分子生物学教案.docx
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分子生物学教案.docx
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分子生物学教案
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
染色体
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解染色体的概念
2.掌握染色体的特性
教学重点
与
难点
重点:
1.染色体的构成
难点:
组蛋白
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
染色体
(一)概念
(二)染色体特性
(三)染色体的组成
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了染色体的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
同学们考虑一下以前学过的染色体知识。
二、新课引入
本节课我们学习染色体
三、新课内容
染色体
概念:
染色体(chromosome):
原指真核生物细胞分裂中期具有一定形态特征的染色质。
现在这一概念已扩大为包括原核生物及细胞器在内的基因载体的总称。
染色体特性:
分子结构相对稳定
能够自我复制,使亲、子代之间保持连续性
能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命过程
能够产生可遗传的变异
真核细胞染色体的组成:
DNA30%--40%
组蛋白(histone)30%--40%
非组蛋白(NHP)变化很大
少量RNA
染色体中的蛋白质
组蛋白(histone):
一类小的带有丰富正电荷(富含Lys、Arg)的核蛋白,与DNA有高亲和力。
组蛋白是染色体的结构蛋白,它与DNA组成核小体。
组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3及H4。
非组蛋白(non-histoneprotein):
是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质,所以又称为序列特异性DNA结合蛋白。
组蛋白具有如下特性:
1、进化上的极端保守性。
2、无组织特异性。
3、肽链上氨基酸分布的不对称性。
4、组蛋白的修饰作用。
5、富含赖氨酸的组蛋白H5。
非组蛋白:
非组蛋白大约占组蛋白总量的60-70%,种类很多。
(1)HMG蛋白(highmobilitygroupprotein),能与DNA结合(不牢固),也能与H1作用,可能与DNA的超螺旋结构有关。
(2)DNA结合蛋白:
可能是一些与DNA的复制或转录有关的酶或调节物质。
(3)A24非组蛋白:
与H2A差不多,位于核小体内,功能不祥。
非组蛋白的一般特性:
1.非组蛋白的多样性;
非组蛋白的量大约是组蛋白的60%~70%,但它的种类却很多,约在20-100种之间,其中常见的有15-20种。
2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。
DNA
C值:
通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。
C值反常现象:
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列,而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开,这就是著名的“C值反常现象”。
染色体中的DNA
根据DNA的动力学研究,真核细胞DNA可分为:
高度重复序列:
几百→几万copy。
如:
卫星DNA和微卫星DNA。
中度重复序列:
10→几百copy。
如:
各种rDNA、tDNA及组蛋白基因。
低度重复序列:
2→10copy。
如:
血红蛋白。
单拷贝序列:
大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列。
只有一个拷贝。
如:
蛋清蛋白。
染色体折叠
DNA
核小体
螺线管
圆筒
超螺旋
四、归纳总结
本节课我们讲了染色体的基本知识,重点为:
染色体的构成
五、作业布置
染色体的生化构成是怎样的?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
DNA的结构
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解DNA的二、三级结构
2.掌握DNA的一级结构
教学重点
与
难点
重点:
1.染色体的一级结构
难点:
DNA的基本特点
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
DNA的结构
(一)DNA的一级结构
(二)DNA的二级结构
(三)DNA的高级结构
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA结构的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了染色体的知识,请同学们考虑一下染色体的生化构成是怎样的?
。
二、新课引入
本节课我们学习一下DNA的结构
三、新课内容
DNA的结构
一、DNA的一级结构
所谓DNA的一级结构,就是指4种核苷酸的连接及其排列顺序,表示了该DNA分子的化学构成。
基本特点
①DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对,它的组成有一定的规律。
这就是嘌呤与嘧啶配对,而且腺嘌呤(A)只能与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)只能与胞嘧啶(C)配对。
2、DNA的二级结构
DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
通常情况下,DNA的二级结构分两大类:
一类是右手螺旋,如A-DNA和B-DNA;另一类是左手螺旋,即Z-DNA。
3、DNA的高级结构
DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。
超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式,可分为正超螺旋与负超螺旋两大类。
DNA分子的超螺旋化可以用一个数学公式来表示:
L=T+W其中L为连接数(linkingnumber),是指环形DNA分子两条链间交叉的次数。
只要不发生链的断裂,L是个常量。
T为双螺旋的盘绕数(twistingnumber),W为超螺旋数(writhingnumber),它们是变量。
四、归纳总结
本节课我们讲了DNA的结构,重点为:
DNA一级结构
五、作业布置
DNA的基本特点有哪些?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
DNA的复制
(一)
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解复制子的概念
2.掌握DNA半保留复制
教学重点
与
难点
重点:
1.半不连续复制
难点:
冈崎片段
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
DNA的复制
(一)DNA的半保留复制
(二)复制的起点与方向
(三)DNA的半不连续复制与冈崎片段
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA复制的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了DNA的结构,请同学们考虑一下DNA的一级结构是怎样的?
