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最後修訂日期:2022/12/14。
開放平臺愛課程(中國大學大型開放式網絡課程)
西北A&F大學，壹所起步的大學
開班老師關、許、龔小青、詹向強、劉曼、胡體旭。
農學和本草學
開始時間:2022年3月28日-2022年7月29日
課程周期為18周。
課程狀態已完成。
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課程介紹
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自20世紀40年代以來，無數生命科學家用他們的智慧和汗水揭開了生物遺傳的奧秘，即基因是遺傳物質的載體。因此，以DNA-RNA-蛋白質為核心的分子生物學成為揭示生命奧秘的關鍵。分子水平的研究正越來越多地影響著各種傳統的生物學科和農林學科，包括園藝。
《園藝植物分子生物學》課程將為您提供現代分子生物學各個分支的基礎理論和主要實驗依據，介紹近20~30年來現代分子生物學迅速發展的新理論、新技術和新方法，在分子生物學理論知識和園藝學科特點的基礎上，闡述分子生物學在園藝作物領域的研究進展和應用。課程分為九章:緒論、染色體和DNA、生物信息的傳遞、分子生物學研究方法、原核生物基因表達調控、真核生物基因表達調控、基因組和比較基因組。課件中的圖片來自書本和網上，僅供教學使用。
課程大綱
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前言
1.1簡介
1.1.1神創論和進化論
1.1.2細胞理論
1.1.3經典生物化學與遺傳學
1.1.4DNA的發現和基因理論的建立
1.2分子生物學簡史
T1.2.1蛋白質化學；
T1.2.2分子生物學研究過程中的重大事件
T1.2.3對分子生物學發展起重要作用的其他事件。
1.3分子生物學的主要研究內容
T1.3.1重組DNA技術(基因工程)；
t1.3.2基因表達調控的研究:
T1.3.3生物大分子的結構和功能研究(結構分子生物學)
T1.3.4基因組、功能基因組和生物信息學研究；
1.4潛在客戶
染色體和DNA
2.1染色體
t2.1.1染色體概述
T2.1.2真核細胞的染色體組成
2.1.3原核基因組
2.2 DNA的結構
t2.2.1DNA的壹級結構
T2.2.2DNA的二級結構
t2.2.3DNA的高級結構
2.3DNA復制
t2.3.1DNA的半保守復制
T2.3.2DNA復制的壹些基本概念
2.4原核生物和真核生物中DNA復制的特征
2 . 4 . 1 DNA復制的基本特征
2.4.2真核生物DNA復制起始調控
2.4.3線性DNA末端復制
2.5DNA突變和修復
T2.5.1DNA突變
t2.5.2DNA損傷的修復機制
2.6 DNA的轉座
t2.6.1轉座子的分類和結構特征
T2.6.2真核時鐘的轉座子
T2.6.3轉座的遺傳效應
生物信息的傳遞(ⅰ)——從DNA到RNA
3.1RNA的結構、分類和功能
3.1.1RNA的結構特征；
3.1.2RNA在細胞中的分布；mRNA、tRNA、rRNA
3.1.3RNA的功能；
3.2 RNA轉錄概述
3.2.1RNA轉錄和DNA復制的比較
3.2.2轉錄機器的主要成分——RNA聚合酶
3.2.3t啟動子和轉錄起始；
3.3.RNA轉錄的基本過程
3.3.1模板識別
轉錄起始
轉錄延伸
3.3.4轉錄終止；
3.4原核生物和真核生物之間轉錄和產物特征的比較
3.4.1原核生物與真核生物轉錄過程的比較；
原核生物mRNA的特征
真核生物mRNA的特征
3.5原核RNA聚合酶及其轉錄
3.5.1原核RNA聚合酶
3.5.2原核生物啟動子結構
3.5.3原核啟動子中-10區和-35區之間的最佳距離
3.5.4原核RNA聚合酶對啟動子的識別和結合-氫鍵互補
3.5.5原核生物RNA的轉錄周期
(1)RNA轉錄起始；
(2)新生RNA鏈的延伸
