藥學分子生物學教學大綱

PAGE1PAGE2《分子生物學》教學大綱MolecularBiology(供4年制藥學專業(yè)使用)一、課程目標1、課程的性質(zhì)和目的分子生物學（MolecularBiology）是一門基礎醫(yī)學與藥學的必修課程，主要是在分子水平上闡明生命現(xiàn)象與本質(zhì)的科學，是現(xiàn)代生命科學的“共同語音”，與醫(yī)藥學有著緊密的聯(lián)系。分子生物學又是生命科學中進展迅速的前沿學科，它的理論和技術(shù)已經(jīng)滲透到其它基礎醫(yī)學和藥學的各個領(lǐng)域，其核心內(nèi)容是通過生物的物質(zhì)基礎——核酸、蛋白質(zhì)、酶等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互作用等運動規(guī)律的研究來闡明生命分子基礎，從而探討生命的奧秘。藥學的研究對象是應用于人類疾病的診斷、預防和治療的藥物。由于分子生物學的新理新技術(shù)不斷滲入到藥學研究領(lǐng)域，從而使藥物研究以化學、藥學的培養(yǎng)模式逐漸轉(zhuǎn)化成為以生命科學、藥學和化學相結(jié)合的新藥模式。此時，藥學分子生物學（PharmaceuticalMolecularBiology）的概念也就應運而生。藥學分子生物學的研究內(nèi)容仍主要以核酸（基因）的分子生物學為線索，從基因展開，圍繞DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和基因表達調(diào)控等方面予以論述，同時將分子生物學的原理、機制和技術(shù)運用于醫(yī)藥工業(yè)，為近代醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展服務。近年來，隨著分子生物學的迅速發(fā)展促進了人們對許多疾病如惡性腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病等重大疾病的認識，隨之出現(xiàn)了基因診斷和基因治療的新方法。可以相信，隨著生物化學與分子生物學的進一步發(fā)展，必將給新藥研究帶來全新的理念。因此，學習和掌握藥學分子生物學的基本知識，除了更好地理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)與人體正常生理過程的分子機制外，更重要的是為進一步學習藥學其它課程和將來從事新藥研究打下扎實的理論基礎。2、本課程與其它課程的聯(lián)系在21世紀，分子生物學是一門重要的醫(yī)藥學專業(yè)基礎課，主要采用化學的原理和方法探討生命奧秘。因此學好分子生物學的前題既需要一定的醫(yī)學基礎知識，又需要相當?shù)幕瘜W理論，如：生物遺傳學、細胞生物學、生物化學、無機化學、有機化學、藥物化學等；而掌握分子生物學又為學好后續(xù)課程——藥理學、藥劑學、藥物分析、病理生理學、免疫學等課程奠定堅實的理論基礎。二、課程學時分配總學時45，其中理論36學時，實踐教學（實驗9學時），課程主要內(nèi)容和學時分配見課程學時分配表。課程學時分配表教學環(huán)節(jié)時數(shù)課程內(nèi)容理論實踐教學習題及討論小計實驗實訓見習其他第一章：遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能268第二章：染色質(zhì)、染色體、基因和基因組22第三章：DNA的復制、突變、損傷和修復66第四章：轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工55第五章：蛋白質(zhì)生物合成—翻譯44第六章：基因表達的調(diào)控55第七章：基因工程及其在醫(yī)藥工業(yè)中的應用12315三、建議教材和教學參考書目1.教材：史濟平藥學分子生物學（第3版）北京：人民衛(wèi)生出版社，20072.主要參考書=1\*GB2⑴本杰明，盧因基因VIII余龍，江松敏，趙壽元主譯北京：科學出版社，2005=2\*GB2⑵朱玉賢《現(xiàn)代分子生物學》第三版北京：高等教育出版社，2007。

=3\*GB2⑶《分子遺傳學》張玉靜，科學出版社，2000年。

=4\*GB2⑷《分子生物學》羅伯特.維弗主編，劉進元等譯，清華大學出版社，2007年。

=5\*GB2⑸《精編分子生物學實驗指南》F.奧斯伯等著顏子穎、王海林等譯科學出版社，2008。

