《分子生物学》课程教学大纲 molecular biology

课程名称：分子生物学英文名称：molecularbiology课程编号：020304学时数：总96学时其中实验学时数32学分数：7学分专业：生物工程生物技术食品工程一、课程的性质、目的和任务分子生物学（molecularbiology）是专业必修课，是研究核酸等生物大分子的形态、功能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。因为分子生物学所关心的并不是存在于生物体内的每一种分子，也不是每一种大分子，它所关心的主要是核酸在细胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因（核酸大分子中最基本的功能单位）的表达与调控的规律。通过64学时的介绍，最终要求学生：1）掌握核酸分子的精细结构和原核、真核基因组的结构特点；2）通过掌握几个典型的原核、真核基因表达调控的例子，深刻了解基因表达的精细性、复杂性和高度可调控性；3）了解基因表达与生物体不同发育阶段、不同生理机能的关系；4）掌握分子生物学研究的基本思路和方法并能够活学活用；5)了解原癌基因抑癌基因的作用机制以及HIV、HBV病毒的结构和复制过程。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第1章：绪论1.1引言了解分子生物学产生以前生物学的发展历程，掌握发现遗传物质是DNA的两个著名实验1.2分子生物学简史了解分子生物学产生以后生物学的飞速发展1.3分子生物学的研究内容重点掌握分子生物学的四大研究内容，特别是DNA重组技术和基因表达调控研究1.4分子生物学展望了解分子生物学的发展对各个生物学相关学科的影响第二章：染色体与DNA2.1染色体重点掌握原核生物与真核生物的染色体组成及原核生物的基因组结构

课程名称：分子生物学 英文 名称：molecular biology 课程 编号：020304 学时数：总 96 学时其中实验学时数 32 学分数：7 学分专业：生物工程 生物技术 食品工程 一、课程的性质、目的和任务 分子生物学（molecular biology）是专业必修课，是研究核酸等生物大分子的形态、功 能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。因为分子生物学所关心的 并不是存在于生物体内的每一种分子，也不是每一种大分子，它所关心的主要是核酸在细 胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因（核酸大分子中最基本的功能 单位）的表达与调控的规律。通过 64 学时的介绍，最终要求学生：1）掌握核酸分子的精 细结构和原核、真核基因组的结构特点；2）通过掌握几个典型的原核、真核基因表达调 控的例子，深刻了解基因表达的精细性、复杂性和高度可调控性；3）了解基因表达与生 物体不同发育阶段、不同生理机能的关系；4）掌握分子生物学研究的基本思路和方法， 并能够活学活用；5)了解原癌基因抑癌基因的作用机制以及 HIV、HBV 病毒的结构和复制 过程。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 第 1 章：绪论 1.1 引言 了解分子生物学产生以前生物学的发展历程，掌握发现遗传物质是 DNA 的两个著名实验 1.2 分子生物学简史 了解分子生物学产生以后生物学的飞速发展 1.3 分子生物学的研究内容 重点掌握分子生物学的四大研究内容，特别是 DNA 重组技术和基因表达调控研究 1.4 分子生物学展望 了解分子生物学的发展对各个生物学相关学科的影响 第二章：染色体与 DNA 2.1 染色体 重点掌握原核生物与真核生物的染色体组成及原核生物的基因组结构

2.2DNA的结构理解DNA的一级结构、二级结构和高级结构2.3DNA的复制重点掌握DNA半保留复制的机理和复制特点，理解复制的几种主要方式2.4原核生物与真核生物DNA复制的特点掌握原核生物DNA与真核生物DNA复制的特点，了解DNA复制过程中的基因表达调控2.5DNA的修复理解四种DNA修复的机制2.6DNA的转座重点掌握转座子的分类和结构特征以及专座发生的机制，了解转座子的遗传学效应，掌握几种真核生物中重要的转座系统第三章：生物信息的传递－从DNA到RNA3.1RNA的转录掌握转录的基本过程和参与转录的机器组成3.2启动子与转录起始重点掌握启动子区的结构特征，RNA聚合酶对启动子的识别和结合，理解增强子的作用，掌握原核生物于真核生物启动子区的异同3.3原核生物与真核生物mRNA的特征比较重点掌握原核生物与真核生物mRNA合成过程中的差异3.4终止与抗终止重点掌握两种转录终止的发生机理，了解抗终止的方法3.5内含子的剪接、编辑和化学修饰理解真核生物RNA中内含子的几种剪接方式以及编辑和化学修饰第四章：生物信息的传递－从mRNA到蛋白质4.1遗传密码－三联子掌握三联子密码的破译方法和遗传密码的三大特性4.2tRNA

