密码的生物特性，遗传密码的通用性及在个别情况下的特殊性。2第十章蛋白质的生物合成—翻译第一节．蛋白质生物合成概述1，2掌握氨基酰-tRNA合成酶的催化活性及特异性，三种RNA在蛋白质合成中的功能；原核生物翻译起始的过程，真核生物翻译起始的特点，原核生物肽链延长的三个步骤及延长因子的作用；翻译后加工的形式及意义；蛋白质靶向输送的过程及意义；几个代表性抗生素阻断蛋白质生物合成的作用的机理。4第二节．蛋白质生物合成的分子基础第三节．翻译的过程第四节．蛋白质的运输及翻译后修饰第十一章原核生物的基因表达调控第一节．操纵子概述1，2掌握原核生物基因存在形式及表达的特征，并以几个例子讲述原核生物基因表达调控的机制（包括了正负调控等）4第二节．乳糖操纵子第三节．色氨酸操纵子第四节．细菌的应急反应第十二章真核生物的基因表达调控第一节．概述1，2掌握真核生物染色体不同修饰的影响，顺式作用元件及反式作用因子对转录的控制，转录后基因调节的基因沉默等。4第二节．染色体DNA修饰对基因复制转录影响第三节.转录水平的调节控制第四节．转录后调控第十三章分子生物学技术分子生物学技术2，3了解由分子生物学基础的认识产生的一些基本技术，如分子杂交、PCR、RT-PCR，转座突变等2分子生物学的最近研究及课程总结1，2，3介绍最新科研发展文献报道，如最新现的可重头聚合的DNA复制酶2总计48（三）教学进度与学时分配表3教学进度与学时分配教学内容讲课课后作业实验上机合计第一章绪论20002第二章核酸的结构与功能42006第三章基因与基因组的结构42006第四章DNA复制62008第五章DNA的损伤、修复和基因突变42006第六章DNA的重组与转座42006第七章RNA的转录与转录后加工42006第八章RNA的逆转录22004第九章遗传密码20002第十章蛋白质的生物合成—翻译42006第十一章原核生物的基因表达调控42006第十二章真核生物的基因表达调控42006第十三章分子生物学技术20002分子生物学的最近研究及课程总结20002总计4800068五．课程考核方式与评分标准（一）课程考核方式 考核方式包括平时课后作业及期未考试，考核内容及所见比例如下：表4课程成绩构成表课程目标考核内容考核方式课程目标占总成绩的比例课后作业期未考试课程目标1基因概念及构成特点；DNA复制、转录、发转录、翻译；DNA损伤修复、突变、重组；基因表达调控、基因加工。分子杂交、PCR、核酸测序、足迹实验、RNAi。20%60%55%课程目标2利用分子生物学的基本原理及实践技能，发现分子生物学相关领域的科学问题，并提出相应的实验设计方案。30%30%30%课程目标3学以致用的素养，将所学分子生物学知识与合成生物学相结合，理解其在合成生物学中的地位。具有正确的学习观和价值观；具备质疑求实的科学态度和严谨的逻辑思维；塑造学生的职业精神与工匠精神，增强学生的时代责任感和使命感。50%10%15%考核方式占总成绩的比例30%70%100%（二）评分标准1、课后作业分标准每章均布置课后作业，并在下周课前根据习题情况进行讲解，批阅后将作业发回给学生以便学生复习、