结构生物学-公费师范生 课程教学大纲

《课程名称》教学大纲

课程编码1151752020317课程类别专业系列课

课程名称结构生物学

英文名称Structuralbiology

学分2建议修读学期第7学期

实验学时0

总学时数36其中：实践学时0

其他学时0

课外学时数0

预修课程牛物化学：分子生物学：高等数学：大学物理

考核方式期末考试、课后作业、出勤

适用专业生物科学专业（公费师范类）

一、课程目标

通过本课程的理论教学，使学生具备下列能力：

1.掌握结构生物学的发展历史和基本理论：掌握生物大分子结构与功能的关系；能够

理解生物大分子之间相互作用的结构基础；（支撑毕业要求3知识整合）

2.掌握结构生物学与其他学科的关联；了解数学、物理、计算机等学科是如何促进结

构生物学的发展；（支撑毕业要求4教学能力）

3.掌握结构生物学的实验方法原理；具备解析生物大分子结构的潜在能力；掌握安装

用于解析生物大分子结构的计算机系统和相关软件：掌握使用何种实验方法解析生物大分子

的结构；（支撑毕业要求E技术融合）

二、课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求指标点权重课程目标

3-1熟练掌握生物学及相关专业的

基本理论、基本知识和基本实验技

能，具备一定的整合生物学专业理

3.知识整合课程目标1

论知识和实验实践知识的能力。并

具备一定的生物学实验实践的探究

能力和创新能力。

4-3具备一定的运用先进的教育思

想、教育理念和系统的教育理论知

4.教学能力识，具备一定的课程整合与综合设课程目标2

计能力以及开展创新性教学活动和

进行教学研究的能力。

5-3初步掌握现代信息技术在优化

生物学教学和转变学生学习方式中

5.技术融合的作用，能根据生物学科的特点选课程目标3

择、运用恰当的信息技术手段优化

教学和转变学生学习方式。

三、教学内容、重难点和课时安排

第一章生物大分子的基本概念（支撑课程目标1和2）（2学时）

主题1：核酸、蛋白质、脂类和糖类的基本概念。

主题2：研究生物大分子的方法。派

学习要求：学习核酸、蛋白质、脂类和糖类的基本定义；理解什么是生物大分子；了解

生物大分子与小分子的区别；掌握生物大分子是生命的物质基础；掌握研究生物大分子的各

种方法，包括提取纯化和结构解析等。

笫二章RNA和DNA的结构（支撑课程目标1）（2学时）

主题1:RNA和DNA的结构。

.主题2：研究RNA和DNA结构的方法。

主题3：核酸的功能和人类基因组计划。

学习要求：学习核酸的基本概念，理解核酸的结构；掌握核酸的基本功能，理解核酸是

遗传信息的贮存者；掌握研究RNA和DNA的方法，包括RNA和DNA的提取、纯化、扩

增和测序等方法；了解人类基因组计划的H标。

第二章脂类和糖的结构（支撑课程目标1）（2学时）

主题I:脂类和糖的结构。

主题2：研究脂类和糖结构的方法

主题3：脂类和糖的功能。

学习要求：学习脂类和糖的基本概念，掌握脂类和糖分子的结构特点，掌握脂类和糖代

谢提供和贮存能量的过程」掌握研究脂类和糖的多种实验方法。

第四章蛋白质分子的结构（支撑课程目标1和3）（2学时）

主题1：氨基酸的结构。

主题2：蛋白质的一级、二级、三级和四级结构。

主题3：蛋白质各级结构之间的关系。派

学习要求：学习蛋白质与氨基酸的基本概念，掌握氨基酸的结构通式，理解肽键和二面

角的定义;能够背诵氨基酸的中英文全名和简称;理解蛋白质一级结构决定高级结构的内涵;

