分子生物学原理教案.docx

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分子生物学原理教案

分子生物学原理教案

课程代码356.237.1

前言

根据教学大纲要求，按基础医学专业的教学进度安排（总学时46学时），由本系主讲教师共同制订本教案，以供教师备课、讲课、复习指导参考。

核酸的结构与功能

教学要求：

1．掌握核苷酸的分子结构，了解连接键及分子表达式

2．重点掌握DNA、RNA的结构特征及主要功能

3．了解DNA的理化性质与结构的关系

4．了解DNA的高级结构

课时安排：

总学时4.0

第一节核酸的化学组成及一级结构1.0

第二节DNA的空间结构与功能1.0

第三节RNA的结构和功能1.0

第四节核酸的理化性质0.8

第五节核酸酶0.2

重点：

1．核酸的化学组成

2．DNA的双螺旋结构

3．RNA的结构和功能

4．核酸的理化性质

难点：

1．DNA的双螺旋结构

2．核酸的理化性质

教学内容：

一、核酸的化学组成及一级结构

1．核苷酸嘌呤与嘧啶，DNA和RNA分子中核苷酸组成上的特点，核苷酸各组分之间的连接方式

2．脱氧核苷酸的连接

3．核苷酸的连接

4．核酸的一级结构

二、DNA的空间结构与功能

1．DNA的双螺旋结构Chargaff规则、B-双螺旋结构模型和Z-DNA。

2．DNA的超螺旋结构染色质、核小体、组蛋白、基因

3．DNA是遗传信息的物质基础

三、RNA的结构和功能

1．mRNA模板、hnRNA

2．tRNA稀有碱基、茎环结构、反密码环

3．rRNA核糖体、多核糖体

四、核酸的理化性质

紫外吸收、变性、复性、增色效应、减色效应、解链温度、杂交、探针。

五、核酸酶

中、英文专业词汇：

nucleicacid

核酸

purine

嘌呤

deoxyribonucleicacid（DNA）

脱氧核糖核酸

pyrimidine

嘧啶

ribonucleicacid（RNA）

核糖核酸

adenine（A）

腺嘌呤

base

碱基

guanine（G）

鸟嘌呤

nudeotide

核苷酸

cytosine（C）

胞嘧啶

nucleoside

核苷

uracil（U）

尿嘧啶

thymine（T）

胸腺嘧啶

basepair

碱基对

phosphodiesterlinkage

磷酸二酯键

nucleosome

核小体

ribosome

核糖体

hybridization

杂交

geneticcode

遗传密码

doublehelix

双螺旋

supercoil

超螺旋

probe

探针

ribosomalRNA（rRNA）

核糖体RNA

transferRNA（tRNA）

转运RNA

messengerRNA（mRNA）

信使RNA

思考题：

1．核酸紫外测定的分子基础是什么？

2．DNA和RNA的紫外测定结果有何不同？

为什么？

3．DNA的双螺旋结构的要点是什么？

参考书：

1．药立波，冯作化，周春燕。

医学分子生物学。

第三版，人民卫生出版社，2008

2．BenjaminLewin.GeneVIII.NewJersey:

PearsonEducationInc,UpperSaddleRiver,2004.

3．DonaldVolt,JudithG.Volt.Biochemistry.3rded.JohnWiley&SonsInc.,2004.

核苷酸代谢

教学要求：

1．了解食物核酸的消化吸收和体内核苷酸合成的途径。

2．掌握嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料，合成反应特点，分解代谢的产物。

3．掌握核糖单核苷酸向脱氧核糖核苷酸的转变。

4．了解核苷酸类抗代谢作用的生化环节。

课时安排：

总学时4.0

第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢2.0

第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢2.0

重点：

1．嘌呤和嘧啶核苷酸的合成原料

2．嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的产物

3．脱氧核糖核苷酸的生成

难点：

嘌呤和嘧啶核苷酸的合成过程

教学内容：

一、嘌呤核苷酸的合成与分解代谢

1．嘌呤核苷酸的从头合成IMP的合成原料及关键酶，AMP和GMP的转变，嘌呤核苷酸合成的调节，嘌呤核苷酸的的补救合成和相互转变，脱氧核苷酸的生成，嘌吟核苷酸的抗代谢物。

2．嘌呤核苷酸的分解代谢磷酸核苷、核苷及嘌呤的降解，尿酸的生成。

二、嘧啶核苷酸的合成与分解代谢

1．嘧啶核苷酸的从头合成UMP的合成原料及关键酶，UMP向CTP和TMP的转变，嘧啶核苷酸补救合成，嘧啶核苷酸的抗代谢物。

2．嘧啶核苷酸的分解代谢α-氨基异丁酸的排泄。

中、英文专业词汇：

nuclease

核酸酶

salvagepathway

补救合成

denovosynthesis

从头合成

uricacid

尿酸

inosine

肌苷

思考题：

1．核苷酸抗代谢物分几类？

试分析其抗肿瘤作用的分子基础。

2．试小结嘌呤环和嘧啶环中个原子的分子来源。

参考书：

1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:

W.H.Freeman,2007

2．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedical

biochemistry.3rded.NewYork:

OxfordUniversityPress,2007.

