基因组学教学大纲
2010基因与基因组学讲课教案
The concept of gene content
• 生物学的进展使基因的概念不断在延伸和 扩展
• Advances in biology to the concept of gene continuously extended and expanded
1957年法国遗传学家Benzer提出了顺反子学说。 认为基因为DNA分子上一段核苷酸顺序，一个基 因内部仍可划分若干个起作用的小单位，即可区 分成顺反子、突变子和重组子。
1961年法国F. Jacob和J.L. Monod的研究成果， 又大大扩大了人们关于基因功能的视野。根据基 因功能把基因分为结构基因和调节基因。。
• 染色体分子中除了编码蛋白质的结构基因外 还有编码最终产物是RNA的基因。
• 病毒RNA作为遗传信息的携带者
• RNA as a recepter of heredity information
非电离辐射：紫外辐射（UV radiation）
DNA链的断裂，或使DNA分子内或分子之间发生交 联反应
交联是由二聚体引起的，二聚体可以在 同一条链相邻的碱基之间产生，也可以 是在二条链的碱基之间形成。
引起DNA复制错误
嘧啶比嘌呤对紫外线敏感得多
胸腺嘧啶二聚体
嘧啶的紫外线光化产物 嘧啶的紫外线光化产物（嘧啶二聚体）
induced DNA damage
专业选修课-《从DNA到基因组》课程教学大纲
《从DNA到基因组》课程教学大纲学时：36 学分：2课程属性：专业选修课开课单位：华侨大学生物医学学院(医学院)先修课程：普通生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学一、课程的性质和任务《从DNA到基因组》是高等综合性大学院校临床医学专业选修课程之一。
本课程应在普通生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学开设专业选修课。
通过对本课程的学习，使学生从遗传、细胞和分子水平宏观而全面地介绍近年现代生物医学的研究进展，为学生正确看待健康问题开启全新的视角；通过课程的各个教学环节的教学，让学生获取第一手研究资料，培养学生的基础生物医学思维，增加学生的社会责任感，从而自觉地运用生物医学知识正确地处理生活中健康与疾病问题，更好地为科学技术工作，为改造自然服务。
二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：从DNA到基因组是一门从核酸层面向疾病层面不断上升的，探究生命现象的学科。
从DNA 到基因组主要从人类遗传信息DNA出发，探究宏观基因组遗传信息异常、基因表达水平异常等造成的人类健康问题，同时探究在人类疾病研究及临床诊疗中，与DNA及基因组有关的新型技术和前沿科技。
具体内容如下：Chapter 1 Human genetics and human diseasesUnderstand basic rules of Mendel’s genetics and human genetics, know human chromosomal diseases, and understand human genome project and methods to diagnose human genetic disorders.1.how to distinguish human dominant and recessive diseases.2.how to draw and understand human genetic pedigree tree?Chapter 2 Molecular diagnostics and personalized medicineUnderstand basic mechanisms of molecular medicine, know the concept and rules ofpersonalized medicine, and understand how to perform personalized medicine.1.principles of phamacogenetics and personalized medicine.2.methods of personalized medicine?Chapter 3 The Paternal and Maternal genetic factors in Neonatal Diseases Classification of Neonatal Diseases：chromosomal aberration；Inborn error of metabolism: Amino acids metabolism disease(氨基酸类代谢病); Fatty acid metabolism disease(脂肪酸类代谢病); organic acids metabolism disease(有机酸类代谢病). The Risk Factors for Birth Defects; The Prenatal diagnosis1.What Are the Risk Factors for Birth Defects?2.How to prevent Birth Defects？