分子生物学教学大纲(生物技术专业本科).docVIP

分子生物学教学大纲 生物技术专业本科一、课程描述分子生物学(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。以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代生物学领域里最具活力的科学。它包括: 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；原核生物基因表达与调控; 真核生物基因表达与调控; 肿瘤的分子生物学；病毒的分子生物学; 免疫的分子生物学；基因组学与医学等。分子生物学是生物技术专业的一门专业课。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；肿瘤、病毒和免疫学的分子生物学；基因组学与医学的关系；分子生物学研究的基本思路和方法等内容。参考学时：总学时为54学时（理论课），其中课堂讲授44节，讨论或自主学习10节。参考教材：陈启民主编，分子生物学(第一版)，南开大学出版社，2004年赵亚华编著，分子生物学教程(第二版)，科学出版社，2006年 叶林柏、郜金荣编著，基础分子生物学(第一版)，科学出版社，2005年 周爱儒主编，生物化学(第六版)，人民卫生出版社，2006年二、教学内容与要求 1绪论 基本要求1）掌握分子生物学的定义；2）熟悉分子生物学研究内容；3）了解分子生物学发展简史及及其发展前景。教学内容1）分子生物学的定义、研究内容及与生物化学之间的关系；2)分子生物学发展的历程；3)21世纪分子生物学发展的趋势：功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。教学方法课堂讲授（多媒体） 2生物大分子结构的基础知识 基本要求 1) 熟悉生物大分子结构常用名词及其含义； 2) 掌握生物大分子的螺旋结构及稳定其结构的力； 3) 了解生物大分子结构的分子生物学研究方法。 教学内容 1) 生物大分子结构常用名词及其含义：构型、构象；2) 生物大分子的螺旋结构：蛋白质、核酸、多糖和脂肪的螺旋结构；3）维持生物大分子结构的力：氢键、疏水键；4）生物大分子结构的分子生物学研究方法：X-射线衍射法、核磁共振和基因表达谱研究技术等。教学方法课堂讲授（多媒体）3细胞内生物大分子相互作用概述 基本要求1）熟悉生物活性物质的本质；2）掌握生物大分子间相互作用的化学力；3）掌握生物大分子间的相互作用；4）了解生物大分子的自我组装。教学内容 1）生物活性物质的本质：生物活性物质的属性，生物大分子的化学本质与特性；2）生物大分子间相互作用的化学力：生物大分子内部的化学键及其相互作用的化学力；3）生物大分子的自我组装；4）生物大分子间的相互作用：核酸与蛋白质的相互作用，蛋白质与蛋白质的相互作用，糖与蛋白质的相互作用，脂与蛋白质的相互作用。教学方法课堂讲授（多媒体） 4原核生物的基因组结构 基本要求 1)掌握染色体、基因和基因组的概念； 2)掌握细菌染色体的结构和细菌染色体的复制； 3)熟悉噬菌体DNA的复制4)了解基因组及后基因组时代 教学内容 1）原核生物与真核生物：生物种类、原核细胞和真核细胞内核酸含量、种类和功能的差异；2）细菌的作用及极端微生物；3）遗传学与分子遗传学的关系；4）细菌染色体的结构；5）细菌染色体的复制：复制的过程，细胞分裂与染色体复制的异同；6）噬菌体：噬菌体裂解发育循环，噬菌体DNA的复制；7）基因组及后基因组时代。教学方法课堂讲授（多媒体） 5真核生物的基因组结构基本要求 1) 熟悉真核生物基因组的C值与特点； 2) 熟悉真核生物基因组DNA序列的类型； 3) 熟悉基因家族和基因簇的概念； 4) 掌握断裂基因的概念和结构特点； 5) 了解真核生物基因组的包装； 6) 了解酵母和线虫的基因组结构。 教学内容 1) 真核生物基因组的C值与特点； 2) 真核生物基因组DNA序列的类型：真核生物基因组DNA复性的动力学与序列类型，串联重复序列； 3) 基因家族和基因簇； 4) 断裂基因：断裂基因的发现、结构及内含子的起源与作用； 5) 真核生物基因组的包装； 6) 酵母和线虫的基因组结构。 教学方法课堂讲授（多媒体）6原核生物基因表达与调控基本要求1) 掌握原核生物基因表达调控机理； 2) 掌握乳糖操纵子和色氨酸操纵子基因结构及表达调控、转录后调控； 3) 了解其他操纵子基因结构及表达调控。 教学内容1）原核生物基因表达调控概述：基因表达调控的意义、原核生物基因表达调控的特点及相关概念；2）乳糖操纵子：乳糖操纵子的基因结构及其负性调节机制、降解物对基因活性的调节、阻遏蛋白的作用机制；3）色氨酸操纵子：色氨酸操纵子的基因结构及其负性调节机制、色氨酸操纵子的阻遏系统、色氨酸操纵子的弱化系统；4）阿拉伯糖操纵子的基因结构及其表达调控；5）组氨酸操纵子的基因结构及其表达调控。