分子生物學(xué)課程教案一、課程基本信息項(xiàng)目?jī)?nèi)容課程名稱分子生物學(xué)（MolecularBiology）課程編號(hào)011207課程類(lèi)別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修課適用專(zhuān)業(yè)生物技術(shù)、應(yīng)用生物技術(shù)適用層次本科開(kāi)課學(xué)期第五學(xué)期總學(xué)時(shí)60學(xué)時(shí)（理論52學(xué)時(shí)+實(shí)踐8學(xué)時(shí)）學(xué)分?jǐn)?shù)3學(xué)分二、課程教育目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)掌握核酸（DNA/RNA）的結(jié)構(gòu)特征、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的分子機(jī)制理解原核與真核生物基因表達(dá)調(diào)控的核心原理及差異熟悉分子生物學(xué)關(guān)鍵技術(shù)（PCR、克隆、測(cè)序）的基本原理了解病毒分子生物學(xué)、模式生物研究等前沿領(lǐng)域進(jìn)展（二）能力目標(biāo)具備分析復(fù)雜分子機(jī)制的邏輯思維能力能夠運(yùn)用核心理論解釋生命現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)查閱科研文獻(xiàn)、跟蹤學(xué)科進(jìn)展的自主學(xué)習(xí)能力（三）素養(yǎng)目標(biāo)建立生命科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與科學(xué)溝通的職業(yè)素養(yǎng)樹(shù)立分子生物學(xué)技術(shù)倫理與社會(huì)責(zé)任意識(shí)三、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排（理論部分）第1章緒論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的了解分子生物學(xué)的定義、研究范疇及學(xué)科地位掌握分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史中的關(guān)鍵事件（DNA雙螺旋模型、PCR發(fā)明等）明確課程學(xué)習(xí)方法與參考書(shū)目教學(xué)內(nèi)容分子生物學(xué)的核心研究對(duì)象（核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子）學(xué)科發(fā)展里程碑（理論突破與技術(shù)革新）現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)（基因編輯、表觀遺傳學(xué)、合成生物學(xué)）課程體系與學(xué)習(xí)建議重點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn)：分子生物學(xué)與遺傳學(xué)、生物化學(xué)的學(xué)科交叉關(guān)系教學(xué)方法：多媒體講授+學(xué)科史案例討論第2章基因的概念（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握基因的現(xiàn)代定義及主要類(lèi)型理解基因概念的歷史演變辨析C值矛盾、重疊基因等關(guān)鍵概念教學(xué)內(nèi)容基因的經(jīng)典定義與現(xiàn)代拓展特殊基因類(lèi)型詳解（重疊基因、重復(fù)基因、間隔基因、跳躍基因、假基因）C值矛盾的內(nèi)涵與解釋重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：基因概念的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程難點(diǎn)：不同類(lèi)型基因的生物學(xué)意義教學(xué)方法：動(dòng)畫(huà)演示+概念對(duì)比辨析+課堂提問(wèn)第3章DNA的結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握DNA一級(jí)、二級(jí)、高級(jí)結(jié)構(gòu)的核心特征理解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的生物學(xué)意義熟悉DNA的理化性質(zhì)（變性、復(fù)性、雜交）及應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)（核苷酸序列、連接方式）二級(jí)結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)、A/B/Z型DNA差異）高級(jí)結(jié)構(gòu)（超螺旋、染色質(zhì)組裝）DNA限制性圖譜與序列分析原理重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特征（反向平行、堿基互補(bǔ)配對(duì)）難點(diǎn)：DNA變性/復(fù)性的熱力學(xué)基礎(chǔ)及雜交技術(shù)應(yīng)用教學(xué)方法：三維模型演示+理化性質(zhì)模擬實(shí)驗(yàn)視頻第4章DNA的復(fù)制與修復(fù)（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握DNA復(fù)制的基本規(guī)律（半保留、半不連續(xù)復(fù)制）理解原核與真核生物復(fù)制的酶系及過(guò)程差異熟悉DNA損傷