3.The classification of Prenatal diagnosis.4.What Are the Risk Factors for Birth Defects?5.How to prevent Birth Defects？6.The classification of Prenatal diagnosis.Chapter 4 The CancerWhat Is Cancer? Differences between Cancer Cells and Normal Cells. When Cancer Spreads. Common Cancer Myths and Misconceptions（误解）.Types of Cancer. The risk Factors for Cancer. Tips to reduce your risk in cancer. Diagnosed and treatment of the cancer. TNM stands for Tumour, Node and Metastasis.1.What Is Cancer?2.Differences between Cancer Cells and Normal Cells3.Types of Cancer4.Risk Factors for Cancer5.How to reduce your risk in cancer6.The principal of cancer stagesChapter 5 Developmental biology and human healthUnderstand major events in animal development, know the process of human fetal development, and understand major factors that affect human fetal development.1.process of human fetal development.2.major factors that affect human fetal development.3.Why does alcohol affect normal human development?Chapter 6 Stem cell biology and cancerUnderstand terms of stem cells, know methods to isolate stem cells and use stem cells for treatment, and understand cancer stem cells and their relationship to cancer.1.what are stem cells?2.isolation of stem cells and their usage3.cancer stem cells4.production of inducible programmed stem cells5.transition of tumor stem cells?Chapter 7 Biological mechanisms of neurological diseasesUnderstand clinical traits of anxiety and depression disorders, Kno w pathology of Alzheimer’s disease, Understand pathology of Parkinson’s disease.1.anxiety and depression disorders2.pathology of Alzheimer’s disease3.pathology of Parkinson’s disease4.pathology of anxiety and depression disorders5.why is there no treatment for Alzheimer’s disease?Chapter 9 The epigenetics and agingWhat is Epigenetics(表观遗传学)? Genetics versus epigenetics, and the characteristics of epigenetics. HOW EPIGENETICS WORKS. The outside changes and Physiological change of aging.Hallmarks of aging1.What is Epigenetics(表观遗传学)?2.The characteristics of epigenetics3.HOW EPIGENETICS WORKS4.the outside changes and Physiological change of aging5.Hallmarks of agingChapter 10 Non-coding RNA and human diseaseWhat is non-coding RNAs? The interaction between ncRNAs and nerves systematic disorders; The interaction between ncRNAs and alcohol- or tobacco-related diseases；The interaction between