理论课程教学大纲 - 分子生物学双语教学站点

分子生物学（Molecular Biology）是一门从分子水平研究生命本质的新兴边缘学科，其以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，阐明遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机制，为有效合理利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。因此，分子生物学是支撑现代生物技术持续高速发展的基础与前沿学科。随着人类基因组计划的完成以及后基因组计划的全球化飞速发展，分子生物学研究信息海量产出、知识和技术飞速更新，使得从大分子层面解读生命的奥秘已经必然地进入国际化的范畴。英语教学手段渗入分子生物学教学成为知识国际接壤的必由之路，云南省生物王国的区位优势与生物多样性优势，使得云南省基础教育中生物学科教学的国际接轨成为必然趋势。

分子生物学是生命科学相关专业的重要专业主干课程，在本学科开展双语教学，不仅能使学生牢固掌握本学科的基本知识，了解生命科学发展的前沿动态；同时能帮助处于西部地区的学生从微观层面及国际接壤的视角认识云南生物资源的特点，提高他们借助英语教学手段，开展相应教研活动和深入学习的能力；对云南的教育科技发展，生物资源的有效利用、保护和可持续发展具有重要的科学和社会意义。

本课程教学目标：（1）通过本课程双语教学，挖掘和释放学生的学习潜力、活力和动力，激发学生学习兴趣和科研兴趣；促进学生树立运用英语从事教学、科研和获取信息的信心；（2）为学生建立一个系统性强、构架分明、与国际接轨的分子生物学知识体系，使学生能了解当前分子生物学的概貌、基本思路、原理和方法，及其与生命科学其他学科的联系，并为他们进一步在更深入的层次上了解生物学的分子机制打下基础；（3）为中学分子生物学相关知识教学水平的提高和云南省生物相关产业的发展提供具备现代知识与技能储备的人才支持。

本课程以多媒体、双语（英/汉）课堂讲授为主要教学手段、辅以小组学习和师生互动，力求在知识、技术和英语层面使学生全面掌握课程的核心与精髓。

鉴于云南师范大学生命科学学院70%以上的学生来源于西部老少边穷地区和少数民族地区，而分子生物学双语教学对这些学生从全球性与地方性特色的层面掌握和应用知识具有不容置疑的功效。本课程双语教学需要坚持因材施教、循序渐进，教学过程中必须有效感应学生对知识的掌握状况，提供学科相关内容的英文文献供学生阅读，并营造学生用双语进行课程讨论的氛围，鼓励学生实践

【课程简介】

分子生物学从生物大分子蛋白质、酶和核酸）及其复合物的结构与功能入手，以原核和真核生物基因组结构特点、复制、突变与修复、基因表达与调控等基本知识为主线，结合结构基因组学与功能基因组学、表观遗传学的新知识和概念，从分子水平探讨生物遗传与变异、生长发育的普遍规律，了解环境对基因结构与功能、表达的影响和机制

【学时安排】

本课程计4 学分， 72学时, 学时分配如下：

章节编号	内容	教材章节 (section)	课时
第一章	绪论 (Introduction)		4
第二章	核酸、蛋白质结构 (The structure of nucleic acid and protein)	B,C	6
第三章	原核基因组结构及DNA复制 (Genomic structure and DNA replication of Prokaryotes )	D,E	10
第四章	真核生物基因组结构及DNA复制 (Eukaryotic Genomic Structure and DNA replication)	D,E	8
第五章	原核生物基因表达与调控 (Regulation and Control of Gene Expression in Prokaryotes)	K,L,O	6
第六章	真核生物基因表达与调控 (Eukaryotic gene expression and its regulation)	M,N,O	6
讨论	学生根据学习内容和理解，做自命题双语发言 (Presentation and discussion)		6
第七章	DNA损伤修复 (DNA Damage and Repair)	F	6
第八章	分子生物学技术概述 (The Outline of Molecular Biotechnology)	G,H,I,J	14
讨论	学生根据学习内容和理解，做自命题双语发言 (Presentation and discussion)		6

