1、药学生化与分子生物学教学大纲 1药学生化与分子生物学教学大纲（供药学专业使用）前 言分子生物学在医学和药学的各领域中的渗透使医药科学进入分子水平。分子生物学的发展和人类基因组最前沿的研究成果破解基因功能将解决大量医药科学重大的前沿课题，如基因结构与功能的关系、疾病发生的机制、生育控制、肿瘤防治、脏器移植、新药开发等。只有有分子水平深入研究，才能揭开生命的奥秘，为医学理论、临床实践、新药研究和生产等开拓出灿烂的前景。本大纲适用于我院四年制本科药学专业学生学习和教师教学。主要由前言、学时安排、各章节的主要内容和要求等三个部分组成。 “教学内容” 中的下划线部分为重点掌握内容，是 “目的要求” 中“
2、 掌握 ”的细化或补充。该课程为 6 学分，计划学时为 66 学时，其中：理论学时 50，实验学时 16。理论教学采用多媒体辅助的讲授方式为主，学习时应注意结合生活和临床进行理解记忆、对照比较记忆（前后对照比较，课程间对照比较） 、反复记忆等方式；实验教学紧密结合相关理论知识开设定性、定量、综合性及分子生物学实验，培养学生分析问题、解决问题和实际动手能力。考试方式及成绩构成：理论考试为闭卷，题型多样化，主要有名词解释、是非题、填空题、选择题、简答题、问答题等，占总成绩的 70-80%；实验成绩占 20-30%，主要包括考勤、操作、实验报告、实验卷面考核等方面。学时分配表学 时章 标 题理论 实
3、验 合计绪论 21 遗传物质的分子结构、性质和功能 6 2 82 染色体、染色质、基因和基因组 6 2 83 转座子和染色体外遗传因子 6 2 84 DNA 的复制、突变、损伤和修复 6 2 85 转录、转录后加工 6 2 86 蛋白质的生物合成 6 2 87 基因表达的调控 6 2 88 基因工程 6 2 8学 时 合 计 50 16 66第一章 遗传物质的分子结构、性质和功能【目的要求】掌握：核酸的种类及分布，各类核酸的化学组成、功能及生物学意义； DNA 与 RNA 分子组成异同；核酸的一级结构及其主要化学键； DNA 双螺旋结构的基本要点；RNA 的主要类型、结构与功能。DNA 变性与
4、复性的本质及其应用。核酸的主要理化性质（紫外吸收、变药学生化与分子生物学教学大纲2性、复性） ；生物芯片的概念、主要类型及应用；反义技术及其应用。熟悉：核酸的高级结构；核酸酶、端粒酶及抗体酶；病毒的一般特征、结构特点。 了解：碱基和戊糖的结构；小分子 RNA 的结构与功能。 【教学难点】DNA 的高级结构；反义核酸技术。【教学内容】一、核酸的种类、分布及主要生物学功能。二、核酸的化学组成1 核苷酸中的碱基成分：腺嘌呤（A） 、鸟嘌呤（G ） 、胞嘧啶（ C） 、尿嘧啶（U） 、胸腺嘧啶（T ） 。DNA 中的碱基（ A、G 、C、T） ，RNA 中的碱基（A、G、C、U） 。2 戊糖：D- 核
5、糖（ RNA） 、D-2-脱氧核糖（DNA ） 。3 磷酸4 核酸及核苷酸：碱基及戊糖通过糖苷键连接形成核苷，核苷与磷酸连接形成核苷酸。5 重要游离核苷酸及环化核苷酸：ATP、ADP、GTP、cAMP、cGMP三、核酸的结构与功能1 核酸的一级结构：概念、核苷酸间的连接键3,5-磷酸二酯键、方向（53）及链书写方式。2DNA 的二级结构双螺旋结构：chargaff 规则、B-DNA 结构要点、中心法则，Z-DNA、 A-DNA。DNA 的三级结构：超螺旋、组蛋白、核小体、染色体。3DNA 的功能：遗传信息的贮存及携带者。4RNA 的功能：mRNA 的结构特点、三联体密码、及功能；tRNA 的结
