《分子生物學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、分子生物學(xué)課程教學(xué)大綱課程編碼：03220080課程名稱：分子生物學(xué)（Molecular Biology ）學(xué)分：3學(xué)分總學(xué)時(shí)：60學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)：36學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)適用專業(yè)：生物技術(shù)專業(yè)先修課程：生物化學(xué)、微生物學(xué)使用教材及主要參考書：1 .使用教材：基礎(chǔ)分子生物學(xué)，鄭用璉編著，高等教育出版社，2012年；分子生物學(xué)及基因工程實(shí)驗(yàn)教程，劉箭編著，科學(xué)出版社，2012年；2 .主要參考書：現(xiàn)代分子生物學(xué)（第二版），朱玉賢、李毅編著，高等教育出版社，2007年；分子生物學(xué)，都金榮，葉林柏編著，武漢大學(xué)出版社，2007年；分子生物學(xué)簡(jiǎn)明教程，劉永明主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年；精要速覽系

2、列：分子生物學(xué)（第3版）（中譯版），特納（Phil Turner）著，科學(xué)出 版社，2010年；一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)分子生物學(xué)（molecular biology）是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及 其重要性和規(guī)律性的科學(xué)。分子生物學(xué)的理論和方法已在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域里得到廣泛應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生了解生命科學(xué)發(fā)展的方向 與前沿，了解分子生物學(xué)在生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用與前景。使學(xué)生掌握分子生物學(xué)的 概念、研究?jī)?nèi)容與特點(diǎn)，掌握生命活動(dòng)中重要的生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息 的表達(dá)及其調(diào)節(jié)控制等內(nèi)容。二、課程基本要求（一）基本理論和基本知識(shí)1

3、 .掌握分子生物學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容與特點(diǎn)；2 . 了解基因概念的演變，掌握基因的概念，及核算分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能；3 .掌握原核生物與真核生物基因組的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；4 .掌握DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)及過程，掌握基因突變和遺傳重組的分子機(jī)制；5 .理解轉(zhuǎn)錄的基本過程、機(jī)制；掌握真核 RNA的轉(zhuǎn)錄后加工；6 .掌握蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制；7 .掌握原核基因表達(dá)調(diào)控模式和真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律， 深刻理解基因表 達(dá)的精細(xì)性和復(fù)雜性及高度可調(diào)控性；（二）基本技能1 .掌握質(zhì)粒DNA、RNA的提取和檢測(cè)方法；2 .掌握PCR方法，及感受態(tài)制備和轉(zhuǎn)化篩選方法；3 . 了解生命科學(xué)發(fā)展的方向與前沿，及其在有關(guān)

4、領(lǐng)域的應(yīng)用與前景。4 .在教師的指導(dǎo)下能設(shè)計(jì)和組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能進(jìn)行綜合判斷分析和解 釋；三、學(xué)時(shí)分配1 .本大綱配套使用的教材為普通高等教育“十五”國家級(jí)規(guī)劃教材、全國高等學(xué) 校教材基礎(chǔ)分子生物學(xué)第 2版。2 .本大綱內(nèi)容按 掌握、熟悉、了解"三級(jí)要求學(xué)習(xí)及掌握。其中，考試內(nèi)容中 學(xué) 握”占70%左右；熟悉、了解”的內(nèi)容占30%左右。掌握”部分要求理解透徹，包 括有關(guān)概念及其研究進(jìn)展等內(nèi)容細(xì)節(jié)， 并能運(yùn)用其理論及概念于相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)及今 后的生產(chǎn)和科研工作；熟悉”部分要求能熟知其相關(guān)內(nèi)容的概念及有關(guān)理論，并能適當(dāng)應(yīng)用；了解”部分要求能對(duì)其中的概念有一定認(rèn)識(shí)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容有所了

5、解。3 .本大綱供四年制生物技術(shù)專業(yè)使用。4.總教學(xué)參考學(xué)時(shí)為60學(xué)時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)比值約為 3 : 2,即講授理論學(xué)時(shí)為36,實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為24學(xué)時(shí)。具體安排如下：授課內(nèi)容總學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1緒論112基因概念的演變與發(fā)展13583 DNA復(fù)制7344 RNA W335蛋白質(zhì)翻譯336基因表達(dá)調(diào)控15157基因突變和遺傳重組的分子機(jī)制228常見的分子生物學(xué)研究技術(shù)16412總學(xué)時(shí)603624四、考核考核方式：平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試；成績(jī)構(gòu)成：考勤10%,平時(shí)成績(jī)10%,實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)占10%,期末考試成績(jī)占70%;五、課程基本內(nèi)容第1章緒論目的要求1、明確學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的目的和學(xué)習(xí)方法以指