四、課程考核本課程為考查課，采用理論課閉卷考試評定成績。五、課程教學內(nèi)容及基本要求通過理論教學，使學生逐步掌握藥學分子生物學的基本知識和基本理論，學會從分子水平上分析和探討疾病的發(fā)病機制，從而為藥學研究服務，并運用分子生物學的理論與技術(shù)解決藥學研究領(lǐng)域中的實際問題。同時，通過各種教學活動盡量使學生掌握生物化學及分子生物學領(lǐng)域的基本實驗技術(shù)，了解學科重要的新進展和新技術(shù)，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力，為學習后續(xù)的課程打下堅實的基礎。第一章遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能【目的要求】掌握DNA和RNA的分子組成，核苷酸之間的連接方式。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)及維持穩(wěn)定的因素。三種RNA分子的結(jié)構(gòu)特點及功能。熟悉DNA的變性、復性和分子雜交、增色效應、DNA的解鏈溫度（Tm）、核酶、端粒與端粒酶等概念。病毒核酸的一般特征，反義核酸的概念。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】DNA的結(jié)構(gòu)與功能一、DNA一級結(jié)構(gòu)與種屬的差異二、DNA的二級結(jié)構(gòu)—雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三、DNA的三級結(jié)構(gòu)四、三鏈DNARNA的結(jié)構(gòu)與功能一、mRNA、tRNA、rRNA二、其他小分子RNA第三節(jié)核酸的分子雜交一、核酸分子雜交的基本原理二、核酸探針及標記三、核酸的雜交與應用第四節(jié)反義核酸及藥物一、反義核酸概念二、反義技術(shù)與藥物第五節(jié)RNAi一、RNAi的發(fā)現(xiàn)及作用方式RNAi的應用【教學方法和時數(shù)】講授、多媒體2學時本章重點是掌握DNA結(jié)構(gòu)層次的概念及具體的結(jié)構(gòu)種類，熟悉RNA的結(jié)構(gòu)及功能，熟悉核酸干擾技術(shù)及印記技術(shù)。課外作業(yè)：名詞解釋：DNA一級結(jié)構(gòu)、分子雜交、印記技術(shù)、RNAi簡答題：DNA二級結(jié)構(gòu)要點第二章染色質(zhì)、染色體、基因和基因組【目的要求】掌握基因的定義和功能，原核生物和真核生物的基因特征，基因組的定義及結(jié)構(gòu)特點，人類基因組的定義。熟悉染色質(zhì)和染色體的形態(tài)，化學組成。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)染色質(zhì)和染色體一、染色質(zhì)和染色體的形態(tài)：（一）染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)（二）、染色體的結(jié)構(gòu)要素二、染色質(zhì)和染色體的化學成分及組成染色質(zhì)和染色體的功能第二節(jié)基因一、基因的分子生物學定義：二、原核生物基因特性；三、真核生物基因特征；四、細胞器基因五、原核和真核細胞中基因和順反子的關(guān)系第三節(jié)基因組一、基因組的定義，二、基因組的結(jié)構(gòu)特點（一）原核生物基因組結(jié)構(gòu)；（二）真核生物基因組結(jié)構(gòu)；（三）線粒體基因組結(jié)構(gòu)；（四）葉綠體基因組結(jié)構(gòu)。細胞器基因組結(jié)構(gòu)。人類基因組【教學方法和時數(shù)】課堂講授、多媒體演示2學時本章難點是原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)的特點，要求學生熟練掌握原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點，并注意兩者的區(qū)別。此外，基因也是本章的重點內(nèi)容之一，要求學生熟練掌握基因的概念、化學本質(zhì)及基本結(jié)構(gòu)。課外作業(yè)：一、名稱解釋：基因；基因組；外顯子；內(nèi)含子；斷裂基因；端粒；基因家族；基因超家族；DNA指紋二、問答題：=1\*GB3①簡述真核生物基因組結(jié)構(gòu)的特點。=2\*GB3②試分析原核生物與真核生物基因組結(jié)構(gòu)的不同點。第三章DNA的復制、突變、損傷和修復【目的要求】掌握半保留復制的概念、特點，參加復制的物質(zhì)，各種酶在復制中的作用。岡崎片段、Klenow片段、端粒、端粒酶、突變、逆轉(zhuǎn)錄、cDNA的的概念。端粒與端粒酶的結(jié)構(gòu)特點與功能，逆轉(zhuǎn)錄酶催化的反應，逆轉(zhuǎn)錄研究的意義。熟悉DNA合成過程，突變的分子類型及DNA損傷修復的主要方式，真核生物DNA聚合酶。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)DNA的復制一、DNA復制的一般特征二、原核生物的DNA的復制三、真核生物的復制四、線粒體DNA復制】五、噬菌體和病毒DNA的復制第二節(jié)基因突變一、突變的概念和類型：二、突變原因第三節(jié)DNA修復系統(tǒng)一、復制修復二、損傷修復：三、復制后修復四、限制與修飾五、修復與疾病【教學方法和時數(shù)】課堂講授、多媒體演示6學時本章難點是DNA復制中的酶學問題，要求學生熟練掌握參與DNA復制的酶或蛋白質(zhì)，以及這些酶或蛋白質(zhì)作用特點和在復制過程中的順序及功能。重點掌握原核生物的DNA復制過程，對于真核生物只要熟悉與原核生物復制的不同。