。
二、新课引入
本节课我们学习DNA的复制
三、新课内容
DNA的复制
1、DNA的半保留复制
每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的,所以这种复制方式被称为DNA的半保留复制(semiconservativereplication)。
DNA的这种半保留复制保证了DNA在代谢上的稳定性。
2、复制的起点与方向
一般把生物体的复制单位称为复制子(replicon)。
一个复制子只含一个复制起点。
多复制子:
DNA复制时,原核生物一般只有一个起始位点,而真核生物则有多个起始位点,因而在复制时呈现多复制泡,也称为多复制子。
DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的(图2-18)。
复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点,向两个方向等速生长前进。
拓扑异构酶I
拓扑异构酶I解开负超螺旋,并与解链酶共同作用,在复制起点处解开双链。
参与解链的除一组解链酶外,还有Dna蛋白等。
DNA解链酶(DNAhelicase)
DNA解链酶能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
单链结合蛋白(SSB蛋白)
SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构,它以四聚体形式存在于复制叉处,待单链复制后才掉下,重新循环。
所以,SSB蛋白只保持单链的存在,并不能起解链的作用。
3、DNA的半不连续复制与冈崎片段
DNA复制时,短时间内合成的约1000个核苷酸左右的小片段,称之为冈崎片段(Okazakifragment)
DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段,然后再由连接酶连成大分子DNA。
现在已知一般原核生物的冈崎片段要长些,真核生物中的要短些。
进一步研究还证明,这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的,因而称之为双螺旋的半不连续复制。
四、归纳总结
本节课我们讲了DNA的复制。
重点是冈崎片段。
五、作业布置
DNA的半保留复制是怎样的?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
DNA的复制
(二)
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解复制的几种方式
2.掌握滞后链的引发
教学重点
与
难点
重点:
1滞后链的引发
难点:
链的终止
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
DNA的复制
(一)滞后链的引发
(二)链的终止
(三)复制的几种方式
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA复制的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了DNA的复制,请同学们考虑一下DNA的半保留复制怎样的?
。
二、新课引入
本节课我们继续学习DNA的复制
三、新课内容
DNA的复制
1、滞后链的引发
DNA复制时,往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物,再由DNA聚合酶从RNA引物3'端开始合成新的DNA链。
滞后链的引发过程往往由引发体(primosome)来完成。
引发体由6种蛋白质n、n'、n''、DnaB、C和I共同组成,只有当引发前体(preprimosome)把这6种蛋白质合在一起并与引发酶(primase)进一步组装后形成引发体,才能发挥其功效。
2、链的终止
当复制叉前移,遇到20bp重复性终止子序列(Ter)时,Ter-Tus复合物能阻挡复制叉的继续前移,等到相反方向的复制叉到达后在DNA拓扑异构酶IV的作用下使复制叉解体,释放子链DNA。
3、复制的几种方式
(1)环状DNA双链的复制
环状双链DNA的复制可分为θ型、滚环型和D-环型几种类型。
(a)θ型
复制的起始点涉及到DNA双链的解旋和松开,形成两个方向相反的复制叉。
前导链DNA开始复制前,复制原点的核酸序列被转录生成短RNA链,作为起始DNA复制的引物。
(b)滚环型(rollingcircle)
这是单向复制的特殊方式。
如ΦX174的双链环状DNA复制型(RF)就是以这种方式复制的。
DNA的合成由对正链原点的专一性切割开始,所形成的自由5‘端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖,使其3’—OH端在DNA聚合酶的作用下不断延伸。
在这个过程中,单链尾巴的延伸与双链DNA的绕轴旋转同步。
(c)D-环型(D-loop)
这也是一种单向复制的特殊方式。
这种方式首先在动物线粒体DNA的复制中被发现。
双链环在固定点解开进行复制。
但两条链的合成是高度不对称的,一条链上迅速合成出互补链,另一条链则成为游离的单链环(即D-环)。
(2)线性DNA双链的复制
四、归纳总结
本节课我们讲了DNA的复制。
重点是滞后链的引发。
五、作业布置
DNA复制是如何终止的?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
原核和真核生物DNA的复制特点
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解真核生物DNA的复制
2.掌握原核生物DNA的复制
教学重点
与
难点
重点:
原核生物的DNA聚合酶
难点:
真核生物的DNA聚合酶
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
原核和真核生物DNA的复制特点
(一)原核生物DNA复制的特点
(二)真核生物DNA复制的特点
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA复制的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了DNA的复制,请同学们考虑一下滞后链的引发怎样的?