3．DavidL.Nelson,MichaelM.Cox.LeningerPrinciplesofBiochemistry.4thed.NewYork:

WorthPublishers,2004.

4．DonaldVolt,JudithG.Volt.Biochemistry.3rded.JohnWiley&SonsInc.,2004.

DNA的生物合成

教学要求：

1．熟悉遗传信息流向的中心法则。

2．掌握DNA复制方式、逆转录作用及相关酶系的特征。

3．了解DNA修复系统及特点。

课时安排：

总学时4.0

第一节复制的基本规律0.5

第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化1.0

第三节DNA生物合成过程1.5

第四节逆转录和其他复制方式0.5

第五节DNA损伤（突变）与修复0.5

重点：

1．遗传信息流向的中心法则。

2．原核生物DNA半保留复制方式及相关酶系。

难点：

1．真核生物的DNA生物合成

2．端粒和端粒酶

教学内容：

一、复制的基本规律

1．半保留复制的实验依据及意义

2．双向复制

3．半不连续复制

二、DNA复制的酶学和拓扑学变化

1．复制的化学反应

2．DNA聚合酶原核生物与真核生物的DNA聚合酶

3．复制高保真性的酶学依据

4．复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化解螺旋酶、拓扑酶、SSB。

引物酶和引发体。

5．DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口

三、DNA生物合成过程

1．原核生物的DNA生物合成复制的起始：

DNA解成单链，引发体的形成；复制的延长：

复制延长的生化过程，复制的半不连续性及冈崎片段；复制的终止：

切除引物、填补空缺和连接切口。

2．真核生物的DNA生物合成复制的起始与原核基本相似；复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换；复制的终止：

端粒和端粒酶。

四、逆转录和其他复制方式

1．逆转录病毒的基因组是RNA，其复制方式是逆转录

2．逆转录的发现发展了中心法则

3．滚环复制和D环复制

五、DNA损伤（突变）与修复

1．突变的意义。

2．引发突变的因素。

3．突变分子改变的类型错配，缺失、插入和框移突变，重排。

4．DNA损伤的修复：

光修复、切除修复、重组修复、SOS修复。

中、英文专业词汇：

thecentraldogma

中心法则

semiconservativereplication

半保留复制

DNAdependentDNApolymerase

依赖DNA的DNA聚合酶

template

模板

primer

引物

Klenowfragment

Klenow片段

mitochondriaDNA

线粒体DNA

exonuclease

核酸外切酶

incorporation

掺入

helicase

解螺旋酶

DNAtopoisomerase

DNA拓扑异构酶

singlestrandedDNAbindingprotein

单链DNA结合蛋白

gyrase

旋转酶

primosome

引发体

primase

引物酶

DNAligase

DNA连接酶

origin

起始点

bidirectionalreplication

双向复制

replicon

复制子

leadingstrand

领头链

laggingstrand

随从链

Okazakifragment

冈崎片段

rollingcirclereplication

滚环复制

telomerase

端粒酶

mutation

突变

dimer

二聚体

mismatch

错配

insertion

插入

rearrangement

重排

frame-shift

框移突变

pointmutation

点突变

deletion

缺失

1ightrepairing

光修复

excissionrepairing

切除修复

recombinationrepairing

重组修复

reversetranscriptase

逆转录酶

integration

整合

ribozyme

核酶

思考题：

1．试简述DNA复制的特征和参与DNA复制的酶系。

2．什么是逆转录？

试简述逆转录的基本过程。

3．试简述DNA突变的类型及DNA损伤的修复类型。

参考书：

1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:

W.H.Freeman,2007.

2．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedical

biochemistry.3rded.NewYork:

OxfordUniversityPress,2007.

3．药立波，冯作化，周春燕。

医学分子生物学。

第三版，人民卫生出版社，2008。

4．BenjaminLewin.GeneVIII.NewJersey:

PearsonEducationInc,UpperSaddleRiver,2004.

