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2015年分子生物学理论课及实验课教学大纲

《分子生物学》课程教学大纲

(供医学生物技术专业用)

课程名称:分子生物学           英文名称:MolecularBiology

课程类别:专业必修课           授课对象:生物技术、化学生物学专业

学 时 数: 72                 授课科室:分子生物学重点实验室

编写日期:20151220


一、课程教学目的与任务

分子生物学(Molecular Biology)是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科,随着DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的作用、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控的本质等被相继阐明,人类从分子水平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选和重组自然界。分子水平的生物学研究,正在越来越多地影响着各个传统生物科学领域,因此分子生物学不仅是目前自然科学中进展最迅速、最具活力和生气的领域,也是新世纪的带头学科。通过本课程的学习应使学生了解生命科学发展的方向与前沿,了解分子生物学在生命科学等领域的应用与前景。使学生掌握分子生物学的概念、研究内容与特点,掌握生命活动中重要的生物大分子的结构与功能、遗传信息的表达及其调节控制等内容。

二、课程学时分配

     

授 课 内 容

理论教学时数    

实习教学时数

合计教学时数

第一单元  绪论

2

2

第二单元  染色体与DNA

2

12

14

第三单元  生命信息的传递(上)--DNARNA

3

3

第四单元  生命信息的传递(下)--mRNA到蛋白质

3

3

第五单元  分子生物学研究法(上)

6

24

30

第六单元  分子生物学研究法(下)

4

4

第七单元  基因的表达与调控(上)

2

2

第八单元  基因的表达与调控(下)

4

4

第九单元  疾病与人类健康

4

4

第十单元  基因与发育

2

2

第十一单元  基因组与比较基因组学

4

4

合 计

36

36

72

三、课程内容及教学要求

第一单元 绪论

【目的要求】  掌握证实DNA是遗传物质的实验技术,对分子生物学的定义及发展简史有充分的认识,掌握分子生物学的主要研究内容是什么,与其它学科的关系,在现在医学发展中的重要性。

教学组织与方法】理论课讲授2学时,运用多媒体教学。

【教学内容】

1.引言

[1] 创世说与进化论(1)生命是怎样起源的,(2)为什么“有其父必有其子),(3)动、植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的。

[2] 细胞学说

[3] 经典生物化学和遗传学

[4] DNA的发现:肺炎球菌转化实验,噬菌体侵染细胞的实验。

2.分子生物学简史

3.分子生物学的主要研究内容

[1] DNA重组技术

[2] 基因表达调控研究

[3] 生物大分子的结构功能研究-结构分子生物学

[4] 基因组、功能基因组与生物信息学研究

4.展望

外文专业术语

Cell theory, adiscrete unitgoverning inherited characteristics, transforming principle, jumping gene,mobile element, nucleosome, system biology.

思考题

1简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献?

2早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质?写出这些实验的主要步骤。

3请定义DNA重组技术和基因工程技术。

4说出分子生物学的主要研究内容。

第二单元   染色体与DNA

【目的要求】掌握DNA的一级、二级及高级结构( DNA双螺旋结构的要点);DNA复制的一些基本概念(DNA复制、半保留复制 、半不连续复制、前导链、随从链、冈崎片段)和DNA复制的基本规律;参与DNA复制的酶及蛋白质(DNA聚合酶);转座子定义。熟悉真核染色体形成的结构模型(一、二、三、四级结构);真核细胞基因组DNA与原核生物基因组DNA结构特点比较;DNA半保留复制实验依据;原核生物DNA的复制过程;DNA损伤的修复的几种方式;转座子的分类。了解真核染色体的组成;复制的几种主要方式;真核生物DNA的复制特点;DNA修复机制;转座的机制及遗传学效应。

