分子生物学课程

《分子生物学课程》教案2007～2008学年第1学期授课专业：生物技术课程名称：分子生物学主讲教师：何宁佳查幸福赵爱春课程说明一、课程名称：分子生物学二、总课时数：45三、先修课程：基因工程原理四、使用教材：PCTurner,AGMcLennan,ADBates&MRHWhite,《InstantnotesinMolecularBiology》,科学出版社，2004年1月第八次印刷五、教学参考书：1PC特纳、AG麦克伦南、AD贝茨、MRH怀特，《分子生物学-现代生物学精要速览中文版》，科学出版社，2004年8月第七次印刷。2朱玉贤，李毅编著《现代分子生物学》，第二版，高等教育出版社，2004年1月第3次印刷。六、考核方式：理论课采用闭卷考试的方法，总成绩，平时成绩30%，中期考试10%，期末考试60%七、教案编写说明：教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。教案可以按每堂课（指同一主题连续1~2节课）设计编写。教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。2、教学课型表示所授课程的类型，请在相应课型栏内选择打“√”。3、题目：标明章、节或主题。4、教学内容：是授课的核心。将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。5、教学方式既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。教学手段指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。8、日期的填写系指本堂课授课的时间。课时教案讲授人查幸福课时1.5序号1课题内容Cellsandmacromolecules教学时间2007.09.03教学方法讲授教学课型理论□实验□习题□实践□复习□其它□教学手段板书、多媒体教学目的1.了解原核细胞和真核细胞结构、亚细胞及分子组成上的差异2.了解真核细胞亚细胞器的结构与功能3.掌握细胞和大分子的分类，及用以分析的一些方法重点难点细胞分类、亚细胞器教学内容备注A1Cellularclassification(细胞分类)Eubacteria(真细菌)和Archaea(古细菌)属原核细胞生物,它们一般由cellwall(细胞壁)、plasmamembrane(细胞膜)、cytoplasm(细胞质)和nucleoid(类核体)构成，细胞中有质粒、核糖核酸、核糖体及各种蛋白质，没有亚细胞器。古细菌虽然在结构上与真细菌相似，但是其复制、转录和翻译更接近真核生物。Eukaryotes(真核生物)包括动物、植物、真菌和原生生物（藻类和原生动物），其细胞体积较大，细胞质中含有细胞器、核糖体和由蛋白质纤维组成的细胞骨架，细胞核由膜包绕。植物、许多真菌和原生生物也有细胞壁。真核生物大多是多细胞，在发育过程中不同群细胞经分化形成特定组织。A2Subcellularorganells(亚细胞器)Nuclei(细胞核)携带细胞的遗传信息，每条染色体含有一个DNA分子。有核膜包围，内有核仁，核仁是rRNA合成和核糖体进行部分组装的场所。Mitochondriaandchloroplasts(线粒体与叶绿体)线粒体是细胞产能的场所，由外膜和内膜组成，内膜突出折叠成嵴，其内含有一个小的环状DNA分子、特异RNA和核糖体，可合成小部分线粒体蛋白，其所需要的大部分蛋白质则由细胞核DNA编码并在细胞质中合成。植物的叶绿体是光合作用的场所，依靠光同化CO2与水形成碳水化合物和氧气。叶绿体在内膜腔内有类囊体，类囊体上含有捕捉光能进行光合作用的叶绿素。叶绿体也能独立合成小部分蛋白质。Endoplasmicreticulum(内质网)是细胞质内与核膜相连的膜体系，光面内质网主要合成脂类及用于氧化解毒的酶。