“分子生物学”课程教学大纲
英文名称：Molecular Biology
课程编码：BIOL320340
总 学 时：42（理论学时：22；小班课学时：4 实验学时：16）
学 分：2
适用对象：临床医学专业（5+3一体化）、五年制临床医学专业、五年制法医学专业、五年制预防医学专业、五年制基础医学专业、四年制药学专业等专业。
先修课程：生物化学，细胞生物学等
使用教材及参考书：
1.查锡良，药立波.生物化学与分子生物学.第8版.2013.
2.冯作化，药立波.生物化学与分子生物学.第3版.2015.
3.David L. Nelson MMC. Lehninger Principles of Biochemistry.第五版.[M],W.H. Freeman, 2012.
4.Jocelyn E. Krebs ESG, Stephen T. Kilpatrick. Lewin's Genes XI[M], Jones Bartlett Publishers, 2013.
一、课程性质、目的和任务
分子生物学是以生物信息大分子为中心，研究生命本质问题的科学，是当今自然科学中发展迅速的一门边缘性学科，它渗入到生命科学包括医学的各科领域中，成为当代促进整个生命科学发展的前沿学科。本课程教学目的是使医学生掌握分子生物学的基本理论和基本技能，了解其最新研究成果和发展趋势，为后续课程的学习和科学研究奠定分子生物学基础。
二、课程内容简介
分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。医学分子生物学是分子生物学的重要分支。医学分子生物学研究医学领域内的分子生物学基本理论，发展分子生物学的基本技术，致力于阐明生物大分子结构、功能、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制，发展和推动新的诊断、治疗技术。小班课主要讨论学习最新的分子生物学技术原理。分子生物学实验主要开展真核基因组提取、PCR、限制性酶切、琼脂糖凝胶电泳等。
三、教学基本要求
1．要求学生掌握本门课程的基本理论和基本知识，熟悉基本的研究方法和技能；适当介绍本学科的发展前沿。
2．要求在各个教学环节中加强科学态度、科学思维的训练，着重培养学生分析问题、解决问题和主动获取知识的能力。
3．要求学生掌握常用的英语专业词汇，以利学生阅读英语专业书刊。
四、教学内容及要求
第一章 真核基因与基因组
1．真核基因的结构与功能
掌握 基因、断裂基因、基因组、外显子、内含子的概念；
掌握真核基因的基本结构与功能；尤其是基因调控序列、基因编码区的结构与功能；启动子的概念、分类及其功能；增强子、反应元件等概念
了解 原核、病毒的基因结构特点
2．真核基因组的结构与功能
掌握真核基因组结构特点；重复序列的分类及特点；多基因家族与假基因的概念；人基因组中基因的数目及其在染色体上的分布特征。
了解 原核、病毒的基因组结构特点
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
1.1 |
2 |
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√ |
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第二章 基因表达调控
1．基因表达与基因表达调控的基本概念与特点
掌握：基因表达是基因转录和翻译的过程；基因表达的时空特异性及多样性；
掌握管家基因、组成性表达、诱异、阻遏、顺式作用元件和反式作用因子等的概念
了解：基因表达调控的分子基础，基因表达的多层次性调控及关键环节
2．原核基因表达调控
掌握：原核基因组的结构特点；操纵子的概念及结构特点；乳糖操纵子的结构及工作原理；色氨酸操纵子的转录与翻译偶联调控机制；
熟悉：在翻译水平调控原核基因表达的其他分子机制
3．真核基因表达调控SD序列的概念和作用
掌握：真核细胞基因表达特点； CpG岛甲基化、表观遗传对真核基因表达的影响；启动子、增强子、沉默子对转录的影响；转录因子的结构特点
熟悉：染色体活化、转录起始复合物形成对转录的影响；基本转录因子和组织特异转录因子的概念；影响转录后调控的环节；翻译后的调控环节；
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
2.1 |
2 |
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√ |
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2.2 |
2 |
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√ |