掌握蛋白质二级结构的特点，理解氢键维持蛋白质二级结构中的重要作用；理解蛋白质三级

结构具有三维立体结构；了解蛋白质四级结构形成的途径；掌握蛋白质各级结构之间的关系。

第五章蛋白质折叠与分子伴侣（支撑课程目标1）（2学时）

主题1：蛋白质和新生肽链折叠的新概念。

主题2：分子伴侣的功能。

主题3：蛋白质错误折叠与人类疾病

学习要求：学习蛋白质折叠的基本概念，了解分子伴侣在蛋白质折叠过程中的作用：理

解分子伴侣对于一些蛋白质的折叠是必须的；掌握蛋白匿错误折叠与人类疾病的关系。

第六章蛋白质去折叠（支撑课程目标I和3）（2学时）

主题1：蛋白质去折置的常用方法。派

主题2：蛋白质去折叠的研究进展。

主题3：质谱法等实验方法在研究蛋白质去折叠中的应用。X

学习要求：学习蛋白质去折叠的基本概念和基本方法；了解蛋白质去折叠的研究历史和

现代进展；掌握蛋白质去折叠在提取纯化蛋白质时的重要作用；了解蛋白质变性剂的结构特

点和作用机制；了解质谱在研究蛋白质去折叠时的应用。

第七章蛋白质组学（支撑课程目标1和3）（2学时）

主题1：蛋白质组学的概念。

主题2：蛋白质组学研究的主要手段。

主题3：蛋白质组学研究的现状和前景。

学习要求：学习蛋白质组学的基本概念；掌握质谱在蛋白质组学中的应用；了解蛋白质

组学的其他实验方法；了解蛋白质组学的研究热点和难点；了解蛋白质学的应用和进展；了

解蛋白质组学与其他生物大分子组学之间的关系。

第八章蛋白质结构预测和分子动力学模拟（支撑课程目标1和3）（2学时）

主题I：蛋白质分子结构预测的基本概念和技术。

主题2：蛋白质二级结构的预测。

主题3：蛋白质三级结构的预测。X

主题4：蛋白质分子动力学模拟。

主题5：蛋白质结构预测的实现。

学习要求：学习蛋白质结构预测和分子动力学模拟为基本概念；掌握1-2种预测蛋白质

二级结构的方法；了解1-2种预测蛋白质三级结构的方法；掌握蛋白质分子动力学模拟的原

理；理解分子动力学模拟软件的运行原理和机制；了解分子动力学模拟软件的安装方法和使

用方法。

第九章X射线晶体衍射分析（支撑课程目标1、2和3）（8学时）

主题1：X射线晶体衍射分析概念※

主题2：晶体生长和X射线衍射数据收集※

主题3：X射线衍射分析※

主题4：X射线衍射结构分析举例※

主题5：晶体结构的展示※

学习要求：学习X射线晶体衍射技术的原理和概念；了解X射线晶体衍射技术的发展

历史；掌握数学、物理、计算机、化学等学科与X射线晶体衍射技术的关系；理解X射线

晶体衍射技术中傅里叶变换的原理：了解蛋白质结构解析软件的安装与使用；掌握展示蛋白

质晶体结构软件的使用方法；了解分析蛋白质晶体结构的方法。

第十章核磁共振技术（支撑课程目标1、2和3）（6学时）

主题I：介绍原子核自旋与核磁共振。派

主题2：多维核磁共振。X

主题3：核磁共振测定生物大分子的三维结构※

学习要求：学习核磁共振技术的基本概念；了解核磁共振技术的发展历史；掌握核磁共

振技术在生物大分子结构解析中的应用；了解核磁共振技术特点和技术限制。

第十一章冷冻电镜三维重构（支撑课程目标1、2和3）（6学时）

主题1：电镜的基本原理※

主题2：电镜载网、负染与包埋、冷冻含水方法、低剂量电镜技术※

主题3：三维结构重建的概述※

学习要求：学习冷冻电镜三维重构技术的基本概念；了解冷冻电镜三维重构技术的发展

历史；掌握冷冻电镜三维重构技术的现代进展和实际应月；了解冷冻电镜三维重构技术的基

本流程；理解X射线晶体衍射技术、核磁共振技术和冷冻电镜三维重构技术的优缺点，掌

握选择以上三种实验方法中的哪一种方法适用于特定的实验对象。

四、课程教学方法

主要以课堂教学的方式来讲授，结合本学科的发展，介绍本学科的新技术、新成果、新

理论；使用多媒体教学，适当展示一些精美的生物大分子结构；教授学生使用生物大分子解

析软件，介绍解析生物大分子解析的方法；重视师生互动与小组活动，倡导课内与课外学习

相结合。

五、实践教学安排

学生以小组或个人为单位，针对课堂上讲授的解析生物大分子结构的技术，选择一种作

为实验方法，课后使用个人电脑对生物大分子的结构进行解析，并分析其结构特点，将实践

学习的结果以报告的形式呈交，从而加深对理论知识的理解和认识。

六、课程教学评价

课程教学目标考核内容实施方式

1.对结构生物学的有关

课程目标1.掌握结构生物学的发展历史和基

基本理学概念的掌握。

.期末考试

本理论；掌握生物大分子结构与功能的关系；1

2.对X射线晶体衍射分

2.课后作业

能够理解牛.物大分子之间相互作用的结构基析、核磁共振技术和冷冻

3出.勤

电镜三维重构技术的掌

础。

握。

课程目标2.掌握结构生物学与其他学科的关1.对数学、物理、计算

1.期末考试

机等有关概念的掌握

联；了解数学、物理、计算机等学科是如何促2.课后作业

