分子生物学教学大纲

1分子生物学教学大纲2005年12月课程名称：分子生物学课程号：50125420课程类别：医学类基础专业课程（必修）学时：36学时学分：3分教材：《医学分子生物学》第二版刘秉文、陈俊杰主编，中国协和医科大学出版社出版时间2005年6月主要参考资料：1．RobertK.Murray,DarylK.Granner,PeterA.Mayer,VictorW.Rodwell.Harper’sBiochemistry,25thed(影印版).科学出版社,20002．JeremyM.Berg,JohnL.Tymoczko,andLubertStryer.Biochemistry,5thedition.W.H.FreemanandCompany,NewYork,20023．DavidL.Nelson,MichaelM.Cox.Lehninger’sprinciplesofbiochemistry,4thedition,W.H.Freeman&Company;NewYork,20044．DavidW.Russell,JosephSambrook,etal.黄培堂等译.分子克隆实验指南,3rded.科学出版社,20025．FrederickM.Ausubel,RobertE.Kingston,JG.Seidman,etal.精编分子生物学实验指南,4thed.科学出版社,2005成绩评定：期末考试100分（方式：闭卷考试；时间：2小时）前言(Preface)分子生物学理论课以《医学分子生物学》（研究生教材）为蓝本，授课内容包括“糖蛋白结构功能”，“蛋白聚糖结构与功能”，“脂蛋白”，“细胞信号传导”，“基因组结构与功能”，“基因表达调控”，“基因工程”，“DNA序列测定”，“核酸分子杂交技术”，“PCR”，“癌基因与抑癌基因”，“基因诊断、基因治疗”等章节；实验内容有“DNA酶切及电泳分析”，“细胞染色体DNA提取”，“PCR”等。这门课程采用双语教学，旨在通过较少的学时数就能让学生掌握蛋白质和核酸的基本性质和一定的操作技术，熟悉分子克隆的过程和这门学科在医学中的应用。在课程中授课教师也会将分子生物学研究的最新进展和学科交叉的情况向学生作介绍，例如人类基因组计划的实施、蛋白质组学和microarray等。目前，除七年制、八年制临床医学学生外，五年制临床医学、预防医学、基础医学、法医学也开设了《分子生物学》课程。第一章蛋白质的结构与功能要求：一、熟悉蛋白质的组成二、熟悉蛋白质的结构层次三、掌握蛋白质结构与功能的关系四、了解蛋白质的分子运动内容：2一、组成蛋白质的氨基酸1．构成蛋白质的20种氨基酸的结构特征：α-氨基酸；L-氨基酸2．分类：非极性疏水氨基酸；不解离的极性氨基酸；解离的极性氨基酸（酸、碱性氨基酸）3．碥码氨基酸与非编码氨基酸二、蛋白质的一级结构1．概念2．氨基酸残基3．肽链及其方向性4．蛋白质序列库三、蛋白质的二级结构1．肽平面与二面角2．α-螺旋：螺旋物理特征；α-右手螺旋；α-左手螺旋；α-右手螺旋类型（3.613，310，4.416）3．β-折叠4．β-转角与Ω-环的部分规则结构5．无序结构6．蛋白质二级结构与一级结构的关系四、蛋白质的超二级结构与结构域1．超二级结构：概念，组成单元（motif），类型（αα组合，ββ组合，βαβ组合）2．结构域：概念，类型（平行α/β型，反平行β型，全α型，小的不规则结构）五、球状蛋白的三级结构：三级结构的概念；血红蛋白与肌红蛋白的三级结构六、蛋白质的四级结构：概念七、蛋白质的结构与功能1．蛋白质的变性：概念、特性、复性2．蛋白质前体的激活3．蛋白质的变构4．同源蛋白质的分子进化5．蛋白质家族与超家族6．蛋白质结构异常与分子病八、蛋白质分子运动第二章糖蛋白、蛋白聚糖与脂蛋白要求：一、熟悉糖蛋白与蛋白聚糖的结构特点与功能二、掌握蛋白聚糖的生物学功能三、掌握糖蛋白和蛋白聚糖与医学的关系四、掌握血脂、血浆脂蛋白、载脂蛋白、脂蛋白受体的概念，脂蛋白结构与功能及与医学的关系五、熟悉脂质转运蛋白内容：一、糖蛋白1．