分子生物学原理教案范文.doc

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1、分子生物学原理教案课程代码 356.237.1前言根据教学大纲要求，按基础医学专业的教学进度安排(总学时46学时)，由本系主讲教师共同制订本教案，以供教师备课、讲课、复习指导参考。核酸的结构与功能教学要求：1掌握核苷酸的分子结构，了解连接键及分子表达式2重点掌握DNA、RNA的结构特征及主要功能3了解DNA的理化性质与结构的关系4了解DNA的高级结构课时安排：总学时 4.0第一节 核酸的化学组成及一级结构 1.0第二节 DNA的空间结构与功能 1.0第三节 RNA的结构和功能 1.0第四节 核酸的理化性质 0.8第五节 核酸酶 0.2重点：1 核酸的化学组成2 DNA的双螺旋结构3 RNA的结

2、构和功能4 核酸的理化性质难点：1 DNA的双螺旋结构2 核酸的理化性质教学内容：一、核酸的化学组成及一级结构1核苷酸 嘌呤与嘧啶，DNA和RNA分子中核苷酸组成上的特点，核苷酸各组分之间的连接方式2脱氧核苷酸的连接3核苷酸的连接4核酸的一级结构二、DNA的空间结构与功能1DNA的双螺旋结构 Chargaff规则、B-双螺旋结构模型和Z-DNA。2DNA的超螺旋结构 染色质、核小体、组蛋白、基因3DNA是遗传信息的物质基础三、RNA的结构和功能1mRNA 模板、hnRNA2tRNA 稀有碱基、茎环结构、反密码环3rRNA 核糖体、多核糖体四、核酸的理化性质紫外吸收、变性、复性、增色效应、减色效

3、应、解链温度、杂交、探针。五、核酸酶中、英文专业词汇：nucleic acid核酸purine嘌呤deoxyribonucleic acid(DNA)脱氧核糖核酸pyrimidine嘧啶ribonucleic acid(RNA)核糖核酸adenine(A)腺嘌呤base碱基guanine(G)鸟嘌呤nudeotide核苷酸cytosine(C)胞嘧啶nucleoside核苷uracil(U)尿嘧啶thymine(T)胸腺嘧啶base pair碱基对phosphodiester linkage磷酸二酯键nucleosome核小体ribosome核糖体hybridization杂交genetic

4、code遗传密码double helix双螺旋supercoil超螺旋probe探针ribosomal RNA(rRNA)核糖体RNAtransfer RNA(tRNA)转运RNAmessenger RNA(mRNA)信使RNA思考题：1 核酸紫外测定的分子基础是什么？2 DNA和RNA的紫外测定结果有何不同？为什么？3 DNA的双螺旋结构的要点是什么？参考书：1 药立波，冯作化，周春燕。医学分子生物学。第三版，人民卫生出版社，2008 2 Benjamin Lewin.Gene VIII.New Jersey:Pearson Education Inc,Upper Saddle River,

5、2004.3 Donald Volt, Judith G. Volt. Biochemistry. 3rd ed. John Wiley &Sons Inc.,2004.核苷酸代谢 教学要求： 1了解食物核酸的消化吸收和体内核苷酸合成的途径。 2掌握嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料，合成反应特点，分解代谢的产物。 3掌握核糖单核苷酸向脱氧核糖核苷酸的转变。4了解核苷酸类抗代谢作用的生化环节。 课时安排：总学时 4.0第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 2.0第二节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢 2.0重点：1嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料2嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的产物 3脱氧核糖核苷酸的生成难点： 嘌呤

6、和嘧啶核苷酸的合成过程教学内容： 一、嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 1嘌呤核苷酸的从头合成 IMP的合成原料及关键酶，AMP和GMP的转变，嘌呤核苷酸合成的调节，嘌呤核苷酸的的补救合成和相互转变，脱氧核苷酸的生成，嘌吟核苷酸的抗代谢物。 2嘌呤核苷酸的分解代谢 磷酸核苷、核苷及嘌呤的降解，尿酸的生成。 二、嘧啶核苷酸的合成与分解代谢 1嘧啶核苷酸的从头合成 UMP的合成原料及关键酶，UMP向CTP和TMP的转变，嘧啶核苷酸补救合成，嘧啶核苷酸的抗代谢物。2嘧啶核苷酸的分解代谢 -氨基异丁酸的排泄。中、英文专业词汇： nuclease核酸酶salvage pathway补救合成de novo sy

