分子生物学教学大纲生物技术林7721.pdf

课程教学大纲 课程名称（中文）：分子生物学 课程名称（英文）：Molecular Biology 课程编码：0102122 开课学期：5（生物技术和生物科学专业）、6（动物科学专业）学时数、学分数：64，适用专业：生物技术、生物科学和动物科学 先修课程:植（动）物学、微生物学、遗传学和生物化学、植（动）物生理学、细胞生物学 后续课程：发酵工程、细胞工程原理、基因工程原理与应用、发育生物学、生物统计与试验设计、生物技术综合实习、生物技术大实验、基因组学、生物信息学 一、教学目的与任务 分子生物学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，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。近年来，分子生物学成为现代生物学领域里最具活力和发展最为迅速的科学，也是当代生物学研究的三大主题之一。因此是生物类本科生必修的专业基础课程。该课程将重点介绍 DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的基本结构和功能，分子生物学的基本研究方法、基因的表达与调控，转基因植物等方面的内容，并结合在分子生物学领域的最新研究成果，讲述分子生物学的发展对生命科学领域的影响。通过本课程的学习，使学生了解和掌握分子生物学的基本理论和实验操作，使他们从分子水平上认识生命的本质。本课程把发展学生“独立学习、独立思考、独立判断和独立工作”的能力放在首位，努力调动学生的兴趣和积极性，使学生在牢固掌握基础知识和基本概念的同时，得到科学研究、科学思维和科学方法的良好训练，为其他专业基础课和专业课的学习打下坚实的基础，为毕业后参与科学研究或知识传播积累财富。通过分子生物学课程的学习，达到如下目标：1、掌握分子生物学的基础知识和基本理论。2、掌握分子生物学的基本研究手段和实验方法。3、了解分子生物学的最新研究进展和动态。4、能够灵活运用分子生物学的基本理论知识和实验方法，综合其他学科的相关知识，对整个生命科学有一个更新的认识，并能应用于实践。本课程总学时 64，其中理论课 48 学时，实验课 16 学时。二、教学内容与基本要求 通过本课程的学习，要求学生掌握分子生物学的基本理论，熟悉分子生物学的研究方法、原理与仪器设备，同时要求学生利用图书馆现有的期刊杂志，了解本学科的发展和研究动态。第一章 绪论 主要介绍分子生物学定义、研究内容和发展简史及未来发展方向等（了解）。第二章 染色体与 DNA 核酸（DNA 和 RNA）概述；真核细胞染色体的组成；染色体特征；真核生物基因组的结构特点；原核生物基因组的特点(了解)DNA 的一级结构；DNA 的二级结构；DNA 的三级结构(掌握)DNA 的半保留复制机理；复制的起点、方向和速度；复制的几种主要方式(掌握)第四节 原核生物 DNA 的复制特点；真核生物 DNA 的复制特点；DNA 复制的调控(掌握)第五节 回复修复；切除修复；重组修复；SOS 修复（理解）第六节 DNA 的转座 生物学意义；转座机制；转座作用的遗传学效应（了解）第三章 生物信息的传递（上）第一节 RNA 的转录 转录的基本过程；转录机器的主要成分（掌握）第二节 启动子区的基本结构；启动子区的识别；酶与启动子区的结合；10 区和35 区的最佳距离；增强子及其功能；真核生物启动子对转录的影响（掌握）第三节 原核生物 mRNA 的特征；真核生物 mRNA 的特征（掌握）不依赖于 因子的终止；依赖于 因子的终止；抗终止（理解）（掌握）三联子密码及其破译；遗传密码的性质（掌握）tRNA 的 L 型三级结构；tRNA 的功能；tRNA 的种类；氨酰-tRNA 合成酶（了解）核糖体是蛋白质合成的部位；核糖体的组成和结构；核糖体的功能（掌握）氨基酸的活化；肽链合成的起始；肽链的延伸；肽链合成的终止与释放；真核生物蛋白质的生物合成；肽链合成后的加工和折叠；蛋白质构象的形成（理解）翻译-运转同步机制；翻译后运转机制（了解）第五章 第一节 重组 DNA 技术发展史（了解）第二节 常见 DNA 操作技术 细菌转化（掌握）；聚合酶链式反应（PCR）技术（掌握）；cDNA 噬菌体文库（了解）；SNP 技术及应用（了解）；基因敲除技术（了解）第三节 基因克隆技术简介 RACE 技术；应用 cDNA 差示分析法克隆基因；基因的大规模克隆技术；酵母单杂交法；酵母双杂交系统；基因的图位克隆法（掌握）第四节 基因表达研究技术 基因表达系列分析技术；RNA 选择性剪接机制；原位杂交技术；定点突变技术；RNAi 技术（了解）第五节 基因芯片及数据分析（了解）第六节 蛋白质组学及其研究技术 双向电泳技术；质谱技术；蛋白质免疫印迹技术；EMSA；噬菌体展示技术；免疫共沉淀技术；蛋白质磷酸化分析（了解）第六章 