概念与组成2．糖蛋白的分子结构：连接方式（O-连接型，N-连接型）3．糖蛋白中聚糖的组成与结构：O-GalNAc连接型聚糖与血型物质，N-GlcNAc连接型聚糖4．研究糖蛋白分子结构的方法35．糖蛋白与医学的关系：糖蛋白与血型；糖蛋白与组织相容性抗原；糖蛋白与组织分化；糖蛋白与淋巴细胞归巢；糖蛋白与恶性肿瘤；糖蛋白与自身免疫疾病；糖蛋白与感染二、蛋白聚糖1．概念与结构2．蛋白聚糖的分子结构：糖胺聚糖的结构与类型；核心蛋白的结构与类型；连接区域的结构3．蛋白聚糖的种类和生物功能：细胞外蛋白聚糖（decorinandbiglycan,fibromodulinandlumican,hyaluronicacid,aggrecan,versican,perlecan）；细胞表面蛋白聚糖（ayndecan,betaglycan,glypican,thrombomodulin）；细胞内蛋白聚糖（serglycan）4．蛋白聚糖与医学的关系：蛋白聚糖与恶性肿瘤；蛋白聚糖与动脉粥样硬化；蛋白聚糖与骨关节炎；蛋白聚糖与粘多糖病；蛋白聚糖与感染三、脂蛋白1．血脂概念与组成2．血浆脂蛋白：概念，分类，性质，组成与功能；Lp(a)的基本结构与功能3．血浆载脂蛋白（plasmaapolipoprotein）结构与功能1）apoAI结构与功能及其与疾病的关系2）apoB100结构与功能及其与疾病的关系3）apo(a)结构与功能及其与疾病的关系4）载脂蛋白合成后加工修饰、基因结构特点4．脂蛋白受体1）LDL受体：结构、功能及基因缺陷2）HDL受体5．脂质转运蛋白及其作用机理第六章细胞信号传递要求：一、了解细胞信号传递的基本概念二、熟悉受体的分类、作用特点、化学本质并了解受体测定的基本原理三、掌握G蛋白的分类、作用特点、化学本质及其在细胞信号传递中的作用四、掌握cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+及CaM及受体酪氨酸蛋白激酶信号传递途径五、熟悉胰岛素受体、细胞因子受体的信号传递六、了解类固醇激素受体家族的结构、功能及信号传递内容：一、概述1．细胞间联系的方式2．细胞间的信息分子3．化学信息分子的性质及其与靶细胞的作用，水溶性信息分子与脂溶性信息分子作用特点4．细胞信号系统二、受体—细胞识别与结合信息分子的蛋白质1．概念与分类：细胞膜受体、胞内受体、核受体2．受体作用特点：特异性、高亲和、可饱和、可逆性、可被竞争抑制、可被调节3．受体测定的基本原理：抑制曲线，Scatchard作图，Kd值，Bmax值，协同效应三、G蛋白1．G蛋白的结构、特性及分类2．G蛋白跨膜传递信息的机制3．G蛋白在信息传递中的作用4．小分子G蛋白四、cAMP信号系统41．腺苷酸环化酶的激活与抑制2．环腺苷酸（cyclicadenosinemonophosphate,cAMP）：结构、合成与分解、功能3．cAMP蛋白激酶（PKA）4．cAMP信号系统对靶细胞的调节5．磷蛋白磷酸酶（phosphoproteinphosphatases,PP）6．cAMP介导的基因转录五、cGMP信号系统1．cGMP：结构、合成与分解2．cGMP的功能3．膜结构型及胞浆水溶性鸟苷酸环化酶的结构与作用六、IP3、DG信号系统1．IP3及DG的生成及代谢2．IP3的作用3．DG的作用4．蛋白激酶C（PKC）：分类、结构特点、作用七、Ca2+信号系统1．细胞内Ca2+浓度的调节2．钙结合蛋白3．Ca2+-CaM系统4．PKC系统八、受体酪氨酸蛋白激酶信号传递1．生长因子受体的结构及分类2．受体的激活：与配体结合、受体二聚化、自身磷酸化、靶细胞磷酸化3．SH2蛋白4．受体酪氨酸蛋白激酶的信号传递途径：PLC-PKC途径；Ras蛋白信号传递途径5．生长因子信号系统与癌基因九、胰岛素受体信号传递1．胰岛素受体的结构2．细胞内胰岛素受体底物（IRS）：IRS的结构、功能，Shc蛋白3．