高等遗高等遗传学教学大纲

   教学目的与要求：
   高等遗传学是现代生物科学中发展最迅速、最为活跃的前沿学科之一，也是遗传学中最重要的基础和分支学科之一。本课程为遗传学专业研究生的基础课之一，同时也可作为相关学科研究生的选修课。遗传学是当今生物学带头学科之一，《高等遗传学》课程是培养高级遗传学、生物学研究人才必修课程。本课程是在本科生《遗传学》基础课的基础上，进一步在分子水平阐释遗传、突变和适应的机理，涵盖从基因到蛋白质的信息流、基因组计划、个体发生和群体遗传。教学内容包括：基因和基因组、基因组与基因组学的研究方法和技术、遗传标记与基因组作图、基因组遗传重组的分子机制、DNA损伤修复和基因突变、基因的表达与调控、DNA复制机理与PCR技术、核外基因组研究、表观遗传学、蛋白质组与蛋白质组学等。通过基本原理和专题的讲解，使学生进一步在分子水平理解生命现象、了解前沿进展。

   主要教学方法：课堂讲授与讨论相结合。

   指定参考书：Lewin’s Genes X
   参考文献：指定15篇代表性论文

   教学内容：

 
   第一章 基因和基因组
  （一）基因概念的发展
      1、基因是遗传结构和遗传功能的单位
      2、基因的分类
      3、基因的组构（Gene organization）
   （二）基因组
      1、基因组的大小与C值悖论；基因数目与N值悖理
      2、序列复杂性(sequence complexity)
      3、DNA复性动力学
      4、基因组DNA序列的分类
      5、重复顺序DNA
      6、原核生物基因组与真核生物基因组的特点

     第二章 遗传标记与基因组作图

   （一）遗传标记 （Genetic marker）
      1、形态标记 2、细胞学标记 3、蛋白质标记
      4、 DNA 标记
     （1）RFLP；（2）RAPD；（3）ISSR；（4）SSR；（5）STS；
     （6）AFLP；（7）SRAP（8）CAPS；（9）SNP
     

    （二）基因组作图
       1、人类基因组计划的缘起
       2、人类基因组计划大事记
       3、人类基因组组构（The organization of the human genome）
       4、已完成的多种生物基因组测序情况
        (世界首份“个人版” 全基因组图谱面世：James Watson's genome sequenced)
       5、 作图策略和方法问题
       6、物理图的类型 

       7、物理图与遗传图的关系
       8、“位点”的概念 

       9、国际人类基因组‘单体型图’计划
       10、ENCODE计划
   

     （三）基因组学研究进展（介绍与讨论相结合）
       基因组测序技术进展

      第三章 基因组遗传重组的分子机制
     （一）The Holliday Model(霍利迪模型)
     （二）Meselson-Radding Model(单链侵入模型)
          双链断裂重组模型(Double-strand breaks initiate recombination)
     （三）位点特异性重组/位点专一性重组
     （四）转座重组
          1、转座子的类别 2、原核生物转座子 3、真核生物转座子
     （五）异常重组
          1、端连接 2、滑动 3、不等交换
   

      第四章 转录、基因的表达与调控
      （一）转录酶和转录因子
      （二）启动子结构
      （三）基因表达调控
      （四）顺式作用元件与反式作用因子
      （五）顺式剪接与反式剪接

     第五章 DNA损伤、修复和基因突变 (陈)
       第一节 DNA损伤
        1.自发性DNA损伤
        2.环境因素对DNA的损伤
        3.1 错配
        3.2 互变异构体
        3.3 DNA聚合酶的“打滑”/滑序复制
        4.紫外线引起的DNA损伤
        5.电离辐射引起的DNA损伤
        6.化学因素引起的DNA损伤
        6.1 DNA－反应性化合物（碱基－修饰剂或直接诱变剂）
                 6.2 碱基类似物对DNA的损伤
                 6.3 移码诱变剂/插入剂
                6.4 代谢活化的化学物质/大型加合物供体

           第二节 DNA的修复系统
                1.直接（回复）修复
                2.切除修复系统
                3.错配修复
                4.SOS修复系统
                5.双链断裂修复
                6.DNA修复和人类疾病

         第三节基因突变（gene mutation）
               1.基因突变的类型
               2.动态突变
               2.1动态突变及其机制
               2.2动态突变与人类疾病

 基因突变及筛选(高)
1. 基因突变方法：
１） ＥＭＳ化学诱变；
２） γ射线诱变；
３） 随机基因敲除 （T-DNA插入，转座子插入）；
４） 定点基因敲除（TALEN， Cas9）；
５） 基因沉默；

2. M2代突变体库的构建

3. 基因突变体的筛选
１） 突变体宏观Phenotype筛选；
２） 报告基因表达筛选；
３） PCR辅助筛选 （Tilling；T-DNA插入筛选）

 基因克隆及定位(高)
1. 图位法克隆
１） 基因连锁；
２） 分子标记（SNP，SSR）；
３） 基因组DNA文库（BAC）；
４） 克隆基因鉴定；
５） 图位克隆的局限性

2. 基因组测序法
１） 高通量基因组测序技术；
２） 突变基因定位；
３） 基因组功能对比（GWAS）


第六章 DNA复制机理与PCR技术 (陈)
第一节DNA复制
1.复制的基本规律
2.DNA的半保留复制
2.1复制的起点、方向和速度
2.2参与DNA复制的酶和蛋白质
(1) DNA Topoisomerase:
(2) DNA Helicase(解旋酶)：
(3) Single strand binding protein(SSB) 单链结合蛋白
(4) DNA polymerase
(5) 引发酶(Primase)
(6) DNA连接酶(ligase)

3.原核生物及噬菌体和病毒的复制起始和终止
3.1解超螺旋和双螺旋
3.2 复制的引发
3.3复制的终止
4.真核生物DNA复制
4.1.真核生物DNA聚合酶
4.2.真核生物DNA复制的特点

第二节 DNA复制原理的具体应用——PCR技术
1. PCR反应成分
2. PCR反应的类型
2.1 锚式PCR anchored PCR
2.2 不对称PCR(asymmetricPCR)
2.3 反向PCR (Inverse PCR)
2.4 多重PCR(multiplexPCR)
2.5 反转录PCR
2.6 重组PCR
第七章 核外基因组研究
（一）线粒体遗传
（二）叶绿体遗传
第八章 蛋白质组与蛋白质组学
（一）蛋白质组的分析方法
（二）人类及其模式生物蛋白质组学研究进展（介绍与讨论相结合）
第九章 表观遗传学（epigenetics）
（一）表观遗传变异概念
（二）表观遗传现象/修饰
（三）基因组印记
（四）组蛋白修饰与组蛋白密码
（五）RNA编辑
第十章 合成生物学及其研究
第十一章 分子遗传学的研究方法(SSH,Southern,….)
第十二章 分子遗传学的研究进展（RNAi,….）

考试方式：（1）文献综述：选取近4年（2012-2015）权威SCI刊源论文，综述有关进展、方法、理论等。格式按照《遗传》杂志综述要求。
（2）PPT交流，每人20分钟。按照文献综述内容作交流。
文献综述论文及PPT交流作为评价学生学习成绩的依据
注意：若发现有抄袭、剽窃现象的按照0分处理。