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

4

授課題目（章、節(jié))

第六章  基因表達的調(diào)控

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：理解和掌握基因表達的概念、過程和特點。理解和掌握組成型和可調(diào)控型基因表達。理解和掌握順式作用元件和反式作用因子的概念。理解和掌握參與原核和真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的因素和機制。理解和掌握反式作用因子的結(jié)構(gòu)特征。

要求：

1. 掌握基因表達的概念、過程和特點。

2. 掌握外環(huán)境對基因表達的影響。

3. 掌握原核和真核生物參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的因素和機制。

4. 掌握反式作用因子的結(jié)構(gòu)特征。

教學內(nèi)容與時間安排、教學方法：

內(nèi)容：

1. 基因表達的概念、過程和特點

2. 基因表達調(diào)控的基本規(guī)律    

3. 原核生物基因表達的調(diào)控    

4. 真核生物基因表達的調(diào)控  

5. 基因表達調(diào)控異常與疾病  .     (自學)

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： 基因表達的概念。操縱子調(diào)控模式。反式作用因子DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的特征。

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

難點： 1. 基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機制，如操縱子調(diào)控模式。

2. 反式作用因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的特征。

有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制及反式作用因子結(jié)構(gòu)域等教學內(nèi)容較為繁雜，應(yīng)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(shè)計和時間安排

第六章  基因表達的調(diào)控

――――――――――――――――――

（★－重點，☆－難點)

基因表達的過程和特點

基因表達（gene expression)是指在一定調(diào)節(jié)因素的作用下，生物基因組中的結(jié)構(gòu)基因被激活并轉(zhuǎn)錄生成特定的RNA，或由此引起特異性蛋白質(zhì)合成的過程。

一、基因轉(zhuǎn)錄后的加工修飾

原核生物mRNA不需要加工修飾即可作為模板翻譯蛋白質(zhì)，但真核生物mRNA作須經(jīng)一系列復雜的加工修飾才能作為模板翻譯蛋白質(zhì)，其主要的加工修飾方式包括加帽、加尾、剪接、編輯等。

二、肽鏈翻譯后的加工修飾

1、蛋白質(zhì)翻譯后的折疊：

2、氨基酸殘基或肽段的水解切除：

三、蛋白質(zhì)的分揀與轉(zhuǎn)運

在新合成多肽鏈的一級結(jié)構(gòu)中存在將蛋白質(zhì)分布到細胞外或細胞中不同亞細胞部位的信息，稱為分揀信號（sorting signal)。

討論

簡圖

動畫

★  概念。

☆結(jié)合圖示和復習生化相關(guān)內(nèi)容講解：基因轉(zhuǎn)錄的基本方式；mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾；肽鏈翻譯后的加工修飾；蛋白質(zhì)的分揀與轉(zhuǎn)運。

第一節(jié) 基因表達調(diào)控的基本規(guī)律

基因表達調(diào)控（gene expression regulation)是指生物體通過特定的蛋白質(zhì)與DNA、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用來控制基因是否表達，或調(diào)節(jié)表達產(chǎn)物的多少以滿足生物體的自身需求以及適應(yīng)變化的過程。

一、基因表達具有時空特異性

1、基因表達的時間特異性（temporal specificity)

  是指特定基因的表達嚴格按照特定的時間順序發(fā)生，以適應(yīng)細胞或個體特定分化、發(fā)育階段的需要，故又稱為階段特異性。

2、基因表達的空間特異性（spatial specificity)是指多細胞生物個體在某一特定生長發(fā)育階段，同一基因的表達在不同的細胞或組織器官不同，從而導致特異性的蛋白質(zhì)分布于不同的細胞或組織器官，故又稱為細胞特異性或組織特異性。

二、基因表達調(diào)控的方式

1、組成性基因表達（constitutive gene expression)是指在個體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細胞中持續(xù)進行的基因表達。

組成性基因表達產(chǎn)物通常是對生命過程必需的或必不可少的，且較少受環(huán)境因素的影響，這類基因通常被稱為管家基因（house-keeping gene)。

2、可調(diào)控型表達：

誘導表達（induction)是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被激活，從而使基因的表達產(chǎn)物增加。

阻遏表達（repression)是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被抑制，從而使基因的表達產(chǎn)物減少。

討論

簡圖

動畫

☆基因表達調(diào)控的概念

★☆結(jié)合圖示講解：基因表達的時空特異性、基因表達調(diào)控的方式。

★管家基因；組成型基因表達；可調(diào)控型基因表達的概念

――――第1節(jié)課結(jié)束―――

第二節(jié)  原核生物基因表達的調(diào)控

原核生物基因表達調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平，其次在翻譯水平。

一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

乳糖操縱子的調(diào)控機制即是典型的誘導/阻遏基因表達的典型例子。

1、  乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)

