微生物基因组学第01讲微生物基因组学

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1、微生物基因组学第一部分微生物基因组学的发展历史和意义1、基因组和基因组学的定义；2、从DNA双螺旋到微生物基因组；3、微生物基因组计划概况和重要意义；4、几种重要微生物基因组的测序；5、微生物基因组学网络资源介绍。教学内容第二部分微生物基因组的测序与注释1、微生物基因组的测序；2、微生物基因组的注释。第三部分微生物基因组学的应用1、原核生物基因组概述；2、从微生物基因组学研究基因的进化；3、微生物基因组的其它应用。一、基因组和基因组学的定义基因组是一个相互作用的整体基因组不仅仅是单个起作用的基因的集合，它还对何时、何地产生这些组分的信息进行整合。比如细菌芽孢的形成，就需要一整套基因高度协调的表

2、达，需要复杂的基因间相互作用的模式来组织合适的反应。因此，基因组包含着对信息的全局性、高度协同的控制，以执行一系列细胞功能。“了解一个有机体的全部生物学的先决条件是确定它的完整的基因组序列。”——J.CraigVenter(FounderandChairmanofTIGR)什么是“基因组学”？基因组学(genomics)来源于“genome”这个词,是一门对生命有机体全基因组序列进行分析、比较和注释的新兴学科。基因组（genome）序列为我们提供了有机体的最基本信息，序列中的基因和调控位点就是该有机体的“零部件”和“运行指令”，同时它还提供该有机体进化方面的线索，序列就自然而然地成为研究诸多新

3、物种的出发点。基因组学是二十世纪医学和生物学飞跃发展中最激动人心的成果之一，并将为二十一世纪的医学和生物学打下了坚实的基础。基因组学的定义基因组一词是1920年由Winkler引入学术界的，它由基因（GENe）和染色体（chromosOME）两个词组合而成，代表完整的单套染色体和基因；1986年，JacksonLaboratories的TomRoderick提议用它来命名旨在研究全基因组序列及与之相关高通量（high-throughput）技术的新兴学科；1987年，VictorMckusick和FrankRuddle一起创办了“genomics”杂志，这是第一次“genomics”这个词在科

4、学界得到广泛的应用。基因组学领域包括DNA测序、在物种内进行基因组多样性的采集以及基因转录调控的研究，即基因组学覆盖了从DNA序列分析到研究生物体对环境干扰的响应这样比较广的范围。到1990年，E.coli、鼠伤寒沙门氏菌（Salmonellatyphimurium）和枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）的遗传图谱已相当详细，包括成百上千个定位基因，靠这些图谱几乎可以诞生低精确度的比较基因组学了。1990S中期，对上述细菌的基因组进行了全序列测定，标志着基因组学时代的到来。Genomicsisthestudyofthemolecularorganiza-tionofgenomes,

5、theirinformationcontent,andthegeneproductstheyencode.－－Prescott-Harley-Klein:Microbiology,FifthEdition随着基因组和基因组学这两个术语变得流行起来，一系列新的术语也被创造出来，每个新的研究领域都冠以“……组学”（-omic)的名称，而被研究的对象则被称为“……组”(-ome)。例如蛋白质组和蛋白质组学。一个蛋白质组（proteome)表示某个时刻在一个细胞或生物体中全部的蛋白质组成。其它类似的词还有转录组、代谢组、糖组和变异组。这些新兴的领域能否归到“基因组学”之下，尚有较大的争议。关于基因组学

6、的范畴Genomicsisabroaddiscipline,whichmaybedi-videdintoatleastthreegeneralareas.：1、Structuralgenomics:isthestudyofthephysicalnatureofgenomes.ItsprimarygoalistodetermineandanalyzetheDNAsequenceofthegenome；2、Functionalgenomics:isconcernedwiththewayinwhichthegenomefunctions.Itexaminesthetranscriptsproduce

7、dbythegenomeandthearrayofproteinstheyencode.3、Comparativegenomics:genomesfromdifferentorganismsarecomparedtolookforsignificantdifferencesandsimilarities.Thishelpsidentifyimportant,conservedportionsoft