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《现代分子生物学》 教学日历(潘学峰 2017年)

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1 北京理工大学研究生课程教学日历 课程名称 现代分子生物学 课程代码 1600033 课程性质 学科基础、 专业必修 主讲教师 潘学峰 2017 —2018年第 1 学期 辅导教师 张钧 生命学院 学院 授课对象 生命学院硕士研究生

周 次 上课 方式 时 数 授 课 内 容 课外阅读和书面的作业 学习检查 参考书名和章节 时数 内 容 检查方式 所需时间

时数 教学计划 全总 学时 期数 学时分配 每周时数

讲授 实验 习题 考

核

教学计划 32 0 6 实际上课 36 32 2 2 2 1 讲授 （多媒体电化教学） 6 1、 现代分子生物学发展简史现代分子生物学的历史、哲学基础、学科特点及发展方向 、 现代分子生物学的历史 2、 现代分子生物学的知识结构和学科特征 3、 现代分子生物学的发展方向-走向整合和系统 4、 现代分子生物学的应用范围-分子医学、人造能源、现代农业 5、 DNA B型构象和其他非B型构象；DNA的拓扑学特征和不同类型DNA分子的拓扑学表征等 6、 表观遗传学的缘起和发展历程；遗传和表观遗传；拉马克和达尔文的物种形成理论之间的差异；基因与环境互作等 3课时用于1~5部分的教学 其他课时留给第6部分（2~3课时） DNA的故事，提供主讲教师受邀发表的DNA构象等有关的书籍《DNA Repair》中的相关内容 课堂提问 5~10分钟 《基因疾病的分子生物学》第1、2章、《现代分子生物学教程》第1、2、3章；潘学峰2011年《DNA Repair》第21章 3

2 讲授 （多媒体电化教学）模型演示 6 DNA组成的DNA双螺旋；组蛋白组成及空间结构、核小体的组成形式及空间结构；组蛋白化学修饰（甲基化、去甲基化；乙酰化、去乙酰化、泛素化等）、组蛋白密码假说；染色质的组织（染色质的折叠、核小体的重塑，重塑复合体）、染色质的特殊功能区（端粒、着丝粒、DNA复制起始位点）；DNA甲基化（动物和植物中的异同）;RNA干扰，基因表达模式及发育和分化的关系；异染色质的分子基础；基因沉寂（Gene Silencing）的分子过程；基因印迹；染色质域；原核生物操纵子模式和真核生物基因的染色质域 6~7课时 1阅读指定杂志文献 为准备撰写最近发表的论文评述做准备 、嘱咐学生务必课后对重要的知识点进行归纳、总结，已形成记忆 2、引导学生学会适应研究生阶段的《现代分子生物学》学习，可自由结组。建立微信群等。

课堂提问 5~10分钟 基因疾病的分子生物学》第一部分第2章、3章；《现代分子生物学》第3、4章、姜楠、潘学峰 2015年《表观遗传学及现代表观遗传生物医药技术的发展》生物技术通报31（4）：105-119 4

