《分子生物学》教案

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《分子生物学》教案

一、课程基本信息

二、课程教材

P.C.特纳,A.G.迈克伦南,A.D.百茨,M.R.H.怀特.分子生物学(第二版). 北京:科学出版社,2001.9.

三、教学对象

生物科学专业本科生。

四、主要参资料

[1] 朱玉贤,李毅.现代分子生物学(第二版).北京:高等教育出版社,2002,7.

[2] Robert F. Weaver.分子生物学(影印版).北京:科学出版社,2000,8.

[3] 孙乃恩等.分子遗传学.南京:南京大学出版社,1990.

[4] Joe Sambrook.分子克隆实验指南(第2版).科学出版社,2002.

五、教学特色

利用动画让学生理解抽象的概念和重难点内容。

六、课程考核方式及成绩评定

《分子生物学》属于考试科目。平时课堂教学中的作业和课堂提问、课堂讨论占30%;期末闭卷考试占70%。

七、其他说明

每章或全书讲授完毕,给学生布置一定的习题。要求学生选读参考书,进一步巩固和补充课堂讲授内容,系统整理学习笔记。

八、教案

第一章绪论 Introduction(2学时)

1、教学目标:掌握分子生物学的基本概念与研究内容;了解分子生物学发展简史和分子生物学的一些分支学科;了解分子生物学的发展趋势。

2、教学重点:分子生物学的产生及概念,分子生物学的研究内容

3、教学难点:分子生物学的产生及概念,分子生物学的研究内容

4、教学方法与手段:多媒体教学、自学与课堂讨论相结合

5、教学过程

第一节生命科学的回顾(20分钟)

1、创世说与进化论;

2、细胞学说;

3、经典的生物化学和遗传学;

4、DNA的发现。

第二节分子生物学的概念和研究内容(30分钟)

1、什么是分子生物;

2、分子生物学研究领域的三大原则;

3、分子生物学研究领域。

第三节分子生物学发展简史(20分钟)

1、孕育阶段;

2、创立阶段;

3、发展阶段。

第四节分子生物学实际应用的现状和展望。(10分钟)

第二章核酸的性质与结构(3学时)

1、教学目标:掌握核酸的基本性质;掌握DNA的结构;掌握DNA分子变性、复性及分子杂交的原理。

2、教学重点:DNA的结构,DNA的变性与复性。

3、教学难点:DNA双螺旋结构及其多样性、DNA高级结构。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲解为主,自学与课堂讨论相结合。

5、教学过程

第一节核酸的化学组成(10分钟)

一、含氮碱基、核苷、核苷酸:简单回顾。

二、DNA的一级结构:详细讲解一级结构的特点

第二节DNA的二级结构(30分钟)

一、DNA双螺旋结构的提出:详细讲解双螺旋结构的参数(10分钟)。

二、影响双螺旋结构稳定性的因素:重点介绍碱基堆积力和疏水作用(5分钟)。

三、双螺旋结构的基本形式:重点介绍A-DNA、B-DNA、Z-DNA的结构特征和形成条件

(10分钟)。

四、一些DNA序列的不寻常结构:主要介绍反向重复序列中的回文结构、三螺旋和四螺

旋形成的条件(5分钟)。

第三节DNA的物理化学性质

一、DNA分子变性:重点介绍增色效应及其在DNA定量分析中的应用、影响Tm值的因

素(10分钟)。

二、DNA分子的复性:介绍复性的概念和影响复性的因素(5分钟)

三、分子杂交:介绍Southern blot、Northern blot、Western blot和in situ hybridization(15

分钟)。

第四节超螺旋和拓扑异构酶

一、超螺旋:解释清楚正超螺旋和负超螺旋的概念(15分钟)

二、超螺旋状态的描述:解释清楚Vinograd方程式中L、T、W 的含义、EB的作用(15

分钟)

三、拓扑异构酶:重点介绍TopI、T opII的作用机理和功能(10分钟)。

[复习题]

1、名词解释

反向重复序列DNA链的呼吸作用DNA变性

DNA的熔解温度DNA复性

2、简答题

*DNA是否唯一的遗传物质?

*如何确定DNA一级结构的方向性?

*决定DNA双螺旋结构状态的因素如何?

*B-DNA中出现的大沟、小沟有何差别?

*DNA结构多态性及其产生的原因。

*室温中蒸馏水中的DNA变化如何?为什么?

*三螺旋、四螺旋DNA的形成条件如何?各自的基本结构情况

*说明SV40的CCC DNA分子与EB结合过程中CCC的变化情况*Ⅰ、Ⅱ型拓扑异构酶的作用方式和结果的情况

第三章基因和基因组(3学时)

1、教学目标:掌握原核生物和真核生物基因的区别;真核生物的C值与C值矛盾。

2、教学重点:基因组的大小与C值矛盾;真核生物基因。

3、教学难点:真核生物DNA的复性动力学。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授与自学相结合。

5、教学过程

第一节基因组的大小与C值矛盾

一、相关概念:重点介绍基因组和C值概念,简单介绍基因、基因组学、结构基因组学、

功能基因组学等概念(15分钟)。

二、C值矛盾与表现:阐明C值矛盾的表现,指出C值矛盾的原因(15分钟)。

第二节细菌和病毒基因组

一、大肠杆菌基因组:简略介绍大肠杆菌基因组的特点(5分钟)。

二、病毒基因组的特点:简单介绍,并交待λ噬菌体的COS位点

形成的过程(5分钟)。

第三节真核生物的染色体与基因

一、真核生物染色体结构的回顾(不讲,让学生预习)

二、真核生物DNA的复性动力学:在介绍Cot曲线的基础上,让学生明白怎样通过真核生

物复性动力学研究来高度重复序列、中度重复序列和单一序列的估计方法(40分钟)

三、DNA的序列类型:重点介绍高度重复序列中的卫星、微卫星、小卫星DNA的特点、

及其在实践中的应用;简单介绍重点重复序列的类型和单拷贝序列(35分钟)。

四、基因簇与基因家族:介绍概念(5分钟)。

五、割裂基因:学生自学。

[复习题]

1、名词解释

基因组;C-值;C-值矛盾;基因家族;基因簇;割裂基因;Intron 内元;Exon 外元;持家基因;奢侈基因;卫星DNA。

2、简答题

(1)何为C值矛盾,其表现在哪些方面。

(2)E.coli的基因结构有何特点?

(3)真核生物复性动力学的复杂性计算、重复频率计算。(如何根据复性动力

学曲线判断真核生物各种序列类型及其复杂性)

(4)以E.coli、ΦX174噬菌体为例说明原核生物基因组织的特点。

(5)说出真核生物染色体结构中染色质丝的逐级组装过程。

(6)真核、原核生物的结构基因的主要组织特点。

3、计算题

(1)假定人类单个细胞总DNA为6×109核酸对,以B-构型存在。请问人类单个细胞DNA总长度为多少?它们又是如何被组装在直径相对来说极其微小的细胞核内?(人类46条染色体)

(2)从四种不同生物分离的核酸中各种碱基的比率(%)如下

A T U G C (A+T/U)/(G+C) (A+G)/( C+T)

1 17 17 33 33 0.5 1.0

2 29 19 22 30 0.97 1.0

3 2

4 16 24 56 0.66 1.5

4 34 2.1 1.0

1)对于每个物种,回答以下问题

a、核酸是DNA还是RNA?

b、是双链还是单链?

2)填充物种四中缺少的碱基百分比

第四章 DNA复制(4学时)

1、教学目标:

理解DNA复制的半保留机制和半不连续复制,掌握细菌DNA复制过程及有重要作用的酶和蛋白质;了解细胞周期;了解真核生物DNA复制的特点。

2、教学重点:

①半保留复制的概念,半不连续复制的概念及相关定义(前导链、后随链、冈崎片段);

②参与复制的酶和蛋白质因子及其作用;③DNA复制的机制

3、教学难点:

①DNA复制起始;②端粒酶的作用机制;③DNA复制的调控。

4、教学方法与手段:

以基因信息传递的中心法则、DNA复制和细胞分裂的关系开始本篇,并引入本章,适当复习DNA的结构和组成,以利本章讲述的展开,以DNA复制所需的条件为主线,讲授过程中联系前面已讲授的DNA 双螺旋结构知识,做到知识的连贯,充分利用多媒体课件,用动画等形象、生动地讲授DNA生物合成过程。

(1)充分利用现代教学手段与方法,制作多媒体课件,做到图文并茂;

(2)在一些重点或关键处可适当板书,起到突出重点、引导学生思路从而更易掌握的作用;

(3)课堂上多提问,与学生交流,调动他们的积极性,也可先设疑,在后续教学中引导学生寻找答案,做到深入浅出,逐层剥离。

5、教学过程

第一节DNA复制概述

一、DNA的半保留复制:介绍半保留复制的概念与Meselson-stahl实验证据(10分钟)。

二、复制的起点、方式和方向:介绍复制子、复制眼、复制叉的概念,详细介绍复制方式,

并用动画帮助学生进行理解(20分钟)。

三、DNA复制的半不连续性:介绍半不连续复制、先导链、后随链、冈崎片段的概念,半

不连续复制的实验证据(10分钟)。

四、DNA合成的引发:介绍引发酶在复制引发中的作用和DNA 复制的转录激活的概念;

