现代分子生物学 课程教学大纲

【来源:草地农业科技学院 | 发布日期:2013-12-14 | 作者:教学秘书 】    

一、课程说明

(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;

现代分子生物学,草业科学专业和草业科学基地班,课堂讲授,3个学分。

(二)课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程;

课程简介:分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。

目标与任务:紧密结合草业科学专业和草业科学基地班同学们的专业背景,以及今后发展可能会遇到的分子生物学问题。通过本课程的学习,拟达到如下目标:熟知核酸的基本生物化学特性,生物信息的储存、传递与表达过程,特别是基因的一般结构与生物功能,基因表达的调控原理。掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理,了解现代分子生物学基本研究方法,了解植物、动物和人类基因组计划、克隆技术的新成果和新进展。在学习过程中一定要理论联系实际,多思考,多讨论,加深对基本理论的理解。

先修课与后续相关课程:生物化学、细胞生物学、植物学、遗传学。

(三)教材与主要参考书。

1.        《现代分子生物学》第三版,朱玉贤等主编,高等教育出版社,2007;

2.        《Molecular Biology》, Robert F. Weaver, 科学出版社,2002,影印版;

3.        《分子生物学》第二版,阎龙飞等主编,北京农业大学出版社,1997;

4.        《现代分子生物学教程》, 潘学峰 编著, 2009年版,科学出版社。

二、课程内容与安排

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 分子生物学简史

第三节 分子生物学的研究内容

第四节 分子生物学展望

第五节 分子生物学与其他学科的关系

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。3个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:分子生物学的基本概念与研究内容,分子生物学发展简史和分子生物学的研究内容和发展趋势,对分子生物学发展有密切关系的关键事件,分子生物学的一些分支学科,分子生物学、DNA重组技术、基因组、结构基因组学、功能基因组与生物信息学等相关概念。

【重点掌握】:中心法则。

【掌握】:证明DNA是遗传信息的载体。

【了解】:分子生物学发展史。

【难点】:对证明DNA是遗传信息的载体两个实验原理的理解。

第二章 染色体与DNA

第一节 染色体

第二节 DNA的结构

第三节 DNA的复制

第四节 DNA的修复

第五节 DNA的转座

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:染色体的结构,DNA的化学组成、一级结构和高级结构,组蛋白和非组蛋白的特性,原核细胞和真核细胞的基因组特点,DNA的复制机制和复制方式,原核生物和真核生物DNA的复制特点,DNA的修复机制,DNA的转座模式、机制和遗传学效应,DNA遗传重组机制等。

【重点掌握】:核小体的结构,组蛋白的特性,DNA的化学组成,DNA的一级结构,原核生物和真核生物DNA复制的特点,DNA修复的方式,DNA转座的定义和转座方式。

【掌握】:DNA变性和复性,原核生物和真核生物基因组的差异,重叠基因和重复序列,造成C值矛盾的原因,DNA双螺旋模型,DNA的半保留和半不连续复制,冈崎片段的形成, DNA转座的生物学效应。

【了解】:超螺旋结构的形成,正超螺旋和负超螺旋的相互转换,DNA修复的方式。

【难点】:DNA复制的机制。

第三章 生物信息的传递(上)——DNARNA

第一节 RNA的转录

第二节 启动子与转录起始

第三节 原核生物与真核生物mRNA的特征比较

第四节 终止与终止子

第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:生物信息如何从DNA传递到RNA,原核与真核生物转录及其mRNA的区别,转录的全部过程,启动子的基本结构与功能,转录后修饰的主要过程和方法,重点理解加帽、加尾和内含子的剪接的原理与意义。

【重点掌握】:RNA转录过程,RNA聚合酶特性,RNA转录后加工,启动子与增强子,mRNA结构特点。

【掌握】:RNA聚合酶与启动子的结合,RNA生物学功能的多样性。

【了解】:RNA的拼接。

【难点】:RNA转录过程,RNA转录后加工。

第四章 生物信息的传递(下)——RNA到蛋白质

第一节 mRNA及遗传密码---三联子

第二节 tRNA

第三节 核糖体

第四节 蛋白质的合成

第五节 蛋白质的运转

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:生物信息从RNA传递到蛋白质的过程和原理,遗传密码的构成和性质、tRNA的二级结构与反密码子、核糖体的组成与功能。并掌握蛋白质生物合成过程,信号肽及其在翻译和运转同步机制中的作用。

【重点掌握】:蛋白质翻译过程,参与蛋白质合成的元件。

【掌握】:蛋白质转运机制。

【了解】:蛋白质前体的加工,蛋白质合成抑制剂。

【难点】:蛋白质的合成。

第五章 分子生物学研究方法(上)

