楚雄师范学院化生系

楚雄师范学院化学与生命科学学院
生物技术专业《分子生物学及实验》（理论）课程
教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：032205009
课程中文名称：分子生物学及实验
课程英文名称：Molecular Biology and Experiment
课程性质：专业必修
使用专业：生物技术
开课学期：第4学期
总学时：54
总学分：3
预修课程：生物化学、遗传学、细胞生物学
课程简介：
21世纪是“生物学世纪”，生命科学已成为科学的前沿，而分子生物学又是生命科学的带头学科。

分子生物学已广泛渗透并应用于生物学、遗传学、微生物学、肿瘤学、法医学等有关的研究领域，正日新月异地促进这些学科向分子水平发展，并形成了分子生理学、分子药理学、分子神经学、分子细胞学、分子免疫学等新学科。

分子生物学作为生物学科最新兴、最具活力的科学，在推动我国科学事业的发展、推动生物工程产业的崛起、推动国民经济持续高速发展等方面都起着举足轻重的影响。

因此，对生物专业的学生开设分子生物学课是十分必要的。

生物专业的学生有了良好的分子生物学基础，无论是对后续课程的学习还是对今后从事科学研究都具有重要意义。

凡是有志于从事生命科学研究的青年学者，都应该学习分子生物学，掌握分子生物学的实验与技术方法。

本课程是生物技术专业的主干课程。

其任务是使学生掌握分子生物学的基础理论和基本知识，打下牢固的分子生物学基础，熟练掌握并运用分子生物学语言，注重培养学生的动手实验能力和解决实际问题的能力。

课程系统讲授分子生物学基础理论、分子生物学常用实验技术及其在科学研究中的应用，以及分子生物学发展较快的几个领域。

分别对染色体结构、DNA的复制形式与特点、DNA的转座、遗传密码的破译、蛋白质的合成与运转、基因表达调控的原理等重大问题作全面系统的分析，讲授参与原核、真核细胞基因表达调控的各种元件，探讨DNA 甲基化、蛋白质磷酸化及各种不同环境因子对基因活性和基因功能的影响。

最后讨论基因组学与比较基因组学研究的最新成果。

教材建议：
郑用琏. 基础分子生物学. 北京：高等教育出版社，2012年，第2版
参考书
[1] 朱玉贤，李毅，郑晓峰. 现代分子生物学. 北京：高等教育出版社，2007年，第3版
[2] 周虹，徐文弟. 生物化学与分子生物学高级教程. 北京：科学出版社，2002年
[3] 温进坤. 医学分子生物学理论与研究技术. 北京：科学出版社，2002年
[4] 高天祥. 医学分子生物学. 北京：科学出版社，1999年
[5] 阎隆飞. 分子生物学. 北京：中国农业大学出版社，1997年
[6] 孙乃恩. 分子遗传学. 南京：南京大学出版社，1990年
二、课程性质、目的及总体教学要求
课程的基本特性
本课程是生物技术专业的专业必修课程。

课程系统讲授分子生物学基本概念、基本理论和分析方法，主要内容包括：基因的分子结构和基因概念的多样性、DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的翻译、基因表达的调控、基因突变和重组的分子基础。

课程的教学目的
使学生掌握分子生物学的基础理论和基本知识，打下牢固的分子生物学基础，熟练掌握并运用分子生物学语言，注重培养学生的动手实验能力和解决实际问题的能力。

课程的总体教学要求
通过对染色体结构、DNA的复制形式与特点、DNA的转座、遗传密码的破译、蛋白质的合成与运转、基因表达调控的原理等重大问题作全面系统的分析，讲授参与原核、真核细胞基因表达调控的各种元件，探讨DNA甲基化、蛋白质磷酸化及各种不同环境因子对基因活性和基因功能的影响。

最后讨论基因组学与比较基因组学研究的最新成果。

使学生掌握分子生物学的基础理论和基本知识，打下牢固的分子生物学基础，熟练掌握并运用分子生物学语言，注重培养学生的动手实验能力和解决实际问题的能力。

三、章节教学内容与要求
绪论（2学时）
【本章的内容】
01 20世纪生物学的面貌
02 分子生物学研究的主要内容
03 21世纪分子生物学发展趋势
04 主要参考书目录
【地位与作用分析】
是本门课程的入门。

