分子生物学教学大纲(生物技术专业本科).doc

分子生物学教学大纲生物技术专业本科一、 课程简介1、 课程代码：2、 类型：专业课3、 在专业学习中的地位、作用二十一世纪将是以分子生物学为代表的生命科学的世纪。分子生物学已成为生命科学的前沿学科之一，其基本理论已渗透到生物学的各个领域并促进了一批新学科的兴起和发展。本课程着重分子生物学的基本概念和基本理论，同时力求反映分子生物学最新进展，尤其是真核生物分子生物学研究进展以及和疾病的联系，从而使学生更深刻地理解生命的过程和疾病的分子机制。二、 课程性质、目的和任务分子生物学(molecular biology)是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机制的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。分子生物学是生物技术专业的一门专业课，涵盖了分子与细胞生物学的许多内容，并与结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、生物医学、分子病毒学、分子免疫学等学科有着重要的联系。通过本课程的理论课的教学，通过本课程的学习应使学生了解生命科学发展的方向与前沿，了解分子生物学在有关领域的应用与前景。使学生掌握分子生物学的概念、研究内容与特点；掌握生命活动中重要的生物大分子的结构与功能；遗传信息的表达及其调控；各种疾病的分子生物学；分子诊断、预防和治疗；分子生物学研究的基本思路和方法等内容。同时，分子生物学课程为其它生命科学相关课程提供了必要的理论基础，是生命科学各专业的必修课。根据本科教学加强基础，注重素质，整体优化的原则，我们开设了本门课程。为后续各课程的学习打下扎实基础。三、 教学目的与要求1. 教学目的：使学生掌握分子生物学的重要概念和理论，了解该学科研究的技术方法和最新研究进展，并较好地应用于相应研究领域。2. 教学要求：讲授生物大分子的结构与功能; 从DNA 到RNA 再到蛋白质的遗传信息的复制, 传递, 转录和翻译; DNA的突变与修复；基因表达与基因表达调控;基因组学及相关组学；细胞信号转导；细胞增殖分化的分子机制；各种疾病的分子生物学；分子诊断、预防和治疗等内容。通过多媒体双语教学，注重培养学生的专业英语水平、科学研究思路和自学能力。四、 各章教学目标、教学内容、重点、难点和教学方法1绪论 教学目标1）熟悉医学分子生物学的定义；2）熟悉医学分子生物学发展过程中的重要事件；3）了解医学分子生物学的现状与未来。教学内容1）医学分子生物学的定义、研究内容及与生物化学之间的关系；2) 医学分子生物学发展的历程；3) 21世纪分子生物学发展的趋势：规模化、整体化、自动化和信息化。教学重点重点：医学分子生物学的研究内容。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 2基因组的结构与功能 教学目标 1) 掌握人基因组的结构与功能； 2) 掌握原核生物基因组的结构与功能； 3) 熟悉病毒基因组的结构和功能。 教学内容 1) 人基因组的结构与功能：基因、重复序列、多基因家族、假基因和线粒体DNA结构；2) 原核生物基因组的结构与功能：操纵子、质粒DNA结构；3）病毒基因组的结构和功能。教学重点和难点重点：人基因组基因、重复序列、多基因家族结构和功能。难点：病毒基因组的结构和功能。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。3DNA损伤与修复 教学目标1）掌握DNA损伤；2）掌握DNA损伤的修复；3）掌握DNA损伤和修复的意义。教学内容 1）DNA损伤：导致DNA损伤的因素和机制、损伤的类型；2）DNA损伤的修复：修复的类型3）DNA损伤和修复的意义。教学重点和难点重点：DNA损伤机制和类型、修复的类型。难点：重组修复。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 4基因表达调控 教学目标 1)掌握基因表达调控的基本规律； 2)掌握原核生物的基因表达调控； 3)熟悉真核生物的基因表达调控；4)了解基因表达调控异常与疾病。 