说明有机体选用RNA作为引物的原因(5分钟)。

五、后随链的合成及前体片段的连接:重点讲清后随链上所包含的事件。简要提出原核和

真核后随链合成的区别(5分钟)。

第二节DNA复制的酶学

一、DNA聚合反应和聚合酶:详细介绍DNA聚合酶的3'→5 '外切活性、5?→3?外切

活性和5'→ 3 '聚合活性。突出DNApolⅠ的5?-3?外切活性在切开平移和探针制备

中的应用(25分钟)。

二、DNA连接酶:简略介绍,指出T4连接酶的应用(2分钟)。

三、与DNA几何学性质相关的酶:简单介绍解螺旋酶和DNA旋转酶的作用(3分钟)。

第三节原核生物DNA复制

一、DNA复制机构的研究:介绍实验体系,讲清快停突变和慢停突变的概念(5分钟)。

二、DNA复制的起始:以大肠杆菌为例重点介绍从头起始的过程,简单介绍E.coli细胞加

倍时间与复制起始,略去共价延伸的起始过程(10分钟)。

三、延伸过程:讲清复制叉的概念与复制因子在复制叉的分布,介绍聚合酶III各亚基的功

能和后随链的合成过程。噬菌体T4的复制机制让学生自学(25分钟)。

四、复制的终止:重点介绍E.coli终止序列和终止蛋白在DNA复制终止中的作用,保证

DNA复制和细胞分裂相一致的机制,提出线性DNA复制出现末端短缩的问题(15分

钟)。

第四节真核生物DNA的复制

重点介绍真核生物DNA聚合酶、分布与功能,指出真核生物和原核生物复制因子的不同,着重介绍端粒的功能及其补平机制(25分钟)。

6、小结:

本章重点讲述了:

半保留复制的概念,半不连续复制的概念及相关定义(领头链、随从链、冈崎片段),参与复制的酶和蛋白质因子及其作用,复制的化学反应,复制的起始、延长和终止,端粒及端粒酶的概念、逆转录的概念,DNA复制的调控。

7、复习题

名词解释

复制;复制体;半保留复制;岗崎片段;复制单位;θ复制;先导链;后随链;DNA复制的转录激活。DNA复制的半不连续性。

简答题

1、图示说明DNA半保留复制的机制证明。

2、DNA复制方向为5?→3?,请说明复制为什么不能从3?→5?。

3、为什么岗崎证明DNA半不连续性复制的实验中出现两条链都是不连续的假象。

4、DNA复制为何选择RNA作为引物?

5、复制叉诞生的过程如何,后随链上都包含哪些事件(涉及的酶的情况)

6、E.coli的DNA复制终止机制

7、原核生物线性DNA复制5?末端短缩的解决办法有哪几种。

8、真核生物端粒末端及端粒酶在DNA末端复制过程中的作用机制

9、真核生物DNA复制过程中核小体复制和保留机制。

10、保证复制忠实性的主要机制

11、真核与原核复制起始调控的差别

12、真核与原核复制的比较

8、教学体会:

通过本次的教学有下几个体会:

1.对于本次的教学内容的重点、难点,学时分配比较科学,而且较好的遵循了认识发展的顺序进行教学,达到了“渐进”的目的。

2.教学方法设计合理,能突出本章重点内容,难点做到深入浅出,通过学生的反馈,其内容讲授已基本掌握。

3.本次内容的许多知识点能通过提问或设疑的形式提出,能很好调动学生的学习主动性和积极性,但谈话提出的问题应富有启发性。

4.利用多媒体教学有助于学生对讲课内容的理解,特别是以前学生难以理解的内容,通过多媒体的图象使抽象的内容具体化,使学生一目了然。

第五章 DNA损伤、修复和重组(4学时)

1、教学目标:了解导致DNA损伤的因素,掌握基因诱变、DNA 重组和几种损伤修复系统的作用机理。

2、教学重点:①几种损伤修复系统的作用机理。②遗传重组理论。

3、教学难点:①不同诱变剂引起不同DNA突变的机制;②几种

损伤修复系统的作用机理。③遗传重组理论。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授与自学相结合。

5、教学过程

第一节诱变(自学)

第二节DNA损伤(自学)

第三节DNA修复

一、直接修复:简单介绍DNA光解酶、甲基转移酶的作用(3分钟)。

二、切除修复:详细介绍碱基切除修复、核苷酸切除修复的机理,并对核苷酸切除修复过

程进行归纳(12分钟)。

三、错配修复:介绍错配修复的组成和过程,讲清MCE (mismatch correct enzyme)、

外切核酸酶(Ⅰ和Ⅶ)在错配修复中的作用(15分钟)。

四、重组修复:通过实验证据说明重组修复的存在和时期,简单介绍其机理(10分钟)。

五、易错(SOS)修复:通过讲解Jean Weigh的实验,引出SOS 的概念,利用图例详细讲

解SOS修复的机理(15分钟)。

第四节遗传重组

一、遗传重组概述:交待遗传重组广义和狭义的概念,遗传重组类型(5分钟)。

二、同源重组:重点介绍遗传重组的特征和Holliday中间体的形成和拆分过程(20分钟)。

三、位点专一性重组:介绍位点专一性重组的概念,特征,以λ噬菌体为例说明位点专一

性重组的机制(15分钟)。

第四节细菌中的转座成分

一、基本概念:简单介绍,交待与同源重组的区别(5分钟)

二、转座子的类型和结构特征:详细介绍插入序列和复合转座子

的结构特征(15分钟)

三、转座机制与模式:重点介绍复制性、非复制性、保守性转座的概念和靶位点重复序列

形成的原因,对于复制性转座的机制进行简要介绍(10分钟)。

第五节真核生物的转座成分

一、真核生物转座子的类型:详细介绍I型转座子中的自主成分和非自主成分的关系(10

分钟)

二、Ac/Ds系统:以图例说明Ac和Ds成分的作用方式和结构特点(5分钟)

三、Spm/dspm系统:重点介绍这一系统的结构特点(5分钟)。

四、反转录转座子(不讲,自学)

讲完以上内容后对转座子的类型进行归纳(5分钟)

五、转座因子的应用研究:简单介绍转座子在基因克隆、基因定位和基因转移方面的应用

(10分钟)

[复习题]

名词解释

移框突变;无义突变;错义突变;增变基因;组成型表达;组成型突变;突变热点。

问答题:

1、常见的无义、错义、移框突变的抑制突变的机制如何。

2、m5C突变热点形成的原因。

3、造成基因组成型表达的突变如何发生。

4、错配修复酶的主要功能及作用机制。

5、尿嘧啶-N-糖苷酶系统修复碱基来源及修复机制。

6、核苷酸切除修复和重组修复的修复时期及简单过程。

7、何为RecA蛋白,其在SOS系统中有何用途?

8、举例说明增变基因增加突变的原因?

第六章 RNA转录(4学时)

1、教学目标:掌握原核生物和真核生物RNA聚合酶的结构、原核基因和真核基因启动子结构特征和转录的基本原理和过程

2、教学重点:①大肠杆菌RNA聚合酶的基本组成;②真核生物RNA聚合酶的种类及其生物学功能;

③RNA酶促合成的基本特征;④启动子与增强子的作用特点;

⑤RNA合成的基本过程---起始、延伸及终止全过程;⑥大肠杆菌的两种终止子及其作用机理。

3、教学难点:①RNA转录起始的特异性控制;② RNA转录起始几种复后物的变换;③大肠杆菌的两种终止子及其作用机理。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授为主。

5、教学过程

第一节转录概述

一、基本概念:讲清转录概念的要点,有义链、反义链的概念,转录起始点上下游的标记

方法(10分钟)。

二、转录过程:简单介绍转录的几个阶段(5分钟)。

第二节原核生物转录的起始

一、原核生物RNA聚合酶:详细介绍核心酶和全酶的成分和组装,RNA聚合酶中各个亚

基的功能(30分钟)

二、E.coli启动子的结构与功能:以rrnB P1 promoter为例,详细介绍Sextama box 、Probnow

box、CAP-cAMP位点及其在转录起始中的作用(20分钟)。

三、起始过程:交待二元封闭复合物、二元开放复合物、三元起始复合物和启动子出空的

概念(10分钟)。

四、大肠杆菌不同的δ因子对转录的调控(5分钟)

第三节真核生物RNA转录的起始

一、真核生物的RNApol:真核生物RNA聚合酶的种类及其生物学功能,突出RNApolII

的CTD区域的结构特点和功能(10分钟)。

二、真核生物的启动子:以RNApolⅡ启动子为例,介绍真核生物的启动子的结构特点与功

能,强调增强子作用特点(20分钟)。

三、真核生物转录的起始:以动画的形式介绍真核转录起始的过程(15分钟)。

第四节转录延伸

简单介绍。说清转录泡,转录泡移动式拓扑学问题,转录过程中的延宕发生的原因(5

分钟)。

第五节转录的终止

在简单介绍原核生物终止子的种类的基础上,重点介绍两类终止子的结构特点和终止

机理,解释ρ因子的“热追踪(hot-pursuit)”模型(30分钟)。

第七章 RNA加工和核糖核蛋白(4学时)