【重点难点】
了解分子生物学发展的历史及21世纪分子生物学发展的趋势。

【总的教学要求与说明】
了解分子生物学发展的历史及21世纪分子生物学发展的趋势。

了解分子生物学与其他学科的关系。

第1章基因的分子结构和基因概念的多样性（12学时）
【本章的内容】
1.1 基因的分子结构
右旋B-DNA分子的结构
DNA的变性与复性动力学
左旋Z-DNA分子的结构
1.2 基因概念的多样性
1.2.1 C值矛盾
1.2.2 重叠基因（Overlapping gene）
1.2.2.1 重叠基因的发现
1.2.2.2 基因重叠的方式及分类
1.2.2.3 重叠基因的生物学意义
1.2.3 重复基因(repetitive gene)
1.2.3.1 真核生物中重复基因存在的证据
1.2.3.2 重复序列复性的相对性
1.2.3.3 重复序列的种类
1.2.3.4 重复序列形成的理论
1.2.4 间隔基因（Splitting gene）
1.2.4.1 真核生物间隔基因的发现
1.2.4.2 间隔基因的普遍性
1.2.4.3 间隔基因形成的原因
1.2.4.4 间隔基因在进化中的意义
1.2.5 跳跃基因（Jumping gene）或转座子（Transposon）
1.2.5.1 基因转座现象的最初发现
1.2.5.2 基因转座现象的再次发现并证实
1.2.5.3 基因转座与染色体结构变异的区别
1.2.5.4 转座因子的概念
1.2.5.5 原核生物中的转座因子
1.2.5.6 真核生物中的转座因子
1.2.5.7 转座因子的遗传效应
1.2.5.8 转座因子的应用
1.2.6 假基因（Pseudogene）
1.2.6.1 假基因分类
1.2.6.2 假基因的形成
1.2.6.3 假基因的生物学意义
【地位与作用分析】
核心内容。

【重点难点】
掌握基因的分子结构及基因概念的多样性。

【总的教学要求与说明】
掌握基因的分子结构和基因概念的多样性，掌握基因概念的历史沿革。

第2章DNA的复制（8学时）
【本章的内容】
2.1 DNA复制的模式
2.1.1 复制叉式（或重新起始方式）
2.1.2 滚环式（或共价延伸方式）
2.1.3 置换式（或D环方式）
2.2 线状DNA的复制及避免5’端短缩模式
2.3 DNA复制的有关基因及酶系统
2.3.1 发动基因
2.3.2 延长基因
2.3.3 有关酶系统
2.3.4 各种酶类的相互关系…。

复制体（Reptison）的概念
2.4 DNA分子中的m5C甲基化
2.4.1 m 5C的特点
2.4.2 甲基化DNA的复制
2.4.3 m5C真核生物中的分布
2.4.4 DNA m5C可能的功能
【地位与作用分析】
核心内容。

【重点难点】
DNA复制的几种模式及线状DNA分子避免5’端短缩的机制。

【总的教学要求与说明】
掌握DNA复制的具体过程，真核生物和原核生物DNA复制的异同，DNA复制准确性的保证机制。

第3章RNA的转录（8学时）【本章的内容】
3.1 转录启动
3.1.1 原核生物的启动子
3.1.1.1 原核生物启动子的发现与证明
3.1.1.2 原核生物启动子的结构
3.1.1.3 DNA 聚合酶
3.1.1.4 原核生物启动子的突变效应
3.1.2 真核生物的启动子
3.1.2.1 基础水平转录的相关因子及功能
3.1.2.2 特异性诱导转录的相关因子功能
3.1.2.3 增强子的结构与作用机理
3.1.2.4 顺式因子，反式因子互作通用原则及方式
3.2 转录过程的终止
3.2.1 终止子的种类
3.2.2 不依赖Rho因子的终止子的结构与功能
3.2.3 依赖Rho因子的终止子的结构与功能
3.2.4 抗终止作用
3.3 RNA的加工
3.3.1 加工的概念
3.3.2 加工的目的
3.3.3 加工的内容
3.3.3.1 RNA的戴帽
3.3.3.2 RNA的加尾
3.3.3.3 RNA的剪接
3.3.3.4 RNA的甲基化
3.4 真核生物的mRNA与原核生物的mRNA的比较
【地位与作用分析】
核心内容。