有关概念；基因调控的水平；基因表达调控信号；原核基因调控机制的类型与特点；正调控系统；负调控系统；通过特殊代谢调节基因的活性；弱化子对基因活性的影响弱化子对基因活性的影响；降解物对基因活性的调节；细胞的应急反应（掌握）操纵子；大肠杆菌乳糖操纵子；lac 操纵子的本底表达；大肠杆菌对乳糖的反应；阻遏物 lacI 基因产物及其功能；CAP 的正性调控（理解）色氨酸操纵子的结构；弱化子与前导肽（理解）半乳糖操纵子；阿拉伯糖操纵子；阻遏蛋白 LexA 的降解与细菌中的 SOS 应答；二组分调控系统和信号转导（理解）根瘤的产生；固氮酶；与固氮酶有关的基因及其调控（理解）翻译起始的调控；稀有密码子对翻译的影响；重叠基因对翻译的影响；poly(A)对翻译的影响；翻译的阻遏（掌握）基因家族；真核基因的断裂；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（掌握）第二节 启动子；转录模板；RNA 聚合酶 II；RNA 聚合酶 II 基础转录所需的蛋白质因子；增强子及其对转录的影响（掌握）反式作用因子中的 DNA 识别或结合域；转录活化结构域（了解）蛋白质磷酸化、信号转导及基因表达；激素及其影响；热激蛋白诱导的基因表达（掌握）RNA 的加工成熟；翻译水平的调控（了解）反转录病毒致癌基因；细胞转化基因（了解）和治疗 （理解）（掌握）（了解）（了解）（了解）（了解）（了解）（了解）定义；原理（掌握）载体转化技术；直接转化技术；种质转化技术（了解）第三节 转基因植物的应用现状 植物抗虫基因工程；抗病基因工程；植物抗逆基因工程；植物品质改良的基因工程；植物叶绿体基因工程；植物生物反应器（了解）第四节 转基因植物的生物安全（了解）专题 现代分子生物学研究进展 三、课程的重点和难点 （重点）（重点）（重点）回复修复；切除修复；重组修复；SOS 修复 （难点）生物学意义；转座机制；转座作用的遗传学效应 （难点）（重点）（重点）（重点）（难点）（重点和难点）（重点）（重点）（重点和难点）第五章 第二节 常见 DNA 操作技术 （重点）第三节 基因克隆技术简介 （重点）第四节 基因表达研究技术 （难点）第五节 基因芯片及数据分析 （难点）第六节 蛋白质组学及其研究技术 （难点）（重点）（重点和难点）（难点）（重点和难点）（重点和难点）（重点）（重点）和治疗（重点）（重点）（难点）第三节 转基因植物的应用现状 （难点）第四节 转基因植物的生物安全（难点）专题 现代分子生物学研究进展（难点）四、实践教学环节 分子生物学实验计划安排 4 次实验。通过实验操作，使学生掌握有关知识和技能。培养学生分析问题，解决问题的能力。分子生物学实验项目设置与要求 序号 实验项目名称 内容提要 实验 时数 每组 人数 实验 类型 实验 类别 必做 选做 所在实验分室 注：1、实验要求：学生在实验前必须仔细预习实验讲义，了解实验目的和要求、基本原理和关键操作步骤及注意事项。在实验中应认真仔细地进行各项操作，如实地随时加以记录，并对观察到的各种实验现象的原因、意义进行分析与思考。在实验后整理实验记录，认真书写，及时提交实验报告。2、实验考核：对平时在实验中的态度和表现，实验操作能力，实验报告的写作等进行考核。1 真核生物基因组DNA的提取 利用 CTAB 法从植物组织中提取基因组 DNA 4 3 验证性 专业基础 必 遗传学实验室 2 大肠杆菌感受态细胞的制备及重组质粒的连接、转化及筛选 利用大肠杆菌制备感受态细胞，并将连接产物转入大肠杆菌使之表达 6 3 验证性 专业基础 必 遗传学实验室 3 重组质粒DNA的分离 将连接转化好的质粒从大肠杆菌细胞中提取出来 3 3 验证性 专业基础 必 遗传学实验室 4 聚合酶链式反应(PCR)扩增及电泳检测 掌握 PCR原理及操作 3 3 综合性 专业基础 必 遗传学实验室 实验成绩计入总成绩中。五、课程考核及成绩评定 课程考核：本课程教学采用闭卷考试，期终进行。成绩评定：平时成绩（10）实验成绩（20）考试成绩（70）六、教材与教学参考书 教材：，分子生物学（影印版），科学出版社,2000 朱玉贤，现代分子生物学，高教出版社，2002 教学参考书：，分子生物学精要（影印版），科学出版社，2002 沈羽琲，真核基因表达调控，高教出版社，1996 齐义鹏，基因及其操作原理，武汉大学出版社，1998 贺淹才，简明基因工程原理，科学出版社，1998 课程教学进度与学时分配表 教学内容 学时 备注 第一章 绪论 2 第二章 染色体与 DNA 核酸（DNA 和 RNA）6 第三章 生物信息的传递（上）6 第四章 生物信息的传递（下）6 第五章 分子生物学研究方法 6 第六章 基因的表达与调控（上）6 第七章 基因的表达与调控（下）6 第八章 和治疗 2 第九章 转基因植物 2 专题 现代分子生物学研究进展 6 实验一 真核生物基因组 DNA 的提取 4 实验二 大肠杆菌感受态细胞的制备及重组质粒的连接、转化及筛选 6 实验三 重组质粒DNA 的分离 3 实验四 聚合酶链式反应(PCR)扩增及电泳检测 3 合计 64