基因组学大纲

1、基因组学教学大纲时间:2011-9-1 17:14:00 点击数： 必 609适用专业：各专业研究生学时36学分2预修课程生物化学、分子生物学、遗传学、细胞生物学制订日期2008.6I、编写说明（一）本课程的性质、地位和作用基因组学（genomics）是生物医学所有专业研究生的一门专业必修课程，是对基 因组学的基本概念、基本原理、基础知识和对基因组学进行科学研究所必须掌握 的技术方法进行较为系统全面介绍的一门科学。本课程也是为适应我校研究生课 程体制改革而新开设的课程。其目的是系统地向学生讲授基因组学研究的基本内 容及相关进展。通过该课程学习，使学生了解结构基因组学和功能基因组学的重 要研究领

2、域、热点问题与发展趋势，以及国内外研究现状与进展。从而开阔研究 生的视野，为研究生选题、研究打下坚实的基础。（二）本大纲制定的依据本教学大纲是根据生物医学研究生的培养目标所需要的基本理论和基本技能的 要求，根据本课程的教学性质、条件和教学实践而制定。（三）大纲内容选编原则与要求基因组学教学大纲内容的选编原则与要求是要尽可能反映现代基因组学研究 进展，使学生对基因组学主要研究内容和研究技术及其发展动态有一个比较全面 的认识和了解。（四）教学时数分配表讲课序号章节名称课堂讲授任课教师讲课序号章节名称课堂讲授任课教师一基因组学概论3宋方洲教授二基因组的作图3彭惠民教授三基因组多态性3彭惠民教授四疾病

3、基因组学3彭惠民教授五基因组的进化与分子系统学3宋方洲教授六DNA重组技术及其发展3周兰教授七分子杂交技术及其应用3宋方洲教授八PCR技术的应用与发展3张雪梅副教授九转基因动物技术的应用与发展3汤华教授十生物芯片的应用与发展3马永平副教授十一新基因功能研究的策略与方法3卜友泉博士十二RNAi技术的应用与发展3宋方洲教授合计36（五）考核方法与要求平时成绩：综述报告80%出勤：20%综合考核成绩：1+2（六）教材与主要参考书基因组学（第二版）杨金水.高等教育出版社，2007.7（教材）Genomes（2nd） T.A.Brown WILEY-LISS 2002基因VIII本杰明.卢因编著.余龙等

4、主译.科学出版社，2005.2 基因的分子生物学（5）J.D.沃森等编著 杨焕明等译 科学出版社2005.9医学分子生物学（第三版）药立波主编 人民卫生出版社2008.6生物化学与分子生物学实验宋方洲主编科学出版社2008.6II教学内容纲要第一讲 基因组学概论一、目的要求掌握基因组学及其相关组学的名词概念。熟悉人类基因组计划的内容及其意义。了解基因组学的发展历史及其进展趋势。二、内容提要1.1组学的概念1.2基因组学及其相关组学的概念1.3生命科学发展的历史阶段1.4人类基因组计划及其意义1.5后基因组学的主要研究内容及其发展趋势第二讲基因组作图一、目的要求掌握基因组遗传图和基因组物理图的概

5、念。掌握基因组作图的原理。了解基因组作图技术在医学研究中的应用。了解基因组作图技术与相关技术的新进展。二、内容提要2.1基因组遗传图遗传图的概念、遗传作图标记、基因标记、DNA标记、遗传作图的方法、连锁分 析、不同模式生物的连锁分析、人类遗传图绘制2.2基因组物理图限制性作图、限制性作图的基本方法，限制性作图的局限、基于克隆的基因组作 图、大分子DNA的克隆载体、重叠群组建、指纹作图、染色体细胞图、同位素或 荧光标记探针的原位杂交原位杂交、辐射杂种作图、序列标签位点、辐射杂种作 图的程序与方法、人类基因组整合图第三讲基因组多态性一、目的要求握基因组多态性的概念。握小卫星DNA和微卫星DNA多态