1、教学目标:熟练掌握从新生RNA分子到成熟RNA分子的加工过程。

2、教学重点:①tRNA的加工内容;②rR NA产生的切割反应;

③GU-AG型、Ⅰ型及Ⅱ型内含子剪接时的转酯反应;④真核生物mRNA的加工内容。

3、教学难点:①GU-AG型内含子的剪接机理;②tRNA中内含子的剪接机理。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授为主。

5、教学过程

第一节rRNA加工和核糖体

一、 RNA的加工类型:通过对比原核生物和真核生物细胞结构的不同说明真核生物mRNA

加工的必要性,解释RNA加工概念的要点(5分钟)。

二、原核生物rRNA加工:简单介绍rRNA在基因组中分布特点和pre-mRNA的切割过程

(5分钟)。

三、真核rRNA的转录后加工:简单介绍rRNA在基因组中分布特点和pre-mRNA的切割

过程(5分钟)。

四、核糖体的组成:不讲。

第二节tRNA加工

一、tRNA基因:简单介绍两类核糖体基因(3分钟)。

二、参与tRNA后加工的酶:RNAaseP、RNAaseD、tRNA核苷酸转移酶、RNAase Ⅲ的

作用(7分钟)。

三、原核生物tRNA加工:以大肠杆菌tRNA Tyr为例,说明原核tRNA的加工过程,并用

图总结上述各种的切割位点和切割顺序(15分钟)。

四、真核生物tRNA加工:真核tRNA基因特点,以酵母tRNA Phe为例,说明真核tRNA

的加工特点(10分钟)。

第三节mRNA加工

一、m RNA加工概述:区分核不均一RNA(hnRNA)、核不均一RNP(hnRNP)、snRNP

的概念(10分钟)

二、真核mRNA加工---------帽子:介绍帽子结构的种类和功能(5分钟)

三、真核mRNA加工二-------- 多聚(A)尾巴:介绍加尾信号,以图例说明相关加尾酶的

作用和过程,pol(A)的功能和在实践中的应用(15分钟)。

四、真核mRNA加工三-------- 剪接(splicing):简单介绍内含子的分类,重点介绍I、II、

III类内含子的结构特点和拼接机制(50分钟)

第四节可变mRNA的加工(30分钟)

在介绍可变mRNA加工概念的基础上,以降钙素基因、果蝇性别

决定基因(sxl、tra、dsx)、免疫球蛋白μ重链为例简单说明可变加工的种类。重点介绍RNA编辑的概念和机制[复习题]

名词解释

转录;启动子;RNA拼接;左、右拼接点;不连续转录;转录终止子

简答题

1、说明RNApol全酶各个亚基的主要功能。

2、以E.coli为例,说出Prok.启动子结构及各部分功能。

3、以Prok.为例简述转录起始过程。

4、终止子和终止密码子有何区别?

5、试述Prok.中转录终止子的类型及终止机制。

6、解释E.coli的λ噬菌体调控不同发育阶段基因表达的抗终止机制。

7、简述内元的种类及拼接方式

8、说明tRNA内元拼接的简单步骤和特点。

9、tRNA基因的类型及各类型的前体在加工过程中所要解决的问题。

10、说明poly(A)在分子生物学实验中的应用价值。

11、为什么在细菌(Prok.)中很少涉及到ρ因子?

12、Euk. mRNA帽子的种类。

13、以四膜虫的大rRNA前体的拼接为例,说明第Ⅰ类内元拼接的简单过程及特点。

14、真核生物mRNA的3…poly(A)的编码情况及其准确生成的机制为何?

15、综合比较四种内元拼接方式的异同。

16、解释“套索结构”,及内元中的套索结构中的磷酸二酯键有何特殊之处。

第八章蛋白质翻译(6学时)

1、教学目标:掌握遗传密码的破译和特点,掌握tRNA的种类与功能;掌握RNA通过遗传密码翻译成成熟蛋白质序列的过程,了解翻

译后的生物活动。

2、教学重点:①掌握遗传密码的破译和特点;②tRNA的基本结构及各部分的生物学功能;③核糖体的结构组成及几个活性部位的生物学功能;④原核生物蛋白质合成起始的深刻理解;⑤真核生物蛋白质合成起始阶段几种复合物的变换;⑥原核生物和真核生物蛋白质合成起始的差异性比较;⑦蛋白质合成过程中肽链延伸的机理;⑻释放因子终止肽链合成的机理。

3、教学难点:①真核生物蛋白质合成起始几种复合物的变换;②多肽链合成终止时翻译复合体的解散机理。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授为主。

5、教学过程

第一节基本元件

一、tRNA:回顾tRNA的结构、tRNA的功能的基础上,介绍tRNA 的种类、副密码子与氨酰

基tRNA的合成的关系(30分钟)

二、mRNA:在回顾细菌mRNA和真核mRNA的特征的基础上,重点介绍S-D序列和Kozak序

列特征(10分钟)。

三、核糖体及rRNA的结构:着重介绍核糖体与翻译有关的活性位点(20分钟)。

第二节遗传密码

一、遗传密码及其破译:介绍遗传密码的破译过程(20分钟)。

二、遗传密码的性质:密码子的简并性、密码子的普遍性与特殊性、密码子的连续性、摆

动性(30分钟)

第三节肽链的合成

一、氨基酸的活化(10分钟)

二、合成的起始(20分钟)

三、肽链的延伸(20分钟)

四、肽链的终止(15分钟)

第四节准确翻译的机制

一、氨基酸与tRNA间的负载专一性(15分钟)

二、Anti-condon对condon的准确识别:简单提一下。

三、对第一个Met(AUG)的准确起译(5分钟)

四、对A位aa-tRNAaa的两次校对(5分钟)

第五节蛋白质前体的加工与转运机制

一、蛋白质前体加工(10分钟)

二、蛋白质的转运机制(30分钟)

[复习题]

名词解释

单(多)顺反子mRNA,S-D序列,副密码子,同工tRNA ,同义密码子,密码子的简并性,分子伴侣,信号肽。

简答题

1、解释Prok.多顺反子mRNA翻译的两种情况

2、说出核糖体的活性位点及其功能

3、解释同一种tRNA分子所识别的几种同义密码子使用频率差异的原因。

4、简述Ts循环过程及意义

5、说出Prok.蛋白质翻译过程中的起始因子、延伸因子、终止因子及各自功能。

6、简述Prok.延伸过程中的主要事件

7、简要说明Prok.与Euk.的翻译起始过程的差别

8、tRNA三级结构有何与其功能相适应的特点

9、以Prok.为例,说明蛋白质翻译终止的机制

10、简要说明真核生物蛋白质的不同转运机制

11、说明Prok.和Euk.体内蛋白质的越膜机制

第九章原核基因表达调控(6学时)

1、教学目标:熟练掌握一些被细菌用来调控特定基因表达的精细机制

2、教学重点:①乳糖操纵子的调控机制;②色氨酸操纵子的调控

机制;③半乳糖操纵子调控机制;

④小RNA分子调控基因表达的基本原理。

3、教学难点:①乳糖操纵子的调控机制;②色氨酸操纵子的调控机制;③小RNA分子调节基因表达的机制。

4、教学方法与手段:多媒体教学;讲授与自学相结合。

5、教学过程

第一节基因表达调控概述(10分钟)

讲清基因表达的概念和为什么基因功能要调控?

第二节原核基因调控机制

一、操纵子学说(10分钟)

二、原核基因调控机制的类型与特点(20分钟)

第三节乳糖操纵子

一、乳糖操纵子的结构(15分钟)

二、酶的诱导现象(10分钟)

三、调控机理(20分钟)

四、阻遏蛋白的作用机制(25分钟)

五、lac operon的正调控(30分钟)

第四节色氨酸操纵子

一、色氨酸操纵子的结构(15分钟)

二、Trp operon 的阻遏系统(40分钟)

第五节其他操纵子

一、半乳糖操纵子(10分钟)

二、阿拉伯糖操纵子(15分钟)

第六节小分子RNA的翻译调节(20分钟)

第七节转录后水平上的调控(自学)

[复习题]

