《分子生物学》课程教学大纲

1、分子生物学课程教学大纲课程编码：03220080课程名称：分子生物学（Molecular Biology ）学分：3学分总学时：60学时理论学时：36学时实验学时：24学时适用专业：生物技术专业先修课程：生物化学、微生物学使用教材及主要参考书：1 .使用教材：基础分子生物学，郑用琏编著，高等教育出版社，2012年；分子生物学及基因工程实验教程，刘箭编著，科学出版社，2012年；2 .主要参考书：现代分子生物学（第二版），朱玉贤、李毅编著，高等教育出版社，2007年；分子生物学，都金荣，叶林柏编著，武汉大学出版社，2007年；分子生物学简明教程，刘永明主编，化学工业出版社，2006年；精要速览系

2、列：分子生物学（第3版）（中译版），特纳（Phil Turner）著，科学出 版社，2010年；一、课程在培养方案中的地位、目的和任务分子生物学（molecular biology）是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及 其重要性和规律性的科学。分子生物学的理论和方法已在生命科学、医学和工农业生 产等各个领域里得到广泛应用。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，了解分子生物学在生命科学等领域的应用与前景。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 的表达及其调节控制等内容。二、课程基本要求（一）基本理论和基本知识1

3、 .掌握分子生物学的概念、研究内容与特点；2 . 了解基因概念的演变，掌握基因的概念，及核算分子的精细结构与功能；3 .掌握原核生物与真核生物基因组的结构及特点；4 .掌握DNA复制的一般特点及过程，掌握基因突变和遗传重组的分子机制；5 .理解转录的基本过程、机制；掌握真核 RNA的转录后加工；6 .掌握蛋白质合成的生物学机制；7 .掌握原核基因表达调控模式和真核基因表达调控的一般规律， 深刻理解基因表 达的精细性和复杂性及高度可调控性；（二）基本技能1 .掌握质粒DNA、RNA的提取和检测方法；2 .掌握PCR方法，及感受态制备和转化筛选方法；3 . 了解生命科学发展的方向与前沿，及其在有关

4、领域的应用与前景。4 .在教师的指导下能设计和组合实验内容，对实验结果能进行综合判断分析和解 释；三、学时分配1 .本大纲配套使用的教材为普通高等教育“十五”国家级规划教材、全国高等学 校教材基础分子生物学第 2版。2 .本大纲内容按 掌握、熟悉、了解"三级要求学习及掌握。其中，考试内容中 学 握”占70%左右；熟悉、了解”的内容占30%左右。掌握”部分要求理解透彻，包 括有关概念及其研究进展等内容细节， 并能运用其理论及概念于相关学科的学习及今 后的生产和科研工作；熟悉”部分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”部分要求能对其中的概念有一定认识，对相关内容有所了

5、解。3 .本大纲供四年制生物技术专业使用。4.总教学参考学时为60学时，理论与实验比值约为 3 : 2,即讲授理论学时为36,实验学时为24学时。具体安排如下：授课内容总学时理论学时实验学时1绪论112基因概念的演变与发展13583 DNA复制7344 RNA W335蛋白质翻译336基因表达调控15157基因突变和遗传重组的分子机制228常见的分子生物学研究技术16412总学时603624四、考核考核方式：平时成绩、实验成绩和期末考试；成绩构成：考勤10%,平时成绩10%,实验考试成绩占10%,期末考试成绩占70%;五、课程基本内容第1章绪论目的要求1、明确学习分子生物学的目的和学习方法以指

6、导全课程的学习；2、掌握分子生物学的定义；3、熟悉分子生物学研究的主要内容；4、了解分子生物学的发展简史及发展前景；讲课时数1学时教学内容1、分子生物学定义；2、分子生物学的发展简史；3、当代分子生物学研究的主要内容；4、分子生物学展望；教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第2章 基因概念的演变与发展目的要求1.掌握(1)基因的分子结构、DNA双螺旋结构模型及影响其稳定性的因素；2 2) DNA的变性及复性3 3) DNA的一级、二级、三级结构；4 4)顺反子，重复序列、重叠基因，间隔基因，跳跃基因，假基因的概念;5 .熟悉(1)核酸的物理化学性质；(2)经典基因概念、等位基因、复等位基因

7、、拟等位基因的概念；(3)原核生物的转座因子，真核生物的转座因子，及反转录病毒；(4)转座作用的遗传效应和转座机制；(5)拓扑异构酶的作用特点。6 .了解(1)基因概念的发展历程；(2)三股螺旋DNA和四股螺旋DNA;(3)生物进化的C值矛盾；(4)转座因子的研究进展；讲课时数5学时教学内容第1节早期的“基因”概念1 .早期“基因”概念的提出及发展第2节经典的基因概念2 .基因概念演变(1)经典基因概念(2)经典基因概念的第一次修正(3)拟等位基因概念(4)顺反子理论3 . DNA是主要的遗传物质第3节基因的分子结构1. 核酸的分子结构2. DNA双螺旋结构模型(1) DNA双螺旋结构的特点(