6、性及单核苷酸多态性的遗传机理。了解表达序列标签和序列标签位点的原理。了解基因组表观遗传的机理。了解基因组多态性在医学研究中的应用及进展。二内容提要3.1小卫星DNA和微卫星DNA多态性人类基因组高变区（HVR），HVR的特点，DNA指纹的特点，DNA指纹分析 所采用的方法，微卫星DNA概念和特点，微卫星DNA与小卫星DNA的区别3.2单核苷酸多态性（SNP）单核苷酸多态性与小卫星DNA和微卫星DNA的区别，单核苷酸多态性的检测 方法3.3表达序列标签和序列标签位点表达序列标签和序列标签位点概念和特点3.4基因组表观遗传DNA甲基化，表观遗传的概念，表观遗传的现象，表观遗传的机制，位置效应 与表

7、观遗传第四讲疾病基因组学 一、目的要求了解单基因和复杂疾病相关基因研究策略和方法。掌握复杂病相关基因研究的步骤。了解连锁分析、关联分析、候选基因分析的原理。了解肿瘤基因研究的现状。二、内容提要4.1单基因病基因研究策略和方法基因定位，基因克隆4.2复杂疾病相关基因研究策略和方法连锁分析：参数连锁分析法、非参数连锁分析法、受累同胞对法关联分析：连锁不平衡、关联分析的优势候选基因分析：候选基因的确定方法4.3EST技术的应用4.4人类表型组计划4.5肿瘤基因研究肿瘤基因的克隆演化，癌基因、抑癌基因的概念和主要机制肿瘤转移基因、肿瘤转移抑制基因的概念和主要机制，基因再测序第五讲基因组的进化与分子系统

8、学一、目的要求掌握基因组的进化与分子系统学的相关名词概念。掌握遗传系统起源的学说，生命三界的理论。掌握新基因产生的途径，了解内含子起源的假说。了解比较基因组学的研究内容和方法。了解生命新特征的产生。二、内容提要：5.1遗传系统的起源RNA世界，基因组的起源，生命三界5.2新基因的产生基因与基因组加倍，外显子洗牌与蛋白质创新，DNA水平转移，基因冗余5.3非编码顺序的扩张转座因子与基因组进化，内含子的起源5.4比较基因组学同线性，基因岛和基因协同进化，直系同源集簇5.5分子系统发生学表征学(phenetics)和分支系统学(cladistics)，分子系统发生学，DNA系统发生树5.6分子系统发

9、生学与生物进化生命的起源，人类和其它灵长类的起源与进化5.7生命新特征的产生组合转换模型，转录调控的进化，关键特征，种系发生树的重建第六讲DNA重组技术及其发展一、目的要求掌握DNA重组技术的概念。掌握DNA重组技术的方法。熟悉DNA重组技术的应用。了解DNA重组技术的发展动态。二、内容提要 6.1 DNA重组技术的概述DNA重组技术概念及其与相关概念（基因克隆、基因工程、生物工程、生物技术 等）之间的关系，DNA重组的工具酶（概念、种类和常用的工具酶），载体（概 念、基本特征和常用的载体），宿主菌及感受态细菌（概念、基本条件和常用的 宿主菌）6.2原理（基本步骤）及其相关技术/方法目的基因的

10、分离和制备，目的基因和载体的酶切，目的基因和载体的连接，重组 DNA导入宿主细胞，含重组DNA的阳性菌落的筛选，重组DNA的表达（如果需要 的是基因产物）6.3小结6.4应用在生命科学基础理论研究中的应用，在医学和制药工业上的应用，其他工业上的 应用，农业/林业/牧业等方面的应用6.5发展如，超越PCR的新的DNA重组技术第七讲分子杂交技术及其应用（包括Southern blotting、Northernblotting Western blotting FISH）一、目的要求掌握分子杂交技术的概念。掌握分子杂交技术的原理。掌握分子杂交技术的方法。了解分子杂交技术的应用与发展。二、内容提要7.