教学组织与方法】理论课讲授2学时,作业2学时。运用多媒体教学。

【教学内容】

1.染色体

[1] 染色体概述

[2] 真核细胞染色体的组成

[3] 原核生物基因组及其结构特点

2DNA的结构

[1] DNA的一级结构

[2] DNA的二级结构

[3] DNA的高级结构

3DNA的复制

[1] DNA的半保留复制机理

[2] 复制的起点、方向和速度

[3] 复制的几种主要方式

4.原核生物和真核生物DNA的复制特点

[1] 原核生物DNA的复制特点

[2] 真核生物DNA的复制特点

[3] DNA复制的调控

5DNA的修复

[1] 错配修复

[2] 切除修复

[3] 重组修复

[4]  DNA的直接修复

[5] SOS反应

6DNA的转座

[1] 转座子的分类和结构特征

[2] 转座作用的机制

[3] 转座作用的遗传学效应

[4] 真核生物中的转座子

实习内容

1.人基因组DNA的微量提取 12学时

外文专业术语

Chromosome, replicon,DNAhelicase, single-strand binding protein, DNA topoisomerase, primer, primosome,leading strand, lagging strand, origin recognition comples, mismatch repair,excision repair, recombinant repair, direct repair, SOS response,transposition, transposon, composite transposon, controlling element.

思考题

1染色体具备哪些作为遗传物质的特征?

2简述DNA的一、二、三级结构特征。

3简述DNA双螺旋结构及其在现在分子生物学发展中的意义。

4简述原核生物DNA的复制特点。

5细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复?‘

6什么是转座子?可分为哪些种类?

第三单元生物信息的传递(上)

——DNARNA

【目的要求】   掌握转录中的一些基本概念(编码链、模板链、不对称转录、启动子、增强子);原核生物和真核生物RNA聚合酶;原核、真核生物生物基因启动子结构特点;原核生物与真核生物mRNA的特征。熟悉原核生物RNA合成的基本过程;真核生物转录的加工。了解真核生物转录的基本过程;转录机器的主要成分

教学组织与方法】理论课讲授3学时,作业2学时。运用多媒体教学。

【教学内容】

1RNA的转录的基本过程

[1] 模板识别  [2]转录起始  [3] 转录延伸 [4] 转录终止

2.转录机器的主要成分

[1] RNA聚合酶

[2] 转录复合物

3.启动子与转录起始

[1] 启动子区的基本结构

[2]  -10区和-35区的最佳距离

[3] 启动子区的识别

[4]  RNA聚合酶与启动子区的结合

[5] 增强子及其功能

[6] 真核生物的启动子

[7] 转录的抑制:

4终止和抗终止

[1] 不依赖于ρ因子的终止:

[2] 依赖于ρ因子的终止:

[3] 抗终止:

5转录后加工

[1] RNA中的内含子

[2] mRNA的剪接

[3] RNA的编辑、再编辑及化学修饰

[4] 核酶

[5] RNA在生物进化中的地位

6原核生物与真核生物mRNA的特征比较

[1] 原核生物mRNA的特征:

[2] 真核生物mRNA的特征:

外文专业术语

Coding strand, template strand,antisense strand, messenger RNA, template recognition, promoter, preinitiationtranscription complex, initiation, elongation, termination, holoenzyme,transcription cycle-translocation mechanism, transcription factor,transcription unit, monocistronic mRNA, polycistronic mRNA, shine-dalgarnosequence, splicing, intron, exon, open reading frame.

思考题

1什么是编码链?什么是模板链?

2简述RNA转录的概念及其基本过程。

3大肠杆菌的RNA聚合酶有哪些组成成分?各个亚基的作用如何?

4什么是封闭复合物、开放复合物及三元复合物?

5简述原核生物和真核生物mRNA的区别。

6大肠杆菌的终止子有哪两大类?请分别介绍一下它们的结构特点。

第四单元  生物信息的传递(下)

——mRNA到蛋白质

【目的要求】   掌握学习生物信息从mRNA传递到蛋白质的主要原料、遵守的原则及过程。主要原料mRNA信息模板、运载和翻译的工具tRNA、合成蛋白质的场所蛋白质、以及关键的酶类氨酰-tRNA合成酶。所遵守的原则是按照一定方向以三联体密码逐个、无间断破译为相应氨基酸的原则。在此过程中主要分为翻译的起始、肽链的延伸以及肽链的终止及释放三个重要过程,每个过程中都有不同的原料参与。通过本章学习让学生了解从DNA转录得到的mRNA如何再将信息传递出去,实现蛋白质的合成,最终完成生物学功能。

教学组织与方法  理论课讲授3学时,作业2学时。运用多媒体教学。

教学内容

一、课程内容

1. mRNA与遗传密码——三联体密码子

2. tRNA transfer RNA, 转运RNA

3.核糖体

4.蛋白质合成的生物学机制

5.蛋白质转运机制

二、重点掌握内容:

1. 遗传密码的特点(六点)及相关定义

2. tRNA二级结构特点、每个茎环的作用

3. tRNA三级结构特点

4. tRNA的功能(2个)

5. 核糖体上有几个tRNA结合部位,是怎样移动的。

6. 原核生物蛋白质生物合成的步骤(3步)

     起始(复合物形成)、延伸(进位、转肽、移位)、终止

7. 蛋白质前体加工有哪些类型(4类)

8. 蛋白质的运转机制(2类)

实习内容

1.细胞RNA的微量提取 6学时

2.RNA逆转录为cDNA   2学时

外文专业术语

transfer RNAcodoninitiation codontermination codonopen readingframeframeshift mutationdegeneracysynonymouswobble hypothesisacceptor armnonsense mutationmissensemutationAA-tRNA synthetaseribosomalribosomal RNAproteinaminoacylsitepeptidyl siteexitsitepeptidyl transferaserelease factormolecularchaperoneheat shock proteinchaperonin.

思考题

1遗传密码的特点有哪些?

2tRNA在组成和结构上有哪些特点?

3真合生物与原核生物在翻译的起始过程中有哪些区别?

第五单元  分子生物学研究法(上)

——DNARNA及蛋白质操作技术

【目的要求】 掌握限制性内切酶、DNA连接酶及其特点;细菌转化及其基本方法;PCR技术及其基本过程;实时荧光定量PCR技术;cDNA文库及其特点;SNP及其特点和应用;蛋白质组和蛋白质组学的概念。熟悉PCR反应体系的主要成分,引物在PCR反应中所起的作用;SNP的种类及常用基因分型方法。了解重组DNA的操作过程。通过本章学习让学生了解分子生物学基本的研究方法,并掌握基本操作技术。

教学组织与方法  理论课讲授6学时,实验课20学时,作业6学时运用多媒体教学。

教学内容

1重组DNA技术回顾:

[1] 20世纪分子生物学三大成就。

[2] 限制性内切核酸酶。

[3] DNA连接酶。

[4] 载体。

[5] 基因的体外重组技术:Cohen的实验,CohenBoyer的实验,重组DNA操作过程。

2DNA基本操作技术:

[1] 核酸凝胶电泳技术琼脂糖凝胶电泳,脉冲电场凝胶电泳(PFGE)

[2] 细菌转化感受态细胞;转化的基本方法:CaCl2法和电击法;转化频率计算。

[3] 聚合酶链反应技术:① PCR技术简史PCR反应系统的组成;③ PCR反应的基本过程;④ PCR引物;⑤ 模板的制备;⑥ PCR的基本反应;⑦ PCR产物的积累规律;⑧ PCR反应条件的控制;⑨ PCR扩增产物的分析。

[4] 实时PCR(real time PCR)技术:SYBR GreenTaqMan探针(TaqMan探针的三要素,TaqMan探针的原理);荧光定量实时PCR与普通PCR的比较;④ 依赖SYBR Green 的绝对定量;⑤ 依赖SYBRGreen 的相对定量。

[5] 基因组DNA文库构建基因组DNA文库基因组文库的用途;③ 基因组文库的构建流程;④ 基因组文库的特点。

3RNA基本操作技术:

[1] RNA的提取。

[2] mRNA的纯化。

[3] cDNA的合成。

[4] cDNA文库的构建。

[5] 基因文库的筛选:核酸杂交法,PCR筛选法,免疫筛选法……

4SNP的理论与应用:

[1] SNP概述。

[2] SNP的检测技术基因芯片技术Taqman探针技术;③分子信标技术;④焦磷酸测序法。

[3] SNP的应用基人类基因单体型图的绘制SNP与疾病易感基因的相关性分析;③指导用药与药物设计。

5蛋白质组与蛋白质组学技术:

[1] 双向电泳技术。

[2] 蛋白质印迹法。

实习内容

1. 基因组DNA的定量及纯度分析  4学时

2.人基因组DNAPCR扩增      8学时

3.琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物  4学时

4.实时荧光定量PCR技术演示    4学时

外文专业术语

Restriction endonucleasevector, transformation, polymerasechain reaction, real time quantitative PCR, single nucleotide polymorphism,genotyping, molecular beacon, pyrosequencing, rapid amplification of cDNA ends,representational difference analysis, map-based cloning,isoelectric focusing,two-dimensional electrophoresis.

