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时间:2019-06-18
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1、基因组学与医学GenomicsandMedicine吴坤陆wukunlu@163.com分子生物学研究中心http://www.xysm.net/mbrc/第一节基因组学(Genomics)一、基因组学概念及范畴二、结构基因组学三、功能基因组学四、比较基因组学一、基因组学概念及范畴(一)基因组学的提出基因组(genome)泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质;在真核生物,基因组是指一套染色体(单倍体)DNA。1.病毒基因组DNA病毒RNA病毒多数为双链(ds)、环状或线性多数为单链(ss)、线性噬
2、菌体phiX1741977,Sanger单链环状DNA病毒5386nt5386nt2500氨基酸乙型肝炎病毒(HBV)聚合酶HBsAgHBcAg开环部分双链DNA病毒乙型肝炎病毒基因组乙型肝炎病毒基因组--开环部分双链DNA聚合酶HBsAgHBcAg.禽流感病毒(H5N1)avianinfluenzaAvirus单链RNA病毒8节段-ssRNA血凝素(HA)神经氨酸酶(N)人类免疫缺陷病毒(HIV)(humanImmunodeficiencyvirus)逆转录病毒(单链RNA病毒)RNA2.原核生物基因
3、组细菌染色体DNA质粒DNA以大肠杆菌(Escherichiacoli)为例类核(nucleoid):细菌染色体在细胞内形成的一个致密区域大肠杆菌细胞结构nucleoid质粒plasmid由一条环状双链DNA分子组成,通常只有一个DNA复制起点。大肠杆菌染色体DNA大肠杆菌4000K3000K2000K1000K0OriCTerC4639221bp质粒DNA质粒是存在于细菌染色体外的,具有自主复制能力的环状双链DNA分子;大小为几kb。3.真核生物基因组染色体DNA线粒体DNA123456789101
4、11213141516171819202122XY人类染色体基因组人类线粒体基因组2个rRNA基因和22个tRNA基因,13个编码蛋白质基因,编码序列占93%。基因组学(genomics)就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序,分析生命体(包括人类)全部基因组结构及功能。(二)基因组学的概念基因组学包括3个不同的亚领域亚领域内容结构基因组学整个基因组的遗传制图、物理制图、DNA测序功能基因组学认识、分析整个基因组所包含的基因、非基因序列及其功能比较基因组学比较不同物种的整个基因组,增强对各
5、个基因组功能及发育相关性的认识二、结构基因组学人类基因组计划结构基因组学(structuralgenomics)是通过HGP的实施来完成的。人类基因组计划:(Humangenomeproject,HGP)HGP的内容就是制作高分辨率的人类遗传图和物理图,最终完成人类和其它重要模式生物全部基因组DNA序列测定,因此HGP属于结构基因组学范畴。InitialsequencingandanalysisofthehumangenomeInternationalHumanGenomeSequencingCon
6、sortiumNATUREVOL40915FEBRUARY2001860-921TheSequenceoftheHumanGenome16FEBRUARY2001SCIENCEVOL2911304-1351CeleraGenomics人类染色体DNA大小Chr.Mb(一)物理制图(二)遗传制图(三)基因组DNA序列测定(四)创建计算机分析管理系统HGP包括以下研究内容绘制物理图谱(physicalmap):利用已知序列的DNA片段为基因组分区,位点距离用bp表示。作图标志称为序列标志位点(seq
7、uencetaggedsites,STSs)。(一)物理制图(physicalmapping)克隆载体:Cosmid(粘粒)YAC(酵母人工染色体)BAC(细菌人工染色体)Y号绘制遗传图谱(geneticmap):利用人类基因组中自然存在的一些特殊位点作为遗传标志,确定标志位点在一条染色体DNA上的线性排列顺序,标志位点间的距离用cM表示。(二)遗传制图(geneticmapping)遗传标志:RFLP(限制性片段长度多态性)VNTR(可变数目串联重复序列)STR(短串联重复序列)SNP(单核苷酸多态性)
8、AEDbAEdBAEdbDBAE两对等位基因之间重组互换的频率即遗传距离10cM10%1.遗传图谱(geneticmap)ChromosomeMaleFemale1.121.760.781.400.861.300.671.40物理图距离(Mb)与遗传学距离(cM)的对应关系cM/Mb(三)基因组DNA序列测定人类基因组的全部核苷酸(3X109)排列顺序DNA测序基本步骤限制性内切酶将大片段DNA切成小的片段小片段插入(连接)到
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