基因组学与蛋白质组学.docx

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基因组学与蛋白质组学

《基因组学与蛋白质组学》课程教学大纲

学   时：

40                                    学   分：

2.5

理论学时：

40                                    实验学时：

0

面向专业：

生物科学、生物技术                    课程代码：

B7700005

先开课程：

生物化学、分子生物学                  课程性质：

必修/选修

执笔人：

朱新产                               审定人：

第一部分：

理论教学部分

一、课程的性质、目的和任务

《基因组学与蛋白质组学》是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛发展而诞生的，是融合了生物信息学、计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。

是当今生命科学研究的热点与前沿领域。

由于基因组学与蛋白质组学学科的边缘性，所以本课程在介绍基因组学与蛋白质组学基本基本技术和原理的同时，兼顾学科发展动向，讲授基因组与蛋白组学中的热点和最新进展，旨在使学生了解现代基因组学与蛋白质组学理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。

二、课程的目的与教学要求

通过本课程的学习，使学生掌握基因组学与蛋白质组学的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及生物信息学和现代生物技术在基因组学与蛋白质组学上的应用及典型研究实例，熟悉从事基因组学与蛋白质组学的重要方法和途径。

努力培养学生具有科学思维方式、启发学生科学思维能力和勇于探索，善于思考、分析问题的能力，激发学生的学习热情，并通过学习提高自学能力、独立思考能力以及科研实践能力，为将来从事蛋白质的研究奠定坚实的理论和实践基础。

三、教学内容与课时分配

第一篇基因组学

第一章 绪论（1学时）

第一节基因组学的研究对象与任务；

第二节基因组学发展的历程；

第三节基因组学的分子基础；

第四节基因组学的应用前景。

本章重点：

1.基因组学的概念及主要任务；

2.基因组学的研究对象。

本章难点：

1.基因组学的应用及发展趋势；

2.基因组学与生物的遗传改良、人类健康及生物进化。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

查阅有关资料，了解基因组学的应用发展。

第二章 人类基因组计划（1学时）

第一节人类基因组计划的诞生；

第二节人类基因组研究的竞赛；

第三节人类基因组测序存在的缺口；

第四节人类基因组中的非编码成分；

第五节人类基因组的概观；

第六节人类基因组多样性计划。

本章重点：

1.人类基因组的研究；

2.人类基因组多样性。

本章难点：

人类基因组序列的诠释。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

 人类基因组计划有什么重要意义？

第三章 寻找基因（2学时）

第一节从基因组序列鉴定基因；

第二节全长cDNA的产生；

第三节全长cDNA测序；

第四节基因组注释；

第五节利用诱变确定基因。

本章重点：

1.从基因组序列鉴定基因；

2.基因组注释。

本章难点：

从基因组序列寻找和鉴定基因。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

如何从基因组序列寻找和鉴定基因？

第四章 结构基因组学（3学时）

第一节遗传作图；

第二节物理作图；

第三节转录本图；

第四节基因组测序与序列组装；

第五节基因组序列诠释。

本章重点：

1.基因组测序与序列组装；

2.转录本图。

本章难点：

基因组序列的诠释。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述基因组测序与序列组装的基本原理。

第五章 功能基因组学（3学时）

第一节转录组学；

第二节蛋白质组学；

第三节表型组学；

第四节外遗传现象及其分子机制。

本章重点：

1.转录组学；

2.蛋白质组学。

本章难点：

功能基因组的诠释。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述功能基因组学的意义及核心技术。

第六章 比较基因组学（2学时）

第一节基因共线性；

第二节直系同源物；

第三节异系同源；

第四节超基因家族；

第五节基因预测。

本章重点：

1.基因共线性；

2.超基因家族。

本章难点：

基因的预测。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述比较基因组学的意义及核心技术。

第七章 进化基因组学（2学时）

第一节进化的分子基础；

第二节基因的突变；

第三节基因的重复；

第四节基因簇；

第五节基因岛与协同进化；

第六节非编码DNA与基因组进化。

本章重点：

1.基因的突变；

2.基因簇。

本章难点：

非编码DNA与基因组进化。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述进化基因组学的意义及核心技术。