思考题

1.哪些重要的科学发现和实验推动了DNA重组技术的产生和发展?

2.如何理解PCR扩增的原理和过程?

3.细菌转化及其基本方法有哪些?

4.简述定量PCR的原理和过程。

5.SNP作为第三代遗传标记的优点是什么?

6.蛋白质组学的概念,研究对象和目的是什么?

第六单元分子生物学研究法()

——基因功能研究技术

【目的要求】  掌握:定点突变及基因敲除的概念;掌握RNA的选择性剪接及其种类;RNA干扰(RNAi)技术及其基本原理。熟悉原位杂交(ISH),基因表达序列分析技术(SAGE)的概念;PCR介导的定点突变的优势;基因敲除技术的种类。了解荧光原位杂交技术及PCR介导的定点突变法。

教学组织与方法  理论课讲授4学时,作业2学时运用多媒体教学。

教学内容

1.基因表达研究技术:

[1] 基因表达系列分析技术(SAGE):SAGE的原理,SAGE的特点。

[2] RNA的选择性剪接技术:分类、检测方法、意义。

[3] 原位杂交技术(ISH):RNA原位杂交,荧光原位杂交(FISH

[4] 基因定点突变技术:①寡核苷酸介导的定点突变;PCR介导的定点突变法:重叠延伸技术大引物诱变法及其优势。

2.基因敲除技术:基本原理及种类。

[1] 完全基因敲除:Neo(新霉素)阳性筛选标志,HSV-tk阴性筛选标志,重组体的筛选。

[2] 基因敲除:Cre/LoxP系统。

3RNAi技术及其应用:

[1] RNAi现象的发现。

[2] RNAi的基本原理:①dsRNADicersiRNARISCRdRP等的作用;② RNAi引发基因沉默的过程;③沉默信号放大的机制。

[3] RNAi的分子生物学特性。

[4] RNAi技术的应用:功能基因组的研究、疾病治疗、在植物中的应用……

[5] RNAi技术的优势。

外文专业术语

Serial analysis of gene expression,anchoring enzyme, tagging enzyme, in situ hybridization, fluorescence in situhybridization, site-directed mutagenesis, forward genetics, gene knoce-out,positive-negative selection, RNA interference, Dicer, small interference RNA,RNA induced silence complex.

思考题

1.简述RNA的选择性剪接及种类。

2.什么是基因定点突变技术?列举两种常用方法。

3.什么是RNA干扰技术?原理是什么?

4.简述基因敲除技术及种类。

第七单元 基因的表达与调控——原核基因表达调控模式

【目的要求】  掌握基因表达及调控、操纵子、安慰性诱导物、弱化子等概念,乳糖操纵子结构及调控模型,色氨酸操纵子结构及调控模型。熟悉原核基因调控机制的类型与特点,原核基因表达调控环节,弱化作用的生物学意义。了解组成性表达、适应性表达等概念,乳糖操纵子主要的影响因子,转录后调控的主要模型。

教学组织与方法】理论课讲授2学时,作业2学时,运用多媒体教学。

教学内容

1.基因表达调控的基本概念:基因表达及基因表达调控。基因的表达在原核生物和真核生物中的特点;基因表达的方式及规律。

2.原核基因表达调控总论

[1] 原核基因表达调控环节

[2] 操纵子学说

[3] 原核基因调控机制的类型与特点

[4] 转录水平上调控的其他形式

3.乳糖操纵子(lac operon)模型

[1] 乳糖操纵子的结构

[2] 酶的诱导——lac体系受调控的证据

[3] 乳糖操纵子调控模型

[4] 影响因素

4.色氨酸操纵子(trp operon)模型

[1] 色氨酸操纵子的结构

[2] 色氨酸操纵子的阻遏系统

[3] 色氨酸操纵子的弱化机制

5. 转录后调控

[1] 反义RNA的调节作用

[2] 翻译起始的调控

[3] 稀有密码子对翻译的影响

[4] 重叠基因对翻译的影响

外文专业术语

Gene expression, gene regulation,transcriptional regulation, negative transcription regulation, positivetranscription regulation, activator, lactose operon, gratuitous inducer,catabolite repression, catabolite sensitive operon, aporepressor, ribosomebinding site.