6、构特点、氨基酸臂、反密码子环及功能；rRNA 的结构特点及功能。四、核酸的变性、复性与杂交：变性与复性的概念及其本质；Tm 值及其影响因素；核酸杂交的类型及基本原理。五、基因芯片：概念、种类及其应用。六、病毒核酸：病毒的概念、病毒核酸的一般特征；DNA 病毒和 RNA 病毒的结构特点。七、反义核酸：反义技术及其应用。【复习思考题】1核酸主要分为哪两类，其生理功能各是什么？2DNA 双螺旋结构是谁提出来的？基本要点是什么？精髓是什么？3什么是碱基互补配对规律，有何生物学意义？4RNA 主要有哪三类，各有什么组成特点及功能？5何谓核酸变性，何谓核酸复性，其本质是什么？6Tm 是什么意思？它与哪些因
7、素有关？7核酸杂交的基本原理是什么？常见的核酸杂交技术是哪三种？它们分别检测什么物质？8病毒一般分几类？各有什么特点？9什么是基因芯片，它有哪些实际应用。10比较蛋白酶、端粒酶和核酶的异同点。第二章 染色质、染色体、基因和基因组【目的要求】掌握：染色体的化学成份及组成；基因的概念，原核生物及真核生物基因特征；基因组概念，原核生物和真核生物基因组的结构特点；人类基因组计划的主要内容。药学生化与分子生物学教学大纲 3熟悉：染色体与染色质的区别与联系；遗传图谱、物理图谱、基因图谱的区别与联系。了解：人类基因组计划研究进展及意义。【教学难点】基因组的结构特点。【教学内容】一、染色质和染色体：染色质和染
8、色体的形态；化学成分及组成；功能。二、基因：基因的概念，功能；原核生物基因的特征；真核生物基因特征：不连续性，基因家族，重复基因。三、基因组1. 基因组的定义。2. 基因组的结构特点：原核生物基因组的特点，真核生物基因组的特点，线粒体基因组的特点，叶绿体的基因组的特点，细胞器基因组结构。3. 遗传图谱、物理图谱和基因图谱。四、人类基因组：人类基因组定义，人类基因组计划的主要内容及意义，后基因组研究计划，人类基因组的生物信息在药物研究中的应用。【复习思考题】1. 染色体与染色质的区别与联系？2. 染色体主要化学成份是什么？3. 染色质和染色体的基本功能？4. 什么是基因和基因组，什么是结构基因，
9、断裂基因，重叠基因，跳跃基因？5. 何谓基因家族？何谓基因簇？6. 组蛋白中氨基酸的什么特点及生物学意义？7. 真核生物的基因有哪些特征，原核生物的基因有哪些特征？8. 原核生物与真核生物的基因组结构各有什么特点？9. 什么是遗传图谱，物理图谱，基因图谱？10. 人类基因组计划的主要内容是什么？有什么重要意义？第三章 转座子和染色体外遗传因子【目的要求】掌握：转座子的基本概念、分类及其结构特征；转座子转座的机制，转座报产生的遗传学效应；质粒的基本特征，遗传重组的基本过程，转基因和基因敲除。熟悉：原核生物和真核生物转座子的基因类型，F 质粒、R 质粒和 Col 质粒的基本结构。了解：逆转录转座子
10、，位点特异性重组，遗传重组在分子生物学中的应用。【教学难点】转座和遗传重组过程。【教学内容】一、转座子(transposons)：转座子的分类和结构特征；转座子转座的机制；转座的遗传效应；原核生物和真核生物的转座子。二、质粒1. 质粒 DNA 的特性：制粒的复制，质粒的不相容性，质粒的转移性，质粒中的选择性标记。2. 特殊的细胞质粒(plasmid)：F 质粒，R 质粒，Col 质粒。药学生化与分子生物学教学大纲4三、遗传重组1. 同源重组（homologous recombination）：同源重组的分子机制，特点， Holliday intermediate，分支迁移，chi sequen
