现代遗传学
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spContent=你也许好奇广袤的宇宙中,为何地球上会出现如此多姿多彩的生命?人和其他生物到底有什么关系?生命的本质是什么?你也许想知道转基因食品安全吗?人类基因组计划揭示出关于人类自身的哪些奥秘?精准医疗如何让我们更健康?如何能在未来生一、两个健康、可爱的宝宝?相信你将从这门课程中找到一些答案!
—— 课程团队
课程概述

遗传学是生命科学的核心课程之一,其研究范围包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现三个方面。本课程将就遗传物质的化学本质、它所包含的遗传信息、它的结构、组织和变化等;遗传物质的复制、染色体的行为、遗传规律和基因在群体中的数量变迁等;基因的原初功能、基因的相互作用,基因作用的调控以及个体发育中的基因的作用机制三方面进行讲授。课程适合生命科学相关专业的本科生和研究生、中学生物学教师,或是任何对遗传学感兴趣的人。

    本课程将以英文教材Genetics: from genes to genomes版为纲,如果你无法获得该版本教材,也可使用更早一些版本的教材或者使用中文教材进行比对学习。课程课件也以英文为主辅以中文,为对专业英文的学习和熟练掌握遗传学乃至生命科学的基础研究和应用都至关重要。

    课程的教团队是由六位热心本科教育、科研和教学经验都十分丰富的中青年教师组成,他们都具有博士学位及多年的海外留学经历,具有先进的教学理念。

 

授课目标

    通过本课程的学习,掌握遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现等基本知识点,且能与研究和应用中的遗传学具体问题相联系。 通过双语教学,使你熟悉相关研究领域内的关键词汇,提高英文文献的理解能力。


课程大纲

第一周 第一章 遗传学:关于生物信息的研究 Genetics: The Study of Biological Information

1. 课程介绍 Introduction to Modern Genetics

2. 你将从课程中学到些什么?(1) What will you learn from the course? (1)

3. 你将从课程中学到些什么?(2) What will you learn from the course? (2)

第一章测试

第二周 第二章 孟德尔遗传规律 Mendel' s Principles of Heredity

1. 遗传现象的历史迷雾 The historical puzzle of inheritance

2. 孟德尔的遗传学研究 Mendel' s approach to genetic analysis

3. 孟德尔分离定律 Mendel's law of segregation

4. 孟德尔的自由组合定律 Mendel's law of independent assortmen

人类中的孟德尔遗传现象Mendelian inheritance in humans

第二章测试

第三章 孟德尔遗传规律的拓展 Extensions to Mendel' s Laws

1. 孟德尔单基因遗传规律的拓展-1 共显性 不完全显性 复等位基因 Extensions to Mendel for single-gene inheritance-1

2. 孟德尔单基因遗传规律的拓展-2 一因多效 Extensions to Mendel for single-gene inheritance-2

3. 多因子孟德尔遗传的拓展-1 基因互作 Extensions to Mendel for multifactorial inheritance-1

4. 多因子孟德尔遗传的拓展-2 对生物及人类性状进行遗传分析的方法 Extensions to Mendel for multifactorial inheritance-2

5. 多因子孟德尔遗传的拓展-3 环境及随机因素的影响 Extensions to Mendel for multifactorial inheritance-3

6. 多因子孟德尔遗传的拓展-4  用孟德尔定律来解释数量性状遗传 Extensions to Mendel for multifactorial inheritance-4

第三章测试

第四章 遗传的染色体学说 The Chromosome Theory of Inheritance

1. 染色体是遗传物质的载体 Chromosomes: The Carriers of Genes

2. 性染色体和性别决定 Sex chromosomes and sex determination

3. 有丝分裂 Mitosis

4. 减数分裂 Meiosis

5. 配子发生 Gametogenesis

6. 遗传的染色体学说的实验证据 Validation of the chromosome theory

7. 人类中的性相关遗传和两性异形性状 Sex-linked and sexually dimorphic traits in humans

第四章测试

第五章 基因的连锁交换及定位  Linkage, Recombination, and the Mapping of Genes on Chromosomes

1. 基因的连锁与重组  Gene linkage and recombination

2. 重组:减数分裂过程中交换的结果 Recombination: a result of crossing-over during meiosis

3. 基因定位和遗传作图 Mapping: locating genes along a chromosome

4. 真菌中的四分子分析-1: 真菌是优异的遗传学实验材料Tetrad analysis in fungi (1) 

