第四章 基因组和人类基因组计划ppt课件.ppt

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1、第四章基因组与人类基因组计划第一节基因组的概念基因组:单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组。单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。包括核基因组，线粒体基因组，叶绿体基因组第二节真核生物的基因组特点第三节人类基因组计划一、概述二、人类基因组作图作图是指将不能直接测序的巨大染色体分解成为易操作的小结构区域的过程。包括遗传连锁图，物理图和转录图。（一）遗传图（连锁图）定义：指基因或DNA标记(如多态性遗传标记)在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称为连锁图。遗传距离通常以基因或DN

2、A片段在染色体交换过程中分离的频率厘摩(cM，即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。cM值越高，表明两点之间距离越远；cM值越低，表明两点间距离越近。通过遗传图可以大致了解各个基因或DNA片段之间的相对距离与方向。1cM遗传学距离约等于1Mb物理距离意义：是现阶段定位基因的重要手段，有助于疾病相关基因定位、鉴定和克隆研究的下一个目标：建立分辨率更高的遗传图。遗传标记的特点：出现的频率越高越好多态性越高越好其上的等位基因就检测手段而言呈共显性（外显率达100%）。已用的遗传标记：1.RFLP（最早使

3、用，局限性大）：检测手段（Southern，检测片段的长度差异)2.重复序列：VNTR（可变数目串联重复序列）：检测手段（Southern或PCR，检测片段的长度差异)微卫星DNA：检测手段（PCR），全自动化建立在法国CEPH的40个“标准”大家系基础上SNP（单个核苷酸多态性）：现常用，第三代遗传标记，检测序列的变异作为检测手段（二）物理图定义：指表示DNA序列上DNA标记之间实际距离的图。通常由DNA的限制酶片段或克隆的DNA片段有序排列而成。标记之间的物理距离以DNA上核苷酸数目的多少(kb

4、，表示千碱基对，或Mb，1Mb＝1000kb)来表示。意义：物理图是进行DNA序列分析和基因组织结构研究的基础。限制酶物理图是基因组结构的重要特征（每一个基因，每一条染色体，每一个个体的基因组，甚至每一个物种的基因组，都有其特异的限制酶物理图）。注意：物理图反映了DNA标记之间的实际距离，而遗传图则反映DNA标记之间的连锁关系。在DNA交换频繁的区域，两个物理距离位置相距较近的基因或DNA片段，可能具有较大的遗传距离，而两个物理距离位置相距较远的基因或DNA片段，则可能因该部位在遗传过程中很少发生交

5、换而具有很近的遗传距离。制作物理图的前题是获得分布于整个染色体的序列标签位点（STS）。STS是指在染色体上定位明确，而且可以用PCR扩增的单拷贝序列。（三）序列图定义：指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。测定的总长度约为1m。由30亿个核苷酸对组成的序列图就是人类基因组计划原定2005年要完成的任务。2000年6月，6国科学家已向全世界宣布“人类基因组草图”的绘制工作已经完成。（四）转录图（基因图）定义：是指具有表达能力的DNA序列图，约占基因组1%~2%。它是人类基因图的雏形。通

6、过它可以得到基因组的表达序列标签（EST）。意义：在整个人类基因组中，只有l％一5％的DNA序列为编码序列。在人体某一特定组织的细胞中，一般只有10％的基因是表达的。如果能把某段DNA序列相应的mRNA确定下来，就抓住了基因的主要部分，即可转录部分。所以，一张人类基因组的转录图(也称cDNA图或表达序列图)才是人类基因图的雏形。有功能意义的全长cDNA可申请专利还可对模式动物建库得到全长cDNA的方法：①电脑克隆：需实验继续证实②RACE(cDNA末端快速扩增法）：但效率低③构建高质量全长cDNA文

7、库（利用5‘端帽子结构合成第一股链，提高质量等）第四节功能基因组学1.疾病基因组研究疾病基因的定位和克隆在人类基因组的研究中处于核心地位。现在已克隆了约1800个疾病相关基因。以后的目标是弄清人类疾病的分子遗传规律。2.功能基因组研究人类功能基因组的研究目标是搞清所有基因的表达及调控规律，基因间的相互作用及网络联系。还要搞清所有正常基因的作用机制及突变基因的致病机制。基因多样性的分布及其意义。3.生物信息学生物信息学是指通过对大规模测序所产生的大量信息进行识别、储存、加工、分析，进而达到揭示数据所蕴

8、含的生物学意义的目的。国际四大生物信息中心：美国国家生物技术信息中心（NCBI)基因组序列数据库（GSDB)欧洲分子生物学实验室（EMBL）日本DNA数据库（DDBJ)常用的分析：基因的发现蛋白质模体的鉴别调控元件的分析重复序列的鉴别相似性的分析核苷酸组成的分析物种间的比较4.蛋白质组学蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质组成及其活动规律的科学，是从生命大分子水平升华到细胞水平的主要研究手段。其主要研究手段有蛋白质的双向电泳、Edman降解法测N端序列、质谱技术（测蛋白质