《分子生物学》课程教育教学规范Word格式文档下载.docx

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2.掌握PCR方法，及感受态制备和转化筛选方法；

3.了解生命科学发展的方向与前沿，及其在有关领域的应用与前景。

4.在教师的指导下能设计和组合实验内容，对实验结果能进行综合判断分析和解释；

（三）素质目标

通过《分子生物学》课程的学习，培养培养学生对科学探索过程的领悟，对科学精神的认同，使学生具有严谨求学的科学态度，刻苦钻研的学习品质，较强的探索驱动力和严谨敏捷的科学思维，同时具备基本的从事分子生物学专业研究的专业素质和技能，良好的社会责任感和职业道德，及其团队合作精神和奉献精神。

三、课程知识体系描述

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。

一个知识领域可以分解成若干个知识单元，一个知识单元又包括若干个知识点。

知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。

《分子生物学》的知识体系是由4个知识领域中的7个知识单元构成。

（一）分子生物学的知识体系

染色体与遗传信息的传递（ST）；

分子生物学研究方法（MA）；

遗传信息的表达调控（TR）

（二）数据结构的知识体系（见附录1）

《分子生物学》的知识体系说明了分子生物学的知识领域、知识单元和知识点，以及哪个单元是核心，哪个单元是选修，以及参考学时等。

本部分关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述见附录1。

（三）数据结构的知识体系汇总表

知识领域

核心知识单元（参考学时）

选修知识单元（参考学时）

染色体与遗传信息的传递（ST）

分子生物学研究方法（MA）

ST1染色体与DNA

（2）

ST2DNA的复制

（2）

ST3生物信息的传递（上）---从DNA到RNA（12）

ST4生物信息的传递（下）---从mRNA到蛋白质（12）

MA1分子生物学研究方法（上）（6）

MA2分子生物学研究方法（下）（6）

TR1基因的表达与调控（上）---原核基因表达调控模式（6）

TR2基因的表达与调控（下）---真核基因表达调控的一般规律（6）

疾病与人类健康

（2）

基因与发育

（2）

基因组与比较基因组学

（2）

四、课程描述

课程名称：

分子生物学

参考学时：

48+32

参考学分：

4

课程简介：

分子生物学是从分子水平研究基因的结构和功能的一门学科。

主要研究核酸，蛋白质等生物大分子的功能，形态结构特征及其重要性和规律性。

通过学习分子生物学，了解分子生物学的发展历史以及最新研究成果；

要求熟练掌握和详细了解DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的功能、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控的本质；

分子生物学的发展依赖于现代分析和研究技术，因此，配合分子生物学实验课程，有必要了解一些分子生物学的重要研究方法。

前导课程：

《微生物学》、《生物化学》、《遗传学》

课程提纲：

（1）染色体与DNA

（2）DNA的复制

（3）生物信息的传递——从DNA到RNA

（4） 

生物信息的传递——从mRNA到蛋白质

（5）分子生物学研究法——DNA、RNA及蛋白质操作技术

（6）分子生物学研究法——基因功能研究技术

（7）原核基因表达调控

（8）真核基因表达调控

（9）疾病与人类健康

（10） 

基因与发育

（11） 

基因组与比较基因组学

涵盖知识单元：

ST1、ST2、ST3、ST4、MA1、MA2、TR1、TR2。

涵盖实验项目：

IE1、IE2、IE3、IE4、IE5、IE6、IE7、IE8。

说明：

本课程适用于生物科学专业、生物科学专升本专业、生物技术专业以及生物工程专业各专业方向。

五、课程主要教学方式

（一）课堂讲授

1.课堂讲授内容

染色体、核酸的结构、性质及功能，包括染色体的结构，DNA的结构，DNA的复制、RNA的生物合成、蛋白质生物合成；

遗传信息的储存、传递（涵盖知识单元ST1、ST2、ST3）。

分子生物学研究方法，包括DNA、RNA及蛋白质操作技术和基因功能研究技术（涵盖知识单元MA1、MA2、）

基因的表达调控，包括原核生物的基因表达调控和真核生物的基因表达调控。

（涵盖知识单元TR1、TR2、）

2.教学方法：

在教学方法上，讲课、讨论和专题讲座等多种形式并用，以科学、生动灵活的讲授方式传授知识，培养学生的创造思维。

在课堂教学过程中，尽可能充分利用图片、动画、视频等多种教学手段，它们的优点在于向学生提供感性材料，有利于正确理解和掌握抽象的基础理论，也有助于集中学生的注意力和思维想象力，激发学生学习兴趣，使现代化的教学手段成为学习知识的桥梁，达到提高课堂教学水平的目的。