RNA的生物合成

教学要求：

1．掌握转录是RNA生物合成及信息流动的重要环节。

2．掌握转录的特点及三类RNA转录后的加工。

3．了解转录酶的特征。

4．熟悉核酶及其功能。

课时安排：

总学时4.0

第一节原核生物转录的模板和酶1.0

第二节原核生物的转录过程1.0

第三节真核生物RNA的生物合成1.0

第四节真核生物RNA的加工1.0

重点：

1．原核生物转录的模板和酶

2．原核生物的转录过程

3．真核生物RNA的加工

难点：

真核生物mRNA的加工中内含子的剪接方式、mRNA编辑。

教学内容：

一、原核生物转录的模板和酶

1．原核生物转录的模板

2．RNA聚合酶全酶、核心酶

3．RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录

二、原核生物的转录过程

1．转录起始转录起始复合物，开放转录复合体。

2．原核生物转录延长时蛋白质的翻译也同时进行。

3．转录终止依赖ρ因子、非依赖ρ因子两大类。

三、真核生物RNA的生物合成

1．真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶

2．转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与

3．真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象

4．真核生物转录终止和加尾修饰同时进行

四、真核生物RNA的加工

1．真核生物mRNA的加工首尾修饰及剪接、内含子的其它剪接方式及功能、断裂基因、mRNA编辑。

2．真核前体rRNA的加工

3．真核生物前体tRNA的加工包括把核苷酸的碱基修饰为稀有碱基。

中、英文专业词汇：

DNAdependentRNApolymerase

依赖DNA的RNA聚合酶

codingstrand

编码链

templatestrand

模板链

coreenzyme

核心酶

holoenzyme

全酶

operon

操纵子

promoter

启动子

Pribnowbox

Pribnow盒

transactingfactor

反式作用因子

transcriptionalfactor

转录因子

sternloop

茎环

hairpin

发夹

primarytranscripts

初级转录产物

post-transcriptionalmodification

转录后修饰

hetero-nuclearRNA

hnRNA

smallnuclearRNA

snRNA

splitgene

断裂基因

exon

外显子

intron

内含子

selfsplicing

自我剪接

思考题：

1．试比较原核生物与真核生物RNA聚合酶有何区别？

2．试举例说明什么是mRNA编辑？

3．试小结真核生物mRNA的加工过程。

参考书：

1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:

W.H.Freeman,2007.

2．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedical

biochemistry.3rded.NewYork:

OxfordUniversityPress,2007.

3．药立波，冯作化，周春燕。

医学分子生物学。

第三版，人民卫生出版社，2008。

4．BenjaminLewin.GeneVIII.NewJersey:

PearsonEducationInc,UpperSaddleRiver,2004.

