课程名称

医学分子生物学

年级

2007

专业、层次

临床医学、儿科、药学、中药学、耳鼻喉专业

授课教师

李娟

职称

讲师

课型（大、小)

大

学时

3

授课题目（章、节)

第二章  基因组的结构与功能

基本教材及主要参考书

药立波 主编. 医学分子生物学(第3版). 北京:人民卫生出版社,2008

冯作化 主编. 医学分子生物学. 北京:人民卫生出版社,2001

教学目的与要求：

目的：理解和掌握基因和基因组的概念。理解和掌握真核生物基因组的结构特点。理解和掌握原核生物基因组的特点及组织形式。理解和掌握病毒基因组的分类和特点。

要求：

1. 掌握基因和基因组的概念。

2. 掌握真核生物基因组的特点；多基因家族的概念及类型；假基因的概念。熟悉真核生物三种DNA重复序列（高度重复序列，中度重复序列，单拷贝序列)的结构特点。

3. 掌握原核生物基因组的特点；原核生物基因组的组织形式；操纵子的概念；质粒DNA的概念和基本特性。

4. 掌握病毒基因组的分类和特点；重叠基因的概念。

教学内容与时间安排、教学方法：

内容：

1. 基因和基因组的概念 

2. 真核生物基因组结构和功能特点 

3. 真核生物线粒体基因组的结构  

4. 原核生物基因组的结构与功能   

5. 原核生物中的质粒DNA   

6. 病毒基因组的类型和特点  

7. 典型的病毒基因组  

方法：尽量使用图片简图加深感性认识，总结对比增强辨识力，动画演示有助于理解。布置一些内容自学，尝试课堂提问或讨论。

教学重点及如何突出重点、难点及如何突破难点：

重点：基因和基因组的概念；真核生物基因组的结构特点；原核生物基因组的特点及组织形式。

   对于重点内容，教学过程中应注意着重强调，以提醒学生注意。

难点：真核生物基因组的结构特点；

原核生物基因组的特点及组织形式。

有关基因组的结构和分类等教学内容较为繁杂，应多使用图片和动画以助学生理解。

教研室审阅意见：

  教研室主任签名：

    年   月 日

基本内容

教学手段

课堂设计和时间安排

第二章  基因组的结构与功能

――――――――――――――――――

（★－重点，☆－难点)

基因组（genome)是指携带某一生物体全部遗传信息的核酸（DNA或RNA)。

讨论

★概念。

第一节  真核生物基因组的结构与功能

 真核生物基因组的特点

1、真核生物基因组都是由大分子双链线状DNA构成。

2、基因组非常庞大，结构非常复杂，有多个复制起始位点。

3、基因组中存在大量的重复序列以及非编码序列。

4、真核生物基因组中也存在一些可移动的DNA序列（转座元件)。

讨论

简图

动画

结合图示讲解：真核生物基因组的特点。

一、真核生物基因组中重复序列的结构与功能

（一)高度重复序列：

高度重复序列在基因组中重复频率高，可达百万次。

高度重复序列按其结构特点可分为三种

1、反向重复序列

此序列的结构特点是由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA双链上反向排列而成。

2、卫星DNA（satellite DNA)

卫星DNA的重复单位一般由2～10 bp组成，成串排列。

高度重复序列的功能：

①  参与复制水平的调节。

②  参与基因表达的调控。

③  参与染色体配对。

④  参与转位作用。

⑤  与进化有关。

⑥  同一种属中不同个体的高度重复顺序的重复次数不一样，这可以作为每一个体的特征，即DNA指纹 。

（二)中度重复序列：

中度重复序列是指在基因组中重复十几次至几十万次的部分。

（三)单拷贝序列：

单拷贝序列在基因组中只出现一次或几次。

单拷贝序列属于结构基因，它代表了巨大的遗传信息。

二、多基因家族与假基因

多基因家族（multigene family)——

指DNA序列具有较高的同源性（通常大于50%)，并且其编码产物具有相同或相似生理功能的一组结构基因。

假基因（pseudogene)——又称为加工基因或非功能基因。这类基因的核苷酸顺序虽然与正常的结构基因很相似，但基本上不会计资格能表达。

三、线粒体DNA的结构

线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA)属于真核细胞核外遗传物质，为双链环状DNA，可独立编码存在于线粒体中的多肽链、rRNA或tRNA。