2.2DNA 的结构 理解 DNA 的一级结构、二级结构和高级结构 2.3DNA 的复制 重点掌握 DNA 半保留复制的机理和复制特点，理解复制的几种主要方式 2.4 原核生物与真核生物 DNA 复制的特点 掌握原核生物 DNA 与真核生物 DNA 复制的特点，了解 DNA 复制过程中的基因表达调控 2.5DNA 的修复 理解四种 DNA 修复的机制 2.6DNA 的转座 重点掌握转座子的分类和结构特征以及专座发生的机制，了解转座子的遗传学效应，掌 握几种真核生物中重要的转座系统 第三章：生物信息的传递－从 DNA 到 RNA 3.1RNA 的转录 掌握转录的基本过程和参与转录的机器组成 3.2 启动子与转录起始 重点掌握启动子区的结构特征，RNA 聚合酶对启动子的识别和结合，理解增强子的作 用，掌握原核生物于真核生物启动子区的异同 3.3 原核生物与真核生物 mRNA 的特征比较 重点掌握原核生物与真核生物 mRNA 合成过程中的差异 3.4 终止与抗终止 重点掌握两种转录终止的发生机理，了解抗终止的方法 3.5 内含子的剪接、编辑和化学修饰 理解真核生物 RNA 中内含子的几种剪接方式以及编辑和化学修饰 第四章：生物信息的传递－从 mRNA 到蛋白质 4.1 遗传密码－三联子 掌握三联子密码的破译方法和遗传密码的三大特性 4.2tRNA

理解tRNA的三叶草结构（包括一级结构、二级结构和三级结构）和tRNA的种类，掌握tRNA的功能4.3核糖体理解原核生物于真核生物核糖体的结构和组成及核糖体的功能4.4蛋白质合成的生物学机制重点掌握蛋白质合成的整个过程以及原核生物与真核生物蛋白质合成过程的异同4.5蛋白质运转机制掌握两种蛋白质运转机制第五章：分子生物学研究方法5.1DNA操作技术重点掌握核酸的凝胶电泳、分子杂交，细菌的转化、核苷酸的序列分析及基因扩增技术5.2基因克隆的主要载体系统重点掌握质粒DNA的分离纯化过程，了解几种重要的大肠杆菌质粒载体5.3基因的分离与鉴定掌握DNA片段的产生与分离，重点掌握重组DNA分子的构建及cDNA基因的克隆及cDNA文库的构建第六章：基因的表达与调控6.1原核基因表达调控总论掌握原核基因调控机制的类型与特点，理解弱化子与降解物对基因活性的影响6.2乳糖操纵子与负控诱导系统重点掌握乳糖操纵子模型及其正负调控机制6.3色氨酸操纵子与负控阻遏系统重点掌握色氨酸操纵子模型及其调控机制6.4其他操纵子理解半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子，二组分调控系统和信号转导6.5固氮基因的调控理解与固氮有关的基因及其调控