蛋白质的生物合成

教学要求：

1．掌握遗传信息、遗传密码与mRNA的关系，遗传密码的特征。

2．掌握蛋白质生物合成体系中主要RNA、三种酶和多种蛋白质因子的功能和作用特点，生物合成过程及能量变化。

3．了解翻译后蛋白质的加工方式。

4．了解蛋白质合成的干扰和抑制。

课时安排：

总学时4.0

第一节蛋白质生物合成体系1.0

第二节氨基酸的活化1.0

第三节蛋白质的生物合成过程1.0

第四节蛋白质翻译后修饰和靶向运输0.6

第五节蛋白质生物合成的干扰和抑制0.4

重点：

1．遗传密码与mRNA的关系及其特征

2．蛋白质生物合成体系

3．氨基酸的活化

难点：

蛋白质的生物合成过程

教学内容：

一、蛋白质生物合成体系

1．mRNA是蛋白质生物合成的直接模板遗传密码的方向性、连续性、简并性、通用性和摆动性。

2．核糖体是蛋白质生物合成的场所。

3．tRNA是氨基酸的运载工具及蛋白质生物合成的适配器氨基酸臂、反密码子

4．蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子等

二、氨基酸的活化

1．氨基酰tRNA氨基酰tRNA合成酶

2．真核生物起始氨基酰tRNA是Met-tRNAiMet

三、蛋白质的生物合成过程

1．原核生物的肽链合成过程起始：

起始因子；延长：

延长因子，注册、成肽、转位，核糖体循环；终止：

终止密码子。

2．真核生物的肽链合成过程

四、蛋白质翻译后修饰和靶向运输

1．多肽链折叠为天然构象的蛋白质分子伴侣、蛋白质二硫键异构酶、肽-脯氨酸顺反异构酶。

2．蛋白质一级结构修饰主要是肽键水解和化学修饰

3．蛋白质空间结构修饰包括亚基聚合和辅基连接

4．合成后蛋白质可被靶向输送至细胞特定部位

五、蛋白质生物合成的干扰和抑制

1．抗生素对翻译的抑制作用

2．其他干扰蛋白质生物合成的物质

中、英文专业词汇：

translation

翻译

codon

密码子

initiationcodon

起始密码

terminationcodon

终止密码

code

密码

ribozymecycle

核糖体循环

adaptor

转换器

post-translationalprocessing

翻译后加工

interferon

干扰素

antibiotics

抗生素

anticodon

反密码子

releasingfactor

释放因子

wobblepairing

摇摆配对

degeneracy

简并性

signalpeptide

信号肽

secretoryprotein

分泌性蛋白质

elongationfactor

延长因子

streptomycin

链霉素

tetracycline

四环素

chloromycetin

氯霉素

puromycin

嘌呤霉素

cycloheximide

防线菌酮

思考题：

1．试简述蛋白质生物合成体系及3种RNA在蛋白质生物合成中的作用。

2．试小结原核生物复制、转录和翻译的基本过程。

参考书：

1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:

W.H.Freeman,2007

2．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedical

biochemistry.3rded.NewYork:

OxfordUniversityPress,2007.

3．药立波，冯作化，周春燕。

医学分子生物学。

第三版，人民卫生出版社，2008

4．BenjaminLewin.GeneVIII.NewJersey:

PearsonEducationInc,UpperSaddleRiver,2004.

基因表达调控

教学要求：

1．掌握原核生物转录水平的调控方式和机理。

2．熟悉基因表达调控基本概念与原理。

3．了解真核生物的基因转录调控方式。

课时安排：

总学时4.0

第一节基因表达调控的基本概念1.0

第二节基因表达调控的基本原理1.0

第三节原核基因表达调节1.5

第四节真核基因表达调节0.5

重点：

1．原核生物转录水平的调控方式

2．乳糖操纵子调控模式

难点：

真核生物的基因转录调控方式

教学内容：

一、基因表达调控的基本概念

1．基因表达是指基因转录及翻译的过程

2．基因表达具有时间特异性和空间特异性

3．基因表达的方式及调节存在很大的差异组成性表达、诱导和阻遏表达。

4．基因表达调控为生物体学生长、发育所必需适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。

二、基因表达调控的基本原理

1．基因表达调控呈现多层次和复杂性

2．基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节

三、原核基因表达调节

1．原核基因转录调节特点σ因子决定RNA聚合酶识别特异性、操纵子调控模型和阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。

2．操纵子调控模式在原核基因转录起始调节中具有普遍性乳糖操纵子结构、阻遏蛋白的负调节、cAMP-CAP的正调节、协调调节。

3．原核生物具有不同的转录终止调节机制

4．原核生物在翻译水平同样受到多个环节的调节

四、真核基因表达调节

1．真核基因组具有独特的结构特点

2．真核基因表达调控更为复杂

3．RNAPolI和PolIII转录体系的调节相对简单

4．RNAPolII转录起始的调节非常复杂顺式作用元件、反式作用因子、mRNA转录激活及其调节。

5．RNAPolII转录终止的调节机制尚不清楚

6．转录后水平的调节也是基因表达调控的重要环节

7．基因表达在翻译水平以及翻译后阶段仍然可以受到调节

中、英文专业词汇：

promoter

启动子

lacoperon

乳糖操纵子

temporalspecificity

时间特异性

spatialspecificity

空间特异性

housekeepinggene

管家基因

constitutiveexpression

组成性基因表达

induction

诱导

repression

阻遏

operator

操纵序列

cis-actingelement

顺式作用元件

trans-actingfactor

反式作用因子

repressor

阻遏物

activator

激活物

catabolitegeneactivationprotein

CAP分解代谢物基因激活蛋白

attenuation

转录衰减

attenuator

衰减子

enhance

增强子

generaltranscriptionfactor

基本转录因子

zincfinger

锌指

思考题：

1．原核生物基因表达调控的基本原理是什么？

2．乳糖操纵子是如何实现基因表达调控的？

3．顺式作用元件、反式作用因子在真核基因表达调节中的作用是什么？

参考书：

1．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,LubertStryer.Biochemistry.6thed.NewYork:

W.H.Freeman,2007.

2．RobertH.GlewandMiriamD.Rosenthal.Clinicalstudiesinmedical

biochemistry.3rded.NewYork:

OxfordUniversityPress,2007.

3．药立波，冯作化，周春燕。

医学分子生物学。

第三版，人民卫生出版社，2008。

4．BenjaminLewin.GeneVIII.NewJersey:

PearsonEducationInc,UpperSaddleRiver,2004.

基因重组与基因工程

教学要求：

1．掌握自然界的基因转移和重组。

2．熟悉重组DNA技术的相关概念。

3．掌握重组DNA技