教学方法课堂讲授（多媒体） 7真核生物基因表达与调控 基本要求 1) 掌握真核生物基因表达调控的基本特点和方式； 2) 掌握真核生物基因转录水平的调控； 3) 熟悉真核生物基因其它水平的调控。 基本内容 1）真核生物基因表达调控的特点；2）真核细胞基因表达调控的不同层次；3）DNA染色体水平的调控：染色质的结构，异染色质化，组蛋白对基因活性的影响，组蛋白的乙酰化去乙酰化，活性染色质对DNase的敏感性，非组蛋白，核基质与基因活化，基因丢失，基因扩展，染色体基因重排；4）DNA水平的调控：DNA甲基化，DNA甲基化与转录抑制，DNA甲基化对DNA与蛋白质相互作用的影响；5）真核生物基因转录水平的调控：真核与原核生物转录调控的区别，基因基础转录的调节，顺式作用元件的类型与作用，反式作用因子的结构与功能，调控蛋白对特异DNA序列的识别，蛋白质调节因子的活性调节，甾体激素诱导的转录与调控；6）真核生物基因转录后的调控：RNA结合蛋白的结构与功能，转录本的可变剪接及其调节，RNA编辑，转录本核输出的调节；7）真核生物基因翻译水平的调控：5-UTR结构与翻译起始的调节，蛋白质磷酸化对翻译效率的影响，3-UTR结构与mRNA稳定性的调控，mRNA的细胞质定位，蛋白质的修饰、折叠与分选。教学方法课堂讲授（多媒体） 8DNA损伤修复和基因突变 基本要求1）掌握DNA损伤的概念、机制及DNA损伤的修复； 2）掌握基因突变的概念、类型及基因突变的后果； 3）了解引起DNA损伤的各种理化因素；4）了解诱变剂、致癌剂的作用与检测。 教学内容 1）DNA损伤：DNA损伤的概念，DNA分子的自发性损伤，物理因素引起的DNA损伤，化学因素引起的DNA损伤；2）DNA的修复：切除修复，错配修复，直接修复，重组修复，易错修复核SOS反应；3）基因突变：基因突变的概念、类型，诱变剂的作用，诱变剂与致癌剂的检测，基因突变的后果。 教学方法课堂讲授（多媒体） 9免疫的分子生物学基本要求 1)掌握IgG等典型抗体的分子结构； 2)掌握抗体分子与特异抗原的相互作用；3)熟悉体液免疫应答多样性的产生；4）了解Ig恒定区的结构变化。 教学内容1）抗体的概述；2）IgG等典型抗体的分子结构；3）抗体分子与特异抗原的相互作用；4）体液免疫应答多样性的产生；5）Ig恒定区的结构变化。教学方法课堂讲授（多媒体）10病毒的分子生物学 I基本要求 1) 熟悉分子病毒学的研究内容； 2) 掌握DNA病毒、RNA病毒和反转录病毒的分子生物学； 3)了解亚病毒的分子生物学。 教学内容1）分子病毒学的研究内容：病毒基因组的结构与功能，病毒基因组的复制与基因表达，病毒对宿主细胞的影响，病毒与肿瘤发生，病毒基因疫苗与病毒载体；2）DNA病毒的分子生物学：腺病毒的发现，腺病毒的毒粒结构，腺病毒的基因组结构，腺病毒的复制，腺病毒的基因转录，腺病毒与肿瘤，腺病毒作为基因治疗载体；二、嘧啶核苷酸代谢3）RNA病毒的分子生物学：HCV的发现，HCV基因组的结构与功能，HCV基因组的复制；4）反转录病毒的分子生物学：艾滋病与HIV，反转录病毒的结构与生活周期，反转录病毒基因组的结构与功能，反转录病毒基因转录的调节，反转录病毒基因转录后的调控，反转录病毒基因在翻译水平的调节和翻译后的调节；5）亚病毒的分子生物学：类病毒，卫星RNA和卫星病毒，朊病毒。教学方法课堂讲授（多媒体） 11肿瘤的分子生物学 基本要求 1）掌握癌基因的概念、癌基因的种类；2）熟悉癌基因活化的机制及癌基因产物的功能；3）掌握抑癌基因的概念；4）熟悉抑癌基因的结构与功能；5）掌握生长因子的概念及作用机制，熟悉生长因子与疾病的关系。基本内容 1）癌基因：癌基因的概念、病毒癌基因、细胞癌基因、癌基因活化的机制（获得启动子和增强子、基因易位、原癌基因扩增、点突变）、癌基因的产物与功能（细胞外的生长因子、跨膜的生长因子受体、细胞内信号传导体、核内转录因子）；2）抑癌基因：抑癌基因的概念、常见抑癌基因、抑癌基因的作用机制；3）生长因子：生长因子的概念、生长因子的作用方式、生长因子的作用机制、生长因子与疾病的关系；教学方法课堂讲授（多媒体） 12基因组学与医学 基本要求1）了解基因组学的概念；2）了解基因组学与医学的关系。教学内容1）基因组学：基因组学的概念、功能基因组学、结构基因组学、比较基因组学；2）基因组学与医学的关系：基因病的概念、基因组学与肿瘤病因学、基因组学与流行病病因学、环境与疾病、药物分析与设计。【教学方法】课堂讲授（多媒体） 分子生物学（本科生物技术专业）教学安排和学时分配理