【重点难点】
DNA转录的启始及加工机制。

【总的教学要求与说明】
掌握RNA转录的具体过程，RNA转录后加工修饰。

第4章蛋白质的翻译（8学时）
【本章的内容】
4.1 蛋白质合成的装备
4.1.1 tRNA的结构与功能
4.1.2 rRNA的结构与功能
4.2 遗传密码及其简并
4.2.1 三联体密码的确定
4.2.2 遗传密码的简并
4.2.2.1 摇摆假说
4.2.2.2 同功受体
4.2.2.3 摇摆的局限性
4.2.2.4 密码利用率
4.2.3 线粒体密码“三中读二”的理论
4.2.4 副密码子
4.2.5 密码中的密码
4.3 蛋白质的翻译
4.3.1 蛋白质翻译的若干基本概念
4.3.2 多肽链的合成
4.3.2.1 原核生物蛋白质翻译的起始过程
4.3.2.2 真核生物蛋白质翻译的起始过程
4.3.2.3 多肽链的延伸
4.3.2.4 多肽链翻译的终止
4.3.3 保证蛋白质翻译准确起始的机制
4.3.3.1 氨基酸与tRNA间的负载专一性
4.3.3.2 anti-codon 对codon 的准确识读
4.3.3.3 对第一个Met (AUG) 的准确起译
4.3.3.4 对aa-tRNAaa 进入核糖体的两次校对
4.4 蛋白质错译原因
4.5 中心法则的发展
【地位与作用分析】
核心内容。

【重点难点】
遗传密码的种类及保证蛋白质准确翻译的机制。

【总的教学要求与说明】
掌握蛋白质合成的具体过程，真核生物和原核生物蛋白质合成的异同点，蛋白质合成后的加工修饰。

第5章基因表达的调控（12学时）【本章的内容】
5.1 基因表达调控理论的概述
5.2 转录水平上的调控
5.2.1 操纵子调控
5.2.1.1 操纵子调控的概念
5.2.1.2 操纵子调控的类型及原理
5.2.1.3 cAMP正控制系统
5.2.1.4 GS正控制系
5.2.1.5 λ噬菌体溶原和裂解途径选择的基因调控
5.2.1.6 λ噬菌体溶原／裂解调节机制的启示
5.2.2 严紧反应调控
5.2.2.1 严紧反应调控的定义
5.2.2.2 严紧反应调控调控机理
5.2.3 弱化子调控
5.2.3.1 弱化子的发现
5.2.3.2 色氨酸操纵子引导区RNA的一级结构分析
5.2.3.3 色氨酸操纵子引导区mRNA的二极结构分析
5.2.3.4 弱化子的调控机理
5.2.4 转座因子对转录的调控。

5.2.4.1 酵母菌结合型改变的“暗盒子“模式
5.2.4.2 沙门氏菌鞭毛相抗原Hl与H2互变的调控
5.2.4.3 脊椎动物抗体多样性的分子基础
5.3 真核生物转录水平上的调控
5.3.1 真核生物基因表达调控的特殊类型
5.3.2 真核生物与原核生物在调控机理上的差别
5.3.3 表观遗传现象的分子生物学基础
染色质的重建（chromatin remodeling）
组蛋白的甲基化，乙酰化，DNA甲基化修饰
非编码RNA与表观遗传
5.3.4 Britten-Davidson调控假说
5.3.5 细胞的程序性死亡与同源异型框
5.4 翻译水平上的调控
5.4.1 mRNA二级结构对转译量的调节
5.4.2 调协子的调控
5.4.3 信息体调控
5.4.4 翻译控制RNA调控
5.4.5 反义RNA调控
5.5 转译后水平上的调控
5.5.1 蛋白质的降解
5.5.2 蛋白质的分泌
5.5.2.1 信号肽假说
5.5.2.2 信号肽假说的基本原理
【地位与作用分析】
核心内容。

