课程名称：分子生物学（Molecular Biology）

课程编号：1313072215

课程类别：专业课

总学时数：68    课内实验时数：18

学    分：3.5

开课单位：生命科学学院生物技术教研室

适用专业：生物技术

适用对象：本科（四年）

一、课程的性质、类型、目的和任务

分子生物学为高等学校生物技术专业学生必修的一门专业基础课，是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，主要研究核酸、蛋白质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，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。

通过分子生物学的教学，应使学生了解分子生物学的发展历史以及最新研究成果；熟练掌握DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的功能、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达的本质；了解现代分子生物学基本研究方法，并能运用分子生物学的理论知识分析、研究和解决问题，为进一步学习有关专业课程及从事基因工程领域的研究工作奠定基础。

二、本课程与其它课程的联系与分工

从学科角度来讲，分子生物学涵盖面非常广，与生物学、生物化学和细胞生物学、遗传学等生命科学课程有交叉，《生物化学》是先修课程。

三、教学内容及教学基本要求

[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；△表示自学内容；○表示略讲内容；

第一章 绪论    

第一节 引言

创世说与进化论[1]；细胞学说[2]；经典的生物化学和遗传学[3]；DNA的发现[2]

第二节 分子生物学简史[1]

第三节 分子生物学研究的主要内容    

分子生物学的含义[3]；DNA重组技术、基因工程技术概念[3]；分子生物学研究的主要内容[3]

第四节 展望    

分子生物学的一些分支学科[1]；分子生物学发展的趋势[1]

重点：分子生物学的含义和研究内容

难点：分子生物学的研究内容

教学手段：多媒体教学

教学方法：讲授法

作业：

1．简述阵德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献。

2．早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。

3．说出分子生物学的主要研究内容。

思考题：你认为二十一世纪初分子生物学将在哪些领域取得进展？

第二章 染色体与DNA    

第一节  染色体

○染色质和染色体的基本概述[2]；真核生物染色体的基本成分和基本结构单位[3]；原核生物基因组的结构特点[3]

第二节 DNA的结构

DNA的一级结构[3]；双螺旋模型的特点[3]；DNA的二级结构[3]；DNA的高级结构[3]第三节 DNA的复制

DNA的半保留复制[3]；复制的起点、方向和速度[3]；复制的几种主要方式[3] 

第四节 原核生物和真核生物DNA复制特点及复制的

原核生物DNA的复制特点[3]；真核生物DNA的复制特点[3]；○DNA复制的[2] 

第五节 DNA的修复机制     

DNA修复的生物学意义[2]；各种DNA修复的概念和方法[3]

第六节 DNA的转座子 

转座子的基本概念[1]；○转座的分子机制[2]；转座子的类型[3]；转座子的遗传效应[2]

教学手段：多媒体教学

教学方法：讲授法

重点：染色体结构的基本特征；DNA复制的基本概念和机制；DNA修复特点

难点：DNA复制的机制；转座子的机制 

作业：

1．原核生物的DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？

2．简述DNA的一、二、三级结构特征。

3．DNA从何种方式进行复制？如何保证复制的准确性？

4．简述原核生物DNA的复制特点。

5．什么是转座子？可分为哪些种类？

思考题：现在所知生物细胞对DNA损伤修复有那些方式？修复反应的结果会如何？

第三章 生物信息的传递（上）——从DNA到RNA  

第一节 RNA的结构、分类和功能

RNA的结构特点[2]；RNA在细胞中的分布[1]；RNA功能[2]

第二节 RNA转录的基本过程

模板识别[3]；转录起始[3]；转录延伸[3]；转录终止[3]

第三节 转录机器的主要成分——RNA聚合酶

原核生物生物RNA聚合酶[3]；真核生物RNA聚合酶[3]

第四节 启动子与转录起始

启动子区的基本结构[3]；启动子区的识别[2]；RNA聚合酶与启动子区的结合[3]；-10区和-35区的最佳间距[3]；增强子及其功能[3]；真核生物启动子对转录的影响[2]；转录的抑制[1]