7、nthesis从头合成uric acid尿酸inosine肌苷 思考题：1 核苷酸抗代谢物分几类？试分析其抗肿瘤作用的分子基础。2 试小结嘌呤环和嘧啶环中个原子的分子来源。参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 20072Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford U

8、niversity Press, 2007.3David L.Nelson, Michael M.Cox.Leninger Principles of Biochemistry. 4th ed. New York: Worth Publishers,2004. 4Donald Volt, Judith G. Volt. Biochemistry. 3rd ed. John Wiley &Sons Inc.,2004.DNA的生物合成 教学要求： 1熟悉遗传信息流向的中心法则。 2掌握DNA复制方式、逆转录作用及相关酶系的特征。 3了解DNA修复系统及特点。 课时安排：总学时 4.0第一节 复制

9、的基本规律 0.5第二节 DNA复制的酶学和拓扑学变化 1.0第三节 DNA生物合成过程 1.5 第四节 逆转录和其他复制方式 0.5第五节 DNA损伤(突变)与修复 0.5重点：1遗传信息流向的中心法则。 2原核生物DNA半保留复制方式及相关酶系。难点：1 真核生物的DNA生物合成2 端粒和端粒酶教学内容： 一、复制的基本规律 1半保留复制的实验依据及意义 2双向复制 3半不连续复制 二、DNA复制的酶学和拓扑学变化 1复制的化学反应 2DNA聚合酶 原核生物与真核生物的DNA聚合酶3复制高保真性的酶学依据4复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化 解螺旋酶、拓扑酶、SSB。 引物酶和引发体。

10、5DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口 三、DNA生物合成过程1原核生物的DNA生物合成 复制的起始：DNA解成单链，引发体的形成；复制的延长：复制延长的生化过程，复制的半不连续性及冈崎片段；复制的终止：切除引物、填补空缺和连接切口。 2真核生物的DNA生物合成 复制的起始与原核基本相似；复制的延长发生DNA聚合酶/转换；复制的终止：端粒和端粒酶。 四、逆转录和其他复制方式1逆转录病毒的基因组是RNA，其复制方式是逆转录2逆转录的发现发展了中心法则3滚环复制和D环复制 五、DNA损伤(突变)与修复 1突变的意义。 2引发突变的因素。 3突变分子改变的类型 错配，缺失、插入和框移突变，重排。

11、4DNA损伤的修复：光修复、切除修复、重组修复、SOS修复。中、英文专业词汇： the central dogma中心法则semiconservative replication半保留复制DNA dependent DNA polymerase依赖DNA的DNA聚合酶template模板primer引物Klenow fragmentKlenow片段mitochondria DNA线粒体DNAexonuclease核酸外切酶incorporation掺入helicase解螺旋酶DNA topoisomeraseDNA拓扑异构酶single stranded DNA binding protein

12、单链DNA结合蛋白gyrase旋转酶primosome引发体primase引物酶DNA ligaseDNA连接酶origin 起始点bidirectional replication双向复制replicon复制子leading strand领头链lagging strand随从链Okazaki fragment冈崎片段rolling circle replication滚环复制telomerase端粒酶mutation突变dimer二聚体mismatch错配insertion插入rearrangement重排frame-shift框移突变point mutation点突变deletion缺失1

13、ight repairing光修复excission repairing切除修复recombination repairing重组修复reverse transcriptase逆转录酶integration整合ribozyme核酶思考题： 1试简述DNA复制的特征和参与DNA复制的酶系。2什么是逆转录？试简述逆转录的基本过程。3试简述DNA突变的类型及DNA损伤的修复类型。 参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 2007.2Robe

14、rt H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford University Press, 2007.3药立波，冯作化，周春燕。医学分子生物学。第三版，人民卫生出版社，2008。 4 Benjamin Lewin.Gene VIII.New Jersey:Pearson Education Inc,Upper Saddle River,2004.RNA的生物合成 教学要求： 1掌握转录是RNA生物合成及信息流动的重要环节。 2掌握转录的特点及三类

15、RNA转录后的加工。 3了解转录酶的特征。 4熟悉核酶及其功能。 课时安排：总学时 4.0第一节 原核生物转录的模板和酶 1.0第二节 原核生物的转录过程 1.0第三节 真核生物RNA的生物合成 1.0 第四节 真核生物RNA的加工 1.0重点：1 原核生物转录的模板和酶2 原核生物的转录过程3 真核生物RNA的加工难点：真核生物mRNA的加工中内含子的剪接方式、mRNA编辑。教学内容： 一、原核生物转录的模板和酶 1原核生物转录的模板 2RNA聚合酶 全酶、核心酶3RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录二、原核生物的转录过程 1转录起始 转录起始复合物，开放转录复合体。 2原核生物转录延

