基因组学课程教学大纲
课程编码： 81410181 学时: 36 学分：2
适用专业： 03生物科学
一、课程性质和任务
1 . 课程性质
基因组学是生物科学专业的选修课程。基因组学是研究生物基因组结构和功能的科学。本学科涉及人类基因组计划和后人类基因组计划的研究成果，基因组的结构和分子表达的机理，基因组序列的测序方法，表达基因鉴定的手段，生物信息学和基因治疗研究进展等内容。
2.课程任务
通过本课程学习，学生可系统了解基因组学的研究内容，主要包括 遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱、模式生物与比较基因组学、生物信息学、 基因组序列多样性、蛋白质组学的相关内容， 学生也可 对 人类基因组计划的研究进展和研究成果有所了解，为中学生物学知识的扩展奠定基础。
二、课程内容的基本要求、重点和难点及学时分配
1 基因组学概论（4学时）
〖 基本要求 〗
1.1 人类基因组“工作框架图”诞生的意义
1.1.1 掌握 基因组学的概念。
1.1.2 了解基因组学的研究任务。
1.2 人类基因组“工作框架图”诞生的意义。
1.2.1 掌握 人类基因组计划、人类基因组计划“工作框架图” 的概念；
1.2.2 理解人类基 因组计划“工作框架图”诞生的意义。
1.2.3 人类基因组计划的提出和背景。
1.3 人类基因组计划研究的目标
1.3.1 了解 第一个五年计划 包括 遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱绘制、模式生物、生物信息数据系统的 研究目标。
1.3.2 了解 第二个五年计划 基因组计划的外延目标，包括人类基因组测序、基因组序列多样性、功能基因组学、比较基因组学的研究目标。
1.4 人类基因组计划的研究进展
1.4.1 了解 图谱研究进展。
1.4.2 了解 功能基因组学的研究进展。
1.4.3 了解 我国的人类基因组计划研究现状。
〖 重点 〗 基因组学、 人类基因组计划、人类基因组计划“工作框架图” 的概念。
〖 难点 〗 功能基因组学的研究进展。
2 遗传图谱（4学时）
〖 基本要求 〗
2.1 经典遗传图谱
2.1.1 了解家系分析法
2.1.2 了解伴性遗传法
2.1.3 了解体细胞杂交定位法
2.1.4 了解染色体区域定位法 掌握遗传图谱的种类及相关概念。
2.2 现代遗传图谱
2.2.1 掌握几种常见多态性DNA标记的概念和特点。
2.2.2 理解多态性标记的检测方法——原位杂交与荧光原位杂交。
2.2.3 掌握多态性标记连锁图谱的应用 。
〖 重点 〗 几种常见多态性DNA标记的概念和特点。
〖 难点 〗 多态性标记的检测方法。
3 物理图谱（4学时）
〖 基本要求 〗
3.1 克 隆载体
3.1.1 了解 粘粒克隆结构和功能。
3.1. 2 了解YAC克隆结构和功能。
3.1.3 了解 BAC 克隆结构和功能。
3.2 物理图谱的构建方法
3.2.1 了解低分辨率的物理图谱的构建策略。
3.2.2 掌握高分辨率的物理图谱的构建方法。
3.3 完整物理图谱的构建策略
3.3.1 掌握 构建完整物理图谱的基本要素。
3.3.2 了解完整图谱构建的步骤。
〖 重点 〗
• 高分辨率的物理图谱的构建方法。
• 构建完整物理图谱的基本要素。
〖 难点 〗
高分辨率的物理图谱的构建方法。
4 DNA 序列图谱（4学时）
〖 基本要求 〗
4.1 DNA 测序的基本方法
4.1.1 掌握 Maxam-Gilbert 的化学降解测序法。
4.1.2 Sanger 的酶降解测序法 ( 链终止法 ) 。
4.2 DNA测序的策略
4.2.1 了解定向测序 策略。
4.2.2 掌握随机测序战略。
4.2.3 了解多路测序战略。
4.2.4 掌握聚合酶链式反应(PCR)。
4.2.5 了解大规模DNA测序的途径。
4.3 未来的测序技术
4.3.1 了解质谱法
4.3.2 了解毛细管电泳技术。
4.3.3 掌握DNA芯片的测序技术。
4.4 基因组DNA全序列测定的意义。
〖 重点 〗
（1） Sanger的酶降解测序法(链终止法)。
（2） DNA芯片的测序技术。
〖 难点 〗 DNA芯片的测序技术
5 表达基因图谱 （ 4学时）
〖 基本要求 〗
5.1 基因表达图谱的概念和意义
5.1.1 掌握 基因表达图谱的概念
5.1.2 理解基因表达图谱的意义
5.2 表达基因的克隆策略
5.2.1 了解 定位克隆的含义。
5.2.2 掌握定位候选克隆 策略。
5.2.3 了解 表型克隆 策略。
5.3 分离表达基因序列的技术方法
5.3.1 了解 连锁分析与致病基因定位。
5.3.2 用染色体畸变进行基因定位与分离。
5.3.3 理解cDNA选择法进行基因定位与分离。
5.3.4 理解CpG岛法 进行基因定位与分离。
5.3.5 掌握基因表达序列分析的原理。
5.3.6 理解动物基因组印迹杂交的原理。
5.3.7 理解基因差异表达的原理