ncRNAs and cancer；The interaction between ncRNAs and immune or inflammation；The future of ncRNAs in application of clinical diagnosis; The current situation and concept of precise medicine.1. The biological meaning of non-coding RNAs；2. The relationship between human diseases and non-coding RNAs；3. The inducing mechanisms of non-coding RNAs in human diseases；4. The advantages and disadvantages of ncRNAs in clinical diagnosis；5. The interaction of ncRNAs and human diseases；6. The critical role of ncRNAs in precise medicine.Chapter 11 Intestinal microorganisms and neurological diseasesKnow the structure and function of gut；Full understand the way that gut interacts with brain; Well known the interaction between aberrant gut microorganisms and human diseases, especially nerve systematic disorders；The applied strategy of gut microorganisms in clinical remedy of human diseases。
基因工程教学大纲
基因工程教学大纲一、前言基因工程是现代生物技术领域的重要学科之一，通过对基因的分析、操作和调控，实现了许多前所未有的生物学研究和应用。
本教学大纲将系统介绍基因工程的基本概念、原理、方法和应用，旨在帮助学生全面了解基因工程领域的知识，为他们将来从事相关研究和工作奠定坚实基础。
二、课程目标1. 熟悉基因工程的基本概念和发展历史；2. 掌握基因工程的主要原理和技术方法；3. 理解基因工程在农业、医学、工业等领域的应用；4. 培养学生的团队合作、实验设计和科学研究能力。
三、主要内容1. 基因工程概论1.1 基因工程的定义和基本原理1.2 基因工程的发展历史和意义1.3 基因工程与传统遗传学的区别和联系2. 基因工程技术2.1 重组DNA技术2.1.1 限制性内切酶和DNA连接酶的作用2.1.2 DNA片段的电泳分离和纯化2.2 基因克隆技术2.2.1 质粒载体的构建和筛选2.2.2 载体DNA的转染和表达2.3 基因编辑技术2.3.1 CRISPR/Cas9系统原理和应用2.3.2 基因组编辑的伦理和风险3. 基因工程应用3.1 农业领域的基因工程3.1.1 转基因作物的开发和安全性评价3.1.2 基因编辑技术在植物育种中的应用3.2 医学领域的基因工程3.2.1 基因治疗和基因诊断技术3.2.2 个性化医疗和基因组学研究3.3 工业领域的基因工程3.3.1 酶工程和微生物发酵技术3.3.2 基因工程产品的生产和市场应用四、教学方法1. 理论授课：介绍基因工程的基本概念和原理；2. 实验操作：进行重组DNA、基因克隆和基因编辑等实验；3. 论文研讨：就基因工程的最新研究成果展开讨论；4. 课外阅读：推荐相关文献和资料供学生深入学习。
五、评价方式1. 平时表现：包括出勤、课堂参与和实验操作等；2. 作业成绩：包括理论作业和实验报告成绩；3. 期末考核：进行知识的笔试和实践技能测试。
六、参考教材1. 《基因工程导论》常晓燕，高等教育出版社，2015；2. 《基因工程原理与技术》周志刚，科学出版社，2018；3. 《基因工程应用手册》张三，人民军医出版社，2019。
基因工程课程教学大纲
基因工程课程教学大纲1. 课程简介- 介绍基因工程的定义和目的- 阐述基因工程在现代生物科技中的重要性- 引发学生对基因工程的兴趣和好奇2. 基本概念与原理- 分子生物学相关基础知识回顾- DNA的组成和结构- 基因的转录与翻译- DNA复制与修复3. 基因工程技术- DNA分离与纯化技术- PCR扩增技术及其应用- 基因测序技术及其原理- 基因克隆技术与融合蛋白表达4. 基因工程在医学领域的应用- 基因检测和诊断技术- 基因治疗和基因药物- 基因编辑和CRISPR-Cas9技术5. 基因工程在农业领域的应用- 转基因作物及其意义- 抗虫、抗病基因的导入- 增强作物产量和耐逆性的基因改造6. 基因工程的伦理与安全性问题- 基因工程与生物安全- 基因编辑的道德和伦理问题- 法律法规对基因工程的限制和监管7. 实践与实验- 分子生物学实验技术的学习和操作 - 基因工程实验的设计和执行- 数据分析和实验结果的报告8. 开展学术论文研究- 学术论文写作规范- 文献检索和资料整理- 研究课题的选择和设计9. 课程评估与考核- 平时成绩与课程参与度的评估- 实验报告的撰写和口头报告- 期末考试或综合评估的方式10. 参考资料- 书籍：《基因工程原理与应用》- 文献：相关研究论文- 网站：国际生命科学研究中心官方网站以上是基因工程课程教学大纲的主要内容，通过本课程的学习，学生将了解基因工程的基本概念和原理，掌握基因工程技术的操作方法和应用领域，并能够深入思考基因工程所涉及的伦理和安全性问题。
