课程编号：
课程名称： 分子遗传与表观遗传
英文名称： Molecular genetics and epigenetics
课程类型： 专业选修课
授课学时： 20 理论课学时：20 实验课学时：0
课程学分： 1
开课单位： 生命科学学院遗传学教研室
开课时间： 第一学年第二学期
主讲教师： 汤必奎、吴华彰、席珺
授课对象： 生物学相关专业
预修课程： 分子生物学、遗传学、生物化学
课程简介：
遗传学是研究从亲代到子代生物遗传信息传递过程中基因组的遗传与变异、基因的结构和功能遗传信息的贮存、复制以及在生物体生命过程中基因的表达和调控的科学。随着包括“人类基因组计划”在内的各种生物基因组研究的进行和深入，遗传学已成为生命科学各门学科的核心，它的分支几乎扩展到生物学的各个研究领域。分子遗传学是遗传学中最重要的基础和分支学科之一。分子遗传学是在分子水平上研究生物遗传和变异机制的遗传学分支学科。它不仅包含了分子生物学的基本理论（遗传信息流中心法则)，而且发展出了分子生物学的近代技术(基因工程、基因重组技术)，并与遗传育种、遗传病诊治、癌变、衰老以至工业、医药都有直接而又紧密的关系。表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门新兴的分子遗传学分支学科。越来越多的研究表明表观遗传与癌症发生、衰老、动植物发育等多种生理与病理现象密切相关，表观遗传学也成为现代生物科学中发展最迅速、最为活跃的前沿学科之一。本课程为生物学专业研究生的基础课之一，将在分子水平全面系统地阐释遗传、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、核外基因组研究、表观遗传学等。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、掌握分子遗传学和表观遗传学的研究方法和科学问题。在遵循专业教学基本原则的基础上，全面融入课程思政元素，把课程教学和思政教育有机结合，聚焦家国情怀、三观塑造、专业精神和社会发展等，在课堂讲授中，突出开放式教学，采用提问式，课堂讨论式，引导自学式，知识应用式等全新的教学方式和多媒体授课，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，寓价值观引导于知识传授和能力培养之中。
一、课程性质、目的和任务：
课程为生物学相关专业的专业选修课，前置课程为分子生物学、生物化学和遗传学。修完本门课程后能够掌握：分子遗传学与表观遗传学的基本现象和基本原理；分子遗传学与表观遗传学研究的常用实验方法。具备分析分子遗传学与表观遗传学基础问题和综合使用分子遗传学与表观遗传学研究的常用实验方法研究分子遗传学与表观遗传学基础问题的能力。
二、教学内容及要求
本课程分为分子遗传学和表观遗传学两大部分。对这两大部分又可以从基本现象与原理和常用实验方法来教学，使学生对分子遗传和表观遗传有一个清晰的系统的认识和理解。对于分子遗传学，将着重讲述基因和基因组、染色体、基因组遗传重组的分子机制、转录与基因的表达与调控、DNA损伤修复和基因突变和DNA复制机理等内容和进展。对于表观遗传学，本课程将主要讲述基本概念部分、发展历史、DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、RNA修饰与RNA调控等表观遗传学调控现象、机制以及应用。
1. 绪论
【掌握】分子遗传、表观遗传的基本概念
【熟悉】分子遗传、表观遗传的研究内容
【了解】分子遗传、表观遗传的发展历史
【思政目标】弘扬科学家精神、中国学者的贡献
2. 基因表达调控
【掌握】原核和真核基因表达调控的基本原理
【熟悉】常见的原核和真核基因表达调控的模型，如乳糖操纵子等
【了解】原核和真核基因表达调控的发展历史，对科学的推动作用
【思政目标】追求真理的科学家精神
3. RNA调控
【掌握】RNA调控的概念、几种常见的RNA调控类型
【熟悉】RNAi、miRNA、lncRNA、cricRNA的调控机制
【了解】几种RNA调控的研究方法
【思政目标】中国学者的贡献、科学研究的探索人生观
4. 染色体
【掌握】染色体和染色质的区别和联系，人类染色体的数目、结构和形态
【熟悉】人类染色体的核型及多态性
【了解】染色体的研究方法、染色体命名的国际体制
【思政目标】通过蒋有兴确认人类染色体数目的故事，启发同学们在科学面前要实事求是，不能迷信原有的结论，要具备科学的怀疑精神。
5. 基因的复制、转录与表达
【掌握】DNA复制的主要特征。不对称转录的概念。转录与复制的区别，启动子的概念及结构特点。真核生物的转录后修饰。参与蛋白质生物合成的各种物质及其作用。
【熟悉】复制叉、原核生物DNA生物合成过程。逆转录现象和逆转录酶。DNA复制的保真性机理。真核生物RNA转录过程。核酶的作用。RNA在细胞内的降解。原核生物蛋白质的生物合成过程，S-D序列的含义、RBS概念，翻译后加工，信号肽。
【了解】参与真核生物DNA复制的物质。真核生物的端粒和端粒酶。真核生物的肽链合成过程，蛋白质合成后的靶向输送，蛋白质生物合成的干扰和抑制。
【思政目标】结合学科发展，以老一辈科学家为楷模，培养学生刻苦钻研、锐意进取的精神。
6. 表观遗传学与表观遗传修饰
【掌握】表观遗传学的概念及研究范围、表观遗传修饰的类型。
【熟悉】DNA甲基化、组蛋白甲基化及乙酰化、RNA甲基化等表观遗传修饰及其参与
的表观遗传修饰相关的酶类。
【了解】表观遗传修饰的最新研究进展。
【思政目标】了解中国学者在表观遗传学领域的贡献，增强名族自豪感和献身国家科技
事业的信念。
7. 表观遗传调控的分子机制
【掌握】DNA甲基化、组蛋白甲基化及乙酰化、RNA甲基化等表观遗传修饰对靶基因
表达调控的分子机制。
【熟悉】表观遗传调控的研究方法和具体应用。
【了解】表观遗传调控分子机制的最新研究进展。
【思政目标】培养学生紧跟世界最新研究热点，追求卓越，实现大学生的使命担当精神。
三、各教学环节学时分配
内容 |
课堂讲授 |
实验课 |
小计 |
绪论 |
2 |
0 |
2 |
基因表达调控 |
3 |
0 |
3 |
RNA调控 |
3 |
0 |
3 |
染色体 |
3 |
0 |
3 |
基因的复制、转录与表达 |
3 |
0 |
3 |
表观遗传学与表观遗传修饰 |
3 |
0 |
3 |
表观遗传调控的分子机制 |
3 |
0 |
3 |
总计 |
20 |
0 |
20 |
四、教学方式
采用教师现场讲授和网络远程教学相结合的教学模式，引导学生阅读相关文献，进行课堂讨论、小组讨论和PPT展示，促使学生将所学知识运用于科学研究中。
五、考核方式
期末考试为卷面考试，主要测试学生对分子遗传学与表观遗传学的基本现象和基本原理的掌握情况。考核总成绩包括平时成绩40%和期末考试60%
六、教材及主要参考书
教 材：无教材，主要内容为教师PPT
参考书：《现代分子生物学》（第5版），朱玉贤 等 编著，高等教育出版社，2019
《表观遗传学》（第2版），朱冰 等 译著，科学出版社，2018
七、大纲主要起草人、审阅人
主要起草人：汤必奎/吴华彰/席珺 2022年4月20日
审阅人：胡明洁 2022年4月22日
生命科学学院遗传学教研室
2022年4月23日