8、2)影响双螺旋结构稳定性的因素3. DNA的变性与复性(1) DNA分子变性和复性的定义(2)变性与复性的特点(3)减色效应、增色效应、Tm的概念，增色效应的跳跃现象(4)影响变性与复性的因素第4节 核酸分子的空间结构1. DNA的一级结构的概念2. DNA的二级结构(1) B-DNA、Z-DNA 的特点(2)三股螺旋DNA和四股螺旋DNA的特点3. DNA的三级结构(1)超螺旋结构的分类(2)拓扑异构酶的作用特点第5节基因概念的多样性1 .生物进化的C值矛盾(1)大C值和小c值概念2 .重叠基因(1)重叠基因的概念(2)基因重叠方式3 .重复基因(1)重复基因的概念(2)重复序列的种类：单一

9、拷贝序列、中度重复序列、高度重复序列4 .间隔基因(1)间隔基因、内含子、外显子的概念(2)原核生物与真核生物基因的特点5 .跳跃基因或转座子(1)转座现象的发现(2)转座子的定义及转座机制(3)原核生物的转座因子类型：IS序列、TnA转座子家族、复合型转座子(4)转座机制(5)真核生物转座因子的分类：剪贴式转座因子和反转录转座子6 6).转座因子的遗传效应6.假基因的概念教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第3章DNA复制目的要求1 .掌握(1) DNA复制的基本特征，DNA复制的方向、起点；(2)细菌DNA复制过程；(3) DNA复制中重要的酶和蛋白质；2 .熟悉(1)原核生物和真核生

10、物DNA复制的酶系统；(2) DNA复制的模式：滚环复制、D环复制、9环复制等；3 . 了解(1)真核生物DNA复制的特点；(2) DNA复制的调控。(3)线形DNA复制避免5'端缩短的方式讲课时数3学时教学内容第1节DNA复制的基本特征1. DNA复制的基本特征(1) DNA的半保留复制和平不连续复制(2) DNA复制的起点、方向(3)复制的酶和蛋白质及其引物2. DNA复制的模式(1)细菌的9环复制(2)单链环状DNA的滚环复制3. ) D环复制3.线形DNA复制避免5'端缩短的方式第2节 真核生物DNA复制的特点1 .多复制子复制2 .真核生物避免5-端缩短的机制一一端粒

11、和端粒酶第3节DNA复制的终止1. DNA复制终止子的结构2. DNA复制终止机制第4节DNA复制的调控1 . DNA复制的调控教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第4章RNA的转录目的要求2 .掌握(1)转录的基本概念和特点，转录反应体系的组成；(2)转录的不对称性，原核和真核生物RNA聚合酶的种类和作用，及启动子的结构，-10区和-35区的最佳间距；(3)终止和终止子；(4)原核生物转录的过程：起始-延伸-终止；(5)原核生物转录终止机制(6)真核生物mRNA转录后的加工机制；3 .熟悉(1)真核生物转录起始；(2)反式作用因子与DNA结合的常见的几种不同的模体；(3)增强子和沉默子的

12、结构和作用；4 . 了解(1)真核生物转录的过程；(2)转录因子的种类和功能；(3)不同前体RNA的具体剪接机制;讲课时数3学时教学内容第1节转录的基本概念1. RNA转录的基本特征(1)转录的模板：有义链和反义链;(2)不对称转录(3)转录的极性第2节转录起始1 .原核生物的启动子(1)启动子的发现与证实(2)原核生物启动子的结构，及其突变效应;2 .真核生物的启动子(1)启动子的基本结构3 . RNA聚合酶(1)原核RNA聚合酶的组成及作用(2)原核生物RNA转录过程(3)真核生物RNA聚合酶的种类(4)真核生物RNA转录起始4 .转录因子及顺式作用元件(1)转录因子的种类(2)增强子、沉

13、默子和绝缘子的结构和功能(3)反式作用因子常见的集中模体第3节转录延伸1 .原核生物的转录延伸(1)转录延伸的特点2 .真核生物的转录延伸第4节转录终止1 .不依赖于p因子的终止子的结构与功能2 .依赖p因子的终止子的结构与功能3 .抗终止作用第5节RNA的加工1 . RNA加工的概念，及加工的目的2 .真核生物RNA加工的过程(1) RNA的5'端带帽(2) RNA的3'端的多聚腺甘化(3) RNA内含子的剪接机制(4) RNA编辑教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第5章蛋白质的翻译目的要求1 .掌握(1)蛋白质合成的反应体系：mRNA、tRNA、核糖体、酶和各种因子；

