《基因组学》PPT课件

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1、第十三章　基因组学第十三章　基因工程和基因组学第一节基因组学概述基因组学(genomics)：　　遗传学研究进入分子水平后发展起来的一个分支，主要研究生物体内基因组的分子特征。*研究对象：以整个基因组为研究单位，而不以单个基因为单位作为研究对象。*研究目标：认识基因组的结构、功能和进化；　　阐明整个基因组所包含的遗传信息和相互关系；　　充分利用有效资源，预防和治疗人类疾病。基因组(Genome)：又称染色体组，是指一个物种单倍体的染色体数目，是生物体全部遗传物质的总和。基因组学(Genomics)：对生物体所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱

2、、物理图谱、转录图谱)、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学。最终目标：获得生物体全部基因组序列，注解基因组所含的全部基因，鉴定所有基因的功能及基因间相互作用关系，并阐明基因组的复制及进化规律。一、基因组学的概念生物基因组大小（bp）T4噬菌体T4phage2.0×105大肠杆菌Escherichiacoli4.2×106酵母Sccharomycescereviside1.5×107拟南芥Arabidopsisthaliana1.0×108线虫Caenorhbditiselegans1.0×108果蝇Drosophilamelanogast

3、er1.65×108水稻Oryzasativa4.3×108小鼠Musmusculus3.0×109人类Homosapiens3.3×109玉米Zeamays5.4×109小麦Triticumaestivum1.6×1010不同生物基因组大小1.人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称的人类科学史上的重大工程。于1990年首先在美国启动，后有德、日、英、法、中等国的科学家先后正式加入。（一）人类基因组▲1990年，美国国会批准美国的“人类基因组计划”在10月1日正式启动。其总体规划是准备在15年内（1990－2005）至少投入30亿美元，分析

4、人类的基因组30亿个碱基对。▲2003年，6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，HGP的所有目标全部实现。覆盖人类基因组所含基因区域的99%，精确率达到99.99%，比原计划提前两年多，耗资27亿美元。人类基因组计划人类基因组核基因组DNA的总长约3×109bp，含有24条线性DNA分子，最长的有250Mb，最短的55Mb。30亿个碱基对。线粒体基因组是长度为16569bp的环状DNA分子，每个细胞平均含有800个线粒体，每个线粒体含10个基因组拷贝。以每10cm书写60个字母计算，30亿个碱基对连接的长度可达5000km，相当于北京到香港来回的距离

5、。为人类的基因组研究提供重要的依据。☆1996年，酵母菌基因组测序。☆1998年12月，线虫完整基因组序列的☆2000年3月，果蝇的基因组测序☆2001年12月14日，拟南芥基因组的完整图谱。（二）其他生物基因组我国超级杂交稻（籼稻）基因组计划2001年7月启动2002年4月5日《Science》。☆材料：籼稻“9311”。☆完成单位：华大基因研究中心、中科院遗传与发育生物学研究所等12个单位。☆水平：水稻基因组的总基因数约为46022～55615个，工作框架图序列已覆盖水稻整个基因组92％以上的基因。☆方法：“鸟枪射击法”，利用国产曙光2000、曙光

6、3000超级计算机(1000亿次/秒)对随机DNA碎片进行排序和组装。水稻基因组计划国际水稻（粳稻）基因组计划始于1998年，日本、美国、中国、法国等国家和地区参加。中国负责第4号染色体：36Mb(占9~10%)。国际水稻基因组测序计划2002年12月21日《Nature》，中国第四号染色体。☆材料：粳稻“日本晴”。☆完成单位：中科院国家基因研究中心等4家单位。☆水平：第四号染色体中的总碱基数目为0.35亿碱基对，覆盖全长序列98％的区域，只剩下7个小空洞，碱基序列的精确度达到99.99%。完整测定的着丝粒序列在高等生物中属于首次。国际水稻基因组测序计

7、划水稻是第一个完成基因组全序列测定的农作物，核基因组含有12条染色体，总长约389Mb，1号染色体最大为43.2Mb，10号染色体最小22.6Mb。全基因组预测约含有4万个基因。水稻双链闭环线粒体基因组大小为491kb，叶绿体基因组134.5kbC值：是指一个单倍体基因组中DNA的总量。值悖理（Cvalueparadox）：物种的C值和它的进化复杂性之间无严格对应关系的现象称为C值悖理，是复杂生物基因组的一个普遍特征（三）C值悖理和N值悖理（三）C值悖理和N值悖理N值：是指生物体所含有的基因数目。N值悖理（Nvalueparadox）：复杂性不同的生物

8、种属所具有的基因数目与其生物结构的复杂性不成比例的现象。如结构比较简单的线虫含有的基因数为1.