1、关于管家基因叙述错误的是D

(A) 在生物个体的几乎各生长阶段持续表达

(B) 在生物个体的几乎所有细胞中持续表达

(C) 在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达

(D) 在生物个体的某一生长阶段持续表达

(E) 在一个物种的几乎所有个体中持续表达

2、一个操纵子(元)通常含有B

(A) 数个启动序列和一个编码基因

(B) 一个启动序列和数个编码基因

(C) 一个启动序列和一个编码基因

(D) 两个启动序列和数个编码基因

(E) 数个启动序列和数个编码基因

3、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是,一个基因在A

(A) 分化的骨骼肌细胞表达,在未分化的心肌细胞不表达

(B) 胚胎发育过程不表达,出生后表达

(C) 胚胎发育过程表达,在出生后不表达

(D) 分化的骨骼肌细胞表达,在未分化的骨骼肌细胞不表达

(E) 分化的骨骼肌细胞不表达,在未分化的骨骼肌细胞表达

4、乳糖操纵子(元)的直接诱导剂是E

(A) 葡萄糖

(B) 乳糖

(C) β一半乳糖苷酶

(D) 透酶

(E)异构乳糖

5、Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子(元)的B

(A) CAP结合位点

(B) O序列

(C) P序列

(D) Z基因

(E) I基因

6、cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在C

(A) 葡萄糖及cAMP浓度极高时

(B) 没有葡萄糖及cAMP较低时

(C) 没有葡萄糖及cAMP较高时

(D) 有葡萄糖及cAMP较低时

(E) 有葡萄糖及CAMP较高时

7、Lac阻遏蛋白由D

(A) Z基因编码

(B) Y基因编码

(C) A基因编码

(D) I基因编码

(E) 以上都不是

8、色氨酸操纵子(元)调节过程涉及E

(A) 转录水平调节

(B) 转录延长调节

(C) 转录激活调节

(D) 翻译水平调节

(E) 转录/翻译调节

9、与O序列结合A

10、与P序列结合 B

11、与CAP结合 C

12、与CAP位点结合D

(A) Lac阻遏蛋白

(B) RNA聚合酶

(C) 环一磷酸腺苷

(D) CAP-cAMP

(E)异构乳糖

第十章真核基因表达调控(6学时)

1、教学目标:掌握真核基因不同的层次调控;掌握转录因子的结构域。

2、教学重点:;①DNA结构的规律性变化与基因表达调控;

②DNA甲基化抑制基因转录的机理;③顺式作用元件的类型及其与基因表达的关系;④反式作用因子中DNA识别域的特点;⑤反式作用因子中DNA结合域的特点;真核基因转录调控的主要模式;⑦转录后水

《分子生物学》教案

《分子生物学》教案 《分子生物学》教案 一、课程基本信息 二、课程教材 P.C.特纳,A.G.迈克伦南,A.D.百茨,M.R.H.怀特.分子生物学(第二版). 北京:科学出版社,2001.9. 三、教学对象 生物科学专业本科生。 四、主要参资料 [1] 朱玉贤,李毅.现代分子生物学(第二版).北京:高等教育出版社,2002,7. [2] Robert F. Weaver.分子生物学(影印版).北京:科学出版社,2000,8. [3] 孙乃恩等.分子遗传学.南京:南京大学出版社,1990. [4] Joe Sambrook.分子克隆实验指南(第2版).科学出版社,2002. 五、教学特色 利用动画让学生理解抽象的概念和重难点内容。 六、课程考核方式及成绩评定 《分子生物学》属于考试科目。平时课堂教学中的作业和课堂提问、课堂讨论占30%;期末闭卷考试占70%。 七、其他说明 每章或全书讲授完毕,给学生布置一定的习题。要求学生选读参考书,进一步巩固和补充课堂讲授内容,系统整理学习笔记。 八、教案

第一章绪论 Introduction(2学时) 1、教学目标:掌握分子生物学的基本概念与研究内容;了解分子生物学发展简史和分子生物学的一些分支学科;了解分子生物学的发展趋势。 2、教学重点:分子生物学的产生及概念,分子生物学的研究内容 3、教学难点:分子生物学的产生及概念,分子生物学的研究内容 4、教学方法与手段:多媒体教学、自学与课堂讨论相结合 5、教学过程 第一节生命科学的回顾(20分钟) 1、创世说与进化论; 2、细胞学说; 3、经典的生物化学和遗传学; 4、DNA的发现。 第二节分子生物学的概念和研究内容(30分钟) 1、什么是分子生物; 2、分子生物学研究领域的三大原则; 3、分子生物学研究领域。 第三节分子生物学发展简史(20分钟) 1、孕育阶段; 2、创立阶段; 3、发展阶段。 第四节分子生物学实际应用的现状和展望。(10分钟) 第二章核酸的性质与结构(3学时) 1、教学目标:掌握核酸的基本性质;掌握DNA的结构;掌握DNA分子变性、复性及分子杂交的原理。 2、教学重点:DNA的结构,DNA的变性与复性。 3、教学难点:DNA双螺旋结构及其多样性、DNA高级结构。 4、教学方法与手段:多媒体教学;讲解为主,自学与课堂讨论相结合。 5、教学过程

分子生物学第九章 分子生物学研究方法电子教案

第九章分子生物学研究方法 1.课程教学内容 (1)核酸技术1—基本操作 (2)核酸技术2—克隆技术 (3)核酸技术3—测序 (4)基因表达和表达分析基因定点诱变 (5)蛋白质与核酸的相互作用 (6)其他(热点)技术 2.课程重点、难点 基因克隆技术、杂交技术、测序技术、蛋白质与核酸的相互作用检测技术 3.课程教学要求 掌握基因克隆技术、杂交技术、测序技术、蛋白质与核酸的相互作用检测等各种技术的原理。 本章内容 •核酸的凝胶电泳 •DNA分子的酶切割 •核酸的分子杂交 •基因扩增 •基因的克隆和表达 •细菌的转化 •DNA核苷酸序列分析 •蛋白质的分离与纯化 •研究DNA与蛋白质相互作用的方法 一、核酸的凝胶电泳 基本原理:当一种分子被放置在电场当中时,它们会以一定的速度移向适当的电极。电泳的迁移率:电泳分子在电场作用下的迁移速度,它同电场的强度和电泳分子本身所携带的净电荷成正比。 由于在电泳中使用了一种无反应活性的稳定的支持介质,如琼脂糖和丙烯酰胺,从而降低了对流运动,故电泳的迁移率又同分子的摩擦系数成反比。 在生理条件下,核酸分子的糖-磷酸骨架中的磷酸基团,是呈离子化状态的。从这个意义上讲,DNA和RNA的多核苷酸链可叫做多聚阴离子,因此,当核酸分子放置在电场中时,它就会向正极移动。

在一定的电场强度下,DNA分子的这种迁移率,取决于核酸分子本身大小和构型。分子量较小的DNA 分子,比分子量较大的分子,具有较紧密的构型,所以其电泳迁移率也就比同等分子量的松散型的开环DNA分子或线性DNA分子要快些。 Gel matrix (胶支持物) is an inserted, jello-like porous material that supports and allows macromolecules to move through. Agarose (琼脂糖): (1) a much less resolving power than polyacrylamide, (2)but can separate DNA molecules of up to tens of kb DNA can be visualized by staining the gel with fluorescent dyes, such as ethidium bromide (EB 溴化乙锭) Polyacrylamide (聚丙稀酰胺): (1)has high resolving capability, and can resolve DNA that differ from each other as little as a single base pair/nucleotide. (2)but can only separate DNA over a narrow size range (1 to a few hundred bp). Pulsed-field gel electrophoresis (脉冲电泳) (1)The electric field is applied in pulses that are oriented orthogonally (直角地) to each other. (2)Separate DNA molecules according to their molecule weight, as well as to their shape and topological properties. (3)Can effectively separate DNA molecules over 30-50 kb and up to several Mb in length. 二、DNA分子的酶切割 Restriction endonucleases (限制性内切酶) cleave DNA molecules at particular sites Restriction endonucleases (RE) are the nucleases that cleave DNA at particular sites by the recognition of specific sequences. RE used in molecular biology typically recognize (识别) short (4-8bp) target sequences that are usually palindromic (回文结构), and cut (切割) at a defined sequence within those sequences. e.g. EcoRI The random occurrence of the hexameric (六核苷酸的) sequence: 1/4096 (4- 6=1/46)

生物课教案:分子生物学的基本概念

生物课教案:分子生物学的基本概念 一、引言 分子生物学是现代生物学的重要分支之一,其研究对象为生物体内分子层面的结构、功能和相互作用方式。分子生物学研究所取得的成果不仅促进了生命科学的发展,也为医学、农业和生物工程领域的发展提供了重要支持。本教案将围绕分子生物学的基本概念展开,包括基本概念、分子结构与功能、分子遗传与表达等几个方面。 二、基本概念 1. 分子:分子是物质最基本的组成单位,由原子通过共价键连接而成。生物体内包含了大量的生物分子,如蛋白质、核酸、多糖和脂质等。 2. 分子结构:分子的结构决定了其功能和性质。蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的线性多肽链,核酸是由核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的聚合物,多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的聚合物,脂质由甘油与脂肪酸通过酯键连接而成。 3. 分子功能:不同类型的生物分子具有不同的功能。蛋白质在生物体中担任着结构支持、酶催化、运输传递、调节和防御等多种功能;核酸是生物体内的遗传信息载体,参与了基因表达和遗传变异等重要过程;多糖参与细胞识别和黏附、能量储存和结构支持等功能;脂质在细胞膜的结构和功能中起着重要作用。 4. 分子相互作用:不同的生物分子通过相互作用形成生物体内复杂的结构和功能网络。蛋白质与其他分子通过氢键、离子键、范德华力和疏水相互作用等形成复杂的蛋白质结构;核酸通过碱基配对和骨架相互作用形成DNA的双螺旋结构;蛋白质与核酸之间通过酶作用实现基因的转录和翻译等过程。 三、分子结构与功能