2、  乳糖操縱子的正負調(diào)控機制

討論

動畫

★☆結(jié)合圖示講解：原核生物乳糖操縱子的調(diào)控機制

――――第2節(jié)課結(jié)束―――

二、翻譯水平的調(diào)控

（一)轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)控

轉(zhuǎn)錄衰減（attenuation)利用原核生物中轉(zhuǎn)錄與翻譯過程偶聯(lián)進行翻譯時先合成的一段前導序列L來實現(xiàn)的。

色氨酸操縱子是通過轉(zhuǎn)錄衰減作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄終止調(diào)控的典型例子。

（二)翻譯水平的調(diào)控

1、稀有密碼子對翻譯的影響

mRNA模板中所含的稀有密碼子越多則翻譯速度越慢。

2、翻譯阻遏

某些小分子RNA由于其堿基序列與特定的mRNA模板序列互補，故可通過堿基配對而干擾或阻遏mRNA的翻譯作用，這些小分子RNA稱為mRNA干擾性互補RNA。

3、mRNA穩(wěn)定性的調(diào)控

討論

簡圖

動畫

★☆結(jié)合圖示講解：色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄衰減調(diào)控機制。

☆結(jié)合圖示講解：稀有密碼子對翻譯的影響；翻譯阻遏；mRNA穩(wěn)定性對翻譯的影響。

――――第3節(jié)課結(jié)束―――

第四節(jié)  真核生物基因表達的調(diào)控

 一、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)直接影響基因轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄復合物不能進入致密染色質(zhì)

1、高致密度的染色質(zhì)不能轉(zhuǎn)錄

2、染色質(zhì)的致密程度依賴于組蛋白的乙�；�和甲基化、DNA的甲基化、以及與其他蛋白的相互作用。

二、轉(zhuǎn)錄速度決定RAN合成效率

（一)順式作用元件可直接影響基因表達活性

1、真核生物啟動子結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)較原核生物復雜

2、增強子是一種能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件

3、沉默子能夠抑制基因的轉(zhuǎn)錄

（二)轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵分

1、鋅指（zinc finger)：

2、螺旋-環(huán)-螺旋模體（helix-loop-helix)：

3、堿性亮氨酸拉鏈（basic leucine zipper)：

三、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控

（一)mRNA穩(wěn)定性對翻譯的影響

（二)mRNA非翻譯區(qū)的二級結(jié)構(gòu)對翻譯的影響

討論

簡圖

動畫

★結(jié)合圖示講解：染色體結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)錄的影響；DNA的修飾。

☆結(jié)合圖示講解：反式作用因子對基因表達的調(diào)控(主要的反式作用因子、反式作用因子與DNA結(jié)合的模體)。

☆結(jié)合圖示講解：mRNA穩(wěn)定性對翻譯的影響；mRNA非翻譯區(qū)的二級結(jié)構(gòu)對翻譯的影響；翻譯起始因子的可逆磷酸化對翻譯的影響。

――――第4節(jié)課結(jié)束―――

第五節(jié)  基因表達調(diào)控異常與疾病

自學

小

結(jié)

1．  基因轉(zhuǎn)錄表達的操縱子調(diào)控模式。

2．  反式作用因子DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的特征。

復

習

思

考

題

、

作

業(yè)

題

1. 什么是基因表達？基因表達的基本過程是什么？基因表達具有何特點？

2. 什么是管家基因？

3. 什么是組成型基因表達？什么是可調(diào)控型基因表達？

4. 哪些外環(huán)境因素可以影響基因的表達？

5. 什么是順式作用元件？什么是反式作用因子？

6. 參與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的因素有哪些？

7. 乳糖操縱子和色氨酸操縱子的調(diào)控機制分別是什么？

8. 原核生物翻譯水平的調(diào)控機制包括哪些？

9. 真核生物轉(zhuǎn)錄前的調(diào)控機制有哪些？

10.   參與真核生物轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的因素有哪些？

11.   真核生物反式作用因子的DNA結(jié)合功能域有哪些類型？分別具有哪些結(jié)構(gòu)特點？

12.   真核生物翻譯水平的調(diào)控機制有哪些？

下

次

課

預(yù)

習

要

點

1. 基因組學、功能基因組學和蛋白質(zhì)組學的概念。

2. 人類基因組計劃研究的主要內(nèi)容。

3. 基因表達譜的研究方法。

4. 蛋白質(zhì)組學的研究技術(shù)方法。

實

施

情

況

及

分

析