生物化學與分子生物學-授課教案醫(yī)學分子生物學教學方案:

課程名稱

醫(yī)學分子生物學

年級

2007

專業(yè)、層次

臨床醫(yī)學、兒科、藥學、中藥學、耳鼻喉專業(yè)

授課教師

李娟

職稱

講師

課型（大、小)

大

學時

3

授課題目（章、節(jié))

第二章  基因組的結(jié)構(gòu)與功能

基本教材及主要參考書

藥立波 主編. 醫(yī)學分子生物學(第3版). 北京:人民衛(wèi)生出版社,2008

馮作化 主編. 醫(yī)學分子生物學. 北京:人民衛(wèi)生出版社,2001

教學目的與要求：

目的：理解和掌握基因和基因組的概念。理解和掌握真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點。理解和掌握原核生物基因組的特點及組織形式。理解和掌握病毒基因組的分類和特點。

要求：

1. 掌握基因和基因組的概念。

2. 掌握真核生物基因組的特點；多基因家族的概念及類型；假基因的概念。熟悉真核生物三種DNA重復序列（高度重復序列，中度重復序列，單拷貝序列)的結(jié)構(gòu)特點。

3. 掌握原核生物基因組的特點；原核生物基因組的組織形式；操縱子的概念；質(zhì)粒DNA的概念和基本特性。

4. 掌握病毒基因組的分類和特點；重疊基因的概念。

教學內(nèi)容與時間安排、教學方法：

內(nèi)容：

1. 基因和基因組的概念 

2. 真核生物基因組結(jié)構(gòu)和功能特點 

3. 真核生物線粒體基因組的結(jié)構(gòu)  

4. 原核生物基因組的結(jié)構(gòu)與功能   

5. 原核生物中的質(zhì)粒DNA   

6. 病毒基因組的類型和特點  

7. 典型的病毒基因組  

方法：盡量使用圖片簡圖加深感性認識，總結(jié)對比增強辨識力，動畫演示有助于理解。布置一些內(nèi)容自學，嘗試課堂提問或討論。

教學重點及如何突出重點、難點及如何突破難點：

重點：基因和基因組的概念；真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點；原核生物基因組的特點及組織形式。

   對于重點內(nèi)容，教學過程中應注意著重強調(diào)，以提醒學生注意。

難點：真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點；

原核生物基因組的特點及組織形式。

有關(guān)基因組的結(jié)構(gòu)和分類等教學內(nèi)容較為繁雜，應多使用圖片和動畫以助學生理解。

教研室審閱意見：

  教研室主任簽名：

    年   月 日

基本內(nèi)容

教學手段

課堂設計和時間安排

第二章  基因組的結(jié)構(gòu)與功能

――――――――――――――――――

（★－重點，☆－難點)

基因組（genome)是指攜帶某一生物體全部遺傳信息的核酸（DNA或RNA)。

討論

★概念。

第一節(jié)  真核生物基因組的結(jié)構(gòu)與功能

 真核生物基因組的特點

1、真核生物基因組都是由大分子雙鏈線狀DNA構(gòu)成。

2、基因組非常龐大，結(jié)構(gòu)非常復雜，有多個復制起始位點。

3、基因組中存在大量的重復序列以及非編碼序列。

4、真核生物基因組中也存在一些可移動的DNA序列（轉(zhuǎn)座元件)。

討論

簡圖

動畫

結(jié)合圖示講解：真核生物基因組的特點。

一、真核生物基因組中重復序列的結(jié)構(gòu)與功能

（一)高度重復序列：

高度重復序列在基因組中重復頻率高，可達百萬次。

高度重復序列按其結(jié)構(gòu)特點可分為三種

1、反向重復序列

此序列的結(jié)構(gòu)特點是由兩個相同順序的互補拷貝在同一DNA雙鏈上反向排列而成。

2、衛(wèi)星DNA（satellite DNA)

衛(wèi)星DNA的重復單位一般由2～10 bp組成，成串排列。

高度重復序列的功能：

①  參與復制水平的調(diào)節(jié)。

②  參與基因表達的調(diào)控。

③  參與染色體配對。

④  參與轉(zhuǎn)位作用。

⑤  與進化有關(guān)。

⑥  同一種屬中不同個體的高度重復順序的重復次數(shù)不一樣，這可以作為每一個體的特征，即DNA指紋 。

（二)中度重復序列：

中度重復序列是指在基因組中重復十幾次至幾十萬次的部分。

（三)單拷貝序列：

單拷貝序列在基因組中只出現(xiàn)一次或幾次。

單拷貝序列屬于結(jié)構(gòu)基因，它代表了巨大的遺傳信息。

二、多基因家族與假基因

多基因家族（multigene family)——

指DNA序列具有較高的同源性（通常大于50%)，并且其編碼產(chǎn)物具有相同或相似生理功能的一組結(jié)構(gòu)基因。

假基因（pseudogene)——又稱為加工基因或非功能基因。這類基因的核苷酸順序雖然與正常的結(jié)構(gòu)基因很相似，但基本上不會計資格能表達。

三、線粒體DNA的結(jié)構(gòu)