修復(fù)的主要機(jī)制教學(xué)內(nèi)容復(fù)制的核心原則與概貌關(guān)鍵酶與蛋白因子（DNA聚合酶、解旋酶、引物酶等）原核生物復(fù)制過(guò)程（起始、延伸、終止）真核生物復(fù)制特點(diǎn)（多復(fù)制起點(diǎn)、端粒復(fù)制）DNA損傷類(lèi)型與修復(fù)機(jī)制（切除修復(fù)、重組修復(fù)、SOS修復(fù)）重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：半保留復(fù)制驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、復(fù)制叉的動(dòng)態(tài)過(guò)程難點(diǎn)：端粒酶的作用機(jī)制、DNA修復(fù)的分子調(diào)控教學(xué)方法：動(dòng)畫(huà)模擬+機(jī)制圖解+小組討論（復(fù)制異常與疾病關(guān)系）第5章DNA重組（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的了解同源重組、位點(diǎn)專(zhuān)一性重組的分子機(jī)制掌握轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)特征與生物學(xué)功能熟悉DNA重組技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景教學(xué)內(nèi)容同源重組的Holliday模型位點(diǎn)專(zhuān)一性重組的調(diào)控邏輯轉(zhuǎn)座子的分類(lèi)（DNA轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)座子）及作用機(jī)制重組技術(shù)在基因克隆中的應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用價(jià)值難點(diǎn)：同源重組的分子細(xì)節(jié)教學(xué)方法：示意圖解析+科研案例分析第6章轉(zhuǎn)錄（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握轉(zhuǎn)錄的核心機(jī)制（模板識(shí)別、起始、延伸、終止）理解RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)與功能熟悉真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程教學(xué)內(nèi)容RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用原核生物轉(zhuǎn)錄的完整過(guò)程（以大腸桿菌為例）真核生物轉(zhuǎn)錄的特異性（RNA聚合酶類(lèi)型、轉(zhuǎn)錄因子）轉(zhuǎn)錄后加工（mRNA戴帽、加尾、內(nèi)含子剪接；rRNA/tRNA加工）逆轉(zhuǎn)錄的機(jī)制與生物學(xué)意義重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄終止的兩種方式（ρ因子依賴型/非依賴型）難點(diǎn)：真核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯的時(shí)空分離調(diào)控教學(xué)方法：動(dòng)畫(huà)演示+對(duì)比表格（原核vs真核轉(zhuǎn)錄差異）第7章翻譯（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握遺傳密碼的特性與解讀方式理解蛋白質(zhì)合成的分子機(jī)制（起始、延伸、終止）熟悉翻譯后修飾的類(lèi)型與功能教學(xué)內(nèi)容遺傳密碼的通用性、簡(jiǎn)并性等特征核糖體、tRNA的結(jié)構(gòu)與功能原核生物翻譯過(guò)程及輔助因子真核生物翻譯的調(diào)控特點(diǎn)蛋白質(zhì)翻譯后修飾（磷酸化、糖基化、乙?；┑鞍踪|(zhì)的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)（信號(hào)肽機(jī)制）重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：核糖體循環(huán)的分子過(guò)程、遺傳密碼的解讀原則難點(diǎn)：翻譯準(zhǔn)確性的保證機(jī)制教學(xué)方法：動(dòng)態(tài)模型演示+案例分析（密碼子突變與疾?。┑?章原核生物基因表達(dá)調(diào)控（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握操縱子模型的調(diào)控機(jī)制理解轉(zhuǎn)錄水平與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的核心策略能夠運(yùn)用調(diào)控理論分析復(fù)雜生理過(guò)程教學(xué)內(nèi)容基因表達(dá)調(diào)控的基本原則與層次乳糖操縱子（誘導(dǎo)型調(diào)控模型）色氨酸操縱子（阻遏系統(tǒng)+弱化系統(tǒng)）其他操縱子（半乳糖操縱子、阿拉伯糖操縱子）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（mRNA穩(wěn)定性、翻譯抑制）重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：乳糖操縱子的正負(fù)調(diào)控機(jī)制、色氨酸操縱子的弱化系統(tǒng)難點(diǎn)：操縱子之間的協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