《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 1.02 29 19 22 30 0.97 1.03 24 16 24 56 0.66 1.54 34 2.1 1.01）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。