2.对有关学科促进结构

3出.勤

进结构生物学的发展。生物学发展的掌握

课程目标3.掌握结构生物学的实验方法原

1.对生物大分子结构解

理；具备解析生物大分子结构的潜在能力；掌

析原理的掌握程度。1.期末考试

握安装用于解析生物大分子结构的计算机系统2.对生物大分子结构解2.课后作业

出.勤

和相关软件；掌握使用何种实验方法解析生物析软件运行原理的掌握3

程度

大分子的结构。

七、成绩评定方法

1.成绩评定方式

闭卷考试：60%,课后作业：30%,出勤：10%

2.课程目标达成度评价方式

课程教学目标闭卷考试课后作业出勤

分值权重分值权重分值权重

课程目标1.掌握结构生物学的发展历史和

基本理论；掌握生物大分子结构与功能的关

4060%3030%4010%

系；能够理解生物大分子之间相互作用的结

构基础

课程目标2.掌握结构生物学的实验方法原

理；具备解析生物大分子结构的潜在能力：

掌握安装用于解析生物大分子结构的计算机3060%3030%3010%

系统和相关软件；掌握使用何种实验方法解

析生物大分子的结构。

课程目标3.掌握结构生物学与其他学科的

关联；了解数学，物理，计算机等学科是如3050%4040%3010%

何促进结构生物学的发展。

课程目标达成度计算方法：

1.课程分目标达成度=课程分目标下各评定方式的“学生平均成绩/分值*权重”之和。

2.整体课程目标达成度：各课程分目标达成度的最小值.

八、课程学习资源

1.选用教材

教材名称编者出版社出版时间是否马工程教材备注

结构生物学梁毅科学出版社2010否

2.主要参考书目

《蛋白质晶体结构学》苏纪勇姚圆著东北师范大学出版社

《结构生物学：从原子到生命》苏晓东等译科学出版社

3.其它学习资源

/view/eb67d025c7da50e2524de518964bcfB4b9d52d3c.hlml

九、课程学习建议

（一）自主学习

《结构生物学》是一门多学科交叉学科。建议学生通过网络、图书馆自主查阅有关知

识，包括高等数学、普通物理、结构化学、Linux,计算机软件等方面的知识。在学习过

程中，独立制定学习计划，自主设计、自主调节与评价学习过程，撰写学习笔记，做好预

习复习。

（二）研究型学习

鼓励学生针对课程教学主题，积极动手完成相关作业的完成，更好的掌握解析生物大

分子结构的计算方法。学生可以以个体或小组方式提出与课程内容相关的研究课题、分析

课题并提出解决方案，可形成研究性学习小论文或小组调研报告。

十、评分标准

评分标准

课程目标90-10080-897A7960-690-59

优良中及格不及格

课程目标1.掌握结构生

能够较好地掌握结构能够基本掌握结构生不能系统掌握结构生

能够很好地掌握结构生能够掌指结构生物学

物学的发展历史和基本理生物学的发展为史和物学的发展历史和基物学的发展历史和基

物学的发展历史和基本的发展历史和基本理

基本理论；掌握生物大本理论：掌握生物大分本理论：掌握生物大

论：掌握生物大分子结构理论：掌握生物大分r论；掌握生物大分了•结

分子结构与功能的关子结构与功能的关系.分子结构与功能的关

结构与功能的关系：能构与功能的美系；能够

与功能的关系：能够理解系；能够理解生物大分能够理解生物大分子系：能够理解生物大

够理解生物大分子之间理解生物大分子之间

夕之间相互作用的结之间相互作用的结构分上之间相互作用的

生物大分子之间相互作用相互作用的结构基础。相互作用的结构基础。

构基础。基础。结构基咄：

的结构基础。

课程目标2.拿挪结构生

能够较好地拿握结构能够基本掌握结构生不能系统掌握结构生

能够很好地学掘结构生能够掌握结构生物学

物学与其他学科的关联：生物学与其他学科的物学与其他学科的关物学与其他学科的关

物学与其他学科的关与其他学科的关联；了

关联；了解数学、物理、联：了解数学、物理、联；了解数学、物理、

了解数学、物理、计算机联：了解数学、物理、解数学、物理、计算机

计算机等学科是如何计算机等学科是如何计算机等学科是如何

计算机等学科是如何促等学科是如何促进结

等学科是如何促进结构生促进结构生物学的发促进结构生物学的发促进结构生物学的发

进结构生物学的发展。构生物学的发展。

展。展。展。

物学的发展。

课程目标3.拿握结构生

不能系统掌握结构生

能够很好地掌握结构生能够较好地掌握结构能够掌握结构生物学能修基本掌握结构生

物学的实验方法原理；具物学的实验方法原

物学的实验方法原理：生.物学的实验方法原的实验方法原理：具备物学的实验方法原理：

理：具备解析生物大

备解析生物大分子结构的具备解析生物大分子结理：具备解析生物大分解析生物大分子结构具备解析生物大分广

分子结构的潜在能

构的潜在能力：掌握安子结构的潜在能力：掌的