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第三章 常用分子生物学技术的原理及其应用
1．分子杂交与印迹技术
掌握：印迹技术的原理、类别及用途；Southern、Western印迹技术的基本实验流程；探针的概念、种类与标记
熟悉：Northern印迹法的基本实验流程及用途
2. PCR技术的原理与应用
掌握：PCR技术的工作原理、基本反应步骤和主要用途；逆转录PCR、原位PCR、实时PCR技术的原理及应用
3. 基因文库
掌握：基因文库的概念、种类及用途
了解：基因组DNA文库、cDNA文库构建的基本过程
4．生物芯片技术
掌握：基因芯片的概念、工作的基本原理及用途；蛋白质芯片的概念、工作原理及用途
了解：基因芯片、蛋白质芯片的基本过程工作流程
5. 生物大分子相互作用研究技术
掌握：标签蛋白沉淀、酵母双杂交的原理和用途；EMSA、ChIP的原理和用途；
了解：其他的蛋白质相互作用研究技术；其他的DNA-蛋白质相互作用分析技术；
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
3.1 |
2 |
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√ |
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3.2 |
2 |
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√ |
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第四章 DNA重组及重组DNA技术
1．自然界的DNA重组和基因转移
掌握：DNA重组的概念；同源重组的概念、基本步骤及Ecoli同源重组的分子机制；位点特异性重组的概念、作用及3个例子；转座或转座重组的概念及种类；插入序列转座、转座子转座的概念；接合作用、转化作用、转导作用的概念。
熟悉：原核生物基因转移的方式
2．重组DNA技术
掌握：重组DNA技术的概念；重组DNA技术常用的工具酶种类、特点及功能；载体的概念及种类；克隆载体、表达载体的概念、异同，常用的克隆/表达载体的特点及用途；重组DNA技术的基本操作步骤
熟悉：克隆基因的表达体系
了解：重组DNA技术在医学中的应用
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
4.1 |
2 |
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√ |
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4.2 |
2 |
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|
√ |
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第五章 基因结构与功能分析技术
1．基因结构分析技术
掌握：双脱氧法（Sanger法）的测序原理；基因转录起始点分析技术；5’-RACE技术鉴定TSS的基本原理；基因启动子分析技术；足迹法的分类及基本原理；基因编码序列分析技术；基因拷贝数的分析技术
熟悉：全自动激光荧光DNA测序技术的原理；焦磷酸测序的原理、二代测序技术、单分子测序技术的原理；生物信息学方法分析TSS、启动子
2．基因表达产物分析技术
掌握：检测RNA表达水平的技术（核酸杂交技术、PCR技术、基因芯片及高通量测序技术的基本原理及通途）；核糖核酸酶保护实验的原理及用途；检测蛋白质或多肽表达水平的技术（Western blotting、免疫组化、ELISA、流式细胞术、蛋白质芯片、双向电泳高通量分析技术的基本原理及通途）
3. 基因的生物学功能鉴定技术
掌握：鉴定基因功能的策略；基因功能获得策略的本质及方法；转基因技术、转基因动物概念和实验基本流程。基因功能失活策略的本质及方法；基因打靶（基因敲除、基因敲入）的原理及基本实验流程；基因沉默技术的方法及其基本原理。
了解：随机突变策略的原理及操作的基本流程
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
5.1 |
2 |
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|
√ |
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第六章 癌基因、肿瘤抑制基因与细胞因子
1．癌基因
掌握：癌基因、细胞癌基因（原癌基因）、病毒癌基因的概念；细胞癌基因的特点、分类及功能；常见的癌基因；癌基因活化的机制；
熟悉：原癌基因的产物与功能
了解：癌基因表达产物促进肿瘤发生发展