3.教学手段：

本课程采用统一进度、统一大纲，采取灵活多样的教学手段。

主要有课堂实验、多媒体教学、网络教学手段和课后练习手段。

通过制作大量的幻灯片、投影片、教学录像片和多媒体教学软件，将抽象的概念直观化、复杂的问题简明化，使学生对教学内容一目了然。

（二）讨论课：

课堂讨论课2次，可以分别安排在蛋白质的生物合成和基因功能研究技术的教学过程中进行。

教师在教学过程中，还可以随时发现的学习问题或社会热点问题，组织学生进行分析和讨论，启发学生的研究性思维，从而充分挖掘学生的潜力，促进他们综合素质的提高。

（三）习题课：

习题课约2次，分别安排在蛋白质的生物合成和真核基因的表达调控。

习题课旨在加强学生对所学内容的理解，培养实际分析问题、解决问题能力，习题课占上课学时。

（四）实践课：

实验课程32学时。

实验课程首先培养学生基本实验技能，在此次基础上注重学生面向应用开展综合性和创新性实验的综合能力。

《分子生物学实验》是理论教学的深化和补充，具有较强的实践性。

生命学院的学生应该掌握分子生物学实验的基本知识和基本技术技能，包括掌握核酸类生物大分子分离、制备、分析、酶切、扩增、鉴定技术（比色、层析、电泳、离心等）的基本实验原理及操作技能。

同时掌握各种仪器的使用。

生物技术已成为新技术革命的优先发展领域，它包括：

基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程四大部分，其在21世纪的生命科学时代有着广阔的发展前景，但它们的发展都需要分子生物学的理论作指导。

加强分子生物学实验教学，有利于培养学生的实验基本技能、实验设计能力及创新思维，实现分子生物学课程教学目标。

实验课程内容分三个层次：

基础实验、综合设计性实验和设计性实验。

基础实验是一些加强学生基本实验技能训练的传统实验。

综合设计实验包括一些新近发展起来的分子生物学实验技术。

设计性实验由学生自拟题目，自选仪器，独立设计实验。

并对一些实验内容进行系统的优化组合。

实验一实验操作基本规范（IE1）

参考学时：

4学时

ST1、ST2、ST3、MA1、MA2、TR1、TR2

实验内容

介绍和学习标准的分子生物学实验室常规仪器设备操作原理与使用技术，一些特殊用途的仪器使用方法和注意事项。

学习实验基本技能和基础理论知识。

实验目标

（1）了解实验的常规仪器、设备、耗材。

（2）掌握分子生物学实验常用仪器的功能和使用方法。

实验二质粒DNA的提取纯化（IE3）

ST1、ST2、ST3、MA1、MA2、TR1、TR2

碱裂解法提取质粒DNA是根据共价闭合环状质粒DNA和线性染色体DNA在拓扑学上的差异来分离质粒DNA。

在pH值介于12.0-12.5这个狭窄的范围内，线性的DNA双螺旋结构解开而被变性，共价闭环质粒DNA的氢键会被断裂，但两条互补链彼此相互盘绕，仍会紧密地结合在一起。

当加入pH4.8乙酸钾高盐缓冲液恢复pH至中性时，质粒DNA复性迅速而准确，染色体DNA复性就不会那么迅速而准确，它们相互缠绕形成不溶性网状结构，而复性的质粒DNA恢复原来构型，保持可溶性状态。

通过离心，染色体DNA与不稳定的大分子RNA，蛋白质-SDS复合物等一起沉淀下来而被除去，最后用酚氯仿抽提纯化上清液中的质粒DNA。

（1）了解碱裂解法提取质粒的基本原理和主要应用

（2）掌握碱裂解法提取质粒的实验方法和各种试剂在提取过程中的作用。

实验三琼脂糖凝胶电泳（IE3）

琼脂糖凝胶电泳是分离和纯化DNA片段的常用技术。

把DNA样品加入到一块包含电解质的多孔支持介质（琼脂糖凝胶）的样品孔中，并置于静电场上。

由于DNA分子的双螺旋骨架两侧带有含负电荷的磷酸根残基，因此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，因而可依据DNA分子的大小来使其分离。