16、长时蛋白质的翻译也同时进行。 3转录终止 依赖因子、非依赖因子两大类。 三、真核生物RNA的生物合成 1真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶2转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与3真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象4真核生物转录终止和加尾修饰同时进行四、真核生物RNA的加工1真核生物mRNA的加工 首尾修饰及剪接、内含子的其它剪接方式及功能、断裂基因、mRNA编辑。 2真核前体rRNA的加工3真核生物前体tRNA的加工包括把核苷酸的碱基修饰为稀有碱基。中、英文专业词汇： DNA dependent RNA polymerase依赖DNA的RNA聚合酶coding st

17、rand编码链template strand模板链core enzyme核心酶holoenzyme全酶operon操纵子promoter启动子Pribnow boxPribnow盒transacting factor反式作用因子transcriptional factor转录因子stern loop茎环hairpin发夹primary transcripts初级转录产物post-transcriptional modification转录后修饰hetero-nuclear RNA hnRNAsmall nuclear RNAsnRNAsplit gene断裂基因exon外显子intron内含子

18、self splicing自我剪接思考题：1 试比较原核生物与真核生物RNA聚合酶有何区别？2 试举例说明什么是mRNA编辑？3 试小结真核生物mRNA的加工过程。参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 2007.2Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford Univ

19、ersity Press, 2007.3药立波，冯作化，周春燕。医学分子生物学。第三版，人民卫生出版社，2008。 4 Benjamin Lewin.Gene VIII.New Jersey:Pearson Education Inc,Upper Saddle River,2004.蛋白质的生物合成 教学要求： 1掌握遗传信息、遗传密码与mRNA的关系，遗传密码的特征。 2掌握蛋白质生物合成体系中主要RNA、三种酶和多种蛋白质因子的功能和作用特点，生物合成过程及能量变化。 3了解翻译后蛋白质的加工方式。 4了解蛋白质合成的干扰和抑制。 课时安排：总学时 4.0第一节 蛋白质生物合成体系 1.0

20、第二节 氨基酸的活化 1.0第三节 蛋白质的生物合成过程 1.0 第四节 蛋白质翻译后修饰和靶向运输 0.6第五节 蛋白质生物合成的干扰和抑制 0.4重点：1 遗传密码与mRNA的关系及其特征2 蛋白质生物合成体系3 氨基酸的活化难点：蛋白质的生物合成过程教学内容： 一、蛋白质生物合成体系1mRNA是蛋白质生物合成的直接模板 遗传密码的方向性、连续性、简并性、通用性和摆动性。 2核糖体是蛋白质生物合成的场所。3tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器 氨基酸臂、反密码子4蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等二、氨基酸的活化1氨基酰tRNA 氨基酰tRNA合成酶2真核生物起始氨基酰tR

21、NA是Met- tRNAiMet三、蛋白质的生物合成过程1原核生物的肽链合成过程 起始：起始因子；延长：延长因子，注册、成肽、转位，核糖体循环；终止：终止密码子。2真核生物的肽链合成过程 四、蛋白质翻译后修饰和靶向运输 1多肽链折叠为天然构象的蛋白质 分子伴侣、蛋白质二硫键异构酶、肽-脯氨酸顺反异构酶。 2蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰 3蛋白质空间结构修饰包括亚基聚合和辅基连接4合成后蛋白质可被靶向输送至细胞特定部位五、蛋白质生物合成的干扰和抑制1抗生素对翻译的抑制作用2其他干扰蛋白质生物合成的物质 中、英文专业词汇： translation翻译codon密码子initiatio

22、n codon起始密码termination codon终止密码code密码ribozyme cycle核糖体循环adaptor转换器post-translational processing翻译后加工interferon干扰素antibiotics抗生素anticodon反密码子releasing factor释放因子wobble pairing摇摆配对degeneracy简并性signal peptide信号肽secretory protein分泌性蛋白质elongation factor延长因子streptomycin链霉素tetracycline四环素chloromycetin氯霉素p

23、uromycin嘌呤霉素cycloheximide防线菌酮思考题：1试简述蛋白质生物合成体系及3种RNA在蛋白质生物合成中的作用。2试小结原核生物复制、转录和翻译的基本过程。参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 20072Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford

24、University Press, 2007.3药立波，冯作化，周春燕。医学分子生物学。第三版，人民卫生出版社，20084Benjamin Lewin.Gene VIII.New Jersey:Pearson Education Inc,Upper Saddle River,2004.基因表达调控教学要求：1掌握原核生物转录水平的调控方式和机理。2熟悉基因表达调控基本概念与原理。3了解真核生物的基因转录调控方式。课时安排：总学时 4.0第一节 基因表达调控的基本概念 1.0第二节 基因表达调控的基本原理 1.0第三节 原核基因表达调节 1.5 第四节 真核基因表达调节 0.5重点：1 原核生物

25、转录水平的调控方式2 乳糖操纵子调控模式难点： 真核生物的基因转录调控方式教学内容： 一、基因表达调控的基本概念 1基因表达是指基因转录及翻译的过程 2基因表达具有时间特异性和空间特异性 3基因表达的方式及调节存在很大的差异 组成性表达、诱导和阻遏表达。 4基因表达调控为生物体学生长、发育所必需 适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。二、基因表达调控的基本原理 1基因表达调控呈现多层次和复杂性2基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节三、原核基因表达调节1原核基因转录调节特点 因子决定RNA聚合酶识别特异性、操纵子调控模型和阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。2操纵子调控模式在原核基

26、因转录起始调节中具有普遍性 乳糖操纵子结构、阻遏蛋白的负调节、cAMP-CAP的正调节、协调调节。3原核生物具有不同的转录终止调节机制 4原核生物在翻译水平同样受到多个环节的调节四、真核基因表达调节 1真核基因组具有独特的结构特点 2真核基因表达调控更为复杂 3RNA PolI和PolIII转录体系的调节相对简单4RNA PolII转录起始的调节非常复杂 顺式作用元件、反式作用因子、mRNA转录激活及其调节。5RNA PolII转录终止的调节机制尚不清楚6转录后水平的调节也是基因表达调控的重要环节 7基因表达在翻译水平以及翻译后阶段仍然可以受到调节 中、英文专业词汇： promoter启动子l

27、ac operon乳糖操纵子temporal specificity时间特异性spatial specificity空间特异性housekeeping gene管家基因constitutive expression组成性基因表达induction诱导repression阻遏operator操纵序列cis-acting element顺式作用元件trans-acting factor反式作用因子repressor阻遏物activator激活物catabolite gene activation proteinCAP分解代谢物基因激活蛋白attenuation转录衰减attenuator衰减子en

28、hance增强子general transcription factor基本转录因子zinc finger锌指思考题：1原核生物基因表达调控的基本原理是什么？2乳糖操纵子是如何实现基因表达调控的？3顺式作用元件、反式作用因子在真核基因表达调节中的作用是什么？参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 2007.2Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medi

29、cal biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford University Press, 2007.3药立波，冯作化，周春燕。医学分子生物学。第三版，人民卫生出版社，2008。4Benjamin Lewin.Gene VIII.New Jersey:Pearson Education Inc,Upper Saddle River,2004.基因重组与基因工程教学要求： 1掌握自然界的基因转移和重组。 2熟悉重组DNA技术的相关概念。 3掌握重组DNA技术的基本原理。 4了解重组DNA技术与医学的关系。 课时安排：总学时 4.0第一节 自然界DNA重组和基因转移是

30、经常发生的 1.5第二节 重组DNA技术 2.0第三节 重组DNA技术与医学的关系 0.5 重点：1 自然界的基因转移和重组2 重组DNA技术的基本原理及步骤难点：重组DNA技术的基本原理教学内容： 一、自然界DNA重组和基因转移是经常发生的 1同源重组 2细菌的基因转移与重组 3特异位点重组 4转座重组。 二、重组DNA技术 1重组DNA技术相关概念 DNA克隆，工具酶，基因载体。2重组DNA技术基本原理及操作步骤 目前基因的获取、克隆载体的选择和构建、外源基因与载体的连接、重组DNA导入受体菌、重组体筛选、克隆基因的表达。 三、重组DNA技术与医学的关系 1疾病基因的发现2生物制药3基因诊

31、断与治疗4遗传病的预防 中、英文专业词汇： transformation转化transfection转染transduction转导transposition转座transposon转座子recombination重组homologous recombination同源重组clone克隆cloning克隆化copy拷贝genetic engineering基因工程restriction endonulease限制性内切酶cloning rector基因载体plasmid质粒complementary DNA，cDNA互补DNAmolecular medicine分子医学gene therapy