胰岛素信号所激发的胞内信号传递途径：Ras-MAP激酶途径；P13-K途径十、细胞因子受体的信号传递1．细胞因子受体的结构2．非受体型酪氨酸蛋白激酶的分类与结构3．JAKs-STATs信号传递途径十一、类固醇激素受体信号传递1．类固醇激素受体在细胞的定位与激活2．类固醇激素受体的结构3．类固醇激素受体与DNA的相互作用4．核受体病十二、小结1．蛋白质磷酸化及脱磷酸化是细胞信号传递的主要方式2．信号传递途径之间的对话（crosstalking）第九章染色质与基因组要求：一、掌握染色质与染色体的基本概念二、熟悉染色质的基本成分和基本结构单位三、掌握核苷酸结构，熟悉DNA结构层次及DNA变性与复性的意义四、掌握基因与基因组的概念，真核基因组DNA的几个类型的特征内容：5一、染色质与染色体的概念1．化学组成相同，在不同时相（细胞周期）上呈现不同构象2．染色质基本成分：组蛋白，非组蛋白，DNA3．染色质基本单位核小体4．核苷酸组成与结构5．DNA一、二、三级结构6．DNA变性与复性二、基因与基因组1．基因与基因组的概念2．真核基因组的结构特征（与原核基因组的比较）3．真核基因组DNA类型：单拷贝，中度重复，高度重复（卫星DNA，小卫星DNA，微卫星DNA）端粒，核外基因组-线粒体4．有关的一些基因类型和概念（假基因，基因家族，重叠基因，跳跃基因）三、基因组学1．人类基因组计划和模式基因组研究2．结构基因组学和功能基因组学3．基因组研究新技术第十章基因表达调控要求：一、掌握基因表达调控的生物学意义二、了解基因表达调控中在核小体形态、构象和DNA结构上所发生的相应变化三、掌握与基因表达有关的重要DNA和蛋白质结构与名称四、熟悉原核基因转录调控的代表—乳糖操纵子模型内容：一、基因表达调控的生物学意义1．基因表达的有序性2．基因表达受内外环境因素的影响3．基因表达调控的组织结构二、核小体与化学修饰在基因表达调控中的作用1．核小体构象变化2．化学修饰类型三、与转录调控相关的DNA和蛋白质1．顺式元件（启动子，增强子，终止子，沉默子）2．反式因子（RNA聚合酶，转录因子，激活因子）3．DNA-蛋白质识别和结合的结构特征（结构单元motif）四、原核基因转录调控1．乳糖操纵子的正、负调控模式2．乳糖操纵子在基因工程中的应用第十一章基因克隆要求：一、了解和熟悉基因工程常用的工具酶二、了解和熟悉基因工程常用的DNA载体三、掌握基因工程的基本程序内容：一、基因克隆中常用的工具酶6限制性内切酶，DNA聚合酶，RNA聚合酶，反转录酶，DNA连接酶，T4多核苷酸激酶，末端转移酶，碱性磷酸酶二、基因克隆中常用的载体质粒载体，噬菌体载体，病毒载体，原核表达载体，真核表达载体三、基因克隆的基本程序1．分离或合成外源基因2．目的基因与载体重组3．重组DNA导入原核或真核细胞的方法4．重组子的筛选与鉴定第十四章肿瘤相关基因要求：一、掌握癌基因的概念二、了解癌基因的分类与功能三、掌握原癌基因激活的几种常见方式四、掌握抑癌基因的概念五、了解抑癌基因的功能内容：一、癌基因与原癌基因1．癌基因的发现过程2．癌基因概念的确立3．癌基因激活的常见方式（点突变，启动子插入，基因扩增与高表达，染色体易位）二、抑癌基因1．抑癌基因的发现2．抑癌基因的概念3．几个重要的抑癌基因的功能（Rb,p53）第十五章基因诊断要求：一、了解基因诊断的基本概念二、掌握基因诊断的常用技术（注：这些常用技术也将在《分子生物学常用技术》一章中介绍）三、了解基因诊断的临床应用内容：一、基因诊断的概念二、基因诊断的基本技术（杂交、PCR、PCR-SSCP、RFLP分析、测序）三、基因诊断的临床应用（遗传性疾病，病毒性疾病，病原菌感染，法医学鉴定，肿瘤）第十六章基因治疗要求：一、了解基因治疗的概念、策略和方式二、熟悉基因治疗的基本程序三、掌握目的基因的获取方法、靶基因的选择原则四、了解常用的基因转移系统和转移方法五、了解基因打靶和基因敲除技术的原理和方法六、了解基因治疗的临床应用现