通过本实验学习琼脂糖凝胶电泳检测DNA的方法和技术。

实验四限制性内切核酸酶的酶切与鉴定（IE5）

本实验为EcoRI对质粒pUC18的小量酶切。

在质粒的双链环状DNA分子上有多个限制性内切核酸酶酶切位点。

在用特定的限制性内切核酸酶对质粒进行酶切反应后，通常可采用琼脂糖凝胶电泳进行鉴定酶切效果。

学习掌握核酸的酶切的方法及连接方法

实验五基因组DNA提取纯化（IE5）

制备DNA的原则是既要将DNA与蛋白质、脂类和糖类等分离，又要保持DNA分子的完整。

提取DNA的一般过程是将分散好的组织细胞在含SDS（十二烷基硫酸钠）和蛋白酶K的溶液中消化分解蛋白质，再用酚和氯仿/异戊醇抽提分离蛋白质，得到的DNA溶液经乙醇沉淀使DNA从溶液中析出。

（1）掌握基因组DNA分离的一般思路和技术。

（2）熟练掌握离心分离核酸物质的技术操作方法。

实验六PCR（IE6）

聚合酶链式反应（PolymeraseChainReaction，PCR）是一种体外核酸扩增系统，其原理类似DNA分子的天然复制过程，是将在待扩增的DNA片段和与其两侧互补的两个寡聚核苷酸引物，经变性、退火和延伸若干个循环后，DNA扩增2n倍。

该技术已成为分子生物学中一种有助于DNA克隆及基因分析的必需工具。

掌握PCR基本原理和操作方法

实验七感受态细胞的制备和转化（IE7）

本实验以E.coli为受体细胞，用CaCl2处理受体菌使其处于感受态，然后与pUC18质粒共保温实现转化。

将经过转化后的全部受体细胞进行适当稀释，在含有氨卞青霉素的平板培养基上培养，只有转化体才能存活，而未有转化的受体细胞则因无抵抗氨卞青霉素的能力而死亡。

（1）了解感受态细胞制备的方法

（2）了解感受态细胞转化的方法

（3）掌握CaCl2处理制备感受态细胞的技术

实验八细胞总RNA的提取（IE8）

由于细胞内的大部分RNA是以核蛋白复合体的形式存在，所以在提取RNA时要利用高浓度的蛋白质变性剂，迅速破坏细胞结构，使核蛋白与RNA分离，释放出RNA。

再通过酚、氯仿等有机溶剂处理、离心，使RNA与其他细胞组分分离，得到纯化的总RNA。

（1）学习RNA的分离纯化的基本原理；

（2）掌握在细胞中提取RNA的原则及操作要点；

（五）课外作业：

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果，拓宽学生知识面的重要环节。

每周教师应布置一定量的作业，加深学生对所学知识的理解。

巩固所学知识，培养学生分析和解决问题能力，激发学生学习兴趣。

（六）自主学习：

自学内容教师可根据学生具体情况进行分配，主要安排在各章节易于理解的内容上，自学不占上课学时。

学生可利用查询参考书、上网和看多媒体资料等多种途径，拓宽信息渠道，开阔思路。

也可与教师或其他学习者共同探讨学习方法、交流学习体会、交流学习材料，提高自学能力和获取知识能力。

（七）课外指导：

完善《分子生物学》课程网站，不断开辟网络学习的新空间，如微信、QQ和信箱等，建立更完备的网上答疑、网上实践、网上资料查询等系统，做好网上课件、电子教案等网站内容的及时更新，满足学生多方式学习的要求。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节，也是体现课程要求规范的重要标志。

《分子生物学》课程考核坚持能力本位原则，注重理论与实践相结合，同时不仅考核最终结果，而且通过过程评价、结果评价及结果反馈评价等方面来体现，注重对学生自主学习能力、发现问题及解决问题的能力、创新精神、团队合作精神等的评价。

