分子生物学大纲及重难点-新

《分子生物学》课程教学大纲
一、课程名称：分子生物学（Molecular Biology of The Gene）,双语教学
二、课程教学目标
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能的关系，及其对生命活动的影响的学科。

本课程主要内容包括：核酸、蛋白质生物大分子的结构、遗传物质、DNA复制、DNA损伤修复、转录、重组和转座；蛋白质翻译的基本装置、蛋白质翻译的过程、遗传密码、原核生物基因表达调控机制、真核生物基因表达调控机制、分子生物学技术及其原理等内容。

通过讲授该课程使学生在分子水平上对生命现象尤其是基因表达及其调控有一个全面系统的了解和认识。

三、适用学科专业
生物技术、生物科学、生物信息技术、生物学基地班
四、基本教学内容及重难点
前半部分：
概论，DNA结构 4
教学内容：
分子生物学的含义；分子生物学的发展；分子生物学研究内容；1
DNA的二级结构；DNA拓扑学与RNA的结构；DNA的拓扑学与拓扑异构酶；RNA的结构与核酶。

本章重难点：DNA的结构特征，影响DNA结构稳定性的因素。

DNA的拓扑结构，RNA的结构特征，DNA和RNA的结构是如何影响其功能的。

染色体、染色质与核小体教学内容：
基因组的大小，基因密度与生物复杂度之间的关系；
染色体复制与细胞周期；
染色体的结构与复制中所要解决的问题；
染色体的结构调控。

本章重难点：研究基因组特征的方法，不同物种基因组的特征，核小体的组装。

DNA的复制2+
教学内容：
DNA复制的化学反应，聚合酶的结构与催化；
DNA复制的过程－原核生物；
DNA复制的过程－真核生物；
同一复制叉中先导链和滞后链同时被复制的机制；
DNA复制起始的调控－普遍机制和原核机制；
DNA复制起始的调控－真核生物；
DNA复制起始的结束。

本章重难点：DNA复制的一般特征：半保留复制、半不连续复制，及其实验证据。

先导链和后随链同时复制模型，DNA复制与细胞分裂的同步化控制机制。

DNA修复与突变
教学内容：
DNA复制错误与修复；
DNA损伤；
损伤修复机制：直接修复，碱基切除修复，核苷酸切除修复，重组修复，损伤转移修复；
水解和脱氨造成的自然损伤；突变剂与突变生成：烷基化，氧化和辐射造成的损伤，碱基类似物和嵌入化合物造成的突变。

本章重难点：错配修复时如何识别新合成链？损失修复的不同修复机制会造成什么后果。

不同的突变剂会造成什么样的突变？
DNA重组
教学内容：
同源重组的分子机制：两种模型；
RecBCD途径；
同源重组的生物学效应：酵母交配型转变与子囊孢子的基因转换；
位点特异性重组；
DNA转座。

本章重难点：Holliday中间体的形成和拆分。

三种基因重组的比较。

基因转录
教学内容：
RNA聚合酶与转录循环：RNA聚合酶的种类和特征，RNA聚合酶催化的转录步骤，转录复合物在转录过程中的结构改变；
细菌的转录－启动子和σ因子；
细菌的转录循环－转录的起始，延伸和终止；
真核转录1－RNA聚合酶II及其介导的前体mRNA转录起始；
真核转录2－RNA聚合酶II转录的延伸；
真核转录3－RNA聚合酶I和III转录rRNA和tRNA，小RNA的机制。

本章重难点：RNA聚合酶的结构与功能，转录有关的顺式作用元件，转录的调控。

RNA剪接
教学内容：
不同类型内含子分布和RNA剪接的化学性质；
I型和II型内含子核酶的剪接机制；
真核生物蛋白编码基因内含子的剪接－剪接体的组装，重排和催化；
可变剪接；
其他加工过程。

本章重难点：RNA内含子加工的4种机制及其区别。

后半部分：
∙蛋白质翻译的基本装置
教学内容：
1. 蛋白质翻译的基本概念
2．信使RNA（mRNA)
3．转运RNA (tRNA)
4．氨酰tRNA合成酶
5. 核糖体
本章重难点：
深刻理解什么是蛋白质翻译的基本概念？翻译的核心和本质是什么？蛋白质翻译基本装置的四个基本元件是什么？什么是信使RNA？原核生物和真核生物信使RNA的结构特征有什么差异？转运RNA的结构特征和功能是什么？核糖体的结构和功能是什么？
∙蛋白质翻译的过程：起始，延伸，终止
教学内容：
1 翻译起始
1.1 翻译起始的三个重要事件
1.2 原核生物翻译起始机制
1.3 真核生物翻译起始机制
1.4 翻译起始因子
2 翻译延伸
2.1 翻译延伸的三个重要事件
2.2 翻译延伸步骤
2.3 翻译延伸因子
2.4 核酶-肽基转移酶反应（Peptidyl transferase reaction）
3 翻译终止
3.1 翻译终止因子的发现
3.2 翻译终止因子的作用机制
3.3 抗生素与翻译提前终止：嘌呤霉素
本章重难点：
原核生物和真核生物翻译起始机制的相同和不同之处。