第八章 测序的策略（3学时）

第一节链终止法；

第二节化学降解测序；

第三节鸟枪法；

第四节克隆重叠群；

第五节EST测序；

第六节全基因组的测序；

第七节新技术测序方法。

本章重点：

1.全基因组的测序；

2.克隆重叠群。

本章难点：

新技术测序基本原理与技术。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试比较基因组测序原理与核心技术的异同点。

第九章 基因芯片技术（2学时）

第一节基因芯片的主要类型；

第二节基因芯片的基本原理；

第三节芯片的基因表达分析；

第四节芯片测序和遗传图谱；

第五节基因芯片研究进展与应用。

本章重点：

1.基因芯片的基本原理；

2.芯片的基因表达分析。

本章难点：

基因芯片技术的应用。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

查阅有关资料，了解基因芯片的应用发展。

第十章 生物信息学与基因组学（1学时）

第一节基因组研究中常用的网站及数据库；

第二节信息处理工具；

第三节核酸与蛋白质的序列分析；

第四节基因分子相互作用的分析；

第五节基因组数据的意义。

本章重点：

1.基因组研究中常用的网站及数据库；

2.核酸与蛋白质的序列分析。

本章难点：

基因组数据的诠释。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

查阅有关资料，了解基因组生物信息学的应用发展。

第二篇 蛋白质组学

第一章 绪论（1学时）

第一节蛋白质组学概念的提出；

第二节蛋白质组学与基因组学的联系与区别；

第三节蛋白质组学的研究意义和内容；

第四节蛋白质组学的研究现状和发展趋势；

第五节蛋白质组学的应用实例。

本章重点：

蛋白质组研究中的基本概念、相互关系，蛋白质组学研究的内容和意义。

本章难点：

蛋白质组学的特点和难点及蛋白质组学发展趋势。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

查阅有关资料，了解蛋白质组学的应用发展。

第二章 蛋白质组学的研究方法（2学时）

第一节大规模蛋白质分离技术；

第二节高通量蛋白质鉴定技术；

第三节二维电泳检测分析蛋白质；

第四节蛋白质的Western印迹分析；

第五节高压液相色谱分离蛋白质混合物；

第六节蛋白质标记系统；

第七节噬菌体展示文库的筛选。

本章重点：

1.蛋白质分离技术；

2.二维电泳检测分析技术。

本章难点：

高通量蛋白质鉴定技术。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试比较蛋白质组学不同研究方法的异同点。

第三章 生物质谱与蛋白质的鉴定（3学时）

第一节基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱；

第二节液相色谱—电喷雾—串联质谱；

第三节肽质量指纹谱鉴定蛋白质技术；

第四节串联质谱数据鉴定蛋白质技术。

本章重点：

1.基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术原理；

2.肽质量指纹谱鉴定蛋白质技术原理。

本章难点：

色谱—质谱串联技术原理及应用。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述生物质谱鉴定蛋白质的原理及应用。

