《医学分子生物学》七年制、八年制教学大纲

《医学分子生物学》教学大纲（医学七-八年制）
课程编号：38030011
课程名称：医学分子生物学
学分：3
总学时：56学时
理论学时：40
实验学时：16
先修课程要求：细胞生物学和生物化学
适应专业：临床医学七年制、口腔医学七年制、临床医学八年制
参考教材：
1. 胡维新主编 《医学分子生物学》.北京:科学出版社. 2007
2．冯作化主编.《医学分子生物学》.北京: 人民卫生出版社. 2005
3.(美)本杰明·卢因编著.《基因VIII》. 北京：科学出版社. 2004
4. Robert F. Weaver编著. 《Molecular Biology》(第二版). 北京：科学出版社. 2002
5. Sambrook and Ruussell编著. 《Molecular Cloning》(第三版). 西安：世界图书出版公司. 2002
6. 胡维新主编.《医学分子生物学》长沙：中南大学出版社. 2001
7．Timothy M. Cox & John Sinclair编著. 《Medicine Molecular Biology》. 北京：科学出版社. 2000
8．冯作化主编.《医学分子生物学》.北京: 人民卫生出版社. 2001
9．陈丙莺，陈子兴，主编. 《分子生物学基础与临床》. 南京：东南大学出版社. 2000
10. 张迺蘅主编. 《医学分子生物学》. 北京：北京医科大学出版社，1999

一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
本课程是临床医学七年制、口腔医学七年制、临床医学八年制必修基础课，分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质及其规律的科学，近年来已在医药卫生及其它领域有着突飞猛进的发展，已成为医学生教学不可缺少的一部分。本课程的教学目的和任务，是掌握分子生物学的基本理论与技术，同时了解分子生物学在医学领域的应用。由于分子生物学理论与技术的发展十分迅速，新技术新方法层出不穷，本课程将根据学科的发展，介绍新的知识与技术。

二、课程的基本要求
1. 基本理论和基本知识

1. 了解分子生物学的发展简史和医学的关系。
2. 掌握基因的概念及结构特点，掌握中心法则的基本内容；熟悉基因突变在进化及医学上的意义；了解基因命名的基本原则、人及小鼠基因的命名法。
3. 掌握基因组的概念及病毒、原核生物、真核生物基因组的结构特点；熟悉基因组变异的生理和病理意义；了解人类基因组学的概念及人类基因组计划的研究内容。
4. 了解DNA结构受损伤的因素，损伤的类型及其效应。DNA损伤和修复的重要生物学意义。掌握主要的DNA修复方式的原理：切除修复、重组修复和SOS修复。熟悉细胞周期检查点控制是真核生物诱导修复的主要机制。
5. 熟悉原核基因表达的特点；掌握原核基因的调控机制；熟悉真核基因表达的特点；掌握真核生物转录水平的调控机制；了解基因表达的“统一理论”。
6. 了解两种DNA序列测定的原理及其主要应用；掌握Southern 杂交和PCR等技术原理及在分析基因拷贝数的应用；Northern blot和RT-PCR技术原理及在基因转录水平变化分析中的应用；Western blot 原理及在特定基因产物-蛋白质分析中的应用。
7. 掌握利用反义RNA抑制基因表达和RNAi技术沉默特定基因以鉴定基因功能的原理与方法；熟悉利用转基因动物和细胞模型研究基因功能的原理与方法；熟悉利用转基因敲除模型研究基因功能的原理与方法。
8. 熟悉限制性核酸内切酶和其他常用工具酶的特点；掌握常用克隆载体的结构特点；掌握基因克隆的基本过程；掌握外源基因在大肠杆菌和哺乳动物细胞中的表达原理和方法;熟悉定点诱变技术原理；了解昆虫和酵母表达系统。
9. 掌握基因突变的概念、类型及其特点；熟悉基因突变的发生过程；熟悉鉴定疾病相关基因的技术；了解结构基因突变导致疾病发生的分子机制。
10. 掌握基因诊断的基本概念、基本原理和主要内容；熟悉各种基因诊断技术的特点；掌握基因诊断的基本策略；了解基因转移的靶细胞；了解基因诊断技术的发展过程。
11. 掌握基因治疗的概念、原理及基因治疗的基本策略，基因治疗的常用载体，基因治疗的靶细胞；熟悉治疗基因的受控表达原理与方法，基因转移的基本技术；基因干预的基本技术。
12. 掌握人类基因组计划及其研究内容，基因组学、功能基因组学、蛋白质组学概念与研究方法；了解基因组学在医学研究中的应用、主要的人类基因组数据库。