〖 重点 〗
（1） 基因表达图谱的概念。
（2） 基因表达序列分析的原理。
〖 难点 〗 基因表达序列分析的原理。
6 模式生物与比较基因组学 （ 4学时）
〖 基本要求 〗
6.1 比较基因组学
6.6.1 掌握 比较基因组学研究原理
6.6.2 了解比较基因组学的研究策略
6.2 模式生物
6.2.1 了解酵母 基因组研究与应用。
6.2.2 了解小鼠 基因组研究与应用。
6.2.3 了解其他脊椎动物 基因组研究与应用。
6.2.4 了解植物 基因组研究与应用。
6.2.5 大肠杆菌及其他微生物 基因组研究与应用。
〖 重点 〗
（1） 比较基因组学研究原理
（2） 小鼠 基因组研究与应用
〖 难点 〗 转基因鼠的研究
• 人类基因组多样性计划 （ 2学时）
〖 基本要求 〗
7.1 了解人类基因组多样性的研究进展。
7.2 分子多态的生物学特性与基因组多样性。
7.2.1 掌握微卫星多态的特点及其在基因组研究中的作用。
7.2.2 掌握单核苷酸多态的特点 及其在基因组研究中的作用。
7.3 分子多态的产生途径
7.3.1 了解复制滑脱或脱链误配的原理。
7.3.2 掌握染色体不等价交换的概念。
7.3.3 掌握碱基替代产生分子多态的途径。
7.3.4 了解转座与反转录转座产生分子多态的途径。
7.4 分子多态的识别和检出
7.4.1 了解未知分子序列的识别和检出
7.4.2 了解已知分子序列的识别和检出
7.5 基因组多样性与人类进化
7.5.1 了解分子多态与人类进化的关系
7.5.2 了解mtDNA、Y-DNA多态性与人类进化的关系
7.6 中国姓氏传递与地域人群的亲缘关系
7.6.1 了解中国姓氏传递的规律性
7.6.2 了解中国姓氏地域性
〖 重点 〗
（1） 掌握微卫星多态的特点及其在基因组研究中的作用。
（2） 分子多态的产生途径
〖 难点 〗
分子多态的产生途径
8 生物信息学 （ 2学时）
〖 基本要求 〗
8.1 生物信息学的概念和作用
8.1.1 掌握生物信息学的概念
8.1.2 理解生物信息学作用
8.2 基因组信息学
8.2.1 了解基因组信息数据库。
8.2.2 了解基因组序列信息的提取和分析
8.2.3 理解基因识别的主要途径。
8.3 蛋白质组信息学
8.3.1 理解蛋白质数据库的特点。
8.3.2 了解主要的蛋白质数据库。
8.4 生物信息学近期工作和发展前景
8.4.1 了解生物信息学近期工作。
8.4.2 了解生物信息学发展前景
〖 重点 〗 生物信息学的概念和作用
〖 难点 〗 基因识别的主要途径。
9蛋白质组学 （ 2学时）
〖 基本要求 〗
9.1 蛋白质组学的研究内容
9.1.1 掌握蛋白质组学的概念。
9.1.2 掌握蛋白质组学的研究内容。
9.2 蛋白质组研究的主要手段
9.2.1 了解分离蛋白质的核心技术——双向电泳的原理和过程。
9.2.2 了解蛋白质鉴定技术
9.3 蛋白质组研究的现状与展望
9.3.1 掌握蛋白质组研究范围
9.3.2 了解不同物种的蛋白质组研究进展 本章要求了解 分子多态的种类和生物学特性及其基因组多样性
9.3.3 了解 蛋白质结构研究
9.3.4 了解蛋白质组研究的应用
〖 重点 〗 蛋白质组学的研究内容。
〖 难点 〗 蛋白质组研究的现状与展望
10 基因治疗 （ 4学时）
〖 基本要求 〗
10.1 基因治疗的机理
10.1.1 了解基因治疗的途径。
10.1.2 掌握 基因转移载体的分子生物学特性。
10.1.3 掌握基因治疗的步骤。
10.2 艾滋病的基因治疗
10.2.1 了解艾滋病病毒简介。
10.2.2 了解抗HIV感染的基因治疗。
10.3 肿瘤的基因治疗
10.3.1 理解癌细胞与正常细胞的区别。
10.3.2 了解癌症的发生原因。
10.3.3 了解癌基因的类型。
10.3.4 了解抗癌基因的类型。
10.3.5 理解染色体畸变和肿瘤的发生。
10.4 肿瘤的基因治疗及其 展望
10.4.1 掌握细胞因子基因导入的基因治疗。
10.4.2 掌握“自杀”基因导入的基因治疗。
10.4.3 掌握肿瘤抑制基因导入的基因治疗。
10.4.4 掌握 MDR1基因导入的基因治疗。
10.4.5 基因治疗存在的问题及展望。
〖 重点 〗
（ 1 ） 掌握基因治疗的步骤。
（ 2） 肿瘤的基因治疗及其 展望。
〖 难点 〗 基因治疗的步骤。
11 人类基因组计划的 伦理、道德、法律 （ 2学时）
〖 基本要求 〗
11.1 了解 人类基因组遗传信息的资源共享与专利之争。
11.2 理解 公正对待携带不利基因的个人。
11.3 理解 个人和家庭的基因隐私。
11.4 理解 防止基因滥用，坚决反对“基因原子弹”。
三、参考教材和主要参考文献
1. 贺林 . 解码生命 . 科学 出版社 , 2002 年 1 月出版
2 . 郭晓华 . 人类基因组计划研究概论 . 辽宁大学出版社 ,2002 年 1 月出版
3. C.丹尼斯等 . 人类基因组——我们的 DNA. 科学 出版社 , 2003 年 4 月出版