【教学内容要点】

教学以P. Turner等编著的Instant Notes in Molecular Biology (Third Edition)为主要框架，根据本校学生的专业基础和培养目标，本课程教学内容集中在分子生物学的基本理论与技能、学科发展前沿、教师科研成果。包括基础理论知识和学术前沿两大部分，共计72学时理论课和36学时实验课，根据教材核心内容、学生的知识特点与英文水平现状，理论教学内容整合、归类调整为

第一部分基础理论

第一章 绪论Introduction（4学时）

一、分子生物学的基础与历史（The basis and history of molecular biology）

二、分子生物学主要领域与发展（The major area and development of molecular biology）

第二章 核酸、蛋白质结构

The structure of nucleic acid and protein

（6学时，教材section B,C）

第一节 DNA 结构（DNA structure ）

一、DNA一级结构(Primary structure of DNA)

二、DNA二级结构(Secondary Structure of DNA)

三、DNA的三级结构及染色体（DNA Tertiary Structure and Chromosome）

第二节 RNA结构（The Structure of RNA）

一、RNA的结构特点（Characteristics of RNA structure）

二、RNA分类(Classification of RNA)

第三节 蛋白质的结构(Structure of Protein)

第三章 原核基因组结构及DNA复制

Genomic structure and DNA replication of Prokaryotes

（10学时，教材section D,E）

第一节 原核生物基因组(Genome of prokaryotes)

一、细菌基因组结构特点(genomic structure of bacteria )

二、DNA超螺旋(DNA supercoil)

三、病毒基因组结构特点(Genomic structure of virus)

四、病毒基因组结构举例(Examples of viral genomes)

五、原核生物中的DNA转座因子(DNA transposon in prokaryocytes)

第二节 原核生物DNA复制(DNA replication in prokaryocytes)

一、DNA复制的一般特性(General characteristic of DNA replication )

二、DNA复制过程中需要的酶与蛋白(Enzymes or proteins required for DNA synthesis)

三、DNA复制过程(The steps of DNA replication)

四、原核生物DNA复制的几种方式(Several manners of DNA replication in prokaryotes)

第四章 真核生物基因组结构及DNA复制

Eukaryotic Genomic Structure and DNA replication

（8学时，教材section D,E）

第一节 真核基因组的C值(C-value of eukaryotic genomes )

第二节 真核生物基因组特点(Characters of eukaryotic genomes)

第三节 真核生物基因组DNA序列类型(Content of DNA sequences in eukaryotic genomes)

一、DNA复性动力学(Reassociation kinetics of DNA)

二、重复序列(repetitive sequence)

三、多基因家族 (Multigene family)

四、断裂基因(Split gene or Interrupted gene)

第四节 真核生物基因组结构举例(The examples of organization of eukaryotic genome)

第五节 真核生物转座因子(Transposon in Eucaryote)

一、玉米Ac-Ds家族(Ac-Ds family in maize )

二、果蝇P因子转座子((P element in D. melanogaster)

三、反转录病毒与反转座子(Retroviruses & retroposons)

四、人类基因组中的转座子 (Transposon in human geneome)

第六节 真核生物DNA复制(DNA replication in eukaryote)

一、真核生物DNA多聚酶(DNA polymerases in eukaryote)

二、DNA复制(DNA replication)

三、端粒复制问题(Telomere replication)

第五章 原核生物基因表达与调控

Regulation and Control of Gene Expression in Prokaryotes

（6学时，教材section K,L）

第一节 基本概念(General concepts)

一、转录(Transcription)

二、一些特殊生物的模板链认定(Template strands for some special organisms)

三、原核生物RNA聚合酶(RNA pol in prokaryote)

第二节 原核生物的转录及其调控(Regulation and Control of Transcription in Prokaryotes)

一、转录的起始与延续(Initiation and elongation of transcription)

二、操纵子(Operon)

三、阻遏物与激活物(Repressor and activator)

四、操纵子与转录(Operon and transcription)

五、CRP蛋白结合位点（CAP）与转录调控(cAMP receptor protein and transcription regulation)

六、转录的终止((termination of transcription)

第三节 原核生物转录产物加工(Processing of transcriptional products in prokaryotes)

一、前体t-RNA加工( pre- tRNA processing)

二、前体r-RNA加工(（pre-rRNA processing）

三、mRNA加工(mRNA processing)