11、1核酸分子杂交的概念7.2核酸分子杂交的种类7.3核酸分子杂交的用途7.4核酸分子杂交的原理7.5核酸分子杂交的过程7.6影响分子杂交的因素7.7核酸分子杂交的基本方法7.8探针的种类与标记7.9核酸分子杂交的应用与发展7.10 FISH的原理与应用第八讲PCR技术（包括RT-PCR、定量PCR等）的应用与发展一、目的要求掌握PCR的概念及影响PCR反应的因素，熟悉PCR衍生技术的概念 及意义，熟悉PCR产物的检测方法。了解分子荧光的有关概念，掌握荧光定量PCR的概念及定量原理。熟悉定量PCR检测的临床价值。了解其它体外基因扩增的方法，了解其发展前景及优缺点。二、内容提要 8.1 PCR概念P

12、CR是利用DNA聚合酶（如Taq DNA聚合酶）等在体外条件下，催化一对引物（指与待扩增DNA片断两翼互补的寡核苷酸，本质是单链DNA片断）间的特异DNA片断合成的基因体外扩增技术PCR反应原理：变性一退火一延伸PCR反应体系及影响因素：模板、引物（设计原则）、聚合酶、dNTP、buffer、 温度、循环数PCR产物的检测和分析：电泳、酶切、杂交、荧光检测等PCR衍生技术：RT-PCR、反向PCR、多重PCR、巢式PCR8.6荧光定量PCR荧光定量PCR的原理，常用荧光定量PCR类型，荧光定量PCR检测仪器8.7 PCR检测技术的临床应用PCR在病原微生物的检测中的应用，PCR在遗传病中的应用

13、，PCR在肿瘤 中的应用，其它方面的应用8.8 PCR技术的发展连接酶链反应、转录依赖的扩增系统、链替代扩增、分枝DNA信号放大系 统、杂交捕获系统、核酸环介导等温扩增技术第九讲转基因动物技术的应用与发展一、目的要求掌握转基因、基因敲除技术的概念。熟悉转基因和基因敲除原理、方法。了解转基因和基因敲除的应用与发展。二、内容提要9.1概论转基因和基因敲除的概念及意义。9.2转基因和基因敲除的原理。转基因的原理，基因敲除的原理。9.3转基因和基因敲除的制作方法。转基因动物的制作方法，基因敲除动物的制作方法。9.4转基因和基因敲除的验证。转基因动物的验证，基因敲除动物的验证。9.5转基因和基因敲除动物

14、的饲养。9.6转基因和基因敲除动物在科研工作中的应用9.7转基因和基因敲除技术的发展动态第十讲生物芯片的应用与发展一、目的要求掌握生物芯片的基本原理、种类及其应用。掌握DNA芯片的基本原理、种类及其应用。了解生物芯片的发展近况。二、内容提要10.1生物芯片（主要介绍其种类、基本原理和在医学领域的应用）10.2基因芯片的基本原理（重点讲授）10.3基本原理。10.4操作流程。DNA芯片的种类10.6表达谱芯片。10.7诊断芯片。10.8检测芯片10.9数据分析11.10 lab-on-chip （主要介绍其基本原理和在医学领域的应用前景）第十一讲新基因功能研究的策略与方法一、目的要求：了解人类功

15、能基因组研究的国内外概况。理解并掌握新基因功能研究的基本策略。掌握在分子、细胞与个体水平上对新基因功能进行研究的各种方法及其原理。二、内容提要11.1人类功能基因组研究概况人类功能基因研究概况，疾病基因组研究概况，各国研究概况11.2新基因功能研究的策略与方法新基因的生物信息学分析，编码产物预测分析，序列同源性分析，蛋白质功能域分析，其它11.3新基因的体内表达规律分析mRNA水平的表达谱分析，蛋白质水平的表达分析11.4功能获得策略基因过表达，转基因技术，功能失活策略，基于核酸的基因沉默技术(反义寡核苷酸技术，核酶(Ribozyme)技术，RNA干扰，基因敲除11.5基因编码产物相互作用蛋白的寻找与鉴定免疫共沉淀技术，酵母双杂交系统11.6、结语与展望第十二讲RNAi技术的应用与发展一、目的要求掌握RNAi的概念。掌握RNAi的原理。掌握RNAi的基本操作技术。熟悉RNAi技术的应用。了解RN