教学内容 1）基因表达调控的基本规律；2）原核生物的基因表达调控：多水平调控3）真核生物的基因表达调控：多水平调控4）基因表达调控异常与疾病。教学重点和难点重点：原核生物的多水平调控、真核生物的多水平调控。难点：真核生物DNA顺式作用元件和转录因子的作用机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 5基因组学与相关组学教学目标 1) 熟悉基因组学； 2) 熟悉后基因组学； 3) 熟悉蛋白质组学； 4) 了解后基因组时代生命科学的发展趋势。 教学内容 1) 基因组学：概念、HGP； 2) 后基因组学：功能基因组学、转录组学； 3) 蛋白质组学：概念、内容、方法、数据库、应用及进展；4) 后基因组时代生命科学的发展趋势。 教学重点和难点重点：基因组学和后基因组学的研究内容和方法。难点：转录组学和蛋白组学的研究内容和方法。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。6基因变异与疾病教学目标1) 掌握基因变异的基本概念； 2) 了解基因变异的生物学效应。 教学内容1）基因变异的基本概念：类型和特点；2）基因变异的生物学效应。教学重点重点：基因变异的类型和特点。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 7感染性疾病的分子生物学 教学目标 1) 熟悉病原菌致病的分子机制； 2) 熟悉病毒致病的分子机制； 3) 熟悉典型感染性疾病的分子机制。 基本内容 1）病原菌致病的分子机制：病原菌的基因组、细菌毒素及抗药性；2）病毒致病的分子机制；3）典型感染性疾病的分子机制。教学重点和难点重点：病原菌和病毒致病的分子机制。难点：病毒致病的分子机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 8心血管系统疾病的分子生物学教学目标1）熟悉心血管活性物质与高血压； 2）熟悉动脉粥样硬化的发病机制与分子基础； 3）熟悉心肌肥厚的分子机制；4）熟悉心律失常的分子机制。 教学内容 1）心血管活性物质与高血压：心血管活性肽、气体分子；2）动脉粥样硬化的发病机制与分子基础；3）心肌肥厚的分子机制：心血管活性肽、生长因子及其信号途径；4）心律失常的分子机制。教学重点和难点重点：高血压和动脉粥样硬化的分子机制。难点：高血压和动脉粥样硬化的分子机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 9内分泌及代谢疾病的分子机制教学目标 1)熟悉内分泌代谢系统的分子生物学特点； 2)熟悉内分泌代谢疾病的分子机制举例。 教学内容1）内分泌代谢系统的分子生物学特点：内分泌系统的进化与发育、肽类激素、内分泌代谢疾病的分子生物学机制；2）内分泌代谢疾病的分子机制举例：侏儒症、糖尿病。教学重点和难点重点：内分泌代谢疾病的分子生物学机制。难点：糖尿病（I型和II型）的分子机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。10免疫系统疾病的分子机制教学目标 1) 熟悉免疫缺陷症的分子机制； 2) 熟悉自身免疫病的分子机制。 教学内容1）免疫缺陷症的分子机制：抗体基因的结构与表达异常、TCR基因的结构与表达异常、T细胞和B细胞异常；2）自身免疫病的分子机制：HLA的组成及其多态性。教学重点和难点重点：免疫缺陷症和自身免疫病的分子机制。难点：HLA多态性和自身免疫病的分子机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 11衰老和老年退行性疾病的分子机制教学目标 1）熟悉衰老概述；2）熟悉衰老过程中受特定的基因控制；3）熟悉线粒体DNA与衰老；4）熟悉老年退行性疾病的分子机制。基本内容 1）衰老概述；2）衰老过程中受特定的基因控制：衰老相关基因、长寿相关基因；3）线粒体DNA与衰老：线粒体DNA异常与突变；4）老年退行性疾病的分子机制：早老性痴呆、帕金森病。教学重点和难点重点：衰老和老年退行性疾病的分子机制。难点：衰老的分子机制。