《分子生物学》理论课教学和实验教学考试共100分，其中理论课80分，实验课20分。

理论课评价依据为平时成绩（40%）和期末考试（60%）。

七、参考文献

[1]朱玉贤，李毅，郑晓峰，郭红卫现代分子生物学高等教育出版社2013第4版

[2]郜金荣，叶林柏分子生物学武汉大学出版社，2007年

[3]PhilTurner精要速览系列：

分子生物学科学出版社，2010年

[4]刘箭分子生物学及基因工程实验教程科学出版社，2012年；

[5]金冬雁等译.分子克隆实验指南.第二版.北京：

科学出版社，1995

[6]姜泊等编.分子生物学常用实验方法.北京：

人民军医出版社，1996

[7]刘进元等编.分子生物学实验指导.北京：

清华大学出版社，2002

附录

附录1《分子生物学》课程知识体系描述

《分子生物学》课程知识领域

ST：

染色体与遗传信息的传递

MA：

分子生物学研究方法

TR：

遗传信息的表达调控

数据结构课程知识单元

ST1染色体与DNA（核心）

ST2DNA的复制（核心）

ST3生物信息的传递（上）---从DNA到RNA（核心）

ST4生物信息的传递（下）---从mRNA到蛋白质（核心）

MA1分子生物学研究方法（上）（核心）

MA2分子生物学研究方法（下）（核心）

TR1基因的表达与调控（上）---原核基因表达调控模式（核心）

TR2基因的表达与调控（下）---真核基因表达调控的一般规律（核心）

疾病与人类健康（选修）

基因与发育（选修）

ST1染色体与DNA（核心）

最少学时：

2学时

知识点

DNA是遗传物质

DNA的结构

染色体

基因组和基因

学习目标

（1）了解DNA的结构和性质；

（2）理解遗传物质的特性；

（3）掌握染色体、基因组和基因的概念和相互关系。

ST2DNA的复制（核心）

2学时

半保留复制

复制子

环状DNA的复制

原核生物DNA复制机理

真核生物DNA复制机理

（1）了解DNA半保留复制的证据；

（2）理解原核和真核DNA复制的机制；

ST3生物信息的传递（上）（核心）

6时

转录过程的概述

原核生物RNA的转录

真核生物RNA的转录

RNA的剪接和加工

学习目标

（1）了解转录的基本概念；

（2）理解原核和真核转录的起始、延伸和终止；

（3）掌握原核和真核转录的机理；

RNA的修饰、剪接和加工；

核酶的发现及其生物学意义。

ST3生物信息的传递（下）（核心）

6学时

翻译过程的概述

遗传密码

tRNA和反密码子

核糖体

蛋白质的合成

翻译后蛋白的加工和转运

了解翻译的基本概念；

核糖体的结构和功能

理解原核和真核蛋白质生物合成过程；

掌握遗传密码；

原核和真核翻译的机理；

蛋白质修饰、折叠和转运；

泛素及其在蛋白质降解中作用。

MA1分子生物学研究方法（上）（核心）

基因克隆技术；

PCR原理及操作过程；

基因克隆的载体，工具酶；

蛋白质组学研究方法

基因组文库的构建

（1）基因克隆的载体，工具酶；

（2）研究基因结构及表达的常用技术

（3）蛋白质组学研究方法

MA2分子生物学研究方法（下）（核心）

基因功能研究常用方法

蛋白质相互作用分析

（1）了解DNA序列测定的方法和原理。

（2）了解基因组学和蛋白质组学中的基本技术手段；

TR1基因的表达与调控（上）（核心）

基因表达调控的基本规律

转录水平的调控

E．coli乳糖操纵子

E．coli色氨酸操纵子

E．coli半乳糖操纵子

转录后水平的调控

细菌中的RNA类型的基因表达调控因子

教学要求：

（1）了解基因表达调控的基本规律；

（2）理解操纵子和操纵子的调控机制；

（3）掌握乳糖、半乳糖和色氨酸操纵子的调控机制；

小RNA分子在基因表达调控中的作用

TR2基因的表达与调控（下）（核心）

DNA水平的真核基因表达调控

转录水平的真核基因表达调控

转录后水平的真核基因表达调控

翻译水平的真核基因表达调控

翻译后水平的真核基因表达调控

（1）了解真核基因组的特点；

（2）理解真核DNA水平、转录水平和转录后水平的基因表达调控机制；

（3）了解原核生物RNA转录后的加工；

（4）了解逆转录酶的功能，逆转录的过程。

实验知识单元