2. 基本技能

1. 掌握人类基因组DNA提取的原理与方法。
2. 掌握琼脂糖凝胶电泳的原理和方法。
3. 掌握碱裂解法小量提取质粒DNA的原理和电泳分析方法。
4. 掌握重组质粒DNA的酶切鉴定及电泳分析方法。
5. 掌握PCR反应的操作步骤及PCR产物琼脂糖凝胶电泳检测方法。

三、课程学时分配

四、考核
1、考核方式：理论考核（笔试），技能考核。
2、成绩构成：成绩由理论成绩和实验成绩两部分构成。实验成绩由实验作业、 平时考查、 实验考查三部分组成。
（1）理论考试：占总成绩的80％。学习完成后以笔试闭卷考核的方式组织考试，成绩按百分制计算。
（2）实验考试：占总成绩的20％。 由实验作业20%、 平时考查20%、 实验考查60% 三部分组成。
平时考查标准：

实验考查：主要考核实验原理、实验结果、实验技能、实验关键试剂的作用等知识。

五、课程内容的基本内容
第一章：绪论      　　　　　　　　　　　　　　 回顶部>>

目的要求
了解：分子生物学的定义、研究对象和研究内容；分子生物学发展简史；生物遗传物质的发现；现代分子生物学的建立和深入发展；分子生物学与相关学科的关系；分子生物学在医学和生物学中的应用。
讲课时数：2 学时
教学内容：
第一节 分子生物学的研究对象
1.分子生物学的定义
2.分子生物学的研究内容
第二节 分子生物学发展简史
1.生物遗传物质的发现
2.现代分子生物学的建立
3.现代分子生物学的深入发展
第三节 分子生物学与相关学科的关系
1.分子生物学与生物化学
2.分子生物学与细胞生物学
3.分子生物学与遗传学
4.分子生物学与生物技术
第四节 分子生物学与医学未来
1.分子生物学在医学和生物学中的应用
2.分子生物学与基础医学
3.分子生物学和病理学
教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学
自学内容：

第二章 基因与基因组       回顶部>>
目的要求
掌握：基因的概念及结构特点；中心法则；基因转录调控相关序列；多顺反子，单顺反子；真核基因与原核基因的结构特点。基因组的概念；病毒、细菌及真核生物基因组的结构特征。
熟悉：基因突变的意义。基因组变异的生理和病理学意义。
了解：基因的命名法。基因组学；人类基因组计划。
重点：基因转录调控相关序列；多顺反子，单顺反子；基因组的概念；病毒、细菌及真核生
物基因组的结构特征。
难点：基因的结构特点。真核生物基因组的结构特征。
讲课时数：4 学时
教学内容：
第一节 基因
　　1.基因的概念
　　2.结构基因
　　3.基因的调控序列
第二节 基因组
　　1.病毒基因组
　　2.原核基因组
　　3.真核基因组
　　4.人类基因组的特点
　　5.基因组学