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 12疾病相关基因的克隆与基因功能研究教学目标1）了解鉴定克隆疾病相关基因的原则；2）了解基因相关疾病克隆的策略和方法；3）了解疾病相关基因的功能研究。教学内容1）鉴定克隆疾病相关基因的原则；2）基因相关疾病克隆的策略和方法；3）疾病相关基因的功能研究。教学重点和难点重点：基因相关疾病克隆的策略和方法。难点：基因相关疾病克隆的策略和方法。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。 13基因诊断教学目标1）了解基因诊断的概念；2）了解基因诊断技术的方法学；3）了解基因诊断的医学应用。教学内容1）基因诊断的概念；2）基因诊断技术的方法学；3）基因诊断的医学应用。教学重点和难点重点：基因诊断技术的方法和医学应用。难点：基因诊断技术的医学应用。教学方法教学手段主要采用课堂讲述法，采用多媒体辅助教学，运用大量的图片、动画以及板书帮助学生理解。14. PBL内容：教学目标通过PBL教学更加深刻理解相关章节内容，促进理论与实践相结合。教学内容1) 大肠杆菌的多复制叉复制（DNA损伤与修复）2）顺式作用元件和转录因子分析（基因表达调控）3）HBV病毒与乙型肝炎（感染性疾病的分子生物学）4）糖尿病的分型及其分子机制（内分泌及代谢疾病的分子机制）教学方法PBL教学五、 分子生物学（本科生物技术专业）教学安排和学时分配学时分配：总学时为54学时（理论课），其中课堂讲授42节，PBL课12节。理论课 学时1. 绪论12. 基因组的结构与功能33. DNA损伤与修复34. 基因表达调控35. 基因组学与相关组学46. 基因变异与疾病37. 感染性疾病的分子生物学48. 心血管系统疾病的分子生物学49. 内分泌及代谢疾病的分子机制410. 免疫系统疾病的分子机制311. 衰老和老年退行性疾病的分子机制312. 疾病相关基因的克隆与基因功能研究313基因诊断414. PBL12合计54六、考核方式 考试内容为本大纲规定内容，考核方式为平时成绩+期末闭卷考试。平时成绩40%，期末考试占60%。七、推荐教材与教学参考书与本大纲的配套使用教材是医学分子生物学（第三版）（药立波主编，人民卫生出版社出版，2008）参考教材：1. 查锡良主编，生物化学(第七版)，人民卫生出版社，2008年2. 余龙等译,基因（美）Lewin，B.等编著，科学出版社, 2005年3. 杨焕明等译，基因的分子生物学（第六版）（美）沃森等编著，科学出版社，2009年八、责任人：明确编写的主要责任人和审阅人主要责任人;王青松审阅人：蔡望伟附 分子生物学课程教学大纲知识要点一览表教学单元细目知识要点生物技术本药本、中药本一绪论（1）医学分子生物学定义熟悉熟悉（2）医学分子生物学发展过程中的重要事件熟悉熟悉（3）医学分子生物学的现状与未来了解了解二基因组的结构与功能（一）人基因组的结构与功能（1）人基因组中只有不到三万种基因掌握掌握（2）人基因组中存在大量重复序列掌握掌握（3）多基因家族与假基因掌握熟悉（4）线粒体DNA结构有别于染色体DNA掌握熟悉（二）原核生物基因组的结构与功能（1）原核生物基因以操纵子方式组构掌握掌握（2）原核生物中的质粒DNA掌握熟悉（三）病毒基因组的结构和功能（1）病毒基因组的结构熟悉熟悉（2）病毒基因组的功能熟悉熟悉三DNA损伤与修复（一）DNA损伤（1）导致DNA损伤的多种因素及其机制掌握掌握（2）DNA损伤以多种类型存在掌握掌握（二）DNA损伤的修复（1）某些DNA损伤可以直接修复掌握掌握（2）切除修复是最普通的DNA损伤修复方式掌握掌握（3）DNA严重损伤时需要进行重组修复掌握掌握（4）跨越DNA损伤的复制后修复掌握掌握（三）DNA损伤和修复的意义（1）DNA损伤具有双重效应掌握掌握（2）DNA损伤修复障碍与多种疾病相关掌握掌握四基因表达调控（一）基因表达调控的基本规律基因表达调控的基本规律掌握掌握（二）原核生物的基因表达调控（1）转录水平调控掌握掌握（2）翻译水平调控掌握熟悉（三）真核生物的基因表达调控（1）真核生物染色质结构直接影响基因转录熟悉熟悉（2）转录速度决定RNA合成效率熟悉熟悉（3）真核生物在转录后可控制mRNA的结构