思考题

1.什么是操纵子学说?

2.简述乳糖操纵子的调控模型。

3.简述反义RNA的调控机制。

4.什么是弱化作用?

5.简述原核基因转录后调控的不同方式。

第八单元 基因的表达与调控

——真核基因表达调控的一般规律

【目的要求】  掌握基因扩增、基因重排、启动子、增强子、外显子、内含子、 DNA甲基化主要部位及其基因调控机制、真核基因组转录、翻译及DNA空间结构特点;  反式作用因子特点及调节作用、反式作用因子DNA识别结合域种类。了解基因家族、沉默子、活性染色质、基因丢失的概念、hnRNAmRNA前体的证据、简单转录单位和复杂转录单位的概念激素与其受体作用假说种类。

教学组织与方法】理论课讲授4学时,作业2学时,运用多媒体教学。

教学内容

1.真核生物的基因组

[1] 真核基因组结构特点:  

[2] 转录、翻译及DNA空间结构的特点

[3] 基本概念:基因家族、断裂基因。

2.真核基因表达调控特点和种类

[1] 真核生物基因表达调控的特点

[2] 真核生物基因表达调控种类

3.真核生物DNA水平上的基因表达调控

[1] 染色质结构与基因表达调控

[2] 基因丢失:在细胞分化过程中,通过丢失掉某些基因而去除其的活性

[3] 基因扩增:某些基因拷贝数专一性增大的现象,使得细胞在短期内产生大量基因产物,满足生长发育的需要。

[4] 基因重排:将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录的方式。

[5] DNA的甲基化与基因调控

4. 真核生物转录水平上的基因表达调控

[1] 顺式作用元件

[2] 反式作用因子

[3] DNA识别或结合结构域

5.真核基因转录后水平上的调控

[1] RNA的加工成熟

[2] 翻译水平的调控

外文专业术语

RNA processing, gene family, intron,exon, exon-intron junction,donor site, acceptor site, active chromatin, matingtype switching, gene conversion, methyl CpG-binding protein, cis-actingelement, trans-acting factor, coding region, promoter, protein kinase,

思考题

1. 何为外显子,内含子及其结构特点和可变调控?

2DNA甲基化对基因表达的调控机制。

3.真核生物转录元件组成及其分类。

4.反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控。

5.增强子的作用机制。

第九单元  疾病与人类健康——肿瘤与癌症

【目的要求】  掌握基因病的种类、癌基因、原癌基因、抑癌基因概念、细胞癌基因与病毒癌基因的异同、癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中作用、原癌基因激活机制的种类及抑癌基因失活机制的特点;熟悉癌基因的种类及其特性、癌基因产物引起细胞转化机制、抑癌基因与原癌基因生物学差异、人类恶性肿瘤中高频率p53突变原因、肿瘤发生的多阶段学说;了解癌基因与抑癌基因相互作用、肿瘤发生中的多基因协同作用、癌细胞特性。

教学组织与方法  理论课讲授4学时,作业2学时,运用多媒体教学。

教学内容

1.癌基因、原癌基因、抑癌基因

[1] 癌基因与原癌基因:(1)病毒癌基因(v-onc)2)细胞转化基因 (c-onc)3)病毒癌基因与细胞转化基因异同。

[2] 抑癌基因及其表达产物

2.癌基因及抑癌基因在细胞增殖调控中作用

[1] 癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用:(1)细胞周期(2)原癌基因在细胞周期调控中作用(3)抑癌基因在细胞周期调控中作用

[2]癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用

3.肿瘤发生与癌基因及抑癌基因的关系

[1] 原癌基因的表达调控:(1)调控方式(2)抑癌基因与原癌基因生物学差异

[2] 抑癌基因失活机制:(1Rb基因(2P53基因(3)癌基因与抑癌基因相互作用

4. 肿瘤发生相关学说

[1] 肿瘤发生的多阶段学说

[2] 肿瘤发生中的多基因协同作用

外文专业术语

Proto-oncogene, oncogene, C-one,provirus, V-onc, long terminal repeat, gene territory, vinculin,

思考题

1. 细胞癌基因和病毒癌基因有何异同点。

2.癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中起何作用?