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第五章 基因表达的调控       回顶部>>
目的要求
掌握: 管家基因、基因表达、诱导表达、阻遏表达、协调表达、基因表达调控、操纵子、反式作用因子、顺式作用元件、组织特异性表达等基本概念。原核基因乳糖操纵子的转录调控机制；真核生物转录水平的调控机制。
熟悉: 不同操纵子的转录调控机制；真核基因表达调控的各个水平；DNA水平调控的不同方式；反式作用因子的主要特点和调节方式；转录后调控的不同环节；翻译水平和翻译后水平调控的基本环节。
了解: 原核生物翻译水平的调控机制；反式作用因子结构域模式和反式作用因子的作用方式；基因表达的“统一理论”。
重点: 原核基因操纵子的转录调控机制；真核基因转录水平的调控机制。
难点：原核基因操纵子的转录调控机制。
讲课时数：4 学时
教学内容：
第一节 原核基因表达调控
1．转录水平调控
影响转录的因素，不同操纵子的转录调控机制
2．翻译水平调控
第二节 真核基因表达调控
1．DNA水平调控
2．转录水平调控
3．转录起始复合调控
4．转录后水平调控
5．翻译水平调控
6．翻译后水平调控
第三节 基因表达的“统一理论”
教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第六章 DNA损伤与修复       回顶部>>
目的要求
掌握：主要的DNA修复方式：切除修复、重组修复和SOS修复。
熟悉：真核生物诱导修复的主要机制。
了解：DNA结构受损伤的因素；损伤的类型及其效应；DNA损伤和修复的重要生物学意义。
重点：DNA主要修复方式及特点。
难点: 真核生物诱导修复的主要机制与特点。
讲课时数：2 学时
教学内容：
第一节 DNA损伤的因素及机制
　　1.DNA损伤的因素
　　2.DNA损伤的机制
　　3.DNA损伤的结果
第二节 DNA损伤修复机制
　　1．直接修复
　　2．切除修复
　　3．重组修复
　　4．SOS修复
　　5．细胞周期检查点控制

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第七章 基因结构与表达分析的基本策略        回顶部>>
目的要求
掌握：Southern 杂交和PCR等技术原理及在分析基因拷贝数的应用；Northern blot和RT-PCR技术原理及在基因转录水平变化分析中的应用；
熟悉：Western blot 原理及在特定基因产物-蛋白质分析中的应用。
了解：DNA序列测定的原理及其主要应用；RNA酶保护试验原理及应用；原位杂交技术；DNA微阵列技术原理；流式细胞术的应用；免疫组化方法的应用。
重点：Southern 杂交和PCR等技术原理及应用；Northern blot和RT-PCR技术原理及应用Western blot 原理及应用。
难点：RNA酶保护试验原理及应用。
讲课时数：3学时
教学内容：
第一节 DNA定性、定量分析
1. DNA序列测定
DNA序列测定技术的原理和特点
DNA序列测定与医学研究
2. Southern 杂交和PCR技术
3. 原位杂交技术
第二节 RNA定性、定量分析
1．基因表达分析
Northern blot和RT-PCR技术
2. RNA酶保护试验
3. DNA微阵列技术
第三节 蛋白质的定性、定量、定位分析
1. Western blot 分析
2. 流式细胞术
3. 免疫组化方法

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第八章 基因工程与基因体外表达        回顶部>>
目的要求
掌握：常用克隆载体；基因克隆的基本过程；外源基因在大肠杆菌和哺乳动物细胞中表达的原理和方法。
熟悉：限制性核酸内切酶和其他常用工具酶的概念和特点；定点诱变技术原理。
了解：昆虫表达系统；酵母表达系统。
重点：基因克隆的基本过程。
难点：α－互补筛选；阳性转染细胞的筛选；定点诱变技术原理。
讲课时数：6学时
教学内容：
第一节 基因克隆工具酶
1. 限制性核酸内切酶
2. 其他常用工具酶
第二节 基因克隆载体
1. 质粒、λ噬菌体、粘粒、M13噬菌体和病毒载体
2. 外源基因的导入和表达
第三节 基因克隆的基本过程
1. 目的基因获取
2. 载体的选择和准备
3. DNA片段的体外连接
4. 重组DNA导入宿主细胞、扩增
5. 重组DNA的筛选与鉴定
第四节 真核细胞的转染
1. 真核细胞转染的方法与基本原理
2. 阳性转染细胞的筛选
第五节 利用重组DNA技术对基因进行改造
　　定点诱变与蛋白质工程
第六节 克隆基因的表达
1. 大肠杆菌表达系统
2. 哺乳动物细胞表达系统
3. 其他表达系统