同时，通过实践与实验的环节，学生将锻炼实验技能和科研思维，培养论文写作和研究能力。
希望通过这门课程的学习，学生们能够全面了解基因工程，为未来的科学研究和职业发展打下坚实的基础。
基因组学与生物信息学教案(完整资料).doc
此文档下载后即可编辑《基因组学与生物信息学》教案授课专业：生物学大类各专业课程名称：基因组学与生物信息学主讲教师：夏庆友程道军赵萍徐汉福课程说明一、课程名称：基因组学与生物信息学二、总课时数：36学时（理论27学时实验9学时）三、先修课程：遗传学、分子生物学、基因工程四、使用教材：杨金水. 基因组学. 北京:高等教育出版社,2002.张成岗. 贺福初, 生物信息学方法与实践. 北京:科学出版社，2002.五、教学参考书：T.A.布朗著，袁建刚译著，基因组(2rd版)，北京：科学出版社,2006.沈桂芳，丁仁瑞，走向后基因组时代的分子生物学，杭州：浙江教育出版社，2005.罗静初译，生物信息学概论，北京：北京大学出版社，2002.六、考核方式：考查七、教案编写说明：教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（指同一主题连续1~2节课）设计编写。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在相应课型栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学内容：是授课的核心。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。
5、教学方式既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。
教学手段指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案课时教案。
分子生物学-16-1-基因组与比较基因组学
•1998.5.9 J.C. Venter 等宣布，组建商业公司， 1998年，生产DNA测序仪的最大厂家Perkin-Elmer(简称PE)公司与文特尔领导的基因研究所合作成立了塞莱拉（Celera）遗传信息公司，并宣布他们将利用最新技术在3年内完成人类基因组的测序工作，这使得该计划处于一种公私竞争的状态，从而加快了人类基因组的研究步伐。
比较基因组学(comparative genomics)
基因组学包括多个不同的亚领域
结构基因组学
最初是指整个基因组的遗传制图、物理制图及DNA测序，如今是一门用结构生物学方法研究整个生物体、整个细胞或整个基因组中所有的蛋白质和相关蛋白质复合物的三维结构的学科。
主要利用实验方式（X射线晶体学、核磁共振谱学和电子显微学）来测定蛋白质结构，同时结合同源建模（homology modelling）这一计算方式来推测蛋白质结构。
（5）发现与DNA复制、重组等有关的序列。DNA的忠实复制保障了遗传的稳定性，正常的重组提供了变异与进化的分子基础。局部DNA的推迟复制、异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发育，因此，了解与人类DNA正常复制和重组有关的序列及其变化，将对研究人类基因组的遗传与进化提供重要的结构上的依据。
（6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，包括遗传性疾病、易感性疾病、放射性疾病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程，为这些疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据。
四、HGP的主要任务
四张图：遗传图物理图转录图序列图
１、遗传图（连锁图）
是以遗传距离为基本测量单位的基因组图,它反应了基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离（cM基因或DAN片段在染色体交换过程中分离的频率）。通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列。
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基因组学教学大纲
附件1
：
二、课程性质、地位和任务
《比较基因组学》是在基因组图谱和序列分析的基
础上，对已知基因和基因的结构进行比较，了解基因的
功能，表达调控机制和物种进化过程的学科。它通过对
不同物种的基因组数据进行比较分析，揭示彼此的相似
性和差异性，以了解不同物种间进化上的差异。进行基
因组比较分析时，研究并不仅限于基因编码区，还扩展
到对序列相似性的分析、基因位置的比较、基因编码区
长度或外显子数的变异、基因组上非编码区的比例、进
化关系较远的物种间高度保守区域的比较分析等等（例
如从最简单的细菌到非常复杂的人类基因组之间的比
较）。比较基因组学和其它相关学科（如分子生物学、生
物信息学和遗传学等）的交叉渗透，起着承前启后的作
用，对这些学科的基础理论研究和生产实践都将产生巨
大的影响。
