资源与环境学院农业资源与环境（本硕博班）专业课程介绍

分子生物学‖

Molecular biology‖

课程编号：03600014j

适用专业：农业资源与环境（本硕博班）

总学时数： 32（32/0）

总学分：2.0

课程类型：专业基础

先修课程：普通化学，有机化学，普通微生物学

大纲主撰人：刘华晶

内容简介

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科学，分子生物学已成为生物技术专业教学计划中重要的核心课程，因此它是十分重要的一门必修课程，是培养造就生物技术和生命科学高层次专门人才所需基本素质的重要课程。

本门课程的主要内容包括：染色体与DNA、基因和基因组、现代分子生物学的研究方法与技术、转录、翻译、原核生物基因表达与调控、真核生物基因表达调控、癌和病毒的分子生物学、基因与发育。

通过分子生物学知识的传授，培养学生从分子水平上去分析、理解生命现象与过程，培养学生思考与探索生命的奥秘的能力。为生物技术的分子生物学实验提供强实的理论基础。该课程要求学生掌握现代分子生物学基本理论和基本技术，为其它专业课的学习和今后的发展奠定基础。

教学大纲

一、课堂讲授部分

（一）分章节列出标题、各章节要点及授课时数

第一章  绪论（2学时）

内容包括：

1.1分子生物学的产生

1.2分子生物学发展简史

1.3分子生物学的研究内容

1.4分子生物学的现状及展望。

※本章要点：要求掌握了解分子生物学的重要地位、发展历程、研究的内容、发展应用前景。重点掌握分子生物学的主要研究内容

主要内容：分子生物学发展简史、分子生物学的研究内容

第二章染色体与DNA（5学时）

内容包括：

2.1染色体的结构

2.2 DNA的双螺旋结构

2.3 DNA复制

2.4 DNA重组

2.5 DNA损伤修复和基因突变

※本章要点：要求掌握遗传物质的性质、结构、复制、重组。DNA的双螺旋结构与DNA的功能和复制之间的关系，以及DNA拓扑异构酶在解决细胞中DNA拓扑结构中的重要性；原核－II型拓扑异构酶的作用；真核－染色体复制的末端问题以及端粒酶的作用。

主要内容：DNA复制的化学反应，聚合酶的结构与催化；不同蛋白因子是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同，不同DNA聚合酶的作用；不同蛋白因子和聚合酶是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同；

主要教学环节的组织：讲授为主，辅助一定量的课堂习题和分组讨论。

第三章转录（4学时）

内容包括：

3.1转录的基本原理

3.2转录酶与转录因子

3.3启动子与终止子

3.4转录的机制

3.5转录产物的后加工

3.6 RNA的剪接

※本章要点：要求掌握生物信息的传递——从DNA到RNA整个转录的原理、过程、机制及转录产物的后加工。 RNA可以折叠成高级结构的机制，不同核酶的结构与功能；核心启动子的结构，以及普通转录因子组装起始复合物的过程；因为染色体高级结构的原因，体内转录需要Mediator复合物的作用；RNA聚合酶II CTD结构域所结合蛋白因子的顺序置换与前体mRNA的5'加帽，内含子剪接，3'加尾和转录终止

主要内容：不同类型内含子分布和RNA剪接的化学性质；密码的简并性，遗传密码使用原则。

第四章 翻译（4学时）

内容包括：

4.1 遗传密码

4.2 tRNA的结构与功能

4.3核糖体的结构与功能

4.4 mRNA的特征

4.5蛋白质合成的生物学机制

4.6蛋白质修饰、加工、剪接，*蛋白质家族

4.7蛋白质转运机制，蛋白质功能的综合分析。

※本章要点：要求掌握生物信息的传递——从mRNA到蛋白质整个翻译过程、原理、机制。mRNA的功能、转运RNA的功能，结构，以及氨基酸装载过程 、开放阅读框决定多肽序列，原核和真核mRNA上的翻译元件；氨基酸装载的识别功能；核糖体（翻译机器）组装与循环，翻译的化学特性，核糖体的催化功能。翻译循环以原核为模型，强调真核的不同点。

主要教学环节的组织：讲授为主，给学生留一定量的思考题，让学生课后通过查阅资料加深对知识的了解。

第五章现代分子生物学的研究方法与技术（2学时）

内容包括：

5.1克隆的概念和基因克隆的主要载体系统

5.2基因分离克隆的策略

5.3聚合酶链式反应，定量PCR概念

5.4核酸分子的杂交

5.5核苷酸序列分析

5.6基因沉默与基因剔除

5.7研究核酸与蛋白相互作用的技术。

※本章要点：要求掌握克隆的概念，了解基因克隆的原理及方法，基因克隆的主要载体系统，熟悉分子生物学的基本方法技术。 电泳，酶切，杂交（Southern），PCR技术的原理，过程和应用。克隆载体与克隆技术，基因组和cDNA文库建立