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第九章 蛋白质组学的研究方法和进展       回顶部>>
目的要求
掌握：蛋白质组、蛋白质组学概念，蛋白质组学的基本研究方法（双向电泳、生物质谱技术、酵母双杂交、噬菌体显示技术、蛋白质芯片技术）。
熟悉： 蛋白质组与生物信息学、定量蛋白质组学
了解：蛋白质组学在疾病研究中的应用。
重点：蛋白质组学概念与研究方法。
难点：蛋白质功能模式的研究方法。
授课学时：2 学时
基本内容
第一节　 蛋白质组学的概念及其发展简史
1．蛋白质组学的概念
2．蛋白质组学的产生和发展
第二节 蛋白质组学研究方法概述
1．蛋白质组表达模式的研究方法
2．蛋白质组功能模式的研究方法
第三节 蛋白质组学在疾病研究中的应用

第十一章 疾病产生的分子基础       回顶部>>
目的要求
掌握：基因突变的概念、类型及特点。
熟悉：基因突变的发生机制；疾病相关基因克隆。
了解：基因突变与疾病发生；血红蛋白病等常见单基因病的发病分子机制。
重点：基因突变的类型及特点。
难点：基因突变的分子机制。
讲课时数：4 学时
教学内容：
第一节 基因结构与表达异常与疾病发生
1．基因结构改变
2．细胞间信号异常
3．细胞内因素
第二节 基因结构和表达与疾病的研究策略
1．结构分析基因变异
2．基因表达水平分析
3．致病基因确定
第三节 疾病相关基因的功能克隆和定位克隆
1．疾病相关基因
2．功能克隆
3． 定位克隆

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第十二章 基因诊断        回顶部>>
目的要求
掌握：基因诊断的概念、原理及其特点；常用基因诊断策略、基本技术及其应用。
熟悉：遗传病、肿瘤及感染性疾病的基因诊断策略及方法。
了解：基因诊断的发展；基因诊断临床应用中存在的问题；几种常见遗传病的基因诊断。
重点：基因诊断的概念、原理及特点；常用基因诊断策略、基本技术及其应用。
难点：基因诊断策略；基因诊断的基本技术及其原理。
讲课时数：4学时
教学内容：
第一节 基因诊断的技术和方法
1.基因诊断的方法、原理：核酸分子杂交和PCR扩增及其他常用的基因诊断技术
2.基因诊断的特点
第二节 基因诊断策略
1.检测致病基因突变
2.分析与疾病连锁的遗传标志
3.建立多基因疾病表型克隆
4.定量分析致病基因的表达水平
第三节 基因诊断的应用前景
1.基因诊断技术的发展史及其前景
2.当前基因诊断存在的问题
第四节 遗传病的基因诊断
1. 直接和间接诊断途径
2. 几种遗传病的发病机制及适用诊断技术。
第五节 肿瘤的基因诊断
1.肿瘤基因诊断策略
2.肿瘤染色体异位及融合基因
3.癌基因和抑癌基因
4.肿瘤相关病毒
5.肿瘤标志物基因
第六节 感染性疾病的基因诊断
1. 特点
2. 感染性疾病：病毒、细菌、寄生虫等