3 讲授 （多媒体电化教学）（演示、Video等） 6 DNA复制、DNA损伤修复和四大类重组 1、DNA 复制 包括：（1）DNA复制概述，包括DNA复制的方向性、前导链和后随连之间的连续和不连续特点；DNA复制的保真机制的4种主要手段等；（2）细菌基因组DNA的复制，以大肠杆菌为例，重点讲述DNA复制起始位点的序列特点，ATP变构AAA+蛋白，如DnaA等，碱基选择的一般情况，DNA复制复合体的组装过程及亚基之间的相互作用形式和关系； （3 ）质粒DNA复制 （4） 逆境过程中的DNA复制 （5） 真核生物的DNA 复制的起始：前复制复合体（Prerep complex）、复制起始位点的确定（执照机制）、前复制复合体的组装、延伸的点火机制（与细胞周期控制偶联）；含有损伤DNA的复制，修复和重组蛋白对于DNA复制叉稳定维护和辅助DNA复制延伸的集中主要作用方式等等； （6）真核生物基因组复制的调节控制及其过程：包括， （1） 细胞周期、细胞周期关卡与DNA复制 等 2. DNA损伤、修复 （1） DNA损伤和诱变（遗传效应） （2） DNA损伤因素 （3） DNA损伤种类及遗传效应 （4） DNA修复（包括损伤逆转、切除修复等） 2.5课时用于DNA复制；2~3课时用于DNA修复 2~3课时用于DNA重组和重排 （这一大部分是现代分子生物学热点，特别是在国内普遍为短板的情况，要进行重点介绍） 1、给出2~3篇表观遗传机制等最近发表的文章，任选1~2篇，针对论文的优点和缺陷进行评论，允许给出自己独到的见解（但必须符合逻辑） 2、要求学生对已经学过的知识模块进行纲要性总结（算平时成绩），可以等结课后1周内交。 课堂提问，上一课时所讲的知识点 5~10分钟 《基因疾病的分子生物学》第5、6、7、8章；《现代分子生物学》第4、5章、 5 4 讲授 （多媒体电化教学） 6 3. 重组及重排 (1)同源重组过程及研究动态3.4.2位点特异性重组过程及研究动态3.4.3转座重组过程及研究动态3.4.4非法重组过程及研究动态3.5 遗传物质的稳定、突变与人类健康 （以上为第3周讲授内容） 细胞周期、细胞凋亡、信号传导及疾病的分子基础 1 细胞周期 细胞周期概论；细胞周期的时相及其控制；细胞周期关卡 ；细胞周期研究现状 2 细胞凋亡、细胞自噬和细胞坏死 包括：细胞凋亡及四个主要阶段过程； 细胞凋亡信号及其传导途径； 3细胞自噬、细胞坏死的分子生物学 4分子医学：肿瘤、癌症和遗传性疾病： 肿瘤、癌基因和抑癌基因；基因组中的癌基因和抑制癌基因的作用机制；常见遗传性疾病的分子病理分析等 5、 整合分子生物学-关键分子在细胞内的组织、协调和相互作用 （1） 现代分子生物学研究的新趋势-走向整合 （2） 各种途径的整合分析（结合上述各专题进行） （3） DNA复制、同源重组、损伤修复、细胞周期的偶联 （4）整合分子生物学研究技术及常用方法 1.给出2~3篇有关DNA复制、DNA损伤、修复和重组的等最近发表的文章，任选1~2篇，针对论文的优点和缺陷进行评论，允许给出自己独到的见解（但必须符合逻辑） 2、给出中期小测验试卷 课堂提问/ 测验 5~10分钟 小测验时间20分钟（或课下作答，视情况定） 《基因疾病的分子生物学》第9、10、11和12章；《现代分子生物学》第15、16章 6 5 讲授 （多媒体电化教学） 6 6、遗传信息的传递流及其控制 （1）原核生物的转录 包括： 转录的基本原则；大肠杆菌基因启动子、转录辅助因子及RNA聚合酶； 大肠杆菌δ70、32 等启动子及其和RNA聚合酶作用机制； 转录的起始、延伸和终止；原核生物的转录调控 ； 原核生物基因转录的操纵子控制； 利用不同σ因子对转录的调节控制；核糖核酸开关机制 （2） 真核生物的基因转录 包括：启动子组织特征、三种RNA聚合酶 ；RNA聚合酶Ⅰ基因 ：核糖体重复 ；RNA聚合酶Ⅲ基因：5S基因、tRNA基因和某些snRNA转录；RNA聚合酶Ⅱ基因 ：启动子和增强子；通用转录因子与RNA聚合酶Ⅱ的起始；真核生物的转录调控；真核生物的转录因子；真核生物基因表达的多层级控制机制 （3）表位遗传学修饰及染色质重塑对真核生物基因转录调节控制原理 （4）小分子RNA（MicroRNAs）对遗传信息表达的调节（5） RNA加工与核糖核蛋白复合体、核糖体的形成 ：rRNA加工与核糖体；tRNA的加工、RNA酶P和核酶；mRNA加工、hnRNP、snRNP加工 ；可变 mRNA加工 3课时讲授 1、 给出2~3篇有关细胞周期、凋亡、坏死、自噬和肿瘤治疗等方面的等最近发表的文章，任选1~2篇，针对论文的优点和缺陷进行评论，允许给出自己独到的见解（但必须符合逻辑） 2、要求学生对已经学过的知识模块进行纲要性总结（算平时成绩），可以等结课后1周内交。 课堂提问 10~15分钟 《现代分子生物学教程》第11、12、13和14章；并鼓励学

生参阅《基因VIII》及以上ba版本的有关内容 7

同5周 讲授 （多媒体电化教学） RNA编辑加工 ：非编码RNA分子及其分子生物作用 （6） 遗传密码与tRNA 遗传密码、特征及进化；tRNA的结构和功能；蛋白质的合成与多肽折叠。 7、蛋白质合成概论 （1）原核生物蛋白质合成机制 （2）真核生物蛋白质合成起始、延伸和终止 （3）翻译调控与翻译后加工 8、蛋白质折叠机制及其过程；蛋白质折叠密码假说；蛋白质结构分子生物学（不作为重点） 9、细菌、古细菌、真核生物蛋白质代谢比较分析 接上3课时讲授 接上 课堂提问（同上） 《现代分子生物学教程》第11、12、13和14章；并鼓励学生参阅《基因VIII》及以上版本的有关内容 8