(3)延伸RNA聚合酶兼具合成和校對功能；
(4)終止4)RNA轉錄；-終止子和ρ因子；抗終止性；
3.6.真核RNA聚合酶和RNA轉錄
3.6.1真核聚合酶-種類、組成分析和結構
3.6.2真核啟動子對轉錄的影響
3.6.3轉錄起始復合物的組裝
3.6.4增強子及其功能
3.7 RNA轉錄的抑制
3.7.1嘌呤和嘧啶類似物
3.7.2DNA模板功能抑制劑
3.7.3RNA聚合酶抑制劑
3.8真核RNA的轉錄後加工
3.9RNA編輯、重新編碼和化學修飾
3.10mRNA轉運
3.11核酶
3.12RNA在生物進化中的地位
生物信息的傳遞(ⅱ)——從mRNA到蛋白質
4.1遺傳密碼-三聯體
4.2tRNA
4.3核糖體
4.4蛋白質合成的生物學機制
4.4.1氨基酸激活
4.4.2翻譯開始
4.4.3肽鏈的延伸
4.4.4肽鏈的終止
4.4.5多聚核糖體和蛋白質的合成
4.4.6蛋白質前體的加工
4.4.7蛋白質折疊
4.4.8蛋白質合成的抑制劑
4.5蛋白質運作機制
4.6蛋白質的修飾、降解和穩定性研究。
分子生物學的研究方法(壹)——DNA、RNA和蛋白質操作技術
5.1重組DNA技術的歷史
5.2DNA基本操作技術
5.2.1基因組DNA提取
5.2.2核酸凝膠電泳
5.2.3聚合酶鏈式反應技術
5.2.4重組載體的構建
5.2.5實時定量PCR
5.2.6構建基因組DNA文庫
5.3 RNA的基本操作技術
5.3.1總RNA提取
mRNA的純化
5.3.3cDNA的合成
5.3.4cDNA文庫的構建
基因文庫的篩選
5.3.6非編碼RNA的研究
5.4基因克隆技術
競賽技術
包裝技術
5 . 4 . 3網關大規模克隆技術
5.4.4基因的圖位克隆
5.4.5通過熱不對稱交叉聚合酶鏈反應克隆的T-DNA插入位點的側翼序列
5.5蛋白質和蛋白質組學技術
5.5.1雙向電泳技術
5.5.2熒光差異顯示雙向電泳技術
5.5.3蛋白質質譜分析技術
分子生物學的研究方法(ⅱ)——基因功能的研究技術
6.1基因表達研究技術
6.1.1轉錄組測序分析和RNA-Seq
6.1.2RNA可變剪接的研究
6.1.3原位雜交技術
6.1.4基因定點突變技術
6.2基因敲除技術
6.2.1基本原則
6.2.2高等動物的基因敲除技術
6.2.3植物基因敲除技術
6.2.4基因組編輯技術
6.3蛋白質和RNA相互作用技術
6.3.1酵母單雜交系統
6.3.2酵母雙雜交系統
蛋白質相互作用技術
6.3.4染色質免疫沈澱技術
6.3.5RNAi技術及其應用
6.4酵母細胞中目標基因功能的鑒定
6.4.1酵母基因轉化和性狀互補
6.4.2酵母中外源基因的功能鑒定
6.5其他分子生物學技術
6.5.1凝膠阻滯實驗
6.5.2噬菌體展示技術
6.5.3蛋白質磷酸化分析技術
6.5.4蛋白質免疫印跡實驗
6.5.5細胞定位和染色體技術
6.5.6全基因組關聯研究及其應用
原核基因表達調控
7.1原核生物基因表達調控概述
7.1.1原核生物基因表達調控分類
7.1.2原核生物基因表達調控的主要特征
7.2乳糖操縱子的主要特征和負調控
7.2.1酶誘導——lac系統調節的證據
7.2.2機械手子模型及其影響因素
7.2.3lac操縱子DNA-p的lac調節區和o區
7.2.4lac機械手的其他問題
7.3 trp操縱子和負阻抑系統
7.3.1trp操作員抑制系統
7 . 3 . 2 Trp操縱子的弱化作用
7.3.3trp操縱子的其他調節機制
7.4其他運營商
7.4.1半乳糖操縱子
7.4.2阿拉伯糖操縱子
7.4.3細菌中阻遏物LexA的降解和SOS反應
7.4.4雙組分調節系統和信號轉導
7.4.5由多個啟動子調控的操縱子
7.5固氮基因調控
7.5.1固氮酶
7.5.2固氮相關基因及其表達調控
7.5.3結核的產生和結核相關基因的調節
7.6轉錄水平的其他調節方式
7.6.1σ因子的調節功能
7.6.2組蛋白樣蛋白的調節
7.6.3轉錄調節因子的作用
7.6.4抗終止因子的規定
7.7轉錄後調節