粗面内质网上有许多核糖体，特异合成分泌性蛋白质，经过初步的糖基化修饰，转运至高尔基体进一步修饰分检并分泌。Microbodies(微体)溶酶体有膜包绕，从高尔基体出芽而成，含有丰富的消化酶，回收来自损伤细胞器或体外进入的大分子。过氧化物酶体含有破坏过氧化氢的酶，可防止过氧化氢和高活性自由基损伤细胞。乙醛酸循环体是特定的植物过氧化物酶体，进行乙醛酸循环。它们合称微体。Organelleisolation(细胞器的分离)大小和密度不同的细胞器，根据不同的沉降系数值采用差速离心法相互分离，并用密度梯度离心进一步纯化。A3Macromolecules(生物大分子)Proteinandnucleicacid(蛋白质和核酸)蛋白质是氨基酸以肽键连接而成的聚合体，它是体内重要的结构物质和功能物质。核酸（DNA和RNA）是核苷酸以3/，5/-磷酸二酯键连接形成的聚合体，由含氮碱基、五碳糖和磷酸组成。核酸参与遗传信息的储存与加工，但这些信息的表达则需要蛋白质。Polysaccharidesandlipids(多糖和脂类)也是重要的生物大分子。Complexmacromolecules(复杂大分子)核蛋白是核酸与蛋白质的结合体，如端粒酶，核糖核酸酶P等。另外还有糖蛋白、蛋白多糖、脂蛋白和糖脂。A4Largemacromolecularassemblies(大分子的组装)Proteincomplexes(蛋白质复合体)细胞中多个构件和运动元件是由蛋白质复合体构成的。细胞骨架就是由微丝（肌动蛋白和肌球蛋白）、微管（微管蛋白）和中间纤维等多种蛋白质构成。微丝组构细胞形态、控制细胞运动及亚细胞器在细胞内的分布。微管是细胞骨架、真核生物纤毛、鞭毛及表面毛状结构的主要组分。肌动蛋白和肌球蛋白也是肌肉纤维的主要组分。Nucleoprotein(核蛋白)由核酸与蛋白质组成。核糖体是较大的细胞质核糖核酸蛋白质复合体，是蛋白质的合成场所。细菌70S核糖体含有大亚基（50S）和小亚基（30S），50S亚基包含23S、5SRNA分子和31种蛋白质，30S亚基包含16SRNA分子和21种蛋白质。真核生物的80S核糖体含有60S（包括28S、5.8S和多种5SRNA）和40S（含18SRNA）两个亚基。染色质是构成真核生物染色体的元件，由DNA与组蛋白组成的脱氧核蛋白复合体。病毒是核蛋白复合体的另一个例子。Membranes(膜)脂质双层分子与蛋白质构成细胞与细胞器的边界。外围膜蛋白结合在膜的外表或锚定在膜上。镶嵌膜蛋白被埋在膜中，跨膜蛋白横跨双层膜，突出膜的内外表面。膜蛋白有多种功能（参见教材P13）思考题与作业1.真核生物与原核生物的细胞结构的差异有哪些?2.细胞中各个亚细胞器分别行使什么功能?教学后记学生对这些知识点都容易接受，但对专业术语的英文不熟悉。在以后的教学中要经常提及，让学生熟悉这些专业英语。课时教案讲授人查幸福课时1.5序号2课题内容Proteinstructure教学时间2007.09.03教学方法讲授教学课型理论□实验□习题□实践□复习□其它□教学手段板书、多媒体教学目的1了解氨基酸的基本结构和分类2理解蛋白质一级结构和空间结构3了解蛋白质分析的常用方法和蛋白质组学重点难点氨基酸、蛋白质的结构与功能教学内容备注B1Aminoacids(氨基酸)L-氨基酸是蛋白质的基本构成单元，它们都有一个共同的结构，a-碳原子上连有一个羧基、一个氨基、一个质子和一个R侧链，氨基酸结构的差异主要表现为R侧链的区别。a-碳原子是手性碳原子，因此氨基酸具有D-和L-两种立体异构体。组成蛋白质的均为L-氨基酸。根据R-侧链的极性将氨基酸分类⑴极性带电荷的氨基酸：酸性氨基酸--天冬氨酸、谷氨酸，碱性氨基酸-赖氨酸、精氨酸和组氨酸。⑵极性不带电的氨基酸；⑶非极性氨基酸（参见教材）B2Proteinstructureandfunction(蛋白质结构与功能)大小与形状蛋白质分为球蛋白和纤维蛋白两类。酶多为球形蛋白，纤维蛋白是重要的结构蛋白，如羊毛和头发中的角蛋白与丝蛋白。