11、ce。2. 位点特异性重组(site-specific recombination)：分子机制， 噬菌体对大肠杆菌的整合，免疫球蛋白 VDJ 重排机制。3. 遗传重组在分子生物学中的应用：转基因(gene transfer)或基因敲除(gene knockout)，转基因技术应用于疾病治疗，基因打靶（gene targeting） 。【复习思考题】1. 什么是转座子，原核生物和真核生物的转座有哪几种类型，其分子机制是什么？2. 质粒有什么特点？作为基因工程载体的质粒应有哪些特点，其中的抗性标记有何作用？3. 什么是同源重组，什么是 Holliday 中间体，遗传重组的基本过程是什么？4. 什么
12、是位点特异性重组，它与同源重组有什么区别和联系？5. 什么是转基因技术，常见的基因导入方法有哪些？6. 什么是基因敲除，其原理是什么，它与人类重要疾病的治疗有什么关系？7. 什么是基因打靶，其基本原理是什么？目前，哪些因素限制了基因打靶技术应用。第四章 DNA 的复制、突变、损伤和修复【目的要求】掌握：DNA 复制的一般特征、参与复制酶的种类和功能。端粒酶的概念与功能；DNA 突变的概念、类型，DNA 损伤修复的方式。熟悉：DNA 复制的过程；端粒酶与药物；突变的原因；修复机制。了解：线粒体、噬菌体和病毒 DNA 复制；基因的人工诱变和适应性突变；突变体的分离与分析。【教学难点】DNA 复制和
13、 DNA 损伤与修复的过程【教学内容】一、DNA 复制的一般特征1. 半保留复制、复制起点、复制终点、复制子、双向复制2. DNA 复制的酶系：使 DNA 链解离的酶（解旋酶、SSB、拓扑异构酶） 、DNA 聚合酶（原核 pol、pol 、pol；真核 pol、） 、DNA 连接酶3. DNA 复制的过程：半保留半不连续复制。二、原核生物的 DNA 复制：起始、延伸、终止。三、真核生物的 DNA 复制：起始、延伸、终止。端粒酶与药物。四、线粒体 DNA 复制：线粒体 DNA 结构、线粒体 DNA 复制过程（以取代环或称 D 环方式复制） 、线粒体基因与疾病。五、噬菌体和病毒 DNA 的复制：自
14、学了解。六、基因突变1. 突变概念和类型2. 突变原因：自发突变（复制错误、自发的化学改变） 、诱发突变（常见的诱变剂是放射线和化学物质） 、人工诱变、适应性突变。3. 突变体的分离和分析：自学了解。七、DNA 的修复系统药学生化与分子生物学教学大纲 51. 复制修复：尿嘧啶糖基酶系统、错配修复、无嘌呤修复2. 损伤修复：光复活、甲基转移酶、切除修复3. 复制后修复：重组修复、SOS 修复4. 限制与修饰5. DNA 损伤修复系统与疾病【复习思考题】1. 什么是复制叉、复制子、复制体？2. 什么是半不连续复制，什么是半保留复制？3. DNA 复制需要哪些酶，各起什么作用？4. 线粒体 DNA
15、的结构及复制的基本过程是什么？5. 何为逆转录，它与转录有何区别和联系？6. 什么是基因突变，引起基因突变的原因有哪些，其后果如何？7. DNA 损伤修复的几种机制是什么？8. 什么是冈奇片段?它是如何产生的？第五章 转录、转录后加工【目的要求】掌握：转录、结构基因、启动子、增强子、终止子、核酶等概念；复制与转录的异同点；原核 RNA 聚合酶的组成和功能，真核 RNA 聚合酶的类型与功能；原核启动子结构，真核增强子性质；转录的特点。熟悉：RNA 转录过程。了解：几种 RNA 转录后加工、修饰过程及机制；RNA 编辑。【教学难点】 转录的过程，真核生物转录后加工修饰。【教学内容】一、转录的基本原