1. 蛋白质结构与功能:蛋白质结构包括了四个层次,即原始结构、二级结构、 三级结构和四级结构。原始结构由氨基酸的序列决定,二级结构由氢键作用形成 α-螺旋和β-折叠等结构,三级结构由氢键、离子键和疏水力等作用形成立体空间结构,四级结构由多个蛋白质亚基通过非共价键结合而成。不同的蛋白结构决定了其特定的功能,如酶活性、结构支持或信号传导。 2. 核酸结构与功能:核酸包括DNA和RNA两种类型,它们的基本结构由核苷酸单元组成。DNA的双螺旋结构由两条互补的单链通过碱基配对形成,RNA为单 链结构。DNA携带了细胞的遗传信息,RNA参与了基因的转录和翻译过程。此外,RNA还具有调控基因表达、保持细胞内稳定环境等功能。 3. 多糖结构与功能:多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的聚合物。多糖在生物 体内具有多种功能,如构建细胞壁、提供能量储备和细胞识别等。不同类型的多糖具有不同结构与功能,如纤维素、淀粉和糖原等。 4. 脂质结构与功能:脂质由甘油与脂肪酸通过酯键连接而成,可分为甘油脂质、磷脂质和固醇等。脂质在细胞膜中起到重要的结构和功能作用,如控制物质进出细胞、维持细胞膜的流动性和稳定性等。 四、分子遗传与表达 1. DNA复制:DNA复制是细胞分裂过程中的一个重要环节,确保遗传信息的 传递。DNA复制过程中,DNA双链解旋、DNA聚合酶合成新链、连接酶粘合新 旧链等步骤相继进行,形成两条完全相同的DNA分子。 2. 基因转录:基因转录是DNA模板链上DNA序列转换为RNA分子的过程。 转录过程包括启动、延伸和终止三个阶段,由RNA聚合酶完成。通过基因转录,RNA分子可以进一步参与翻译过程产生蛋白质。 3. 翻译:翻译是将RNA信息转换为蛋白质的过程。翻译发生在细胞质中的核 糖体上,由转移RNA(tRNA)和核糖体酶等参与。在翻译过程中,RNA的密码 子与tRNA的抗密码子相互识别,带来相应的氨酸,最终形成特定序列的蛋白质。

高中生物教案:分子生物学的基础原理

高中生物教案:分子生物学的基础原理 1. 引言 本教案旨在介绍高中生物课程中的重要主题之一——分子生物学的基础原理。通过本课程,学生将了解到分子生物学作为现代生物学领域的核心研究方向之一,其在遗传、进化等方面扮演着重要角色。 2. 分子生物学简介 2.1 什么是分子生物学 •定义:分子生物学是研究细胞和有机体水平上从分子层面解释和理解各种生命现象的科学领域。 •发展历程:简要介绍分子生物学在科学发展中的重要里程碑,如DNA的结构发现、PCR技术的创立等。 2.2 DNA与RNA •DNA和RNA的结构:详细描述DNA和RNA的化学结构,包括碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和尿嘧啶)、糖(脱氧核糖和核糖)以及磷酸二酯键。 •DNA复制:解释DNA复制过程中涉及到的核酸配对、双螺旋解旋和DNA聚合酶等基本原理。

2.3 基因与遗传 •基因的定义:详细阐述基因作为遗传信息的传递单元在分子生物学中的重要性。 •遗传物质的转录与翻译:介绍DNA转录为mRNA以及mRNA翻译为蛋白质这一过程涉及到的相关分子机制。 3. 分子生物学应用 3.1 PCR技术 •定义:解释聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)技术的原理和应用。 •PCR实验步骤:描述PCR实验所需材料、步骤和操作注意事项,以及其在医学诊断、法医学等领域中的应用案例。 3.2 基因工程与重组DNA技术 •定义:介绍基因工程和重组DNA技术的概念与意义。 •基因克隆:解释基因克隆过程中的重要步骤如剪接、连接和转化等,并说明其在农业、药物研发等方面的应用案例。 4. 分子生物学与进化 4.1 DNA序列比较与系统发生学 •DNA序列比较:解释DNA序列比较分析在系统演化研究中的作用,引出系统发生学概念。

分子生物学原理教案RNA的生物合成

分子生物学原理教案—RNA的生物合成 教学要求: 1.熟悉遗传信息流向的中心法则。 2.掌握DNA复制方式、逆转录作用及相关酶系的特征。 3.了解DNA修复系统及特点。 课时安排:总学时 4.0 第一节复制的基本规律0.5 第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化1.0 第三节DNA生物合成过程1.5 第四节逆转录和其他复制方式0.5 第五节DNA损伤(突变)与修复0.5 重点: 1.遗传信息流向的中心法则。 2.原核生物DNA半保留复制方式及相关酶系。 难点: 1.真核生物的DNA生物合成 2.端粒和端粒酶 教学内容: 一、复制的基本规律 1.半保留复制的实验依据及意义 2.双向复制 3.半不连续复制 二、DNA复制的酶学和拓扑学变化 1.复制的化学反应 2.DNA聚合酶原核生物与真核生物的DNA聚合酶 3.复制高保真性的酶学依据 4.复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化解螺旋酶、拓扑酶、SSB。 引物酶和引发体。 5.DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口 三、DNA生物合成过程 1.原核生物的DNA生物合成复制的起始:DNA解成单链,引发体的形成;复制的延长:复制延长的生化过程,复制的半不连续性及冈崎片 段;复制的终止:切除引物、填补空缺和连接切口。 2.真核生物的DNA生物合成复制的起始与原核基本相似;复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换;复制的终止:端粒和端粒酶。 四、逆转录和其他复制方式 1.逆转录病毒的基因组是RNA,其复制方式是逆转录 2.逆转录的发现发展了中心法则

3.滚环复制和D环复制 五、DNA损伤(突变)与修复 1.突变的意义。 2.引发突变的因素。 3.突变分子改变的类型错配,缺失、插入和框移突变,重排。 4.DNA损伤的修复:光修复、切除修复、重组修复、SOS修复。 中、英文专业词汇: the central dogma中心法则 semiconservative replication半保留复制 DNA dependent DNA polymerase依赖DNA的DNA聚合酶 template模板 primer引物 Klenow fragment Klenow片段 mitochondria DNA线粒体DNA exonuclease核酸外切酶 incorporation掺入 helicase解螺旋酶 DNA topoisomerase DNA拓扑异构酶 single stranded DNA binding protein单链DNA结合蛋白 gyrase旋转酶 primosome引发体 primase引物酶 DNA ligase DNA连接酶 origin 起始点 bidirectional replication双向复制 replicon复制子 leading strand领头链 lagging strand随从链 Okazaki fragment冈崎片段 rolling circle replication滚环复制 telomerase端粒酶 mutation突变 dimer二聚体 mismatch错配 insertion插入 rearrangement重排 frame-shift框移突变 point mutation点突变 deletion缺失 1ight repairing光修复 excission repairing切除修复 recombination repairing重组修复 reverse transcriptase逆转录酶

大学二年级分子生物学教学案

大学二年级分子生物学教学案 一、教学目标 本教学案旨在帮助大学二年级学生掌握分子生物学的基本概念、原 理和技术,培养学生的实验技能和科学思维能力。具体教学目标如下: 1. 理解分子生物学的定义和研究内容。 2. 掌握细胞结构和功能,基因表达和调控的基本原理。 3. 熟悉PCR、凝胶电泳等常用分子生物学技术的原理和操作步骤。 4. 培养学生的科学实验技能,加强实验设计和数据分析的能力。 二、教学内容 1. 分子生物学概述 a. 分子生物学的定义和研究领域 b. 分子生物学在生命科学中的地位和作用 2. 细胞结构和功能 a. 细胞的基本结构和组成 b. 细胞膜的结构和功能 c. 细胞器的结构和功能 d. 典型细胞器的特点和功能 3. 基因的结构和功能

a. DNA的结构和特点 b. RNA的结构和特点 c. DNA复制和RNA转录的原理 d. 蛋白质的合成和翻译过程 4. 基因表达与调控 a. 真核生物和原核生物基因表达的区别 b. 转录调控的机制和基本原理 c. 翻译调控的机制和基本原理 5. 基因工程与分子生物学技术 a. PCR反应的原理和操作步骤 b. 凝胶电泳的原理和操作步骤 c. DNA测序技术的原理和应用 6. 实验设计与数据分析 a. 实验设计的步骤和要点 b. 数据收集和处理的方法和技巧 c. 数据图表的制作和解读 三、教学方法