6、導(dǎo)全課程的學(xué)習(xí)；2、掌握分子生物學(xué)的定義；3、熟悉分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容；4、了解分子生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展前景；講課時(shí)數(shù)1學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容1、分子生物學(xué)定義；2、分子生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史；3、當(dāng)代分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容；4、分子生物學(xué)展望；教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第2章 基因概念的演變與發(fā)展目的要求1.掌握(1)基因的分子結(jié)構(gòu)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及影響其穩(wěn)定性的因素；2 2) DNA的變性及復(fù)性3 3) DNA的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)；4 4)順反子，重復(fù)序列、重疊基因，間隔基因，跳躍基因，假基因的概念;5 .熟悉(1)核酸的物理化學(xué)性質(zhì)；(2)經(jīng)典基因概念、等位基因、復(fù)等位基因

7、、擬等位基因的概念；(3)原核生物的轉(zhuǎn)座因子，真核生物的轉(zhuǎn)座因子，及反轉(zhuǎn)錄病毒；(4)轉(zhuǎn)座作用的遺傳效應(yīng)和轉(zhuǎn)座機(jī)制；(5)拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用特點(diǎn)。6 .了解(1)基因概念的發(fā)展歷程；(2)三股螺旋DNA和四股螺旋DNA;(3)生物進(jìn)化的C值矛盾；(4)轉(zhuǎn)座因子的研究進(jìn)展；講課時(shí)數(shù)5學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)早期的“基因”概念1 .早期“基因”概念的提出及發(fā)展第2節(jié)經(jīng)典的基因概念2 .基因概念演變(1)經(jīng)典基因概念(2)經(jīng)典基因概念的第一次修正(3)擬等位基因概念(4)順反子理論3 . DNA是主要的遺傳物質(zhì)第3節(jié)基因的分子結(jié)構(gòu)1. 核酸的分子結(jié)構(gòu)2. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(

8、2)影響雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素3. DNA的變性與復(fù)性(1) DNA分子變性和復(fù)性的定義(2)變性與復(fù)性的特點(diǎn)(3)減色效應(yīng)、增色效應(yīng)、Tm的概念，增色效應(yīng)的跳躍現(xiàn)象(4)影響變性與復(fù)性的因素第4節(jié) 核酸分子的空間結(jié)構(gòu)1. DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念2. DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)(1) B-DNA、Z-DNA 的特點(diǎn)(2)三股螺旋DNA和四股螺旋DNA的特點(diǎn)3. DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)(1)超螺旋結(jié)構(gòu)的分類(2)拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用特點(diǎn)第5節(jié)基因概念的多樣性1 .生物進(jìn)化的C值矛盾(1)大C值和小c值概念2 .重疊基因(1)重疊基因的概念(2)基因重疊方式3 .重復(fù)基因(1)重復(fù)基因的概念(2)重復(fù)序列的種類：?jiǎn)我?/p>

9、拷貝序列、中度重復(fù)序列、高度重復(fù)序列4 .間隔基因(1)間隔基因、內(nèi)含子、外顯子的概念(2)原核生物與真核生物基因的特點(diǎn)5 .跳躍基因或轉(zhuǎn)座子(1)轉(zhuǎn)座現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)(2)轉(zhuǎn)座子的定義及轉(zhuǎn)座機(jī)制(3)原核生物的轉(zhuǎn)座因子類型：IS序列、TnA轉(zhuǎn)座子家族、復(fù)合型轉(zhuǎn)座子(4)轉(zhuǎn)座機(jī)制(5)真核生物轉(zhuǎn)座因子的分類：剪貼式轉(zhuǎn)座因子和反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子6 6).轉(zhuǎn)座因子的遺傳效應(yīng)6.假基因的概念教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第3章DNA復(fù)制目的要求1 .掌握(1) DNA復(fù)制的基本特征，DNA復(fù)制的方向、起點(diǎn)；(2)細(xì)菌DNA復(fù)制過程；(3) DNA復(fù)制中重要的酶和蛋白質(zhì)；2 .熟悉(1)原核生物和真核生

10、物DNA復(fù)制的酶系統(tǒng)；(2) DNA復(fù)制的模式：滾環(huán)復(fù)制、D環(huán)復(fù)制、9環(huán)復(fù)制等；3 . 了解(1)真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)；(2) DNA復(fù)制的調(diào)控。(3)線形DNA復(fù)制避免5'端縮短的方式講課時(shí)數(shù)3學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)DNA復(fù)制的基本特征1. DNA復(fù)制的基本特征(1) DNA的半保留復(fù)制和平不連續(xù)復(fù)制(2) DNA復(fù)制的起點(diǎn)、方向(3)復(fù)制的酶和蛋白質(zhì)及其引物2. DNA復(fù)制的模式(1)細(xì)菌的9環(huán)復(fù)制(2)單鏈環(huán)狀DNA的滾環(huán)復(fù)制3. ) D環(huán)復(fù)制3.線形DNA復(fù)制避免5'端縮短的方式第2節(jié) 真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)1 .多復(fù)制子復(fù)制2 .真核生物避免5-端縮短的機(jī)制一一端粒

