一、 教学目的

    本课程主要是从生物大分子的角度来阐述基因组的保持机制（DNA复制和突变修复等）和基因组的表达机制（DNA→RNA→蛋白质），以及基因调控机制。通过与实验课结合，将系统介绍基本的分子生物学技术，包括后基因组技术。本课程是英语教学试验课，旨在使学生习惯使用英语进行"听、想、叙述"分子生物学相关内容，为学生进入研究生学习和进入日趋国际化的工作岗位奠定基础。

二、 教学要求

    重点掌握：原核生物和真核生物保持和表达其遗传信息，以及基因表达调控的分子机制：包括发生过程，主导和参与各过程的酶和因子（反式作用因子和顺式作用元件）。

    掌握：常规分子生物学技术，包括基因克隆和表达的技术，研究生物大分子相互作用的技术，模式生物和后基因组分子生物学技术。

    熟悉：在基因组保持，表达和基因调控中主要酶和蛋白质的结构和作用机制；以及基因调控与发育和疾病的关系。分子生物学技术在鉴定，诊断和治疗中的作用。

三、 课程内容与学时分配 内容学时

    课程简介与分子生物学简介5

    基因组保持1－核酸与染色体的结构5

    基因组保持2－DNA复制7

    基因组保持3－DNA突变与修复3

    基因组保持4－DNA重组3

    基因组表达1－转录7

    基因组表达2－RNA剪接与转录后加工5

    基因组表达3－翻译与遗传密码5

    基因调控1－原核调控6

    基因调控2－真核调控4

    基因调控3－基因调控与发育和疾病5

方法1－分子生物学技术8

方法2－模式生物3

总结5

机动学时1

总学时72

第一章 课程简介与分子生物学发展史（教材第一至第五章）

第一节 课程介绍－教学目标和方法

第二节 课程介绍－教学内容和安排

第三节 分子生物学发展史1－蒙德尔的生物观

重点：从名人的研究经历学法则、长智慧

第四节 分子生物学发展史2－核酸承载遗传信息

    重点：从重大发现学法则、开思路

第五节 化学弱相互作用与强相互作用决定大分子的结构

第二章 基因组保持1－核酸与染色体的结构（教材第6至第7章）

第一节 DNA的结构与拓扑异构酶

    重点：DNA的双螺旋结构与DNA的功能和复制之间的关系，以及DNA拓扑异构酶在解决细胞中DNA拓扑结构中的重要性。

第二节 RNA的结构与核酶

    重点：RNA可以折叠成高级结构的机制，不同核酶的结构与功能。

第三节 基因组的多样性

    重点：基因组的大小，基因密度与生物复杂度之间的关系。

第四节 染色体复制与细胞周期

    重点：染色体的结构与复制中所要解决的问题

第五节 染色体的结构调控

    重点：染色体基本结构，染色体结构的动态性及其生物学意义，染色体结构动态性机制。

第三章 基因组保持2－DNA复制（教材第8章）

第一节 DNA复制的化学本质和DNA聚合酶的催化机制

    重点：DNA复制的化学反应，聚合酶的结构与催化

第二节 DNA复制的过程－原核

    重点：不同蛋白因子是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同，不同DNA聚合酶的作用。

第三节 DNA复制的过程－真核

    重点：不同蛋白因子和聚合酶是如何顺序性在复制过程中起作用的，先导链和滞后链复制的异同。

第四节 同一复制叉中先导链和滞后链同时被复制的机制

    重点：Sliding clamps和Clamp loader的作用，Trombone复制模型

第五节 DNA复制起始的调控－普遍机制和原核机制

    重点：Replicator-initiator互作模型；E. coli的OriC，DnaA-ATP 水平，SeqA蛋白的作用

第六节 DNA复制起始的调控－真核

    重点：Pre-RC (复制前复合物)的形成和调控。

第七节 DNA复制起始的结束

    重点：原核－II型拓扑异构酶的作用；真核－染色体复制的末端问题以及端粒酶的作用。

第四章 基因组保持3－DNA突变与修复（教材第9章）

第一节 DNA复制错误与修复

    重点：DNA复制错误的原因，频率，错配修复机制

第二节 DNA损伤

    内容：水解和脱氨造成的自然损伤；烷基化，氧化和辐射造成的损伤，碱基类似物和嵌入化合物造成的突变。

第三节 损伤修复机制

    内容：直接修复，碱基切除修复，核苷酸切除修复，重组修复，损伤转移修复

第五章 基因组保持3－DNA重组（教材第10-11章）

第一节 同源重组

    重点：双链断裂修复模型，RecBCD途径，交配型转变与位点特异性双链断裂。

第二节 位点特异性重组与DNA转座

    内容：保守性位点特异性重组概念，机制以及生物学意义。DNA转座的类型，机制和意义

第六章 基因组表达1－转录（教材第12章）

第一节 RNA聚合酶与转录循环

    内容：RNA聚合酶的种类和特征，RNA聚合酶催化的转录步骤，转录复合物在转录过程中的结构改变。

第二节 细菌的转录循环1－启动子和 因子。

第三节 细菌的转录循环2－转录的起始，延伸和终止。

第四节 真核转录1－RNA聚合酶II及其介导的前体mRNA转录起始