翻译起始因子的具体类型和具体功能。

翻译延伸的三个重要事件以及参与翻译延伸的翻译延伸因子的功能。

什么是核酶？为什么参与翻译延伸的肽基转移酶反应本质上是核酶？翻译终止因子是如何被发现的？翻译终止因子的具体作用机制是什么？嘌呤霉素在研究翻译的具体机制中起到了什么样的关键作用？
∙遗传密码
教学内容：
1 遗传密码的破译
2 遗传密码的特征与性质
3 遗传密码的简并性和摆动假说
4 改变遗传密码的几类突变
4.1 错义突变
4.2 无义突变
4.3 移码突变
5 基因内抑制突变和基因间抑制突变
6 遗传密码的通用性
本章重难点：
深刻理解遗传密码的本质。

遗传密码是如何被破译的？遗传密码的简并性和摆动假说的核心内容是什么？改变遗传密码的突变有哪几种类型？基因内抑制突变和基因间抑制突变的作用机制有什么本质上的不同之处？遗传密码的通用性有什么理论意义和实践应用价值？
∙分子生物学技术及其原理
教学内容：
1 核酸技术
1.1 电泳分离
1.2 限制性内切酶切割
1.3 核酸分子杂交技术
1.4 基因克隆和表达技术
1.5 PCR（聚合酶链式反应）技术
2 蛋白质技术
2.1 蛋白质纯化技术
2.2 蛋白质电泳分离
2.3 Western杂交
2.4 蛋白质组学技术简介
3 DNA-蛋白质相互作用研究技术
3.1 DNA-蛋白亲和层析
3.2 凝胶阻滞分析, EMSA
3.3 滤膜结合法分析
3.4 DNase I footprinting (DNase I 足迹法)
4 蛋白质-蛋白质相互作用研究技术
4.1 酵母双杂交系统
本章重难点：重点讲解研究核酸、蛋白质、DNA-蛋白质相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用的基本技术的原理和应用。

难点在于使学生不仅仅能够理解和掌握分子生物学基本技术的基本原理，而且也能够了解各种分子生物学基本技术有什么具体的用途。

∙原核生物基因表达调控
教学内容：
1原核生物基因表达调控的基本原则
1.1 基因表达调控的基本概念
1.2 基因表达调控的时期
1.3 调控蛋白
1.4 正调控
1.5 负调控
1.6 招募调控
1.7 异构调控
1.8 顺式作用元件和反式作用因子
2 转录起始的调控-乳糖操纵子
2.1 乳糖操纵子的基本概念
2.2 乳糖操纵子的负调控机制
2.3 乳糖操纵子的正调控机制
3 转录起始后的调控-色氨酸操纵子的衰减机制
3.1 色氨酸操纵子的阻遏作用机制
3.2 色氨酸操纵子的衰减作用机制(attenuation)
本章重难点：
什么是基因表达调控的基本概念？原核生物基因表达调控的基本原则是什么？作为转录起始调控的代表，乳糖操纵子调控的正调控和负调控具体机制是什么？作为转录起始后调控的代表，色氨酸操纵子的衰减作用机制是什么？乳糖操纵子负调控机制和色氨酸操纵子的衰减作用调控机制之间有什么本质上的差异？
真核生物基因表达调控
教学内容：
1真核生物基因表达调控的基本原则
1.1 真核生物与原核生物基因表达调控的相同之处
1.2 真核生物与原核生物基因表达调控的不同之处
2 真核生物转录因子
2.1 真核生物转录因子基本概念
2.2 真核生物转录因子的特征
2.3 真核生物转录因子的激活机制
2.4 中介子（mediator）
3 真核生物染色质结构对转录的调控
3.1 真核生物染色质结构：核小体和组蛋白
3.2 组蛋白的调控功能
3.3 核小体修饰对基因表达的调控作用
4 真核生物基因表达的负调控
4.1 真核生物基因表达负调控与原核生物的不同之处
4.2 真核生物基因表达负调控的四种机制
本章重难点：
真核生物与原核生物基因表达调控在基本机制上有哪些相同之处？又有哪些不同之处？真核生物转录因子的特征。

组蛋白的调控功能是什么？核小体修饰对基因表达的调控作用的机制是什么？真核生物基因表达负调控与原核生物相比有什么不同？真核生物基因表达负调控的四种机制是什么？
五、教材及参考书
教材：Molecular Biology of the Gene（第六版），Cold Spring Harbor Press出版，
Jame Watson等著，2008年出版
参考书：
[1] Instant Notes in Molecular Biology（第二版），英国Bios科学出版社出版，Turner
等编著，2000年版
[2] 现代分子生物学(第三版)，高等教育出版社，朱玉贤编
六、考核方式
书面考试。