第五节 原核生物与真核生物转录产物比较○

第六节 原核生物与真核生物mRNA的特征比较

原核生物mRNA的特征[3]；真核生物mRNA的特征[3]

第七节 真核生物生物RNA的转录后加工

真核生物RNA中的内含子[3]；真核生物tRNA前体的转录后加工[2]；真核生物rRNA前体的转录后加工[2]；真核生物mRAN的剪接[3]

第八节 RNA的编辑、再编辑和化学修饰

RNA的编辑[3]；再编码[3]；化学修饰[2]；核酶[3]；RNA在生物进化中的地位[1]

重点：RNA转录过程、真核生物RNA转录后加工

难点：转录起始、mRNA前体的剪接机制

作业：

1．简述RNA转录的概念及其基本过程。

2．简述原核生物与真核生物mRNA的区别。

3．真核生物与原核生物转录有哪些差异？

4．什么是RNA编辑？其生物学意义是什么？

5．核酶具有哪些结构特点？

第四章 生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质  

第一节 遗传密码—三联子

三联子密码及其破译[1]；遗传密码的性质[2]

第二节 tRNA

tRN A的L—三级结构[1]；tRNA的功能[3]；tRNA的种类[1]；氨酸—tRNA合成酶[3]

第三节 核糖体

核糖体的结构[2]；核糖体的功能[2]

第四节 蛋白质合成的生物学机制

氨基酸的活化[3]；翻译起始[3]；肽链的延伸[3]；肽链的终止[3]；蛋白质前体的加工[2]；蛋白质的折叠[3]；蛋白质合成抑制剂[1]

第五节 蛋白质转运机制△

第六节 蛋白质的修饰、降解和稳定性研究△ 

重点：遗传密码的性质、蛋白质合成过程

难点：保证蛋白质准确翻译的机制

作业：

1．遗传密码有哪些特性？

2．核糖体有哪些活性中心？

3．真核生物与原核生物在翻译的起始过程中有哪些区别？

思考题：遗传密码的通用性有什么理论意义和实践应用价值？

第五章 分子生物学研究方法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术

第一节 重组DNA技术史话[2]

第二节 DNA基本操作技术

核酸凝胶电泳技术[3]；细菌转化[3]；聚合酶链反应技术[3] ；实时定量PCR[1]；基因组DNA文库的构建[2]。  

第三节 RNA基本操作技术

总RNA的提取[2]；mRNA的纯化[2]；cDNA的合成[2]；cDNA文库的构建[3]；基因文库的筛选[2]；

第四节 基因克隆技术简介△

DNA克隆概念[3]

重点：核酸凝胶电泳技术、聚合酶链反应技术

难点：常用分子生物学实验技术

教学手段：多媒体教学

教学方法：讲授式教学法

作业：

1．试述PCR扩增的原理和步骤。

2．基因组DNA文库和cDNA文库的主要区别。

第六章 分子生物学研究方法（下）——基因功能研究技术

第一节 基因表达研究技术△

第二节 基因敲除技术

基本原理[3]；高等动物基因敲除技术[2]；植物敲除技术[2]。

第三节 蛋白质及RNA相互作用技术△

第四节 基因芯片及数据分析○

基因芯片技术原理[2]；基因芯片的点制过程[2]；基因芯片数据分析[1]

第五节 利用酵母鉴定靶基因功能△

第六节 其他分子生物学技术△

重点：基因敲除、基因芯片的基本概念

难点：基因敲除技术原理、基因芯片技术原理

教学手段：多媒体教学

教学方法：讲授式教学法

作业：

1．简述基因敲除的基本原理。

2．简述基因芯片技术对分子生物学研究的意义。

第七章 原核基因的表达

第一节 原核基因表达总论

基因的特点[3]；原核基因机制的类型与特征[3]；弱化子对基因活性的影响[3]；降解物的分类[3]；对基因活性的调节[3 ]；细菌的应急反应[2]