1. 讲授法:通过课堂讲解,系统介绍分子生物学的基本概念和原理,帮助学生建立全面的知识框架。 2. 实验操作:设置实验环节,让学生亲自进行PCR反应和凝胶电 泳等操作,提高实验技能和实践能力。 3. 讨论与互动:鼓励学生参与课堂讨论,解答学生疑惑,加深对分 子生物学知识的理解。 4. 小组合作:组织学生进行小组合作学习,共同解决问题,培养团 队合作和沟通能力。 5. 实例分析:引入生物医学领域的典型案例,分析和讨论相关分子 生物学原理和技术的应用。 四、教学评估 1. 日常考核:定期进行课堂问答、小测验等形式的评估,检查学生 对知识的掌握情况。 2. 实验报告:要求学生撰写实验报告,评估学生对实验设计和数据 分析的理解和应用能力。 3. 课堂讨论:关注学生的参与程度、问题解答的质量等,评估学生 的综合素养和思维能力。 4. 学期考试:设计综合性的考试题目,考察学生对分子生物学全面 掌握程度。 五、教学资源

高中生物分子生物学教案:认识DNA结构和功能

高中生物分子生物学教案:认识DNA结构和 功能 认识DNA结构和功能 概述: DNA,即脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid)是生物体内存储遗传信息的 分子。它存在于细胞核和线粒体等细胞器中,并且决定了生物个体的遗传特征。本教案将介绍DNA的结构和功能,帮助学生更好地理解遗传与进化过程。 一、DNA的结构 1. DNA的组成 -DNA由四种不同的核苷酸单元组成,分别是腺嘌呤(Adenine)、鸟嘌呤(Guanine)、胸腺嘧啶(Thymine)和胞嘧啶(Cytosine)。 -每个核苷酸单元由一个含氮碱基、一个五碳糖和一个磷酸残基组成。 -这四种碱基以ATGC的顺序排列在DNA链上,并通过碱基间的氢键相互连接。 2. DNA 的双螺旋结构 -DNA呈现出双螺旋结构,由两条相互镶嵌在一起的链组成。 -两条链通过碱基之间形成互补配对:A与T配对,G与C配对。 -两条链以反向方向排列,即一个链的3'端与另一个链的5'端连接。 -两条链以螺旋状紧密缠绕,并为DNA提供了稳定性和保护。 3. DNA的超级结构

-DNA通过进一步的缠绕和组装形成更高级别的结构。 -最基本的组织单位是核小体,由蛋白质包裹的DNA组成,用以调节DNA在 细胞内的紧凑度和可读性。 -多个核小体之间通过DNA链织成更长的染色体,形成典型的X型染色体结构。 二、DNA 的功能 1. 存储遗传信息 -DNA 是生物传递遗传信息的分子载体。 -它携带着编码特定蛋白质合成所需的基因信息,这些基因决定了生物个体具 备的遗传特征。 -DNA中碱基序列不同所导致的结构差异造就了生命在外貌、性状等方面多样性。 2. 遗传信息复制 -DNA可以通过复制过程将遗传信息从一个细胞复制到另一个细胞或子代中去。 -在有丝分裂(体细胞分裂)中,DNA被完整地复制并平均分配给两个新细胞。 -在减数分裂(性细胞分裂)中,DNA发生重组和交换,以产生具有多样性的 生殖细胞。 3. 与蛋白质合成的关系 -DNA的遗传信息是通过指导蛋白质的合成来发挥作用的。 -在转录过程中,DNA的一个片段(基因)被复制成为RNA分子。 -RNA通过翻译生成具有特定功能和结构的蛋白质。

植物分子生物学教案

植物分子生物学教案 一、教案概述 本教案旨在介绍植物分子生物学的基本概念和研究方法。通过本教案的研究,学生将了解到植物的基本分子结构、生物合成过程以及分子调控机制等方面的知识。 二、教学目标 1. 了解植物细胞的基本结构和功能。 2. 掌握植物基因的结构和表达调控过程。 3. 理解植物生长发育和逆境应答的分子机制。 4. 学会运用分子生物学方法进行植物研究。 三、教学内容 1. 植物细胞的结构和功能 - 细胞壁、质体和细胞膜的组成及功能 - 叶绿体和线粒体的结构和功能 - 植物细胞的生长和分裂机制 2. 植物基因的结构和表达调控

- DNA的结构和遗传信息的传递 - 基因编码和蛋白质合成过程 - 转录和转录调控机制 3. 植物生长发育和逆境应答的分子机制 - 植物生长发育的分子调控机制 - 植物对光、温度和营养等逆境的分子应答机制 - 植物免疫系统的分子调控 4. 分子生物学方法在植物研究中的应用 - PCR技术及其应用 - 基因克隆和转基因植物的研究方法 - 基因表达分析和蛋白质功能研究方法 四、教学方法 1. 课堂讲授:通过讲解和示意图,介绍植物分子生物学的基本概念和原理。 2. 实验教学:组织学生进行植物分子生物学实验,如PCR和基因表达分析。

3. 小组讨论:引导学生探讨植物分子生物学的研究前沿和应用领域。 五、教学评估 1. 平时表现:根据学生的课堂参与、实验操作和小组讨论表现进行评估。 2. 作业考核:布置与教学内容相关的作业并进行评分。 3. 考试评估:组织针对植物分子生物学知识的期末考试。 六、教学资源 1. 教材:推荐使用《植物分子生物学导论》等相关教材。 2. 实验设备:PCR仪、电泳仪等植物分子生物学实验装置。 3. 计算机和互联网资源:用于查找和分享植物分子生物学相关资料。 七、教学时间安排 本教案共计6个课时,每个课时为45分钟。 八、参考文献 1. 张三, 李四. 植物分子生物学导论. xxxx出版社, 20xx.

分子生物学备课教案

分子生物学备课教案 一、教学目标 1. 了解分子生物学的基本概念和研究内容。 2. 掌握DNA的结构和功能。 3. 理解基因表达的过程和调控。 4. 掌握常见的分子生物学实验技术。 二、教学内容 1. 分子生物学概述 1.1 概念 分子生物学是研究生物体中生物大分子(如核酸和蛋白质)结构、性质和功能的学科。 1.2 研究内容 分子生物学主要研究DNA复制、转录和翻译,以及基因调控、突变、重组和修复等基本过程。 2. DNA的结构和功能 2.1 DNA的结构 DNA是由核苷酸单元组成的双螺旋结构,包含脱氧核糖和磷酸基团。

2.2 DNA的功能 DNA是生物体内编码遗传信息的分子,负责遗传物质的传递和转录。 3. 基因表达的过程和调控 3.1 转录 转录是将DNA的信息转录成RNA的过程,包括启动、延伸和终止三个阶段。 3.2 翻译 翻译是将RNA的信息转化为氨基酸序列的过程,通过核糖体将核酸翻译成蛋白质。 3.3 基因调控 基因调控通过转录因子和某些隐性RNA来调控基因的表达水平,包括转录水平和转录后水平的调控。 4. 分子生物学实验技术 4.1 PCR技术 PCR(聚合酶链反应)是一种体外扩增DNA的技术,常用于DNA序列分析、基因克隆和遗传疾病诊断等。 4.2 基因克隆技术

基因克隆技术包括限制性酶切、DNA连接和转化等步骤,可用于将特定基因插入宿主细胞中。 4.3 蛋白质电泳 蛋白质电泳是一种将蛋白质按照电荷和大小分离的技术,常用于研究蛋白质结构和功能。 5. 教学方法 5.1 创设情境 利用实验教学、案例分析等方式,引发学生的学习兴趣,激发学生对分子生物学的探索欲望。 5.2 合作学习 安排学生进行小组合作学习,通过讨论和合作解决问题,培养学生的团队合作能力和解决问题的能力。 5.3 多媒体教学 利用多媒体技术展示实验操作和分子生物学的相关知识,增强学生对分子生物学的直观认识。 6. 教学评价 6.1 课堂讨论 安排学生进行课堂讨论,回答问题、解释现象,检验学生对分子生物学知识的理解和运用能力。

朱玉贤分子生物学教案

朱玉贤分子生物学教课设计 【篇一:《分子生物学》教课设计】 教案 课程名称:分子生物学 学时数: 36 讲课对象:生物技术专业、生物科学专业 主讲教材:《分子生物学》第三版朱玉贤等 . 科学第一版社 .2008 参照资料:《 molecular biology》科学第一版社影印版 《分子生物学》精要速览影印版. turner.pc et al科学第一版社2001 《 gene Ⅶ》 lewin.b. oxford university press1999 1 2 3 4 5 【篇二:分子生物学教课设计[1] 】 《分子生物学》教课设计 一、课程性质必修课 二、教课目标要求 分子生物学是一门最近几年来发展快速而且在生命科学领域里应用 愈来愈宽泛、影响愈来愈深远的一个学科。从学科角度来讲,分子 生物学函盖面特别广,与生物化学和细胞生物学等生命科学骨干课 程有一些交错。在学习本课程以前,要修业生已掌握了必需的数、 理、化知识,并学习了植物学、动物学、微生物学与生物化学等基 础课程。 经过对本课程的学习,使学生掌握基因观点在分子水平上的发展与 演变、基因的分子构造和特色、基因的复制、基因表达(在转录、翻 译水平)的基来源理、基因表达调控的基本模式、基因发生突变与互 换及 dna 遗传多型性检测的分子生物学原理,认识新盛行的基因组学 和后基因组学研究现状。经过与实验课相联合,系统地介绍与基因克 隆有关的 dna 技术,使学生们掌握一些基本的分子生物学技术。 三、教材及有关参照书

