分子生物学电子教案

1备课教案学年学期：2007-2008春季学期课程名称：分子生物学（挂牌选课）主讲教师：李海英授课对象：2006级生命科学学院本科黑龙江大学2第1教学周/第3.4.5节（第1次课）教学基本内容备注教学目的：通过本章的学习，使学生掌握分子生物学的广义及狭义概念，同时介绍分子生物学的发展简史和最新的分子生物学的研究成果，引导学生对科学的严谨、谦虚态度。教具：多媒体课件教学重点：分子生物学狭义概念课时安排：3学时教学难点：DNA双螺旋模型的英文表述教学内容：第一章绪论第一节分子生物学的概念一、分子生物学产生的过程二、分子生物学的概念1.广义2.狭义三、分子生物学在生命科学中的位置第二节分子生物学的发展简史一、DNA的发现二、Chargaff规律及DNA双螺旋模型MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDSWewishtosuggestastructureforthesaltofdeoxyribosenucleicacid(D.N.A).Thisstructurehasnovelfeaturewhichareofconsiderablebiologicalinterest.DNADOUBLEHELIXMODEL1、Inthedoublehelix,thetwoDNAstrandsareorganizedinanantiparallelarrangement.2、Onestrandisoriented5’→3’andtheotherisoriented3’→5’.3、Thetwostrandsruninoppositepolarity.1、启发式教学内容：引用教材作者的一句话“当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放下你的想象力，因为实验操作不能有一丁点儿的想象，否则，你对事物的观察就回受影响；而当你翻开书本的时候，你又必须尽可能展开想象的翅膀，否则，你就不可能走在别人面前”启发学生的学习科学和实验操作的态度。2、互动教学内容：通过提问、互动的方式讲解、Chargaff规律及DNA双螺旋模型。3、启发式教学内容引用两位科学家在NATURE上发表文章的第一自然段，引导学生对科学的严谨、谦虚的态度34、Thebasesofthetwostrandsarecomplementarybasepairing.三、遗传信息传递的中心法则四、分子生物学研究的国内外动态复习题1、名词：广义分子生物学狭义分子生物学2、问答题：列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。3、预习DNA的结构与复制4、发给学生NATURE（April25,1953）上发表的MOLECULARSTRUCTUREOFNUCLEICACIDS学术论文。4第2教学周/第3.4.5节（第2次课）教学基本内容备注教学目的：本节讲述与分子生物学有关的细胞生物学知识，通过本章的学习，使学生掌握生物膜系统的组成；掌握核小体的结构特点；染色体的包装模型。教具：多媒体课件教学重点：核小体的结构特点课时安排：3学时教学难点：核小体的结构特点教学内容：第二章细胞、生物学的有关知识第一节细胞的结构与功能1、生物膜系统（biomembranesystem）2、质膜（plasmamembrane）3、内膜系统（internalmembrane）第二节染色体一、染色体的基本特征二、原核细胞染色体三、真核细胞染色体四、核小体ThenucleosomeiscomposedofacoreofeighthistoneproteinsandtheDNA(coreDNA,146bp)wrappedaroundthem.TheDNAbetweeneachnucleosomeiscalledalinkerDNA.EacheukaryotehasacharacteristicaveragelinkerDNAlength(20-60bp).五、染色体的包装结构1、多级螺旋模型（multiplecoilingmodel）2、骨架—放射环结构模型1、课前提问DNA双螺旋模型的英文表述2、通过平面与立体图示讲解核小体的结构特点。3、通过几个重要的数字提示，引导学生记忆核小体的结构特点。5（Scaffold-radialloopstructuremodel）复习题1、问答题：染色体的多级螺旋模型（multiplecoilingmodel）和骨架—放射环结构模型（Scaffold-radialloopstructuremodel）在三、四级结构上的区别2、预习下一次课程内容:DNA的结构与复制6第3教学周/第3.4.5节（第3次课）教学基本内容备注教学目的：通过本章的学习，使学生掌握DNA的结构、DNA的复制、DNA复制的酶类和相关蛋白、本章重点内容为D，要求学生掌握SSBP、岗崎片段、复制叉、复制子等概念。教具：多媒体课件、教具教学重点：DNA的复制过程及DNA复制的酶类和相关蛋白课时安排：3学时教学难点：DNA的复制；复制叉、复制子等概念、DNA超螺旋的形成教学内容：第三章DNA的结构与复制第一节DNA的结构一、核酸的化学组成二、DNA分子的一级结构1、多聚核苷酸链2、一级结构的概念三、DNA的二级结构1、碱基互补原则2、大、小沟的差异3、DNA结构的多态性四、DNA的三级结构1、超螺旋状态的描述L(不变）=T（减少）+W（由负变正）L为连接数（Linkingnumber），双链DNA的交叉数，不发生链断裂时，L为定值。T为盘绕数（Twistingnumber），双链DNA的缠绕数，初级螺旋圈数。W为超盘绕数（Writhingnumber）。直观上为双螺旋在空间的转动数。1、课前提问结合图示说明核小体的结构特点2、互动教学内容：1、DNA二级结构中碱基互补配对原则，看似简单，但问一问为什么？能回答上的学生会很少。通过学生回答问题，引导学生在学习中要深入研究，多问几个为什么。