11、和端粒酶第3節(jié)DNA復(fù)制的終止1. DNA復(fù)制終止子的結(jié)構(gòu)2. DNA復(fù)制終止機(jī)制第4節(jié)DNA復(fù)制的調(diào)控1 . DNA復(fù)制的調(diào)控教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第4章RNA的轉(zhuǎn)錄目的要求2 .掌握(1)轉(zhuǎn)錄的基本概念和特點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系的組成；(2)轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性，原核和真核生物RNA聚合酶的種類和作用，及啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)，-10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距；(3)終止和終止子；(4)原核生物轉(zhuǎn)錄的過程：起始-延伸-終止；(5)原核生物轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制(6)真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工機(jī)制；3 .熟悉(1)真核生物轉(zhuǎn)錄起始；(2)反式作用因子與DNA結(jié)合的常見的幾種不同的模體；(3)增強(qiáng)子和沉默子的

12、結(jié)構(gòu)和作用；4 . 了解(1)真核生物轉(zhuǎn)錄的過程；(2)轉(zhuǎn)錄因子的種類和功能；(3)不同前體RNA的具體剪接機(jī)制;講課時(shí)數(shù)3學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)轉(zhuǎn)錄的基本概念1. RNA轉(zhuǎn)錄的基本特征(1)轉(zhuǎn)錄的模板：有義鏈和反義鏈;(2)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(3)轉(zhuǎn)錄的極性第2節(jié)轉(zhuǎn)錄起始1 .原核生物的啟動(dòng)子(1)啟動(dòng)子的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)(2)原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)，及其突變效應(yīng);2 .真核生物的啟動(dòng)子(1)啟動(dòng)子的基本結(jié)構(gòu)3 . RNA聚合酶(1)原核RNA聚合酶的組成及作用(2)原核生物RNA轉(zhuǎn)錄過程(3)真核生物RNA聚合酶的種類(4)真核生物RNA轉(zhuǎn)錄起始4 .轉(zhuǎn)錄因子及順式作用元件(1)轉(zhuǎn)錄因子的種類(2)增強(qiáng)子、沉

13、默子和絕緣子的結(jié)構(gòu)和功能(3)反式作用因子常見的集中模體第3節(jié)轉(zhuǎn)錄延伸1 .原核生物的轉(zhuǎn)錄延伸(1)轉(zhuǎn)錄延伸的特點(diǎn)2 .真核生物的轉(zhuǎn)錄延伸第4節(jié)轉(zhuǎn)錄終止1 .不依賴于p因子的終止子的結(jié)構(gòu)與功能2 .依賴p因子的終止子的結(jié)構(gòu)與功能3 .抗終止作用第5節(jié)RNA的加工1 . RNA加工的概念，及加工的目的2 .真核生物RNA加工的過程(1) RNA的5'端帶帽(2) RNA的3'端的多聚腺甘化(3) RNA內(nèi)含子的剪接機(jī)制(4) RNA編輯教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第5章蛋白質(zhì)的翻譯目的要求1 .掌握(1)蛋白質(zhì)合成的反應(yīng)體系：mRNA、tRNA、核糖體、酶和各種因子；

14、(2)核糖體的組成，結(jié)構(gòu)和功能；(3)原核生物蛋白質(zhì)合成的生物學(xué)機(jī)制：氨基酸的活化、翻譯的起始、肽鏈的延 伸、肽鏈的終止；2 .熟悉(1) mRNA、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能；(2)密碼子的特點(diǎn)；(3)原核生物翻譯中各種因子的作用；3 . 了解(1)保證蛋白質(zhì)翻譯準(zhǔn)確起始的機(jī)制：tRNA的準(zhǔn)確負(fù)載、反密碼子對(duì)密碼子的 準(zhǔn)確識(shí)讀；(2)蛋白質(zhì)前體的加工和運(yùn)輸過程、蛋白質(zhì)合成抑制劑講課時(shí)數(shù)3學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)蛋白質(zhì)合成的裝備1. mRNA的結(jié)構(gòu)與功能2. tRNA的結(jié)構(gòu)與功能3. rRNA與核糖體的結(jié)構(gòu)與功能第2節(jié)遺傳密碼及其簡(jiǎn)并1 .三聯(lián)體密碼的特征2 .遺傳密碼的簡(jiǎn)并：簡(jiǎn)并性的特點(diǎn)、搖擺假說、同工