【重点难点】
原核生物表达调控的机制，真核生物表达调控的若干特殊类型。

【总的教学要求与说明】
掌握原核生物表达调控的机制（操纵子模型），真核生物表达调控的若干特殊类型。

第6章基因突变和重组的分子基础（4学时）
【本章的内容】
6.1 点突变和种类
6.2 点突变的遗传效应
6.3 点突变的发生的分子机理
6.3.1 自发突变
6.3.1.1 碱基异构式造成核苷酸的错误配对
6.3.1.2 DNA的不对称交换
6.3.2 诱发突变
6.3.2.1 物理诱变
6.2.3.2 化学诱变
6.3.2.3 突变热点
6.3.2 人工诱变
6.3.3 生物技术突变
6.4 突变的修复与回复突变
6.4.1 突变的修复
6.4.1.1 光修复
6.4.1.2 切补修复
6.4.1.3 重组修复
6.4.1.4 SOS抢救
6.4.2 突变的形成
6.4.3 回复突变
6.4.3.1 基本概念
6.4.3.2 回复突变的分子机制
6.5 DNA遗传多样型性的检测
6.6 基因重组的分子基础
6.6.1 早期的重组理论
6.6.2 异常分离现象——基因转换
6.6.3 Holliday 模型
【地位与作用分析】
重要内容。

【重点难点】
基因突变与保证稳定遗传的分子机理,基因发生重组的分子模式。

【总的教学要求与说明】
掌握基因突变的原理及修复机制，掌握基因保证稳定遗传的分子机理，基因发生重组的分子模式。

四、各节内容的教学要求
五、习题教学内容与要求
课后布置作业，及时批改（每周批改作业一次）。

开学第一周把每章的作业发给学生（电子和纸质版本）。

六、考核方式
考核时间：期末考试时间安排在考试周进行，为教考分离课程（闭卷考试），期中考试时间安排在第十周，闭卷考试。

成绩总评方案：各次测试（或期中）成绩占20%，平时作业（包括考勤）占10%，期末成绩占70%。

将上述成绩分项加权后所得的总分。

本课程为闭卷考试，试卷分AB卷，期末考试考一卷，具体由教务处决定；补考用另一份试卷。

补考成绩不涉及平时成绩。

七、推荐教材和教学参考书
教材建议
郑用琏. 基础分子生物学. 北京：高等教育出版社，2012年，第2版
参考书
[1] 朱玉贤，李毅，郑晓峰. 现代分子生物学. 北京：高等教育出版社，2007年，第3版
[2] 周虹，徐文弟. 生物化学与分子生物学高级教程. 北京：科学出版社，2002年
[3] 温进坤. 医学分子生物学理论与研究技术. 北京：科学出版社，2002年
[4] 高天祥. 医学分子生物学. 北京：科学出版社，1999年
[5] 阎隆飞. 分子生物学. 北京：中国农业大学出版社，1997年
[6] 孙乃恩. 分子遗传学. 南京：南京大学出版社，1990年
八、其他可以利用的资源
1. 网络资源
/kech/fzswx/
/shenghua/
/swhx/
/bchem/mtkj/
/health/articles/kouqiangkuiyang/2894589795.shtml /bbs/read.php?tid-4532-fpage-10.html
/bbs/read.php?tid=4529
/C5/zcr-1.htm
/pkujpk/course/fzswx
http://202.114.65.51/fzjx/fzswx
/
/ky/tk/swtk/200609/4173.html
/showart.asp?id=22
2. 本课程的全部教案
见备课本，每学年更新。

3. 常用的工具软件及手册、相关网址等。

《基础分子生物学》专业英语词汇
《基础分子生物学》练习题
《基础分子生物学》试题库
DNASRAT
BLAST（/BLAST/）
FASTA（/fasta33/）
Needle（http://bioinfo.pbi.nrc.ca:8090/EMBOSS/）
Pairwise BLAST（/BLAST/）
ClustalW（/clustalw/）
ORF Finder（/gorf/gorf.html）
Getorf（http://bioinfo.pbi.nrc.ca:8090/ EMBOSS/）
BLAT (/cgi-bin/hgBlat?command=start)
FIRSTEF（/tools/FirstEF/）
TFSEARCH（http://www.cbrc.jp/research/db/TFSEARCH.html）
MATCH（/pub/programs.html#match）
TRANSFAC（http://transfac.gbf.de/TRANSFAC/）
TMHMM（http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/）
SignalP 2.0（http://www.cbs.dtu.dk/ services/SignalP-2.0/）PSORT（http://psort.nibb.ac.jp/）
九、责任认定
1. 大纲执笔人：范树国
2. 大纲审定人：邱璐
3. 制定时间：2014年3月
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