5. 真菌中的四分子分析-2: 根据四分子类型进行遗传作图Tetrad analysis in fungi (2) 

6. 有丝分裂重组和遗传嵌合体 Mitotic recombination and genetic mosaics

第五章测试

第十三章 细菌遗传学 Bacterial Genetics

1. 细菌的多样性 The enormous diversity of bacteria

2. 细菌基因组 Bacterial genomes

3. 细菌作为实验模式生物 Bacteria as experimental organisms

4. 细菌中的基因转移-转化 Gene transfer in bacteria- transformation

5. 细菌中的基因转移-接合 Gene transfer in bacteria-conjugation

6. 细菌中的基因转移-转导 Gene transfer in bacteria-transduction

7. 细菌的遗传学分析 Bacterial genetic analysis

第十三章测试

第十二章 染色体重排和染色体数目变异 Chromosomal Rearrangements and Changes in Chromosome Number

1. 染色体重排的类型和发生机制 Types of chromosomal rearrangements

2. 检测染色体重排的方法 Methods to detect rearrangements of chromosomal DNA

3. 染色体缺失的遗传学效应 The effects of rearrangements-Deletion

4. 染色体重复的遗传学效应 The effects of rearrangements-Duplication

5. 染色体倒位的遗传学效应 The effects of rearrangements-Inversion

6. 染色体易位的遗传学效应 The effects of rearrangements-Translocation

7. 转座遗传因子的结构与功能 Transposable genetic elements (1)

8. 转座子的遗传学效应及生物体如何限制转座子的转座Transposable genetic elements (2)

9. 染色体数目异常导致的非整倍体 Aberrations in chromosome number: aneuploidy

10. 染色体倍性的改变以及它们在农业上的应用 Variation in number of chromosome sets: euploidy

11. 染色体畸变和转座因子对物种基因组的重建、物种进化和的作用 Genome restructuring and evolution

第十二章测试

第十四章 细胞质遗传 Organellar Inheritance

1. 细胞质遗传的发现 Discovery of organellar inheritance

2. 线粒体及其基因组 Mitochondria and their genomes

3. 叶绿体及其基因组 Chloroplasts and their genomes

4. 细胞器基因组与核基因组之间的关系 The relationship between organellar and nuclear genomes

5. 线粒体和叶绿体的非孟德尔遗传  Non-Mendelian inheritance of mitochondria and chloroplasts

6. 线粒体突变和人类疾病 Mutant mitochondria and human diseases

第十四章测试

第二十章 群体中的变异和选择 Variation and Selection in Populations

1. 群体遗传学概要 Overview of Population genetics

2. 哈迪-温伯格定律 The Hardy-Weinberg law

3. 哈迪-温伯格平衡群体的结构特点及哈迪-温伯格定律的应用 Key features of Hardy-Weinberg equilibrium and applications of the Hardy-Weinberg law

4. 在实际群体中影响基因频率改变的因素-遗传漂变 Genetic drift

5. 在实际群体中影响基因频率改变的因素-自然选择 Nature selection

6. 现代人类的祖先和进化 Ancestry and the evolution of modern humans

第二十章测试

期中考试

第六章 DNA结构、复制及重组DNA Structure, Replication, and Recombination

1. DNA作为遗传物质的实验证据 Experimental evidence for DNA as the genetic material

2. 沃森和克里克的DNA双螺旋模型 The Watson and Crick double helix model of DNA

3. 核酸序列中的遗传信息 Genetic information in nucleotide sequence

4. DNA复制 DNA replication

5. 重组的DNA分子基础 Recombination at the DNA level

第六章测试

第十一周 第七章 基因的结构与功能:通过突变体来分析 Anatomy and Function of a Gene: Dissection Through Mutation

1. 突变体:遗传学分析的重要工具 Mutations: Primary tools of genetic analysis

2. 自然过程及DNA复制错误导致的突变 (突变的分子机制 Molecular mechanisms of mutation (1) )

3. 诱变剂导致的突变(突变的分子机制 Molecular mechanisms of mutation (2) )