法：機(jī)制動(dòng)畫(huà)+問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)（如何設(shè)計(jì)誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng)）第9章真核生物基因表達(dá)調(diào)控（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的理解真核生物基因調(diào)控的多層次性掌握順式作用元件與反式作用因子的相互作用了解表觀遺傳學(xué)調(diào)控的核心機(jī)制教學(xué)內(nèi)容DNA水平調(diào)控（基因擴(kuò)增、重排、甲基化）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控（啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（可變剪接、RNA干擾）翻譯與翻譯后調(diào)控表觀遺傳學(xué)調(diào)控（組蛋白修飾、非編碼RNA）重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：順式作用元件的類(lèi)型與功能、轉(zhuǎn)錄因子的作用模式難點(diǎn)：表觀遺傳修飾的可遺傳性與動(dòng)態(tài)調(diào)控教學(xué)方法：圖表對(duì)比+前沿研究進(jìn)展介紹第10章病毒分子生物學(xué)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目的了解病毒遺傳物質(zhì)的多樣性（DNA病毒、RNA病毒）掌握典型病毒（HIV、乙肝病毒、SV40）的復(fù)制與表達(dá)機(jī)制理解病毒與宿主細(xì)胞的相互作用教學(xué)內(nèi)容病毒基因組的結(jié)構(gòu)特征逆轉(zhuǎn)錄病毒（HIV）的生命周期DNA病毒（SV40）的表達(dá)調(diào)控病毒感染的分子機(jī)制與抗病毒藥物靶點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：SV40病毒的基因表達(dá)調(diào)控模式難點(diǎn)：病毒逃逸宿主免疫的分子策略教學(xué)方法：案例分析+科研文獻(xiàn)解讀第11章分子生物學(xué)核心技術(shù)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的掌握PCR技術(shù)的原理、類(lèi)型與應(yīng)用熟悉基因克隆、DNA測(cè)序的基本流程了解基因編輯（CRISPR-Cas9）等前沿技術(shù)教學(xué)內(nèi)容PCR技術(shù)（原理、反應(yīng)體系、熒光定量PCR）基因克隆技術(shù)（載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化、篩選）DNA測(cè)序技術(shù)（Sanger測(cè)序、二代測(cè)序原理）基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9的分子機(jī)制）重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：PCR反應(yīng)條件優(yōu)化、載體的關(guān)鍵元件難點(diǎn)：二代測(cè)序數(shù)據(jù)的基本解讀教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)視頻演示+技術(shù)應(yīng)用案例討論四、實(shí)踐教學(xué)安排（8學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康馁|(zhì)粒DNA的提取與純化2掌握堿裂解法提取質(zhì)粒的原理與操作PCR擴(kuò)增與瓊脂糖凝膠電泳2熟悉PCR反應(yīng)體系構(gòu)建與結(jié)果檢測(cè)限制性內(nèi)切酶酶切與連接2理解DNA重組的基本操作分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解讀2培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與問(wèn)題解決能力五、教學(xué)方法與手段理論教學(xué)：多媒體講授（動(dòng)畫(huà)、三維模型）+案例分析+課堂討論+小組匯報(bào)實(shí)踐教學(xué)：手把手操作指導(dǎo)+實(shí)驗(yàn)日志記錄+結(jié)果互評(píng)輔助手段：在線學(xué)習(xí)平臺(tái)（發(fā)布課件、習(xí)題、文獻(xiàn)）+科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)放日活動(dòng)評(píng)價(jià)方式：平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）+期末考試（50%）六、教材與參考資料（一）推薦教材《分子生物學(xué)》（第三版），朱玉賢等編著，高等教育出版社（二）參考書(shū)目《分子克隆實(shí)驗(yàn)指南》（第三版），J.薩姆布魯克等，科學(xué)出版社《基因VIII》，B.阿爾伯茨等，科學(xué)出版社《精編分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》（第五版），F(xiàn).奧斯伯等，科學(xué)出版社（三）在線資源中國(guó)大學(xué)MOOC分子生物學(xué)精品課程N(yùn)CBIGenBank數(shù)據(jù)庫(kù)使用教程頂級(jí)期刊綜述（NatureReviewsMol