医学分子生物学参赛教案--乳糖操纵子

大理大学课程教案
（理论教学）
课程名称： 课程类型： （ 授课对象： 2
医学分子生物学 ）1、必修；2、选修；3、其它 2016 2016 2016 级 级 级 1班 2班 3班 3 学期 0 ）
药学 专业（本科） 药学 药学 专业（本科） 专业（本科）
授课时间： 计划学时： 任课教师： 所属学院：
2016 学年 至 2017 24 学时（其中：理论 张武 讲师
学年 第 24
，实验：
农学与生物科学学院 细胞与分子生物学教研室 药学与化学学院
课程管理部门（教研室） ： 学生所属学院：
大理大学教务处

课程名称 授课内容 所属章节 教材信息 任课教师 学历 计划学时 授课时间
医学分子生物学
课程类型
专业教育选修课
第二节 乳糖操纵子与负控诱导系统 第七章 原核基因表达调控 朱玉贤，李毅. 现代分子生物学（第四版）. 高等教育出版社， 2012. 张武 研究生 3 课时 周五 13-15 节 职称 学位 授课班级 授课地点 讲师 硕士 2016 级药学 1 班、2 班、3 班 J2A-101
（1）掌握操纵子的概念及其组成； 认知 目标 （2）掌握和理解乳糖操纵子负控诱导系统调控机理； （3）了解乳糖操纵子正转录调控机理。
学 习 目 标 技能 目标
（1）初步培养阅读有关乳糖操纵子的英文材料能力，理解丰富多样的生物科 学知识有助于学生阅读生物专业英文原版资料； （2）能够识别各种模式图中的分子互作。
情感 目标
（1）理解生命是个有序的有机系统； （2）生命之妙,在于调控； （3）生命活动的多样性以及统一性。
授 课 内 容
（1）乳糖操纵子的概念及其组成； （2）乳糖操纵子负控诱导系统调控内容； （3）lac 操纵子中的其他问题 （4）了解乳糖操纵子正转录调控机理。
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复 习 内 容 重 点 难 点 教 学 方 法 教 具 教 学 资 源
（1）原核生物基因表达的其它调控方式，转录后的调控； （2）基因表达调控的分类； （3）原核基因表达调控的主要特点； （4）操纵子的概念。
乳糖操纵子的组成及其负控诱导系统调控模式
乳糖操纵子负控诱导调控及正转录调控机理 讲授法、 讨论法、 作业练习法、 文献阅读法 多媒体课件
[1] 朱玉贤，李毅.现代分子生物学（第四版）. 高等教育出版社，2012 [2] 陈启民，耿运琪.分子生物学. 高等教育出版社，2010 [3] 周春燕等主编.医学分子生物学（第二版）. 人民卫生出版社，2014
（1）知识储备：授课对象为 2016 级药学专业学生，大一，只具有简单的高中生物学 基础知识，几乎没有任何的分子和生化背景，已学和在学有机和无机化学，细胞生物 学 情 分 析 学、生物化学、微生物学没有学习； （2）课堂规模：三个班级，大班上课，共 156 人，人多课堂大，不易掌控，但相对来 讲，大一新生学习积极性较好； （3）课程性质：课程为选修课，学生不易重视，且内容难度大，抽象理论知识多，深 奥晦涩难懂，不易激发学生学习的积极性，但由于医学分子生物学与药学专业的生物 化学知识密切相关，且生物化学为其必修课，因而大多数学生学习态度还比较端正。
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教学过程 教学环节一：课堂导入 教师教的设计 学生学的设计 教学手段和 教学组织
首先通过原核生物基因结构及其表达调控的学说，它是 学生根据乳糖操纵 图示法： 操纵 由法国巴斯德研究所著名科学家 Jacob 和 Monod 在 1961 子的发现过程进行 子模型 年首先提出， 并在 10 年内经许多科学家的补充和修正得 自主思考：什么是 文献阅读法 以逐步完善。 操纵子？
操纵子： 是原核基因表达的调控单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上密切相关的结构 基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。
教学环节二：乳糖操纵子的结构组成 教师教的设计 学生学的设计 教学手段和教 学组织
大肠杆菌乳糖操纵子（lectose operon）包括 3 学生根据原核生物操纵子 个结构基因：Z、Y 和 A，以及启动子、控制 的特点联系乳糖操纵子的 子和阻遏子等，转录时 RNA 聚合酶首先与启 结构。 课堂互动内容： 动区（P）结合，通过操纵区（O）向右转录， 什么是安慰诱导物？ 转录从 O 区的中间开始，按 Z→Y→A，每次 为什么安慰诱导物可以诱 转录出来的一条 mRNA 上都带有这 3 个基因， 导乳糖操纵子表达， 但又不 转录的调控是在启动区和操纵区进行的。 是半乳糖苷酶的底物？
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讲授法， 图示法

3 个结构基因各决定一种酶：Z 编码β-半乳糖苷酶；Y 编码β-半乳糖苷透过酶； A 编 码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。β-半乳糖苷酶是一种β-半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖 果水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他β-半乳糖苷，β-半乳糖苷透过酶的作用是使外 界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内，所以大肠杆菌 如半乳糖为碳源和能源的话，以上两酶是必需的。β -半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙 酰辅酶 A 上的乙酰基转移到β半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖，它在乳糖的利用中并非必须。
乳糖代谢体系的开启和关闭的过程如下： （1）在不含乳糖及β-乳糖的培养基中， Lac+基因型大肠杆菌细胞内β-半乳糖苷酶和透过 酶的浓度很低，每个细胞内大约只有 1-2 个酶分子，但是，如果在培养基中加入乳糖，酶的 浓度很快达到细胞总蛋白量的 6%或 7%，每个细胞中可有超过 105 个酶分子。 （2）有乳糖供应时，在无葡萄糖培养基中生长的 Lac+细菌，β-半乳糖苷酶和透过酶将同时 合成，进一步用 32P 标记的 mRNA 与模板 DNA 进行定量分子杂交，表明培养基中加入乳糖 1-2min 后，编码β-半乳糖苷酶和透过酶的 LacmRNA 量就明显迅速增加，去掉乳糖后， LacmRNA 量立即下降到几乎无法检测，表明乳糖确定能激发 LacmRNA 的合成，科学家对 于这个操纵子诱导作用的机理奠定了我们对代谢调节认识的基石。 实验室里通常使用含硫的乳糖类似物——异丙基巯基半乳糖苷（ IPTG）和巯甲基半乳 糖苷（ TMG） ，另外，在酶活性分析中通常用生色底物 O-硝基半乳糖苷（ONPG） 。研究发
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