16、理1. 基本概念：转录、转录的不对称性、结构基因、模板链、编码链等2. 转录与复制的异同。二、DNA 指导的 RNA 聚合酶1. 原核生物 RNA 聚合酶的组成与功能2. 真核生物 RNA 聚合酶的类别与功能三、与转录起始和终止有关的结构1. 原核生物启动子和终止子结构（1）启动子结构：Pribnow 框（-10 序列 TATAAT） 、Sextama 框（-35 序列 TTGACA）（2）终止子结构：两类终止子，依赖 因子的终止子和不依赖 因子的终止子。2. 真核生物启动子：RNA 聚合酶、 的启动子。RNA 聚合酶 的启动子主要有四个部位：帽子位点、TATA 框、CAAT 框、增强子，其中
17、前三个部位是大多数启动子都具备的。3. 原核、真核生物转录起始点结构差异。四、原核和真核生物转录及抑制剂1. 原核生物转录起始：RNA 聚合酶全酶-DNA 模板- 四磷酸二核苷的 RNA 三元复合物形成。2. 原核生物转录延伸： 因子脱落，RNA 聚合酶核心酶-DNA 模板- RNA 三元复合物不药学生化与分子生物学教学大纲6断形成。3. 原核生物转录终止和 RNA 链的释放：依赖 因子的终止、不依赖 因子的终止。4. 真核生物转录：着重注意与原核的主要差别。5. RNA 生物合成抑制剂：可分为三类。五、转录后加工过程及机制1. mRNA 前体的加工：首尾修饰和 mRNA 的甲基化。2. rR
18、NA 的前体加工。3. tRNA 的前体加工。4. RNA 的剪接和 RNA 催化活性5. RNA 编辑：概念、意义、类型。【复习思考题】1 什么是转录(Transcription)，转录单位(Transcription unit)，原核生物转录的基本过程是什么？2 复制与转录的异同点。3 原核生物 RNA 聚合聚(RNA pol)的组成、结构及功能。4 真核生物的 RNA 聚合酶有哪几种，其催化的产物分别是什么？5 原核生物启动子的结构有什么特点？6 原核生物终止的方式有哪些，什么是不依赖 因子的终止子（ -independent Terminater） ，其组成有什么特点。7 真核生物启动
19、子（Promoter）的组成、结构有什么特点？8 什么是增强子(Enhancer)，什么是沉默子(Silencer)，衰减子（ Attenuater）各有什么特点？9 真核生物转录后加工的方式有哪几种？10 什么是断裂基因，断裂基因是真核生物的真质标记（Hall marker）吗？什么是内含子(intron)，内含子都含而不露吗？什么是外显子（exon ） ，外显子都显吗？举例说明。第六章 蛋白质生物合成翻译【目的要求】掌握：翻译的概念，遗传密码的含义及特点，mRNA、tRNA 和核蛋白体在翻译过程中的作用。熟悉：蛋白质生物合成过程，蛋白质生物合成的干扰和抑制，蛋白质合成后的加工和靶向运输。了
20、解：功能蛋白质研究进展。【教学难点】蛋白质的生物合成过程，蛋白质合成后的靶向运输。【教学内容】一、遗传密码1. 遗传密码及密码的破译。2. 遗传密码的性质：简并性、摆动性、通用性、偏爱性、线粒体密码、阅读框架。二、蛋白质生物合成1. 蛋白质生物合成的模板：原核生物 mRNA 的特点；真核生物 mRNA 的特点。2. 蛋白质生物合成的场所：核糖体 RNA；核糖体蛋白质。3. 蛋白质生物合成的机制药学生化与分子生物学教学大纲 7合成元件tRNA、rRNA 和蛋白质因子。合成过程起始、延伸、终止。延伸过程又分为三个步骤：进位/注册、成肽、转位。4. 蛋白质生物合成的调节：阅读框架的漂移、重叠和 5-