此外，復制的基本規(guī)律也是本章的重點內(nèi)容之一，要求學生熟練掌握DNA復制的四大規(guī)律，以及半保留復制、半不連續(xù)復制、前導鏈、隨從鏈和岡崎片段等的概念。課外作業(yè)：一、名稱解釋：中心法則；半保留復制；岡崎片段；端粒；逆轉(zhuǎn)錄；DNA損傷；轉(zhuǎn)座二、問答題：=1\*GB3①簡述原核生物DNA復制過程中有哪些酶或蛋白質(zhì)參加，各有何作用。=2\*GB3②試分析端粒是如何維持DNA復制的完整性。=3\*GB3③原核生物的3種DNA聚合酶有何共同特征和區(qū)別？=4\*GB3④簡述DNA復制的基本特征。=5\*GB3⑤試述DNA損傷的類型以及DNA修復的類型。=6\*GB3⑥D(zhuǎn)NA重組有哪些類型？各概念如何？第四章轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工【目的要求】掌握復制和轉(zhuǎn)錄的異同點，大腸桿菌RNA聚合酶的組成，核心酶、全酶的作用。不對稱轉(zhuǎn)錄、結(jié)構(gòu)基因、模板鏈、編碼鏈、有意義鏈、反意義鏈、斷裂基因、外顯子、內(nèi)含子、核酶的概念。熟悉RNA編輯的概念，RNA合成過程，真核生物mRNA的前體加工。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)轉(zhuǎn)錄的基本原理一、基本概念；二、轉(zhuǎn)錄與復制的異同；第二節(jié)與轉(zhuǎn)錄起始和終止有關(guān)的DNA結(jié)構(gòu)一、原核生物啟動子和終止子二、真核生物啟動子三、轉(zhuǎn)錄起始位點的結(jié)構(gòu)差異第三節(jié)原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄及抑制劑一、原核生物轉(zhuǎn)錄的起始二、原核生物轉(zhuǎn)錄的延長三、原核生物轉(zhuǎn)錄的終止和新合成RNA鏈的釋放四、真核生物的轉(zhuǎn)錄五、RNA生物合成抑制劑第四節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工及其機制一、mRNA的前體加工二、rRNA的前體加工三、tRNA前體加工四、RNA剪接五、催化活性六、A編輯【教學方法和時數(shù)】課堂講授、多媒體演示5學時本章難點是原核生物的轉(zhuǎn)錄，要求學生熟練掌握原核生物轉(zhuǎn)錄起始和轉(zhuǎn)錄延長中的RNA聚合酶的變化，理解轉(zhuǎn)錄延長中的轉(zhuǎn)錄空泡形成原因，掌握原核生物轉(zhuǎn)錄終止的兩種機制。此外，轉(zhuǎn)錄的基本特征及與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的調(diào)控元件也是本章的重點內(nèi)容，要求學生掌握并理解不對稱轉(zhuǎn)錄的含義，掌握啟動子的概念，以及原核生物和真核生物啟動子的構(gòu)成組件。課外作業(yè)：一、名稱解釋：不對稱轉(zhuǎn)錄；編碼鏈；模板鏈；通用轉(zhuǎn)錄因子；特異轉(zhuǎn)錄因子；mRNA編輯二、問答題：=1\*GB3①簡述復制和轉(zhuǎn)錄的相似點和區(qū)別點。=2\*GB3②簡述原核生物轉(zhuǎn)錄終止方式。=3\*GB3③簡述原核生物啟動子的結(jié)構(gòu)與功能。=4\*GB3④簡述真核生物RNA加工成熟特點。第五章蛋白質(zhì)生物合成-翻譯及翻譯后過程【目的要求】掌握參與翻譯的物質(zhì)，mRNA、tRNA、rRNA的作用，遺傳密碼的特性，氨基酰-tRNA合成酶的作用。遺傳密碼、SD序列、信號肽、分子伴侶的概念。熟悉核蛋白體循環(huán)過程，蛋白質(zhì)的靶向輸送過程，幾種促進蛋白質(zhì)折疊的大分子。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)遺傳密碼一、遺傳密碼及密碼的破譯二、遺傳密碼的性質(zhì)三、閱讀框架第二節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成一、生物合成的模板-mRNA（一）原核生物mRNA的特點；（二）真核生物mRNA的特點；二、蛋白質(zhì)生物合成的場所-核糖體三、蛋白質(zhì)生物合成的機制（一）合成元件-tRNA、rRNA和蛋白質(zhì)因子（二）合成過程-起始、延長、終止四、多聚核蛋白體循環(huán)第三節(jié)蛋白質(zhì)合成后的折疊與修飾加工一、蛋白質(zhì)的正確折疊為其功能的基礎二、細胞內(nèi)蛋白質(zhì)正確折疊的質(zhì)量保障機制三、蛋白質(zhì)翻譯后的加工修飾的方式及對功能蛋白的重要性第四節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運一、新合成的蛋白質(zhì)的分類運輸?shù)囊话慵毎麑W過程二、蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運的相關(guān)理論三、原核和真核生物的蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運【教學方法和時數(shù)】課堂講授、多媒體演示4學時本章難點是原核生物的蛋白質(zhì)合成，要求學生熟練掌握蛋白質(zhì)合成起始階段的過程，以及原核生物mRNA準確定位于核糖體的機制，掌握蛋白質(zhì)延長階段的核蛋白體循環(huán)的概念及過程，掌握參與核蛋白體循環(huán)的延長因子種類及其作用，掌握原核生物釋放因子的種類及在蛋白質(zhì)合成終止中的作用。