4. 陈竺等 .. 基因组科学与人类疾病 . 科学 出版社 , 2001 年 2 月出版
5. 章波等 . 人类基因研究报告 . 重庆出版社 ,2006 年 12 月出版
四、考核形式和考核要求
1.考核形式:闭卷笔试。
2.考试要求：考试内容以教学大纲中规定的重点内容和一般内容为主,题型要灵活多样(不少于5种),主客观题比例适当，考核覆盖率应在80%以上。本课程考试为闭卷笔试,卷面满分成绩100分,题型不少于5种, 一般应包括名词解释、填空、选择、简答、论述等类型。试题分主观题、客观题，其主观题所占比例应在60%左右，客观题所占比例应在40%左右。试卷分数期望值应为75分。试题要难易适中,极易占5%,较易占25%,中等难度占35%,较难占30%,高难度占5% 。 考试课应有详尽的标准答案和评分标准。试题 主要内容以教学大纲规定的重点为主 ,即基本概念、基本公式、基本原理、基本过程和应用问题等， 具体比例应根据课时和重要性而定 ，考核内容覆盖率在 80%以上。
五、有关说明
1.本大纲适用于生物科学专业,学时为36。某些内容可根据中学教学需求做适当更新和增减。
2.执笔人：郭晓华；审核人：周兴文；批准人：马德顺
六、本课程主要概念中英文对照表
人类基因组计划 Human Genome Project ， HGP
序列标定位点 sequence—tagged site, STS
百万碱基 megabase
空洞 gap
辐射杂交 radiation hybrization ，ＲＨ
酵母人工染色体 Ｙｅａｓｔ artificial chromosome,YAC
可见图谱 opticial map
表达序列标记 expressed sequence tags,EST
杂交测序 sequence by hybridization，SBH
遗传图谱 genetic map
连锁图谱 linkage map
厘摩 centi Morgan，cM
碱基对 base pairs ,bp
家系分析法 pedigree method
限雄遗传 holandric inheritance
体细胞杂交定位法 somatic cell hybridization
原位杂交 in situ hybrization
物理图谱 physical map
互补 DNA complement DNA,cDNA
文库 library
重叠克隆群 overlapping sets of cloning
亚克隆 subcloning
“ 鸟枪法 ” shotgun
界标 marker
连点探针 linking probe
聚合酶链式反应 (polymerase chain reaction)
DNA 芯片 DNA chip
转录单位 transcription units
囊性纤维化 cystic fibrosis
外显子捕获 exon trapping
比较基因组杂交 comparative genome hybridization
抑制差减杂交 suppression substractive hybridization ,SSH
代表差异分析 representational difference analysis ,RDA
比较基因组学 comparative genomics
始祖基因 ancestor genes
加倍 duplication
大规模的遗传扩展 enormous genetic expansion
多倍体化 polyploidization
垂直传递 vertical descent
横向 horizontal descent
同源性 homology
趋同 convergence
趋异 divergence
直系同源 orthology
旁系同源 paralogy
上游激活序列 upstream active sequence,UAS
人类基因组多样性 Human Genome Diversity
药物基因组学 pharmacogenomics
单链构象多态分析法 single-strand conformational polymorphism, SSCP
多地区起源假说 multiregional origin model
非洲起源假说 out of Africa hypothesis
种系发生 phylogenesis
生物信息学 bioinformatics
真菌 f ungi
高通量基因组 highthrought genome, HTG
数据库 databases
蛋白质组 proteome
电泳 electrophore sis
结构基因组学 Structural genomics
功能蛋白质组的 functional protenome
肽质指纹技术 petide mass fingerprint，PMF
艾滋病 acquired immunodeficiency syndrome,AIDS
基因治疗 gene therapy