讨论

对比

简图

动画

☆结合图示讲解：真核生物基因组中重www.med126.com复序列的结构与功能，包括高度重复序列，中度重复序列和单拷贝序列。

☆结合图示讲解：多基因家族与假基因，线粒体DNA的结构。

 ――第1节课结束――

第二节  原核生物基因组的结构与功能

     原核生物基因组的特点

1、基因组相对较小，由DNA组成，包括染色体DNA和质粒DNA两种DNA分子，均为共价闭环双链。

2、每个DNA分子只有一个复制起始点。

3、含可转移的序列。

4、结构基因通常为连续基因，少量重叠基因，非编码区和重复序列少。

5、操纵子结构是原核基因组的一个突出的结构特点。

一、原核生物基因以操纵子方式组构

功能上相关的若干结构基因串联在一起，由一套调控序列控制其转录表达，构成基本转录单位，称为操纵子（operon)。

二、原核生物中的质粒DNA

（一)质粒的基本特性

质粒（plasmid) 是指存在于细菌中的双链环状小分子DNA，可独立于染色体DNA进行自主复制，一般仅携带抗药基因等与细菌生长繁殖无直接关联的基因。

质粒只有在宿主细胞内才能完成自己的复制，一旦离开宿主就无法复制和扩增。但质粒对宿主细胞的生存不是必需的，宿主细胞丢失了质粒依旧能够存活。

（二)质粒的遗传控制

1、复制控制系统：

2、质粒分配系统

3、细胞分裂控制系统

4、位点特异重组系统

（三)质粒的不相容性

具有相同复制起始位点和分配区的两种质粒DNA不能在同一宿主细胞中共存的现象，称为质粒的不相容性。

讨论

简图

动画

★强调：原核基因组的特点。

★强调：结合图示讲解操纵子结构特点。

☆结合图示讲解：质粒的基本特性；遗传控制；不相容性。

―――第2节课结束―――

第三节  病毒基因组的特点

病毒基因组的特点

1、基因组大小变化较大

2、基因组的组成与结构变化较大

3、基因的结构变化较大

4、基因重叠现象较普遍

讨论

对比

☆  结合图示讲解：病毒基因组的特点。

 ――第3节课结束―――

小

结

原核生物基因组与真核生物基因组的区别。

真核生物基因组重复序列的分类。

复

习

思

考

题

、

作

业

题

1. 真核生物染色体基因组中结构基因的结构与功能具有哪些特点？

2. 什么是高度重复序列？什么是中度重复序列？什么是单拷贝序列？

3. 什么是多基因家族？什么是假基因？

4. 原核生物染色体基因组中结构基因的结构与功能特征包括哪些？

5. 原核生物染色体基因组中结构基因与调控序列是怎样进行组织的？

6. 什么是质粒DNA？质粒具有哪些基本特性？

7. 什么是质粒的不相容性？

8. 病毒基因组有哪些类型？

9. 病毒基因组的结构与功能具有哪些特点？

10.乙型肝炎病毒（HBV)基因组和逆转录病毒基因组分别具有哪些结构特点？

下

次

课

预

习

要

点

1. 基因表达的概念；

2. 基因表达的过程；

3. 基因表达的特点；

4. 外环境对基因表达的影响；

5. 顺式作用元件和反式作用因子的概念；

6. 参与原核生物转录调控的因素；

7. 参与真核生物转录水平调控的因素；

8. 原核和真核生物转录水平的调控机制；

9. 反式作用因子的结构特征。

实

施

情

况

及

分

析