通过本课程的学习，希望使学生了解比较基因组学
在生物学研究领域的重要地位，发展现状，能够全面掌
握基因组学的发展历史，病毒、原核生物和真核生物的
基因组结构，基因组水平上的遗传图谱与物理图谱的绘
制，基因组的测序与序列组装，基因组的比较分析，基
因组水平的表达与调控以及基因组进化的分子机制以及
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进化模式。
三、课程基本要求
理论和知识方面：
通过课程讲授，使学生了解比较基因组学诞生的背
景、发展概况和应用前景；掌握比较基因组学的基本理
论和基本分析方法，包括基因组的结构、基因组水平上
的遗传物理图谱绘制、基因组的测序与组装、基因组水
平的基因表达与功能研究、基因组的比较分析（外显子
数目、共线性分析、基因组上非编码区的变异）、基因组
与生物进化等。
能力和技能方面：
以系统的理论知识学习为主，并以课堂讨论当前不
断发展的基因组学新知识和新动态为辅助内容，在了解
掌握基因组学基本知识的基础上，针对该学科的特点，
要求学生能够进行简单的比较基因组学分析。同时注意
培养分析思考问题的能力，能运用比较基因组学知识分
析鉴定重要的功能基因，并在课堂上介绍当前一些领域
的最新动态。课堂教学、课堂讨论、国内外发展动态介
绍是基本学习方法。
四、课程内容及学时分配
第一章 绪论（3学时）
教学基本要求：通过对引论的学习，明确比较基因
组学的含义，比较基因组学的研究对象、内容和课程的
主要任务，了解比较基因组学的发展历程及其展望，为
学习好本门课程奠定良好基础。
教学重点和难点：基因组学及比较基因组学的产生
及概念，比较基因组学的研究内容
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教学方法与手段：多媒体教学、自学与课堂讨论相
结合
第一节 基因组学与（比较基因组学）的含义、
研究范畴和发展历程
第二节 病毒、原核生物和真核生物基因组的
特点
第三节 人类基因组计划
第四节 其他模式生物基因组和遗传标记简
介
第二章 基因组测序与序列组装（6学时）
教学目的：学习掌握DNA测序技术的方法基本原理
（第一代测序技术、高通量测序技术和第三代测序技
术），比较各代测序技术的基本特点；序列组装、注释的
基本方法和常用生物信息学平台；高通量测序技术的应
用范畴及案例分析
教学重点和难点：链终止法、化学终止法的原理；
高通量测序技术的基本原理（重点在Illumina测序与
Solid测序）；第二代测序技术的应用（DNA测序， RNA
测序和表观基因组研究）及案例分析；第三代测序技术
原理和特点（纳米孔的单分子测序技术的原理和特点）；
序列组装、注释的基本方法和常用生物信息学平台；
教学方法与手段：多媒体教学、自学与课堂讨论相
结合
讲授要点：
第一节 第一代测序技术
（一） 链终止法
（二） 化学降解法
第二节 高通量测序技术
（一） Roche 454 焦磷酸测序
（二） Illumina Solexa 合成测序
（三） ABI SOLiD 连接法测序
第三节 第三代测序技术
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第四节 基因组序列的组装与注释
（一） 基因组序列的组装
（二） 基因组序列的注释
第五节 高通量测序技术的应用范畴及案例
分析
（一） DNA测序：全基因组de novo测序，基因组重
测序，宏基因组测序，人类外显子组捕获测序
（二） RNA测序：转录组测序、小RNA测序、电子表
达谱测序
（三） 表观基因组研究：ChIP-Seq，DNA甲基化测序
第六节 模式物种与比较基因组学的基本术语
第三章 基因组功能与注释（3学时）
教学目的：学习掌握基因组功能注释的基本方法：
了解如何通过生物信息学手段搜寻基因、注释基因；掌
握高通量基因功能的实验研究方法；基因基因组学简单
介绍及基因本体介绍
教学重点和难点：根据基因结构特征搜寻基因、同源
基因查询、计算机预测基因功能、基因失活与基因过表
达研究基因功能
教学方法与手段：多媒体教学、自学与课堂讨论相结
合
讲授要点：
第一节 搜寻基因
（一） 根据基因结构特征搜寻基因
（二） 同源基因查询
（三） 实验确认基因
（四） 基因的命名与分类
第二节 基因注释
（一） 计算机预测基因功能
（二） 蛋白质结构域在功能预测中的意义
（三） 根据协同进化注释基因功能
第三节 基因功能检测
（一） 基因功能失活是基因功能分析的主要手段
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（talen & cas9， RNAi等失活技术）
（二） 基因的过量表达用于基因的功能检测
第四节 高通量基因功能的研究方法
（一） 突变库构建
（二） 蛋白质互作
第五节 功能基因组学
（一） 组学介绍
（二） 转录物组
（三） 蛋白质组
（四） 基因本体
五、课程教材及主要参考资料
教材：
杨金水编著．基因组学（第三版）．高等教育出版社，
2013
杨金水编著．基因组学（第二版）．高等教育出版社，
2007
主要参考资料：
C.萨科内 (Cecilia Saccone). 比较基因组学手册:原
理与方法 [平装]. 化学工业出版社, 2008
芒特 (作者).生物信息学:序列与基因组分析. 科学
出版社，2011
T.A.布朗. 基因组3. 科学出版社，2009
马希特贾恩. 比较基因组学基础. 科学出版社，2007