21、AUG 的作用；翻译错误；poly(A)尾；蛋白质生物合成的阻断剂。三、蛋白质转运1. 蛋白质分泌运输的细胞学过程。2. 蛋白质转运理论：信号肽假设、导肽假设、分子伴侣。3. 原核和真核生物的蛋白质跨膜运输：分泌蛋白、细胞质膜蛋白、内质网膜蛋白、溶酶体蛋白、线粒体蛋白、核蛋白的转运。四、蛋白质合成后的折叠与修饰加工1. 蛋白质合成后的正确折叠是其行使功能的基础。2. 翻译后修饰对功能蛋白质产物的重要性。3. 二硫键的形成和正确配对。4. N 端 fMet 或 Met 的切除。五、功能蛋白质研究进展1. 蛋白质工程的概念及技术路线。2. 蛋白质的功能域及其模拟肽。3. 蛋白质组学和药物蛋白质组学
22、。【复习思考题】1. 何谓三联体密码？其基本特性有哪些？2. 遗传密码(genetic coden)有多少个，是如何确定的？编码氨基酸的遗传密码有多少个，终止密码有几个，分别是什么？3.何谓广义密码（general genetic coden） 、副密码子(paracoden)及空间密码(space coden)，它们与三联体遗传密码有何不同？4. 三类 RNA 在蛋白质生物合成中的作用是什么？5. 蛋白质合成的基本过程是什么，其中 GTP 起什么作用？6. 蛋白质合成后加工(post-translational processing)的方式有哪些？7. 何谓信号肽，其氨基酸组成是什么，功能是
23、什么？何谓穿膜肽，其氨基酸组成有何特点，功能是什么？8. 蛋白质合成时，氨基酸是如何活化的？9. 何为分子伴侣，其功能是什么？第七章 基因表达的调控【目的要求】掌握：基因、基因组、基因表达概念，操纵子的结构与功能，乳糖操纵子调节机制，真核基因组结构特点，顺式作用元件，反式作用因子定义、类型，启动子或启动序列、增强子、沉默子和转录因子的含义。熟悉：色氨酸操纵子，真核生物染色体重排的调控，DNA 水平的调控,基因表达的方式，基因表达调控的生物学意义。了解：基因表达调控的基本原理，真核基因表达调控的特点，链霉菌的基因表达调控系统。药学生化与分子生物学教学大纲8【教学难点】乳糖操纵子的结构与功能，真核
24、生物染色体重排的调控。【教学内容】一、基因表达调控基本概念与原理：基因、基因组和基因表达的概念，基因表达的时空特异性，基因表达的方式（基本表达及诱导和阻遏） ，基因表达调控的生物学意义。原核生物与真核生物物基因调控策略：原核生物以负控制为主，真核生物以正控制为主。二、基因表达调控的基本原理：乳糖操纵子的结构、功能，正调控和负调控。色氨酸操纵子的结构、功能。RNA 聚合酶的起始调控，转录终止的调控。翻译起始的调控，翻译延伸的调控，翻译的终止调控。三、真核生物的基因表达调控1. 真核生物基因组结构特点。2. 真核生物基因表达调控特点。（1）染色体重排的调控：酵母结合型的转变，MATa 和 MAT
25、基因编码的调节蛋白。（2）染色质水平的调节：活性染色质，组蛋白。（3）DNA 水平的调节：基因的丢失、扩增与重排；DNA 的甲基化和去甲基化。（4）转录水平的调节：顺式作用元件和反式作用因子。RNA pol和 pol的转录调节，RNA pol对转录的调节，转录后水平的调节及翻译水平的调节。（5）翻译水平的调节： 5UTR 结构与翻译起始调节；蛋白因子磷酸化与翻译起始调控；3UTR 结构与 mRNA 稳定性调节；蛋白质的加工成熟。【复习思考题】1. 乳糖操纵子的结构和功能。2. 什么是正调控，什么是负调控，真核生物和原核生物各以什么哪种方式为主进行调控。3. 真核生物基因表达调控的方式有哪些？4