理解 tRNA 的三叶草结构（包括一级结构、二级结构和三级结构）和 tRNA 的种类，掌握 tRNA 的功能 4.3 核糖体 理解原核生物于真核生物核糖体的结构和组成及核糖体的功能 4.4 蛋白质合成的生物学机制 重点掌握蛋白质合成的整个过程以及原核生物与真核生物蛋白质合成过程的异同 4.5 蛋白质运转机制 掌握两种蛋白质运转机制 第五章：分子生物学研究方法 5.1DNA 操作技术 重点掌握核酸的凝胶电泳、分子杂交，细菌的转化、核苷酸的序列分析及基因扩增技术 5.2 基因克隆的主要载体系统 重点掌握质粒 DNA 的分离纯化过程，了解几种重要的大肠杆菌质粒载体 5.3 基因的分离与鉴定 掌握 DNA 片段的产生与分离，重点掌握重组 DNA 分子的构建及 cDNA 基因的克隆及 cDNA 文库的构建 第六章：基因的表达与调控 6.1 原核基因表达调控总论 掌握原核基因调控机制的类型与特点，理解弱化子与降解物对基因活性的影响 6.2 乳糖操纵子与负控诱导系统 重点掌握乳糖操纵子模型及其正负调控机制 6.3 色氨酸操纵子与负控阻遏系统 重点掌握色氨酸操纵子模型及其调控机制 6.4 其他操纵子 理解半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子，二组分调控系统和信号转导 6.5 固氮基因的调控 理解与固氮有关的基因及其调控

6.6转录后调控掌握翻译起始、稀有密码子、重叠基因等对翻译的调控第七章：真核基因表达调控的一般规律7.1真核生物的基因结构与转录活性重点掌握真核生物基因结构的典型特点以及真核生物DNA水平上的基因表达调控7.2反式作用因子重点掌握反式作用因子几个主要结构域（包括DNA识别结构域，DNA结合结构域，转录激活结构域）7.3真核基因转录调控的主要模式理解蛋白质磷酸化、激素、热激蛋白、金属硫蛋白等对基因表达的调控第八章：疾病与人类健康8.1 肿瘤与癌症掌握原癌基因的表达产物和分类以及原癌基因的表达调控8.2人免疫缺损病毒-HIV重点掌握HIV病毒粒子的形态结构和基因组结构，HIV的复制和感染过程，了解艾滋病的预防和治疗一般方法8.3乙型肝炎病毒-HBV重点掌握HBV病毒粒子结构和基因组结构及其所编码的主要蛋白，HBV的复制8.4了解基因治疗的一般常识第九章：基因组与比较基因组学9.1人类基因组计划重点掌握人类基因组计划的科学意义和人类基因组计划要完成的四张图9.2DNA的鸟枪法序列分析技术掌握基因组DNA大片断文库的构建和鸟枪法基因组序列分析三、教学方式及学时分配序主要内容主要教学学时分辅导答疑比例号配方式

6.6 转录后调控 掌握翻译起始、稀有密码子、重叠基因等对翻译的调控 第七章：真核基因表达调控的一般规律 7.1 真核生物的基因结构与转录活性 重点掌握真核生物基因结构的典型特点以及真核生物 DNA 水平上的基因表达调控 7.2 反式作用因子 重点掌握反式作用因子几个主要结构域（包括 DNA 识别结构域，DNA 结合结构域，转录 激活结构域） 7.3 真核基因转录调控的主要模式 理解蛋白质磷酸化、激素、热激蛋白、金属硫蛋白等对基因表达的调控 第八章：疾病与人类健康 8.1 肿瘤与癌症 掌握原癌基因的表达产物和分类以及原癌基因的表达调控 8.2 人免疫缺损病毒－HIV 重点掌握 HIV 病毒粒子的形态结构和基因组结构，HIV 的复制和感染过程，了解艾滋病的 预防和治疗一般方法 8.3 乙型肝炎病毒－HBV 重点掌握 HBV 病毒粒子结构和基因组结构及其所编码的主要蛋白，HBV 的复制 8.4 了解基因治疗的一般常识 第九章：基因组与比较基因组学 9.1 人类基因组计划 重点掌握人类基因组计划的科学意义和人类基因组计划要完成的四张图 9.2DNA 的鸟枪法序列分析技术 掌握基因组 DNA 大片断文库的构建和鸟枪法基因组序列分析 三、教学方式及学时分配 序 号 主要内容 主要教学 方式 学时分 配 辅导答疑比例