4. DNA修复机制 (突变的分子机制 Molecular mechanisms of mutation (3)

5. 突变体让我们了解基因的结构 What mutations tell us about gene structure

6. 突变体让我们了解基因的功能 What mutations tell us about gene function

第七章测试

第十二周 第八章 基因表达:从DNA到RNA到蛋白质的信息流  Gene Expression: The Flow of Information from DNA to RNA to Protein

1. 遗传密码子的组成 The genetic code

2. 破译遗传密码子 Cracking the genetic code

3. 转录:从DNA到RNA Transcription: From DNA to RNA

4. 翻译:从mRNA到蛋白质 Translation: From mRNA to Protein

5. 原核生物与真核生物基因表达的差异  Differences in gene expression between prokaryotes and eukaryotes

6. 突变对基因表达和功能的影响 The effects of mutations on gene expression and function

第八章测试

第十三周 第九章 基因组的数字化分析 Digital Analysis of Genomes

1. DNA片段化 Fragmenting DNA,

克隆DNA片段 Cloning DNA fragments

2. DNA测序 Sequencing DNA,

基因组测序 Sequencing genomes

3. 确定基因组中的基因 Finding the genes in genomes

4. 基因组的结构与进化 Genome architecture and evolution

   生物信息学:信息技术和基因组 Bioinformatics: Information technology and genomes

5. 人类基因组 Human genome

第九章测试

第十四周 第十章 分析基因组的变异 Analyzing Genomic Variation

1. 不同基因组间的差异 Variation among genomes

2. 分析导致疾病的已知突变的基因型 Genotyping a known disease-causing mutation

3. 对基因组中DNA变异的抽样调查 Sampling DNA variation in a genome

4. 定位克隆 Positional cloning

5. 全基因组测序的时代 The era of whole-genome sequencing

第十章测试

第十五周 第十五章 原核生物基因表达的调控 Gene Regulation in Prokaryotes

1. 原核基因表达的调控因子 The elements of prokaryotic gene expression, DNA结合蛋白对转录起始的调控(1)

2. DNA结合蛋白对转录起始的调控Regulation of transcription initiation via DNA binding proteins (2) 

3. DNA结合蛋白对转录起始的调控Regulation of transcription initiation via DNA binding proteins (3) 

4. RNA介导的基因调控的机制 RNA-mediated mechanisms of gene regulation

5. 发现和利用细菌基因表达调控机制 Discovering and manipulating bacterial gene regulatory mechanisms

第十五章测试

第十六周 第十六章 真核生物基因表达的调控  Gene Regulation in Eukaryotes

1. 综观真核基因表达调控 Overview of eukaryotic gene regulation,

增强子对转录起始的调控(1) Control of transcription initiation through enhancers (1)

2. 增强子对转录起始的调控(2) Control of transcription initiation through enhancers (2)

3. 表观遗传学1: DNA甲基化对转录起始的调控 Epigenetics 1: Control of transcription initiation through DNA methylation

4. 表观遗传学2: 染色体包装和基因的表达 Epigenetics2: Chromosomal packaging and gene expression

5. 表观遗传学3: 转录后调控  Epigenetics 3: Regulation after transcription

第十六章测试

第十 第十七章 操控真核生物基因组 Manipulating the Genomes of Eukaryotes

1. 制备转基因物种 Creating transgenic organisms

2. 转基因物种的用途 Uses of transgenic organisms

3. 基因打靶技术 Gene targeting

4. TALENs基因编辑技术 TALENs genome eidting

5. CRISPR/Cas9基因编辑技术 CRISPR/Cas9 genome editing

第十七章测试

期末考试

预备知识

本课程需要你具备一定的生物化学和细胞生物学的基础,

并具有一定的英语阅读水平。

 

证书要求

课程采用百分制计成绩,

考核分为平时测验、期中考试和期末考试,

所占比重分别为40%、30%和30%,

总成绩60分及以上为合格,80以上为优秀。

 

参考资料

1. Geneticsfrom genes to genomes(遗传学:从基因到基因组

Leland H. Hartwell, Michael L. Goldberg, Janice A. Fischer主编,第五版. 2015

2. 现代遗传学原理

徐晋麟、徐沁、陈淳主编,科学出版社,第三版. 2011。