3.简述原癌基因激活机制的种类及抑癌基因失活机制的特点。

4.何为肿瘤发生的多阶段学说及多基因协同作用。

第十单元 基因与发育--果蝇的胚胎发育

【目的要求】  掌握黑腹果蝇成为基因与发育研究领域中最好的模式生物之一原因、滤泡细胞、抚育细胞的来源及其作用、母源影响基因或母源基因的概念、影响果蝇胚胎发育极性的基因种类及其作用、果蝇胚胎发育极性基因对果蝇发育的影响。熟悉果蝇的胚胎发育过程、果蝇胚胎的极性与躯体的基本模式。

教学组织与方法】 理论课讲授2学时,作业2学时,运用多媒体教学。

教学内容

1.概述

[1] 果蝇对科学的贡献

[2] 果蝇的基本概况

[3] 黑腹果蝇会成为基因与发育研究领域中最好的模式生物之一的原因

[4] 果蝇的发育周期

2.果蝇的胚胎发育

[1] 果蝇卵子的发育过程

[2] 果蝇胚胎的发育过程

[3] 果蝇的末端系统及背腹极性基因与发育调控

[4] 影响果蝇体节发育的基因

[5] 果蝇的同源域基因

3.此果蝇胚胎的极性与躯体的基本模式发育的分子机制

[1] 果蝇胚胎的极性与躯体的基本模式

[2] 果蝇胚胎的极性与躯体的基本模式发育的分子机制

(1)胚胎躯体轴线的建立由母源基因决定

(2)前-后轴线由三类母体基因控制

(3)影响背腹极性的基因dorsaltoll

(4)控制果蝇躯体分节或影响体节发育的基因

(5)影响果蝇体节一致性的基因----同源域基因

外文专业术语

Popation, follicle cells, oogonium,fusomes, oocyte, nurse cell, maternal effect genes, syncytium, homeotic gene,segment polarity genes, homeotic transformation, antennapedia.

思考题

1. 为什么黑腹果蝇是基因与发育研究领域中最好的模式生物?

2.滤泡细胞、抚育细胞的来源及其作用是什么?

3.简述影响果蝇胚胎发育极性的基因种类及作用。

4.果蝇胚胎发育极性基因对果蝇发育的影响是什么?

第十一单元基因组学与比较基因组学

【目的要求】  掌握基因组、基因组学DNA序列分析技术的基本概念,HGP的四张图。熟悉双脱氧链终止法测序的基本原理,鸟枪法拼接序列的原理及基本策略及DNA标记的种类

教学组织与方法】 理论课讲授2学时,作业2学时,运用多媒体教学。

教学内容

1、高通量DNA序列分析技术:

[1] DNA序列分析技术(测序技术发展,经典测序方法):Sanger双脱氧链终止法(基本原理、技术路线与要求);DNA测序自动化(终止标记系统的基本原理)。

[2] 鸟枪法测定技术及其改良:①鸟枪法(概述,基本策略及优劣);②鸟枪法的改进——大片段克隆法;③鸟枪法的改进——标靶鸟枪法。

2、人类基因组计划:

[1] 人类基因组计划概述:①HGP最终目标;② HGP科学意义;③人类基因组测序策略;④人类基因组计划的完成。

[2] HGP的四张图:遗传图:特点及DNA标记的种类(限制性片段长度多态性RFLP,简单序列长度多态性SSLP,单核苷酸多态性SNP);物理图——序列标记位点(STS)作图;③转录图;④序列图。

[3] 人类基因组计划后续:①人类基因组测序结果;② 人类基因组计划的伦理学;③ 后人类基因组计划。

3、比较基因组学:

[1] 比较基因组学有助于基因作图。

[2] 比较基因组学在人类疾病基因研究中的运用。

外文专业术语

Human genome project, gap, directed shotgun,genetic map, linkage map, restriction,fragment length polymorphism, physicalmap, sequence-tagged site, human genome sequence.

思考题

1. 简述人类基因组计划的科学意义?

2双脱氧链终止法测序的基本原理是什么?

3HGP的四张图分别是什么?