主要内容：核酸技术－测序：普通测序，基因组测序和序列分析；外源基因表达方法，RNA和蛋白质的提取，分析与鉴定；蛋白质与核酸相互作用的研究

第六章原核生物基因表达与调控（6学时）

内容包括：

6.1原核基因表达调控总论

6.2乳糖操纵子与负控制诱导系统

6.3色氨酸操纵子与负控制阻遏系统

6.4其他操纵子及转录后调控。

※本章要点：掌握原核基因调控机制的类型与特点；弱化子对基因活性的影响；乳糖操纵子与负控制诱导系统;降解物对基因活性的调节。 调控蛋白参与的招募调控；异构调控；基因表达中的调控位置；Lac 阻遏物的抑制和cAMP响应蛋白的激活；：Trp 阻遏物的作用（起始调控）和弱化作用（转录后）。

主要内容：调控的基本原则；细菌在转录起始的调控1：Lac操纵子；细菌的转录起始后调控1：Trp操纵子。

第七章真核生物基因表达调控（5学时）

内容包括：

7.1真核生物的基因结构与转录活性

7.2真核基因的转录

7.3反式作用因子

7.4真核基因转录调控的主要模式

※本章要点：要求掌握真核生物的基因结构与转录活性,真核基因表达与调控过程，原核与真核基因表达与调控的异同。 激活因子具有可分离的DNA结合和激活结构域，DNA结合和激活结构域的特点；   信号整合；信号一般会被传送到转录调控因子通过信号传导。

主要内容：真核保守的调控机制；真核激活因子可以招募蛋白复合物以促进转录；转录激活因子可以协同作用以整合信号；HO基因表达的控制；组合调控与啤酒酵母的交配型控制；信号传导与转录调控

第八章癌和病毒的分子生物学（4学时）

8.1 肿瘤与癌症

8.2 病毒分子生物学研究内容

8.3 DNA病毒的分子生物学

8.4 RNA病毒的分子生物学

8.5 反转录病毒的分子生物学

教学目的和要求：要求掌握通过分子生物学技术的各种手段对各类疾病的研究进展。

重点和难点：DNA、RNA病毒的分子生物学

主要内容：肿瘤、癌症、乙肝病毒、艾滋病等当代常见疾病的分子生物学研究方法。

主要教学环节的组织：通过大量实例对本章知识进行讲解。

（二）教材及主要参考书

1．教材： 卢向阳，分子生物学，中国农业出版社，2003年12月。

2．主要参考书：（2000年后出版的书籍）

1）. 叶林柏，郜金荣编著.基础分子生物学，科学出版社，2004年8月。

2）. 分子生物学，第二版，（英）P.C.特纳，刘进元等译，科学出版社。

3）.张玉静主编.分子遗传学，科学出版社，2000年4月。

4）.分子生物学实验指导，魏群主编，高等教育出版社。

5）.《现代分子生物学（第五版）》朱玉贤主编  高等教育出版社2019年。

教学大纲说明

一、教学目的、课程性质任务，与其他课程的关系，所需先修课程。

分子生物学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科学，分子生物学已成为生物技术专业教学计划中重要的核心课程，因此它是十分重要的一门必修课程，是培养造就生物技术和生命科学高层次专门人才所需基本素质的重要课程。通过本课程的学习，可使学生在分子水平上去分析、理解生命的奥秘，并运用相关理论和原理去分析和解决实际问题，有利于提高学生科学素养、树立正确的科学观、培养分析问题解决问题的能力，为生物技术拓展和生命科学的纵深发展奠定坚实的基础。

二、教学要求及选编教材的依据。

教学活动能力培养要求：通过分子生物学知识的传授，培养学生从分子水平上去分析、理解生命现象与过程，培养学生思考与探索生命的奥秘的能力。通过分子生物学实验，培养学生基本的分子生物学实验技能和基本的科学素养，以及分析和解决实际问题的能力。

三、教学环节和教学方法。

分子生物学注意体现学生为主体、教师为主导的讨论式教学，多采用启发式、讨论式的教学方法，激发学生的学习积极性。主要使用多媒体，采取讲授和讨论相结合方式进行教学。

充分利用现代教育技术多媒体手段进行教学，理论联系实际，让学生通过实验更好的理解书本的知识，取得良好的效果。

四、改革思路和说明。

采取普遍联系的学习方法，结合先修课程，从遗传与信息表达的角度更多地思考，并与生物技术大实验相结合，理论联系实践。建议学生参与相关课题研究，关注学科发展前沿和分子生物技术的开发与利用。