32、基因治疗genomic DNA library基因组DNA文库思考题：1 简述基因工程的基本条件和基本过程。2 举例说明基因工程在工业、农业和医学中的应用。参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 2007.2Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford Universi

33、ty Press, 2007.3David L.Nelson, Michael M.Cox.Leninger Principles of Biochemistry. 4th ed. New York: Worth Publishers,2004. 4Donald Volt, Judith G. Volt. Biochemistry. 3rd ed. John Wiley &Sons Inc.,2004.细胞信息转导教学要求： 1掌握细胞间的信号转导的概念。 2掌握各种受体的分子结构及其信号转导通路。 3了解信息传递途径的交互联系。4了解细胞信号转导与医学的关系。课时安排：总学时 4.0第一节

34、细胞信息转导概述 1.0第二节 细胞内信号转导相关分子 1.0第三节 各种受体介导的细胞内基本信号转导通路 1.5 第四节 细胞信号转导与医学 0.5重点：1 细胞间的信号转导的概念2 各种受体的分子结构及其信号转导通路难点：1 各种受体介导的细胞内基本信号转导通路2 G蛋白的结构教学内容：一、细胞信息转导概述1细胞外化学信号有可溶性和膜结合型两种形式2细胞经由特异性受体接受细胞外信号3细胞内信号分子结构、含量和分布变化是信号转导网络工作的基础 二、细胞内信号转导相关分子 1第二信使的浓度和分布变化是重要的信号转导方式 2蛋白质作为细胞内信号转导分子 三、各种受体介导的细胞内基本信号转导通路

35、1细胞内受体多属于转录因子 2离子通道型膜受体是化学信号与电信号转换器3七跨膜受体依赖G蛋白转导信号4单跨膜受体依赖酶的催化作用传递信号5细胞信号转导过程的特点和规律四、细胞信号转导与医学1信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础2细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位 中、英文专业词汇： signal transduction信号转导hormone激素receptor受体secondary messenger第二信使ligand配体guanylate binding protein鸟苷酸结合蛋白(G蛋白)adenylate cyclase腺苷酸环化酶protein kinase A蛋白激

36、酶AcAMP response element，CREcAMP应答元件protein kinase C蛋白激酶Ccalmoduline，CaM钙调蛋白tyrosine-protein kinase，TPK酪氨酸蛋白激酶autophosphorylation自身磷酸化protein phosphatase蛋白磷酸酶cross talk交联对话思考题：1按照作用方式的不同，细胞内信号分子有哪些？各有何特点？2试述信号分子与受体结合的特点。3各类型的膜受体结构和功能上有什么特点？4简述G蛋白的结构，并说明其活化型和非活化型如何互变。参考书：1Jeremy M. Berg, John L. Tymoc

37、zko, Lubert Stryer. Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 20072Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medical biochemistry. 3rd ed. New York: Oxford University Press, 2007.3David L.Nelson, Michael M.Cox.Leninger Principles of Biochemistry. 4th ed. New York: Worth Publis

38、hers,2004. 4Donald Volt, Judith G. Volt. Biochemistry. 3rd ed. John Wiley &Sons Inc.,2004.糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质教学要求：1掌握糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质的概念及糖蛋白的分类。2熟悉胶原蛋白的结构与功能。3熟悉糖蛋白寡糖链的功能。4了解纤连蛋白和层粘连蛋白的结构与功能。课时安排：总学时 4.0第一节 糖蛋白 2.0第二节 蛋白聚糖 1.0第三节 细胞外基质 1.0 重点：1 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质的概念2 糖蛋白的分类难点：糖蛋白分子中聚糖的功能教学内容：一、糖蛋白 1糖蛋白的结构 N连接糖

39、蛋白：高甘露糖型、复杂型、杂合性；O连接糖蛋白。 2糖蛋白分子中聚糖的功能二、蛋白聚糖 1重要的糖胺聚糖。 2核心蛋白。 3蛋白聚糖的生物合成。 4蛋白聚糖的功能。三、细胞外基质 1胶原。 2纤连蛋白。 3层粘连蛋白。 中、英文专业词汇： glycoprotein糖蛋白proteoglycan蛋白聚糖sequon序列子dolichol长萜醇heparin肝素chondroitin sulfate硫酸软骨素extracellular matrix, CEM细胞外基质collagen胶原fibronectin纤连蛋白1aminin层粘连蛋白tropocollagen原胶原思考题：1 试简述糖蛋白N连接聚糖的分类及其结