7.7.1mRNA的結構元件調節翻譯。
7.7.2mRNA穩定性對轉錄水平的影響
7.7.3調節蛋白的調節作用
7.7.4小RNA的調節
7.7.5稀有密碼子對翻譯的影響
7.7.6重疊基因對翻譯的影響
翻譯的壓抑
7.7.8魔點核苷酸水平對翻譯的影響
真核基因表達調控
8.1真核基因表達調控的相關概念和壹般規律
8.1.1真核基因表達的基本概念
8.1.2真核基因的表達模式和特征
8.1.3真核基因表達調控的壹般規律
8.2真核基因表達的轉錄水平調節
8.2.1真核基因的壹般結構特征
8.2.2增強子及其對轉錄的影響
反式作用因子
8.3染色質修飾和真核基因表達的表觀遺傳調控
8.3.1真核DNA水平上基因表達的調控
8.3.2DNA甲基化和基因活性調節
8.3.3組蛋白修飾對真核基因表達的影響
8.3.4RNA水平修飾對基因表達的影響
8.4非編碼RNA對真核基因表達的調節
8.4.1幹擾小RNA
8.4.2miRNA
8.4.3長鏈非編碼RNA
8.5真核基因在其他水平的表達調控
8.5.1蛋白磷酸化調節基因轉錄。
8.5.2蛋白質乙酰化對轉錄活性的影響。
8.5.3激素對基因表達的影響
基因組和比較基因組學
11.1高通DNA序列分析技術。
11.1.1桑格DNA測序的基本原理。
11.1.2基因組DNA大片段文庫的構建
11.1.3鳥槍測序技術及其改進。
11.1.4新壹代測序技術
11.2新型測序平臺的應用
11.2.1的單核苷酸多態性研究
11.2.2高通量測序在染色體構象捕獲技術中的應用
11.2.3核糖體圖譜測序和多核糖體圖譜測序
園藝植物分子生物學研究進展
12.1前言——重新審視“園藝學”與“分子生物學”的交集
12.1.1種植園藝業
壹.現代化
園藝是壹門傳統學科，園藝產業是壹個古老的產業。隨著人類社會的發展，科學進步和技術創新，園藝科學和園藝產業也在不斷發展。傳統學科和古老行業進入現代化進程。
第二，多元化
傳統園藝產業的主要功能是為消費者生產和提供園藝產品。因此，傳統園藝產業功能單壹，以物質生產為主。隨著人類社會的發展，園藝產業的功能不斷拓展，呈現出多元化的趨勢。
工業現代化和多樣化的主要內容應該是:
1，現代高新技術在園藝產業中的應用。
2.園藝產品和生產過程的標準化以及園藝生產和經營的產業化。
3.可持續發展理念和技術在園藝產業中的應用。
4.拓展園藝產業功能，實現城鄉壹體化的都市園藝和觀光園藝。
5.讓園藝產業走向家庭的園藝文化和園藝療法。
第三，園藝產業的可持續發展
當人類社會越來越重視環境和可持續發展的時候，就是生態環境保護和生存安全越來越被人類重視的時候。園藝產業可持續發展的理念越來越深入人心，可持續發展技術的應用也越來越普遍。
園藝產業的可持續發展是發展生態園藝、無公害園藝和有機園藝。
12.1.2發展“分子生物學”
復習之前的內容(基礎知識)
註:可以模仿翻轉課堂的形式，通過學生的問答來檢驗預教的效果，提高學生的學習積極性，根據學生對分子生物學基礎知識的掌握程度來開展教學。
染色體和DNA
生物信息的傳遞:核心原則
中心原理壹直在發展完善，還有很多未知。
園藝植物分子生物學研究技術
基因表達調控
植物基因組學
園藝植物花和果實發育的分子生物學
園藝植物逆境的分子生物學
12.2分子生物學在園藝植物研究中的應用
註:課時有限，僅介紹以下內容。
12.2.1分子育種
壹.分子標記
第二，群體(數量)遺傳學
第三，基因組學
基因工程-轉基因
主要有異源表達(啟動子:自身、條件誘導型或組成型)、RNAi(敲除)和多基因轉化。
第壹，抗病能力
第二，抗蟲性
第三，抵禦非生物脅迫
第四，風味品質提高
12.2.3基因組定點編輯及其擴展
壹. ZFn、TALEN、CRISPR
第二，Cas，primingeditor
第三，染色體片段置換(敲入)
比較基因組學和泛基因組學
12.2.5多組學組合技術
12.3前景
園藝植物研究的發展在未來是無限的。
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