二、新课引入
本节课我们学习原核和真核生物DNA的复制特点
三、新课内容
原核和真核生物DNA的复制特点
1、原核生物DNA的复制特点
大肠杆菌DNA聚合酶I、II和III的性质比较
原核生物的DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ:
有3’→5’外切酶活性和5’→3’外切酶活性。
保证DNA复制的准确性。
DNA聚合酶Ⅱ:
活性低,其3’→5’核酸外切酶活性可起校正作用。
主要起修复DNA的作用。
DNA聚合酶Ⅲ:
7种亚单位9个亚基。
只具3→5’外切酶活性,主导聚合酶。
Klenowfragment:
用枯草杆菌蛋白酶处理大肠杆菌DNA聚合酶,获得两个片段,大片段分子量76000U,称为Klenow片段。
它保留着聚合酶和3’→5’外切酶的活性,广泛使用于DNA序列分析中。
2、真核生物DNA的复制特点
真核生物DNA复制的起始需要起始原点识别复合物(ORC)参与。
真核生物DNA复制叉的移动速度大约只有50bp秒,还不到大肠杆菌的120。
、真核生物的染色体在全部完成复制之前,各个起始点上DNA的复制不能再开始。
四、归纳总结
本节课我们讲了原核和真核生物复制的特点。
重点是原核生物的DNA聚合酶。
五、作业布置
DNA原核生物的DNA聚合酶有哪些?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
DNA复制的调控
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解真核细胞DNA的复制调控
2.掌握真核和原核生物DNA复制的比较
教学重点
与
难点
重点:
真核和原核生物DNA复制的异同点
难点:
DNA的修复
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
DNA复制的调控
(一)原核细胞DNA的复制调控
(二)真核细胞DNA的复制调控
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA复制调控的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了DNA的复制,请同学们考虑一下DNA复制的特点有哪?
二、新课引入
本节课我们学习DNA复制的调控
三、新课内容
DNA复制的调控
原核细胞DNA的复制调控:
复制叉的多少决定了复制频率的高低。
真核细胞DNA的复制调控:
1.细胞生活周期水平调控
2.染色体水平调控
3.复制子水平调控
真核和原核生物DNA复制的比较
相同:
1.半保留复制
2.都有引发、延长、终止三个阶段
3.都必须有相应功能的蛋白质和DNA聚合酶参与
区别:
1.真:
多个复制起始点;原:
一个复制起始点
2.真:
所有复制受一种调控;原:
一个复制子上有多个复制叉
2.5DNA的修复
DNA修复系统功能
错配修复恢复错配
碱基切除修复切除突变的碱基
核苷酸切除修复修复被破坏的DNA
DNA直接修复修复嘧啶二体或甲基化DNA
四、归纳总结
本节课我们讲了DNA复制的调控。
重点是真核和原核生物DNA复制的异同点。
五、作业布置
真核和原核生物DNA复制的异同点?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
DNA的转座
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解转座的分类
2.掌握转座子的概念
教学重点
与
难点
重点:
复合转座子
难点:
转座作用的遗传学效应
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
DNA的转座
(一)原核生物中的转座子
(二)真核生物中的转座子
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA转座的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们将了DNA复制的调控,请同学们考虑一下DNA复制调控特点有哪?
二、新课引入
本节课我们学习转座子。
三、新课内容
转座子
移动基因(Movablegene):
又称为转位因子(Transposableelements),是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。
由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一位置,甚至在不同染色体之间跃迁,因此有时也称为跳跃基因(Jumpinggene)。
原核生物的转座因子:
插入序列(insertionsequence,IS):
最简单的不含有任何宿主基因的转位因子。
片段长度700—2500bp。
复合转座子(transposon,Tn):
是一类携带某些与转座无关的抗性基因(或其它宿主基因)的转座子。
分子量>2000bp。
转座噬菌体(Mu,D108):
具有转座功能的一类可引起突变的溶源性噬菌体。
插入序列的结构特点:
1.在IS两端含有长度为10—40bp反向重叠序列
2.含有一个编码转座酶的长编码区。
3.插入时在DNA位点产生一个短的(3—9bp)正向重复序列。
复合转座子的结构特点:
1.两翼为两个相同或相似的IS序列。
2.中部为某种抗性基因。
3.IS序列一般不能单独移动。
Conclusion
a)转座过程是由Donor提供Tncopy到targetsite,涉及酶切、复制、重组的遗传学过程。
b)转座完成后,在Tn的两端出现targetsite序列的正向重复,其长度取决于staggeredcutting的长度。
c)转座因子的IR序列是转座酶的重要识别位点,与转座,切除有关
d)Cointegrater是转座过程的中间体(具有两个Tn和两个replicon),其稳定性依Tn不同而异,或resolution完成转座过程.
