教学大纲：分子生物学

分子生物学教学大纲 供药学专业（药物化学方向） （本科）使用 一、课程性质、目的和任务 分子生物学是从分子水平来研究生命现象的科学，是现代生命科学的“共同语言”，其 核心内容是通过生物的物质基础核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构，功能及其相 互作用等运动规律的研究来阐明生命现象的分子基础，从而探索生命的奥秘。 本课程侧重于核酸的分子生物学，从基因展开，围绕 DNA 复制，转录，表达和调控 等方面给予论述。通过本课程的学习，可以使学生系统而深入地掌握核酸分子生物学的基 本概念和基本理论，帮助学生扩大知识面，拓宽专业口径，为学生以后应用分子生物学的 手段研究新药以及在分子水平上研究药物代谢规律，阐明药物作用的机理奠定基础。 二、课程基本要求 本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科 和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知 其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容 有所了解。 考试内容中掌握的内容约占 70%左右，熟悉、了解的内容约占 30%左右，了解及大纲 外内容不超过 5%。 本大纲主要的参考教材为药学分子生物学（第 4 版） （张景海主编。人民卫生出版 社，2011 年 7 月） ，该教材属于“卫生部十二五规划教材、全国高等医药教材建设研 讨会十二五规划教材、全国高等学校药学专业第七轮规划教材”。 三、课程基本内容及学时安排 本课程 36 学时，主要分为两部分内容：第一部分为药学分子生物学基础，主要介绍了 基因的结构、DNA 复制、RNA 转录、蛋白质翻译、细胞信号转导、常用分子生物学技术 等分子生物学的基本理论、基本知识；第二篇药学分子生物学应用，主要介绍了药物基因 组学、药物基因组学、药物蛋白质组学、基因工程药物制备原理等分子生物学在药学领域 应用的相关知识。 第一篇 药学分子生物学基础 第一章 基因与基因组（3 学时） 【掌握】 1. 基因的分子生物学定义。 2. 基因的分子结构。 3. 基因组的概念。 4. 原核生物基因组的特点。 5. 真核生物基因组的特点。 6. 基因组学的概念。 7. 遗传图、物理图、基因图、转录图的概念及意义。 8. 一些重要的概念：结构基因，操纵子，断裂基因，内含子，外显子。 【熟悉】 1. 基因的功能。 2. 基因组学分类及研究内容：结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学，药物基 因组学，疾病基因组学。 2 3. 人类基因组的结构特点。 4. 人类基因组计划的研究内容及意义。 5. 一些重要的概念：重叠基因，顺式作用元件，反式作用因子，启动子，增强子，沉 默子，终止子，重复序列、基因家族。 【了解】 1. 基因概念的发展；基因的分类。 2. 基因与疾病的关系。 3. 线粒体基因组结构特点。 4. 后基因组计划。 第二章 DNA 的复制、损伤与修复（4 学时） 【掌握】 1. 遗传学的中心法则。 2. DNA 复制的一般特征：半保留复制，双向复制，复制的起点、复制子、复制叉、复 制方向、复制终点，半不连续复制，复制的高保真性。 3. 与复制起始相关的酶及其作用：解螺旋酶、引物酶、单链 DNA 结合蛋白、拓扑异 构酶。 4. 原核生物 DNA 聚合酶的分类、功能。 5. DNA 连接酶的作用。 6. 原核生物 DNA 复制的基本过程。 7. DNA 损伤的概念。 8. 点突变的概念。 【熟悉】 1. 原核细胞复制起始点的结构特点。 2. 真核生物 DNA 聚合酶的分类、功能。 3. 真核生物 DNA 复制的基本过程：复制起始点的特点；复制的基本过程。 4. 端粒及端粒酶的作用。 5. 逆转录病毒复制的基本过程。 6. DNA 损伤的类型和原因：点突变（转换或颠换） 、碱基插入、碱基缺失、移码突变， 自发突变、诱变突变。 7. DNA 损伤修复的主要方式及作用原理：尿嘧啶糖基酶系统，错配修复，无嘌呤修复， 光复活修复，甲基转移酶修复，切除修复，重组修复系统，SOS 修复。 【了解】 1. 特殊类型的复制：线粒体 DNA 的复制，噬菌体和病毒 DNA 的复制。 2. HIV 与艾滋病的关系。 3. 限制与修饰作用。 4. DNA 损伤修复系统在药物研究中的应用。 第三章 转录及其调控（5 学时） 【掌握】 1. 原核生物转录酶及相关因子：RNA 聚合酶的组成及各亚基的功能；因子的功能。 2. 原核生物转录的基本过程。 3. 真核生物 RNA 聚合酶的分类及功能。 4. 真核生物 mRNA 的成熟。 教学大纲 3 5. RNA 编辑的概念及意义。 6. 复制与转录的异同点。 7. 