四、考核方式

   本课程为考试课,考核形式为闭卷。

   评分标准:平时成绩40%(包括实验报告、课堂作业、课堂讨论等)

期末考试60

五、本课程与其它课程的联系和分工

本课程是生物技术专业的专业基础课,先修课程包括基础医学的各门课程,如生物化学,细胞生物学等。本课程关于有关遗传物质的信息传递及分子生物学相关技术需要生物化学及细胞生物学的相关知识;这门课程也是该专业学生进一步学习基因工程,发酵工程及酶工程等课程的基础。

六、教材及主要参考书

1.教材

“十二五”普通高等教育本科规划教材:《现代分子生物学》第4版,朱玉贤主编,北京:高等教育出版社.201312  

2.主要参考书

《基因的分子生物学(第六版)()沃森,主编,杨焕明翻译.北京科学出版社.2009

《生物化学与分子生物学》第8版,查锡良,药立波 主编.北京:人民卫生出版社.2013

《分子克隆实验指南(第三版)》(上下册)(美)J.萨姆布鲁克著;黄培堂北京:科学出版社.2015

《分子生物学(原著第五版)》 (美)RobertF. Weaver;郑用琏等译北京:科学出版社,2015

3.杂志

《生物化学与生物物理学报》        中科院上海生化所

《遗传学报》                                  中国遗传学会

《生物化学杂志》                                 中国生物化学与分子生物学会

《中华医学杂志》                                 中华医学会

4.英文书刊

Nature

Gene

Cell

Science

Trends in Biotechnology

Molecular Celliology. 5th》 出版日期:2014年,出版社:New York: Scientific American Books.

5.英文参考文献网址

美国国立生物技术信息中心(NCBI

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

欧洲分子生物学实验室的DNARNA 序列库(EMBLhttp://www.ebi.ac.uk/embl.html

英国医学研究委员会所属人类基因组图谱资源中心HGMP-RChttp://www.hgmp.mrc.ac.uk/default.htm

欧洲分子生物学信息网EMBNet

http://www.seqnet.dl.ac.uk/default.htm

《分子生物学》实验课教学大纲

(供医学生物技术专业用)

课程名称:分子生物学           英文名称:MolecularBiology

课程类别:专业必修课           授课对象:生物技术、化学生物学专业

学 时 数:36                  授课科室:分子生物学重点实验室

编写日期:20151220


一、课程教学目的与任务

分子生物学(MolecularBiology)是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的学科。分子水平的生物学研究,正在越来越多地影响着各个传统生物科学领域。本课程实验在理论学习的基础上,让学生从DNARNA的分离、纯化、鉴定及PCR等方面入手,训练学生掌握分子生物学基本的实验方法和技能,使学生对分子生物学方法的应用和意义有具体而全面的理解,在可能的情况下同时提供多种实验材料让学生自行设计和准备实验,培养其动手能力、独立科研能力和科学、严谨、实事求是的学风。

二、实验教学的目标和要求:

开设《分子生物学》实验课的目的主要在于:

1、加深学生对分子生物学领域的理解,使学生将理论与实践有机的结合;

2、通过不同实验加强学生对基本技能的训练,使学生掌握基本的分子生物学实验技能

3、通过实验以及对实验结果地评价和分析培养学生分析问题和解决问题地能力。

本实验课的基本要求为:

1、注重分子生物学基本实验技能的掌握与提高;

2、强调课前预习,明确实验目的与内容;

3、以严谨的科学态度对待实验,尊重事实,并善于发现新现象;

4、通过同学之间的合作,培养良好的团队协作精神;

5、认真撰写实验报告。

三、实验内容及课时分配:

试验项目名称

试验性质(打“√”)

基础性

综合性

创新性

学时数

实验须知和基本操作技术  

2

核酸分离纯化技术-DNA提取

6

核酸分离纯化技术-RNA提取

6

RNA逆转录为cDNA

4

核酸定量及纯度分析

4

聚合酶链式反应技术

4

琼脂糖凝胶电泳技术

4

实时荧光定量PCR技术演示

2

合计

32

四、教学内容及要求:

实验一 实验须知和基本操作技术

【教学目标】

1、  了解分子生物学实验的常用仪器设备,掌握一般仪器的操作方法

2、  熟悉实验常规实验配制方法及注意事项。

【教学内容】

1、  认识分子生物学常用仪器离心机、微量可调式移液器;