    重点：核心启动子的结构，以及普通转录因子组装起始复合物的过程

其他内容：因为染色体高级结构的原因，体内转录需要Mediator复合物的作用

第五节 真核转录2－RNA聚合酶II转录的延伸

    重点：RNA聚合酶II CTD结构域所结合蛋白因子的顺序置换与前体mRNA的5'加帽，内含子剪接，3'加尾和转录终止。

第六节 真核转录3－RNA聚合酶I和III转录rRNA和tRNA，小RNA的机制

第七章 基因组表达2－RNA剪接（教材第13章）

第一节 不同类型内含子分布和RNA剪接的化学性质

第二节 I型和II型内含子核酶的剪接机制

    重点：结构和催化的化学反应

第三节 真核生物蛋白编码基因内含子的剪接－剪接体的组装，重排和催化。

    重点：剪接体的组分（snRNPs）；剪接体的组装、重派和催化之间的关系。

第四节 可变剪接

    重点：生物学意义，调控机制

第五节 其他加工过程

    内容：选择性剪接体包含不同的snRNPs，RNA编辑，mRNA转运。

第八章 基因组表达3－翻译与遗传密码（教材第14－15章）

第一节 mRNA的功能：

    内容：开放阅读框决定多肽序列，原核和真核mRNA上的翻译元件

第二节 转运RNA的功能，结构，以及氨基酸装载过程

    重点：氨基酸装载的识别功能

第三节 核糖体

    内容：核糖体（翻译机器）组装与循环，翻译的化学特性，核糖体的催化功能。

第四节 翻译的循环

    重点：翻译循环以原核为模型，强调真核的不同点

第五节 遗传密码

    内容：密码的简并性，遗传密码使用原则

第九章 原核调控（教材第16章）

第一节 调控的基本原则

    重点：调控蛋白参与的招募调控；异构调控；基因表达中的调控位置

第二节 细菌在转录起始的调控1：Lac操纵子

    重点：Lac 阻遏物的抑制和cAMP响应蛋白的激活

第三节 细菌在转录起始的调控2：可变 因子介导的调控

第四节 NtrC-MerR介导的调控：异构调控的实例

第五节 细菌的转录起始后调控1：Trp操纵子

    重点：Trp 阻遏物的作用（起始调控）和弱化作用（转录后）

第六节 细菌的转录起始后调控2：核糖体蛋白是它们自身合成的翻译阻遏物

第十章 真核调控（教材第17章）

第一节 真核保守的调控机制

    重点：激活因子具有可分离的DNA结合和激活结构域，DNA结合和激活结构域的特点

第二节 真核激活因子可以招募蛋白复合物以促进转录

    内容：招募转录机器和染色体修饰复合物，远距作用中的loop（环结构）和insulator (隔离子)

第三节 信号整合

    内容：转录激活因子可以协同作用以整合信号；HO基因表达的控制；组合调控与啤酒酵母的交配型控制

第四节 信号传导与转录调控

    重点：信号一般会被传送到转录调控因子通过信号传导

第十一章 真核调控与发育和疾病（教材第17－18章，附加内容）

第一节 RNA干扰

    重点：RNA干扰，小干扰RNA（siRNA）与微小RNA（miRNA）的加工和RNA干扰机制。

第二节 MicroRNA在发育中的调控作用

    重点：微小RNA在秀丽线虫和斑马鱼发育中的作用；

第三节 微小RNA在癌症发生中的作用

    重点：人类微小RNA的介绍；微小RNA在癌症发生中表达谱的变化；微小RNA调控癌基因表达的机制。

第四节 mRNA前体可变剪接调控在发育中的作用

第五节 细胞被指令在不同发育时期表达不同组合基因的三种策略

    内容：细胞骨架天然的极性与mRNA在卵和胚胎中的定位；细胞－细胞相互作用和所释放的信号分子会引起相邻细胞的基因表达变化分泌信号的浓度剃度会指令处在信号不同浓度剃度处的细胞遵循不同的发育途径。

第十二章 方法1－分子生物学技术（教材第20章，附加内容）

第一节 核酸技术1－基本操作

    重点：电泳，酶切，杂交（Southern），PCR技术的原理，过程和应用。

第二节 核酸技术2－克隆技术

    重点：克隆载体与克隆技术，基因组和cDNA文库建立

第三节 核酸技术3－测序

    重点：普通测序，基因组测序和序列分析

第四节 基因表达及表达分析

    重点：外源基因表达方法，RNA和蛋白质的提取，分析与鉴定

第五节 蛋白质纯化技术

第六节 质谱与蛋白组学

第七节 蛋白质与核酸相互作用的研究

第八节 大分子结构的研究方法

    重点：结晶学，核磁共振

第十三章 方法2－模式生物（教材第20章）

第一节 细菌和酵母

第二节 秀丽线虫和果蝇

第三节 小鼠

四、 教材与参考书

教  材：Molecular Biology of the Gene （第五版），Cold Spring Harbor Press出版，Jame Watson等著，2004年出版

参考书：

    [1] Instant Notes in Molecular Biology（第二版），英国Bios科学出版社出版，Turner等编著，2000年版。

    [2] Molecular Biology（第三版），McGraw-Hill出版社，Robert Weaver著，2005年版。