一些蛋白质含有非蛋白成分，如酶中的辅基和脂蛋白中的脂类。一级结构氨基酸的a-羧基与下一个氨基酸a-氨基缩合形成肽键，许多氨基酸以肽键相连形成的大分子多肽聚合物即为蛋白质。多肽有方向性，游离氨基端为N-端，游离羧基端为C-端。从N-端到C-端的氨基酸顺序即为多肽的一级结构。二级结构C—N键具有部分双键性质，使得C=O与N=H四原子形成刚性的肽键单元平面，肽键单元间以氢键相连，多肽链在空间折叠形成二级结构，常见的有a-螺旋和β-折叠。三级结构二级结构进一步折叠形成多肽的三级结构。亲水基团位于蛋白质外侧，疏水基团埋在内侧，氢键、盐键、范德华力和疏水力维持结构的稳定。伴娘蛋白帮助蛋白质正确折叠。四级结构由多条多肽链（亚基）构成的寡聚蛋白，稳定三级结构的力量可将亚基维系在一起构成蛋白质的四级结构。如血红蛋白是由两个α球蛋白链和两个β球蛋白链构成的α2β2四聚体。蛋白质的功能（参见教材P22）结构域和结构基序结构域是同一多肽中有限的高度有序结构片段相连而成。结构基序也称超二级结构，是频繁出现在球蛋白中的二级结构元件群。蛋白质家族不同物种的具有相同功能承担相同生化角色的蛋白质家族成员为直向同源。进化不同但功能相似的蛋白为共生同源。B3Proteinanalysis(蛋白质分析法)蛋白质纯化有根据蛋白质大小进行分离的凝胶过滤层析；离子交换层析、等电聚焦和电泳则是根据蛋白质所带电荷的不同来分离。蛋白质测序用特异的蛋白酶或化学试剂将多肽切割成教小的肽段，然后在自动测序仪中用Edmen降解法从N-端开始测序。通过不同酶切割产生的重叠片段的重排再现原始序列。更为简单的方法是对蛋白质的互补DNA(cDNA)进行测序。测定分子量SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳和质谱法是最常用的方法。蛋白质组学一个细胞在生存期或任何一个时间内转录表达的全套蛋白称为该细胞的蛋白质组，对这些蛋白质的分裂鉴定和研究即为蛋白质组学。思考题与作业完成课后习题(参见教材P315-316)教学后记与生物化学联系有待加强。课时教案讲授人查幸福课时1.5序号3课题内容Propertiesofnucleicacid教学时间2007.09.10教学方法讲授教学课型理论□实验□习题□实践□复习□其它□教学手段板书、多媒体教学目的1了解核酸的种类组成和结构2理解DNA双螺旋和超螺旋结构3了解核酸理化性质，尤其是紫外吸收和变性重点难点核酸结构、核酸的理化特性教学内容备注C1核酸结构核酸是由核糖、碱基（嘌呤和嘧啶）、磷酸构成。碱基与核糖构成核苷，核苷与磷酸形成5/-核苷酸。核酸有两类：⑴DNA（脱氧核糖核酸）：由脱氧核糖、碱基（A、G、C、T）、磷酸形成的5/-脱氧核苷酸构成。⑵RNA（核糖核酸）：由核糖、碱基（A、G、C、U）、磷酸形成的5’-核苷酸构成。在DNA和RNA分子中，核苷酸之间以3’，5’-磷酸二酯键连接形成长链大分子。核酸分子都有游离的5/端和游离3/端。核酸序列从左到右按5/端向3/端方向书写核酸的碱基序列，其中的核苷酸用单个碱基字母A、G、C、T或U代表。DNA双螺旋1953年沃森和克里克提出⑴两条DNA分子相互缠绕形成右手双螺旋，螺旋有大沟和小沟⑵戊糖-磷酸骨架位于分子外侧，双链间对应碱基靠氢键形成碱基对，其中A与T配对（2个氢键），G与C配对（3个氢键）。⑶双螺旋的每一匝螺旋含约10个碱基对。两条链反向平行排列。双螺旋的两条链为互补链，任意一条链的序列可确定另条链的序列，它暗示出DNA复制和转录的分子机制。A型、B型及Z型螺旋沃森和克里克提出的为B-DNA结构，是适用于所有DNA的稳定形式，碱基对与螺旋轴垂直，每匝10bp碱基对，有一条主沟和一条小沟。低温条件下，DNA可被诱导形成A型螺旋。A型与B型一样均为右手螺旋，但较宽而紧密，碱基对倾斜于螺旋轴，每匝为11个碱基对，A型的主要意义在于它是RNA及RNA与DNA杂合体的主要形式。在单一交替的嘧啶-嘌呤序