朱玉贤等,《现代分子生物学》高等教育第一版社, 2002 benjamin lewin 编著余龙等主译,《 gene Ⅷ》科学第一版社, 2005 赵寿元等,《现代遗传学》高等教育第一版社,2001 孙乃恩等,《分子遗传学》南京大学第一版社, 1990 四、合用专业 生物科学、生物技术、生物工程、科学教育等专业 五、讲课学时 36学时 六、课程内容 第一章绪论 教课目标:使学生对分子生物学的发展简史、分子生物学的研究内 容及发展远景有较全面的认识。 教课要点、难点:基因观点的发展与演变;对现代遗传学各发展阶 段的认识。课时安排: 4 学时 教课内容: 一、什么是分子生物学? 分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、构造特 色及其重要性、规律性和互相关系的科学。二、分子生物学的发 展简史 从 1847 年 schleiden 和 schwann 提出细胞学说,证明动、植物都是由细胞构成的到今日,固然可是短短一百多年时间,我们对生物 大分子 --细胞的化学构成却有了深刻的认识。孟德尔的遗传学规律最 先令人们对性状遗传产生了理性认识,而morgan 的基因学说则进 一步将性状与基因相耦联,成为分子遗传学的奠定石。 watson 和 crick 所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型,为充足揭露遗传信息的传达 规律摊平了道路。在蛋白质化学方面,继sumner在1936年证明酶是蛋白质以后, sanger利用纸电泳及层析技术于1953 年初次说明胰岛素的一级构造,创始了蛋白质序列剖析的先河。而kendrew和perutz 利用 x 射线衍射技术分析了肌红蛋白( myoglobin )及血红蛋白( hemoglobin )的三维构造,论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特别作用,成为研究生物大分子空间立体构型的前驱。 总结与分子生物学有关的诺贝尔奖。 三、分子生物学的主要研究内容 1. dna 重组技术 ------ 基因工程

分子生物学绪论教案

分子生物学教案 绪论 现代生物学研究的目标是要在分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命的本质。20世纪50年代Watson和Crick关于DNA双螺线模型的提出;60年代Monod和Jacob关于基因调节控制的操纵子学说的提出;以及70年代初期DNA限制性内切酶的发现和一套DNA体外重组技术-基因工程技术的发展,推动了分子生物学在广度深度上的发展。目前,分子水平的生物学研究,正越来越多地影响传统生物科学的各个领域,如组织学、细胞学、解剖学、胚胎学、遗传学、生理学和进化论。 一、引言 1.1创世说与进化论 在达尔文《物种起源》发表之前,关于生命和一切生物学现象用创世说来解释,直到19世纪初叶。1859年,英国生物学家达尔文(Charles Darwin)发表了著名的《物种起源》一书,确立了进化论的概念。《物种起源》的中心思想是“物竞天择,适者生存”,认为世界上的一切生物都是可变的,并预言从低级到高级的变化过程中必定有过渡物种存在。达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论,是生物科学史上最伟大的创举之一。具有不可磨灭的贡献。为了纪念这位伟大的生物科学大师,人们把进化论称为“达尔文学说”。 1.2细胞学说 17世纪末叶,荷兰显微镜专家Leeuwenhoek成功制作了世界第一架光学显微镜,在显微镜下看到了微小动物,称为“微动物”(animalcule)。若干年后,人们才知道他们是单细胞生物。

大约与Leewenhock同时代的Hooke,第一次用“细胞”这个概念来形容组成软木的最基本单位。但直到19世纪中叶,这个概念正式被科学界所接受。 德国植物学家Schleiden研究被子植物的胚囊,Schwann研究蛙类的胚胎组织,相同的研究方向,相似的研究方法,是他们取得了一致见解,共同创立了生命科学的基础理论――细胞学说。现在我们知道,每一个动植物个体实际上是千千万万个生命单元的总和,而这些微小单元――细胞,包含了所有的生命信息。 1.3经典的生物化学和遗传学 进化论和细胞学说相结合,产生了作为主要实验科学之一的现代生物学。而已研究动植物遗传变异规律为目标的遗传学和以分离纯化、鉴定细胞内含物质为目标的生物化学则是这一学科的两大支柱。 19世纪中叶,科学家发现蛋白质物质;生物化学家Buchner第一个合成乙醇,证明蛋白质是生活细胞中化学反应的执行者和催化剂;19世纪到20世纪,20种氨基酸被相继发现;生物学家Fisher论证了相邻氨基酸之间的“肽键”;脂类、糖类、核酸也相继被认识和纯化。 1865年奥地利遗传学家孟德尔(Gregor Mendel)发现并提出遗传定律,被公认是经典遗传学的奠基人。孟德尔认为,生物的每一种形状都是由遗传因子控制的,第一次提出“遗传因子”概念。1910年美国遗传学家Morgan发现遗传第三大规律,第一次将代表某一特定形状的基因,同某一特定的染色体联系起来,提出基因学说并提出“基因”的概念。 1.4DNA的发现 但是,直到1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋模型之前,人们对基因的理解仍然是抽象的、概念化的,缺乏准确的物质内容。 1928年,英国科学家Griffith等人发现,肺炎链球菌(S型和R型)使小鼠死亡的原因是引起肺炎。1950年,美国著名的微生物学家Avery和他的同事提出死细菌中的某一成

分子生物学试验教学教案

分子生物学试验教学教案 分子生物学实验教学教案(3000字) XX科技大学 实验教学教案 课程名称分子生物学 指导教师李市场 XX科技大学实验教学教案首页 实验一大肠杆菌感受态细胞的制备及转化 实验目的通过本实验,掌握大肠杆菌感受态细胞的制备及转化的方法和技术。实验原理将质粒载体转移进受体细菌,需诱导受体细菌产生一种短暂的感受态以摄取外源DN。 转化(Trnsformtion)是将外源DN分子引入受体细胞,使之获得新的遗传性状的一种手段,它是微生物遗传、分子遗传、基因工程等研究领域的基本实验技术。 转化过程所用的受体细胞一般是限制修饰系统缺陷的变异株,即不含限制性内切酶和甲基化酶的突变体(Rˉ,Mˉ),它可以容忍外源DN分子进入体内并稳定地遗传给后代。为了提高转化效率, 实验中要考虑以下几个重要因素: 1. 细胞生长状态和密度: 细胞生长密度以刚进入对数生长期时为好,可通过监测培养液的OD600 来操纵。DH5α菌株的OD600 为0.5时,细胞密度在5×107 个/ml左右(不同的菌株情况有所不同),这时比较合适。密度过高或不足均会影响转化效率。

2. 质粒的质量和浓度: 1ng的cccDN即可使50μl 的感受态细胞达到饱和。一般情况下,DN溶液的体积不应超过感受态细胞体积的5%。 3. 试剂的质量: 所用的试剂,如CCl2 等均需是最高纯度的(GR.或R.),并用超纯水配制,最好分装保存于干燥的冷暗处。 4. 防止杂菌和杂DN的污染。 本实验以E.coli DH5菌株为受体细胞,并用CCl2处理,使其处于感受态,然后与pUC19质粒共保温,实现转化。由于pUC19质粒带有氨苄XX霉素抗性基因(mpr ),可通过mp抗性来筛选转化子。如受体细胞没有转入pUC19,则在含mp 的培养基上不能生长。能在mp培养基上生长的受体细胞(转化子)肯定已导入了pUC19。转化子扩增后,可将转化的质粒提取出,进行电泳、酶切等进一步鉴定。 一. 仪器控温摇床(37℃) 高速冷冻离心机 水浴锅冰箱(-20℃,‐70℃) 超净工作XX培养箱(37℃) 752分光光度计灭菌锅 二. 试剂CCl2 无菌水,冰 胰蛋白胨酵母粉 mp NCl 三. 其他用品 移液器,枪头

分子生物学教案

分子生物学教案 【篇一:分子生物教案】 第一章绪论 分子生物学是从分子水平上研究生命现象、生命本质、生命活动及 其规律的科学。它是从生物化学,遗传学,微生物学和细胞生物学 等学科融汇发展而派生出来的边缘学科。 第一节分子生物学和医学分子生物学的研究范围 一、核酸的分子生物学 包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译,核酸存储 的信息修复与突变,基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等二、蛋白质的分子生物学 研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。三、信号转导的分子生物学 研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。 第二节分子生物学发展简史 一、准备和酝酿阶段 ㈠确定了蛋白质是生命现象的物质基础㈡确定了dna是生物遗传的 物质基础二、现代分子生物学的建立和发展阶段㈠中心法则的建立 ㈡对蛋白质结构和功能的进一步认识 三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段㈠基因工程 技术的建立㈡基因组研究的开展㈢基因表达调控机制的揭示㈣信号 转导机制研究的深入 第三节分子生物学与其他学科及医学的关系