2．肿瘤抑制基因
掌握：肿瘤抑制基因（抗癌基因、抑癌基因）的概念及功能；常见的抑癌基因（RB、TP53、PTEN）；肿瘤抑制基因失活促进肿瘤发生发展
熟悉：肿瘤抑制基因与疾病
了解：癌基因与肿瘤抑制基因在肿瘤发生中的作用特点
3．生长因子
掌握：生长因子的概念、分类、功能及作用机制；
了解：生长因子与疾病
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
6.1 |
2 |
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|
√ |
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第七章 疾病相关基因的克隆及基因功能研究
1．鉴定疾病相关基因的原则
掌握：鉴定疾病相关基因的原则
2．疾病相关基因克隆的策略和方法
掌握：功能克隆、表型克隆、定位克隆的概念；全基因组的关联研究（GWAS）、全外显子测序的概念
熟悉：鉴定克隆疾病相关基因的主要策略、方法及其基本过程；基因定位的常用方法，定位克隆的基本步骤；
3．疾病相关基因的功能研究
熟悉：基因功能研究的主要方法
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
7.1 |
2 |
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|
√ |
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第八章 基因诊断与基因治疗
1．基因诊断
掌握：基因诊断的概念及基本步骤；基因诊断的基本方法；基因缺失或插入的诊断方法，基因点突变的诊断方法；ASO、反向斑点杂交、变性高效液相色谱的基本原理；
熟悉：基因诊断的医学应用
2．基因治疗
掌握：基因治疗的概念和基本策略；基因治疗的基本程序；逆转录病毒载体结构及特点，腺病毒载体结构及特点；
熟悉：常用的基因治疗靶细胞
了解：基因治疗的临床应用现状
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
8.1 |
2 |
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√ |
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五、课内学时分配
序号 |
单元名称 |
参考学时 |
1 |
真核基因及基因组 |
2 |
2 |
基因表达调控 |
4 |
3 |
常用分子生物学技术的原理及应用 |
4 |
4 |
DNA重组及重组DNA技术 |
4 |
5 |
基因结构与功能分析技术 |
2 |
6 |
癌基因、抑癌基因与生长因子 |
2 |
7 |
疾病相关基因克隆与基因功能研究 |
2 |
8 |
基因诊断与基因治疗 |
2 |
合计 |
|
22 |
六、小班课
序号 |
小班课 |
参考学时 |
1 |
（1）前期课程复习答疑，小班辅导； （2）Knockout、Telen\Crisp-cas9新技术（RPL；翻转课堂） |
4 |
合计 |
|
4 |
七、实验/实践环节
一氧化氮合酶（NOS）是一氧化氮（Nitric Oxide）生成的酶，NO广泛参与免疫调节、神经传递、血压生理调控和血小板凝聚的抑制等多种生理功能。与高血压、糖尿病肾病等多种疾病的发生密切相关。近年来的研究提示eNOS的某些基因多态性位点与原发性高血压（EH）的发生有关。
DNA分子水平上的多态性检测技术是进行基因组研究的基础。RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism，限制片段长度多态性）已被广泛用于基因组遗传图谱构建、基因定位以及生物进化和分类的研究。RFLP是根据不同个体基因组的限制性内切酶的酶切位点碱基发生改变，或酶切位点之间发生了碱基的插入、缺失，导致酶切片段大小发生了变化，这种变化也可以通过特定探针杂交或PCR-RFLP进行检测，从而可比较不同个体的DNA水平的差异（即多态性）。
因此，实践环节设计了以检测内皮一氧化氮合酶（eNOS）基因多态性为主要实验内容的PCR-RFLP综合性大实验。该综合性大实验通过提取人全基因组DNA、PCR、限制性酶切分析和琼脂糖凝胶电泳技术，检测内皮一氧化氮合酶（eNOS）基因多态性；通过这些实验环节的学习和训练，使学生初步掌握分子生物学技术的基本操作。具体学时分配如下：
序号 |
PCR-RFLP综合性大实验 |
参考学时 |
1 |
人基因组DNA的提取 |
4 |
2 |
聚合酶链式反应 |
4 |
3 |
限制性酶切分析 |
4 |
4 |
琼脂糖凝胶电泳 |
4 |
合计 |
|
16 |
八、考核方式
闭卷考试为主，辅以平时和/或实验考核。