14、(2)核糖体的组成，结构和功能；(3)原核生物蛋白质合成的生物学机制：氨基酸的活化、翻译的起始、肽链的延 伸、肽链的终止；2 .熟悉(1) mRNA、tRNA的结构与功能；(2)密码子的特点；(3)原核生物翻译中各种因子的作用；3 . 了解(1)保证蛋白质翻译准确起始的机制：tRNA的准确负载、反密码子对密码子的 准确识读；(2)蛋白质前体的加工和运输过程、蛋白质合成抑制剂讲课时数3学时教学内容第1节蛋白质合成的装备1. mRNA的结构与功能2. tRNA的结构与功能3. rRNA与核糖体的结构与功能第2节遗传密码及其简并1 .三联体密码的特征2 .遗传密码的简并：简并性的特点、摇摆假说、同工

15、受体 tRNA、密码子的利用率 第3节蛋白质的翻译1 .基本概念多顺反子、开放阅读框、反密码子、氨酰 tRNA合成酶、核糖体结合位点2 .原核生物多肽链的合成(1)氨基酸活化及氨酰-tRNA的表示方法(2)翻译的起始过程：起始因子的种类及作用，SD序列的结构(3)多肽链的延伸，及延伸因子的种类和作用(4)翻译的终止，及释放因子的作用(5)保证蛋白质翻译准确起始的机制教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第6章基因表达调控目的要求1.掌握(1)基因表达的基本概念；(2)原核基因调控机制的类型与特点；(3)乳糖操纵子调控模型和色氨酸操纵子模型；(4)核生物转录后水平的调控一一RNAi和反义RNA

16、 ;(5)真核生物DNA甲基化和组蛋白乙酰化与基因活性的调控；3 .熟悉(1)入噬菌体发育阶段的选择调控；(2)基因重排导致免疫球蛋白的多样性；(3)翻译后基因表达调控；4 . 了解(1)真核生物基因表达调控；(2)翻译水平的调控；(3)真核生物的基因表达调控的特殊类型；讲课时数15学时教学内容第1节原核生物基本表达调控的理论与模式1 .基因表达调控的基本概念正调控、负调控、管家基因、奢侈基因2 .操纵子调控模型(1)操纵子的概念与结构(2)乳糖操纵子的阻遏蛋白负调控诱导及 CAP正性调节及协调调节(3)色氨酸合成酶操纵子负控制阻遏模型级衰减子调控第2节 不利生长条件下的应急反应(自学)第3节

17、 操纵子调控的综合实例1.入噬菌体发育阶段的选择调控(1)入噬菌体的繁殖和基因组结构及基因的功能(2)入噬菌体溶源途径的建立(3)入噬菌体裂解途径的建立第4节DNA重排和基因表达1. DNA重排与基因表达(1)免疫球蛋白的多样性(2) DNA重排机制第5节转录后水平的调控1 .真核生物转录后mRNA的加工2. RNA干涉(1) RNAi的定义(2) RNAi的发现与证实(3) RNAi的特征与分子机制3. 反义RNA(1)反义RNA的概念(2)反义RNA的作用机制第6节翻译水平的调控(自学)第7节翻译后的基因表达调控1 .蛋白质前体的加工2 .蛋白质的转运(1)信号肽假说(2)翻译后的转运机制

18、3 .蛋白质的讲解4 .蛋白质的折叠第8节 真核生物基因表达调控的特殊类型1.真核生物DNA水平的调控(1)组蛋白的乙酰化和甲基化修饰与基因的表达(2) DNA的甲基化与基因活性2. mRNA的结构对翻译水平的调控教学方法讲授法，启发式教学手段多媒体教学第7章基因突变和遗传重组的分子机制目的要求1 .掌握(1) DNA修复的方式；(2)重组机制，Holliday模型及酶在重组过程中的作用；2 .熟悉(1) DNA损伤的原因、类型；3 . 了解(1) DNA损伤的修复机制；(2)位点特异性重组和同源重组；讲课时数2学时教学内容第1节基因突变1 .基因突变的种类自发突变、点突变、转换突变、颠换突变、错义突变、无义突变、同义突变、移码 突变2 .基因的诱变(1)诱变因素：物理诱变因素和化学诱变因素(2)诱变的分子机制：碱基类似物、修饰碱基结构的诱变剂、插入诱变剂、体外定 点诱变、植物转座子和Ti质粒插入靶基因引发插入突变(3)基因的自发突变第2节生物体保证稳定遗传的机制1 .错配修复2 .尿喀噬-N-糖音酶修复系统(1)先修复(2)切补修复(3)重组修复(4) SOS修复3 .基因的回复突变第3节 基因重组交换的分子