6 讲授（多媒体电化教学） 4 生物学-走向群体的分子生物学 1．基因组学 ：基因组学概论；基因组研究技术； 2． 转录组及转录组学；转录及转录组（转录组学概论）； 转录组学研究技术 3．蛋白质组学 蛋白质组学概论； 蛋白质组学研究技术和方法 4．作用组学 作用组学概论； 作用组学方法和技术 2.5课时讲授； 1.5课时答疑 课堂提问 答疑备考 5~10分钟 1~1.5课时

《现代分子生物学教程》第6、14章；并鼓励学生参阅杂志综述文献 9

一、 教学目的 《现代分子生物学》承接本科生《分子生物学》的知识体系和学科基础，由（1）现代分子生物学的历史、哲学基础、学科特点及发展方向；（2）遗传物质的组织结构及动态细胞；（3）遗传物质的维护：DNA的复制、损伤修复及重组和重排；（4）细胞周期、细胞凋亡、信号传导及疾病的分子基础；（5）整合分子生物学-关键分子在细胞内的组织、协调和相互作用；（6）遗传信息的传递流及其控制；（7）系统生物学-走向分子群体， 包括基因组学、转录组学、蛋白组学、作用组学等专题组成。通过本课程的学习使研究生掌握系统、坚实、宽广的现代分子生物学知识及技术体系，掌握分子生物学研究思路、技术和方法及学科整体发展趋势，全面提升研究生的分子生物学理论素养和科学研究能力。

二、 授课方法和方式 课堂讲授为主，结合实例分析、独立设计与评论并附加课堂讨论 三、 成绩评定方式 平时成绩：三篇英文评论( 针对特定案例进行)、小测验（随机命题）、课堂回答问题（语种不限）综合给定平时成绩。最终成绩则含平时成绩的25%和终考（英文）成绩的75%给定。

四、 教材和必读参考资料 1.潘学峰 编著. 现代分子生物学教程[M]. 北京： 科学出版社，2010年 2.潘学峰 著. 基因疾病的分子生物学[M].北京：化学工业出版社，2014年 3.潘学峰 著.基因的自身维护与疾病的发生[M].北京：科学出版社，2004年 4. Benjamin Lewin 编著.Gene VIII[M]. 北京:科学出版社，2004版 5. 专题相关文献来自分子生物学核心杂志，由主讲教师依据学科进展和教学需要指定

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南京农业大学分子生物学 (10)

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Mycobacterium tuberculosis
13
南京农业大学 生命科学学院
第三节 分子生物学的研究内容 ❖分子生物学的研究内容：
DNA重组技术 基因表达调控研究 结构分子生物学 基因组、功能基因组与生物信息学研究
2020/8/22
14
南京农业大学 生命科学学院
第三节 分子生物学的研究内容
“What’s Human Genome Project?” “One base One dollar!” - by a taxi driver (and a tax payer)
2020/8/22
12
南京农业大学 生命科学学院
Ureaplasma urealyticum
Bacillus subtilis
Figure 1
This figure is purely diagrammatic. The two ribbons symbolize the two phophate-sugar chains, and the horizonal rods the pairs of bases holding the chains together. The vertical line marks the fibre axis.
2020/8/22
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第一节 引 言
DNA
mRNA
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tRNA
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蜘蛛毒素 金属硫蛋白
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蛋白酶
光合作用受体
南京农业大学 生命科学学院
第一节 引 言
❖分子生物学的基本原理：
❖ 构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的。 ❖ 生物体内一切有机大分子的建成都遵循一定的规则。 ❖ 某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。
扬州大学《现代分子生物学》5分子生物学研究方法