此外，參與蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)也是本章重點內(nèi)容之一，要求學生熟練掌握3種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用，以及密碼子的概念和特點。熟悉蛋白質(zhì)翻譯后加工與靶向輸送。課外作業(yè)：一、名稱解釋：密碼子；氨基酸負載；核蛋白體循環(huán)；信號序列二、問答題：=1\*GB3①簡述遺傳密碼的基本特點。=2\*GB3②簡述3種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用。=3\*GB3③簡述原核生物肽鏈合成的主要步驟。=4\*GB3④簡述蛋白質(zhì)生物合成的加工修飾的方式。第六章基因表達的調(diào)控【目的要求】掌握基因、基因組、基因表達、基因表達的時間特異性和空間特異性、組成性表達、管家基因、順式作用元件、反式作用因子、啟動子、增強子、沉默子、操縱子、反義RNA的概念。真核生物基因結(jié)構(gòu)特點。熟悉原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點，乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)機制，真核啟動子的種類和功能，基本轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)錄因子特異的DNA結(jié)合域（鋅指、亮氨酸拉鏈、螺旋-環(huán)-螺旋）的結(jié)構(gòu)特點。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)概述一、基因表達調(diào)控的元件和作用方式（一）基因表達的概念（二）基因表達調(diào)控的方式二、原核生物與真核生物的基因調(diào)控策略第二節(jié)原核基因表達調(diào)控一乳糖操縱子二、色氨酸操縱子三、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控四、翻譯水平調(diào)控第三節(jié)真核基因表達調(diào)控一、染色質(zhì)水平的調(diào)控；二DNA水平的調(diào)控；三、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（一）順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement)反式作用因子；【教學方法和時數(shù)】課堂講授、多媒體演示5學時本章難點是原核生物基因表達調(diào)控，要求學生熟練掌握操縱子的概念，掌握乳糖操縱子結(jié)構(gòu)組成，以及乳糖操縱子的正性調(diào)節(jié)、負性調(diào)節(jié)及協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)機制，理解色氨酸操縱子的衰減機制。此外，真核生物RNApol=2\*ROMANII轉(zhuǎn)錄起始水平的調(diào)控也是本章重點內(nèi)容之一，要求學生熟練掌握順式作用元件的概念及種類，反式作用因子的概念，以及轉(zhuǎn)錄因子的類型和結(jié)構(gòu)特點。課外作業(yè)：一、名稱解釋：基因表達；組成型表達；順式作用元件；反式作用因子；操縱子；增強子二、問答題：=1\*GB3①簡述真核生物基因表達調(diào)控的特點。=2\*GB3②簡述乳糖操縱子的作用機制。=3\*GB3③簡述色氨酸操縱子的衰減機制?；蚬こ碳捌湓卺t(yī)藥工業(yè)只的應用【目的要求】掌握基因重組、基因工程、同源重組、DNA克隆、限制性核酸內(nèi)切酶、回文結(jié)構(gòu)、目的基因、基因載體、cDNA的概念。重組DNA技術(shù)的基本原理和操作步驟。熟悉自然界基因重組的類型，重要的DNA重組工具酶，基因載體的選擇和構(gòu)建。了解其余內(nèi)容?！窘虒W內(nèi)容】第一節(jié)基因工程的誕生、原理和發(fā)展一、基因工程的基本原理二、基因工程技術(shù)的技術(shù)路線及應用第二節(jié)基因工程相關(guān)的酶學一、限制性核酸內(nèi)切酶與DNA分子體外切割（一）限制性內(nèi)切酶的定義、命名和分類（二）限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點二、DNA連接酶三、聚合酶四、DNA和RNA的修飾酶五、核酸酶第三節(jié)基因工程的載體一、載體的概念和條件二、質(zhì)粒載體三、λ噬菌體載體四、Ｍ13絲狀噬菌