比较基因组与分子进化

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1、吴坤陆分子生物学研究中心比较基因组与分子进化andMolecularEvolution现代分子生物学专题ComparativeGenomics1分子进化除RNA病毒外,几乎所有生命的蓝图都用DNA书写，进化的第一原因是基因突变。分子进化：原始生命产生之后，生物大分子结构变化以及这些变化和生物进化的关系。2Humanfishβ-globin氨基酸差异数/氨基酸总座位数/两物种分歧时间/2一、分子进化速率指蛋白质和核酸等生物大分子在进化过程中核苷酸或氨基酸残基发生替换的频率。3分子进化的速率约为10-9，每年每个氨基酸座位的1×10-9进化速率为分子进化速率的单位，即1×10-9

2、为1鲍林。蛋白质Kaa/10-9细胞色素C0.3血红蛋白α1.2血纤蛋白肽8.3溶菌酶2.041.分子进化速率具有恒定性对于各种生物物种的每一个蛋白质，用每一个位点每年发生的氨基酸替换的次数为标准衡量分子进化的速率是大致恒定的，只要该分子的功能和三维结构保持不变；二、分子进化的特点52.分子进化的保守性不同对生物生存制约性大的生物大分子进化速度慢。生物大分子内部功能区结构变化的速度较慢,而且功能越重要的区域变化速度越慢。人类不同的Ig家族的V.D.J.C基因数家族VJCLλ<30076>6Lκ<30051H～30049VJC61.大多数无害突变基因在选择上是中性的,并不影响

3、个体的适合度。三、分子进化的中性理论72.中性基因在群体中的固定主要是由随机遗传漂变引起的。遗传漂变（geneticdrift）：由于某种随机因素，某一等位基因的频率在群体中出现世代传递的波动现象称为遗传漂变。83.新基因主要是通过基因重复后再突变而产生的9四、PCR技术在古分子系统学中的应用从17-20Ma前的叶化石中分离出了叶绿体Rubisco基因大亚基的片段。从25Ma-1.35亿年前的琥珀中的蜂、白蚁、象鼻虫的遗体中分离出基因片段。10HomosapiensCanislupusfamiliarisMolecularClockEstimatesHuman-dogsp

4、lit~83MYA五、分子钟11确定生物大分子和物种由古生物学确定各物种分岐时间比较各物种之间该种生物大分子间的差异六、系统发生树12比较基因组学比较不同物种的整个基因组，可以深入理解每个基因组的功能和进化关系。基因组是一切生命的真谛。131985发起1988.美国能源部与国家医学研究院30亿美元1990.正式启动.1998.Celera公司宣布一项提前完成基因组测序的3年计划2001年2月同时在Nature和Science发表一、人类基因组计划(Humangenomeproject,HGP)14绘制24条染色体的物理图谱鉴定每一条染色体的基因并作图完成30亿碱基对的序列测定

5、分析人类的遗传变异对模式生物基因组绘图及测序开发与之相关的实验技术及计算机程序解析基因组的信息探讨与这些研究相关的伦理、法律、社会问题155个人的DNA2男,3女2个白种人,1个亚洲人,1个非洲人,1个西班牙人。人类基因组测序DNA样本：161、大肠杆菌(Escherichiacoli)2、酵母(Saccharomycescerevisiae)3、拟南芥(Arabidopsisthaliana)4、线虫(Caenorhabditiselegans)5、果蝇(Drosophilamelanogaster)6、小鼠(Musmusculus)二、模式生物与比较基因组研究17（Es

6、cherichiacoli）原核生物C值：4,639,221bp基因数：42881、大肠杆菌18a.70个与人类同源的酵母基因参与修复基因突变b.许多与肿瘤相关基因由研究酵母而发现c.酵母基因组的优点:基因数目少(6000)内含子少31%的酵母基因表达产物与人类同源2、酵母（Saccharomycescerevisiae)19a.有959个细胞b.有131细胞凋亡c.细胞凋亡与人类几种神经系统疾病相关Alzheimers阿尔海默症Huntington亨廷顿舞蹈症Parkinsons帕金森震颤症3、线虫（Caenorhabditiselegans）20a.许多已知影响功能

7、的基因突变来自果蝇的研究b.60%的基因与人类同源c.289种人类疾病基因突变中有61%在果蝇中发现d.有68%的肿瘤相关基因在果蝇中存在4、果蝇（Drophosilamelanogaster）21a.“微型人”b.生理系统与人非常相似c.90%的基因与人类同源5、小鼠(Musmusculus)22基因共线性236.拟南芥（Arabidopsisthaliana)双子叶植物C值：125Mbbp24拟南芥线虫果蝇酵母人类蛋白质结构域MATH11588161PAS1896113PH19372652423SA