基因组与蛋白质组学

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1、第八章基因组学与蛋白质组学美《科学》评出2010年十大科学突破下一代基因组学：更快速更廉价的测序技术使人们能够以极大的规模研究古代和现代核糖核酸。以“千人基因组计划”为例，其发现了众多导致我们人类独一无二的基因组变异。一、基因组学（genomics)定义指对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、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学科。基因组学包括三个不同的亚领域：1.以全基因组测序为目标的结构基因组学。2.以基因功能鉴定为目标的功能基因组学，又被称为后基因组学。3.比较基因组学(comparativegenom

2、ics)涉及比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每个基因组的功能和进化关系。定义是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。（一）结构基因组学（structuralgenomics）基因作图的类型（人类基因组计划）根据使用的标志和手段不同，作图有三种类型，即构建生物体基因组高分辨率的遗传图、物理图、转录图。1.遗传图2.物理图3.转录图4.序列图（一）遗传图谱1.定义又称连锁图谱，指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离。通过计算连锁的遗传标记之间的重组频率，确定他们的相对距离。2.DNA遗传标记第一代DNA遗传

3、标记：以Southern杂交技术为核心的分子标记如RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism，限制性片段长度多态性）在不同物种间同源DNA序列上的限制性内切酶识别位点出现差异,经适当限制性内切酶切割形成长度不同的片段,通过分子杂交技术,便能得到DNA的限制性片段长度多态性图谱。第二代分子标记：以PCR技术为核心的分子标记如RAPDAFLPSSLPRAPD（randomamplifiedpolymorphismDNA，随机扩增多态性ＤＮＡ）用单一引物做随机引物，则单一引物会结合在基因组ＤＮＡ的反向重复序

4、列上，若在其之间的DNA遗传特性发生变化，PCR产物表现其差异性，经电泳分离后，就可检测出被扩增的ＤＮＡ多态性。AFLP（amplifiedfragmentlengthpolymorphism，扩增片段长度多态性）将ＤＮＡ用两种限制性内切酶酶切，然后进行特异性ＰＣＲ扩增，如果ＤＮＡ片段遗传特性发生改变，则酶切片段数目、长短发生变化，其扩增结果可以通过凝胶电泳显示其多态性。SSLP（simplesequencelengthpolymorphism，简单序列长度多态性）即微卫星DNA（microsatelliteDNA）重复单位长度为2-6nt由

5、于重复单位的序列差异和数目变化,可形成丰富的多态性。第三代分子标记：SNPsinglenucleotidepolymorphism，单核苷酸多态性指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多态性。简单说即在基因组内特定核苷酸位置上存在两种不同碱基。（二）物理图谱(physicalmap)以已知核苷酸序列的DNA片段(序列标签位点，sequencetaggedsite，STS)为路标，以碱基对作为基本测量单位(图距)的基因组图.序列标签位点（sequnce-taggedsite,STS)序列已知、染色体定位明确的单拷贝短DNA序列，长度在

6、100-500bp。（三）转录图谱（transcriptionmap）又称cDNA图或表达序列标签图（expressedsequencetag，EST）根据转录序列的位置和距离绘制的图谱，它是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的分布图.表达序列标签(expressedsequencetag,EST)是一组短的cDNA部分序列，由大量随机取出的cDNA克隆一次测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。（四）序列图以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱.分子水平的物理图谱，是最高层次的、最详尽的物理图。二、比较基因组学（Comparativ

7、eGenomics）（一）含义是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种的进化的学科。三、蛋白质组学（一）蛋白质组（proteome）指一个基因组表达的全部蛋白质及其存在方式（二）功能蛋白质组（Functionalproteome）在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质为功能蛋白质组,是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。（三）蛋白质组学（protemics）是对在不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式。