2、  移液器的使用,数据读取方法;

3、  分子生物实验的注意事项。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】2学时

实验二 核酸分离纯化技术-DNA提取

【教学目标】

1、掌握提取纯化总DNA方法。

2、了解提取DNA的常规方法有哪些

3、学会使用离心机、移液器。

【教学内容】

1、了解实验药品的作用

2、研磨供试材料;

3、抽提液抽提,离心;

4、吸附柱分离核酸,离心;

5、沉淀,70%乙醇漂洗,离心,悬浮,保存。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】6学时

实验三 核酸分离纯化技术-NA提取

【教学目标】

  1、掌握提取纯化总NA方法。

  2、了解坚定RNA质量的方法。

【教学内容】

1、了解实验药品的作用

2、细胞供试材料;

3、先破碎细胞、高浓度强变性剂使蛋白质变性沉淀,然后用酚氯仿法抽提RNA

   4、沉淀,70%乙醇漂洗,离心,悬浮,保存。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】6学时

实验四 RNA逆转录为cDNA

【教学目标】

1、了解逆转录的原理

2、掌握逆转录PCR操作流程

【教学内容】

逆转录过程是RNA病毒的复制形式之一,需逆转录酶的催化。逆转录PCR RT-PCR)通过体外模拟该过程,以样本中提取的mRNA为模板,在逆转录酶的催化下,随机引物、oligo dT)或基因特异性引物的引导下合成互补的DNA cDNA) ,cDNA的合成是RT-PCR的重要环节。再按照普通PCR的方法用两条引物以cDNA为模板,则可扩增出不含内含子的可编码完整基因的序列。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】 4学时

实验五 核酸定量及纯度分析

【教学目标】

1、了解紫外吸收法的原理

2、掌握核酸含量择定的换算

3、熟悉紫外吸收发测定核酸纯度的原理

【教学内容】

DNA分子中碱基含有共轭双键(C=CC=C),能强烈地吸收250280 nm波段的紫外光。因此,光吸收法可作为测定其浓度的一种迅速、灵敏又比较准确的方法。

紫外吸收法还可应用于测定核酸制品的纯度。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】 4学时

实验六 聚合酶链式反应技术

【教学目标】

1、掌握PCR反应的基本原理和实验技术。

2、学会PCR溶液体系的制备方法

3、学会PCR仪使用.

【教学内容】

多聚酶链式反应类似DNA分子的天然复制过程。在待扩增的片段两侧和与其两侧互补的两个寡核苷酸引物,经变性、退火和延伸若干个循环后,DNA扩增2n倍。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】 4学时

实验七 琼脂糖凝胶电泳技术

【教学目标】

1、学习和掌握琼脂糖凝胶电泳检测DNA的方法和技术;

2、电泳基本知识

   3、琼脂糖凝胶的制备方法

【教学内容】

DNA分子在琼脂糖凝胶中时有电荷效应和分子筛效应。DNA分子在高于等电点的溶液中带负电荷,在电场中向正极移动。在一定的电场强度下, DNA分子的迁移速度取决于分子筛效应.具有不同的相对分子质量的DNA片段泳动速度不一样,可进行分离.凝胶电泳不仅可分离不同分子质量的DNA, 也可以分离相对分子质量相同,但构型不同的DNA分子。

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】 4学时

实验八 实时荧光定量PCR技术演示

【教学目标】

1、掌握荧光定量PCR反应的基本原理和操作步骤

2、学会荧光定量PCR溶液体系的制备方法

【教学内容】

  通过虚拟实验室教学平台,在讲解完实验远离及操作方法后,让学生自行上机操作。并给与打分

【教学方式】

讲解实验目的、原理、方法、学生操作、课堂总结

【学时数】 2学时

五、成绩评定及标准

实验操作 30 %,实验结果 30 %,实验报告 30 %,考勤 10 %。

参照以下几个方面评定成绩。

1、认真预习实验并书写实验预习报告;

2、实验态度认真,操作规范,遵守实验室管理规定;

3、按规定步骤进行实验,实验结果准确;

4、认真撰写实验报告(内容包括:实验目的、实验原理、试验步骤、实验数据、数据整理及结果、实验结果讨论)。

 

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