15、受體 tRNA、密碼子的利用率 第3節(jié)蛋白質(zhì)的翻譯1 .基本概念多順反子、開放閱讀框、反密碼子、氨酰 tRNA合成酶、核糖體結(jié)合位點(diǎn)2 .原核生物多肽鏈的合成(1)氨基酸活化及氨酰-tRNA的表示方法(2)翻譯的起始過程：起始因子的種類及作用，SD序列的結(jié)構(gòu)(3)多肽鏈的延伸，及延伸因子的種類和作用(4)翻譯的終止，及釋放因子的作用(5)保證蛋白質(zhì)翻譯準(zhǔn)確起始的機(jī)制教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第6章基因表達(dá)調(diào)控目的要求1.掌握(1)基因表達(dá)的基本概念；(2)原核基因調(diào)控機(jī)制的類型與特點(diǎn)；(3)乳糖操縱子調(diào)控模型和色氨酸操縱子模型；(4)核生物轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控一一RNAi和反義RNA

16、 ;(5)真核生物DNA甲基化和組蛋白乙酰化與基因活性的調(diào)控；3 .熟悉(1)入噬菌體發(fā)育階段的選擇調(diào)控；(2)基因重排導(dǎo)致免疫球蛋白的多樣性；(3)翻譯后基因表達(dá)調(diào)控；4 . 了解(1)真核生物基因表達(dá)調(diào)控；(2)翻譯水平的調(diào)控；(3)真核生物的基因表達(dá)調(diào)控的特殊類型；講課時(shí)數(shù)15學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)原核生物基本表達(dá)調(diào)控的理論與模式1 .基因表達(dá)調(diào)控的基本概念正調(diào)控、負(fù)調(diào)控、管家基因、奢侈基因2 .操縱子調(diào)控模型(1)操縱子的概念與結(jié)構(gòu)(2)乳糖操縱子的阻遏蛋白負(fù)調(diào)控誘導(dǎo)及 CAP正性調(diào)節(jié)及協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(3)色氨酸合成酶操縱子負(fù)控制阻遏模型級(jí)衰減子調(diào)控第2節(jié) 不利生長(zhǎng)條件下的應(yīng)急反應(yīng)(自學(xué))第3節(jié)

17、 操縱子調(diào)控的綜合實(shí)例1.入噬菌體發(fā)育階段的選擇調(diào)控(1)入噬菌體的繁殖和基因組結(jié)構(gòu)及基因的功能(2)入噬菌體溶源途徑的建立(3)入噬菌體裂解途徑的建立第4節(jié)DNA重排和基因表達(dá)1. DNA重排與基因表達(dá)(1)免疫球蛋白的多樣性(2) DNA重排機(jī)制第5節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控1 .真核生物轉(zhuǎn)錄后mRNA的加工2. RNA干涉(1) RNAi的定義(2) RNAi的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)(3) RNAi的特征與分子機(jī)制3. 反義RNA(1)反義RNA的概念(2)反義RNA的作用機(jī)制第6節(jié)翻譯水平的調(diào)控(自學(xué))第7節(jié)翻譯后的基因表達(dá)調(diào)控1 .蛋白質(zhì)前體的加工2 .蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)(1)信號(hào)肽假說(2)翻譯后的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

18、3 .蛋白質(zhì)的講解4 .蛋白質(zhì)的折疊第8節(jié) 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特殊類型1.真核生物DNA水平的調(diào)控(1)組蛋白的乙?；图谆揎椗c基因的表達(dá)(2) DNA的甲基化與基因活性2. mRNA的結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯水平的調(diào)控教學(xué)方法講授法，啟發(fā)式教學(xué)手段多媒體教學(xué)第7章基因突變和遺傳重組的分子機(jī)制目的要求1 .掌握(1) DNA修復(fù)的方式；(2)重組機(jī)制，Holliday模型及酶在重組過程中的作用；2 .熟悉(1) DNA損傷的原因、類型；3 . 了解(1) DNA損傷的修復(fù)機(jī)制；(2)位點(diǎn)特異性重組和同源重組；講課時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容第1節(jié)基因突變1 .基因突變的種類自發(fā)突變、點(diǎn)突變、轉(zhuǎn)換突變、顛換突變、錯(cuò)義突變、無義突變、同義突變、移碼 突變2 .基因的誘變(1)誘變因素：物理誘變因素和化學(xué)誘變因素(2)誘變的分子機(jī)制：堿基類似物、修飾堿基結(jié)構(gòu)的誘變劑、插入誘變劑、體外定 點(diǎn)誘變、植物轉(zhuǎn)座子和Ti質(zhì)粒插入靶基因引發(fā)插入突變(3)基因的自發(fā)突變第2節(jié)生物體保證穩(wěn)定遺傳的機(jī)制1 .錯(cuò)配修復(fù)2 .尿喀噬-N-糖音酶修復(fù)系統(tǒng)(1)先修復(fù)(2)切補(bǔ)修復(fù)(3)重組修復(fù)(4) SOS修復(fù)3 .基因的回復(fù)突變第3節(jié) 基因重組交換的分子