第二节 乳糖操纵子与负控诱导

lac体系受的证据[2]；操纵子模型及其影响因子[3]；lac操纵子的区域[2]

第三节 色氨酸操纵子与负控阻遏系统

trp操纵子的阻遏系统[3]；弱化子与前导肽[3]；trp操纵子弱化机制的实验依据[1]；trp操纵子其他机制[2]

第四节 其他操纵子

半乳糖操纵子基因结构及表达[2]；阿拉伯糖操纵子基因结构及表达[2]；○阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答[1]；○二组分系统和信号转导[1]；○多启动子的操纵子[1]

第五节 固氮基因△

第六节 转录水平上的其它△

第七节 转录后○   

翻译起始的[2]；稀有密码子对翻译的影响[2]；重叠基因对翻译的影响[2]；poly A对翻译的影响[3]；翻译的阻遏[3]

重点：乳糖操纵子的基本内容、色氨酸操纵子弱化机制

难点：原核转录的机制

教学手段：多媒体教学

教学方法：讲授式教学法

作业：

1．简述乳糖操纵子的模型。

2．什么是葡萄糖效应？

3．什么是弱化作用？

思考题：将大肠杆菌培养在以甘油为唯一碳源的低限培养基中，lac操纵子表达吗？加入乳糖之后呢？除了乳糖，还加葡萄糖呢？为什么？

第八章 真核基因的表达　　

第一节 真核基因表达相关概念和一般规律

基因表达的基本概念[3]；真核基因的断裂结构[3]；基因家族[3]；基因表达一般规律[3]

第二节 真核基因表达的转录水平

真核基因的一般结构特征[3]；增强子及其对转录的影响[3]；反式作用因子[3]

第三节 真核基因表达的染色质修饰和表观遗传○

真核生物DNA水平上的基因表达[2]；DNA甲基化与基因活性的[2]；组蛋白乙酰化对基因表达的影响[2]；组蛋白甲基化对于真核生物基因表达的[2]

第四节 基因沉默对真核基因表达的○

基因沉默的相关概念[3]；干扰小RNA[2]；miRNA[2]

第五节 真核基因其他水平上的表达○

蛋白质磷酸化对基因转录的[2]；蛋白质乙酰化对转录活性的影响[2]；激素对基因表达的影响[2]；RNA的加工成熟[2]；翻译水平[2]

重点：真核基因的断裂结构、真核转录因子

难点：真核转录的机制

教学手段：多媒体教学

　　教学方法：讲授式教学法

作业：

1．基因家族的分类及其主要表达模式。

2．何为外显子、内含子及其结构特点和可变？

3．简述真核生物转录元件的组成及其分类。

4．简述反式作用因子的结构特点及其对基因表达的。

思考题：比较真核和原核生物的基因表达相似和不同之处。

第九章 病症与人类健康△

第十章 基因与发育△

第十一章 基因组与比较基因组学△

四、课内实验内容及教学基本要求

详见分子生物学课程实验教学大纲。

五、课内实验进程安排

1．考核方式：考试；

2．考核方法：笔试；

3．成绩评定：

总评成绩100分＝平时30分＋期末考试70分

平时成绩：

考勤考纪：5分

作业10分——每次作业占2分；

实验15分——每项实验占5分，其中，预习报告占20％，实验过程占40％，实验报告40％。

八、选用教材及参考书（资料）

教材：

《现代分子生物学》．朱玉贤主编．高等教育出版社，2013年版

参考书目：  

1．《分子生物学》．汪世华主编．高等教育出版社，2012年版

2．《分子生物学》．杨建雄主编．化学工业出版社，2009年版

3．《分子生物学》． Phil Turner著．科学出版社，2010年版

4．《分子克隆实验指南》．J．萨姆布鲁克著．化学工业出版社，2008年版

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