讲授[2[2 : 1第一章绪论142第二章染色体与DNA讲授2 : 163讲授第三章从DNA到RNA2 : 146讲授第四章从RNA到蛋白质2 : 185讲授2 : 1第五章原核基因表达调控模式68讲授2 : 1第六章真核基因表达调控一般规律67讲授2 : 1第七章分子生物学研究方法68讲授2 : 1第八章疾病与人类健康49讲授第九章基因组与比较基因组学2 : 1四、课程各教学环节的要求根据《分子生物学实验讲义》的要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告；独立完成作业。课后作业应侧重基础知识的掌握，每次实验结束后要求学生按要求书写实验报告，实验报告有三次不合格者不允许参加期末考试。序号实验名称学时实验一2大肠杆菌质粒DNA的提取2实验二质粒DNA的电泳鉴定3实验三重组DNA分子的构建实验四3大肠杆菌感受态细胞的制备3实验五质粒DNA分子导入原核细胞2实验六PCR基因扩增/4实验七植物基因组总NA的提取3实验八植物总RNA的提取实验九2哺乳动物总RNA的提取实验十8与人遗传病相关的重复序列的分子克隆五、本课程与其它课程的联系

1 第一章绪论 讲授 2 2：1 2 第二章染色体与 DNA 讲授 4 2：1 3 第三章从 DNA 到 RNA 讲授 6 2：1 4 第四章从 RNA 到蛋白质 讲授 6 2：1 5 第五章原核基因表达调控模式 讲授 8 2：1 6 第六章真核基因表达调控一般规律 讲授 8 2：1 7 第七章分子生物学研究方法 讲授 6 2：1 8 第八章疾病与人类健康 讲授 6 2：1 9 第九章基因组与比较基因组学 讲授 4 2：1 四、课程各教学环节的要求 根据《分子生物学实验讲义》的要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告；独立完成 作业。课后作业应侧重基础知识的掌握，每次实验结束后要求学生按要求书写实验报告， 实验报告有三次不合格者不允许参加期末考试。 序号 实验名称 学时 实验一 大肠杆菌质粒 DNA 的提取 2 实验二 质粒 DNA 的电泳鉴定 2 实验三 重组 DNA 分子的构建 3 实验四 大肠杆菌感受态细胞的制备 3 实验五 质粒 DNA 分子导入原核细胞 3 实验六 PCR 基因扩增 2 实验七 植物基因组总 NA 的提取 4 实验八 植物总 RNA 的提取 3 实验九 哺乳动物总 RNA 的提取 2 实验十 与人遗传病相关的重复序列的分子克 隆 8 五、本课程与其它课程的联系

本课程为生物工程专业必修课，先修课程有《普通生物学》、《生物化学》、《细胞生物学》、《微生物学》、《遗传学》，后续课程有《基因工程》、《细胞工程》、《酶工程》六、考核方式本课程是考试课。理论考试成绩占80%，平时作业考勤占20%七、教学参考书目1.吴乃虎编著.基因工程原理（第二版）北京：科学出版社，20012.Lewin B.Genes VIl.Oxford,New York,Tokyo:Oxford University Pregss,19983.卢圣栋主编.现代分子生物学试验技术.北京：高等教育出版社

本课程为生物工程专业必修课，先修课程有《普通生物学》、《生物化学》、《细胞生物 学》、《微生物学》、《遗传学》，后续课程有《基因工程》、《细胞工程》、《酶工程》。 六、考核方式 本课程是考试课。理论考试成绩占 80％，平时作业考勤占 20％ 七、教学参考书目 1.吴乃虎编著.基因工程原理（第二版）.北京：科学出版社，2001 2.Lewin B. Genes Ⅶ. Oxford,New York, Tokyo: Oxford University Pregss,1998 3.卢圣栋主编.现代分子生物学试验技术.北京：高等教育出版社