第四章 酵母双杂交技术研究蛋白质相互作用（3学时）

第一节酵母双杂交技术及其历史；

第二节蛋白质间连锁图的建立；

第三节酵母双杂交技术方法；

第四节蛋白质相互作用研究新技术。

本章重点：

1.酵母双杂交的基本原理与技术；

2.酵母双杂交技术的应用。

本章难点：

蛋白质相互作用研究新技术。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

阐述酵母双杂交的基本技术及其应用。

第五章 免疫共沉淀技术研究蛋白质相互作用（3学时）

第一节免疫共沉淀技术概述；

第二节检测蛋白质的存在；

第三节制备总蛋白提取物；

第四节相互作用特异性的对照实验；

第五节免疫共沉淀技术的其它分析。

本章重点：

1.免疫共沉淀技术的基本原理；

2.免疫共沉淀技术检测蛋白质。

本章难点：

 免疫共沉淀技术的发展与应用。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

运用免疫共沉淀技术如何研究蛋白质相互作用。

第六章 定量蛋白质组学研究技术（2学时）

第一节二维电泳凝胶的荧光染色；

第二节蛋白质样品的荧光标记与分离；

第三节稳定同位素代谢标记技术；

第四节同位素亲和标签技术；

第五节图像分析与数据定量。

本章重点：

1.二维凝胶电泳技术；

2.同位素亲和标签技术。

本章难点：

电泳凝胶的图像分析与数据定量。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

 如何进行定量蛋白质组学研究？

第七章 磷酸化、糖基化蛋白质的鉴定（1学时）

第一节磷酸化蛋白质的检测；

第二节蛋白质磷酸化位点的分析；

第三节蛋白质磷酸化的定量分析；

第四节生物质谱技术鉴定糖蛋白；

第五节糖蛋白与蛋白质组学。

本章重点：

1.磷酸化蛋白质的检测；

2.糖蛋白的鉴定。

本章难点：

生物质谱技术鉴定磷酸化和糖基化蛋白质。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

试述磷酸化和糖基化蛋白质鉴定技术的原理及应用。

第八章 蛋白质组学研究中的非凝胶技术（2学时）

第一节多维色谱及其质谱联用技术；

第二节液相等电聚焦；

第三节毛细管电泳技术；

第四节毛细管电色谱技术。

本章重点：

1.多维色谱及其质谱联用技术方法；

2.毛细管电色谱技术。

本章难点：

非凝胶技术研究蛋白质组学及应用。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

多维色谱及其质谱联用技术在蛋白质组学研究中的应用和进展。

第九章 蛋白质芯片技术（2学时）

第一节蛋白质芯片的基本原理；

第二节蛋白质芯片检测技术；

第三节Liquichip液相蛋白芯片系统；

第四节蛋白质芯片研究进展与应用。

本章重点：

1.蛋白质芯片的基本原理；

2.蛋白质芯片检测分析技术。

本章难点：

蛋白质芯片技术的发展与应用。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

阐述蛋白质芯片技术在蛋白质组学研究中的进展与应用。

第十章 蛋白质组研究中的生物信息学（1学时）

第一节蛋白质组研究中的图像分析与蛋白谱数据库的建立；

第二节二维电泳蛋白谱数据库；

第三节蛋白质组研究中常用的网站及数据库；

第四节蛋白质分子相互作用的分析。

本章重点：

1.二维电泳蛋白谱数据库；

2.常用的网站及数据库。

本章难点：

蛋白质分子相互作用的分析。

建议教学方法：

课堂讲授和讨论

思考题：

阐述蛋白质组研究中的图像分析与蛋白谱数据库的建立与应用。

四、考核方式和要求

考核方式：

平时成绩（包括有无旷课，迟到；课堂提问回答问题情况；平时作业及阶段测验、组织讨论等）与期末考试（成绩占本门课程总成绩的70%）相结合，总评得出最后成绩。

要求：

平时上课考勤，课堂提问；试卷体现课程教学大纲的重点，涉及一定的难点，力求学生对该课程结构和内容有一个全面系统的理解和认识。

学生充分发掘自身潜力，活跃思维，敢于置疑，勇于解疑，把握相关的原理和应用，充分体现综合运用能力。

第二部分：

建议使用的教材和参考书目

一、建议使用教材

《植物基因组学与蛋白质组学》，（美）克拉克主编，科学出版社，2009.北京.

二、参考书目

《基因组学与基因表达，蛋白质组学，蛋白质重组与蛋白质工程》，（美）克拉克主编，科学出版社，2009.北京.

《基因组学》,T.A.布朗,科学出版社，2003,北京.

《蛋白质化学与蛋白质组学》,夏其昌，曾嵘，科学出版社，2004.北京.

HandbookofGenomeResearch.ChristophW.Sensen.2005WILEY-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA,Weinheim.

TheHandbookofPlantGenomeMapping.KhalidMeksem,G_nterKahl.2005WILEY-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA,Weinheim.