一、分子生物学与其他学科及现代医学相辅相成二、分子生物学促进中医药研究 ㈠分子生物学在中医基础理论研究中的应用㈡分子生物学在中药研究中的应用 第二章从核酸到基因组第一节核酸的分子组成 一、碱基〔base〕 构成核苷酸的碱基分为嘌呤〔pu)和嘧啶〔py) 腺嘌呤(a), 鸟嘌呤(g), 胞嘧啶(c), 胸腺嘧啶(t)和尿嘧啶(u)。 RNA中含有:A、G、C、UDNA中含有:A、G、C、T 二、戊糖 RNA中含有核糖DNA中含有脱氧核糖 三、核苷〔nucleoside) 和核苷酸(nucleotide) 核苷是由d-核糖或d-2脱氧核糖与嘌呤或嘧啶通过糖苷键连接组成的化合物。 核苷酸是核苷与磷酸残基构成的化合物,即核苷的磷酸 第二节DNA的结构 一、dna的一级结构 核酸链的简写式: 1、字符式: 5'pACTTGAACG3'5'pACUUGAACG3' 2、线条式: 二、dna的二级结构⒈右手双螺旋结构 dna双螺旋学说的要点

分子生物学电子教案第三章

第三章基因的构造与功能 第3章基因及基因组的构造 1.主要内容 1〕断裂基因构成性质 2〕重叠基因种类 3〕C值矛盾 4〕原核生物及真核生物基因组的区别 5〕真核生物染色体的构造 6〕真核生物DNA序列的4种类型 7〕基因家族、基因簇、卫星DNA、分散重复DNA 序列 8〕人类基因组方案 2.教学要求 1) 掌握基因,断裂基因,顺反子,C值矛盾,重叠基因,基因家族,重复序列,卫星DNA等根本概念; 2) 熟悉原核生物与真核生物基因组构造特点及功能; 3) 了解人类基因组的重复顺序、人类基因组方案。 第1节基因的概念 第2节基因命名简介 第3节真核生物的断裂基因

第4节基因及基因组的大小及C值矛盾 第5节重叠基因 第6节基因组 第7节真核生物DNA序列组织 第8节基因家族 第9节人类基因组研究进展 第1节基因的概念 基因:带有特定遗传信息的核酸分子片段。包括 构造基因:编码蛋白质tRNA rRNA 调控基因: 基因研究的开展染色体分子反向生物学 基因位于染色体与细胞器的DNA分子上 •基因与顺反子 • 1955,Benzer用以表述T4 具溶菌功能的区的2个亚区: rⅡA rⅡB •现代分子生物学文献中,顺反子与基因这两个术语互相通用。 第2节基因命名简介 •表示基因3个小写斜体字母,lac •表示基因座3个小写斜体字母+ 1个大写斜体字母。lacZ •表示质粒 自然质粒 3 个正体字母,首字母大写

重组质粒在2个大写字母前面加小写p •基因为斜体,蛋白质为正体 •人类基因为大写斜体 第3节真核生物的断裂基因 •一、割裂基因的发现 • 1977,通过成熟mRNA〔或cDNA〕及编码基因的DNA杂交试验而发现•真核生物的基因是不连续的,大大改变了原来对基因构造的看法,现在知道大多数真核生物的基因都是不连续基因或割裂基因(split gene)。 •割裂基因的概念——是编码序列在DNA分子上不连续排列而被不编码的序列所隔开的基因。 •割裂基因的构成 •构成割裂基因的DNA序列被分为两类: •基因中编码的序列称为外显子(exon),外显子是基因中对应于信使RNA序列的区域; •不编码的间隔序列称为内含子(intron),内含子是从信使RNA中消失的区域。 •割裂基因由一系列交替存在的外显子与内含子构成,基因两端起始与完毕于外显子,对应于其转录产物RNA的5’与3’端。如果一个基因有n个内含子,那么相应地含有n+1个外显子。 割裂基因的性质 • Splitting Gene 的普遍性 •外显子与内含子各有特点

《分子生物学》教案(提供给学生的)

第一章绪论 一.分子生物学的含义及其研究内容: 1. 分子生物学的含义: 广义:研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规侓性和互相关系的科学,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。 狭义:研究范畴偏重于核酸(或基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程。(也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构、功能的研究) 2. 分子生物学的研究内容: (1)分子生物学的三条基本原理: 构成生物体各类有机大分子的单体在不同的生物体中都是相同的。 生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则。 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。 (2)研究内容: DNA重组技术 DNA重组技术的应用前景: 用于大量生产某种在正常细胞代谢中产量很低的多肽:如激素、抗生素、酶类、抗体等,提高产量,降低成本,使许多有用多肽得到广泛的应用。 用于定向改造某些生物基因组结构,使其具备的特殊经济价值或功能提高、扩大 用于基础研究 基因表达调控研究 原核生物:基因组、染色体结构简单。转录、翻译在同一时间和空间内发生,调控主要在转录水平。 真核生物:存在细胞核结构。转录、翻译过程在时间、空间上都被隔开,且转录、翻译后存在复杂的信号加工过程。 调控:三个水平上 信号传导研究 转录因子研究 RNA剪辑 生物大分子的结构、功能研究 又称:结构分子生物学 研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。 研究方向:结构的测定 结构运动变化规律 结构与功能相关关系 常用手段:X射线衍射的晶体学(三维结构及运动规律) 三维核磁共振,多维核磁研究液相结构 二.分子生物学简史: 三.分子生物学在生命科学中的地位: 与生物化学 与微生物学 与遗传学 与细胞生物学 与发育生物学

分子生物学教案及分子生物学前沿技术

第一章绪论 重点:1. 分子生物学的基本含义 2. DNA的发现 3. 分子生物学与其他学科的关系 难点:DNA的发现 课时分配:1.5学时 分子生物学的基本含义 分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科,它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,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。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会,也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明,从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量,由简单的小分子核 苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息,并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用 系统,由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 1.1 引言 现代分子生物学研究的目标是要在分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命是本质。 1.1.1 创世说与进化论 多少年来,人们常常会反复提出下面3个与生命和一切生物学现象有关的问题: (1)生命是怎样起源的? (2)为什么“有其父必有其子”? (3)动、植物是怎样从一个受精卵发育而来的? 对这些问题的回答: 创世说:

西方:上帝先创造了世间万物,后来又创造了男人亚当,再从亚当身上抽一根肋骨,这就成了女人夏娃,亚当和夏娃繁衍了人类。 中国:女娲团土造人 进化论: 1859年,伟大的英国生物学家达尔文(Charles Darwin)发表了著名的《物种起源》一书,确立了进化论的观点。正是达尔文的生物进化学说,打破了上帝造人的传统观念,改变了社会对人类在整个世界中的地位的看法,极大地推动了人类思想的发展。 达尔文用大量事实证明“物竟天择,适者生存”的进化论思想,他认为世界上的一切生物都是可变的,并预言从低级到高级的变化中必定有过渡物种存在。他指出物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的,彻底否定了上帝创造万物的旧思想,推翻了物种不变的神话,使生物学真正迈入实证自然科学的行列。 1.1.2 细胞学说 早期生物科学家的另一大贡献是提出细胞理论(Cell Theory)。17世纪末,荷兰籍显微镜专家Leeuwenhoek成功制作了世界上第一架显微镜。大约与Leeuwenhoek同时代的Hooke,第一次用“细胞”这个概念来形容组成软木的最基本单元。 动、植物的基本单元是细胞,这是19世纪三大发现之一的细胞学说的核心。建立这一学说的是德国植物学家Schleiden和动物学家Schwann。 1.1.3 经典的生物化学和遗传学 现代生物学的两大支柱:生物化学和遗传学 进化论和细胞学说相结合,产生了作为实验科学之一的现代生物学,而以研究动、植物的遗传变异规律为目标的遗传学和以分离纯化、鉴定细胞内含物质为目标的生物化学则是这一学科的两大支柱。 生物化学家Buchner第一个实现了用酵母无细胞液和葡萄糖进行氧化反应,生成乙醇,证明化学物质的转换并不需要完整的细胞而仅仅需要细胞中的某些成分。蛋白质是生活细胞中所有化学反应的执行者和催化剂。 生物化学从一开始就执行着双重使命,首先,分析细胞的组成成分;其次,弄清楚这些物质与细胞内生命现象的联系。 孟德尔通过豌豆实验,总结出生物遗传的两条基本规律——基因分离规律和自由组合规律,被公认为经典遗传学的奠基人。 在孟德尔遗传学的基础上,美国著名的遗传学家Morgan又提出了基因学说。 当所研究的两个基因位于同一染色体上而距离又较近时,Morgan的连锁遗传规律起主导作用;而当所研究的两个基因位于不同染色体上时,孟德尔的自由组合规律起主导作用。 1.1.4 DNA的发现 直到1953年Watson 和Crick提出DNA双螺旋模型之前,人们对于基因的理解仍然是抽象的、概念化的,缺乏准确的物质内容。 首次证明DNA是遗传物质的是Avery的细菌转化实验。 图1-1 DNA是转化源 早在1928年,英国科学家Griffith等人就发现,肺炎链球菌使小鼠死亡的原因是引起肺

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