扬州大学《现代分子生物学》5分子生物学研究方法


扬州大学《现代分子生物学》5分子 生物学研究方法
•5.2 常见的DNA操作技术
常用的转化方法：
§ 化学转化（CaCl2）法 § 电击法
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扬州大学《现代分子生物学》5分子 生物学研究方法
•5.2 常见的DNA操作技术
化学转化原理：
在0℃冷冻处理时，处于CaCl 2低渗溶液中的大肠杆 菌细胞膨胀成球形。DNA可吸附于其表面。在短暂的 热冲击下，细胞吸收外源DNA ，然后在丰富培养基内 复原并增殖，表达外源基因。
出每微克的转化菌落数）
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•5.2 常见的DNA操作技术
5.2.2 聚合酶链式反应（PCR）技术
§ 1985年，K.Mullis等研究成功的一种在体外快 速扩增特定基因DNA序列的方法
§ 原理：类似于天然的DNA复制过程。将待扩 增的DNA片段和两侧互补的两段寡核苷酸引 物，经过变性，退火和延伸若干个循环后， DNA扩增倍数可达2n 倍
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扬州大学《现代分子生物学》5分子 生物学研究方法
•5.2 常见的DNA操作技术
反应体系
§ 模板DNA：待扩增的目的片段 § 特异性引物：人工合成的与待扩增的靶DNA两端序
列互补的寡核苷酸片段，15-30bp § DNA聚合酶 § dNTP § 含有Mg2+的缓冲液
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扬州大学《现代分子生物学》5分子 生物学研究方法
•5.1 重组DNA技术发展史
•5.1.3重组DNA技术的概念
▪ 重组DNA技术(recombinant DNA technique): 是 按照人们意愿，在体外对DNA分子进行重组,再将 重组分子导入受体细胞，使其在细胞中扩增和繁 殖，以获得该DNA的大量拷贝。
1-绪论分子生物学

1-绪论分子生物学


种解释不能成立，因为单独注射经过处理的SⅢ时并不能致死小家
鼠。（2）R型已转变为S型。这一点也不能成立，因为剖检发现的 是SⅢ不是SⅡ，R型从SⅡ突变而来，理应转化为 SⅡ。（3）R型
从杀死的SⅢ获得某种物质，导致类型转化，从而恢复了原先因基
因突变而丧失的合成荚膜的能力。
证实遗传信息的载体是DNA（二）
产生的一门新的交叉学科。它是当前生
命科学中发展最快并正在与其它学科
广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
分子生物学是从分子水平研究生命本质的科学。 即是研究生命分子机理的科学。首先注重于 研究生命本质的共性方面：分子结构、分子 遗传、分子结构与功能及表型的关系。
目前常把基因结构和表达产物功能的研究称 为分子生物学。
Robert Weaver 《Molecular Biology》
• 分子生物学是研究核酸、蛋白质等生 物大分子的形态、结构特征及其重要 性、规律性和相互关系的科学，是人 类从分子水平上真正揭示生物世界的 奥秘，由被动地适应自然界转向主动 地改造和重组自然界的基础学科。
朱玉贤《现代分子生物学》
分子生物学是遗传学和生物化学发展而
（Warren Weaver是当时洛克菲勒基金会自然科学方面的主持人，他相信 由于在X射线晶体学等方面的发展，生物学正在进入一个大的转变期，他也 因此建议将基金会的资金用于资助生物领域的研究。）
1950年，英国物理学家William Astbury以“分子生 物学”为题在美国的哈佛大学作了公开讲演，这 被认为是分子生物学的首次提出。
Molecular Biology
教材：《现代分子生物学》朱玉贤等著 参考书：《基因的分子生物学》沃森等著 关于我： 王 瑶 教授，博导 87092087 wangyao@ 理科大楼D304
分子生物学全套课件96P课件97页PPT

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Then what?
Amplification (PCR) +Separation
ROCHE Strategy
Emulsion PCR; 1 பைடு நூலகம்ragment/ bead
Primer
dNTP (each)
Polymerase
Template
Not clearly demonstrated
PCR amplification (Chain extension) Emulsion breaking Template dissociation
Around 100 million emPCR-prepared template beads are deposited onto a glass slide. On annealing of a universal primer, a library of 1,2-probes is added. Appropriate conditions enable selective hybridization and ligation of probes to complementary positions. The first (Y) and second (Z) positions of the 1,2-probes are designed as interrogation bases, such that the 16 dinucleotides are encoded by four dyes. Following four-colour imaging, the ligated 1,2probes are chemically cleaved to generate a 5′-PO4 group (P). The cycle of hybridization, ligation, imaging, and cleavage is repeated six more times. The extended primer is then stripped from the templates, and a second ligation round is performed with an n–1 primer, which resets the interrogation bases one position to the left. Interrogating each base twice improves the accuracy of the colour call. Seven ligation cycles ensue, followed by three more ligation rounds. A string of 35 data bits, encoded in colour space, are then aligned to a reference genome to decode the DNA sequence. Substitutions are the most common error type.