第一节 重组DNA技术回顾

第二节 DNA基本操作技术

第三节 RNA基本操作技术

第四节 基因克隆技术

第五节 蛋白质组学与蛋白质组学技术

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:重组DNA技术回顾,DNA基本操作技术,RNA基本操作技术,基因克隆技术,蛋白质组学与蛋白质组学技术。

【重点掌握】:DNA操作技术,重组DNA中常用的工具酶。RNA基本操作技术。

【掌握】:同源基因的克隆。

【了解】:SNP的理论、Gateway技术、双向电泳、质谱分析技术。

【难点】:RNA基本操作技术。

第六章 分子生物学研究方法(下)

第一节 基因表达研究技术

第二节 基因敲除技术

第三节 蛋白质与RNA相互作用技术

第四节 基因表达谱分析

第五节 酵母功能互补鉴定

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:基因表达研究技术,基因敲除技术,蛋白质与RNA相互作用技术,基因表达谱分析,酵母功能互补鉴定。

【重点掌握】:基因表达分析技术,RNAi技术、酵母双杂交原理。

【掌握】:基因的定点突变技术、酵母单杂交原理、基因芯片原理。

【了解】:酵母三杂交原理、原位杂交技术、凝胶滞缓实验。

【难点】:酵母单杂交原理、酵母双杂交原理。

第七章 基因的表达与调控(上)——原核基因表达调控模式

第一节 原核基因调控总论

第二节 乳糖操纵子

第三节 色氨酸操纵子

第四节 固氮基因调控

第五节 转录后调控

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:基因表达相关的一些基本概念、基因调控的水平、原核基因调控机制的类型与特点、乳糖操纵子与负控诱导系统、色氨酸操纵子与负控诱导系统、原核生物转录后的调控等方面的内容,半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子以及阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答。

【重点掌握】:基因表达调控的概念,原核基因表达调控的类型和特点,转录后调控模式。

【掌握】:乳糖操纵子与负控诱导系统,色氨酸操纵子与弱化调节。

【了解】:半乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子、细菌的应急反应。

【难点】:乳糖操纵子与负控诱导系统、色氨酸操纵子与负控诱导系统。

第八章 基因的表达与调控(下)——真核基因表达调控的一般规律

第一节 真核细胞的基因结构

第二节 顺式作用元件与基因调控

第三节 反式作用因子对转录的调控

第四节 激素及其影响

第五节 其他水平的基因调控

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。6个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:真核生物基因表达调控的特点、真核生物DNA水平上的基因表达调控、DNA甲基化与基因活性的调控、真核基因转录调控的顺式作用元件、反式作用因子的结构作用特点、反式作用因子DNA结合域的结构模式、真核基因转录调控的主要模式、翻译起始的调控等方面的内容。反式作用因子转录活化结构域的结构模式、反式作用因子的激活和激活后的反式作用因子与顺式元件的相互作用、真核基因转录后加工的多样性, mRNA稳定性调节等方面的内容。

【重点掌握】:基因结构和转录调控原则、蛋白质磷酸化与基因表达、激素与基因表达。

【掌握】:真核生物基因多级表达调控:转录前水平、转录水平、转录后水平、翻译水平、翻译后水平,在各个水平的重要调控蛋白。

【了解】:蛋白质合成的起始,mRNA帽子结构的识别,mRNA稳定性的控制,蛋白质因子的修饰与翻译起始调控,翻译后调控:多肽的切割、多肽的有限水解、多肽的化学修饰、多肽的剪切。

【难点】:蛋白质磷酸化与基因表达、反式作用因子对转录的调控。

第九章 疾病与人类健康

第一节 肿瘤与癌症

第二节 严重急性呼吸系统综合症SARS

第三节 基因治疗

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。3个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:肿瘤与癌症,严重急性呼吸系统综合症SARS,基因治疗。

     【掌握】:基因治疗的概念。

【了解】:基因互作与癌基因表达、癌症的发病机制。

【难点】:癌症的发病分子机制。

第十章 基因与发育

第一节 果蝇的发育与调控

第二节 高等植物花发育的基因调控

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。3个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:果蝇的发育与调控,高等植物花发育的基因调控。

【重点掌握】:植物花器官的结构、“ABC” 模型。

【了解】:卵子发育,果蝇胚胎的极性与躯体的基本模式。

【难点】:“ABC” 模型。

第十一章 基因组与比较基因组

第一节 人类基因组计划

第二节 比较基因组学和功能基因组学的研究

(一)教学方法与学时分配

结合多媒体教学演示,以课堂讲授为主,积极组织课堂讨论。3个学时。

(二)内容及基本要求

主要内容:人类基因组计划,比较基因组学和功能基因组学的研究。

【掌握】:人类基因组计划的遗传图、物理图、转录图谱。

【了解】:功能基因组学的有关概念。

【难点】:比较基因组学和功能基因组学。

 

制定人:刘志鹏

审定人:

批准人:

日  期:2012年4月24日

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