和功能熟悉了解（4）翻译水平的调控决定蛋白质合成速度熟悉了解（四）基因表达调控异常与疾病基因表达调控异常与疾病了解了解五基因组学与相关组学（一）基因组学（1）基因组学的概念熟悉熟悉（2）人类基因组计划熟悉了解（二）后基因组学（1）功能基因组学熟悉熟悉（2）转录组学熟悉了解（三）蛋白质组学（1）蛋白质组和蛋白质组学的概念熟悉熟悉（2）蛋白质组与基因组的比较熟悉熟悉（3）蛋白质组学研究的内容和方法了解了解（4）蛋白质组数据库了解了解（5）蛋白质组学的应用及进展了解了解（四）后基因组时代生命科学的发展趋势（1）基因组学研究的深入了解了解（2）基因组学相关领域了解了解（3）基因组与后基因组研究将引发医学革命了解了解六基因变异与疾病（一）基因变异的基本概念（1）基因变异包括DNA多态性和致病突变掌握掌握（2）人基因组中有多种类型的基因变异掌握掌握（3）基因变异是可以遗传的掌握了解（二）基因变异的生物学效应（1）DNA变异可使基因功能减弱了解了解（2）DNA变异可使基因功能增强了解了解七感染性疾病的分子生物学（一）病原菌致病的分子机制（1）病原菌的基因组熟悉熟悉（2）病原菌毒素及其编码基因熟悉熟悉（3）细菌毒素以各种方式影响宿主细胞功能熟悉熟悉（4）抗药性基因的出现使细菌产生耐药熟悉熟悉（二）病毒致病的分子机制（1）病毒通过病毒受体进入宿主细胞熟悉熟悉（2）病毒感染宿主的基本过程熟悉熟悉（3）病毒感染对宿主细胞功能的影响熟悉熟悉（三）典型感染性疾病的分子机制典型感染性疾病的分子机制熟悉熟悉八心血管系统疾病的分子生物学（一）心血管活性物质与高血压（1）心血管活性肽分为缩血管活性肽和舒血管活性肽熟悉（2）缩血管活性肽和舒血管活性肽之间的平衡失衡引起高血压熟悉（3）一些气体分子是重要的心血管活性物质了解（二）动脉粥样硬化的发病机制与分子基础（1）血管平滑肌细胞转化和增殖的细胞外信号熟悉（2）控制血管平滑肌细胞表型的转录因子熟悉（3）高脂血症是动脉粥样硬化发生发展的重要原因熟悉（4）慢性炎症反应贯穿于动脉粥样硬化发生发展的全过程了解（5）活性氧促进动脉粥样硬化的发生发展了解（三）心肌肥厚的分子机制（1）心血管活性肽和生长因子引起心肌肥厚熟悉（2）心血管活性肽和生长因子致心肌肥厚效应的信号传导途径了解（四）心律失常的分子机制（1）编码心肌离子通道蛋白的基因突变引起LQTS熟悉（2）多种因素参与房颤的发生了解九内分泌及代谢疾病的分子机制（一）内分泌代谢系统的分子生物学特点（1）内分泌系统的进化熟悉熟悉（2）内分泌系统发育的分子调控熟悉熟悉（3）肽类激素合成与分泌的分子调控特点熟悉熟悉（4）内分泌代谢疾病的分子生物学机制熟悉熟悉（二）内分泌代谢疾病的分子机制举例（1）侏儒症熟悉熟悉（2）糖尿病的分子机制熟悉熟悉十免疫系统疾病的分子机制（一）免疫缺陷症的分子机制（1）抗体基因的结构与表达异常引起B细胞免疫缺陷病熟悉（2）TCR基因结构与表达异常引起T细胞免疫缺陷病熟悉（3）T细胞和B细胞异常引起严重联合免疫缺陷病熟悉（二）自身免疫病的分子机制（1）HLA的基因组成及表达特点决定其功能熟悉（2）HLA多态性与自身免疫病的易感性密切相关熟悉十一衰老和老年退行性疾病的分子机制（一）衰老概述（1）衰老的概念熟悉（2）分子改变是衰老的基础熟悉（二）衰老过程中受特定的基因控制（1）衰老相关基因影响机体衰老的进程熟悉（2）生物体存在延长寿命的长寿相关基因熟悉（三）线粒体DNA与衰老（1）线粒体DNA异常是线粒体病的分子基础熟悉（2）线粒体DNA突变是衰老自由基学说的核心熟悉（四）老年退行性疾病的分子机制（1）早老性痴呆熟悉（2）帕金森病熟悉十二基因操作（一）核酸的理化性质（1）核酸的理化性质掌握（2）核酸分子杂交的原理是DNA的变性与复性掌握（二）基因的获取（1）用PCR技术获取基因熟悉（2）用反转录-PCR技术获取基因熟悉（3）从基因文库中获得基因了解（4）人工合成基因了解（三）基因的克隆基因的克隆熟悉（四）克隆基因的表达（1）原核表达系统熟悉（2）真核表达系统熟悉（五）基因结构的分析及改造（1）基因的一级结构分析熟悉（2）基因的改造了解（六）基因的拷贝数分析基因的拷贝数分析熟悉（七）基因表达的分析（1）Northern印记定性分析基因的表达熟悉（2）RT-PCR定