e)Cointegrater可能导致Tn和抗性的积累。
转座作用的遗传学效应
1.诱变效应(提高重组频率、形成易变基因…)
2.切除效应(倒位、缺失、重复、footprinting)
3.双转座效应(外显子改组exonshuffling)
4.位置效应(启动表达、增强表达…)
5.转座爆炸(激活表达、基因内重排突变基因形成)
转位作用的机制:
靶序列的复制。
转位作用的遗传学效应:
引起插入突变;产生新基因;产生染色体畸变;引起生物进化。
转座因子的应用:
利用转座子分离、克隆基因;利用Tn进行基因定位;作为基因转移载体。
真核生物中的转座子
1、玉米中的控制因子
自主性因子:
具有自主剪接和转座的功能;
非自主性因子:
单独存在时是稳定的,不能转座,当基因组中存在与非自主性因子同家族的自主性因子时,它才具备转座功能,成为与自主性因子相同的转座子。
Ac-Ds体系、Spm,En转座子。
2、果蝇中的转座子
Copia类、P转座子等。
四、归纳总结
本节课我们讲了转座子。
重点是真核生物中的转座子。
五、作业布置
真核生物中的转座子有哪些?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
转录
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解基因表达
2.掌握RNA的转录
教学重点
与
难点
重点:
启动子
难点:
转录单位
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
转录
(一)RNA的转录
(二)转录的基本过程
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA转座的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们讲了转座子,请同学们考虑一下转座子有哪?
二、新课引入
本节课我们学习转录。
三、新课内容
转录
基因表达:
是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。
转录(transcription):
以DNA为模板,按照碱基互补原则合成一条单链RNA,从而将DNA中的遗传信息转移到RNA中去的过程称为转录。
编码链(codingstrand)=有意义链
模板链(templatestrand)=反义链
不对称转录(asymmetrictranscription):
转录仅发生在DNA的一条链上。
启动子(promoter):
是DNA转录起始信号的一段序列,它能指导全酶与模板正确的结合,并活化酶使之具有起始特异性转录形式。
终止子(terminator):
转录终止的信号,其作用是在DNA模板特异位置处终止RNA的合成。
转录单位:
DNA链上从启动子直到终止子为止的长度称为一个转录单位。
RNA的转录
转录的基本过程都包括:
模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
1、模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。
转录起始前,启动子附近的DNA双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。
2、转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。
3、转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段,通过启动子的时间越短,该基因转录起始的频率也越高。
4、RNA聚合酶离开启动子,沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程就是转录的延伸。
5、当RNA链延伸到转录终止位点时,RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键,RNA-DNA杂合物分离,这就是转录的终止。
转录的基本过程
RNA合成的基本特点:
1.底物是:
ATP、GTP、CTP、UTP
2.在聚合酶作用下形成磷酸酯键
3.RNA的碱基顺序由DNA的顺序决定
4.仅以一条DNA链作为模板
5.合成方向为5’→3’
6.合成中不需要引物
四、归纳总结
本节课我们讲了转录。
重点是启动子。
五、作业布置
转录的过程?
潍坊科技学院教案
课程名称:
分子生物学授课人:
李法君
课题
RNA聚合酶
课时
2
教学目的
与
要求
1.了解真核RNA聚合酶
2.掌握原核RNA聚合酶
教学重点
与
难点
重点:
原核生物RNA聚合酶
难点:
真核生物RNA聚合酶
教
学
过
程
主要内容及步骤
备注
RNA聚合酶
(一)原核生物RNA聚合酶
(二)真核生物RNA聚合酶
授课效果分析总结
通过讲解,使学生掌握了DNA转座的基本知识。
注:
教师每次课都要写一份教案,放在该次课讲稿前面。
教学环节及内容
一、复习提问
上节课我们讲了转录,请同学们考虑一下转录的过程?
二、新课引入
本节课我们学习。
三、新课内容
RNA聚合酶
原核生物RNA聚合酶:
亚基基因相对分子量亚基数组分功能
αrpoA3.65×1042核心酶核心酶组装,
启动子识别
βrpoB1.51×1051核心酶β和β’共同形成
RNA合成的活性中心
β’rpoC1.55×1051核心酶
?
11×1041核心酶未知
σrpoD7.0×1041σ因子存在多种σ因子,用
于识别不同的启动子
大多数原核生物R
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