第六章 真核生物基因表达与调控

Eukaryotic gene expression and its regulation （6学时，教材section M,N,O）

第一节 染色质结构与基因转录（Chromatin structure and gene transcription）

一、活性染色质与染色质重构（Active chromatin and chromatin remodeling）

二、组蛋白修饰与染色质构型(Histone modification and chromatin remodeling)

三、DNA甲基化与转录抑制( DNA methylation and the transcription inhibition)

四、影响真核生物DNA甲基化的环境因素(Environmental factors to affect DNA methylation)

第二节 真核生物基因转录调节(Transcription regulation of eukaryotic genes)

一、真核生物转录的顺式、反式作用元件(cis- and trans- acting elements in transcription)

二、与 RNA Pol 结合的启动子(Promoter for RNA Pol binding )

第三节 真核生物转录产物的加工(The processing of transcripts in eukaryotes)

一、 mRNA的加工与修饰概况 (RNA processing and modification)

二、不同RNA剪接方式(Different splicing manners in RNAs)

讨论 6学时学生根据学习内容和理解，做自命题小专题双语发言（presentation）,教师讲评。

第二部分学术发展前沿

第七章 DNA损伤修复

DNA Damage and Repair（6学时，教材 section F）

第一节 避免差错的DNA损伤修复（Error- free DNA repair）

一、光复活(photoreactivation)

二、核苷酸切除修复(Nucleotide Excision Repair,NER)

三、碱基切除修复（Base excision repair）

四、N-糖基化酶(糖苷酶）和DNA损伤修复(Glycosylase and DNA repair)

五、同源重组修复 (Homologous recombination repair)

六、DNA链交联修复(DNA interstrand crosslink repair)

七、错配修复 (Mismatch repair)

八、烷化碱基直接修复（Repair of alkylational bases ）

九、活性氧引起的DNA损伤(oxidative damage)

第二节 倾向差错的DNA损伤修复 (Error-prone DNA repair)

一、SOS诱导修复(SOS induced repair)

二、SOS诱导突变(SOS induced mutation)

第八章 分子生物学技术概述

The Outline of Molecular Biotechnology（14学时，教材section G,H,I,J）

第一节 基因工程与分子克隆 (Genetic engineering and molecular cloning)

一、用于基因克隆的工具酶 (Enzymes for gene cloning)

二、分子克隆(Molecular Cloning)

第二节 DNA扩增 (DNA amplification)

一、常规多聚酶链反应（Polymerase Chain Reaction, PCR）

二、各种不同类型的PCR（Several modified PCR)

第三节 分子杂交 （Molecular hybridization ）

一、Southern杂交(Southern Blotting)

二、Northern 杂交（Northern Blotting）

三、Western 印迹（Western blotting）

四、原位杂交和荧光原位杂交（in situ hybridization and fluorescence in situ hybridization）

第四节 DNA测序 (DNA sequencing)

一、 Sanger 双脱氧法DNA测序（The Sanger dideoxy method of DNA sequencing）

二、Maxam-Gilbert 法测序（ Maxam-Gilbert Sequencing）

三、DNA自动测序( Automatic DNA sequencing)

第五节 基因芯片（Gene chip）

讨论6学时：学生根据学习内容和理解，做自命题双语发言（presentation）,教师讲评。

【成绩考核方式】

闭卷考试，试卷含30%英文试题，要求学生用英文回答英文试题。

【教材与参考书目】

英文教材：P. Turner, A Mclennan, A Bates et al. Instant Notes in Molecular Biology (Third Edition). Taylor & Francis Group, 2005, 影印本, 科学出版社.

中文参考书目：

1、赵寿元, 乔守怡. 现代遗传学(第二版) . 高等教育出版社, 2008.

2、陈浩明, 薛京伦, 汪旭等. 医学分子遗传学(第三版). 科学出版社, 2005.

3、朱玉贤, 李毅. 现代分子生物学(第三版). 高等教育出版社, 2007.

外文参考书目：

1、Benjamin Lewin. GENES IX. Jones and Bartlett Publishers, 2007.

2、 Robert F. Weaver. Molecular Biology (4th). McGraw-Hill Companies, Inc., Edition, 2008.

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