26、. 什么是顺式作用元件，什么是反式作用因子，举例说明。5. 翻译水平调控的特点。6. 何为严紧反应？何为报警素？7. 何为 SD 序列？其结构上有何特点？第八章 基因工程及其在医药工业中的应用【目的要求】掌握：基因工程相关的酶类：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶，Klenow 聚合酶，Taq DNA 聚合酶，逆转录酶；基因工程载体，目的基因的制备、方法；PCR 的原理及方法，载体与目的基因的连接，重组子的筛选及鉴定。熟悉：基因工程的全过程、基因工程常用的载体，重组子引入细胞的几种方法。了解：转基因动植物生产药物。【教学难点】目的基因的获取，重组分子导入细胞。【教学内容】一、基因重组和基因工程的
27、概念。二、DNA 的重组1. 同源重组的概念和机制。2. 细菌的基因转移与重组：接合作用、转化作用、转化作用 。药学生化与分子生物学教学大纲 93. 特异位点重组： 噬菌体 DNA 的整合，细菌的特异位点重组，免疫球蛋白的基因重排。4. 转座重组：插入序列转座，转座子转座。三、重组 DNA 技术1. 重组 DNA 技术相关概念：DNA 克隆、工具酶、目的基因、基因载体、基因组文库、cDNA 文库 。2. 基因工程相关的酶：限制性内切酶，DNA 连接酶、DNA 聚合酶。3. 基因工程的载体：表达载体，克隆载体。4. 目的基因制备的方法：人工合成；基因文库中挑选； cDNA 文库中挑选； PCR
28、扩增；载体与目的基因的连接：平端连接和末端连接。5. 重组子引入受体细胞：氯化钙法，酵母转化法，显微注射法，电穿孔法。6. 重组分子的筛选：表型筛选，抗生素筛选，测序等。7. 重组 DNA 技术基本原理及操作步骤：目的基因的获取方法，克隆载体的选择与构建，目的基因和载体的连接方式，重组 DNA 导入受体细胞，重组体的筛选及克隆基因的表达概括位“ 分、切、接、转和筛 ”。四、转基因生物生产药物。【复习思考题】1. 名词解释：重组 DNA 技术、基因工程、质粒、转化、转导、转染、感受态。2. 理想的载体必须具备哪些条件？3. 简述重组 DNA 技术操作的主要步骤。4. PCR 引物设计的原则有哪些
29、？5. 限制性核酸内切酶可应用于哪些技术？6. 重组原核微生物可生产哪些药物？举例说明。7. 构建 cDNA 文库需进行哪些步骤？8. 什么是克隆载体，什么是表达载体？9. 目的基因的制备有哪些方法？10. 重组体的筛选方法有哪些？主要参考资料与常用网址主要参考资料1. 高天祥，田竟生主编.医学分子生物学 . 北京: 科学出版社,20002. 徐晓利、马涧泉主编. 医学生物化学 .北京: 人民卫生出版社, 20023. 伍欣星, 聂广主编 . 医学分子生物学. 武汉:武汉大学出版社, 19964. 史济平主编. 药学分子生物学 . 第二版, 北京: 人民卫生出版社, 20035. 周爱儒主编. 生物化学. 第六版. 北京:人民卫生出版社,20056. Devlin TM, Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations. 4th. New York: John Wiley & Sons, Inc., 19977. Nelson DL, Cox MM. Lehninger. Principles of Biochemistry. 3rd. New Worth Publishers, 2000常用网址1. http:/ http:/ 药学生化与分子生物学教学大纲83. http:/