原核生物转录调控的特点。 8. 乳糖操纵子转录调控机制。 9. 色氨酸操纵子转录调控机制。 【熟悉】 1. 转录因子的概念及功能。 2. 真核生物转录过程（以 RNA 聚合酶 II 为例） 。 3. 真核生物 tRNA 的成熟。 4. 真核生物转录调控的特点。 5. 真核生物转录水平调控。 6. 转录因子的结构域。 【了解】 1. 真核生物 rRNA 的成熟。 2. 真核生物转录前调控。 3. 真核生物转录后调控。 第四章 翻译及其调控（4 学时） 【掌握】 1. 蛋白质的合成体系的构成。 2. mRNA 在蛋白质翻译中的作用。 3. 遗传密码子的概念及特点：方向性，连续性，兼并性，摆动性，通用性。 4. 氨基酸的活化及氨基酰-tRNA 合成酶作用特点、意义。 5. 原核生物翻译的基本过程。 6. 一些重要的概念：开放阅读框架，多顺反子，单顺反子，SD 序列 【熟悉】 1. 核糖体（rRNA）的组成、结构及在蛋白质翻译中的作用。 2. tRNA 在蛋白质合成中的作用。 3. 真核生物翻译的基本过程。 4. 蛋白质合成与抗生素、干扰素作用机制的关系。 5. 蛋白质合成后的折叠。 6. 蛋白质合成后的加工。 7. 蛋白质的转运与定位：信号肽假说，导肽假说，分泌型蛋白靶向输送至胞外机制。 8. 翻译起始的调控：转录因子的调控作用，5-AUG 的调控作用等。 【了解】 1. 蛋白质合成与动植物毒素的关系。 2. 蛋白质的转运与定位：线粒体、细胞核、溶酶体过氧化酶体等细胞器蛋白质的定位； 内质网膜蛋白质的插入和定位。 3. mRNA 稳定性对翻译水平的影响。 4. 小分子 RNA 对翻译水平的影响。 5. 蛋白质降解速率对蛋白质翻译的调节作用。 第五章 细胞信号转导基础（4 学时） 【掌握】 4 1. 细胞信号转导的概念。 2. 信号转导的基本过程。 3. 细胞内信号转导的相关分子的类型及其作用：第二信使，酶分子，调节蛋白（G 蛋 白，衔接蛋白） 。 4. AC-cAMP-PKA 信号转导途径。 5. 受体酪氨酸激酶介导的信号转导途径。 6. 细胞信号转导的特性。 【熟悉】 1. 细胞信号分子的概念，主要的分类及作用方式。 2. 受体的概念，受体的主要分类及作用方式。 3. 受体与信号分子的结合特点。 4. G 蛋白的概念、分类、分子结构及功能。 5. PLC-IP3/DG 信号转导途径。 6. 酪氨酸激酶偶联受体介导的信号转导途径。 7. 胞内受体信号转导途径作用特点。 【了解】 1. 受体丝氨酸/苏氨酸激酶介导的信号转导途径。 2. 依赖于受调蛋白水解信号的转导途径。 3. 信号转导与分子靶向药物的关系。 第六章 常用分子生物学技术（5 学时） 【掌握】 1. 分子杂交技术的基本原理。 2. 目的基因的概念。 3. 聚合酶链反应的原理及其应用。 4. cDNA 文库的概念及其构建的基本原理。 5. RNA 干扰技术的基本原理。 【熟悉】 1. 分子杂交技术的基本过程、应用。 2. 基因敲除技术的基本原理。 3. siRNA 设计的一般原则。 【了解】 1. 构建基因敲除动物的基本方法。 2. siRNA 制备方法。 3. RNA 干扰技术在药学中的应用。 第二篇 药学分子生物学应用 第七章 药物基因组学（3 学时） 【掌握】 1. 药物基因组学的概念、主要研究内容及其意义。 2. 个体化合理用药概念。 【熟悉】 1. 药物基因组学与个体化合理用药的关系。 教学大纲 5 2. 单核苷酸多态性（SNP）的概念及与药物作用的关系。 3. 药物基因组学的研究方法。 4. 药物基因组学与临床合理用药指导（典型例子：细胞色素 P450（CYP）基因多态性 与药物应答的关系） 。 【了解】 1. 国际人类基因组单体型图计划。 2. 药物基因组学在药物研发中的应用。 第八章 药物转录组学（2 学时） 【掌握】 1. 转录组的概念和意义。 2. 转录组与基因组的关系。 3. 转录组学的概念和意义。 【熟悉】 转录组学主要研究方法的基本原理：基因芯片技术。 【了解】 1. 转录组学主要研究方法的基本原理：基因表达系列分析（SAGE） ，大规模平行信号 测序系统（MPSS ） ，RNA 测序技术。 2. 转录组学在药学研究中应用：药靶候选基因的鉴定；反义药物、siRNA 药物研制。 第九章 药物蛋白组学（2 学时） 【掌握】 1. 蛋白质组的概念。 2. 蛋白质组学的概念及分类。 3. 药物蛋白组学的概念。 【熟悉】 蛋白质组学主要研究技术：双向凝胶电泳（2-DE） 、生物质谱（ MS） 、蛋白质芯片、 酵母双杂交等技术的原理。 【了解】 1. 蛋白质组学与转录组学的关系。 2. 药物蛋白质组学在药学研究中应用。 第十章 外源基因表达与基因工程药物（4 学时） 【掌握】 1. 外源基因表达的基本原理。 2. 外源基因表达的基本类型。 【熟悉】 外源基因表达的基本过程：（1）目的基因的获得；（2）目的基因与载体的重组：载 体的类型、