《基因组概论》PPT课件

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1、第一章基因组概论第一节基因组的功能单位——基因早期的基因概念Morgan等把遗传性状与特定的染色体区段联系起来，并提出“一个基因，一个酶”和“一个基因，一条多肽链”的概念。分子生物学的基因概念基因是一段携带功能产物（多肽，蛋白质，tRNA和rRNA和某些小分子RNA）信息的DNA片段，是控制某种性状的的遗传单位。一、基因(gene)的概念:基因的特点和鉴别方法编码tRNA和rRNA和某些小分子RNA的基因:我们较易通过核酸序列加以判断。蛋白质编码基因:目前可根据其特点使用五项标准来鉴别但这些标准使用起来却并不得心应手。1.开放阅读框（openreadingframe,ORF）*始于

2、起始密码子并终于终止密码子的一串密码子。*从mRNA中找出大的ORF来确定编码蛋白质的基因;*适合于从DNA序列中鉴别原核生物基因和含少量内含子的真核基因。*但对于一些短少的基因及一些内含子丰富的基因则很难鉴别。基因基因组DNA启动子等5’非编码区3’非编码区ATG编码区TAAORF2.序列特征——密码子偏爱和剪接点*密码子偏爱（codonbias）指在不同物种的基因中经常为某种氨基酸编码的只是其中的一个密码子。当鉴别到一个ORF时，密码子偏爱常常用来确定这个ORF是否是一个基因。*基因的剪接位点（splicesites）一般有特定的序列特征，计算机程序利用这种序列特征可预测将近5

3、0%的外显子及20%的完整基因。3.序列保守性*一个功能在不同物种内是保守的基因，大都表现出外显子的保守性和内含子的多变性。*最好是对适当进化距离的物种间序列进行比较。*但保守性序列也可能是非转录的调控单元。*寻找基因的表达产物——RNA或蛋白质，是鉴定一个基因的有效方法。*但有些OFR似乎并不转录，因为检测不到它们的RNA或蛋白质产物。4.转录产物除以上鉴定基因的五项标准之外，在实施过程中还有些麻烦的问题，如重叠基因、变通性断裂基因、假基因等。*使基因失活也是确认基因功能的一个方法。*但许多编码序列的失活并不导致一个明显的表型，因而很难找到鉴定的标准。5.基因失活第二节基因组基因

4、组（genome）是指一个细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质。对二倍体高等生物来说，维持配子正常功能最低数目的一套染色体遗传物质，构成一套基因组。原核生物和真核生物基因组又分染色体基因组与染色体外基因组，后者如原核生物的质粒DNA，真核生物的线粒体DNA及叶绿体DNA。人类基因组24个染色体（22+X+Y）约3.0×109bp1.基因组大小与C值佯谬基因组大小在不同生物之间差异很大；如HBV仅3200bp，而某些显花植物和两栖类动物可达1011bp。基因组大小用C值（Cvalue）表示；C值大小基本上反映生物进化程度的差异；但这种相关性并不很精确；这种生物体的进化程度与基因组大

5、小之间不完全成比例的现象称为C值佯谬（Cvalueparadox）；C值矛盾主要是由于各种生物基因组的结构特征的差异造成的，低等和高等生物差别明显。2.基因总数与N值佯谬基因总数（N表示）人类为3万多个，仅比大肠杆菌大7倍，比低等动物秀丽线虫大1.6倍，水稻高达5万。果蝇在进化上比秀丽线虫高等，基因总数只有后者的0.6倍。基因组中基因数目与生物进化程度或复杂程度的不对称性，称为N值佯谬（Nvalueparadox）。既然一切生物性状都是由基因决定的，那么生物体的DNA含量（C值）和质量（N值）就应该与生物进化阶梯及复杂性成正相关。生物体结构与功能的复杂程度不仅取决于一定的基因数量，

6、更重要的是在于基因功能及其相互作用网络的复杂性和精确性。第三节基因组计划(genomeproject)基因组计划是指以获得某物种基因组全序列为主要目标的科学计划。如人类基因组计划（humangenomeproject，HGP），小鼠基因组计划，家狗基因组计划，细菌基因组计划等。一、修正后的HGP主要内容HGP主要任务及内容主要任务内容物理图确定染色体DNA上诸如限制性内切酶识别位点，或序列标志点（STSs）等的位置图遗传图确定标志位点在染色体DNA上的线性排列顺序。标志位点间的图距以遗传学（重组）距离表示、单位为厘摩尔根（cM）序列图测定人类24条染色体的、由3×109个核苷酸组成

7、的全部DNA序列，绘制人类基因组序列图谱HGP的研究进程Dulbecco（1986）首次提出HGP的概念，1990美国国会批准正式启动。1995年以STS为标志的物理图谱问世，其分辨率为200bp、覆盖率高达94%；同年，汇集了人类基因组初步的全物理图，3、12、16、22号染色体高密度物理图，以及30余万个左右cDNA（EST）序列信息；由于卫星多态性标志的应用，遗传制图已于1994年提前完成，确定的全部标志密度为0.7cM，含5826个转座子，大小为4000cM的