2、DNA二级结构中大、小沟的差异与作用2、DNA结构的多态性3、提示学生DNADNA超螺旋的形成图示的书写的严密性7第二节DNA的复制一、DNA的半保留复制（Semi-ConservationReplication）1、DNA的半保留复制的英文表述InthecourseofDNAreplication,thehydrogenbondsbetweentwobasesbreakup,thedoublehelixopensupandbothstrandsserveastemplateforthesynthesisofnewDNA,producingcomplementarydouble-strands.Theproductsofthereactionaretwodaughterdouble-strandedDNAmolecules,eachofwhichhasoneoriginaltemplatestrandandonestrandofnewlysynthesizedDNA.Sothebasesofthetwodaughterdouble-strandedDNAmoleculesarethesameastheoriginalDNAmolecules.Thus,replicationissemi-conservative.2、1958Meselson-stahl设计的CsCl超离心试验二、复制起点、方向和速度三、复制的过程1、原点（origin，ori）、复制叉（replicationfork）2、单链DNA结合蛋白（singlestrandbindingprotein，SSBP）3、RNA引物酶4、先导链（leadingstrand）后滞链/后随链（laggingstrand）5、半不连续复制（semi-discontinuousreplication）岗崎片段（Okazakifragment）6、DNA聚合酶，DNA连接酶第三节DNA复制的酶类和相关蛋白四、DNA复制的酶学（EnzymologyofDNAReplication）（一）DNA聚合酶（polymerase）（二）DNA解螺旋酶（helicase）课堂互动内容：曾经认为DNA的复制是全保留复制，每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板，如果这样，在Meselson和Stahl的实验中他们将得到什么结果？8（三）DNA旋转酶（Topoisomerase）（四）DNA连接酶（DNALigase）复习题1、某一B-DNA共有2650个碱基对，每一个螺旋含10个碱基。现将DNA分子的一端固定，另一端朝双螺旋相反方向旋转8圈后，使两端封闭，请用L=T+W公式说明DNA超螺旋的变化。2、DNA构型研究进展相关综述。（1000字左右）课堂提问：DNA聚合酶和DNA连接酶的区别？9第4教学周/第3.4.5节（第4次课）教学基本内容备注教学目的：通过本章的学习，使学生掌握大肠杆菌的DNA复制过程，了解φX174DNA的复制过程，比较真核生物与原核生物DNA复制的异同点；掌握PCR技术的原理、操作。教具：多媒体课件教学重点：大肠杆菌的DNA复制过程、PCR技术的原理课时安排：3学时教学难点：PCR技术的原理及英文表述教学内容：第四节原核生物DNA复制（DNAreplicationinProkaryote）（一）E.coli的DNA复制1、E.coli的复制基因2、E.coli的DNA复制的过程（二）φX174DNA的复制第五节真核生物DNA的复制一、原核生物和真核生物DNA复制的比较二、真核生物DNA复制的特点第六节聚合酶链反应（PCR）（一）PCR的基本原理Thepolymerasechainreaction(PCR)isusedtoamplifyasequenceofDNAusingapairofoligonucleotideprimerseachcomplementarytooneendoftheDNAtargetsequence.ThetwoprimersareextendedtowardeachotherbyaDNApolymeraseinareactioncycleofthreesteps:denaturation,annealing,extension.PCRallowsspecificDNAsequencetobeamplifiedoveramillionfold.AmplifiedDNAisusedfortheanalysisofgenes.课前提问：1、DNA的半不连续复制2、岗崎片段的英文表述课堂互动内容：1、真核生物DNA复制过程中核小体结构中的组蛋白发生怎样的变化？2、环状DNA双链的复制类型。课堂互动内容自1983年PCR技术问世年到发明人Dr.KaryMullis1993年获得诺贝尔化学奖经历了10年的时间，那么一项技术得到广泛应用、认同需要什么？10（二）PCR的反应过程（三）PCR的反应体系（四）PCR技术的优缺点（五）PCR技术的应用复习题1、PCR产物的忠实性（可靠性）。2、PCR设计引物遵循的原则。3、大肠杆菌染色体的分子量大约2.5X109Da,核苷酸的平均分子量是330Da，两个邻近核苷酸之间的距离是0.34nm;双螺旋每一转的高度是3.4nm,请问：（1）该分子的二级结构有多长（2）该DNA有多少转？11第5教学周/第3.4.5节（第5次课）教学基本内容备注教学目的：通过本章的学习，使学生掌握DNA损伤的来源、DNA突变、DNA修复的多样性。教具：多媒体课件教学重点：甲基化指导的错配修复\转座子的结构特征课时安排：3学时教学难点：PCR技术的原理及英文表述教学内容：第七节DNA的修复一、DNA损伤的来源二、DNA突变（DNAmutation）1、突变2、点突变3、沉默突变（silentmutation）4、致死突变（lethalmutation）5、渗漏突变（leakymutation）三、DNA修复的多样性1、直接修复:300-600nm光的作用2、切除修复:UvrABC核酸内切酶3、错配修复:Dam甲基化酶MutS：结合于错配碱Mu