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

第十三章 基因治疗原理与研究进展        回顶部>>
目的要求
掌握：基因治疗的概念、基本策略、常用载体；治疗基因的受控表达原理与方法。
熟悉：基因转移的基本技术；基因干预的基本策略；基因治疗的应用研究。
了解：基因转移的靶细胞;基因治疗的前景与问题；人类生殖细胞基因治疗研究的伦理学问题。
重点：基因治疗的策略：如基因置换、基因添加、基因干预、自杀基因治疗、免疫基因治疗等；体内基因转移的方法。
难点：不同类型的疾病应采用不同的治疗策略；基因干预方法与原理；治疗基因的受控表达原理与方法。
讲课时数：4学时
教学内容：
第一节 基因治疗的概念和基本策略
1．基因治疗的概念
2．基因置换
利用基因同源重组技术（基因打靶），使基因置换得以实现。
3．基因添加
基因添加或称基因增补是通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。
4．基因干预
基因干预是指采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者破坏某个基因的结构而使之不表达。
5．自杀基因治疗
自杀基因治疗的原理是将“自杀”基因转移入宿主细胞中，这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物，诱导靶细胞产生“自杀”效应。
6．基因修饰
第二节 基因转移的基本技术
1．病毒介导的基因转移系统
逆转录病毒载体：逆转录病毒前病毒的结构特点
腺病毒载体
腺病毒相关病毒（AAV）载体
单纯性疱疹病毒(HSV)载体：HSV的特点与用途
2．非病毒载体介导的基因转移系统
脂质体介导的基因转移技术
受体介导的转移技术
基因直接注射技术
其它方法
3. 基因转移的靶细胞
第三节 基因干预的基本技术的原理与方法
1．反义RNA
2．干扰RNA
3．核酶
4．三链DNA
第四节 治疗基因受控表达的原理
1．基因内部调节机制
2．基因外部调节机制
3．利用病灶微环境使治疗基因特异性表达
4．治疗基因的诱导表达， Tet-Off/Tet-On基因表达调控系统的原理
第五节 基因治疗的应用研究
1．遗传病
2．恶性肿瘤
3．病毒性疾病
4．其他疾病
第六节 基因治疗的前景与问题
1．安全性问题
2．伦理问题
3．当前存在的技术问题：基因调控元件的选择； 安全高效载体的构建和转移技术的选择

教学方法（建议）： 讲授法
教学手段：多媒体教学

六、实验（见习）要求
1、实验目的：
分子生物学实验是医学生实验技能与素质培养不可缺少的一个重要环节。通过分子生物学实验的教学，不仅使学生巩固和加强课堂所学的基础理论知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。
2、基本原理
主要包括人类基因组DNA的提取原理、凝胶电泳基本原理、质粒DNA提取原理、限制性核酸内切酶作用原理、聚合酶链反应原理等。
3、实验方式与基本要求
实验方式：实验在老师的指导下，由学生自己采取两人一组完成实验操作。
具体基本要求如下：
实验一：人类基因组DNA提取及琼脂糖凝胶电泳分析
1．熟悉分子生物学实验的操作特点。
2．掌握人类基因组DNA提取的基本原理。
3．熟悉人类基因组DNA提取的基本方法。
4．熟悉琼脂糖凝胶电泳的原理和操作。
实验二：质粒DNA的提取及电泳分析
1．掌握碱裂解法小量提取质粒DNA的原理和方法。
2．掌握琼脂糖凝胶电泳检测质粒DNA方法。
3．熟悉质粒DNA提取与真核细胞核DNA提取的异同点。
实验三：DNA的限制性酶切及电泳分析
1．掌握限制性核酸内切酶消化DNA的原理。
2．掌握重组质粒DNA的酶切鉴定方法。
3．掌握琼脂糖凝胶电泳分析酶切结果。
实验四：PCR及其产物电泳分析
1．熟悉PCR反应的原理。
2．掌握PCR反应的操作步骤以及PCR反应参数的选择与优化。
3．掌握PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳检测方法。
4、实验项目的设置与内容提要