線粒體DNA（mitochondrial DNA, mtDNA)屬于真核細胞核外遺傳物質(zhì)，為雙鏈環(huán)狀DNA，可獨立編碼存在于線粒體中的多肽鏈、rRNA或tRNA。

討論

對比

簡圖

動畫

☆結(jié)合圖示講解：真核生物基因組中重bhskgw.cn復序列的結(jié)構(gòu)與功能，包括高度重復序列，中度重復序列和單拷貝序列。

☆結(jié)合圖示講解：多基因家族與假基因，線粒體DNA的結(jié)構(gòu)。

 ――第1節(jié)課結(jié)束――

第二節(jié)  原核生物基因組的結(jié)構(gòu)與功能

     原核生物基因組的特點

1、基因組相對較小，由DNA組成，包括染色體DNA和質(zhì)粒DNA兩種DNA分子，均為共價閉環(huán)雙鏈。

2、每個DNA分子只有一個復制起始點。

3、含可轉(zhuǎn)移的序列。

4、結(jié)構(gòu)基因通常為連續(xù)基因，少量重疊基因，非編碼區(qū)和重復序列少。

5、操縱子結(jié)構(gòu)是原核基因組的一個突出的結(jié)構(gòu)特點。

一、原核生物基因以操縱子方式組構(gòu)

功能上相關(guān)的若干結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，由一套調(diào)控序列控制其轉(zhuǎn)錄表達，構(gòu)成基本轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子（operon)。

二、原核生物中的質(zhì)粒DNA

（一)質(zhì)粒的基本特性

質(zhì)粒（plasmid) 是指存在于細菌中的雙鏈環(huán)狀小分子DNA，可獨立于染色體DNA進行自主復制，一般僅攜帶抗藥基因等與細菌生長繁殖無直接關(guān)聯(lián)的基因。

質(zhì)粒只有在宿主細胞內(nèi)才能完成自己的復制，一旦離開宿主就無法復制和擴增。但質(zhì)粒對宿主細胞的生存不是必需的，宿主細胞丟失了質(zhì)粒依舊能夠存活。

（二)質(zhì)粒的遺傳控制

1、復制控制系統(tǒng)：

2、質(zhì)粒分配系統(tǒng)

3、細胞分裂控制系統(tǒng)

4、位點特異重組系統(tǒng)

（三)質(zhì)粒的不相容性

具有相同復制起始位點和分配區(qū)的兩種質(zhì)粒DNA不能在同一宿主細胞中共存的現(xiàn)象，稱為質(zhì)粒的不相容性。

討論

簡圖

動畫

★強調(diào)：原核基因組的特點。

★強調(diào)：結(jié)合圖示講解操縱子結(jié)構(gòu)特點。

☆結(jié)合圖示講解：質(zhì)粒的基本特性；遺傳控制；不相容性。

―――第2節(jié)課結(jié)束―――

第三節(jié)  病毒基因組的特點

病毒基因組的特點

1、基因組大小變化較大

2、基因組的組成與結(jié)構(gòu)變化較大

3、基因的結(jié)構(gòu)變化較大

4、基因重疊現(xiàn)象較普遍

討論

對比

☆  結(jié)合圖示講解：病毒基因組的特點。

 ――第3節(jié)課結(jié)束―――

小

結(jié)

原核生物基因組與真核生物基因組的區(qū)別。

真核生物基因組重復序列的分類。

復

習

思

考

題

、

作

業(yè)

題

1. 真核生物染色體基因組中結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)與功能具有哪些特點？

2. 什么是高度重復序列？什么是中度重復序列？什么是單拷貝序列？

3. 什么是多基因家族？什么是假基因？

4. 原核生物染色體基因組中結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)與功能特征包括哪些？

5. 原核生物染色體基因組中結(jié)構(gòu)基因與調(diào)控序列是怎樣進行組織的？

6. 什么是質(zhì)粒DNA？質(zhì)粒具有哪些基本特性？

7. 什么是質(zhì)粒的不相容性？

8. 病毒基因組有哪些類型？

9. 病毒基因組的結(jié)構(gòu)與功能具有哪些特點？

10.乙型肝炎病毒（HBV)基因組和逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組分別具有哪些結(jié)構(gòu)特點？

下

次

課

預

習

要

點

1. 基因表達的概念；

2. 基因表達的過程；

3. 基因表達的特點；

4. 外環(huán)境對基因表達的影響；

5. 順式作用元件和反式作用因子的概念；

6. 參與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的因素；

7. 參與真核生物轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的因素；

8. 原核和真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控機制；

9. 反式作用因子的結(jié)構(gòu)特征。

實

施

情

況

及

分

析